JP2008128653A

JP2008128653A - 角度検出器

Info

Publication number: JP2008128653A
Application number: JP2006310281A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Okada; 匡史岡田
Original assignee: Tamagawa Seiki Co Ltd
Current assignee: Tamagawa Seiki Co Ltd
Priority date: 2006-11-16
Filing date: 2006-11-16
Publication date: 2008-06-05

Abstract

【課題】本発明は、空隙を一定として回転軸振れによる影響をなくすと共に、ピンを用いて磁性体固定子部の固定を行い、組立てを容易化することを目的とする。
【解決手段】本発明による角度検出器は、輪状固定子枠(1)に設けた各磁性体固定子部(13)の各空隙(G)内に円板状の磁性体回転子(6)を設け、ピン(23)を用いて各磁性体固定子部(13)と輪状固定子枠(1)を接続又は各磁性体固定子片(15,16)をピン(23)で固定する構成である。
【選択図】図１

Description

本発明は、角度検出器に関し、特に、一対の磁性体固定子片と磁性接続体で断面コ字型に形成した磁性体固定子部に磁性体回転子を挟むことにより空隙を固定し、回転軸振れによる空隙変動の影響をなくすと共に、固定子の各磁性体固定子部を分割配置することにより、磁性体回転子極の機械的な位置による磁界分布の影響をなくし、各磁性体固定子部の各磁性体固定子片の穴に各輪状固定子枠片と一体又は別体のピンを嵌入して端部を溶融固着することにより、各磁性体固定子部の組立てを容易化するための新規な改良に関する。

従来、用いられていたこの種の薄型のレゾルバとしては、図８及び図９で示される回転トランスを用いた構成、及び、図１０で示される特許文献１のバリアブルリラクタンス型のレゾルバの構成を挙げることができる。
すなわち、図８及び図９で示される従来構成のケーシング１内には、レゾルバ部２と回転トランス部３とが軸方向に沿って重合して配設されている。

また、図１０において示される他の従来構成のレゾルバ部２は、輪状でレゾルバステータコイル４を有するステータ５と、前記ステータ５内に設けられコイルを有しない輪状のロータ６が回転自在に内設されている。

また、前述の図８、図９及び図１０におけるレゾルバの巻線の配線図は図１２で示されるように構成され、励磁巻線Ｒ１，Ｒ２は１相よりなり、検出側の出力巻線Ｓ１〜Ｓ４は２相で構成されている。
また、前記各出力巻線Ｓ１〜Ｓ４による出力電圧曲線及び出力電圧方程式は図１１で示される。

米国特許第５９２０１３５号明細書

従来の薄型のレゾルバは、以上のように構成されていたため、次のような課題が存在していた。
すなわち、図８及び図９に開示された従来構成においては、レゾルバ部と回転トランス部とが軸方向に重合されているため、レゾルバ自体の厚さが厚く（１６ｍｍが最小）なり、より扁平な形状とすることは極めて困難であった。
また、図１０の他の従来構成においては、コイルとしてはレゾルバステータコイルのみで済むが、ステータに巻回したレゾルバステータコイルがステータの両面に突出するため、このレゾルバステータコイルの絶縁用の絶縁カバー及びコイルカバー等を必要とし、これらのステータへの装置によって厚さが厚く（１０ｍｍが最小）なり、前述と同様に、扁平状に構成することが極めて困難であった。また、ロータにコイルを有していないため、検出精度には限界があった。
また、従来構成においては、ロータの外周とステータの各磁極の内周とのギャップパーミアンスの変化により回転検出を行うため、回転軸振れが発生すると空隙変動に影響していた。
また、固定子が一体構造であるため、励磁巻線により発生する磁界分布が検出用回転子極の機械的な位置により影響を受けていた。

本発明による角度検出器は、絶縁部材からなる一対の輪状固定子枠片を重合させてなる輪状固定子枠の円周方向に周期的あるいは非周期的に分割設置され、各一対の磁性体固定子片からなる複数の磁性体固定子部と、前記各磁性体固定子片を互いに間隔を有して対向接続するための磁性接続体と、前記磁性接続体の側部に沿って設けられた輪状励磁巻線及び輪状検出巻線からなるステータ巻線と、前記輪状固定子枠の内側に設けられ偏芯あるいは半径方向に周期的に変化させ、かつ、前記各磁性体固定子片間にその周縁が回転自在に位置する板形状の磁性体回転子と、よりなり、前記各磁性体固定子片と磁性接続体は断面コ字型に接続されている角度検出器において、前記各輪状固定子枠片と一体又は別体のピンと、前記各磁性体固定子片に形成された穴とを備え、前記各ピンを前記各穴に貫通させた後、前記各ピンのピン先端部を溶融し、前記各ピンを前記穴に固着することにより、前記各磁性体固定子片を前記各輪状固定子枠片に固定した構成であり、また、前記各磁性体固定子片の外縁内面には弧状段部が形成され、前記ステータ巻線は前記弧状段部内に位置している構成であり、また、前記穴には、ざぐり部が形成されている構成であり、また、前記各磁性体固定子片は、扇形の内側の一部を切除した形状よりなる構成である。

本発明による角度検出器は、以上のように構成されているため、次のような効果を得ることができる。
すなわち、磁性接続体によりコ字型となるように接続された一対の磁性体固定子片間の空隙内に、板状の磁性体回転子の周縁が出入りする構成であるため、回転軸の軸振れが生じた場合でも、固定子側からみた空隙は機械的に一定となり、軸振れに影響されることなく、安定した高精度な角度検出ができる。
固定子を構成する各磁性体固定子部が一体ではなく分割して独立していることにより、他の磁性体回転子極の機械的な位置による励磁磁界分布のゆがみをなくすことが可能となり、従来より小空間でより高精度の角度検出が可能となった。
さらに、各磁性体固定子部の各磁性体固定子片の穴に各輪状固定子枠片と一体又は別体のピンを嵌入して端部を溶融固着することにより、各磁性体固定子部の輪状固定子枠への固定を簡単かつ確実に行うことができる。

本発明は、一対の磁性体固定子片と磁性接続で断面コ字型に形成した磁性体固定子部に磁性体回転子を挟むことにより、空隙を固定し、回転軸振れによる空隙変動の影響をなくすと共に、固定子の各磁性体固定子部を分割配置することにより、磁性体回転子極の機械的な位置による磁界分布の影響をなくし、各磁性体固定子部の各磁性体固定子片の穴に各輪状固定子枠片と一体又は別体のピンを嵌入して端部を溶融固着することにより、各磁性体固定子部の組立てを容易化することができるようにした角度検出器を提供することを目的とする。

以下、図面と共に本発明による角度検出器の好適な実施の形態について説明する。尚、従来例と同一又は同等部分には同一符号を用いて説明する。
図１において符号１で示されるものは絶縁部材からなり一対の輪状固定子枠片１０，１１からなるケーシングとしての輪状固定子枠であり、この輪状固定子枠１内には、輪状の固定子枠空隙１２が形成されている。

前記固定子枠空隙１２内には、その円周方向にし周期的あるいは非周期的に分割して各々独立配置された複数の磁性体固定子部１３が配設されている。

前記各磁性体固定子部１３と輪状固定子枠１とにより固定子５が構成されており、前記磁性体固定子部１３は、図２に特に示されるように、図３の弧状をなす板形状よりなる巻線磁芯としての磁性接続体１４の両面に接続された一対のステータ鉄芯をなすための磁性体固定子片１５，１６と、この磁性接続体１４の側部に沿って設けられステータ巻線３０をなす輪状励磁巻線１７及び輪状検出巻線１８と、から構成されている。また、前記各巻線１７，１８の一部１７ａ，１８ａは、各磁性体固定子片１５，１６の外縁１５ａ，１６ａよりも内側へ位置している。尚、前記各巻線１７，１８の重合位置は、上下何れの位置関係でもよい。尚、各磁性体固定子片１５，１６は、金属性軟磁性体又は酸化物焼結セラミックス軟磁性体で形成されている。

前記各磁性体固定子片１５，１６は、前記磁性接続体１４の厚さ分に相当する間隔Ｄによる空隙Ｇが形成されていると共に、断面形状がコ字型に形成されている。
前記輪状励磁巻線１７及び輪状検出巻線１８は、前記固定子５の内側に位置する回転軸２０Ａの軸方向に沿って互いに重合されている。尚、前記空隙Ｇは、一対の各固定子片１５，１６によって固定され、磁気的な精度が保たれ、誤差が発生しないように構成されている。

前記各磁性体固定子部１３の各磁性体固定子片１５，１６の外縁１５ａ，１６ａの近傍位置には、そ外縁１５ａ，１６ａに沿ってざぐり部２０ａを有する複数の穴２０が貫通して形成されている。
前記各磁性体固定子片１５，１６の外縁内面２２には、図１から図４で示される弧状段部２１が形成され、この弧状段部２１内に前記磁性接続体１４及び各巻線１７，１８が設けられている。

前記各磁性体固定子片１５，１６は、扇形の形状の内側の一部を切除した形状で形成され、この形状については、扇形に限ることなく、例えば、長方形とすることもできる。

前記各輪状固定子枠片１０，１１の外縁の近傍には、前記各穴２０に対応したピン２３が一体に突出して形成され、各ピン２３は各穴２３を貫通し、その端部は図７に示されるように、加熱によって樹脂を溶かして固定され、この樹脂は前記穴２０のざぐり部２０ａに固着し、各輪状固定子枠片１０，１１と各磁性体固定子片１５，１６とが一体状に形成されている。

従って、前述の図１から図７で示される形態においては、各輪状固定子枠片１０，１１に一体に形成された各ピン２３を用いて各磁性体固定子片１５，１６を各輪状固定子枠片１０，１１に一体状に接続している。また、他の形態として、例えば、各ピン２３のみを別体として単独に製作し(図示せず)、この各磁性体固定子片１５，１６を互いに重合し、ピン２３を各穴２０に貫通させ、ピン２３の各端部を図７で示されるように溶融固着することによって、各磁性体固定子片１５，１６がステータ巻線３０を挟持した状態で磁性体固定子部１３として組立てられ、各磁性体固定子部１３を輪状固定子枠１内に挟持して配設することにより、固定子５を構成することができる。

前記輪状固定子枠１の内側には、偏心して位置する回転軸２０Ａに保持された円板状の磁性体回転子６が回転自在に設けられ、この磁性体回転子６の周縁６ａは、前記固定子枠空隙１２内に前記磁性体固定子部１３の一部と重合して位置し、この周縁６ａは回転軸２０Ａの回転によって前記磁性体固定子部１３の空隙Ｇに対して出入りするように構成されている。

また、前記磁性体回転子６は、前記回転軸２０Ａが偏心していない場合、その周縁６ａは、その半径方向に周期的に大きさを変化する形状、例えば、周知のハート型、三葉、四葉形状型等の山部を１つ又は複数有する形状よりなり、磁性体回転子６の回転により、一対の磁性体固定子片１５，１６と鎖交する面積が変化し、輪状検出巻線１８に誘起電圧からなるレゾルバ信号を得ることができる。
従って、前記磁性体回転子６は、巻線を有していない周知のバリアブルリラクタンス型（ＶＲ型）レゾルバを構成している。

従って、前述の本発明の構成によれば、従来構成のように軸振れが発生した場合でも、空隙Ｇが固定され、高精度の角度検出ができる。
また、磁性体回転子６への回転に伴う角度情報は一対の固定子片１５，１６と回転子６の鎖交する量に依存し、回転軸２０Ａの振れによる誤差の発生を防止することができる。
また、固定子５は、各磁性体固定子部１３が電気的には一体化するが磁気的には分離して分割配置されているため、対向する他の回転子から検出信号成分が遮断される効果が得られ、検出精度を向上させることができる。

また、前記各磁性体固定子片１５，１６は、輪状固定子枠に一体に形成されたピン２３又はこれと別体として単体で形成されたピン２３によって、前述のように輪状固定子枠片１０，１１に一体状接続、又は、各磁性体固定子片１５，１６の接続を行っているため、固定子５の組立てを極めて簡単かつ正確に行うことができる。

本発明による角度検出器を示す一部切欠き状態の斜視図である。図１の磁性体固定子部を示す拡大斜視図である。図２の磁性接続体を示す斜視図である。図２の断面図である。図１の磁性体固定子片の他の形態を示す斜視図である。図５の穴にピンを挿入した状態を示す斜視図である。図６の各ピンの端部を溶融固着した状態を示す斜視図である。従来のレゾルバを示す半断面図である。図８の平面図である。従来のＶＲ型レゾルバの断面図である。レゾルバの出力電圧曲線及び出力電圧方程式である。レゾルバの結果を示す配線図である。

符号の説明

１輪状固定子枠
５固定子
６磁性体回転子
６ａ周縁
１０，１１輪状固定子枠片
１２固定子枠空隙
１３磁性体固定子部
１４磁性接続体（巻線磁芯）
１５，１６磁性体固定子片（ステータ巻線）
１７輪状励磁巻線
１８輪状検出巻線
２０穴
２１弧状段部
２２外縁内面
２３ピン
３０ステータ巻線
Ｇ空隙
Ｄ間隔

Claims

絶縁部材からなる一対の輪状固定子枠片(10,11)を重合させてなる輪状固定子枠(1)の円周方向に周期的あるいは非周期的に分割設置され、各一対の磁性体固定子片(15,16)からなる複数の磁性体固定子部(13)と、前記各磁性体固定子片(15,16)を互いに間隔(D)を有して対向接続するための磁性接続体(14)と、前記磁性接続体(14)の側部に沿って設けられた輪状励磁巻線(17)及び輪状検出巻線(18)からなるステータ巻線(30)と、前記輪状固定子枠(1)の内側に設けられ偏芯あるいは半径方向に周期的に変化させ、かつ、前記各磁性体固定子片(15,16)間にその周縁が回転自在に位置する板形状の磁性体回転子(6)と、よりなり、前記各磁性体固定子片(15,16)と磁性接続体(14)は断面コ字型に接続されている角度検出器において、
前記各輪状固定子枠片(10,11)と一体又は別体のピン(23)と、前記各磁性体固定子片(15,16)に形成された穴(20)とを備え、前記各ピン(23)を前記各穴(20)に貫通させた後、前記各ピン(23)のピン先端部を溶融し、前記各ピン(23)を前記穴(20)に固着することにより、前記各磁性体固定子片(15,16)を前記各輪状固定子枠片(10,11)に固定した構成よりなることを特徴とする角度検出器。
前記各磁性体固定子片(15,16)の外縁内面(22)には弧状段部(21)が形成され、前記ステータ巻線(30)は前記弧状段部(21)内に位置していることを特徴とする請求項１記載の角度検出器。
前記穴(20)には、ざぐり部(20a)が形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の角度検出器。
前記各磁性体固定子片(15,16)は、扇形の内側の一部を切除した形状よりなることを特徴とする請求項１ないし３の何れかに記載の角度検出器。