JP2008175553A

JP2008175553A - 角度検出器

Info

Publication number: JP2008175553A
Application number: JP2007006823A
Authority: JP
Inventors: Yoshimi Kikuchi; 良巳菊池; Tadashi Okada; 匡史岡田
Original assignee: Tamagawa Seiki Co Ltd
Current assignee: Tamagawa Seiki Co Ltd
Priority date: 2007-01-16
Filing date: 2007-01-16
Publication date: 2008-07-31

Abstract

【課題】本発明は、輪状固定子枠に設けた一対の固定子片間に磁性体回転子を案内させて薄型とし、各固定子片を矩形として生産効率を向上させ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)に設けられた複数の固定子(5)と、各固定子(5)の固定子片(5a,5b)間の空隙(5A)に案内される磁性体回転子(6)と、を備え、前記各固定子片(5a,5b)は矩形形状よりなる構成である。
【選択図】図１

Description

本発明は、角度検出器に関し、特に、輪状固定子枠にステータ巻線を有する固定子を複数設け、この輪状固定子枠の内側に板状をなす磁性体回転子を回転自在に配設することにより、インナーロータ型の超薄型の角度検出器を得ると共に、各固定子の固定子片を矩形状とすることにより、生産効率の向上及びコストダウンを達成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６及び図７で示される回転トランスを用いた構成、及び、図８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６及び図７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８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６、図７及び図８におけるレゾルバの巻線の配線図は図１０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９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６及び図７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、前述と同様に、扁平状に構成することは極めて困難であった。

また、図８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、輪状固定子枠と、前記輪状固定子枠に設けられその円周方向に周期的あるいは非周期的に分割配置された複数の固定子と、前記各固定子を形成するためステータ巻線を挟持した一対の固定子片と、前記輪状固定子枠の内側で回転自在に設けられ偏芯したあるいは半径方向に周期的に変化した外周面を有する磁性体回転子と、を備え、前記各固定子片は、矩形形状よりなる構成であり、また、前記ステータ巻線を形成する励磁巻線と検出巻線は、矩形状で板状をなす巻線磁芯の外周に互いに積層して設けられると共に矩形状をなしている構成である。

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、輪状固定子枠に分割配置された各固定子の一対の固定子片間の空隙に設けた磁性体回転子を回転自在に設けることにより、超薄型のインナーロータ型の角度検出器を得ることができる。
また、一対の各固定子片間の空隙が固定されているため、輪状磁性体回転子に軸振れがある場合でも、回転に伴う角度信号は一対の固定子片と磁性体回転子の鎖交する量に依存しているため、安定した高精度の回転角度信号を得ることができる。
また、各固定子が分割されているため、隣接する固定子巻線との磁気的干渉も少なく、高精度の回転角度信号を得ることができる。
また、各固定子の各固定子片が矩形状に形成されているため、加工が極めて容易であり、製造コストを低減することができる。
また、各固定子の各固定磁芯が矩形状に形成されているため、この固定磁芯の製造も容易であると共に、検出巻線及び励磁巻線の巻線動作も容易となる。

本発明は、輪状固定子枠にステータ巻線を有する固定子を複数設け、この輪状固定子枠の内側に板状をなす磁性体回転子を回転自在に配設することにより、インナーロータ型の超薄型の角度検出器を得ると共に、各固定子の固定子片を矩形状とすることにより、生産効率の向上及びコストダウンを達成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、同一符号を付して説明する。
図１において符号１で示されるものは非磁性体で輪状に形成された輪状固定子枠であり、この輪状固定子枠１には、その円周方向に沿って周期的あるいは非周期的に独立して分割配置された複数の固定子５が設けられている。

前記各固定子５は、図２に示されるように、検出巻線４ａと励磁巻線４ｂを積層して有するステータ巻線４を挟持する状態で互いに対向配置された一対の固定子片５ａ，５ｂにより構成されている。
前記各固定子５のステータ巻線４は、図３及び図４で示されるように、矩形状で板状をなす巻線磁芯１０の外周に巻回されており、前記巻線磁芯１０の両端に前記各固定子片５ａ，５ｂが接合している。

前記各固定子片５ａ，５ｂは、図示のように全体形状が正方形又は長方形等からなる矩形の板で形成されており、加工が容易で、生産性に優れている。
また、各固定子片５ａ，５ｂ間には所定の空隙５Ａが形成されて降り、この空隙５Ａの間隔は前記巻線磁芯１０の厚さによって決められている。

前記輪状固定子枠の内側には、図５で示される磁性体回転子６が回転軸１１を介して回転自在に設けられており、この磁性体回転子６の外周面６ａが前記空隙５Ａ内に出入りできるように構成されている。

前記磁性体回転子６は、図５に示されるように、磁性コアのみで構成され、巻線を有しないため、真円状として偏芯させて回転軸１１に設けた場合、又は、その外周面６ａを半径方向に周期的に変化させた四葉形状(図５)又は三葉形状のようにｎ周期の外形形状で構成されている。

前述の構成において、４個の各励磁巻線４ｂに励磁信号を供給した状態で、磁性体回転子６を回転させると、前記各固定子５の空隙５Ａ内で磁性体回転子６の外周面６ａが半径方向に出入りし、各固定子片５ａ，５ｂと鎖交する面積が変化し、検出巻線４ａに正弦波状に変化する誘起電圧が発生するように構成されている。

前述の場合、従来構成では回転軸１１が回転振れを起すと、いわゆるロータとステータ間の空隙(ギャップ)が変化し、精度誤差が発生したが、一対構成の固定子片５ａ，５ｂによる空隙５Ａが固定されているため、磁気的な精度は低下せず、誤差の発生も防止される。
また、回転に伴う角度信号は、各固定子片５ａ，５ｂとの鎖交する量に依存するため、回転軸１１の偏芯による軸振れは検出精度に関係がなくなる。
また、各固定子５は電気的には一体であるが、磁気的には分離しているため、検出精度向上に寄与できるものである。

尚、この固定子５の数(極数ｍ)及び磁性体回転子６の外周面６ａの形状変化の周期の数(周期ｎ)は、角度検出器の用途等に応じて設定できる。
また、前述の図１の角度検出器の軸方向の厚さは、実験のプロトタイプにおいても４ｍｍであり、従来構成に比較すると、約１／４であり、超薄型の角度検出器を得ることができる。

本発明による角度検出器を示す斜視図である。図１の要部を示す拡大斜視図である。図２の固定子の拡大斜視図である。図３の巻線磁芯を示す拡大斜視図である。図２の磁性体回転子を示す拡大斜視図である。従来のレゾルバを示す半断面図である。図６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。レゾルバの結線を示す配線図である。

符号の説明

１輪状固定子枠
４ステータ巻線
４ａ検出巻線
４ｂ励磁巻線
５固定子
５ａ，５ｂ固定子片
５Ａ空隙
６磁性体回転子
６ａ外周面
１０巻線磁芯
１１回転軸

Claims

輪状固定子枠(1)と、前記輪状固定子枠(1)に設けられその円周方向に周期的あるいは非周期的に分割配置された複数の固定子(5)と、前記各固定子(5)を形成するためステータ巻線(4)を挟持した一対の固定子片(5a,5b)と、前記輪状固定子枠(1)の内側で回転自在に設けられ偏芯したあるいは半径方向に周期的に変化した外周面(6a)を有する磁性体回転子(6)と、を備え、
前記各固定子片(5a,5b)は、矩形形状よりなることを特徴とする角度検出器。
前記ステータ巻線(4)を形成する励磁巻線(4b)と検出巻線(4a)は、矩形状で板状をなす巻線磁芯(10)の外周に互いに積層して設けられると共に矩形状をなしていることを特徴とする請求項１記載の角度検出器。