JP2008233032A - Rotation angle detector - Google Patents
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Description
本発明は、回転角度検出器に関し、特に、固定子枠にステータ巻線を有する磁性固定子を複数設け、各磁性固定子の内側に磁性体回転子を各磁性固定子と非重合状態で回転自在に配設することにより、回転子の軸触れによる空隙変動の影響をなくすようにするための新規な改良に関する。 The present invention relates to a rotation angle detector, and in particular, a plurality of magnetic stators having stator windings are provided on a stator frame, and a magnetic rotor is rotated in an unpolymerized state with each magnetic stator inside each magnetic stator. The present invention relates to a novel improvement for eliminating the influence of air gap fluctuation caused by the shaft touching of a rotor by being arranged freely.
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５及び図６で示される回転トランスを用いた構成、及び、図７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５及び図６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。
Conventionally used thin resolvers of this type include the configuration using the rotary transformer shown in FIGS. 5 and 6 and the configuration of the variable reluctance resolver of Patent Document 1 shown in FIG. be able to.
That is, in the casing 1 having the conventional configuration shown in FIGS. 5 and 6, the resolver portion 2 and the rotary transformer portion 3 are arranged by being superposed along the axial direction.
また、図７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。 In addition, a resolver portion 2 of another conventional configuration shown in FIG. 7 includes a ring-shaped stator 5 having a resolver stator coil 4 and a ring-shaped rotor 6 which is provided in the stator 5 and does not have a coil. Has been.
また、前述の図５、図６及び図７におけるレゾルバの巻線の配線図は図９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８で示されている。
Further, the wiring diagrams of the resolver windings in FIGS. 5, 6 and 7 are configured as shown in FIG. 9, and the excitation windings R1 and R2 are composed of one phase, and the output winding S1 on the detection side. ˜S4 is composed of two phases.
Further, an output voltage curve and an output voltage equation by the output windings S1 to S4 are shown in FIG.
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５及び図６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、偏平状に構成することは極めて困難であった。
Since the conventional thin resolver is configured as described above, the following problems exist.
That is, in the conventional configuration disclosed in FIGS. 5 and 6, since the resolver part and the rotary transformer part are superposed in the axial direction, the thickness of the resolver itself is thick (16 mm is the minimum), which is the same as described above. In addition, it has been extremely difficult to form a flat shape.
また、図７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、偏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。
In the other conventional configuration shown in FIG. 7, only a resolver stator coil is required as a coil. However, since the resolver stator coil wound around the stator protrudes on both sides of the stator, an insulating cover for insulating the resolver stator coil is used. In addition, a coil cover or the like is required, and the thickness of the device to these stators is increased (10 mm is minimum), and it is extremely difficult to form a flat shape as described above.
Further, since the rotor does not have a coil, the detection accuracy is limited.
Further, in the conventional configuration, rotation detection is performed by changing the gap permeance between the outer periphery of the rotor and the inner periphery of each magnetic pole of the stator.
In addition, since the stator has an integral structure, the magnetic field distribution generated by the excitation winding is affected by the mechanical position of the detection rotor pole.
本発明による回転角度検出器は、固定子枠と、前記固定子枠内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磁性固定子からなる固定子体と、前記各磁性固定子を形成するためステータ巻線を有する巻線磁芯と、前記巻線磁芯の両端面に設けられ前記巻線磁芯を挟持する第１、第２固定子と、前記固定子体の内側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、前記磁性体回転子の軸方向厚さと、前記各磁性固定子の軸方向固定子厚さと、は等しく形成され、前記磁性体回転子の前記外周面は、前記各磁性固定子の内周面に対して常時非重合状態である構成であり、また、前記各磁性固定子の巻線磁芯及び各固定子片は、弧状に形成されている構成であり、また、前記各固定子片間には、弧状空隙が形成されている構成である。 A rotation angle detector according to the present invention includes a stator frame, and a stator body including a plurality of magnetic stators provided in the stator frame and arranged periodically or aperiodically in the circumferential direction thereof, A winding core having a stator winding for forming each magnetic stator, first and second stators provided on both end faces of the winding core to sandwich the winding core, and the fixing A magnetic rotor having an outer peripheral surface that is provided on the inner side of the child body and that is eccentric or periodically changed in the radial direction, and the axial thickness of the magnetic rotor and the axis of each magnetic stator And the outer circumferential surface of the magnetic rotor is always in a non-polymerized state with respect to the inner circumferential surface of each magnetic stator, and each magnetic fixing The child winding magnetic core and each stator piece are formed in an arc shape, and Wherein each stator pieces, a configuration in which arcuate voids are formed.
本発明による回転角度検出器は、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、固定子枠に分割配置された各磁性固定子の一対の固定子片間の空隙に対して非重合状態として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、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安定しており、高精度の回転角度信号を得ることができる。
また、固定子枠に設けられた各磁性固定子が分割して配置されることによって固定子体が互いに独立して分割されているため、隣接するステータ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、固定子の構造を従来よりも大幅に薄く、かつ、小径化することができるため、極めて小空間での高精度の角度検出が可能となる。
Since the rotation angle detector according to the present invention is configured as described above, the following effects can be obtained.
That is, an ultra-thin inner rotor is provided by rotatably providing a magnetic rotor provided in a non-polymerized state with respect to a gap between a pair of stator pieces of each magnetic stator divided and arranged in a stator frame. A mold angle detector can be obtained.
In addition, since the gap between each pair of stator pieces is fixed, the angle signal accompanying the rotation is stable even when the magnetic rotor has an axial runout, and a highly accurate rotation angle signal can be obtained. Can do.
In addition, since the magnetic stators provided on the stator frame are divided and arranged so that the stator bodies are divided independently of each other, the magnetic interference with the adjacent stator windings is small and high. An accurate rotation angle signal can be obtained.
In addition, since the stator structure is significantly thinner than before and can be reduced in diameter, highly accurate angle detection can be performed in an extremely small space.
本発明は、固定子枠にステータ巻線を有する磁性固定子を複数設け、各磁性固定子の内側に磁性体回転子を各磁性固定子と非重合状態で回転自在に配設することにより、回転子の軸振れによる空隙変動の影響をなくすようにした回転角度検出器を提供することを目的とする。 The present invention is provided with a plurality of magnetic stators having stator windings in the stator frame, and a magnetic rotor is disposed inside each magnetic stator so as to be rotatable in a non-polymerized state with each magnetic stator. It is an object of the present invention to provide a rotation angle detector that eliminates the influence of air gap fluctuations due to rotor shaft runout.
以下、図面と共に本発明による回転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ついては、同一符号を用いて説明する。
図１において、符号１で示されるものは非磁性体で輪状に形成された固定子枠であり、この固定子枠１内には、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磁性固定子５Ａが設けられている。
A preferred embodiment of a rotation angle detector according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
Note that the same or equivalent parts as in the conventional example will be described using the same reference numerals.
In FIG. 1, a reference numeral 1 denotes a stator frame formed of a non-magnetic material in a ring shape, and the stator frame 1 is independent periodically or aperiodically along its circumferential direction. Thus, a plurality of
前記各磁性固定子5Ａ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。
前記各磁性固定子５Ａのステータ巻線４は、図３で示されるように、全体形状が弧状をなす板状に形成されると共に、板状で弧状に形成された巻線磁芯４ｃの周囲に巻回又は嵌合式に形成されている。
As shown in FIG. 2, each of the
As shown in FIG. 3, the stator winding 4 of each
前記各固定子片５ａ，５ｂは、全体形状が弧状の板形状よりなると共に、磁性体で形成され、セクター形状の内側の一部を切除した残りの部分で形成された形状をなしている。 Each of the stator pieces 5a and 5b has an arcuate plate shape as a whole, and is formed of a magnetic material. The stator pieces 5a and 5b are formed by the remaining part of the sector shape cut out.
前記各磁性固定子５Ａよりなる固定子体５の内側には、磁性体回転子６が軸６Ａ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は、その半径方向に周期的に変化している。
また、他の形態としては、真円からなる前記磁性体回転子６を前記軸６Ａを介して前記固定子体５に対して偏芯して設けることもできる。
A magnetic rotor 6 is rotatably provided on the inner side of the stator body 5 including the
As another form, the magnetic rotor 6 made of a perfect circle can be provided eccentrically with respect to the stator body 5 via the shaft 6A.
前記各固定子片５ａ，５ｂ間には、弧状をなす弧状空隙１０が形成されており、この弧状空隙１０は前記各固定子片５ａ，５ｂ及び巻線磁芯４ｃと同様に弧状に形成されている。
前記磁性体回転子６の外周面６ａは、前記磁性体回転子６が回転する時に、前記各固定子片５ａ，５ｂの内周面３０とは非接触状態であると共に、常に非重合状態となるように構成されている。
An arcuate gap 10 is formed between the stator pieces 5a and 5b. The arcuate gap 10 is formed in an arc shape like the stator pieces 5a and 5b and the winding core 4c. ing.
The outer peripheral surface 6a of the magnetic rotor 6 is not in contact with the inner
さらに、前記磁性体回転子６の軸方向厚さＴ１と、前記磁性固定子５Ａの軸方向固定子厚さＴ２と、は、等しくなるように構成され、各磁性固定子５Ａと磁性体回転子６とのギャップパーミアンスの変化に伴う磁気的変化による検出巻線４ａへの誘起電圧を効率よく検出することができるように構成されている。
Furthermore, the axial thickness T 1 of the said magnetic rotor 6, the axial stator thickness T 2 of the
従って、本発明によれば、各固定子片５ａ，５ｂ間の弧状空隙１０が固定されているため、従来構成のように、各固定子片５ａ，５ｂと磁性体回転子６の鎖交する量に依存して回転角度を検出していた構成に比較すると、磁性体回転子６に設けた軸６Ａの軸振れに依存することのない高精度の回転検出を行うことができる。
尚、前記磁性固定子５Ａ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、回転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の回転角度検出器の軸方向の厚さは、実験による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、超薄型の回転角度検出器を得ることができる。
Therefore, according to the present invention, since the arcuate gap 10 between the stator pieces 5a and 5b is fixed, the stator pieces 5a and 5b and the magnetic rotor 6 are linked to each other as in the conventional configuration. Compared with the configuration in which the rotation angle is detected depending on the amount, it is possible to detect the rotation with high accuracy without depending on the shaft runout of the shaft 6A provided in the magnetic rotor 6.
Note that the number of
Further, the axial thickness of the rotation angle detector of FIG. 1 is 4 mm even in the experimental prototype, which is about 1/4 compared with the conventional configuration, and an ultra-thin rotation angle detector is provided. Obtainable.
１ 固定子枠
４ ステータ巻線
４ａ 検出巻線
４ｂ 励磁巻線
５ 固定子体
５Ａ 磁性固定子
５ａ 第１固定子片
５ｂ 第２固定子片
６ 磁性体回転子
６Ａ 軸
１０ 弧状空隙
３０ 内周面
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Stator frame 4 Stator winding 4a Detection winding 4b Excitation winding 5
Claims (3)
前記磁性体回転子(6)の軸方向厚さ(T2)と、前記各磁性固定子(5A)の軸方向固定子厚さ(T1)と、は等しく形成され、前記磁性体回転子(6)の前記外周面(6a)は、前記各磁性固定子(5A)の内周面(30)に対して常時非重合状態であることを特徴とする回転角度検出器。 A stator body (5) comprising a stator frame (1) and a plurality of magnetic stators (5A) provided in the stator frame (1) and arranged periodically or aperiodically in the circumferential direction thereof ), A winding magnetic core (4c) having a stator winding (4) for forming each magnetic stator (5A), and the winding magnets provided on both end faces of the winding magnetic core (4c). First and second stator pieces (5a, 5b) sandwiching the core (4c), and an outer peripheral surface (6a) which is provided on the inner side of the stator body (5) and is eccentric or periodically changed in the radial direction. A magnetic rotor (6) having
An axial thickness (T 2 ) of the magnetic rotor (6) and an axial stator thickness (T 1 ) of each magnetic stator (5A) are formed to be equal to each other, and the magnetic rotor The rotation angle detector according to (6), wherein the outer peripheral surface (6a) is always in a non-polymerized state with respect to the inner peripheral surface (30) of each magnetic stator (5A).
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|---|---|---|---|---|
| JP2012220406A (en) * | 2011-04-12 | 2012-11-12 | Minebea Co Ltd | Angle detector |
| CN106153973A (en) * | 2016-08-15 | 2016-11-23 | 璧垫旦 | A kind of novel integrated AC servo tests the speed unit |
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| CN106290980A (en) * | 2016-08-15 | 2017-01-04 | 璧垫旦 | A kind of permanent magnetic DC Servo Testing angular acceleration unit |
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