JP2008309618A - 冗長系回転型有限角度検出器 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、輪状ステータの対称位置に複数の突出磁極を設け、ロータに２ケ所の凸部を設け、ＶＲ型で二週冗長系を得ることを目的とする。
【解決手段】本発明による冗長系回転型有限角度検出器は、輪状ステータ(1)の対称位置に設けられた各々複数の第１、第２突出磁極(2,2A)と、前記輪状ステータ(1)の内側に回転自在に設けられ少なくとも第１、第２凸部(4A,4B)を有するロータ(4)と、を用いて、第１、第２チャンネルセンサ(10,11)を形成し、二重冗長系を形成する構成である。
【選択図】図１

Description

本発明は、冗長系回転型有限角度検出器に関し、特に、輪状ステータの一対の１８０度対称位置で、巻線を有する突出磁極を所定の角度範囲のみに配設して一対のチャンネルセンサを形成し、各チャンネルセンサからの一対の同一の出力信号を用いることにより、二重冗長系を構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回転型有限角度検出器としては、例えば、図２に示される構成を挙げることができるが、本出願人が社内で開発したのみで特許出願を行っていないため、ここでは、その構成を示す特許文献は開示していない。
図２において符号１で示されるものは、例えば、１００度の範囲の予め設定された有限角を有する円弧状の有限角ステータであり、この有限角ステータ１の内面１ａには、複数の突出磁極２が所定角度間隔で配設されている。

前記各突出磁極２には、周知の励磁巻線３ａと出力巻線３ｂとからなる巻線３が巻回されている。
前記有限角ステータ１の内側には、有限角に形成された扇形のコア（鉄芯等）のみからなる有限角ロータ４が所定有限角の範囲で回転自在に設けられ、この有限角ロータ４の有限角回転に応じて、有限角ロータ４の回転角度位置を検出することができる。

従来の回転型有限角度検出器は、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、１個の有限角ステータに対して１個の有限角ロータが組合せられた構成であるため、１チャンネルセンサしか構成されておらず、例えば、冗長系の要望に対しては、図２で示される有限角センサを積層させる方法もあるが、積層させた場合には、各々の有限角センサの各出力信号を一致させて同一とすることは困難であると共に、各有限角センサ間の磁気的なクロストークを防止することも困難であった。

本発明による回転型有限角度検出器は、輪状をなす輪状ステータと、前記輪状ステータの少なくとも所定の第１角度範囲に形成された複数の第１突出磁極と、前記輪状ステータの前記第１角度範囲と対向する少なくとも所定の第２角度範囲に形成された複数の第２突出磁極と、前記各第１突出磁極に巻回された第１チャンネル用の第１巻線と、前記各第２突出磁極に巻回された第２チャンネル用の第２巻線と、前記輪状ステータの内側に回転自在に設けられコアのみからなると共に外周が半径方向に沿って凹凸状に変化する少なくとも第１、第２凸部を有するロータと、を備え、前記各第１突出磁極と前記各第１巻線及び前記第１凸部により第１チャンネルセンサを形成し、前記各第２突出磁極と前記各第２巻線及び前記第２凸部により第２チャンネルセンサを形成し、前記輪状ステータとロータとは同一軸芯に配設され、前記各第１突出磁極と各第２突出磁極とは互いに１８０度対称に配置され、前記ロータの前記第１凸部と第２凸部とは互いに１８０度対称に配置され、前記ロータの有限角回転により前記第１チャンネルセンサから得られる第１出力信号と、前記第２チャンネルセンサから得られ前記第１出力信号と同一の第２出力信号と、を用いて二重冗長系をなす構成であり、また、前記輪状ステータの内面の前記第１突出磁極と第２突出磁極との間には、突出磁極が形成されていない構成であり、また、前記輪状ステータの内面の前記第１突出磁極と第２突出磁極との間には、巻線を有しない複数の突出磁極が形成されている構成であり、また、前記各第１突出磁極と第２突出磁極の数は同一である構成であり、また、前記各第１巻線同志、及び、前記各第２巻線同志は、互いに直列接続されるか、又は、並列に接続されている構成である。

本発明による冗長系回転型有限角度検出器は、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、輪状ステータの１８０度対称位置に巻線を有する複数の突出磁極を所定の角度範囲に配置して有限角度検出することで、一対のチャンネルセンサを形成し、各チャンネルセンサから出力される一対の同一の出力信号によって二重冗長系の検出を行うことができる。
また、輪状ステータは従来の有限角ステータと異なり輪状に形成されているため、輪状ステータの強度が高く取付剛性を上げることができ、車輌等に搭載する場合には高い信頼性を得ることができる。

本発明は、輪状ステータの一対の１８０度対称位置で、巻線を有する突出磁極を所定の角度範囲のみに配設して一対のチャンネルセンサを形成し、各チャンネルセンサからの一対の同一の出力信号を用いることにより、二重冗長系を形成する冗長系回転型有限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冗長系回転型有限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で示されるものは全体形状が輪状をなす輪状ステータであり、この輪状ステータ１の内面１ａの所定の第１角度範囲θには、複数の第１突出磁極２が所定の角度間隔毎に内方へ向けて突出して形成されている。

前記輪状ステータ１の内面１ａの前記第１角度範囲θに対して１８０度対向する第２角度範囲θ’には、複数の第２突出磁極２Ａが所定の角度間隔毎に内方へ向けて突出して形成されている。
前記各第１突出磁極２と各第２突出磁極２Ａとは、図１に示す直径方向線Ａからみて１８０度対称となるように構成されている。

前記各第１突出磁極２には、周知のバリアブルリラクタンス型（ＶＲ型）のレゾルバと同様な巻線である励磁巻線３ａと出力巻線３ｂとからなる第１チャンネル用の第１巻線３が巻回されている。
また、前記各第２突出磁極２Ａには、前述と同様の励磁巻線３ａと出力巻線３ｂとからなる第２チャンネル用の第２巻線３Ａが巻回されている。

前記輪状ステータ１の内側には、その外周が半径方向に沿って凹凸状に変化する少なくとも第１、第２凸部４Ａ、４Ｂを有する周知のコアのみ（巻線を有しない）からなる輪状のロータ４が図示しない回転軸を介して前記輪状ステータ１と同一軸芯Ｐで回転自在に設けられている。

前記各第１突出磁極２と前記第１巻線３及び前記第１凸部４Ａにより有限角検出器としての第１チャンネルセンサ１０が形成され、前記各第２突出磁極２Ａと前記第２巻線３Ａ及び前記第２凸部４Ｂにより有限角検出器としての第２チャンネルセンサ１１が形成されている。

尚、前記輪状ステータ１の内面１ａにおいて、前記各第１突出磁極２と各第２突出磁極２Ａとの間の位置には、図１では、各突出磁極２、２Ａと同一等の突出磁極は何ら形成されていない構成としているが、例えば、プレス加工時に前記内面１ａの全周にわたり所定間隔で前記各突出磁極２、２Ａと同一の突出磁極（図示せず）を形成し、前記第１、第２角度範囲θ、θ’のみの各突出磁極２、２Ａに前記第１巻線３と第２巻線３Ａを巻回すると、図１に示される第１巻線３を有する各第１突出磁極２と、第２巻線３Ａを有する各第２突出磁極２Ａを形成することができる。

従って、前述の場合、前記内面１ａの各第１、第２突出磁極２、２Ａ間には巻線を有しない突出磁極が残ることになるが、有限角検出には何ら支障はなく、積層型の輪状ステータ１の場合には、その積層時の転積が可能となる。

次に、前述の構成において、各励磁巻線３ａ、３ａに励磁信号を印加した状態で、前記ロータ４に接続された回転軸（図示せず）を所定の有限角に沿って回転させると、周知のＶＲ型レゾルバの動作と同様に、輪状ステータ１とロータ４との間の間隙Ｄによるギャップパーミアンスの変化に従って、第１チャンネルセンサ１０と第２チャンネルセンサ１１における第１、第２巻線３、３Ａの各出力巻線３ｂ、３ｂから出力される有限角回転位置を示す同一の一対の出力信号を得ることにより、冗長系を構成することができる。尚、冗長系であるため、通常は一方の出力信号を用い、緊急時に他方の出力信号を用いる。

前述の各チャンネルセンサ１０、１１の各巻線３、３Ａから出力される前記各出力信号（出力電圧）は、前記輪状ステータ１、すなわち、各突出磁極２、２Ａとロータ４との間の間隙Ｄが大きくなった状態で減少となり、間隙Ｄが小さくなった状態で増加となるように構成されている。

尚、前記第１突出磁極２と第２突出磁極２Ａの数は同一に形成され、前記各第１巻線３同志、各第２巻線３Ａ同志は、互いに直列接続されるか、又は、並列に接続されて用いられる。

また、前記輪状ステータ１は、従来の有限角ステータとは異なって輪状に形成されているため、輪状ステータ１を他の装置に取付ける際の取付剛性を向上させることができ、さらに、ロータ４を回転させるだけでなく、ロータ４を固定側とし、輪状ステータ１を回転側とすることも可能である。

本発明による冗長系回転型有限角度検出器を示す平面図である。 従来の有限角度検出器を示す平面図である。

符号の説明

１ 輪状ステータ
１ａ 内面
２ 第１突出磁極
２Ａ 第２突出磁極
３ 第１巻線
３Ａ 第２巻線
３ａ 励磁巻線
３ｂ 出力巻線
４ ロータ
４Ａ 第１凸部
４Ｂ 第２凸部
１０ 第１チャンネルセンサ
１１ 第２チャンネルセンサ
Ａ 直径方向線
θ 第１角度範囲
θ’ 第２角度範囲
Ｄ 間隙
Ｐ 同一軸芯

Claims (5)

1. 輪状をなす輪状ステータ(1)と、前記輪状ステータ(1)の少なくとも所定の第１角度範囲(θ)に形成された複数の第１突出磁極(2)と、前記輪状ステータ(1)の前記第１角度範囲(θ)と対向する少なくとも所定の第２角度範囲(θ')に形成された複数の第２突出磁極(2A)と、前記各第１突出磁極(2)に巻回された第１チャンネル用の第１巻線(3)と、前記各第２突出磁極(2A)に巻回された第２チャンネル用の第２巻線(3A)と、前記輪状ステータ(1)の内側に回転自在に設けられコアのみからなると共に外周が半径方向に沿って凹凸状に変化する少なくとも第１、第２凸部(4A,4B)を有するロータ(4)と、を備え、
   前記各第１突出磁極(2)と前記各第１巻線(3)及び前記第１凸部(4A)により第１チャンネルセンサ(10)を形成し、
   前記各第２突出磁極(2A)と前記各第２巻線(3A)及び前記第２凸部(4B)により第２チャンネルセンサ(11)を形成し、
   前記輪状ステータ(1)とロータ(4)とは同一軸芯(P)に配設され、前記各第１突出磁極(2)と各第２突出磁極(2A)とは互いに１８０度対称に配置され、前記ロータ(4)の前記第１凸部(4A)と第２凸部(4B)とは互いに１８０度対称に配置され、
   前記ロータ(4)の有限角回転により前記第１チャンネルセンサ(10)から得られる第１出力信号と、前記第２チャンネルセンサ(11)から得られ前記第１出力信号と同一の第２出力信号と、を用いて二重冗長系を構成することを特徴とする冗長系回転型有限角度検出器。
2. 前記輪状ステータ(1)の内面(1a)の前記第１突出磁極(2)と第２突出磁極(2A)との間には、突出磁極が形成されていないことを特徴とする請求項１記載の冗長系回転型有限角度検出器。
3. 前記輪状ステータ(1)の内面(1a)の前記第１突出磁極(2)と第２突出磁極(2A)との間には、巻線を有しない複数の突出磁極が形成されていることを特徴とする請求項１記載の冗長系回転型有限角度検出器。
4. 前記第１突出磁極(2)と第２突出磁極(2A)の数は同一であることを特徴とする請求項１ないし３の何れかに記載の冗長系回転型有限角度検出器。
5. 前記各第１巻線(3)同志、及び、前記各第２巻線(3A)同志は、互いに直列接続されているか、又は、並列に接続されていることを特徴とする請求項１ないし４の何れかに記載の冗長系回転型有限角度検出器。

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