JP2009128133A - レゾルバ及び角度検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】磁芯の磁束効率を低下させず、巻線のコンダクタンスのばらつきを極めて小さくし、高精度な検出精度を得るレゾルバ及び角度検出装置を提供する。
【解決手段】レゾルバは、複数の巻線磁芯と、それぞれが各巻線磁芯に巻回するように設けられた複数の巻線部材とを有する固定子と、前記固定子に対して回転自在に配設された回転子とを備え、前記複数の巻線部材の少なくとも１つは、シートに導電体が渦巻き状に形成されたシート状コイルであり、前記シートの導電体形成面又はその裏面の少なくとも一部と当該巻線磁芯の側面とが対向するように配置される。
【選択図】図１

Description

本発明は、レゾルバ及びこれを用いた角度検出装置に関する。

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３０及び図３１で示される回転トランスを用いた構成や、図３２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３０及び図３１で示される従来構成のケーシング９００内には、レゾルバ部９０２と回転トランス部９０４とが軸方向に沿って重合して配設されている。また、図３２において示される他の従来構成のレゾルバ部９０２は、輪状でレゾルバステータスコイル９０６を有するステータ９０８と、ステータ９０８内に設けられコイルを有しない輪状のロータ９１０が回転自在に内設されている。

また、前述の図３０、図３１及び図３２におけるレゾルバの巻線の配線図は図３４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、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３３で示されている。

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３０及び図３１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、レゾルバを、より一層の偏平状にして更に薄型に構成することは極めて困難であった。

また、図３２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、レゾルバを、より一層の偏平状にして更に薄型に構成することは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。更に、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。

更にまた、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。

更に、たとえ自動巻回機を用いたとしても巻線を規格通りに精度良く巻回することが実際上容易ではなく、巻線のコンダクタンスのばらつきを極めて小さくして検出精度を高めることが困難であった。従って、巻線が巻回する磁芯の磁束効率を低下させることなく、巻線のコンダクタンスのばらつきを極めて小さくできることが望ましい。

そこで、本発明は、以上のような技術的課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、磁芯の磁束効率を低下させることなく巻線のコンダクタンスのばらつきを極めて小さくし、高精度な検出精度を得ることができるレゾルバ及び角度検出装置を提供することにある。

上記課題を解決するために本発明は、複数の巻線磁芯と、それぞれが各巻線磁芯に巻回するように設けられた複数の巻線部材とを有する固定子と、前記固定子に対して回転自在に配設された回転子とを備え、前記複数の巻線部材の少なくとも１つは、シートに導電体が渦巻き状に形成されたシート状コイルであり、前記シートの導電体形成面又はその裏面の少なくとも一部と当該巻線磁芯の側面とが対向するように配置されているレゾルバに関係する。

本発明によれば、巻線部材をシート状コイルとしたので、巻線部材として予め所定の導電体パターンが形成されているため、巻線を規格通りに精度良く形成することが可能となり、巻線のコンダクタンスのばらつきを極めて小さくすることができるようになる。

更に、本発明によれば、シート状コイルのシートの導電体形成面又はその裏面の少なくとも一部と巻線磁芯の側面とが対向するように配置するようにしたので、巻線磁芯の側面と対向している導電体形成面に形成された導電体の電磁誘導に寄与する電磁気的な結合度を弱めることがなく、巻線磁芯の磁束効率を向上させることができるようになる。

また本発明は、固定子枠と、前記固定子枠内に設けられその円周方向に配置された複数の磁性固定子を有する固定子と、それぞれが各磁性固定子を形成するための巻線部材を有する複数の巻線磁芯と、各巻線磁芯の両端面に設けられ前記各巻線磁芯を狭持する第１及び第２の固定子片と、前記固定子の内側に設けられた磁性体の回転子とを備え、前記複数の巻線磁芯の巻線部材の少なくとも１つは、シートに導電体が渦巻き状に形成されたシート状コイルであり、前記シートの導電体形成面又はその裏面の少なくとも一部と当該巻線磁芯の側面とが対向するように配置され、前記回転子の軸方向厚さと、前記各磁性固定子の軸方向厚さとが等しく形成され、前記回転子の外周面は、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レゾルバに関係する。

また本発明に係るレゾルバでは、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てもよい。

また本発明に係るレゾルバでは、前記各固定子片間には、弧状空隙が形成されていてもよい。

上記のいずれかの発明によれば、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レゾルバ又はアウターロータ型のレゾルバを得ることができる。

また、本発明によれば、一つ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（レゾルバ信号）を得ることができる。

更に、本発明によれば、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。

更にまた、本発明によれば、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。

また上記のいずれかの発明によれば、巻線部材をシート状コイルとしたので、巻線部材として予め所定の導電体パターンが形成されているため、巻線を規格通りに精度良く形成することが可能となり、巻線のコンダクタンスのばらつきを極めて小さくすることができるようになる。

更に、本発明によれば、シート状コイルのシートの導電体形成面又はその裏面の少なくとも一部と巻線磁芯の側面とが対向するように配置するようにしたので、巻線磁芯の側面と対向している導電体形成面に形成された導電体の電磁誘導に寄与する電磁気的な結合度を弱めることがなく、巻線磁芯の磁束効率を向上させることができるようになる。

また本発明は、磁性材料からなり円周方向に１又は複数の山形部を有する回転子と、磁気間隙を残して前記回転子の外周領域の一部を両側から挟み込んだ複数の固定子と、前記複数の固定子を固定保持する固定子枠とを備え、前記複数の固定子の少なくとも１つは、上部固定子板と、下部固定子板と、前記上部固定子板及び前記下部固定子板を連結する巻線磁芯と、前記巻線磁芯に巻回するように設けられた巻線部材とを有し、前記巻線部材は、シートに導電体が渦巻き状に形成されたシート状コイルであり、前記シートの導電体形成面又はその裏面の少なくとも一部と当該巻線磁芯の側面とが対向するように配置され、前記上部固定子板及び前記下部固定子板の先端の対向する内側の面に突起部を有するレゾルバに関係する。

また本発明に係るレゾルバでは、前記固定子枠は、上側固定子枠と下側固定子枠とを有し、前記上側固定子枠及び前記下側固定子枠の間に複数の固定子を挟持してもよい。

上記のいずれかの発明によれば、回転軸の軸振れによっても、対向する磁極の検出部の磁路中の空隙の量に変動が生じなくなるため、回転体の検出精度を向上させることができる。また、本発明によれば、固定子中に設けられた磁路を通る磁束の漏洩を少なくし磁束の集中を図ることができるため、これによっても回転角の検出精度を向上させることができる。

また上記のいずれかの発明によれば、巻線部材をシート状コイルとしたので、巻線部材として予め所定の導電体パターンが形成されているため、巻線を規格通りに精度良く形成することが可能となり、巻線のコンダクタンスのばらつきを極めて小さくすることができるようになる。

更に、本発明によれば、シート状コイルのシートの導電体形成面又はその裏面の少なくとも一部と巻線磁芯の側面とが対向するように配置するようにしたので、巻線磁芯の側面と対向している導電体形成面に形成された導電体の電磁誘導に寄与する電磁気的な結合度を弱めることがなく、巻線磁芯の磁束効率を向上させることができるようになる。

また本発明は、非磁性材料からなる輪状基板と、前記輪状基板に配設され磁性材料からなる輪状固定子板と、前記輪状固定子板の面上に突出して且つ円周方向に沿って配設された１又は複数の巻線磁芯と、前記巻線磁芯の周囲に配設された巻線部材と、前記輪状固定子板の面上に突出して、且つ、前記巻線磁芯の内側又は外側に設置された磁束帰路台とを有する固定子と、磁性材料からなる輪状回転子板と、前記輪状回転子板の内側に配設され波状に突出状態が変化する板内面を有し磁性材料からなる空隙形成板とを有する回転子とを備え、前記巻線部材は、シートに導電体が渦巻き状に形成されたシート状コイルであり、前記シートの導電体形成面又はその裏面の少なくとも一部と当該巻線磁芯の側面とが対向するように配置され、前記回転子の回転により、前記空隙形成板の前記板内面と前記巻線磁芯の端面との間隔が変化するように構成されたレゾルバに関係する。

本発明によれば、回転子の回転により空隙形成板の板内面と巻線磁芯との間隔が変化し、この間隔の変化を用いて回転角度を検出することができるため、いわゆるバリアブルリラクタンス型のレゾルバを構成することができるようになる。

また、本発明によれば、輪状固定子板の面上に突出して配設された巻線磁芯の周囲に巻線部材としてシート状コイルを配設したので、巻線部材がレゾルバの厚さ方向に出っ張ることがなくなり、厚さの薄いレゾルバを提供できるようになる。

また、本発明によれば、各巻線磁芯の内側又は外側に磁束帰路台が設置されているため、各巻線磁芯の磁気回路（磁束分布）が安定し、回転角度を更に高精度に検出することが可能となる。

また、本発明によれば、固定子と回転子とは軸方向に隔離して配置されるため、レゾルバを機器に組み込む際、固定子の横方向から回転子を挿入することが可能となる。また、回転子を固定したときには固定子を後に挿入することが可能となる。

また本発明によれば、巻線部材をシート状コイルとしたので、巻線部材として予め所定の導電体パターンが形成されているため、巻線を規格通りに精度良く形成することが可能となり、巻線のコンダクタンスのばらつきを極めて小さくすることができるようになる。

更に、本発明によれば、シート状コイルのシートの導電体形成面又はその裏面の少なくとも一部と巻線磁芯の側面とが対向するように配置するようにしたので、巻線磁芯の側面と対向している導電体形成面に形成された導電体の電磁誘導に寄与する電磁気的な結合度を弱めることがなく、巻線磁芯の磁束効率を向上させることができるようになる。

また本発明に係るレゾルバでは、前記輪状固定子板は、前記巻線磁芯ごとに複数の分割固定子板に分割されていてもよい。

本発明によれば、輪状固定子板は、巻線磁芯ごとに複数の分割固定子板に分割されているため、隣り合う磁気回路同士の干渉が防止され、各巻線磁芯の磁気回路（磁束分布）が安定し、回転角度を高精度に検出することが可能となる。

また本発明に係るレゾルバでは、前記空隙形成板の前記板内面は、突出状態が円周方向に沿って正弦波状に変化してもよい。

本発明によれば、回転子の回転により空隙形成板の板内面との交差面積が正弦波状に変化するようになるため、所与の間隔における正弦波状の変化を用いて回転角度を高精度に検出することが可能となる。

また本発明に係るレゾルバでは、前記巻線部材が有するシート状コイルは、前記シートの両面に導電体が渦巻き状に形成されたシート状コイルであってもよい。

本発明によれば、両面に導電体を形成することで、巻線部材が巻線磁芯に巻装された固定子をより一層小型化できるようになる。

また本発明に係るレゾルバでは、前記巻線部材が有するシート状コイルは、励磁巻線用のシート状コイルと、検出巻線用のシート状コイルとを備えることができる。

本発明によれば、励磁巻線及び検出巻線を有するレゾルバにおいて、磁芯の磁束効率を低下させることなく巻線のコンダクタンスのばらつきを極めて小さくできるようになる。

また本発明に係るレゾルバでは、前記巻線部材が有するシート状コイルは、前記励磁巻線用のシート状コイルと、前記出力巻線用のシート状コイルとがそれぞれ複数枚積層されたシート状積層コイルであってもよい。

本発明によれば、励磁巻線と検出巻線との巻線比として任意の巻線比を実現しつつ、巻線のコンダクタンスのばらつきを極めて小さくし、且つ巻線磁芯の磁束効率を向上させることができる。

また本発明に係るレゾルバでは、前記巻線部材は、前記シートに渦巻き状に形成された前記導電体の中心領域内に設けられた切込部を開くことにより形成される開口部を有し、前記開口部に前記巻線磁芯が挿入されてもよい。

本発明によれば、固定子の巻線部材の配線パターンも予めシートに形成しておけばよいため、巻線のコンダクタンスのばらつきを極めて小さくでき、且つ巻線磁芯の磁束効率を向上させると共に、巻線部材の配置工程を大幅に簡素化できるようになる。

また本発明に係るレゾルバでは、前記巻線部材は、前記シートに複数の導電体がそれぞれ渦巻き状に形成されたシート状コイルであり、該シートに渦巻き状に形成された各導電体の中心領域内に設けられた切込部を開くことにより形成される複数の開口部を有し、各開口部に各巻線磁芯が挿入されてもよい。

本発明によれば、複数の固定子を構成する各固定子の巻線部材の配線パターンも予めシートに形成しておけばよいため、巻線のコンダクタンスのばらつきを極めて小さくでき、且つ巻線磁芯の磁束効率を向上させると共に、巻線部材の配置工程を大幅に簡素化できるようになる。

また本発明は、上記のいずれか記載のレゾルバと、前記レゾルバからの出力に対応したデジタル信号を出力する変換器とを含む角度検出装置に関係する。

本発明によれば、磁芯の磁束効率を低下させることなく巻線のコンダクタンスのばらつきを極めて小さくし、高精度な検出精度を得ることができるレゾルバを含む角度検出装置を提供できるようになる。

本発明に係るレゾルバは、固定子と、回転子とを備える。固定子は、複数の巻線磁芯と、それぞれが各巻線磁芯に巻回するように設けられた複数の巻線部材とを有し、回転子は、固定子に対して回転自在に配設される。そして、複数の巻線部材の少なくとも１つは、シートに導電体が渦巻き状に形成されたシート状コイルであり、シートの導電体形成面又はその裏面の少なくとも一部と当該巻線磁芯の側面とが対向するように配置されている。このような構成を有することで、磁芯の磁束効率を低下させることなく巻線のコンダクタンスのばらつきを極めて小さくでき、下記のように回転子の軸振れに関係なく安定した高精度な検出精度を得るレゾルバに容易に適用することができるようになる。

以下、本発明に係るレゾルバ及びこれを用いた角度検出装置について、図に示す実施の形態に基づいて説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また以下で説明される構成のすべてが本発明の必須構成要件であるとは限らない。

〔実施形態１〕
図１に、本発明に係る実施形態１におけるレゾルバの構成例の斜視図を示す。図１では、固定子枠の一部を切り欠いて実施形態１におけるレゾルバの構造を示している。

図２に、図１の磁性体固定子の構成例の斜視図を示す。図２では、図１の磁性体固定子５Ａの構成を示すが、他の磁性体固定子５Ｂ、５Ｃ、５Ｄも同様の構成を有している。

実施形態１におけるレゾルバ１００は、非磁性体で輪状に形成された固定子枠１と、この固定子枠１内に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、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄとを含む。複数の磁性体固定子５Ａ〜５Ｄを構成する各磁性体固定子は、それぞれ同様の構成を有し、各磁性体固定子の全体形状は弧状をなしており、各磁性体固定子が固定子枠１の円周方向に分割配置されている。

各磁性固定子は、図２に示されるように、一対の第１及び第２の固定子片５ａ、５ｂを備える。第１及び第２の固定子片５ａ、５ｂは、検出巻線４ａと励磁巻線４ｂとを有する巻線部材としてのステータ巻線４が巻回するように設けられる巻線磁芯を狭持する状態で互いに対向配置される。

各巻線磁芯に設けられる第１及び第２の固定子片５ａ、５ｂは、それぞれ、図２に示すように、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。

図３に、図１又は図２の磁性体固定子５Ａのステータ巻線４の説明図を示す。図３では、磁性体固定子５Ａのステータ巻線を図示するが、他の磁性体固定子５Ｂ、５Ｃ、５Ｄもほぼ同様の構成を有する。図３において、図１と同一部分には同一符号を付し、適宜説明する。

各磁性固定子の巻線部材としてのステータ巻線４は、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４Ａの周囲に巻回するように設けられる。磁性体固定子５Ａ〜５Ｄの巻線磁芯に巻装されるステータ巻線４は、１相の励磁巻線と２相の検出巻線（Ｃｏｓ検出巻線及びＳｉｎ検出巻線）とから構成されている。

図４（Ａ）、図４（Ｂ）に、実施形態１におけるレゾルバ１００における励磁巻線及び検出巻線の説明図を示す。図４（Ａ）は、磁性体固定子５Ａ〜５Ｄの巻線磁芯４Ａ〜４Ｄに巻装される励磁巻線を模式的に表したものである。図４（Ｂ）は、磁性体固定子５Ａ〜５Ｄの巻線磁芯４Ａ〜４Ｄに巻装される検出巻線を模式的に表したものである。図４（Ａ）、図４（Ｂ）において、磁性体固定子５Ａが巻線磁芯４Ａを有し、磁性体固定子５Ｂが巻線磁芯４Ｂを有し、磁性体固定子５Ｃが巻線磁芯４Ｃを有し、磁性体固定子５Ｄが巻線磁芯４Ｄを有するものとする。

励磁巻線は、巻線磁芯４Ａ〜４Ｄにそれぞれ巻装される。一方、Ｃｏｓ相の検出巻線は、巻線磁芯４Ａ及び巻線磁芯４Ｃにそれぞれ巻装され、Ｓｉｎ相の検出巻線は、巻線磁芯４Ｂ及び巻線磁芯４Ｄにそれぞれ巻装される。実施形態１では、図４（Ａ）、図４（Ｂ）に示すように結線されたシート状コイルが巻線磁芯に巻装され、あるいは各巻線磁芯に巻装されたシート状コイルが図４（Ａ）、図４（Ｂ）に示すように図示しない配線で結線される。

図５に、図１の磁性体回転子６の構成例の斜視図を示す。図５において、図１と同一部分には同一符号を付し、適宜説明を省略する。

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いる。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、図５では４つの山形部（突極、磁極）を有している。また、他の形態としては、真円からなる磁性体回転子６を軸６Ａを介して固定子体５に対して偏心して設けることもできる。

図２に示すように各固定子片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は各固定子片５ａ、５ｂ及び巻線磁芯４Ａと同様に弧状に形成されている。磁性体回転子６の外周面６ａは、磁性体回転子６が回転する際に、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。

さらに、磁性固定子５Ａ〜５Ｄの各磁性体固定子の軸方向固定子厚さＴ_１（図２参照）と、磁性体回転子６の軸方向厚さＴ_２（図５参照）とは、等しくなるように構成され、各磁性固定子と磁性体回転子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。

従って、実施形態１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。

なお、磁性固定子の数（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、レゾルバの用途等に応じて設定できる。また、前述の図１のレゾルバの軸方向の厚さは、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。

すなわち、実施形態１によれば、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レゾルバを得ることができる。

また、一つ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（レゾルバ信号）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。

また、実施形態１に係るレゾルバ１００では、各磁性体固定子の巻線磁芯に設けられる巻線部材としてのステータ巻線４は、シート状コイルにより構成される。より具体的には、ステータ巻線４は、励磁巻線用のシート状コイルと、検出巻線用のシート状コイルとを備える。各シート状コイルは、非導電性のフィルム（例えばポリイミドシート）や基板等からなるシートの平面に、導電体が渦巻き状に形成されたものである。

図６（Ａ）〜図６（Ｃ）に、シート状コイルの説明図を示す。図６（Ａ）は、シートに導電体が形成される前の状態を模式的に表したものである。図６（Ｂ）は、シートにコイルとしての導電体が形成される様子を模式的に表したものである。図６（Ｃ）は、シートに形成された導電体を模式的に表したものである。

まず、図６（Ａ）に示すように、ポリイミドシート等のシート４２の表面上に、導電性の金属層４４を形成する。続いて、図６（Ｂ）に示すように、レーザ光Ｌを渦巻き状の所定パターンで金属層４４の上から照射して、照射部分の金属層４４を除去する。この結果、金属線４６の幅を例えば３０μｍ、配線ピッチを例えば５０μｍとするシート状コイルが形成される（図６（Ｃ））。

例えば図６（Ａ）〜図６（Ｃ）に示すような工程で形成されたシート状コイルを、巻線部材として採用することで、予め所定の導電体パターンが形成されたものを採用するため、巻線を規格通りに精度良く形成することが可能となり、巻線のコンダクタンスのばらつきを極めて小さくすることができるようになる。

更に、実施形態１に係るレゾルバ１００では、シート状コイルからなるステータ巻線４を巻線磁芯に設置する方法についても工夫し、ステータ巻線４にシート状コイルを採用することに起因する巻線磁芯の磁束効率を向上させている。

図７（Ａ）、図７（Ｂ）に、実施形態１の比較例における巻線磁芯とシート状コイルとの構成例を模式的に示す。図７（Ａ）は、シート状コイル８０の導電体形成面８２が磁性体固定子の巻線磁芯９０の側面９２とほぼ垂直に配置された状態を模式的に表している。図７（Ｂ）は、巻線磁芯９０の側面９２と平行な断面図の例を模式的に表したものである。

実施形態１の比較例では、図７（Ａ）に示すようなシート状コイル８０の導電体に励磁信号を印加することで磁界が形成され、巻線磁芯９０の磁束が発生する。或いは、巻線磁芯９０の磁束を変化させることで、図７（Ａ）に示すようなシート状コイル８０の導電体に流れる検出信号を変化させる。このとき、図７（Ｂ）に示すように、導電体形成面８２に形成された導電体のうち、巻線磁芯９０の側面９２からの距離が遠い導電体ほど巻線磁芯９０との電磁気的な結合度が弱くなる。そのため、シート状コイル８０のすべての導電体が等しく電磁誘導に寄与できず、巻線磁芯９０の磁束効率を低下させてしまう。

図８（Ａ）、図８（Ｂ）に、実施形態１における巻線磁芯４Ａとシート状コイルとの構成例を模式的に示す。図８（Ａ）は、シート状コイル６０の導電体形成面６２又はその裏面が磁性体固定子の巻線磁芯４Ａの側面５０と対向するように配置された状態を模式的に表している。図８（Ｂ）は、巻線磁芯４Ａの側面５０と平行な断面図の例を模式的に表したものである。

実施形態１では、図８（Ａ）、図８（Ｂ）に示すように巻線磁芯４Ａの側面５０とシート状コイル６０の導電体形成面６２又はその裏面とを平行になるように配置、又は対向配置させることで、シート状コイル６０の導電体形成面６２の導電体と巻線磁芯４Ａの側面５０との距離をほぼ均一にできる。このように、実施形態１に係るレゾルバ１００では、シート状コイルのシートの導電体形成面又はその裏面の少なくとも一部と巻線磁芯の側面と対向するように配置することで、巻線磁芯４Ａの側面５０と対向している導電体形成面又はその裏面に形成された導電体の電磁誘導に寄与する電磁気的な結合度を弱めることがなく、巻線磁芯４Ａの磁束効率を向上させることができるようになる。

以下、実施形態１に係るレゾルバ１００におけるステータ巻線４について詳細に説明する。以下では、主に磁性体固定子５Ａの巻線磁芯４Ａに巻装される巻線部材としてのステータ巻線について説明するが、磁性体固定子５Ｂの巻線磁芯４Ｂ、磁性体固定子５Ｃの巻線磁芯４Ｃ及び磁性体固定子５Ｄの巻線磁芯４Ｄのそれぞれに巻装される巻線部材としてのステータ巻線も同様である。

実施形態１における巻線部材としてのステータ巻線４は、シートの両面に導電体が渦巻き状に形成されたシート状コイルである。両面に導電体を形成することで、巻線磁芯に巻線部材が巻装された磁性体固定子を小型化できるようになる。ここで、シートの導電体形成面又はその裏面が巻線磁芯４Ａの側面と平行となるように配置（或いは対向配置）するために、簡素な工程で該シートの両面に導電体を形成できることが望ましい。そこで、実施形態１におけるステータ巻線４は、シートに渦巻き状に形成された導電体の中心領域内に設けられた切込部を開くことにより形成される開口部を有し、巻線磁芯４Ａがこの開口部に挿入されるようになっている。

図９に、実施形態１におけるステータ巻線４としてのシート状コイル６０の構成例の斜視図を示す。図９は、シート状コイル６０に形成される切込部と、シートの両面に形成される導電体パターンとを表している。

シート状コイル６０のシートの両面には、渦巻き状に導電体６４が形成されると共に、電極６６、６８、スルーホール７０が形成され、導電体６４と電極６６、６８とは電気的に接続されている。スルーホール７０は、シートの表面（第１の面）に形成された導電体と、該シートの裏面（第２の面）に形成された導電体とを電気的に接続する。また、シートに渦巻き状に形成された導電体の中心領域内には切込部７２が形成されている。すなわち、シートには、切込部７２が形成された領域を中心に、導電体が渦巻き状に形成されている。

シートの表面に、図９に示すような向きで導電体が形成されている場合、シートの裏面に、図９に示すような向きで導電体が形成される。これにより、電極６６から電流が印加されたとき、スルーホール７０を介して裏面の導電体には図９に示すように電流が流れる。この結果、表面の導電体パターンで発生する磁束の向きと、裏面の導電体パターンで発生する磁束の向きとが同一となる。

図１０（Ａ）〜図１０（Ｃ）に、シート状コイル６０に形成される切込部７２により形成される実施形態１におけるステータ巻線４の模式的な説明図を示す。図１０（Ａ）〜図１０（Ｃ）において、図９と同一部分には同一符号を付し、適宜説明を省略する。

まず、図１０（Ａ）に示すようにシート状コイル６０に形成された切込部７２を通る山折り線７４に沿って、シート状コイル６０を２つ折りにする。その結果、シート状コイル６０は、図１０（Ｂ）に示すような形状になる。そこで、図１０（Ｂ）に示す状態から切込部７２を開くと、図１０（Ｃ）に示すように開口部７６が形成される。

図１１に、巻線磁芯４Ａにステータ巻線４が巻装されている状態の説明図を示す。図１１は、図１０（Ｃ）の開口部７６に、巻線磁芯４Ａの端面から挿入した様子を表している。こうすることで、巻線磁芯４Ａの側面に対し、シート状コイル６０の導電体形成面又はその裏面を簡単に対向配置することができる。しかも、シート状コイル６０の導電体形成面には、図６（Ａ）〜図６（Ｃ）に示すように、規格通りに精度良く巻線が形成されるので、巻線のコンダクタンスのばらつきを極めて小さくし、且つ巻線磁芯４Ａの磁束効率を向上させることができる。

また、ステータ巻線４は、励磁巻線用のシート状コイルと、検出巻線用のシート状コイルとを含むが、シート状コイルを複数枚積層させることで、励磁巻線と検出巻線との巻線比を任意の巻線比にすることができる。すなわち、励磁巻線用のシート状コイルと、検出巻線用のシート状コイルとを、それぞれ複数枚積層されたシート状積層コイルとすることで、任意の巻線比を実現しつつ、巻線のコンダクタンスのばらつきを極めて小さくし、且つ巻線磁芯４Ａの磁束効率を向上させることができる。

図１２に、実施形態１におけるシート状積層コイルの説明図を示す。

図１３に、実施形態１におけるシート状積層コイルの他の説明図を示す。図１２又は図１３において、図１１と同一部分には同一符号を付し、適宜説明を省略する。

シート状積層コイルは、複数枚のシート状コイル６０が積層されている。そして、例えばシート状コイル６０の電極６８と、その下層のシート状コイル６０の電極６６とが電気的に接続される。これにより、励磁巻線の巻線数と検出巻線の巻線数とをそれぞれ所望の枚数だけ積層させることで、任意の巻線比の巻線部材を形成することができる。

図１４（Ａ）〜図１４（Ｃ）に、図１の磁性体固定子５Ａ〜５Ｄに設けられるステータ巻線に採用されるシート状コイルの説明図を示す。図１４（Ａ）は、励磁巻線用のシート状コイルの平面パターンの一例を模式的に表したものである。図１４（Ｂ）は、Ｃｏｓ相の検出巻線用のシート状コイルの平面パターンの一例を模式的に表したものである。図１４（Ｃ）は、Ｓｉｎ相の検出巻線用のシート状コイルの平面パターンの一例を模式的に表したものである。

図１４（Ａ）〜図１４（Ｃ）のシート状コイルは、シートに複数の導電体がそれぞれ渦巻き状に形成されたシート状コイルであり、該シートに渦巻き状に形成された各導電体の中心領域内に設けられた切込部を開くことにより形成される複数の開口部を有する。そして、各開口部に各巻線磁芯が挿入される。

図１４（Ａ）では、シート状コイル１５０に、図９に示すような導電体パターンが表面とその裏面とが形成される導電体パターン形成領域１５２が、磁性体固定子５Ａ〜５Ｄのそれぞれに対応する位置に形成される。各導電体パターン形成領域１５２間は、図４（Ａ）の励磁巻線の巻線パターンとなるように配線１５４、１５６、１５８により電気的に接続され、この導電体パターンに励磁信号が印加される。

図１４（Ｂ）では、シート状コイル１６０に、図９に示すような導電体パターンが表面とその裏面とが形成される導電体パターン形成領域１６２が、磁性体固定子５Ａ、５Ｃのそれぞれに対応する位置に形成される。各導電体パターン形成領域１６２間は、図４（Ｂ）のＣｏｓ相の検出巻線の巻線パターンとなるように配線１６４により電気的に接続され、この導電体パターンにＣｏｓ相の検出信号が流れる。

図１４（Ｃ）では、シート状コイル１７０に、図９に示すような導電体パターンが表面とその裏面とが形成される導電体パターン形成領域１７２が、磁性体固定子５Ｂ、５Ｄのそれぞれに対応する位置に形成される。各導電体パターン形成領域１７２間は、図４（Ｂ）のＳｉｎ相の検出巻線の巻線パターンとなるように配線１７４により電気的に接続され、この導電体パターンにＳｉｎ相の検出信号が流れる。

そして、図１４（Ａ）〜図１４（Ｃ）のいずれかのシート状コイルを所定の枚数だけ積層させることで、励磁巻線と検出巻線の巻線比を任意の比に設定することができる。

図１５に、図１４（Ａ）のシート状コイル１５０の斜視図を示す。図１５は、図１４（Ａ）のシート状コイル１５０を２つ折りにして開口部を形成した後、その両端部を接着することで環状に形成される。なお、図１４（Ｂ）のシート状コイル１６０、図１４（Ｃ）のシート状コイル１７０も同様に形成することができる。

すなわち、図１４（Ａ）の各導電体パターン形成領域１５２に渦巻き状に形成された導電体の中央領域の切込部を通る山折り線１５９に沿って２つ折りにすることで生成される開口部に、図１の磁性体固定子５Ａの巻線磁芯４Ａ、磁性体固定子５Ｂの巻線磁芯４Ｂ、磁性体固定子５Ｃの巻線磁芯４Ｃ及び磁性体固定子５Ｄの巻線磁芯４Ｄがそれぞれ挿入される。

また図１５と同様に、図１４（Ｂ）の各導電体パターン形成領域１６２に渦巻き状に形成された導電体の中央領域の切込部を通る山折り線１６５に沿って２つ折りにすることで生成される開口部に、図１の磁性体固定子５Ａの巻線磁芯４Ａ及び磁性体固定子５Ｃの巻線磁芯４Ｃがそれぞれ挿入される。

更に図１５と同様に、図１４（Ｃ）の各導電体パターン形成領域１７２に渦巻き状に形成された導電体の中央領域の切込部を通る山折り線１７５に沿って２つ折りにすることで生成される開口部に、図１の磁性体固定子５Ｂの巻線磁芯４Ｂ及び磁性体固定子５Ｄの巻線磁芯４Ｄがそれぞれ挿入される。

以上のように、実施形態１において、巻線部材としてのステータ巻線４は、シートに複数の導電体がそれぞれ渦巻き状に形成されたシート状コイルであり、該シートに渦巻き状に形成された各導電体の中心領域内に設けられた切込部を開くことにより形成される複数の開口部を有するシート状コイルを採用でき、このシート状コイルの各開口部に各巻線磁芯が挿入される。こうすることで、各磁性体固定子の巻線部材の配線パターンも予めシートに形成しておけばよいため、巻線のコンダクタンスのばらつきを極めて小さくでき、且つ巻線磁芯の磁束効率を向上させると共に、巻線部材の配置工程を大幅に簡素化できるようになる。

以上のように、実施形態１によれば、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固定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り空隙変動の影響をなくすようにしている。

更に、実施形態１によれば、巻線部材をシート状コイルとしたので、巻線部材として予め所定の導電体パターンが形成されているため、巻線を規格通りに精度良く形成することが可能となり、巻線のコンダクタンスのばらつきを極めて小さくすることができるようになる。

更に、実施形態１によれば、シート状コイルのシートの導電体形成面又はその裏面の少なくとも一部と巻線磁芯の側面とが平行になるように（或いは対向するように）配置するようにしたので、巻線磁芯の側面と対向している導電体形成面に形成された導電体の電磁誘導に寄与する電磁気的な結合度を弱めることがなく、巻線磁芯の磁束効率を向上させることができるようになる。

更に、実施形態１によれば、シート状コイルのシートに渦巻き状に形成された導電体の中心領域内に設けられた切込部を開くことにより形成される開口部に、巻線磁芯を挿入することで、巻線部材としてのステータ巻線４を巻線磁芯に巻装するようにしたので、巻線を規格通りに精度良く形成し、且つ導電体形成面と巻線磁芯の側面とを対向させる配置を容易に実現できるようになる。

更に、実施形態１によれば、シート状コイルを複数枚積層したシート状積層コイルを巻線部材として採用したので、励磁巻線と検出巻線との巻線比として任意の巻線比を実現しつつ、巻線のコンダクタンスのばらつきを極めて小さくし、且つ巻線磁芯の磁束効率を向上させることができる。

〔実施形態２〕
なお、本発明に係るレゾルバは図１に示す構成に限定されるものではない。本発明に係る実施形態２におけるレゾルバは、回転軸の軸振れに起因する検出精度の低下をより一層抑えることを可能にする構成を有しており、実施形態２におけるレゾルバにおいても、実施形態１と同様のシート状コイルからなる巻線部材を設けることができる。

図１６に、本発明に係る実施形態２におけるレゾルバの構成例の斜視図を示す。

実施形態２におけるレゾルバ２００は、複数の固定子（図１６では固定子２０４Ａ、２０４Ｂ、２０４Ｃ、２０４Ｄ）を固定保持する環状の固定子枠２０１と、固定子枠２０１の内側に回転中心Ｏを中心として回転可能な回転子２０６とを有する。固定子枠２０１は、上側固定子枠２０２と下側固定子枠２０３とを備え、上側固定子枠２０２及び下側固定子枠２０３は、非磁性材料、例えばステンレス鋼やプラスチック材料で構成することが好ましい。上側固定子枠２０２及び下側固定子枠２０３は、同一形状及び同一寸法に形成されている。

図１７に、図１６の下側固定子枠２０３の斜視図を示す。図１７において、図１６と同一部分には同一符号を付し、適宜説明を省略するが、４個の固定子２０４Ａ〜２０４Ｄの一部が仮想線で図示されている。なお、図１７では、下側固定子枠２０３の構造を示すが、上側固定子枠２０２も同様の構造を有するため、説明を省略する。

下側固定子枠２０３は環状の形態を有し、その内側には４個の矩形状の凹所２０５Ａ、２０５Ｂ、２０５Ｃ、２０５Ｄが円周方向に例えば等間隔を置いて形成されている。すなわち、これらの凹所２０５Ａ〜２０５Ｄは、互いに円周方向に９０度の位相角を置いて配置されている。

図１６に示すように、回転子２０６は、複数枚の電磁鋼板を積層することによって構成することが好ましい。この回転子２０６は、円周方向に例えば等しい間隔を置いて形成された４個の山形部２０７ａ、２０７ｂ、２０７ｃ、２０７ｄを有する。これらの山形部２０７ａ〜２０７ｄは、円周方向に等間隔を置いて配置されているため位相角は９０度である。４個の山形部２０７ａ〜２０７ｄは、回転子２０６の突極（磁極）として機能する。

なお、実施形態２では、山形部が４個であるものとして説明するが、本発明は山形部が４個のものに限定されるものではなく、円周方向に周期的に変化するものであれば、任意の数の山形部を備えることができ、山形部の数に限定されるものではない。山形部が１個の場合には、真円の回転中心を所定量ずらした偏心円盤として構成することができ、山形部が２個の場合には、楕円形の円盤として構成することができる。

図１８に、図１６の４個の固定子と回転子との配置関係を示す斜視図を示す。
図１９に、図１６のＡ−Ａ線に沿って切断して示した縦断面図を示す。
図２０に、下部固定子板と励磁巻線とを示した斜視図を示す。
図２１に、１つの固定子と励磁巻線及び検出巻線を示した斜視図を示す。
図２２に、巻線磁芯と励磁巻線及び検出巻線を示した斜視図を示す。
図２３に、図１６のＢ−Ｂ線に沿って切断して示した縦断面図を示す。
図２４に、下側固定子枠と４個の固定子との組み立て状態を示す平面図を示す。

固定子２０４Ａ〜２０４Ｄのそれぞれは、図１８〜図２４に示すように、間隔を置いて平行に配置された上部固定子板２０８と下部固定子板２１０とを有し、これらは平面形状が矩形状に構成されている。上部固定子板２０８及び下部固定子板２１０の内側の面上の外周位置には、等しい大きさの直方体状の巻線磁芯２１１、２１２が一体的に突出して形成されている。上部固定子板２０８及び下部固定子板２１０は、互いの巻線磁芯２１１，２１２を突き合わせるようにした上で、複数個のビス２１４によって互いに締め付け固定されている。上部固定子板２０８及び下部固定子板２１０は、複数枚の電磁鋼板を積層することによって構成することもできるし、あるいは、珪素を含む鋼材を使ってモールド焼結により構成することもできる。

また、実施形態２では、上部固定子板２０８及び下部固定子板２１０の先端部の相対向する内側の面にはそれぞれ突起部２１５、２１６が一体的に形成されている。このため、実施形態２によれば、回転軸の軸振れによっても、対向する磁極の検出部の磁路中の空隙の量に変動が生じなくなるため、回転角の検出精度を向上させることができる。また、固定子内に形成される磁路を通る磁束が突起部２１５、２１６に集中して通りやすくなるため磁束の漏洩を少なくすることができ、これによっても、回転角の検出精度を向上させることができる。更にまた、磁路を通る磁束が突起部２１５、２１６に集中して通りやすくなるため、出力電圧を高くすることができる。

巻線磁芯２１１、２１２の外側には、図２２に示すように、実施形態１と同様のシート状コイルからなる励磁巻線２１７と検出巻線２１８とが巻装されている。励磁巻線２１７には１相の交流電圧が印加される一方、検出巻線２１８からは２相の出力電圧が検出される。なお、励磁巻線２１７や検出巻線２１８に、複数枚のシート状コイルを積層させることで、実施形態１と同様に任意の巻線比を構成することができる。このように実施形態２では、巻線磁芯に巻装される励磁巻線や検出巻線としてシート状コイルを採用でき、実施形態１と同様の手法で、該シート状コイルを設けることができる。

なお、固定子２０４Ａ〜２０４Ｄの４個の巻線磁芯に、例えば図１５と同様のシート状コイルを巻装するようにしてもよいし、各巻線磁芯に図８（Ａ）のようにシート状コイルを巻装し、各シート状コイルを図示しない配線により巻線同士を電気的に接続するようにしてもよい。

また、固定子を構成する上部固定子板２０８及び下部固定子板２１０の突起部２１５、２１６は、板の先端部を二重に折り曲げて局部的に厚さを２倍にすることにより形成してもよいし、あるいは、固定子板の先端近くにダボを形成しておき、そこに別途用意された同一材料の磁極片をカシメ固定することにより形成してもよい。

以上のように、実施形態２におけるレゾルバ２００は、磁性材料からなり円周方向に１又は複数の山形部を有する回転子と、磁気間隙を残して回転子の外周領域の一部を両側から挟み込んだ複数の固定子と、複数の固定子を固定保持する固定子枠とを備え、複数の固定子の少なくとも１つは、上部固定子板と、下部固定子板と、上部固定子板及び下部固定子板を連結する巻線磁芯と、巻線磁芯に巻回するように設けられた巻線部材とを有することができる。そして、巻線部材は、シートに導電体が渦巻き状に形成されたシート状コイルであり、シートの導電体形成面又はその裏面の少なくとも一部と当該巻線磁芯の側面とが対向するように配置され、上部固定子板及び前記下部固定子板の先端の対向する内側の面に突起部を有することができる。また、固定子枠は、上側固定子枠と下側固定子枠とを有し、上側固定子枠及び下側固定子枠の間に複数の固定子を挟持することができる。

実施形態２では上記のように構成されているため、回転軸の軸振れによっても、対向する磁極の検出部の磁路中の空隙の量に変動が生じなくなるため、回転体の検出精度を向上させることができる。また、固定子中に設けられた磁路を通る磁束の漏洩を少なくし磁束の集中を図ることができるため、これによっても回転角の検出精度を向上させることができる。

また、実施形態２では、実施形態１と同様の手法で巻線磁芯にシート状コイルを巻装するようにしたので、巻線部材として予め所定の導電体パターンが形成されているため、巻線を規格通りに精度良く形成することが可能となり、巻線のコンダクタンスのばらつきを極めて小さくすることができるようになる。

更に、実施形態２によれば、シート状コイルのシートの導電体形成面又はその裏面の少なくとも一部と巻線磁芯の側面とが平行になるように（或いは対向するように）配置するようにしたので、巻線磁芯の側面と対向している導電体形成面に形成された導電体の電磁誘導に寄与する電磁気的な結合度を弱めることがなく、巻線磁芯の磁束効率を向上させることができるようになる。

更に、実施形態２によれば、シート状コイルのシートに渦巻き状に形成された導電体の中心領域内に設けられた切込部を開くことにより形成される開口部に、巻線磁芯を挿入することで、巻線部材を巻線磁芯に巻装するようにしたので、巻線を規格通りに精度良く形成し、且つ導電体形成面と巻線磁芯の側面とを対向させる配置を容易に実現できるようになる。

更に、実施形態２によれば、シート状コイルを複数枚積層したシート状積層コイルを巻線部材として採用したので、励磁巻線と検出巻線との巻線比として任意の巻線比を実現しつつ、巻線のコンダクタンスのばらつきを極めて小さくし、且つ巻線磁芯の磁束効率を向上させることができる。

〔実施形態３〕
実施形態１及び実施形態２では、磁性体固定子に設けられた空隙を介して回転子を回転させる構成のレゾルバを例に説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明に係る実施形態３におけるレゾルバは、回転子の回転により空隙形成板の板内面と巻線磁芯との間隔を変化させることで、回転角度を検出することができ、このような構成のレゾルバにも本発明を適用することができる。

図２５（Ａ）〜図２５（Ｃ）に、本発明に係る実施形態３におけるレゾルバの構成例の斜視図を示す。図２５（Ａ）は、実施形態３におけるレゾルバの斜視図であり、回転子の一部を切り欠いてレゾルバの構造を示している。図２５（Ｂ）は、図２５（Ａ）の固定子の斜視図である。図２５（Ｃ）は、図２５（Ｂ）のＡＡ−ＡＯ断面図である。図２５（Ａ）、図２５（Ｂ）においては、配線の図示を省略している。

実施形態３におけるレゾルバ３００は、固定子（ステータ）３１０と、回転子（ロータ）３３０とを備える。

固定子３１０は、図２５（Ｂ）に示すように、非磁性材料（例えばステンレス）からなる輪状基板３１２と、輪状基板３１２に配設された磁性材料（例えば電磁鋼板）からなる輪状固定子板としての４個の分割固定子板３１４ａ〜３１４ｄと、各分割固定子板３１４ａ〜３１４ｄの面上に突出してかつ円周方向に沿って配設された４個の巻線磁芯３１６ａ〜３１６ｄと、各巻線磁芯３１６ａ〜３１６ａの周囲に配設された巻線部材３１８ａ〜３１８ｄと、各分割固定子板３１４ａ〜３１４ｄの面上に突出して、かつ、巻線磁芯３１６ａ〜３１６ｄの内側に設置された磁束帰路台３２０ａ〜３２０ｄとを有する。

輪状固定子板は、巻線磁芯３１６ａ〜３１６ｄごとに４個の分割固定子板３１４ａ〜３１４ｄとして分割されている。

図２６（Ａ）、図２６（Ｂ）に、実施形態３におけるレゾルバ３００の励磁巻線及び検出巻線の説明図を示す。図２６（Ａ）は励磁巻線を説明するための図であり、図２６（Ｂ）は検出巻線を説明するための図である。図２６（Ａ）においては励磁巻線を模式的に示し、図２６（Ｂ）においては検出巻線を模式的に示す。また、図２６（Ａ）及び図２６（Ｂ）においては、各巻線磁芯３１６ａ〜３１６ｄの中心位置と固定子３１０の略中心位置ＡＯとを通る直線を、それぞれ直線ＡＡ−ＡＯ、直線ＡＢ−ＡＯ、直線ＡＣ−ＡＯ、直線ＡＤ−ＡＯで示している。

円周方向に沿って隣接する巻線磁芯の各中心間角度αは、例えば９０度である。すなわち、図２６（Ａ）及び図２６（Ｂ）に示すように、巻線磁芯３１６ａと巻線磁芯３１６ｂとの中心間角度α１は９０度であり、巻線磁芯３１６ｂと巻線磁芯３１６ｃとの中心間角度α２は９０度であり、巻線磁芯３１６ｃと巻線磁芯３１６ｄとの中心間角度α３は９０度であり、巻線磁芯３１６ｄと巻線磁芯３１６ａとの中心間角度α４は９０度である。なお、中心間角度α１〜α４が９０度であるものに本発明が限定されるものではない。

巻線部材３１８ａ〜３１８ｄは、１相の励磁巻線Ｒと２相の検出巻線Ｓａ、Ｓｂ（Ｃｏｓ相検出巻線及びＳｉｎ相検出巻線）とから構成されている。検出巻線Ｓａ（Ｃｏｓ相検出巻線）は、巻線磁芯３１６ａ及び巻線磁芯３１６ｃに対してそれぞれ逆方向に巻回されるように設けられており、検出巻線Ｓｂ（Ｓｉｎ相検出巻線）は、巻線磁芯３１６ｂ及び巻線磁芯３１６ｄに対してそれぞれ逆方向に巻回されるように設けられている。励磁巻線Ｒに入力する電圧の周波数は、例えば１０ｋＨｚである。

巻線部材３１８ａ〜３１８ｄは、実施形態１と同様のシート状コイルであり、シートの導電体形成面又はその裏面の少なくとも一部と当該巻線磁芯の側面とが対向するように配置される。なお、励磁巻線や検出巻線に、複数枚のシート状コイルを積層させることで、実施形態１と同様に任意の巻線比を構成することができる。このように実施形態３では、巻線磁芯に巻装される励磁巻線や検出巻線としてシート状コイルを採用でき、実施形態１と同様の手法で、該シート状コイルを設けることができる。

なお、巻線磁芯３１６ａ〜３１６ｄに、例えば図１５と同様のシート状コイルを巻装するようにしてもよいし、各巻線磁芯に図８（Ａ）のようにシート状コイルを巻装して各シート状コイルを図示しない配線により巻線同士を電気的に接続するようにしてもよい。

図２７（Ａ）〜図２７（Ｄ）に、実施形態３におけるレゾルバ３００の各巻線磁芯の磁気回路の説明図を示す。図２７（Ａ）は、図２６（Ａ）のＡＡ−ＡＯ断面で示す巻線磁芯３１６ａの磁気回路を示す図である。図２７（Ｂ）は、図２６（Ａ）のＡＢ−ＡＯ断面で示す巻線磁芯３１６ｂの磁気回路を示す図である。図２７（Ｃ）は、図２６（Ａ）のＡＣ−ＡＯ断面で示す巻線磁芯３１６ｃの磁気回路を示す図である。図２７（Ｄ）は、図２６（Ａ）のＡＤ−ＡＯ断面で示す巻線磁芯３１６ｄの磁気回路を示す図である。

回転子３３０は、図２５（Ａ）、図２５（Ｂ）、図２６（Ａ）、図２６（Ｂ）及び図２７（Ａ）〜図２７（Ｄ）に示すように、輪状回転子板３３２と、輪状回転子板３３２の内面に配設された空隙形成板３３４とを有する。輪状回転子板３３２は、非磁性材料（例えばステンレス）からなり、空隙形成板３３４は、磁性材料（例えば、電磁鋼板）からなる。

図２８に、空隙形成板３３４の板内面３３６の突出状態の変化の説明図を示す。なお、図２８においては、円周外型から見たレゾルバ３００の構造を、所与の半径における円周方向の突出情報を横方向に展開して図示している。また、図２８では、矢印は各巻線磁芯３１６ａ〜３１６ｄにおける磁束ベクトルの方向を示している。

空隙形成板３３４は、波状に突出状態が変化する板内面３３６を有する。空隙形成板３３４の板内面３３６は、図２８に示すように、突出状態が円周方向に沿って正弦波状に単周期で変化している。こうすることで、回転子の回転により空隙形成板の板内面との交差面積が正弦波状に変化するようになるため、所与の間隔における正弦波状の変化を用いて回転角度を高精度に検出することが可能となる。なお、本発明は、空隙形成板３３４の板内面３３６が正弦波状に単周期で変化しているものに限定されるものではなく、空隙形成板３３４の板内面３３６が円周方向に沿って正弦波状に複数周期で変化しているものであってもよい。

このような実施形態３におけるレゾルバ３００は、回転子３３０の回転により、空隙形成板３３４の板内面３３６と巻線磁芯３１６ａ〜３１６ｄ（より具体的には巻線磁芯３１６ａ〜３１６ｄの端面）との間隔ｄが変化するように構成されている。

このように、実施形態３におけるレゾルバ３００は、非磁性材料からなる輪状基板と、前記輪状基板に配設され磁性材料からなる輪状固定子板と、輪状固定子板の面上に突出して且つ円周方向に沿って配設された１又は複数の巻線磁芯（ｎ個（例えば、ｎは４以上の整数）の巻線磁芯）と、前記巻線磁芯の周囲に配設された巻線部材と、輪状固定子板の面上に突出して、且つ、前記巻線磁芯の内側又は外側に設置された磁束帰路台とを有する固定子と、磁性材料からなる輪状回転子板と、前記輪状回転子板の内側に配設され波状に突出状態が変化する板内面を有し磁性材料からなる空隙形成板とを有する回転子とを備えることができる。そして、輪状固定子板は、前記巻線磁芯ごとに複数（ｎ個）の分割固定子板に分割され、巻線部材は、シートに導電体が渦巻き状に形成されたシート状コイルであり、シートの導電体形成面又はその裏面の少なくとも一部と当該巻線磁芯の側面とが対向するように配置される。このようなレゾルバ３００は、回転子の回転により、空隙形成板の板内面と巻線磁芯の端面との間隔が変化するように構成されている。

以上のような構成により、実施形態３によれば、回転子３３０の回転により空隙形成板３３４の板内面３３６と巻線磁芯３１６ａ〜３１６ｄの端面との間隔ｄが変化し、この間隔ｄの変化を用いて回転角度を検出することができる。そのため、実施形態３によれば、いわゆるバリアブルリラクタンス型のレゾルバを構成することができるようになる。

また、実施形態３によれば、輪状固定子板としての４個の分割固定子板３１４ａ〜３１４ｄの面上に突出して配設された巻線磁芯３１６ａ〜３１６ｄの周囲に巻線部材としてシート状コイルを配設したので、巻線部材がレゾルバ３００の厚さ方向に出っ張ることがなくなり、厚さの薄いレゾルバを提供できるようになる。

また、実施形態３によれば、輪状固定子板は、巻線磁芯３１６ａ〜３１６ｄごとに４個の分割固定子板３１４ａ〜３１４ｄに分割されているため、隣り合う磁気回路同士の干渉が防止され、各巻線磁芯３１６ａ〜３１６ｄの磁気回路（磁束分布）が安定し、回転角度を高精度に検出することが可能となる。

また、実施形態３におけるレゾルバ３００によれば、各巻線磁芯３１６ａ〜３１６ｄの内側には磁束帰路台３２０ａ〜３２０ｄが設置されているため、各巻線磁芯３１６ａ〜３１６ｄの磁気回路（磁束分布）が安定し、回転角度を更に高精度に検出することが可能となる。

また、実施形態３におけるレゾルバ３００によれば、固定子３１０と回転子３３０とは軸方向に隔離して配置されるため、レゾルバ３００を機器に組み込む際、固定子３１０の横方向から回転子３３０を挿入することが可能となる。

更にまた、実施形態３におけるレゾルバ３００においては、薄いシート状コイルを巻線部材として採用しているため、厚さの更に薄いレゾルバを提供できるようになる。

更に、実施形態３におけるレゾルバ３００によれば、シート状コイルを製造する過程でエッチング液を使用する必要がなくなるため、レゾルバの使用中にシート状コイルを製造する過程で除去しきれなかったエッチング液の存在に起因してコイルが腐食したり断線したりすることがなくなり、高信頼性のレゾルバを提供できるようになる。

また、実施形態３では、実施形態１と同様の手法で巻線磁芯にシート状コイルを巻装するようにしたので、巻線部材として予め所定の導電体パターンが形成されているため、巻線を規格通りに精度良く形成することが可能となり、巻線のコンダクタンスのばらつきを極めて小さくすることができるようになる。

更に、実施形態３によれば、シート状コイルのシートの導電体形成面又はその裏面の少なくとも一部と巻線磁芯の側面とが平行になるように（或いは対向するように）配置するようにしたので、巻線磁芯の側面と対向している導電体形成面に形成された導電体の電磁誘導に寄与する電磁気的な結合度を弱めることがなく、巻線磁芯の磁束効率を向上させることができるようになる。

更に、実施形態３によれば、シート状コイルのシートに渦巻き状に形成された導電体の中心領域内に設けられた切込部を開くことにより形成される開口部に、巻線磁芯を挿入することで、巻線部材を巻線磁芯に巻装するようにしたので、巻線を規格通りに精度良く形成し、且つ導電体形成面と巻線磁芯の側面とを対向させる配置を容易に実現できるようになる。

更に、実施形態３によれば、シート状コイルを複数枚積層したシート状積層コイルを巻線部材として採用したので、励磁巻線と検出巻線との巻線比として任意の巻線比を実現しつつ、巻線のコンダクタンスのばらつきを極めて小さくし、且つ巻線磁芯の磁束効率を向上させることができる。

〔実施形態４〕
実施形態１〜実施形態３では、レゾルバについて説明したが、本発明に係る角度検出装置は、実施形態１〜実施形態３のいずれかにおけるレゾルバを含むことができる。

図２９に、本発明に係る角度検出装置の構成例のブロック図を示す。

本発明に係る角度検出装置４００は、Ｒ／Ｄ変換器４１０と、バッファアンプ４２０と、レゾルバ４３０とを含むことができる。Ｒ／Ｄ変換器４１０は、図示しない励磁信号発生装置を含み、バッファアンプ４２０を介してレゾルバ４３０に励磁信号を供給する。レゾルバ４３０は、実施形態１におけるレゾルバ１００、実施形態２におけるレゾルバ２００又は実施形態３におけるレゾルバ３００のいずれかを採用できる。

このようなレゾルバ４３０からの検出信号であるレゾルバ信号は、Ｒ／Ｄ変換器４１０に入力され、レゾルバ信号により特定される変位に対応したシリアル出力又はパラレル出力のデジタル信号として出力される。このデジタル信号が、図示しないデジタル機器に供給され、デジタル機器の制御に用いられる。

図２９の構成によれば、磁芯の磁束効率を低下させることなく巻線のコンダクタンスのばらつきを極めて小さくし、且つ可動子の振れに関係なく安定した高精度な検出精度を得ることができるレゾルバを含む角度検出装置を提供できるようになる。

以上、本発明のレゾルバ及びこれを含む角度検出装置を上記の各実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において実施することが可能であり、例えば、次のような変形も可能である。

（１）上記の各実施形態においては、シート状コイルの両面に導電体が形成された巻線部材を例に説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、シートの片面のみに導電体が渦巻き状に形成されたシート状コイルを巻線部材として用いてもよい。

（２）上記の各実施形態においては、固定子として４個の巻線磁芯を有する固定子を例に説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、８個、１０個、１２個、１６個その他の個数の巻線磁芯を有する固定子を用いていてもよい。

（３）上記の各実施形態においては、回転子として主に２Ｘタイプの回転子を例に説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。３Ｘタイプ、４Ｘタイプ、５Ｘタイプ、７Ｘタイプ、１０Ｘタイプ、１４Ｘタイプその他のタイプの回転子を用いてもよい。

（４）上記の実施形態２においては、上部固定子板及び下部固定子板の平面形状が矩形状である場合を例にとって説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、上部固定子板及び下部固定子板の平面形状が扇形状（弧状）その他の形状であってもよい。

（５）上記の実施形態３においては、磁束帰路台が巻線磁芯の内側を例に説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、磁束帰路台が、巻線磁芯の外側に配置されていてもよい。

（６）上記の実施形態３においては、輪状固定子板が巻線磁芯ごとに複数の分割固定子板に分割されているものとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、輪状固定子板が、巻線磁芯ごとに複数の分割固定子板に分割されていないものであってもよい。

本発明に係る実施形態１におけるレゾルバの一部切欠き斜視図。 図１の磁性体固定子の構成例の斜視図。 図１又は図２の磁性体固定子のステータ巻線の説明図。 図４（Ａ）、図４（Ｂ）は実施形態１におけるレゾルバにおける励磁巻線及び検出巻線の説明図。 図１の磁性体回転子の構成例の斜視図。 図６（Ａ）〜図６（Ｃ）はシート状コイルの説明図。 図７（Ａ）、図７（Ｂ）は実施形態１の比較例における巻線磁芯とシート状コイルとの構成例を模式的に示す図。 図８（Ａ）、図８（Ｂ）は実施形態１における巻線磁芯とシート状コイルとの構成例を模式的に示す図。 実施形態１におけるステータ巻線としてのシート状コイルの構成例の斜視図。 図１０（Ａ）〜図１０（Ｃ）はシート状コイルに形成される切込部により形成される実施形態１における巻線部材としてのステータ巻線の模式的な説明図。 巻線磁芯にステータ巻線が巻装されている状態の説明図。 実施形態１におけるシート状積層コイルの説明図。 実施形態１におけるシート状積層コイルの他の説明図。 図１４（Ａ）〜図１４（Ｃ）は図１の磁性体固定子に設けられるステータ巻線に採用されるシート状コイルの説明図。 図１４（Ａ）のシート状コイルの斜視図。 本発明に係る実施形態２におけるレゾルバの構成例の斜視図。 図１６の下側固定子枠の斜視図。 図１６の４個の固定子と回転子との配置関係を示す斜視図。 図１６のＡ−Ａ線に沿って切断して示した縦断面図。 実施形態２における下部固定子板と励磁巻線とを示した斜視図。 実施形態２における１つの固定子と励磁巻線及び検出巻線を示した斜視図。 実施形態２における巻線磁芯と励磁巻線及び検出巻線を示した斜視図。 図１６のＢ−Ｂ線に沿って切断して示した縦断面図。 下側固定子枠と４個の固定子との組み立て状態を示す平面図。 図２５（Ａ）〜図２５（Ｃ）は本発明に係る実施形態３におけるレゾルバの構成例の斜視図。 図２６（Ａ）、図２６（Ｂ）は実施形態３におけるレゾルバの励磁巻線及び検出巻線の説明図。 図２７（Ａ）〜図２７（Ｄ）は実施形態３におけるレゾルバの各巻線磁芯の磁気回路の説明図。 実施形態３における空隙形成板の板内面の突出状態の変化の説明図。 本発明に係る角度検出装置の構成例のブロック図。 従来のレゾルバを示す半断面図。 図３０のレゾルバの平面図。 従来のレゾルバの断面図。 レゾルバの出力電圧曲線及び出力電圧方程式の説明図。 レゾルバの結線を示す配線図。

符号の説明

１，２０１…固定子枠、 ４…ステータ巻線、
４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，４Ｄ，２１１，２１２，３１６ａ，３１６ｂ，３１６ｃ，３１６ｄ…巻線磁芯、
４ａ，２１８…検出巻線、 ４ｂ，２１７…励磁巻線、 ５…固定子体、
５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄ…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、 ６ａ…外周面、 １０…弧状空隙、 ３０…内周面、
４２…シート、 ４４…金属層、 ４６…金属線、 ５０，９２…側面、
６０，８０…シート状コイル、 ６２，８２…導電体形成面、 ６４…導電体、
６６，６８…電極、 ７０…スルーホール、 ７２…切込部、 ７６…開口部、
１００，２００，３００，４３０…レゾルバ、 ２０２…上側固定子枠、
２０３…下型固定子枠、 ２０４Ａ，２０４Ｂ，２０４Ｃ，２０４Ｄ，３１０…固定子、
２０５Ａ，２０５Ｂ，２０５Ｃ，２０５Ｄ…凹所、 ２０６，３３０…回転子、
２０７ａ，２０７ｂ，２０７ｃ，２０７ｄ…山形部、 ２０８…上部固定子板、
２１０…下部固定子板、 ２１４…ビス、 ２１５，２１６…突起部、
３１２…輪状基板、 ３１４ａ，３１４ｂ，３１４ｃ，３１４ｄ…分割固定子板、
３１８ａ，３１８ｂ，３１８ｃ，３１８ｄ…巻線部材、
３２０ａ，３２０ｂ，３２０ｃ，３２０ｄ…磁束帰路台、 ３３２…輪状回転子板、
３３４…空隙形成板、 ３３６…板内面、 ４００…角度検出装置、
４１０…Ｒ／Ｄ変換器、 ４２０…バッファアンプ

Claims (15)

1. 複数の巻線磁芯と、それぞれが各巻線磁芯に巻回するように設けられた複数の巻線部材とを有する固定子と、
   前記固定子に対して回転自在に配設された回転子とを備え、
   前記複数の巻線部材の少なくとも１つは、シートに導電体が渦巻き状に形成されたシート状コイルであり、前記シートの導電体形成面又はその裏面の少なくとも一部と当該巻線磁芯の側面とが対向するように配置されていることを特徴とするレゾルバ。
2. 固定子枠と、
   前記固定子枠内に設けられその円周方向に配置された複数の磁性固定子を有する固定子と、それぞれが各磁性固定子を形成するための巻線部材を有する複数の巻線磁芯と、
   各巻線磁芯の両端面に設けられ前記各巻線磁芯を狭持する第１及び第２の固定子片と、
   前記固定子の内側に設けられた磁性体の回転子とを備え、
   前記複数の巻線磁芯の巻線部材の少なくとも１つは、シートに導電体が渦巻き状に形成されたシート状コイルであり、前記シートの導電体形成面又はその裏面の少なくとも一部と当該巻線磁芯の側面とが対向するように配置され、
   前記回転子の軸方向厚さと、前記各磁性固定子の軸方向厚さとが等しく形成され、前記回転子の外周面は、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ことを特徴とするレゾルバ。
3. 請求項２に記載のレゾルバにおいて、
   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ことを特徴とするレゾルバ。
4. 請求項２又は３に記載のレゾルバにおいて、
   前記各固定子片間には、弧状空隙が形成されていることを特徴とするレゾルバ。
5. 磁性材料からなり円周方向に１又は複数の山形部を有する回転子と、
   磁気間隙を残して前記回転子の外周領域の一部を両側から挟み込んだ複数の固定子と、
   前記複数の固定子を固定保持する固定子枠とを備え、
   前記複数の固定子の少なくとも１つは、上部固定子板と、下部固定子板と、前記上部固定子板及び前記下部固定子板を連結する巻線磁芯と、前記巻線磁芯に巻回するように設けられた巻線部材とを有し、
   前記巻線部材は、シートに導電体が渦巻き状に形成されたシート状コイルであり、前記シートの導電体形成面又はその裏面の少なくとも一部と当該巻線磁芯の側面とが対向するように配置され、
   前記上部固定子板及び前記下部固定子板の先端の対向する内側の面に突起部を有することを特徴とするレゾルバ。
6. 請求項５に記載のレゾルバにおいて、
   前記固定子枠は、上側固定子枠と下側固定子枠とを有し、前記上側固定子枠及び前記下側固定子枠の間に複数の固定子を挟持したことを特徴とするレゾルバ。
7. 非磁性材料からなる輪状基板と、前記輪状基板に配設され磁性材料からなる輪状固定子板と、前記輪状固定子板の面上に突出して且つ円周方向に沿って配設された１又は複数の巻線磁芯と、前記巻線磁芯の周囲に配設された巻線部材と、前記輪状固定子板の面上に突出して、且つ、前記巻線磁芯の内側又は外側に設置された磁束帰路台とを有する固定子と、
   磁性材料からなる輪状回転子板と、前記輪状回転子板の内側に配設され波状に突出状態が変化する板内面を有し磁性材料からなる空隙形成板とを有する回転子とを備え、
   前記巻線部材は、シートに導電体が渦巻き状に形成されたシート状コイルであり、前記シートの導電体形成面又はその裏面の少なくとも一部と当該巻線磁芯の側面とが対向するように配置され、
   前記回転子の回転により、前記空隙形成板の前記板内面と前記巻線磁芯の端面との間隔が変化するように構成されたことを特徴とするレゾルバ。
8. 請求項７に記載のレゾルバにおいて、
   前記輪状固定子板は、前記巻線磁芯ごとに複数の分割固定子板に分割されていることを特徴とするレゾルバ。
9. 請求項７又は８に記載のレゾルバにおいて、
   前記空隙形成板の前記板内面は、突出状態が円周方向に沿って正弦波状に変化することを特徴とするレゾルバ。
10. 請求項１乃至９のいずれかに記載のレゾルバにおいて、
    前記巻線部材が有するシート状コイルは、
    前記シートの両面に導電体が渦巻き状に形成されたシート状コイルであることを特徴するレゾルバ。
11. 請求項１乃至１０のいずれかに記載のレゾルバにおいて、
    前記巻線部材が有するシート状コイルは、
    励磁巻線用のシート状コイルと、検出巻線用のシート状コイルとを備えることを特徴とするレゾルバ。
12. 請求項１１に記載のレゾルバにおいて、
    前記巻線部材が有するシート状コイルは、
    前記励磁巻線用のシート状コイルと、前記出力巻線用のシート状コイルとがそれぞれ複数枚積層されたシート状積層コイルであることを特徴とするレゾルバ。
13. 請求項１乃至１２のいずれかに記載のレゾルバにおいて、
    前記巻線部材は、
    前記シートに渦巻き状に形成された前記導電体の中心領域内に設けられた切込部を開くことにより形成される開口部を有し、
    前記開口部に前記巻線磁芯が挿入されることを特徴とするレゾルバ。
14. 請求項１３に記載のレゾルバにおいて、
    前記巻線部材は、
    前記シートに複数の導電体がそれぞれ渦巻き状に形成されたシート状コイルであり、該シートに渦巻き状に形成された各導電体の中心領域内に設けられた切込部を開くことにより形成される複数の開口部を有し、
    各開口部に各巻線磁芯が挿入されることを特徴とするレゾルバ。
15. 請求項１乃至１４のいずれか記載のレゾルバと、
    前記レゾルバからの出力に対応したデジタル信号を出力する変換器とを含むことを特徴とする角度検出装置。