JP2010063309A - 検出器用巻線の巻線方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】追加の部品あるいは追加の作業工数を必要とせずに、回転トランスから漏洩する磁束が固定子に干渉することを低減し、角度検出精度の低下を抑制することのできる検出器用巻線の巻線方法を提供する。
【解決手段】本発明に係る検出器用巻線の巻線方法は、固定磁極に巻回した巻線群を直列接続して得られる磁束分布が2P極の正弦波分布となるように1相分巻線群を構成し、さらに、複数の1相分巻線群を用いることによりn相分巻線群を構成して、2P極かつn相の正弦波磁束を得るように構成する検出器用巻線の巻線方法において、1相分巻線群における固定磁極間の渡り線を、全体の半分の数の渡り線(例えば、グループ1の渡り線)と残りの半分の数の渡り線(例えば、グループ4の渡り線)が固定子コアの円周方向に沿って互いに反対向き、かつ長さの合計が同じになるように形成する。
【選択図】図4

Description

本発明は、検出器用巻線の巻線方法に関し、特に、ブラシレスタイプ回転検出器に配設される検出器用巻線について、各固定磁極に巻回した巻線群を直列接続して1相分巻線群を構成し、このような1相分巻線群をn相分巻回して2P極かつn相の正弦波磁束を得る巻線方法であって、回転トランスから漏洩する磁束の固定子への干渉を低減することにより、ブラシレスタイプ回転検出器の角度検出精度の低下を抑制することができる巻線方法に関する。
ブラシレスレゾルバ、ブラシレスシンクロ等のブラシレスタイプの回転検出器は、ブラシの代わりに、回転トランスによって信号伝達を行なう。図10は、従来のブラシレスタイプ回転検出器の例として、ブラシレスレゾルバの構造を示す断面図である。
図10において従来のブラシレスレゾルバは、輪状をなすケース1内にレゾルバ部及び回転トランスが設けられている。レゾルバ部は、レゾルバ固定子3とレゾルバ回転子18からなり、レゾルバ固定子3は、固定子コア15、固定子コア15に設けられたインシュレータ6、及びインシュレータに巻回されたレゾルバ固定子巻線2により構成される。レゾルバ回転子18は、回転子コア10、及び回転子コア10に巻回されたレゾルバ励磁巻線9により構成される。
回転トランスは、ステータトランス5とロータトランス12からなり、ステータトランス5は、アウターコア8、アウターコア8の内部に設けられたボビン7、及びボビン7に巻回されたステータトランス巻線4により構成される。ロータトランス12は、インナーコア14、及びインナーコア14に巻回されたロータトランス出力巻線11により構成される。
ケース1側には、レゾルバ固定子3及びステータトランス5が並設され、ケース1の内側に回転自在に設けられる回転軸(図示せず)には、レゾルバ回転子18及びロータトランス12が、シャフトホルダ13を介して並設されている。レゾルバ励磁巻線9とロータトランス出力巻線11は互いに接続され、レゾルバ励磁巻線9に対する電流の供給及び信号の入出力は、ロータトランス出力巻線11を介して行われる。また、固定子コア15、回転子コア10、アウターコア8、及びインナーコア14は、例えば、珪素鋼鈑を積層あるいは絞り加工して形成される。
このように構成された従来のブラシレスレゾルバに用いられる回転トランスには、図10に示すような磁束Φ1、Φ2の漏洩が発生し、それがレゾルバ固定子15やレゾルバ回転子10に干渉して、角度検出精度を低下させるという問題点があった。
このような問題に対し、従来、固定子コアとステータトランスの間に磁気遮蔽をし得る固定子磁気遮蔽部を設けた、ブラシレスレタイプ回転検出器の遮蔽構造が開示されている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1のブラシレスタイプ回転検出器では、この構造により、回転トランスから漏洩する磁束の固定子コアや回転子コアへの干渉を低減し、角度検出精度の低下を抑制することが図られている。
特開2005−102374号公報
しかしながら、特許文献1に記載されたようなブラシレスタイプ回転検出器には、以下のような問題点があった。すなわち、固定子磁気遮蔽部を固定子コアとステータトランスの間に配置する構成であるため、固定子磁気遮蔽部を配置するためのスペースを確保する必要があり、結果的にブラシレスタイプ検出器の寸法が大きくなってしまう。また、固定子磁気遮蔽部を単独の部材とした場合、部品点数が増加し、部品コスト及び組立て工数が増大するという問題がある。また、固定子磁気遮蔽部をケースと一体に形成した場合でも、加工工数が増大するという問題がある。
本発明が解決しようとする課題は、上記従来技術の問題点を除き、特別に追加の部品あるいは追加の作業工数を必要とせずに、回転トランスから漏洩する磁束が固定子に干渉することを低減し、角度検出精度の低下を抑制することのできる、検出器用巻線の巻線方法を提供することである。
以下の発明の態様は、本発明の構成を例示するものであり、本発明の多様な構成の理解を容易にするために、項別けして説明するものである。各項は、本発明の技術的範囲を限定するものではなく、発明を実施するための最良の形態を参酌しつつ、各項の構成要素の一部を置換し、削除し、又は、さらに他の構成要素を付加したものについても、本願発明の技術的範囲に含まれ得るものである。
(1)それぞれに磁極歯を有する任意の数(S)の固定磁極を輪状の固定子コアの内径側に突出させ、前記固定磁極に巻回した前記任意の数(S)と一致する合計S個の巻線群を直列接続して得られる磁束分布が2P極の正弦波分布となるように1相分巻線群を構成し、さらに、複数の前記1相分巻線群を用いることによりn相分巻線群を構成して、2P極かつn相の正弦波磁束を得るように構成する検出器用巻線の巻線方法において、前記1相分巻線群における前記固定磁極間の渡り線を、全体の半分の数の渡り線と残りの半分の数の渡り線が前記固定子コアの円周方向に沿って互いに反対向き、かつ長さの合計が同じになるように形成することを特徴とする検出器用巻線の巻線方法(請求項1)。
(2)(1)項に記載の検出器用巻線の巻線方法において、前記全体の半分の数の渡り線を先に形成し、その後に、前記残りの数の渡り線を形成することを特徴とする検出器用巻線の巻線方法(請求項2)。
(3)(1)項または(2)項に記載の検出器用巻線の巻線方法において、前記n相分巻線群をSIN相とCOS相の2相分巻線群としてレゾルバを構成し、前記SIN相と前記COS相は、前記固定磁極の内側と外側に交互に位置するように設けられた巻線からなるとともに、前記SIN相と前記COS相のそれぞれの1相分巻線群について、該1相分巻線群を二分する半分の数(S/2)の巻線群のそれぞれは、前記固定磁極に対して一極おきに連続して巻回されることを特徴とする検出器用巻線の巻線方法(請求項3)。
(4)(3)項に記載の検出器用巻線の巻線方法において、前記半分の数(S/2)の巻線群は、前記固定磁極における巻回数が同じで巻回方向が互いに逆向きである巻線同士からなる巻線対の複数の集まりによって構成されることを特徴とする検出器用巻線の巻線方法(請求項4)。
(5)(3)項に記載の検出器用巻線の巻線方法において、前記SIN相の1相分巻線群と前記COS相の1相分巻線群は、前記固定磁極における巻回数、巻線方向、及び巻回位置のすべてが互いに同一の巻線の組合せにより構成されることを特徴とする検出器用巻線の巻線方法(請求項5)。
(6)(1)項または(2)項に記載の検出器用巻線の巻線方法において、前記n相分巻線群をSIN相とCOS相の2相分巻線群としてレゾルバを構成し、前記SIN相と前記COS相は、前記固定磁極の内側と外側に交互に位置するように設けられた巻線からなるとともに、前記SIN相と前記COS相のそれぞれの1相分巻線群について、該1相分巻線群を二分する半分の数(S/2)の巻線群のそれぞれは、前記固定磁極に対して隣極に連続して巻回されることを特徴とする検出器用巻線の巻線方法(請求項6)。
本発明の検出器用巻線の巻線方法によれば、特別に追加の部品あるいは追加の作業工数を必要とすることなく、回転トランスから漏洩する磁束の固定子への干渉を低減し、ブラシレスタイプ回転検出器の角度検出精度の低下を抑制することができる。
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
まず、比較のため、従来の一般的な検出器用巻線の巻線方法を説明する。図1(a)は、従来の検出器用巻線の巻線方法の一例を示すブラシレスレゾルバのレゾルバ固定子3aの側面図、図1(b)は、図1(a)に示すレゾルバ固定子3aのZ−Z’で切断した部分断面図である。
図1(a)に示すレゾルバ固定子3aは、輪状の固定子コア15aの内径側に12個の固定磁極16aが突出しており、各固定磁極16aは、その先端に磁極歯17a(磁極歯No.1〜12)を備えている。レゾルバ固定子3aにおいて、検出器用巻線は、各固定磁極16aに巻回した巻線群(図示は省略する)を直列接続して1相分巻線群を構成し、このような1相分巻線群を2相分(SIN相及びCOS相を各1相)巻回して2相分巻線群を構成することで、2P極かつ2相の正弦波磁束を得る巻線方法により配設されている。
表1は、図1(a)のレゾルバ固定子3aの各相を構成する巻線群の配設方法を、固定磁極16a毎に示している。また、図2は、表1に示す方法により配設された巻線群の配設パターンを、固定子コア15aの内径側から見た状態で模式的に示す展開図である。ここで、表1及び図2のS1〜S4,S1’,S3’は、図1(a)に示した各固定磁極16aに対する巻線の巻回の開始/終了位置S1〜S4,S1’,S3’を示している。
Figure 2010063309
表1を用いて、各相を構成する巻線群の配設方法を説明する。まず、SIN相の巻線群が、磁極歯No.で1,2,3,4,5,6の順番に、それぞれ対応する固定磁極16aに直列接続で連続して巻回され、SIN相の1相分巻線群の半分が形成される(S1から開始し、S1’で終了する)。このとき、各固定磁極16aにおける巻線の巻回位置は、磁極歯No.1〜6に対応する各固定磁極16aについて、すべて固定磁極16aの内側(図1(b)の(B))としており、巻線の巻回方向は、磁極歯No.1〜6に対応する各固定磁極16aについて、すべて固定子コア15aの内径側から見て反時計回り(図2に示すCCW方向。以下、単にCCWという)としている。
次に、COS相の巻線群が、磁極歯No.で4,5,6,7,8,9,10,11,12,1,2,3の順番に、それぞれ対応する固定磁極16aに直列接続で連続して巻回され、COS相の1相分巻線群が形成される(S2から開始し、S4で終了する)。このとき、各固定磁極16aにおける巻線の巻回位置は、磁極歯No.7〜12に対応する各固定磁極16aについては、固定磁極16aの内側(図1(b)の(B))、磁極歯No.1〜6に対応する各固定磁極16aについては、固定磁極16aの外側(図1(b)の(F))としている。また、各固定磁極16aにおける巻線の巻回方向は、磁極歯No.4〜9に対応する各固定磁極16aについては、固定子コア15aの内径側から見て時計回り(図2に示すCW方向。以下、単にCWという)、磁極歯No.1〜3,10〜12に対応する各固定磁極16aについてはCCWとしている。
次に、SIN相の巻線群が、磁極歯No.で7,8,9,10,11,12の順番に、それぞれ対応する固定磁極16aに直列接続で連続して巻回され、SIN相の1相分巻線群の残りの半分が形成される(S3’から開始し、S3で終了する)。このとき、各固定磁極16aにおける巻線の巻回位置は、磁極歯No.7〜12に対応する各固定磁極16aについて、すべて固定磁極16aの外側(図1(b)の(F))としており、各固定磁極16aにおける巻線の巻回方向は、磁極歯No.7〜12に対応する各固定磁極16aについて、すべてCWとしている。最後に、終了位置S1’と開始位置S3’が接続され、SIN相の1相分巻線群が形成される。
レゾルバ固定子3aにおける検出器用巻線の配設パターンでは、図2に示すように、各相を構成する1相分巻線群について、各固定磁極16a間の渡り線が、固定子コア15aの円周方向に沿ってすべて同じ向きに配設されることとなる。このため、渡り線が受ける回転トランスからの漏洩磁束の影響が、打ち消されることなく加算されて出力信号に重畳されることにより、角度検出精度が著しく低下する。
また、SIN相の1相分巻線群において、磁極歯No.で1と7、2と8、3と9、4と10、5と11、6と12にそれぞれ対応する固定磁極16aに巻回された、同じ巻回数(ターン数)の巻線同士を比較した場合、どの巻線対についても巻線方向は逆向きであるが、巻回位置(内側と外側)の相違により巻線長が異なっている。このことから、この1相分巻線群が受ける回転トランスからの漏洩磁束の影響は、同じターン数の巻線同士の巻線長の差分が打ち消されることなく加算されて出力信号に重畳されるため、さらに角度検出精度が低下する。
これに対して、COS相の1相分巻線群においては、磁極歯No.で1と6、2と5、3と4、7と12、8と11、9と10にそれぞれ対応する固定磁極16aに巻回された、同じターン数の巻線同士を比較した場合、どの巻線対についても巻線方向は逆向きで巻回位置(従って、巻線長)が同じであるため、同じターン数の巻線同士の巻線長の相違を要因とする角度検出精度の低下は生じない。
このように、従来の巻線方法には、SIN相とCOS相とで回転トランスからの漏洩磁束の影響が異なり、角度検出精度が異なるという問題もある。
以下、上記の従来例と対比される、本発明に係る検出器用巻線の巻線方法の実施形態を、添付図面に基づいて説明する。
(第1の実施形態)
図3(a)は、本発明の第1の実施形態による検出器用巻線の巻線方法を示すための、ブラシレスレゾルバのレゾルバ固定子3bの側面図、図3(b)は、図3(a)に示すレゾルバ固定子3bのZ−Z’で切断した部分断面図である。図3において、図1に示した従来のレゾルバ固定子3aと共通する構成要素には同一符号を付している。
図3(a)のレゾルバ固定子3bは、輪状の固定子コア15bの内径側に12個の固定磁極16bが突出しており、各固定磁極16bは、その先端に磁極歯17b(磁極歯No.1〜12)を備えている。レゾルバ固定子3bにおいて、検出器用巻線は、図1の従来例と同様に、各固定磁極16bに巻回した巻線群(図示は省略する)を直列接続して1相分巻線群を構成し、このような1相分巻線群を2相分(SIN相及びCOS相を各1相)巻回して2相分巻線群を構成することで、2P極かつ2相の正弦波磁束を得る巻線方法により配設されている。
表2は、図3(a)のレゾルバ固定子3bの各相を構成する巻線群の配設方法を、固定磁極16b毎に示している。また、図4は、表2に示す方法により配設された巻線群の配設パターンを、固定子コア15bの内径側から見た状態で模式的に示す展開図である。ここで、表2及び図4のS1〜S4、S1’、S3’は、図3(a)に示した各固定磁極16bに対する巻線の巻回の開始/終了位置S1〜S4、S1’、S3’を示している。
Figure 2010063309
表2を用いて、各相を構成する巻線群の配設方法を説明する。まず、SIN相の巻線群が、磁極歯No.で1,11,9,7,5,3の順番に、それぞれ対応する固定磁極16bに直列接続で連続して巻回され、SIN相の1相分巻線群の半分(グループ1という)が形成される(S1から開始し、S1’で終了する)。このとき、各固定磁極16bにおける巻線の巻回位置は、磁極歯No.1,11,9,7,5,3に対応する各固定磁極16bについて、すべて固定磁極16bの内側(図3(b)の(B))としている。また、各固定磁極16bにおける巻線の巻回方向は、磁極歯No.1,11,9に対応する各固定磁極16bについては、固定子コア15bの内径側から見て時計回り(図4に示すCW方向。以下、単にCWという)、磁極歯No.7,5,3に対応する各固定磁極16bについては、固定子コア15bの内径側から見て反時計回り(図4に示すCCW方向。以下、単にCCWという)としている。
次に、COS相の巻線群が、磁極歯No.で10,8,6,4,2,12,1,3,5,7,9,11の順番に、それぞれ対応する固定磁極16bに直列接続で連続して巻回され、COS相の1相分巻線群が形成される(S2から開始し、S4で終了する)。このとき、各固定磁極16bにおける巻線の巻回位置は、磁極歯No.10,8,6,4,2,12に対応する各固定磁極16bについては、固定磁極16bの内側(図3(b)の(B))(この巻線群を、グループ2という)、磁極歯No.1,3,5,7,9,11に対応する各固定磁極16bについては、固定磁極16bの外側(図3(b)の(F))としている(この巻線群を、グループ3という)。また、各固定磁極16bにおける巻線の巻回方法は、磁極歯No.10,8,6,5,7,9に対応する固定磁極16bについてはCW、磁極歯No.4,2,12,1,3,11に対応する固定磁極16bについてはCCWとしている。
次に、SIN相の巻線群が、磁極歯No.で4,6,8,10,12,2の順番に、それぞれ対応する固定磁極16bに直列接続で連続して巻回され、SIN相の1相分巻線群の残りの半分(グループ4という)が形成される(S3’から開始し、S3で終了する)。このとき、各固定磁極16bにおける巻線の巻回位置は、磁極歯No.4,6,8,10,12,2に対応する各固定磁極16bについて、すべて固定磁極16bの外側(図3(b)の(F))としている。また、各固定磁極16bにおける巻線の巻回方向は、磁極歯No.4,6,2に対応する固定磁極16bについてはCCW、磁極歯No.8,10,12に対応する固定磁極16bについてはCWとしている。
最後に、グループ1の終了位置S1’とグループ4の開始位置S3’が接続され、SIN相の1相分巻線群が形成される。
次に、図4を参照して、本実施形態における巻線方法により配設された検出器用巻線の配設パターンについて説明する。
本実施形態では、SIN相とCOS相のそれぞれの1相分巻線群について、1相分巻線群を二分する半分の数(本実施形態では、6個)の巻線群(グループ1〜4)のそれぞれは、固定磁極16bに対して一極おきに連続して巻回される。この際、SIN相とCOS相は、固定磁極16bの内側と外側に交互に位置するように設けられた巻線からなるものである。この点について詳述すれば、本実施形態では、SIN相の1相分巻線群を構成する各巻線と、COS相の1相分巻線群を構成する各巻線が、隣接する固定磁極16bの内側と外側に1巻線毎に交互に位置するように設けられており、具体的には、図4に示すように、磁極歯No.1では、SIN相が内側でCOS相が外側、磁極歯No.2では、SIN相が外側でCOS相が内側、磁極歯No.3では、再びSIN相が内側でCOS相が外側、(以下、同様のパターンの繰り返し)、という配設パターンとなっている。
また、本実施形態における検出器用巻線の巻線方法において、各相の1相分巻線群についての渡り線は、次のように構成されている。すなわち、図4に示すように、SIN相については、その1相分巻線群における固定磁極間16bの渡り線が、グループ1の巻線群の渡り線とグループ4の巻線群の渡り線に二分されている。そして、全体の半分の数の渡り線(グループ1の巻線群の渡り線とグループ4の巻線群の渡り線のいずれか一方)と、残りの半分の数の渡り線(グループ1の巻線群の渡り線とグループ4の巻線群の渡り線のいずれか他方)は、固定子コア16bの円周方向に沿って互いに反対向き、かつ長さの合計が同じである。これによって、渡り線が受けた回転トランスからの漏洩磁束の影響は打ち消されて、出力信号に重畳されることがなくなるため、角度検出精度の低下を抑制することができる。
また、COS相についても、その1相分巻線群における固定磁極間16bの渡り線は、グループ2の巻線群の渡り線とグループ3の巻線群の渡り線に二分されており、全体の半分の数の渡り線(グループ2の巻線群の渡り線とグループ3の巻線群の渡り線のいずれか一方)と、残りの半分の数の渡り線(グループ2の巻線群の渡り線とグループ3の巻線群の渡り線のいずれか他方)は、固定子コア15bの円周方向に沿って互いに反対向き、かつ長さの合計が同じである。これによって、SIN相と同様に、渡り線が受けた回転トランスからの漏洩磁束の影響は打ち消されて、出力信号に重畳されることがなくなるため、角度検出精度の低下を抑制することができる。
また、各グループの巻線群は、固定磁極16bに対する巻回数(ターン数)が同じで巻回方向が互いに逆向きである巻線同士からなる複数の巻線対によって構成されており、さらに、各巻線対をなす巻線同士の固定磁極16bに対する巻回位置(従って、巻線長)は同じである。例えば、グループ1の巻線群では、磁極歯No.で1と7、3と9、5と11に対応する固定磁極16bに巻回された巻線同士は、固定磁極16bに対する巻回数(ターン数)が同じであり、同じターン数の巻線同士を比較した場合、どの巻線対についても巻線方向が逆向きであって、かつ巻回位置が同じ(この場合、内側)である。したがって、各巻線が受ける回転トランスからの漏洩磁束の影響は、同じターン数の巻線同士で打ち消されて出力信号に重畳されることがないため、角度検出精度の低下を抑制することができる。他のグループ(グループ2、グループ3、グループ4)についても同様な構成となっているため、同様の作用効果を奏する。
さらに、SIN相の1相分巻線群とCOS相の1相分巻線群は、固定磁極16bにおける巻回数、巻線方向、及び巻回位置のすべてが互いに同一の巻線の組合せにより構成されている。言い換えれば、SIN相の1相分巻線群を構成する各巻線とCOS相の1相分巻線群を構成する各巻線は、巻回数、巻線方向、及び巻回位置のすべてが互いに同一の巻線同士が1対1に対応するものである。具体的には、本実施形態において、SIN相の1相分巻線群(巻順で1〜6、19〜24)とCOS相の1相分巻線群(巻順で7〜18)は、1と7、2と8、3と9、4と10、5と11、6と12、13と19、14と20、15と21、16と22、17と23、18と24のそれぞれの巻線同士が、巻回数、巻線方向、及び巻回位置のすべてについて互いに同一である。これによって、各1相分巻線群が受ける回転トランスからの漏洩磁束の影響に関してSIN相とCOS相との差が生じないため、良好な検出角度精度が得られる。
(第2の実施形態)
次に、本発明に係る検出器用巻線の巻線方法の第2の実施形態について説明する。図5(a)は、本発明の第2の実施形態による検出器用巻線の巻線方法を示すための、ブラシレスレゾルバのレゾルバ固定子3cの側面図、図5(b)は、図5(a)に示すレゾルバ固定子3cのZ−Z’で切断した部分断面図である。図5において、図3に示したレゾルバ固定子3bと共通する構成要素には同一符号を付している。
図5(a)のレゾルバ固定子3cは、輪状の固定子コア15cの内径側に12個の固定磁極16cが突出しており、各固定磁極16cは、その先端に磁極歯17c(磁極歯No.1〜12)を備えている。レゾルバ固定子3cにおいて、検出器用巻線は、図3のレゾルバ固定子3bと同様に、各固定磁極16cに巻回した巻線群(図示は省略する)を直列接続して1相分巻線群を構成し、このような1相分巻線群を2相分(SIN相及びCOS相を各1相)巻回して2相分巻線群を構成することで、2P極かつ2相の正弦波磁束を得る巻線方法により配設されている。
表3は、図5(a)のレゾルバ固定子3cの各相を構成する巻線群の配設方法を、固定磁極16c毎に示している。また、図6は、表3に示す方法による配設された巻線群の配設パターンを、固定コア15cの内径側から見た状態で模式的に示す展開図である。ここで、表3及び図6のS1〜S4、S1’〜S4’は、図5(a)に示した各固定磁極16cに対する巻線の巻回の開始/終了位置S1〜S4、S1’〜S4’を示している。
Figure 2010063309
表3を用いて、各相を構成する巻線群の配設方法を説明する。まず、SIN相の巻線群が、磁極歯No.で1,2,3,4,5,6の順番に、対応する固定磁極16cに直列接続で連続して巻回され、SIN相の1相分巻線群の半分(グループ1という)が形成される(S1から開始し、S1’で終了する)。このとき、各固定磁極16cにおける巻線の巻回位置は、磁極歯No.1,2,3,4,5,6に対応する各固定磁極16cについて、すべて固定磁極16cの内側(図5(b)の(B))としており、巻線の巻回方向は、磁極歯No.1,2,3,4,5,6に対応する各固定磁極16cについて、すべて固定子コア15cの内径側から見て反時計回り(図6に示すCCW方向。以下、単にCCWという)としている。
次に、COS相の巻線群が、磁極歯No.で4,5,6,7,8,9の順番に、それぞれ対応する固定磁極16cに直列接続で連続して巻回され、COS相の1相分巻線群の半分(グループ2という)が形成される(S2から開始し、S2’で終了する)。このとき、各固定磁極16cにおける巻線の巻回位置は、磁極歯No.4,5,6に対応する各固定磁極16cについては、固定磁極16cの外側(図5(b)の(F))、磁極歯No.で7,8,9に対応する各固定磁極16cについては、固定磁極16cの内側(図5(b)の(B))としており、巻線の巻回方向は、磁極歯No.4,5,6,7,8,9に対応する各固定磁極16cについて、すべてCCWとしている。
次に、COS相の巻線群が、磁極歯No.で3,2,1,12,11,10の順番に、それぞれ対応する固定磁極16cに直列接続で連続して巻回され、COS相の1相分巻線群の残りの半分(グループ3と呼ぶ)が形成される(S4’から開始し、S4で終了する)。このとき、各固定磁極16cにおける巻線の巻回位置は、磁極歯No.3,2,1に対応する各固定磁極16cについては、固定磁極16cの外側(図5(b)の(F))、磁極歯No.で12,11,10に対応する各固定磁極16cについては、固定磁極16cの内側(図5(b)の(B))としており、巻線の巻回方向は、磁極歯No.3,2,1,12,11,10に対応する各固定磁極について、すべて固定子コア15cの内径側から見て時計回り(図6に示すCW方向。以下、単にCWという)としている。
次に、SIN相の巻線群が、磁極歯No.で12,11,10,9,8,7の順番に、それぞれ対応する固定磁極16cに直列接続で連続して巻回され、SIN相の1相分巻線群の残りの半分(グループ4と呼ぶ)が形成される(S3’から開始し、S3で終了する)。このとき、各固定磁極16cにおける巻線の巻回位置は、磁極歯No.12,11,10,9,8,7に対応する各固定磁極16cについて、すべて固定磁極16cの外側(図5(b)の(F))としており、巻線の巻回方向は、磁極歯No.12,11,10,9,8,7に対応する各固定磁極16cについて、すべてCWとしている。
最後に、グループ1の終了位置S1’とグループ4の開始位置S3’が接続されてSIN相の1相分巻線群が形成され、グループ2の終了位置S2’とグループ3の開始位置S4’が接続されてCOS相の1相分巻線群が形成される。
次に、図6及び図7を参照して、本実施形態における巻線方法による配設された検出器用巻線の配設パターンについて説明する。ここで、図7は、レゾルバ固定子3cに配設された巻線群における渡り線の経路を示した図であり、(a)はSIN相の渡り線の経路、(b)はCOS相の渡り線の経路を示している。
図6に示すように、本実施形態では、SIN相とCOS相のそれぞれの1相分巻線群について、1相分巻線群を二分する半分の数(本実施形態では、6個)の巻線群(グループ1〜4)のそれぞれは、固定磁極16cに対して隣極に連続して巻回され、二分された巻線群を同相同士(グループ1とグループ4、グループ2とグループ3)でそれぞれ接続することにより、各1相分巻線群が構成されている。この際、SIN相とCOS相は、固定磁極16cの内側と外側に交互に位置するように設けられた巻線からなるものである。詳しくは、本実施形態では、SIN相の1相分巻線群とCOS相の1相分巻線群が、固定磁極16cの内側と外側に、半分の数の固定磁極16c毎に交互に位置するように設けられており、具体的には、図6に示すように、磁極歯No.1〜6では、SIN相が内側でCOS相が外側、磁極歯No.7〜12では、SIN相が外側でCOS相が内側という配設パターンとなっている。
また、本実施形態における検出器用巻線の巻線方法において、各相の1相分巻線群の渡り線は、次のように構成されている。すなわち、図6に示すように、SIN相については、その1相分巻線群における固定磁極16c間の渡り線が、グループ1の巻線群の渡り線である開始位置S1から終了位置S1’までの間に各固定磁極16c間に形成される渡り線(図7(a)の経路A1に相当)並びにグループ1の終了位置S1’とグループ4の開始位置S3’を接続することにより形成される渡り線(図7(a)の経路B1に相当)(以下、「グループ1に属する渡り線」という)と、グループ4の巻線群の渡り線である開始位置S3’から終了位置S3までの間に各固定磁極16c間に形成される渡り線(図7(a)の経路A1’に相当)並びにグループ4の終了位置S3から出力位置であるグループ1の開始位置S1まで形成される渡り線(図7(a)の経路B1’に相当)(以下、グループ4に属する渡り線)とに二分されている。
そして、グループ1の巻線群の渡り線(経路A1)とグループ4の巻線群の渡り線(経路A1’)は、固定子コア15cの円周方向に沿って互いに反対向き、かつ長さの合計が同じであり、また、終了位置S1’から開始位置S3’まで形成される渡り線(経路B1)と終了位置S3から開始位置S1まで形成される渡り線(経路B1’)も、固定子コア15cの円周方向に沿って互いに反対向き、かつ長さの合計が同じである。したがって、本実施形態においても、SIN相の1相分巻線群について、全体の半分の数の渡り線(グループ1に属する渡り線とグループ4に属する渡り線のいずれか一方)と、残りの半分の数の渡り線(グループ1に属する渡り線とグループ4に属する渡り線のいずれか他方)は、固定子コア15cの円周方向に沿って互いに反対向き、かつ長さの合計が同じである。これによって、SIN相の全経路において、渡り線が受けた回転トランスからの漏洩磁束の影響は打ち消されて出力信号に重畳されることがなくなるため、角度検出精度の低下を抑制することができる。
また、COS相についても、その1相分巻線群における固定磁極間16cの渡り線が、グループ2の巻線群の渡り線である開始位置S2から終了位置S2’までの間に各固定磁極16c間に形成される渡り線(図7(b)の経路A2に相当)並びにグループ2の終了位置S2’とグループ3の開始位置S4’を接続することにより形成される渡り線(図7(b)の経路B2に相当)(以下、「グループ2に属する渡り線」という)と、グループ3の巻線群の渡り線である開始位置S4’から終了位置S4までの間に各固定磁極16c間に形成される渡り線(図7(b)の経路A2’に相当)並びにグループ3の終了位置S4から出力位置であるグループ2の開始位置S2まで形成される渡り線(図7(b)の経路B2’に相当)(以下、グループ3に属する渡り線)とに二分されている。
そして、グループ2の巻線群の渡り線(経路A2)とグループ3の巻線群の渡り線(経路A2’)は、固定子コア15cの円周方向に沿って互いに反対向き、かつ長さの合計が同じであり、また、終了位置S2’から開始位置S4’まで形成される渡り線(経路B2)と終了位置S4から開始位置S2まで形成される渡り線(経路B2’)も、固定子コア15cの円周方向に沿って互いに反対向き、かつ長さの合計が同じである。したがって、本実施形態においても、COS相の1相分巻線群について、全体の半分の数の渡り線(グループ2に属する渡り線とグループ3に属する渡り線のいずれか一方)と、残りの半分の数の渡り線(グループ2に属する渡り線とグループ3に属する渡り線のいずれか他方)は、固定子コア15cの円周方向に沿って互いに反対向き、かつ長さの合計が同じである。これによって、COS相の全経路において、渡り線が受けた回転トランスからの漏洩磁束の影響は打ち消されて出力信号に重畳されることがなくなるため、SIN相と同様に、角度検出精度の低下を抑制することができる。
(第3の実施形態)
次に、本発明の巻線方法の第3の実施形態について説明する。
図8(a)は、本発明の第3の実施形態による検出器用巻線の巻線方法を示すための、ブラシレスレゾルバのレゾルバ固定子3dの側面図、図8(b)は、図8(a)に示すレゾルバ固定子3dのZ−Z’で切断した部分断面図である。図8において、図3に示したレゾルバ固定子3bと共通する構成要素には同一符号を付している。
図8(a)のレゾルバ固定子3dは、輪状の固定子コア15dの内径側に12個の固定磁極16dが突出しており、各固定磁極16dは、その先端に磁極歯17d(磁極歯No.1〜12)を備えている。レゾルバ固定子3dにおいて、その検出器用巻線は、図3のレゾルバ固定子3bと同様に、各固定磁極16dに巻回した巻線群(図示は省略する)を直列接続して1相分巻線群を構成し、このような1相分巻線群を2相分(SIN相及びCOS相を各1相)巻回して2相分巻線群を構成することで、2P極かつ2相の正弦波磁束を得る巻線方法により配設されている。
表4は、図8のレゾルバ固定子3dの各相を構成する巻線群の配設方法を、固定磁極16d毎に示している。また、図9は、表4に示す方法により配設された巻線群の配設パターンを、固定子コア15dの内径側から見た状態で模式的に示す展開図である。ここで、表4及び図9のS1〜S4、S1’〜S4’は、図8(a)に示した各固定磁極16dに対する巻線の巻回の開始/終了位置S1〜S4、S1’〜S4’を示している。
Figure 2010063309
表4を用いて、各相を構成する巻線群の配設方法を説明する。まず、SIN相の巻線群が、磁極歯No.で1,2,3,4,5,6の順番に、それぞれ対応する固定磁極16dに直列接続で連続して巻回され、SIN相の1相分巻線群の半分(グループ1という)が形成される(S1から開始し、S1’で終了する)。各固定磁極16dにおける巻線の巻回位置は、磁極歯No.1,2,3,4,5,6に対応する各固定磁極について、すべて固定磁極16dの内側(図8(b)の(B))としており、巻線の巻回方向は、磁極歯No.1,2,3,4,5,6に対応する各固定磁極について、すべて固定子コア15dの内径側から見て反時計回り(図9のCCW方向。以下、単にCCWという)としている。
次に、COS相の巻線群が、磁極歯No.で4,5,6,7,8,9の順番に、それぞれ対応する固定磁極16dに直列接続で連続して巻回され、COS相の1相分巻線群の半分(グループ2という)が形成される(S2から開始し、S2’で終了する)。このとき、各固定磁極16dにおける巻線の巻回位置は、磁極歯17dNo.4,5,6に対応する各固定磁極16dについては、固定磁極16dの外側(図8(b)の(F))、磁極歯No.7,8,9に対応する各固定磁極16dについては、固定磁極16dの内側(図8(b)の(B))としており、巻線の巻回方向は、磁極歯No.4,5,6,7,8,9に対応する各固定磁極について、すべてCCWとしている。
次に、COS相の巻線群)が、磁極歯No.で10,11,12,1,2,3の順番に、それぞれ対応する固定磁極16dに直列接続で連続して巻回され、COS相の1相分巻線群の残りの半分(グループ3という)が形成される(S4から開始し、S4’で終了する)。各固定磁極16dにおける巻線の巻回位置は、磁極歯No.10,11,12に対応する各固定磁極16dについては、固定磁極16dの内側(図8(b)の(B))、磁極歯No.1,2,3に対応する各固定磁極16dについては、固定磁極16dの外側(図8(b)の(F))としており、巻線の巻回方向は、磁極歯No.で10,11,12,1,2,3に対応する各固定磁極16dについて、すべてCCWとしている。
次に、SIN相の巻線群が、磁極歯No.で7,8,9,10,11,12の順番に、それぞれ対応する固定磁極16dに直列接続で連続して巻回され、SIN相の1相分巻線群の残りの半分(グループ4という)が形成される(S3から開始し、S3’で終了する)。各固定磁極16dにおける巻線の巻回位置は、磁極歯No.7,8,9,10,11,12に対応する各固定磁極16dについて、すべて固定磁極16dの外側(図8(b)の(F))としており、巻線の巻回方向は、磁極歯No.7,8,9,10,11,12に対応する各固定磁極16dについて、すべてCCWとしている。
最後に、グループ1の終了位置S1’とグループ4の終了位置S3’が接続されてSIN相の1相分巻線群が形成され、グループ2の終了位置S2’とグループ3の終了位置S4’が接続されてCOS相の1相分巻線群が形成される。
本実施形態における検出器用巻線の巻線方法では、上述した第2の実施形態と同様に、SIN相とCOS相のそれぞれの1相分巻線群について、1相分巻線群を二分する半分の数(本実施形態では、6個)の巻線群(グループ1〜4)のそれぞれは、固定磁極16dに対して隣極に連続して巻回され、二分された巻線群を同相同士(グループ1とグループ4、グループ2とグループ3)でそれぞれ接続することにより、各1相分巻線群が構成されている。この際、SIN相とCOS相は、固定磁極16dの内側と外側に交互に位置するように設けられた巻線からなる点についても、第2の実施形態と同様である。
本実施形態と上述した第2の実施形態とを比較すると、各実施形態におけるグループ3の巻線群とグループ4の巻線群において、巻線群を固定磁極に対して巻回する巻順と、巻線群を構成する各巻線の巻回方向とが逆になっていることが相違するものであり、その他の点では同じである。そして、SIN相の1相分巻線群を構成するグループ1とグループ4を、グループ1の終了位置S1’とグループ4の終了位置S3’で接続し、COS相の1相分巻線群を構成するグループ2とグループ3を、グループ2の終了位置S2’とグループ3の終了位置S4’で接続することによって、結果的に、第2の実施形態と同じ結線状態となっている。
したがって、レゾルバ固定子3dに配設された巻線群における渡り線の経路は、図7に示した経路と同様のものであり、第2の実施形態と同様に、SIN相の全経路及びCOS相の全経路において、渡り線が受けた回転トランスからの漏洩磁束の影響は打ち消されて出力信号に重畳されることがなくなるため、角度検出精度の低下を抑制することができる。
以上、本発明を好ましい実施形態によって説明したが、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で種々の変形や応用が可能である。
例えば、上記の実施形態においては、n相分巻線群を、1相分巻線群を2相分(SIN相及びCOS相を各1相)巻回して構成した2相分巻線群としたが、本発明は、この相構成に限定されるものではない。そして、本発明に係る検出器用巻線の巻線方法が適用される回転検出器は、ブラシレスレゾルバに限定されるものではなく、ブラシレスタイプであれば、ブラシレスシンクロ等の回転検出器にも適用可能である。
また、上記の実施形態における固定子コアの固定磁極の個数は12個としたが、この個数に限定されるものではなく、他の個数であってもよい。さらに、各固定磁極に対する巻順、巻回方向、巻回位置などの具体的な実施態様は、上記の実施形態の態様のみに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
(a)は、従来の検出器用巻線の巻線方法の一例を示す、ブラシレスレゾルバのレゾルバ固定子の側面図、(b)は、(a)に示すレゾルバ固定子のZ−Z’で切断した部分断面図である。 従来の巻線方法により配設された巻線群の配設パターンを、図1に示す固定子コアの内径側から見た状態で模式的に示す展開図である。 (a)は、本発明の第1の実施形態による検出器用巻線の巻線方法を示す、ブラシレスレゾルバのレゾルバ固定子の側面図、(b)は、(a)に示すレゾルバ固定子のZ−Z’で切断した部分断面図である。 本発明の第1の実施形態における巻線方法により配設された巻線群の配設パターンを、図3に示す固定子コアの内径側から見た状態で模式的に示す展開図である。 (a)は、本発明の第2の実施形態による検出器用巻線の巻線方法を示す、ブラシレスレゾルバのレゾルバ固定子の側面図、(b)は、(a)に示すレゾルバ固定子のZ−Z’で切断した部分断面図である。 本発明の第2の実施形態における巻線方法により配設された巻線群の配設パターンを、図5に示す固定子コアの内径側から見た状態で模式的に示す展開図である。 図6に示すレゾルバ固定子に配設された巻線群における渡り線の経路を示した図であり、(a)はSIN相の渡り線の経路、(b)はCOS相の渡り線の経路を示す図である。 (a)は、本発明の第3の実施形態による検出器用巻線の巻線方法を示す、ブラシレスレゾルバのレゾルバ固定子の側面図、(b)は、(a)に示すレゾルバ固定子のZ−Z’で切断した部分断面図である。である。 本発明の第3の実施形態における巻線方法により配設された巻線群の配設パターンを、図8に示す固定子コアの内径側から見た状態で模式的に示す展開図である。 従来のブラシレスタイプ回転検出器の例として、ブラシレスレゾルバの構造を示す断面図である。
符号の説明
3a,3b,3c,3d:レゾルバ固定子、15a,15b,15c,15d:固定子コア、16a,16b,16c,16d:固定磁極、17a,17b,17c,17d:磁極歯、B:巻線の巻回位置(内側)、F:巻線の巻回位置(外側)、S1〜S4、S1’〜S4’:巻線群の巻回の開始/終了位置

Claims (6)

  1. それぞれに磁極歯を有する任意の数(S)の固定磁極を輪状の固定子コアの内径側に突出させ、前記固定磁極に巻回した前記任意の数(S)と一致する合計S個の巻線群を直列接続して得られる磁束分布が2P極の正弦波分布となるように1相分巻線群を構成し、さらに、複数の前記1相分巻線群を用いることによりn相分巻線群を構成して、2P極かつn相の正弦波磁束を得るように構成する検出器用巻線の巻線方法において、前記1相分巻線群における前記固定磁極間の渡り線を、全体の半分の数の渡り線と残りの半分の数の渡り線が前記固定子コアの円周方向に沿って互いに反対向き、かつ長さの合計が同じになるように形成することを特徴とする検出器用巻線の巻線方法。
  2. 前記全体の半分の数の渡り線を先に形成し、その後に、前記残りの数の渡り線を形成することを特徴とする請求項1に記載の検出器用巻線の巻線方法。
  3. 前記n相分巻線群をSIN相とCOS相の2相分巻線群としてレゾルバを構成し、前記SIN相と前記COS相は、前記固定磁極の内側と外側に交互に位置するように設けられた巻線からなるとともに、前記SIN相と前記COS相のそれぞれの1相分巻線群について、該1相分巻線群を二分する半分の数(S/2)の巻線群のそれぞれは、前記固定磁極に対して一極おきに連続して巻回されることを特徴とする請求項1又は2に記載の検出器用巻線の巻線方法。
  4. 前記半分の数(S/2)の巻線群は、前記固定磁極における巻回数が同じで巻回方向が互いに逆向きである巻線同士からなる巻線対の複数の集まりによって構成されることを特徴とする請求項3に記載の検出器用巻線の巻線方法。
  5. 前記SIN相の1相分巻線群と前記COS相の1相分巻線群は、前記固定磁極における巻回数、巻線方向、及び巻回位置のすべてが互いに同一の巻線の組合せにより構成されることを特徴とする請求項3に記載の検出器用巻線の巻線方法。
  6. 前記n相分巻線群をSIN相とCOS相の2相分巻線群としてレゾルバを構成し、前記SIN相と前記COS相は、前記固定磁極の内側と外側に交互に位置するように設けられた巻線からなるとともに、前記SIN相と前記COS相のそれぞれの1相分巻線群について、該1相分巻線群を二分する半分の数(S/2)の巻線群のそれぞれは、前記固定磁極に対して隣極に連続して巻回されることを特徴とする請求項1又は2に記載の検出器用巻線の巻線方法。
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