JP2011043378A - シートコイル型レゾルバ - Google Patents

Abstract

【課題】小径化が可能であるとともに、シートコイルの配線が容易で、かつ信頼性の高いシートコイル型レゾルバを提供することを目的とする。
【解決手段】ロータ部２０１において、ロータトランスコイル２０５、２０６と、レゾルバロータコイル２１６、２１７とを軸方向に並べて配置する。また、ステータ部２０２において、ステータトランスコイル２０９、２１０と、レゾルバステータコイル２３６、２３７とを軸方向に並べて配置する。これにより外径寸法を押さえ、コイルからの配線の引き回しが容易で、かつ信頼性の高いシートコイル型レゾルバを得る。
【選択図】図２

Description

本発明は、導体をシートコイルによって構成したシートコイル型レゾルバに関する。

従来のシートコイル型レゾルバとしては、極対数Ｘの各１極分の角度が電気角で１８０°となるように平面状シートコイルによって形成した１相からなる励磁コイルと、励磁コイルに空隙を介して対向する平面状シートコイルによって形成した互いに電気角で９０°の位相差を持つＡ相およびＢ相コイルの２相からなる検出コイルとを備えた構成が知られている（例えば、特許文献１参照）。

この構成において、励磁コイルは、ロータ側に配置される。そして、励磁コイルに励磁電流を供給するためのトランスコイル（２次巻線）が、ロータにおける励磁コイルの軸側（軸中心側）に配置される。また、これら２つのコイルは、円盤形状のロータコアに面して配置されている。また、ロータ側のトランスコイル（２次巻線）に対向する位置にステータ側のトランスコイル（１次巻線）が配置され、両方のトランスコイルによりトランスコイル部が形成されている。また、ステータには、ロータの励磁コイルに対応する位置に上述したＡ相の検出コイルとＢ相の検出コイルとが２層構造で配置され、励磁コイルとＡ相およびＢ相の検出コイルによりレゾルバコイル部が形成されている。

特開平８−１３６２１１号公報

しかしながら、特許文献１に記載されているようなシートコイル型レゾルバにおいては以下のような問題点があった。すなわち、ロータ側においては、トランスコイル（２次巻線）が励磁コイルの軸側に配置され、ステータ側においては、トランスコイル（１次巻線）が検出コイルの軸側に配置されている。このコイル配置では、同心円状（同軸状）に２種類のコイルが軸側およびその外側に配置される。このため、ロータおよびステータはともに外径が大きくなり、小径化が困難であるという問題がある。また、固定側コアおよび回転側コアも必然的に外径が大きくなるため、形状が歪みやすいという問題がある。

さらに、シャフトとレゾルバ外周との距離が離れているため、遠心力が生じやすくなり、これによって、シャフトとロータコアとの間に応力が集中し易くなり、シャフトとロータの位置ずれやシャフトとロータの接合面の破断などが発生する危険性があるという問題がある。

また、ステータ側において、内側に配置されたトランスコイルの端子を外周に引出す必要があるが、その引出しスペースを確保するために、外側に配置されたレゾルバコイルのスペースを縮小する、あるいは、引き出し線の配線用に別の層を設けるなどの対応が必要となるという問題がある。

本発明は、上記の問題に鑑みなされたものであり、小径化が可能であるとともに、シートコイルの配線が容易で、かつ信頼性の高いシートコイル型レゾルバを提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、 それぞれが平面形状を有する少なくとも一つのステータコイルパターンが同一面上の円周上に配置された構造を有するレゾルバステータコイル部およびステータトランスコイル部と、を含むステータ部と、それぞれが平面形状を有する少なくとも一つのロータコイルパターンが同一面上の円周上に配置された構造を有するレゾルバロータコイル部およびロータトランスコイル部と、を含み、前記ステータ部に対して軸方向において隙間を有した状態で対向して配置されるロータ部とを備え、前記レゾルバステータコイル部と前記ステータトランスコイル部とが前記軸方向に配置されると共に、前記レゾルバロータコイル部と前記ロータトランスコイル部とが前記軸方向に配置されることを特徴とするシートコイル型レゾルバである。

請求項１に記載の発明によれば、ステータ部においてレゾルバステータコイルとステータトランスコイルとが、同一面上ではなく、軸方向で分離された位置関係で配置される。また、ロータ部においてレゾルバロータコイルとロータトランスコイルとが、同一面上ではなく、軸方向で分離された位置関係で配置される。この構成によれば、レゾルバコイル（励磁コイル、検出コイル）とトランスコイルとが軸方向から見て少なくとも一部で重なる位置関係で配置される。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記レゾルバステータコイル部と前記ステータトランスコイル部と前記レゾルバロータコイル部と前記ロータトランスコイル部のそれぞれは、各コイル部のパターン設計により決定されるパターン領域に応じて、外径寸法が個々に設定されることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、前記ステータ部においては、軸方向外側に配置されるステータコアの軸方向内側に前記ステータトランスコイル部、前記レゾルバステータコイル部の順に配置され、前記ロータ部においては、軸方向外側に配置されるロータコアの軸方向内側に前記ロータトランスコイル部、前記レゾルバロータコイル部の順に配置されることを特徴とする。

なお、軸方向内側というのは、ステータ部であれば、軸方向におけるロータ部に向かう方向のことをいい、ロータ部であれば、軸方向におけるステータ部に向かう方向のことをいう。また軸方向外側というのは、ステータ部であれば、軸方向におけるロータ部から離れる向きの方向のことをいい、ロータ部であれば、軸方向におけるステータ部から離れる向きの方向のことをいう。

請求項４に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、前記ステータ部においては、軸方向外側に配置されるステータコアの軸方向内側に前記レゾルバステータコイル部、前記ステータトランスコイル部の順に配置され、前記ロータ部においては、軸方向外側に配置されるロータコアの軸方向内側に前記ロータトランスコイル部、前記レゾルバロータコイル部の順に配置されることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、前記ステータ部においては、軸方向外側に配置されるステータコアの軸方向内側に前記ステータトランスコイル部、前記レゾルバステータコイル部の順に配置され、前記ロータ部においては、軸方向外側に配置されるロータコアの軸方向内側に前記レゾルバロータコイル部、前記ロータトランスコイル部の順に配置されることを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、前記ステータ部においては、軸方向外側に配置されるステータコアの軸方向内側に前記レゾルバステータコイル部、前記ステータトランスコイル部の順に配置され、前記ロータ部においては、軸方向外側に配置されるロータコアの軸方向内側に前記レゾルバロータコイル部、前記ロータトランスコイル部の順に配置されることを特徴とする。

本発明によれば、シートコイルが、軸方向で分離され、同一面上に形成されないので、径方向の寸法を抑えることができる。このため、シートコイル型レゾルバの小径化が可能となる。また、一つのシートコイルに着目した場合に、その外周側に別のシートコイルが設けられることがないので、シートコイルからの引き出し配線の配置が容易となり、引き出し線の配線用に別の層を設けるなどの対応が不要となる。また、この引き出し配線の引き回し長さが短縮されることで、配線の断線や不良が生じ難くなり、高い信頼性を得ることができる。

実施形態のシートコイル型レゾルバを備えたＡＣサーボモータの概要を示す断面図である。 実施形態のシートコイル型レゾルバの概要を示す断面図である。 実施形態のシートコイル型レゾルバの構造を示す分解斜視図である。 ロータ側のトランスコイルを示す軸方向から見た断面図である。 ロータ側の励磁コイルを示す軸方向から見た断面図である。 ステータ側のトランスコイルを示す軸方向から見た断面図である。 ステータ側の検出コイルを示す軸方向から見た断面図である。 レゾルバの配線構成を示した配線図であり、１相入力―２相出力の配線図（ａ）と、２相入力―１相出力の配線図（ｂ）である。 他の実施形態のシートコイル型レゾルバの構造を示す分解斜視図である。 他の実施形態のシートコイル型レゾルバの構造を示す分解斜視図である。 他の実施形態のシートコイル型レゾルバの構造を示す分解斜視図である。

（１）第１の実施形態
（モータの構成）
以下、本発明を利用したシートコイル型レゾルバを備えたモータを説明する。図１は、本発明を利用したシートコイル型レゾルバを搭載したモータの概要を示す断面図である。図１には、モータ１００が示されている。モータ１００は、ＡＣサーボモータであり、回転軸となるシャフト１０１を備えている。シャフト１０１は、ベアリング１０２および１０３によって回転自在な状態で支持されている。ベアリング１０２は、モータハウジング１０４に取り付けられ、ベアリング１０３は、モータハウジング１０４の上部に固定されたエンドキャップ１０８に取り付けられている。この構造により、シャフト１０１は、モータハウジング１０４に対して回転自在な状態で取り付けられている。またシャフト１０１には、複数の磁極に着磁された構造を有する永久磁石により構成されるモータロータ１０５が取り付けられている。

ラジアル方向においてモータロータ１０５に対向して、モータステータコア１０６が配置されている。モータステータコア１０６は、珪素鋼等の磁性材料により形成され、モータハウジング１０４に固定されている。モータステータコア１０６は、磁極の数に応じた突極を備えた構造（図示せず）を有し、複数の突極がモータロータ１０５を周囲から取り囲むようにして配置されている。このあたりは、通常のＡＣサーボモータと同じであるので、詳しい説明は省略する。

モータステータコア１０６には、モータ巻線１０７が巻かれている。モータ巻線１０７の端部は、モータハウジング１０４外に引き出され（図示省略）、図示省略されたモータ駆動回路に接続されている。モータ１００は、上部にシートコイル型レゾルバ２００が一体化され、シャフト１０１の回転角を電気的に検出することが可能とされている。

（シートコイル型レゾルバの構成）
図２は、図１の符号Ａの部分を拡大した断面図である。図３は、実施形態のシートコイル型レゾルバの分解斜視図である。図２、図３には、シート型レゾルバ２００が示されている。シートコイル型レゾルバ２００は、ロータ部２０１とステータ部２０２とを備えている。ロータ部２０１は、珪素鋼等の磁性材料を円盤形状に成形したロータコア２０３を備えている。ロータコア２０３のステータ部２０２側には、樹脂材料により構成される絶縁シート２０４が固定されている。なお、図３では、絶縁シート２０４は図示省略されている。後述するが、シートコイル型レゾルバ２００は、軸倍角ｎＸにおけるｎ＝４の構成を有している。

（ロータ側の構造）
図４は、ロータ側のトランスコイルのパターンを示す断面図である。図４（ａ）、（ｂ）には、軸に垂直な面で切った断面を軸方向（Ｚ軸正方向）から見た状態が示され、図４（ｃ）には、軸を含む軸に平行な面で切った断面が示されている。また、図４（ｃ）のＡ−Ａの断面が図４（ａ）に示され、図４（ｃ）のＢ−Ｂの断面が図４（ｂ）に示されている。

図２、図４に示すように、絶縁シート２０４には、ステータ部２０２側から遠い位置から順に、軸方向内側（ステータ部２０２の側）に向かってロータトランスコイル２０５、２０６、励磁コイルとして機能するレゾルバロータコイル２１６、２１７が埋設された状態で配置されている。なお、図３には、ロータトランスコイル２０５、２０６が一つにまとめられて概念的に記載され、レゾルバロータコイル２１６、２１７が１つにまとめられて概念的に記載されている。

ロータトランスコイル２０５、２０６は、スルーホール２１５により直列に接続されている。ロータトランスコイル２０５、２０６から引き出された配線（図示省略）は、レゾルバロータコイル２１６、２１７に接続されている。

図５は、レゾルバロータコイルの形状を示す断面図である。図５（ａ）は、図４（ｃ）のＣ−Ｃの断面を軸方向（Ｚ軸正方向）から見た状態を示し、図５（ｂ）は、図４（ｃ）のＤ−Ｄの断面を軸方向（Ｚ軸正方向）から見た状態を示している。図５（ａ）には、第1層目（図２における上側）のレゾルバロータコイル２１６のパターンが示されている。また、図５（ｂ）には、第２層目（図２における下側）のレゾルバロータコイル２１７が示されている。

図５に示すように、レゾルバロータコイルのコイルパターンとして各層に８個の渦巻き形状のコイルパターンが形成されている。すなわち、レゾルバロータコイル２１６は、レゾルバロータコイルパターン２１６ａ〜２１６ｈを備え、レゾルバロータコイル２１７は、レゾルバロータコイルパターン２１７ａ〜２１７ｈを備えている。

レゾルバロータコイルパターン２１６ａ〜２１６ｈは、同一平面上に形成され、隣接するコイルパターン同士は、軸方向から見て、機械角で４５°（３６０°／８）ずれた位置関係とされている。この点は、レゾルバロータコイルパターン２１７ａ〜２１７ｈにおいても同じである。また、レゾルバロータコイルパターン２１６ａ〜２１６ｈは、図２の上の方向から見て、渦巻きの中心に向かって時計回り方向に渦を巻く形状を有し、レゾルバロータコイルパターン２１７ａ〜２１７ｈは、図２の上の方向から見て、渦巻きの中心に向かって反時計回り方向に渦を巻く形状を有している。

レゾルバロータコイル２１６と２１７は、相互に関係し、一体となってレゾルバのロータ側のコイルを構成している。この例では、レゾルバロータコイルパターン２１６ａから口出線２１８が引き出され、レゾルバロータコイルパターン２１６ｈから口出線２１９が引き出され、この２本の口出線は、図４のロータトランスコイル２０５、２０６に接続されている。

以下、レゾルバロータコイルの接続構造について、励磁電流の流れに沿って説明する。励磁電流は交番電流であるが、ここでは説明を簡単にするために、口出線２１８に流れ込んだ励磁電流の流れに沿って説明する。

口出線２１８から流れ込んだ励磁電流は、レゾルバロータコイルパターン２１６ａを時計回り方向に渦を巻くように内側に向かって流れ、絶縁シート２０４の表裏を導通させるスルーホール（例えば図４（ｃ）の符号２２０）から２層目のレゾルバロータコイルパターン２１７ａに至る。この電流は、レゾルバロータコイルパターン２１７ａにおいて、渦巻きの中心から外側に向かって時計回り方向に渦を巻くように流れる。この電流の流れから分かるように、１層目のレゾルバロータコイルパターン２１６ａが作る磁束と２層目のレゾルバロータコイルパターン２１７ａが作る磁束は、同じ方向となり、磁束が増加する。つまり、コイルの位相で考えると、軸方向から見て重なる位置にあるレゾルバロータコイルパターン２１６ａとレゾルバロータコイルパターン２１７ａとは同位相とされている（渦巻きの巻き方の向きは逆となる）。

レゾルバロータコイルパターン２１７ａを流れた電流は、レゾルバロータコイルパターン２１７ｂに流れ、そこで反時計回り方向に渦を巻くように渦巻きの中心に向かって流れる。この電流は、スルーホールから１層目のレゾルバロータコイルパターン２１６ｂに至り、そこで渦巻きの中心から外側に向かって反時計回り方向に渦を巻くように流れる。

レゾルバロータコイルパターン２１６ａと２１６ｂに流れる電流を見れば分かるように、あるタイミングで見た隣接するレゾルバロータコイルパターン２１６ａ〜２１６ｈに流れる電流の向きは、逆回転方向であり、それらコイルが作る磁束は、向きが互いに逆となる。この点は、レゾルバロータコイルパターン２１７ａ〜２１７ｈにおいても同じである。

以上のようにして、レゾルバロータコイルパターン２１６ａ→２１７ａ→２１７ｂ→２１６ｂ→２１６ｃ→２１７ｃ→２１７ｄ→２１６ｄ→２１６ｅ→２１７ｅ→２１７ｆ→２１６ｆ→２１６ｇ→２１７ｇ→２１７ｈ→２１６ｈと励磁電流が流れ、口出線２１９に至る。励磁電流は交番電流であるので、周期的に流れる向きが変わり、上記の場合と逆向きの流れとなった場合は、上記の逆の順序をたどって口出線２１９から２１８に向かって励磁電流が流れる。

この構成においては、レゾルバロータコイル２１６において、隣接するレゾルバロータコイルパターンが、裏面側のレゾルバロータコイルパターン介して、直列に接続されている。この点は、レゾルバロータコイルパターン２１７においても同じである。

以上がロータ部２０１の構造である。この構造によれば、シャフト１０１が回転すると、絶縁シート２０４に形成されたロータトランスコイル２０５および２０６、レゾルバロータコイル２１６および２１７がロータ部２０１と一体となってシャフト１０１と共に回転する。

（ステータ側の構造）
図２に示すように、ステータ部２０２は、珪素鋼材を円盤形状に加工することで得たステータコア２０７を備えている。ステータコア２０７は、エンドキャップ１０８（モータハウジング側）に固定されている。ステータコア２０７のロータ部２０１側には、絶縁シート２０８が固定されている。絶縁シート２０８は、絶縁シート２０４と同じ材料により構成されたシート状の絶縁部材である。

絶縁シート２０８には、ロータ部２０１に遠い側から順に軸方向内側（ロータ部２０１の側）に向かって、ステータトランスコイル２０９、２１０、検出コイルとして機能するレゾルバステータコイル２３６、２３７が埋設した状態で配置されている。なお、図３では、絶縁シート２０８は図示省略されている。

図６は、ステータ側のトランスコイルのパターンを示す断面図である。図６（ａ）、（ｂ）には、軸に垂直な面で切った断面を軸方向（Ｚ軸負方向）から見た状態が示され、図６（ｃ）には、軸を含む軸に平行な面で切った断面が示されている。また、図６（ｃ）のＡ−Ａの断面が図６（ａ）に示され、図６（ｃ）のＢ−Ｂの断面が図６（ｂ）に示されている。

ステータトランスコイル２０９、２１０は、スルーホール２１１によって直列に接続され、ステータトランスコイル２０９、２１０から引き出された配線（図示省略）は、図示しない励磁信号の供給回路に接続されている。

以下、レゾルバステータコイル２３６、２３７について説明する。図７は、実施形態におけるレゾルバステータコイルを軸方向（図２の下の方向）から見た断面図（ａ）、（ｂ）である。ここで、図７（ａ）は、図６（ｃ）のＣ−Ｃの断面であり、図７（ｂ）は、図６（ｃ）のＤ−Ｄの断面である。

図７に示すように、ステータコイルパターンとして各層に１６個の渦巻き形状のコイルパターンが形成されている。すなわち、レゾルバステータコイル２３６は、レゾルバステータコイルパターン２３６ａ〜２３６ｐを備え、レゾルバステータコイル２３７は、レゾルバステータコイルパターン２３７ａ〜２３７ｐを備えている。レゾルバステータコイルパターン２３６ａ〜２３６ｐは同一面上に形成されている。この点は、レゾルバステータコイルパターン２３７ａ〜２３７ｐも同じである。

ここで、レゾルバステータコイルパターン２３６ａ、２３６ｃ、２３６ｅ、２３６ｇ、２３６ｉ、２３６ｋ、２３６ｍおよび２３６ｏがｓｉｎ相検出コイルであり、レゾルバステータコイルパターン２３６ｂ、２３６ｄ、２３６ｆ、２３６ｈ、２３６ｊ、２３６ｌ、２３６ｎおよび２３６ｐがｃｏｓ相検出コイルである。また、レゾルバステータコイルパターン２３７ａ、２３７ｃ、２３７ｅ、２３７ｇ、２３７ｉ、２３７ｋ、２３７ｍおよび２３７ｏがｓｉｎ相検出コイルであり、レゾルバステータコイルパターン２３７ｂ、２３７ｄ、２３７ｆ、２３７ｈ、２３７ｊ、２３７ｌ、２３７ｎおよび２３７ｐがｃｏｓ相検出コイルである。

レゾルバステータコイル２３６と２３７は、相互に関係し、一体となってレゾルバのステータ側のコイルを構成している。この例では、レゾルバステータコイルパターン２３６ａと２３６ｏからｓｉｎ相の出力信号を出力するためのｓｉｎ相口出線２３８ａと２３８ｂが引き出され、レゾルバステータコイルパターン２３６ｂと２３６ｐからｃｏｓ相の出力信号を出力するためのｃｏｓ相口出線２３９ａと２３９ｂが引き出されている。これらｓｉｎ相口出線２３８ａと２３８ｂ、ｃｏｓ相口出線２３９ａと２３９ｂは、シートコイル型レゾルバ２００から外部に引き出され（図示省略）、回転角を算出するＲ／Ｄコンバータ（図示省略）に接続されている。

以下、レゾルバステータコイルの接続構造について説明する。まず、ｓｉｎ相の検出コイル群の接続構造について説明する。口出線２３８ａは、レゾルバステータコイルパターン２３６ａの外周側に接続されている。レゾルバステータコイルパターン２３６ａは、この接続点から内側に向かって反時計回り方向に回転する導体パターンが延長した構造とされている。

レゾルバステータコイルパターン２３６ａの渦巻きの中心に至った導体パターンは、絶縁シート２０８の表裏を導通させるスルーホール（例えば図６（ｃ）の符号２４０）から２層目のレゾルバステータコイルパターン２３７ａに渦巻きの中心に至る。

レゾルバステータコイルパターン２３７ａでは、渦巻きの中心から外側に向かって反時計回り方向に導体パターンが延長し、その最外周の導体パターンが隣接するレゾルバステータコイルパターン２３７ｂの外側を迂回してレゾルバステータコイルパターン２３７ｃに接続されている。この接続点からレゾルバステータコイルパターン２３７ｃは、内側に向かって時計回り方向に回転しながら渦巻き状に導体パターンが延長し、その中心からスルーホールを経て、１層目のレゾルバステータコイルパターン２３６ｃの中心に接続されている。

この接続点からレゾルバステータコイルパターン２３６ｃは、時計回り方向に回転する向きで渦巻状に外側に向かって導体パターンが延長し、その最外周側が、隣接するレゾルバステータコイルパターン２３６ｄの内側を迂回してレゾルバステータコイルパターン２３６ｅに接続されている。

この接続パターンが繰り返されることで、ｓｉｎ相口出線２３８ａ→レゾルバステータコイルパターン２３６ａ→２３７ａ→２３７ｃ→２３６ｃ→２３６ｅ→２３７ｅ→２３７ｇ→２３６ｇ→２３６ｉ→２３７ｉ→２３７ｋ→２３６ｋ→２３６ｍ→２３７ｍ→２３７ｏ→２３６ｏとつながり、ｓｉｎ相口出線２３８ｂに至る。このレゾルバステータコイルパターンの組は、ｓｉｎ相の出力を得るためのｓｉｎ相検出コイル群となる。

同じように、ｃｏｓ相口出線２３９ａから、レゾルバステータコイルパターン２３６ｂ→２３７ｂ→２３７ｄ→２３６ｄ→２３６ｆ→２３７ｆ→２３７ｈ→２３６ｈ→２３６ｊ→２３７ｊ→２３７ｌ→２３６ｌ→２３６ｎ→２３７ｎ→２３７ｐ→２３６ｐ→ｃｏｓ相口出線２３９ｂと繋がっている。このレゾルバステータコイルパターンの組は、ｃｏｓ相の出力を得るためのｃｏｓ相検出コイル群となる。

各相のコイルパターンは、同一面においてｓｉｎ相同士およびｃｏｓ相同士が隣接しておらず、同じ相のものは一つ置きに配置されている。そして、軸方向に重なる位置にｓｉｎ相同士、およびｃｏｓ相同士のコイルが位置し、それらはコイルの位相がそろっている（つまり、一対の口出線間に電流を流した際に同じ向きの磁束を生成する）。また、１つ置きに配置された同相のレゾルバステータコイルパターン同士は、コイルの巻き方が反転する（逆となる）関係にされている。

また、周方向において隣接するレゾルバステータコイルパターンの２つが、図５のレゾルバロータコイルパターンの一つに対応した大きさとされている。例えば、レゾルバステータコイルパターン２３６ａと、それに周方向において隣接するレゾルバステータコイルパターン２３６ｂが形成された領域と重ねることが可能な部分にレゾルバロータコイルパターン２１６ａ（図５参照）が形成されている。

また、周方向において隣接するレゾルバステータコイルパターンは、機械角にして２２．５°（３６０°／１６）ずれた位置関係とされている。この例では、軸倍角ｎＸはｎ＝４であるので、隣接するｓｉｎ相検出コイルとｃｏｓ相検出コイルとの機械角は、（９０／（ｍ×ｎ））°におけるｍ＝１、ｎ＝４の場合である。すなわち、軸倍角ｎＸ＝４Ｘで1周期に対応する機械角は、（３６０°／４）＝９０°であり、この９０度の角度範囲において、電気角で９０°の位相差（２π／４）を得るために、９０°の機械角を更に４等分した２２．５°の機械角の差を隣接するレゾルバステータコイルパターン（隣接するｓｉｎ相検出コイルパターンとｃｏｓ相検出コイルパターン）に与えている。

（動作）
図８は、レゾルバの配線構成を示した配線図であり、各コイルの電気的な関係が概念的に示されている。図８（ａ）には、上述したシートコイル型レゾルバ２００の電気的な構成が概念的に示されている。この構成において、ステータトランスコイル２０９、２１０（図２も参照）には、励磁のための交番電流が供給される。ステータトランスコイル２０９、２１０に励磁電流が供給されると、電磁誘導現象によりロータトランスコイル２０５、２０６に誘導電流が誘起され、それがレゾルバロータコイル２１６、２１７に供給される。この誘導電流を励磁電流として、レゾルバロータコイル２１６、２１７は、交番磁束を生成し、それがレゾルバステータコイル２３６、２３７に電磁誘導の原理により検出される。

レゾルバロータコイル２１６、２１７から生成される交番磁束は、レゾルバステータコイル２３６、２３７の２群に分けられた２相のコイル群（ｓｉｎ相検出コイル群とｃｏｓ相検出コイル群）のそれぞれに、９０°位相がずれた誘導電圧を生じさせる。すなわち、レゾルバロータコイル２１６、２１７が生成する交番磁束により、まずレゾルバステータコイルパターン２３６ａ、２３７ａ、２３７ｃ、２３６ｃ、２３６ｅ、２３７ｅ、２３７ｇ、２３６ｇ、２３６ｉ、２３７ｉ、２３７ｋ、２３６ｋ、２３６ｍ、２３７ｍ、２３７ｏおよび２３６ｏにより構成されるｓｉｎ相の検出コイル群に、誘導電圧が誘起される。また、この誘導電圧とは、位相が９０°ずれた誘導電圧が、レゾルバステータコイルパターン２３６ｂ、２３７ｂ、２３７ｄ、２３６ｄ、２３６ｆ、２３７ｆ、２３７ｈ、２３６ｈ、２３６ｊ、２３７ｊ、２３７ｌ、２３６ｌ、２３６ｎ、２３７ｎ、２３７ｐおよび２３６ｐにより構成されるｃｏｓ相の検出コイル群に誘起される。

シャフト１０１が回転すると、ロータ部２０１がステータ部２０２に対して回転し、その回転の影響が、各相の検出コイル群に誘起されるｓｉｎ相出力成分とｃｏｓ相出力成分に現れる。例えば、ロータトランスコイル２０５、２０６にＶext＝Ｅｓｉｎωｔの励磁信号を供給すると、基準位置からのシャフト１０１の回転角θに応じてレゾルバステータコイル２３６、２３７のｓｉｎ相の検出コイル群に数１で示される出力が現れ、ｃｏｓ相の検出コイル群に数２で示される出力が現れる。

ここで、ｋは比例定数、Ｅは励磁信号の振幅、ωは励磁周波数、αは位相ずれ角、ｎは１以上の任意の整数である。数１と数２は、Ｖsin／Ｖcos＝ｔａｎ（ｎθ）の関係があるから、ＶsinとＶcosの値に基づいて図示しないＲ／Ｄコンバータにおいて、θが算出される。

（優位性）
シートコイル型レゾルバ２００は、以下の優位性を備えている。まず、ロータ側においては、ロータトランスコイル２０５、２０６と、レゾルバロータコイル（励磁コイル）２１６、２１７が軸方向に重なる状態で配置されている。ステータ側においては、ステータトランスコイル２０９、２１０と、レゾルバステータコイル（検出コイル）２３６、２３７が軸方向に重なる状態で配置されている。

この構造によれば、ロータ側、ステータ側のそれぞれの外径が小さくなり、シートコイル型レゾルバの小径化が可能となる。例えば、従来比で、50mmΦの外径であったものが、約半分程度になる。一方、軸方向にトランスコイルとレゾルバコイルとを配置することで、ロータ側およびステータ側とも、軸方向の厚みが２つのトランスコイル部の厚さ分大きくなる。しかしながら、増加する厚みは、２つのトランスコイル部の厚みを合わせても数百μｍ程度であるため、コアを含めたレゾルバの全体の厚さにはほとんど影響はない。

また、シートコイル型レゾルバ２００の構造によれば、ロータコア２０３およびステータコア２０７は、その外径が小さくなるため、構造的な歪みが生じ難くなる。また、この構造によれば、シャフト１０１と、シートコイル型レゾルバ２００の外周との距離が近づくため、ロータ部２０１の回転時に生じる遠心力を従来技術における構造に比較して小さくできる。このため、シャフト１０１とロータコア２０３との間の応力集中が減少し、シャフト１０１とロータ部２０１の間における位置ずれや、シャフト１０１とロータ部２０１の接合面の破断などが発生する危険性が低減する。

また、各シートコイルを軸方向に分離された位置関係で配置したので、各コイルの端子を外周に容易に引出せるようになるとともに、従来のように、ステータ側のそれぞれの内側に配置されたトランスコイルの端子を外周に引出すことによる弊害（内側に配置されたトランスコイルの端子の引出しスペースを確保するために、外側に配置されたレゾルバコイルのスペースを縮小する、あるいは、引き出し線の配線用に別の層を設けるなど）がなくなる。このため、コイルパターンの引き回しの自由度が増加し、コイルスペースの有効活用ができる。また、構造が簡素化される。

また、従来の構造では、トランスコイル部とレゾルバコイル部とが同一面に配置されていたため、各コイル部のパターン領域が相互に干渉しあい、パターン領域の自由度が低かったが、本発明では、各コイル部が別々の面に形成されているため、各コイル部は、他のコイル部のパターン領域に干渉されず、それぞれのパターン設計により決定されるパターン領域に応じて、外径寸法を個々に自由に設定することができる。このため、設計の自由度が拡大され、またコイルの性能を有効に引き出せる設計が可能となる。

（２）第２の実施形態
図８（ａ）には、１相入力−２相出力の構成が例示されているが、図８（ｂ）に示すように２相入力−１相出力の構成としてもよい。この場合、レゾルバステータコイル７０１が、ｓｉｎ相コイル７０３とｃｏｓ相コイル７０４とにより構成され、これらコイルに各相の励磁電流が供給される。そして、ｓｉｎ相コイル７０３とｃｏｓ相コイル７０４から生成される交番磁場がレゾルバロータコイル７０５で検出され、その検出信号が、ロータトランスコイル７０６からステータトランスコイル７０７に伝送され、図示しないＲＤコンバータに出力される。

この構成においても、レゾルバコイルとトランスコイルとが、軸方向に並べて配置されるので、第１の実施形態の場合と同様の優位性を得ることができる。

（３）第３の実施形態
トランスコイルとレゾルバコイルの位置関係は、第１の実施形態の構成に限定されない。図９は、他の実施形態の構成を示す分解斜視図である。図９には、ロータ部９０１とステータ部９０２を備えたシートコイル型レゾルバ９００が示されている。

シートコイル型レゾルバ９００のロータ部９０１は、ステータ部９０２に遠い部分から順に、ロータコア９０３、ロータトランスコイル９０４、レゾルバロータコイル９０５と配置された構造とされている。この構成は、基本的に第１の実施形態と同じである。そして、ステータ部９０２は、ロータ９０１に近い部分から順に、ステータトランスコイル９０６、レゾルバステータコイル９０７、ステータコア９０８と配置された構造とされている。

図９に示す構成は、ステータ部９０２の構成が第１の実施形態と異なっている。すなわち、シートコイル型レゾルバ９００のステータ部９０２は、ロータ部９０１に近い部分から順に、ステータトランスコイル９０６、レゾルバステータコイル９０７、ステータコア９０８と配置された構成とされている。この構成では、ステータトランスコイルとレゾルバステータコイルの軸方向における位置関係が、第１の実施形態の場合と逆となっている。

本実施形態の場合も第１の実施形態の場合と同様な優位性を得ることができる。これは、以下に述べる第４の実施形態、第５の実施形態の場合も同じである。

（４）第４の実施形態
図１０は、他の実施形態の構成を示す分解斜視図である。図１０には、ロータ部９１１とステータ部９１２を備えたシートコイル型レゾルバ９１０が示されている。シートコイル型レゾルバ９１０のロータ部９１１は、ステータ部９１２に遠い部分から順に、ロータコア９１３、レゾルバロータコイル９１４、ロータトランスコイル９１５と配置された構造とされている。この構成では、レゾルバロータコイルとロータトランスコイルの軸方向における位置が、第１の実施形態の場合と逆となっている。

そして、ステータ部９１２は、第１の実施形態と同様に、ロータ部９１１に近い部分から順に、レゾルバステータコイル９１６、ステータトランスコイル９１７、ステータコア９１８と配置された構造を有している。

（５）第５の実施形態
図１１は、他の実施形態の構成を示す分解斜視図である。図１１には、ロータ部９２１とステータ部９２２を備えたシートコイル型レゾルバ９２０が示されている。シートコイル型レゾルバ９２０のロータ部９２１は、ステータ部９２２に遠い部分から順に、ロータコア９２３、レゾルバロータコイル９２４、ロータトランスコイル９２５と配置された構造とされている。この構成では、レゾルバロータコイルとロータトランスコイルの軸方向における位置が、第１の実施形態の場合と逆となっている。

そして、ステータ部９２２は、ロータ部９２１に近い部分から順に、ステータトランスコイル９２６、レゾルバステータコイル９２７、ステータコア９２８と配置された構造を有している。この構成では、ステータトランスコイルとレゾルバステータコイルの軸方向における位置関係が、第１の実施形態の場合と逆となっている。

（６）その他
ステータ側のレゾルバコイル部のｓｉｎ相およびｃｏｓ相のコイルパターンの構成は実施形態に限定されない。例えば、従来例（特開平８−１３６２１１号公報）のように、ｓｉｎ相とｃｏｓ相のコイルパターンの層が別々の層構造で構成されていても適用可能である。軸倍角は４Ｘに限定されない。任意の軸倍角に適用可能である。各シートコイル部のコイルパターンの形状は、実施形態の形状に限定されない。各シートコイル部の層構造は２層構造に限定されない。それぞれ、１層あるは３層以上で形成されていても構わない。各シートコイル部の層構造は、個々に自由に設計可能である。

本発明は、シートコイル型のレゾルバに利用することができる。

１００…モータ、１０１…シャフト、１０２，１０３…ベアリング、１０４…モータハウジング、１０５…モータロータ、１０６…モータステータコア、１０７…モータ巻線、１０８…エンドキャップ、２００…シートコイル型レゾルバ、２０１…ロータ部、２０２…ステータ部、２０３…ロータコア、２０４，２０８…絶縁シート、２０５，２０６…ロータトランスコイル、２０７…ステータコア、２０９，２１０…ステータトランスコイル、２１１，２１５，２２０…スルーホール、２１６，２１７…レゾルバロータコイル、２１８，２１９…レゾルバロータコイル口出線、２１６ａ〜ｈ，２１７ａ〜ｈ…レゾルバロータコイルパターン、２３６，２３７…レゾルバステータコイル、２３６ａ〜ｐ，２３７ａ〜ｐ…レゾルバステータコイルパターン、２３８ａ，２３８ｂ…ｓｉｎ相口出線、２３９ａ，２３９ｂ…ｃｏｓ相口出線、２４０…スルーホール、７０１…レゾルバステータコイル、７０３…ｓｉｎ相コイル、７０４…ｃｏｓ相コイル、７０５…レゾルバロータコイル、７０６…ロータトランスコイル、７０７…ステータトランスコイル、９００…シートコイル型レゾルバ、９０１…ロータ部、９０２…ステータ部、９０３…ロータコア、９０４…ロータトランスコイル、９０５…レゾルバロータコイル、９０６…ステータトランスコイル、９０７…レゾルバステータコイル、９０８…ステータコア、９１０…シートコイル型レゾルバ、９１１…ロータ部、９１２…ステータ部、９１３…ロータコア、９１４…レゾルバロータコイル、９１５…ロータトランスコイル、９１６…レゾルバステータコイル、９１７…ステータトランスコイル、９１８…ステータコア、９２０…シートコイル型レゾルバ、９２１…ロータ部、９２２…ステータ部、９２３…ロータコア、９２４…レゾルバロータコイル、９２５…ロータトランスコイル、９２６…ステータトランスコイル、９２７…レゾルバステータコイル、９２８…ステータコア。

Claims (6)

1. それぞれが平面形状を有する少なくとも一つのステータコイルパターンが同一面上の円周上に配置された構造を有するレゾルバステータコイル部およびステータトランスコイル部と、を含むステータ部と、
   それぞれが平面形状を有する少なくとも一つのロータコイルパターンが同一面上の円周上に配置された構造を有するレゾルバロータコイル部およびロータトランスコイル部と、を含み、前記ステータ部に対して軸方向において隙間を有した状態で対向して配置されるロータ部と
   を備え、
   前記レゾルバステータコイル部と前記ステータトランスコイル部とが前記軸方向に配置されると共に、前記レゾルバロータコイル部と前記ロータトランスコイル部とが前記軸方向に配置されることを特徴とするシートコイル型レゾルバ。
2. 前記レゾルバステータコイル部と前記ステータトランスコイル部と前記レゾルバロータコイル部と前記ロータトランスコイル部のそれぞれは、各コイル部のパターン設計により決定されるパターン領域に応じて、外径寸法が個々に設定されることを特徴とする請求項１に記載のシートコイル型レゾルバ。
3. 前記ステータ部においては、軸方向外側に配置されるステータコアの軸方向内側に前記ステータトランスコイル部、前記レゾルバステータコイル部の順に配置され、前記ロータ部においては、軸方向外側に配置されるロータコアの軸方向内側に前記ロータトランスコイル部、前記レゾルバロータコイル部の順に配置されることを特徴とする請求項１または２に記載のシートコイル型レゾルバ。
4. 前記ステータ部においては、軸方向外側に配置されるステータコアの軸方向内側に前記レゾルバステータコイル部、前記ステータトランスコイル部の順に配置され、前記ロータ部においては、軸方向外側に配置されるロータコアの軸方向内側に前記ロータトランスコイル部、前記レゾルバロータコイル部の順に配置されることを特徴とする請求項１または２に記載のシートコイル型レゾルバ。
5. 前記ステータ部においては、軸方向外側に配置されるステータコアの軸方向内側に前記ステータトランスコイル部、前記レゾルバステータコイル部の順に配置され、前記ロータ部においては、軸方向外側に配置されるロータコアの軸方向内側に前記レゾルバロータコイル部、前記ロータトランスコイル部の順に配置されることを特徴とする請求項１または２に記載のシートコイル型レゾルバ。
6. 前記ステータ部においては、軸方向外側に配置されるステータコアの軸方向内側に前記レゾルバステータコイル部、前記ステータトランスコイル部の順に配置され、前記ロータ部においては、軸方向外側に配置されるロータコアの軸方向内側に前記レゾルバロータコイル部、前記ロータトランスコイル部の順に配置されることを特徴とする請求項１または２に記載のシートコイル型レゾルバ。

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