JP2011106985A - レゾルバ - Google Patents

Abstract

【課題】回転軸の軸方向に突出する複数のステータ側磁性体部を有するステータを備えるレゾルバにおいて、ロータの振動によって回転軸の回転位置の検出精度が低下するのを抑制する。
【解決手段】ステータ４０の任意のステータピン４４と外周面との距離が回転軸の回転に伴って正弦波状に変化する内周側部材３２と、任意のステータピン４４と内周面との距離が回転軸の回転に伴って正弦波状に変化する外周側部材３４と、内周側部材３２および外周側部材３４に連結される連結用部材３６とによりロータ３０を形成し、内周側部材３２や外周側部材３４と複数のステータピン４４とのギャップの変化に基づいて回転軸の回転位置を検出する。
【選択図】図１

Description

本発明は、レゾルバに関し、詳しくは、回転軸に連結されたロータと、回転軸を中心とする円周上に配置されて回転軸の軸方向に突出するように形成された複数のステータ側磁性体部を有するステータと、を備えるレゾルバに関する。

従来、この種のレゾルバとしては、回転軸の軸方向に突出する複数のコアを有するステータと、回転軸に連結されると共にステータの複数のコアから軸方向に離れて配置されて複数のコアに対向する面に凹凸が形成されたロータと、を備えるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このレゾルバでは、複数のコアを軸方向に突出するよう形成することにより、コアへのコイル巻きの容易化やレゾルバの小型化を図っている。

特開２００４−６９３５９号公報

しかしながら、上述のレゾルバでは、回転軸の振動に伴ってロータが軸方向に振動したときには、ロータとステータとのギャップが変化し、回転軸の回転位置の検出精度が低下する場合がある。

本発明のレゾルバは、回転軸の軸方向に突出する複数のステータ側磁性体部を有するステータを備えるものにおいてロータの振動によって回転軸の回転位置の検出精度が低下するのを抑制することを主目的とする。

本発明のレゾルバは、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明のレゾルバは、
回転軸に連結されたロータと、前記回転軸を中心とする円周上に配置されて該回転軸の軸方向に突出するように形成された複数のステータ側磁性体部を有するステータと、を備えるレゾルバにおいて、
前記ロータは、前記複数のステータ側磁性体部より内周側に配置されて前記複数のステータ側磁性体部のうちの任意のステータ側磁性体部と外周面との距離が前記回転軸の回転に伴って正弦波状に変化するように形成されてなる内周側磁性体部材と、前記複数のステータ側磁性体部より外周側に配置されて前記任意のステータ側磁性体部と内周面との距離が前記回転軸の回転に伴って正弦波状に変化するように形成されてなる外周側磁性体部材と、前記内周側磁性体部材および前記外周側磁性体部材とに連結されてなる非磁性の連結用部材と、により形成されてなる、
ことを特徴とする。

この本発明のレゾルバでは、回転軸の回転に伴ってロータが回転したときには、複数の固定子側磁性体部のうちの任意の固定子側磁性体部と内周側磁性体部材の外周面との距離が正弦波状に変化すると共に任意の固定子側磁性体部と外周側磁性体部材の内周面との距離が正弦波状に変化する。これにより、複数の固定子側磁性体部の各々と内周側磁性体部材および外周側磁性体部材との距離の回転軸の回転に伴う変化に基づいて回転軸の回転位置を検出することができる。即ち、本発明のレゾルバでは、ステータの複数のステータ側磁性体部の各々とロータの内周側磁性体部材および外周側磁性体部材との距離が回転軸の回転に伴って径方向に変化することに基づいて回転軸の回転位置を検出するのである。これにより、ステータに対してロータが軸方向に移動したとしても、任意のステータ側磁性体部と内周側磁性体部材および外周側磁性体部材との距離への影響は小さいため、回転軸の回転位置の検出精度が低下するのを抑制することができる。したがって、こうした構成により、ロータの振動によって回転軸の回転位置の検出精度が低下するのを抑制することができる。

本発明の一実施例としてのレゾルバ２０の概略を示す斜視図である。 図１のレゾルバ２０のＡ−Ａ面から視たＡＡ視図である。 図１のレゾルバ２０のＢ−Ｂ断面を示す断面図である。 実施例のロータ３０の分解斜視図の一例を示す。

次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施例としてのレゾルバ２０の概略を示す斜視図であり、図２は、図１のレゾルバ２０をＡ−Ａ面から視たＡＡ視図であり、図３は、図１のレゾルバ２０をＢ−Ｂ断面を示す断面図である。なお、図１および図３では、見易さを考慮して、ロータ３０の連結部３６の図示を省略している。実施例のレゾルバ２０は、例えば電動機などの回転軸に取り付けられてその回転軸の回転位置を検出するレゾルバとして構成されており、図１〜図３に示すように、回転軸に連結されるロータ３０と、図示しないケースなどに固定されるステータ４０と、を備える。

ステータ４０は、例えば電磁鋼板などの磁性部材により形成され、板状のヨーク部４２と、ヨーク部４２の面上に配置されて回転軸の軸方向（以下、単に「軸方向」という）に突出する円柱形状の複数のステータピン４４とから形成されている。ステータピン４４は、回転軸の軸中心Oから距離Ｌｓだけ離れた位置に即ち距離Ｌｓを半径とする円周上にそれぞれ配置される。複数のステータピン４４は、１相以上の入力用のコイル４６と、互いに電気角が異なる２相以上の出力用のコイル４６とが集中巻き又は分布巻きによって巻回されている。

図４に、実施例のロータ３０の分解斜視図の一例を示す。ロータ３０は、図１〜図４に示すように、例えば電磁鋼板などの磁性部材により形成されてステータ４０の複数のステータピン４４より内周側に配置される内周側部材３２と、例えば電磁鋼板などの磁性部材により形成されて複数のステータピン４４より外周側に配置される外周側部材３４と、例えばアルミや樹脂などの非磁性部材により形成されて内周側部材３２および外周側部材３４に連結される連結用部材３６と、から形成される。

内周側部材３２や外周側部材３４は、複数のステータピン４４のうちの任意のステータピン４４と内周側部材３２の外周面との距離である内周側距離Ｌｒ１およびこの任意のステータピン４４と外周側部材３４の内周面との距離である外周側距離Ｌｒ２がロータ３０の回転に伴って正弦波状に変化するように形成されている。実施例では、内周側部材３２の外周面は、軸中心Ｏからの距離Ｒｉｎが基準角からの角度θに対して次式（１）の関係になるよう形成され、外周側部材３４の内周面は、軸中心Ｏからの距離Ｒｏｕｔが基準角からの角度θに対して次式（２）の関係となるように形成されている。式（１）および式（２）中、「Ａｉｎ」は、内周側部材３２の外周面の軸中心Ｏからの距離Ｒｉｎが最も短くなるときの距離に相当し、「Ａｏｕｔ」は、外周側部材３４の内周面の軸中心Ｏからの距離Ｒｏｕｔが最も長くなるときの距離に相当し、「Ｂ」は、内周側距離Ｌｒ１および外周側距離Ｌｒ２のロータ３０の回転に伴う正弦波状の変化の振幅に相当し、「Ｎ」は、ロータ３０が１回転するときの内周側距離Ｌｒ１および外周側距離Ｌｒ２の正弦波状の変化の振動数に相当し、それぞれ適宜定めた値を用いることができる。なお、図１〜図４の例では「Ｎ」が値３の場合を示している。また、内周側部材３２の内周面や外周側部材３４の外周面は真円状にそれぞれ形成されるものとした。このように内周側部材３２や外周側部材３４を形成することにより、内周側部材３２の外周面と任意のステータピン４４との内周側距離Ｌｒ１および外周側部材３４の内周面と任意のステータピン４４との外周側距離Ｌｒ２は、それぞれ式（３）および式（４）で表され、ロータ３０の回転に伴って正弦波状に等しく変化する。

Rin=Ain+B・(sin(N・θ)+1) (1)
Rout=Aout-B・(sin(N・θ)+1) (2)
Lr1=Ls-Rin=Ls-Ain-B・(sin(N・θ)+1) (3)
Lr2=Rout-Ls=Aout-Ls-B・(sin(N・θ)+1) (4)

連結用部材３６は、例えば、アルミなどにより形成する場合には、内周側部材３２および外周側部材３４に対してアルミなどの板材をかしめることにより形成することができ、樹脂などにより形成する場合には、内周側部材３２および外周側部材３４を型枠に配置して樹脂などを流し込むことにより形成することができる。また、連結用部材３６には、複数のステータピン４４とのギャップを確保するための溝３７が形成されている。

こうして構成された実施例のレゾルバ２０では、ロータ３０に連結された回転軸の回転位置を検出するときには、ステータ４０の複数のステータピン４４に巻回された入力用のコイルに一定の周波数および一定の振幅の交流電流を流し、出力用のコイルのコイル間の電位差（出力電圧）をそれぞれ検出する。入力用のコイルに交流電流を流すと、入力用のコイルから内周側部材３２や外周側部材３４を介して出力用のコイルに磁力が作用し出力電圧が生じる。この出力電圧は、内周側部材３２や外周側部材３４とステータピン４４との磁気抵抗に応じた電圧となるから、内周側部材３２や外周側部材３４とステータピン４４とのギャップの変化に応じて値が変化し、出力用のコイルの出力電圧を検出することによってロータ３０に連結された回転軸の回転位置を検出することができる。なお、検出された出力電圧に基づいて回転軸の回転位置を検出する処理については、本発明の中核をなさないため、詳細な説明は省略する。実施例のレゾルバ２０では、上述したように、複数のステータピン４４の内周側に内周側部材３２が配置されると共に外周側に外周側部材３４が配置されるようにロータ３０が形成されており、ステータピン４４と内周側部材３２や外周側部材３４とのギャップ（内周側距離Ｌｒ１や外周側距離Ｌｒ２）は径方向のものである。このため、ロータ３０が軸方向に移動したとしても、出力用のコイルの出力電圧への影響は小さい。また、ロータ３０がステータ４０に対して径方向に移動したとしても、内周側部材３２の外周面とステータピン４４との内周側距離Ｌｒ１と、外周側部材３４の内周面とステータピン４４との外周側距離Ｌｒ２とは反対方向に変化し、入力用のコイルから内周側部材３２を介して出力用のコイルに作用する磁力の変化と入力用のコイルから外周側部材３４を介して出力用のコイルに作用する磁力の変化とが互いに相殺され、ロータとして内周側部材３２のみを備えるものや外周側部材３４のみを備えるものに比して出力用のコイルの出力電圧への影響を小さくすることができる。したがって、こうした構成により、ロータ３０の振動によって回転軸の回転位置の検出精度が低下するのを抑制することができるのである。

以上説明した実施例のレゾルバ２０によれば、ステータ４０の任意のステータピン４４と外周面との内周側距離Ｌｒ１が回転軸の回転に伴って正弦波状に変化する内周側部材３２と、任意のステータピン４４と内周面との外周側距離Ｌｒ２が回転軸の回転に伴って正弦波状に変化する外周側部材３４と、内周側部材３２および外周側部材３４に連結される連結用部材３６とによりロータ３０を形成し、径方向の距離である内周側距離Ｌｒ１や外周側距離Ｌｒ２の変化に基づいて回転軸の回転位置を検出するから、ロータ３０が軸方向に移動したとしても出力用のコイルの出力電圧への影響を小さくすることができると共に、ロータ３０が径方向に移動したとしても内周側部材３２のみを備えるものや外周側部材３４のみを備えるものに比して出力用のコイルの出力電圧への影響を小さくすることができる。したがって、こうした構成によりロータ３０の振動によって回転位置の検出精度が低下するのを抑制することができる。

実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、ステータ４０の複数のステータピン４４より内周側に配置されて任意のステータピン４４と外周面との距離が回転軸の回転に伴って正弦波状に変化する内周側部材３２と、複数のステータピン４４より外周側に配置されて任意のステータピン４４と内周面との距離が回転軸の回転に伴って正弦波状に変化する外周側部材３４と、内周側部材３２および外周側部材３４に連結される連結用部材３６と、から形成されるロータ３０が「ロータ」に相当し、回転軸の軸方向に突出する複数のステータピン４４を有するステータ４０が「ステータ」に相当する。

以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明は、レゾルバの製造産業などに利用可能である。

２０ レゾルバ、３０ ロータ、３２ 内周側部材、３４ 外周側部材、３６ 連結用部材、３７ 溝、４０ ステータ、４２ ヨーク部、４４ ステータピン、４６ コイル、Ｌｓ，Ｒｉｎ，Ｒｏｕｔ 距離、Ｌｒ１ 内周側距離、Ｌｒ２ 外周側距離、Ｏ 軸中心。

Claims (1)

1. 回転軸に連結されたロータと、前記回転軸を中心とする円周上に配置されて該回転軸の軸方向に突出するように形成された複数のステータ側磁性体部を有するステータと、を備えるレゾルバにおいて、
   前記ロータは、前記複数のステータ側磁性体部より内周側に配置されて前記複数のステータ側磁性体部のうちの任意のステータ側磁性体部と外周面との距離が前記回転軸の回転に伴って正弦波状に変化するように形成されてなる内周側磁性体部材と、前記複数のステータ側磁性体部より外周側に配置されて前記任意のステータ側磁性体部と内周面との距離が前記回転軸の回転に伴って正弦波状に変化するように形成されてなる外周側磁性体部材と、前記内周側磁性体部材および前記外周側磁性体部材とに連結されてなる非磁性の連結用部材と、により形成されてなる、
   ことを特徴とするレゾルバ。