JP2013124970A - Rotation angle detection device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a rotation angle detection device capable of detecting a rotation angle of a rotor with high accuracy.SOLUTION: In the rotation angle detection device, a rotary transformer is arranged in the vicinity of a drive part of a rotary drive device, and a detection part for detecting an angle of the rotor is arranged at a side separate from the drive part. This reduces electromagnetic influence of the detection part, received from the drive part of the rotary drive part, so that the detection part can obtain a rotation angle detection signal with high quality to improve the accuracy of rotation angle detection.

Description

本発明は、回転体の回転角度を検出するための回転角度検出装置に関する。   The present invention relates to a rotation angle detection device for detecting a rotation angle of a rotating body.

従来、モータ等の回転駆動装置の回転軸である回転体の回転角度を検出するために、例えばレゾルバ等の回転角度検出装置が用いられている。この回転角度検出装置は、回転駆動装置の回転体に装着して用いられる。   2. Description of the Related Art Conventionally, for example, a rotation angle detection device such as a resolver has been used to detect the rotation angle of a rotating body that is a rotation shaft of a rotary drive device such as a motor. This rotation angle detection device is used by being mounted on a rotating body of a rotation drive device.

この回転角度検出装置は、筒状ケースと、この筒状ケースの内周面に設けられたステータと、ステータに対応して回転体側に設けられるロータとを備えている。また、回転角度検出装置は、筒状ケースの内周面に設けられたトランスステータと、トランスステータに対応して回転体側に設けられるトランスロータとを備えている。回転体の回転角度を検出するための検出部ステータ及び検出部ロータは、回転駆動装置の回転体の軸方向において、トランスステータ及びトランスロータより回転駆動装置の固定子及び回転子に近い位置に設けられている。この検出部ステータと検出部ロータを用いて回転体の回転角度を検出するための信号が得られる。つまり、回転角度検出装置を回転駆動装置の回転体に装着した状態で、回転体を回転させることで、回転体と一体的にロータが、筒状ケースに対して回転する。このとき、トランスステータに信号が入力されると、トランスステータからトランスロータに信号が伝達され、この信号が検出部ロータコイルに伝達される。次いで、この検出部ロータコイルに流れる信号による磁場の変化に応じて検出部ステータの検出部ステータコイルに電流が流れ、この電流による信号を用いて回転体の回転角度が検出される（例えば、特許文献１の図１参照。）。   The rotation angle detection device includes a cylindrical case, a stator provided on the inner peripheral surface of the cylindrical case, and a rotor provided on the rotating body side corresponding to the stator. The rotation angle detecting device includes a transformer stator provided on the inner peripheral surface of the cylindrical case, and a transformer rotor provided on the rotating body side corresponding to the transformer stator. The detection unit stator and detection unit rotor for detecting the rotation angle of the rotating body are provided at positions closer to the stator and rotor of the rotary drive device than the transformer stator and transformer rotor in the axial direction of the rotary body of the rotary drive device. It has been. A signal for detecting the rotation angle of the rotating body is obtained using the detection unit stator and the detection unit rotor. That is, the rotor rotates integrally with the rotating body relative to the cylindrical case by rotating the rotating body with the rotation angle detecting device mounted on the rotating body of the rotation driving device. At this time, when a signal is input to the transformer stator, the signal is transmitted from the transformer stator to the transformer rotor, and this signal is transmitted to the detector rotor coil. Next, a current flows through the detection unit stator coil of the detection unit stator according to the change in the magnetic field due to the signal flowing through the detection unit rotor coil, and the rotation angle of the rotating body is detected using the signal generated by this current (for example, patent (See FIG. 1 of Reference 1.)

特開２００３−７５１９７号公報（段落［００１１］、図１）JP 2003-75197 A (paragraph [0011], FIG. 1)

ところで、回転駆動装置の回転速度が高速になるにつれ、回転駆動装置の回転体の偏芯量に厳しい制約が課させることから、回転体の長さを短くすることが一般的に行われている。しかし、回転体の長さが短くなると、回転駆動装置の固定子と回転角度検出装置との回転体の軸方向の距離も短くなる。このため、回転角度検出装置が回転駆動装置から受ける電磁気的な影響が大きくなり、回転角度の検出に悪影響を生じるおそれがある。
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、より高精度に回転体の回転角度の検出を行うことのできる回転角度検出装置を提供することにある。 By the way, as the rotational speed of the rotary drive device becomes higher, severe restrictions are imposed on the eccentric amount of the rotary body of the rotary drive device, so that the length of the rotary body is generally shortened. . However, when the length of the rotating body is shortened, the axial distance of the rotating body between the stator of the rotation driving device and the rotation angle detecting device is also shortened. For this reason, the electromagnetic influence which a rotation angle detection apparatus receives from a rotation drive device becomes large, and there exists a possibility of producing a bad influence on the detection of a rotation angle.
In view of the circumstances as described above, an object of the present invention is to provide a rotation angle detection device capable of detecting the rotation angle of a rotating body with higher accuracy.

上記目的を達成するため、本発明に係る回転角度検出装置は、第１のケースと、この第１のケース内に一軸回転可能に設けられた回転体と、この回転体を駆動する駆動部とを有する回転駆動装置の前記回転体の回転角を検出する回転角度検出装置であって、前記第１のケースに固定される第２のケースと、前記回転体と一体に回転するリング状のトランスロータコアおよびこのトランスロータコアの周面に設けられたトランスロータコイルを有するトランスロータと、記第２のケースに固定されたリング状のトランスステータコアおよびこのトランスステータコアの周面に設けられたトランスステータコイルを有し、前記トランスロータに対して前記回転体の軸方向で同一もくしは略同一の位置に配置されたトランスステータとを有する回転トランスと、前記回転体と一体に回転するリング状の検出部ロータコアおよびこの検出部ロータコアの周面を角度分割した複数の領域にそれぞれ設けられ、かつ前記トランスロータコイルに対して電気的に接続された複数の検出部ロータコイルを有する検出部ロータと、前記第２のケースに固定されたリング状の検出部ステータコアおよびこの検出部ステータコアの周面を角度分割した複数の領域にそれぞれ設けられた複数の検出部ステータコイルを有する検出部ステータとを有する検出部と、を具備し、前記回転体の回転の軸に沿った方向で、前記検出部が、前記駆動部に対して前記回転トランスよりも離間した位置に配置される。   In order to achieve the above object, a rotation angle detection device according to the present invention includes a first case, a rotating body provided in the first case so as to be capable of rotating in one axis, and a drive unit that drives the rotating body. A rotation angle detection device for detecting a rotation angle of the rotating body of a rotary drive device having: a second case fixed to the first case; and a ring-shaped transformer rotating integrally with the rotating body A transformer rotor having a rotor core and a transformer rotor coil provided on the peripheral surface of the transformer rotor core, a ring-shaped transformer stator core fixed to the second case, and a transformer stator coil provided on the peripheral surface of the transformer stator core And having a transformer stator disposed at substantially the same position in the axial direction of the rotating body with respect to the transformer rotor. A lance, a ring-shaped detection unit rotor core that rotates integrally with the rotating body, and a plurality of regions obtained by angularly dividing the peripheral surface of the detection unit rotor core, and are electrically connected to the transformer rotor coil. A plurality of detection unit rotors having a plurality of detection unit rotor coils, a ring-shaped detection unit stator core fixed to the second case, and a plurality of regions provided in a plurality of regions obtained by angularly dividing the peripheral surface of the detection unit stator core. A detection unit having a detection unit stator coil, and the detection unit in the direction along the axis of rotation of the rotating body relative to the drive unit than the rotary transformer. It is arranged at a separated position.

本発明では、駆動部により回転体を回転させることで、回転体と一体に検出部ロータおよびトランスロータが駆動部に対して回転する。このとき、トランスステータのトランスステータコイルに信号が入力されると、トランスロータのトランスロータコイルに信号が伝達される。さらにトランスロータコイルに伝達された信号はトランスロータコイルと電気的に接続された検出部ロータコイルに伝達される。この検出部ロータコイルに流れる信号による磁場の変化に応じて検出部ステータのステータコイルに電流が流れ、この電流による信号を用いて回転体の回転角度が検出される。回転体が回転駆動されるとき、駆動部の周りに電磁場が漏れる。本発明では、回転体の回転の軸に沿った方向で、検出部を構成する検出部ロータ及び検出部ステータが、駆動部に対して回転トランスを構成するトランスロータおよびトランスステータよりも離間した位置に配置されているので、検出部ロータ及び検出部ステータが駆動部から受ける電磁気的な影響を減らすことができる。これにより、回転角度検出の精度を高めることができる。   In the present invention, by rotating the rotating body by the driving unit, the detection unit rotor and the transformer rotor are rotated with respect to the driving unit integrally with the rotating body. At this time, when a signal is input to the transformer stator coil of the transformer stator, the signal is transmitted to the transformer rotor coil of the transformer rotor. Further, the signal transmitted to the transformer rotor coil is transmitted to the detection unit rotor coil electrically connected to the transformer rotor coil. A current flows through the stator coil of the detection unit stator in accordance with a change in the magnetic field due to the signal flowing through the detection unit rotor coil, and the rotation angle of the rotating body is detected using the signal from the current. When the rotating body is driven to rotate, an electromagnetic field leaks around the driving unit. In the present invention, in the direction along the axis of rotation of the rotator, the detection unit rotor and the detection unit stator constituting the detection unit are spaced apart from the drive unit by the transformer rotor and the transformer stator constituting the rotary transformer. Therefore, it is possible to reduce the electromagnetic influence of the detection unit rotor and the detection unit stator from the drive unit. Thereby, the precision of rotation angle detection can be improved.

本発明は、前記第２のケースに取り付けられ、前記検出部を前記駆動部に対して電磁気的に遮蔽するシールド部材をさらに具備するものであってよい。これにより、検出部ロータ及び検出部ステータが駆動部からの電磁気的な影響を受けることをより効果的に低減することができ、より高品質な回転角度検出信号を得ることができる。   The present invention may further include a shield member that is attached to the second case and electromagnetically shields the detection unit from the drive unit. Thereby, it can reduce more effectively that a detection part rotor and a detection part stator receive the electromagnetic influence from a drive part, and a higher quality rotation angle detection signal can be obtained.

以上のように、本発明によれば、より高精度に回転体の回転角度の検出を行うことができる。   As described above, according to the present invention, the rotation angle of the rotating body can be detected with higher accuracy.

本発明の一実施形態に係る回転角度検出装置及び回転駆動装置の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the rotation angle detection apparatus and rotation drive device which concern on one Embodiment of this invention. 図１に示す回転角度検出装置の分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of the rotation angle detection apparatus shown in FIG. 図１に示す回転角度検出装置の励磁・出力電圧特性を示す図である。It is a figure which shows the excitation and output voltage characteristic of the rotation angle detection apparatus shown in FIG. 本発明の第２の実施の形態の回転角度検出装置の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the rotation angle detection apparatus of the 2nd Embodiment of this invention. 第２の実施形態の回転角度検出装置に用いられるシールド部を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the shield part used for the rotation angle detection apparatus of 2nd Embodiment.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
＜第１の実施の形態＞
図１は本発明の一実施形態に係る回転角度検出装置及び回転駆動装置の構成を示す断面図、図２は図１に示す回転角度検出装置の分解斜視図である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
<First Embodiment>
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of a rotation angle detection device and a rotation drive device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an exploded perspective view of the rotation angle detection device shown in FIG.

（回転角度検出装置）
回転角度検出装置１は、例えばモータ等の回転駆動装置２の回転体２０の回転角度を検出するための装置である。回転角度検出装置１は、回転駆動装置２の回転体２０に装着して用いられる。 (Rotation angle detector)
The rotation angle detection device 1 is a device for detecting the rotation angle of the rotating body 20 of the rotary drive device 2 such as a motor. The rotation angle detection device 1 is used by being mounted on the rotating body 20 of the rotation driving device 2.

回転角度検出装置１は、連結部１１と、第２のケースであるケース部１２と、回転トランス１３と、回転体２０の回転角度を検出するための信号を発生する検出部１４とを備える。   The rotation angle detection device 1 includes a connecting portion 11, a case portion 12 that is a second case, a rotary transformer 13, and a detection portion 14 that generates a signal for detecting the rotation angle of the rotating body 20.

連結部１１は、図２に示すように、筒形状を有し、回転駆動装置２の回転体２０と一体に回転されるように回転体２０に対して同軸に装着される。具体的には、連結部１１の穴に回転体２０が挿入されたかたちで両者は連結される。そして連結部１１は回転体２０と一体で回転するように回転体２０に対して固定される。連結部１１の穴に回転体２０を固定する手段としては、例えば、圧入、ネジ止め、接着等がある。   As shown in FIG. 2, the connecting portion 11 has a cylindrical shape, and is coaxially attached to the rotating body 20 so as to be rotated integrally with the rotating body 20 of the rotation driving device 2. Specifically, both are connected in the form in which the rotating body 20 is inserted into the hole of the connecting portion 11. The connecting portion 11 is fixed to the rotating body 20 so as to rotate integrally with the rotating body 20. Examples of means for fixing the rotating body 20 in the hole of the connecting portion 11 include press fitting, screwing, and adhesion.

ケース部１２は、図２に示すように、中空構造を有する。ケース部１２は、全体として略円筒形状を有し、連結部１１の外周面を包囲するように配置されている。ケース部１２は、図１に示すように回転駆動装置２の一方のエンドブラケット２４に固定される。ケース部１２の一端にはフランジ部１２Ａが形成されており、このフランジ部１２Ａの回転体２０の軸方向の一端面が回転駆動装置２の一方のエンドブラケット２４の対向面に当接された状態で、ケース部１２は回転駆動装置２に対して位置決めされて装着される。   The case part 12 has a hollow structure as shown in FIG. The case part 12 has a substantially cylindrical shape as a whole, and is arranged so as to surround the outer peripheral surface of the connecting part 11. The case part 12 is fixed to one end bracket 24 of the rotary drive device 2 as shown in FIG. A flange portion 12 </ b> A is formed at one end of the case portion 12, and one axial end surface of the rotating body 20 of the flange portion 12 </ b> A is in contact with the facing surface of one end bracket 24 of the rotary drive device 2. Thus, the case portion 12 is positioned and attached to the rotary drive device 2.

回転トランス１３は、回転体２０の軸方向で、回転駆動装置２の駆動部２Ａ寄りの端部に設けられている。   The rotary transformer 13 is provided at the end of the rotary drive device 2 near the drive unit 2 </ b> A in the axial direction of the rotary body 20.

回転トランス１３は、リング状のトランスロータ１３１とリング状のトランスステータ１３２とを備える。トランスロータ１３１とトランスステータ１３２は回転体２０を軸として同心状に配置され、かつ回転体２０の軸方向でのそれぞれの位置が一致もしくは略一致するように配置されている。ここで、軸方向での位置とは、回転体２０の軸方向でトランスロータ１３１およびトランスステータ１３２のそれぞれが占める範囲でも、それぞれの中心位置であってもよい。   The rotary transformer 13 includes a ring-shaped transformer rotor 131 and a ring-shaped transformer stator 132. The transformer rotor 131 and the transformer stator 132 are arranged concentrically with the rotating body 20 as an axis, and are arranged so that their positions in the axial direction of the rotating body 20 coincide with or substantially coincide with each other. Here, the position in the axial direction may be the range occupied by each of the transformer rotor 131 and the transformer stator 132 in the axial direction of the rotating body 20 or may be the center position of each.

トランスロータ１３１は、連結部１１の外周面に固着され、連結部１１と一体に回転する。トランスロータ１３１は、リング状のトランスロータコア１３１ａと、トランスロータコイル１３１ｂとを備える。トランスロータコア１３１ａは凹状の外周面を有する。トランスロータコイル１３１ｂは、トランスロータコア１３１ａの凹状の外周面に巻回されて収容されている。   The transformer rotor 131 is fixed to the outer peripheral surface of the connecting portion 11 and rotates integrally with the connecting portion 11. The transformer rotor 131 includes a ring-shaped transformer rotor core 131a and a transformer rotor coil 131b. The transformer rotor core 131a has a concave outer peripheral surface. The transformer rotor coil 131b is wound and accommodated on the concave outer peripheral surface of the transformer rotor core 131a.

トランスステータ１３２は、リング状のトランスステータコア１３２ａとトランスステータコイル１３２ｂとを備える。トランスステータコア１３２ａは、ケース部１２の内周面に固着されている。トランスステータコア１３２ａは凹状の内周面を有する。トランスステータコイル１３２ｂは、トランスステータコア１３２ａの凹状の内周面に巻回されて収容されている。   The transformer stator 132 includes a ring-shaped transformer stator core 132a and a transformer stator coil 132b. The transformer stator core 132 a is fixed to the inner peripheral surface of the case portion 12. The transformer stator core 132a has a concave inner peripheral surface. The transformer stator coil 132b is wound and accommodated on the concave inner peripheral surface of the transformer stator core 132a.

したがって、トランスステータコイル１３２ｂ及びトランスロータコイル１３１ｂはそれぞれ回転体２０を軸として同心円状に配置されている。   Therefore, the transformer stator coil 132b and the transformer rotor coil 131b are concentrically arranged with the rotating body 20 as an axis.

検出部１４は、回転体２０の回転の軸に沿った方向で、駆動部２Ａに対して回転トランス１３よりも離間した位置に配置されている。より具体的には、検出部１４は、回転体２０の軸方向で、駆動部２Ａのステータコイル２３に対して、回転トランス１３よりも離間した位置に設けられている。検出部１４は、検出部ロータ１４１と検出部ステータ１４２とを備える。検出部ロータ１４１と検出部ステータ１４２とは回転体２０に対してそれぞれ同軸に同心円状に設けられている。   The detection unit 14 is disposed in a direction along the axis of rotation of the rotator 20 and at a position separated from the rotary transformer 13 with respect to the drive unit 2A. More specifically, the detection unit 14 is provided at a position away from the rotation transformer 13 with respect to the stator coil 23 of the drive unit 2 </ b> A in the axial direction of the rotating body 20. The detection unit 14 includes a detection unit rotor 141 and a detection unit stator 142. The detection unit rotor 141 and the detection unit stator 142 are provided coaxially and concentrically with respect to the rotating body 20.

検出部ロータ１４１は、リング状の検出部ロータコア１４１ａと検出部ロータコイル１４１ｂとで構成される。検出部ロータコア１４１ａは連結部１１の外周面に固着されている。検出部ロータコア１４１ａの外周面を均等に角度分割した複数の領域にはそれぞれ検出部ロータコイル１４１ｂが巻回されている。各検出部ロータコイル１４１ｂは直列に接続され、さらにトランスロータコイル１３１ｂとも直列に接続されている。   The detection unit rotor 141 includes a ring-shaped detection unit rotor core 141a and a detection unit rotor coil 141b. The detection unit rotor core 141 a is fixed to the outer peripheral surface of the connection unit 11. The detection unit rotor coil 141b is wound around each of a plurality of regions obtained by equally dividing the outer peripheral surface of the detection unit rotor core 141a. Each detector rotor coil 141b is connected in series, and is further connected in series with the transformer rotor coil 131b.

検出部ステータ１４２は、リング状の検出部ステータコア１４２ａと検出部ステータコイル１４２ｂとで構成される。検出部ステータコア１４２ａは、ケース部１２の内周面に固定して設けられている。検出部ステータコア１４２ａの内周面を均等に角度分割した各領域にはそれぞれ検出部ステータコイル１４２ｂが巻回されている。   The detection unit stator 142 includes a ring-shaped detection unit stator core 142a and a detection unit stator coil 142b. The detection unit stator core 142 a is fixed to the inner peripheral surface of the case unit 12. A detection unit stator coil 142b is wound around each region obtained by equally dividing the inner peripheral surface of the detection unit stator core 142a into angles.

この回転角度検出装置１は、回転駆動装置２から突出された回転体２０を連結部１１内に嵌め入れることによって回転駆動装置２に装着される。
連結部１１内に回転体２０を挿入することで、回転角度検出装置１を回転体２０に装着し一体的に回転可能にすることができる。ケース部１２は、連結部１１に対して回転自在に設けられているので、ケース部１２、トランスステータ１３２及び検出部ステータ１４２を固定したまま、回転体２０と共にトランスロータ１３１及び検出部ロータ１４１を回転することができる。 The rotation angle detection device 1 is attached to the rotation driving device 2 by fitting the rotating body 20 protruding from the rotation driving device 2 into the connecting portion 11.
By inserting the rotating body 20 into the connecting portion 11, the rotation angle detecting device 1 can be mounted on the rotating body 20 and can be rotated integrally. Since the case part 12 is provided so as to be rotatable with respect to the connecting part 11, the transformer rotor 131 and the detection part rotor 141 are moved together with the rotating body 20 while the case part 12, the transformer stator 132 and the detection part stator 142 are fixed. Can rotate.

（回転駆動装置２）
回転駆動装置２は、回転体２０を回転駆動するためのモータ等である。回転駆動装置２は、回転体２０、第１のケースである円筒ケース２１、円筒ケース２１の内周面側に設けられたステータコア２２、ステータコア２２に巻回されたステータコイル２３、円筒ケース２１の両側端に設けられた一対のエンドブラケット２４、２７及び回転体２０を回転可能に軸支するベアリング２５を備える。上記の駆動部２Ａは、円筒ケース２１、ステータコア２２、ステータコイル２３、エンドブラケット２４、２７及びベアリング２５により構成された部分を指す。ここで、ステータコア２２とステータコイル２３は回転駆動装置２の固定子に相当し、回転体２０と永久磁石２６は回転駆動装置２の回転子に相当するものである。 (Rotary drive device 2)
The rotational drive device 2 is a motor or the like for rotationally driving the rotating body 20. The rotary drive device 2 includes a rotating body 20, a cylindrical case 21 as a first case, a stator core 22 provided on the inner peripheral surface side of the cylindrical case 21, a stator coil 23 wound around the stator core 22, and a cylindrical case 21. A pair of end brackets 24 and 27 provided at both ends and a bearing 25 that rotatably supports the rotating body 20 are provided. Said drive part 2A points out the part comprised by the cylindrical case 21, the stator core 22, the stator coil 23, the end brackets 24 and 27, and the bearing 25. FIG. Here, the stator core 22 and the stator coil 23 correspond to the stator of the rotation driving device 2, and the rotating body 20 and the permanent magnet 26 correspond to the rotor of the rotation driving device 2.

一方のエンドブラケット２４から突出する回転体２０の突出部分の長さＬは、回転角度検出装置１を回転体２０に装着可能な長さになっている。具体的には、回転体２０の突出部分の長さＬは、回転角度検出装置１の軸方向の長さと略同じである。回転体２０の突出部分には、図１に示すように回転角度検出装置１の連結部１１が装着され固定される。   The length L of the protruding portion of the rotating body 20 protruding from one end bracket 24 is such that the rotation angle detecting device 1 can be attached to the rotating body 20. Specifically, the length L of the protruding portion of the rotating body 20 is substantially the same as the axial length of the rotation angle detection device 1. As shown in FIG. 1, the connecting portion 11 of the rotation angle detection device 1 is mounted and fixed to the protruding portion of the rotating body 20.

円筒ケース２１は全体として円筒形状を成す。この円筒ケース２１の内周面には、内周面を均等に角度分割した各領域にそれぞれステータコア２２が配設されている。そして各ステータコア２２にはステータコイル２３が巻回されている。   The cylindrical case 21 has a cylindrical shape as a whole. On the inner peripheral surface of the cylindrical case 21, a stator core 22 is disposed in each region obtained by equally dividing the inner peripheral surface into angles. A stator coil 23 is wound around each stator core 22.

エンドブラケット２４、２７は略円板形状を成す。この略円板形状を成すエンドブラケット２４、２７の中央には回転体２０の貫通する貫通孔２８，２９が形成されている。また、エンドブラケット２４、２７には、回転体２０を回転可能に軸支するベアリング２５が係止されている。回転体２０の外周面には、均等に角度分割した各位置に永久磁石２６が固定されている。   The end brackets 24 and 27 have a substantially disc shape. Through holes 28 and 29 through which the rotating body 20 passes are formed in the center of the end brackets 24 and 27 having a substantially disc shape. The end brackets 24 and 27 are engaged with bearings 25 that rotatably support the rotating body 20. On the outer peripheral surface of the rotating body 20, permanent magnets 26 are fixed at respective positions that are equally angularly divided.

次に、本実施形態の回転角度検出装置１の動作を説明する。
図３は本実施形態の回転角度検出装置１の励磁・出力電圧波形を示す図である。
回転駆動装置２の各ステータコイル２３に駆動電圧が印加されることで回転体２０が回転駆動する。回転体２０が回転することで、この回転体２０と一体に、回転角度検出装置１内の連結部１１、トランスロータ１３１及び検出部ロータ１４１がベアリング２５を介して回転する。 Next, operation | movement of the rotation angle detection apparatus 1 of this embodiment is demonstrated.
FIG. 3 is a diagram showing excitation / output voltage waveforms of the rotation angle detection device 1 of the present embodiment.
The rotating body 20 is rotationally driven by applying a driving voltage to each stator coil 23 of the rotational driving device 2. By rotating the rotating body 20, the connecting portion 11, the transformer rotor 131, and the detecting portion rotor 141 in the rotation angle detecting device 1 are rotated via the bearing 25 together with the rotating body 20.

一方、回転角度検出装置１のトランスステータコイル１３２ｂには一定周期の交流の励磁電圧（図３（Ａ））が印加される。これにより回転体２０の軸方向に沿った磁界が生じ、回転トランス１３のトランスロータ１３１に設けられたトランスロータコイル１３１ｂに、トランスステータコイル１３２ｂの励磁電圧Ａに対応した励磁電圧が誘起される。トランスロータコイル１３１ｂには、検出部１４の検出部ロータ１４１に巻き付けられた検出部ロータコイル１４１ｂが直列に接続されているので、検出部ロータコイル１４１ｂの周囲には回転体２０のラジアル方向への磁界が生じ、この磁界により検出部ステータコイル１４２ｂに電圧が誘起される。   On the other hand, an alternating excitation voltage (FIG. 3A) having a constant period is applied to the transformer stator coil 132 b of the rotation angle detection device 1. As a result, a magnetic field along the axial direction of the rotating body 20 is generated, and an excitation voltage corresponding to the excitation voltage A of the transformer stator coil 132b is induced in the transformer rotor coil 131b provided in the transformer rotor 131 of the rotary transformer 13. Since the detection unit rotor coil 141b wound around the detection unit rotor 141 of the detection unit 14 is connected in series to the transformer rotor coil 131b, the detection unit rotor coil 141b is disposed around the detection unit rotor coil 141b in the radial direction. A magnetic field is generated, and a voltage is induced in the detection unit stator coil 142b by the magnetic field.

図３（Ｂ）及び（Ｃ）は互いに９０度ずれた関係で配置された２つの検出部ステータコイル１４２ｂの出力波形である。このように２つの検出部ステータコイル１４２ｂの出力波形は位相が９０度ずれたものとなる。それぞれの出力波形の抱絡線の関係を見ると、回転体２０の回転角によって各抱絡線どうしの値がユニークな関係となることから、これら２つの値の組み合わせによって回転体２０の回転角を知ることができる。例えば、出力電圧（Ｂ）の抱絡線の値が略零であり、出力電圧（Ｃ）の抱絡線の値がプラスの最大値であるときには、回転体２０の回転角度が９０度であることが分かる。   FIGS. 3B and 3C show output waveforms of the two detection unit stator coils 142b arranged so as to be shifted from each other by 90 degrees. As described above, the output waveforms of the two detector stator coils 142b are 90 degrees out of phase. When the relationship between the envelopes of each output waveform is seen, the values of the respective envelopes have a unique relationship depending on the rotation angle of the rotator 20, and therefore the rotation angle of the rotator 20 is determined by the combination of these two values. Can know. For example, when the value of the envelope of the output voltage (B) is substantially zero and the value of the envelope of the output voltage (C) is a positive maximum value, the rotation angle of the rotating body 20 is 90 degrees. I understand that.

上記のように、回転角度検出装置１では、検出部ステータコイル１４２ｂに誘起された電圧を回転体２０の回転角度を検出するための信号として用いている。ここで、この検出部ステータコイル１４２ｂによる信号検出への、回転駆動装置２からの電磁気的な影響の度合いについて検討する。   As described above, in the rotation angle detection device 1, the voltage induced in the detection unit stator coil 142 b is used as a signal for detecting the rotation angle of the rotating body 20. Here, the degree of electromagnetic influence from the rotary drive device 2 on the signal detection by the detector stator coil 142b will be examined.

回転駆動装置２の固定子及び回転子の周りに発生する電磁場の強度は回転駆動装置２の回転子及び固定子から遠ざかる程小さくなる。そこで、本実施形態の回転角度検出装置１では、図１に示したように、検出部１４を構成する検出部ロータ１４１および検出部ステータ１４２の回転駆動装置２から受ける電磁気的な影響が小さくなるように、回転トランス１３と検出部１４との配置関係が決められている。すなわち、回転トランス１３を構成するトランスロータ１３１とトランスステータ１３２は回転駆動装置２の駆動部２Ａに近接する側に配置され、検出部１４を構成する検出部ロータ１４１および検出部ステータ１４２は回転駆動装置２の駆動部２Ａから離れた側に配置されている。検出部１４を構成する検出部ロータ１４１および検出部ステータ１４２は、より望ましくは、回転角度検出装置１の筐体であるケース部１２内で回転駆動装置２の駆動部２Ａから離れた方向の端部に配置されている。   The strength of the electromagnetic field generated around the stator and the rotor of the rotary drive device 2 decreases as the distance from the rotor and stator of the rotary drive device 2 increases. Therefore, in the rotation angle detection device 1 of the present embodiment, as shown in FIG. 1, the electromagnetic influence received from the rotation drive device 2 of the detection unit rotor 141 and the detection unit stator 142 constituting the detection unit 14 is reduced. As described above, the arrangement relationship between the rotary transformer 13 and the detection unit 14 is determined. That is, the transformer rotor 131 and the transformer stator 132 constituting the rotary transformer 13 are arranged on the side close to the drive part 2A of the rotary drive device 2, and the detection part rotor 141 and the detection part stator 142 constituting the detection part 14 are rotationally driven. The device 2 is arranged on the side away from the drive unit 2A. More preferably, the detection unit rotor 141 and the detection unit stator 142 constituting the detection unit 14 are ends in a direction away from the drive unit 2A of the rotary drive device 2 in the case unit 12 which is a casing of the rotation angle detection device 1. It is arranged in the part.

したがって、本実施形態の回転角度検出装置１によれば、回転駆動装置２からの電磁気的な影響を低減することができ、より高品質な回転角度検出信号を得ることができる。これにより、回転体２０の回転角度をより高精度に検出することができる。   Therefore, according to the rotation angle detection device 1 of the present embodiment, the electromagnetic influence from the rotation drive device 2 can be reduced, and a higher quality rotation angle detection signal can be obtained. Thereby, the rotation angle of the rotary body 20 can be detected with higher accuracy.

＜第２の実施の形態＞
次に、本発明の第２の実施形態を説明する。
図４は本発明の第２の実施形態に係る回転角度検出装置の構成を示す断面図である。なお、本実施形態以降では、上記実施形態と同一の構成部材等には同一の符号を付しその説明を省略し、異なる箇所を中心に説明する。 <Second Embodiment>
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a configuration of a rotation angle detection device according to the second embodiment of the present invention. In the following description of the present embodiment, the same components and the like as those of the above-described embodiment will be denoted by the same reference numerals, the description thereof will be omitted, and different portions will be mainly described.

本実施形態の回転角度検出装置１０１において、第２のケースであるケース部１２は絶縁体からなる保護カバー１２１と、この保護カバー１２１に取り付けられた取り付け板１２２とを備える。保護カバー１２１は、回転駆動装置２の駆動部２Ａに設けられた一方のエンドブラケット２４に固定されている。取り付け板１２２には、検出部１４が回転駆動装置２から受ける電磁気的影響をさらに効果的に抑制することができるように、回転角度検出装置１０１と駆動部２Ａとを遮蔽するためのシールド部材５０が取り付けられている。   In the rotation angle detection device 101 of the present embodiment, the case portion 12 as the second case includes a protective cover 121 made of an insulator and a mounting plate 122 attached to the protective cover 121. The protective cover 121 is fixed to one end bracket 24 provided in the drive unit 2 </ b> A of the rotary drive device 2. The mounting plate 122 has a shield member 50 for shielding the rotation angle detection device 101 and the drive unit 2A so that the electromagnetic influence received by the detection unit 14 from the rotation drive device 2 can be more effectively suppressed. Is attached.

本実施形態において、回転角度検出装置１０１及びシールド部材５０は、回転体２０の軸方向において駆動部２Ａの一方端部に設けられた収容穴４１の内に配置されている。この収容穴４１の内において、回転角度検出装置１０１の回転トランス１３のトランスステータ１３２と検出部１４の検出部ステータ１４２はそれぞれ取り付け板１２２に固定されて定位される。回転トランス１３のトランスロータ１３１と検出部１４の検出部ロータ１４１はそれぞれ、回転体２０の外周面に固着されている。なお、第１の実施形態と同様に、回転トランス１３のトランスロータ１３１と検出部１４の検出部ロータ１４１は回転体２０と一体に回転されるように回転体２０に対して同軸に装着された連結部１１に連結されていてもよい。   In the present embodiment, the rotation angle detection device 101 and the shield member 50 are disposed in a receiving hole 41 provided at one end of the drive unit 2 </ b> A in the axial direction of the rotating body 20. Within the accommodation hole 41, the transformer stator 132 of the rotary transformer 13 and the detection unit stator 142 of the detection unit 14 of the rotation angle detection device 101 are fixed to the mounting plate 122 and positioned. The transformer rotor 131 of the rotary transformer 13 and the detection unit rotor 141 of the detection unit 14 are each fixed to the outer peripheral surface of the rotary body 20. As in the first embodiment, the transformer rotor 131 of the rotary transformer 13 and the detector rotor 141 of the detector 14 are mounted coaxially with the rotor 20 so as to rotate together with the rotor 20. It may be connected to the connecting part 11.

そして検出部１４を構成する検出部ロータ１４１および検出部ステータ１４２は、回転体２０の軸方向で、駆動部２Ａに対して回転トランス１３を構成する構成するトランスロータ１３１およびトランスステータ１３２よりも離間した位置に設けられている。シールド部材５０は、上記の保護カバー１２１に固定され、収容穴４１の内の定位置に、駆動部２Ａ及び回転角度検出装置１０１のそれぞれとの間に空気層５１，５２が確保されるように配置される。   The detection unit rotor 141 and the detection unit stator 142 constituting the detection unit 14 are separated from the drive unit 2A in the axial direction of the rotating body 20 from the transformer rotor 131 and the transformer stator 132 constituting the rotation transformer 13. It is provided at the position. The shield member 50 is fixed to the protective cover 121, and air layers 51 and 52 are secured between the drive unit 2A and the rotation angle detection device 101 at fixed positions in the accommodation hole 41, respectively. Be placed.

なお、空気層５１，５２に代えて非導電性の部材をシールド部材５０と駆動部２Ａとの間、及びシールド部材５０と回転角度検出装置１０１との間に設けてもよい。   Instead of the air layers 51 and 52, a non-conductive member may be provided between the shield member 50 and the drive unit 2A and between the shield member 50 and the rotation angle detection device 101.

本実施形態によれば、回転角度検出装置１０１と駆動部２Ａとを電磁気的に遮蔽するシールド部材５０を設けたことで、検出部１４が駆動部２Ａからの電磁気的な影響を受けることをより効果的に低減することができ、より高品質な回転角度検出信号を得ることができる。   According to the present embodiment, by providing the shield member 50 that electromagnetically shields the rotation angle detection device 101 and the drive unit 2A, the detection unit 14 is more susceptible to electromagnetic influence from the drive unit 2A. It can be reduced effectively, and a higher-quality rotation angle detection signal can be obtained.

次に、第２の実施形態の回転角度検出装置１０１に用いられるシールド部材５０の例を説明する。
本例のシールド部材５０は、図５に示すように第１の導電層５０１、非導電層５０３、及び第２の導電層５０２からなる積層構造を有する。すなわち、第１の導電層５０１と第２の導電層５０２とは非導電層５０３を介して互いに接合されている。第１の導電層５０１及び第２の導電層５０２は導電率の高い導体である良導体からなる。良導体としては、例えば、銅等が一般的に用いられるが、これに限定されない。非導電層５０３は導電率の低い材料つまり絶縁体からなる。絶縁体としては、例えば、樹脂材料等が用いられる。第１の導電層５０１、第２の導電層５０２及び非導電層５０３のそれぞれの厚さは、回転駆動装置２からの電磁気の強さに応じて適宜選定される。また、ここでは非導電層を含めて３層構造のシールド部材５０を示したが、非導電層を含めて５層以上の構造を採用してもかまわない。 Next, the example of the shield member 50 used for the rotation angle detection apparatus 101 of 2nd Embodiment is demonstrated.
As shown in FIG. 5, the shield member 50 of this example has a laminated structure including a first conductive layer 501, a non-conductive layer 503, and a second conductive layer 502. That is, the first conductive layer 501 and the second conductive layer 502 are bonded to each other through the non-conductive layer 503. The first conductive layer 501 and the second conductive layer 502 are made of a good conductor which is a conductor having high conductivity. For example, copper or the like is generally used as the good conductor, but is not limited thereto. The non-conductive layer 503 is made of a material having low conductivity, that is, an insulator. For example, a resin material or the like is used as the insulator. The thicknesses of the first conductive layer 501, the second conductive layer 502, and the non-conductive layer 503 are appropriately selected according to the electromagnetic strength from the rotary drive device 2. Although the shield member 50 having a three-layer structure including the non-conductive layer is shown here, a structure of five or more layers including the non-conductive layer may be adopted.

また、上記のシールド部材５０の第１の導電層５０１及び第２の導電層５０２をそれぞれ第１の磁性層及び第２の磁性層に置き代え、非導電層５０３を非磁性層に置き代えた磁気シールドを用いることもできる。磁性層に採用される材料は、例えば、鉄、コバルト、ニッケル等の透磁率の高い材料であればよい。   Further, the first conductive layer 501 and the second conductive layer 502 of the shield member 50 are replaced with the first magnetic layer and the second magnetic layer, respectively, and the non-conductive layer 503 is replaced with a non-magnetic layer. A magnetic shield can also be used. The material employed for the magnetic layer may be a material having high magnetic permeability such as iron, cobalt, nickel, and the like.

以上、本発明の実施の形態について説明したが、勿論本発明はこれらに限られず、本発明の技術的思想に基づいて種々の変形が可能である。   As mentioned above, although embodiment of this invention was described, of course, this invention is not restricted to these, A various deformation | transformation is possible based on the technical idea of this invention.

上記第２の実施の形態では、シールド部材５０で検出部１４及び回転トランス１３を含む回転角度検出装置１０１の全体を駆動部２Ａに対して電磁気的に遮蔽するようにしたが、シールド部材で検出部１４のみを駆動部２Ａに対して電磁気的に遮蔽して、検出部１４のみを保護することによっても、回転角度検出信号の精度の向上を図ることができる。   In the second embodiment, the entire rotation angle detection device 101 including the detection unit 14 and the rotary transformer 13 is shielded electromagnetically from the drive unit 2A by the shield member 50. However, the detection is performed by the shield member. It is also possible to improve the accuracy of the rotation angle detection signal by electromagnetically shielding only the unit 14 from the drive unit 2A and protecting only the detection unit 14.

１，１０１ 回転角度検出装置
２ 回転駆動装置
２Ａ 駆動部
１１ 連結部
１２ 第２のケース部
１３ 回転トランス
１４ 検出部
２０ 回転体
２２ ステータコア
２３ ステータコイル
５０ シールド部材
１２１ 保護カバー
１２２ 取り付け板
１３１ トランスロータ
１３１ａ トランスロータコア
１３１ｂ トランスロータコイル
１３２ トランスステータ
１３２ａ トランスステータコア
１３２ｂ トランスステータコイル
１４１ 検出部ロータ
１４１ａ 検出部ロータコア
１４１ｂ 検出部ロータコイル
１４２ 検出部ステータ
１４２ａ 検出部ステータコア
１４２ｂ 検出部ステータコイル DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,101 Rotation angle detection apparatus 2 Rotation drive apparatus 2A Drive part 11 Connection part 12 2nd case part 13 Rotation transformer 14 Detection part 20 Rotating body 22 Stator core 23 Stator coil 50 Shield member 121 Protective cover 122 Attachment plate 131 Transrotor 131a Transformer rotor core 131b transformer rotor coil 132 transformer stator 132a transformer stator core 132b transformer stator coil 141 detector rotor 141a detector rotor core 141b detector rotor coil 142 detector stator 142a detector stator core 142b detector stator coil

Claims (2)

第１のケースと、この第１のケース内に一軸回転可能に設けられた回転体と、この回転体を駆動する駆動部とを有する回転駆動装置の前記回転体の回転角を検出する回転角度検出装置であって、
前記第１のケースに固定される第２のケースと、
前記回転体と一体に回転するリング状のトランスロータコアおよびこのトランスロータコアの周面に設けられたトランスロータコイルを有するトランスロータと、
前記第２のケースに固定されたリング状のトランスステータコアおよびこのトランスステータコアの周面に設けられたトランスステータコイルを有し、前記トランスロータに対して前記回転体の軸方向で同一もくしは略同一の位置に配置されたトランスステータとを有する回転トランスと、
前記回転体と一体に回転するリング状の検出部ロータコアおよびこの検出部ロータコアの周面を角度分割した複数の領域にそれぞれ設けられ、かつ前記トランスロータコイルに対して電気的に接続された複数の検出部ロータコイルを有する検出部ロータと、前記第２のケースに固定されたリング状の検出部ステータコアおよびこの検出部ステータコアの周面を角度分割した複数の領域にそれぞれ設けられた複数の検出部ステータコイルを有する検出部ステータとを有する検出部と、を具備し、
前記回転体の回転の軸に沿った方向で、前記検出部が、前記駆動部に対して前記回転トランスよりも離間した位置に配置される
回転角度検出装置。 A rotation angle for detecting a rotation angle of the rotary body of a rotary drive device having a first case, a rotary body provided in the first case so as to be rotatable about one axis, and a drive unit for driving the rotary body. A detection device,
A second case fixed to the first case;
A ring-shaped transformer rotor core that rotates integrally with the rotating body, and a transformer rotor having a transformer rotor coil provided on the peripheral surface of the transformer rotor core;
A ring-shaped transformer stator core fixed to the second case, and a transformer stator coil provided on a peripheral surface of the transformer stator core; A rotary transformer having a transformer stator arranged at the same position;
A ring-shaped detection unit rotor core that rotates integrally with the rotating body, and a plurality of regions that are provided in a plurality of regions obtained by angularly dividing the circumferential surface of the detection unit rotor core, and that are electrically connected to the transformer rotor coil A detection unit rotor having a detection unit rotor coil, a ring-shaped detection unit stator core fixed to the second case, and a plurality of detection units provided in a plurality of regions obtained by angularly dividing the peripheral surface of the detection unit stator core A detection unit having a detection unit stator having a stator coil,
The rotation angle detection device, wherein the detection unit is arranged at a position spaced apart from the rotary transformer with respect to the drive unit in a direction along an axis of rotation of the rotating body. 請求項１に記載の回転角度検出装置であって、
前記第２のケースに取り付けられ、前記検出部を前記駆動部に対して電磁気的に遮蔽するシールド部材を
さらに具備する回転角度検出装置。 The rotation angle detection device according to claim 1,
A rotation angle detection device further comprising a shield member attached to the second case and electromagnetically shielding the detection unit from the drive unit.
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