JP2013198324A - Resolver - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、モータ等に設けられた回転軸の回転角度(回転位置)を検出するために用いられるレゾルバに関するものである。 The present invention relates to a resolver used for detecting a rotation angle (rotation position) of a rotation shaft provided in a motor or the like.
レゾルバは、回転軸の回転角度(回転位置)を検出するために用いられる角度検出装置の一つであり、レゾルバステータとレゾルバロータとを備えている(例えば、特許文献1,2参照)。例えば、図11に示されるように、レゾルバステータ112は、円環状に形成されると共に、その内周面に励磁用及び出力用コイルを巻回した複数のティース部146が周方向に間隔をあけて設けられている。また、レゾルバロータ113は、レゾルバステータ112の径方向内側にギャップ(隙間)をあけた状態で配置され、回転軸111に一体回転可能に取り付けられている。図11のレゾルバロータ113は、略楕円形に形成されており、レゾルバステータ112とレゾルバロータ113との間のギャップは周方向に所定の周期で変化している。そして、レゾルバは、そのギャップの変化に伴う出力用コイルの出力変化によって、回転軸111の回転角度を検出するように構成されている。
The resolver is one of angle detection devices used to detect the rotation angle (rotation position) of the rotation shaft, and includes a resolver stator and a resolver rotor (see, for example, Patent Documents 1 and 2). For example, as shown in FIG. 11, the
図11に示される従来のレゾルバは、レゾルバロータ113の最大半径部113aが、周方向に隣接するティース部146の間に配置されたとき、両ティース部146の隣接する端部とは反対側の端部P2においてレゾルバロータ113とのギャップが大きくなる(図11のA部)。そのため、当該ギャップにおいてティース部146からレゾルバロータ113へ向かう磁束が湾曲して漏れ、検出誤差(角度誤差)が大きくなるという問題がある。
In the conventional resolver shown in FIG. 11, when the
上記のような角度誤差を小さくするため、従来、コイルの数を増加させたり各コイルの巻数を増加させたりすることが行われていた。しかし、この方法では、レゾルバの大型化や高重量化を招き、製造コストが増大する原因となる。
また、特許文献2に記載されたレゾルバは、角度誤差を小さくするために、リアルタイムで取得した補正パラメータを用いて検出データを補正する処理を行っている。このような補正処理を行うことによってある程度角度誤差を小さくすることができるものの、コンピュータによる計算負荷が大きくなる。
In order to reduce the angle error as described above, conventionally, the number of coils has been increased or the number of turns of each coil has been increased. However, this method causes an increase in the size and weight of the resolver, which increases the manufacturing cost.
In addition, the resolver described in Patent Document 2 performs a process of correcting detection data using correction parameters acquired in real time in order to reduce the angle error. Although the angle error can be reduced to some extent by performing such correction processing, the computational load on the computer increases.
本発明は、回転角度の誤差(角度誤差)を小さくし、検出精度を高めることができるレゾルバを提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a resolver that can reduce a rotation angle error (angle error) and improve detection accuracy.
本発明は、励磁用及び出力用のコイルが設けられた複数のティース部を周方向に間隔をあけて備えている環状のレゾルバステータと、回転軸に固定されて前記レゾルバステータの径方向内方に配置され、前記ティース部との間の径方向のギャップが周方向に変化する外周面を有しているレゾルバロータと、を備えているレゾルバであって、前記複数のティース部の内周面における周方向中央部が、前記回転軸の軸心を中心とした同心円状に配置され、各ティース部の内周面が、当該内周面の周方向中央部と前記回転軸の軸心との間の位置を中心とする円弧面に形成されていることを特徴とする。 The present invention relates to an annular resolver stator having a plurality of teeth provided with excitation and output coils at intervals in the circumferential direction, and a radially inner side of the resolver stator fixed to a rotating shaft. And a resolver rotor having an outer circumferential surface in which a radial gap between the teeth portions changes in the circumferential direction, and an inner circumferential surface of the plurality of tooth portions. The central portion in the circumferential direction is arranged concentrically around the axis of the rotation shaft, and the inner peripheral surface of each tooth portion is between the central portion in the circumferential direction of the inner peripheral surface and the axis of the rotation shaft. It is formed in the circular arc surface centering on the position of between.
従来のレゾルバは、レゾルバステータの各ティース部の内周面が、回転軸の軸心を中心とする円弧面に形成されていた。これに対して、本発明では、複数のティース部の内周面における周方向中央部が、回転軸の軸心を中心とした同心円上に配置され、その内周面は、当該内周面の周方向中央部と前記回転軸の軸心との間の位置を中心とする円弧面に形成されている。そのため、ティース部の内周面の曲率半径が従来よりも小さくなり、レゾルバロータの最大外径部が隣接するティース部間に位置しているときに、両ティース部の隣接端部とは反対側の端部とレゾルバロータとの間に生じるギャップを小さくすることができる。そのため、当該ギャップに起因する漏れ磁束を低減し、角度誤差を小さくすることができる。 In the conventional resolver, the inner peripheral surface of each tooth portion of the resolver stator is formed as an arc surface centering on the axis of the rotation shaft. On the other hand, in the present invention, the central portion in the circumferential direction of the inner peripheral surfaces of the plurality of tooth portions is arranged on a concentric circle with the axis of the rotation shaft as the center, and the inner peripheral surface of the inner peripheral surface It is formed in the circular arc surface centering on the position between the center part of the circumferential direction and the axial center of the said rotating shaft. Therefore, when the radius of curvature of the inner peripheral surface of the teeth portion is smaller than before and the maximum outer diameter portion of the resolver rotor is located between adjacent teeth portions, the opposite side of the adjacent end portions of both teeth portions The gap generated between the end of the rotor and the resolver rotor can be reduced. Therefore, the leakage magnetic flux resulting from the gap can be reduced and the angle error can be reduced.
前記ティース部の内周面における周方向中央部と、前記レゾルバロータの外周面との間の最小のギャップをδ1、最大のギャップをδ2としたとき、δ1に対するδ2の比率(δ2/δ1)は、6.0≦δ2/δ1≦9.0 に設定されていてもよい。 The ratio of δ2 to δ1 (δ2 / δ1) is δ1, where δ1 is the minimum gap between the central portion in the circumferential direction of the inner peripheral surface of the teeth portion and the outer peripheral surface of the resolver rotor, and δ2 is the maximum gap. 6.0 ≦ δ2 / δ1 ≦ 9.0 may be set.
本発明の発明者は、上記のようにティース部の内周面の形状を適切に設定するほかに、レゾルバの角度誤差を小さくするためには、レゾルバステータの内周面とレゾルバロータの外周面との最小ギャップδ1に対する最大ギャップδ2の比率を考慮することが有効であることを知見した。すなわち、最小ギャップδ1に対する最大ギャップδ2の比率を大きくすることによって出力信号の振幅を大きくし、角度誤差を小さくすることが可能であることを見出した。従来、最小ギャップδ1に対する最大ギャップδ2の比率は、δ2/δ1=4.0程度であったが、本発明では6.0≦δ2/δ1≦9.0とし、従来よりも当該比率を大きくする。これにより、レゾルバの大型化や高重量化、計算負荷の増大を招くことなく、効率的に角度誤差を小さくすることができる。 In addition to appropriately setting the shape of the inner peripheral surface of the tooth portion as described above, the inventor of the present invention can reduce the angle error of the resolver by reducing the inner peripheral surface of the resolver stator and the outer peripheral surface of the resolver rotor. It has been found that it is effective to consider the ratio of the maximum gap δ2 to the minimum gap δ1. That is, it has been found that by increasing the ratio of the maximum gap δ2 to the minimum gap δ1, the amplitude of the output signal can be increased and the angle error can be reduced. Conventionally, the ratio of the maximum gap δ2 to the minimum gap δ1 is approximately δ2 / δ1 = 4.0, but in the present invention, 6.0 ≦ δ2 / δ1 ≦ 9.0 is set, which is larger than the conventional ratio. . As a result, the angular error can be efficiently reduced without increasing the size and weight of the resolver and increasing the calculation load.
また、前記最小のギャップδ1は、0.2(mm)≦δ1≦0.8(mm)に設定されていることが好ましい。
従来、レゾルバステータの内周面とレゾルバロータの外周面との間の最小ギャップδ1は、通常1mm以上であったが、本発明では、δ1=0.2mm〜0.8mmとした。このように最小ギャップδ1をより小さくすることによって出力信号をより大きくすることができる。また、最小ギャップδ1をより小さくすることによって、最小ギャップδ1に対する最大ギャップδ2の比率を容易に大きくすることができる。つまり、最小ギャップδ1が大きいと、上記比率を維持するためには最大ギャップδ2をも大きくしなければならないが、この最大ギャップδ2を大きくするためには、レゾルバロータの最小外径を小さくする必要がある。しかし、レゾルバロータの最小外径は、回転軸の外径寸法よりも小さくすることができず、当該外径寸法によって制限されてしまう。したがって、本発明のように最小ギャップδ1を上記のごとく設定することによって、回転軸の外径寸法に制限されることなく最小ギャップδ1に対する最大ギャップδ2の比率を適切に設定することができる。
The minimum gap δ1 is preferably set to 0.2 (mm) ≦ δ1 ≦ 0.8 (mm).
Conventionally, the minimum gap δ1 between the inner peripheral surface of the resolver stator and the outer peripheral surface of the resolver rotor is usually 1 mm or more, but in the present invention, δ1 is set to 0.2 mm to 0.8 mm. In this way, the output signal can be increased by reducing the minimum gap δ1. Further, by making the minimum gap δ1 smaller, the ratio of the maximum gap δ2 to the minimum gap δ1 can be easily increased. That is, if the minimum gap δ1 is large, the maximum gap δ2 must be increased in order to maintain the above ratio, but in order to increase the maximum gap δ2, it is necessary to reduce the minimum outer diameter of the resolver rotor. There is. However, the minimum outer diameter of the resolver rotor cannot be made smaller than the outer diameter dimension of the rotating shaft, and is limited by the outer diameter dimension. Therefore, by setting the minimum gap δ1 as described above as in the present invention, the ratio of the maximum gap δ2 to the minimum gap δ1 can be appropriately set without being limited by the outer diameter of the rotating shaft.
本発明のレゾルバによれば、回転角度の誤差(角度誤差)を小さくし、検出精度を高めることができる。 According to the resolver of the present invention, the rotation angle error (angle error) can be reduced, and the detection accuracy can be increased.
本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図1は、本発明の実施形態に係るレゾルバを示す側面断面図である。
本実施形態のレゾルバ10は、例えば、ハイブリッド自動車に使用されるモータジェネレータの回転軸11の回転角度(回転位置)を検出するために用いられるものであり、レゾルバステータ12と、レゾルバロータ13とを備えている。さらに、本実施形態のレゾルバ10は、回転軸11を回転自在に支持するための転がり軸受14とともにレゾルバ付き転がり軸受装置を構成しており、レゾルバステータ12及び転がり軸受14がケース部材15を介して1ユニットとして一体的に組み立てられている。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a side sectional view showing a resolver according to an embodiment of the present invention.
The
図1に示されるように、転がり軸受14は、内輪軌道18を有する内輪19と、この内輪19の径方向外側に同心状に配置され、外輪軌道20を有する外輪21と、内輪軌道18及び外輪軌道20の間に転動可能に配置された複数の転動体22とを備えている。本実施形態の転がり軸受14は、転動体22としての玉を備えた玉軸受とされている。また、転がり軸受14の外輪21はケース部材15に固定され、内輪19は回転軸11に固定されている。
As shown in FIG. 1, the rolling
図2は、レゾルバ10の一部(レゾルバロータ13を除く一部)を示す正面図、図3は、レゾルバ10の一部(同上)を示す側面図である。また、図4は、ケース部材15の斜視図である。
図1〜図4に示されるように、ケース部材15は、転がり軸受14の外輪21が取り付けられる外輪取付部24と、レゾルバステータ12が取り付けられる嵌合部25とを備えている。外輪取付部24は、円筒形状に形成されており、その内周面に外輪21の外周面が圧入により嵌合・固定される。また、嵌合部25も円筒形状に形成されており、レゾルバステータ12の外周面が圧入により嵌合・固定される。
FIG. 2 is a front view showing a part of the resolver 10 (a part excluding the resolver rotor 13), and FIG. 3 is a side view showing a part of the resolver 10 (same as above). FIG. 4 is a perspective view of the
As shown in FIGS. 1 to 4, the
外輪取付部24は嵌合部25よりも小径に形成されており、外輪取付部24と嵌合部25との間には径方向に沿って配置される円板部27が形成されている。また、外輪取付部24の軸方向一端部(軸方向に関して嵌合部25とは反対側の端部(図1における外輪取付部24の右端部))には、径方向内方へ屈曲する内鍔部28が形成されている。
The outer
嵌合部25の軸方向他端部(軸方向に関して外輪取付部24とは反対側の端部(図1における嵌合部25の左端部))には、径方向外方へ屈曲する外鍔部29が形成されている。そして、外輪取付部24、嵌合部25、円板部27、内鍔部28、及び外鍔部29は、金属製の板材に対してプレス加工(絞り加工)等の塑性加工を施すことによって一体成形されている。
At the other end portion in the axial direction of the fitting portion 25 (the end portion on the opposite side to the outer
内鍔部28は、外輪取付部24に嵌合された外輪21の軸方向の位置を規制する規制部として機能している。また、外鍔部29は、後述するコネクタ部51(図2参照)の位置を除いて概ね嵌合部25の全周に形成されており、嵌合部25を外周側から補強するリブとしての機能を有している。この外鍔部29によって、嵌合部25に嵌合されるレゾルバステータ12の圧入荷重を確保することができる。また、外鍔部29が形成されることによって、プレス加工によって成形されるケース部材15の寸法精度、特に嵌合部25の寸法精度を高めることが可能となっている。また、ケース部材15を構成する外輪取付部24、嵌合部25、円板部27、内鍔部28、及び外鍔部29がプレス加工により一体成形されることによって、ケース部材15を容易に製造することができる。
The
外鍔部29には、さらに径方向外側に延びるフランジ部31が周方向に一定の間隔をあけて複数(図示例では3個)形成されている。このフランジ部31には、軸心Oを中心とする円弧状の長孔32が形成されている。
図1に示されるように、ケース部材15は、固定リング34を介してモータジェネレータ等のハウジング35に取り付けられる。固定リング34は、図2に示されるように、周方向に一定の間隔をあけて複数(図示例では3個)のボス部36を有しており、このボス部36には雌ネジ孔37が形成されている。そして、ケース部材15の外鍔部29及びフランジ部31に固定リング34を重ね合わせ、ハウジング35及び長孔32に挿入されたボルト38を雌ネジ孔37に螺合することによって、ケース部材15がハウジング35に取り付けられる。また、長孔32の範囲内でケース部材15の周方向の位置を調整(ゼロ点調整)することができる。
The
As shown in FIG. 1, the
図1に示されるように、回転軸11には取付部16が一体に形成されている。取付部16は、回転軸11の外周面の一部を径方向外方に突出させることによって構成されている。この取付部16の軸方向一端部には、内輪19が嵌合される内輪取付部16aが形成されており、取付部16の軸方向中途部には、レゾルバロータ13が固定されている。なお、この取付部16は、回転軸11とは別体の部品として構成されていてもよい。この場合、取付部16を金属材料や合成樹脂材料等によって円筒形状に形成し、回転軸11の外周面に嵌合することによって一体回転可能に設けてもよい。
As shown in FIG. 1, a mounting
図5は、レゾルバステータ12及びレゾルバロータ13を示す正面図、図6は、レゾルバステータ12の一部を拡大して示す正面図である。レゾルバステータ12は環状に形成されており、ステータコア42と、コイル43と、インシュレータ44とを備えている。ステータコア42は、単層又は複数層の珪素鋼板等の磁性材料から形成されており、円環状の環状部45と、この環状部45の内周面から径方向内方へ向けて突出する複数(図示例では8個)のティース部46とを一体に備えている。複数のティース部46は周方向に一定の間隔をあけて形成されている。また、各ティース部46は、図6に示されるように基部46aと先端部46bとからなり、基部46aは先端部46bよりも周方向の幅が小さく、先端部46bは基部46aから周方向両側へ大きく拡がった形状に形成されている。そして、このティース部46の基部46aに対して励磁用及び出力用のコイル43が巻き付けられる。
FIG. 5 is a front view showing the
図5に示されるように、インシュレータ44は、合成樹脂等の絶縁材料によって環状に形成されている。また、インシュレータ44は、図1に示されるように、ステータコア42の軸方向両側の面にそれぞれ配置されている。そして、図6に示されるように、インシュレータ44は、ステータコア42のティース部46を被覆する被覆部48を有しており、当該被覆部48はティース部46をコイル43から絶縁している。
As shown in FIG. 5, the
インシュレータ44の被覆部48は、径方向に一対の壁部50a,50bを有しており、この一対の壁部50a,50bの間にコイル43が巻き付けられている。ステータコア42の軸方向の一方面に配置されたインシュレータ44には、コイル43を接続させる端子を備えたコネクタ部51が形成されている(図5参照)。また、双方のインシュレータ44の軸方向端部には、コイル43を軸方向外側から覆う環状のカバー部材52が取り付けられている(図1及び図2参照)。
The covering
ティース部46の内周面46cは、円弧形状に形成されている。図10は、レゾルバステータ12におけるティース部46の内周面の形状を説明する概略的な平面図である。ティース部46の内周面46cにおける周方向中央部P1は、回転軸11及びレゾルバロータ13の軸心Oを中心とする仮想円C0上に配置されている。これに対して、ティース部46の内周面46cが描く円弧は、仮想円C0の半径R0よりも小さい半径R1の仮想円C1上に形成されている。すなわち、ティース部46の内周面46cは、当該内周面46cにおける周方向中央部P1と、回転軸11の軸心Oとの間の位置を中心Xとする円弧形状に形成されている。そのため、ティース部46の内周面46cにおける周方向両端部P2は、仮想円C0の内側に配置され、ティース部46の端部P2は、よりレゾルバロータ13の外周面に近づくことになる。
An inner
次に、図5を参照して、レゾルバステータ12のティース部46とレゾルバロータ13との間の最小ギャップδ1及び最大ギャップδ2について詳細に説明する。なお、以下に説明する最小ギャップδ1及び最大ギャップδ2は、ティース部46の内周面46cにおける「周方向中央部P1」と、レゾルバロータ13の外周面との間の最小ギャップ、最大ギャップをいうものとする。
Next, the minimum gap δ1 and the maximum gap δ2 between the
図5に示されるように、レゾルバロータ13は、軸倍角に応じた形状に形成されている。本実施形態では、軸倍角が2Xのレゾルバロータ13が使用されており、レゾルバロータ13の外周面は、正面視(軸方向視)で略楕円形状に形成され、レゾルバステータ12のティース部46に対してギャップ(隙間)δ1,δ2をあけて対向している。
As shown in FIG. 5, the
回転軸11が回転すると、レゾルバロータ13も一体的に回転し、レゾルバステータ12の各ティース部46とレゾルバロータ13とのギャップの大きさが変化する。そして、レゾルバステータ12の励磁用のコイル43に交流電流を流しておくと、出力用のコイル43には、そのギャップの大きさの変化に応じた出力電圧が発生する。出力用のコイル43は、SIN波出力用のコイルとCOS波出力用のコイルとからなり、これらは複数のティース部46に対して周方向に交互に設けられる。そして、SIN波出力用のコイルとCOS波出力用のコイルとの出力電圧の振幅変化は90°位相がずれており、この出力電圧を信号処理することによって回転軸11の回転角度を検出することができる。本実施形態では、レゾルバロータ13の軸倍角が2Xとされているので、レゾルバロータ13の1回転で2周期の電圧が出力される。
When the
なお、本実施形態では、各ティース部46に巻き付けられる励磁用コイルの巻数が10〜35ターン(より好ましくは25ターン)とされ、出力用コイルの巻数が20〜120ターン(より好ましくは80ターン)とされており、従来公知のレゾルバと比較して巻数が少なくなっている。
In this embodiment, the number of turns of the exciting coil wound around each
図5に示されるように、本実施形態(実施例)では、レゾルバロータ13の外周面とレゾルバステータ12のティース部46(内周面46cの周方向中央部P1)との間の最も小さいギャップδ1、すなわち、レゾルバロータ13の長径部(最大外径部)13aとティース部46との間のギャップδ1と、最も大きいギャップδ2、すなわち、レゾルバロータ13の短径部(最小外径部)13bとティース部46との間のギャップδ2とは、以下の比率(δ2/δ1)に設定されている。
6.0≦δ2/δ1≦9.0
As shown in FIG. 5, in the present embodiment (example), the smallest gap between the outer peripheral surface of the
6.0 ≦ δ2 / δ1 ≦ 9.0
また、当該比率(以下、「ギャップ比」ともいう)は、より好ましくは、δ2/δ1=8.0に設定される。
最小ギャップδ1は、0.2mm≦δ1≦0.8mmの範囲、より好ましくは、δ1=0.5mmに設定される。以下、この最小ギャップδ1と最大ギャップδ2の関係について詳細に説明する。
The ratio (hereinafter also referred to as “gap ratio”) is more preferably set to δ2 / δ1 = 8.0.
The minimum gap δ1 is set in a range of 0.2 mm ≦ δ1 ≦ 0.8 mm, more preferably δ1 = 0.5 mm. Hereinafter, the relationship between the minimum gap δ1 and the maximum gap δ2 will be described in detail.
従来のレゾルバは、最小ギャップδ1と最大ギャップδ2のギャップ比が、δ2/δ1=4.0程度であり、尚かつ最小ギャップδ1は、1.0mm以上とされていた。したがって、本実施形態では、従来と比べて最小ギャップδ1が小さくなり、最小ギャップδ1に対する最大ギャップδ2のギャップ比が大きくなっている。 In the conventional resolver, the gap ratio between the minimum gap δ1 and the maximum gap δ2 is about δ2 / δ1 = 4.0, and the minimum gap δ1 is 1.0 mm or more. Therefore, in the present embodiment, the minimum gap δ1 is smaller than the conventional one, and the gap ratio of the maximum gap δ2 to the minimum gap δ1 is large.
図7及び図8は、出力用コイルの出力電圧の波形(SIN波、COS波)を概略的に示すグラフである。図7及び図8において、実施例においては、従来例よりも出力電圧の最大値が大きくなると共に、出力電圧の振幅が大きくなっていることが分かる。すなわち、最小ギャップδ1を従来よりも小さくすることで出力電圧を大きくすることができ、ギャップ比(δ2/δ1)を従来よりも大きくすることで、出力電圧の振幅を従来よりも大きくすることができる。 7 and 8 are graphs schematically showing the waveform (SIN wave, COS wave) of the output voltage of the output coil. 7 and 8, it can be seen that in the example, the maximum value of the output voltage and the amplitude of the output voltage are larger than in the conventional example. That is, the output voltage can be increased by making the minimum gap δ1 smaller than before, and the amplitude of the output voltage can be made larger by increasing the gap ratio (δ2 / δ1) than before. it can.
出力電圧の振幅を大きくすると、S/N比が高くなり、安定した出力を得ることが可能となる。すなわち、出力電圧に一定の誤差(ノイズ)が含まれるとすると、出力電圧の振幅が大きくなるほど当該出力電圧に占める誤差の割合が小さくなるので、S/N比を高くすることができる。 When the amplitude of the output voltage is increased, the S / N ratio is increased, and a stable output can be obtained. That is, if a certain error (noise) is included in the output voltage, the ratio of the error to the output voltage decreases as the amplitude of the output voltage increases, so that the S / N ratio can be increased.
また、出力電圧の振幅を大きくすると、回転角度の誤差(角度誤差)を小さくすることが可能となっている。この点について、以下に数式を用いて詳細に説明する。
レゾルバステータ12のティース部46に巻回されている励磁用コイルに励磁電圧VEXを印加した場合に、SIN波出力用のコイルとCOS波出力用のコイルとにそれぞれ電圧V1,V2が誘起されるとすると、この電圧V1,V2はそれぞれ次の式(1)及び(2)で表すことができる。
Further, when the amplitude of the output voltage is increased, the rotation angle error (angle error) can be reduced. This point will be described in detail below using mathematical expressions.
When an excitation voltage V EX is applied to the excitation coil wound around the
ここで、θは、レゾルバロータ13の回転角度(回転位置)、Kは、出力用コイルの変圧比を表す。
また、回転角度θは、式(1)及び(2)に基づいて、式(3)のように表すことができる。
Here, θ represents the rotation angle (rotation position) of the
Further, the rotation angle θ can be expressed as in Expression (3) based on Expressions (1) and (2).
ここで、tan−1の主値は−90°〜+90°とし、VEXとV1とが同じ符号のときに、θ0=0°となり、VEXとV1とが異符号のとき、θ0=180°となる。
レゾルバ10の構成要素に何らかのバラツキがあると、回転角度θは誤差を含むおそれがある。例えば、レゾルバ10に偏心が生じた場合、すなわちレゾルバステータ12とレゾルバロータ13との軸心にズレが生じた場合、SIN波出力用のコイルとCOS波出力用のコイルの変圧比Kに振れが生じ、よって、V1/V2はtanθと一致しなくなる。また、検出回路の電気的特性のバラツキや、回路を構成する素子にバラツキがあると、V1,V2に直流分が加わり、オフセットが生じる。
Here, the main value of tan −1 is −90 ° to + 90 °. When V EX and V1 have the same sign, θ 0 = 0 °, and when V EX and V1 have different signs, θ 0 = 180 °.
If there is some variation in the components of the
変圧比Kに基づく誤差をβとし、電圧V1,V2に基づく誤差をα1,α2とすると、レゾルバ10から検出される誤差を含む回転角度θeは、式(4)のようにモデル化することができる。ここで、θは、誤差を含まない真の回転角度を示す。
If the error based on the transformation ratio K is β and the errors based on the voltages V1 and V2 are α 1 and α 2 , the rotation angle θe including the error detected from the
前述の通り、本実施形態(実施例)では、レゾルバステータ12とレゾルバロータ13とのギャップに関して、最小ギャップδ1を従来よりも小さくするとともに、最小ギャップδ1に対する最大ギャップδ2の比率(ギャップ比)を従来よりも大きくすることによって、出力電圧の振幅を従来よりも大きくしている。ここで、実施例の出力電圧の振幅と従来例の出力電圧の振幅との比率をCとしたとき(C=(実施例の出力電圧の振幅)/(従来の出力電圧の振幅)>1)、式(4)で表される従来例に対して、実施例では、誤差を含む回転角度θeが次の式(5)のように表される。
As described above, in the present embodiment (example), regarding the gap between the
式(4)と式(5)とを比較すると、従来例では、出力電圧V1,V2についての誤差がα1,α2であったのに対して、実施例では、同誤差が(α1/C),(α2/C)となっている。C>1であることから、α1>(α1/C)、α2>(α2/C)となり、従来例に比べて実施例の方が回転角度θeに含まれる誤差(角度誤差)が小さくなることが解る。 Comparing equation (4) and equation (5), the errors in the output voltages V1 and V2 were α 1 and α 2 in the conventional example, whereas in the example, the error was (α 1 / C), (α 2 / C). Since C> 1, α 1 > (α 1 / C) and α 2 > (α 2 / C), and the error (angle error) included in the rotation angle θe in the embodiment is larger than that in the conventional example. It turns out that becomes small.
上記実施形態においては、レゾルバステータ12及び転がり軸受14がケース部材15によって一体化(1ユニット化)されているので、レゾルバステータ12と転がり軸受14との軸心合わせを正確に行うことができ、この転がり軸受14に組み付けられる回転軸11やこの回転軸11に取り付けられるレゾルバロータ13と、レゾルバステータ12との組み付け精度も高めることができる。そのため、レゾルバステータ12のティース部46と、レゾルバロータ13の外周面とのギャップδ1,δ2を正確に設定することができ、特に、最小ギャップδ1をより小さい値にすることが可能となる。このように最小ギャップδ1をより小さい値にすることができると、最大ギャップδ2の値をそれほど大きくしなくても、最小ギャップδ1に対する最大ギャップδ2の比率を大きくすることが可能となる。
In the above embodiment, since the
例えば、最小ギャップδ1と最大ギャップδ2との比率を、δ2/δ1=8.0に設定する場合について考える。従来例のように最小ギャップδ1が1.0mmであると、上記比率を満たすためには最大ギャップδ2を8.0mmに設定しなければならず、レゾルバロータ13の短径を非常に小さくする必要がある。レゾルバロータ13の短径は、回転軸11の外径よりも小さくすることはできないため、回転軸11の外径が大きい場合には、上記比率を実現することができなくなる可能性が高い。
これに対して、本実施形態のように最小ギャップδ1を0.5mmとした場合には、最大ギャップδ2を4.0mmとすればよく、従来例よりも4.0mmほどδ2の値を小さくすることができる。そのため、回転軸11の外径による制限を受け難くすることができる。
For example, consider a case where the ratio of the minimum gap δ1 and the maximum gap δ2 is set to δ2 / δ1 = 8.0. When the minimum gap δ1 is 1.0 mm as in the conventional example, the maximum gap δ2 must be set to 8.0 mm in order to satisfy the above ratio, and the minor axis of the
On the other hand, when the minimum gap δ1 is set to 0.5 mm as in the present embodiment, the maximum gap δ2 may be set to 4.0 mm, and the value of δ2 is reduced by about 4.0 mm compared to the conventional example. be able to. Therefore, it can be made difficult to be restricted by the outer diameter of the
また、本実施形態では、ギャップ比を6.0≦(δ2/δ1)≦9.0に設定している。ギャップ比が、(δ2/δ1)>9.0である場合には、上述のようにレゾルバロータ13の短径を著しく小さくしなければならず、回転軸11の外径との関係から実現が困難である。
他方、ギャップ比が、(δ2/δ1)<6.0である場合には、前述の数式(5)で示したように振幅比Cをそれほど大きくとれなくなるため、角度誤差もそれほど小さくすることができない。
In this embodiment, the gap ratio is set to 6.0 ≦ (δ2 / δ1) ≦ 9.0. When the gap ratio is (δ2 / δ1)> 9.0, the minor axis of the
On the other hand, when the gap ratio is (δ2 / δ1) <6.0, the amplitude ratio C cannot be made so large as shown in the above-described equation (5), and therefore the angle error can be made so small. Can not.
図9には、ギャップ比を(δ2/δ1)=4.0(但し、δ1=0.5、δ2=2.0)とした比較例と、(δ2/δ1)=6.0(但し、δ1=0.5、δ2=3.0)とした実施例とにおける角度誤差をそれぞれグラフで示している。比較例の場合、回転角度θ=0°〜360°の全体において、小さい回転角度毎に周期的に角度誤差が大きく突出して変化しており、その誤差範囲は、−0.64°〜0.75°となっている。これは、ギャップ比が小さいことによって、レゾルバステータ12のティース部46間の隙間において角度誤差が著しく増大してしまっているからと考えられる。これに対して、実施例の場合、比較例よりも大きな回転角度毎の周期で角度誤差がなだらかに変化しており、その誤差範囲は、−0.20°〜0.55°となっている。したがって、ギャップ比を(δ2/δ1)=6.0((δ2/δ1)≧6.0)とすることによって、比較例に比べて角度誤差の最大値(絶対値)を小さくすることができるとともに、その誤差範囲も小さくすることができる。なお、より適切なギャップ比の範囲は、6.0≦(δ2/δ1)≦8.0である。
FIG. 9 shows a comparative example in which the gap ratio is (δ2 / δ1) = 4.0 (where δ1 = 0.5, δ2 = 2.0) and (δ2 / δ1) = 6.0 (where The angle error in the example in which δ1 = 0.5 and δ2 = 3.0) is shown in the graph. In the case of the comparative example, in the whole rotation angle θ = 0 ° to 360 °, the angle error greatly protrudes and changes periodically at every small rotation angle, and the error range is −0.64 ° to 0.00. It is 75 °. This is presumably because the angle error is remarkably increased in the gap between the
一方、図10に示されるように、レゾルバステータ12のティース部46の周方向端部P2は、回転軸11の軸心Oを中心とする仮想円C0よりも寸法sだけ径方向内側に入り込んでいる。そのため、レゾルバロータ13の長径部13a(図5参照)が、周方向に隣接するティース部46間に配置されたときに(例えば、図11参照)、両ティース部46の隣接端部とは反対側の端部P2におけるレゾルバロータ13とのギャップを従来よりも小さくすることができる。そのため、当該ギャップにおける漏れ磁束を少なくし、角度誤差をより小さくすることができる。
また、ティース部46の内周面46cは、一定の半径R1を有する円弧形状であるため、当該内周面46cを複雑な形状とすることなく角度誤差を小さくすることができ、ティース部46の設計及び製造も容易に行うことができる。
On the other hand, as shown in FIG. 10, the circumferential end P <b> 2 of the
Further, since the inner
ティース部46の周方向端部P2と仮想円C0との間の寸法sは、前述したティース部46とレゾルバロータ13との最小ギャップδ1の寸法にもよるが、ティース部46の周方向端部P2とレゾルバロータ13との間に、潤滑油等に含まれる異物を噛み込まない程度に設定される。
例えば、ティース部46とレゾルバロータ13との最小ギャップδ1が0.2〜0.8mmに設定される場合、寸法sは、例えば0.05mm〜0.2mmの範囲内に設定することができ、好ましくは、0.1mmに設定することができる。
また、寸法sは、上述した最小ギャップδ1との関係で、0.04δ1<s<1.0δ1 に設定することもでき、好ましくは、0.125δ1<s<0.5δ1に設定することができる。
The dimension s between the circumferential end P2 of the
For example, when the minimum gap δ1 between the
The dimension s can also be set to 0.04δ1 <s <1.0δ1 in relation to the above-described minimum gap δ1, and preferably set to 0.125δ1 <s <0.5δ1. .
本実施形態のレゾルバ10は、レゾルバステータ12及び転がり軸受14がケース部材15によって一体化されているので、これらが別体として構成されている場合に比べて、レゾルバ10及び転がり軸受14の取り扱いや、ハウジング35や回転軸11に対する組付けを容易に行うことができる。
In the
ケース部材15は、嵌合部25と外輪取付部24との間に円板部27を備えているので、嵌合部25に対するレゾルバステータ12の嵌合と、外輪取付部24に対する外輪21の嵌合とが相互に影響を及ぼすことがない。例えば、外輪取付部24に外輪21を嵌合させることによって外輪取付部24に歪等が生じたとしても、その影響が嵌合部25に及ぶことはほとんどなく、レゾルバステータ12のティース部46とレゾルバロータ13とのギャップが狂ってしまうこともない。
Since the
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内において適宜変更することができる。
例えば、レゾルバステータ12のティース部46とレゾルバロータ13とのギャップδ1,δ2に関する数値や比率等は、上記実施形態において説明したものに限定されず、適宜変更することが可能である。
また、レゾルバステータ12のティース部46の数、形状やレゾルバロータ13の形状等は、上記実施形態に限定されるものではなく、従来公知の構成を適宜採用することができる。レゾルバロータ13は、軸倍角が3X,4X等であってもよい。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately changed within the scope of the invention described in the claims.
For example, the numerical values, ratios, and the like regarding the gaps δ1, δ2 between the
Further, the number and shape of the
上記実施形態において、ケース部材15の外輪取付部24は、その内周面に外輪21の外周面を嵌合させることによって外輪21を取り付けていたが、その外周面を外輪21の内周面に嵌合させることによって外輪21を取り付けてもよい。また、外輪取付部24は、嵌合によって外輪21を取り付けるに限らず、溶接や接着によって取り付けてもよいし、内鍔部28のみを溶接や接着によって取り付けてもよい。
In the above embodiment, the outer
10:レゾルバ、11:回転軸、12:レゾルバステータ、13:レゾルバロータ、46:ティース部、46c:内周面、O:回転軸の軸心、P1:ティース部の周方向中央部、P2:ティース部の周方向端部、δ1:最小ギャップ、δ2:最大ギャップ 10: Resolver, 11: Rotating shaft, 12: Resolver stator, 13: Resolver rotor, 46: Teeth portion, 46c: Inner peripheral surface, O: Axis of rotating shaft, P1: Center portion in the circumferential direction of the tooth portion, P2: Teeth end in the circumferential direction, δ1: minimum gap, δ2: maximum gap
Claims (3)
回転軸に固定されて前記レゾルバステータの径方向内方に配置され、前記ティース部との間の径方向のギャップが周方向に変化する外周面を有しているレゾルバロータと、を備えているレゾルバであって、
各ティース部の内周面における周方向中央部が、前記回転軸の軸心を中心とした同心円状に配置され、
各ティース部の内周面が、当該内周面の周方向中央部と前記回転軸の軸心との間の位置を中心とする円弧面に形成されていることを特徴とするレゾルバ。 An annular resolver stator having a plurality of teeth provided with excitation and output coils at intervals in the circumferential direction;
A resolver rotor fixed to a rotating shaft and disposed radially inward of the resolver stator and having an outer peripheral surface in which a radial gap with the teeth portion changes in the circumferential direction. A resolver,
The central portion in the circumferential direction on the inner peripheral surface of each tooth portion is arranged concentrically around the axis of the rotating shaft,
A resolver, wherein an inner peripheral surface of each tooth portion is formed in an arc surface centering on a position between a central portion in the circumferential direction of the inner peripheral surface and the axis of the rotation shaft.
6.0≦δ2/δ1≦9.0
に設定されている請求項1に記載のレゾルバ。 When the minimum gap between the circumferential central portion of the inner peripheral surface of the teeth portion and the outer peripheral surface of the resolver rotor is δ1, and the maximum gap is δ2, the ratio of δ2 to δ1 (δ2 / δ1) is ,
6.0 ≦ δ2 / δ1 ≦ 9.0
The resolver according to claim 1, which is set as follows.
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