JP2015111168A - トルクセンサ - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は、ロータ巻線を有しないコアのみからなるロータを用いたレゾルバ又はシンクロを軸方向に一対配置し、各レゾルバ又はシンクロの出力角度の差を得ることを目的とする。【解決手段】本発明によるトルクセンサは、結合部材(80A)を介し軸方向(A)に互いに離間して接続された一対の第1、第2輪状ステータ(13,13a)と、前記各輪状ステータ(13,13a)に設けられた第1、第2ステータ巻線(70,70a)と、前記各輪状ステータ(13,13a)の内側に回転自在に配設され巻線を有しないロータコア(12,12a)と、からなり、前記結合部材(80A)は、前記第1輪状ステータ(13)の内側で軸方向(A)と同一方向に積層された延長部(90)よりなり、前記第1、第2ステータ巻線(70,70a)の各出力巻線から得られる各出力角度の差を得る構成である。【選択図】図1
Description
本発明は、トルクセンサに関し、特に、ロータ巻線を有しないコアのみからなるロータを用いたレゾルバ又はシンクロを軸方向に一対配設し、各レゾルバ又はシンクロの出力角度の差を得るための新規な改良に関する。
従来、用いられていたこの種のトルクセンサとしては、例えば、先行文献名を開示していないが、ステータ巻線を有する筒状のステータ内に、ロータ巻線を有する円柱状のロータを回転自在に有する周知のBRX型のレゾルバ又はシンクロを一対用い、各レゾルバ又はシンクロから得られる各出力角度の差よりトルクを計算し、回転軸等のトルク強度を得ていた。
また、他の従来構成として、例えば、特許文献1に開示された回転角センサを、図4及び図5に挙げることができる。
すなわち、図4に、レゾルバ付きモータ(以下、単に「モータ」と言う。)1の一端部を断面図により示す。図7に示すように、モータ1は、本体ベース板6、中空状のモータケース2、モータケース2の中空部に設けられたモータステータ3及びモータロータ4と、モータロータ4の中心に一体に設けられたモータシャフト5とを含む。モータシャフト5の一端部は、モータケース2の外部へ突出している。
モータステータ3は、モータケース2の内面に固定されている。モータステータ3は、図示しないステータコアとコイルを含む。モータロータ4は、モータステータ3の内側に配置される。モータロータ4は、図示しない永久磁石を保持している。モータシャフト5は、本体ベース板6に設けられたベアリング10と、モータケース2の端部に設けられたベアリング9とにより回転可能に両端が指示されている。
すなわち、図4に、レゾルバ付きモータ(以下、単に「モータ」と言う。)1の一端部を断面図により示す。図7に示すように、モータ1は、本体ベース板6、中空状のモータケース2、モータケース2の中空部に設けられたモータステータ3及びモータロータ4と、モータロータ4の中心に一体に設けられたモータシャフト5とを含む。モータシャフト5の一端部は、モータケース2の外部へ突出している。
モータステータ3は、モータケース2の内面に固定されている。モータステータ3は、図示しないステータコアとコイルを含む。モータロータ4は、モータステータ3の内側に配置される。モータロータ4は、図示しない永久磁石を保持している。モータシャフト5は、本体ベース板6に設けられたベアリング10と、モータケース2の端部に設けられたベアリング9とにより回転可能に両端が指示されている。
モータ1は、モータステータ3の励磁コイルを励磁することにより、永久磁石が磁力を受けて、モータロータ4がモータシャフト5と一体に回転するようになっている。
図4に示すように、レゾルバ11は、モータケース2の内側において、モータロータ4と本体ベース板6との間に配置される。レゾルバ11は、レゾルバロータ12と、レゾルバロータ12に所定の隙間を介し対向して配置されたレゾルバステータ13とを含む。
図4に示すように、レゾルバ11は、モータケース2の内側において、モータロータ4と本体ベース板6との間に配置される。レゾルバ11は、レゾルバロータ12と、レゾルバロータ12に所定の隙間を介し対向して配置されたレゾルバステータ13とを含む。
図5に、レゾルバの位置検出制御をブロック図で示す。
レゾルバ11は、大きく回路部58とセンサ部59に分けられる。回路部58において、基準クロック発生器55は、分周回路56に接続している。また、分周回路56は、カウンタ57に接続している。また、カウンタ57は、D/Aコンバータ58と分周回路59に接続している。また、D/Aコンバータ58は、励磁コイル23に接続している。また、カウンタ57は、分周回路59に接続している。
また、分周回路59は、正弦波用の同期検波器51、及び余弦波用の同期検波器52に接続している。また、同期検波器51は、積分回路53に接続している。また、同期検波器52は、積分回路54に接続している。また、積分回路53と積分回路54は、演算機60に接続している。
センサ部59において、正弦波コイル21は、同期検波器51に接続している。また、余弦波コイル22は、同期検波器52に接続している。励磁コイル23は、D/Aコンバータに接続している。レゾルバロータ12は、電気的接続を有していない。
レゾルバ11は、大きく回路部58とセンサ部59に分けられる。回路部58において、基準クロック発生器55は、分周回路56に接続している。また、分周回路56は、カウンタ57に接続している。また、カウンタ57は、D/Aコンバータ58と分周回路59に接続している。また、D/Aコンバータ58は、励磁コイル23に接続している。また、カウンタ57は、分周回路59に接続している。
また、分周回路59は、正弦波用の同期検波器51、及び余弦波用の同期検波器52に接続している。また、同期検波器51は、積分回路53に接続している。また、同期検波器52は、積分回路54に接続している。また、積分回路53と積分回路54は、演算機60に接続している。
センサ部59において、正弦波コイル21は、同期検波器51に接続している。また、余弦波コイル22は、同期検波器52に接続している。励磁コイル23は、D/Aコンバータに接続している。レゾルバロータ12は、電気的接続を有していない。
従って、前述のレゾルバ11は、前述のBRX型レゾルバに比べると、その大きさは飛躍的に小型化されているが、レゾルバロータ12とレゾルバステータ13とが軸方向に沿って並設される構成である。
従来のトルクセンサに用いられるレゾルバ又はシンクロは、以上のように構成されていたため、次のような課題が存在していた。
すなわち、前述のBRX型のレゾルバ又はシンクロの場合、全体形状がモータのロータとステータの構造とほぼ類似であるため、全体形状が大型化し、例えば、トーションバーのように長手形状の部材に接続するには好適ではなかった。
また、後述の特許文献1の構成においては、ロータとステータが軸方向に配設されたレゾルバ又はシンクロとなるため、このレゾルバ又はシンクロを一対用いてトルクセンサを構成すると、前述のBRX型のレゾルバによるトルクセンサの形状よりは小型化できるが、より小型化のニーズには応えることは困難であった。
すなわち、前述のBRX型のレゾルバ又はシンクロの場合、全体形状がモータのロータとステータの構造とほぼ類似であるため、全体形状が大型化し、例えば、トーションバーのように長手形状の部材に接続するには好適ではなかった。
また、後述の特許文献1の構成においては、ロータとステータが軸方向に配設されたレゾルバ又はシンクロとなるため、このレゾルバ又はシンクロを一対用いてトルクセンサを構成すると、前述のBRX型のレゾルバによるトルクセンサの形状よりは小型化できるが、より小型化のニーズには応えることは困難であった。
本発明によるトルクセンサは、輪状の結合部材を介し軸方向に互いに離間して接続され多数のステータコア片が積層によって形成された一対の第1、第2輪状ステータと、前記各輪状ステータに設けられた第1、第2ステータ巻線と、前記各輪状ステータの内側に回転自在に配設され巻線を有しないロータコアと、からなり、前記第1輪状ステータの内側には前記軸方向と同一方向に積層され前記結合部材をなすステータ延長部が形成され、前記ステータ延長部に続けて前記第2輪状ステータが積層されることにより、前記各輪状ステータが前記ステータ延長部によって互いに離間して接続され、前記第1、第2ステータ巻線の各出力巻線から得られる各出力角度の差を得る構成である。
本発明によるトルクセンサは、以上のように構成されているため、次のような効果を得ることができる。
すなわち、結合部材を介し軸方向に互いに離間して接続された一対の第1、第2輪状ステータと、前記各輪状ステータに設けられた第1、第2ステータ巻線と、前記各輪状ステータの内側に回転自在に配設され巻線を有しないロータコアと、からなり、前記第1、第2ステータ巻線の各出力巻線から得られる各出力角度の差を得ることにより、全体形状がコンパクトで、軸方向に偏平なトルクセンサを得ることができる。
また、前記第1、第2輪状ステータは、前記第1輪状ステータ又は前記第2輪状ステータに続けて軸方向に積層して形成され前記結合部材を形成するステータ延長部により接続されていることにより、ステータコアの積層のみでも第1、第2輪状ステータを形成することができ、軸方向に極めて偏平な形状のトルクセンサを得ることができる。
すなわち、結合部材を介し軸方向に互いに離間して接続された一対の第1、第2輪状ステータと、前記各輪状ステータに設けられた第1、第2ステータ巻線と、前記各輪状ステータの内側に回転自在に配設され巻線を有しないロータコアと、からなり、前記第1、第2ステータ巻線の各出力巻線から得られる各出力角度の差を得ることにより、全体形状がコンパクトで、軸方向に偏平なトルクセンサを得ることができる。
また、前記第1、第2輪状ステータは、前記第1輪状ステータ又は前記第2輪状ステータに続けて軸方向に積層して形成され前記結合部材を形成するステータ延長部により接続されていることにより、ステータコアの積層のみでも第1、第2輪状ステータを形成することができ、軸方向に極めて偏平な形状のトルクセンサを得ることができる。
本発明は、ロータ巻線を有しないコアのみからなるロータを用いたレゾルバ又はシンクロを軸方向に一対配設し、各レゾルバ又はシンクロの出力角度の差を得るようにしたトルクセンサを提供することを目的とする。
以下、図面と共に本発明によるトルクセンサの好適な実施の形態について説明する。
尚、従来例と同一又は同等部分については、同一符号を用いて説明する。
図1において、符号11で示されるものは、第1レゾルバ又はシンクロであり、この第1レゾルバ又はシンクロ11は、第1輪状ステータ13と、この第1輪状ステータ13の内側に回転自在に設けられ輪状をなすと共にロータ巻線を有しない第1ロータコア12と、前記第1輪状ステータ13に設けられ周知の図示しない励磁巻線及び出力巻線からなる第1ステータ巻線70とからなり、この第1ステータ巻線70には信号入出力用のリード線71が接続されている。
尚、従来例と同一又は同等部分については、同一符号を用いて説明する。
図1において、符号11で示されるものは、第1レゾルバ又はシンクロであり、この第1レゾルバ又はシンクロ11は、第1輪状ステータ13と、この第1輪状ステータ13の内側に回転自在に設けられ輪状をなすと共にロータ巻線を有しない第1ロータコア12と、前記第1輪状ステータ13に設けられ周知の図示しない励磁巻線及び出力巻線からなる第1ステータ巻線70とからなり、この第1ステータ巻線70には信号入出力用のリード線71が接続されている。
前記第1レゾルバ又はシンクロ11に隣接する位置には、第2レゾルバ又はシンクロ11Aが設けられ、この第2レゾルバ又はシンクロ11Aは、第2輪状ステータ13aと、この第2輪状ステータ13aの内側に回転自在に設けられ輪状をなすと共にロータ巻線を有しない第2ロータコア12aと、前記第2輪状ステータ13aに設けられ周知の図示しない励磁巻線及び出力巻線からなる第2ステータ巻線70aとからなり、この第2ステータ巻線70aには信号入出力用のリード線71aが接続されている。
前述の第1レゾルバ又はシンクロ11は輪状の結合部材80Aを介して第2レゾルバ又はシンクロ11Aに対して軸方向Aに沿って互いに離間した状態で結合されている。
次に、前記第1、第2レゾルバ又はシンクロを形成する場合は、次のように構成されている。
すなわち、前記第1レゾルバ又はシンクロ11の第1輪状ステータ13の内側には、続けて軸方向Aと同一方向に積層されるステータ延長部90が形成され、このステータ延長部90が前記結合部材80Aを形成している。さらに、このステータ延長部90に続けて第2輪状ステータ13aを積層することにより、各輪状ステータ13,13aがこのステータ延長部90によって互いに離間して形成されている。
尚、前述の各輪状ステータ13,13aは、多数のステータコア片が周知のように転積によって積層されているため、図1で示されるように、各輪状ステータ13,13aを接続した部分の断面形状は、コ字型となり、第2輪状ステータ13aの一部が空白となっているのは、各輪状ステータ13,13aの磁極13Aの位相ずれによるものである。
すなわち、前記ステータ延長部90の半径方向の長さは、他の磁極13A部分よりも短く形成されている。
すなわち、前記第1レゾルバ又はシンクロ11の第1輪状ステータ13の内側には、続けて軸方向Aと同一方向に積層されるステータ延長部90が形成され、このステータ延長部90が前記結合部材80Aを形成している。さらに、このステータ延長部90に続けて第2輪状ステータ13aを積層することにより、各輪状ステータ13,13aがこのステータ延長部90によって互いに離間して形成されている。
尚、前述の各輪状ステータ13,13aは、多数のステータコア片が周知のように転積によって積層されているため、図1で示されるように、各輪状ステータ13,13aを接続した部分の断面形状は、コ字型となり、第2輪状ステータ13aの一部が空白となっているのは、各輪状ステータ13,13aの磁極13Aの位相ずれによるものである。
すなわち、前記ステータ延長部90の半径方向の長さは、他の磁極13A部分よりも短く形成されている。
前記各輪状ステータ13,13aには、周知のように、図1と同じ構成の第1、第2ステータ巻線70,70aが各々設けられており、各輪状ステータ13,13a内には、輪状をなすと共にロータ巻線を有しない周知のVR型(バリアブルリラクタンス型)の第1、第2ロータコア12,12aが回転自在に設けられている。
また、前記各輪状ステータ13,13aの内側に突出して形成された各磁極13Aの先端部は、前記各ステータ巻線70,70aの内端よりも内方へ突出して形成されている。
また、前記各輪状ステータ13,13aの内側に突出して形成された各磁極13Aの先端部は、前記各ステータ巻線70,70aの内端よりも内方へ突出して形成されている。
前述のように構成された図1のトルクセンサ100の各ロータコア12,12a内に、例えば、棒状のトーションバー(図示せず)を貫通させ、このトーションバーに回転力が付与された場合、トーションバーがひねり状態となり、各レゾルバ又はシンクロ11,11A間で検出された出力角度の差が発生するため、この差を周知の演算手段で演算することにより、加えられたシルクの大きさを測定することができる。尚、図1の形態における第1、第2ロータコア12,12aは、軸倍角が4xの構成である。
本発明によるトルクセンサは、ロータ巻線を有しないコアのみからなるロータを用いたレゾルバ又はシンクロを軸方向に一対配設し、各レゾルバ又はシンクロの出力角度の差を用いてトルクの大きさを測定できることにより、極めて小型のトルクセンサを得ることができる。
11,11A 第1、第2レゾルバ又はシンクロ
12,12a 第1、第2ロータコア
13,13a 第1、第2輪状ステータ
A 軸方向
B 軸方向断面
T 厚さ
70,70a 第1、第2ステータ巻線
71,71a リード線
80A 結合部材
90 ステータ延長部
12,12a 第1、第2ロータコア
13,13a 第1、第2輪状ステータ
A 軸方向
B 軸方向断面
T 厚さ
70,70a 第1、第2ステータ巻線
71,71a リード線
80A 結合部材
90 ステータ延長部
Claims (1)
- 輪状の結合部材(80A)を介し軸方向(A)に互いに離間して接続され多数のステータコア片が積層によって形成された一対の第1、第2輪状ステータ(13,13a)と、前記各輪状ステータ(13,13a)に設けられた第1、第2ステータ巻線(70,70a)と、前記各輪状ステータ(13,13a)の内側に回転自在に配設され巻線を有しないロータコア(12,12a)と、からなり、前記第1輪状ステータ(13)の内側には前記軸方向(A)と同一方向に積層され前記結合部材(80A)をなすステータ延長部(90)が形成され、前記ステータ延長部(90)に続けて前記第2輪状ステータ(13a)が積層されることにより、前記各輪状ステータ(13,13a)が前記ステータ延長部(90)によって互いに離間して接続され、
前記第1、第2ステータ巻線(70,70a)の各出力巻線から得られる各出力角度の差を得ることを特徴とするトルクセンサ。
Priority Applications (1)
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JP2015062532A JP2015111168A (ja) | 2015-03-25 | 2015-03-25 | トルクセンサ |
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Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005164486A (ja) * | 2003-12-04 | 2005-06-23 | Tamagawa Seiki Co Ltd | 回転角度検出器 |
JP2007155641A (ja) * | 2005-12-08 | 2007-06-21 | Nsk Ltd | レゾルバ装置及びそれを用いたトルクセンサ |
JP2007322132A (ja) * | 2006-05-30 | 2007-12-13 | Jtekt Corp | 回転角検出装置およびトルクセンサ |
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- 2015-03-25 JP JP2015062532A patent/JP2015111168A/ja active Pending
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