JP2017187415A - 冗長系rvdt装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は、冗長系のRVDTにおいて、検出範囲の一部の角度を冗長系及び高精度検出とすることである。
【解決手段】本発明による冗長系RVDT装置は、一対の第1、第2RVDT部(3,7)を回転軸(10)上で回転させ、一方の第1、又は第2RVDT部(3か7)の検出範囲を他よりも小さくし、検出電圧V1,V2の一方の検出電圧V1又はV2の電圧/回転角度特性の傾斜を大とすることにより、冗長系の検出範囲を他よりも高精度とする構成である。
【選択図】図1
【解決手段】本発明による冗長系RVDT装置は、一対の第1、第2RVDT部(3,7)を回転軸(10)上で回転させ、一方の第1、又は第2RVDT部(3か7)の検出範囲を他よりも小さくし、検出電圧V1,V2の一方の検出電圧V1又はV2の電圧/回転角度特性の傾斜を大とすることにより、冗長系の検出範囲を他よりも高精度とする構成である。
【選択図】図1
Description
本発明は、冗長系RVDT(回転型差動変圧器)装置に関し、特に、第1RVDT部と第2RVDT部の一方の検出角度範囲を他方の検出角度範囲より小とし、一部の検出角度範囲で冗長系かつ高精度の測定を行うことができるようにす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冗長系回転角度検出器としては、特許文献1に開示された構成を図3及び図4に挙げることができる。
すなわち、図3において符号1で示されるものは筐体であり、この筐体1の下段2には、レゾルバ又はRVDT等からなる第1回転角度検出器3が設けられている。
すなわち、図3において符号1で示されるものは筐体であり、この筐体1の下段2には、レゾルバ又はRVDT等からなる第1回転角度検出器3が設けられている。
前記第1回転角度検出器3の金属からなる第1回転軸4には、第1回転ギア5が設けられ、前記第1回転角度検出器3の上方の位置である前記筐体1の上段6には、前記回転角度検出器3と同一の第2回転角度検出器7が設けられている。
前記第2回転角度検出器7の第2回転軸8には金属からなる第2回転ギア9が設けられている。
前記第2回転角度検出器7の第2回転軸8には金属からなる第2回転ギア9が設けられている。
前記筐体1の前記各回転角度検出器3,7間には、主軸10が回転自在に設けられており、この主軸10の先端に設けられた金属からなる主軸ギア11は前記各回転ギア5,9と噛合している。
前記各回転ギア5,9の軸方向に沿うギア厚さt1は、前記主軸ギア11の軸方向に沿う主軸ギア厚さt2よりも十分に厚く形成され、例えば、主軸ギア厚さt2はギア厚さt1の2倍以上に設定されている。
前記各回転ギア5,9の軸方向に沿うギア厚さt1は、前記主軸ギア11の軸方向に沿う主軸ギア厚さt2よりも十分に厚く形成され、例えば、主軸ギア厚さt2はギア厚さt1の2倍以上に設定されている。
前記第1回転ギア5と第2回転ギア9は、前記主軸ギア11の軸方向に沿って互いに異なる位置に配設されて噛合している。
すなわち、前記第1回転ギア5は前記主軸ギア11の先端側に噛合し、前記第2回転ギア9は前記主軸ギア11の後端側に噛合していることにより、前記主軸ギア11の直径方向から見た場合、前記各回転ギア5,9は互いに重合しないように構成されている。
すなわち、前記第1回転ギア5は前記主軸ギア11の先端側に噛合し、前記第2回転ギア9は前記主軸ギア11の後端側に噛合していることにより、前記主軸ギア11の直径方向から見た場合、前記各回転ギア5,9は互いに重合しないように構成されている。
次に、動作について説明する。前述の構成において、主軸10が回転すると、前記主軸ギア11の軸方向に沿う異なる位置で前記各回転ギア5,9が噛合しているため、図4に示されるように、上段に位置する前記第2回転ギア9と主軸ギア11との噛合によって金属粉20等が下方へ落下した場合でも、この金属粉20等は前記第1回転ギア5が噛合していない主軸ギア11の後端側に落下するため、第1回転ギア5には金属粉20等がふりかかることはなく、第1、第2回転角度検出器3,7による冗長系をなす高精度の回転検出を維持することができる。
また、図示していないが、冗長系回転角度検出器としては、一対の回転検出器を直列し、各回転検出器は同じ回転検出角度で回転し、同じ回転角度検出信号が2チャンネルで出力されて冗長系が構成されている。
従来の冗長系回転角度検出器は、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、前述の図3及び図4で示される従来構成においては、一対の回転角度検出器をギア結合させて冗長系としているため、同じ回転角度検出信号であると共に、装置全体の形状の小型化が困難であった。
また、一対の回転角度検出器を直列接続した前述の構成においては、装置全体の構成は小型化できるが、各回転角度検出器の検出角度を異ならせると云う思想はなく、同一の回転角度検出信号を冗長系として出力しているだけの構成であった。
すなわち、前述の図3及び図4で示される従来構成においては、一対の回転角度検出器をギア結合させて冗長系としているため、同じ回転角度検出信号であると共に、装置全体の形状の小型化が困難であった。
また、一対の回転角度検出器を直列接続した前述の構成においては、装置全体の構成は小型化できるが、各回転角度検出器の検出角度を異ならせると云う思想はなく、同一の回転角度検出信号を冗長系として出力しているだけの構成であった。
本発明は、以上のような課題を解決するためになされたもので、特に、第1RVDT部と第2RVDT部の一方の検出角度範囲を他方の検出角度範囲より小とし、一部の検出角度範囲で冗長系かつ高精度の測定を行うことができるようにした冗長系RVDT装置を提供することを目的とする。
本発明による冗長系RVDT装置は、ケーシング内に互いに離間して設けられた第1、第2輪状ステータと、前記第1輪状ステータに設けられた第1ステータ巻線と、前記第2輪状ステータに設けられた第2ステータ巻線と、前記ケーシングの両端に保持された第1、第2軸受と、前記第1、第2軸受を介して回転自在に設けられた回転軸と、前記回転軸に互いに離間して設けられ前記第1、第2輪状ステータに対応する第1、第2ロータと、前記第1輪状ステータ、第1ステータ巻線及び第1ロータによって構成される第1RVDT部と、前記第2輪状ステータ、第2ステータ及び第2ロータによって構成される第2RVDT部と、からなり、前記第1RVDT部及び第2RVDT部は、互いに検出角度が異なり、前記検出角度が他に対して小さい範囲の角度のみを検出する第1又は第2RVDT部を冗長系とし、前記第1ステータ巻線の第1検出電圧及び前記第2ステータ巻線の第2検出電圧の電圧/回転角度特性は互いに異なり、前記第1検出電圧及び第2検出電圧の変化特性の傾斜が大、小として互いに異なるようにした構成であり、また、前記検出電圧の変化特性の傾斜が大である方の前記第1RVDT部又は前記第2RVDT部は、前記傾斜が小である方の前記第1RVDT部又は前記第2RVDT部よりも、一部の角度範囲において高精度で検出できるようにした構成であり、また、前記第1RVDT部は±80°の検出範囲であり、前記第2RVDT部は、±40°の検出範囲である構成である。
本発明による冗長系RVDT装置は、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、ケーシング内に互いに離間して設けられた第1、第2輪状ステータと、前記第1輪状ステータに設けられた第1ステータ巻線と、前記第2輪状ステータに設けられた第2ステータ巻線と、前記ケーシングの両端に保持された第1、第2軸受と、前記第1、第2軸受を介して回転自在に設けられた回転軸と、前記回転軸に互いに離間して設けられ前記第1、第2輪状ステータに対応する第1、第2ロータと、前記第1輪状ステータ、第1ステータ巻線及び第1ロータによって構成される第1RVDT部と、前記第2輪状ステータ、第2ステータ及び第2ロータによって構成される第2RVDT部と、からなり、前記第1RVDT部及び第2RVDT部は、互いに検出角度が異なり、前記検出角度が他に対して小さい範囲の角度のみを検出する第1又は第2RVDT部を冗長系とし、前記第1ステータ巻線の第1検出電圧及び前記第2ステータ巻線の第2検出電圧の電圧/回転角度特性は互いに異なり、前記第1検出電圧及び第2検出電圧の変化特性の傾斜が大、小として互いに異なるように構成したことにより、一方の第1又は第2RVDT部により、所定の角度範囲のみ、高精度の冗長検出ができると共に、角度全体での通常の角度範囲の回転角度検出をおこなうことができる。
また、前記検出電圧の変化特性の傾斜が大である方の前記第1RVDT部又は前記第2RVDT部は、前記傾斜が小である方の前記第1RVDT部又は前記第2RVDT部よりも、一部の角度範囲において高精度で検出できるように構成したことにより、通常の回転角度範囲の例えば数分の1の範囲を高精度に検出することができる。
また、前記第1RVDT部は±80°の検出範囲であり、前記第2RVDT部は、±40°の検出範囲であることにより、±40°の回転角度範囲において、冗長系の高精度回転角度検出を行うことができる。
すなわち、ケーシング内に互いに離間して設けられた第1、第2輪状ステータと、前記第1輪状ステータに設けられた第1ステータ巻線と、前記第2輪状ステータに設けられた第2ステータ巻線と、前記ケーシングの両端に保持された第1、第2軸受と、前記第1、第2軸受を介して回転自在に設けられた回転軸と、前記回転軸に互いに離間して設けられ前記第1、第2輪状ステータに対応する第1、第2ロータと、前記第1輪状ステータ、第1ステータ巻線及び第1ロータによって構成される第1RVDT部と、前記第2輪状ステータ、第2ステータ及び第2ロータによって構成される第2RVDT部と、からなり、前記第1RVDT部及び第2RVDT部は、互いに検出角度が異なり、前記検出角度が他に対して小さい範囲の角度のみを検出する第1又は第2RVDT部を冗長系とし、前記第1ステータ巻線の第1検出電圧及び前記第2ステータ巻線の第2検出電圧の電圧/回転角度特性は互いに異なり、前記第1検出電圧及び第2検出電圧の変化特性の傾斜が大、小として互いに異なるように構成したことにより、一方の第1又は第2RVDT部により、所定の角度範囲のみ、高精度の冗長検出ができると共に、角度全体での通常の角度範囲の回転角度検出をおこなうことができる。
また、前記検出電圧の変化特性の傾斜が大である方の前記第1RVDT部又は前記第2RVDT部は、前記傾斜が小である方の前記第1RVDT部又は前記第2RVDT部よりも、一部の角度範囲において高精度で検出できるように構成したことにより、通常の回転角度範囲の例えば数分の1の範囲を高精度に検出することができる。
また、前記第1RVDT部は±80°の検出範囲であり、前記第2RVDT部は、±40°の検出範囲であることにより、±40°の回転角度範囲において、冗長系の高精度回転角度検出を行うことができる。
本発明による冗長系RVDT装置は、第1RVDT部と第2RVDT部の一方の検出角度範囲を他方の検出角度範囲より小とし、一部の検出角度範囲で冗長系かつ高精度の測定を行うことができるようにすることである。
以下、図面と共に本発明による冗長系RVDT装置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は、同一符号を付して説明する。
図1において符号1で示されるものは全体形状が円筒状をなすケーシングであり、このケーシング1の開口1aには、端栓20が前記ケーシング1の一部として設けられている。
尚、従来例と同一又は同等部分には、同一符号を付して説明する。
図1において符号1で示されるものは全体形状が円筒状をなすケーシングであり、このケーシング1の開口1aには、端栓20が前記ケーシング1の一部として設けられている。
前記ケーシング1の内壁1bには、第1ステータ巻線21を有する第1輪状ステータ22が設けられ、前記第1輪状ステータ22とは離間した位置に、第2ステータ巻線23を有する第2輪状ステータ24が設けられている。
前記ケーシング1の前部1Aに設けられた第1軸受25と前記端栓20に設けられた第2軸受26との間には、互いに離間して設けられた第1ロータ27及び第2ロータ28を有する回転軸10が回転自在に設けられている。
従って、前述の第1輪状ステータ22と、第1ステータ巻線21及び第1ロータ27とによって第1RVDT部3が構成され、前述の第2輪状ステータ24と第2ステータ巻線23及び第2ロータ28とによって第2RVDT部7が構成されている。
従って、前述の第1輪状ステータ22と、第1ステータ巻線21及び第1ロータ27とによって第1RVDT部3が構成され、前述の第2輪状ステータ24と第2ステータ巻線23及び第2ロータ28とによって第2RVDT部7が構成されている。
前記第1、第2ロータ27,28間は、その間隔Dが変化することのないようにするために、前記回転軸10と同軸にカラー30が設けられている。
前記ケーシング1には、第1孔31及び第2孔32が形成され、前記第1ステータ巻線21の第1リード線21Aが入出力線として前記第1孔31を介して外部に引出されている。
前記第2ステータ巻線23の第2リード線23Aが入出力線として前記第2孔を介して外部に引出されている。
前記ケーシング1には、第1孔31及び第2孔32が形成され、前記第1ステータ巻線21の第1リード線21Aが入出力線として前記第1孔31を介して外部に引出されている。
前記第2ステータ巻線23の第2リード線23Aが入出力線として前記第2孔を介して外部に引出されている。
次に動作について説明する。尚、ここでは、仮に、前記第1RVDT部3は±80°にわたって回転角度を検出することができるように前記第1ステータ巻線21の図示しない励磁巻線及び出力巻線の巻線構造が周知のように形成されていると共に第1ロータ27も有限角に形成されている。
また、前記第2RVDT部7は、±40°にわたって回転角度を検出することができるように前記第2ステータ巻線23の図示しない励磁巻線及び出力巻線の巻線構造が周知のように形成されていると共に、第2ロータ28の形状も有限角に形成されている。
また、ここでは、第1RVDT部3が±80°検出とし、第2RVDT部7が±40°検出としたが、これに限らず、逆の構成とすることもできる。
また、前記第2RVDT部7は、±40°にわたって回転角度を検出することができるように前記第2ステータ巻線23の図示しない励磁巻線及び出力巻線の巻線構造が周知のように形成されていると共に、第2ロータ28の形状も有限角に形成されている。
また、ここでは、第1RVDT部3が±80°検出とし、第2RVDT部7が±40°検出としたが、これに限らず、逆の構成とすることもできる。
前述の状態で、前記回転軸10を回転させると、図2で示されるように、第1、第2RVDT部3,7から出力される第1、第2検出電圧V1,V2の各ロータ27,28の回転に対する変化特性は、前記第1検出電圧V1の傾斜の度合いに対して前記第2検出電圧V2の傾斜の度合いの方が急傾斜、すなわち、大である。
そのため、前記第1RVDT部3の第1検出電圧V1の回転角度における変化の任意の一部分の領域における検出精度を大幅に向上できると共に、その領域(すなわち、±40°の範囲)の検出精度及びS/N比を大幅に向上させることができる。
尚、図2における(Va−Vb)は、周知のように、前記第1、第2ステータ巻線21,23の2相の出力巻線(図示せず)から出力される2相の検出電圧Va,Vbであり、この検出電圧Va,Vbの演算結果を、前述の第1、第2検出電圧V1,V2としている。
前述の本発明による冗長系RVDT装置の要旨とするところは、次の通りである。
ケーシング1内に互いに離間して設けられた第1、第2輪状ステータ22,24と、前記第1輪状ステータ22に設けられた第1ステータ巻線21と、前記第2輪状ステータ24に設けられた第2ステータ巻線23と、前記ケーシング1の両端に保持された第1、第2軸受25,26と、前記第1、第2軸受25,26を介して回転自在に設けられた回転軸10と、前記回転軸10に互いに離間して設けられ前記第1、第2輪状ステータ22,24に対応する第1、第2ロータ27,28と、前記第1輪状ステータ22、第1ステータ巻線21及び第1ロータ27によって構成される第1RVDT部3と、前記第2輪状ステータ24、第2ステータ24及び第2ロータ28によって構成される第2RVDT部7と、からなり、前記第1RVDT部3及び第2RVDT部7は、互いに検出角度が異なり、前記検出角度が他に対して小さい範囲の角度のみを検出する第1又は第2RVDT部3又は7を冗長系とし、前記第1ステータ巻線21の第1検出電圧V1及び前記第2ステータ巻線23の第2検出電圧V2の電圧/回転角度特性は互いに異なり、前記第1検出電圧V1及び第2検出電圧V2の変化特性の傾斜が大、小として互いに異なるようにした構成であり、また、前記検出電圧V1,V2の変化特性の傾斜が大である方の前記第1RVDT部3又は前記第2RVDT部7は、前記傾斜が小である方の前記第1RVDT部3又は前記第2RVDT部7よりも、一部の角度範囲において高精度で検出できるようにした構成であり、また、前記第1RVDT部3は±80°の検出範囲であり、前記第2RVDT部7は、±40°の検出範囲である構成である。
ケーシング1内に互いに離間して設けられた第1、第2輪状ステータ22,24と、前記第1輪状ステータ22に設けられた第1ステータ巻線21と、前記第2輪状ステータ24に設けられた第2ステータ巻線23と、前記ケーシング1の両端に保持された第1、第2軸受25,26と、前記第1、第2軸受25,26を介して回転自在に設けられた回転軸10と、前記回転軸10に互いに離間して設けられ前記第1、第2輪状ステータ22,24に対応する第1、第2ロータ27,28と、前記第1輪状ステータ22、第1ステータ巻線21及び第1ロータ27によって構成される第1RVDT部3と、前記第2輪状ステータ24、第2ステータ24及び第2ロータ28によって構成される第2RVDT部7と、からなり、前記第1RVDT部3及び第2RVDT部7は、互いに検出角度が異なり、前記検出角度が他に対して小さい範囲の角度のみを検出する第1又は第2RVDT部3又は7を冗長系とし、前記第1ステータ巻線21の第1検出電圧V1及び前記第2ステータ巻線23の第2検出電圧V2の電圧/回転角度特性は互いに異なり、前記第1検出電圧V1及び第2検出電圧V2の変化特性の傾斜が大、小として互いに異なるようにした構成であり、また、前記検出電圧V1,V2の変化特性の傾斜が大である方の前記第1RVDT部3又は前記第2RVDT部7は、前記傾斜が小である方の前記第1RVDT部3又は前記第2RVDT部7よりも、一部の角度範囲において高精度で検出できるようにした構成であり、また、前記第1RVDT部3は±80°の検出範囲であり、前記第2RVDT部7は、±40°の検出範囲である構成である。
本発明による冗長系RVDT装置は、第1RVDT部と第2RVDT部の一方の検出角度範囲を他方の検出角度範囲より小とし、一部の検出角度範囲で冗長系かつ高精度の測定を行うことができるため、冗長系の範囲においては、高精度の回転角度検出を行うことができ、ロボットや工作機における回転検出の精度を大幅に向上できる。
1 ケーシング
1A 前部
1a 開口
1b 内壁
3 第1RVDT部
7 第2RVDT部
10 回転軸
20 端栓
21 第1ステータ巻線
22 第1輪状ステータ
23 第2ステータ巻線
24 第2輪状ロータ
25,26 第1、第2軸受
27,28 第1、第2ロータ
30 カラー
V1,V2 第1、第2検出電圧
Va,Vb 二相の検出電圧
1A 前部
1a 開口
1b 内壁
3 第1RVDT部
7 第2RVDT部
10 回転軸
20 端栓
21 第1ステータ巻線
22 第1輪状ステータ
23 第2ステータ巻線
24 第2輪状ロータ
25,26 第1、第2軸受
27,28 第1、第2ロータ
30 カラー
V1,V2 第1、第2検出電圧
Va,Vb 二相の検出電圧
Claims (3)
- ケーシング(1)内に互いに離間して設けられた第1、第2輪状ステータ(22,24)と、前記第1輪状ステータ(22)に設けられた第1ステータ巻線(21)と、前記第2輪状ステータ(24)に設けられた第2ステータ巻線(23)と、前記ケーシング(1)の両端に保持された第1、第2軸受(25,26)と、前記第1、第2軸受(25,26)を介して回転自在に設けられた回転軸(10)と、前記回転軸(10)に互いに離間して設けられ前記第1、第2輪状ステータ(22,24)に対応する第1、第2ロータ(27,28)と、前記第1輪状ステータ(22)、第1ステータ巻線(21)及び第1ロータ(27)によって構成される第1RVDT部(3)と、前記第2輪状ステータ(24)、第2ステータ(24)及び第2ロータ(28)によって構成される第2RVDT部(7)と、からなり、
前記第1RVDT部(3)及び第2RVDT部(7)は、互いに検出角度が異なり、前記検出角度が他に対して小さい範囲の角度のみを検出する第1又は第2RVDT部(3又は7)を冗長系とし、
前記第1ステータ巻線(21)の第1検出電圧(V1)及び前記第2ステータ巻線(23)の第2検出電圧(V2)の電圧/回転角度特性は互いに異なり、前記第1検出電圧(V1)及び第2検出電圧(V2)の変化特性の傾斜が大、小として互いに異なるように構成したことを特徴とする冗長系RVDT装置。 - 前記検出電圧(V1,V2)の変化特性の傾斜が大である方の前記第1RVDT部(3)又は前記第2RVDT部(7)は、前記傾斜が小である方の前記第1RVDT部(3)又は前記第2RVDT部(7)よりも、一部の角度範囲において高精度で検出できるように構成したことを特徴とする請求項1記載の冗長系RVDT装置。
- 前記第1RVDT部(3)は±80°の検出範囲であり、前記第2RVDT部(7)は、±40°の検出範囲であることを特徴とする請求項1又は2記載の冗長系RVDT装置。
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