JP2018189464A - 並列巻線レゾルバ - Google Patents

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Abstract

【課題】本発明は、レゾルバの各巻線の巻き数をスペースの限り大きくすることができ、また、検出電圧ゲインを増加させることができ、さらに、巻線間の電圧比のアンバランスや相互干渉を無くすことができ、さらにまた、巻き数を整数化する際に有利化誤差を発生させないことができる。【解決手段】励磁巻線42は、各ティース40に対してそれぞれ同一の巻き数に巻回され、且つ前記ティース40のうち基準となる前記ティース40から数えて奇数番目の前記ティース40と偶数番目の前記ティース40とで巻線方向が逆になるように巻回されている。検出巻線431,432,433,434は、互いに並列に信号処理部8に接続されている。前記信号処理部8は、アナログ回路又はディジタル回路で構成されており、前記検出巻線431,432,433,434からの出力信号にもとづいて、ロータ6の角度位置を検出する。【選択図】図2

Description

この発明は並列巻線レゾルバに関し、特に、並列に信号処理回路に接続されたコイルを備える並列巻線レゾルバに関する。
従来のレゾルバの構造としては、例えば輪状ステータの内側との間にギャップパーミアンスの変化を形成するように成形されたロータを備えるVR型レゾルバの構成を、以下の特許文献1に記載された構成に適用したレゾルバを、図3として挙げることができる。すなわち、従来のレゾルバ1には、誘起される電圧がsin波形となるように定義された巻き数を持つ複数の巻線からなるsin巻線2と、誘起される電圧がcos波形となるように定義された巻き数を持つ複数の巻線からなるcos巻線3とが輪状ステータ4の各ティースに巻回され、励磁巻線5により前記sin巻線2と前記cos巻線3に誘起される電圧比から、ロータ6の角度を検出する。
特開2001−165703号公報
上記のような従来のレゾルバでは、前記sin巻線2及び前記cos巻線3を構成する、各ティースに巻回された各巻線の巻き数は、前記sin巻線2及び前記cos巻線3に誘起される電圧を正弦波状に変化させるように、各ティースの位置に応じて決定されている。そのため、ティースの位置によっては巻き数が非常に少なくなるように決定された巻線が存在することとなり、該ティース位置における巻線は導線の巻回のためのスペースがあっても巻き数を大きくすることができず、また、電圧検出に利用できないという問題点があった。
また、前記sin巻線2と前記cos巻線3とは独立に巻回されるので、前記sin巻線2と前記cos巻線3との巻線順序により巻線間の電圧比のアンバランスや相互干渉が発生するという問題点があった。さらに、前記前記sin巻線2と前記cos巻線3との理想的な巻き数はティースの位置から決定される実数として求められるが、現実に各巻線の巻き数は整数でしか定義できないので、巻き数を整数化する際に論理的な有利化誤差が発生するという問題点があった。
この発明はこのような課題を解決するためになされたものであり、特に、各ティースに個々に巻回された複数の検出巻線と、前記複数の検出巻線から出力される信号に基づいて前記ロータの角度位置を検出する信号処理部とを備え、前記複数の検出巻線は互いに並列に前記信号処理部に接続されており、前記信号処理部は、前記各検出巻線の位置に応じた係数を前記各検出巻線の信号に乗算するので、各巻線の巻き数をスペースの限り大きくすることができ、また、検出電圧ゲインを増加させることができ、さらに、巻線間の電圧比のアンバランスや相互干渉を無くすことができ、さらにまた、巻き数を整数化する際に有利化誤差を発生させないことができる。
この発明に係るレゾルバは、ロータと、周方向に等間隔で配置されるとともに前記ロータに向かって突出された複数のティースを有する輪状ステータと、前記各ティースに個々に巻回された複数の検出巻線と、前記複数の検出巻線から出力される信号に基づいて前記ロータの角度位置を検出する信号処理部とを備え、前記複数の検出巻線は、互いに並列に前記信号処理部に接続されており、前記信号処理部は、前記各検出巻線の位置に応じた係数を各検出巻線の信号に乗算し、また、前記係数は、sin信号生成用係数と、cos信号生成用係数とが含まれており、また、基準位置からm番目の前記ティースの信号に乗算される前記sin信号生成用係数Nsin(m)は、Nsin(m)=p・N・K・sin(θ+αw)で表され、但し、pはmが奇数の時に+1となりmが偶数のときに−1となる係数であり、Nは前記信号の最大値を調整する係数であり、Kはm番目の前記ティースの巻き数であり、θは1番目のティースとm番目の前記ティースとの間の角度であり、αwはオフセット角度であり、また、基準位置からm番目の前記ティースの信号に乗算される前記cos信号生成用係数Ncos(m)は、Ncos(m)=p・N・K・cos(θ+αw)で表され、但し、pはmが奇数の時に+1となりmが偶数のときに−1となる係数であり、Nは前記信号の最大値を調整する係数であり、Kはm番目の前記ティースの巻き数であり、θは1番目のティースとm番目の前記ティースとの間の角度であり、αwはオフセット角度である。
本発明に係るレゾルバによれば、この発明に係るレゾルバは、ロータと、周方向に等間隔で配置されるとともに前記ロータに向かって突出された複数のティースを有する輪状ステータと、前記各ティースに個々に巻回された複数の検出巻線と、前記複数の検出巻線から出力される信号に基づいて前記ロータの角度位置を検出する信号処理部とを備え、前記複数の検出巻線は、互いに並列に前記信号処理部に接続されており、前記信号処理部は、各検出巻線の位置に応じた係数を各検出巻線の信号に乗算するので、部分巻線の巻き数をスペースの限り大きくすることができ、また、検出電圧ゲインを増加させることができ、また、巻線間の電圧比のアンバランスや相互干渉を無くすことができ、また、巻き数を整数化する際に有利化誤差を発生させないことができる。
この発明の実施の形態に係るレゾルバの概略図である。 図1に示すレゾルバの回路構成の説明図である。 従来のレゾルバの概略図である。
以下、この発明の実施の形態を添付図面の図1〜図2に基づいて説明する。なお、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は、この発明の実施の形態に係るレゾルバ構造の概略図である。レゾルバ10は、VR型レゾルバと呼ばれるレゾルバであり、輪状ステータ4と、電磁鋼板等の強磁性体で成形され前記輪状ステータ4の内側で回転軸7を中心に回転自在であるロータ6が設けられている。前記ロータ6は、前記輪状ステータ4の内側との間にギャップパーミアンスの変化を形成するように成形されている。
前記輪状ステータ4には、周方向に等間隔で配置されるとともに、径方向Aの内側すなわち前記ロータ6に向かって突出した複数のティース40が設けられている。前記ティース40は、輪状絶縁カバー41に覆われており、前記輪状絶縁カバー41を介して励磁巻線42及び検出巻線43が前記各ティース40に個々に巻回されている。前記励磁巻線42は、前記各ティース40に対してそれぞれ同一の巻き数に巻回され、且つ前記ティース40のうち基準となる前記ティース40から数えて奇数番目の前記ティース40と偶数番目の前記ティース40とで巻線方向が逆になるように巻回されている。
図2は、図1に示した前記レゾルバ10の回路構成の説明図であり、前記輪状ステータ4に前記ティース40が4つ設けられている場合の前記レゾルバ10が記載されている。この場合は、前記ティース40として、ティース401,402,403,404が設けられている。そして、前記ティース401,402,403,404には、前記検出巻線43として検出巻線431,432,433,434がそれぞれ巻回されている。また、前記励磁巻線42は省略されており図示されていない。
前記検出巻線431,432,433,434は、互いに並列に信号処理部8に接続されている。前記信号処理部8は、アナログ回路又はディジタル回路で構成されており、前記検出巻線431,432,433,434からの出力信号にもとづいて、前記輪状ステータ4に対する前記ロータ6の角度、すなわち前記ロータ6の角度位置を検出する。
ここで、前記ティース401を、前記レゾルバ10における前記ティース40のうち、基準となる1番目とする。また、前記ティース402,403,404を、それぞれ2番目、3番目、4番目とする。前記信号処理部8では、m番目のティースからの出力信号に対するsin信号用の係数として式(1)に示すNsin(m)を計算する。
Figure 2018189464
また、前記信号処理部8では、m番目のティースからの出力信号に対するcos信号用の係数として式(2)に示すNcos(m)を計算する。
Figure 2018189464
但し、pはmが奇数の時に+1となりmが偶数のときに−1となる係数であり、Nは前記信号の最大値を調整する係数であり、Kはm番目の前記ティースの巻き数であり、θは1番目のティースとm番目の前記ティースとの間の角度であり、αwはオフセット角度である。
次に、前記信号処理部8により、係数Nsin(m)及びNcos(m)が前記検出巻線431,432,433,434の出力値に乗算される。次に、前記ロータ6の角度位置がθであるときに、励磁電流の変化率に応じて、sin信号電圧振幅のEsin(θ)と、cos信号電圧振幅のEcos(θ)が、以下の式(3)及び式(4)を満足するように前記信号処理部8で生成される。
Figure 2018189464
Figure 2018189464
次に、Esin(θ)とEcos(θ)との比を前記信号処理部8が計算することにより、前記ロータ6の角度位置θを決定することができる。
このように、この発明の実施の形態に係るレゾルバでは、前記ロータ6と、周方向に等間隔で配置されるとともに前記ロータ6に向かって突出された複数の前記ティース401,402,403,404を有する前記輪状ステータ4と、前記各ティース401,402,403,404に個々に巻回された複数の前記検出巻線431,432,433,434と、前記複数の検出巻線431,432,433,434から出力される信号に基づいて前記ロータ6の角度位置θを検出する前記信号処理部8とを備え、前記複数の検出巻線431,432,433,434は、互いに並列に前記信号処理部8に接続されており、前記信号処理部8は、前記各検出巻線431,432,433,434の位置に応じた係数を前記各検出巻線431,432,433,434の信号に乗算し、また、前記係数はsin信号生成用係数と、cos信号生成用係数とが含まれており、基準位置からm番目の前記ティース401,402,403,404の信号に乗算される前記sin信号生成用係数Nsin(m)は、式(1)に示され、基準位置からm番目の前記ティースの信号に乗算される前記cos信号生成用係数Ncos(m)は、式(2)に示されるので、前記各検出巻線431,432,433,434の巻き数をスペースの限り大きくすることができ、また、検出電圧ゲインを増加させることができ、また、前記各検出巻線431,432,433,434間の電圧比のアンバランスや相互干渉を無くすことができ、また、巻き数を整数化する際に有利化誤差を発生させないことができる。
また、この実施の形態では、180度対向した前記ティース401と前記ティース403とに誘起される電圧の差を、前記信号処理部8で検出することで、前記レゾルバ10の偏心誤差を補正することができる。さらに、同じように180度対向した前記ティース402と前記ティース404とに誘起される電圧の差を、前記信号処理部8で検出することで、前記レゾルバ10の偏心誤差を補正することができる。
なお、この実施の形態では前記ティース40及び前記検出巻線43が4つずつ設けられている場合について説明したが、4つ以外の任意の前記ティース40及び前記検出巻線43が設けられていてもよく、その場合でも全ての前記各検出巻線43は互いに並列に前記信号処理部8に接続される。その場合においても、sin信号用の係数Nsin(m)と、cos信号用の係数Ncos(m)と、sin信号振幅のEsin(θ)と、cos信号振幅のEcos(θ)とが前記信号処理部8において計算され、前記ロータ6の角度位置θを決定することができる。
また、この実施の形態における前記レゾルバ10はVR型レゾルバであったが、前記検出巻線43から正弦波形を出力するレゾルバであれば、例えば前記ロータ6に励磁巻線を設けたレゾルバや、前記ロータ6に永久磁石を設けたレゾルバや、アキシャル型のレゾルバや、リニア型のレゾルバ等の、任意の構成のレゾルバであってもよい。さらに、前記ロータ6の回転軸7は、前記輪状ステータ4に対して同心の状態で設けられていてもよいし、偏心の状態で設けられていてもよい。さらにまた、前記ロータ6は軸倍角が6Xであるように成形されていたが、他の軸倍角であるロータであってもよい。
なお、本発明によるレゾルバの要旨としては、以下の通りである、すなわち、前記ロータ6と、周方向に等間隔で配置されるとともに前記ロータ6に向かって突出された複数の前記ティース401,402,403,404を有する前記輪状ステータ4と、前記各ティース401,402,403,404に個々に巻回された複数の前記検出巻線431,432,433,434と、前記複数の検出巻線431,432,433,434から出力される信号に基づいて前記ロータ6の角度位置を検出する前記信号処理部8とを備え、前記複数の検出巻線431,432,433,434は、互いに並列に前記信号処理部8に接続されており、前記信号処理部8は、前記各検出巻線431,432,433,434の位置に応じた係数を前記各検出巻線431,432,433,434の信号に乗算し、また、前記係数はsin信号生成用係数と、cos信号生成用係数とが含まれており、基準位置からm番目の前記ティース401,402,403,404の信号に乗算される前記sin信号生成用係数Nsin(m)は、前記sin信号生成用係数Nsin(m)は、Nsin(m)=p・N・K・sin(θ+αw)で表され、但し、pはmが奇数の時に+1となりmが偶数のときに−1となる係数であり、Nは前記信号の最大値を調整する係数であり、Kはm番目の前記ティースの巻き数であり、θは1番目のティースとm番目の前記ティースとの間の角度であり、αwはオフセット角度であり、また、基準位置からm番目の前記ティース401,402,403,404の信号に乗算される前記cos信号生成用係数Ncos(m)は、Ncos(m)=p・N・K・cos(θm+αw)で表され、但し、pはmが奇数の時に+1となりmが偶数のときに−1となる係数であり、Nは前記信号の最大値を調整する係数であり、Kはm番目の前記ティースの巻き数であり、θは1番目のティースとm番目の前記ティースとの間の角度であり、αwはオフセット角度である。
本発明によるレゾルバは、ロータと、周方向に等間隔で配置されるとともにロータに向かって突出された複数のティースを有する輪状ステータと、各ティースに個々に巻回された複数の検出巻線と、複数の検出巻線から出力される信号に基づいてロータの角度位置を検出する信号処理部とを備え、複数の検出巻線は、互いに並列に信号処理部に接続されており、信号処理部は、各検出巻線の位置に応じた係数を各検出巻線の信号に乗算するので、各検出巻線の巻き数をスペースの限り大きくすることができ、また、検出電圧ゲインを増加させることができ、さらに、巻線間の電圧比のアンバランスや相互干渉を無くすことができ、さらにまた、巻き数を整数化する際に有利化誤差を発生させないことができる。
4 輪状ステータ
6 ロータ
8 信号処理部
10 レゾルバ
40,401,402,403,404 ティース
43,431,432,433,434 検出巻線
sin(m) sin信号用の係数
cos(m) cos信号用の係数

Claims (4)

  1. ロータ(6)と、
    周方向に等間隔で配置されるとともに前記ロータ(6)に向かって突出された複数のティース(40,401,402,403,404)を有する輪状ステータ(4)と、
    前記各ティース(40,401,402,403,404)に個々に巻回された複数の検出巻線(43,431,432,433,434)と、
    前記複数の検出巻線(43,431,432,433,434)から出力される信号に基づいて前記ロータ(6)の角度位置を検出する信号処理部(8)と
    を備え、
    前記複数の検出巻線(43,431,432,433,434)は、互いに並列に前記信号処理部(8)に接続されており、
    前記信号処理部(8)は、前記各検出巻線(43,431,432,433,434)の位置に応じた係数を前記各検出巻線(43,431,432,433,434)の信号に乗算する
    ことを特徴とするレゾルバ。
  2. 前記係数は、sin信号生成用係数と、cos信号生成用係数とが含まれていることを特徴とする請求項1記載のレゾルバ。
  3. 基準位置からm番目の前記ティース(40,401,402,403,404)の信号に乗算される前記sin信号生成用係数Nsin(m)は、
    sin(m)=p・N・K・sin(θ+αw)
    で表されることを特徴とする請求項2記載のレゾルバ。
    但し、pはmが奇数の時に+1となりmが偶数のときに−1となる係数であり、Nは前記信号の最大値を調整する係数であり、Kはm番目の前記ティース(40,401,402,403,404)の巻き数であり、θは1番目の前記ティース(40,401,402,403,404)とm番目の前記ティースとの間の角度であり、αwはオフセット角度である。
  4. 基準位置からm番目の前記ティース(40,401,402,403,404)の信号に乗算される前記cos信号生成用係数Ncos(m)は、
    cos(m)=p・N・K・cos(θ+αw)
    で表されることを特徴とする請求項2又は3に記載のレゾルバ。
    但し、pはmが奇数の時に+1となりmが偶数のときに−1となる係数であり、Nは前記信号の最大値を調整する係数であり、Kはm番目の前記ティースの巻き数であり、θは1番目のティース(40,401,402,403,404)とm番目の前記ティース(40,401,402,403,404)との間の角度であり、αwはオフセット角度である。
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