JP2020060495A

JP2020060495A - ギャップ偏調型回転センサ

Info

Publication number: JP2020060495A
Application number: JP2018193046A
Authority: JP
Inventors: 徹濱島; Toru Hamashima
Original assignee: Tamagawa Seiki Co Ltd
Current assignee: Tamagawa Seiki Co Ltd
Priority date: 2018-10-12
Filing date: 2018-10-12
Publication date: 2020-04-16

Abstract

【課題】２個の歯車を用いることにより小型化された回転センサを提供する。【解決手段】内歯歯車を利用したギャップ偏調型回転センサ１０は、輪状をなし内方へ向けて突出する多数のロータ歯を有する内歯ロータ１と、内歯ロータの内側に回転自在に位置する主軸歯車２と、主軸歯車の外周に形成され、ロータ歯と噛合する主軸歯２ｃと、内歯ロータの外周縁に対し、内歯ロータの軸方向に沿って、外周縁の近傍又は重合する複数のセンサ２０，２１，２２とを備え、各センサは、内歯ロータの外周縁に対して互いに異なる角度位置に配設され、主軸歯車は内歯ロータのロータ軸心に対して偏心し、主軸軸心を介して内歯ロータを偏心回転させることにより、内歯ロータの外周と各センサのギャップが可変となり、各センサから互いに位相が異なる回転出力信号が出力されるようにした。【選択図】図１

Description

本発明は、ギャップ偏調型回転センサに関し、特に、主軸によって偏心回転する内歯ロータの近傍位置に複数のセンサを設け、互いに位相の異なる複数の回転出力信号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回転角センサとしては、例えば、特許文献１の明細書の図１及び図２に開示された構成を挙げることができる。
すなわち、一対の互いに偏心したロータを一軸上に離間して設け、前記各ロータの回転状態を各々電磁検出器で検出すると、２相の回転検出信号を得ることができる。

特公平７−４３２６５号公報

従来の回転角センサは、以上のように構成されているため、次のような課題が存在していた。
すなわち、１軸で２相の回転検出信号を得る構成は、通常の地上設置型の回転センサよりも、航空機及び冗長型センサとして用いることが多く、前述の構成のように、一軸に２相用のロータを設けた構成では、形状が大きく、特に、飛行機に搭載するためには極めて不利であった。

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、主軸によって偏心回転する内歯ロータの近傍位置に複数のセンサを設け、互いに位相の異なる複数の回転出力信号を得るようにしたギャップ偏調型回転センサを提供することを目的とする。

本発明による内歯歯車を利用したギャップ偏調型回転センサは、輪状をなし内方へ向けて突出する多数のロータ歯を有する内歯ロータと、前記内歯ロータの内側に回転自在に位置する主軸歯車と、前記主軸歯車の外周に形成され、前記ロータ歯と噛合する主軸歯と、前記内歯ロータの外周縁に対し、前記内歯ロータの軸方向に沿ってみた時、前記外周縁の近傍又は重合する複数のセンサと、を備え、前記センサは、前記内歯ロータの前記外周縁に対して互いに異なる角度位置に配設され、前記主軸歯車は前記内歯ロータのロータ軸心に対して偏心し、主軸軸心を介して前記内歯ロータを偏心回転させることにより、前記内歯ロータの外周と前記各センサのギャップが可変となり、前記各センサから互いに位相が異なる回転出力信号が出力されるようにした構成であり、また、前記センサは、ステータに励磁コイルと出力コイルからなるステータコイルが巻回された構成であり、また、前記センサは、第１、第２板部を有する断面コの字型の構成よりなり、前記第１板部には磁気発生器が設けられ、前記第２板部には磁気検出器が設けられている構成である。

また、本発明による内歯歯車を利用したギャップ偏調型回転センサは、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、輪状をなし内方へ向けて突出する多数のロータ歯を有する内歯ロータと、前記内歯ロータの内側に回転自在に位置する主軸歯車と、前記主軸歯車の外周に形成され、前記ロータ歯と噛合する主軸歯と、前記内歯ロータの外周縁に対し、前記内歯ロータの軸方向に沿ってみた時、前記外周縁の近傍又は重合する複数のセンサと、を備え、前記各センサは、前記内歯ロータの前記外周縁に対して互いに異なる角度位置に配設され、前記主軸歯車は前記内歯ロータのロータ軸心に対して偏心し、主軸軸心を介して前記内歯ロータを偏心回転させることにより、前記内歯ロータの外周と前記各センサのギャップが可変となり、前記各センサから互いに位相が異なる回転出力信号が出力されるように構成したことにより、センサ自体の形状が大幅に小型化され、位相の数を任意とでき、飛行機等に最適なセンサを得る。
前記センサは、ステータに励磁コイルと出力コイルからなるステータコイルが巻回された構成よりなることにより、レゾルバと同じ原理のセンサとなる。
また、前記センサは、第１、第２板部を有する断面コの字型の構成よりなり、前記第１板部には磁気発生器が設けられ、前記第２板部には磁気検出器が設けられていることにより、レゾルバのような巻線を用いる必要がないため、断線のないマルチ位相型のセンサを得ることができる。

本発明による内歯歯車を利用したギャップ変調型回転センサの内歯ロータを上方へ偏心させた状態を示す正面図である。図１の構成に３個のセンサ（ステータ）を配設した状態を示す概略正面図である。本発明の他の実施の形態を示す要部の断面図である。

本発明による内歯歯車を利用したギャップ偏調型回転センサは、偏心した主軸の回転により内歯ロータが偏心回転し、少なくとも３個のセンサによって内歯ロータの回転位置を検出することである。

以下、図面と共に本発明による内歯歯車を利用したギャップ偏調型回転センサの好適な実施の形態について説明する。
図１において符号１で示されるものは、ロータ軸心Ｐを有する真円からなる内歯ロータであり、前記内歯ロータ１の内面１ａには、所定角度間隔毎にロータ歯としての内歯１ｂが形成されている。

前記内歯ロータ１の内側には、前記ロータ軸心Ｐから偏心量Ｄだけ離間した主軸軸心Ｐ’を有する主軸歯車２が図示しない軸受を介して回転自在に配設されている。
前記主軸歯車２の外周面２ａには、この外周面２ａ上の所定角度間隔毎に、主軸歯２ｃが一体に形成されている。
尚、前記内歯１ｂの数は、前記主軸歯２ｃの数よりも多く形成されている。

次に、図１のギャップ変調型回転センサ１０の内歯ロータ１の外周縁１Ａの外側位置には、等間隔毎に、第１、第２及び第３センサ２０、２１及び２２が配設されると共に、図示しないセンサケースによって保持されている。
尚、前記各センサ２０、２１及び２２は、各々弧状に形成されると共に、各々所定角度間隔毎に内方へ向けて突出する複数の突出部２３が形成されている。
前記各突出部２３には、周知の励磁コイル及び出力コイルからなるステータコイル２４が巻回されている。
また、各センサ２０、２１及び２２は、周知のレゾルバのステータ２５の役割をなしており、前記内歯ロータ１の回転によって、前記内歯ロータ１の外周面１Ｂと前記突出部２３の突出面２３Ａとの間には、可変型のギャップＧが形成されている。

次に、前述の状態で、前記主軸歯車２を左右何れかの方向に回転させると、前記主軸歯車２が前記内歯ロータ１を偏心回転させるため、前記内歯ロータ１の外周面１Ｂと前記突出面２３Ａ間の前記ギャップＧが刻々変化し、前記各センサ２０、２１及び２２の各ステータコイル２４の出力コイル（図示せず）からｓｉｎ波又はｓｉｎ波とｃｏｓ波を出力させるように前記ステータコイル２４の巻回を調整することができる。

従って、前記各センサ２０、２１及び２２からの出力信号（図示せず）を用いて、波形整形等の処理を行うことにより、より高精度の回転検出信号を得ることができる。
また、図３の構成は、本発明の他の実施の形態を示すもので、前記内歯ロータ１の外周縁１Ａを覆うような断面コ字型の磁気センサ５０が、図１及び図２の各センサ２０、２１及び２２の代りとして同じ位置に設けられている。

また、前記磁気センサ５０の第１板部５１の裏面には磁気発生器５２が設けられ、前記第１板部５１の対向側の第２板部５３には、例えば、ホール素子等からなる磁気検出器５４が設けられている。
従って、図３の構成において、前記主軸歯車２を回転させると、前記内歯ロータ１が、前記磁気センサ５０の奥行に沿って出入りすることになり、前述の図２の各センサ２０、２１及び２２の時と同様に、前記回転検出として用いることができる。

本発明による内歯歯車を利用したギャップ偏調型回転センサは、主軸歯車の主軸軸心から内歯ロータ１のロータ軸心を偏心させることにより、この内歯ロータの外周縁に位置するセンサに対して、接離又は重合状態が変化し、ギャップパーミアンスの変化、又は、磁気結合度の変化となり、高精度の回転検出信号を得ると共に、全体の装置も部品点数を少なく、コストダウンができ、飛行機等のコンパクト化に寄与できる。

１内歯ロータ
１Ａ外周縁
１Ｂ外周面
１ａ内面
１ｂ内歯（ロータ歯）
２主軸歯車
２ａ外周面
２ｃ主軸歯
１０ギャップ変調型回転センサ
２０第１センサ
２１第２センサ
２２第３センサ
２４ステータコイル
２５ステータ
Ｇギャップ
Ｐロータ軸心
Ｐ’ 主軸軸心

Claims

輪状をなし内方へ向けて突出する多数のロータ歯（１ｂ）を有する内歯ロータ（１）と、前記内歯ロータ（１）の内側に回転自在に位置する主軸歯車（２）と、前記主軸歯車（２）の外周に形成され、前記ロータ歯（１ｂ）と噛合する主軸歯（２ｃ）と、前記内歯ロータ（１）の外周縁（１Ａ）に対し、前記内歯ロータ（１）の軸方向に沿ってみた時、前記外周縁（１Ａ）の近傍又は重合する複数のセンサ（２０、２１、２２）と、を備え、
前記各センサ（２０、２１、２２）は、前記内歯ロータ（１）の前記外周縁（１Ａ）に対して互いに異なる角度位置に配設され、
前記主軸歯車（２）は前記内歯ロータ（１）のロータ軸心（Ｐ）に対して偏心し、主軸軸心（Ｐ’）を介して前記内歯ロータ（１）を偏心回転させることにより、前記内歯ロータ（１）の外周と前記各センサ（２０、２１、及び２２）のギャップ（Ｇ）が可変となり、前記各センサ（２０、２１及び２２）から互いに位相が異なる回転出力信号が出力されるように構成したことを特徴とする内歯歯車を利用したギャップ偏調型回転センサ。
前記センサ（２０、２１及び２２）は、ステータ（２５）に励磁コイルと出力コイルからなるステータコイル（２４）が巻回された構成よりなることを特徴とする請求項１記載の内歯歯車を利用したギャップ偏調型回転センサ。
前記センサ（２０、２１及び２２）は、第１、第２板部（５１、５３）を有する断面コの字型の構成よりなり、前記第１板部（５１）には磁気発生器（５２）が設けられ、前記第２板部（５３）には磁気検出器（５２）が設けられていることを特徴とする請求項１記載の内歯歯車を利用したギャップ偏調型回転センサ。