JP3309870B2 - リニアレゾルバ - Google Patents

リニアレゾルバ

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JP3309870B2
JP3309870B2 JP08637293A JP8637293A JP3309870B2 JP 3309870 B2 JP3309870 B2 JP 3309870B2 JP 08637293 A JP08637293 A JP 08637293A JP 8637293 A JP8637293 A JP 8637293A JP 3309870 B2 JP3309870 B2 JP 3309870B2
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基道 大戸
元則 松下
由喜男 野瀬
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  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
  • Linear Motors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はリニアモータの制御用検
出器として利用されるリニアタイプのレゾルバに関し、
特に等ピッチλで歯切りされた磁性体よりなり、スケー
ルを形成している固定子と、前記固定子に対向して複数
個の可動子歯が形成されている可動子とから構成され、
励磁巻線が巻回された各個の可動子歯に第1および第2
の検出巻線が交互に巻回されているリニアレゾルバに関
する。
【0002】
【従来の技術】従来よりリニアモータの制御用検出器と
しては各種のリニアスケールがあり、その一つとしてリ
ニアタイプのレゾルバがある。リニアレゾルバはその構
造が簡単なこと、および耐環境性に優れていることから
利用される機会が多い。図4はリニアレゾルバの従来例
の構造を示し、図5は図4中の検出巻線41,42およ
び43の接続を示している。このリニアレゾルバは、等
ピッチλで歯切りされた磁性体よりなり、スケールを形
成している固定子10と、固定子10に対向して設けら
れた可動子20’を含み、可動子20’は、可動子歯5
1’,52,53,54’が互いに3λ/4だけずれて
形成され、さらに、補正用歯55,56が両端に設けら
れている磁性コア30と、励磁巻43(θ相巻線
【0003】
【外1】
【0004】
【外2】
【0005】)と検出巻線41(α相巻線
【0006】
【外3】
【0007】
【外4】
【0008】)、検出巻線42(β相巻線
【0009】
【外5】
【0010】
【外6】
【0011】)とで構成されている。また、図5に示す
ように、検出巻線41は巻線44,46からなり、検出
巻線42は巻線45,47からなっている。ここで、α
【0012】
【外7】
【0013】、βと
【0014】
【外8】
【0015】、θと
【0016】
【外9】
【0017】は電流の流れる方向が互いに逆であること
を示している。また、各巻線41,42,43は図4に
示すように、それぞれ可動子歯51’,52,53,5
4’に巻回されている。この構成により、検出巻線41
(α相)に誘起される検出電圧
【0018】
【外10】
【0019】と検出巻線42(β相)に誘起される検出
電圧
【0020】
【外11】
【0021】は、可動子の移動によって振幅が正弦波状
に変化し、
【0022】
【外12】
【0023】と
【0024】
【外13】
【0025】は理論上位相がπ/2だけ異なる。すなわ
ち、
【0026】
【外14】
【0027】は次のように表わされる。
【0028】
【数1】
【0029】(1)式の
【0030】
【外15】
【0031】より可動子の移動距離xが次式により求め
られる。
【0032】
【数2】
【0033】したがって、検出電圧
【0034】
【外16】
【0035】と
【0036】
【外17】
【0037】から可動子位置が検出できる。
【0038】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来のリニア
レゾルバでは、励磁電圧が周波数で変化するに伴い、固
定子に渦電流を生じ、この渦電流の影響により、可動子
歯51’,52,53,54’に巻回している検出巻線
44,45,46,47のそれぞれに誘起される電圧V
1 ,V2 ,V3 ,V4 の位相が現実には少しずつ異なっ
てくる。図6は電圧V1 ,V2 ,V3 ,V4 および検出
電圧
【0039】
【外18】
【0040】を電圧V1 を基準としてV1 からの位相を
角度で表わし、電圧の大きさを線分の長さで表わしたベ
クトル図である。図6において、電圧V1 とV2 ,V2
とV3 ,V3 とV4 およびV4 とV1 の間の位相は、理
想的にはπ/2であるものが、端効果と呼ばれる可動子
歯の磁気回路の不平衡と渦電流の影響により、それぞれ
Δ12,Δ23,Δ34およびΔ41ずつπ/2よりずれてい
る。ここで検出電圧
【0041】
【外19】
【0042】は
【0043】
【数3】
【0044】であって、可動子の位置による
【0045】
【外20】
【0046】と
【0047】
【外21】
【0048】の変化を測定した結果、1例を図7に示す
ように、上述した端効果と渦電流の影響を受けて検出電
【0049】
【外22】
【0050】と
【0051】
【外23】
【0052】の振幅波形にはバイアス成分が生じている
うえに、検出電圧
【0053】
【外24】
【0054】と
【0055】
【外25】
【0056】の間の位相はπ/2よりも
【0057】
【外26】
【0058】=6.5°だけずれており、このため、従
来のリニアレゾルバは、可動子の位置の検出誤差が大き
いという欠点がある。本発明の目的は、検出巻線(α
相)の検出電圧
【0059】
【外27】
【0060】と検出巻線(β相)の検出電圧
【0061】
【外28】
【0062】の位相のπ/2からのずれをなくして可動
子位置の検出誤差を小としたリニアレゾルバを提供する
ことである。
【0063】
【課題を解決するための手段】本発明のリニアレゾルバ
は、nを任意の整数ならびにδ1 およびδ2 を0≦δ
1 ,δ2 <1である実数としたとき、可動子歯が配列さ
れているピッチの値は(n±1/4−δ1 )λと(n±
1/4+δ2 )λを交互にとり、かつδ1 およびδ2
値が第1および第2の検出巻線間の電圧位相がπ/2と
なるように定められた。n=1,δ=0.018およ
びδ=0であってもよい。
【0064】
【作用】第1,第2検出巻線の検出電圧間の位相がπ/
2となっているので、両検出電圧間の位相がπ/2から
ずれることにもとづく可動子位置の検出誤差がなくな
る。
【0065】
【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図1は本発明のリニアレゾルバの一実施例
の縦断面図、図2は図1の検出巻線41,42および励
磁巻線43の接続図、図3は図1の可動子歯のピッチの
決定方法を示す図である。このリニアレゾルバは図4の
リニアレゾルバの可動子歯51’と54’に代って可動
子歯51と54が形成されている。可動子歯51と可動
子歯52との間のピッチは(3/4−δ)λとされ、可
動子歯53と可動子歯54との間のピッチは同じく(3
/4−δ)λとされ、可動子歯52と53の間のピッチ
は3/4λのままとなっている。また、δの値は検出巻
線41による検出電圧
【0066】
【外29】
【0067】と検出巻線42による検出電圧
【0068】
【外30】
【0069】との間の位相がπ/2となるように、可動
子歯の配列の数値シミュレーンによってδ=0.01
8に決定されている。ここで、可動子歯の配列の決定に
あたって、可動子歯をずらす目的は電圧
【0070】
【外31】
【0071】と
【0072】
【外32】
【0073】の位相差をπ/2にすることである。いま
図6では
【0074】
【外33】
【0075】と
【0076】
【外34】
【0077】の位相差はπ/2よりもΔαβだけ大きく
なっている。したがって
【0078】
【外35】
【0079】と
【0080】
【外36】
【0081】の位相差をπ/2にするには
【0082】
【外37】
【0083】と
【0084】
【外38】
【0085】のベクトルの方向を動かし、互いに近づけ
なければならない。すなわち
【0086】
【外39】
【0087】
【0088】
【外40】
【0089】の方向に動かし、
【0090】
【外41】
【0091】は
【0092】
【外42】
【0093】の方向に動かす必要がある。さて
【0094】
【外43】
【0095】のベクトルは式(2)に示すように、電圧
1 とV3 の差である。
【0096】
【外44】
【0097】を
【0098】
【外45】
【0099】の方向に動かすとすれば、次の方法が考え
られる。 (1)ベクトルV1 をV2 の方向へ動かす(V3 は動か
さない)。 (2)ベクトルV3 をV4 の方向へ動かす(V1 は動か
さない)。 (3)ベクトルV1 をV2 の方向へ動かし、さらにベク
トルV3 もV4 の方向へ動かす。 ここで、(1)は図4の可動子歯51’を可動子歯52
の方向へ動かすことに相当し、(2)は可動子歯53を
可動子歯54’の方向へ動かすことに相当し、(3)は
(1),(2)を同時に行なうものである。いずれにし
ても可動子歯51’は52の方向に動かし、可動子歯5
3は54’の方向へ動かす。
【0100】同じように
【0101】
【外46】
【0102】のベクトルは式(2)に示すように、電圧
2 とV4 の差である。
【0103】
【外47】
【0104】を
【0105】
【外48】
【0106】の方向に動かすとすれば、次の方法が考え
られる。 (4)ベクトルV2 をV1 の方向へ動かす(V4 は動か
さない)。 (5)ベクトルV4 をV3 の方向へ動かす(V1 は動か
さない)。 (6)ベクトルV2 をV1 の方向へ動かし、さらにベク
トルV4 もV3 の方向へ動かす。 ここで、(4)は可動子歯52を可動子歯51’の方向
へ動かすことに相当し、(5)は可動子歯54’を可動
子歯53の方向へ動かすことに相当し、(6)は
(4),(5)を同時に行なうものである。いずれにし
ても可動子歯52は51’の方向に動かし、可動子歯5
4’は53の方向へ動かす。
【0107】このように、可動子歯の動く方向として
は、51’は52の方向に、52は51’の方向に、5
3は54’の方向に、また54’は53の方向にそれぞ
れ動かすことになる。以上の理由にもとづく可動子歯の
ピッチの決定方法としては、 (A)可動子歯51’,54’は固定しておいて、5
2,53を動かす。 (B)可動子歯52,53は固定しておいて、51’,
54’を動かす。 (C)可動子歯51’,53は固定しておいて、52,
54’を動かす。 (D)可動子歯52,54’は固定しておいて、5
1’,53を動かす。 の4通りがあり、(A)の方法は、歯52,53をずら
すが、ずらし方は52は51’の方向へ、53は54’
の方向へ動かせばよいので、図3(a)に示すようなピ
ッチとなり、(B)の方法は、歯51’,54’をずら
すが、51’は52の方向へ、54’は53の方向へ動
かせばよいので図3(b)に示すようなピッチとなっ
て、図1のリニアレゾルバに適用された方法であり、
(C)の方法は歯52,54’をずらすが、52は51
の方向へ、54’は53の方向へ動かせばよいので図3
(c)に示すようなピッチとなり、(D)の方法は、歯
51’,53をずらすが、51’は52の方向へ、53
は54の方向へ動かすので図3(d)に示すようなピッ
チとなる。いずれの場合も請求項1に記載されているよ
うに、ピッチの値は(n±1/4−δ1 )λと(n±1
/4+δ2 )λを交互にとった形となっている。
【0108】このレゾルバでは検出巻線41と42の検
出電圧間の位相がπ/2となるように可動子歯のピッチ
が定められているので、両検出電圧間の位相がπ/2よ
りずれることによる可動子20の位置の検出誤差がな
い。本実施例のリニアレゾルバは、検出巻線41と42
の検出電圧間の位相がπ/2よりずれることにもとづく
検出誤差がないので、可動子位置の検出誤差が小さい。
【0109】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、可動子歯
のピッチを第1および第2の検出巻線間の電圧位相をπ
/2とするように定めることにより、両検出電圧間の位
相がπ/2からずれることによる検出誤差がなくなるの
で、可動子位置の検出誤差が減少するという効果があ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のリニアレゾルバの一実施例の縦断面図
である。
【図2】図1の検出巻線41,42および励磁巻線43
の接続図である。
【図3】(a),(b),(c)および(d)はそれぞ
れ図1の可動子歯のピッチの決定方法を示す図である。
【図4】リニアレゾルバの従来例の縦断面図である。
【図5】図4の検出巻線41,42および励磁巻線43
の接続図である。
【図6】図5の巻線44,45,46,47の電圧V
1 ,V2 ,V3 ,V4 および検出電圧
【外49】 のベクトル図である。
【図7】図4のリニアレゾルバにおける、検出電圧
【外50】
【外51】 の可動子20’の位置による振幅の変化を示す図であ
る。
【符号の説明】
10 固定子 20 可動子 30 磁性コア 41,42 検出巻線 43 励磁巻線 44,45,46,47 巻線 51,52,53,54 可動子歯 55,56 補正用歯 V1 ,V2 ,V3 ,V4 電圧
フロントページの続き (72)発明者 佐藤 忍 福岡県北九州市八幡西区黒崎城石2番1 号 株式会社安川電機内 (56)参考文献 特開 平1−134212(JP,A) 特開 昭63−187115(JP,A) 特開 昭61−187603(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01D 5/00 - 5/62 G01B 7/00 - 7/34

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 等ピッチλで歯切りされた磁性体よりな
    り、スケールを形成している固定子と、前記固定子に対
    向して複数個の可動子歯が形成されている可動子とから
    構成され、励磁巻線が巻回された各個の可動子歯に第1
    および第2の検出巻線が交互に巻回されているリニアレ
    ゾルバにおいて、 nを任意の整数、δ1 およびδ2 を0≦δ1 ,δ2 <1
    である実数としたとき、前記可動子歯が配列されている
    ピッチの値は(n±1/4−δ1 )λと(n±1/4+
    δ2 )λを交互にとり、かつδ1 およびδ2 の値が第1
    および第2の検出巻線間の電圧位相がπ/2となるよう
    に定められたことを特徴とするリニアレゾルバ。
  2. 【請求項2】 n=1、δ1 =0.018およびδ2
    0であることを特徴とする請求項1記載のリニアレゾル
    バ。
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DE102005004380B4 (de) * 2005-01-31 2012-02-02 Siemens Ag Linearmotor mit Kraftwelligkeitsausgleich

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