JP3553261B2

JP3553261B2 - シートコイル形レゾルバ

Info

Publication number: JP3553261B2
Application number: JP06003496A
Authority: JP
Inventors: 透鹿山; 前村　　明彦
Original assignee: Yaskawa Electric Corp
Current assignee: Yaskawa Electric Corp
Priority date: 1996-02-21
Filing date: 1996-02-21
Publication date: 2004-08-11
Anticipated expiration: 2016-02-21
Also published as: JPH09229715A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シートコイルを用いたレゾルバに関する。
【０００２】
【従来の技術】
参考になる従来の技術として、シートコイルを用いた回転トランスのコイルとして、可撓性を有する合成樹脂のフイルムの表裏に渦巻状のコイルパターンを形成し、表裏のコイルパターンの端部をスルーホールを介し接続し、このコイルパターン２枚を空隙を介し対向させたものがある（例えば、実開昭５８−１８０６１５号公報、第４図）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来の技術のシートコイルをそのまま対向させてもレゾルバにはならない。
また、表裏のコイルパターンをスルーホールを介し、安価なハンダ付けにより接続する場合は、スルーホール部のハンダによる凸部が障害になり、空隙を小さくできず、コイルパターンを単純な渦巻を同じ巻方向にして構成してあるので、生じる磁束が均一になり磁界変調率が小さい。
そこで、本発明は、空隙を小さくでき、磁界変調率の高い高効率のシートコイル形レゾルバを提供することを課題とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、薄膜の基板の表面に形成した渦巻き状のコイルパターンと、このコイルパターンと空隙を介し対向させて、薄膜の基板の表裏面に、渦巻き状のコイルパターンを２パターン、おのおのの位相を電気角でπ／２ずらした２相のコイルパターンを設ける。
【０００５】
【発明の実施の形態】
２枚のシートコイルを、空隙を介し対向させたシートコイル形レゾルバにおいて、前記シートコイルを、薄膜の基板の表面に、中心で巻方向が逆になる放物螺旋状に形成した良導体箔よりなる１相のコイルパターンとし、空隙を介し対向させて、薄膜の基板１の表裏面に、渦巻き状に形成したコイルパターンを、おのおのの位相を電気角でπ／２ずらして配置した２相のコイルパターンを設ける。
前記２相のコイルパターンを、前記１相のコイルパターンと同一のコイルパターンを２パターンで１Ｘのシートコイル形レゾルバを構成したり、
ピッチを僅かにずらした同じ巻方向の渦巻き状の一対のコイルパターン複数組を等ピッチ角で設け、各組のコイルパターンを、渦巻きの中心付近では同じ組同士を接続し、渦巻きの外径側では隣り合う組同士のコイルパターンを順次リードパターンで接続し、前記コイルパターンの内の１組のコイルパターンの外径側に接続端子を設け、多Ｘのシートコイル形レゾルバを構成する。
また、１Ｘコイルパターンと多Ｘのコイルパターンを同位相で重ね合わせ複速度レゾルバにする。
１相のコイルパターンもしくは２相のコイルパターンの一方を励磁相とし、他方を検出相とする。
励磁相には、回転トランスを介し、交番電圧を供給する。
１相のコイルパターンを励磁相とする場合は、１相のコイルパターンを余弦波状の交番電圧Ｖｅ＝Ｖｅｏ・ｃｏｓ（ωｔ）またはパルス状の交番電圧で、２相のコイルパターンを励磁相とする場合は、電気角でπ／２ずらした２相の交番電圧で励磁すると、励磁相のコイルパターン上には、半径Ｒ方向に、＋−に脈動する磁束Φｒが生じる。
検出相のコイルパターンを回転させ、励磁相のコイルパターンに対する検出相のコイルパターンの相対角位置を移動させると、検出相のコイルパターンは励磁相のコイルパターンの作る磁束Φｒと鎖交し、検出相のコイルパターンに電圧が誘起される。
【０００６】
【実施例】
以下、図面に基づき実施例を説明する。
図１は、第１の実施例の１相のコイルパターンの、（ａ）平面図、（ｂ）磁束分布を示すグラフ、（ｃ）断面図を示し、図２は、第１の実施例の２相のコイルパターンの平面図を示し、図３は、１相励磁２相検出の場合のレゾルバの側断面図である。
ポリイミド等の薄膜の円板状の基板１の表面には、図１（ａ）に示すように、銅、金等の良導体箔よりなる１相のコイルパターンＡを形成してある。
コイルパターンＡの形状は、極座標平面において、下記の式（１）で表される。
ｒ＝＋−ａ・〔θ〕^{（１／２）} （１）
ただし、ｒは軌跡、ａは定数、θは旋回角度、〔〕は絶対値を示す。
すなわち、コイルパターンＡは、中心Ｏ〔（ｒ，θ）＝（０，０）〕を起点に、定数ａの符号＋−を入れ換えて折り返す、渦巻き状の２つの軌跡上に形成したコイルパターンＡ１、Ａ２で構成する。
ここで、コイルパターンＡ１、Ａ２の最少間隔は、励磁したとき、その作る磁束がお互いに相殺しないように決めてある。
コイルパターンＡの外縁部のθ＞２πの或る位置〔例えば、（ｒ，６π）、（−ｒ，６π）〕に、接点ＣｉとＣｏを設ける。
接点ＣｉとＣｏは、図１（ｃ）に示すように、基板１の外周方向に向けて放射状に設けた一対のリードパターンＬｐに接続してある。リードパターンＬｐは、基板１の外周を渡り、基板１の裏側に設けた入力端子Ｔｉと出力端子Ｔｏに接続してある。
図２に示すように、ポリイミド等の薄膜の基板１の表面に、コイルパターンＡと同一軌跡の銅、金等の良導体箔よりなるα相のコイルパターンＢαを形成し、渦巻きの外端部のθ＞２πの或る位置〔例えば、（ｒ，６π）、（−ｒ，６π）〕にプラス側の接点Ｃαｐとマイナス側の接点Ｃαｍを設け、リードパターンＬｐにより裏面に設けたプラス側の接続端子Ｔαｐ、マイナス側の接続端子Ｔαｍに接続してある。
基板１の裏面には、コイルパターンＢαと同一パターンのβ相のコイルパターンＢβを電気角でπ／２位相をずらして配置し、渦巻きの外端部のθ＞２πの或る位置〔例えば、（ｒ，６π＋π／２）、（−ｒ，６π＋π／２）〕にプラス側の接続端子Ｔβｐとマイナス側の接続端子Ｔβｍを設けてある。
コイルパターンＢαとコイルパターンＢβで２相のコイルパターンＢを構成する。
１相励磁２相検出のレゾルバの場合は、図３に示すように、１相のコイルパターンＡの入力端子Ｔｉと出力端子Ｔｏを、通常の回転トランスのトランス２次Ｔｒ２の２次コイルＴｒ_２ｃに接続してある。トランス２次Ｔｒ２のコアは空隙を介し、トランス１次Ｔｒ１と対向させてある。１相のコイルパターンＡと空隙Ｇを介し、２相のコイルパターンＢを同心に対向させてあり、２相のコイルパターンＢの背面は絶縁シート４を介しブラケット３に固定し、出力端子になる接続端子Ｔαｐ、Ｔαｍ、ＴβｐとＴβｍにリード線を接続してある。
２相のコイルパターンＢを検出相として用いる場合は、α相のコイルパターンＢαとβ相のコイルパターンＢβを逆極性に接続する。
【０００７】
以下に、図４により動作を説明する。
この例は、１相のコイルパターンＡを励磁相とし、２相のコイルパターンＢを検出相とした１Ｘのレゾルバの場合である。
トランス１次Ｔｒ１を余弦波状の交番電圧Ｖｅ＝Ｖｅｏ・ｃｏｓ（ωｔ）もしくはパルス状の交番電圧で励磁すると、トランス２次Ｔｒ２を介し、１相のコイルパターンＡに交番電流が流れ、１相のコイルパターンＡのある断面には、ある電流方向に対し、図１（ｃ）に示すように、半径Ｒ方向に、＋−に脈動する磁束Φｒが生じる。
１相のコイルパターンＡを回転させて、１相のコイルパターンＡ（実線）と、２相のコイルパターンＢのα相のコイルパターンＢα（破線）およびβ相のコイルパターンＢβ（鎖線）の相対角位置を異ならせると、おのおののコイルパターンＢα、Ｂβに誘起電圧Ｖα、Ｖβが誘起される。
以下に、図４と図５にもとずき、１相のコイルパターンＡと２相のコイルパターンＢの各相のコイルパターンＢα、Ｂβの相対角位置ごとに、誘起電圧Ｖα、Ｖβについて述べる。
（１）図４（ａ）に示すように、α相のコイルパターンＢαが１相のコイルパターンＡと重なった位置にあるとき（相対角δ＝０）は、α相のコイルパターンＢαの接続端子Ｔαｐ、Ｔαｍ間には、図５に示すように、振幅−Ｖ_１の電圧が誘起される。β相のコイルパターンＢβはコイルパターンＡと、相対角δ＝π／２の位置にあるので、図５に示すように、接続端子Ｔβｐ、Ｔβｍ間の誘起電圧は０である。
（２）図４（ｂ）に示すように、α相のコイルパターンＢαが１相のコイルパターンＡと相対角δ＝π／４の位置にあるときは、α相のコイルパターンＢαの接続端子Ｔαｐ、Ｔαｍ間と、β相のコイルパターンＢβの接続端子Ｔβｐ、Ｔβｍ間には、図５に示すように、振幅−１／√２Ｖ_１の電圧が誘起される。
（３）図４（ｃ）に示すように、α相のコイルパターンＢαが１相のコイルパターンＡと相対角δ＝π／２の位置にあるときは、α相のコイルパターンＢαの接続端子Ｔαｐ、Ｔαｍ間の誘起電圧は０であり、β相のコイルパターンＢβの接続端子Ｔαｐ、Ｔαｍ間には、図５に示すように、振幅−Ｖ_１の電圧が誘起される。
（４）図４（ｄ）に示すように、α相のコイルパターンＢαが１相のコイルパターンＡと相対角δ＝３・π／４の位置にあるときは、α相のコイルパターンＢαの接続端子Ｔαｐ、Ｔαｍ間と、β相のコイルパターンＢβの接続端子Ｔβｐ、Ｔβｍ間には、図５に示すように、１／√２Ｖ_１の電圧が誘起される。
すなわち、１相のコイルパターンＡと２相のコイルパターンＢの相対角δに対する、α相のコイルパターンＢαの誘起電圧Ｖαとβ相のコイルパターンＢβの誘起電圧Ｖβの関係は、おのおのの位相がπ／２異なる正弦波と余弦波状になる。
α相のコイルパターンＢαとβ相のコイルパターンＢβを逆極性に接続してあるので、検出相には、励磁相に対し相対角位置だけ位相のずれた電圧が生じ、この位相差から相対角位置を検出する。
なお、上記で説明した場合と逆に、コイルパターンＢα、Ｂβをπ／２位相の異なる２相の励磁電圧で励磁すると、１相のコイルパターンＡを検出相とし使用できることは言うまでもない。
【０００８】
図６に、第２の実施例のコイルパターンの平面図を示す。
この例は、２相のコイルパターンを６ＸのコイルパターンＨにしたものである。
基板１の表面には、６等分した同じ円上の点Ｓを起点とする６組の２重渦巻き状のα相のコイルパターンＨαを形成してある。
１組のコイルパターンＨ１は、同じ方向の渦巻きを一対、僅かにピッチをずらして設け、内端は中心側の点Ｓで接続し、外端は開放してある。
６組のコイルパターンＨ１の外端をリードパターンＬｐで順次接続し、一箇所を開放したリードパターンＬｐを設け、開放したリードパターンＬｐを基板１の外周を放射方向に渡るリードパターンＬｐにより基板１の裏面に設けた接続端子Ｔαｐ、Ｔαｍに接続する。
基板１の裏面にも、α相のコイルパターンＨαと同一パターンのβ相のコイルパターンＨβを、α相のコイルパターンＨαと電気角でπ／２ずらして設けてあり、開放したリードパターンＬｐに接続端子Ｔβｐ、Ｔβｍを設けてある。
１相励磁２相検出のレゾルバの場合は、第１および第２の実施例と同様に、コイルパターンＡと空隙を介し、コイルパターンＨを対向させる。
この例は、６Ｘになるので分解能が高くなる。
なお、上記の説明では、α相のコイルパターンＨαおよびβ相のコイルパターンＨβをコイルパターンＨ１を６Ｘとしてあるが、コイルパターンＨ１を複数組とし、多ＸのコイルパターンＨを形成できることは言うまでもない。
【０００９】
図７に、第３の実施例のコイルパターンの、（ａ）平面図と（ｂ）側断面図を示す。
円板状の基板１Ａの断面は、図７（ｂ）に示すように、外径側に段部１１を設けた２段にしてあり、上段の表面にはトランス２次パターン２ｃを、下段の表面には１相のコイルパターンＡを設けてある。
図７（ａ）に示すように、１相のコイルパターンＡは第１の実施例と同じものを、トランス２次パターン２ｃは単純な渦巻き状にしてある。
１相のコイルパターンＡの外端部のθ＞２πの或る位置〔例えば、（ｒ，６π）、（−ｒ，６π）〕に、接点ＣｉとＣｏを設ける。
接点ＣｉとＣｏは、図７（ｂ）に示すように、基板１Ａの外周方向に放射状に設けた一対のリードパターンＬｐに接続してある。接点Ｃｉに接続したリードパターンＬｐは、基板１Ａにリング状に設けた段部１１で軸方向に曲げて、基板１の外周面に沿わせてあり、一方のリードパターンＬｐは入力端子Ｔｉに接続してある。接点Ｃｏに接続したリードパターンＬｐは、段部１１に設けたスルーホールＴｈを通り、基板１Ａの裏面に抜け、基板１Ａの裏面を外径方向に延び、さらに、基板１Ａの外径を軸方向に延び、基板１Ａの表面側のトランス２次パターン２ｃの渦巻きの外端部に接続してある。
従って、基板１ＡのコイルパターンＡとトランス２次パターン２ｃの表面にはスルーホールによる突起は生じない。
【００１０】
図８に、第３の実施例の１相のコイルパターンを用いた１相励磁２相検出のレゾルバの場合を示す。
トランス２次パターン２Ｃと空隙を介し、トランス２次パターン２ｃと同一パターンのトランス１次パターン２ｅを対向させてある。
トランス１次パターン２ｅの内径側には、第１の実施例と同一のコイルパターンＢをコイルパターンＡと空隙Ｇを介し対向させてある。
トランス１次パターン２ｅとコイルパターンＢβの背面は、絶縁シート４介し、ブラケット３に固定してある。
【００１０】
図９に、第４の実施例の側断面図を示す。
この例は、複速度レゾルバの例である。
ダブル・コイルパターンＤは、図１（ａ）に示すように、１Ｘの２相のコイルパターンＢと６ＸのコイルパターンＨを、位相差０で重ね合わせて構成する。
コイルパターンＡと空隙を介し、ダブル・コイルパターンＤを対向させて複速度レゾルバを構成する。
コイルパターンＡを励磁すると、図９（ｂ）に示すように、相対位置（δ）に対応して、１ＸのコイルパターンＢにはＢに、６ＸのコイルパターンＨにはＨに示す誘起電圧が誘起される。誘起電圧ＢとＨを利用し、絶対位置検出を行うことができる。
【００１１】
【効果】
以上述べたように、本発明によれば、基板の一面に連続させて螺旋状のコイルパターンを形成したので、各コイルパターンには、スルーホールによる凸部が生じず空隙を小さくでき、半径方向に沿って＋−に脈動する磁束Φｒが生じるので磁界変調率が高くなる。
空隙を小さくでき、磁界変調率を高くできることにより、小形化、高効率を実現できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例の１相のコイルパターンを示す、（ａ）平面図、（ｂ）磁束分布、（ｃ）側断面図を示すグラフ。
【図２】本発明の第１の実施例を示す、２相のコイルパターンの平面図。
【図３】本発明の第１の実施例を示す、１相励磁２相検出のレゾルバの断面図。
【図４】本発明の第１の実施例の各コイルパターンの相対位置を示す平面図。
【図５】本発明の第１の実施例の２相のコイルパターンの誘起電圧を示すグラフ。
【図６】本発明の第２の実施例を示す、２相のコイルパターンの平面図。
【図７】本発明の第３の実施例を示す、コイルパターンの平面図。
【図８】本発明の第３の実施例を示す、１相励磁２相検出のレゾルバの断面図。
【図９】本発明の第４の実施例を示す、１相励磁２相検出のレゾルバの断面図。
【符号の説明】
１、１Ａ基板
Ａ１相のコイルパターン
Ａ１、Ａ２コイルパターン
Ｂ、Ｈ２相のコイルパターン
Ｂα、Ｈα α相のコイルパターン
Ｂβ、Ｈβ β相のコイルパターン
Ｄダブル・コイルパターン
Ｃｉ、Ｃｏ接点
Ｔαｐ、Ｔαｍ、Ｔβｐ、Ｔβｍ接続端子
Ｔｒ_１トランス１次
Ｔｒ_２トランス２次
Ｔｒ_２ｃトランス２次コイル
Ｔｈスルーホール
Ｌリード線
Ｌｐリードパターン
１１段部
２ｃトランス２次パターン
２ｅトランス１次パターン
３ブラケット
４絶縁シート

Claims

円板状の薄膜の基板の表面にコイルパターンを形成した２枚のシートコイルを、空隙を介し対向させたシートコイル形レゾルバにおいて、
前記シートコイルを、良導体箔を前記基板の中心で巻方向が逆になる渦巻き状に形成した１相のコイルパターンと、薄膜の基板の表裏に、渦巻き状に形成したコイルパターンを、おのおのの位相を電気角でπ／２ずらして配置した２相のコイルパターンとで構成したことを特徴とするシートコイル形レゾルバ。
前記２相のコイルパターンを、前記１相のコイルパターンと同一のコイルパターンを２パターンで構成した１Ｘのコイルパターンとした請求項１に記載のシートコイル形レゾルバ。
前記１Ｘのコイルパターンの２パターンを逆接続し、励磁相とした請求項２に記載のシートコイル形レゾルバ。
前記２相のコイルパターンを、ピッチを僅かにずらした同巻方向の渦巻き状の一対のコイルパターン複数組を等ピッチ角で設け、各組のコイルパターンを、渦巻きの中心付近では同じ組同士を接続し、渦巻きの外径側では隣り合う組同士のコイルパターンを順次リードパターンで接続し、前記コイルパターンの内の１組のコイルパターンの外径側に接続端子を設け、多Ｘのコイルパターンとした請求項１に記載のシートコイル形レゾルバ。
前記１Ｘのコイルパターンと前記多Ｘのコイルパターンを同位相で重ねた請求項１ないし４のいずれか１項に記載のシートコイル形レゾルバ。
前記１相のコイルパターンの外側に、１相のコイルパターンに励磁電圧を供給するトランス２次パターンを形成し、このトランス２次パターンと空隙を介し、トランス２次パターンと同パターンのトランス１次パターンを対向させた請求項１ないし５のいずれか１項に記載のシートコイル形レゾルバ。