JP3751311B1 - インダクタ型レゾルバ - Google Patents

Abstract

【課題】レゾルバの内部に補正用巻線を設けて、残留電圧を減少させることができるインダクタ型レゾルバを提供する。
【解決手段】 ２つの磁極部１１及び１５に第１の信号検出用巻線Ｗ１を設ける。２つの磁極部１３及び１７に第２の信号検出用巻線Ｗ２を設ける。残りの１つの磁極部Ｗ１９に残留電圧を減少させるために用いる補正電圧を得る補正用巻線Ｗ３を設ける。
【選択図】 図１

Description

本発明は、残留電圧を減少させることができるインダクタ型レゾルバに関するものである。

特開昭６０−２６４５４号公報には、インダクタ型レゾルバにおいて、ｃｏｓ電圧またはｓｉｎ電圧に現れる残留電圧を、レゾルバの外部に設けた複数の補正用巻線相互間の磁気抵抗と導電率の少なくとも一方を変えることにより消去する技術が開示されている。
特開昭６０−２６４５４号 第３図及び第４図

特開昭６０−２６４５４号公報に示されたインダクタ型レゾルバのように、レゾルバの外部に補正用巻線を設けると、レゾルバを含めた装置全体の形状寸法が大きくなる問題が生じる。

本発明の目的は、レゾルバの内部に補正用巻線を設けて、残留電圧を減少させることができるインダクタ型レゾルバを提供することにある。

本発明の他の目的は、残留電圧の減少量を調節することができるインダクタ型レゾルバを提供することにある。

インダクタ型レゾルバは、誘導子型の回転子と、固定子とを備えている。本発明においては、固定子を、回転子と対向する複数個の磁極部を有する固定子鉄心と、複数の磁極部から選択された１以上の磁極部に設けられた第１及び第２の信号検出用巻線と、励磁巻線と、補正用巻線とから構成される。第１の信号検出用巻線は、第１のグループに属する１以上の磁極部に巻線導体が巻回され構成されている。第２の信号検出用巻線は、第２のグループに属する１以上の磁極部に巻線導体が巻回されて構成されて、第１の信号検出用巻線の検出信号とは位相が異なる信号を検出する。また励磁巻線は、１以上の磁極部に巻線導体が巻回されて構成されて、回転子を介して第１及び第２の信号検出用巻線を通る磁束を発生する。補正用巻線は、第１及び第２のグループに属する複数の磁極部及び励磁巻線が巻回された１以上の磁極部以外の１以上の磁極部に巻線導体が巻回されて構成され、第１の信号検出用巻線または第２の信号検出用巻線の出力に現れる残留電圧を低減するために用いられる出力電圧を発生する。

本発明では、固定子に設けられた１以上の磁極部に補正用巻線を設けるため、従来のように補正用巻線を外部に設ける必要がなくなる。その結果、本発明によれば、補正用巻線を含めたインダクタ型レゾルバの形状寸法を従来よりも小さくすることができる。補正用巻線を設けるための専用の磁極部を設けると、第１及び第２の信号検出用巻線を巻回する複数の磁極部を等配に配置することができなくなる。しかしながら第１及び第２の信号検出用巻線を設ける複数の磁極部を等配に配置しなくても、ｃｏｓ信号及びｓｉｎ信号を得ることができることは、すでに公知である。したがって補正用巻線を設けるための専用の磁極部を必要とする本発明は、技術的に実施可能である。

具体的には、固定子鉄心に２ｎ＋１個（ｎは正の整数）の磁極部が設けられているとすると、第１の信号検出用巻線はｎ個の磁極部に巻線導体を巻回して構成することができる。また第２の信号検出用巻線は、残りのｎ個の磁極部に巻線導体を巻回して構成することができる。更に励磁巻線は、第１の信号検出用巻線及び／または第２の信号検出用巻線が巻回された１以上の磁極部に巻線導体を巻回して構成することができる。その上で、補正用巻線は、残りの１個の磁極部に巻線導体を巻回して構成することができる。そして補正用巻線は、第１の信号検出用巻線または第２の信号検出用巻線の出力に現れる残留電圧を低減するために用いることができる。

補正用巻線の出力電圧を用いて残留電圧を減少させるには、補正が必要な検出信号に対応して、必要な補正用巻線の出力電圧の位相及び振幅（大きさ）が得られるように、補正用巻線を設ける磁極部の機械的な位置及び補正用巻線のターン数を予め定めておけばよい。しかしながら製造上の誤差は常に発生するため、製品によっては、残留電圧の減少割合にバラツキが生じることもある。そこでこのような問題を解消するためには、補正用巻線に対して調整可能なインピーダンス調整回路を並列接続して並列回路を構成するのが好ましい。このようなインピーダンス調整回路を設ければ、補正に必要な電圧の位相及び大きさをある程度は調整することが可能になって、製品間の残留電圧に大きなバラツキが発生するのを抑制できる。なおこの並列回路を、補正を必要とする第１の信号検出用巻線または第２の信号検出用巻線に選択的に直列接続する選択接続回路を更に設けるようにしてもい。このような選択接続回路を設ければ、補正を必要とする信号検出用巻線を選択して補正を行うことができるので、残留電圧を効果的に低減できる。なおこの選択接続回路は、補正が不用な場合においては、並列回路を電気的に非接続の状態にできるように構成されているのが好ましい。

また第１の信号検出用巻線には、検出信号の波高値を調整するための第１の調整用回路が並列接続してもよい。さらに第２の信号検出用巻線にも検出信号の波高値を調整するための第２の調整用回路を並列接続してもよい。この場合には、選択接続回路を、前述の並列回路を第１の信号検出用巻線または第２の信号検出用巻線に直列することと、並列回路を第１の信号検出用巻線及び前記第２の信号検出用巻線のいずれにも接続しないこととを選択できるように構成するのが好ましい。このようにすると、補正用巻線を使用せずに、第１または第２の調整用回路による調整だけで、残留電圧を減少させることも可能になり、状況に応じた残留電圧の減少対策を取ることが可能になる。

尚インピーダンス調整回路は、可変抵抗、可変コンデンサ及び可変インダクタの少なくとも一つのを含んで構成されているのが好ましい。このような可変要素を含むことによって、残留電圧の減少割合の調整を簡単に行える。

本発明によれば、補正用巻線を含めたインダクタ型レゾルバの形状寸法を従来よりも小さくすることができる利点が得られる。またインダクタンス調整回路を設けることによって、製品によって、残留電圧の減少割合にバラツキが生じることを抑制することができる利点が得られる。

図１は、本発明をインダクタ型４Ｘレゾルバに適用した実施の形態の構成を概略的に示す図である。また図２は、後述する第１及び第２の信号検出用巻線Ｗ１及びＷ２と補正用巻線Ｗ３のそれぞれの出力のベクトル図を示しており、図３はこれ巻線Ｗ１〜Ｗ３と励磁巻線Ｗ４とから構成される回路の回路構成を示している。

図１において、符号１で示した部材は、誘導子として機能する導磁性材料からなる回転子であり、回転子１は回転軸３に固定されている。回転子１の輪郭形状は、径寸法が機械的角度の関数として１回転につき４回周期的に変化する四つ葉形状を有している。符号５で示した部材は、内部で回転子１が回転する固定子である。固定子５は、鋼板を複数枚積層して構成した固定子鉄心７を備えている。固定子鉄心７は、環状のヨーク９と、ヨーク９の内周側にヨーク９と一体に設けられた５つの磁極部１１〜１９とを備えている。５つの磁極部１１〜１９は、不等配に配置されている。すなわち磁極部１１の中心を通って回転軸３の中心を通って直径方向に延びる仮想中心線ＰＬ１が機械的に０度と１８０度の位置を通っているものとする。磁極部１３の中心を通る仮想中心線ＰＬ２と、磁極部１１の中心を通る仮想線ＰＬ１との間の角度は６７．５°である。また磁極部１５の中心を通る仮想中心線ＰＬ３と仮想中心線ＰＬ１（１８０度側のライン）との間の角度は４５°であり、磁極部１７の中心を通る仮想中心線ＰＬ４と仮想中心線ＰＬ１（１８０度側のライン）との間の角度は２２．５°であり、磁極部１９の中心を通る仮想中心線ＰＬ５と仮想中心線ＰＬ１との間の角度は９０°である。５つの磁極部１１〜１９は、このように隣接する二つの磁極部間の角度が、異なるように不等配に配置されている。

５つの磁極部１１〜１９のうち、２つの磁極部１１及び１５には、ＣＯＳ信号を得るために用いられる信号を検出する第１の検出用巻線Ｗ１を構成する巻線部Ｗ１１及びＷ１２が設けられている。巻線部Ｗ１１及びＷ１２は、磁極部１１及び１５に装着されたボビンに絶縁被覆された巻線導体が巻回されてそれぞれ構成されており、巻線部Ｗ１１及びＷ１２は電気的に直列接続されている。また５つの磁極部１１〜１９のうち、２つの磁極部１３及び１７には、ＳＩＮ信号を得るために用いられる信号を検出する第２の検出用巻線Ｗ２を構成する巻線部Ｗ２１及びＷ２３が設けられている。巻線部Ｗ２１及びＷ２３は、磁極部１３及び１７に装着されたボビンに絶縁被覆された巻線導体が巻回されてそれぞれ構成されており、巻線部Ｗ２１及びＷ２３は電気的に直列接続されている。そして磁極部１９には、残留電圧を減少させるための補正に用いられる補正電圧ＣＶを得るための補正用巻線Ｗ３が設けられている。補正用巻線Ｗ３も、磁極部１９に装着されたボビンに絶縁被覆された巻線導体が巻回されて構成されている。

前述のように配置された４つの磁極部１１〜１７に設けられた第１及び第２の信号検出用巻線Ｗ１及びＷ２からＣＯＳ信号とＳＩＮ信号が得られることは、特開２０００−３１６２６６号公報等に示されて公知である。なお２Ｘレゾルバを構成する場合であれば、第１及び第２の信号検出用巻線Ｗ１及びＷ２を設ける磁極部は、それぞれ１個でもよい。したがって本発明を実施する場合、磁極部の数は最小３つあればよい。なお励磁巻線Ｗ４は、図示していないが、４つの磁極部１１〜１７にそれぞれ設けられた４つの巻線部によって構成されている。なお検出用巻線を設ける磁極部に励磁巻線Ｗ４を一緒に設けることは、すでに公知であるので説明は省略する。

本実施の形態では、ヨーク７内の空いたスペースに補正用巻線Ｗ３を設ける専用の磁極部１９を設けて、レゾルバ内に補正用巻線Ｗ３を配置している。回路的には、例えば、ＳＩＮ信号を検出する第２の信号検出用巻線Ｗ２の出力に現れている残留電圧を減少させるためには、図３に示すよう補正用巻線Ｗ３を第２の信号検出用巻線Ｗ２に対して直列に接続する。補正用巻線Ｗ３を設ける磁極部１９の位置及び補正用巻線Ｗ３のターン数は、予め試験を行って、残留電圧を減少させれるように定めることになる。

しかしながら、実際には、製造上の誤差等が原因となって発生する残留誤差を、事前の試験に基づいて補正用巻線の位置及びターン数を予め設定することにより除去することは難しい。そこでこのような場合には、図４に示すように、補正用巻線Ｗ３に対して調整可能なインピーダンス調整回路２１を並列接続して並列回路を構成するのが好ましい。インピーダンス調整回路２１は、可変抵抗、可変コンデンサ及び可変インダクタの少なくとも一つのを含んで構成されている。インピーダンス調整回路２１を小形に構成するには、可変抵抗を可変要素として含むＬＣ回路またはＬＣＲ回路によってインピーダンス調整回路２１を構成すればよい。インピーダンス調整回路２１を設ければ、補正に必要な電圧の位相及び大きさをある程度調整することが可能になる。そのため製品間の残留電圧に大きなバラツキが発生するのを抑制できる。

図４の例では、第１の信号検出用巻線Ｗ１に、検出信号の波高値を調整するための第１の調整用回路２３を並列接続しており、また第２の信号検出用巻線Ｗ２にも検出信号の波高値を調整するための第２の調整用回路２５を並列接続している。第１及び第２の調整用回路２５もインピーダンス調整回路２１と同様に、可変抵抗、可変コンデンサ及び可変インダクタの少なくとも一つのを含む、ＬＣ回路またはＬＣＲ回路によって構成されている。

図５は、補正用巻線Ｗ３を、補正を必要とする第１の信号検出用巻線Ｗ１または第２の信号検出用巻線Ｗ２に選択的に直列接続するために選択接続回路２７を設ける実施の形態の回路構成を示している。選択接続回路２７を設ければ、補正を必要とする信号検出用巻線を選択して補正を行うことができるので、残留電圧を効果的に低減できる。選択接続回路２７は、補正用巻線Ｗ３とインピーダンス調整回路２１の並列回路を、第１の信号検出用巻線Ｗ１または第２の信号検出用巻線Ｗ２に直列することと、この並列回路を第１の信号検出用巻線Ｗ１及び前記第２の信号検出用巻線Ｗ２のいずれにも接続しないこととを選択できるように構成されている。その結果、補正用巻線Ｗ３を使用せずに、第１または第２の調整用回路２３及び２５による調整だけで、残留電圧を減少させることも可能になり、状況に応じた残留電圧の減少対策を取ることが可能になる。なお選択接続回路２７の回路構成は、任意である。

図６（Ａ）は、４Ｘレゾルバにおいて、補正用巻線Ｗ３を設けずに、補正をしない場合における、ＳＩＮ信号（ＳＩＮ電圧）とＣＯＳ信号（ＣＯＳ電圧）と励磁電圧との関係の例を模式的に示している。理想的には、ＳＩＮ信号（ＳＩＮ電圧）の０点（クロス点）と、ＣＯＳ信号（ＣＯＳ電圧）のピーク位置とが一致して両電圧に９０°の位相差が生じることである。この位相差θ１すなわち誤差は残留電圧によって発生している。この例では、約１０°の誤差が生じている。図６（Ｂ）は、補正用巻線Ｗ３の出力電圧とインピーダンス調整回路２１とを用いて，残留電圧を減少させた結果の一例を示している。図６（Ｂ）の例では、位相差θ１すなわち誤差が約３°に減少している。このように補正を行うことによって、残留電圧を減少させることは可能である。

上記実施の形態では、４Ｘレゾルバに本発明を適用した例であるが、本発明は２Ｘレゾルバ、８Ｘレゾルバ等にも当然して適用できるのは勿論である。

本発明をインダクタ型４Ｘレゾルバに適用した実施の形態の構成を概略的に示す図である。 第１及び第２の信号検出用巻線と補正用巻線のそれぞれの出力のベクトル図である。 第１及び第２の信号検出用巻線と補正用巻線と励磁巻線とから構成される回路の回路構成の一例を示す図である。 補正用巻線を用いる回路構成の変形例を示す図である。 補正用巻線を用いる回路構成の他の変形例を示す図である。 （Ａ）は補正を行わない場合に発生する誤差を説明するために用いる図であり、（Ｂ）は補正を行った場合に誤差が小さくなることを説明するために用いる図である。

符号の説明

１ 回転子
３ 回転軸
５ 固定子
７ 固定子鉄心
９ ヨーク
１１〜１９ 磁極部
２１ インピーダンス調整回路
２３，２５ 第１及び第２の調整用回路
Ｗ１ 第１の信号検出用巻線
Ｗ２ 第１２信号検出用巻線
Ｗ３ 補正用巻線
Ｗ４ 励磁巻線

Claims (5)

1. 誘導子型の回転子と、固定子とを備え、
   前記固定子が、
   前記回転子と対向する複数個の磁極部を有する固定子鉄心と、
   第１のグループに属する１以上の前記磁極部に巻線導体が巻回されて構成された第１の信号検出用巻線と、
   第２のグループに属する１以上の前記磁極部に巻線導体が巻回されて構成された、前記第１の信号検出用巻線の検出信号とは位相が異なる信号を検出する第２の信号検出用巻線と、
   １以上の前記磁極部に巻線導体が巻回されて構成されて、前記回転子を介して前記第１及び第２の信号検出用巻線を通る磁束を発生する励磁巻線と、
   前記第１及び第２のグループに属する複数の前記磁極部及び前記励磁巻線が設けられた１以上の前記磁極部以外の１以上の前記磁極部に巻線導体が巻回されて構成されて、前記第１の信号検出用巻線または前記第２の信号検出用巻線の出力に現れる残留電圧を低減するために用いられる補正用巻線とを備えていることを特徴とするインダクタ型レゾルバ。
2. 誘導子型の回転子と、固定子とを備え、
   前記固定子が、
   前記回転子と対向する２ｎ＋１個（ｎは１以上の正の整数）の磁極部を有する固定子鉄心と、
   ｎ個の前記磁極部に巻線導体が巻回された構成された第１の信号検出用巻線と、
   残りのｎ個の前記磁極部に巻線導体が巻回されて構成され、前記第１の信号検出用巻線の検出信号とは位相が異なる信号を検出する第２の信号検出用巻線と、
   前記第１の信号検出用巻線及び／または前記第２の信号検出用巻線が設けられた１以上の前記磁極部に巻線導体が巻回されて構成されて、前記回転子を介して前記第１及び第２の信号検出用巻線を通る磁束を発生する励磁巻線と、
   残りの１個の磁極部に巻線導体が巻回されて構成されて、前記第１の信号検出用巻線または前記第２の信号検出用巻線の出力に現れる残留電圧を低減するために用いられる補正用巻線とを備えていることを特徴とするインダクタ型レゾルバ。
3. 前記補正用巻線には調整可能なインピーダンス調整回路が並列接続されて並列回路が構成されており、
   前記並列回路を前記第１の信号検出用巻線または前記第２の信号検出用巻線に選択的に直列接続する選択接続回路を更に備えていることを特徴とする請求項１または２に記載のインダクタ型レゾルバ。
4. 前記第１の信号検出用巻線には検出信号の波高値を調整するための第１の調整用回路が並列接続され、
   前記第２の信号検出用巻線には検出信号の波高値を調整するための第２の調整用回路が並列接続され、
   前記選択接続回路は、前記並列回路を前記第１の信号検出用巻線または前記第２の信号検出用巻線に直列することと、前記並列回路を前記第１の信号検出用巻線及び前記第２の信号検出用巻線のいずれにも接続しないこととを選択できるように構成されていることを特徴とする請求項３に記載のインダクタ型レゾルバ。
5. 前記インピーダンス調整回路は、可変抵抗、可変コンデンサ及び可変インダクタの少なくとも一つのを含んで構成されている請求項３に記載のインダクタ型レゾルバ。

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