JP4269330B2 - シートコイル形レゾルバ - Google Patents
シートコイル形レゾルバ Download PDFInfo
- Publication number
- JP4269330B2 JP4269330B2 JP00790799A JP790799A JP4269330B2 JP 4269330 B2 JP4269330 B2 JP 4269330B2 JP 00790799 A JP00790799 A JP 00790799A JP 790799 A JP790799 A JP 790799A JP 4269330 B2 JP4269330 B2 JP 4269330B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pattern
- resolver
- sheet coil
- rotary transformer
- phase
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シートコイルで構成された小型・薄型のシートコイル形レゾルバに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のシートコイル形レゾルバには、１相からなる励磁相の平面状シートコイルと２相からなる検出相の平面状シートコイルが空隙を介して配置されて構成されるものがある。検出相は薄膜の絶縁シート層を挟んで、表側と裏側に銅箔で形成された渦巻き状パターンからなる検出相と、同じく薄膜の絶縁シート層を挟んで、裏側には同一のパターンであるが前記検出相と電気角９０度の位相差を持つもう一つの検出相が配置されており、一方、励磁相は薄膜の絶縁シート層を挟んで、表側と裏側に同一の渦巻き状パターンが位相差なく配置されている。このシートコイル形レゾルバは、エッチング等により精密にパターン化された渦巻き状パターンによって、検出相の鎖交磁束が回転角度によって精度良く正弦波状に変化し、角度誤差の小さいレゾルバとなっている（例えば、特開平８−８４４４９号公報）。
また、シートコイル形レゾルバと同等の機能を有するものとして、次のような回転トランスが開示されている。この回転トランスは、絶縁体よりなる薄膜状の基板の表裏に形成した一対の二次側の導体パターンを、円の一部に間隙を設けた同心円状で多段の薄膜導体により形成して、薄膜導体間の端部をジャンパ線で接続するように構成しており、この２次側を、スルーホールを介してトランスの１次側に空隙を介して対向配置したものである（例えば、特開平８−３０６５６２号公報）。
また、他の従来のシートコイル形レゾルバには、回転トランスのパターンをレゾルバのパターンの内側に設け、回転トランスのパターンとレゾルバのパターンを一体化したものがある（特開平８−１３６２１１号公報）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来技術では次のような問題点があった。
（１）特開平８−１３６２１１号記載の回転トランス形レゾルバは、回転トランスのパターンとレゾルバのパターンを一体化したため、加工工数を低減し低コスト化は得られるものの、小型にするときは外径を小さくしなければならず、そのため回転トランスのパターンが非常に小さくなってしまい、磁束と巻数の減少に伴う変圧比の低下が生じ、所定の検出電圧を得ることができなかった。また、検出相パターンが回転トランスの作る磁束を鎖交するので、大きな残留電圧が発生し角度誤差が大きなものとなっていた。
（２）特開平８−８４４４９号記載のレゾルバ、特開平８−３０６５６２号記載の回転トランスは、導体のシートコイル貼り付け時の芯ずれによって、１次側と２次側の中心が一致しなくなり、そして、そのシートコイルが回転すると、鎖交磁束の振幅に機械角３６０度の変動成分が現れるようになった。このように従来技術では、シートコイル貼り付け時に若干の芯ずれを起こしただけで、大きな角度誤差を引き起こすという問題があった。また、シートコイル貼り付け精度や組立精度を向上すれば角度誤差を低減できるものの、これはかえってコスト高となり、本来の安価を目的とした効果を失うという問題があった。
そこで、本発明は、検出電圧の低下を招くことなく小型化できると共に、シートコイル貼り付け時に芯ずれが生じても鎖交磁束の振幅変動を抑えることができる、角度誤差の小さい、安価なシートコイル形レゾルバを提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するために、請求項１記載の本発明は、円板状の回転子と、前記回転子の軸方向に空隙を介して挟み込むように配置された２個の円板状の固定子が備えられ、前記回転子は、円板状の軟磁性体の両面に、各々回転トランス２次側パターンとレゾルバ励磁相パターンを形成した回転側シートコイルが貼り付けられ、前記回転トランス２次側パターンに対向する一方の前記固定子は、円板状の軟磁性体に回転トランス１次側パターンを形成した固定側シートコイルが貼り付けられ、前記レゾルバ励磁相パターンに対向する他方の前記固定子は、円板状の軟磁性体にレゾルバ検出相パターンを形成した固定側シートコイルが貼り付けられていることを特徴としたものである。
請求項２に記載の本発明は、請求項１記載のシートコイル形レゾルバにおいて、前記回転側シートコイルは、前記レゾルバ励磁相パターンを形成した円板部と、前記回転トランス２次側パターンを形成した円板部と、前記レゾルバ励磁相パターンと前記回転トランス２次側パターンを接続する渡り線を形成した直線部とが１枚のシートで形成されたことを特徴としている。
請求項３に記載の本発明は、請求項１記載のシートコイル形レゾルバにおいて、前記固定側シートコイルは、前記レゾルバ検出相パターンを形成した円板部と、前記回転トランス１次側パターンを形成した円板部と、該２つの円板部を繋ぐ直線部とが１枚のシートで形成されたことを特徴としている。
請求項４に記載の本発明は、請求項１または２記載のシートコイル形レゾルバにおいて、円板部の両面に形成された前記回転トランス２次側パターンは外側から内側に渦巻くパターンであって互いに直列接続されており、円板部の両面に形成された前記レゾルバ励磁相パターンは両面とも周方向にＮを自然数とする２Ｎ個の渦巻くパターンが配置されるとともに、表面と裏面の渦巻きの中心が周方向の同じ位置に配置され、４Ｎ個の渦巻きが直列接続されて軸倍角ＮＸとなっていることを特徴としたものである。
請求項５に記載の本発明は、請求項１または３に記載のシートコイル形レゾルバにおいて、円板部の両面に形成された前記回転トランス１次側パターンは外側から内側に渦巻くパターンであって互いに直列接続されており、円板部の両面に形成された前記レゾルバ検出相パターンは、一方の面がα相、他方の面がβ相であって、それぞれ周方向に２Ｎ個の渦巻くパターンが配置されるとともに、α相とβ相の渦巻きの中心位置が互いに周方向に９０／Ｎ度ずれており、２Ｎ個の渦巻きがそれぞれ直列接続されて軸倍角ＮＸとなっていることを特徴としたものである。
請求項６記載の本発明は、請求項１から５までの何れか１項に記載のシートコイル形レゾルバにおいて、前記回転トランス２次側パターンの外径と前記回転トランス１次側パターンの外径は、何れか一方が他方に比べて大きくしたことを特徴としたものである。
請求項７記載の本発明は、請求項１から６までの何れか１項に記載のシートコイル形レゾルバにおいて、前記回転トランス２次側パターンのパターンピッチをλ2、前記回転トランス１次側パターンのパターンピッチをλ1とした場合、前記回転トランス２次側パターンの最外径導体の半径ｒ2と前記回転トランス１次側パターンの最外径導体の半径ｒ1が、０＜ｒ2−ｒ1≦４×λ2、もしくは、０＜ｒ1−ｒ2≦４×λ1の関係にしたことを特徴としたものである。
請求項８記載の本発明は、請求項１から５までの何れか１項に記載のシートコイル形レゾルバにおいて、前記レゾルバ励磁相パターンの外径が前記レゾルバ検出相パターンの外径より大きく、かつ前記レゾルバ励磁相パターンの内径が前記レゾルバ検出相パターンの内径より小さいか、若しくは、前記検出相パターンの外径が前記励磁相パターンの外径より大きく、かつ前記検出相パターンの内径が前記励磁相パターンの内径より小さくしたことを特徴としたものである。
請求項９記載の本発明は、請求項１、２、３、４、５、８の何れか１項に記載のシートコイル形レゾルバにおいて、前記レゾルバ励磁相パターンのパターンピッチをλθ、前記レゾルバ検出相パターンのパターンピッチをλαとし、前記レゾルバ励磁相パターンの最外径導体の半径ｒθOと前記回転トランス１次側パターンの最外径導体の半径ｒαO、前記レゾルバ励磁相パターンの最内径導体の半径ｒθIと前記回転トランス１次側パターンの最内径導体の半径ｒαiが、０＜ｒαO−ｒθO ≦４×λαで、かつ０＜ｒθi−ｒαi ≦４×λα、もしくは、０＜ｒθO−ｒαO ≦４×λθで、かつ０＜ｒαi −ｒθi ≦４×λθの関係にしたことを特徴としたものである。
上記手段により、請求項１から５までの本発明は、外径を小さくしても回転トランスの面積は従来のものより大きくできるので、検出電圧は従来のものより低下することはない。また回転トランスのパターンとレゾルバのパターンが同一面にないので、回転トランスの作る磁束はレゾルバの検出相パターンに全く鎖交することがない。従って残留電圧の問題が解消され、精度の良いシートコイル形レゾルバを提供できる。
また、請求項６から９までの本発明は、シートコイル貼り付け時の芯ずれや回転子の芯回転、芯ずれが起きても、鎖交磁束の振幅の変動が小さく、角度誤差が大きくなることがない。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図に基づいて説明する。
図１は本発明の第１の実施例を示すシートコイル形レゾルバの断面図である。図２は固定側シートコイルのパターンの平面図を展開したものであって、（ａ）は表面のパターンを示しており、（ｂ）は（ａ）の表面から透視した裏面のパターンを示している。図３は回転側シートコイルのパターンの平面図を展開したものであって、（ａ）は表面のパターンを示しており、（ｂ）は（ａ）の表面から透視した裏面のパターンを示している。これらの図では軸倍角２Ｘ、１相励磁／２相出力形のレゾルバを例としている。２Ｘとは、極対数２のレゾルバであり、軸倍角として表示する場合は通常Ｘを付記する。
本発明のシートコイル形レゾルバの特徴を以下に説明する。
図１において、回転子４とその軸方向両側面に設けた２個の固定子２、３から構成されている。回転子４は薄い円板のフェライトでできたバックヨーク４１の両面に回転側シートコイル６のそれぞれ円板部６１、６２が貼り付けられている。回転側シートコイル６は、導体として銅箔を用い、薄膜の絶縁シート層の両面にコイルパターンが形成されている。また回転子４のバックヨーク４１の一方の面には、中央にシャフト１が接着等によって垂直に固着されており、固定子２を構成するバックヨーク２１の中央にはシャフト１を通すための穴が設けられている。
【０００６】
まず、固定側シートコイルについて、図２を用いて説明する。
固定側シートコイル５は、２つの円板部５１、５２と、それをつなぐ直線部５３と、直線部５３の中央付近の一方から側方に伸びる突起部５４とで形成されており、円板部５１、５２にはそれぞれ回転トランス１次側パターン５５とレゾルバ検出相パターン５６、５７が形成されている。レゾルバ検出相パターン５６、５７は、表面のパターンがα相５６であり、裏面のパターンがβ相５７である。回転トランス１次側パターン５５は円板部５１の中央付近から外側に向う渦巻きとなっており、その端子５８は突起部５４の両面に２つ（＋、−）設けられている。端子５８の表面の（＋）と裏面の（−）は、それぞれ表面の渦巻きの外側と裏面の渦巻きの外側に繋がっており、さらに中央付近のスルーホール５９で互いに繋がっている。表面と裏面のパターンは同じ表面から見ると同じ方向に渦巻いており、１つのコイルをなしている。
【０００７】
レゾルバ検出相パターン５６、５７はそれぞれ周方向に４個の渦巻き状パターンが形成されており、互いに周方向に半ピッチずれている。したがって電気角で９０度ずれ、機械角で４５度ずれた配置となっている。
レゾルバ検出相パターン（α相）５６の端子５８は突起部５４の裏面に２つ （ＳＡ１、ＳＡ２）設けられており、裏面の渦巻きコイルパターンの間のスルーホール５０を通って表面の渦巻きパターンの中心に接続されている。その渦巻きの外側は渡り線によって隣の渦巻きの外側に繋がっており、さらに、その中心はスルーホール５０を通じて裏面で互いに繋がっている。
レゾルバ検出相パターン（β相）５７の端子５８は突起部５４の表面に２つ （ＳＢ１、ＳＢ２）設けられており、表面の渦巻きコイルパターンの間のスルーホール５０を通って裏面の渦巻きパターンの中心に接続されている。その渦巻きの外側は渡り線によって隣の渦巻きの外側に繋がっており、さらに、その中心はスルーホール５０を通じて表面で互いに繋がっている。
【０００８】
次に、回転側シートコイルについて、図３を用いて説明する。
回転側シートコイル６は２つの円板部６１、６２とそれをつなぐ直線部６３とで構成されており、円板部６１、６２には、それぞれ回転トランス２次側パターン６４とレゾルバ励磁側パターン６５が形成されている。レゾルバ励磁相パターン６５は両面とも周方向に４個の渦巻き状パターンが形成されており、両面の周方向位置は同じになっている。これらのパターンは全てが直列に接続されており、次のようになっている。直線部６３の両面には、それぞれ回転トランス２次側パターン６４とレゾルバ励磁側パターン６５を繋ぐ渡り線が形成されている。それぞれ回転トランス２次側パターン６４の両面に形成された渦巻きの外側に繋がっており、渦巻きの内側ではスルーホール６６を介して互いに接続されている。直線部６３の表面の渡り線は、レゾルバ励磁側パターン６５の表面にある１つの渦巻きの外側に繋がっており、その中央でスルーホール６７を介して裏面の渦巻きの中央に繋がっている。裏面の渦巻きの外側はその隣の渦巻きの外側に繋がっており、更にその渦巻きの中心でスルーホール６７を介して表面の渦巻きに繋がっている。同じような繋ぎ方が繰返され、最後は直線部６３の裏面の渡り線に繋がっている。
【０００９】
以上のように形成された固定側シートコイル５と回転側シートコイル６は、直線部５３、６３で折り曲げられ、それぞれ固定子２、３のバックヨーク２１、３１と回転子のバックヨーク４１に貼付けられている。そして、固定側シートコイル５の回転トランス１次側パターン５５と回転側シートコイル６の回転トランス２次側パターン６４とが対向し、固定側シートコイル５のレゾルバ検出相パターン５６、５７と回転側シートコイル６のレゾルバ励磁側パターン６５とが対向するよう配置されている。
【００１０】
次に動作について説明する。
このように構成されたシートコイル形レゾルバにおいて、固定側にある回転トランス１次側パターン５５の端子５８（＋、−）から高周波の電圧を印加することにより、まず回転側の回転トランス２次側パターン６４に電圧が誘起される。その電圧によってレゾルバ励磁相パターン６５に電流が流れ、周方向に山と谷を持つ磁束分布を作る。その磁束が固定側のレゾルバ検出相パターン５６、５７に鎖交すると、回転角に応じて振幅が変化する検出電圧を得ることができる。またα相のレゾルバ検出相パターン５６とβ相のレゾルバ検出相パターン５７が電気角で９０度の位相差をもって配置されているため、その検出電圧の振幅も電気角で９０度の位相差で変化し、１相励磁／２相出力形のレゾルバとして機能している。
【００１１】
本発明の第１の実施例は、回転トランス２次側パターンとレゾルバ励磁相パターンを両面に備えた回転子と、回転子の軸方向両側に空隙を介して挟むように回転トランス１次側パターンとレゾルバ検出相パターンを備えた固定子を配置するレゾルバを構成したので、本発明に対して、従来の回転トランスのパターンをレゾルバのパターンの内側に設けたものと比較すると、本発明の回転トランスのパターンは、従来と同じ外径の場合、約４倍の面積となる。その結果、ターン数が１次側と２次側を合わせて８倍になり、さらにパーミアンスの増加によって回転トランスの２次側が鎖交する磁束は格段に大きくなる。すなわち、所定の検出電圧を得る場合は、本実施例の方が従来に比べ大きく消費電力を低減することができる。また、回転トランスのパターンとレゾルバ検出相のパターンが従来と違い同一面上にないため、回転トランスによって発生した磁束はレゾルバ検出相パターンに全く鎖交することがない。すなわち、従来発生していた残留電圧の問題が本発明によって解消され、精度の良いシートコイル形レゾルバを得ることが出来る。
【００１２】
次に、本発明の第２の実施例を説明する。
図４は本発明の第２の実施例を示すシートコイル形レゾルバのそれぞれ同一方向から見たパターンの図であって、（ａ）は回転トランスの１次側パターン、（ｂ）は回転トランスの２次側パターンである。図中の実線はシートコイルの表側のパターンであり、点線は表側から透視した裏側のパターンを意味する。また、（ｃ）は回転トランスの１次側と２次側が対向したときの各パターンの最外径の輪郭を図示したものである。
図において、この第２の実施例が第１の実施例と異なるのは、２次側パターンの最外径導体の半径ｒ2が１次側パターンの最外径導体の半径ｒ1よりも大きくなっていることである。この外径の差ｒ2−ｒ1は、２次側パターンのパターンピッチをλ2とした場合、
０＜ｒ2−ｒ1≦４×λ2
の関係にある。
なお、このような条件としたのは、シートコイル貼り付け時の芯ずれ量は、組立の容易性を考慮したとしても±０．２ｍｍ以下であり、また、パターンピッチは最小で０．０５ｍｍ程度であるので、４×λ2は最小で０．２ｍｍであり、ｒ2−ｒ1が０．２ｍｍであるとすれば、芯ずれ量が±０．２ｍｍであったとしても１次側パターンが２次側パターンの外側にでることがないという理由からである。
【００１３】
次に動作について説明する。
図５は、回転子が固定子の中心に対して、芯ずれを起こした際の回転トランス１次側パターンと２次側パターンの最外径の輪郭を示す図であって、（ａ）は回転子が静止した場合、（ｂ）は回転子が９０度回転した場合、（ｃ）は回転子が１８０度回転した場合、（ｄ）は回転子が２７０度回転した場合を示すものである。このように構成されたシートコイル形レゾルバにおいて、シートコイル貼り付け時の芯ずれが起こると、回転子側シートコイルが固定側シートコイルに対して芯回転が起き、回転トランス２次側パターン６４は、図５（ａ）〜（ｄ）に示すように、回転トランス１次側パターン５５上を回転する。１次側パターン５５の最外径は２次側パターン６４の最外径の内側に必ず入るので、鎖交磁束の振幅変動が小さくなる。
本発明の第２の実施例はこのような構成にしたので、シートコイル貼り付け時の芯ずれや回転子の芯回転、芯ずれが起きても、鎖交磁束の振幅の変動が小さく、角度誤差が大きくなることがない。
【００１４】
次に、第３の実施例について説明する。
図６は本発明の第３の実施例を示すシートコイル形レゾルバのそれぞれ同一方向から見たパターンの図であって、（ａ）はレゾルバ部検出相パターン、（ｂ）はレゾルバ部の励磁相パターンである。図中の実線はシートコイルの表側のパターンであり、点線は表側から透視した裏側のパターンを意味する。また、（ｃ）はレゾルバ部の励磁相と検出相が対向したときの各パターンの最外径と最内径の輪郭を図示したものである。この第３の実施例では、軸倍角３Ｘ、１相励磁２相検出形のレゾルバの電気角３６０°分の渦巻パターンを例とする極対数３のレゾルバで説明する。
図において、この第３の実施例が第１の実施例と異なるのは、検出相パターンの最外径導体の半径ｒαOが励磁相パターンの最外径導体の半径ｒθOよりも大きく、検出相パターンの最内径導体の半径ｒαiが励磁相パターンの最内径導体の半径ｒθiより小さくなっていることである。この半径の差ｒαO−ｒθOとｒθi−ｒαiは、検出相パターンのパターンピッチをλαとした場合、
０＜ｒαO−ｒθO ≦４×λα
で、かつ、
０＜ｒθi−ｒαi ≦４×λα
の関係にある点である。
【００１５】
次に動作について説明する。
図７は、回転子が固定子の中心に対して、芯ずれを起こした際のレゾルバ検出相パターンと励磁相パターンの最外径と最内径の輪郭を示す図であって、（ａ）は回転子が静止した場合、（ｂ）は回転子が９０度回転した場合、（ｃ）は回転子が１８０度回転した場合、（ｄ）は回転子が２７０度回転した場合を示すものである。このように構成されたシートコイル形レゾルバにおいて、シートコイル貼り付け時の芯ずれが起こると、回転子側シートコイルが固定側シートコイルに対して芯回転が起き、レゾルバ励磁相パターン６５は図７（ａ）〜（ｄ）に示すようにレゾルバ検出相パターン５６、５７上を回転する。励磁相パターン６５の最外径は検出相パターン５６、５７の最外径の内側に必ず入り、励磁相パターン６５の最内径は検出相パターン５６、５７の最内径の外側に入るので、鎖交磁束の振幅変動が小さくなる。
ここで、軸倍角３Ｘのシートコイル形レゾルバにおける芯ずれ量δと角度誤差の関係を図８に示す。これは最小パターンピッチ５０μｍにおいて、ｒαO−ｒθO＝０、ｒαO−ｒθO＝λα、ｒαO−ｒθO＝２×λα、ｒαO−ｒθO＝３×λα、ｒαO−ｒθO＝４×λαの角度誤差を表したものである。図からもわかるように、従来技術の場合（ｒαO−ｒθO＝０）は芯ずれ量δが大きくなるにつれて極端に角度誤差が増加した。しかし、本発明によれば芯ずれ量δが０．２ｍｍあったとしてもｒαO−ｒθO＝４×λα、かつｒθO −ｒαO＝４×λα、つまり検出相の外側の半径を励磁相よりも４ピッチ分大きくし、検出相の内側の半径を励磁相よりも４ピッチ分小さくしておけば角度誤差は小さいままである。また、軸倍角３Ｘのレゾルバにおいて角度誤差は５分以下であれば十分であるとすれば、ｒαO−ｒθO＝２×λα、かつｒθO −ｒαO＝２×λα、つまり検出相の外側の半径を励磁相よりも２ピッチ分大きくし、検出相の内側の半径を励磁相よりも２ピッチ分小さくしておけば良いことになる。
【００１６】
以上の実施例では、シートコイルが大きくなるために小型化を目的とする場合短所となるように見えるが、大きくしたとしても最大で±０．２ｍｍであり、全体の大きさから見れば何ら問題になるほど大きくならない。
また、一方のパターンを大きくするためにターン数を多くするが、これにより抵抗増加による損失増加が懸念される。しかし、そのターン数の増加は本発明によると４本以下であり、１個の渦巻パターンのターン数に対する割合は最大で５％である。つまり、レゾルバ全体の損失のうちで占める増加分としては非常に小さく、ほとんど問題になることはない。
本発明の第３の実施例はこのような構成にしたので、第２の実施例と同様にシートコイル貼り付け時の芯ずれや回転子の芯回転、芯ずれが起きても、鎖交磁束の振幅の変動が小さく、角度誤差が大きくなることがない。
【００１７】
なお、第１の実施例において、回転子もしくは固定子のバックヨークは、図１では厚さを適当にとっているが、回転トランスやレゾルバのパターンが作る磁束は非常に小さいため、これらのバックヨークの厚みを２〜３ｍｍ程度まで薄くしても何ら問題となることはない。また、回転子の両面のパターンによって作られる磁束は同様の理由で干渉することがない。
また、第２、第３の実施例では、回転トランス部においては２次側パターンの最外径導体の半径ｒ2が１次側パターンの最外径導体の半径ｒ1よりも大きい場合であり、レゾルバ部においては検出相パターンの最外径導体の半径ｒαOが励磁相パターンの最外径導体の半径ｒθOよりも大きく、検出相パターンの最内径導体の半径ｒαiが励磁相パターンの最内径導体の半径ｒθiより小さい場合を示したが、各々大小関係は逆であっても差し支えないことは言うまでもない。また、本実施例では回転トランス部とレゾルバ部を別個に取り扱ったが、どちらも一体としたシートコイルとして構成しても何ら差し支えない。
また、上記実施例では軸倍角２Ｘと３Ｘの場合を説明したが、他の軸倍角を用いても良いことは言うまでもなく、同じ効果が得られる。
【００１８】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば次のような効果がある。
（１）第１の実施例は従来例に比べ、消費電力を大きく低減することができ、停電時のバッテリ運転の際に非常に有効なものとなる。また、従来のものは、所定の検出電圧を得るにはギャップを数十μｍと微少なものとしなければならなかったが、本発明では磁束の鎖交面積の増加によりギャップを広げることができ組立を簡易にすることができる。さらに、従来例でレゾルバ部分を小型にするときは、その内側にある回転トランス部分が非常に小さくなってしまい所定の検出電圧を得ることができなかったが、本発明によれば小型にした場合も所定の検出電圧を得ることが可能となる。さらには、従来問題となった残留電圧を低減することができ、より角度誤差の小さいものが提供できる。
（２）第２、３の実施例は従来例に比べ、シートコイル貼り付け時に芯ずれが生じても、鎖交磁束の振幅変動を抑えることができ、角度誤差を小さく保つことができる。また、むやみに組み立て精度を上げる必要がないので、安価なレゾルバを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例を示すシートコイル形レゾルバの断面図である。
【図２】固定側シートコイルのパターンの平面図を展開したものであって、（ａ）は表面のパターンを示しており、（ｂ）は（ａ）の表面から透視した裏面のパターンを示している。
【図３】回転側シートコイルのパターンを示す平面図を展開したものであって、（ａ）は表面のパターンを示しており、（ｂ）は（ａ）の表面から透視した裏面のパターンを示している。
【図４】本発明の第２の実施例を示すシートコイル形レゾルバのそれぞれ同一方向から見たパターンの図であって、（ａ）は回転トランスの１次側パターン、（ｂ）は回転トランスの２次側パターンであって、図中実線はシートコイルの表側のパターン、点線は表側から透視した裏側のパターンであり、（ｃ）は回転トランスの１次側と２次側が対向したときの各パターンの最外径の輪郭を図示したものである。
【図５】回転子が固定子の中心に対して、芯ずれを起こした際の回転トランス１次側パターンと１次側パターンの最外径の輪郭を示す図であって、（ａ）は回転子が静止した場合、（ｂ）は回転子が９０度回転した場合、（ｃ）は回転子が１８０度回転した場合、（ｄ）は回転子が２７０度回転した場合を示すものである。
【図６】本発明の第３の実施例を示すシートコイル形レゾルバのそれぞれ同一方向から見たパターンの図であって、（ａ）はレゾルバ部検出相パターン、（ｂ）はレゾルバ部の励磁相パターンであって、図中実線はシートコイルの表側のパターン、点線は表側から透視した裏側のパターンであり、（ｃ）はレゾルバ部の励磁相と検出相が対向したときの各パターンの最外径と最内径の輪郭を図示したものである。
【図７】回転子が固定子の中心に対して、芯ずれを起こした際のレゾルバ検出相パターンと励磁相パターンの最外径と最内径の輪郭を示す図であって、（ａ）は回転子が静止した場合、（ｂ）は回転子が９０度回転した場合、（ｃ）は回転子が１８０度回転した場合、（ｄ）は回転子が２７０度回転した場合を示すものである。
【図８】軸倍角３Ｘ、外径φ３５ｍｍ程度のシートコイル形レゾルバにおける芯ずれ量δと角度誤差の関係を示す図である。
【符号の説明】
１ シャフト
２、３ 固定子
２１、３１、４１ バックヨーク（軟磁性体）
４ 回転子
５ 固定側シートコイル
５１、５２、６１、６２ 円板部
５３、６３ 直線部
５４ 突起部
５５ 回転トランス１次側パターン
５６ レゾルバ検出相パターン（α相）
５７ レゾルバ検出相パターン（β相）
５８ 端子
５０、５９、６６、６７ スルーホール
６ 回転側シートコイル
６４ 回転トランス２次側パターン
６５ レゾルバ励磁相パターン
【発明の属する技術分野】
本発明は、シートコイルで構成された小型・薄型のシートコイル形レゾルバに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のシートコイル形レゾルバには、１相からなる励磁相の平面状シートコイルと２相からなる検出相の平面状シートコイルが空隙を介して配置されて構成されるものがある。検出相は薄膜の絶縁シート層を挟んで、表側と裏側に銅箔で形成された渦巻き状パターンからなる検出相と、同じく薄膜の絶縁シート層を挟んで、裏側には同一のパターンであるが前記検出相と電気角９０度の位相差を持つもう一つの検出相が配置されており、一方、励磁相は薄膜の絶縁シート層を挟んで、表側と裏側に同一の渦巻き状パターンが位相差なく配置されている。このシートコイル形レゾルバは、エッチング等により精密にパターン化された渦巻き状パターンによって、検出相の鎖交磁束が回転角度によって精度良く正弦波状に変化し、角度誤差の小さいレゾルバとなっている（例えば、特開平８−８４４４９号公報）。
また、シートコイル形レゾルバと同等の機能を有するものとして、次のような回転トランスが開示されている。この回転トランスは、絶縁体よりなる薄膜状の基板の表裏に形成した一対の二次側の導体パターンを、円の一部に間隙を設けた同心円状で多段の薄膜導体により形成して、薄膜導体間の端部をジャンパ線で接続するように構成しており、この２次側を、スルーホールを介してトランスの１次側に空隙を介して対向配置したものである（例えば、特開平８−３０６５６２号公報）。
また、他の従来のシートコイル形レゾルバには、回転トランスのパターンをレゾルバのパターンの内側に設け、回転トランスのパターンとレゾルバのパターンを一体化したものがある（特開平８−１３６２１１号公報）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来技術では次のような問題点があった。
（１）特開平８−１３６２１１号記載の回転トランス形レゾルバは、回転トランスのパターンとレゾルバのパターンを一体化したため、加工工数を低減し低コスト化は得られるものの、小型にするときは外径を小さくしなければならず、そのため回転トランスのパターンが非常に小さくなってしまい、磁束と巻数の減少に伴う変圧比の低下が生じ、所定の検出電圧を得ることができなかった。また、検出相パターンが回転トランスの作る磁束を鎖交するので、大きな残留電圧が発生し角度誤差が大きなものとなっていた。
（２）特開平８−８４４４９号記載のレゾルバ、特開平８−３０６５６２号記載の回転トランスは、導体のシートコイル貼り付け時の芯ずれによって、１次側と２次側の中心が一致しなくなり、そして、そのシートコイルが回転すると、鎖交磁束の振幅に機械角３６０度の変動成分が現れるようになった。このように従来技術では、シートコイル貼り付け時に若干の芯ずれを起こしただけで、大きな角度誤差を引き起こすという問題があった。また、シートコイル貼り付け精度や組立精度を向上すれば角度誤差を低減できるものの、これはかえってコスト高となり、本来の安価を目的とした効果を失うという問題があった。
そこで、本発明は、検出電圧の低下を招くことなく小型化できると共に、シートコイル貼り付け時に芯ずれが生じても鎖交磁束の振幅変動を抑えることができる、角度誤差の小さい、安価なシートコイル形レゾルバを提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するために、請求項１記載の本発明は、円板状の回転子と、前記回転子の軸方向に空隙を介して挟み込むように配置された２個の円板状の固定子が備えられ、前記回転子は、円板状の軟磁性体の両面に、各々回転トランス２次側パターンとレゾルバ励磁相パターンを形成した回転側シートコイルが貼り付けられ、前記回転トランス２次側パターンに対向する一方の前記固定子は、円板状の軟磁性体に回転トランス１次側パターンを形成した固定側シートコイルが貼り付けられ、前記レゾルバ励磁相パターンに対向する他方の前記固定子は、円板状の軟磁性体にレゾルバ検出相パターンを形成した固定側シートコイルが貼り付けられていることを特徴としたものである。
請求項２に記載の本発明は、請求項１記載のシートコイル形レゾルバにおいて、前記回転側シートコイルは、前記レゾルバ励磁相パターンを形成した円板部と、前記回転トランス２次側パターンを形成した円板部と、前記レゾルバ励磁相パターンと前記回転トランス２次側パターンを接続する渡り線を形成した直線部とが１枚のシートで形成されたことを特徴としている。
請求項３に記載の本発明は、請求項１記載のシートコイル形レゾルバにおいて、前記固定側シートコイルは、前記レゾルバ検出相パターンを形成した円板部と、前記回転トランス１次側パターンを形成した円板部と、該２つの円板部を繋ぐ直線部とが１枚のシートで形成されたことを特徴としている。
請求項４に記載の本発明は、請求項１または２記載のシートコイル形レゾルバにおいて、円板部の両面に形成された前記回転トランス２次側パターンは外側から内側に渦巻くパターンであって互いに直列接続されており、円板部の両面に形成された前記レゾルバ励磁相パターンは両面とも周方向にＮを自然数とする２Ｎ個の渦巻くパターンが配置されるとともに、表面と裏面の渦巻きの中心が周方向の同じ位置に配置され、４Ｎ個の渦巻きが直列接続されて軸倍角ＮＸとなっていることを特徴としたものである。
請求項５に記載の本発明は、請求項１または３に記載のシートコイル形レゾルバにおいて、円板部の両面に形成された前記回転トランス１次側パターンは外側から内側に渦巻くパターンであって互いに直列接続されており、円板部の両面に形成された前記レゾルバ検出相パターンは、一方の面がα相、他方の面がβ相であって、それぞれ周方向に２Ｎ個の渦巻くパターンが配置されるとともに、α相とβ相の渦巻きの中心位置が互いに周方向に９０／Ｎ度ずれており、２Ｎ個の渦巻きがそれぞれ直列接続されて軸倍角ＮＸとなっていることを特徴としたものである。
請求項６記載の本発明は、請求項１から５までの何れか１項に記載のシートコイル形レゾルバにおいて、前記回転トランス２次側パターンの外径と前記回転トランス１次側パターンの外径は、何れか一方が他方に比べて大きくしたことを特徴としたものである。
請求項７記載の本発明は、請求項１から６までの何れか１項に記載のシートコイル形レゾルバにおいて、前記回転トランス２次側パターンのパターンピッチをλ2、前記回転トランス１次側パターンのパターンピッチをλ1とした場合、前記回転トランス２次側パターンの最外径導体の半径ｒ2と前記回転トランス１次側パターンの最外径導体の半径ｒ1が、０＜ｒ2−ｒ1≦４×λ2、もしくは、０＜ｒ1−ｒ2≦４×λ1の関係にしたことを特徴としたものである。
請求項８記載の本発明は、請求項１から５までの何れか１項に記載のシートコイル形レゾルバにおいて、前記レゾルバ励磁相パターンの外径が前記レゾルバ検出相パターンの外径より大きく、かつ前記レゾルバ励磁相パターンの内径が前記レゾルバ検出相パターンの内径より小さいか、若しくは、前記検出相パターンの外径が前記励磁相パターンの外径より大きく、かつ前記検出相パターンの内径が前記励磁相パターンの内径より小さくしたことを特徴としたものである。
請求項９記載の本発明は、請求項１、２、３、４、５、８の何れか１項に記載のシートコイル形レゾルバにおいて、前記レゾルバ励磁相パターンのパターンピッチをλθ、前記レゾルバ検出相パターンのパターンピッチをλαとし、前記レゾルバ励磁相パターンの最外径導体の半径ｒθOと前記回転トランス１次側パターンの最外径導体の半径ｒαO、前記レゾルバ励磁相パターンの最内径導体の半径ｒθIと前記回転トランス１次側パターンの最内径導体の半径ｒαiが、０＜ｒαO−ｒθO ≦４×λαで、かつ０＜ｒθi−ｒαi ≦４×λα、もしくは、０＜ｒθO−ｒαO ≦４×λθで、かつ０＜ｒαi −ｒθi ≦４×λθの関係にしたことを特徴としたものである。
上記手段により、請求項１から５までの本発明は、外径を小さくしても回転トランスの面積は従来のものより大きくできるので、検出電圧は従来のものより低下することはない。また回転トランスのパターンとレゾルバのパターンが同一面にないので、回転トランスの作る磁束はレゾルバの検出相パターンに全く鎖交することがない。従って残留電圧の問題が解消され、精度の良いシートコイル形レゾルバを提供できる。
また、請求項６から９までの本発明は、シートコイル貼り付け時の芯ずれや回転子の芯回転、芯ずれが起きても、鎖交磁束の振幅の変動が小さく、角度誤差が大きくなることがない。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図に基づいて説明する。
図１は本発明の第１の実施例を示すシートコイル形レゾルバの断面図である。図２は固定側シートコイルのパターンの平面図を展開したものであって、（ａ）は表面のパターンを示しており、（ｂ）は（ａ）の表面から透視した裏面のパターンを示している。図３は回転側シートコイルのパターンの平面図を展開したものであって、（ａ）は表面のパターンを示しており、（ｂ）は（ａ）の表面から透視した裏面のパターンを示している。これらの図では軸倍角２Ｘ、１相励磁／２相出力形のレゾルバを例としている。２Ｘとは、極対数２のレゾルバであり、軸倍角として表示する場合は通常Ｘを付記する。
本発明のシートコイル形レゾルバの特徴を以下に説明する。
図１において、回転子４とその軸方向両側面に設けた２個の固定子２、３から構成されている。回転子４は薄い円板のフェライトでできたバックヨーク４１の両面に回転側シートコイル６のそれぞれ円板部６１、６２が貼り付けられている。回転側シートコイル６は、導体として銅箔を用い、薄膜の絶縁シート層の両面にコイルパターンが形成されている。また回転子４のバックヨーク４１の一方の面には、中央にシャフト１が接着等によって垂直に固着されており、固定子２を構成するバックヨーク２１の中央にはシャフト１を通すための穴が設けられている。
【０００６】
まず、固定側シートコイルについて、図２を用いて説明する。
固定側シートコイル５は、２つの円板部５１、５２と、それをつなぐ直線部５３と、直線部５３の中央付近の一方から側方に伸びる突起部５４とで形成されており、円板部５１、５２にはそれぞれ回転トランス１次側パターン５５とレゾルバ検出相パターン５６、５７が形成されている。レゾルバ検出相パターン５６、５７は、表面のパターンがα相５６であり、裏面のパターンがβ相５７である。回転トランス１次側パターン５５は円板部５１の中央付近から外側に向う渦巻きとなっており、その端子５８は突起部５４の両面に２つ（＋、−）設けられている。端子５８の表面の（＋）と裏面の（−）は、それぞれ表面の渦巻きの外側と裏面の渦巻きの外側に繋がっており、さらに中央付近のスルーホール５９で互いに繋がっている。表面と裏面のパターンは同じ表面から見ると同じ方向に渦巻いており、１つのコイルをなしている。
【０００７】
レゾルバ検出相パターン５６、５７はそれぞれ周方向に４個の渦巻き状パターンが形成されており、互いに周方向に半ピッチずれている。したがって電気角で９０度ずれ、機械角で４５度ずれた配置となっている。
レゾルバ検出相パターン（α相）５６の端子５８は突起部５４の裏面に２つ （ＳＡ１、ＳＡ２）設けられており、裏面の渦巻きコイルパターンの間のスルーホール５０を通って表面の渦巻きパターンの中心に接続されている。その渦巻きの外側は渡り線によって隣の渦巻きの外側に繋がっており、さらに、その中心はスルーホール５０を通じて裏面で互いに繋がっている。
レゾルバ検出相パターン（β相）５７の端子５８は突起部５４の表面に２つ （ＳＢ１、ＳＢ２）設けられており、表面の渦巻きコイルパターンの間のスルーホール５０を通って裏面の渦巻きパターンの中心に接続されている。その渦巻きの外側は渡り線によって隣の渦巻きの外側に繋がっており、さらに、その中心はスルーホール５０を通じて表面で互いに繋がっている。
【０００８】
次に、回転側シートコイルについて、図３を用いて説明する。
回転側シートコイル６は２つの円板部６１、６２とそれをつなぐ直線部６３とで構成されており、円板部６１、６２には、それぞれ回転トランス２次側パターン６４とレゾルバ励磁側パターン６５が形成されている。レゾルバ励磁相パターン６５は両面とも周方向に４個の渦巻き状パターンが形成されており、両面の周方向位置は同じになっている。これらのパターンは全てが直列に接続されており、次のようになっている。直線部６３の両面には、それぞれ回転トランス２次側パターン６４とレゾルバ励磁側パターン６５を繋ぐ渡り線が形成されている。それぞれ回転トランス２次側パターン６４の両面に形成された渦巻きの外側に繋がっており、渦巻きの内側ではスルーホール６６を介して互いに接続されている。直線部６３の表面の渡り線は、レゾルバ励磁側パターン６５の表面にある１つの渦巻きの外側に繋がっており、その中央でスルーホール６７を介して裏面の渦巻きの中央に繋がっている。裏面の渦巻きの外側はその隣の渦巻きの外側に繋がっており、更にその渦巻きの中心でスルーホール６７を介して表面の渦巻きに繋がっている。同じような繋ぎ方が繰返され、最後は直線部６３の裏面の渡り線に繋がっている。
【０００９】
以上のように形成された固定側シートコイル５と回転側シートコイル６は、直線部５３、６３で折り曲げられ、それぞれ固定子２、３のバックヨーク２１、３１と回転子のバックヨーク４１に貼付けられている。そして、固定側シートコイル５の回転トランス１次側パターン５５と回転側シートコイル６の回転トランス２次側パターン６４とが対向し、固定側シートコイル５のレゾルバ検出相パターン５６、５７と回転側シートコイル６のレゾルバ励磁側パターン６５とが対向するよう配置されている。
【００１０】
次に動作について説明する。
このように構成されたシートコイル形レゾルバにおいて、固定側にある回転トランス１次側パターン５５の端子５８（＋、−）から高周波の電圧を印加することにより、まず回転側の回転トランス２次側パターン６４に電圧が誘起される。その電圧によってレゾルバ励磁相パターン６５に電流が流れ、周方向に山と谷を持つ磁束分布を作る。その磁束が固定側のレゾルバ検出相パターン５６、５７に鎖交すると、回転角に応じて振幅が変化する検出電圧を得ることができる。またα相のレゾルバ検出相パターン５６とβ相のレゾルバ検出相パターン５７が電気角で９０度の位相差をもって配置されているため、その検出電圧の振幅も電気角で９０度の位相差で変化し、１相励磁／２相出力形のレゾルバとして機能している。
【００１１】
本発明の第１の実施例は、回転トランス２次側パターンとレゾルバ励磁相パターンを両面に備えた回転子と、回転子の軸方向両側に空隙を介して挟むように回転トランス１次側パターンとレゾルバ検出相パターンを備えた固定子を配置するレゾルバを構成したので、本発明に対して、従来の回転トランスのパターンをレゾルバのパターンの内側に設けたものと比較すると、本発明の回転トランスのパターンは、従来と同じ外径の場合、約４倍の面積となる。その結果、ターン数が１次側と２次側を合わせて８倍になり、さらにパーミアンスの増加によって回転トランスの２次側が鎖交する磁束は格段に大きくなる。すなわち、所定の検出電圧を得る場合は、本実施例の方が従来に比べ大きく消費電力を低減することができる。また、回転トランスのパターンとレゾルバ検出相のパターンが従来と違い同一面上にないため、回転トランスによって発生した磁束はレゾルバ検出相パターンに全く鎖交することがない。すなわち、従来発生していた残留電圧の問題が本発明によって解消され、精度の良いシートコイル形レゾルバを得ることが出来る。
【００１２】
次に、本発明の第２の実施例を説明する。
図４は本発明の第２の実施例を示すシートコイル形レゾルバのそれぞれ同一方向から見たパターンの図であって、（ａ）は回転トランスの１次側パターン、（ｂ）は回転トランスの２次側パターンである。図中の実線はシートコイルの表側のパターンであり、点線は表側から透視した裏側のパターンを意味する。また、（ｃ）は回転トランスの１次側と２次側が対向したときの各パターンの最外径の輪郭を図示したものである。
図において、この第２の実施例が第１の実施例と異なるのは、２次側パターンの最外径導体の半径ｒ2が１次側パターンの最外径導体の半径ｒ1よりも大きくなっていることである。この外径の差ｒ2−ｒ1は、２次側パターンのパターンピッチをλ2とした場合、
０＜ｒ2−ｒ1≦４×λ2
の関係にある。
なお、このような条件としたのは、シートコイル貼り付け時の芯ずれ量は、組立の容易性を考慮したとしても±０．２ｍｍ以下であり、また、パターンピッチは最小で０．０５ｍｍ程度であるので、４×λ2は最小で０．２ｍｍであり、ｒ2−ｒ1が０．２ｍｍであるとすれば、芯ずれ量が±０．２ｍｍであったとしても１次側パターンが２次側パターンの外側にでることがないという理由からである。
【００１３】
次に動作について説明する。
図５は、回転子が固定子の中心に対して、芯ずれを起こした際の回転トランス１次側パターンと２次側パターンの最外径の輪郭を示す図であって、（ａ）は回転子が静止した場合、（ｂ）は回転子が９０度回転した場合、（ｃ）は回転子が１８０度回転した場合、（ｄ）は回転子が２７０度回転した場合を示すものである。このように構成されたシートコイル形レゾルバにおいて、シートコイル貼り付け時の芯ずれが起こると、回転子側シートコイルが固定側シートコイルに対して芯回転が起き、回転トランス２次側パターン６４は、図５（ａ）〜（ｄ）に示すように、回転トランス１次側パターン５５上を回転する。１次側パターン５５の最外径は２次側パターン６４の最外径の内側に必ず入るので、鎖交磁束の振幅変動が小さくなる。
本発明の第２の実施例はこのような構成にしたので、シートコイル貼り付け時の芯ずれや回転子の芯回転、芯ずれが起きても、鎖交磁束の振幅の変動が小さく、角度誤差が大きくなることがない。
【００１４】
次に、第３の実施例について説明する。
図６は本発明の第３の実施例を示すシートコイル形レゾルバのそれぞれ同一方向から見たパターンの図であって、（ａ）はレゾルバ部検出相パターン、（ｂ）はレゾルバ部の励磁相パターンである。図中の実線はシートコイルの表側のパターンであり、点線は表側から透視した裏側のパターンを意味する。また、（ｃ）はレゾルバ部の励磁相と検出相が対向したときの各パターンの最外径と最内径の輪郭を図示したものである。この第３の実施例では、軸倍角３Ｘ、１相励磁２相検出形のレゾルバの電気角３６０°分の渦巻パターンを例とする極対数３のレゾルバで説明する。
図において、この第３の実施例が第１の実施例と異なるのは、検出相パターンの最外径導体の半径ｒαOが励磁相パターンの最外径導体の半径ｒθOよりも大きく、検出相パターンの最内径導体の半径ｒαiが励磁相パターンの最内径導体の半径ｒθiより小さくなっていることである。この半径の差ｒαO−ｒθOとｒθi−ｒαiは、検出相パターンのパターンピッチをλαとした場合、
０＜ｒαO−ｒθO ≦４×λα
で、かつ、
０＜ｒθi−ｒαi ≦４×λα
の関係にある点である。
【００１５】
次に動作について説明する。
図７は、回転子が固定子の中心に対して、芯ずれを起こした際のレゾルバ検出相パターンと励磁相パターンの最外径と最内径の輪郭を示す図であって、（ａ）は回転子が静止した場合、（ｂ）は回転子が９０度回転した場合、（ｃ）は回転子が１８０度回転した場合、（ｄ）は回転子が２７０度回転した場合を示すものである。このように構成されたシートコイル形レゾルバにおいて、シートコイル貼り付け時の芯ずれが起こると、回転子側シートコイルが固定側シートコイルに対して芯回転が起き、レゾルバ励磁相パターン６５は図７（ａ）〜（ｄ）に示すようにレゾルバ検出相パターン５６、５７上を回転する。励磁相パターン６５の最外径は検出相パターン５６、５７の最外径の内側に必ず入り、励磁相パターン６５の最内径は検出相パターン５６、５７の最内径の外側に入るので、鎖交磁束の振幅変動が小さくなる。
ここで、軸倍角３Ｘのシートコイル形レゾルバにおける芯ずれ量δと角度誤差の関係を図８に示す。これは最小パターンピッチ５０μｍにおいて、ｒαO−ｒθO＝０、ｒαO−ｒθO＝λα、ｒαO−ｒθO＝２×λα、ｒαO−ｒθO＝３×λα、ｒαO−ｒθO＝４×λαの角度誤差を表したものである。図からもわかるように、従来技術の場合（ｒαO−ｒθO＝０）は芯ずれ量δが大きくなるにつれて極端に角度誤差が増加した。しかし、本発明によれば芯ずれ量δが０．２ｍｍあったとしてもｒαO−ｒθO＝４×λα、かつｒθO −ｒαO＝４×λα、つまり検出相の外側の半径を励磁相よりも４ピッチ分大きくし、検出相の内側の半径を励磁相よりも４ピッチ分小さくしておけば角度誤差は小さいままである。また、軸倍角３Ｘのレゾルバにおいて角度誤差は５分以下であれば十分であるとすれば、ｒαO−ｒθO＝２×λα、かつｒθO −ｒαO＝２×λα、つまり検出相の外側の半径を励磁相よりも２ピッチ分大きくし、検出相の内側の半径を励磁相よりも２ピッチ分小さくしておけば良いことになる。
【００１６】
以上の実施例では、シートコイルが大きくなるために小型化を目的とする場合短所となるように見えるが、大きくしたとしても最大で±０．２ｍｍであり、全体の大きさから見れば何ら問題になるほど大きくならない。
また、一方のパターンを大きくするためにターン数を多くするが、これにより抵抗増加による損失増加が懸念される。しかし、そのターン数の増加は本発明によると４本以下であり、１個の渦巻パターンのターン数に対する割合は最大で５％である。つまり、レゾルバ全体の損失のうちで占める増加分としては非常に小さく、ほとんど問題になることはない。
本発明の第３の実施例はこのような構成にしたので、第２の実施例と同様にシートコイル貼り付け時の芯ずれや回転子の芯回転、芯ずれが起きても、鎖交磁束の振幅の変動が小さく、角度誤差が大きくなることがない。
【００１７】
なお、第１の実施例において、回転子もしくは固定子のバックヨークは、図１では厚さを適当にとっているが、回転トランスやレゾルバのパターンが作る磁束は非常に小さいため、これらのバックヨークの厚みを２〜３ｍｍ程度まで薄くしても何ら問題となることはない。また、回転子の両面のパターンによって作られる磁束は同様の理由で干渉することがない。
また、第２、第３の実施例では、回転トランス部においては２次側パターンの最外径導体の半径ｒ2が１次側パターンの最外径導体の半径ｒ1よりも大きい場合であり、レゾルバ部においては検出相パターンの最外径導体の半径ｒαOが励磁相パターンの最外径導体の半径ｒθOよりも大きく、検出相パターンの最内径導体の半径ｒαiが励磁相パターンの最内径導体の半径ｒθiより小さい場合を示したが、各々大小関係は逆であっても差し支えないことは言うまでもない。また、本実施例では回転トランス部とレゾルバ部を別個に取り扱ったが、どちらも一体としたシートコイルとして構成しても何ら差し支えない。
また、上記実施例では軸倍角２Ｘと３Ｘの場合を説明したが、他の軸倍角を用いても良いことは言うまでもなく、同じ効果が得られる。
【００１８】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば次のような効果がある。
（１）第１の実施例は従来例に比べ、消費電力を大きく低減することができ、停電時のバッテリ運転の際に非常に有効なものとなる。また、従来のものは、所定の検出電圧を得るにはギャップを数十μｍと微少なものとしなければならなかったが、本発明では磁束の鎖交面積の増加によりギャップを広げることができ組立を簡易にすることができる。さらに、従来例でレゾルバ部分を小型にするときは、その内側にある回転トランス部分が非常に小さくなってしまい所定の検出電圧を得ることができなかったが、本発明によれば小型にした場合も所定の検出電圧を得ることが可能となる。さらには、従来問題となった残留電圧を低減することができ、より角度誤差の小さいものが提供できる。
（２）第２、３の実施例は従来例に比べ、シートコイル貼り付け時に芯ずれが生じても、鎖交磁束の振幅変動を抑えることができ、角度誤差を小さく保つことができる。また、むやみに組み立て精度を上げる必要がないので、安価なレゾルバを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例を示すシートコイル形レゾルバの断面図である。
【図２】固定側シートコイルのパターンの平面図を展開したものであって、（ａ）は表面のパターンを示しており、（ｂ）は（ａ）の表面から透視した裏面のパターンを示している。
【図３】回転側シートコイルのパターンを示す平面図を展開したものであって、（ａ）は表面のパターンを示しており、（ｂ）は（ａ）の表面から透視した裏面のパターンを示している。
【図４】本発明の第２の実施例を示すシートコイル形レゾルバのそれぞれ同一方向から見たパターンの図であって、（ａ）は回転トランスの１次側パターン、（ｂ）は回転トランスの２次側パターンであって、図中実線はシートコイルの表側のパターン、点線は表側から透視した裏側のパターンであり、（ｃ）は回転トランスの１次側と２次側が対向したときの各パターンの最外径の輪郭を図示したものである。
【図５】回転子が固定子の中心に対して、芯ずれを起こした際の回転トランス１次側パターンと１次側パターンの最外径の輪郭を示す図であって、（ａ）は回転子が静止した場合、（ｂ）は回転子が９０度回転した場合、（ｃ）は回転子が１８０度回転した場合、（ｄ）は回転子が２７０度回転した場合を示すものである。
【図６】本発明の第３の実施例を示すシートコイル形レゾルバのそれぞれ同一方向から見たパターンの図であって、（ａ）はレゾルバ部検出相パターン、（ｂ）はレゾルバ部の励磁相パターンであって、図中実線はシートコイルの表側のパターン、点線は表側から透視した裏側のパターンであり、（ｃ）はレゾルバ部の励磁相と検出相が対向したときの各パターンの最外径と最内径の輪郭を図示したものである。
【図７】回転子が固定子の中心に対して、芯ずれを起こした際のレゾルバ検出相パターンと励磁相パターンの最外径と最内径の輪郭を示す図であって、（ａ）は回転子が静止した場合、（ｂ）は回転子が９０度回転した場合、（ｃ）は回転子が１８０度回転した場合、（ｄ）は回転子が２７０度回転した場合を示すものである。
【図８】軸倍角３Ｘ、外径φ３５ｍｍ程度のシートコイル形レゾルバにおける芯ずれ量δと角度誤差の関係を示す図である。
【符号の説明】
１ シャフト
２、３ 固定子
２１、３１、４１ バックヨーク（軟磁性体）
４ 回転子
５ 固定側シートコイル
５１、５２、６１、６２ 円板部
５３、６３ 直線部
５４ 突起部
５５ 回転トランス１次側パターン
５６ レゾルバ検出相パターン（α相）
５７ レゾルバ検出相パターン（β相）
５８ 端子
５０、５９、６６、６７ スルーホール
６ 回転側シートコイル
６４ 回転トランス２次側パターン
６５ レゾルバ励磁相パターン
Claims (9)
- 円板状の回転子と、前記回転子の軸方向に空隙を介して挟み込むように配置された２個の円板状の固定子が備えられ、
前記回転子は、円板状の軟磁性体の両面に各々回転トランス２次側パターンとレゾルバ励磁相パターンを形成した回転側シートコイルが貼り付けられ、
前記回転トランス２次側パターンに対向する一方の前記固定子は、円板状の軟磁性体に回転トランス１次側パターンを形成した固定側シートコイルが貼り付けられ、
前記レゾルバ励磁相パターンに対向する他方の前記固定子は、円板状の軟磁性体にレゾルバ検出相パターンを形成した固定側シートコイルが貼り付けられていることを特徴とするシートコイル形レゾルバ。 - 前記回転側シートコイルは、前記レゾルバ励磁相パターンを形成した円板部と、前記回転トランス２次側パターンを形成した円板部と、前記レゾルバ励磁パターンと前記回転トランス２次側パターンを接続する渡り線を形成した直線部とが１枚のシートで形成されていることを特徴とする請求項１記載のシートコイル形レゾルバ。
- 前記固定側シートコイルは、前記レゾルバ検出相パターンを形成した円板部と、前記回転トランス１次側パターンを形成した円板部と、該２つの円板部を繋ぐ直線部とが１枚のシートで形成されていることを特徴とする請求項１記載のシートコイル形レゾルバ。
- 円板部の両面に形成された前記回転トランス２次側パターンは、外側から内側に渦巻くパターンであって互いに直列接続されており、
円板部の両面に形成された前記レゾルバ励磁相パターンは、両面とも周方向にＮを自然数とする２Ｎ個の渦巻くパターンが配置されるとともに、表面と裏面の渦巻きの中心が周方向の同じ位置に配置され、
４Ｎ個の渦巻きが直列接続されて軸倍角ＮＸとなっていることを特徴とする請求項１または２に記載のシートコイル形レゾルバ。 - 円板部の両面に形成された前記回転トランス１次側パターンは外側から内側に渦巻くパターンであって互いに直列接続されており、
円板部の両面に形成された前記レゾルバ検出相パターンは、一方の面がα相、他方の面がβ相であって、それぞれ周方向に２Ｎ個の渦巻くパターンが配置されるとともに、α相とβ相の渦巻きの中心位置が互いに周方向に９０／Ｎ度ずれており、
２Ｎ個の渦巻きがそれぞれ直列接続されて軸倍角ＮＸとなっていることを特徴とする請求項１または３に記載のシートコイル形レゾルバ。 - 前記回転トランス２次側パターンの外径と前記回転トランス１次側パターンの外径は、何れか一方が他方に比べて大きくしてあることを特徴とする請求項１から５までの何れか１項に記載のシートコイル形レゾルバ。
- 前記回転トランス２次側パターンのパターンピッチをλ2、前記回転トランス１次側パターンのパターンピッチをλ1とした場合、前記回転トランス２次側パターンの最外径導体の半径ｒ2と前記回転トランス１次側パターンの最外径導体の半径ｒ1が、
０＜ｒ2−ｒ1≦４×λ2
もしくは、
０＜ｒ1−ｒ2≦４×λ1
であることを特徴とする請求項１から６までの何れか１項に記載のシートコイル形レゾルバ。 - 前記レゾルバ励磁相パターンの外径が前記レゾルバ検出相パターンの外径より大きく、かつ前記レゾルバ励磁相パターンの内径が前記レゾルバ検出相パターンの内径より小さいか、若しくは、前記検出相パターンの外径が前記励磁相パターンの外径より大きく、かつ前記検出相パターンの内径が前記励磁相パターンの内径より小さいことを特徴とする請求項１から５までの何れか１項に記載のシートコイル形レゾルバ。
- 前記レゾルバ励磁相パターンのパターンピッチをλθ、前記レゾルバ検出相パターンのパターンピッチをλαとし、前記レゾルバ励磁相パターンの最外径導体の半径ｒθOと前記回転トランス１次側パターンの最外径導体の半径ｒαO、前記レゾルバ励磁相パターンの最内径導体の半径ｒθIと前記回転トランス１次側パターンの最内径導体の半径ｒαiが、
０＜ｒαO−ｒθO ≦４×λα
で、かつ
０＜ｒθi−ｒαi ≦４×λα
もしくは、
０＜ｒθO−ｒαO ≦４×λθ
で、かつ
０＜ｒαi −ｒθi ≦４×λθ
であることを特徴とする請求項１、２、３、４、５、８の何れか１項に記載のシートコイル形レゾルバ。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00790799A JP4269330B2 (ja) | 1998-03-10 | 1999-01-14 | シートコイル形レゾルバ |
| PCT/JP1999/004542 WO2000042389A1 (fr) | 1999-01-14 | 1999-08-23 | Resolveur utilisant une bobine en couches |
| CNB99816478XA CN1153954C (zh) | 1999-01-14 | 1999-08-23 | 板状线圈型可变耦合变压器 |
| US09/868,929 US6628038B1 (en) | 1999-01-14 | 1999-08-23 | Resolver using sheet coil |
| EP99938598A EP1152223B1 (en) | 1999-01-14 | 1999-08-23 | Resolver using sheet coil |
| DE69930643T DE69930643T2 (de) | 1999-01-14 | 1999-08-23 | Impulsgeber mit flächiger spule |
| KR1020017008879A KR100611630B1 (ko) | 1999-01-14 | 1999-08-23 | 시트코일형 리졸버 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10-78331 | 1998-03-10 | ||
| JP7833198 | 1998-03-10 | ||
| JP00790799A JP4269330B2 (ja) | 1998-03-10 | 1999-01-14 | シートコイル形レゾルバ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11325964A JPH11325964A (ja) | 1999-11-26 |
| JP4269330B2 true JP4269330B2 (ja) | 2009-05-27 |
Family
ID=26342292
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP00790799A Expired - Fee Related JP4269330B2 (ja) | 1998-03-10 | 1999-01-14 | シートコイル形レゾルバ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4269330B2 (ja) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8710829B2 (en) | 2009-06-19 | 2014-04-29 | Minebea Co., Ltd. | Sheet coil type resolver |
| JP5203301B2 (ja) * | 2009-06-19 | 2013-06-05 | ミネベア株式会社 | シートコイル型レゾルバ |
| JP5275944B2 (ja) * | 2009-08-20 | 2013-08-28 | ミネベア株式会社 | シートコイル型レゾルバ |
| US8508242B2 (en) * | 2010-01-25 | 2013-08-13 | Ksr Technologies Co. | Inductive position sensor |
| EP2390676B1 (en) * | 2010-05-28 | 2015-11-11 | Tyco Electronics Belgium EC BVBA | Electromagnetic coil structure having a flat conductive track, magnetic core and magneto electronic angle sensor |
| JP5755100B2 (ja) * | 2011-10-06 | 2015-07-29 | 愛三工業株式会社 | 角度センサ |
| WO2017081827A1 (ja) * | 2015-11-13 | 2017-05-18 | 株式会社五十嵐電機製作所 | 電動パーキングブレーキ装置 |
| DE102016203234B4 (de) | 2016-02-29 | 2021-02-11 | Robert Bosch Gmbh | Drehwinkelsensor |
| JP6046873B1 (ja) * | 2016-07-13 | 2016-12-21 | 株式会社 五十嵐電機製作所 | 回転角度検出装置、およびそれを備える回転角度検出装置付き電動モータ |
| JP7314113B2 (ja) * | 2020-12-11 | 2023-07-25 | マブチモーター株式会社 | レゾルバ |
-
1999
- 1999-01-14 JP JP00790799A patent/JP4269330B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11325964A (ja) | 1999-11-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100611630B1 (ko) | 시트코일형 리졸버 | |
| JP3458916B2 (ja) | 回転トランス形レゾルバ | |
| JP4002308B2 (ja) | 誘導型回転位置検出装置 | |
| US4594524A (en) | Coreless-brushless motor | |
| JPH04222447A (ja) | 平坦な巻線を有するレゾルバー | |
| JP4269330B2 (ja) | シートコイル形レゾルバ | |
| US20100321007A1 (en) | Sheet coil type resolver | |
| WO2007000952A1 (ja) | 位置センサ | |
| EP0611440B1 (en) | Inductive angular displacement sensor | |
| US5229696A (en) | Servomechanism | |
| JP3534206B2 (ja) | シートコイル型レゾルバ | |
| JPS58175940A (ja) | 三相扁平コイル | |
| JP3470372B2 (ja) | シートコイル | |
| US20010015588A1 (en) | Multipolar resolver with variable magnetic coupling | |
| JP3536375B2 (ja) | シートコイル形レゾルバ | |
| JP3642352B2 (ja) | 回転トランス | |
| JP2950905B2 (ja) | モータ用ステータ及びモータ | |
| EP0152508B1 (en) | Coreless-brushless motor | |
| JPS6339450A (ja) | ブラシレスモ−タ | |
| US6630763B1 (en) | Solid core angular position resolver | |
| JP3508957B2 (ja) | シートコイル形レゾルバ | |
| JP3553261B2 (ja) | シートコイル形レゾルバ | |
| JP2004101423A (ja) | プリントレゾルバ | |
| JP3314452B2 (ja) | アキシャルギャップ・レゾルバ | |
| JP3748134B2 (ja) | シートコイル形レゾルバ |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20051206 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20090202 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20090215 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120306 Year of fee payment: 3 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |