JP4590500B2

JP4590500B2 - 角度検出装置

Info

Publication number: JP4590500B2
Application number: JP2000174158A
Authority: JP
Inventors: 完治北沢
Original assignee: Tamagawa Seiki Co Ltd
Current assignee: Tamagawa Seiki Co Ltd
Priority date: 2000-06-09
Filing date: 2000-06-09
Publication date: 2010-12-01
Anticipated expiration: 2020-06-09
Also published as: JP2001352734A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、角度検出装置に関し、特に、励磁巻線と出力巻線を固定子に設けたボビンに設け、ヨーク及び回転子を金属板等で形成すると共に、巻線を各ボビンを飛び越して巻く大巻きと各ボビン毎に順次巻く小巻きとすることにより、従来のレゾルバよりも大幅なコストダウンを達成すると共に、構造の簡略化及び製造の容易化を達成するための新規な改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、用いられていたこの種のバリアブルリラクタンス型レゾルバとしては、例えば、図３４及び図３５で示される特開平８−１７８６１１号公報に開示された構成を挙げることができる。
すなわち、図３４において符号１で示されるものは、１例として１２個の突極３間に各々形成された１２個のスロット２を有する輪状の固定子であり、各突極３には、各スロット２内に位置するように１相の励磁巻線４が巻回されている。なお、この励磁巻線４の極数はスロット２の数と同一である。この固定子１の中心位置には、巻線を有しない鉄心のみよりなる回転子が回転自在に設けられ、この回転子５の中心が固定子１の中心とずれて偏心しているため、この回転子５と固定子１の突極３との間のギャップパーミアンスは角度θに対して正弦波状に変化するように前記回転子５は構成されている。なお、この回転子５は、偏心構成に限らず、同心で形状が円でなく変形して凹凸形等とした場合も同じ作用を有するものである。
【０００３】
また、２相で互いに電気角が９０゜異なって各スロット２に１スロットピッチ（スロット飛びを伴うことなく、各スロットに順次巻線を入れる状態）で巻かれたＳＩＮ出力巻線６及びＣＯＳ出力巻線７は、図３４には示していないが図３５で示される状態のように、その誘起電圧分布が各々正弦波分布となるように分布巻き（その巻線の巻き数（量）も正弦波分布状となる）で構成されている。
前記各出力巻線６，７の巻数は、ＳＩＮθ（ＣＯＳθ）に比例したターン数でかつその極性（正極又は逆巻）は、ＳＩＮ出力電圧８とＣＯＳ出力電圧９の各スロット２位置での極性に合うように、励磁巻線４の極性を考慮しつつ決定する。
【０００４】
すなわち、図３５に示すように、励磁巻線４が正巻で出力巻線６，７が正巻の場合は同相出力、励磁巻線４が正巻で出力巻線６，７が逆巻の場合は逆相出力、励磁巻線４が逆巻で出力巻線６，７が正巻の場合は逆相出力、励磁巻線４が逆巻で出力巻線６，７が逆巻の場合は同相出力となる巻線構造を前提として、ＳＩＮ出力電圧８及びＣＯＳ出力電圧９がＳＩＮ状及びＣＯＳ状となるように各出力巻線６，７の極性（正巻か逆巻）を決める。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来のバリアブルリラクタンス型レゾルバは、以上のように構成されていたため、次のような課題が存在していた。すなわち、固定子のヨークである突極が内側に一体に突出して形成されているため、励磁巻線と出力巻線を自動巻線機により各突極に巻回するための作業が難しく、自動巻線機の構造が複雑となっていた。また、回転子は積層板により形成されていたため、非真円形状に構成することが難しく、歩留まりの向上が困難であった。
【０００６】
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、励磁巻線と出力巻線を固定子に設けた平面的に配置したボビンに設け、ヨーク及び回転子を金属板等で形成すると共に、巻線を各ボビンを飛び越して巻く大巻と各ボビン毎に順次巻く小巻きとすることにより、従来のレゾルバよりも大幅なコストダウンを達成すると共に、構造の簡略化及び巻線作業及び組立作業等の製造の容易化を達成するようにした角度検出装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明による角度検出装置は、輪状の固定子に励磁巻線とｎ相の出力巻線を設け、前記固定子に対して回転自在に設けられ前記固定子との間のギャップパーミアンスが回転角度θに対して正弦波状に変化する非真円形を有すると共に鉄心のみで巻線を有しない構成の回転子を用いたバリアブルリラクタンス型レゾルバ方式の角度検出装置において、前記固定子の面に対して垂直でかつ所定角度間隔で平面的に配置して設けられ前記励磁巻線及び出力巻線を有する複数のボビンと、前記各ボビンに設けられ前記回転子の軸倍角（Ｘ）に対し、前記Ｘ×４個の板状をなすヨークとを有し、前記励磁巻線は複数の前記各ボビンに対して内側と外側を交互に経て巻回され、前記出力巻線は前記各ボビンに対して外側から複数の内側を経て外側に巻回されている構成であり、また、前記出力巻線は互いに位相が異なる第１出力巻線及び第２出力巻線からなり、前記励磁巻線を有する励磁巻線用基板と、前記第１出力巻線を有する第１出力巻線用基板と、前記第２出力巻線を有する第２出力巻線用基板とは互いに軸方向に積層され、複数のコアを有するヨーク板が前記第２出力巻線用基板側に接合されている構成である。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図面と共に本発明による角度検出装置の好適な実施の形態について説明する。なお、従来例と同一又は同等部分については同一符号を用いて説明する。
図１において符号１で示されるものは全体が輪状をなすと共にプレス加工又は周知の成形金属加工等により加工された全体形状としてはほぼ板状の固定子であり、この固定子１の面１ａ上には、この面１ａと直交する垂直方向に軸方向を有するようにボビン１０が設けられている。
【０００９】
前記各ボビン１０の上部すなわち端部１１には、Ｌ字型又は平板状をなすと共にプレス加工又は成形金属加工した金属板等からなるヨーク３がカシメ又は接着等によって固定され、各ヨーク３の曲折部３ａが固定子１の内側に向いて配設されている。
【００１０】
前記固定子１は、より具体的には図５に特に示されているように、互いに重合される第１、第２固定板１２、１３から構成され、第１固定板１２には軸方向に沿って複数の筒状コア１４が成形金属加工又はプレス加工により第１固定板１２と一体又は別体の組立てにより形成されている。
【００１１】
前記各ボビン１０には、図６及び図７で示されるように、励磁巻線４が各ボビン１０毎に正巻きとこの正巻きと逆の逆巻きで順次多数回巻回されていると共に、互いに位相の異なる第１、第２出力巻線６，７は各ボビン１０に対して１個飛びで正巻きと逆巻きで順次多数回巻回された小巻きで形成されている。なお、実際の結線図としては図８、図９のように結線が行われている。さらに、前述の励磁巻線４は各ボビン１０に設けられた各ヨーク３間をスロットとすると図３５のように正巻と逆巻に構成され、前記第１、第２出力巻線６，７は図３５に示される正弦波出力電圧８，９が得られるように各ボビン１０毎に巻数を変える周知の分布巻きを施すこともできる。また、このヨーク３の数は、ロータの軸倍角Ｘに対してＸ×４の数となる。また、この分布巻きの結線図としては図１２で示されており、その分布巻き構造は図１３及び図１４の通りである。
また、他の形態として、各巻線４，６，７を前述の各ボビン１０に各々巻くいわゆる小巻き構成とは別に、図１５で示されるような各ボビン１０にまたがり小巻きよりも大径の大巻き構成とすることもできる。すなわち、励磁巻線４は、ロータが２Ｘであるためヨーク３が８個となり、各ボビン１０に対して内側と外側を順次部分巻回して大巻きとして複数巻回されている。また、互いに位相が異なる第１、第２出力巻線６，７は、各ボビン１０に対して外側から複数の内側を経て再び外側に巻回される巻き方を繰り返して大巻きとなるように巻回され、その結線図は図１０の通りであり、他の方法として図１１のように結線することもできる。
すなわち、前述の図１５における大巻きの軸倍角が２Ｘの場合について詳述すると、前記励磁巻線４は、複数の前記各ボビン１０に対して、外側→内側→外側→内側・・・と交互に外内を通るように何ターンも巻回されてボビン１０に巻回したのと同じ構成となり、さらに、この励磁巻線４の中の他方の励磁巻線４’は複数の前記各ボビン１０に対して前述とは外と内が逆になるように巻回されて前述励磁巻線４に接続されることにより、励磁巻線４、４’の巻線分布が図７の小巻き方法の励磁巻線と同じになるようにして大巻き方法による励磁巻線４、４’が達成される。
また、第１相出力としての前記出力巻線６は前記各ボビン１０に対して、外側→内側→内側→内側→外側→内側→内側→内側・・・のように外側から３回内側を経て外側になる状態で何ターンも巻回されてボビン１０に巻回したのと同じ構成となり、さらに、この励磁巻線６の中の他方の出力巻線６’が２スロット分ずれて前述の出力巻線６と同様に巻回されて出力巻線６に接続されることにより、出力巻線６、６’の巻線分布が図７の小巻き方法の出力巻線６と同じになるようにして大巻き方法による出力巻線６、６’が達成される。
さらに、第２相出力としての前記出力巻線７、７’は、前記出力巻線６、６’よりも１スロット分ずれた状態の配置で巻回され、図７の小巻き方法の出力巻線７と同じ巻線分布となるように前述の出力巻線６、６’と位相が異なるのみで同様に巻回されているため、説明は省略する。なお、軸倍角は２Ｘに限らず、ｎＸとすることができる。
さらに、図１６及び図１７に示す構成は、本発明の固定子１の他の形態を示すものであり、輪状保持板１００に対して前述の小巻き又は大巻きとした励磁巻線４を有する励磁巻線用基板１０１と、第１、第２出力巻線６，７を有する第１、第２出力巻線用基板１０２，１０３を別々に設けて軸方向に積層させ、前記第２出力巻線用基板１０３に対して複数の突出したコア１０４を有するヨーク板１０５をコア１０４を各々ボビン１０内に挿入して接合させ、図１７で示される固定子１の構成を得ることもできる。
【００１２】
また、回転子５は、図３及び図４に示されるように、回転軸（図示せず）を接続するための穴２０を有すると共にプレス加工等によって得られた断面コ字型又は平板状をなすと共に非真円形に形成され、この回転子５を回転させた場合に、前記固定子１の内側との間のギャップパーミアンスが回転角度θに対して周知のように正弦波状に変化するように構成されている。
【００１３】
次に、前述の図１から図６で示される角度検出装置の形態とは別に、他の複数の形態として、図１８から図３３にて示される構成について述べる。なお、図１から図６と同じ部分には同一符号を付して説明する。
まず、図１８から図２０で示される他の形態においては、各ヨーク３が平板状をなして各ボビン１０に取付けられ、図１７の断面で示されるように構成され、回転子５は一例として４Ｘ（Ｘは軸倍角を示す）型の平板状にて形成されている。なお、他の構成は、図１及び図２の構成と同じであるため、符号のみを付し、その説明は省略する。また、４Ｘのためヨーク３は実際には１６個であるが、ここでは数を省略している。
【００１４】
次に、図２１かに図２４で示す他の形態の場合、固定子１の第１固定板１２の内側の各一部が切り起こされて垂直形状のみからなるヨーク３が所定の角度間隔で形成され、このヨーク３に巻線４，６，７を有するボビン１０を備えた第２固定板１３を重合させ、平板状の回転子５が固定子１の内側に配設されている。なお、このヨーク３は垂直状のみの形状で用いられる。
【００１５】
次に、図２５からず２８で示す他の形態の場合、固定子１の第１固定板１２の内側の各一部が切り起こされて垂直状のヨーク３が所定の角度間隔で形成され、このヨーク３に巻線４，６，７を有するボビン１０を備えた第２固定板１３を重合させ、図２８で示されるように各ヨーク３がＬ字型に形成されてその先端に軸方向に沿う垂直片３Ａを曲折して有し、回転子５は断面コ字型をなす平板状（図２７で示す）で形成されている。
【００１６】
次に、図２９及び図３０で示される他の形態の構成は、固定子１の構成は前述の図２５から図２８における垂直片３Ａを有しない構造と同一にＬ字型に形成されて平板状であり、回転子５はコ字型でなく、平板状のみで形成されている。
【００１７】
次に、図３１から図３３で示される他の形態の構成は、固定子１の筒状コア１４を有する第１固定板１２の上に、巻線４，６，７を有するボビン１０を備えた第２固定板１３を重合させ、この筒状コア１４の上に、各ヨーク３が輪状平板に一体に形成された輪状ヨーク体３Ｂが取り付けられてカシメ等で固定されている。前記第１固定板１２には各ヨーク３に対応した舌片１２ａが形成されていることにより、図３１、図３３で示されるように、ボビン１０が輪状ヨーク体３Ｂと第１固定板１２とによって挟持されている。なお、この場合は、回転子５は積層型又はプレス加工、成形金属のものを用いることができる。
なお、前述の各形態における構成は図示したものに限らず、コアと巻線を有するボビンを単体で構成して固定子に各々取付けるようにすることもできる。
さらに、コアと固定板及びボビンと固定板も一体に限らず別体として構成することもできると共に、プレス加工及び成形金属加工の何れもできる。
【００１８】
従って、ＳＩＮ用及びＣＯＳ用からなる前記出力巻線６，７は、その誘起電圧分布が各々正弦波分布となるように前述の周知の分布巻き（その巻数及び量も正弦波分布状となる）で構成されているため、励磁巻線４が正巻で出力巻線６，７が正巻の場合は同相出力、励磁巻線４が正巻で出力巻線６，７が逆巻の場合は逆相出力、励磁巻線４が逆巻で出力巻線６，７が正巻の場合は逆相出力、励磁巻線４が逆巻で出力巻線６，７が逆巻の場合は同相出力となるように設定されていることによって、ＳＩＮ出力電圧及びＣＯＳ出力電圧がＳＩＮ状及びＣＯＳ状となる。尚、前述の２相出力１Ｘ（Ｘは軸倍角）の場合に限らず、ｎ相出力のｎＸとすることができる。
【００１９】
【発明の効果】
本発明による角度検出装置は、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、固定子の面に設けたボビンに対して励磁巻線及び出力巻線を各ボビンを飛び越して巻く大巻きと各ボビン毎に順次巻く小巻きとして巻回させているため、従来のスロットを有する固定子の各ヨークに巻線を巻回させるよりも、組立作業が大幅に容易化され、巻回速度も大幅に向上し、巻線機の構造も簡略化できる。
また、各ボビンにプレス加工又は成形金属加工等の金属板よりなるヨークを取り付けるため、固定子の製造が従来よりも大幅に容易となる。
さらに、回転子がプレス加工又は成形金属加工等による金属板で形成することができるため、従来のコアの積層による製造に比べて製造が大幅に容易化される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による角度検出装置の固定子を示す分解斜視図である。
【図２】本発明による角度検出装置の分解斜視図である。
【図３】図２の断面図である。
【図４】図３の平面図である。
【図５】図４の断面図である。
【図６】図１の固定子の製造工程を示す工程図である。
【図７】図１の固定子のボビンに対する励磁巻線と出力巻線の小巻き方法の巻回状態を示す構成図である。
【図８】本発明の小巻き方法を示す構成図である。
【図９】本発明の小巻き方法を示す構成図である。
【図１０】本発明の大巻き方法を示す構成図である。
【図１１】図１０の他の形態の構成図である。
【図１２】本発明の分布巻き方法の構成図である。
【図１３】図１２の状態を示す説明図である。
【図１４】図１３の他の状態を示す説明図である。
【図１５】本発明の大巻きを示す構成図である。
【図１６】本発明の固定子の他の形態を示す分解図である。
【図１７】図１６の完成状態を示す側面図である。
【図１８】図１の他の形態を示す分解斜視図である。
【図１９】図１８の組立後を示す斜視図である。
【図２０】図１９の要部を示す断面図である。
【図２１】図１の他の形態を示す斜視図である。
【図２２】図２１の固定板を用いた固定子を示す斜視図である。
【図２３】図２２の要部の断面図である。
【図２４】図２２の固定子に回転子を組合わせた状態の斜視図である。
【図２５】図１の他の形態を示す斜視図である。
【図２６】図２５の固定板を用いた固定子を示す斜視図である。
【図２７】図２６の要部を示す斜視図である。
【図２８】図２６の構成を用いた固定子を示す斜視図である。
【図２９】図２７の他の形態を示す断面図である。
【図３０】図２９の状態を示す斜視図である。
【図３１】図１の他の形態を示す分解斜視図である。
【図３２】図３１の断面図である。
【図３３】図３２の状態を示す分解斜視図である。
【図３４】従来のバリアブルリラクタンス型レゾルバを示す構成図である。
【図３５】図３３及び本発明における各巻線と出力電圧との関係を示す説明図である。
【符号の説明】
１固定子
１ａ面
３ヨーク
４励磁巻線
５回転子
６，７出力巻線
１０ボビン
１１端部
１２，１３第１、第２固定板
１４筒状コア

Claims

輪状の固定子(1)に励磁巻線(4)とｎ相の出力巻線(6,7)を設け、前記固定子(1)に対して回転自在に設けられ前記固定子(1)との間のギャップパーミアンスが回転角度θに対して正弦波状に変化する非真円形を有すると共に鉄心のみで巻線を有しない構成の回転子(5)を用いたバリアブルリラクタンス型レゾルバ方式の角度検出装置において、前記固定子(1)の面(1a)に対して垂直でかつ所定角度間隔で平面的に配置して設けられ前記励磁巻線(4)及び出力巻線(6,7)を有する複数のボビン(10)と、前記各ボビン(10)に設けられ前記回転子(5)の軸倍角（Ｘ）に対し、前記Ｘ×４個の板状をなすヨーク(3)とを有し、前記励磁巻線(4)は複数の前記各ボビン(10)に対して内側と外側を交互に経て巻回され、前記出力巻線(6,7)は前記各ボビン (10)に対して外側から複数の内側を経て外側に巻回されていることを特徴とする角度検出装置。
前記出力巻線は互いに位相が異なる第１出力巻線(6)及び第２出力巻線(7)からなり、前記励磁巻線(4)を有する励磁巻線用基板(101)と、前記第１出力巻線(6)を有する第１出力巻線用基板(102)と、前記第２出力巻線(7)を有する第２出力巻線用基板(103)とは互いに軸方向に積層され、複数のコア(104)を有するヨーク板(105)が前記第２出力巻線用基板(103)側に接合されていることを特徴とする請求項１記載の角度検出装置。