JP4639281B2

JP4639281B2 - 平面型レゾルバ

Info

Publication number: JP4639281B2
Application number: JP2005101952A
Authority: JP
Inventors: 毅菅沼; 米蔵久保田; 良巳菊池
Original assignee: Tamagawa Seiki Co Ltd
Current assignee: Tamagawa Seiki Co Ltd
Priority date: 2005-03-31
Filing date: 2005-03-31
Publication date: 2011-02-23
Anticipated expiration: 2025-03-31
Also published as: JP2006284255A

Description

本発明は、平面型レゾルバに関し、特に、非磁性材からなるレゾルバ保持基板にステータ巻線を有する磁極部を設けてステータとし、このステータの内側にロータを配設することにより、極めて薄型のレゾルバを得るための新規な改良に関する。

従来、用いられていたこの種の薄型のレゾルバとしては、図１４及び図１５で示される回転トランスを用いた構成、及び、図１５で示される特許文献１のバリアブルリラクタンス型のレゾルバの構成を挙げることができる。
すなわち、図１４及び図１５で示される従来構成のケーシング１内には、レゾルバ部２と回転トランス部３とが軸方向に沿って重合して配設されている。

また、図１６において示される他の従来構成のレゾルバ部２は、輪状でレゾルバステータコイル４を有するステータ５と、前記ステータ内に設けられコイルを有しない輪状のロータ６が回転自在に内設されている。

また、前述の図１４、図１５及び図１６におけるレゾルバの巻線の配線図は図１８で示されるように構成され、励磁巻線Ｒ１、Ｒ２は１相よりなり、出力巻線Ｓ１〜Ｓ４は２相で構成されている。
また、前記各出力巻線Ｓ１〜Ｓ４による出力電圧曲線及び出力電圧方程式は図１７で示される。

米国特許第５９２０１３５号明細書

従来の薄型のレゾルバは、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、図１４及び図１５に開示された従来構成においては、レゾルバゾル部と回転トランス部とが軸方向に重合されているため、レゾルバ自体の厚さが厚く（１６ｍｍが最小）なり、より扁平な形状とすることは極めて困難であった。
また、図１６の他の従来構成においては、コイルとしてはレゾルバステータコイルのみで済むが、ステータに巻回したレゾルバステータコイルがステータの両面に突出するため、このレゾルバステータコイルの絶縁用の絶縁カバー及びコイルカバー等を必要とし、これらのステータへの装置によって厚さが厚く（１０ｍｍが最小）なり、前述と同様に、扁平状に構成することが極めて困難であった。また、ロータにコイルを有していないため、検出精度には限界があった。

本発明による平面型レゾルバは、非磁性材からなる輪状のレゾルバ保持基板と前記レゾルバ保持基板上に所定角度間隔で設けられステータ巻線を有する複数の磁極部とにより形成された輪状ステータと、前記輪状ステータの内側に回転自在に配設されたロータとからなり、前記輪状ステータの内径は前記ロータの外径よりも小であり、前記ロータのロータ外径中心は前記輪状ステータのステータ外径中心に対してずれており、前記ロータの外周縁は前記磁極部の内縁と常時重合している構成において、前記磁極部は、複数のステータ片を積層した積層体よりなり、前記積層体の周囲に前記ステータ巻線が巻回して設けられ、前記積層体の最上位置の最上ステータ片と最下位置の最下ステータ片のみは前記レゾルバ保持基板の内径面より内方へ突出して形成されている構成であり、また、前記ロータの外周縁は、前記最上ステータ片と最下ステータ片の間に挟持されて位置している構成である。

本発明による平面型レゾルバは、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、輪状ステータをレゾルバ保持基板及びこのレゾルバ保持基板に設けられステータ巻線を有する磁極部とで構成し、この輪状ステータの内側に各磁極部と重合する状態でロータを偏心配設して薄型の平面型としているため、小型化、省スペース化、低コスト化、省資源化となり、さらに、高出力及び高精度化を達成できる。

本発明は、非磁性材からなるレゾルバ保持基板にステータ巻線を有する磁極部を設けてステータとし、このステータの内側にロータを配設することにより、極めて薄型の平面型レゾルバを提供することを目的とする。

以下、図面と共に本発明による平面型レゾルバの好適な実施の形態について説明する。
尚、従来例と同一又は同等部分には同一符号を用いて説明する。
図１において符号５で示されるものは輪状ステータであり、この輪状ステータ５は、樹脂又は金属等からなる非磁性材によって形成された輪状のレゾルバ保持基板１０及びこのレゾルバ保持基板１０上に設けられステータ巻線４を有する磁極部１１とから構成されている。

前記各磁極部１１は、磁性材料よりなると共に、全体形状がほぼ扇形をなし、各磁極部１１の側面１１ａの線方向は、この輪状ステータ５すなわちレゾルバ保持基板１０の中心点０を結ぶ線と一致している。

前記各磁極部１１に形成された取付孔１１ｂ内には、前記レゾルバ保持基板１０の周縁に形成された複数のコアガイドブッシュ１２が嵌合されるように構成され、前記ステータ巻線４は励磁巻線４ａ及び出力巻線４ｂとから構成されている。

前記各磁極部１１は、前記レゾルバ保持基板１０の半径方向に向けて突出する状態で形成され、９０度間隔で４個配設されている。
前記各磁極部１１は、図２に示されるように、複数のステータ片１３を積層した積層体１４よりなり、前記積層体１４の周囲に前記ステータ巻線４が巻回して設けられ、前記積層体１４の最上位置の最上ステータ片１５と最下位置の最下ステータ片１６のみは、前記レゾルバ保持基板１０の内径面１７より内方へ突出して形成されている。
従って、前記レゾルバ保持基板１０と各磁極部１１とは二段積層形として構成されている。
尚、図３は図１のステータ片１３を除去してステータ巻線４のみの状態を示しており、図１の構成ではロータ６は省略している。

図４及び図５は、前述の図１から図３で示された構成の他の形態を示しており、前記レゾルバ保持基板１０の外周縁には、断面Ｌ字型をなすＬ字型断面部２０が一体に形成されており、前記各磁極部１１の外周部２１は前記Ｌ字型断面部２０の内側に接合して位置している。

前記輪状ステータ５の内径すなわち前記各磁極部１１の内端２２よりもロータ６（一例として厚さｔ＝０．３５ｍｍ）の外径２３は大すなわち外側に位置しており、前記ロータ６のロータ外径の中心Ｏ_ｒは前記輪状ステータ５のステータ外径の中心Ｏ_ｓとは偏心して配設されている。
従って、前述の構成において、ロータ６を回転させると、各磁極部１１とロータ６の外周縁との重合面積が変化し、２相の正弦波信号からなる出力信号が得られるように構成されている。また、図４の構成においては、図５で示されるように、ロータ６の外周面６Ａは前記ステータ巻線４の内周面４Ａの内側に配設されている。

前記輪状ステータ５を有する平面型レゾルバ３０を実際に用いる場合は、図６で示されるように、前記レゾルバ保持基板１０が支持部材４０によって支持され、ロータ６の中心孔６ａ内に回転軸４１が接続され、この回転軸４１の回転を検出することができる。

図７から図９の構成は、図１から図３で示される輪状ステータ５を用いた平面型レゾルバ３０の回転動作を示している。
すなわち、図８はロータ６が回転する前の状態を示し、実線はロータ６が右方向へ偏心、点線はロータ６が左方向へ偏心し、回転前の状態を示している。
図９は、図８からロータ６が９０°回転した状態を示している。
尚、図７の構成では、前記ロータ６の外周縁は前記磁極部１１の最上ステータ片１５と最下ステータ片１６に重合するように構成されていると共に、２層に形成された励磁巻線４ａと出力巻線４ｂからなるステータ巻線４がロータ６の外側に位置している。

図１０〜図１２の構成は、図７から図９で示される前述の構成の他の形態を示すもので、磁極部１１に設けられたステータ巻線４の励磁巻線４ａ及び出力巻線４ｂが完全に離間して分けて配設され、前記磁極部１１とステータ巻線４とが前記ロータ６の外周縁と重合し、その間に挟持されるように構成されている。

前述の図１から図１２で示される平面型レゾルバ３０は、周知のデファレンシャル・フラット・レゾルバ方式によるロータ偏心によりｓｉｎ、ｃｏｓ出力波形を得ることができるもので、最大の特徴は、輪状ステータ５の内径すなわち磁極部１１の内端２２の寸法は、ロータ６の外径２３よりも小さく構成されている。

図１３は前述のデファレンシャル・フラット・レゾルバ方式のレゾルバの検出原理を示すもので、Ｘ軸とＹ軸はステータの中心Ｏ_ｓを通っている。ロータの中心Ｏ_ｒはステータの中心Ｏ_ｓを中心として半径δの円周上を回転するものとする。
ここにステータの中心Ｏ_ｓを中心としてロータの中心Ｏ_ｒがθ回転したものとする。
ロータ円周上に任意の点Ｐをとり直線Ｐ−Ｏ_ｓを定め、その延長線とロータ外径、ステータ内径との交点をＰ，Ｑ，Ｐ’，Ｑ’とすると、次の数１の（１）〜（８）式の通りとなる。

前述の（７）、（８）式においてｓｉｎ（α）は定数であるから、（０°，１８０°），（９０°，２７０°）の位置で偏芯させたロータとステータの重なり部分の差を検出することによってｓｉｎ波とｃｏｓ波が取り出せることがわかる。
また（７）、（８）式はｓｉｎ波とｃｏｓ波の振幅はｓｉｎ（α）に比例して変化することを示している。
ここにαはスロット歯幅である。

本発明は、レゾルバに限らず、シンクロへの適用も可能である。

本発明による平面型レゾルバの輪状ステータを示す平面図である。図１のＡ−Ｏ−Ｂ−Ｃ断面を示す断面図である。図１の磁極部を除去した状態を示す平面図である。図１の他の形態を示す平面図である。図４の断面図である。図５の構成を実際に用いる場合の断面図である。図１の他の形態を示す断面図である。図７のロータ回転前状態を示す平面図である。図８のロータ９０°回転状態を示す平面図である。図１の他の形態を示す断面図である。図１０のロータ回転前状態を示す平面図である。図１１のロータ９０°回転状態を示す平面図である。本発明におけるデファレンシャル・フラット・レゾルバ方式の原理図である。従来のレゾルバを示す半断面図である。図１４の平面図である。他の従来構成を示す断面図である。従来構成の出力電圧曲線を示す波形図である。従来のレゾルバ配線図である。

４ステータ巻線
４ａ励磁巻線
４ｂ出力巻線
５輪状ステータ
６ロータ
１０レゾルバ保持基板
１１磁極部
１３ステータ片
１４積層体
１５最上ステータ片
１６最下ステータ片
２０Ｌ字型断面部
２１外周部
２２内端
２３外径
３０平面型レゾルバ

Claims

非磁性材からなる輪状のレゾルバ保持基板(10)と前記レゾルバ保持基板(10)上に所定角度間隔で設けられステータ巻線(4)を有する複数の磁極部(11)とにより形成された輪状ステータ(5)と、前記輪状ステータ(5)の内側に回転自在に配設されたロータ(6)とからなり、前記輪状ステータ(5)の内径は前記ロータの外径(23)よりも小であり、前記ロータ(6)のロータ外径中心(O_r)は前記輪状ステータ(5)のステータ外径中心(O_s)に対してずれており、前記ロータ(6)の外周縁は前記磁極部(11)の内縁と常時重合している構成からなる平面型レゾルバにおいて、前記磁極部(11)は、複数のステータ片(13)を積層した積層体(14)よりなり、前記積層体(14)の周囲に前記ステータ巻線(4)が巻回して設けられ、前記積層体(14)の最上位置の最上ステータ片(15)と最下位置の最下ステータ片(16)のみは前記レゾルバ保持基板(10)の内径面(17)より内方へ突出して形成されていることを特徴とする平面型レゾルバ。
前記ロータ(6)の外周縁は、前記最上ステータ片(15)と最下ステータ片(16)の間に挟持されて位置していることを特徴とする請求項１記載の平面型レゾルバ。