JP4997213B2 - Resolver - Google Patents
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Description
この発明は、自動車用モータの出力軸の回転角度を検出するために使用されるレゾルバに関するものである。 The present invention relates to a resolver used for detecting a rotation angle of an output shaft of an automobile motor.
ハイブリッド自動車や電気自動車においては、高出力のブラシレスモータが使用されており、今後もハイパワー化が予想されている。ハイブリッド自動車のブラシレスモータを制御するためには、モータの出力軸の回転角度を正確に把握する必要がある。ステータの各コイルへの通電切替えを制御するには、ロータの回転位置を正確に把握している必要があるからである。
このため、モータにはレゾルバが備えられ、正確に角度検出されることが望ましい。自動車の駆動機構に用いられるレゾルバには、耐環境性などに加えて駆動機構の回転数が高い為に高精度化が要求されることになる。そして、他の車載部品と同様にレゾルバにも小型化と共に低コスト化が要求されている。
High-power brushless motors are used in hybrid vehicles and electric vehicles, and higher power is expected in the future. In order to control a brushless motor of a hybrid vehicle, it is necessary to accurately grasp the rotation angle of the output shaft of the motor. This is because it is necessary to accurately grasp the rotational position of the rotor in order to control energization switching to each coil of the stator.
For this reason, it is desirable that the motor is provided with a resolver to accurately detect the angle. A resolver used in a drive mechanism of an automobile is required to have high accuracy because the rotational speed of the drive mechanism is high in addition to environmental resistance. As with other in-vehicle components, the resolver is required to be downsized and cost-effective.
レゾルバの高精度化を図る為には、特許文献1に開示されるようなスキューを採用する方法が考えられる。
特許文献1には、磁気レゾルバから出力正弦波の歪みを防ぐ為の方法として、ロータコアとステータコアのピッチを変える方法や、ステータコアをロータコアに対して斜めに傾斜して構成するスキュー方法が従来技術として開示されている。
一方、レゾルバの小型化を図る為には、特許文献2に開示されるようなプリント回路化することが知られている。
特許文献2には、基板に貼り付けるシートコイルの配列方向のパターンピッチを不等ピッチに配置することで起磁力波形に高調波が乗るのを防ぎ検出精度を向上している。
In order to improve the accuracy of the resolver, a method employing a skew as disclosed in
In
On the other hand, in order to reduce the size of the resolver, it is known to form a printed circuit as disclosed in
In
しかしながら、特許文献1及び特許文献2には、次のような課題がある。
レゾルバの低コスト化を考えるのであれば、巻線コイルを用いることは好ましくない。製造過程でどうしても巻線をする工程が必要になる為、コストダウンを図ることが難しいのである。
巻線を用いると、ボビンに巻回する工程やコイルを組み付ける工程などが増えてレゾルバの部品点数が増えるためにコストダウンの妨げとなる。また、コイルにある程度の厚みを必要とするため、薄型化も困難である。
However,
If the cost reduction of a resolver is considered, it is not preferable to use a winding coil. In the manufacturing process, it is difficult to reduce the cost because a winding process is absolutely necessary.
When the winding is used, the process of winding the bobbin, the process of assembling the coil, and the like increase, and the number of parts of the resolver increases, which hinders cost reduction. Moreover, since a certain thickness is required for the coil, it is difficult to reduce the thickness.
一方、特許文献2に開示されるような構成を採用すると、シートコイルを用いることで薄型化は可能となるが、シートコイルを用いる為に起磁力波形は階段状の正弦波形状となり、検出誤差を生じることになってしまう。
このため、精度を上げることが難しいという問題がある。検出精度を向上させるという点では、特許文献1のスキューを採用することも考えられるが、形状の違いからそのまま適用することはできない。
On the other hand, if the configuration disclosed in
For this reason, there is a problem that it is difficult to increase accuracy. In terms of improving detection accuracy, it is conceivable to employ the skew of
そこで、本発明はこのような課題を解決するために、薄型で高精度のレゾルバを提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a thin and highly accurate resolver in order to solve such problems.
前記目的を達成するために、本発明によるレゾルバは以下のような特徴を有する。
(1)励磁信号が入力する励磁コイル、及び検出信号を出力する検出コイルを有し、前記励磁コイル又は前記検出コイルを設けた受動体の変位量に応じて前記検出信号が変化し、前記励磁信号と前記検出信号から前記受動体の変位量を検出するレゾルバにおいて、
前記励磁コイル、又は前記検出コイルのうち、第1コイルと隣り合って配置される第2コイルとのコイル面積が均しく、かつ前記第1コイルに対して前記第2コイルの位相がずらされ、前記第1コイルと前記第2コイルとの位相のずらし量が、前記第1コイルと前記第2コイルとの位相ズレが無い状態で生じる検出誤差のうち消したい次数周期の半周期分であることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the resolver according to the present invention has the following characteristics.
(1) An excitation coil that receives an excitation signal and a detection coil that outputs a detection signal. The detection signal changes according to the displacement of the excitation body or a passive body provided with the detection coil, and the excitation In a resolver that detects a displacement amount of the passive body from a signal and the detection signal,
Of the excitation coil or the detection coil, the coil area of the second coil arranged adjacent to the first coil is uniform, and the phase of the second coil is shifted with respect to the first coil, The amount of phase shift between the first coil and the second coil is a half cycle of the order cycle to be erased from detection errors that occur when there is no phase shift between the first coil and the second coil. It is characterized by.
(2)(1)に記載のレゾルバにおいて、
前記検出コイル又は前記励磁コイルの少なくとも一方にシートコイルを使用することを特徴とする。
(2) In the resolver described in (1),
A sheet coil is used for at least one of the detection coil and the excitation coil.
(3)(1)又は(2)に記載のレゾルバにおいて、
前記受動体を回転移動体とし、前記第1コイルが、径方向の内側に形成され、前記第2コイルが、前記第1コイルの外側に配置され、前記回転移動体の回転量を検出することを特徴とする。
(3) In the resolver according to (1) or (2),
The passive body is a rotationally movable body, the first coil is formed inside in the radial direction, the second coil is disposed outside the first coil, and detects the amount of rotation of the rotationally movable body. It is characterized by.
(4)(1)又は(2)に記載のレゾルバにおいて、
前記受動体を直進移動体とし、前記直進移動体の移動量を検出することを特徴とする。
(4) In the resolver according to (1) or (2),
The passive body is a rectilinear moving body, and the moving amount of the rectilinear moving body is detected.
(5)(1)乃至(4)のいずれか1つに記載のレゾルバにおいて、
前記第1コイルと前記第2コイルを接続して1のコイルとしたことを特徴とする。
(5) In the resolver according to any one of (1) to (4),
The first coil and the second coil are connected to form one coil.
このような特徴を有する本発明によるレゾルバにより、以下のような作用、効果が得られる。
まず、(1)に記載の発明は、励磁信号が入力する励磁コイル、及び検出信号を出力する検出コイルを有し、励磁コイル又は検出コイルを設けた受動体の変位量に応じて検出信号が変化し、励磁信号と検出信号から受動体の変位量を検出するレゾルバにおいて、励磁コイル、又は検出コイルのうち、第1コイルと隣り合って配置される第2コイルとのコイル面積が均しく、かつ第1コイルに対して第2コイルの位相がずらされ、第1コイルと第2コイルとの位相のずらし量が、第1コイルと第2コイルとの位相のずらし量が、第1コイルと第2コイルとの位相ズレが無い状態で生じる検出誤差のうち消したい次数周期の半周期分とするものである。
With the resolver according to the present invention having such characteristics, the following actions and effects can be obtained.
First, the invention described in (1) has an excitation coil to which an excitation signal is input and a detection coil to output a detection signal, and the detection signal is generated according to the displacement amount of the passive body provided with the excitation coil or the detection coil. In the resolver that detects and detects the displacement of the passive body from the excitation signal and the detection signal, the coil area of the excitation coil or the detection coil and the second coil arranged adjacent to the first coil is uniform, The phase of the second coil is shifted with respect to the first coil, the amount of phase shift between the first coil and the second coil is the same as the amount of phase shift between the first coil and the second coil, Of the detection error that occurs in the state where there is no phase shift with the second coil, the half cycle of the order cycle to be erased.
例えばシートコイルを用いた励磁信号を出力する励磁コイルでは、図6に示すように生成される起磁力波形は階段状の波形となる。この点は特許文献2にも示されている。そして、起電力波形がこのような階段状の波形となるために、検出誤差を生じる原因となる。
しかし、第1コイルに対して第2コイルを、第1コイルと第2コイルとの位相ズレの無い状態で生じる検出誤差のうち消したい次数周期の半周期分ずらすことで、スキューの効果が得られ、見かけ上、検出コイルの第1コイルで受ける信号と第2コイルで受ける信号は、位相が電気角でθ/2ずれる為、θ周期の誤差が相殺される。よって、検出信号のサイクル誤差の一部が相殺されることでレゾルバの検出精度を向上させることが可能である。
For example, in an excitation coil that outputs an excitation signal using a sheet coil, the magnetomotive force waveform generated is a stepped waveform as shown in FIG. This point is also shown in
However, the effect of the skew is obtained by shifting the second coil with respect to the first coil by a half cycle of the order cycle to be erased from detection errors that occur in a state where there is no phase shift between the first coil and the second coil. Apparently, the signal received by the first coil of the detection coil and the signal received by the second coil are shifted in phase by θ / 2 in electrical angle, so that the error of the θ period is canceled out. Therefore, it is possible to improve the detection accuracy of the resolver by canceling a part of the cycle error of the detection signal.
また、(2)に記載の発明は、(1)に記載のレゾルバにおいて、検出コイル又は励磁コイルの少なくとも一方にシートコイルを使用するものである。
検出コイル又は励磁コイルの少なくとも一方にシートコイルを用いることで、薄型化及び低コスト化を図ることができる。
The invention described in (2) uses the sheet coil in at least one of the detection coil and the excitation coil in the resolver described in (1).
By using a sheet coil as at least one of the detection coil and the excitation coil, it is possible to reduce the thickness and cost.
また、(3)に記載の発明は、(1)又は(2)に記載のレゾルバにおいて、受動体を回転移動体とし、第1コイルが、励磁コイル、又は検出コイルのうち、径方向の内側に形成され、第2コイルが、第1コイルの外側に配置され、回転移動体の回転量を検出するものである。
回転移動体の検出は、主にモータの位置を検出するために用いられる。高精度で薄型のレゾルバは従来から望まれており、本発明により薄型で高精度のレゾルバを提供することが可能である。
The invention described in (3) is the resolver described in (1) or (2), wherein the passive body is a rotary moving body, and the first coil is an inner side in the radial direction of the excitation coil or the detection coil. The second coil is disposed outside the first coil, and detects the amount of rotation of the rotary moving body.
The detection of the rotary moving body is mainly used for detecting the position of the motor. A highly accurate and thin resolver has been desired in the past, and a thin and highly accurate resolver can be provided by the present invention.
また、(4)に記載の発明は、(1)又は(2)に記載のレゾルバにおいて、受動体を直進移動体とし、直進移動体の移動量を検出するものである。
回転移動体だけでなく直進移動体の移動量を検出するセンサとしても、(3)に記載の発明と同様に、高精度で薄型のレゾルバは従来から望まれている。本発明により薄型で高精度のレゾルバを提供することが可能である。
In the invention described in (4), in the resolver described in (1) or (2), the passive body is a rectilinear moving body, and the moving amount of the rectilinear moving body is detected.
As a sensor for detecting the amount of movement of not only a rotary moving body but also a rectilinear moving body, a highly accurate and thin resolver has been conventionally desired as in the invention described in (3). According to the present invention, it is possible to provide a thin and highly accurate resolver.
また、(5)に記載の発明は、(1)乃至(4)のいずれか1つに記載のレゾルバにおいて、第1コイルと第2コイルを接続して1のコイルとしたものである。
第1コイルと第2コイルはそれぞれに隣り合う辺を有するが、第1コイルと第2コイルを同じパターンのコイルを用いれば、隣り合う辺ではそれぞれ逆方向に電流が流れることとなる。すなわち、隣り合う部分では磁界が相殺されてしまうので、第1コイルと第2コイルとを1のコイルとしてもレゾルバの検出精度は変わらない。このため、第1コイルと第2コイルを1のコイルとすることで、コイルに用いる材料の低減ができ、コストダウンに貢献する。
The invention described in (5) is the resolver described in any one of (1) to (4), wherein the first coil and the second coil are connected to form one coil.
Although the first coil and the second coil have adjacent sides, if the same coil is used for the first coil and the second coil, currents flow in opposite directions on the adjacent sides. That is, the magnetic field cancels out in adjacent portions, so that the detection accuracy of the resolver does not change even if the first coil and the second coil are one coil. For this reason, the material used for a coil can be reduced by making the 1st coil and the 2nd coil into 1 coil, and it contributes to cost reduction.
次に、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
(第1実施形態)
まず、第1実施形態の構成を説明する。
図1(a)に、第1実施形態の励磁コイルに用いる第1励磁コイルのコイルパターン図を示す。図1(b)に、励磁コイルに用いる第2励磁コイルのコイルパターン図を示す。
図2に、検出コイルのコイルパターン図を示す。
図3に、レゾルバの模式断面図を示す。
レゾルバ10は、励磁コイル20及び検出コイル30よりなる。図3に示すように、励磁コイル20と検出コイル30はギャップGを隔てて配置される。励磁コイル20及び検出コイル30は、それぞれ基板11の上に形成されたプリントパターンによって、コイルを構成しており、励磁コイル20側には第1励磁コイル12A及び第2励磁コイル12Bが、検出コイル30には検出コイルパターン13が設けられている。励磁コイル20は受動体14に取り付けられており、検出コイル30は固定体15に取り付けられている。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
First, the configuration of the first embodiment will be described.
FIG. 1A shows a coil pattern diagram of a first excitation coil used for the excitation coil of the first embodiment. FIG. 1B shows a coil pattern diagram of the second excitation coil used for the excitation coil.
FIG. 2 shows a coil pattern diagram of the detection coil.
FIG. 3 shows a schematic cross-sectional view of the resolver.
The
基板11の上に形成される第1励磁コイル12A、第2励磁コイル12B及び検出コイルパターン13は、図1及び図2に示されるような形態となっている。
第1励磁コイル12Aは磁極数が4つで次数が2の励磁コイル20である。よって、S極とN極がそれぞれ2つずつ用意されて交互に配置される。そして、第2励磁コイル12Bは基板11を挟んで第1励磁コイル12Aの上に重ねて同じパターンにて形成される。第1励磁コイル12Aと第2励磁コイル12Bは電気角で90°位相がずれている。そして、第1励磁コイル12Aには正弦波の電流が与えられ、第2励磁コイル12Bには余弦波の電流が与えられる。以降、第1励磁コイル12A及び第2励磁コイル12Bを重ねたものを励磁コイルパターン12とする。
The
The first
一方、検出コイルパターン13も励磁コイルパターン12に対応して4極用意される。図2は模式的に示されているが、実際にはコイル巻数はもう少し多くなる。
図4に、図2に示す検出コイルパターンの拡大図を示す。
検出コイルパターン13の形状は、図4に示されるように、始点P1から中継点P2を通過して終点P3を通るように描かれており、スキュー角度θが付けられている。始点P1と中継点P2、中継点P2と終点P3は直線で結ばれる状態となっている。
On the other hand, the
FIG. 4 shows an enlarged view of the detection coil pattern shown in FIG.
As shown in FIG. 4, the shape of the
中心点Cと始点P1とを結ぶ線を基準線L1とし、中心点Cと中継点P2とを結ぶ線を第1位相線L2とし、中心点Cと終点P3とを結ぶ線を第2位相線L3とすると、基準線L1に対して第1位相線L2、第1位相線L2に対して第2位相線L3はそれぞれ半周期θ/2の角度がついている。中継線L4は中継半径Zを半径とする曲線である。
ここでスキュー角度θは、θ=360/Nという式で表される。Nはサイクル誤差次数Nである。なお、図4に示されるコイル内周rとコイル外周Rによって、中継点P2を通る中継半径Zが決定される。
中継半径Zは、Z2=(R2―r2)/2という式で表される。
中継線L4で分割される検出コイルパターン13のうちの1つを、便宜上、第1コイルにあたる内側コイルS1及び第2コイルにあたる外側コイルS2とする。
A line connecting the center point C and the start point P1 is a reference line L1, a line connecting the center point C and the relay point P2 is a first phase line L2, and a line connecting the center point C and the end point P3 is a second phase line. Assuming L3, the first phase line L2 is angled with respect to the reference line L1, and the second phase line L3 is angled with respect to the first phase line L2 by a half cycle θ / 2. The relay line L4 is a curve having the relay radius Z as a radius.
Here, the skew angle θ is expressed by the equation θ = 360 / N. N is the cycle error order N. The relay radius Z passing through the relay point P2 is determined by the coil inner periphery r and the coil outer periphery R shown in FIG.
The relay radius Z is represented by the formula Z 2 = (R 2 −r 2 ) / 2.
For convenience, one of the
図5に、レゾルバの位置検出制御を示すブロック図を示す。
レゾルバ10は、回路部40及びセンサ部50よりなる。回路部40は、正弦波発生器41、高周波発生器42、余弦波発生器43、第1変調器44、第2変調器45、検波器46、及び位相差検出器47よりなる。センサ部50は、励磁コイル20、検出コイル30、第1ロータリートランス35、第2ロータリートランス36よりなる。
7.2kHzの正弦波を発生させる正弦波発生器41は、図5に示すように第2変調器45に接続している。7.2kHzの余弦波を発生させる余弦波発生器43は、第2変調器45に接続されている。
FIG. 5 is a block diagram showing the position detection control of the resolver.
The
A sine wave generator 41 for generating a 7.2 kHz sine wave is connected to the
また、360kHzの正弦波を発生させる高周波発生器42が第1変調器44、第2変調器45に接続されている。また、正弦波発生器41及び余弦波発生器43は位相差検出器47に接続されている。検波器46は位相差検出器47に接続されている。
第1変調器44は、第1励磁コイル20Aに接続され、第2変調器45は、第2励磁コイル20Bに接続されている。
検出コイル30は、第1ロータリートランス35に接続され、第2ロータリートランス36は検波器46に接続されている。
A
The
The
第1実施形態のレゾルバ10は上記構成であるので、以下に説明するような作用を示す。
図6に、励磁コイルで発生する起磁力波形についてのグラフを示す。
縦軸が磁力で横軸が電気角を示している。理想波形WSと重ねて励磁コイル20が発生する起磁力波形W1を示している。
正弦波発生器41で発生した正弦波が、第1変調器44において高周波により例えばAM平衡変調(以下、AM変調と略す)され、第1励磁コイル12Aに伝達される。
同時に余弦波発生器43で発生した余弦波が、第2変調器45において高周波によりAM変調され、第2励磁コイル12Bに伝達される。
Since the
FIG. 6 shows a graph of the magnetomotive force waveform generated in the exciting coil.
The vertical axis represents magnetic force and the horizontal axis represents electrical angle. A magnetomotive force waveform W1 generated by the
The sine wave generated by the sine wave generator 41 is, for example, AM balanced modulated (hereinafter abbreviated as AM modulation) by the high frequency in the
At the same time, the cosine wave generated by the
第2励磁コイル12Bに高周波でAM変調された余弦波が流され、同時に第1励磁コイル12Aに高周波でAM変調された正弦波が流される。基板11に設けられた励磁コイルパターン12では磁束の発生が十分強くできないが、高周波でAM変調しているので、高周波により、励磁コイルパターン12及び検出コイルパターン13でも強い磁束を発生させることが可能となる。
ただし、図6に示すように起磁力波形W1は階段状の正弦波であるので、励磁コイル20で信号検出すると図8に示すような状態となる。
A cosine wave that is AM-modulated at a high frequency flows through the
However, since the magnetomotive force waveform W1 is a stepped sine wave as shown in FIG. 6, when a signal is detected by the
図7に、スキューを採用していない検出コイルパターンを示す。また、図8に、スキューを採用しない検出コイルで検出する波形についてグラフを示す。
スキューを採用しない、すなわち内側コイルS1と外側コイルS2の位相ズレのない状態の検出コイル330は、検出コイル30と同様に×2のレゾルバである。図6に示すように4つの検出コイルパターンが直列に並べられて構成されている。
レゾルバ10に検出コイル330を用いた場合、検出コイル330で検出する波形は、図8の通りとなる。縦軸が磁力で、横軸が電気角を示している。理想波形WSと重ねて検出コイル330が検出する検出波形W2を示している。
また、図9に、センサ誤差と誤差次数Nの関係についてのグラフを示す。
縦軸がセンサ誤差を示し、横軸が誤差周期的次数を示す。
励磁コイル20から出力される起磁力波形W1を検出することで、検出コイル330では検出波形W2のような波形が検出される。理想的な波形である理想波形WSに対して、検出波形W2は追従しているものの、図9に示すようなセンサ誤差を生じてしまう。
突出している部分がノイズであり、検出コイル330での検出誤差となる。
FIG. 7 shows a detection coil pattern that does not employ skew. FIG. 8 is a graph showing waveforms detected by a detection coil that does not employ skew.
The
When the
FIG. 9 is a graph showing the relationship between the sensor error and the error order N.
The vertical axis indicates the sensor error, and the horizontal axis indicates the error periodic order.
By detecting the magnetomotive force waveform W1 output from the
The protruding portion is noise, which becomes a detection error in the
このような誤差は、図1に示すような励磁コイルパターン12を用いている場合には、図6に示す起磁力波形W1を発生する点では避けられないが、検出コイル30側で誤差を修正することが可能である。
この誤差の補正方法が図2及び図4に示すような検出コイルパターン13を基板11に形成した検出コイル30を用いることである。
励磁コイル20から発生された起磁力波形W1は、検出コイル30で検出されるが、図10に示されるように検出コイルパターン13のコイルパターンが、内側コイルS1と外側コイルS2の2つが合成された形状となっていることで、誤差が相殺されることになる。
Such an error is unavoidable when the
A method for correcting this error is to use a
The magnetomotive force waveform W1 generated from the
内側コイルS1と外側コイルS2の面積はほぼ同じになるように設計されている。なお、内側コイルS1及び外側コイルS2を独立した2つのコイルとして検出コイルパターン13を形成しても同じ効果が得られるが、内側コイルS1と外側コイルS2において隣り合う辺は電流の流れる向きが逆となり、内側コイルS1及び外側コイルS2の面積が同じである為に同じ量の電流が流れ、その結果として効果が相殺される。このため、コイルを製造する効率を考えて図2に示すように繋がった形状としている。
The areas of the inner coil S1 and the outer coil S2 are designed to be substantially the same. The same effect can be obtained even if the
図10に、合成コイル出力波形についてのグラフを示す。
内側コイルS1で検出するコイル波形は検出波形W2となり、外側コイルS2で検出するコイル波形はスキュー検出波形W3となる。検出波形W2とスキュー検出波形W3が構成されることで、合成波形W4が得られる。
検出波形W2とスキュー検出波形W3の始点はスキュー角度θ分だけ進角した点から開始しており、そこから得られる合成波形W4は、検出波形W2に比べてθ/2だけ進角した点から開始している。
FIG. 10 shows a graph of the combined coil output waveform.
The coil waveform detected by the inner coil S1 is a detection waveform W2, and the coil waveform detected by the outer coil S2 is a skew detection waveform W3. By forming the detection waveform W2 and the skew detection waveform W3, a composite waveform W4 is obtained.
The starting points of the detection waveform W2 and the skew detection waveform W3 start from a point advanced by the skew angle θ, and the resultant waveform W4 obtained therefrom is from a point advanced by θ / 2 compared to the detection waveform W2. Has started.
ここで、スキュー角度θはθ=360/Nという式で表されるが、Nには消したい次数を選択する。例えば、図9に示されるピークのうち次数12のピークが立っているので、この誤差成分を相殺するとする。この場合、N=12としθは30°となる。
すなわち、内側コイルS1と外側コイルS2はスキュー角度θの半周期にあたるθ/2ずらされるので、電気角で15°だけ内側コイルS1と外側コイルS2をずらして検出コイル30は設計される。したがって、始点P1に対して中継点P2は電気角で15°、中継点P2に対して終点P3は電気角で15°ずれた位置に配置され、それぞれを直線で結ぶように検出コイル30は形成されるので図4のような形状となる。
このように検出コイル30が設計されることで、検出コイル30の出力として合成波形W4の波形が得られる。
なお、図10で示す、検出波形W2及びスキュー検出波形W3は第1実施形態のレゾルバ10では、仮想的に得られる波形である。
Here, the skew angle θ is expressed by the equation θ = 360 / N, and the order to be deleted is selected for N. For example, since the peak of
That is, since the inner coil S1 and the outer coil S2 are shifted by θ / 2 corresponding to a half cycle of the skew angle θ, the
By designing the
Note that the detection waveform W2 and the skew detection waveform W3 shown in FIG. 10 are waveforms that are virtually obtained in the
第1実施形態のレゾルバ10は上記構成及び作用を示すので、以下に説明する効果が得られる。
まず、高精度のレゾルバを提供が可能である点が挙げられる。
第1実施形態のレゾルバ10は、励磁信号が入力する励磁コイル20、及び検出信号を出力する検出コイル30を有し、励磁コイル20又は検出コイル30を設けた受動体14の変位量に応じて検出信号が変化し、励磁信号と検出信号から受動体14の変位量を検出するレゾルバ10において、励磁コイル20、又は検出コイル30のうち、径方向の内側の形成される内側コイルS1と外側に形成される外側コイルS2とのコイル面積が均しく、かつ内側コイルS1に対して外側コイルS2の位相を半周期ずらしたものである。
Since the
First, it is possible to provide a highly accurate resolver.
The
内側コイルS1に対して外側コイルS2をスキュー角度θの半分だけずらすことで、スキュー効果が生まれる。
よって、内側コイルS1で検出する検出波形W2と外側コイルS2で検出するスキュー検出波形W3の合成波である合成波形W4が信号として得られる。起磁力波形W1の波形によるサイクル誤差は、検出波形W2とスキュー検出波形W3を合成することで、サイクル誤差を相殺した合成波形W4を得ることが可能である。
これによって、図10に示す波形のピークの内一つを相殺することとなる。具体的にはN=12としているので、次数12のピークを相殺することが可能である。すなわち、検出コイル30の構成によって検出コイル30で検出される磁束は、ノイズとして発生するN次高調波成分を相殺した合成波形W4を得られるので、レゾルバ10での角度検出精度を向上させることが可能となる。
A skew effect is produced by shifting the outer coil S2 by half the skew angle θ with respect to the inner coil S1.
Therefore, a composite waveform W4 that is a composite wave of the detection waveform W2 detected by the inner coil S1 and the skew detection waveform W3 detected by the outer coil S2 is obtained as a signal. The cycle error due to the magnetomotive force waveform W1 can be obtained by synthesizing the detection waveform W2 and the skew detection waveform W3 to obtain a combined waveform W4 that cancels the cycle error.
As a result, one of the peaks of the waveform shown in FIG. 10 is canceled. Specifically, since N = 12, it is possible to cancel the
また、レゾルバ10の薄型化と高精度化の両立が可能となる点が挙げられる。
第1実施形態のレゾルバ10は、検出コイル30又は励磁コイル20の少なくとも一方にシートコイルを使用するものである。
基板11の上に励磁コイルパターン12及び検出コイルパターン13を形成する方式を採用することで、レゾルバ10の薄型化が可能になる。これは励磁コイル20又は検出コイル30の何れかをシートコイル化するのでも良いし、第1実施形態のように両側ともシートコイル化しても良い。ただし、シートコイルを採用すると、図6に示すような励磁コイル20側の問題が発生し起磁力波形W1を検出コイル30で検出すると検出波形W2のような波形を得る結果となる。
このため、内側コイルS1と外側コイルS2を設けることで、スキュー効果を得てレゾルバ10を薄型化と高精度化の両立を実現している。
In addition, the
The
By adopting a method of forming the
For this reason, by providing the inner coil S1 and the outer coil S2, a skew effect is obtained and the
次に、本発明の第2の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
(第2実施形態)
第2実施形態は第1実施形態のレゾルバ10の構成とほぼ同じであるが、検出コイル30の検出コイルパターン13が異なる。相違点について以下に説明をする。
図11に、第2実施形態のレゾルバ10の検出コイル30についてのコイルパターン図を示す。
第2実施形態の検出コイル30の検出コイルパターン13は、第1実施形態の検出コイルパターン13と比べて、始点P1、中継点P2、終点P3の結び方が異なる。
第2実施形態の検出コイルパターン13は、図4に示される始点P1を通過して、基準線L1上を通り、基準線L1と中継線L4が交わる点で中継線L4上を通り、中継点P2を通過し、中継点P2から第1位相線L2上を通って、コイル外周Rへと結ばれる。
このように外形が形成される検出コイルパターン13が4つ用意されて、励磁コイル20からの起磁力波形W1を検出する検出コイル30を構成する。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
(Second Embodiment)
The second embodiment is substantially the same as the configuration of the
In FIG. 11, the coil pattern figure about the
The
The
In this way, four
第2実施形態は上記構成であるので、第1実施形態と同じ作用、効果を得られる。
基本的には第1実施形態の検出コイルパターン13も第2実施形態の検出コイルパターン13もほぼ同じ効果が得られる。
ただし、内側コイルS1と外側コイルS2の面積は、第2実施形態の検出コイルパターン13の方がより均しくしやすいので、レゾルバ10の検出精度の向上が期待できる。
Since 2nd Embodiment is the said structure, the same effect | action and effect as 1st Embodiment can be acquired.
Basically, the
However, the areas of the inner coil S1 and the outer coil S2 are more uniform in the
次に、本発明の第3の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
(第3実施形態)
第3実施形態は、第1実施形態のレゾルバ10の構成が回転移動体であるのに対し、レゾルバ10を直進移動体として構成した点で異なる。但しその原理は同じである。
図12に、第3実施形態のレゾルバ10の検出コイル60についてのコイルパターン図を示す。また、図13に検出コイル60のコイルパターンについての概念図を示す。
検出コイル60は図13に示すAコイル及びBコイルを1つのコイルとして繋げたものである。Aコイル及びBコイルは幅W、長さが電気角で180°分のAコイルとBコイルは同じ形状であり、Aコイルに対してBコイルは半周期(θ/2)分ずらされて形成されている。図12で、仮想線で示される第1コイルS1及び第2コイルS2は、図13に示されるAコイル及びBコイルに相当する。
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
(Third embodiment)
The third embodiment is different from the first embodiment in that the
In FIG. 12, the coil pattern figure about the
The
検出コイル60は図13のパターンにおいて、AコイルとBコイルとを並べて形成した際に、Aコイルの矢印A1で示される部分の電流とBコイルの矢印B1の部分で示される部分の電流とが逆方向に流れる為に磁界が相殺される。このため、AコイルとBコイルを結合してしまっても、得られる合成波形W4は同じ結果となる。矢印A2と矢印B2、矢印A3と矢印B3、矢印A4と矢印B4についても同様のことが言えるため、結果的に、図13に描かれるコイルパターンと図12に描かれるコイルパターンはほぼ同じ結果が得られる。
したがって、Aコイルの頂点AP1とBコイルの頂点BP1とを直線で結び、Aコイルの頂点AP2とBコイルの頂点BP2とを直線で結び、その幅を2Wとなるようにしてコイルを形成した。
When the
Therefore, the apex AP1 of the A coil and the apex BP1 of the B coil were connected by a straight line, the apex AP2 of the A coil and the apex BP2 of the B coil were connected by a straight line, and the coil was formed so that the width was 2W.
こうすることで、図13に描かれるコイルパターンによる励磁側からの磁束の検出と同じ効果が図12に描かれるコイルパターンで得られる。なお、実際のコイルは複数のターン描かれているものとする。
なお、図示しないが励磁コイルについても直線状にコイルが配置される。2Wの幅でコイルパターンは形成され、第1実施形態と同様に磁極数は4で次数は2である。このような励磁コイルと検出コイル60を用いることで、2×の直進型レゾルバ70を形成することができる。
By doing so, the same effect as the detection of the magnetic flux from the excitation side by the coil pattern depicted in FIG. 13 can be obtained by the coil pattern depicted in FIG. It is assumed that an actual coil is drawn with a plurality of turns.
Although not shown, the exciting coil is also linearly arranged. The coil pattern is formed with a width of 2 W, and the number of magnetic poles is 4 and the order is 2 as in the first embodiment. By using such an excitation coil and
第3実施形態の直進型レゾルバ70は上記構成であるので、以下に説明する作用及び効果を奏する。
基本的には回転移動体についての実施形態である第1実施形態及び第2実施形態と同様に、直進型レゾルバ70の薄型化と精度の向上が期待できる。
検出コイル60は、図13に示すAコイル及びBコイルを半周期(θ/2)だけずらした状態で繋げた形としていることで、検出コイル60で検出される磁束は、n次高調波成分を相殺された信号として検出され、結果として直進型レゾルバ70での角度検出精度を向上させることが可能となる。
Since the rectilinear resolver 70 of the third embodiment has the above-described configuration, the following functions and effects are achieved.
Basically, similar to the first embodiment and the second embodiment, which are embodiments of the rotary moving body, it is possible to expect a reduction in the thickness and improvement in accuracy of the linear advance type resolver 70.
The
以上において、実施形態に即して説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることは言うまでもない。
例えば、前述した通り、第1実施形態及び第2実施形態では励磁コイル20及び検出コイル30の両方をシートコイルと、第3実施形態でも励磁コイル及び検出コイル60の両方をシートコイルとしているが、そのどちらか或いは両方をシートコイルでないコイルを採用するのを妨げない。基本的には励磁コイル20側をシートコイル化することで、起磁力波形W1が階段状になるために発生するノイズの対策としてスキューの効果を得る構成が薄型化の観点から言えば望ましいが、平面でなくともスキューの効果は得られる為、レゾルバ10の精度向上には貢献できる。
While the present invention has been described with reference to the embodiments, it is needless to say that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be appropriately modified and applied without departing from the scope of the invention.
For example, as described above, both the
また、第1実施形態乃至第3実施形態では励磁コイルを第1励磁コイル及び第2励磁コイルの2つを重ねたものとし、検出コイルに1つのコイルを用いている。すなわち2励磁1出力のレゾルバとしているが、本発明は1励磁2出力のタイプのレゾルバにも適用が可能である。 Further, in the first to third embodiments, the excitation coil is a combination of the first excitation coil and the second excitation coil, and one coil is used as the detection coil. That is, although the resolver has two excitations and one output, the present invention can be applied to a resolver having one excitation and two outputs.
10 レゾルバ
11 基板
12 励磁コイルパターン
12A 第1励磁コイル
12B 第2励磁コイル
13 検出コイルパターン
14 受動体
15 固定体
20 励磁コイル
30 検出コイル
35 第1ロータリートランス
36 第2ロータリートランス
40 回路部
41 正弦波発生器
42 高周波発生器
43 余弦波発生器
44 第1変調器
45 第2変調器
46 検波器
47 位相差検出器
50 センサ部
θ スキュー角度
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記励磁コイル、又は前記検出コイルのうち、第1コイルと隣り合って配置される第2コイルとのコイル面積が均しく、かつ前記第1コイルに対して前記第2コイルの位相がずらされ、
前記第1コイルと前記第2コイルとの位相のずらし量が、前記第1コイルと前記第2コイルとの位相ズレが無い状態で生じる検出誤差のうち消したい次数周期の半周期分であることを特徴とするレゾルバ。 An excitation coil for inputting an excitation signal and a detection coil for outputting a detection signal, and the detection signal changes in accordance with a displacement amount of the excitation coil or a passive body provided with the detection coil. In a resolver that detects a displacement amount of the passive body from a detection signal,
Of the excitation coil or the detection coil, the coil area of the second coil arranged adjacent to the first coil is uniform, and the phase of the second coil is shifted with respect to the first coil,
The amount of phase shift between the first coil and the second coil is a half cycle of the order cycle to be erased from detection errors that occur when there is no phase shift between the first coil and the second coil. A resolver characterized by.
前記検出コイル又は前記励磁コイルの少なくとも一方にシートコイルを使用することを特徴とするレゾルバ。 The resolver according to claim 1, wherein
A resolver using a sheet coil for at least one of the detection coil and the excitation coil.
前記受動体を回転移動体とし、
前記第1コイルが、径方向の内側に形成され、
前記第2コイルが、前記第1コイルの外側に配置され、
前記回転移動体の回転量を検出することを特徴とするレゾルバ。 The resolver according to claim 1 or claim 2,
The passive body is a rotationally movable body,
The first coil is formed radially inside;
The second coil is disposed outside the first coil;
A resolver for detecting a rotation amount of the rotary moving body.
前記受動体を直進移動体とし、前記直進移動体の移動量を検出することを特徴とするレゾルバ。 The resolver according to claim 1 or claim 2,
A resolver, wherein the passive body is a rectilinear moving body, and a moving amount of the rectilinear moving body is detected.
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