JP5184420B2 - レゾルバ - Google Patents
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Description
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。
また、特許文献2には、図18に示すように、ロータ側の基板の表面と裏面に励磁コイルを形成し、ステータ側の基板の表面側にSINコイルを形成し、裏面側にCOSコイルを形成したものが記載されている。
すなわち、図18に示すように、第1の状態においては、励磁コイルとSINコイルの距離が0.5mmで、励磁コイルとCOSコイルの距離が1.0mmである。基板の厚みにより発生するCOSコイルとSINコイルでの出力振幅を調整するために、出力振幅に対してゲインの調整を行っている。
しかしながら、自動車モータは大型のため、熱膨張や軸受のガタによる軸方向の寸法変化が大きい。例えば、軸方向で0.25mm距離が変化した第2の状態を、図19に示す。図19では、励磁コイルとSINコイルの距離が0.75mmで、励磁コイルとCOSコイルの距離が1.25mmである。
この場合には、図17に示すように、SINコイル出力は、0.71V(図18の場合)から、0.63V(図19の場合)に変化する。また、COSコイル出力は、0.57V(図18の場合)から、0.53V(図19の場合)に変化する。
この場合、図18の場合にCOSコイルのゲインを、0.71/0.57=1.25と設定しているので、図19の場合のゲイン、0.63/0.53=1.19と相違してしまい、角度検出誤差が発生する問題がある。
そして、自動車用モータの出力軸は、精度の高い検出が望まれるため、特に問題となる。
(1)平板上に形成されたSINコイルとCOSコイルとを有するレゾルバにおいて、平板上に形成された第1コイル層、及び第2コイル層と、第1コイル層と第2コイル層との間に形成された絶縁層とを有し、SINコイルが、第1コイル層に形成されたSIN第1コイルと、第2コイル層に形成されたSIN第2コイルとを含む1つのSIN周回コイル備えること、COSコイルが、第1コイル層に形成されたCOS第1コイルと、第2コイル層に形成されたCOS第2コイルとを含む1つのCOS周回コイルを備えること、を特徴とする。
(2)(1)に記載するレゾルバにおいて、前記SIN第1コイルと、前記COS第2コイルが、周方向において同じ位置にあること、前記SIN第2コイルと、前記COS第1コイルが、周方向において同じ位置にあること、を特徴とする。
(4)(1)乃至(3)に記載するレゾルバのいずれか1つにおいて、前記第1コイル層、及び前記第2コイル層が、導電性インクを印刷により描画した後、焼成することにより形成されたことを特徴とする。
(5)(1)乃至(4)に記載するレゾルバのいずれか1つにおいて、前記SINコイル及び前記COSコイルが、励磁コイルであることを特徴とする。
(1)平板上に形成されたSINコイルとCOSコイルとを有するレゾルバにおいて、平板上に形成された第1コイル層、及び第2コイル層と、第1コイル層と第2コイル層との間に形成された絶縁層とを有し、SINコイルが、第1コイル層に形成されたSIN第1コイルと、第2コイル層に形成されたSIN第2コイルとを含む1つのSIN周回コイルを備えること、COSコイルが、第1コイル層に形成されたCOS第1コイルと、第2コイル層に形成されたCOS第2コイルとを含む1つのCOS周回コイルを備えること、を特徴とするので、励磁コイルと検出コイルの間のギャップが変動した場合でも、SINコイルとCOSコイルとが、常に所定の位置関係に保たれているため、検出誤差が発生しない。
(2)(1)に記載するレゾルバにおいて、前記SIN第1励磁コイルと、前記COS第2励磁コイルが、周方向において同じ位置にあること、前記SIN第2励磁コイルと、前記COS第1励磁コイルが、周方向において同じ位置にあること、を特徴とするので、容易に、SINコイルとCOSコイルとの位置関係を、例えば、励磁コイルまたは検出コイルに対して、常に一定とすることができる。
(4)(1)乃至(3)に記載するレゾルバのいずれか1つにおいて、前記第1コイル層、及び前記第2コイル層が、導電性インクを印刷により描画した後、焼成することにより形成されたことを特徴とするので、焼成により、第1コイル層と第2コイル層に偏差がある場合でも、(1)の構成を有しているため、SINコイル及びCOSコイルの抵抗値がそれぞれ平均化され、抵抗値を互いに相殺でき、検出精度を劣化させることが少ない。
(5)(1)乃至(4)に記載するレゾルバのいずれか1つにおいて、前記SINコイル及び前記COSコイルが、励磁コイルであることを特徴とするので、常に一定の磁界を発生することができる。
図16に、第1実施例のモータの構造を簡易に示した断面図を示す。
モータ10は、ケース本体61と、ケースカバー62と、モータステータ63と、モータロータ64と、モータ軸65と、モータ軸受66aと66bと、を備えているブラシレスモータである。
ケース本体61及びケースカバー62はアルミニウム合金などを鋳造して作られており、ケース本体61にはモータ軸受66bが嵌合され、ケースカバー62にはモータ軸受66aが嵌合され、モータ軸65を回転可能に軸支している。
一方、モータ軸65には永久磁石を備えたモータロータ64が固定されている。モータステータ63とモータロータ64は所定距離離れて保持され、モータステータ63に通電することでモータロータ64が回転し、駆動力を発生してモータ軸65に動力を伝える。
ケースカバー62にはレゾルバステータ40が固定されており、ケース本体61とケースカバー62を組み付けた状態で、レゾルバロータ20とレゾルバステータ40が所定距離だけ離れて配置される。所定距離は近くした方がレゾルバ100の検出精度を向上させることができるが、寸法公差や温度による寸法変化等も考慮された上で決定される。
レゾルバ100は、回路58及びセンサ部59よりなる。回路58は、SIN信号発生器51、搬送波発生器52、COS信号発生器53、第1変調器54、第2変調器55、検波器56、及び位相差検出器57よりなる。センサ部59は、SIN信号励磁コイル11、COS信号励磁コイル12、検出コイル13、ロータ側ロータリートランス14、及びステータ側ロータリートランス15よりなる。
7.2kHzのSIN信号波を発生させるSIN信号発生器51は、図15に示すように第1変調器54に接続している。7.2kHzのCOS信号波を発生させるCOS信号発生器53は、第2変調器55に接続されている。
また、360kHzのSIN搬送波を発生させる搬送波発生器52が第1変調器54、第2変調器55に接続されている。また、SIN信号発生器51及びCOS信号発生器53は位相差検出器57に接続されている。検波器56は位相差検出器57に接続されている。
第1変調器54は、SIN信号励磁コイル11に接続され、第2変調器55は、COS信号励磁コイル12に接続されている。
検出コイル13は、ロータ側ロータリートランス14に接続され、ステータ側ロータリートランス15は検波器56に接続されている。
図1に、表面にSIN信号励磁コイル11とCOS信号励磁コイル12が形成された本体側レゾルバの分解斜視図を示す。(e)は、PPS樹脂製で高い平面性を持つ基盤であるレゾルバボディ1を示す。(d)は、レゾルバボディ1の表面に形成された第1コイル層2を示す。(c)は、第1コイル層2と第2コイル層4とを絶縁するための層間絶縁層3を示す。(b)は、層間絶縁層3の上に形成された第2コイル層4を示す。(a)は、絶縁樹脂であり、保護膜であるオーバーコート5を示す。
レゾルバボディ1は、(e)に示すように、中心に円形の孔を備える円盤状であり、外周の一箇所に端子部1aが突出している。端子部1aの外周側には、6本の端子、図中左側から、1b、1c、1d、1e、1f、1gが外向きに突出している。また、端子部1aの上面には、端子接続部1h、1iが形成されている。また、端子部1aに対応する内周面側の表面に、4箇所の接続部1k、1j、1l、1mが形成されている。
図12に、端子の位置における部分断面図を示す。図に示すように、端子1bは接続部1hと接続しており、端子1cは接続部1lと接続しており、端子1dは接続部1kと接続しており、端子1eは接続部1jと接続しており、端子1fは接続部1mと接続しており、端子1gは接続部1iと接続している。これらは、各端子をインサート成形して製造している。
図13に、図12のCC断面図を示す。図12に示すように、端子1d、1eと接続線28、48は、スルーホールを介して、導電性接着剤7により接続されている。
図3に、図2のうち、COSコイル部21のみを抜き出したものを示す。COSコイル部21A、21B、21C、21Dは、各々がコの字形に形成され、外周から内周に向かって、長さの異なる4本のコイル線211、212、213、214を備えている。ただし、外周コイル線211は、一部を接続線27と共有している。
COS接続端子部23は、最外周に形成された接続線27を介して、COSコイル部21A、21B、21C、21Dの一端に接続している。
COSコイル部21とSINコイル部22の内周側に、接続線28が形成されている。接続線28には、SIN端子接続部26が形成されている。SIN端子接続部26は、図1(e)の端子接続部1mに接続している。SIN端子接続部26は、接続線28を介して、SINコイル部22A、42C、22C、42Aの一端に接続している。
図2に示すように、接続線28の内周側には、円周上に形成されたロータリィトランスコイル24が形成されている。ロータリィトランスコイル24には、端子接続部25が形成されている。端子接続部25は、図1(e)の端子接続部1jと接続している。
端子部1aの端子接続部1hに対応する位置に、SIN信号励磁コイル11の一端であるSIN端子接続部43が形成されている。端子接続部43の上の位置に、SINコイル部42Aが形成され、時計回りに、COSコイル部41A、SINコイル部42B、COSコイル部41B、SINコイル部42C、COSコイル部41C、SINコイル部42D、COSコイル部41Dが形成されている。
図7に、図5のうち、SINコイル部42のみを抜き出したものを示す。SINコイル部42A、42B、42C、42Dは、各々がコの字形に形成され、外周から内周に向かって、長さの異なる4本のコイル線421、422、423、424を備えている。ただし、外周コイル線421は、一部を接続線47と共有している。
SIN接続端子部43は、最外周に形成された接続線47を介して、SINコイル部42A、42B、42C、42Dの一端に接続している。
COSコイル部41とSINコイル部42の内周側に、接続線48が形成されている。接続線48には、COS端子接続部46が形成されている。COS端子接続部46は、図1(e)の端子接続部1lに接続している。COS端子接続部46は、接続線48を介して、COSコイル部21A、41B、21C、41Dの一端に接続している。
図5に示すように、接続線48の内周側には、円周上に形成されたロータリィトランスコイル44が形成されている。ロータリィトランスコイル44には、端子接続部45が形成されている。端子接続部45は、図1(e)の端子接続部1kと接続している。
第2コイル層4に形成されたCOSコイル部41Aの4本のCOSコイル線は、外側からコの字形の411、412、413、414であり、8個の端子部は、図9の下側から、41a、41b、41c、41d、41e、41f、41g、41hである。
一方、第1コイル層2に形成されたCOSコイル部21Aの4本のCOSコイル線は、外側からコの字形の211、212、213、214であり、8個の端子部は、図9の下側から、21a、21b、21c、21d、21e、21f、21g、21hである。
接続線27は、COSコイル線211を介して、接続部21hと接続している。接続部21hは、スルーホール3bを通って、接続部41hと接続している。接続部41hは、COS接続線411を介して、接続部41aに接続している。
接続部41bは、スルーホール3aを通って、接続部21bと接続している。接続部21bは、COS接続線213を介して、接続部21fに接続している。接続部21fは、スルーホール3bを通って、接続部41fと接続している。接続部41fは、COS接続線413を介して、接続部41cに接続している。
接続部41cは、スルーホール3aを通って、接続部21cと接続している。接続部21cは、COS接続線214を介して、接続部21eに接続している。接続部21eは、スルーホール3bを通って、接続部41eと接続している。接続部41eは、COS接続線414を介して、接続部41dに接続している。
接続部41dは、スルーホール3aを通って、接続部21dと接続している。接続部21dは、コイル部の外にある端子部21iに接続している。
端子部21iは、スルーホール3cを通って、図6に示す端子部46に接続している。
これにより、反時計方向に励磁用COS電流が流れるため、規則的な磁束を発生できる。
他のCOSコイル部21Bと41B、21Cと41C、21Dと41Dの接続配線は、上記と同様であり、21Bと41Bとで、1つの周回コイルを構成し、21Cと41Cとで、1つの周回コイルを形成し、21Dと41Dとで、1つの周回コイルを構成する。
次に、ロータリィトランスコイルの配線について説明する。図1のレゾルバボディ1に形成されたロータリィトランスコイル用の端子部1jは、図2に示す第1コイル層2に形成されたロータリィトランスコイル24の一端の端子部25と接続している。他端の端子部24aは、スルーホール3fを通って、図5に示す第2コイル層4に形成されたロータリィトランスコイル44の一端の端子部44aに接続している。他端の端子部45は、スルーホール3eを通って、図1(e)に示す端子部1kに接続している。
レゾルバロータ61は、(e)に示すように、中心に円形の孔を備える円盤状であり、アルミ、しんちゅう等の非磁性導電性金属製で表面に凹部が形成されたプレート61aの凹部にPPS等の樹脂が充填凝固されたものである。
第1コイル層62は、4個の検出コイル62a、62b、62c、62dを備えている。第2コイル層64も、4個の検出コイル64a、64b、64c、64dを備えている。検出コイル62a、62b、62c、62dの一端は、ロータリィトランス66の一端に接続している。検出コイル62a、62b、62c、62dの他端は、スルーホールを通って、第2コイル層64の4つの検出コイル64a、64b、64c、64dの一端と接続している。検出コイル64a、64b、64c、64dの他端は、ロータリィトランス67の一端と接続している。ロータリィトランス66の他端とロータリィトランス67の他端とは、スルーホールを通って、接続されている。
この誘導電流により発生する磁束により、レゾルバボディ側のロータリィトランス24,44に誘導電流が発生する。この誘導電流を解析することにより、レゾルバロータの回転位置が算出できるのである。
本実施例によれば、ロータリィトランス66を第1コイル層62に形成し、ロータリィトランス67を第2コイル層64に形成しているので、1つのコイル層における、ロータリィトランスの占有面積を小さくできるため、レゾルバの外形寸法を小さくすることができる。
また、SIN第1励磁コイル22とSIN第2励磁コイル41とが、絶縁層3に形成されたスルーホールを介して、接続されていること、COS第1励磁コイル21とCOS第2励磁コイル41とが、絶縁層に形成されたスルーホール3を介して、接続されていること、を特徴とするので、周回するコイルを容易に製造することができる。
また、第1コイル層2、及び第2コイル層4が、導電性インクを印刷により描画した後、(たとえば、インクジェットプリンタにより吹き付けた後)、焼成することにより形成されたことを特徴とするので、焼成により、第1コイル層2と、第2コイル層4の抵抗が変化しても、SIN信号励磁コイル11(22+42)とCOS信号励磁コイル12(21+41)の抵抗値がそれぞれ平均化されるため、検出精度を劣化させることが少ない。
例えば、本実施例では、SINコイルとCOSコイルによる2相励磁、1相サーチコイル方式のレゾルバについて説明したが、サーチコイルにSINコイルとCOSコイルを用いる場合にも、同様に適用できる。
また、本実施例では、印刷(例えば、インクジェット)により、導電インクを塗布しているが、シートコイルを用いても良い。
また、例えば、本実施例では、SIN信号励磁コイル11とCOS信号励磁コイル12とが、各々4個の周回コイルを備え、例えば、1つの周回コイルを、第1コイル層2に形成されたCOS第1励磁コイル21と、第2コイル層4に形成されたCOS第2励磁コイル41とで、構成しているが、2つの周回コイルを第1コイル層2に形成し、残りの2つの周回コイルを第2コイル層4に形成しても良い。
3 層間絶縁層
4 第2コイル層
11 SIN信号励磁コイル
12 COS信号励磁コイル
13 検出コイル
21 COS第1励磁コイル
22 SIN第1励磁コイル
41 COS第2励磁コイル
42 SIN第2励磁コイル
Claims (5)
- 平板上に形成されたSINコイルとCOSコイルとを有するレゾルバにおいて、
平板上に形成された第1コイル層、及び第2コイル層と、
前記第1コイル層と前記第2コイル層との間に形成された絶縁層と、
を有し、
前記SINコイルが、前記第1コイル層に形成されたSIN第1コイルと、前記第2コイル層に形成されたSIN第2コイルとを含む1つのSIN周回コイルを備えること、
前記COSコイルが、前記第1コイル層に形成されたCOS第1コイルと、前記第2コイル層に形成されたCOS第2コイルとを含む1つのCOS周回コイルを備えること、
を特徴とするレゾルバ。 - 請求項1に記載するレゾルバにおいて、
前記SIN第1コイルと、前記COS第2コイルが、周方向において同じ位置にあること、
前記SIN第2コイルと、前記COS第1コイルが、周方向において同じ位置にあること、
を特徴とするレゾルバ。 - 請求項1または請求項2に記載するレゾルバにおいて、
前記SIN第1コイルと前記SIN第2コイルとが、前記絶縁層に形成されたスルーホールを介して、接続されていること、
前記COS第1コイルと前記COS第2コイルとが、前記絶縁層に形成されたスルーホールを介して、接続されていること、
を特徴とするレゾルバ。 - 請求項1乃至請求項3に記載するレゾルバのいずれか1つにおいて、
前記第1コイル層、及び前記第2コイル層が、導電性インクを印刷により描画した後、焼成することにより形成されたことを特徴とするレゾルバ。 - 請求項1乃至請求項4に記載するレゾルバのいずれか1つにおいて、
前記SINコイル及び前記COSコイルが、励磁コイルであることを特徴とするレゾルバ。
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