JP5203301B2 - シートコイル型レゾルバ - Google Patents
シートコイル型レゾルバInfo
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Description
(全体の構成)
図1は、本発明を利用したシートコイル型レゾルバを搭載したモータの概要を示す断面図である。図1には、モータ100が示されている。モータ100は、ACサーボモータであり、回転軸となるシャフト101を備えている。シャフト101はベアリング102および103によって支持されている。ベアリング102は、モータハウジング104に取り付けられ、ベアリング103は、モータハウジング104の上部に固定されたエンドキャップ108に取り付けられている。この構造により、シャフト101は、モータハウジング104に対して回転自在な状態で取り付けられている。またシャフト101には、複数の磁極に着磁された構造を有する永久磁石により構成されるモータロータ105が取り付けられている。
図2は、図1の符号Aの部分を拡大した断面図である。図3は、図1および図2に示すシートコイル型レゾルバを分解した状態を示す分解斜視図である。図2に示されるように、シートコイル型レゾルバ200は、ロータ部201とステータ部202を備えている。ロータ部201とステータ部202とは、隙間を有して軸方向に離間して配置されており、相対的に回転が可能な状態とされている。後述するが、シートコイル型レゾルバ200は、軸倍角nXにおけるn=4の構成を有している。
ロータ部201は、中央に孔の開いた円盤形状(薄型のドーナツ構造)を有している。ロータ部201は、断面で見て凹型の窪みを有する円盤形状のロータヨーク211を備えている。ロータヨーク211は、中央に孔が形成され、そこをシャフト101(図1参照)が貫通した状態でシャフト101に固定されている。ロータヨーク211は、非磁性材料により構成され、その窪みの部分にロータコア212が取り付けられている。ロータコア212は磁性材料により構成され、図3に示すような中央に孔が形成された円盤形状(薄型のドーナツ型)を有している。
図2に示すようにステータ部202は、ステータヨーク231を備えている。ステータヨーク231は、非磁性材料により構成され、中央に孔が形成された円盤形状を有している。ステータヨーク231は、モータハウジング104と一体となったエンドキャップ108に固定されている。ステータヨーク231には、磁性材料により構成される中央に孔を有した円盤形状のステータコア232(図3参照)が固定されている。
図7は、レゾルバの配線構成を示した配線図であり、各コイルの関係を示す概念図である。ステータトランスコイル235a、235b(図2も参照)には、励磁のための交番電流が供給される。ステータトランスコイル235a、235bに励磁電流が供給されると、電磁誘導現象によりロータトランスコイル215a、215bに誘導電流が誘起され、それがレゾルバロータコイル216、217に供給される。この誘導電流を励磁電流として、レゾルバロータコイル216、217は、交番磁束を生成し、それがレゾルバステータコイル236、237に電磁誘導の原理により検出される。
比較例として、ステータ部の構造として、絶縁シートのロータ部に近い側の面にcos相コイル群を形成し、ロータ部から遠い面にsin相コイル群を形成した比較サンプルを試作した。そして、この比較サンプルのシートコイル型レゾルバと、本実施形態のシートコイル型レゾルバとのsin相出力とcos相出力の回転角(ロータ部のステータ部に対する回転角)に対する変化を測定した。
以上述べたように、本実施形態のシートコイル型レゾルバ200は、平面形状を有する複数のステータコイルパターン236a〜236pが同一面上の円周上に配置された構造を有するレゾルバステータコイル236を備えている。そしてレゾルバステータコイル236に対して軸方向において隙間を有した状態で対向して配置されたレゾルバロータコイル217を備えている。更に、レゾルバステータコイル236における複数のステータコイルパターン236a〜236pは、互いに電気角で90°の位相差を持つ2相(sin相とcos相)のコイル群を構成している。
第1の実施形態では、シートコイル型レゾルバのレゾルバコイル部は、図7(a)に示すように、励磁相を1相のシートコイルからなるレゾルバロータコイル部とし、検出相を2相(sin相とcos相)のシートコイルからなるレゾルバステータコイル部とする1相入力−2相出力の配線構成としている。
第1の実施形態におけるシートコイル型レゾルバでは、軸倍角を4Xとしたが、軸倍角はこれに限定されるものではなく、任意の軸倍角のレゾルバが実現可能である。この場合、レゾルバステータコイル部におけるお互いに電気角で90°の位相差を持つ2相のコイルパターンを、円周上に一つ置きに配置して同相同士を直列接続する基本構造は同じである。そして、隣り合うコイルパターン同士が、レゾルバの軸倍角nX(nは1以上の任意の整数)に対して、機械角で(90/(m×n))°(nは軸倍角数,mは1以上の任意の整数)の間隔となるように円周上にコイルパターンを配置すればよい。
第1の実施形態におけるシートコイル型レゾルバのレゾルバコイル部は、レゾルバロータコイル部およびレゾルバステータコイル部を2層のコイルパターン層による構成としたが、3層以上であってもよいし、1層であってもよい。以下、レゾルバロータコイル部とレゾルバステータコイル部とを1層のコイルパターン層で構成した軸倍角が4Xのシートコイル型レゾルバについて説明する。
以上、本発明を好ましい実施形態によって説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で種々の変形や応用が可能である。
Claims (8)
- 平面形状を有しそれぞれが渦巻き形状を有する複数のステータコイルパターンが同一面上の円周上に配置された構造を有するレゾルバステータコイル部と、
前記レゾルバステータコイル部に対して軸方向において隙間を有した状態で対向して配置されたレゾルバロータコイル部と
を有し、
前記レゾルバステータコイル部における前記複数のステータコイルパターンは、互いに電気角で90°の位相差を持つ2相のコイル群を構成し、
前記複数のステータコイルパターンは、前記円周上において、第1の相に含まれるステータコイルパターンと第2の相に含まれるステータコイルパターンとが一つ置きに交互に配置され、
前記レゾルバロータコイル部は、平面形状を有しそれぞれが渦巻き形状を有する複数のロータコイルパターンにより構成され、
前記複数のロータコイルパターンは、前記ステータコイルパターンの隣接する一対に対応する大きさを有し、
前記複数のロータコイルパターンは、円周上において直列接続されることで1相のコイル群を構成していることを特徴とするシートコイル型レゾルバ。 - 前記レゾルバステータコイル部は、隣り合う前記ステータコイルパターン同士が、レゾルバの軸倍角nX(nは1以上の任意の整数)に対して、機械角で(90/(m×n))°(nは軸倍角数、mは1以上の任意の整数)の間隔で前記円周上に配置されていることを特徴とする請求項1に記載のシートコイル型レゾルバ。
- 前記レゾルバステータコイル部は、複数のステータコイルパターン層を有し、
前記2相のコイル群のそれぞれを構成する複数のステータコイルパターンは、前記複数のステータコイルパターン層のそれぞれに形成されると共に層間で接続されており、
前記複数のステータコイルパターン層のそれぞれにおいて、前記2相のコイル群のそれぞれを構成する複数のステータコイルパターンの数が同じであ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型レゾルバ。 - 前記レゾルバロータコイル部は、複数のロータコイルパターン層を有し、
前記複数のロータコイルパターンは、前記複数のロータコイルパターン層の各層に形成されと共に層間で接続されていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載のシートコイル型レゾルバ。 - 前記レゾルバロータコイル部により励磁相が構成され、前記レゾルバステータコイル部により検出相が構成されることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載のシートコイル型レゾルバ。
- 前記レゾルバステータコイル部により励磁相が構成され、前記レゾルバロータコイル部により検出相が構成されることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載のシートコイル型レゾルバ。
- 前記2相のコイル群のそれぞれは、円周上に複数配置されたステータコイルパターンを一つ置きに直列に接続することで構成されたsin相およびcos相のコイル群であり、
隣り合う前記ステータコイルパターン同士は、機械角で22.5°の間隔で円周上に配置され、
軸倍角が4Xであることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一項に記載のシートコイル型レゾルバ。 - 前記レゾルバステータコイル部と同一平面上にステータトランスコイル部が形成され、
前記レゾルバロータコイル部と同一平面上にロータトランスコイル部が形成されている
ことを特徴とする請求項1乃至7のいずれか一項に記載のシートコイル型レゾルバ。
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