JP5281601B2 - Reluctance type resolver - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、リラクタンス型レゾルバに関し、電動機内で発生する回転子や電磁ブレーキからの漏れ磁束の影響や、電動機外部からの磁束変化の影響も受けにくく、さらにはオフセット特性が良いレゾルバ構造に関する。 The present invention relates to a reluctance resolver, and more particularly to a resolver structure that is not easily affected by magnetic flux leakage from a rotor or electromagnetic brake generated in an electric motor or affected by changes in magnetic flux from the outside of the electric motor and that has good offset characteristics.
従来、リラクタンス型レゾルバとしては、特許文献1にあるように電動機回転子や電磁ブレーキからの磁束の影響を受けにくいレゾルバが提案されている。特に、特許文献1の図2のレゾルバは、外来磁束に対して、巻線に発生する起電圧を打ち消す作用があり、電動機回転子や電磁ブレーキからの磁束だけでなく、電動機外部から混入する磁束変化に対しても、影響を受けにくいという特徴があった。
Conventionally, as a reluctance type resolver, as disclosed in
特許文献1のレゾルバは、外来磁束に対して影響を受けにくいという特徴がある。しかし、励磁巻線のパーミアンス変化によって位置を検出するため、回転子(可動子)の動きによって変化するパーミアンス変化よりも、励磁磁束の漏れ磁束によるパーミアンス成分の方が大きいという傾向がある。このため、励磁磁束の漏れ磁束が温度変化等で変化すると、レゾルバ出力信号に含まれるオフセット成分が変化し易く、高精度な位置検出が難しいという問題があった。
The resolver of
本発明は,外来磁束の影響を受けにくく、オフセット特性が良い高精度なレゾルバを提供することができるという効果を奏する。 The present invention is advantageous in that it can provide a highly accurate resolver that is not easily affected by external magnetic flux and has good offset characteristics.
本発明のリラクタンス型レゾルバは、複数の歯を有する磁性体から成る固定子と、前記固定子の歯と向かい合う側に凹凸を有する磁性体から成る可動子と、隣接する2つの歯を含む第1の歯組を等間隔に複数配置した第1の歯組セットの各歯に巻装された第1の検出巻線と、隣接する2つの歯を含む第2の歯組を前記各第の1歯組と所定の位相角だけずらして等間隔に複数配置した第2の歯組セットの各歯に巻装された第2の検出巻線と、前記第1の歯組と第2の歯組との間に少なくとも1つの歯を含む第3の歯組を等間隔に複数配置した第3の歯組セットに巻装された励磁巻線と、を備え、前記可動子の可動に応じて前記第1の検出巻線と第2の検出巻線との間の電圧変化を検出して前記可動子の可動位置を求めるリラクタンス型レゾルバであって、前記第1の歯組の2つの歯には同方向の磁束変化に対して互いに逆向きの起電圧が発生するように前記第1の検出巻線が巻装され、前記第2の歯組の2つの歯には同方向の磁束変化に対して互いに逆向きの起電圧が発生するように前記第2の検出巻線が巻装され、前記第3の歯組には交互に逆方向の磁束が発生するように前記励磁巻線が巻装されていること、を特徴とする。 A reluctance type resolver of the present invention includes a stator made of a magnetic material having a plurality of teeth, a mover made of a magnetic material having irregularities on the side facing the teeth of the stator, and a first tooth including two adjacent teeth. A first detection winding wound around each tooth of a first tooth set in which a plurality of tooth sets are arranged at equal intervals, and a second tooth set including two adjacent teeth is provided for each of the first teeth. A second detection winding wound around each tooth of a second set of teeth arranged at equal intervals with a predetermined phase angle shifted from the set of teeth, and the first set of teeth and the second set of teeth An excitation winding wound around a third tooth set in which a plurality of third tooth sets including at least one tooth are arranged at regular intervals, and according to the movement of the mover, A reluctance resolver for detecting a voltage change between the first detection winding and the second detection winding to obtain a movable position of the mover. The first detection winding is wound around the two teeth of the first tooth set so as to generate electromotive voltages in opposite directions with respect to the change in magnetic flux in the same direction. The second detection winding is wound around the two teeth of the tooth set so that electromotive voltages opposite to each other are generated with respect to a change in magnetic flux in the same direction, and the third tooth set is alternately reversed. The excitation winding is wound so as to generate a magnetic flux in a direction.
本発明のリラクタンス型レゾルバにおいて、前記第1の歯組セットの一の第1の歯組の各歯とそれぞれ前記所定の位相角の2倍だけ位相角がずらして配置されている前記第1の歯組セットの他の第1の歯組の各歯とには同方向の磁束変化に対して互いに逆向きの起電圧が発生するように前記第1の検出巻線が巻装され、前記第2の歯組セットの一の第2の歯組の各歯とそれぞれ前記所定の位相角の2倍だけ位相角がずらして配置されている前記第2の歯組セットの他の第2の歯組の各歯とには同方向の磁束変化に対して互いに逆向きの起電圧が発生するように前記第2の検出巻線が巻装されていること、としても好適である。 In the reluctance type resolver according to the present invention, the first tooth set of the first tooth set may be arranged so that the phase angle is shifted from each tooth of the first tooth set by twice the predetermined phase angle. The first detection winding is wound around each tooth of the other first tooth set of the tooth set so as to generate electromotive voltages in opposite directions with respect to magnetic flux changes in the same direction. The other second teeth of the second set of teeth that are arranged with a phase angle shifted from the respective teeth of the second set of teeth of the second set of teeth by twice the predetermined phase angle. It is also preferable that the second detection winding is wound around each tooth of the set so that an electromotive force in the opposite direction is generated with respect to a change in magnetic flux in the same direction.
また、本発明のリラクタンス型レゾルバにおいて、前記第3の歯組は、隣接する複数の歯を含み、該各歯には、同じ向きに磁束が発生するように前記励磁巻線が巻装されていること、としても好適であるし、前記第3の歯組は、隣接する複数の歯を含み、前記励磁巻線は該各歯を束ねて巻装されていること、としても好適である。 In the reluctance resolver of the present invention, the third tooth set includes a plurality of adjacent teeth, and the excitation winding is wound around each tooth so that a magnetic flux is generated in the same direction. It is also preferable that the third tooth set includes a plurality of adjacent teeth, and the exciting winding is wound by bundling the teeth.
本発明は,上述のような事情から成されたものであり,本発明の目的は,外来磁束の影響を受けにくく、オフセット特性が良い高精度なレゾルバを提供することにある。 The present invention has been made under the circumstances described above, and an object of the present invention is to provide a highly accurate resolver that is not easily affected by external magnetic flux and has good offset characteristics.
以下,図面を参照しながら本発明の実施形態のリラクタンス型レゾルバ100について説明する。図1に、本発明のリラクタンス型レゾルバ100のラジアル方向の断面を示す。図1に示すように、回転軸1には、1つの凸部と1つの凹部を有し、珪素鋼板等の磁性体からできている回転子(可動子)2が固着されている。固定子3は、珪素鋼板等の磁性体からできおり、その内周部に16個の歯4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19を有している。また、固定子3では、連続して並ぶ4つの歯を1つのグループとする、歯4,5,6,7と歯8,9,10,11と歯12,13,14,15と歯16,17,18,19の4つのグループは90度の位相角Lずつずれるように配置され、同じグループ内の歯は約19度の間隔で等ピッチに配置されている。このように配置された16個の歯に1本の励磁巻線20と、1本の第1の検出巻線21と、1本の第2の検出巻線22とが巻装されている。
Hereinafter, a reluctance resolver 100 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a cross section in the radial direction of a reluctance resolver 100 of the present invention. As shown in FIG. 1, a rotor (movable element) 2 having a single convex portion and a single concave portion and made of a magnetic material such as a silicon steel plate is fixed to the
図1に点線で示す1本の励磁巻線20は、一方の端子61から歯16に沿って紙面の上方向から下方向に向かって歯16と歯17との間に入り、歯16の周りに回転軸1から固定子3に向かって反時計回り(図1の記号Aで示す)に巻装され、歯16から歯15に渡り、歯15の周りに反時計回りに巻装される。そして、励磁巻線20は、歯15から歯19に渡り歯19の周囲に時計回り(図1の記号Cで示す)に巻装され、歯19から歯4に渡り、歯4の周囲に時計回りに巻装される。そして、励磁巻線20は、歯4から歯8に渡り、歯8の周囲に反時計回りに巻装され、歯8から歯7に渡り歯7の周りに反時計回りに巻装される。そして、励磁巻線20は、歯7から歯11に渡り、歯11の周りに時計回りに巻装され、歯11から歯12に渡り、歯12の周りに時計回りに巻装され、歯12と歯13との間で紙面の下方向から上方向に向かって出て他方の端子62に接続されている。
One excitation winding 20 indicated by a dotted line in FIG. 1 enters between the
図1に実線で示す1本の第1の検出巻線21は、一方の端子63から歯13に沿って紙面の上方向から下方向に向かって歯12と歯13との間に入り、歯13の周りに回転軸1から固定子3に向かって時計回り(図1の記号Cで示す)に巻装され、歯13から歯14に渡り、歯14の周りに反時計回り(図1の記号Aで示す)に巻装される。そして、第1の検出巻線21は、歯14から歯5に渡り歯5の周囲に反時計回りに巻装され、歯5から歯6に渡り、歯6の周囲に時計回りに巻装される。そして、第1の検出巻線21は、歯6と歯7との間で紙面の下方向から上方向に向かって出て他方の端子64に接続されている。
One first detection winding 21 shown by a solid line in FIG. 1 enters between the
図1に一点鎖線で示す1本の第2の検出巻線22は、一方の端子65から歯9に沿って紙面の上方向から下方向に向かって歯9と歯10との間に入り、歯9の周りに回転軸1から固定子3に向かって時計回り(図1の記号Cで示す)に巻装され、歯9から歯10に渡り、歯10の周りに反時計回り(図1の記号Aで示す)に巻装される。そして、第2の検出巻線22は、歯10から歯17に渡り歯17の周囲に反時計回りに巻装され、歯17から歯18に渡り、歯18の周囲に時計回りに巻装される。そして、第2の検出巻線22は、歯18と歯19との間で紙面の下方向から上方向に向かって出て他方の端子66に接続されている。
One second detection winding 22 indicated by a one-dot chain line in FIG. 1 enters between the tooth 9 and the tooth 10 from one
また、位相角Lの2倍(2・L)の180度だけ離れた歯5と歯13,歯6と歯14には、同方向の磁束変化に対して、逆向きの起電圧が発生するようにそれぞれ反対方向に第1の検出巻線21が巻装されている。また、位相角Lの2倍(2・L)の180度だけ離れた歯9と歯17又は歯10と歯18も、同方向の磁束変化に対して、逆向きの起電圧が発生するようにそれぞれ反対方向に第2の検出巻線22が巻装されている。
Further, in the teeth 5 and 13 and the teeth 6 and 14 separated by 180 degrees, which is twice the phase angle L (2 · L), an electromotive voltage is generated in the opposite direction with respect to the change in magnetic flux in the same direction. Thus, the
このように、本実施形態では、第1の検出巻線21は、隣接する2つの歯5,6を含む第1の歯組101と、2つの歯13,14を含む第1の歯組102を、位相角Lの2倍(2・L)の180度だけずらして等間隔に配置した第1の歯組セット110の各歯5,6,13,14に巻装されており、第2の検出巻線22は、隣接する2つの歯9,10を含む第2の歯組201と2つの歯17,18を含む第2の歯組202を、位相角Lの2倍(2・L)の180度だけずらして等間隔に配置した第2の歯組セット210の各歯9,10,17,18に巻装されており、第1の歯組101,102と第2の歯組201,202とはそれぞれ位相角L(90度)だけずらして等間隔に配置されている。そして、第1の歯組101,102と第2の歯組201,202との間に2つの歯7と8を含む第3の歯組301、歯11と12を含む第3の歯組302、歯15と歯16を含む第3の歯組303、歯19と歯4と含む第3の歯組304が等間隔に配置されている。そして、第1の歯組101,102の2つの歯5,6及び歯13,14には互いに反対方向に第1の検出巻線が巻装され、第2の歯組201,202の2つの歯9,10及び歯17,18には互いに反対方向に第2の検出巻線が巻装され、第3の歯組301,302,303,304には交互に巻線方向が反対方向となるよう励磁巻線20が巻装されている。
As described above, in the present embodiment, the first detection winding 21 includes the first tooth set 101 including the two adjacent teeth 5 and 6 and the first tooth set 102 including the two teeth 13 and 14. Are wound around the teeth 5, 6, 13, and 14 of the first set of
このように、歯7,8,15,16には励磁巻線20が反時計回りに巻装され、歯11,12,19,4には時計周りに励磁巻線20が巻装されている。このため、励磁巻線20に電流を流すと、互いに反対方向に励磁巻線20が巻装されている歯4と歯7,歯8と歯11,歯12と15,歯16と歯19には、回転軸1の中心に向かう方向に対して、互いに逆方向の磁束が発生する。また、互いに同方向に励磁巻線20が巻装されている隣接する歯4と歯19,歯7と歯8,歯11と歯12,歯15と歯16には、回転軸1の中心に向かう方向に対して、同方向の磁束が発生する。そして、この発生する磁束によって歯4に隣接する第1の検出巻線21が巻装されている歯5と、歯7に隣接する第1の検出巻線21が巻装されている歯6には回転軸1の中心に向かう方向に対して、互いに逆方向の磁束が発生する。同様に第1の検出巻線21が巻装されている歯13と歯14、第2の検出巻線22が巻装されている歯9と歯10、歯17と歯18とにも回転軸1の中心に向かう方向に対して、互いに逆方向の磁束が発生する。
Thus, the
第1の検出巻線21が反時計回りに巻装される歯5と時計回りに巻装される歯6には、同じ方向の磁束変化に対して、逆向きの起電圧が発生するので、上記のように励磁巻線20によって発生する磁束の向きが歯5と歯6とで反対方向となっている場合には、歯5,6に巻装された第1の検出巻線21には同方向の起電力が発生する。一方、第1の検出巻線21が巻装されている歯5、歯6は、外来磁束によってほぼ等しい磁束変化を受けるので、外来磁束によって発生する起電力は逆方向となって互いに相殺される。同様に第2の検出巻線22が時計回りに巻装される歯9と反時計回りに巻装される歯10には、同じ方向の磁束変化に対して、逆向きの起電圧が発生するので、上記のように励磁巻線20によって発生する磁束の向きが歯9と歯10とで反対方向となっている場合には、同方向の起電力が発生する。一方、第2の検出巻線22が巻装されている歯9、歯10は、外来磁束によってほぼ等しい磁束変化を受けるので、外来磁束によって発生する起電力は逆方向となって互いに相殺されることとなる。 Since the first detection winding 21 is wound counterclockwise and the tooth 5 is wound clockwise, an electromotive force is generated in the opposite direction with respect to the change in magnetic flux in the same direction. When the direction of the magnetic flux generated by the excitation winding 20 is opposite between the teeth 5 and 6 as described above, the first detection winding 21 wound around the teeth 5 and 6 includes An electromotive force in the same direction is generated. On the other hand, since the teeth 5 and 6 around which the first detection winding 21 is wound are subjected to almost equal magnetic flux changes by the external magnetic flux, the electromotive forces generated by the external magnetic flux are reversed and cancel each other. . Similarly, an electromotive voltage in the opposite direction is generated for a change in magnetic flux in the same direction on the tooth 9 on which the second detection winding 22 is wound clockwise and the tooth 10 on which the second detection winding 22 is wound counterclockwise. Therefore, when the direction of the magnetic flux generated by the excitation winding 20 is opposite in the teeth 9 and 10 as described above, an electromotive force in the same direction is generated. On the other hand, since the teeth 9 and 10 around which the second detection winding 22 is wound are subjected to almost the same magnetic flux change by the external magnetic flux, the electromotive forces generated by the external magnetic flux are reversed and cancel each other. It will be.
このような構成により、励磁巻線20にEi=E・SIN(ωt)という交流電圧を加えると、回転子2の凹凸形状と固定子3の歯との間リラクタンスの変化から図1の破線の矢印で示すような方向の磁束を発生し、回転軸1の回転位置θ1によって、第1、第2の検出巻線21、22には、式1,式2のような起電圧Eoc1,Eos1が発生する。
Eoc1=Eo・COS(θ1)SIN(ωt) −−−− (式1)
Eos1=Eo・SIN(θ1)SIN(ωt) −−−− (式2)
式1,式2において、起電圧Eoc1,Eos1をSIN(ωt)=1なるタイミングでサンプルし、逆正接演算を行えば、回転軸1の回転角θ1を検出することが可能である。図1のようなリラクタンス型レゾルバ100では、励磁巻線20が発生する磁束のほとんどが回転子2を介して第1、第2の検出巻線21,22が巻装された各歯5,6,9,10,13,14,17,18を通り抜けるため、第1、第2の検出巻線21,22で発生する起電圧に含まれるオフセット成分が非常に小さい。また、外来磁束に対して、第1、第2の検出巻線21,22が巻装される第1の歯組101,102、第2の歯組201,202を構成する互いに隣接する歯5と6、歯13と14、歯9と10、歯17と18では、ほぼ等しい磁束変化を受けるため、第1、第2の検出巻線21,22が発生する外来磁束による起電圧が打ち消され、ほとんど外来磁束の影響をうけない。ただし、図1のリラクタンス型レゾルバ100では、歯17と歯18又は、歯9と歯10では、回転子2とのリラクタンスが少し異なる。このため、外来磁束によって発生する磁束は少し異なり、多少外来磁束の影響を受ける可能性がある。
With such a configuration, when an alternating voltage of Ei = E · SIN (ωt) is applied to the excitation winding 20, the change in reluctance between the uneven shape of the
Eoc1 = Eo · COS (θ1) SIN (ωt) ---- (Equation 1)
Eos1 = Eo · SIN (θ1) SIN (ωt) ---- (Expression 2)
In
以上説明したように、本実施形態リラクタンス型レゾルバ100によれば、異なる歯に励磁巻線20と第1、第2の検出巻線21,22を巻装するため、励磁磁束の漏れ磁束によって発生する第1、第2の検出巻線21,22の起電圧が非常に小さくできる。このため、出力信号に含まれるオフセット成分の温度変化等による変動が小さく、高精度な位置検出が可能である。また、リラクタンス型レゾルバ100に外来磁束が進入した場合、第1、第2の検出巻線21,22が巻装されている隣接する2つの歯に発生する外来磁束変化による起電圧が打ち消されるように第1、第2の検出巻線21,22が接続されるため、外来磁束の影響を抑制することができる。
As described above, according to the
図2は本発明の別のリラクタンス型レゾルバ200のラジアル方向の断面図である。図1と同様部材には同様の符号を付して説明は省略する。図2において、回転軸26には、外周部に歯車状に19個の凸部と19個の凹部を等間隔に配置し、珪素鋼板等の磁性体からできている回転子(可動子)27が固着されている。固定子3は、第3の歯組301を構成する隣接する歯7と歯8,第3の歯組302を構成する歯11と歯12,第3の歯組303を構成する歯15と歯16、第3の歯組304を構成する歯19と歯4に対して、励磁巻線23が2つの歯を束ねて巻装されているものである。図2に示すように、隣接する第3の歯組301には励磁巻線23が回転軸1から固定子3に向かって反時計回り(図1の記号Aで示す)に巻装され、第3の歯組302には励磁巻線23が回転軸1から固定子3に向かって時計回り(図1の記号Cで示す)に巻装され、第3の歯組303には励磁巻線23が回転軸1から固定子3に向かって反時計回り(図1の記号Aで示す)に巻装され、第3の歯組304には励磁巻線23が回転軸1から固定子3に向かって時計回り(図1の記号Cで示す)に巻装されている。このように、4つの第3の歯組には巻き方向が交互に逆転するよう励磁巻線23が巻装されている。上記外は、本実施形態のリラクタンス型レゾルバ200では、図1に示したリラクタンス型レゾルバ100の第1の検出巻線21が第1の検出巻線24に、第2の検出巻線22が第2の検出巻線25に変わっているだけで、図1の固定子3と同じであり、磁気的特性もほぼ等価である。
FIG. 2 is a radial sectional view of another
このような構成により、図2のリラクタンス型レゾルバ200では、励磁巻線23にEi=E・SINωtという交流電圧を加えると、回転子27の凹凸形状と固定子3の歯との間リラクタンスの変化から、回転軸26の回転位置θ2によって、第1、第2の検出巻線24、25には、式3,式4のような起電圧Eoc2,Eos2が発生する。
Eoc2=Eo・COS(19・θ2)SIN(ωt) −− (式3)
Eos2=Eo・SIN(19・θ2)SIN(ωt) −− (式4)
式3,式4において、SINωt=1なるタイミングでサンプルし、逆正接演算を行えば、回転軸26の回転角θ2を19倍の感度で検出することが可能である。また、図2のようなリラクタンス型レゾルバも図1と同様に、励磁巻線23が発生する磁束のほとんどが回転子27を介して第1、第2の検出巻線24,25が巻装された各歯5,6,9,10,13,14,17,18を通り抜けるため、第1、第2の検出巻線24,25で発生する起電圧に含まれるオフセット成分が非常に小さい。また、歯5と歯6,歯9と歯10,歯13と14,歯17と歯18では、それぞれ回転子27に対するリラクタンスがほぼ等しいため、外来磁束もほぼ等しくなる。このため、第1、第2の検出巻線24,25が発生する外来磁束による起電圧は、ほぼ完全に打ち消すことができる。
With such a configuration, in the
Eoc2 = Eo · COS (19 · θ2) SIN (ωt) −− (Formula 3)
Eos2 = Eo · SIN (19 · θ2) SIN (ωt) −− (Formula 4)
In equations 3 and 4, if the sampling is performed at the timing of SINωt = 1 and the arctangent calculation is performed, the rotation angle θ2 of the
本実施形態は、図1を参照して説明した実施形態と同様の効果を奏する。 This embodiment has the same effect as the embodiment described with reference to FIG.
図3を参照して、他の実施形態であるリラクタンス型レゾルバ300について説明する。図3は、リラクタンス型レゾルバ300のラジアル方向の断面図である。図3において、回転軸31には、外周部に歯車状に30個の凸部と30個の凹部を等間隔に配置した珪素鋼板等の磁性体からできている回転子(可動子)32が固着されている。固定子33は、珪素鋼板等の磁性体からできおり、その内周部に24個の歯34,35,36,37,38,39,40,41,42,43,44,45,46,47,48,49,50,51,52,53,54,55,56,57を有している。連続して並ぶ4つの歯を1グループとする歯34,35,36,37と歯37,38,39,40と歯40,41,42,43と歯43,44,45,46と歯46,47,48,49と歯49,50,51,52と歯52,53,64,55と歯55,56,57,34の8(4×2)グループが45度の位相角Lおきに等間隔に配置され、両端の歯は隣接するグループと共有し、励磁巻線28が巻装されている。また、歯37,40,43,46,49,52,55,34の歯幅は、回転子32の凹凸のピッチとほぼ同じ幅であり、回転軸31の回転位置に関係なく、回転子32とのリラクタンス変化がほぼ一定になるようにできている。このように配置された24個の歯34〜57に1本の励磁巻線28と、1本の第1の検出巻線29と、1本の第2の検出巻線30とが巻装されている。
With reference to FIG. 3, the
図3に点線で示す1本の励磁巻線28は、一方の端子61から歯49に沿って紙面の上方向から下方向に向かって歯49と歯50との間に入り、歯49の周りに回転軸1から固定子3に向かって反時計回り(図3の記号Aで示す)に巻装され、歯49から歯52に渡り、歯52の周りに時計回り(図3の記号Cで示す)に巻装される。そして、励磁巻線28は、歯52から歯55に渡り歯55の周囲に反時計回りに巻装され、歯55から歯34に渡り、歯34の周囲に時計回りに巻装される。そして、励磁巻線28は、歯34から歯37に渡り、歯37の周囲に反時計回りに巻装され、歯37から歯40に渡り歯40の周りに時計回りに巻装される。そして、励磁巻線28は、歯40から歯43に渡り、歯43の周りに反時計回りに巻装され、歯43から歯46に渡り、歯46の周りに時計回りに巻装され、歯46と歯47との間で紙面の下方向から上方向に向かって出て他方の端子62に接続されている。
One excitation winding 28 indicated by a dotted line in FIG. 3 enters between the tooth 49 and the tooth 50 from one
図3に実線で示す1本の第1の検出巻線29は、一方の端子63から歯57に沿って紙面の上方向から下方向に向かって歯57と歯56との間に入り、歯57の周りに回転軸1から固定子3に向かって時計回り(図3の記号Cで示す)に巻装され、歯57から歯56に渡り、歯56の周りに反時計回り(図3の記号Aで示す)に巻装され、第1の検出巻線29は、歯56から歯51に渡り歯51の周囲に反時計回りに巻装され、歯51から歯50に渡り、歯50の周囲に時計回りに巻装される。そして、第1の検出巻線29は、歯50から歯45に渡り歯45の周囲に時計回りに巻装され、歯45から歯44に渡り、歯44の周囲に反時計回りに巻装され、歯44から歯39に渡り歯39の周囲に反時計回りに巻装され、歯39から歯38に渡り、歯38の周囲に時計回りに巻装される。そして、第1の検出巻線29は、歯38と歯39との間で紙面の下方向から上方向に向かって出て他方の端子64に接続されている。
One first detection winding 29 shown by a solid line in FIG. 3 enters between the teeth 57 and 56 from one
図3に一点鎖線で示す1本の第2の検出巻線30は、一方の端子65から歯35に沿って紙面の上方向から下方向に向かって歯35と歯36との間に入り、歯35の周りに回転軸1から固定子3に向かって時計回り(図3の記号Cで示す)に巻装され、歯35から歯36に渡り、歯36の周りに反時計回り(図3の記号Aで示す)に巻装される。そして、第2の検出巻線30は、歯36から歯41に渡り歯41の周囲に反時計回りに巻装され、歯41から歯42に渡り、歯42の周囲に時計回りに巻装される。そして、第2の検出巻線30は、歯42から歯47に渡り歯47の周囲に時計回りに巻装され、歯47から歯48に渡り、歯48の周囲に反時計回りに巻装され、歯48から歯53に渡り歯53の周囲に反時計回りに巻装され、歯53から歯54に渡り、歯54の周囲に時計回りに巻装される。そして、第2の検出巻線30は、歯53と歯54との間で紙面の下方向から上方向に向かって出て他方の端子66に接続されている。
One second detection winding 30 indicated by a one-dot chain line in FIG. 3 enters between the tooth 35 and the tooth 36 from one
また、位相角Lの2倍(2・L)の90度だけ離れた歯56と歯38、歯57と歯39、歯38と歯44、歯39と歯45、歯44と歯50,歯45と歯51には、同方向の磁束変化に対して、逆向きの起電圧が発生するようにそれぞれ反対方向に第1の検出巻線29が巻装されている。また、位相角Lの2倍(2・L)の90度だけ離れた歯35と歯41、歯36と歯42、歯41と歯47,歯42と歯48、歯47と歯53,歯48と歯54も、同方向の磁束変化に対して、逆向きの起電圧が発生するようにそれぞれ反対方向に第2の検出巻線30が巻装されている。
In addition, the tooth 56 and the tooth 38, the tooth 57 and the tooth 39, the tooth 38 and the tooth 44, the tooth 39 and the tooth 45, the tooth 39 and the tooth 45, the tooth 44 and the tooth 50, and the tooth separated by 90 degrees, which is twice the phase angle L (2.L). 45 and teeth 51 are wound with
このように、本実施形態では、第1の検出巻線29は、隣接する2つの歯38,39を含む第1の歯組101と、隣接する2つの歯44,45を含む第1の歯組102と、隣接する2つの歯50,51を含む第1の歯組103と、隣接する2つの歯56,57を含む第1の歯組104を、位相角Lの2倍(2・L)の90度だけずらして等間隔に配置した第1の歯組セットの各歯38,39,44,45,50,51,56,57に巻装されており、第2の検出巻線30は、隣接する2つの歯35,36を含む第2の歯組201と、隣接する2つの歯41,42を含む第2の歯組202と、隣接する2つの歯47,48を含む第2の歯組203と、隣接する2つの歯53,54を含む第2の歯組204を、位相角Lの2倍(2・L)の90度だけずらして等間隔に配置した第2の歯組セットの各歯35,36,41,42,47,48,53,54に巻装されており、第2の歯組101〜104と第2の歯組201〜204とはそれぞれ位相角L(45度)だけずらして等間隔に配置されている。そして、第1の歯組101〜104と第2の歯組201〜204との間にはそれぞれ1つの歯37,40,43,46,49,52,55,34が等間隔に配置されている。そして、第1の歯組101〜104の2つの歯38と39、歯44と45、歯50と51及び歯56と57には互いに反対方向に第1の検出巻線29が巻装され、第2の歯組201〜204の2つの歯35と36、歯41と42、歯47と48、及び歯53と54には互いに反対方向に第2の検出巻線30が巻装され、第1の歯組101〜104,第2の歯組201〜204の間に配置されている歯37,40,43,46,49,52,55,34には交互に巻線方向が反対方向となるよう励磁巻線28が巻装されている。
As described above, in the present embodiment, the first detection winding 29 includes the first tooth set 101 including the two adjacent teeth 38 and 39 and the first tooth including the two adjacent teeth 44 and 45. The
このように、歯37,43,49,55には励磁巻線28が反時計回りに巻装され、歯34,40,46,52には時計周りに励磁巻線28が巻装されている。このため、励磁巻線28に電流を流すと、互いに反対方向に励磁巻線28が巻装されている歯34と歯37,歯37と歯40,歯40と43,歯43と歯46、歯46と歯49,歯49と歯52,歯52と55,歯55と歯34には、回転軸1の中心に向かう方向に対して、互いに逆方向の磁束が発生する。そして、この発生する磁束によって歯37に隣接する第1の検出巻線29が巻装されている歯38と、歯40に隣接する第1の検出巻線29が巻装されている歯39には回転軸1の中心に向かう方向に対して、互いに逆方向の磁束が発生する。同様に第1の検出巻線29が巻装されている歯44と歯45、歯50と歯51、歯56と歯57、第2の検出巻線30が巻装されている歯35と歯36、歯41と歯42、歯47と歯48、歯53と歯54とにも回転軸1の中心に向かう方向に対して、互いに逆方向の磁束が発生する。
Thus, the excitation winding 28 is wound counterclockwise around the
第1の検出巻線29が反時計回りに巻装される歯39と時計回りに巻装される歯38には、同じ方向の磁束変化に対して、逆向きの起電圧が発生するので、上記のように励磁巻線28によって発生する磁束の向きが歯38と歯39とで反対方向となっている場合には、歯38,39に巻装された第1の検出巻線29には同方向の起電力が発生する。一方、第1の検出巻線29が巻装されている歯38、歯39は、外来磁束によってほぼ等しい磁束変化を受けるので、外来磁束によって発生する起電力は逆方向となって互いに相殺される。同様に第2の検出巻線30が時計回りに巻装される歯35と反時計回りに巻装される歯36には、同じ方向の磁束変化に対して、逆向きの起電圧が発生するので、上記のように励磁巻線28によって発生する磁束の向きが歯35と歯36とで反対方向となっている場合には、同方向の起電力が発生する。一方、第2の検出巻線30が巻装されている歯35、歯36は、外来磁束によってほぼ等しい磁束変化を受けるので、外来磁束によって発生する起電力は逆方向となって互いに相殺されることとなる。 Since the first detection winding 29 is wound counterclockwise in the teeth 39 and the teeth 38 wound in the clockwise direction, an electromotive voltage in the opposite direction is generated with respect to the change in magnetic flux in the same direction. When the direction of the magnetic flux generated by the excitation winding 28 is opposite between the teeth 38 and 39 as described above, the first detection winding 29 wound around the teeth 38 and 39 includes An electromotive force in the same direction is generated. On the other hand, the teeth 38 and teeth 39 around which the first detection winding 29 is wound are subjected to substantially the same magnetic flux change by the external magnetic flux, so that the electromotive forces generated by the external magnetic flux are reversed and cancel each other. . Similarly, a counter electromotive force is generated in the teeth 35 wound clockwise around the second detection winding 30 and the teeth 36 wound counterclockwise against the magnetic flux change in the same direction. Therefore, when the direction of the magnetic flux generated by the excitation winding 28 is opposite between the teeth 35 and 36 as described above, an electromotive force in the same direction is generated. On the other hand, the teeth 35 and the teeth 36 around which the second detection winding 30 is wound are subjected to substantially the same magnetic flux change by the external magnetic flux, so that the electromotive forces generated by the external magnetic flux are reversed and cancel each other. It will be.
このような構成により、図3のリラクタンス型レゾルバでは、励磁巻線28にEi=E・SINωtという交流電圧を加えると、回転子32の凹凸形状と固定子33の歯とのリラクタンスの変化から、回転軸31の回転位置θ3によって、第1、第2の検出巻線29、30には、式5,式6のような起電圧Eoc3,Eos3が発生する。
Eoc3=Eo・COS(30・θ3)SIN(ωt) −− (式5)
Eos3=Eo・SIN(30・θ3)SIN(ωt) −− (式6)
式5,式6において、SINωt=1なるタイミングでサンプルし、逆正接演算を行えば、回転軸31の回転角θ3を30倍の感度で検出することが可能である。また、図3のようなリラクタンス型レゾルバ300も図1、2に示すリラクタンス型レゾルバ100,200と同様に、励磁巻線28が発生する磁束のほとんどが回転子33を介して第1、第2の検出巻線29,30が巻装された歯を通り抜けるため、第1、第2の検出巻線29,30で発生する起電圧に含まれるオフセット成分が非常に小さい。また、第2の歯組201を構成する歯35と歯36,第1の歯組101を構成する歯38と歯39,第2の歯組202を構成する歯41と42,第1の歯組102を構成する歯44と歯45,第2の歯組203を構成する歯47と歯48,第1の歯組103を構成する歯50と歯51,第2の歯組204を構成する歯53と54,第1の歯組104を構成する歯56と歯57では、それぞれ回転子32に対するリラクタンスがほぼ等しいため、外来磁束もほぼ等しくなる。このため、第1、第2の検出巻線29,30が発生する外来磁束による起電圧は、ほぼ完全に打ち消すことができる。また、図3のようなリラクタンス型レゾルバ300では、図1,2に示したリラクタンス型レゾルバ100,200に対して励磁巻線28を巻装する歯の数を半減できるため、励磁巻線28を巻くスペースを確保し易いという特長がある。また、180度おきに固定子33と回転子32の構造が同じになるため、回転子32の位置が多少変位しても位置検出精度が変化しにくいという特長がある。
With such a configuration, in the reluctance resolver of FIG. 3, when an AC voltage of Ei = E · SINωt is applied to the excitation winding 28, the change in reluctance between the uneven shape of the rotor 32 and the teeth of the stator 33 Depending on the rotational position θ3 of the
Eoc3 = Eo · COS (30 · θ3) SIN (ωt) −− (Formula 5)
Eos3 = Eo · SIN (30 · θ3) SIN (ωt) −− (Formula 6)
In Expressions 5 and 6, if the sampling is performed at the timing of SINωt = 1 and the arctangent calculation is performed, the rotation angle θ3 of the
なお,以上説明した各実施形態では,回転型のリラクタンス型レゾルバについて説明したが,回転子(可動子)や固定子を直線に展開することで,直線型のリラクタンス型レゾルバでも実現可能である。また、図2,3のリラクタンス型レゾルバ200,300では、第1、第2の検出巻線24,25,29,30を巻装した隣接する歯を、ほぼ回転子の凹凸のピッチと同じに配置することにより、外来磁束からの影響をほぼ完全に打ち消すことができるようにしたが、回転子32の凹凸のピッチ整数倍でも同様の効果を得ることができる。その他、第1,第2検出巻線24,25,29,30を巻装した隣接する歯を、回転子の凹凸のピッチと少しずらすことにより、外来磁束の影響は受け易くなるものの、内挿誤差を低減させることも可能である。
In each of the embodiments described above, the rotary type reluctance resolver has been described. However, a linear reluctance type resolver can also be realized by developing a rotor (movable element) and a stator in a straight line. 2 and 3, the adjacent teeth around which the first and
1,26,31 回転軸、2,27,32 回転子(可動子)、3,33 固定子、20,23,28 励磁巻線、21,24,29 第1の検出巻線、22,25,30 第2の検出巻線、4〜19,34〜57 歯、101〜104 第1の歯組、201〜204 第2の歯組、301〜304 第3の歯組、61〜66 端子、100,200,300 リラクタンス型レゾルバ、110 第1の歯組セット、210 第2の歯組セット。 1, 26, 31 Rotating shaft, 2, 27, 32 Rotor (mover), 3, 33 Stator, 20, 23, 28 Excitation winding, 21, 24, 29 First detection winding, 22, 25 , 30 second detection winding, 4-19, 34-57 teeth, 101-104 first tooth set, 201-204 second tooth set, 301-304 third tooth set, 61-66 terminal, 100, 200, 300 Reluctance resolver, 110 first tooth set, 210 second tooth set.
Claims (4)
前記固定子の歯と向かい合う側に凹凸を有する磁性体から成る可動子と、
隣接する2つの歯を含む第1の歯組を等間隔に複数配置した第1の歯組セットの各歯に巻装された第1の検出巻線と、
隣接する2つの歯を含む第2の歯組を前記各第の1歯組と所定の位相角だけずらして等間隔に複数配置した第2の歯組セットの各歯に巻装された第2の検出巻線と、
前記第1の歯組と第2の歯組との間に少なくとも1つの歯を含む第3の歯組を等間隔に複数配置した第3の歯組セットに巻装された励磁巻線と、を備え、
前記可動子の可動に応じて前記第1の検出巻線と第2の検出巻線との間の電圧変化を検出して前記可動子の可動位置を求めるリラクタンス型レゾルバであって、
前記第1の歯組の2つの歯には同方向の磁束変化に対して互いに逆向きの起電圧が発生するように前記第1の検出巻線が巻装され、
前記第2の歯組の2つの歯には同方向の磁束変化に対して互いに逆向きの起電圧が発生するように前記第2の検出巻線が巻装され、
前記第3の歯組には交互に逆方向の磁束が発生するように前記励磁巻線が巻装されていること、
を特徴とするリラクタンス型レゾルバ。 A stator made of a magnetic material having a plurality of teeth;
A mover made of a magnetic material having irregularities on the side facing the stator teeth;
A first detection winding wound around each tooth of a first tooth set in which a plurality of first tooth sets including two adjacent teeth are arranged at equal intervals;
Second teeth wound around each tooth of a second tooth set in which a plurality of second tooth sets including two adjacent teeth are shifted from the first tooth sets by a predetermined phase angle and arranged at equal intervals. Detection winding of
An excitation winding wound around a third tooth set in which a plurality of third tooth sets including at least one tooth are arranged at equal intervals between the first tooth set and the second tooth set; With
A reluctance resolver for detecting a voltage change between the first detection winding and the second detection winding in accordance with the movement of the mover to obtain a movable position of the mover;
The first detection winding is wound around the two teeth of the first tooth set so as to generate electromotive voltages opposite to each other with respect to a change in magnetic flux in the same direction,
The second detection winding is wound around the two teeth of the second tooth set so that electromotive voltages in opposite directions are generated with respect to a change in magnetic flux in the same direction,
The excitation winding is wound around the third tooth set so that magnetic fluxes in opposite directions are generated alternately.
A reluctance type resolver characterized by
前記第1の歯組セットの一の第1の歯組の各歯とそれぞれ前記所定の位相角の2倍だけ位相角がずらして配置されている前記第1の歯組セットの他の第1の歯組の各歯とには同方向の磁束変化に対して互いに逆向きの起電圧が発生するように前記第1の検出巻線が巻装され、
前記第2の歯組セットの一の第2の歯組の各歯とそれぞれ前記所定の位相角の2倍だけ位相角がずらして配置されている前記第2の歯組セットの他の第2の歯組の各歯とには同方向の磁束変化に対して互いに逆向きの起電圧が発生するように前記第2の検出巻線が巻装されていること、
を特徴とするリラクタンス型レゾルバ。 A reluctance resolver according to claim 1,
The other first of the first set of teeth, the phase angle of which is shifted from the respective teeth of the first set of teeth of the first set of teeth by twice the predetermined phase angle. The first detection winding is wound around each tooth of the tooth set such that an electromotive force is generated in the opposite direction with respect to the change in magnetic flux in the same direction,
The second tooth set of the second tooth set is arranged with a phase angle shifted from the respective teeth of the second tooth set of the second tooth set by twice the predetermined phase angle. The second detection winding is wound around each tooth of the tooth set so that an electromotive force in the opposite direction is generated with respect to a change in magnetic flux in the same direction.
A reluctance type resolver characterized by
前記第3の歯組は、隣接する複数の歯を含み、
該各歯には、同じ向きに磁束が発生するように前記励磁巻線が巻装されていること、
を特徴とするリラクタンス型レゾルバ。 A reluctance resolver according to claim 1 or 2, wherein
The third tooth set includes a plurality of adjacent teeth;
The excitation winding is wound around each tooth so that magnetic flux is generated in the same direction;
A reluctance type resolver characterized by
前記第3の歯組は、隣接する複数の歯を含み、
前記励磁巻線は該各歯を束ねて巻装されていること、
を特徴とするリラクタンス型レゾルバ。 A reluctance resolver according to claim 1 or 2, wherein
The third tooth set includes a plurality of adjacent teeth;
The excitation winding is wound by bundling the teeth;
A reluctance type resolver characterized by
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