JP5343266B2 - 回転位置検出器 - Google Patents

Description

本発明は、回転位置検出器に関し、特に、軸方向に沿って設けられた少なくとも一対のロータ及び突出歯のステータ巻線を用いて簡単な構成の回転位置検出器を得るための新規な改良に関する。

従来、用いられいたこの種のレゾルバとしては、特許文献１に開示された構成を挙げることができ、その構成は図４に示される通りである。
すなわち、図４において符号１で示されるものは輪状をなすステータであり、このステータ１の内壁には、複数の突出歯１ａが所定角度間隔で内方へ向けて突出され、各突出歯１ａには、検出コイルであるステータ巻線１２が設けられている。

前記ステータ１の内側には、輪状をなすロータ８が偏心又は非真円形状で回転自在に設けられており、このロータ８の外周とステータ１の各突出歯１ａとの間の隙間が、前記ロータ８の回転によって変化し、この隙間の変化によるギャップパーミアンスの変化により,各突出歯１ａのステータ巻線１２の出力巻線（図示せず）からは、二相出力信号が出力されるように構成されている。

米国特許第５，９２０，１３５号明細書

従来のレゾルバは、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、輪状のステータの内壁には、複数の突出歯とスロットが交互に形成され、ロータの形状も偏心又は非真円形としなければならず、構造が複雑で、工作機や自動車のエンジン回り等に取付けるには多くの工数を必要とすると共に、製造コストの低減化が困難であった。
また、工作機や自動車のエンジン回り等に取付けられたレゾルバを、メンテナンス、又は、故障等によって交換する場合には、その除去作業に多大の労力を必要としていた。
また、ステータが輪状であるため、その取付位置は限られたものとなり、自由度を持たせることが困難であった。

本発明による回転位置検出器は、回転自在に設けられ軸方向に沿って並設された少なくとも一対の第１、第２ロータと、前記各ロータの各外周面側で前記各外周面と対向して周方向の１ヶ所のみに固定配設されたステータと、前記ステータに設けられ前記軸方向に沿って前記各ロータに対向する第１、第２突出歯と、前記第１、第２突出歯に巻回され励磁巻線及び出力巻線からなる第１、第２ステータ巻線と、を備え、前記各ロータの外周面は、前記各突出歯との間隙が異なるようにした構成であり、また、前記各ロータによって多段ロータが形成される構成であり、また、前記第１、第２ステータ巻線によって同相出力及び逆相出力を得ることができる構成である。

本発明による回転位置検出器は、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、回転自在に設けられ軸方向に沿って並設された少なくとも一対の第１、第２ロータと、前記各ロータの各外周面側で前記各外周面と対向して周方向の１ヶ所のみに固定配設されたステータと、前記ステータに設けられ前記軸方向に沿って前記各ロータに対向する第１、第２突出歯と、前記第１、第２突出歯に巻回され励磁巻線及び出力巻線からなる第１、第２ステータ巻線と、を備え、前記各ロータの外周面は、前記各突出歯との間隙が異なるように構成されていることにより、ステータ側を従来よりも大幅に小型かつ簡略化した構造を得ることができ、相手方への取付自由度を大幅に向上させることができる。
また、一対のロータにより多段ロータを得ることができ、回転の有無及び回転速度を検出することができる。
また、軸方向に沿って設けた一対の各突出歯の各ステータ巻線によって同相出力及び逆相出力を得ることができ、回転位置検出機能を得ることができる。また、従来のゾルバ同様に、角度位置を検出するためには、ｓｉｎ波用とｃｏｓ波用とした本願の回転位置検出器を２個使うことにより実現可能である。

本発明による回転位置検出器の要部を示す断面図である。 図１の右側面図である。 図１の多段ロータの構成図である。 図３の他の形態の構成図である。 図３の他の形態の構成図である。 図３の他の形態の構成図である。 図１の回転位置検出器で出力される検出信号を示す特性図である。 従来のレゾルバを示す断面図である。

本発明は、軸方向に沿って設けられた少なくとも一対のロータ及び突出歯のステータ巻線を用いて簡単な構成の回転位置検出器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回転位置検出器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ついては、同一符号を用いて説明する。
図１において、符号１で示されるものは、ステータであり、このステータ１は従来のように輪状ではなく、後述の第１、第２ロータ８ａ，８ｂの軸方向Ａに沿って長手形状をなすステータであり、このステータ１には、前記軸方向Ａに沿って一対の第１、第２突出歯１０,１１が前記各ロータ８ａ，８ｂに対向して下方へ向けて突出すると共に互いに離間して配設されている。

前記各突出歯１０,１１には、周知の励磁／出力巻線からなる第１、第２ステータ巻線１２,１３が巻回されており、励磁巻線１２ａ，１３ａに励磁信号を印加した状態で各出力巻線１２ｂ，１３ｂから回転位置信号が出力されるように構成されている。

前記ステータ１に隣接する位置、すなわち、図１でステータ１の下方位置には、一対の前述の第１、第２ロータ８ａ，８ｂが互いに軸方向Ａに沿って並設されており、各ロータ８ａ，８ｂは、図１で示されるように、その第１、第２外周面８ａＡ，８ｂＡが同じ回転角度位置では、前記各突出歯１０,１１との第１、第２間隙Ｇ_１，Ｇ_２が互いに異なるように構成されている。尚、前述の各ロータ８ａ，８ｂは、軸倍角が１Ｘであるため、真円で互いに偏心させて並設するか、非真円形状で互いにずらせて前述の各間隙Ｇ_１，Ｇ_２が形成されるように構成されている。
前記ステータ１は、図２にも特に示されているように、前記各ロータ８ａ，８ｂの各外周面８ａＡ，８ｂＡ側で前記各外周面８ａＡ，８ｂＡと対向して周方向Ｂの１ヶ所のみに固定配設されており、このステータ１は１個のみで構成されていることにより、図示しない機械装置及び自動車等の被取付部に前記ステータ１を取付ける場合の取付け性が従来の輪状ステータの場合よりも大幅に向上できるものである。

次に、前述の構成において、前記各ロータ8ａ，8ｂからなる多段ロータ８（Ｘは周知の軸倍角）を図示しない前述の機械装置及び自動車等の被回転検出軸に取付け、前記ステータ１を前記多段ロータ８の近傍位置に取付け、前記各励磁巻線１２ａ，１３ａに励磁信号を印加した状態で、前記多段ロータ８が回転すると、この多段ロータ８の各ロータ８ａ，８ｂの各外周面８ａＡ，８ｂＡとこの外周面８ａＡ，８ｂＡと各々対向する各突出歯１０,１１との間隙Ｇ_１，Ｇ_２の変化に応じて図３で示される出力電圧特性を得ることができる。
尚、前述の場合、図３に示されるように、前記第１ロータ８ａによって逆相出力を検出すると共に、第２ロータ８ｂによって同相出力を検出することができる。また、図示していないが、前記ステータ１を９０度間隔で一対配設すると、従来のレゾルバと同一機能を得ることができる。
また、前記多段ロータ８は、前述の１Ｘのみではなく、図４から図６で示されるように、軸倍角が２Ｘ用、３Ｘ用、４Ｘ用、・・・・ｎＸ用として構成することができ、どの極数でも対応可能である。

本発明による回転位置検出器は、回転位置検出だけではなく、回転速度の検出も可能であり、回転部材を有するあらゆる分野の検出へ適用が可能である。

１ ステータ
１ａ，1ｂ 第１、第２突出歯
８ 多段ロータ
８ａ，８ｂ 第１、第２ロータ
８ａＡ，８ｂＡ 第１、第２外周面
１２，１３ 第１、第２ステータ巻線
１２ａ，１３ａ 励磁巻線
１２ｂ，１３ｂ 出力巻線
Ｇ_１，Ｇ_２ 第１、第２間隙
Ａ 軸方向
Ｂ 周方向

Claims (3)

1. 回転自在に設けられ軸方向(A)に沿って並設された少なくとも一対の第１、第２ロータ(8a,8b)と、前記各ロータ(8a,8b)の各外周面(8aA,8bA)側で前記各外周面(8aA,8bA)と対向して周方向(B)の１ヶ所のみに固定配設されたステータ(1)と、前記ステータ(1)に設けられ前記軸方向(A)に沿って前記各ロータ(8a,8b)に対向する第１、第２突出歯(1a,1b)と、前記第１、第２突出歯(1a,1b)に巻回され励磁巻線(12a,13a)及び出力巻線(12b,13b)からなる第１、第２ステータ巻線(12,13)と、を備え、
   前記各ロータ(8a,8b)の外周面(8aA,8bA)は、前記各突出歯(1a,1b)との間隙(G₁,G₂)が異なるように構成されていることを特徴とする回転位置検出器。
2. 前記各ロータ(8a,8b)によって多段ロータ(8)が構成されることを特徴とする請求項１記載の回転位置検出器。
3. 前記第１、第２ステータ巻線(12,13)によって同相出力及び逆相出力を得ることができることを特徴とする請求項１又は２記載の回転位置検出器。

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