JP5518363B2 - Rotation angle detector - Google Patents
Rotation angle detector Download PDFInfo
- Publication number
- JP5518363B2 JP5518363B2 JP2009108204A JP2009108204A JP5518363B2 JP 5518363 B2 JP5518363 B2 JP 5518363B2 JP 2009108204 A JP2009108204 A JP 2009108204A JP 2009108204 A JP2009108204 A JP 2009108204A JP 5518363 B2 JP5518363 B2 JP 5518363B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- winding
- teeth
- output winding
- output
- rotation angle
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 322
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims description 75
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 74
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims description 28
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 14
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N lead(0) Chemical compound [Pb] WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 238000010292 electrical insulation Methods 0.000 description 1
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 description 1
- 230000010349 pulsation Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
Description
この発明は、例えば、モータの回転軸に取り付けられ、回転子と固定子との間のパーミアンスの変化を利用して回転軸の回転角度を検出する回転角度検出装置に関する。 The present invention relates to, for example, a rotation angle detection device that is attached to a rotation shaft of a motor and detects a rotation angle of the rotation shaft using a change in permeance between a rotor and a stator.
従来、モータの回転軸に取り付けられる回転子と、この回転子の周囲に設けられ、先端部が回転子へ指向した複数のティースを有した固定子鉄心と、ティースに絶縁性の絶縁部材を介して設けられた励磁巻線と、この励磁巻線とともにティースにボビンを介して設けられた出力巻線とを備えた回転角度検出装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。
このものの場合、励磁巻線に交流電圧を印加することにより、励磁巻線に電流が流れて、回転子およびティースを通過する磁束が発生し、回転子とティースとの間のパーミアンスの変化から、出力巻線を鎖交する磁束が変化して、出力巻線が回転子の回転角度に対応した電圧を出力する。
また、従来、出力巻線が出力する電圧の値を大きくして出力巻線が出力する電圧の値に含まれる誤差を低減させるために、ティースの先端部が前記回転子の周方向に沿って延びて形成された回転角度検出装置が知られている。
Conventionally, a rotor attached to a rotating shaft of a motor, a stator core provided around the rotor and having a plurality of teeth whose tip portions are directed to the rotor, and an insulating insulating member on the teeth There has been known a rotation angle detection device including an excitation winding provided in the form of an output winding provided in a tooth with a bobbin together with the excitation winding (see, for example, Patent Document 1).
In this case, by applying an AC voltage to the excitation winding, a current flows through the excitation winding, and a magnetic flux passing through the rotor and the teeth is generated. From the change in permeance between the rotor and the teeth, The magnetic flux interlinking the output winding changes, and the output winding outputs a voltage corresponding to the rotation angle of the rotor.
Further, conventionally, in order to increase the value of the voltage output from the output winding and reduce the error included in the value of the voltage output from the output winding, the tip of the teeth is arranged along the circumferential direction of the rotor. A rotation angle detection device formed to extend is known.
しかしながら、このものの場合、ティースの先端部が回転子の周方向に沿って両方向に延びているので、励磁巻線および出力巻線の導線を予め絶縁部材に巻回した後に、各ティースに、絶縁部材とともに励磁巻線および出力巻線を取り付けることができない。
したがって、巻線機(図示せず)を用いて、各ティース2bに励磁巻線4の導線および出力巻線5の導線を巻回しなければならず、出力巻線の導線がティースの先端部側に偏って巻かれてしまったり、出力巻線の導線がティースの基端部側に偏って巻かれてしまったりすることがあった。
その結果、出力巻線の導線がティースの先端部側に偏って巻かれてしまったり、出力巻線の導線がティースの基端部側に偏って巻かれてしまったりした場合には、検出精度が低下してしまうという問題点があった。
However, in this case, since the tips of the teeth extend in both directions along the circumferential direction of the rotor, the conducting wires of the excitation winding and the output winding are wound around the insulating member in advance, and then the teeth are insulated. The excitation winding and output winding cannot be attached together with the member.
Therefore, the winding of the
As a result, if the output winding conductor is biased and wound toward the tip of the teeth, or the output winding conductor is biased and wound toward the base end of the teeth, the detection accuracy There was a problem that would decrease.
この発明は、出力巻線の導線がティースの先端部側に偏って巻かれてしまったり、出力巻線の導線がティースの基端部側に偏って巻かれてしまったりした場合に、検出精度が低下することを抑制することができる回転角度検出装置を提供するものである。 This invention is suitable for detection accuracy when the output winding conductor is biased and wound around the tip end of the tooth, or when the output winding conductor is biased and wound around the base end of the tooth. It is intended to provide a rotation angle detection device that can suppress the decrease of the rotation.
この発明に係る回転角度検出装置は、回転子と、前記回転子から径方向外側に離間して設けられ、環形状の基部および前記基部に一体に形成され先端部が前記回転子へ指向した複数のティースを有した固定子鉄心と、前記ティースに絶縁部材を介して設けられ、導線が集中巻きによって巻回されて構成された励磁巻線と、前記ティースに設けられ、導線が集中巻きによって巻回されて構成され、前記励磁巻線により発生する磁束の変化を電圧として出力する出力巻線とを備え、前記ティースの先端部は、前記回転子の周方向に沿って延び、前記励磁巻線は、前記ティースの前記先端部側における前記導線の巻回数が、前記ティースの基端部側における前記導線の巻回数より多く、全体が前記ティースの前記先端部側に設けられており、前記出力巻線は、前記ティースとともに前記励磁巻線を覆っており、前記励磁巻線の前記導線の巻回数は、前記出力巻線の前記導線の巻回数の1/2以下であり、前記出力巻線は、それぞれが異なる相となる第1の出力巻線部および第2の出力巻線部を有している。 A rotation angle detection device according to the present invention is provided with a rotor and a plurality of ring-shaped base portions and a base portion that are integrally formed with the base portion and spaced apart radially outward from the rotor. A stator core having teeth, an excitation winding provided on the teeth via an insulating member, and a conductive wire wound by concentrated winding, and provided on the teeth, and the conductive wire wound by concentrated winding . An output winding configured to output a change in magnetic flux generated by the excitation winding as a voltage, and a tip end portion of the teeth extends along a circumferential direction of the rotor, and the excitation winding The number of windings of the conducting wire on the tip end side of the teeth is larger than the number of windings of the conducting wire on the base end side of the teeth, and the whole is provided on the tip end side of the teeth. Winding covers said excitation winding together with the teeth, the number of turns of the wire of the excitation winding state, and are less than half the number of turns of the wire of the output winding, said output winding line, that has a first output winding unit and the second output winding unit, each the different phases.
この発明に係る回転角度検出装置によれば、励磁巻線は、ティースの先端部側における導線の巻回数が、ティースの基端部側における導線の巻回数より多くなっているので、出力巻線の導線がティースの先端部側に偏って巻かれてしまったり、出力巻線の導線がティースの基端部側に偏って巻かれてしまったりした場合に、出力巻線に鎖交する磁束のばらつきが抑制され、検出精度が低下することを抑制することができる。 According to the rotation angle detection device of the present invention, the excitation winding has an output winding because the number of windings of the conductor on the tip end side of the teeth is larger than the number of windings of the conductor on the base end side of the teeth. If the lead wire is biased and wound around the tip of the tooth, or the lead wire of the output winding is biased and wound around the base end of the tooth, the magnetic flux interlinked with the output winding It is possible to suppress variations and reduce the detection accuracy.
以下、この発明の各実施の形態を図に基づいて説明するが、各図において、同一または相当の部材、部位については、同一符号を付して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding members and parts will be described with the same reference numerals.
実施の形態1.
図1はこの実施の形態に係る回転角度検出装置を示す断面図である。
この実施の形態に係る回転角度検出装置は、回転子1と、この回転子1から径方向外側に離間して設けられた固定子鉄心2とを備えている。
この回転子1および固定子鉄心2は、磁性体から構成されている。
固定子鉄心2は、環形状の基部2aと、この基部2aから先端部が回転子1へ指向した8本のティース2bとを有している。
基部2aおよびティース2bからスロット2cが形成されている。
各ティース2bは、回転子1の周方向に沿って等間隔に、つまり、回転子1の中心軸を中心にして45度おきに並べられている。
各ティース2bには、絶縁部材3を介して励磁巻線4および出力巻線5が取り付けられている。
FIG. 1 is a sectional view showing a rotation angle detection device according to this embodiment.
The rotation angle detection device according to this embodiment includes a
The
The
A
The
An excitation winding 4 and an output winding 5 are attached to each
回転子1は、2個の突極1aを有しており、回転子1が回転したときに、回転子1とティース2bとの間におけるパーミアンスの脈動が正弦波状に変化するようになっている。
この回転子1の中心部には、モータの回転軸6が嵌合されており、この回転軸6が回転することで、回転子1も同期して回転する。
The
A rotating
励磁巻線4は、ティース2bの先端部側における導線の巻回数が、ティース2bの基端部側における導線の巻回数より多くなっている。
出力巻線5は、それぞれが異なる相となる第1の出力巻線7および第2の出力巻線8を有している。
励磁巻線4に交流電圧を印加することで、励磁巻線4には電流が流れて起磁力が発生する。
この起磁力によって回転子1と固定子鉄心2とを通過する磁束が発生し、この磁束が出力巻線5を鎖交することで、出力巻線5に電圧が発生する。
回転子1の回転角度によって、回転子1とティース2bとの間におけるパーミアンスが正弦波状に変化するようになっているので、第1の出力巻線7および第2の出力巻線8から出力される電圧を測定することで、回転子1の回転角度を検出することができる。
In the
The output winding 5 has a first output winding 7 and a second output winding 8 each having a different phase.
By applying an AC voltage to the excitation winding 4, a current flows through the excitation winding 4 to generate a magnetomotive force.
This magnetomotive force generates a magnetic flux that passes through the
Since the permeance between the
図2は図1の励磁巻線4、第1の出力巻線7および第2の出力巻線8の各導線の巻回数を示した図である。
図中のティース番号は、図1の各ティース2bに便宜的に割り振った番号であり、各ティース番号の下にある数字は、そのティース2bに巻かれた導線の巻回数である。
なお、巻回数における正の数字と負の数字とは、互いの巻回方向が異なることを意味している。
励磁巻線4の導線は、隣接したティース2b毎に巻回方向が逆方向となるようにして、全てのティース2bに50回ずつ巻かれている。
第1の出力巻線7(COS巻線)の導線は、隣接したティース2bを跨ぐようにして、ティース番号が1、3、5、7の各ティース2bに200回ずつ巻かれている。
なお、ティース番号が1、5の各ティース2bに巻かれた第1の出力巻線7の導線は、ティース番号が1のティース2bに巻かれた励磁巻線4の導線の巻回方向と同一の方向に巻かれ、ティース番号が3、7の各ティース2bに巻かれた第1の出力巻線7の導線は、ティース番号が1、5の各ティース2bに巻かれた第1の出力巻線7の導線の巻回方向と逆の方向に巻かれている。
FIG. 2 is a diagram showing the number of turns of each conducting wire of the excitation winding 4, the first output winding 7 and the second output winding 8 of FIG.
The tooth number in the figure is a number assigned for convenience to each
A positive number and a negative number in the number of windings mean that the winding directions are different from each other.
The conducting wire of the excitation winding 4 is wound 50 times around all the
The conducting wire of the first output winding 7 (COS winding) is wound 200 times on each of the
In addition, the conducting wire of the 1st output coil | winding 7 wound around each
一方、第2の出力巻線8(SIN巻線)の導線は、第1の出力巻線7が巻かれたティース2bを跨ぐようにして、ティース番号が2、4、6、8の各ティース2bに200回ずつ巻かれている。
なお、ティース番号が2、6の各ティース2bに巻かれた第2の出力巻線8の導線は、ティース番号が1のティース2bに巻かれた励磁巻線4の導線の巻回方向と同一の方向に巻かれ、ティース番号が4、8の各ティース2bに巻かれた第2の出力巻線8の導線は、ティース番号が2、6の各ティース2bに巻かれた第2の出力巻線8の導線の巻回方向と逆の方向に巻かれている。
On the other hand, the conductive wire of the second output winding 8 (SIN winding) straddles the
In addition, the conducting wire of the 2nd output winding 8 wound around each
各励磁巻線4は、互いに直列となるように電気的に接続され、各第1の出力巻線7も、互いに直列となるように電気的に接続され、さらに、各第2の出力巻線8も、互いに直列となるように電気的に接続されている。 Each excitation winding 4 is electrically connected to be in series with each other, each first output winding 7 is also electrically connected to be in series with each other, and each second output winding is further connected. 8 are also electrically connected so as to be in series with each other.
図3は図1の回転角度検出装置の要部を示す断面図である。
この実施の形態に係る回転角度検出装置におけるティース2bの先端部は、回転子1の周方向に沿って両方向に延びている。
これにより、図4に示すような従来の回転角度検出装置と比較して、回転子1とティース2bとの間を通過する磁束が、効率よく固定子鉄心2を通過するので、第1の出力巻線7に鎖交する磁束が大きくなり、第1の出力巻線7が出力する電圧の値を大きくすることができる。
なお、図3では、ティース番号が1のティース2bのみを示しているが、他のティース2bについても、同様にして、ティース2bの先端部は、回転子1の周方向に沿って両方向に延びている。
したがって、第2の出力巻線8が出力する電圧の値も、同様にして大きくすることができる。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a main part of the rotation angle detection device of FIG.
The tip end portion of the
As a result, the magnetic flux passing between the
In FIG. 3, only the
Therefore, the value of the voltage output from the second output winding 8 can be increased in the same manner.
しかしながら、この実施の形態に係る回転角度検出装置では、ティース2bの先端部が回転子1の周方向に沿って両方向に延びているので、励磁巻線4および出力巻線5の導線を予め絶縁部材3に巻回した後に、各ティース2bに、絶縁部材3とともに励磁巻線4および出力巻線5を取り付けることができない。
したがって、巻線機(図示せず)を用いて、各ティース2bに励磁巻線4の導線および出力巻線5の導線を巻回しなければならい。
巻線機を用いた場合には、図5に示すように、励磁巻線4と出力巻線5を合わせた厚みがティース2bの基端部から先端部に渡って均一となるように、出力巻線5の導線をティース2bに巻回したとしても、図6に示すように、出力巻線5の導線がティース2bの先端部側に偏って巻かれてしまったり、図7に示すように、出力巻線5の導線がティース2bの基端部側に偏って巻かれてしまったりする。
したがって、ティース2bに対する出力巻線5の位置がずれた場合であっても、出力巻線5から出力される電圧の値が変化しないようにするためには、ティース2bに対する出力巻線5の位置がずれた場合であっても、出力巻線5に鎖交する磁束の変化を抑制する必要がある。
However, in the rotation angle detection device according to this embodiment, since the tip end portion of the
Therefore, it is necessary to wind the conducting wire of the excitation winding 4 and the conducting wire of the output winding 5 around each
In the case of using a winding machine, as shown in FIG. 5, the output is adjusted so that the combined thickness of the excitation winding 4 and the output winding 5 is uniform from the base end portion to the tip end portion of the
Therefore, even if the position of the output winding 5 with respect to the
そこで、この実施の形態に係る回転角度検出装置では、励磁巻線4は、ティース2bの先端部側における導線の巻回数が、ティース2bの基端部側における導線の巻回数より多くなるように、導線が巻かれている。
これにより、ティース2bに対する出力巻線5の位置がずれた場合であっても、出力巻線5に鎖交する磁束の変化を抑制することができる。
第1の出力巻線7の導線は、励磁巻線4の径方向外側と、回転子1の径方向に沿った励磁巻線4の外側とに巻かれている。
第2の出力巻線8の導線も、励磁巻線4の径方向外側と、回転子1の径方向に沿った励磁巻線4の外側とに巻かれている。
つまり、第1の出力巻線7および第2の出力巻線8の導線は、ティース2bに励磁巻線4の導線を巻回した後に、ティース2bとともに励磁巻線4を覆うようにしてティース2bに巻回されている。
Therefore, in the rotation angle detection device according to this embodiment, the excitation winding 4 is configured such that the number of windings of the conducting wire on the distal end side of the
Thereby, even if it is a case where the position of the output winding 5 with respect to the
The conducting wire of the first output winding 7 is wound around the outside in the radial direction of the excitation winding 4 and the outside of the excitation winding 4 along the radial direction of the
The conducting wire of the second output winding 8 is also wound around the outside of the excitation winding 4 in the radial direction and the outside of the excitation winding 4 along the radial direction of the
That is, the conductive wires of the first output winding 7 and the second output winding 8 are formed by winding the conductive wire of the exciting winding 4 around the
実際、本願発明者は、この実施の形態に係る回転角度検出装置におけるティース2bの周囲に設けられたコイルに鎖交する磁束を算出した。
図8は、鎖交磁束を算出するために規定したXY座標と、測定点である点Pおよび点P’とを示す図である。
出力巻線5の導体が巻回される領域の中で、最もティース2bの先端部側であって、最もティース2bに近い点をXY座標の原点とし、P点(X,Y)およびP’点(−X,Y)を通る1ターンのコイルに鎖交する磁束を算出し、算出した結果を図9に示す。
算出結果を比較するために、図10、図11および図12に示すような、励磁巻線4の導線がティース2bの周囲をティース2bの基端部から先端部に渡って均一に巻かれた従来の回転角度検出装置についても同様にして鎖交磁束を算出し、算出した結果を図13に示す。
図13と比較して、図9に示された鎖交磁束は、Y軸方向への鎖交磁束の変化が小さいことがわかる。
つまり、出力巻線5がY軸方向へずれた場合であっても、出力巻線5によって出力される電圧の変化が低減され、出力巻線5によって出力される電圧に含まれる誤差が低減される。
また、図9および図13に示された鎖交磁束は、X軸方向への鎖交磁束の変化が小さいことがわかる。
したがって、出力巻線5がX軸方向へずれた場合であっても、出力巻線5によって出力される電圧の変化が低減され、出力巻線5によって出力される電圧に含まれる誤差が低減される。
Actually, the inventor of the present application calculated the magnetic flux interlinking with the coil provided around the
FIG. 8 is a diagram showing the XY coordinates defined for calculating the flux linkage and the points P and P ′ that are measurement points.
In the region where the conductor of the output winding 5 is wound, the point closest to the
In order to compare the calculation results, as shown in FIG. 10, FIG. 11 and FIG. 12, the conducting wire of the excitation winding 4 was uniformly wound around the
Compared with FIG. 13, it can be seen that the flux linkage shown in FIG. 9 has a small change in flux linkage in the Y-axis direction.
That is, even when the output winding 5 is displaced in the Y-axis direction, the change in the voltage output by the output winding 5 is reduced, and the error included in the voltage output by the output winding 5 is reduced. The
Moreover, it can be seen that the flux linkage shown in FIGS. 9 and 13 has a small change in flux linkage in the X-axis direction.
Therefore, even when the output winding 5 is displaced in the X-axis direction, the change in the voltage output by the output winding 5 is reduced, and the error included in the voltage output by the output winding 5 is reduced. The
また、実際、本願発明者は、この実施の形態に係る回転角度検出装置の第1の出力巻線7および第2の出力巻線8から測定された電圧の値を用いてリサージュ波形を作成した。
リサージュ波形とは、第1の出力巻線7の電圧の振幅(位相が反転する場合は符号を変える)と第2の出力巻線8の電圧の振幅(位相が反転する場合は符号を変える)とを、回転子1の回転角度を0度から360度まで回転させながらプロットした波形である。
図14は、この実施の形態に係る回転角度検出装置の第1の出力巻線7および第2の出力巻線8から算出されたリサージュ波形を示す図である。
図14において、実線で示されたリサージュ波形は、図5の示すように、出力巻線5が理想的な整列巻きであった場合であり、破線で示されたリサージュ波形は、1つのティース2bに設けられた出力巻線5の導線が、図6に示すように、ティース2bの先端部側に偏って巻かれた場合であり、点線で示されたリサージュ波形は、1つのティース2bに設けられた出力巻線5の導線が、図7に示すように、ティース2bの基端部側に偏って巻かれた場合である。
算出結果を比較するために、励磁巻線4の導線がティース2bの周囲をティース2bの基端部から先端部に渡って均一に巻かれた従来の回転角度検出装置の第1の出力巻線7および第2の出力巻線8から測定された電圧の値を用いてリサージュ波形を作成した。
図15は、この従来の回転角度検出装置の第1の出力巻線7および第2の出力巻線8から算出されたリサージュ波形を示す図である。
図15において、実線で示されたリサージュ波形は、図10に示すように、出力巻線5が理想的な整列巻きであった場合であり、破線で示されたリサージュ波形は、1つのティース2bに設けられた出力巻線5の導線が、図11に示すように、出力巻線5がティース2bの先端部側に偏って巻かれた場合であり、点線で示されたリサージュ波形は、1つのティース2bに設けられた出力巻線5の導線が、図12に示すように、出力巻線5がティース2bの基端部側に偏って巻かれた場合である。
なお、図14および図15のそれぞれにおいて、出力巻線5が理想的な整列巻きであった場合の電圧振幅で規格化している。
図15と比較して、図14に示されたリサージュ波形は、出力巻線5のずれによる中心のずれ量が低減されていることがわかる。
In fact, the inventor of the present application created a Lissajous waveform using the voltage values measured from the first output winding 7 and the second output winding 8 of the rotation angle detection device according to this embodiment. .
The Lissajous waveform refers to the amplitude of the voltage of the first output winding 7 (changing the sign when the phase is inverted) and the amplitude of the voltage of the second output winding 8 (changing the sign when the phase is inverted). Are plotted while rotating the rotation angle of the
FIG. 14 is a diagram showing a Lissajous waveform calculated from the first output winding 7 and the second output winding 8 of the rotation angle detection device according to this embodiment.
In FIG. 14, the Lissajous waveform indicated by the solid line is a case where the output winding 5 is an ideal aligned winding, as shown in FIG. 5, and the Lissajous waveform indicated by the broken line is one
In order to compare the calculation results, the first output winding of the conventional rotation angle detection device in which the conducting wire of the excitation winding 4 is uniformly wound around the
FIG. 15 is a diagram showing a Lissajous waveform calculated from the first output winding 7 and the second output winding 8 of this conventional rotation angle detection device.
In FIG. 15, the Lissajous waveform indicated by a solid line is a case where the output winding 5 is an ideal aligned winding, as shown in FIG. 10, and the Lissajous waveform indicated by a broken line is one
In each of FIGS. 14 and 15, the output winding 5 is normalized by the voltage amplitude when it is an ideal aligned winding.
Compared to FIG. 15, it can be seen that the Lissajous waveform shown in FIG. 14 has a reduced amount of center shift due to the shift of the output winding 5.
このリサージュ波形の中心ずれは、角度検出誤差の原因となる。
図16は、この実施の形態に係る回転角度検出装置における回転子1の回転角度による角度検出誤差と、励磁巻線4の導線がティース2bの周囲をティース2bの基端部から先端部に渡って均一に巻かれた従来の回転角度検出装置における回転子1の回転角度による角度検出誤差とを比較した図である。
図16において、破線で示した検出誤差の波形は、1つのティース2bに設けられた出力巻線5の導線が、図11に示すように、ティース2bの先端部側に偏って巻かれ、その他のティース2bに設けられた出力巻線5の導線が、図10に示すように、理想的な整列巻きであった場合である。
また、図16において、実線で示した検出誤差の波形は、1つのティース2bに設けられた出力巻線5の導線が、図6に示すように、ティース2bの先端部側に偏って巻かれ、その他のティース2bに設けられた出力巻線5の導線が、図5に示すように、理想的な整列巻きであった場合である。
励磁巻線4の導線がティース2bの周囲をティース2bの基端部から先端部に渡って均一に巻かれた従来の回転角度検出装置と比較して、この実施の形態に係る回転角度検出装置の方が、回転角度の検出誤差が大幅に低減されていることがわかる。
This center shift of the Lissajous waveform causes an angle detection error.
FIG. 16 shows an angle detection error due to the rotation angle of the
In FIG. 16, the waveform of the detection error indicated by the broken line shows that the conducting wire of the output winding 5 provided in one
Further, in FIG. 16, the waveform of the detection error indicated by the solid line is such that the conductor of the output winding 5 provided on one
Compared with the conventional rotation angle detection device in which the conducting wire of the excitation winding 4 is uniformly wound around the
以上説明したように、この実施の形態に係る回転角度検出装置によれば、ティース2bの先端部が、回転子1の周方向に沿って延びているので、出力巻線5に鎖交する磁束が大きくなり、励磁巻線4に流れる電流の値を大きくすることなく、出力巻線5が出力する電圧の値を大きくすることができる。その結果、出力巻線5から出力される電圧に含まれる誤差を低減させることができる。
また、励磁巻線4は、ティース2bの先端部側における導線の巻回数が、ティース2bの基端部側における導線の巻回数より多いので、出力巻線5がティース2bの先端部側または基端部側に偏って巻かれた場合に、出力巻線5に鎖交する磁束のばらつきが抑制され、出力巻線5によって出力される電圧に含まれる誤差を低減させることができ、検出精度が低下することを抑制することができる。
また、出力巻線5がティース2bの先端部側または基端部側に偏って巻かれた場合に出力巻線5に鎖交する磁束のばらつきが抑制されるので、複数の回転角度検出装置を製造したときに、回転角度検出装置毎の検出精度のばらつきを低減させることができる。
なお、スロット2c内において、固定子鉄心2の内径側からティース2bの径方向長さの1/2以内の範囲に全ての励磁巻線4の導線が巻かれている構成とすることが望ましい。
このような構成にすることによって、スロット2c内における磁束分布のばらつきがさらに低減されるため、出力巻線5の位置がばらついても出力電圧のばらつきが小さく、結果として検出精度が低下することをさらに抑制することができるという効果がある。
As described above, according to the rotation angle detection device according to this embodiment, the tip of the
Further, in the exciting winding 4, the number of windings of the conducting wire on the distal end side of the
In addition, when the output winding 5 is biased toward the distal end side or the proximal end side of the
In the
By adopting such a configuration, the variation in magnetic flux distribution in the
また、励磁巻線4の導線の巻回数が、出力巻線5の導線の巻回数より少ないので、励磁巻線4の径方向外側に出力巻線5の導線を巻回するときに、出力巻線5の巻き崩れが発生することを抑制することができる。
例えば、出力巻線5の巻数の1/2以下としておくのがよい。
図3、7では、励磁巻線4は、出力巻線5の1/5としている。
Further, since the number of turns of the conducting wire of the excitation winding 4 is smaller than the number of turns of the conducting wire of the output winding 5, when the conducting wire of the output winding 5 is wound on the radially outer side of the exciting winding 4, the output winding It is possible to prevent the
For example, the number of turns of the output winding 5 is preferably ½ or less.
3 and 7, the excitation winding 4 is 1/5 of the output winding 5.
なお、図17に示すように、励磁巻線4の全体が、ティース2bの先端部側に設けられてもよい。
これにより、出力巻線5がティース2bの先端部側または基端部側に偏って巻かれた場合であっても、出力巻線5によって出力される電圧に含まれる誤差をさらに低減させることができる。
In addition, as shown in FIG. 17, the whole excitation winding 4 may be provided in the front-end | tip part side of the
As a result, even when the output winding 5 is wound in a biased manner toward the distal end side or the proximal end side of the
また、この実施の形態では、励磁巻線4が1相、出力巻線5が2相の回転角度検出装置について説明したが、勿論このものに限らない。
励磁巻線4が2相以上であっても、励磁巻線4の導線をティース2bの先端部側に偏って配置しておけば、出力巻線5が1相であっても、または、3相以上であっても、スロット2c内で出力巻線5の位置に対する鎖交磁束のばらつきが小さく、検出精度が低下することを抑制することができるという効果が同じように得られることは言うまでもない。
In this embodiment, the rotation angle detecting device having the excitation winding 4 having one phase and the output winding 5 having two phases has been described, but the present invention is not limited to this.
Even if the exciting winding 4 has two or more phases, if the conducting wire of the exciting winding 4 is arranged so as to be biased toward the tip end side of the
実施の形態2.
図18はこの実施の形態に係る回転角度検出装置の要部を示す断面図である。
この実施の形態に係る回転角度検出装置は、励磁巻線4の導線がティース2bの先端部側に巻かれ、さらに、第1の出力巻線7の導線と、第2の出力巻線8の導線とが、同一のティース2bに巻かれている。
図19はこの回転角度検出装置の励磁巻線4、第1の出力巻線7および第2の出力巻線8の各導線の巻回数を示した図である。
励磁巻線4の導線は、実施の形態1と同様に、隣接したティース2b毎に巻回方向が逆方向となるように、全てのティース2bに50回ずつ巻かれている。
第1の出力巻線7(COS巻線)の導線は、ティース番号が3および8を除く全ての各ティース2bに巻かれており、第2の出力巻線8(SIN巻線)の導線は、全ての各ティース2bに巻かれている。
このように、第1の出力巻線7の導線と、第2の出力巻線8の導線とが、同一のティース2bに巻かれている構成であっても、励磁巻線4の導線がティース2bの先端部側に巻かれることによって、実施の形態1と同様に、第1の出力巻線7および第2の出力巻線8がティース2bの先端部側または基端部側に偏って巻かれた場合であっても、この回転角度検出装置によって検出される角度の誤差を低減させることができる。
さらに、第1の出力巻線7および第2の出力巻線8の導線は、各ティース2bにおけるお互いの相対位置が、隣接したティース2b毎に交互に入れ替わるように、ティース番号が3および8を除くティース2bに巻かれている構成とすれば、ティース2bから離間する方向に沿った位置の違いにおける鎖交磁束の変化があった場合であっても、第1の出力巻線7と第2の出力巻線8とに発生する電圧のアンバランスを低減させることができるので、検出される角度の精度を向上させることができる。
その他の構成は、実施の形態1と同様である。
FIG. 18 is a cross-sectional view showing a main part of the rotation angle detection device according to this embodiment.
In the rotation angle detecting device according to this embodiment, the conducting wire of the excitation winding 4 is wound around the tip end side of the
FIG. 19 is a diagram showing the number of turns of each conducting wire of the excitation winding 4, the first output winding 7 and the second output winding 8 of this rotation angle detection device.
As in the first embodiment, the conducting wire of the excitation winding 4 is wound around all the
The conducting wire of the first output winding 7 (COS winding) is wound around all the
As described above, even if the conductive wire of the first output winding 7 and the conductive wire of the second output winding 8 are wound around the
Further, the conductive wires of the first output winding 7 and the second output winding 8 have
Other configurations are the same as those in the first embodiment.
この実施の形態に係る回転角度検出装置によれば、第1の出力巻線7および第2の出力巻線8は、各ティース2bにおける互いの相対位置が、隣接したティース2b毎に交互に入れ替わっているので、第1の出力巻線7と第2の出力巻線8とに発生する電圧のアンバランスをさらに低減させることができ、検出される回転角度の精度をさらに向上させることができる。
また、実施の形態1で述べたように、励磁巻線4を固定子鉄心2の内径側に偏って設けられた構成とした場合に、励磁巻線4の巻数が出力巻線5の巻数よりも多いときには、多くの励磁巻線4がスロット2c内における固定子鉄心2の内径側に存在するため、その上から出力巻線5を整列巻きするのが困難となる。
このとき、出力巻線5の巻き崩れが発生し、出力巻線5の電圧のばらつきが大きくなって、結果として検出される回転角度の誤差が増大してしまう。
したがって、励磁巻線4の巻数は、出力巻線5の巻数より少ない方が望ましい。
例えば、励磁巻線4の巻数は、出力巻線5の巻数の1/2以下としておくのがよい。
ただし、実施の形態1に記載のものと異なり、同じティース2bに巻き回されている第1の出力巻線7(COS巻線)と第2の出力巻線8(SIN巻線)の巻数の合計と、そのティース2bに巻き回されている励磁巻線4の巻数とを比較する。
例えば、図19に示した例では、第1の出力巻線7(COS巻線)および第2の出力巻線8(SIN巻線)の巻数(巻き方向は考慮せず、絶対値とする)の合計は励磁巻線4の巻数のおおよそ1/4以下となっている。
以上の構成によれば、励磁巻線4の巻数が出力巻線5の巻線より少ないので、出力巻線5の巻線作業のときに巻き崩れの発生が抑制されるので、検出される回転角度の精度が向上するという効果がある。
According to the rotation angle detection device according to this embodiment, the relative positions of the first output winding 7 and the second output winding 8 in each
Further, as described in the first embodiment, when the excitation winding 4 is provided so as to be biased toward the inner diameter side of the
At this time, collapse of the output winding 5 occurs, the voltage variation of the output winding 5 becomes large, and the error of the detected rotation angle increases as a result.
Therefore, it is desirable that the number of turns of the excitation winding 4 is smaller than the number of turns of the output winding 5.
For example, the number of turns of the excitation winding 4 is preferably ½ or less of the number of turns of the output winding 5.
However, unlike the one described in the first embodiment, the number of turns of the first output winding 7 (COS winding) and the second output winding 8 (SIN winding) wound around the
For example, in the example shown in FIG. 19, the number of turns of the first output winding 7 (COS winding) and the second output winding 8 (SIN winding) (the winding direction is not taken into consideration and is an absolute value). Is approximately ¼ or less of the number of turns of the excitation winding 4.
According to the above configuration, since the number of turns of the excitation winding 4 is smaller than that of the output winding 5, the occurrence of winding collapse is suppressed during the winding work of the output winding 5. This has the effect of improving the accuracy of the angle.
実施の形態3.
図20はこの実施の形態に係る回転角度検出装置の要部を示す断面図、図21は図20の回転角度検出装置の要部を示す拡大図である。
この実施の形態に係る回転角度検出装置は、絶縁部材3に、ティース2bの先端部側に偏って設けられた励磁巻線4の全体を収容する凹部3aが形成されている。
なお、励磁巻線4は、全体が凹部3aに収容されなくても、少なくとも一部が凹部3aに収容されていればよい。
その他の構成は、実施の形態1と同様である。
なお、実施の形態2と同様にして、第1の出力巻線7および第2の出力巻線8の導線を同一のティース2bに巻いてもよい。
20 is a cross-sectional view showing the main part of the rotation angle detection device according to this embodiment, and FIG. 21 is an enlarged view showing the main part of the rotation angle detection device of FIG.
In the rotation angle detection device according to this embodiment, the insulating
In addition, even if the excitation winding 4 is not entirely accommodated in the recessed
Other configurations are the same as those in the first embodiment.
As in the second embodiment, the conductive wires of the first output winding 7 and the second output winding 8 may be wound around the
この実施の形態に係る回転角度検出装置によれば、絶縁部材3には、励磁巻線4を収容する凹部3aが形成されているので、励磁巻線4の径方向外側に出力巻線5の導線を巻回するときに、出力巻線5の巻き崩れが発生することを抑制することができる。
また、励磁巻線4を凹部3aに収容することで、ティース2b毎または回転角度検出装置毎に発生する励磁巻線4の位置のばらつきを抑制することができるので、検出精度を向上させることができる。
According to the rotation angle detecting device according to this embodiment, the insulating
Further, by accommodating the excitation winding 4 in the
また、凹部3aには、励磁巻線4の全体が収容されているので、励磁巻線4の径方向外側に出力巻線5の導線を巻回するときに、出力巻線5の巻き崩れが発生することをさらに抑制することができる。
Further, since the entire excitation winding 4 is accommodated in the
実施の形態4.
図22はこの実施の形態に係る回転角度検出装置を示す平面図である。
この実施の形態に係る回転角度検出装置は、絶縁部材3が、励磁巻線4とこの励磁巻線4より回転子1の径方向外側に設けられた出力巻線5とを電気的に絶縁した絶縁壁3bを有している。
なお、励磁巻線4の導線が巻回される位置に応じて、絶縁壁3bの位置を変更してもよい。
また、図22では、1つのティース2bにのみ、励磁巻線4および出力巻線5の導線を巻回しているが、その他のティース2bにも、各導線が巻回されている。
固定子鉄心2は、基部2aより外側に、モータにねじを介して固定されるための一対の耳部2dを有している。
固定子鉄心2の周囲には、固定子鉄心2と、励磁巻線4および出力巻線5とを電気的に絶縁する絶縁部材9が設けられている。
この絶縁部材9には、励磁巻線4および出力巻線5を外部に電気的に接続する端子10を有したコネクタ11が設けられている。
その他の構成は、実施の形態1と同様である。
なお、実施の形態2と同様にして、第1の出力巻線7および第2の出力巻線8の導線を同一のティース2bに巻いてもよい。
また、全てのティース2bに、励磁巻線4および出力巻線5の導線を巻回する必要はなく、仕様に応じて、所定のティース2bに、励磁巻線4および出力巻線5の導線を巻回してもよい。
FIG. 22 is a plan view showing a rotation angle detection device according to this embodiment.
In the rotation angle detection device according to this embodiment, the insulating
The position of the insulating
Further, in FIG. 22, the conducting wires of the excitation winding 4 and the output winding 5 are wound only on one
The
An insulating
The insulating
Other configurations are the same as those in the first embodiment.
As in the second embodiment, the conductive wires of the first output winding 7 and the second output winding 8 may be wound around the
Moreover, it is not necessary to wind the conductive wires of the excitation winding 4 and the output winding 5 around all the
この実施の形態に係る回転角度検出装置によれば、絶縁部材3は、励磁巻線4とこの励磁巻線4より回転子1の径方向外側に設けられた出力巻線5とを電気的に絶縁した絶縁壁3bを有しているので、励磁巻線4と出力巻線5との間の電気的絶縁を向上させることができる。
According to the rotation angle detection device according to this embodiment, the insulating
なお、上記各実施の形態では、ティース2bの数が8個、回転子1の突極1aの数が2個の回転角度検出装置、または、ティース2bの数が10個、回転子1の突極1aの数が2個の回転角度検出装置について説明したが、勿論このものに限らない。
例えば、図23に示すように、ティース2bの数が8個、回転子1の突極1aの数が5個である軸倍角5Xの回転角度検出装置、または、図24に示すように、ティース2bの数が8個、回転子1の突極1aの数が7個である軸倍角7Xの回転角度検出装置であってもよい。
さらには、図示しないが、ティース2bの数が10個で、軸倍角2X、3X、4X、8X等の回転角度検出装置であってもよく、任意のティース2bの数、任意の軸倍角の回転角度検出装置に適用することができる。
In each of the above embodiments, the number of
For example, as shown in FIG. 23, a rotation angle detecting device having a shaft double angle 5X in which the number of
Further, although not shown, the number of
1 回転子、1a 突極、2 固定子鉄心、2a 基部、2b ティース、2c スロット、2d 耳部、3 絶縁部材、3a 凹部、4 励磁巻線、5 出力巻線、6 回転軸、7 第1の出力巻線、8 第2の出力巻線、9 絶縁部材、10 端子、11 コネクタ。 1 Rotor, 1a Salient pole, 2 Stator core, 2a Base, 2b Teeth, 2c Slot, 2d Ear, 3 Insulating member, 3a Concave, 4 Excitation winding, 5 Output winding, 6 Rotating shaft, 7 First Output winding, 8 second output winding, 9 insulating member, 10 terminal, 11 connector.
Claims (4)
前記回転子から径方向外側に離間して設けられ、環形状の基部および前記基部に一体に形成され先端部が前記回転子へ指向した複数のティースを有した固定子鉄心と、
前記ティースに絶縁部材を介して設けられ、導線が集中巻きによって巻回されて構成された励磁巻線と、
前記ティースに設けられ、導線が集中巻きによって巻回されて構成され、前記励磁巻線により発生する磁束の変化を電圧として出力する出力巻線とを備え、
前記ティースの先端部は、前記回転子の周方向に沿って延び、
前記励磁巻線は、前記ティースの前記先端部側における前記導線の巻回数が、前記ティースの基端部側における前記導線の巻回数より多く、全体が前記ティースの前記先端部側に設けられており、
前記出力巻線は、前記ティースとともに前記励磁巻線を覆っており、
前記励磁巻線の前記導線の巻回数は、前記出力巻線の前記導線の巻回数の1/2以下であり、
前記出力巻線は、それぞれが異なる相となる第1の出力巻線部および第2の出力巻線部を有していることを特徴とする回転角度検出装置。 A rotor,
A stator core provided with a plurality of teeth, which are provided radially apart from the rotor, are formed integrally with the ring-shaped base portion and the base portion, and tip portions thereof are directed to the rotor;
An excitation winding provided on the teeth via an insulating member, and a conductive wire wound by concentrated winding ; and
Provided in the teeth, the conductive wire is wound by concentrated winding, and includes an output winding that outputs a change in magnetic flux generated by the excitation winding as a voltage,
The tip of the teeth extends along the circumferential direction of the rotor,
In the exciting winding, the number of turns of the conducting wire on the tip end side of the teeth is larger than the number of windings of the conducting wire on the base end side of the teeth, and the whole is provided on the tip end side of the teeth. And
The output winding covers the excitation winding together with the teeth,
Number of turns of the wire of the excitation winding state, and are less than half the number of turns of the wire of the output winding,
The output windings, respectively a rotational angle detecting apparatus according to claim Rukoto has had a first output winding unit and the second output winding unit comprising different phases.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009108204A JP5518363B2 (en) | 2009-04-27 | 2009-04-27 | Rotation angle detector |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009108204A JP5518363B2 (en) | 2009-04-27 | 2009-04-27 | Rotation angle detector |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2010259267A JP2010259267A (en) | 2010-11-11 |
JP5518363B2 true JP5518363B2 (en) | 2014-06-11 |
Family
ID=43319531
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009108204A Expired - Fee Related JP5518363B2 (en) | 2009-04-27 | 2009-04-27 | Rotation angle detector |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5518363B2 (en) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105814406B (en) * | 2013-12-09 | 2017-10-27 | 三菱电机株式会社 | Rotation angle detection apparatus, electric rotating machine and elevator hoist |
JP6291946B2 (en) * | 2014-03-20 | 2018-03-14 | 株式会社ジェイテクト | Stator structure and resolver |
WO2015198577A1 (en) * | 2014-06-26 | 2015-12-30 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Method for manufacturing stator used for rotational position detection device, stator used for rotational position detection device, and electric motor |
KR20170056313A (en) * | 2015-11-13 | 2017-05-23 | 엘에스오토모티브 주식회사 | Resolver |
KR20170056307A (en) | 2015-11-13 | 2017-05-23 | 엘에스오토모티브 주식회사 | Resolver |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2698013B2 (en) * | 1993-01-19 | 1998-01-19 | 彰 石崎 | Position detection device |
JP4710047B2 (en) * | 2005-10-14 | 2011-06-29 | 康雄 飯島 | Variable reluctance angle detector |
JP4882513B2 (en) * | 2006-05-30 | 2012-02-22 | 株式会社ジェイテクト | Rotation angle detection device and torque sensor |
JP4362129B2 (en) * | 2006-06-08 | 2009-11-11 | 三菱電機株式会社 | Resolver |
JP5309321B2 (en) * | 2008-04-24 | 2013-10-09 | 多摩川精機株式会社 | Resolver winding insulation structure |
-
2009
- 2009-04-27 JP JP2009108204A patent/JP5518363B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2010259267A (en) | 2010-11-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4654348B1 (en) | Sinusoidal winding method for winding for detection device | |
JP5778976B2 (en) | VR type resolver and angle detection system | |
US8912794B2 (en) | Angle detecting device | |
JP5518363B2 (en) | Rotation angle detector | |
JP5289420B2 (en) | Resolver | |
US8947075B2 (en) | Variable reluctance type angle sensor | |
EP3211382B1 (en) | Rotation angle detection device, rotating electrical machine, and elevator hoisting machine | |
JP7026529B2 (en) | Stator structure and resolver | |
JP4362129B2 (en) | Resolver | |
JP4575331B2 (en) | Resolver | |
JP6498580B2 (en) | Brushless resolver and rotation angle detector | |
US20130271121A1 (en) | Resolver | |
JP2018133989A (en) | Stator structure and resolver | |
JP3972355B2 (en) | Direct drive motor system | |
JP6946209B2 (en) | Resolver stator structure and resolver | |
JP5554997B2 (en) | Brushless motor stator and brushless motor | |
JP5078867B2 (en) | Permanent magnet type rotating electric machine and electric power steering device using the same | |
JP4147469B2 (en) | Synchro resolver | |
JP6393229B2 (en) | Stator and resolver | |
JP6313243B2 (en) | Variable reluctance resolver | |
JP5301170B2 (en) | Resolver stator and resolver | |
JP2013106382A (en) | Variable reluctance type angle detector | |
JP2021110609A (en) | Resolver | |
JP2017093146A (en) | Resolver stator | |
JP2012173094A (en) | Resolver |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20111005 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20130226 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20130411 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20130702 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20140304 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20140402 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5518363 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |