JP6420692B2 - バリアブルリラクタンス型レゾルバ - Google Patents

Description

本発明は、１相入力かつ２相出力であって、軸倍角１０Ｘ・１６スロットのバリアブルリラクタンス型レゾルバに関する。

従来より、回転体の回転角を検出する回転角センサが知られている。回転角センサの用途は広範にわたり、例えば自動車の動力系における車輪速センサ、ハンドルの操舵角センサ等に使用される。また、ロボットや搬送機器等の回転駆動ユニット、自動組立機や計測機等のインデックステーブル、ＮＣ工作機械や専用機等の加工用インデックス等に使用される。過酷な環境で使用される回転角センサには、高い耐環境性が求められる。例えば、従来より回転角センサに使用されてきた光学式エンコーダや磁気式エンコーダは、温度変化及び電磁場の影響を受け易く、耐環境性が低い。高い耐環境性を実現する回転角センサとしてレゾルバがある。レゾルバの１つとしてバリアブルリラクタンス型レゾルバ（以下ＶＲ型レゾルバとする。）が知られている。

ＶＲ型レゾルバは、レゾルバロータの回転に伴って磁気抵抗（リラクタンス）が変化することを利用して、回転角を検出するものである。一般的なＶＲ型レゾルバにおいて、環状のレゾルバステータは、励磁コイル及び出力コイルを備えている。レゾルバステータの内側には、レゾルバロータが配置されている。励磁コイルは電流が流れることによって磁界を生じさせ、隣接する出力コイルとの間に磁路を形成する。出力コイルは、磁界の強度変化に基づいて電気信号を出力する。

レゾルバロータが回転すると、磁路中の磁気抵抗が変化し、出力コイルが出力する電気信号が正弦波状に変化する。レゾルバロータが１回転する間に、出力コイルは正弦波状の電気信号を出力する。出力コイルが出力した電気信号が、例えば外部の信号処理回路によって信号処理されて、レゾルバロータの回転速度、回転角等が算出される。

ＶＲ型レゾルバの出力信号は、レゾルバロータが１回転する間に出力される正弦波状の電気信号におけるサイクル数を軸倍角数ｎとして、各種のＶＲ型レゾルバが「ｎＸ」と称されて区別されている。例えば、レゾルバロータが１回転する間に２サイクルの正弦波状の電気信号が出力されるＶＲ型レゾルバは、「２Ｘ」と称される。軸倍角数ｎは、レゾルバロータの形状によって決定される。また、レゾルバステータのスロット数（ティース数）をＮとすると、ＶＲ型レゾルバは、Ｎ＝４ｎとなるように構成されることが一般的である。

特許文献１には、１６個のティースを備えたレゾルバステータに対して、１Ｘの第１ロータと１０Ｘのレゾルバロータとの２つのロータを有するＶＲ型レゾルバが記載されている。このＶＲ型レゾルバは、１０Ｘのレゾルバロータにより、低速回転時における回転角を高精度で検出することができる。

特開２０１３−２１７８５２号公報

ＶＲ型レゾルバは、用途が拡がるにつれて、高い検出精度が求められており、低コストかつ検出誤差の小さなＶＲ型レゾルバが要望されている。レゾルバステータにおけるティースの個数の増加等によって、検出精度の向上が見込める。しかし、上記のＶＲ型レゾルバのように１６個のティースが設けられた構成に対して、さらにティースの個数を増加させると、レゾルバステータが大型化し、また、コストが増加するという問題がある。

本発明は上述された事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、限られたティース数及びロータの凸部の数で、ロータの回転角を高精度に検出することが可能なＶＲ型レゾルバを提供することにある。

(1) 本発明のＶＲ型レゾルバは、１相入力かつ２相出力、軸倍角１０Ｘ・１６スロットのバリアブルリラクタンス型レゾルバであって、中心角１８°の間隔を開けて周方向に隣接する一対のティースによって構成された８組のティース対が、中心角４５°の一定のピッチで配置されることにより合計１６個のティースを有する円環状のステータコアと、上記ステータコアの内側又は外側に回転可能に配置されており、回転することによって上記各ティースとのギャップパーミアンスが、３６°の回転角ピッチで正弦波状に変化するロータと、上記１６個のティースの全てにそれぞれ巻回されており、隣り合うティースでの巻回方向が逆方向であって、電圧の印加によって磁界を生じさせる励磁コイルと、上記１６個のティースの全てにそれぞれ巻回されており、上記各励磁コイルによって生じた磁界の変化によって電気信号が発生される出力コイルと、を備え、上記出力コイルは、上記８組のティース対のうち周方向に１つ置きに配置された４組の第１ティース対のそれぞれのティースに巻回された第１出力コイルと、上記第１ティース対以外の第２ティース対のそれぞれのティースに巻回された第２出力コイルとであり、上記第１出力コイルは、上記ステータの中心対称に配置された２組の第１ティース対のうちの一方の組の第１ティース対の全てのティースでは、それぞれの巻回方向が第１巻回方向であり、他方の組の第１ティース対の全てのティースでは、それぞれの巻回方向が第１巻回方向とは逆方向である第２巻回方向であり、上記第２出力コイルは、上記ステータの中心対称に配置された２組の第２ティースうちの一方の組の第２ティース対の全てのティースでは、それぞれの巻回方向が第１巻回方向であり、他方の組の第２ティース対の全てのティースでは、それぞれの巻回方向が第１巻回方向とは逆方向である第２巻回方向であり、全ての上記第１出力コイル及び全ての上記第２コイルは、それぞれ電気的に接続されており、上記励磁コイルが生じさせる磁界に対して上記ロータが回転することによって、位相が１／４周期ずれた交流波形の電気信号を出力するものである。

ロータの回転時には、第１出力コイルの全てから出力される交流波形の電気信号と、第２出力コイルから出力される交流波形の電気信号との位相が１／４周期ずれていることから、これらの電気信号に基づいて、ロータの回転角を高精度に検出することができる。また、ロータの回転時に、第１ティース対及び第２ティース対のそれぞれにおいて、一方のティースにおけるロータとのギャップパーミアンスが最大になるタイミングと、他方のティースにおけるロータとのギャップパーミアンスが最小になるタイミングとが完全に一致する。このことから、第１ティース対及び第２ティース対のそれぞれにおいて、各ティースに巻回された第１出力コイル及び第２出力コイルから、同位相の交流波形の電気信号が出力される。このため、第１出力コイルの全てから出力される交流波形の電気信号と、第２出力コイルから出力される交流波形の電気信号とは、ギャップパーミアンスの変化に対する振幅の変化が最も効率のよいものとなる。

また、一方のティースに対するロータのギャップパーミアンスがロータの偏心によって変化しても、その変化は、他方のティースに対するロータのギャップパーミアンスの変化によって相殺される「キャンセル機能」が作用する。これにより、第１出力コイル及び第２出力コイルのそれぞれにおいて生じる信号は、ステータコアに対するロータの偏心による影響を受けるおそれがなく安定する。

(2) 好ましくは、上記ステータコアの全てのティースが、それぞれ内向きに突出しており、上記ロータは、上記ステータコアの内側に配置されており、３６°の中心角ピッチで設けられた１０個の凸部を有し、各凸部の外周面が円弧形状に突出している。

この場合も、第１出力コイルの全てから出力される交流波形の電気信号と、第２出力コイルから出力される交流波形の電気信号とに基づいて、ロータの回転角を高精度に検出することができる。

(3) 好ましくは、１６個の上記励磁コイルの全ては、１本の巻線の連続巻きによって形成されている。これにより、励磁コイルを容易に形成することができる。

(4) 好ましくは、上記第１出力コイルの全ては、１本の巻線の連続巻きによって形成されており、上記第２出力コイルの全ては、１本の巻線の連続巻きによって形成されている。これにより、第１出力コイル及び第２出力コイルのそれぞれを容易に形成することができる。
(5) 好ましくは、上記ステータコアは、鋼板が積層されて相互に固定されたものである。これにより、ステータコアを所定の形状に容易に形成することができる。

本発明のＶＲ型レゾルバによれば、限られたティース数及びレゾルバロータの凸部の数でロータの回転角を高精度に検出することができる。

図１は、実施形態に係るＶＲ型レゾルバ３０の構成を示す模式図である。 図２は、図１のＺ−Ｚ線に沿った断面図である。 図３は、レゾルバステータ３２の構成を説明するための模式図である。 図４は、励磁コイル、第１出力コイル、第２出力コイルのそれぞれの構成を説明するための模式図である。 図５は、図４の状態からレゾルバロータ３１が所定角度回転した状態を示す模式図である。

以下に、適宜図面が参照されて、本発明の好ましい実施形態が説明される。なお、以下に説明される実施形態は、本発明の一例に過ぎず、本発明の要旨を変更しない範囲で、本発明の実施形態が適宜変更できることは言うまでもない。

図１及び図２に示されるように、ＶＲ型レゾルバ３０（本発明のバリアブルリラクタンス型レゾルバに相当）は、円筒形状のレゾルバステータ３２（本発明のステータコアに相当）と、レゾルバステータ３０の内部に設けられたレゾルバロータ３１（本発明のロータに相当）とを有している。ＶＲ型レゾルバ３０が例えば回転駆動ユニットに搭載される場合には、レゾルバロータ３１は、回転駆動ユニットのシャフト２１に固定される。レゾルバロータ３１は、レゾルバステータ３２に対してシャフト２１と一体となって回転可能になる。

図３に示されるように、レゾルバステータ３２を、径方向の内向きに突出する１６個のティース３３Ａ〜３３Ｐを有する。１６個のティース３３Ａ〜３３Ｐのそれぞれは同様の形状である。１６個のティース３３Ａ〜３３Ｐの内周側に位置する先端面は円環状に配列されている。

１６個のティース３３Ａ〜３３Ｐは、周方向に隣り合う一対のティース３３Ａ及び３３Ｂ、３３Ｃ及び３３Ｄ、３３Ｅ及び３３Ｆ、３３Ｇ及び３３Ｈ、３３Ｉ及び３３Ｊ、３３Ｋ及び３３Ｌ、３３Ｍ及び３３Ｎ、３３Ｏ及び３３Ｐのそれぞれによって、８組のティース対３３Ｑ、３３Ｒ、３３Ｓ、３３Ｔ、３３Ｕ、３３Ｖ、３３Ｗ、３３Ｘが構成されている。各ティース対を構成する一対のティース同士は、図３に示されるように、一定の中心角ピッチＧ１（＝１８°）で配置されている。

８組のティース対３３Ｑ、３３Ｒ、３３Ｓ、３３Ｔ、３３Ｕ、３３Ｖ、３３Ｗ、３３Ｘは、図３に示されるように、一定の中心角ピッチＧ２（＝４５°）で配置されている。従って、周方向に連続して隣り合った８個のティース３３Ａ〜３３Ｈのそれぞれは、他の８個の周方向に連続して隣り合ったティース３３Ｉ〜３３Ｐのそれぞれと、レゾルバステータ３３の中心に対して対称な位置に配置されている。

なお、８組のティース対３３Ｑ〜３３Ｘのうち、１個置きに配置された４組のティース対３３Ｑ、３３Ｓ、３３Ｕ、３３Ｗを、それぞれ「第１ティース対」とし、第１ティース対以外のティース対３３Ｒ、３３Ｔ、３３Ｖ、３３Ｘを、それぞれ「第２ティース対」とする。

４つの第１ティース対３３Ｑ、３３Ｓ、３３Ｕ、３３Ｗのうち、周方向に１つ置きに配置された第１ティース対３３Ｑ及び３３Ｕは、レゾルバステータ３２の周方向に１８０°の間隔が空けられており、従って、レゾルバステータ３３の中心に対称な位置に配置されている。残りの第１ティース対３３Ｓ及び３３Ｗも同様に、レゾルバステータ３３の中心に対称な位置に配置されている。なお、以下においては、レゾルバステータ３３の中心対称位置に配置された一方の第１ティース対３３Ｑ及び３３ＵをＡ組、他方の第１ティース対３３Ｓ及び３３ＷをＢ組とする。

また、４つの第２ティース対３３Ｒ、３３Ｔ、３３Ｖ、３３Ｘのうち、周方向に１つ置きに配置された第２ティース対３３Ｒ及び３３Ｖは、レゾルバステータ３２の周方向に１８０°の間隔が空けられており、従って、レゾルバステータ３３の中心に対称な位置に配置されている。残りの第２ティース対３３Ｔ及び３３Ｘも同様に、レゾルバステータ３３の中心に対称な位置に配置されている。なお、以下においては、レゾルバステータ３３の中心対称位置に配置された一方の第２ティース対３３Ｒ及び３３ＶをＣ組、他方の第２ティース対３３Ｔ及び３３ＸをＤ組とする。

このようなティース３３Ａ〜３３Ｐを有するレゾルバステータ３２は、例えば所定厚みの無方向性電気鋼板を、図１に示される平面視形状にプレス加工し、所定枚数の鋼板を積層して、カシメ等により一体に固定することによって形成される。

レゾルバロータ３１は、レゾルバステータ３２の各ティース３３Ａ〜３３Ｐの内側に、レゾルバステータ３３とは同軸状態で配置される。レゾルバロータ３１の外周面には、それぞれが放射方向の外側に突出する１０個の凸部３１Ａが周方向に一定の中心角ピッチＧ３（＝３６°）で設けられている。各凸部３１Ａの外周面は、レゾルバロータ３１の回転により、各凸部３１Ａの外周面と、レゾルバステータ３２の各ティース３３Ａ〜３３Ｐとのギャップパーミアンスが、レゾルバロータ３１の回転角度３６°の回転に対して正弦波状に変化するように、外周側に突出した円弧形状になっている（軸倍角１０Ｘ）。

各凸部３１Ａは、周方向の中央部において最も外周側に突出しており、その中央部が、レゾルバステータ３２の各ティース３３Ａ〜３３Ｐに対して、径方向において最も近くに位置する。つまり、各凸部３１Ａは、この中央部において、各ティースとのギャップパーミアンスが最大となる。また、隣接する凸部３１Ａ同士の間に位置する凹部３１Ｂは、レゾルバステータ３２の外周面において最も凹んでおり、各凹部３１Ｂが、各ティース３３Ａ〜３３Ｐの先端に対して、径方向において最も遠くに位置する。つまり、各凹部３１Ｂは、各ティースとのギャップパーミアンスが最小となる。

レゾルバロータ３１は、図１に示される形状と同じ形状とされた無方向性電気鋼板を所定の枚数で積層して、カシメ等により固定することによって形成されている。

レゾルバステータ３２における８個のティース対３３Ｑ〜３３ＸのピッチＧ２（＝４５°）は、各ティース対のティース３３Ａ及び３３Ｂ、３３Ｃ及び３３Ｄ、３３Ｅ及び３３Ｆ、３３Ｇ及び３３Ｈ、３３Ｉ及び３３Ｊ、３３Ｋ及び３３Ｌ、３３Ｏ及び３３ＰのピッチＧ１（＝１８°）の２．５倍である。また、ティース対３３Ｑ〜３３ＸのピッチＧ２（＝４５°）は、ロータ３１の凸部３１ＡのピッチＧ３（＝３６°）の１．５倍である。

レゾルバステータ３２における全てのティース３３Ａ〜３３Ｐには、励磁コイル３４Ａ〜３４Ｐがそれぞれ設けられている。また、４組の第１ティース対３３Ｑ、３３Ｓ、３３Ｕ、３３Ｗのそれぞれのティース３３Ａ及び３３Ｂ、３３Ｅ及び３３Ｆ、３３Ｉ及び３３Ｊ、３３Ｍ及び３３Ｎには、第１出力コイル３５Ａ及び３５Ｂ、３５Ｅ及び３５Ｆ、３５Ｉ及び３５Ｊ、３５Ｍ及び３５Ｎのそれぞれが巻回されている。さらに、４組の第２ティース対３３Ｒ、３３Ｔ、３３Ｖ、３３Ｘのそれぞれのティース３３Ｃ及び３３Ｄ、３３Ｇ及び３３Ｈ、３３Ｋ及び３３Ｌ、３３Ｏ及び３３Ｐには、第２出力コイル３６Ｃ及び３６Ｄ、３６Ｇ及び３６Ｈ、３６Ｋ及び３６Ｌ、３６Ｏ及び３６Ｐのそれぞれが巻回されている。

図４及び図５は、ティース３３Ａ〜３３Ｐのそれぞれに設けられた励磁コイル、ティース３３Ａ〜３３Ｐに選択的に設けられた第１出力コイル及び第２出力コイルの構成を説明するための模式図である。図４及び図５では、図１において各ティースに付された符号における末尾のアルファベットＡ〜Ｐのみによって、それぞれのティースが示されている。同様に、各ティース対についても、図１において付された符号における末尾のアルファベットＱ〜Ｘのみによって示されている。

励磁コイル、第１出力コイル、第２出力コイルのそれぞれは、１本の巻線（導線）の連続巻きによって形成されている。図４及び図５に示された３つの同心円における最内周の円は、励磁コイル３４Ａ〜３４Ｐのそれぞれを形成する１本の励磁巻線３７を示している。３つの同心円における中央の円は、第１出力コイル３５Ａ及び３５Ｂ、３５Ｅ及び３５Ｆ、３５Ｉ及び３５Ｊ、３５Ｍ及び３５Ｎのそれぞれを形成する１本の第１出力巻線３８を示している。３つの同心円における最外周の円は、第２出力コイル３６Ｃ及び３６Ｄ、３６Ｇ及び３６Ｈ、３６Ｋ及び３６Ｌ、３６Ｏ及び３６Ｐのそれぞれを形成する１本の第２出力巻線３９を示している。

励磁コイル、第１出力コイル、第２出力コイルのそれぞれの巻回方向は、レゾルバロータ３１の中心から各ティース３３Ａ〜３３Ｐを見た場合に、時計回り方向（右巻き）を第１巻回方向「Ｒ」とし、反時計回り方向（左巻き）を第２巻回方向「Ｌ」とする。

図４及び図５では、各励磁コイルの巻回方向が、励磁巻線３７上に示された「△」印の内部の「Ｒ」又は「Ｌ」で示されている。また、第１出力コイルの巻回方向が、第１出力巻線３８上に示された「○」印の内部の「Ｒ」又は「Ｌ」で示されている。さらに、第２出力コイルの巻回方向が、第２出力巻線３９上に示された「□」印の内部の「Ｒ」又は「Ｌ」で示されている。

励磁コイル３４Ａ〜３４Ｐのそれぞれは、１本の励磁巻線３７を、ティース毎に所定の巻回方向とされて、一定の巻数で、連続巻きされることにより形成されている。励磁巻線３７には、交流電源３７Ｚから交流電力が供給される（１相入力）。各励磁コイル３４Ａ〜３４Ｐは、電圧が印加されることによって磁界を生じさせる。各励磁コイル３４Ａ〜３４Ｐは、励磁巻線３７に交流電力が供給されることにより、交番磁界を生じさせる。

第１出力コイル３５Ａ及び３５Ｂ、３５Ｅ及び３５Ｆ、３５Ｉ及び３５Ｊ、３５Ｍ及び３５Ｎのそれぞれは、１本の第１出力巻線３８を、ティース毎に所定の巻回方向として、一定の巻数で、連続巻きされることにより形成されている。第１出力巻線３８の両端は第１出力部３８Ｚであり、全ての第１出力コイルにおいて生じる交流波形の電気信号（電流）が重畳された第１積算信号が出力される。

第２出力コイル３６Ｃ及び３６Ｄ、３６Ｇ及び３６Ｈ、３６Ｋ及び３６Ｌ、３６Ｏ及び３６Ｐのそれぞれは、１本の第２出力巻線３９を、ティース毎に所定の巻回方向として、一定の巻数で、連続巻きされることにより形成されている。第２出力巻線３６の両端は第２出力部３９Ｚであり、全ての第２出力コイルにおいて生じる交流波形の電気信号（電流）が重畳された第２積算信号が出力される。

レゾルバロータ３１の回転角度は、第１出力部３８Ｚ及び第２出力部３９Ｚからそれぞれ出力される第１積算信号及び第２積算信号に基づいて検出される。励磁コイル、第１出力コイル、第２出力コイルのそれぞれの巻回方向は、第１積算信号及び第２積算信号の位相が相互に１／４周期ずれた交流波形になるように設定される。従って、第１積算信号が正弦波形状の場合には、第２積算信号は余弦波形状になり、第１積算信号が余弦波形状の場合には、第２積算信号は正弦波形状になる。

励磁コイル３４Ａ〜３４Ｐのそれぞれの巻回方向は、各ティース対を構成する一対のティースのそれぞれにおいて相互に逆方向である。従って、全てのティースは、レゾルバステータ３２の周方向に隣り合う励磁コイル同士の巻回方向が逆方向になっている。

第１出力コイルの巻回方向は、レゾルバステータ３３の中心対称位置に配置されたＡ組の第１ティース対３３Ｑ及び３３Ｕと、Ｂ組の第１ティース対３３Ｓ及び３３Ｗとで相違する。すなわち、Ａ組の第１ティース対３３Ｑ及び３３Ｕのそれぞれのティース３３Ａ及び３３Ｂと、３３Ｉ及び３３Ｊとに設けられた第１出力コイル３５Ａ及び３５Ｂと、３５Ｉ及び３５Ｊとは、全て第１巻回方向Ｒになっている。これに対して、Ｂ組の第１ティース対３３Ｓ及び３３Ｗのそれぞれのティース３３Ｅ及び３３Ｆと、３５Ｍ及び３５Ｎとに設けられた第１出力コイル３５Ｅ及び３５Ｆと、３５Ｍ及び３５Ｎとは、全て、第２巻回方向Ｌになっている。

第２出力コイルの巻回方向についても、Ｃ組の第２ティース対とＤ組の第２ティースとで相違する。すなわち、Ｃ組の第２ティース対３３Ｒ及び３３Ｖのそれぞれのティース３３Ｃ及び３３Ｄと、３３Ｋ及び３３Ｌとに設けられた第２出力コイル３６Ｃ及び３６Ｄと、３６Ｋ及び３６Ｌとは、全て第１巻回方向Ｒになっている。これに対して、Ｄ組の第２ティース対３３Ｔ及び３３Ｘのそれぞれのティース３３Ｇ及び３３Ｈと、３５Ｏ及び３５Ｐとに設けられた第２出力コイル３６Ｇ及び３６Ｈと、３６Ｏ及び３６Ｐとは、全て、第２巻回方向Ｌになっている。

このような構成のレゾルバでは、全ての励磁コイル３４Ａ〜３４Ｐが一定の交流電圧によって励磁されると、全ての第１ティース対３３Ｑ〜３３Ｘにおいて対をなすティースに設けられた励磁コイルによって逆位相の交番磁界が生じる。この状態で、レゾルバロータ３１が回転されると、第１出力コイル及び第２出力コイルには電流が生じる。第１出力コイル及び第２出力コイルには、レゾルバロータ３１の回転によるリラクタンスの変動に比例して変化する交流電流が生じる。

全てのティース対における２つのティースは、凸部３１Ａのピッチ（３６°）の１／２のピッチ（１８°）で配置されているために、レゾルバロータ３１が回転することによる各ティースにおけるギャップパーミアンスの変化が１／２周期だけずれる。これにより、ティース対の一方のティースにおいてギャップパーミアンスが最大になるタイミングと、他方のティースにおいてギャップパーミアンスが最小になるタイミングとが一致する。

例えば、第１ティース対３３Ｑを構成するティース３３Ａ及び３３Ｂでは、ギャップパーミアンスの変化が１／２周期だけずれている。このため、ティース３３Ａにおいてギャップパーミアンスが最大になるタイミングと、ティース３３Ｂにおいてギャップパーミアンスが最小になるタイミングとが一致する（図４に示された状態）。この場合、ティース３３Ａ及び３３Ｂにそれぞれ設けられた励磁コイル３４Ａ及び３４Ｂは、巻回方向が相互に逆方向であるために、励磁コイル３４Ａ、３４Ｂによって形成される交番磁界の磁束変化が逆位相になる。その結果、ティース３３Ａ及び３３Ｂにそれぞれ設けられた第１出力コイル３５Ａ及び３５Ｂにおいて生じる交流電流は位相が完全に同期する。このため、第１出力コイル３５Ａ及び３５Ｂのそれぞれに生じた交流電流が重畳されると、振幅が増幅された交流電流になる。

第１ティース対３３Ｑとは、１８０°の中心角ピッチで配置されたティース対３３Ｕにおいても同様である。すなわち、レゾルバロータ３１が回転することによってティース３３Ｉ及び３３Ｊにおいて生じるギャップパーミアンスの変化は１／２周期だけずれる。これにより、ティース３３Ｉにおいてギャップパーミアンスが最大になるタイミングと、ティース３３Ｊにおいてギャップパーミアンスが最小になるタイミングとが一致する（図４に示された状態）。この場合も、ティース３３Ｉ、３３Ｊにそれぞれ設けられた励磁コイル３４Ｉ、３４Ｊは、巻回方向が相互に逆方向であるために、励磁コイル３４Ｉ、３４Ｊによって形成される交番磁界の磁束変化が逆位相になる。その結果、ティース３３Ｉ、３３Ｊにそれぞれ設けられた第１出力コイル３５Ｉ、３５Ｊにおいて生じる交流電流は位相が完全に同期する。このため、第１出力コイル３５Ｉ、３５Ｊのそれぞれに生じた交流電流が重畳されると、振幅が増幅された交流電流になる。

この場合、第１出力コイルが設けられたＡ組の第１ティース対３３Ｑのティース３３Ａと第１ティース対３３Ｕのティース３３Ｉとは、凸部３１Ａのピッチ（３６°）の整数倍である１８０°の間隔が空けられており、レゾルバステータ３２の中心対称位置に配置されている。これにより、第１ティース対３３Ｑのティース３３Ａと、第１ティース対３３Ｕのティース３３Ｉとは、ギャップパーミアンスの変化が完全に同期し、それぞれに設けられた第１出力コイル３５Ａ及び３５Ｉには、位相が完全に同期した交流電流が生じる。

第１出力コイルが設けられたＡ組の第１ティース対３３Ｑのティース３３Ｂと第１ティース対３３Ｕのティース３３Ｊも、同様に、レゾルバステータ３２の中心対称位置に配置されている。これにより、第１ティース対３３Ｑの各ティース３３Ｂと、第１ティース対３３Ｕの各ティース３３Ｊとにおけるギャップパーミアンスの変化が完全に同期し、それぞれに設けられた第１出力コイル３５Ｂ及び３５Ｊには、位相が完全に同期した交流電流が生じる。

以上のことから、Ａ組の第１ティース対３３Ｑ及び３３Ｕにおける全てのティース３３Ａ、３３Ｂ、３３Ｉ、３３Ｊに設けられた第１出力コイル３５Ａ、３５Ｂ、３５Ｉ、３５Ｊには、位相が完全に同期した交流電流が生成される。

Ｂ組の第１出力コイルが設けられた第１ティース対３３Ｓ及び３３Ｗにおいても同様である。すなわち、レゾルバロータ３１の回転によって、各ティース対３３Ｓのティース３３Ｅ及び３３Ｆのそれぞれに設けられた第１出力コイル３５Ｅ及び３５Ｆにおいて生じる交流電流は位相が完全に同期する。また、各ティース対３３Ｗのティース３３Ｍ及び３３Ｎのそれぞれに設けられた第１出力コイル３５Ｍ及び３５Ｎにおいて生じる交流電流の位相も完全に同期する。

この場合、Ｂ組の第１ティース対３３Ｓは、Ａ組の第１ティース対３３Ｑに対して９０°の中心角ピッチで配置されている。このために、Ｂ組の第１ティース対３３Ｓにおけるティース３３Ｅ及び３３Ｆのそれぞれは、Ａ組の第１ティース対３３Ｑにおけるティース３３Ａ及び３３Ｂのそれぞれに対して、レゾルバロータ３１の回転方向に、９０°（凸部３１Ａのピッチの２．５倍）だけずれている。従って、第１ティース対３３Ｓのティース３３Ｅ及び３３Ｆのそれぞれにおけるレゾルバロータ３１とのギャップパーミアンスの位相が、Ａ組の第１ティース対３３Ｑのティース３３Ａ及び３３Ｂのそれぞれに対して１／２周期ずれる。

しかし、Ａ組の第１ティース対３３Ｑのティース３３Ａ及び３３Ｂにそれぞれ設けられた第１出力コイル３５Ａ及び３５Ｂが第１巻回方向Ｒであるのに対して、Ｂ組の第１ティース対３３Ｓのティース３３Ｅ及び３３Ｆに設けられた第１出力コイル３５Ｅ及び３５Ｆが第２巻回方向Ｌであり、相互に逆方向になっている。これにより、Ａ組の第１ティース対３３Ｑの第１出力コイル３５Ａ及び３５Ｂと、Ｂ組の第１ティース対３３Ｓの第１出力コイル３５Ｅ及び３５Ｆのそれぞれには、位相が完全に同期した交流電流が生じる。

Ｂ組の他方の第１ティース対３３Ｗも、Ｂ組の第１ティース対３３Ｕとは、９０°の中心角ピッチで配置されており、 Ｂ組の第１ティース対３３Ｗにおけるティース３３Ｍ及び３３Ｎのそれぞれは、Ａ組の第１ティース対３３Ｕにおけるティース３３Ｉ及び３３Ｊのそれぞれに対して、レゾルバロータ３１の回転方向に、９０°（凸部３１Ａのピッチの２．５倍）だけずれている。このために、第１ティース対３３Ｗのティース３３Ｍ及び３３Ｎのそれぞれにおけるレゾルバロータ３１とのギャップパーミアンスの位相が、Ａ組の第１ティース対３３Ｕのティース３３Ｉ及び３３Ｊのそれぞれに対して１／２周期ずれる。

この場合も、Ａ組の第１ティース対３３Ｕのティース３３Ｉ及び３３Ｊにそれぞれ設けられた第１出力コイル３５Ｉ及び３５Ｊが第１巻回方向Ｒであるのに対して、Ｂ組の第１ティース対３３Ｗのティース３３Ｍ及び３３Ｎに設けられた第１出力コイル３５Ｍ及び３５Ｎが第２巻回方向Ｌであり、相互に逆方向になっている。これにより、Ａ組の第１ティース対３３Ｕの第１出力コイル３５Ｉ及び３５Ｊと、Ｂ組の第１ティース対３３Ｗの第１出力コイル３５Ｍ及び３５Ｎのそれぞれには、位相が完全に同期した交流電流が生じる。

以上のことから、全ての第１出力コイル３５Ａ、３５Ｂ、３５Ｅ、３５Ｆ、３５Ｉ、３５Ｊ、３５Ｍ、３５Ｎにおいて位相が完全に同期した交流電流が生じる。これにより、全ての第１出力コイルを形成する１本の第１巻線３８の両端に設けられた第１出力部３８Ｚからは、全ての第１出力コイルにて生じた交流電流が重畳されて、振幅が増幅された交流波形の第１積算信号が出力される。

第２出力コイルが設けられた４つの第２ティース対３３Ｒ、３３Ｔ、３３Ｖ、３３Ｘについても同様である。すなわち、図５に示されるように、Ｃ組の第２ティース対３３Ｒ及び３３Ｖは、１８０°の中心角ピッチで配置されているために、第２ティース対３３Ｒの各ティース３３Ｃ及び３３Ｄのそれぞれと、第２ティース対３３Ｖの各ティース３３Ｋ及び３３Ｌのそれぞれとは、位相が完全に同期する。従って、これらのティース３３Ｃ及び３３Ｄ、３３Ｋ及び３３Ｌのそれぞれに設けられた第２出力コイル３６Ｃ及び３６Ｄ、３６Ｋ及び３６Ｌには同位相の交流電流が生じる。

１８０°の中心角ピッチで配置されたＤ組の第２ティース対３３Ｔ及び３３Ｘにおいても同様である。すなわち、第２ティース対３３Ｔのティース３３Ｇ及び３３Ｈにそれぞれ設けられた第２出力コイル３６Ｇ及び３６Ｈと、第２ティース対３３Ｘのティース３３Ｏ及び３３Ｐにそれぞれ設けられた第２出力コイル３６Ｏ及び３６Ｐには、同位相の交流電流が生じる。

また、Ｄ組の第２ティース対３３Ｔは、Ｃ組の第２ティース対３３Ｒに対して９０°の中心角ピッチで配置されている。このために、Ｄ組の第２ティース対３３Ｔにおけるティース３３Ｇ及び３３Ｈのそれぞれは、Ｃ組の第２ティース対３３Ｒにおけるティース３３Ｃ及び３３Ｄのそれぞれに対して、レゾルバロータ３１の回転方向に、９０°（凸部３１Ａのピッチの２．５倍）だけずれている。このために、第２ティース対３３Ｔのティース３３Ｇ及び３３Ｈのそれぞれにおけるレゾルバロータ３１とのギャップパーミアンスの位相が、Ｃ組の第２ティース対３３Ｒのティース３３Ｃ及び３３Ｄのそれぞれに対して１／２周期ずれる。

この場合、Ｃ組の第２ティース対３３Ｒにおけるティース３３Ｃ及び３３Ｄにそれぞれ設けられた第２出力コイル３６Ｃ及び３６Ｄが第１巻回方向Ｒであるのに対して、Ｄ組の第２ティース対３３Ｔのティース３３Ｇ及び３３Ｈに設けられた第２出力コイル３６Ｇ及び３５Ｈが第２巻回方向Ｌであり、相互に逆方向になっている。これにより、Ｃ組の第２ティース対３３Ｒの第２出力コイル３６Ｃ及び３６Ｄと、Ｄ組の第２ティース対３６Ｔの第２出力コイル３６Ｇ及び３６Ｈのそれぞれには、位相が完全に同期した交流電流が生じる。

よって、全ての第２出力コイル３６Ｃ、３６Ｄ、３６Ｇ、３６Ｈ、３６Ｋ、３６Ｌ、３６Ｏ、３６Ｐにおいて位相が完全に同期した交流電流が生じる。これにより、全ての第２出力コイルを形成する１本の第２巻線３９の両端に設けられた第２出力部３９Ｚからは、全ての第２出力コイルにて生じた交流電流が重畳されて、振幅が増幅された交流波形の第２積算信号が出力される。

この場合、第２出力コイル３６Ｃ、３６Ｄ、３６Ｇ、３６Ｈ、３６Ｋ、３６Ｌ、３６Ｏ、３６Ｐのそれぞれから出力される交流電流は、第１出力コイル３５Ａ、３５Ｂ、３５Ｅ、３５Ｆ、３５Ｉ、３５Ｊ、３５Ｍ、３５Ｎから出力される交流電流とは位相が異なる。

すなわち、第２出力コイル３６Ｃ及び３６Ｄが設けられる第２ティース対３３Ｒは、レゾルバロータ３１の回転方向の上流側に隣接する第１ティース対３３Ｑに対して、レゾルバロータ３１の回転方向に、４５°の中心角ピッチだけ離れている。同様に、第２出力コイル３６Ｇ及び３６Ｈが設けられる第２ティース対３３Ｔ、第２出力コイル３６Ｋ及び３６Ｌが設けられる第２ティース対３３Ｖ、第２出力コイル３６Ｏ及び３６Ｐが設けられる第２ティース対３３Ｘのそれぞれは、第１ティース対３３Ｓ、３３Ｕ、３３Ｗのそれぞれに対して、レゾルバロータ３１の回転方向に４５°の中心角だけ離れている。

このために、レゾルバロータ３１の回転時において、第２ティース対３３Ｒ、３３Ｔ、３３Ｖ、３３Ｘの各ティースにおけるギャップパーミアンスの変化は、第１ティース対３３Ｑ、３３Ｓ、３３Ｕ、３３Ｗの各ティースにおけるギャップパーミアンスの位相に対して１／４周期だけずれる。その結果、各第１出力コイルから出力される交流電流と、各第２出力コイルから出力される交流電流とは１／４周期ずれる。従って、例えば、第１出力コイル３５Ａ、３５Ｂ、３５Ｅ、３５Ｆ、３５Ｉ、３５Ｊ、３５Ｍ、３５Ｎのそれぞれから出力される交流電流が正弦波形状（又は余弦波形状）である場合には、第２出力コイル３６Ｃ、３６Ｄ、３６Ｇ、３６Ｈ、３６Ｋ、３６Ｌ、３６Ｏ、３６Ｐのそれぞれから出力される交流電流は余弦波形状（又は正弦波形状）になる。

以上のことから、全ての第２出力コイルを形成する第２巻線３９の両端に設けられた第２出力部３９Ｚから出力される第２積算信号は、全ての第１出力コイルを形成する第１巻線３８の両端に設けられた第１出力部３８Ｚから出力される第１積算信号とは、１／４周期ずれた交流電流が出力される。

このように、第１出力部３８Ｚから出力される第１積算信号と、第２出力部３９Ｚから出力される第２積算信号とは、１／４周期の位相のずれた振幅の大きな交流電流である。このことから、第１積算信号と、第２積算信号とに基づいて、レゾルバロータ３１の回転角を高精度で検出できる。

［実施形態の作用効果］
本実施形態に係るＶＲ型レゾルバ３０では、レゾルバステータの大きさ、ティース数及びレゾルバロータの凸部の数等が限られていても、レゾルバロータの回転角を高精度で検出することができる。

また、第１ティース対及び第２ティース対のそれぞれにおいて、各ティースに巻回された第１出力コイル及び第２出力コイルから、同位相の交流波形の信号が出力される。これにより、第１積算信号及び第２積算信号における交流波形は、ギャップパーミアンスの変化に対して振幅が効率よく変化する。

第１出力コイル及び第２出力コイルのそれぞれは、ステータにおける１８０°の軸対称位置に配置された各ティースに巻回されるために、一方のティースに対するレゾルバロータ３１のギャップパーミアンスがレゾルバロータ３１の偏心によって変化しても、その変化は、他方のティースに対するレゾルバロータ３１のギャップパーミアンスの変化によって相殺される「キャンセル機能」が作用する。これにより、第１出力コイル及び第２出力コイルのそれぞれにおいて生じる信号は、レゾルバステータ３２に対するレゾルバロータ３１の偏心による影響を受けるおそれがなく安定する。

１６個の励磁コイル３４Ａ〜３４Ｐの全ては、１本の励磁巻線３７の連続巻きにより形成されたものであるために、全ての励磁コイル３４Ａ〜３４Ｐの形成が容易になる。

また、第１出力コイルの全ては、１本の第１出力巻線３８の連続巻きにより形成されており、第２出力コイルの全ては、１本の第２出力巻線３９の連続巻きにより形成されている。これにより、全ての第１出力コイル及び全ての第２出力コイルのそれぞれの形成が容易になる。

レゾルバステータ３２は、鋼板が積層されて相互に固定されたものである。これにより、レゾルバステータ３２を容易に形成することができる。

［変形例］
上記実施形態では、レゾルバステータ３２の内側にレゾルバロータ３１が配置されたインナーロータ型のＶＲ型レゾルバ３０について説明したが、本発明は、各ティースがそれぞれ外向きに突出されたステータコアの外側にレゾルバロータが配置されたアウターロータ型のＶＲ型レゾルバについても適用できる。

また、上記実施形態では、励磁コイル、第１出力コイル、第２出力コイルのそれぞれを、１本の巻線による連続巻きによって形成したが、このような構成に限らない。例えば、各ティースに設けられた励磁コイル、第１出力コイル、第２出力コイルのそれぞれを、導電部材によって電気的に直列に接続する構成としてもよい。

さらに、ステータコアは、鋼板が積層されて相互に固定された構成に限らず、鋼材を所定形状に加工する構成であってもよい。

３０・・・ＶＲ型レゾルバ（バリアブルリラクタンス型レゾルバ）
３１・・・レゾルバロータ
３１Ａ・・・凸部
３２・・・レゾルバステータ（ステータコア）
３３Ａ〜３３Ｐ・・・ティース
３３Ｑ、３３Ｓ、３３Ｕ、３３Ｗ・・・第１ティース対
３３Ｒ、３３Ｔ、３３Ｖ、３３Ｘ・・・第２ティース対
３４Ａ〜３４Ｐ・・・励磁コイル
３５Ａ、３５Ｂ、３５Ｅ、３５Ｆ、３５Ｉ、３５Ｊ、３５Ｍ、３５Ｎ・・・第１出力コイル
３６Ｃ、３６Ｄ、３６Ｇ、３６Ｈ、３６Ｋ、３６Ｌ、３６Ｏ、３６Ｐ・・・第２出力コイル
３７・・・励磁巻線
３７Ｚ・・・交流電源
３８・・・第１出力巻線
３８Ｚ・・・第１出力部
３９・・・第２出力巻線
３９Ｚ・・・第２出力部

Claims (5)

1. １相入力かつ２相出力、軸倍角１０Ｘ・１６スロットのバリアブルリラクタンス型レゾルバであって、
   中心角１８°の間隔を開けて周方向に隣接する一対のティースによって構成された８組のティース対が、中心角４５°の一定のピッチで配置されることにより合計１６個のティースを有する円環状のステータコアと、
   上記ステータコアの内側又は外側に回転可能に配置されており、回転することによって上記各ティースとのギャップパーミアンスが、３６°の回転角ピッチで正弦波状に変化するロータと、
   上記１６個のティースの全てにそれぞれ巻回されており、隣り合うティースでの巻回方向が逆方向であって、電圧の印加によって磁界を生じさせる励磁コイルと、
   上記１６個のティースの全てにそれぞれ巻回されており、上記各励磁コイルによって生じた磁界の変化によって電気信号が発生される出力コイルと、を備え、
   上記出力コイルは、上記８組のティース対のうち周方向に１つ置きに配置された４組の第１ティース対のそれぞれのティースに巻回された第１出力コイルと、上記第１ティース対以外の第２ティース対のそれぞれのティースに巻回された第２出力コイルとであり、
   上記第１出力コイルは、上記ステータの中心対称に配置された２組の第１ティース対のうちの一方の組の第１ティース対の全てのティースでは、それぞれの巻回方向が第１巻回方向であり、他方の組の第１ティース対の全てのティースでは、それぞれの巻回方向が第１巻回方向とは逆方向である第２巻回方向であり、
   上記第２出力コイルは、上記ステータの中心対称に配置された２組の第２ティースうちの一方の組の第２ティース対の全てのティースでは、それぞれの巻回方向が第１巻回方向であり、他方の組の第２ティース対の全てのティースでは、それぞれの巻回方向が第１巻回方向とは逆方向である第２巻回方向であり、
   全ての上記第１出力コイル及び全ての上記第２コイルは、それぞれ電気的に接続されており、上記励磁コイルが生じさせる磁界に対して上記ロータが回転することによって、位相が１／４周期ずれた交流波形の電気信号を出力するものであるバリアブルリラクタンス型レゾルバ。
2. 上記ステータコアの全てのティースが、それぞれ内向きに突出しており、
   上記ロータは、上記ステータコアの内側に配置されており、３６°の中心角ピッチで設けられた１０個の凸部を有し、各凸部の外周面が円弧形状に突出している請求項１に記載のバリアブルリラクタンス型レゾルバ。
3. １６個の上記励磁コイルの全ては、１本の巻線の連続巻きによって形成されている請求項１又は２に記載のバリアブルリラクタンス型レゾルバ。
4. 上記第１出力コイルの全ては、１本の巻線の連続巻きによって形成されており、
   上記第２出力コイルの全ては、１本の巻線の連続巻きによって形成されている請求項１から３のいずれかに記載のバリアブルリラクタンス型レゾルバ。
5. 上記ステータコアは、鋼板が積層されて相互に固定されたものである請求項１から４のいずれかに記載のバリアブルリラクタンス型レゾルバ。

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