JPH01134212A - リニアレゾルバ - Google Patents

リニアレゾルバ

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JPH01134212A
JPH01134212A JP29181787A JP29181787A JPH01134212A JP H01134212 A JPH01134212 A JP H01134212A JP 29181787 A JP29181787 A JP 29181787A JP 29181787 A JP29181787 A JP 29181787A JP H01134212 A JPH01134212 A JP H01134212A
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JP
Japan
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movable
detection
winding
teeth
wound around
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Pending
Application number
JP29181787A
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English (en)
Inventor
Yukio Nose
野瀬 由喜男
Motomichi Oto
基道 大戸
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yaskawa Electric Corp
Original Assignee
Yaskawa Electric Manufacturing Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH01134212A publication Critical patent/JPH01134212A/ja
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  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はりニアモータの制御用検出器の一つとして利用
されるリニアタイプのレゾルバに関する。
〔従来の技術〕
従来よりリニアモータの制御用検出器としては各種のリ
ニアスケールがあり、その一つとしてリニアタイプのレ
ゾルバがある。レゾルバはその構造が簡単なこと、およ
び耐環境性に優れていることから利用される機会が多い
第5図はリニアレゾルバの従来例の構造図、第6図は第
5図中の各巻線41.42.43°の接続図である。
このリニアレゾルバは、ピッチえで等ピッチに歯切りさ
れた磁性体よりなり、スケールを形成している固定子I
Oと、固定子10と対向して設けられた可動子20°を
含み、可動子20°は、可動子歯51、52.53.5
4が互いに5λ/4だけずれて形成されている磁性コア
30と、2相の励磁巻線である励磁巻線41(α相巻線
w、、w、)、励磁巻線42(β相巻線Wβ、 WF)
と、検出巻線43° (θ相巻線W。、W、)で構成さ
れている、ここで、αとα、βとβ、θとθは電流の流
れる方向が互いに逆であることを示している。また、各
巻線41、42.43°は第6図に示すように可動子歯
51゜52、53.54に巻回されており、巻数は全て
同じ数の260ターンとなっている。
この構造により、α相巻線41とθ相巻線43゜間、β
相巻線42とθ相巻線43°間の磁気的結合係数、すな
わち相互インダクタンスMaθ9Mβθは可動子20°
の移動に対してほぼ正弦波状に変化し、かつ前者と後者
はπ/2だけ位相が異なる。すなわち、α相巻線41と
θ相巻線43°間の相互インダクタンスM。θ、β相巻
線42とθ相巻線43°間の相互インダクタンスMβθ
は次のように表わせる。
Maθ=M6sinφ MBθ=Mocos φ ただし、φは固定子歯ピッチλを1周期とする可動子2
0゛の位置を示す変数で、ある基準位置からの可動子2
0’の移動距離をXとするとφ=2πX/λ と表わせる。
この構造において、α相巻線41とβ相巻線42にπ/
2だけ位相のずれた正弦波電流を印加することにより、
θ相巻線43“には可動子20°の位置に応じて、励磁
電流との位相差が変化した正弦波状の検出信号が誘起さ
れる。すなわち、α相、β相巻線41.42に流す励磁
電流をそれぞれi、、iβとし、その時のθ相巻線43
°の検出電圧をVθとすると ’α=t6”CO3ωt iβ=io  争sin ωt したがって、検出電圧Vθと励磁電流i(z、iβの位
相差φを測定することにより、可動子20°の移動量を
検出する′ことができる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
第7図は、ωL・π/2、すなわちβ相巻線42のみを
励磁したまま可動子20°を移動させたときの磁束分布
を示す図である。同図(1) 、 (2) 、 (3)
 、 (4) 。
(5)は可動子20°がそれぞれ移動なし、λ/2.2
λ15、3λ15、4λ15だけ移動した場合を示して
いる。第8図はそのときの可動子i51.52゜53、
54の磁束Φ3.Φ2.Φ3.Φ4の変化を示す図であ
る(各検出巻線の巻き方まで考慮されている)。
第7図(2) と第7図(3)で−点鎖線で囲んだ部分
は、可動子20°と固定子10の位置関係が同一である
。しかし、第7図(2)では右隣りに可動子20°のコ
アがなく、その方向に磁束が流れきらないのに対し、第
7図(3)は左隣りにコアがあるため、左側にも磁束が
流れているのが見える。すなわち、可動子20°の端に
配置された歯54は同時に励磁されるもう一つの歯(第
7図(2)の場合は左から2番目の歯52)に対し貫流
する磁束量が若干少なめになる。同様なことが左端の歯
51と右から2番目の歯53についてもいえる。右から
2番目の歯53は励磁された歯52.54の間に配置さ
れているため、それらの影響を同程度に受け、ここを貫
流する磁束Φ3の変化はバイアスされず、X軸(可動子
20′の移動方向)について対称である(第8図)。し
かし左端の歯51は右隣りの歯52の影響を大きく受け
るため、ここを貫流する磁束Φ1の変化はバイアスされ
てしまう(第8図)。これらは、歯が可動子゛の端にあ
るため生じるもので、リニアレゾルバでは通常避けられ
ないものであり、端効果と呼ばれている。
このように、従来のリニアレゾルバは、可動子が有限長
で端効果があるため、第9図に示すように、可動子を移
動させたときのα相巻線とθ相巻線間、β相巻線とθ相
巻線間の相互インダクタンスMαθ9Mβθの変化が一
定量だけ正もしくは負方向にバイアスしてしまう。この
ため、検出誤差が大きくなり、その補正のための複雑な
電気回路およびその調整を必要とする。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、検
出誤差の少ないリニアレゾルバを提供することを目的と
する。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明の第1のリニアレゾルバは、検出巻線のうち可動
子両端歯に巻回された巻数がそれ以外の検出巻線の巻数
より多いことを特徴とする。
本発明の第2のリニアレゾルバは、検出巻線の各可動子
歯の検出巻線が当該可動子歯に独立に巻回され、各検出
巻線の信号を加算し、位相差検出回路に出力する加算器
と、加算器における各信号の加算比率を調整する回路と
を有する。
本発明の第3のリニアレゾルバは、検出巻線の各可動子
歯の検出巻線が当該可動子歯に独立に巻回され、かつ各
検出巻線のうち可動子両端歯に巻回された巻数がそれ以
外の検出巻線より多く、そして各可動子歯に巻回された
各検出巻線の信号を加算し、位相差検出回路に出力する
加算器と、加算器における各信号の加算比率を調整する
回路とを有している。
〔作  用〕
励磁巻線41と検出巻線43”の間の相互インダクタン
スMaθは次式で表わせる。
Maθ=dΦθ/ d 1 (z ただし、i(zはα相巻線41に印加される励磁電流 Φθはそのθ相巻線43°と鎖交 する磁束量 また、磁気特性の線形領域で用いる限りにおいては上記
の励磁電流値i(zど鎖交磁束量Φθは比例するので、
上式は次のように書きかえられる。
Maθ=Φθ/i(z すなわち、可動子20°と固定子10の相対位置変化に
対する相互インダクタンスM。θの変化は、励磁電流i
aを一定にしたまま可動子20°を移動させたときの検
出巻線43゛と鎖交する磁束量Φθの変化である。β相
の励ifi@線42のみを一定電流で励磁したまま可動
子20°を移動させたときの各可動子歯51〜54を貫
流する磁束量の変化を示す第8図かられかるように、可
動子歯52.54を貫流する磁束量Φ2.Φ4の変化は
絶対値がほぼ同じで符号が反対のバイアス量を含んでい
るため、これらば加算により打ち消されるのに対し、可
動子歯51、53を貫流する磁束量Φ、、Φ3の変化の
バイアス量には隔たりΔ(Φ1の最大値と最小値の加算
平均とΦ3の最大値と最小値の加算平均の差)があり、
これらを加算した結果が第9図に示したような相互イン
ダクタンスの変化となる。したがって、β相巻線42と
検出巻線43°の間の相互インダクタンスMβθに対し
ては、可動子歯54に巻回された検出巻線43°を増や
し、同様に、α相巻llA41と検出巻線43°間の相
互インダクタンスMaθに対しては可動子歯51に巻回
された検出巻線43°の巻数を増やすことにより、各励
磁巻線41.42と検出巻線43°間の相互インダクタ
ンス変化のバイアス量を打ち消すことが可能となる。す
なわち、第8図の磁束変化を全て加算したとき、その量
は負方向にバイアスされているので、このバイアスを打
ち消すには、可動子歯54に巻かれた巻線の巻数を若干
増やしてやればよく、そのときθ相巻線43°に鎖交す
る磁束量はバイアスのないものとなる。同様に、α相の
みを励磁したときは可動子歯51の巻線の巻数を若干増
やしてやればよい。このとき、β相に対しては、Φ1の
効果を増やしたことになるが、その効果はわずかである
それをも嫌うならば、Φ1のバイアス量をbI。
Φ4のバイアス量をb4とし、全磁束量のバイアス量を
bとしたときn (bI−b4 )=bとなるように増
加分の巻数を決定すればよい。可動子端部の検出巻線の
巻数を他よりどの程度増やすかは、磁気回路計算もしく
は数値解析法を利用して前述の可動子各歯部の磁束変化
を算出することにより容易に決定することができる。
以上のように、可動子歯に巻回された検出巻線の巻数を
調整することにより、端効果を除去でき、励磁巻線と検
出巻線の間の相互インダクタンスがかたよりのない正弦
波状に変化し、検出誤差の少ないリニアレゾルバを得る
ことができる。
本発明はさらに、各可動子歯に巻回された各検出巻線に
各信号の加算比率を調整する回路を接続することにより
、等価的に可動子歯を貫流する磁束を増加せしめ、その
後各信号を加算することにより、相互インダクタンスの
もつバイアス量を打ち消し、検出誤差の少ないリニアレ
ゾルバを得ることができる。この場合、各可動子歯の検
出巻線は従来のように直列でなく、各可動子歯毎に独立
して可動子歯に巻回する必要がある。なお、この後者の
発明に前者の発明(可動子両端歯に各回された検出巻線
の巻線を他の検出巻線の巻線より増加させる)を組合せ
ることにより、微調整が可能となりさらに効果が大きく
なる。
(実施例) 次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する
第1図は本発明のリニアレゾルバの一実施例の構造を示
す図、第2図はその巻線図、第3図は第1図の実施例に
おける励磁巻線41.42と検出巻線43の間の相互イ
ンダクタンスMaθ9Mβθの変化を示す図である。
本実施例は第5図の従来例に対して検出巻線43の巻線
のみが異なっている。すなわち、可動子20の両端部の
検出巻線43は270タ一ン巻回されており、残りの検
出巻線の260ターンよりIOターン増やされている。
なお、2つのβ相巻線41および2つのβ相巻線42は
従来例と同様にしてそれぞれ直列に接続され、互いにπ
/2だけ位相の異なる正弦波状電流で励磁される。また
、検出巻線43は全て直列に接続され、信号処理回路(
不図示)に接続されている。
本実施例における励磁巻線41.42と検出巻線43と
の相互インダクタンスMaθ1Mβθの可動子20の移
動に対する変化は、第3図に示すように、第9図の従来
例に対してバイアス量がl/30以下になっており、未
補正の生信号での検出誤差でも1/10と小さくなって
いる。
第4図は本発明のリニアレゾルバの他の実施例のブロッ
ク図である。
本実施例では、可動子20の各検出巻線431゜432
、433.434はそれぞれ可動子20の各歯部51、
52.5:1.54に独立に巻回され、各検出巻線43
゜、 432 、433.434には増幅回路81.6
2.63.64が接続されている。ここで、各検出巻線
43.〜434で検出された信号の加算比率を調整され
た後、加算器65で加算され、位相差検出回路66に出
力される。
本実施例は増幅回路62.63の増幅度を1で固定し、
相互インダクタンスのバイアス量を打ち消すように、増
幅回路61.64の増幅度を調整して、各検出信号の補
正を行うものである。
ここで、増幅回路61.64の増幅度の調整によってど
のようにバイアスが調整されるかを説明する。
各歯に巻かれた検出巻線431〜434に誘起される電
圧V、は ■、を増幅回路61〜64で増幅すると(K+  :増
幅度) これは等価的に磁束量を増加したことになり、これによ
って、各歯の磁束のバイアス量が調整されることになる
。全体的なバイアス量を零にするように調整を行うが、
例えば−例として第8図に示すようにβ相巻線励磁でΦ
、とΦ3のバイアス分が同じになるように増幅回路61
を用いて調整し、またα相巻線励磁でΦ2とΦ4のバイ
アス分が同じになるように増幅回路64を用いて調整す
る。
これにより全体的な相互インダクタンスMαθ。
Mβθバイアス分を打ち消すことができる。増幅回路6
1〜64の人力は上記で述べたようにV1=−生り二で
表わされ、増幅され、加算器65dす る。これにより、加算器65から出力される信号電圧は
V=i0ca+Mocos(ωt+θ)と表わされる。
すなわち、相互インダクタンスMaθ。
Mβθは、(従来の技術)の項で説明したように、 Mαθ=M0cos φ9Mβθ=Mosin φのよ
うなバイアス分のない形で書くことができる。
なお、増幅回路62と63の増幅度を調整するようにし
てもよい。また、各巻線43.〜434の巻き方のばら
つき、寸法のばらつき、励磁電流iCL。
iβのばらつきも増幅回路61〜64を個別に調整する
ことにより調整できる。
以上の実施例では、可動子の歯数が4つの例を示したが
(作用〕の項で説明した考え方から、本発明が、他の歯
数の場合にも有効であることは明らかである。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明は、検出巻線の可動子両端歯
における巻数を他の可動子歯における巻数よりも増加さ
せるか、各検出巻線の各検出信号の加算比率を調整して
加算し、位相差検出回路に出力するか、さらにこれらを
組合せることにより、検出誤差の少ないリニアレゾルバ
を提供できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明のリニアレゾルバの一実施例の構造を示
す図、第2図はその巻線図、第3図は第1図の実施例に
おける励磁巻線41.42と検出巻線43間の相互イン
ダクタンスMaθ1Mβθの変化を示す図、第4図は本
発明のリニアレゾルバの他の実施例のブロック図、第5
図はリニアレゾルバの従来例の構造を示す図、第6図は
その巻線図、第7図、第8図はそわぞれ第5図の従来例
においてβ相の励磁巻線42を励磁したまま可動子20
゜を移動させたときの磁束分布、可動子歯51.52゜
53、54の磁束Φ隻、Φ2.Φ3.Φ4の変化を示す
図、第9図は第5図の従来例において可動子20′を移
動させたときの励磁巻線41.42と検出巻線43°間
の相互インダクタンスMc!θ9Mβθの変化を示す図
である。 lO・・・固定子、    20°・・・可動子、30
−・・磁性コア、   41.42−・・励磁巻線、/
13.43.〜434・・・検出巻線、51〜54−・
・可動子歯、 61〜64−・・増幅回路、65−・・
加算器、    66−・・位相差検出回路、Maθ1
Mβθ・・・相互インダクタンス、λ・・・歯ピッチ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、等ピッチλで歯切りされた磁性体よりなり、スケー
    ルを形成している固定子と、前記固定子と対向し、隣り
    同士で(n±1/4)λ(n:任意の整数)だけずれた
    位置に可動子歯が形成されている可動子を含み、該可動
    子歯には、互いに90°だけ位相のずれた正弦波電流が
    印加される第1、第2の励磁巻線と検出用の二次巻線と
    が巻回されているリニアレゾルバにおいて、検出巻線の
    うち可動子両端歯に巻回された巻数がそれ以外の検出巻
    線の巻数より多いことを特徴とするリニアレゾルバ。 2、等ピッチλで歯切りされた磁性体よりなり、スケー
    ルを形成している固定子と、前記固定子と対向し、隣り
    同士で(n±1/4)λ(n:任意の整数)だけずれた
    位置に可動子歯が形成されている可動子を含み、該可動
    子歯には、互いに90°だけ位相のずれた正弦波電流が
    印加される第1、第2の励磁巻線と検出用の二次巻線と
    が巻回されているリニアレゾルバにおいて、 各可動子歯の検出巻線が当該可動子歯に独立に巻回され
    、各可動子歯に巻回された各検出巻線の信号を加算し、
    位相差検出回路に出力する加算器と、加算器における各
    信号の加算比率を調整する回路とを有することを特徴と
    するリニアレゾルバ。 3、等ピッチλで歯切りされた磁性体よりなり、スケー
    ルを形成している固定子と、前記固定子と対向し、隣り
    同士で(n±1/4)λ(n:任意の整数)だけずれた
    位置に可動子歯が形成されている可動子を含み、該可動
    歯には、互いに90°だけ位相のずれた正弦波電流が印
    加される第1、第2の励磁巻線と検出用の二次巻線とが
    巻回されているリニアレゾルバにおいて、 各可動子歯の検出巻線が当該可動子歯に独立に巻回され
    、かつ各検出巻線のうち可動子両端歯に巻回された巻数
    がそれ以外の検出巻線より多く、そして各可動子歯に巻
    回された各検出巻線の信号を加算し、位相差検出回路に
    出力する加算器と、加算器における各信号の加算比率を
    調整する回路とを有することを特徴とするリニアレゾル
    バ。
JP29181787A 1987-11-20 1987-11-20 リニアレゾルバ Pending JPH01134212A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100812036B1 (ko) * 2006-03-15 2008-03-10 오므론 가부시키가이샤 리졸버 신호 처리 장치
JP2009300320A (ja) * 2008-06-16 2009-12-24 Toyota Motor Corp 可変リラクタンス型レゾルバ
JP2009300238A (ja) * 2008-06-12 2009-12-24 Toyota Motor Corp 可変リラクタンス型レゾルバ

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