JPH01218344A - レゾルバ - Google Patents

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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、角度位置や回転速度の検出をおこなうレゾル
バに関する。

（従来の技術） ロータの回転角度位置により、リラクタンス（ｉｌｌｌ
ｌ抗抵抗変化し、このりラフタンス変化を利用して１回
転角度や回転速度を検出するＶＲ（バリアプル・リラク
タンス）形レゾルバにおいて。

三相交流励磁のＶＲレゾルバは、第３図に示す様にステ
ータ鉄心■に対してロータ■が１回転した時に一つのス
テータ歯■とロータ０間の空隙部のパーミアンス（磁気
抵抗の逆数）変化が１周期の近似的正弦波関数となる様
なロータ構造となっている０例えば、ステータ中心（０
１）に対して円筒磁性ロータの中心（０８）を偏心させ
るものである。

ステータ歯■には、磁界を形成するための励磁巻ＩＩＡ
に）とロータ位置により回転角度分だけ位相変調された
信号を検出するための出力巻線■が集中巻されている。

３相励磁の場合、３相のステータ歯■は、電気角１２０
°（パーミアンス変化の基本波の１周期分を電気角３６
０°とする）間隔でＵ、Ｖ、Ｗ相のステータ歯■を設け
る。２極ＶＲ形レゾルバでは、機械角と電気角は同じと
なる。さらに、加工・製作による精度悪化を抑制するた
めに、同相励磁のステータ歯■を１８０°の位置に設け
る。　この時、パーミアンス変化の位相は１８０＠ずれ
る（逆極性となる）が出力巻線方向を逆向きにすること
によって出力巻線■に生じる誘起電圧の向きを同方向に
している。

以下に、　ＶＲ形レゾルバの作用を簡単な式であられす
。

出力電圧Ｖｏｓは ＶＯ８＝　Ｎａむ ｔ ＝−Ｎ、（ＰＮ、、、　） ＝Ｎ、・Ｎ、　・（１）　（Ｐｌ　＋Ｐ１ｃｏｓθ）・
ｌ５ｉｎωｔ＋（Ｐ、＋Ｐ１ｃｏｓ（θ＋ｙｇ））・Ｉ
　５ｉｎ（ωｔ＋Ｈπ）＋（Ｐ、＋Ｐａｃｏｓ（θ＋−
ｇ））・Ｉ　５ｉｎ（ωｔ＋−’ｃ）二二でＮ１は励磁
側の巻数　　□ Ｎ３は出力側の巻数 φは磁束 ｉは励磁電流 Ｐはパーミアンス Ｐｌはパーミアンスの直流分 ＰＬはパーミアンスの基本波 ωは励磁周波数 θはロータ回転角度とする。

そして、〔・・・〕内の第１項はＵ相、第２項はＶ相、
第３項はＷ相の要素を示す。

以上、得られた出力電圧Ｖｏｓ＝Ｋｓｉｎ（ωを一〇）
と励磁電圧Ｖｉｎ　＝　Ｅ　ｓｉｎωｔを位相比較する
ことにより、ロータ回転角θを検出することができる。

ただしＫは常数、Ｅは励磁電圧の最大値とする。

（発明が解決しようとする課題） 従来のＶＲ形レゾルバの信号波形とその時の位相差を第
４図に示す、即ち、励磁電圧を第４図（ａ）のように正
弦波で与えても、従来のＶＲ形レゾルバは、パーミアン
ス変化の２次高調波成分が大きく。

このため、出力電圧に２倍の角度で位相のずれた信号と
なりその信号が含まれて、出力電圧は歪み。

本来の真の位相差（ロータ回転角度）とは異なる位相ず
れをおこす、即ち、２次の高調波パーミアンスがある時
の出力電圧波形は、第４図（ｂ）に示すように基本波成
分出力電圧と第４図（Ｃ）に示す２次高調波パーミアン
スによる２次成分出力電圧を含むため１合成波出力電圧
として第４図（ｄ）に示すように歪み、励磁電圧との位
相差はθ＋αとなる。

従って、ロータ回転角は、０＋αとなり、αの角度誤差
が生じる。

以上の様に従来の２極ＶＲ形レゾルバは、２次高調波パ
ーミアンスのため、出力電圧は歪み、レゾルバの角度検
出精度が悪化して、小形、簡素な構成にもかかわらず、
あまり産業上利用されていなかった。また、３次、４次
等の高調波成分を有する場合も同様であった。

本発明は２次、３次、４次等の高調波パーミアンス成分
を極力小さくすることにより、角度位置精度の良い２極
ＶＲ形レゾルバを提供することを目的とする。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために、本発明においては、ロータ
鉄心とステータ歯間の空隙中のリラクタンスがロータ鉄
心位置により変化し、ロータ鉄心１回転でリラクタンス
変化の基本波成分が１周期となる構造のステータとロー
タを持ち、前記リラクタンス変化を検出することにより
回転角度位置又は回転速度を検出する２極バリアブルリ
ラクタンス形レゾルバにおいて、３相交流励磁巻線と出
力巻線をそれぞれ別に持っ３ａのステータ歯を１２０＠
間隔で設け、各相ステータ歯の１８０６対称位置に同様
の励磁巻線と逆向きの出力巻線を持つステータ歯を設け
てＡ組のステータ歯とし、これらの６個のＡ組のステー
タ歯に対し各々９０°ずれた位置に６個のＡ組と同様な
巻線を持つＢ組のステータ歯を設けたことを特徴とする
レゾルバを提供する。

（作　用） このように構成すると、Ａ組とＢ組の出力電圧波形の基
本波は正弦波であるから１両者を合成しても正弦波であ
り、Ａ組とＢ組の出力電圧波形の高調波同志を合成する
と、互いに逆極性であるから、相互に打ち消される。従
って励磁電圧と出力電圧の波形の位相差を求めることに
よりロータ回転角度が精度良く求められる。

（実施例） 以下、本発明の一実施例について、第１図、第２図を参
照して説明する。

ロータ鉄心■は、ステータ鉄心ωに対して偏心した円筒
状の磁性材から成り、ステータ鉄心と同心のロータシャ
フト■に取り付けられている。

ステータ鉄心■には、１２個のステータ歯■が設けられ
ており、各々の歯には、４極磁界を形成するための励磁
巻線に）と、ロータ位置により変化したパーミアンスを
利用して、ロータ回転角度を検出するための出力巻線■
の２つの巻線が集中巻されている。

励磁は、３相交流励磁で行い周波数は、数ｋＨｚである
０本レゾルバは、３相励磁であるので、３相ノステータ
歯Ｕ、Ｖ、Ｗは、電気角テ１２０＠（パーミアンス変化
の基本波の１周期分を電気角３６０°とし、２極ＶＲ形
レゾルバであるから、ロータ１回転でパーミアンス変化
１周期であり・、電気角＝機械角となる）間隔で設ける
。

更に、加工・製作による精度悪化を抑制するために、１
８０”の位置のステータ歯を同相励磁とする。この時、
パーミアンス変化の基本波の位相は１８０°ずれる（逆
極性）ので、出力巻線の巻方向を逆向きとすることによ
り、出力巻線に生ずる誘起電圧を同方向とする。

上記の６つのステータ歯をＡ組のステータ歯０とすると
、このＡ組のステータ歯■に対し、パーミアンス変化の
基本波の位相がπ／２ずれる様に。

Ａ組のステータ歯に対し、電気角でπ／２（機械角でも
π／２＝９０°）ずれた位置の６個の歯をＢ組のステー
タ歯■とする。Ｂ組の歯■は、Ａ組の歯０の位置からπ
１２ずらした位置に設けるが、励磁相順等はＡ組と同じ
である・ 次に上記構成の実施例の作用について説明する。

３相の励磁巻線により４極の磁界が形成され、各出力巻
線■には、パーミアンス変化を受けた誘起電圧が生じる
。

第２図（ａｔ　ｂ、　Ｃ，ｃｔ、８．ｔ’）には、正弦
波の励磁電圧（ａ）と、Ａ組のステータ歯０で生じた出
力電圧の基本波成分（ｂ）と２次成分（Ｃ）とＢ組のス
テータ歯で生じた出力電圧の基本波成分（ｄ）と２次成
分（ｅ）と、Ａ、Ｂ組の合成出力電圧（ｆ）とを示し、
励磁電圧（ａ）との位相関係を示している。

ただし、パーミアンス変化は、基本渡分と２次高調波成
分からなっている場合である。

Ａ、Ｂ各組の出力電圧とも、第２図（ｂ）、　（ｄ）は
パーミアンスの基本波成分により生じた出力電圧を示し
、励磁電圧（ａ）との位相差はθ及びθ＋π／２であり
、第４図（Ｃ）　、　（θ）はパーミアンスの２次高調
波成分により生じた出力電圧を示し、励磁電圧（ａ）と
の位相差は２θ及び２θ十πである。

Ｂ組のステータ歯は、Ａ組のステータ歯よりそれぞれπ
／２ずつずれた位置となっているため、Ｂ組の出力電圧
のパーミアンス基本波成分によるものは、Ａ組の電圧よ
りもπ７２位相がずれており。

Ｂ組の出力電圧のパーミアンス２次高調成分により生じ
る出力電圧は、Ａ組の同じ２次高調波成分により生じる
出力電圧よりもπだけ位相がずれている。

レゾルバの出力電圧はＡ組とＢ組の合成となるため、第
２図に示す様に２次高調波成分により生じる電圧はＡ組
とＢ組で逆極性となり、お互いを打ち消し合う、したが
って、合成の出力電圧は、パーミアンスの基本波成分に
よる電圧のみとなるため、励磁電圧波形と位相比較する
と１位相差θ＋π１４のみを検出することができ、−π
／４の位置に基準点を置くと、ロータ回転角θを精度良
く検出できる。

上記実施例は２次高調波成分について説明したが、３次
、４次等の高調波成分に対しても、同様に打消し合って
上記実施例と同様の作用効果が得られる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、高調波パーミアンス成分による出力電
圧成分を極力小さくすることができるため、ロータ回転
角度を精度良く検出でき、２極ＶＲ形レゾルバを高精度
にすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の２極ＶＲ形レゾルバの一実施例を示す
横断面図、第２図は第１図の装置の励磁電圧波形と出力
電圧波形を示す説明図、第３図は従来の例の横断面図、
第４図は第３図の装置の励磁電圧波形と出力電圧波形を
示す説明図である。 １・・・ステータ鉄心　　２・・・ステータ歯３・・・
ロータ鉄心　　　４・・・励磁巻線５・・・出力巻線　
　　　６・・・Ａ組ステータ歯７・・・８組ステータ歯
　８・・・ロータシャフト代理人　弁理士　　井　上　
−見 回１図 真　　２　図 第　３　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ロータ鉄心とステータ歯間の空隙中のリラクタンスがロ
   ータ鉄心位置により変化し、ロータ鉄心１回転でリラク
   タンス変化の基本波成分が１周期となる構造のステータ
   とロータを持ち、前記リラクタンス変化を検出すること
   により回転角度位置又は回転速度を検出する２極バリア
   ブルリラクタンス形レゾルバにおいて、３相交流励磁巻
   線と出力巻線をそれぞれ別に持つ３個のステータ歯を１
   ２０°間隔で設け、各相ステータ歯の１８０°対称位置
   に同様の励磁巻線と逆向きの出力巻線を持つステータ歯
   を設けてＡ組のステータ歯とし、これらの６個のＡ組の
   ステータ歯に対し各々９０°ずれた位置に６個のＡ組と
   同様な巻線を持つＢ組のステータ歯を設けたことを特徴
   とするレゾルバ。