JPH01243839A - リラクタンス型レゾルバ - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、レゾルバ関数誤差の高調波成分を消去もしく
は減少させるようにしたリラクタンス型レゾルバのロー
タ形状に関するものである。

（従来の技術） 一般にレゾルバには、ステータ側の磁束分布が正弦波状
になるように巻線を巻いた巻線型レゾルバと、回転角に
対する磁束の変化が正弦波状になるようにロータ、ステ
ータの各円周上に数個の突起を配置し、磁気抵抗の変化
を利用したリラクタンス型レゾルバとがある。

従来よりリラクタンス型レゾルバは構造が簡単なことか
ら、巻線型レゾルバに比べて小型化が容易であると共に
、多極化が容易であった。しかし、リラクタンス型レゾ
ルバは、巻線型レゾルバのように巻線の巻き方によって
関数誤差を減少できないため、ロータ及びステータの各
円周上の突起形状を工夫しなければならない。このよう
な関数誤差の少ないロータ、ステータの突起形状を得る
のは困難であＬ、また関数誤差の少ない形状が分ってい
ても形状の加工が難しい場合が多く、加工精度が得られ
ないために反って関数誤差を増大させる原因となってい
た。したがって、通常は同極数の巻線型レゾルバとリラ
クタンス型レゾルバとでは、リラクタンス型レゾルバの
方が高精度化が困難であった。

第４図は軸倍角１２（以下、１２Ｘとする）の従来のリ
ラクタンス型レゾルバを示しておＬ、ｌはロータ、２は
ステータでどちらも磁性材料で出来ている。３〜１４は
ロータ１の外周上に３０＠おきの等分に配置されたロー
タ突起部であＬ、１５〜３０はステータ２の円周上に２
２．５°おきの等分に配置されたステータ突起部である
。また、３２はＳＩＮ用コイルで、３１はＣＯ５用コイ
ルであＬ、それぞれＳＩＮωｔ、ｃｏｓωｔの電圧°を
入力することによって、１６個のステータ突起部１５〜
３０を１個ずつＳＩＮωｔ、　ＣＯ５ωｔ、　　−ＳＩ
Ｎωｔ、−ｃｏｓωｔの順番に励磁するように巻かれて
いる。３３はステータ突起部１５〜３０の全てに等分に
巻かれている出力用コイルである。

第５図は、第４図の１２Ｘのリラクタンス型レゾルバを
ＣＯ５用巻線３１又はＳＩＮ用巻線３２のいずれか一方
のみ正弦波励磁した場合の、ロータｌの回転角θと出力
用コイル３３の出力電圧ｖｏを示す特性図である。第４
図のような構造のリラクタンス型レゾルバでは、回転角
θによってロータ突起部３〜１４及びステータ突起部１
５〜３０間のエアーギャップの変化により磁気抵抗が変
化するため、ＣＯ５用巻線３１に正弦波電圧を入力する
と、第５図の波形ａのように、ロータ１の１回転につい
て１２周期の正弦波状に振幅変化する起電圧を出力用巻
線３３に発生゛する。同様にＳＩＮ用巻線３２に正弦波
電圧を人力すると、第５図の波形すのように、波形ａの
一周期を電気角３６０°とした場合、波形ａに対して電
気角で９０°位相のずれた１２周期の正弦波状に振幅変
化する起電圧を出力用巻線３３に発生ずる。

以上のことから、ＣＯ５用巻線３１にＣＯ５ωｔを入力
すると共に、ＳＩＮ用巻線３２にＳＩＮωｔの電圧を人
力した場合、第５図の波形ａ、ｂを理想正弦波と仮定す
ると、出力用巻線３３の出力電圧Ｖ。を求めると Ｖ、　　＝ｓｊｎ（１２θ）・　ｃｏｓω　し　＋　ｃ
ｏｓ（１２θ）−ｓｉｎωｔ＝ｓｉｎ（ω　ｔ　　＋　
　１２θ）　　　　　　　　　　　　・−・−（１）と
なる。このように、出力用巻線３３の出力電圧ｖ０は、
ロータｌの回転角θの１２倍に比例して出力波形位相が
変化する。つまＬ、ＳＩＮ用巻線３２の入力波形に対す
る出力波形の位相ずれを検出してロータ１の回転角θを
検出することができ、これがリラクタンス型レゾルバの
原理である。

（発明が解決しようとする課題） ところが、第５図の波形ａ、ｂは実際は理想的な正弦波
ではなく、一般に３次、５次、７次等の奇数次高調波を
含み、この理想正弦波に対する誤差分を関数誤差という
。この関数誤差が大きいと、ＳＩＮ用巻線３２の入力波
形に対する出力波形の位相ずれ量は、ロータ回転角の１
２倍に忠実に比例せずにロータ回転角の検出誤差が増大
する。したがって、リラクタンス型レゾルバを高精度化
する場合、ロータ突起部の形状やステータ突起部の形状
を、角をとって丸味を付けたＬ、ロータ及びステータの
突起部の対向する而に数個の刻み目を入れたりして工夫
することによＬ、回転角θに対する磁気抵抗の変化を調
整し、関数誤差を小さくする必要がある。これには、良
い形状を捜すために多く時間を費したり加工が難しく、
加工精度が得られない等の問題が多かった。

本発明は上述のような事情よりなされたものであＬ、本
発明の目的は、リラクタンス型レゾルバのロータ、ステ
ータの突起形状を工夫することなく、関数誤差を減少さ
せることのできる比較的簡単なロータ構造のリラクタン
ス型レゾルバを提供することにある。

（課題を解決するための手段） 本発明は、ｍ個の突起部をロータに配置し、４０個の突
起部をステータ円周上に配貨したリラクタンス型レゾル
バに関するもので、本発明の上記目的は、ａ、ｎの最大
公約数をＧ、最小公倍数をり。

Ｊ−ｍ／Ｇとしたとき、Ｇ≧２でかっｍ個のロータ突起
部中の１つを基準位置とした場合、前記基準位置から所
定方向回りに連続して並ぶＧ個の突起部それぞれに対し
て（Ｇ−１）個とびに並ぶ３個の突起部を（３６０／Ｊ
）度の間隔で配置し、かつ前記基準位置から前記所定方
向回りに並ぶＧ個の突起部の位置関係を、前記基準位置
を０度として前記基準位置からに番目を（３６０（ｋ−
１）／ｍ＋θｋ）度（ただし、ｋは　ｌ≦ｋ≦Ｇ、θに
はに−１で０６−ｏ。

に≧１で一１８０／Ｌ＜θｋ＜１８０＜Ｌの任意の実数
）とし、角度θｋが少なくとも１つ以上０度以外になる
よう配置することによって達成される。

（作用） 本発明は、リラクタンス型レゾルバのうち同一形状のロ
ータ突起部がｍ個で、同一形状のステータ突起部がｎ個
のレゾルバにおいて、ｍとｎの最大公約数をＧ、最小公
倍数をＬ、Ｊ−ｍ／Ｇとしたとき、このリラクタンス型
レゾルバは軸倍角りのレゾルバであＬ、Ｇ≧２であれば
ステータが従来の第４図と同じであＬ、ロータ外周にロ
ータ突起部を５個等分に配置したリラクタンス型レゾル
バであっても軸倍角りのレゾルバとして機能する。

したがって、第４図に示す従来のリラクタンス型レゾル
バ（ｍ−１２，ｎ鴫４．Ｇ−４，Ｌ−１２，Ｊ−３）で
は、ロータ突起部３〜１４とＳＩＮＢＪ磁用、　ＣＯＳ
励磁用、　−ＳＩＮ励磁用、　−（：Ｏ５励磁用のステ
ータ突起部１５〜３ｏとの位置関係は、図から明らかな
ようにロータ突起部３゜６．９．１２と、ロータ突起部
４，７，１０．１３　と、ロータ突起部５，８，１１．
１４との各組内では同一関係にある。

したがって、各組から１個ずつロータ突起部を残した第
１図のようなＪ−３のリラクタンス型レゾルバでも、従
来のレゾルバとほぼ同等の特性を持つと考えて良く、第
４図のレゾルバはＳ１図のレゾルバのロータ部が４組で
合成され、しかも各組のロータはそれぞれ３６０７ｍ度
（電気角３６ｏ°分）ずれているだけで、合成前も合成
後もほぼ同等の関数誤差特性を持つことになる。

本発明はこのように、Ｇ≧２の従来のリラクタンス型レ
ゾルバのロータが、Ｇ組の独立した３個のロータ突起部
を持つロータとして分子ｍｌｌ　Ｌ／て考えられること
に着目し、分離したＧ組のロータそれぞれの配置角を従
来と変えることによって、各組のロータ回転角に対する
出力電圧特性の位相をずらし、合成後の特性から関数誤
差の高調波成分を減少させるようにしている。

（実施例） 第２図のレゾルバは、第４図に示す従来のリラクタンス
型レゾルバを本発明のロータ構造に改良したものであＬ
、図中の記号は全て第４図と対応させている。また、ス
テータ突起部１５〜３ｏの形状及びステータ２の円周上
への配置角と、ロータ突起部３〜１４の形状も全て第４
図と同一であＬ、ロータ突起部３〜１４のロータ外周へ
の配置角のみ第４図と異なっている。すなわち、ロータ
突起部３．７．１１と、ロータ突起部４，８．１２と、
ロータ突起部５．９．１３と、ロータ突起［ｉ、１０．
１４　との各組内の３つのロータ突起部は３６０７３−
１２０度の間隔をおいてロータ１の外周に配置されてい
る。したがって、上述したように上記各組は第１図のレ
ゾルバと同じ関数誤差特性を持つレゾルバとして独立に
考えることができる。また、ロータ突起部３のロータ１
への配置角を０度とした場合、ロータ突起部４゜５．６
はそれぞれ２７度、５５度、８２度（３０＠−１８０’
″／（１２ｘ５）、　３０＠ｘ２−１８０”　／（１２
Ｘ３）、　３０”　　ｘ３−１８０＠／（１２Ｘ５−　
１８０’　／（１２Ｘ　３））の角度で配置されている
。ここで、第１図のレゾルバをｃｏｓ用巻線３１のみで
励磁した場合、ロータ回転角θに対する出力用巻線３３
の出力電圧振幅をＥ（θ）とし、基本波の振幅をＥｌ、
関数誤差成分中の３次高調波の振幅をＥ３．５次高調波
の振幅をＥ５、その他の関数誤差成分をｅ（θ）とした
場合、Ｅ’（θ）を求めると Ｅ’（θ）　−Ｅｒ’ＳＩＮ（１２θ）”Ｅ＋・ＳＩＮ
（１２Ｘ　　３θ）＋Ｅｓ”ＳＩＮ（１２Ｘ　　５θ）
＋　ｅ（θ）・・・・・・（２） となる。

第２図のレゾルバは、第１図のレゾルバのロータ１がロ
ータ軸に対し０度、２７度、５５度、８２度すれた４組
の第１図と同等の関数誤差特性を有するレゾルバの合成
として考えられることから、第２図のレゾルバをＣＯ５
用巻線３１のみ励磁した場合のロータ回転角θに対する
出力用巻線３３の出力電圧振幅Ｅ（θ）を求めると、 Ｅ（θ） ４Ｅ°（θ＋０）◆Ｅ’（θ◆２７）◆Ｅ’（θ＋５５
）　＋Ｅ’（θ＋８２）＝Ｅ、・５ｒＮ（ｔ２ｘ　（θ
◆Ｏ））”Ｅ＋・ＳＩＮ（１２Ｘ　３（θ＋Ｏ））＋Ｅ
ｓ・ＳＩＮ（１２Ｘ５（θ十〇））＋ｅ（θ＋０）◆Ｅ
１・ＳＩＮ（１２ｘ　（θ＋２７））＋Ｅ３・ＳＩＮ（
１２Ｘ３（θ◆２７））＋Ｅｓ・ＳＩＮ（１２Ｘ５（θ
＋２７））＋ｅ（θ◆２７）＋Ｅ、・ＳＩＮ（１２Ｘ　
（θ４５５））＋Ｅｓ・ＳＩＮ（１２ｘ３（θ４５５）
）”Ｅｓ・ＳＩＮ（１２Ｘ５（θ＋５５））＋ｅ（θ＋
５５）＋Ｅ１・ＳＩＮ（１２ｘ　　（θ＋８２））＋Ｅ
、・ＳＩＮ（１２Ｘ３（θ＋８２））＋Ｅ５・ＳＩＮ（
１２Ｘ５（θ＋８２））＋ｅ（θ◆８２）幻Ｅ１・ＳＩ
Ｎ（１２θ）＋Ｅ、・ＳＩＮ（３６θ）◆Ｅ５・ＳＩＮ
（８０θ）＋４（θ）＋Ｅ＋・ＳＩＮ（１２θ−３６°
）＋Ｅ、・ＳＩＮ（３［ｉθ−１０８°　）＋Ｅ、・Ｓ
ＩＮ（６０θ＋ｉａｏ°　）＋６（θ＋　２７°　）”
ＥｌＳＩＮ（１２θ−６０°　）◆Ｅ３・ＳＩＮ（３６
０＋１８０′″　）◆Ｅ、・ＳＩＮ（６０θ＋　６０°
　）＋６（θ＋　　５５＠　）＋Ｅ＋・ＳＩＮ（１２θ
−９６°　）◆Ｅ３・ＳＩＮ（３８θ−１０８°　＋１
８０’　　）＋ＥｔｓＳＩＮ（６０θ◆　６０ｍ　　＋
１８０°　）＋ｅ（θ◆　８２＠）：３．２９ＸＥｌ・
ＳＩＮ（１２θ＋　４８＠）＋６（θ）＋ｅ（θ＋　２
７′）÷Ｃ（θ＋　５５°　）＋４（θ◆　８２６　） ・・・・・・・・・（３） となる。この（３）式より第２図のレゾルバの関数誤差
には３次高調波成分及び５次高調波成分が無いことが理
解できる。これは、第２図のレゾルバのＳＩＮ用巻線３
２のみ励磁した場合も（３）式のθを（θ÷９０°／４
）に置と換えるだけで、ＣＯ５用巻線こ１と同様に関数
誤差中の３次高調波成分及び５次高調波成分が無いこと
が理解できる。したがって、第１図のレゾルバと同等の
特性を持つ第４図の従来のリラクタンス型レゾルバを、
そのロータ突起部の配置角を第２図のように変更するだ
けで関数誤差の主成分を減少させ、高精度なレゾルバを
得たことになる。

また、第３図（Ａ）　、　　（ｎ）は本発明を立体磁路
構造のＩＯＸのリラクタンス型レゾルバ（ｍ−１０，ｎ
−２゜Ｇ−２，１，−１０，Ｊ−５）で実施した例を示
している。同図で、１はロータ、２はステータでどちら
も磁性材料から出来ておＬ、３１はＣＯ５用巻線で、３
２はＳＩＮ用巻線でどちらか一方をそれぞれＣＯ５ωし
。

ＳＩＮωｔで励磁すると、第３図（Ｂ）の矢印３４のよ
うにステータ２の中心部を通る磁束の振幅が、ロータ２
の回転に従ってステータ突起部１５〜２２及びロータ突
起部３〜１２のエアギャップの変化に対応して正弦波状
に変化するようになっている。そして、ＣＯ５用巻線３
１及びＳＩＮ用巻線３２をそれぞれＣＯ５ωを及びＳＩ
Ｎωｔで両方共に励磁したとき、ステータ２の中心を通
る磁束を出力用巻線３３で検出するリラクタンス型レゾ
ルバである。第３図（Ａ）でロータ突起部３，５，７，
９．１１と、ロータ突起部４Ｊ、８，１０．１２との各
組の５つの突起部は、３６０１５−７２度の間隔をおい
てロータ１の外周に配置されておＬ、さらにこのレゾル
バはＧ−２，Ｊ・５であることから、ロータ１はロータ
突起、部３，５，７，９．１１の５個のロータ突起部か
ら成るロータと、ロータ突起部４．６，８，１０．１２
の５個のロータ突起部とから成る２組の同一特性を有す
るロータとして独立に考えることができる。また、ロー
タ突起部３のロータｌへの配置角を０度とした場合、ロ
ータ突起部４は（３６−１８／　７°　（３６°−１ａ
ｏ＠／（ｔｏｘ　７）））（７）角度で配性されている
。ここで、ロータ突起部３，５，７，９．１１カラ成る
ロータでＣＯ５用巻線３２のみをｒｊｊＪ磁した場合、
ロータ回転角θに対に対する出力用巻線３３の出力電圧
振幅な［°（θ）とし、基本波の振幅をＥ７、関数誤差
成分中の３次高調波の振幅なＥ５．５次高調波の振幅を
Ｅ６．７次高調波の振幅をＥ７、その他の関数誤差成分
をｅ（θ）とした場合のＥ。

（θ）を求めると、 Ｅ’（θ）―Ｅ１・ＳＩＮ（１０θ）＋Ｅ３・ＳＩＮ（
１０Ｘ　　３θ）＋Ｅｓ’ＳＩＮ（ＩＯＸ　　５θ）＋
Ｅｔ・ＳＩＮ（１０Ｘ　　７θ）＋ｅ（θ）・・・・・
・・・・（４） となＬ、（４）式よりロータ突起部３，５，７，９．１
１から成るロータと、このロータに対しく３６−１８７
７　）度ずれたロータ突起部４，６．Ｂ、１０．１２か
らなるロータを合成した特性を持つ第３図のレゾルバを
、　ＣＯ５用巻線３１のみ励磁した場合のロータ回転角
θに対する出力用巻線３３の出力電圧振幅Ｅ（θ）を求
めると、 Ｅ（θ）弁Ｅ’（θ）＋Ｅ”（θ◆３６　＠−１８＠／
７）Ｆ　１．９４Ｘ　Ｅ、−ＳＩＮ（１００−１，２９
’　）＋１．５６　ＸＥ３・ＳＩＮ（３０θ−３８，６
°）＋０．８６８Ｘ　ＳＩＮ（’５０　θ−６４．３°
）＋４（θ）十〇（θ÷３３．４＠） ・・・・・・・・・（５） となＬ、この（５）式から分るように、（４）式のレゾ
ルバよりも関数誤差成分中、の第３次高調波と第５次高
調波は基本波に対しそれぞれ約２０ｋ　、約６絽減少し
、しかも第３次高調波成分は無くなることがＩ１解でき
る。

（発明の効果） 以上のように本発明によれば、ロータ突起形状やステー
タ突起形状を工夫することなしに、ロータ突起部のロー
タ外周への配置角を変えるという簡単な手法で関数誤差
の主成分を減少させ、高精度なリラクタンス型レゾルバ
を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を説明するためのリラクタンス型レゾル
バの構造図、第２図は本発明のリラクタンス型レゾルバ
の一実施例を示す構造図、第３図（八）及び（Ｂ）は本
発明の立体ｌ１Ｆｉ路構造のリラクタンス型レゾルバの
一実施例を示す構造図、第４図は釉倍角１２の従来のり
タフランス型レゾルバ、第５図は第４図のリラクタンス
型レゾルバの特性図である。 １・・・ロータ、２・・・ステータ、３〜１４・・・ロ
ータ突起部、１５〜３０・・・ステータ突起部、３１・
・・ＣＯＳ用巻線、３２・・・ＳＩＮ用巻線巻線３・・
・出力用巻線。 出願人代理人　　　安　形　雄　三 （Ａ） ＣＢ） 箒３　因

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ｍ個の突起部をロータに配置し、４ｎ個の突起部を
   ステータ円周上に配置したリラクタンス型レゾルバにお
   いて、ｍ、ｎの最大公約数をＧ、最小公倍数をＬ、Ｊ＝
   ｍ／Ｇとしたとき、Ｇ≧２でかつｍ個のロータ突起部中
   の１つを基準位置とした場合、前記基準位置から所定方
   向回りに連続して並ぶＧ個の突起部それぞれに対して（
   Ｇ−１）個とびに並ぶＪ個の突起部を（３６０／Ｊ）度
   の間隔で配置し、かつ前記基準位置から前記所定方向回
   りに並ぶＧ個の突起部の位置関係を、前記基準位置を０
   度として前記基準位置からｋ番目を｛３６０（ｋ−１）
   ／ｍ＋θ＿ｋ｝度（ただし、ｋは１≦ｋ≦Ｇ、θ＿ｋは
   ｋ＝１でθ＿ｋ＝０、ｋ≧１で−１８０／Ｌ＜θ＿ｋ＜
   １８０／Ｌの任意の実数）とし、角度θ＿ｋが少なくと
   も一つ以上０度以外になるよう配置することによってレ
   ゾルバ関数誤差の高調波成分を消去もしくは減少させる
   ようにしたことを特徴とするリラクタンス型レゾルバ。 ２、出力用巻線をステータ中心部に配置すると共に、前
   記ステータ突起部にはＳＩＮ用、ＣＯＳ用、−ＳＩＮ用
   、−ＣＯＳ用巻線を巻装し、ロータ軸中に磁路を通す立
   体磁路構造とした請求項１に記載のリラクタンス型レゾ
   ルバ。 ３、前記ステータ突起部にＳＩＮ用、ＣＯＳ用、−ＳＩ
   Ｎ用、−ＣＯＳ用巻線を巻装し、前記ステータ突起部の
   全てに直列に接続された出力用巻線を巻装する平面磁路
   構造とした請求項１に記載のリラクタンス型レゾルバ。 ４、前記ステータ突起部にＳＩＮ用、ＣＯＳ用、−ＳＩ
   Ｎ用、−ＣＯＳ用巻線を一つとびに順に巻装し、残りの
   突起部全てに直列に接続された出力用巻線を巻装する平
   面磁路構造とした請求項１に記載のリラクタンス型レゾ
   ルバ。 ５、Ｇが２の倍数で、前記｛３６０（ｋ−１）／ｍ＋θ
   ＿ｋ｝式中でＧ個有るθ＿ｋ（１≦ｋ≦Ｇ）のうちＧ／
   ２個が、残りのＧ／２個に対して１８０／３Ｌ＝６０／
   Ｌ度ずれて一対一に対応するロータ形状を有し、前記レ
   ゾルバ関数誤差中の３次高調波成分を減少させるように
   した請求項１に記載のリラクタンス型レゾルバ。 ６、Ｇが２の倍数で、前記｛３６０（ｋ−１）／ｍ＋θ
   ＿ｋ｝式中でＧ個有るθ＿ｋ（１≦ｋ≦Ｇ）のうちＧ／
   ２個が、残りのＧ／２個に対して１８０／（５Ｌ）度ず
   れて一対一に対応するロータ形状を有し、前記レゾルバ
   関数誤差中の５次高調波成分を減少させるようにした請
   求項１に記載のリラクタンス型レゾルバ。 ７、Ｇが２の倍数で、前記｛３６０（ｋ−１）／ｍ＋θ
   ＿ｋ）式中でＧ個有るθ＿ｋ（１≦ｋ≦Ｇ）のうちＧ／
   ２個が、残りのＧ／２個に対して１８０／（７Ｌ）度ず
   れて一対一に対応するロータ形状を有し、前記レゾルバ
   関数誤差中の７次高調波成分を減少させるようにした請
   求項１に記載のリラクタンス型レゾルバ。