JPH01270614A - 回転角検出装置 - 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］ この発明は回転角検出装置に関し、たとえば各種電子機
器のサーボシステムに用いられ、回転部の回転角を検出
するための誘導子型レゾルバに付加して、制御用の基準
位置を検出するような回転角検出装置に関する。

［従来の技術］ 本願発明者らは、ロータか１回転するごとに］出力の原
点信号を出力する回転角検出装置を提案し、特許出願し
た（特願昭６２−３１４８５７）。

この提案された回転角検出装置は、ロータに複数の突極
を設け、ロータに対して同心上に配置されたステータの
検出部と複数の突極との間の磁気回路のリラクタンスの
変化を電気信号として取出す可変リラクタンス型の回転
角検出装置であって、ロータの複数の突極のうちの少な
くとも１つを他の突極とは異なる形状にしてターゲット
手段を構成し、さらにステータにはロータのターゲット
手段の情報を電気信号として出力する情報検出手段を設
けて構成したものである。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上述の提案された回転角検出装置は、Ａ
Ｃザーボモータの基準信号のように１回転中に多数の出
力を要求されるような装置においては、ロータのターゲ
ットが多数あるために、本体の誘導子型レゾルバの川内
信号に影響を与えてしまい、精度の低下をきたすことが
判明した。

それゆえに、この発明の主たるｌ」的は、本体のレゾル
バの精度低下を最少限に抑えることかでき、しかもリー
ド線の本数を少なくしかつ制御回路を簡単にできるよう
な回転角検出装置を提供することである。

［課題を解決するだめの手段］ この発明はロータに複数の突極を設け、ロータに対して
同心上に配置されたステータの検出部と複数の突極との
間の磁気回路のリラクタンスの変化を電気信号として取
出す可変リラクタンス型の回転角検出装置であって、ロ
ータの複数の突極のうちの１つを他の突極とは異なる形
式としてターゲット手段とし、さらにステータにはロー
タのターゲット手段の情報を電気信号として出力する情
報検出手段を複数設け、それらの情報検出手段をステー
タの磁気回路に巻回されたコイルによって構成し、コイ
ルを電気的に直列接続して構成したものである。

［作用］ この発明に係る回転角検出装置は、ロータが１回転する
ごとに、ステータの磁気回路に巻回された情報検出手段
としてのコイルがターゲット手段−５＝ による磁気変化を検出して信号を出力する。

［発明の実施例］ 第１図はこの発明の一実施例の誘導子型レゾルバの構成
を示す図であり、第２図は同じく全体の構成を示す概略
ブロック図である。

ロータ１は回転軸（図示せず）に固定され、このロータ
］の外周には複数の突極１ａが形成されている。これら
の複数の突極１ａのうちの１つの突極が他の突極１ａと
は異なる形状に形成される。

すなわち、第１図に示した例では、１つの突極の高さか
他の突極］ａよりも低くなるように低歯部１ｂが形成さ
れる。なお、低歯部］ｂに代えて、１つの突極を切欠い
て切欠部としてもよい。

さらに、前記ロータ１と同心上にステータ２が設けられ
ている。このステータ２には、その内周側に複数の大突
極Ａｌ、Ｂ１．．Ｃ１，ＤＩ・・・Ａ４゜Ｂ４．Ｃ４，
Ｄ４が形成されている。これらの大突極Ａ１〜Ｄ４の先
端部には、それぞれ複数の小突極２ｅが形成されている
。これらの小突極２ｅはエアギャップ４を介してロータ
１の突極１ａに対向しているとともに、双方のピッチは
回転中心寄りの角度ピッチとして等しくなっており、さ
らに各大突極Ａ１〜Ｄ４に設けられた小突極２ｅは隣接
同士では１／４ピツチずらせである。これらのロータ１
．ステータ２はいずれも電磁鋼板の薄板を成形し、複数
重ね合わせて製作されており、厚さは数ｍｍである。

ステータ２の大突極Ａ１〜Ｄ４にはレゾルバ用のコイル
ＩＡ１〜ＩＤ４が巻回されている。そして、第２図に示
すように、コイルＩＡＩ〜ＩＡ４とＩＣ１〜ＩＣ４が直
列接続され、コイルＩＢＩ〜ＩＢ４とコイルＩＤ１〜Ｉ
Ｄ４がそれぞれ直列接続され、高周波交流電源ｅに接続
されている。

各コイルＩＡ１〜ＩＤ４は高周波交流電源ｅによって励
磁される。さらに、高周波交流電源ｅには調整用の可変
抵抗器ＶＲＩ〜ＶＲ４が接続されていて、この回路で作
られる２つの出力ｓｉｎθとｃｏｓθが取出され、Ｒ／
Ｄ　（レゾルバ／ディジタル）変換器１０に与えられる
。このＲ／Ｄ変換器１０は、レゾルバ用のコイルＩＡＩ
〜ＩＤ４の出力であるリラクタンス変化をディジタル化
した相対角出力信号として出力するものである。

また、ステータ２の小突極２ｅのうち同じ位相の小突極
ａＬ　　ａ２．ａ３．ａ４には、それぞれ検出コイル２
ａｌ、２ａ２．２ａ３．２ａ４が巻回されている。これ
らの検出コイル２ａｌ、２ａ２．２ａ３，２ａ４は電気
的に直列接続され、出力端子２ａ、２ａ’に接続されて
いる。なお、検出コイル２ａｌ〜２ａ４の極性は、検出
コイル２ａ１が正極性、２ａ２が逆極性、２ａ３が正極
性。

２ａ４が逆極性というように交互に極性を反転して接続
されている。検出コイル２ａ１〜２ａ４の出力端子２ａ
、２ａ−は判別器２０に接続されている。判別器２０は
検出コイル２ａ１〜２ａ４の出力に基づいて、基準信号
を出力するものである。

第３図はこの発明の一実施例の動作を説明するための図
であって、第１図および第２図のうちの主要な部分のみ
を示したものである。第４図は第２図に示した検出コイ
ルの接続方法を示すものであり、第５図は検出コイルに
現われる電圧波形を示す図である。

次に、第１図ないし第５図を参照して、この発明の一実
施例の具体的な動作について説明する。

この実施例では、ロータ１の１回転中に４つの基準信号
を出力することができる。すなわち、レゾルバ用コイル
ＩＡＩ〜ＩＡ４．ＩＢＩ〜ＩＢ４゜ＩＣ１〜ＩＣ４およ
びＩＤ１〜ＩＤ４に高周波交流電源ｅを印加して励磁す
ることにより、ある瞬間における磁束の流れが第３図に
示した矢印の方向であるとすると、ステータ２の小突極
ａ１〜ａ４にも磁束が流れ、ロータ１の突極ｌａ、低歯
部１ｂで磁気回路が構成される。このときの小突極ａ１
に流れる磁束をφ１．ａ２に流れる磁束をφ２、ａ３に
流れる磁束をφ３．ａ４に流れる磁束をφ４とする。す
ると、第４図に示すように、各検出コイル２ａ１〜２ａ
４には誘起電圧ｖｌ＝Ｎ−ｄφ１／ｄｔ、ｖ２＝−Ｎ・
ｄφ２／ｄｔ、ｖ３＝Ｎ−ｄφＢ／ｄｔ、ｖ４＝−Ｎ−
ｄφ４／ｄｔが発生する。これらを直列にして出力端子
２ａでの誘起電圧をＶとすると、次式に示すようになる
。

ｖ＝ｖｌ＋ｖ２＋ｖ３＋ｖ４ ＝Ｎ　（ｄφ１／ｄｔ−ｄφ２／ｄ　ｔ＋ｄφ３／ｄｔ
−ｄφ４／ｄｔ） （Ｎは検出コイルの巻数） ここで、第３図に示すように、突極１ａに重なったロー
タの歯が低歯部１ｂでありだ場合には、エアギャップ４
が大となり、磁気抵抗が大きくなって磁束が通りにくく
なる。このために、φ１〈φ２＝φ３−φ４＝φという
関係となる。したがって、前述の式は ｖ＝Ｎ　（ｄφ１／ｄｔ−ｄφ／ｄｔ）＜０と表わすこ
とができる。

また、ステータ２の小突極ａ１〜ａ４がすべてロータ１
の低歯部１ｂと重ならない場合は、φ１＝φ２＝φ３＝
φ４−φとなり、 ｖ＝Ｑ となる。ロータ１の低歯部１ｂは１回転中にステータ２
の小突極ａｌ、ａ２．ａ３．ａ４と重なり合うため、第
１図に示した例では、第５図に示すような出力電圧Ｚが
４回現われることになる。この出力を第２図に示した判
別器゛２０に通し、Ｒ／Ｄ変換器１０の出力のロータの
突極１ピツチ毎の原点信号と同期させることにより、高
精度の基準信号の出力を得ることができる。

なお、上述の実施例では、検出コイル２ａ１〜２ａ４の
極性を交互に接続するようにしたが、検出コイル２ａｌ
を正極性、２ａ２を正極性、　　２ａ３を逆極性、２ａ
４を逆極性のように接続しても、第５図に示すような検
出出力を得ることができる。

第６図はこの発明の他の実施例における検出コイルの接
続方法を示す図であり、第７図は第６図に示すように接
続された検出コイルから得られる電圧波形図である。

第６図に示した例は、検出コイル２ａｌ〜２ａ４をすべ
て同極性となるように接続したものであって、このよう
に接続した場合にはロータ１の低歯部１ｂとステータ２
の小突極ａｌ、ａ２．ａ３゜ａ４のいずれかと重なった
場合には第７図Ｚ′のような出力電圧が得られ、基準信
号として出力することかできる。

第８図はこの発明のその他の実施例における検出部を示
す図であり、第９図は同じく全体のブロック図である。

第８図および第９図に示した実施例は、前述の第１−図
および第２図に示した実施例に、原点信号出力機能を（
＝Ｊ加したものである。すなイっち、ステータ２の小突
極ａ１の検出コイル２ａｌの巻き終わりからリード線を
引出して引出端子３ａに接続したものであって、その他
検出部３０の構成は前述の第１図および第２図と同様に
して構成される。

なお、第８図においては、レゾルバ用のコイルＩＡ１〜
ＩＤ４などを省略して示す。

第９図において、検出部出力２ａ、２ａ’　は第１図お
よび第２図に示した出力２ａ、２ａ′に相当し、判別器
２０によって前述の実施例と同様にして出力信号の処理
を行なって基準信号を出力する。さらに、もう一方の出
力２ａ、３ａは原点信号を出力するための判別器４０に
接続され、この判別器４０から、ロータ１が１回転する
ごとに１１２　一 つの原点信号が出力される。このように、原点検出用の
出力を、直列接続した４つの検出コイル２ａ１〜２ａ４
の一方の端とすれば、リード線を３本設けるだけですむ
。なお、原点検出用のコイルを検出用コイル２ａｌ〜２
ａ４の中間部とした場合にも同じ機能を得ることができ
るが、リード線が４本となってしまい不利となる。

第１−０図は、この発明のその他の実施例におけるター
ゲットの他の例を示す図である。この第１０図に示した
ターゲットは、低歯部１ｂに代えて、ロータ１の突極１
ａの１つに短絡コイル５を巻回したものであって、この
短絡コイル５によって低歯部１ｂを設けた場合と同様の
効果を得ることができる。

［発明の効果］ 以上のように、この発明によれば、ロータの複数の突極
のうちの１つを他の突極とは異なる形状にしてターゲッ
トを構成し、ターゲットの情報を電気信号として出力す
る複数の情報検出手段である検出コイルをステータに設
けかつそれらの検出コイルを直列に接続したことによっ
て、１回転中に多数の基準位置を出力することかできる
。しかも、リード線の数を少なくすることかでき、信号
処理部も極めて簡単に構成することができるとともに、
本体のレゾルバ部の精度低下を最少限に抑えることかで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の検出部を示す図である。第２図はこ
の発明の一実施例の全体の構成を示すブロック図である
。第３図はこの発明の一実施例の動作を説明するための
図であって、第１図および第２図のうちの主要な部分の
みを示したものである。第４図は第２図に示した検出コ
イルの接続方法を示す図である。第５図は検出コイルに
現われる電圧波形を示す図である。第６図はこの発明の
他の実施例における検出コイルの接続方法を示す図であ
る。第７図は第６図に示すように接続された検出コイル
から得られる電圧波形図である。第８図はこの発明のそ
の他の実施例の検出部を示す図である。第９図はこの発
明のその他の実施例における全体の構成を示すブロック
図である。第１０図はこの発明のその他の実施例におけ
るターゲットの他の例を示す図である。 図において、１はロータ、１ａは突極、１ｂは低歯部、
２はステータ、５は短絡コイル、１０はＲ／Ｄ変換器、
２０．４０は判別器、３０は検出部、ａ１〜ａ４は小突
極、Ａ１〜ｐ４は大突極、ＩＡＩ〜ＩＤ４はレゾルバ用
コイル、２’ａ　１〜２ａ４は検出コイル、ｅは高周波
交流電源を示す。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）ロータに複数の突極を設け、前記ロータに対して
   同心上に配置されたステータの検出部と前記複数の突極
   との間の磁気回路のリラクタンスの変化を電気信号とし
   て取出す可変リラクタンス型の回転角検出装置において
   、 前記ロータの複数の突極のうちの少なくとも１つを他の
   突極とは異なる形状にしてターゲット手段とし、さらに 前記ステータには前記ロータのターゲット手段の情報を
   電気信号として出力する情報検出手段が複数箇所に設け
   られ、その情報検出手段は前記ステータの磁気回路に巻
   回されたコイルによって構成されかつ各コイルを電気的
   に直列接続したことを特徴とする、回転角検出装置。
2. （２）前記複数箇所の情報検出手段のコイルは、偶数個
   設けられて電気的に直列接続され、そのうちの半数のコ
   イルは同極性となるように接続され、他の半数のコイル
   は逆極性となるように接続されることを特徴とする、請
   求項１項記載の回転角検出装置。
3. （３）前記複数箇所の情報検出手段のコイルは、すべて
   同極性となるように電気的に直列接続されることを特徴
   とする、請求項１項記載の回転角検出装置。
4. （４）前記情報検出手段のコイルのうちの１つのコイル
   から前記ロータが１回転するごとに１出力の原点信号を
   取出すようにしたことを特徴とする、請求項１項ないし
   ３項のいずれかに記載の回転角検出装置。
5. （５）前記情報検出手段の電気的に直列接続されたｎ個
   のコイルのうち、第１番目または第ｎ番目のコイルの出
   力を前記原点信号として出力することを特徴とする、請
   求項４項記載の回転角検出装置。
6. （６）前記ロータのターゲット手段は、前記ロータの複
   数の突極のうちの１つの高さを低くして形成される、請
   求項１項ないし５項のいずれかに記載の回転角検出装置
   。
7. （７）前記ロータのターゲット手段は、前記ロータの複
   数の突極のうちの１つを切欠いて形成される、請求項１
   項ないし５項記載の回転角検出装置。
8. （８）前記ロータのターゲット手段は、前記ロータの複
   数の突極のうちの１つに短絡コイルを巻回して形成され
   る、請求項１項ないし５項のいずれかに記載の回転角検
   出装置。