JPH0421067Y2 - - Google Patents
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- JPH0421067Y2 JPH0421067Y2 JP1983054783U JP5478383U JPH0421067Y2 JP H0421067 Y2 JPH0421067 Y2 JP H0421067Y2 JP 1983054783 U JP1983054783 U JP 1983054783U JP 5478383 U JP5478383 U JP 5478383U JP H0421067 Y2 JPH0421067 Y2 JP H0421067Y2
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- stator
- rotor
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Landscapes
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
Description
技術分野
この考案は可変磁気抵抗型の回転位置検出器に
関し、特にステータ極とロータとの対向面に夫々
凹凸歯を設け、高分解能で回転位置検出を行なう
検出器において検出精度を向上させたことに関す
る。 従来技術 ロータ周囲に複数の凹凸歯を設け、ステータ極
にもこれに対応する凹凸歯を設け、１回転につき
複数周期の磁気抵抗変化を生ぜしめるようにした
多歯型の可変磁気抵抗型回転位置検出器は、特願
昭55−164665号明細書に示されている。そこにお
いては、そのような検出器の典型例として、第１
図に示すような、４つのステータ極Ａ，Ｂ，Ｃ，
Ｄを持つものが示されている。このような４極型
の検出器においては、ステータ１において180度
の間隔で対称に配された１対の極Ａ，Ｃを正弦信
号によつて励磁し、この対Ａ，Ｃに対して90度の
間隔で配されたもう１対の極Ｂ，Ｄを余弦信号に
よつて励磁し、これによりロータの回転位置に応
じて位相シフトされた交流信号を２次側に得るよ
うにしている（尚、参照符号は付けないが、各ス
テータ極には１次コイルと２次コイルが巻かれて
いる）。そのため、正弦極Ａ，Ｃと余弦極Ｂ，Ｃ
との間では90度または270度の磁気抵抗変化の位
相ずれが生じるようにされ、そのような磁気抵抗
変化の位相ずれが生じるようにロータ２の歯数が
決定されている。その結果、180度対称に配され
た１対の極における２つの極の磁気抵抗変化は逆
相とならざるを得なかつた（つまり、ロータ２の
歯数を奇数としなければならない）。そのため、
ステータ１とロータ２が正確に同心になるように
組立てられていない場合は、その偏心誤差分が差
動的に影響し、位置検出精度に悪影響を与えるこ
とになる。 また、ステータ１とロータ２はケイ素鋼板積層
板によつて形成されるが、各ケイ素鋼板が同じ方
向で重ねられた場合、磁気的異方性によつて各ス
テータ極を通る磁気回路の磁気抵抗に誤差が生じ
てしまい（つまり、磁気を通し易い極とそうでな
い極、というばらつきが出てしまう）、位置検出
精度に悪影響を及ぼす。 また、ステータ１とロータ２に設けられる凹凸
歯の形状により、各極の磁気抵抗変化の関数は単
純な正弦もしくは余弦関数とはならず、２倍波、
３倍波等の誤差を含むものとなる。従つて、これ
によつても位置検出精度に悪影響が及ぼされるこ
とがある。 考案の目的 この考案は上述の点に鑑みてなされたもので、
多歯型の可変磁気抵抗型回転位置検出器におい
て、位置検出精度の向上を図ることを目的として
おり、特に、ステータのロータの偏心誤差の影響
をできるだけ排除した位置検出器を提供しようと
するものである。 考案の概要 この考案によれば、ステータでは、所定の角度
Ｐで等間隔に配された少なくとも２個の極から成
る極グループをｎグループ（ただしｎは３以上の
整数）だけ所定角度Ｐ／ｎで順次ずらして配し、同 一グループ内の各極の磁気抵抗変化の位相が同相
となり、かつ、各グループ間の磁気抵抗変化の位
相が360／ｎ度づつ順次ずれるように、前記ステータ の極数とロータの歯数を選定すると共に、各極グ
ループに対応する前記コイルを、それぞれのグル
ープの磁気抵抗変化の前記位相ずれに対応する電
気的位相ずれを示す同一周波数の交流信号により
それぞれ励磁し、前記ロータの回転位置に応じて
位相シフトされた出力交流信号を誘導出力するこ
とを特徴とする。このような構成により、同相極
が等間隔で複数個存在することになり、ステータ
とロータの偏心誤差や機械的なコア歪みが存在し
たとしても、同一相のトータルな磁気抵抗はその
ような機械的誤差の影響をそれほど受けないもの
となる。 また、ロータの回転位置を誘導出力交流信号の
電気的位相シフト量で検出するため、精度のよい
回転位置検出が行なえる。なお、ｎを３以上とし
たことにより、ｎ＝２すなわち２グループ／４極
タイプを除外している。これは後述するように、
４極タイプではこの考案の条件を満たさないため
である。 実施例 以下添付図面を参照してこの考案の実施例を詳
細に説明しよう。 最良の実施例作成にあたつては、ステータとロ
ータの偏心誤差の影響改善のみならず、コアを構
成するケイ素鋼板積層板の異方性による影響の改
善をも考慮した。ステータコア及びロータコアを
構成するケイ素鋼板積層板の異方性によるステー
タ及びロータの磁気特性の偏りを改善するには、
ケイ素鋼板を同じ磁気特性（異方性）を示す方向
で重ねずに、各ケイ素鋼板の方向を回転方向に順
関し、特にステータ極とロータとの対向面に夫々
凹凸歯を設け、高分解能で回転位置検出を行なう
検出器において検出精度を向上させたことに関す
る。 従来技術 ロータ周囲に複数の凹凸歯を設け、ステータ極
にもこれに対応する凹凸歯を設け、１回転につき
複数周期の磁気抵抗変化を生ぜしめるようにした
多歯型の可変磁気抵抗型回転位置検出器は、特願
昭55−164665号明細書に示されている。そこにお
いては、そのような検出器の典型例として、第１
図に示すような、４つのステータ極Ａ，Ｂ，Ｃ，
Ｄを持つものが示されている。このような４極型
の検出器においては、ステータ１において180度
の間隔で対称に配された１対の極Ａ，Ｃを正弦信
号によつて励磁し、この対Ａ，Ｃに対して90度の
間隔で配されたもう１対の極Ｂ，Ｄを余弦信号に
よつて励磁し、これによりロータの回転位置に応
じて位相シフトされた交流信号を２次側に得るよ
うにしている（尚、参照符号は付けないが、各ス
テータ極には１次コイルと２次コイルが巻かれて
いる）。そのため、正弦極Ａ，Ｃと余弦極Ｂ，Ｃ
との間では90度または270度の磁気抵抗変化の位
相ずれが生じるようにされ、そのような磁気抵抗
変化の位相ずれが生じるようにロータ２の歯数が
決定されている。その結果、180度対称に配され
た１対の極における２つの極の磁気抵抗変化は逆
相とならざるを得なかつた（つまり、ロータ２の
歯数を奇数としなければならない）。そのため、
ステータ１とロータ２が正確に同心になるように
組立てられていない場合は、その偏心誤差分が差
動的に影響し、位置検出精度に悪影響を与えるこ
とになる。 また、ステータ１とロータ２はケイ素鋼板積層
板によつて形成されるが、各ケイ素鋼板が同じ方
向で重ねられた場合、磁気的異方性によつて各ス
テータ極を通る磁気回路の磁気抵抗に誤差が生じ
てしまい（つまり、磁気を通し易い極とそうでな
い極、というばらつきが出てしまう）、位置検出
精度に悪影響を及ぼす。 また、ステータ１とロータ２に設けられる凹凸
歯の形状により、各極の磁気抵抗変化の関数は単
純な正弦もしくは余弦関数とはならず、２倍波、
３倍波等の誤差を含むものとなる。従つて、これ
によつても位置検出精度に悪影響が及ぼされるこ
とがある。 考案の目的 この考案は上述の点に鑑みてなされたもので、
多歯型の可変磁気抵抗型回転位置検出器におい
て、位置検出精度の向上を図ることを目的として
おり、特に、ステータのロータの偏心誤差の影響
をできるだけ排除した位置検出器を提供しようと
するものである。 考案の概要 この考案によれば、ステータでは、所定の角度
Ｐで等間隔に配された少なくとも２個の極から成
る極グループをｎグループ（ただしｎは３以上の
整数）だけ所定角度Ｐ／ｎで順次ずらして配し、同 一グループ内の各極の磁気抵抗変化の位相が同相
となり、かつ、各グループ間の磁気抵抗変化の位
相が360／ｎ度づつ順次ずれるように、前記ステータ の極数とロータの歯数を選定すると共に、各極グ
ループに対応する前記コイルを、それぞれのグル
ープの磁気抵抗変化の前記位相ずれに対応する電
気的位相ずれを示す同一周波数の交流信号により
それぞれ励磁し、前記ロータの回転位置に応じて
位相シフトされた出力交流信号を誘導出力するこ
とを特徴とする。このような構成により、同相極
が等間隔で複数個存在することになり、ステータ
とロータの偏心誤差や機械的なコア歪みが存在し
たとしても、同一相のトータルな磁気抵抗はその
ような機械的誤差の影響をそれほど受けないもの
となる。 また、ロータの回転位置を誘導出力交流信号の
電気的位相シフト量で検出するため、精度のよい
回転位置検出が行なえる。なお、ｎを３以上とし
たことにより、ｎ＝２すなわち２グループ／４極
タイプを除外している。これは後述するように、
４極タイプではこの考案の条件を満たさないため
である。 実施例 以下添付図面を参照してこの考案の実施例を詳
細に説明しよう。 最良の実施例作成にあたつては、ステータとロ
ータの偏心誤差の影響改善のみならず、コアを構
成するケイ素鋼板積層板の異方性による影響の改
善をも考慮した。ステータコア及びロータコアを
構成するケイ素鋼板積層板の異方性によるステー
タ及びロータの磁気特性の偏りを改善するには、
ケイ素鋼板を同じ磁気特性（異方性）を示す方向
で重ねずに、各ケイ素鋼板の方向を回転方向に順
【表】
【表】
第１の組合せに該当し、８極型においてはロー
タの歯数が「４×ｉ＋６」（ｉは任意の自然数ま
たは０）であるものが第１の組合せに該当するこ
とが判る。その中で最も歯数の少ないものを一例
として第２図、第３図に示す。 第２図に示す６極型のものは、ステータ１にお
いて、Ｐ＝180度の間隔の２個の極から成る極グ
ループがｎ＝３グループ設けられており、各極グ
ループがＰ／ｎ＝60度の間隔で順次ずらして配され ている。ロータ２に設けられた凹凸歯の歯数は８
であり、同一グループ内の各極の磁気抵抗変化の
位相が同相となつている。また、各グループ間の
磁気抵抗変化の位相は360／ｎ＝120度づつ順次ずれ ている。各極グループＡ，Ｂ，Ｃで区別し、同一
グループ内の同一相の２極は夫々符号A1，A2，
B1，B2，C1，C2で示す。 第３図に示す８極型のものは、ステータ１にお
いて、Ｐ＝180度の間隔の２個の極A1，A2，B1，
B2，C1，C2，D1，D2から成る極グループがｎ＝
４グループ設けられており、各極グループがＰ／ｎ ＝45度の間隔で順次ずらして配されている。ロー
タ２に設けられた凹凸歯の歯数は６であり、同一
グループ内の各極の磁気抵抗変化の位相が同相と
なつている。また、各グループ間の磁気抵抗変化
の位相は360／ｎ＝90度づつ順次ずれるようになつて いる。 当然のことながら、ステータ１の各極にはロー
タ２の歯に対応した突起（凹凸歯）が設けられて
いる。第２図、第３図ではロータ２の歯数が比較
的少数であるためロータの１歯とステータの１極
の突起全部が対応しているが、ロータの歯が細か
くなれば、ステータ極にもそれに対応する凹凸歯
が設けられる。尚、極A1に関してのみ参照符号
を付し、他は省略するが、第２図及び第３図にお
いてステータ１の各極には１次コイルLA1と２次
コイルLA2が夫々巻かれている。 次に、第２図に示すような（第１表の６極の欄
で○印で特定されたような）この考案に係る６極
型検出器の検出原理について説明する。 各ステータ極A1，A2，B1，B2，C1，C2の磁気
抵抗変化の関数すなわちロータ２の回転角度θに
対するパーミアンスPA1〜PC2の関数は、理想的に
は次のようになる。式中、角度の単位は「度」で
あり、Ｎはロータ２の歯数、P0，P1は定数であ
る。 PA1＝PA2＝P0＋P1sinNθ PB1＝PB2＝P0＋P1sin（Nθ−120） PC1＝PC2＝P0＋P1sin（Nθ−240） …(1) 極A1，A2の１次信号をiaとし、極B1，B2の１
次信号をiｂとし、極C1，C2の１次信号をicとし、
これらを次のように設定する。 ia＝sinωt ib＝sin（ωt−120） ic＝sin（ωt−120） …(2) つまり、各極グループは、その磁気抵抗変化の
位相ずれに対応する位相ずれを有する交流信号に
よつて夫々励磁される。尚、各極A1〜C2の１次
信号iａ〜iｃの極性は極グループ内の一方の極か
ら他方の極に磁気回路が通るように設定する。 上記(1)，(2)式を条件として、各極の２次コイル
に誘起される出力信号の合成値Ｙを求めると、 Ｙ＝Ksin（ωt−Nθ） となる。ここでＫは定数である。こうして、ロー
タ２の回転角度θに応じて所定の基準交流信号
sinωtを電気角Nθだけ位相シフトいた信号が得ら
れる。この電気的位相ずれ角Nθは実際の回転角
度θの歯数倍（第２図ではＮ＝８倍）であり、分
解能が拡大されていることが判かる。出力信号Ｙ
の電気的位相ずれ角Nθを適宜の評価手段（位相
差検出回路）で評価することにより、ロータ２の
回転角度θつまり検出対象回転角度が判明する。 次に、第３図に示すような（第１表の８極の欄
で○印で特定されたような）この考案に係る８極
型検出器の検出原理について説明する。 各ステータ極A1〜D2の磁気抵抗変化の関数つ
まりロータ２の回転角度θに対応するパーミアン
スPA1〜PD2の関数は、理想的には次のようにな
る。 PA1＝PA2＝P0＋P1sinNθ PB1＝PB2＝P0−P1cosNθ PC1＝PC2＝P0−P1sinNθ PD1＝PD2＝P0＋P1cosNθ …(3) 各極グループのその磁気抵抗変化の位相ずれに
対応する位相ずれを有する交流信号によつて夫々
励磁される。従つて、極A1，A2，C1，C2はia＝
sinωtで励磁され、極B1，B2，D1，D2はib＝
cosωtで励磁される。勿論、磁気回路が通じるよ
うに極A1，A2，C1，C2のいずれか２つの極が逆
極性（−ia＝−sinωt）で励磁され、極B1，B2，
D1，D2のいずれか２つの極が逆極性（−ib＝−
cosωt）で励磁されるものとする。 上記式を条件として各極A1〜D2の２次コイル
に誘起される出力信号の合成値Ｘも前述と同様
に、 Ｘ＝Ksin（ωt−Nθ） である。こうして、前述と同様に、出力信号Ｘに
おける電気的位相ずれ角Nθを評価することによ
つてロータ２の回転角度θを検出することができ
る。 次に、この考案による効果について１つの極グ
ループA1，A2を例にして検討する。ステータ１
とロータ２との間に偏心誤差が全くない場合にお
ける極A1とロータ２との間のギヤツプの距離を
δとすると、極A2とロータ２との間のギヤツプ
の距離も同じくδである。この場合、各極A1，
A2のパーミアンスは PA1＝PA2＝μ0Ｓ／δ であり、両極の合成パーミアンスPA0は PA0＝PA1＋PA2＝2μ0Ｓ／δ …(4) である。同一相の極A1，A2の２次コイル出力は
加算合成されるので、上記の合成パーミアンス
PA0は極A1，A2の２次出力合成値に比例してい
る。 一方、ステータ１とロータ２との間に偏心誤差
が有る場合は、極A1側にΔδだけ偏つているとす
ると、極A1側のギヤツプがδ−Δδとなり、極A2
側のギヤツプがδ＋Δδとなる。従つて、 PA1＝μ0Ｓ／δ−Δδ、PA2＝μ0Ｓ／δ＋Δδ であり、両極の合成パーミアンスPAは PA＝μ0Ｓ（１／δ−Δδ＋１／δ＋Δδ） …(5) となる。 偏心誤差があるときのパーミアンスPAが偏心
誤差がないときのパーミアンスPA0に対してどの
程度の誤差を示すかについて検討すると、(4)式と
(5)式より PA0−PA／PA0＝１−｛１／１−（△δ／δ）2｝ …(6) となる。 これに対して、同一相がない場合（１極のみ）
について偏心誤差があるときのパーミアンス
PA′＝μ0Ｓ／δ＋Δδと偏心誤差がないときのパーミ
ア ンスPA0′＝μ0Ｓ／δとの誤差を求めると PA0′−PA′／PAO′＝１−｛１／１＋△δ／δ｝ …(7) となる。 (6)式（本考案）と(7)式（従来）とを対比する
と、偏心誤差Δδが同じ場合、(6)式の解の方がは
るかに小さな値となることが判かる。従つて、本
考案によればステータ１とロータ２との間の偏心
誤差の影響をできるだけ排除することができるの
である。 ところで、ロータ２及びステータ１に設けられ
た凹凸歯の歯形によつては各極のパーミアンスの
関数は単純な正弦波とはならず、２倍波及び３倍
波の成分が幾分含まれるものとなることがある。
このような２倍波及び３倍波のパーミアンス誤差
分は４極型のステータでは除去することができな
いが、６極型または８極型では一部除去できるこ
とが判明した。 ６極型では、１極分のパーミアンス変化の基本
関数は前述の通り「P1sinNθ」であり、この２倍
波誤差成分は「P2sin2（Nθ−α）」で表わすこと
ができ、３倍波誤差成分は「P3sin3（Nθ−β）」
で表わすことができる。そうすると前記(1)式は次
のように書き換えられる。 PA1＝PA2＝P0＋P1sinNθ＋P2sin2（Nθ−α） ＋P3sin3（Nθ−β） PB1＝PB2＝P0＋P1sin（Nθ−120）＋P2sin2（Nθ−
α−120） ＋P3sin3（Nθ−β−120） PC1＝PC2＝P0＋P1sin（Nθ−240）＋P2sin2（Nθ−
α−240） ＋P3sin3（Nθ−β−240） …(8) この(8)式と前記(2)式を条件として各極の２次コ
イル出力信号の合成値Ｙを求めると、 Ｙ＝Ｋ〔−P1sin（ωt−Nθ） ＋P2sin｛ωt＋２（Nθ−α）｝〕 となり、２倍波による誤差のみが現われ、３倍波
による誤差は原理的に除去されることになる。従
つて検出精度が向上する。 ８極型では、２倍波及び３倍波成分を考慮する
と、前記(3)式は次のように書換えられる。 PA1＝PA2＝P0＋P1sinNθ ＋P2sin2（Nθ−α）＋P3sin3（Nθ
−β） PB1＝PB2＝P0＋P1sin（Nθ−90） ＋P2sin2（Nθ−α−90）＋P3sin3
（Nθ−β−90） PC1＝PC2＝P0＋P1sin（Nθ−180） ＋P2sin2（Nθ−α−180）＋P3sin3
（Nθ−β−180） PD1＝PD2＝P0＋P1sin（Nθ−270） ＋P2sin2（Nθ−α−270）＋P3sin3
（Nθ−β−270） …(9) この(9)式と前述の８極型１次コイル励磁法を条
件として各極の２次コイル出力信号の合成値Ｘを
求めると、 Ｘ＝Ｋ〔−P1sin（ωt−Nθ） ＋P3sin｛ωt＋３（Nθ−β）｝〕 となり、３倍波による誤差のみが現われ、２倍波
による誤差は原理的に除去されることになる。従
つて検出精度が向上する。 第４図ａには、この考案の一実施例として、６
極型のステータ１１と20歯のロータ１２を具えた
ものの径方向断面図が示されている。同図ｂには
その軸方向断面図が示されている。検出原理は前
述の通りであり、ロータ１２の１歯分の角度
（360／20＝18度）を１周期として回転角度を高分解 能で検出する。これだけでは１回転全域にわたる
絶対角度は検出できない。そこで、１回転を１周
期とする角度を検出したい場合は、第４図ｂに示
すように、多歯型ロータ１２の回転軸１３と同軸
に偏心型ロータ１４を設け、このロータ１４に対
応してステータ１５を設ける。偏心型ロータ１４
とは、第４図ｃに示すように、ステータ１５の各
極に生ぜしめる磁気抵抗変化の１周期がロータ１
４の１回転（360度）に相当するようにした形状
のものである。この場合、ステータ１５はステー
タ１１と同様に６極型のものを用いることができ
る。但し、ステータ１５の各極の磁気抵抗変化特
性には同相のものはなく、偏心型ロータ１４の影
響により夫々所定角度（60度）づつずれている。
しかし、各極の１次コイルを励磁するための交流
信号は、同相極対を含むステータ１１と同様にス
テータ１５でもsinωt，sin（ωt−120），sin（ωt−
240）の３種類及びそれらの逆極性信号を用いる。
従つて、ステータ１１及び１５共６極型とすれ
ば、１次信号形成のための回路を共通化すること
ができるので便利である。ところで、６極型ステ
ータ１１及び１５で用いる３種類の１次交流信号
は、第５図ａに示すように夫々個別に発生して所
定の極の１次コイルL1，L2，L3に印加するよう
にしてもよいが、同図ｂのように所定の極の１次
コイルL1，L2，L3を結線すれば事実上２種の交
流信号sinωt，−sin（ωt−120）を発生するだけで
よい。同図ｂではL1にsinωtが印加され、L2に−
sin（ωt−120）（巻き方向をL1と逆にしているの
で事実上sin（ωt−120）である）が印加され、L3
に−sin（ωt−240）（巻き方向をL1と逆にしてい
るので事実上sin（ωt−240）である）が印加され
る。L3にはsinωtと−sin（ωt−120）の差が印加
されるのでその差電圧が−sin（ωt−240）となる
のである。 尚、ステータ及びロータのケイ素鋼板積層板コ
アを前述の「千鳥組立」によつて作成する場合、
製造手順は種々考えられる。一例として、１枚毎
のステータ用またはロータ用ケイ素鋼板をプレス
加工によつて打抜く際に凹凸歯の部分も一緒に打
抜き加工し、その後これらのケイ素鋼板を「千鳥
組立」によつて積層化する方法がある。別の例と
して、１枚毎のステータ用またはロータ用ケイ素
鋼板をプレス加工によつて打抜く際に凹凸歯は加
工せずにおき、その後これらのケイ素鋼板を「千
鳥組立」によつて積層化し、その後積層化された
コア体に歯切り加工またはブローチ加工によつて
凹凸歯を設ける方法がある。更に別の例として、
１枚毎のステータ用またはロータ用ケイ素鋼板を
プレス加工によつて打抜く際に凹凸歯は加工せず
におき、その後これらのケイ素鋼板を同じ方向で
積層化して組立て、その後積層化されたコア体に
歯切り加工またはブローチ加工によつて凹凸歯を
設け、その後積層コア体を一旦ばらして「千鳥組
立」によつて組立て直す方法がある。 尚、上述の実施例では、同相の磁気抵抗変化を
示す極グループは180度の間隔で配された２個の
極から成るが、２個に限らずそれ以上（例えばＰ
＝120度の間隔で配された３個の極）であつても
よい。 考案の効果 以上の通りこの考案によれば、複数の同相極が
円周上に等間隔で存在することにより、ロータと
ステータとの間の偏心誤差の影響を相殺すること
ができるとともにロータ及びステータのコア特性
加工ひずみ等を平均化することができ、検出精度
を向上させることができる。
タの歯数が「４×ｉ＋６」（ｉは任意の自然数ま
たは０）であるものが第１の組合せに該当するこ
とが判る。その中で最も歯数の少ないものを一例
として第２図、第３図に示す。 第２図に示す６極型のものは、ステータ１にお
いて、Ｐ＝180度の間隔の２個の極から成る極グ
ループがｎ＝３グループ設けられており、各極グ
ループがＰ／ｎ＝60度の間隔で順次ずらして配され ている。ロータ２に設けられた凹凸歯の歯数は８
であり、同一グループ内の各極の磁気抵抗変化の
位相が同相となつている。また、各グループ間の
磁気抵抗変化の位相は360／ｎ＝120度づつ順次ずれ ている。各極グループＡ，Ｂ，Ｃで区別し、同一
グループ内の同一相の２極は夫々符号A1，A2，
B1，B2，C1，C2で示す。 第３図に示す８極型のものは、ステータ１にお
いて、Ｐ＝180度の間隔の２個の極A1，A2，B1，
B2，C1，C2，D1，D2から成る極グループがｎ＝
４グループ設けられており、各極グループがＰ／ｎ ＝45度の間隔で順次ずらして配されている。ロー
タ２に設けられた凹凸歯の歯数は６であり、同一
グループ内の各極の磁気抵抗変化の位相が同相と
なつている。また、各グループ間の磁気抵抗変化
の位相は360／ｎ＝90度づつ順次ずれるようになつて いる。 当然のことながら、ステータ１の各極にはロー
タ２の歯に対応した突起（凹凸歯）が設けられて
いる。第２図、第３図ではロータ２の歯数が比較
的少数であるためロータの１歯とステータの１極
の突起全部が対応しているが、ロータの歯が細か
くなれば、ステータ極にもそれに対応する凹凸歯
が設けられる。尚、極A1に関してのみ参照符号
を付し、他は省略するが、第２図及び第３図にお
いてステータ１の各極には１次コイルLA1と２次
コイルLA2が夫々巻かれている。 次に、第２図に示すような（第１表の６極の欄
で○印で特定されたような）この考案に係る６極
型検出器の検出原理について説明する。 各ステータ極A1，A2，B1，B2，C1，C2の磁気
抵抗変化の関数すなわちロータ２の回転角度θに
対するパーミアンスPA1〜PC2の関数は、理想的に
は次のようになる。式中、角度の単位は「度」で
あり、Ｎはロータ２の歯数、P0，P1は定数であ
る。 PA1＝PA2＝P0＋P1sinNθ PB1＝PB2＝P0＋P1sin（Nθ−120） PC1＝PC2＝P0＋P1sin（Nθ−240） …(1) 極A1，A2の１次信号をiaとし、極B1，B2の１
次信号をiｂとし、極C1，C2の１次信号をicとし、
これらを次のように設定する。 ia＝sinωt ib＝sin（ωt−120） ic＝sin（ωt−120） …(2) つまり、各極グループは、その磁気抵抗変化の
位相ずれに対応する位相ずれを有する交流信号に
よつて夫々励磁される。尚、各極A1〜C2の１次
信号iａ〜iｃの極性は極グループ内の一方の極か
ら他方の極に磁気回路が通るように設定する。 上記(1)，(2)式を条件として、各極の２次コイル
に誘起される出力信号の合成値Ｙを求めると、 Ｙ＝Ksin（ωt−Nθ） となる。ここでＫは定数である。こうして、ロー
タ２の回転角度θに応じて所定の基準交流信号
sinωtを電気角Nθだけ位相シフトいた信号が得ら
れる。この電気的位相ずれ角Nθは実際の回転角
度θの歯数倍（第２図ではＮ＝８倍）であり、分
解能が拡大されていることが判かる。出力信号Ｙ
の電気的位相ずれ角Nθを適宜の評価手段（位相
差検出回路）で評価することにより、ロータ２の
回転角度θつまり検出対象回転角度が判明する。 次に、第３図に示すような（第１表の８極の欄
で○印で特定されたような）この考案に係る８極
型検出器の検出原理について説明する。 各ステータ極A1〜D2の磁気抵抗変化の関数つ
まりロータ２の回転角度θに対応するパーミアン
スPA1〜PD2の関数は、理想的には次のようにな
る。 PA1＝PA2＝P0＋P1sinNθ PB1＝PB2＝P0−P1cosNθ PC1＝PC2＝P0−P1sinNθ PD1＝PD2＝P0＋P1cosNθ …(3) 各極グループのその磁気抵抗変化の位相ずれに
対応する位相ずれを有する交流信号によつて夫々
励磁される。従つて、極A1，A2，C1，C2はia＝
sinωtで励磁され、極B1，B2，D1，D2はib＝
cosωtで励磁される。勿論、磁気回路が通じるよ
うに極A1，A2，C1，C2のいずれか２つの極が逆
極性（−ia＝−sinωt）で励磁され、極B1，B2，
D1，D2のいずれか２つの極が逆極性（−ib＝−
cosωt）で励磁されるものとする。 上記式を条件として各極A1〜D2の２次コイル
に誘起される出力信号の合成値Ｘも前述と同様
に、 Ｘ＝Ksin（ωt−Nθ） である。こうして、前述と同様に、出力信号Ｘに
おける電気的位相ずれ角Nθを評価することによ
つてロータ２の回転角度θを検出することができ
る。 次に、この考案による効果について１つの極グ
ループA1，A2を例にして検討する。ステータ１
とロータ２との間に偏心誤差が全くない場合にお
ける極A1とロータ２との間のギヤツプの距離を
δとすると、極A2とロータ２との間のギヤツプ
の距離も同じくδである。この場合、各極A1，
A2のパーミアンスは PA1＝PA2＝μ0Ｓ／δ であり、両極の合成パーミアンスPA0は PA0＝PA1＋PA2＝2μ0Ｓ／δ …(4) である。同一相の極A1，A2の２次コイル出力は
加算合成されるので、上記の合成パーミアンス
PA0は極A1，A2の２次出力合成値に比例してい
る。 一方、ステータ１とロータ２との間に偏心誤差
が有る場合は、極A1側にΔδだけ偏つているとす
ると、極A1側のギヤツプがδ−Δδとなり、極A2
側のギヤツプがδ＋Δδとなる。従つて、 PA1＝μ0Ｓ／δ−Δδ、PA2＝μ0Ｓ／δ＋Δδ であり、両極の合成パーミアンスPAは PA＝μ0Ｓ（１／δ−Δδ＋１／δ＋Δδ） …(5) となる。 偏心誤差があるときのパーミアンスPAが偏心
誤差がないときのパーミアンスPA0に対してどの
程度の誤差を示すかについて検討すると、(4)式と
(5)式より PA0−PA／PA0＝１−｛１／１−（△δ／δ）2｝ …(6) となる。 これに対して、同一相がない場合（１極のみ）
について偏心誤差があるときのパーミアンス
PA′＝μ0Ｓ／δ＋Δδと偏心誤差がないときのパーミ
ア ンスPA0′＝μ0Ｓ／δとの誤差を求めると PA0′−PA′／PAO′＝１−｛１／１＋△δ／δ｝ …(7) となる。 (6)式（本考案）と(7)式（従来）とを対比する
と、偏心誤差Δδが同じ場合、(6)式の解の方がは
るかに小さな値となることが判かる。従つて、本
考案によればステータ１とロータ２との間の偏心
誤差の影響をできるだけ排除することができるの
である。 ところで、ロータ２及びステータ１に設けられ
た凹凸歯の歯形によつては各極のパーミアンスの
関数は単純な正弦波とはならず、２倍波及び３倍
波の成分が幾分含まれるものとなることがある。
このような２倍波及び３倍波のパーミアンス誤差
分は４極型のステータでは除去することができな
いが、６極型または８極型では一部除去できるこ
とが判明した。 ６極型では、１極分のパーミアンス変化の基本
関数は前述の通り「P1sinNθ」であり、この２倍
波誤差成分は「P2sin2（Nθ−α）」で表わすこと
ができ、３倍波誤差成分は「P3sin3（Nθ−β）」
で表わすことができる。そうすると前記(1)式は次
のように書き換えられる。 PA1＝PA2＝P0＋P1sinNθ＋P2sin2（Nθ−α） ＋P3sin3（Nθ−β） PB1＝PB2＝P0＋P1sin（Nθ−120）＋P2sin2（Nθ−
α−120） ＋P3sin3（Nθ−β−120） PC1＝PC2＝P0＋P1sin（Nθ−240）＋P2sin2（Nθ−
α−240） ＋P3sin3（Nθ−β−240） …(8) この(8)式と前記(2)式を条件として各極の２次コ
イル出力信号の合成値Ｙを求めると、 Ｙ＝Ｋ〔−P1sin（ωt−Nθ） ＋P2sin｛ωt＋２（Nθ−α）｝〕 となり、２倍波による誤差のみが現われ、３倍波
による誤差は原理的に除去されることになる。従
つて検出精度が向上する。 ８極型では、２倍波及び３倍波成分を考慮する
と、前記(3)式は次のように書換えられる。 PA1＝PA2＝P0＋P1sinNθ ＋P2sin2（Nθ−α）＋P3sin3（Nθ
−β） PB1＝PB2＝P0＋P1sin（Nθ−90） ＋P2sin2（Nθ−α−90）＋P3sin3
（Nθ−β−90） PC1＝PC2＝P0＋P1sin（Nθ−180） ＋P2sin2（Nθ−α−180）＋P3sin3
（Nθ−β−180） PD1＝PD2＝P0＋P1sin（Nθ−270） ＋P2sin2（Nθ−α−270）＋P3sin3
（Nθ−β−270） …(9) この(9)式と前述の８極型１次コイル励磁法を条
件として各極の２次コイル出力信号の合成値Ｘを
求めると、 Ｘ＝Ｋ〔−P1sin（ωt−Nθ） ＋P3sin｛ωt＋３（Nθ−β）｝〕 となり、３倍波による誤差のみが現われ、２倍波
による誤差は原理的に除去されることになる。従
つて検出精度が向上する。 第４図ａには、この考案の一実施例として、６
極型のステータ１１と20歯のロータ１２を具えた
ものの径方向断面図が示されている。同図ｂには
その軸方向断面図が示されている。検出原理は前
述の通りであり、ロータ１２の１歯分の角度
（360／20＝18度）を１周期として回転角度を高分解 能で検出する。これだけでは１回転全域にわたる
絶対角度は検出できない。そこで、１回転を１周
期とする角度を検出したい場合は、第４図ｂに示
すように、多歯型ロータ１２の回転軸１３と同軸
に偏心型ロータ１４を設け、このロータ１４に対
応してステータ１５を設ける。偏心型ロータ１４
とは、第４図ｃに示すように、ステータ１５の各
極に生ぜしめる磁気抵抗変化の１周期がロータ１
４の１回転（360度）に相当するようにした形状
のものである。この場合、ステータ１５はステー
タ１１と同様に６極型のものを用いることができ
る。但し、ステータ１５の各極の磁気抵抗変化特
性には同相のものはなく、偏心型ロータ１４の影
響により夫々所定角度（60度）づつずれている。
しかし、各極の１次コイルを励磁するための交流
信号は、同相極対を含むステータ１１と同様にス
テータ１５でもsinωt，sin（ωt−120），sin（ωt−
240）の３種類及びそれらの逆極性信号を用いる。
従つて、ステータ１１及び１５共６極型とすれ
ば、１次信号形成のための回路を共通化すること
ができるので便利である。ところで、６極型ステ
ータ１１及び１５で用いる３種類の１次交流信号
は、第５図ａに示すように夫々個別に発生して所
定の極の１次コイルL1，L2，L3に印加するよう
にしてもよいが、同図ｂのように所定の極の１次
コイルL1，L2，L3を結線すれば事実上２種の交
流信号sinωt，−sin（ωt−120）を発生するだけで
よい。同図ｂではL1にsinωtが印加され、L2に−
sin（ωt−120）（巻き方向をL1と逆にしているの
で事実上sin（ωt−120）である）が印加され、L3
に−sin（ωt−240）（巻き方向をL1と逆にしてい
るので事実上sin（ωt−240）である）が印加され
る。L3にはsinωtと−sin（ωt−120）の差が印加
されるのでその差電圧が−sin（ωt−240）となる
のである。 尚、ステータ及びロータのケイ素鋼板積層板コ
アを前述の「千鳥組立」によつて作成する場合、
製造手順は種々考えられる。一例として、１枚毎
のステータ用またはロータ用ケイ素鋼板をプレス
加工によつて打抜く際に凹凸歯の部分も一緒に打
抜き加工し、その後これらのケイ素鋼板を「千鳥
組立」によつて積層化する方法がある。別の例と
して、１枚毎のステータ用またはロータ用ケイ素
鋼板をプレス加工によつて打抜く際に凹凸歯は加
工せずにおき、その後これらのケイ素鋼板を「千
鳥組立」によつて積層化し、その後積層化された
コア体に歯切り加工またはブローチ加工によつて
凹凸歯を設ける方法がある。更に別の例として、
１枚毎のステータ用またはロータ用ケイ素鋼板を
プレス加工によつて打抜く際に凹凸歯は加工せず
におき、その後これらのケイ素鋼板を同じ方向で
積層化して組立て、その後積層化されたコア体に
歯切り加工またはブローチ加工によつて凹凸歯を
設け、その後積層コア体を一旦ばらして「千鳥組
立」によつて組立て直す方法がある。 尚、上述の実施例では、同相の磁気抵抗変化を
示す極グループは180度の間隔で配された２個の
極から成るが、２個に限らずそれ以上（例えばＰ
＝120度の間隔で配された３個の極）であつても
よい。 考案の効果 以上の通りこの考案によれば、複数の同相極が
円周上に等間隔で存在することにより、ロータと
ステータとの間の偏心誤差の影響を相殺すること
ができるとともにロータ及びステータのコア特性
加工ひずみ等を平均化することができ、検出精度
を向上させることができる。
第１図は従来の多歯式可変磁気抵抗型回転位置
検出器の典型例を示す径方向断面図、第２図はこ
の考案に係る可変磁気抵抗型回転位置検出器の一
実施例を示す径方向断面図、第３図は同他の実施
例を示す径方向断面図、第４図ａは同更に他の実
施例を示す径方向断面図、同図ｂはａに示す検出
器及びそれに組合せて用いられる第２の検出器の
軸方向断面図、同図ｃはｂに示す第２の検出器の
径方向断面図、第５図ａは第２図及び第４図に示
すような６極型ステータにおける３種類の１次信
号による所定の３極の１次コイルへの印加例を示
す電気的結線図、同図ｂは同他の印加例を示す電
気的結線図、である。 １，１１，１５……ステータ、２，１２，１４
……ロータ、１３……回転軸、LA1，L1，L2，
L3……１次コイル、LA2……２次コイル。
検出器の典型例を示す径方向断面図、第２図はこ
の考案に係る可変磁気抵抗型回転位置検出器の一
実施例を示す径方向断面図、第３図は同他の実施
例を示す径方向断面図、第４図ａは同更に他の実
施例を示す径方向断面図、同図ｂはａに示す検出
器及びそれに組合せて用いられる第２の検出器の
軸方向断面図、同図ｃはｂに示す第２の検出器の
径方向断面図、第５図ａは第２図及び第４図に示
すような６極型ステータにおける３種類の１次信
号による所定の３極の１次コイルへの印加例を示
す電気的結線図、同図ｂは同他の印加例を示す電
気的結線図、である。 １，１１，１５……ステータ、２，１２，１４
……ロータ、１３……回転軸、LA1，L1，L2，
L3……１次コイル、LA2……２次コイル。
Claims (1)
- 【実用新案登録請求の範囲】 １ 円周方向に所定間隔で設けられた複数の極を
具えるステータと、 このステータの各極にギヤツプを介して対向
して円周方向に所定間隔で配された複数の凹凸
歯を含み、与えられた回転に従つて前記ステー
タ各極と前記歯との対応が変化することにより
前記各極の磁気抵抗を変化せしめるロータと、 前記ステータ各極の磁気抵抗に応じた出力信
号を生ぜしめるために前記ステータ側に設けら
れたコイルと を具備する可変磁気抵抗型回転位置検出器にお
いて、 前記ステータにおける極の構成は、所定の角
度Ｐで等間隔に配された少なくとも２個の極か
ら成る極グループをｎグループ（ただしｎは３
以上の整数）だけ所定角度Ｐ／ｎで順次ずらし
て配して成るものであり、 かつ、同一グループ内の各極の磁気抵抗変化
の位相が同相となると共に各グループ間の磁気
抵抗変化の位相が360／ｎ度づつ順次ずれるよ
うに、前記ステータの極数と前記ロータの歯数
を定めると共に、 各極グループに対応する前記コイルを、それ
ぞれのグループの磁気抵抗変化の前記位相ずれ
に対応する電気的位相ずれを示す同一周波数の
交流信号によりそれぞれ励磁し、前記ロータの
回転位置に応じて位相シフトされた出力交流信
号を誘導出力することを特徴とする可変磁気抵
抗型回転位置検出器。 ２ 前記ステータの極数は６極であつて、Ｐ＝
180度の間隔で配された２個の極から成るｎ＝
３の極グループから成り、前記ロータの歯数は
「６×ｉ＋８」または「６×ｉ＋10」（但しｉは
０または任意の自然数）であることを特徴とす
る実用新案登録請求の範囲第１項記載の可変磁
気抵抗型位置検出器。 ３ 前記ステータの極数は８極であつて、Ｐ＝
180度の間隔で配された２個の極から成るｎ＝
４の極グループから成り、前記ロータの端数は
「４×ｉ＋６」（但しｉは０または任意の自然
数）であることを特徴とする実用新案登録請求
の範囲第１項記載の可変磁気抵抗型回転位置検
出器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5478383U JPS59161023U (ja) | 1983-04-14 | 1983-04-14 | 可変磁気抵抗型回転位置検出器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5478383U JPS59161023U (ja) | 1983-04-14 | 1983-04-14 | 可変磁気抵抗型回転位置検出器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59161023U JPS59161023U (ja) | 1984-10-29 |
| JPH0421067Y2 true JPH0421067Y2 (ja) | 1992-05-14 |
Family
ID=30185126
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5478383U Granted JPS59161023U (ja) | 1983-04-14 | 1983-04-14 | 可変磁気抵抗型回転位置検出器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59161023U (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010066025A (ja) * | 2008-09-08 | 2010-03-25 | Denso Corp | 回転検出装置 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4557591B2 (ja) * | 2003-04-14 | 2010-10-06 | 日本精工株式会社 | 角度位置検出装置 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS577562A (en) * | 1980-06-17 | 1982-01-14 | Mitsubishi Electric Corp | Rotation detector |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5157171U (ja) * | 1974-10-30 | 1976-05-06 |
-
1983
- 1983-04-14 JP JP5478383U patent/JPS59161023U/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS577562A (en) * | 1980-06-17 | 1982-01-14 | Mitsubishi Electric Corp | Rotation detector |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010066025A (ja) * | 2008-09-08 | 2010-03-25 | Denso Corp | 回転検出装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59161023U (ja) | 1984-10-29 |
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