JPH053921U - 磁気レゾルバ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 形状を偏平化でき、コア部はエッチング加工
で作成できる形状になっていて、しかも検出精度を向上
するためにコイル数を増やしても配線作業が面倒になら
ない磁気レゾルバを実現することを目的とする。 【構成】 コイルとしてフィルム状コイルを用い、フィ
ルム状コイルを円板形状になったステ―タ板の表面上に
配置してステ―タを構成するとともに、硅素鉄板をエッ
チング加工してステ―タコアとロ―タコアを作成した磁
気レゾルバ。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は絶対回転位置を検出する機能をもった磁気レゾルバの改良に関するも のである。

【０００２】

【従来の技術】

絶対回転位置を検出できる磁気レゾルバとしては、例えば本出願人による特願 平３−４０２０号の出願明細書に記載された磁気レゾルバがあった。図４はこの 磁気レゾルバの構成図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は縦断面図である。 図４において、１０はロ―タコアであり、リング形状になっていて、リング幅 が１周について１周期分変化する。このような形状は、中心がＯにあって半径が Ｒの破線で示す円に対して、中心Ｏに関して１８０°異なる方向に偏心させた半 径の異なる２つの円を外周線と内周線にすることによって描くことができる。 ２０ 1〜２０ 4はロ―タコア１０の円周部に沿って９０°おきに配置されたス テ―タコアである。これらのステ―タコアは断面がコ字形になっていて、２本の 腕でロ―タコア１０を軸方向に挟み込んでいる。 ２１ 1〜２１ 4はステ―タコア２０ 1〜２０ 4にそれぞれ巻かれたコイルであ る。 ３０はコイル２１ 1〜２１ 4を励磁する励磁手段、４０はコイル２１ 1〜２１ 4の誘起電圧からロ―タコア１０の絶対回転位置を算出する演算部である。

【０００３】 このような磁気レゾルバでは、ロ―タコア１０が回転することによって、ロ― タコアとステ―タコアが重なる部分の面積が変化し、コイル２１ 1〜２１ 4のイ ンダクタンスが変わる。演算部４０はコイル２１ 1〜２１ 4にかかる電圧からイ ンダクタンス変化を検出し、ロ―タコアの絶対回転位置を求める。

【０００４】 しかし、この磁気レゾルバでは、次の問題点があった。 コイルは通常の巻き線コイルであるため幅が厚くなる。これによって、磁気レ ゾルバの厚さも厚くなる。 コイルの幅が厚いため、ステ―タコアは断面をコ字形にし、コ字形の両腕の間 にコイルを巻いたものになる。このような形状のステ―タコアはエッチング加工 では作成できず、機械加工によらなければならない。これによって、ステ―タコ アには機械加工による歪が生じ、磁気レゾルバには機械的誤差に起因した検出誤 差が生じる。 ロ―タコアの回転を検出するコイルはコア全周について４箇所しか設けられて いないため、磁気レゾルバの検出精度が悪くなる。検出精度を向上するために、 コア全周に設けるコイル数を増やし、コイルの検出電圧を平均化するとコイルの 配線作業が面倒になる。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

本考案はこのような問題点を解決するためになされたものであり、形状を偏平 化でき、コア部はエッチング加工で作成できる形状になっていて、しかも検出精 度を向上するためにコイル数を増やしても配線作業が面倒にならない磁気レゾル バを実現することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

本考案は次のとおりの構成になった磁気レゾルバである。 （１）回転可能なロ―タコアと、位置固定されたステ―タコアと、前記ステ―タ コアにある突極に巻かれたコイルと、このコイルを励磁する励磁手段を有し、前 記コイルにかかる電圧を検出し、この検出電圧をもとに、コイルのインダクタン スが前記ロ―タコアの回転位置に応じて変わることを利用してロ―タコアの回転 位置を検出する磁気レゾルバにおいて、 前記ロ―タコアは、リング形状になっていて、リング幅はリングの１周分につ いて１周期変化するものであり、 前記ステ―タコアは、円板形状になっていてロ―タコアを上下から挟み込む２ 枚のステ―タ板からなり、各ステ―タ板はロ―タコアと対向する面側には凸型形 状をした突極が円周方向に沿って配列されていて、各突極にはフィルム状コイル が巻かれていて、突極とロ―タコアが重なる部分の面積はロ―タコアの回転に応 じて周期的に変化するものであるとともに、 前記フィルム状コイルにかかる電圧を検出し、この検出電圧をもとに、フィル ム状コイルのインダクタンスが突極とロ―タコアが重なる部分の面積に応じて変 化することを利用してロ―タコアの絶対回転位置を求める演算部と、 を具備したことを特徴とする磁気レゾルバ。 （２）前記ステ―タコア及びロ―タコアは硅素鉄板をエッチング加工して作成し たものであることを特徴とする（１）記載の磁気レゾルバ。

【０００７】

【作用】

このような本考案では、コイルとしてフィルム状コイルを用いるとともに、フ ィルム状コイルを円板形状になったステ―タ板の表面上に配置する構成にして磁 気レゾルバの偏平化を実現する。また、ステ―タコアとロ―タコアをエッチング 加工により作成可能な形状にすることにより磁気レゾルバの機械的誤差に起因す る検出誤差を防止する。さらに、フィルム状コイルの配線パタ―ンによりコイル の接続を行なうことにより、コイルの配線作業を容易にする。

【０００８】

【実施例】

以下、図面を用いて本考案を説明する。 図１は本考案の一実施例の構成図である。図１で、（ａ）は平面図、（ｂ）は 縦断面図である。図１で図４と同一のものは同一符号を付ける。 図１において、５０はステ―タコアである。ステ―タコア５０で、５１，５２ は円板状に形成されていてロ―タコア１０を挟み込むステ―タ板である。ステ― タ板５１，５２は中央には穴が開いている。図１（ａ）はステ―タ板５２を取外 した状態を示している。 ステ―タ板５２には、ロ―タコア１０と対向する面側に円周方向に沿って２２ ．５°の間隔毎に１６個の突極５３ 1〜５３16が形成されている。１６個の突極 の中で、５３ 1〜５３ 4，５３ 5〜５３ 8，５３ 9〜５３12，５３13〜５３16に より、それぞれ０°突極群，９０°突極群，１８０°突極群，２７０°突極群を それぞれ構成している。５４ 1〜５４16は突極５３ 1〜５３16にそれぞれ巻かれ たコイルである。コイル５４ 1〜５４16は、絶縁基板上に渦巻き状にパタ―ンを 形成したフィルム状コイルである。渦巻きパタ―ンを構成する導体としては例え ば銅が用いられる。１６個のコイルの中で、同一突極群に巻かれたコイルどうし が直列に接続され、これによって１つの突極群で４つの突極に巻かれたコイルの インダクタンスを平均化している。 ステ―タ板５１もステ―タ板５２と同様にロ―タコア１０と対向する面側に突 極とフィルム状コイルが設けられている。図１（ｂ）では、突極５５ 4，５５12 と、コイル５６ 4，５６12が示されている。ステ―タ板５１と５２は、同一突極 群どうしを重ね合せて積み重ねられている。 ロ―タコア１０とステ―タコア５０は比較的単純な形状をしているため、硅素 鉄板をエッチング加工することにより形成される。 なお、突極は４種類の突極群からなるため、全部で４ｎ個（ｎは整数）設けら れている。 励磁手段３０は、０°突極群と１８０°突極群に巻かれたコイルをＥｃｏｓω ｔなる交流電圧（Ｅ：電圧の振幅，ω：角速度，ｔ：時間）で励磁し、９０°突 極群と２７０°突極群に巻かれたコイルをＥｓｉｎωｔなる交流電圧で励磁する 。 演算部４０は各突極群に巻かれたコイルの誘起電圧からロ―タコア１０の絶 対回転位置を算出する。

【０００９】 次に、このような磁気レゾルバの動作を説明する。 ロ―タコア１０のリング幅すなわちコア幅Ｗは次式のとおり変化する。 Ｗ＝ｗ 0＋Δｗｓｉｎθ θ：ロ―タコアの回転位置を与える位相 ｗ 0：初期値，Δｗ：コア幅の変化を与える振幅 ロ―タコアとステ―タコアの対向面積は、コア幅Ｗに突極の幅（一定値）をか けたものであるため、次式で与えられる。 Ｓ＝Ｓ 0＋ΔＳ・ｓｉｎθ Ｓ 0：初期値，ΔＳ：面積の変化を与える振幅 ここで、０°突極群における対向面積は、２２．５°ずつ機械角を隔てて配置 した４つの突極の対向面積を平均化したものであるため、対向面積は次式で与え られる。 Ｓ 1＝Ｓ 0＋ΔＳ｛ｓｉｎθ＋ｓｉｎ（θ＋２２．５°） ＋ｓｉｎ（θ＋４５°）＋ｓｉｎ（θ＋６７．５°）｝ ＝Ｓ 0＋ΔＳ′ｓｉｎθ …（１） 同様にして、９０°突極群，１８０°突極群，２７０°突極群における対向面 積は次式で与えられる。 Ｓ 2＝Ｓ 0＋ΔＳ′・ｃｏｓθ …（２） Ｓ 3＝Ｓ 0−ΔＳ′・ｓｉｎθ …（３） Ｓ 4＝Ｓ 0−ΔＳ′・ｃｏｓθ …（４） ０°突極群，９０°突極群，１８０°突極群，２７０°突極群で直列接続され た４つのコイルをそれぞれｓｉｎ０相，ｃｏｓ０相，ｓｉｎ１８０相，ｃｏｓ１ ８０相のコイルとする。

【００１０】 磁気レゾルバの図２で示す部分の磁気抵抗Ｒk は次式で与えられる。 Ｒk ＝｛ｌ／μ 0（Ｓc −Ｓk ）｝＋ｌ／μi Ｓk ＋（ｇa ＋ｇb ）／μ 0Ｓc …（５） ｋ＝１〜４，ｌ：ロ―タコアの厚さ，ｇa ，ｇb ：ギャップの厚さ Ｓc ：突極のロ―タコアと対向する部分の面積 Ｓk ：ロ―タコアの突極と対向する部分の面積 μ 0：ロ―タコアと突極のギャップ部分の透磁率 μi ：ロ―タコア材の透磁率 コイルのインダクタンスＬ＝Ｎ 2／Ｒk になることから（Ｎはコイルの巻数） 、（１）〜（５）式よりｓｉｎ０相，ｃｏｓ０相，ｓｉｎ１８０相，ｃｏｓ１８ ０相のコイルのインダクタンスＬ 1，Ｌ 2，Ｌ 3，Ｌ 4は次式で与えられる。 Ｌ 1＝Ｌ 0＋ΔＬｓｉｎθ Ｌ 2＝Ｌ 0＋ΔＬｃｏｓθ Ｌ 3＝Ｌ 0−ΔＬｓｉｎθ Ｌ 4＝Ｌ 0−ΔＬｃｏｓθ 励磁手段３０は、ｓｉｎ０相コイルとｓｉｎ１８０相コイルをＥｃｏｓωｔな る交流電圧で励磁し、ｃｏｓ０相コイルとｃｏｓ１８０相コイルをＥｓｉｎωｔ なる交流電圧で励磁するため、ｓｉｎ０相，ｃｏｓ０相，ｓｉｎ１８０相，ｃｏ ｓ１８０相のコイルに表われる電圧信号Ｖ 1，Ｖ 2，Ｖ 3，Ｖ 4は次式で与えら れる。 Ｖ 1＝ａｓｉｎθｃｏｓωｔ Ｖ 2＝ｂｃｏｓθｓｉｎωｔ Ｖ 3＝−ｃｓｉｎθｃｏｓωｔ Ｖ 4＝−ｄｃｏｓθｓｉｎωｔ ａ，ｂ，ｃ，ｄ：定数

【００１１】 ここで、演算部４０は、例えば図３に示す構成になっている。 図３において、演算部４０は、アンプＡ 1〜Ａ 3により各コイルに表われる電 圧信号Ｖ 1〜Ｖ 4について次式の演算を行なう。 Ｖ＝（Ｖ 1−Ｖ 3）＋（Ｖ 2−Ｖ4) ＝Ａｃｏｓ（ωｔ−φ−θ） φ＝ａｒｃｔａｎ｛（ｂ＋ｄ）／（ａ＋ｃ）｝ Ａ：定数 このようにして求めた信号Ｖは、ロ―パスフィルタ４１で低周波成分が抽出さ れ、コンパレ―タ４２で波形整形される。また、励磁手段３０が発生する励磁信 号Ｅｃｏｓωｔもコンパレ―タ４３により波形整形される。位相差カウンタ４４ はコンパレ―タ４２からの位相変調信号とコンパレ―タ４３からの位相変調され ない基準信号の位相差−φ−θをカウントする。これによって、ロ―タコアの回 転位置を与える位相θを求めることができる。位相θはロ―タコアが１回転する と３６０°変化するものであるため、位相θは絶対回転位置を与える位相になる 。

【００１２】 なお、ロ―タコアのコア幅はｓｉｎ関数で表わされるものに限らず、コアの１ 周について１周期分コア幅が変化するものであればよい。

【００１３】

【効果】

本考案によれば次の効果が得られる。 コイルはフィルム状コイルであるため、コイルを薄くすることができる。コイ ルが薄くなることから、ステ―タコアは従来例のような断面がコ字形のものにす ることなく、円板形状になったステ―タ板の表面上にフィルム状コイルを配置し た構成にできる。これによって、磁気レゾルバを偏平化できる。 ステ―タコアは円板形状になったステ―タ板の表面上に凸型形状の突極を形成 した単純な形状になるため、機械加工によらずエッチング加工によって作成でき る。これによって、ステ―タコアには機械加工による歪が生じることがなく、磁 気レゾルバの機械的誤差に起因する検出誤差を防止できる。 コイルはフィルム状コイルであるため、わざわざ配線作業を行なわなくても配 線パタ―ンによって接続される。これによって、磁気レゾルバの検出精度を向上 するためにコイル数を増やしもコイルの配線作業が面倒になることがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例の構成図である。

【図２】図１の磁気レゾルバのコア部分の構成図であ
る。

【図３】図１の磁気レゾルバの演算部の具体的構成例を
示した図である。

【図４】従来における磁気レゾルバの構成例を示した図
である。

【符号の説明】

１０ ロ―タコア ３０ 励磁手段 ４０ 演算部 ５１，５２ ステ―タ板 ５３ 1〜５３12，５５ 4，５５12 突極 ５４ 1〜５４12，５６ 4，５６12 フィルム状コイル

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転可能なロ―タコアと、位置固定され
   たステ―タコアと、前記ステ―タコアにある突極に巻か
   れたコイルと、このコイルを励磁する励磁手段を有し、
   前記コイルにかかる電圧を検出し、この検出電圧をもと
   に、コイルのインダクタンスが前記ロ―タコアの回転位
   置に応じて変わることを利用してロ―タコアの回転位置
   を検出する磁気レゾルバにおいて、 前記ロ―タコアは、リング形状になっていて、リング幅
   はリングの１周分について１周期変化するものであり、 前記ステ―タコアは、円板形状になっていてロ―タコア
   を上下から挟み込む２枚のステ―タ板からなり、各ステ
   ―タ板はロ―タコアと対向する面側には凸型形状をした
   突極が円周方向に沿って配列されていて、各突極にはフ
   ィルム状コイルが巻かれていて、突極とロ―タコアが重
   なる部分の面積はロ―タコアの回転に応じて周期的に変
   化するものであるとともに、 前記フィルム状コイルにかかる電圧を検出し、この検出
   電圧をもとに、フィルム状コイルのインダクタンスが突
   極とロ―タコアが重なる部分の面積に応じて変化するこ
   とを利用してロ―タコアの絶対回転位置を求める演算部
   と、 を具備したことを特徴とする磁気レゾルバ。
2. 【請求項２】 前記ステ―タコア及びロ―タコアは硅素
   鉄板をエッチング加工して作成したものであることを特
   徴とする請求項１記載の磁気レゾルバ。