JPH0559668B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、励磁巻線（一次側）と検出巻線
（二次側）とがともに固定子に巻回され、回転子
は磁性体からなるバリアブルリラクタンス形レゾ
ルバに関するものである。

〔従来の技術〕

従来、この発明のものの類似電機には古くから
固定子側と回転子側ともに巻線を施したシンク
ロ、レゾルバあるいは回転子が突極形磁性体から
なるマイクロシン等があつた。これ等は、近年ブ
ラシレス化、多極化、高精度化等が図られ、得ら
れた信号の処理回路も電子技術の発展にともな
い、LSI化、デジタル化と進み、信頼性の高い回
転位置検出器、速度検出器としてその利点が見直
され、シヤフトエンコーダ、アナログタコゼネレ
ータに換つて使用されつつある。しかし、実際ブ
ラシレス化には回転トランスを要し、多極化には
当然のことながら固定子側、回転子側ともにスロ
ツト数が増大し、コイル数も増し、大幅な工数増
加になり、コストも高くならざるを得なかつた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

一方、ブラシレスでバリアブルリラクタンス形
のマイクロシンに類似して、バーニアレゾルバや
バーニアシンクロの呼び名で知られる高精度レゾ
ルバがあるが、このものの場合、一次巻線と二次
巻線との間の電圧を誘起する磁気結合が小さく、
十分な変圧比が得られず、小さな出力電圧しか取
り出し得ないという問題点があつた。また、その
製造にあたつては偏心を無くする等の高度な加工
精度を要し、各極スロツトに集中巻されることか
ら、任意のスロツトに分布巻できず、巻線による
精度補正ができず、ほとんど機械的加工精度に頼
らざるを得ないという問題点もあつた。さらに、
バーニア構造であるため容易に多極化ができるも
のの多相出力は構造上困難であるという問題点も
あつた。

この発明は、上記の問題点を解消するためにな
されたもので、出力電圧が大きく、ブラシレスで
多極、多相化も容易で、製作加工も容易等の利点
を有するバリアブルリラクタンス形レゾルバを得
ることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係るバリアブルリラクタンス形レゾ
ルバは、磁性体からなる回転子と、この回転子と
同心に位置しており回転子の周面との間に僅かな
空隙を有して設けられている固定子とを備えてお
り、回転子は、周面に複数個のスロツトと歯部と
を同数個づつ有する回転子部どうしが回転方向に
半スロツト分ずれて互いに当接して構成され、固
定子は、回転子のスロツト、歯部と異なる数のス
ロツト、歯部が回転子のスロツト、歯部と対面し
て周面に形成されている固定子鉄心と、この固定
子鉄心と同心に固定子鉄心に巻回されているコイ
ルと、このコイルと固定子鉄心とを巻心として固
定子鉄心のスロツトにトロイダル状に巻回されて
いる複数個のコイルとから構成されているもので
ある。

〔作用〕

この発明においては、回転子が１歯ピツチ分回
転すると極は隣りの同極まで回転し、一次励磁側
のコイルに入力された周波数の交流は、搬送周
波数がでその振幅が変調された１サイクル分の
レゾルバ電気信号として二次出力側のコイルから
得られる。

〔実施例〕

以下、この発明の実施例を図について説明す
る。第１図はこの発明の一実施例を示す要部透視
斜視図であつて、回転子１は、磁性体からなり、
円環状の形をした回転子部Ra，Rbから構成され
ている。各回転子部Ra，Rbの外周面にはスロツ
ト２と歯部３とがそれぞれ同数形成され、かつ各
回転子部Ra，Rbの両側面は、互いに半スロツト
分回転方向にずれた状態で当接している。

回転子１の外周には僅かな空隙を有して回転子
１と同心の固定子４が設けられている。この固定
子４は、リング状に巻回されたコイル５と、この
コイル５を断面で凹状に取り囲む固定子鉄心６
と、この固定子鉄心６とコイル５とを巻心として
トロイダル状に巻回された複数個のコイル７とか
ら構成されている。固定子鉄心６の内周面にはス
ロツト８と歯部９とが同数個形成されており、こ
のスロツト８に前記コイル７が巻回されている。
スロツト８または歯部９の数Ｎは前記回転子１の
スロツト２または歯部３の数よりｎ個だけ増減関
係にある。固定子鉄心６の外周面には、この発明
のレゾルバが他機器に組み込まれる場合の嵌合部
となる外歯１０が形成されている。

上記のように構成されたレゾルバにおいては、
歯数Ｎの固定子鉄心６と歯数Ｎ±ｎの回転子１と
が対面すると、固定子鉄心６と回転子１との間に
は、ｎ箇所の磁気的結合が密となるところと、そ
の間に同数の粗となるところができる。これを便
宜上密部をCL極、粗部をOP極と呼ぶこととす
る。回転子１は、互いに半スロツト分回転方向に
ずれた、回転子部６ａと回転子部Rbとから構成
されているので、丁度回転子部Ra側にCL極がで
きる位置では回転子部Rb側にOP極ができる。

第２図は回転子１と固定子鉄心６との囲置関係
を示す上記説明図であり、この第２図の場合に
は、固定子鉄心６の歯部９の数Ｎは16個、回転子
１の歯部３の数は18個で、回転子１の歯部３の数
が固定子鉄心６の歯部９の数よりも２個多い。そ
のため、回転子部Raでは、CL極が180゜の角度の
間隔をおいて２箇所にできており、この両CL極
間にはOP極が計２箇所できている。回転子部Rb
では、回転子部RaのCL極に対応してOP極が、
回転子部RaのOP極に対応してCL極がそれぞれ
できている。

このような状態において回転子１を回転させた
場合、回転子１が１歯ピツチ毎に移動する間に
CL極、OP極は隣りの同極まで回転する。その回
転方向は、回転子１の歯部３の数が固定子鉄心６
の歯部９の数よりｎ個多い場合には回転子１と同
方向に、ｎ個少ない場合には回転子１と反対方向
になる。第２図の場合には、回転子１を１歯ピツ
チ20゜（360゜／18箇）時計方向に回転させたとき、
全各極とも隣りの同極まですなわち180゜（360゜／
２）時計方向に回転する。同様に回転子１が反時
計方向に回転したときも、全各極は180°反時計方
向に回転する。

次に、固定子４の一構成部材であるコイル５が
作る磁路について説明する。コイル５を一次励磁
側としたとき、このコイル５には周波数の交流
が印加される。このとき作られる磁路を、第２図
中の歯部３，９を省略した第３図に示す。回転子
部Ra側ではCL₁−OP₁−CL₂−OP₂極、回転子部
Rb側ではOP₂−CL₁−OP₁−CL₂極ができており、
コイル５を周回する磁路ループl₁，l₂，l₃，l₄の４
つのループができる。磁路ループl₁については、
図中軸方向手前側である回転子部Ra側のCL₁極
で固定子４から回転子部Ra側に移つた磁路は、
回転子１を通り、図中軸方向奥側である回転子部
Rb側のCL₁極で固定子４側に再び移り、固定子
鉄心６を通つて初めに戻る。

このとき、二次出力側となつた複数個のコイル
７のうち極位置に巻かれた第４図中のコイル７−
Ｓには電圧は発生せず、極間中央に巻かれたコイ
ル７−Ｃには、励磁周波数の最大電圧が発生す
る。極ピツチ毎の発生電圧はループl₁，l₂，l₃，l₄
が示すとおり互いに逆位相となるため、固定子鉄
心６に対する複数個のコイル７の結線は極ピツチ
毎に逆巻きとなる方向になつている。また、コイ
ル７−Ｓとコイル７−Ｃとの間に巻かれたコイル
群７−ｍには極の粗密の程度に応じてその中間の
電圧が誘起される。

この状態で回転子１が１歯ピツチ分回転するご
とにOP極、CL極は隣りの同極まで回転するため
に、二次出力側の各コイル７には、搬送周波数が
でその振幅が変調された１サイクル分のレゾル
バ電気信号が得られる。すなわち、コイル７−Ｓ
ではsin相となり、コイル７−Ｃではcos相が形づ
くられ、その他の各コイル７と合せて多相出力を
得ることができる。また、１歯ピツチ分の回転子
１の回転で１サイクル分のレゾルバ電気信号が発
生することから、各相とも回転子１の歯部３の数
だけ多極化となつている。

なお、精度の高いレゾルバ信号を得るにはでき
る限り、１サイクル波形が正弦波状であることが
望ましく、各相コイルは既存のバーニアレゾルバ
のように各極に集中突極巻きする必要はなく、他
の多極レゾルバ同様分布巻きできることはいうに
及ばない。

また、上記実施例では回転子１が固定子４の内
側に位置したインナーロータタイプのものについ
て説明したが、ロボツト関節用や他の目的によつ
ては回転子と固定子間の相対的な回転移動が検出
されればよい場合も多く、時として回転子が固定
子の外側にあるアウターロータタイプのものでも
よい。このときの固定子側のコイルは外側から直
接巻き込め、その製作作業は上記実施例のものよ
りさらに容易にできる。

さらに、従来のレゾルバが一次励磁側と二次出
力側を入れ換えて位相変調方式でも使われるよう
に、この発明のレゾルバも一次側、二次側がトラ
ンス結合されていることには変りなく、先の説明
とは逆にsin相、cos相を一次側とし、リング状に
巻回されたコイル５側を二次出力側としてもよ
い。

さらにまた、各々回転子の歯部の数を変え極数
の異なつたこの発明によるレゾルバを複数個、軸
方向または同心円状に並べた構造をとり、複速レ
ゾルバの構成にすることも可能である。

〔発明の効果〕

以上説明したようにこの発明によれば、固定子
鉄心、回転子は周知の技術により容易に製作さ
れ、固定子にリング状に巻回されるコイルも他の
レゾルバには見られない簡単なものであり、さら
に固定子のスロツトにトロイダル状に巻回される
複数のコイルは、幾種類もの多数のコイルを手作
業でスロツトに入れる必要もなく、ターン数記憶
機構をもつたトロイダル巻線機によつて自動的に
巻回されるように、どの製作作業をとつても簡
単、容易であり、低価格のものとなる。

また、固定子と回転子間との空隙全周が常に磁
気結合しうる構造であり、励磁側で発生した全交
番磁界が二次側の分布コイルと全て結合する構造
であるため、得られる電圧も大きく、ノズルにも
強い。

さらに、回転子の歯部の数分の多極化が図れる
ので、必要に応じて十分多い極数を有するものと
することができる。

さらにまた、固定子のスロツトにトロイダル状
に巻回された複数コイルからは単純なsin相およ
びcos相のみならず多相出力が容易に得られる。

また、各相分布巻が容易に可能であり、出力が
上昇するのみならず、巻線による精度補正が容易
にできる。

さらに、一つの出力巻線が円周上に分割統合さ
れることから、回転子の取付、加工から生じる偏
心、固定子鉄心材料のアンバランス、歯ピツチの
加工誤差等によるアンバランス等を平均化し、抑
えることができ、レゾルバの精度向上が図れる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図はこの発明の一実施例を示
し、第１図は要部透視斜視図、第２図は固定子鉄
心、回転子のそれぞれの歯部の位置関係を示す説
明図、第３図は第２図における磁路を示す説明
図、第４図は固定子鉄心のスロツトに巻回される
コイルの配置を示す説明図である。 １……回転子、２……スロツト、３……歯部、
４……固定子、５……コイル、６……固定子鉄
心、７……コイル、８……スロツト、９……歯
部、Ra……回転子部、Rb……回転子部、CL……
磁気的結合密部、OP……磁気的結合粗部、ｌ…
…磁路ループ。なお、各図中、同一符号は同一又
は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 磁性体からなる回転子と、この回転子と同心
   に位置しており回転子の周面との間に僅かな空隙
   を有して設けられている固定子とを備え、前記回
   転子は、周面に複数個のスロツトと歯部とを同数
   個づつ有する回転子部どうしが回転方向に半スロ
   ツト分ずれて互いに当接して構成され、前記固定
   子は、前記回転子のスロツト、歯部と異なる数の
   スロツト、歯部が回転子のスロツト、歯部と対面
   して周面に形成されている固定子鉄心と、この固
   定子鉄心と同心に固定子鉄心に巻回されているコ
   イルと、このコイルと前記固定子鉄心とを巻心と
   して固定子鉄心の前記スロツトにトロイダル状に
   巻回されている複数個のコイルとから構成されて
   いるバリアブルリラクタンス形レゾルバ。