JPH0616810U - Rotation angle detector - Google Patents

Rotation angle detector

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JPH0616810U
JPH0616810U JP5963692U JP5963692U JPH0616810U JP H0616810 U JPH0616810 U JP H0616810U JP 5963692 U JP5963692 U JP 5963692U JP 5963692 U JP5963692 U JP 5963692U JP H0616810 U JPH0616810 U JP H0616810U
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exciting
exciting salient
rotor
rotation angle
salient pole
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久寛 石原
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Nidec Sankyo Corp
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Nidec Sankyo Corp
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  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 比較的簡易な構成で回転角度検出装置の検出
位相誤差を最小とし、信頼性を向上させる。 【構成】 励磁突極対の先端部が配置される円周の内径
の1/2をLR、上記ロータの外径の1/2をSR、上
記偏心ロータの回転中心からの偏心量をdとしたとき、
d/LRを0.05±0.02の範囲とするとともに、
SR/LRを0.86±0.02の範囲とし、かつ前記
偏心ロータの回転中心から見た角度で表した上記各励磁
突極の先端部の幅SWを20°≦SW≦50°としたも
の。
(57) [Abstract] [Purpose] To improve the reliability by minimizing the detection phase error of the rotation angle detection device with a relatively simple configuration. [Constitution] 1/2 of the inner diameter of the circumference where the tips of the exciting salient pole pairs are arranged is LR, 1/2 of the outer diameter of the rotor is SR, and the amount of eccentricity from the rotation center of the eccentric rotor is d. When I did
While setting d / LR in the range of 0.05 ± 0.02,
SR / LR was set in the range of 0.86 ± 0.02, and the width SW of the tip of each exciting salient pole expressed by the angle viewed from the rotation center of the eccentric rotor was set to 20 ° ≦ SW ≦ 50 °. thing.

Description

【考案の詳細な説明】[Detailed description of the device]

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】[Industrial applications]

本考案は、磁路のリラクタンスを回転角度に応じて変化させることによって、 回転角度の検出を行うようにした可変リラクタンス形の回転角度検出装置に関す る。 The present invention relates to a variable reluctance type rotation angle detection device for detecting a rotation angle by changing the reluctance of a magnetic path according to the rotation angle.

【0002】[0002]

【従来の技術】[Prior art]

特公昭62−58445号公報等に記載されている従来の可変リラクタンス形 の回転角度検出装置では、励磁コイル(1次巻線)及び検出コイル(2次巻線) が巻回されたステータ(鉄心)と、このステータに対して適宜のギヤップをあけ て対峙するロータ(鉄心)とが組合わされて、電磁式の検出装置が構成されてい る。そして印加される励磁用交流信号と、上記検出コイルを通して得られる出力 信号との間で、ロータの回転角度に対応する位相ずれ検出信号を得ている。 In a conventional variable reluctance type rotation angle detecting device described in Japanese Patent Publication No. 62-58445, a stator (iron core) around which an exciting coil (primary winding) and a detecting coil (secondary winding) are wound. ) And a rotor (iron core) facing the stator by opening a proper gear to form an electromagnetic detection device. Then, a phase shift detection signal corresponding to the rotation angle of the rotor is obtained between the applied excitation AC signal and the output signal obtained through the detection coil.

【0003】 例えば、図3に示されているように円筒形の偏心ロータを用いるものにおいて は、中空円筒状をなすステータ1の内部で回転駆動される円筒形のロータ2が、 当該ロータ2自身の形状中心から所定量ずらした位置を回転中心とするように偏 心配置されている。そしてこの円筒形ロータ2の円周側面と、上記ステータ1に 設けられた4つの各励磁突極A,B,C,Dの先端面との間の空隙距離すなわち 磁気抵抗が、前記ロータ2の回転に伴って変化されるように構成されている。こ の場合における磁気抵抗の変化は、ロータ2の回転角の関数となり、それを回転 位置情報として電気信号に変換するものである。For example, in the case where a cylindrical eccentric rotor is used as shown in FIG. 3, the cylindrical rotor 2 that is rotationally driven inside the stator 1 having a hollow cylindrical shape is the rotor 2 itself. It is eccentrically arranged so that the center of rotation is a position displaced from the center of the shape by a predetermined amount. The air gap distance between the circumferential side surface of the cylindrical rotor 2 and the tip surfaces of the four exciting salient poles A, B, C, D provided on the stator 1 is the magnetic resistance of the rotor 2. It is configured to change with rotation. The change in the magnetic resistance in this case is a function of the rotation angle of the rotor 2 and is converted into an electric signal as rotation position information.

【0004】 このとき上記ステータ1の各励磁突極A,B,C,Dには、2系統の励磁コイ ル(1次巻線)3,3がそれぞれ差動的に巻回されているとともに、検出コイル (2次巻線)4が、直列接続されるようにして巻回されている。そして全体の検 出電圧Vout は、各極の誘起電圧eA 〜eD の和で与えられる。すなわち図4の 等価回路によっても明らかなように、励磁コイル5及び検出コイル7の各巻数を 各々N1 ,N2 とするとき、上記検出電圧Vout は、次式で表される。At this time, two exciting coils (primary windings) 3 and 3 are differentially wound around each exciting salient poles A, B, C and D of the stator 1. The detection coil (secondary winding) 4 is wound so as to be connected in series. The total detection voltage V out is given by the sum of the induced voltages e A to e D of the respective poles. That is, as is apparent from the equivalent circuit of FIG. 4, when the numbers of turns of the exciting coil 5 and the detecting coil 7 are N 1 and N 2 , respectively, the detection voltage V out is represented by the following equation.

【数1】 ここでキルヒホッフの法則(φ A+φ B+φ C+φ D=0)より、 φ B+φ D=−( φ A+φ C) であるから、[Equation 1] Here, from Kirchhoff's law (φ A + φ B + φ C + φ D = 0), φ B + φ D = − (φ A + φ C )

【数2】 ここで、再びキルヒホッフの法則を用いて、[Equation 2] Here again, using Kirchhoff's law,

【数3】 したがって[Equation 3] Therefore

【数4】 数式4を数式2に代入して、整理すると、[Equation 4] Substituting equation 4 into equation 2 and rearranging,

【数5】 ここで、[Equation 5] here,

【数6】 であり、上記数式5が、偏心ロータを用いた可変リラクタンス形の回転角度検出 装置の入出力特性基本式となる。ここで各励磁突極のパーミアンスの回転角依存 性の組み合わせから求まる (PA−PC)(PB+PD) 及び (PA+PC)(PB−PD) の関数形 が各々、[Equation 6] Equation 5 above is a basic equation of input / output characteristics of a variable reluctance type rotation angle detection device using an eccentric rotor. Here, the functional forms of (P A −P C ) (P B + P D ) and (P A + P C ) (P B −P D ), which are obtained from the combination of the rotation angle dependence of the permeance of each exciting salient pole, are respectively

【数7】 となる時が理想状態であり、その場合のみ[Equation 7] Is the ideal state, and only in that case

【数8】 [Equation 8]

【0005】[0005]

【考案が解決しようとする課題】[Problems to be solved by the device]

ところが現実には、真円形断面積を有するロータで厳密に上記の様な理想状態 となることは有り得ず、偏心ロータを用いた可変リラクタンス形の回転角度検出 装置の動作原理から派生する本質的な検出誤差すなわち機構部の構造に起因する 位相誤差が本質的に生じるという問題がある。この位相誤差ε(θ)は、上記数 式5及び数式8の位相差を求めることで導出されるものであり、機構部寸法条件 によって決定されるパーミアンスPA (θ)〜PD (θ)の関数として、次式の ように表記される。However, in reality, a rotor having a true circular cross-sectional area cannot be exactly in the ideal state as described above, and the essential principle derived from the operating principle of a variable reluctance type rotation angle detection device using an eccentric rotor is essential. There is a problem that a detection error, that is, a phase error due to the structure of the mechanical section essentially occurs. This phase error ε (θ) is derived by obtaining the phase difference in the above equations (5) and (8), and permeance P A (θ) to P D (θ) determined by the dimensional conditions of the mechanism section. It is expressed as a function of.

【数9】 [Equation 9]

【0006】 そこで本考案は、比較的簡易な構成で、検出位相誤差を最小とすることができ るようにした回転角度検出装置を提供することを目的とする。Therefore, it is an object of the present invention to provide a rotation angle detecting device which has a relatively simple structure and which can minimize a detected phase error.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】[Means for Solving the Problems]

上記目的を達成するため本考案は、励磁コイルが差動的に巻回された励磁突極 対を円周方向に所定の角度間隔で複数対有するとともに、各励磁突極による誘導 電圧を取り出す検出コイルを設けてなるステータと、上記各ステータ励磁突極を 通る磁路のリラクタンスを回転角度に応じて変化させる形状を有する偏心ロータ とを備え、上記各励磁突極を、当該励磁突極の角度間隔に対応する位相ずれの生 じた複数の交流信号によって夫々各別に励磁し、これにより上記偏心ロータの回 転角度に対応する位相ずれの生じた交流信号が上記2次巻線から出力される回転 角度検出装置において、上記励磁突極対の先端部が配置される円周の内径の1/ 2をLR、上記偏心ロータの外径の1/2をSR、上記偏心ロータの回転中心か らの偏心量をdとしたとき、d/LRを0.05±0.02の範囲とするととも に、SR/LRを0.86±0.02の範囲とし、かつ前記偏心ロータの回転中 心から見た角度で表した上記各励磁突極の先端部の幅SWを20°≦SW≦50 °とした構成を有している。 In order to achieve the above object, the present invention has a plurality of pairs of exciting salient poles in which an exciting coil is differentially wound at predetermined angular intervals in the circumferential direction, and detects the induced voltage by each exciting salient pole. A stator provided with a coil and an eccentric rotor having a shape that changes the reluctance of a magnetic path passing through each stator exciting salient pole according to a rotation angle are provided. A plurality of alternating current signals with phase shifts corresponding to the intervals are separately excited, whereby an alternating current signal with a phase shift corresponding to the rotation angle of the eccentric rotor is output from the secondary winding. In the rotation angle detection device, LR is 1/2 of the inner diameter of the circumference where the tips of the exciting salient pole pairs are arranged, SR is 1/2 of the outer diameter of the eccentric rotor, and the rotation center of the eccentric rotor is Eccentricity of Then, d / LR was set in the range of 0.05 ± 0.02, SR / LR was set in the range of 0.86 ± 0.02, and the angle was viewed from the center of rotation of the eccentric rotor. The width SW of the tip portion of each of the exciting salient poles is set to 20 ° ≦ SW ≦ 50 °.

【0008】[0008]

【作用】 このような手段における機構部の寸法条件によれば、検出位相誤差が最小にな される。According to the dimensional conditions of the mechanism section in such means, the detected phase error is minimized.

【0009】[0009]

【実施例】【Example】

以下、本考案の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。 本考案における回転角度検出装置の基本構造は、従来品と同様である。すなわ ち図3に示されているように、中空円筒状をなすステータ(鉄心)1の内壁部に は、当該ステータ1の円筒中心Oに向かって四方から4つの励磁突極A,B,C ,Dが突出するように形成されている。これらの各励磁突極A,B,C,Dは、 円周方向に90度の間隔でそれぞれ配置されており、半径方向に対向する2つの 励磁突極A及びCが1つの対をなし、励磁突極B及びDがもう1つの対をなして いる。また図1に示されているように、上記各励磁突極A,B,C,Dの先端部 は、前記ステータ中心Oの同心円として形成された破線円周上に配置されている 。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The basic structure of the rotation angle detecting device in the present invention is the same as the conventional product. That is, as shown in FIG. 3, the inner wall portion of the hollow cylindrical stator (iron core) 1 has four exciting salient poles A, B from four sides toward the cylindrical center O of the stator 1. C and D are formed so as to project. These exciting salient poles A, B, C, D are arranged at intervals of 90 degrees in the circumferential direction, and two exciting salient poles A and C facing each other in the radial direction form one pair, Exciting salient poles B and D form another pair. Further, as shown in FIG. 1, the tip portions of the exciting salient poles A, B, C, D are arranged on the circumference of a broken line formed as a concentric circle of the center O of the stator.

【0010】 これら各励磁突極A,B,C,Dの配置円である破線円の内部側領域には、中 実円筒形のロータ(鉄心)2が、図示を省略した駆動機構によって回転されるよ うに配置されている。このロータ2の回転中心は、上記破線円周の中心すなわち ステータ中心Oに設定されているが、当該ロータ2の円筒形状の中心O’は、上 記回転中心Oから距離dだけずらされた位置に設定されている。すなわち、その 距離dだけ偏心した配置関係になされている。A solid cylindrical rotor (iron core) 2 is rotated by a drive mechanism (not shown) in an area on the inner side of a broken circle, which is the arrangement circle of these exciting salient poles A, B, C, and D. It is arranged so that The center of rotation of the rotor 2 is set to the center of the circumference of the broken line, that is, the center O of the stator, but the center O ′ of the cylindrical shape of the rotor 2 is displaced from the center O of rotation by a distance d. Is set to. That is, the positional relationship is eccentric by the distance d.

【0011】 図3に戻って、上記ステータ1における励磁突極対A及びC(または2B及び 3D)には、励磁コイル(1次巻線)3A及び3C(または2B及び3D)がそ れぞれ差動的に巻回されているとともに、検出コイル(2次巻線)7A及び7C (または7B及び7D)が直列接続されるようにして巻回されている。Returning to FIG. 3, the exciting salient pole pairs A and C (or 2B and 3D) in the stator 1 are provided with exciting coils (primary windings) 3A and 3C (or 2B and 3D), respectively. In addition to being differentially wound, the detection coils (secondary windings) 7A and 7C (or 7B and 7D) are wound so as to be connected in series.

【0012】 この場合、上記各励磁突極A,B,C,Dにおいて内端側に向う磁束の方向を 正相とするとき、励磁コイル3A及び3C(または3B及び3D)は、当該励磁 コイルによって生じる磁束が互いに逆相となるように巻回されている。より詳し くは、励磁コイル3Aによって励磁突極Aに矢印xに示すように極端部から出る 方向に磁束が生ぜしめられるとき、それと対を成す励磁突極Cには、励磁コイル 3Cによって矢印x’に示すように極端部に入る方向に磁束が形成されるように 、上記励磁コイル3A及び3Cが差動的に巻回されている。したがって励磁突極 対A及びCには、ステータ1の中心空間に配されたロータ2を介して同方向の磁 束の流れが形成される。もう一方の励磁突極対B及びDに関しても、同様に励磁 コイル3B及び3Dが差動的に巻回されている。このように励磁突極対A及びC (またはB及びD)に励磁コイルを差動的に巻回する理由は、後述のように各励 磁突極対A及びCあるいはB及びDが異なる交流信号によって励磁されるためで あり、同一の交流信号によって励磁される極どうし(AとCあるいはBとC)で 磁束の流れを保証するためである。In this case, when the direction of the magnetic flux toward the inner end side of each of the exciting salient poles A, B, C, D is a positive phase, the exciting coils 3A and 3C (or 3B and 3D) are The magnetic fluxes generated by the windings are wound so that they have opposite phases. More specifically, when a magnetic flux is generated in the exciting salient pole A by the exciting coil 3A in the direction of exiting from the extreme portion as shown by the arrow x, the exciting salient pole C forming a pair with the magnetic flux generates an arrow x by the exciting coil 3C. The exciting coils 3A and 3C are differentially wound so that a magnetic flux is formed in the direction of entering the extreme portion as shown in FIG. Therefore, a magnetic flux flow in the same direction is formed in the exciting salient pole pairs A and C via the rotor 2 arranged in the central space of the stator 1. Similarly, for the other exciting salient pole pair B and D, the exciting coils 3B and 3D are differentially wound. The reason why the exciting coil is differentially wound around the exciting salient pole pairs A and C (or B and D) in this way is that each exciting salient pole pair A and C or B and D is different in alternating current as will be described later. This is because it is excited by a signal, and the flow of magnetic flux is guaranteed between poles (A and C or B and C) that are excited by the same AC signal.

【0013】 各励磁突極A〜Dの端部に対して適宜のギャップを介在させて対峙するロータ 2は、回転軸5と一体に回転される。この回転軸5は、上記回転中心Oと同軸に 設けられるものであって、検出対象である回転角度θが与えられる。また上述し たようにロータ2は、回転軸5の回転中心Oに対して偏心して取り付けられた円 筒形状をなしており、ステータ1の各励磁突極A,B,C,Dを通る磁路のリラ クタンスを回転角度θに応じて変化させるように構成されている。そしてこの偏 心配置された円筒形状のロータ2の回転駆動によって、当該ロータ2の円筒側面 と各励磁突極A,B,C,Dの先端部との間に介在するギャップの距離が、回転 角度θに応じて変化される。そしてこのギャップの変化によって、ロータ2の1 回転につき1周期分のリラクタンス変化が各励磁突極A,B,C,Dにもたらさ れる。The rotor 2 facing the end portions of the exciting salient poles A to D with an appropriate gap interposed therebetween is rotated integrally with the rotating shaft 5. The rotation shaft 5 is provided coaxially with the rotation center O, and is given a rotation angle θ which is a detection target. Further, as described above, the rotor 2 has a cylindrical shape that is eccentrically attached to the rotation center O of the rotary shaft 5, and the magnets passing through the excitation salient poles A, B, C, D of the stator 1 are connected to each other. It is configured to change the reluctance of the road according to the rotation angle θ. By the rotational driving of the eccentrically arranged cylindrical rotor 2, the distance of the gap interposed between the cylindrical side surface of the rotor 2 and the tip of each exciting salient pole A, B, C, D is rotated. It is changed according to the angle θ. Then, due to the change in the gap, a reluctance change corresponding to one cycle per one rotation of the rotor 2 is brought to the exciting salient poles A, B, C and D.

【0014】 一方励磁突極対A及びCと、励磁突極対B及びDとは、90度位相のずれた交 流信号によって別々に励磁される。本実施例では、励磁突極対A及びCに対応す る励磁コイル3A及び3Cが直列接続されており、その途中に配置された発振器 5から余弦波信号ia =Icos ωtが印加される。また励磁突極対B及びDの励 磁コイル3B及び3Dが直列接続されており、その途中に配置された発振器6か ら正弦波信号ib=Isin ωtが印加される。励磁コイル3A及び3Cだけを抜 き出してみると、両者は同相直列接続のように見えるが、両者が巻回された励磁 突極対A及びCの向き、すなわち両者によって発生される磁束の向きを考慮する と、両者は実質的に逆相直列接続されている。換言すれば、両者が差動的に巻回 されている。励磁コイル3B及び3Dに関しても同様である。On the other hand, the magnetic excitation salient pole pairs A and C and the magnetic excitation salient pole pairs B and D are separately excited by an alternating signal whose phase is shifted by 90 degrees. In this embodiment, the exciting coils 3A and 3C corresponding to the exciting salient pole pairs A and C are connected in series, and the cosine wave signal i a = Icos ωt is applied from the oscillator 5 arranged in the middle thereof. Further, the exciting coils 3B and 3D of the exciting salient pole pairs B and D are connected in series, and the sine wave signal ib = Isin ωt is applied from the oscillator 6 arranged in the middle of the exciting coils 3B and 3D. If only the exciting coils 3A and 3C are extracted, both appear as in-phase series connection, but the directions of the exciting salient pole pairs A and C around which they are wound, that is, the direction of the magnetic flux generated by both Considering the above, both are substantially connected in anti-phase series. In other words, both are differentially wound. The same applies to the exciting coils 3B and 3D.

【0015】 さらに前記検出コイル(2次巻線)4は、各励磁突極A,B,C,Dによって 夫々誘起される電圧を取り出すために巻回されている。本実施例では、励磁突極 A及びCに対して検出コイル4A及び4Cが夫々同相で巻回されているとともに 、励磁突極B及びDに対して検出コイル4B及び4Dが夫々同相で巻回されてお り、上記検出コイル4A及び4Cと検出コイル4B及び4Dとは互いに逆相であ る。これら検出コイル4A〜4Dは直列接続されており、各励磁突極A,B,C ,Dにおいて夫々誘起された電圧の合成信号Eが取り出されるように構成されて いる。この出力信号Eは、励磁用交流信号ia =Icos ωtまたはib =Isin ωtに対してロータ2の回転角度θに対応する位相ずれが生じた交流信号となる 。この点について以下説明する。Further, the detection coil (secondary winding) 4 is wound in order to extract the voltages respectively induced by the exciting salient poles A, B, C and D. In this embodiment, the detection coils 4A and 4C are wound in phase with the excitation salient poles A and C, respectively, and the detection coils 4B and 4D are wound in phase with the excitation salient poles B and D, respectively. Therefore, the detection coils 4A and 4C and the detection coils 4B and 4D have opposite phases. These detection coils 4A to 4D are connected in series, and are configured so that the combined signal E of the voltages respectively induced at the respective exciting salient poles A, B, C and D can be taken out. The output signal E becomes an AC signal having a phase shift corresponding to the rotation angle θ of the rotor 2 with respect to the excitation AC signal i a = Icos ωt or i b = Isin ωt. This point will be described below.

【0016】 ここで本実施例における機構部の寸法条件が、次のように規定されている。ま ず図1に示されているように、励磁突極A,B,C,Dの配置円である破線円周 の半径をLR、ロータ2の外半径をSR、ロータ2の偏心量をd、ステータ1の 励磁突極幅を、ロータ2の回転中心Oからの角度でSWとする。そして、上記励 磁突極A,B,C,Dの配置円の半径LRと、ロータ2の偏心量dとの比である d/LRが、0.05±0.02の範囲に設定されているとともに、上記励磁突 極A,B,C,Dの配置円の半径LRと、ロータ2の半径SRとの比であるSR /LRが、086±0.02の範囲に設定され、かつ前記励磁突極の先端部の幅 SWが、20°≦SW≦50°に設定されている。Here, the dimensional conditions of the mechanical section in the present embodiment are defined as follows. First, as shown in FIG. 1, the radius of the broken line circle that is the arrangement circle of the exciting salient poles A, B, C, D is LR, the outer radius of the rotor 2 is SR, and the eccentricity of the rotor 2 is d. The width of the exciting salient poles of the stator 1 is SW at an angle from the rotation center O of the rotor 2. Then, the ratio d / LR, which is the ratio of the radius LR of the arrangement circle of the exciting salient poles A, B, C, D and the eccentricity d of the rotor 2, is set in the range of 0.05 ± 0.02. In addition, SR / LR, which is the ratio of the radius LR of the circle in which the salient magnetic poles A, B, C, D are arranged and the radius SR of the rotor 2, is set in the range of 086 ± 0.02, and The width SW of the tip end portion of the exciting salient pole is set to 20 ° ≦ SW ≦ 50 °.

【0017】 前述した従来技術で説明したように、偏心ロータを用いた可変リラクタンス形 の回転角度検出装置故の本質的な誤差は、パーミアンスの角度依存性PA (θ) 〜PB (θ)によって決定される。このパーミアンスが、機構部の寸法条件によ ってどの様に律則されるかを次に考察してみる。考察の前提として、空隙磁路内 の磁束の拡がりや、励磁突極間でのもれ磁束等に関する厳密な議論は省略するこ ととし、ロータ側面に対向する励磁突極間のギャップ長のみが各パーミアンスを 決定するものと仮定する。As described in the above-mentioned prior art, the essential error due to the variable reluctance type rotation angle detecting device using the eccentric rotor is that the permeance angle dependence P A (θ) to P B (θ) Determined by Next, let us consider how this permeance is governed by the dimensional conditions of the mechanical section. As a premise for the consideration, strict discussion on the spread of the magnetic flux in the air gap magnetic path and the leakage magnetic flux between the exciting salient poles is omitted, and only the gap length between the exciting salient poles facing the rotor side surface is omitted. It is assumed that each permeance is determined.

【0018】 まず図1に示されているように、パーミアンスの振る舞いを決定する機構部寸 法パラメータとして、上述した機構部の寸法条件であるLR(ステータ半径)、 SR(ロータ半径)、d(偏心量)、SW(ステータ励磁突極の幅)及びθ(回 転角度)を考える。4つの励磁突極A,B,C,Dは、機械角で90度毎に対称 に設けられているため、1つの励磁突極に対応するパーミアンスの角度依存性を 求めれば、残りの励磁突極に対応するパーミアンスの角度依存性は、求めた1つ の結果に、各々90度の位相差を付加してやれば良いこととなる。First, as shown in FIG. 1, as the mechanical unit sizing parameters that determine the behavior of permeance, LR (stator radius), SR (rotor radius), d ( Consider eccentricity), SW (width of stator exciting salient pole) and θ (rotation angle). Since the four exciting salient poles A, B, C, and D are symmetrically arranged at 90 ° mechanical angles, if the angle dependence of permeance corresponding to one exciting salient pole is obtained, the remaining exciting salient poles are obtained. The angle dependence of permeance corresponding to a pole can be obtained by adding a phase difference of 90 degrees to each of the obtained results.

【0019】 ここでは図2のように励磁突極Aとロータ2との間のギャップ長が最短になる 状態を機械角θの原点とし、励磁突極Aに対するパーミアンスの角度依存性PA (θ)を求めてみる。まず最初に、ロータ2の回転中心Oから任意の回転角θに おける励磁突極Aとロータ2間のギャップ長を求めるべく、ロータ2に相当する 幾何学系の円と、偏心位置(d,0 )を通る直線の交点(x0 ,y0 )を求める。 これは、Here, as shown in FIG. 2, the origin of the mechanical angle θ is defined as a state in which the gap length between the exciting salient pole A and the rotor 2 is the shortest, and the angular dependence P A (θ of the permeance with respect to the exciting salient pole A P (θ ). First, in order to obtain the gap length between the exciting salient pole A and the rotor 2 at an arbitrary rotation angle θ from the rotation center O of the rotor 2, a geometrical circle corresponding to the rotor 2 and an eccentric position (d, The intersection (x 0 , y 0 ) of the straight line passing through 0 ) is obtained. this is,

【数10】 なる連立方程式を解いて、次のように求まる。[Equation 10] The following simultaneous equations are solved to obtain as follows.

【数11】 ここに0°<θ<180°のときy0 >0であり、 180°<θ<360° のときy0 <0となる。[Equation 11] Here, y 0 > 0 when 0 ° <θ <180 °, and y 0 <0 when 180 ° <θ <360 °.

【0020】 この求められた点(x0 ,y0 )と原点Oとの距離は、回転角θにおける回転 中心Oからロータ2の外周までの距離に相当するため、このときのギャップ長 G(θ)は次式で求められる。Since the distance between the obtained point (x 0 , y 0 ) and the origin O corresponds to the distance from the rotation center O at the rotation angle θ to the outer circumference of the rotor 2, the gap length G ( θ) is calculated by the following equation.

【数12】 [Equation 12]

【0021】 一方磁気抵抗Rm (θ)はギャップ長に比例し、かつ磁路断面積に反比例する ことから、求めるパーミアンスPA (θ)は、On the other hand, since the magnetic resistance R m (θ) is proportional to the gap length and inversely proportional to the magnetic path cross-sectional area, the required permeance P A (θ) is

【数13】 で与えられる。[Equation 13] Given in.

【0022】 上式中では、パーミアンスすなわち位相誤差の値を左右する回転角度検出装置 の機構部の寸法パラメータとして、ステータ内半径;LR、ロータ外半径; SR、偏心量;d、ステータ励磁突極の幅;SW、の4つを考慮したが、単 純な幾何学的空隙長の回転角依存性の算出からパーミアンスの関数形を求めてい るため、相似形な機構部に対しては同結果が得られることとなる。したがってこ こでは、ロータ外半径及び偏心量をステータ内半径で規格化し、SR/LR、 d/LR、SWの3パラメータに対する検討を行うことにする。In the above equation, the inner radius of the stator; LR, the outer radius of the rotor; SR, the amount of eccentricity; d, the stator exciting salient poles are used as the dimensional parameters of the mechanical portion of the rotation angle detection device that affects the permeance, that is, the value of the phase error. Width; SW, but the permeance functional form is calculated from the calculation of the rotational angle dependence of the simple geometrical void length, so the same result is obtained for similar mechanical parts. Will be obtained. Therefore, here, the outer radius of the rotor and the eccentricity are standardized with the inner radius of the stator, and the three parameters of SR / LR, d / LR, and SW are examined.

【0023】 現実問題としての誤差を議論する場合、ロータ2が1回転する間の誤差の最大 値εmax (位相遅れ;正の値)と、最小値εmin (位相進み;負の値)との差、 すなわち誤差幅|εmax −εmin |の大小が誤差幅判断の基準となる。この誤差 幅におけるステータ突極幅SWに対する依存性を、ロータ半径SR、偏心量dを パラメータとして計算した結果を図5(a),(b)に示す。本図から、本実施 例における機構部の寸法条件、すなわちd/LRが0.05±0.02の範囲に 設定されるとともに、SR/LRが086±0.02の範囲に設定され、かつ偏 心ロータ2の回転中心Oから見た角度で表した励磁突極の先端部の幅SWが20 °≦SW≦50°に設定された機構条件によれば、上記誤差幅|εmax −εmin |が最小になされていることが判明する。When discussing the error as a real problem, the maximum value ε max (phase delay; positive value) and the minimum value ε min (phase lead; negative value) of one rotation of the rotor 2 are used. Difference, that is, the magnitude of the error width | ε max −ε min | is the criterion for error width judgment. The dependence of this error width on the stator salient pole width SW is calculated using the rotor radius SR and the eccentricity d as parameters, and the results are shown in FIGS. 5 (a) and 5 (b). From this figure, the dimensional conditions of the mechanical part in this embodiment, that is, d / LR is set in the range of 0.05 ± 0.02, SR / LR is set in the range of 086 ± 0.02, and According to the mechanical condition in which the width SW of the tip portion of the exciting salient pole expressed by the angle viewed from the rotation center O of the eccentric rotor 2 is set to 20 ° ≦ SW ≦ 50 °, the error width | ε max −ε It turns out that min | is minimized.

【0024】 なお本実施例では、励磁突極が4体設けられているが、励磁突極の数はこれに 限定されるものではない。Although four exciting salient poles are provided in this embodiment, the number of exciting salient poles is not limited to this.

【0025】[0025]

【考案の効果】[Effect of device]

以上述べたように本考案の回転角度検出装置における機構部寸法条件によれば 、比較的簡易な構成で検出位相誤差を最小とすることができ、回転角度検出装置 の信頼性を向上させることができる。 As described above, according to the size condition of the mechanism section in the rotation angle detection device of the present invention, the detection phase error can be minimized with a relatively simple structure, and the reliability of the rotation angle detection device can be improved. it can.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本考案の一実施例における回転角度検出装置の
要部を表した部分拡大横断面説明図である。
FIG. 1 is a partially enlarged cross-sectional explanatory view showing a main part of a rotation angle detection device according to an embodiment of the present invention.

【図2】ギャップ長を導出するための模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram for deriving a gap length.

【図3】回転角度検出装置の全体構成を表した横断面説
明図である。
FIG. 3 is a cross-sectional explanatory diagram showing the overall configuration of a rotation angle detection device.

【図4】磁気回路の等価回路を表した図である。FIG. 4 is a diagram showing an equivalent circuit of a magnetic circuit.

【図5】誤差のステータ突極依存性を表した線図であ
る。
FIG. 5 is a diagram showing the dependence of an error on a stator salient pole.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ステータ 2 ロータ A,B,C,D 励磁突極 3 励磁コイル 4 検出コイル 1 Stator 2 Rotor A, B, C, D Exciting salient pole 3 Exciting coil 4 Detection coil

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 【請求項1】 励磁コイルが差動的に巻回された励磁突
極対を円周方向に所定の角度間隔で複数対有するととも
に、各励磁突極による誘導電圧を取り出す検出コイルを
設けてなるステータと、上記各ステータ励磁突極を通る
磁路のリラクタンスを回転角度に応じて変化させる形状
を有する偏心ロータとを備え、上記各励磁突極を、当該
励磁突極の角度間隔に対応する位相ずれの生じた複数の
交流信号によって夫々各別に励磁し、これにより上記偏
心ロータの回転角度に対応する位相ずれの生じた交流信
号が上記2次巻線から出力される回転角度検出装置にお
いて、 上記励磁突極対の先端部が配置される円周の内径の1/
2をLR、上記偏心ロータの外径の1/2をSR、上記
偏心ロータの回転中心からの偏心量をdとしたとき、 d/LRを0.05±0.02の範囲とするとともに、
SR/LRを0.86±0.02の範囲とし、かつ前記
偏心ロータの回転中心から見た角度で表した上記各励磁
突極の先端部の幅SWを20°≦SW≦50°としたこ
とを特徴とする回転角度検出装置。
1. An exciting coil having a plurality of pairs of exciting salient poles wound differentially at a predetermined angular interval in the circumferential direction, and a detection coil for extracting an induced voltage by each exciting salient pole. A stator and an eccentric rotor having a shape that changes the reluctance of a magnetic path passing through each of the stator exciting salient poles in accordance with a rotation angle, and each of the exciting salient poles has a phase corresponding to an angular interval of the exciting salient poles. In the rotation angle detecting device in which the plurality of AC signals having the deviation are separately excited, and the AC signal having the phase deviation corresponding to the rotation angle of the eccentric rotor is output from the secondary winding. 1/1 of the inner diameter of the circumference where the tip of the exciting salient pole pair is placed
2 is LR, 1/2 of the outer diameter of the eccentric rotor is SR, and the amount of eccentricity from the center of rotation of the eccentric rotor is d. D / LR is set to 0.05 ± 0.02 and
SR / LR was set in the range of 0.86 ± 0.02, and the width SW of the tip of each exciting salient pole expressed by the angle viewed from the rotation center of the eccentric rotor was set to 20 ° ≦ SW ≦ 50 °. A rotation angle detection device characterized by the above.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7753335B2 (en) 2004-12-28 2010-07-13 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Exhaust pipe structure

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