JPH06213614A

JPH06213614A - 位置検出装置

Info

Publication number: JPH06213614A
Application number: JP5006326A
Authority: JP
Inventors: Akira Ishizaki; 彰石崎
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1993-01-19
Filing date: 1993-01-19
Publication date: 1994-08-05
Anticipated expiration: 2013-01-19
Also published as: JP2698013B2; US5446966A

Abstract

(57)【要約】【目的】簡単な構造で、実用上充分な精度の位置検出を
可能とする位置検出装置を提供する。【構成】励磁巻線と出力巻線とを異なった極数としてい
ずれも固定子鉄心１１のスロット１１ａに納め、励磁巻
線の極対数をｐ₁ 、出力巻線の極対数をｐ₂ として、回
転子１０はＮ個の突極を有する鉄心で巻線を設けない構
造において、ｐ₁ ＋ｐ₂ ＝Ｎ、又はｐ₁ −ｐ₂ ＝±Ｎとし、励磁巻線を単相とし、出力巻線を２相又は３相と
した場合には、回転子１０の全円周の１／Ｎの動きを１
周期とする正弦波の２相又は３相電圧が出力巻線に誘導
されることを利用し、励磁巻線を２相として出力巻線を
単相とした場合には、出力巻線に誘導される電圧は、回
転子が全円周の１／Ｎ動くときに位相が２π変化する正
弦波電圧となることを利用して、位置を検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、工作機械、ロボット、
ＦＡ機器等の位置決めを必要とする機械装置に広く利用
される構造簡単で保守の不要な位置検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、工作機械、ロボット、ＦＡ機器等
の位置決めを必要とする機械装置に広く利用される位置
検出装置としては、ロータリエンコーダ及びレゾルバが
用いられている。このうちロータリエンコーダは光を利
用するものが主流であるが、この方式の場合、周囲の環
境条件の悪い場所で使用すると誤差を生ずるという問題
点がある。一方、レゾルバは回転子の励磁巻線に電流を
供給するためにスリップリングまたは回転トランスが用
いられているが、前者では保守上の問題があり、後者は
構造が複雑で高価になるという欠点がある。

【０００３】この問題を解決するために、励磁巻線及び
出力巻線を固定子に設け、回転子には巻線を有しない構
造としたＶＲ形レゾルバの開発も行われているが、精度
に問題があるため実用されていない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、現在、
実用化されているレゾルバは回転トランスで励磁巻線に
電流を供給する構造のため高価であり、構造が簡単なＶ
Ｒ形は精度に問題があるため実用化されていない。従っ
て回転子に巻線を有しない構造の簡単なレゾルバにおい
て、いかにして実用上充分な精度を得るかということが
解決すべき最も重要な課題である。本発明はこれらの課
題を解決して、固定子にのみ巻線を有し、回転子に巻線
を有しない簡単な構造で、実用上充分な精度を有する位
置検出装置を実現しようとするものである。

【０００５】従って本発明は、上記の問題に鑑み、簡単
な構造で、実用上充分な精度の位置検出を可能とする位
置検出装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】従来のＶＲ形レゾルバに
おいては、出力巻線の誘導電圧に含まれる高調波成分が
誤差の原因であることに鑑み、本発明は従来とは全く異
なった原理に基づく新方式によって、この高調波成分を
最小として、実用上充分な精度を得るようにしたもので
ある。

【０００７】即ち、励磁巻線と出力巻線とを異なった極
数としていずれも固定子鉄心のスロットに納め、励磁巻
線の極対数をｐ₁ 、出力巻線の極対数をｐ₂ として、回
転子はＮ個の突極を有する鉄心で巻線を設けない構造に
おいて、ｐ₁ ＋ｐ₂ ＝Ｎ、又はｐ₁ −ｐ₂ ＝±Ｎとし、励磁巻線を単相とし、出力巻線を２相又は３相と
した場合には、回転子の全円周の１／Ｎの動きを１周期
とする正弦波の２相又は３相電圧が出力巻線に誘導され
ることを利用し、励磁巻線を２相として出力巻線を単相
とした場合には、出力巻線に誘導される電圧は、回転子
が全円周の１／Ｎ動くときに位相が２π変化する正弦波
電圧となることを利用して、位置を検出することを特徴
とする。

【０００８】この場合位置検出の誤差の原因となるの
は、出力巻線の誘導電圧波形に含まれる高調波成分であ
るが、本発明においては突極によるギャップパーミアン
スの回転子位置による変動を利用しているので、高調波
成分に最も影響があるのは、回転子の突極の形状であ
る。そこで、突極の中央を原点として回転子外周の位置
を表す空間角をθ₂ とするとき、突極によるギャップパ
ーミアンスの変動がｃｏｓ（Ｎθ₂ ）となるような回転
子形状としたことを特徴とする。

【０００９】絶対位置の検出を可能とするために、一つ
の直径の両端の一方を最小ギャップとし、他方を最大ギ
ャップとする回転子形状によってＮが１に等しい場合を
実現し、さらに高調波成分による誤差を最小にするため
には、ギャップパーミアンスの回転子位置による変動が
ｃｏｓ（θ₂ ）となるような回転子形状とすることを特
徴とする。

【００１０】以上は回転体の角度位置の検出を目的とす
るものであるが、同じ原理で直線的な移動に対する位置
検出を行うことができる。上記の固定子鉄心を１個所で
切断して直線状にしたものと、固定子鉄心より長い移動
子がエアギャップを介して対向する構造とし、励磁巻線
と出力巻線の１極対の間隔で長いほうをＴ₁ 、短いほう
をＴ₂ とするとき、Ｔ＝Ｔ₁ ・Ｔ₂ ／（Ｔ₁ ＋Ｔ₂ ）、又はＴ＝Ｔ₁ ・Ｔ₂ ／（Ｔ₁ −Ｔ₂ ）の間隔に１個の突出部を移動子に設けることによって、
直線位置を検出することを特徴とする。

【００１１】

【作用】本発明は、励磁巻線の極対数をｐ₁ 、出力巻線
の極対数をｐ₂ として、回転子はＮ個の突極を有する鉄
心で巻線を設けない構造において、ｐ₁ ＋ｐ₂ ＝Ｎまた
はｐ₁ −ｐ₂ ＝±Ｎとすることによって、励磁巻線の電
流によって生ずる起磁力と突極によるギャップパーミア
ンスの変動との作用で、極対数ｐ₂ のギャップ磁束密度
を生じ、回転子が全円周の１／Ｎ動くときに、その磁束
密度のピーク値の空間的位置は全円周の１／ｐ₂ 動くこ
とを利用するものである。

【００１２】この磁束密度による出力巻線への誘導電圧
は、励磁巻線を単相とし、出力巻線を２相または３相と
した場合には、回転子の全円周の１／Ｎの動きを１周期
とする正弦波形の２相または３相電圧となり、励磁巻線
を２相とし、出力巻線を単相とした場合には、回転子が
全円周の１／Ｎ動くときに位相が２π変化する正弦波電
圧となる。

【００１３】これらの電圧と回転子位置との関係は、現
在使用されているレゾルバ或いはシンクロの場合と同一
であるので、この出力電圧をＲ／Ｄ変換器で処理するこ
とによって、構造簡単で安価なレゾルバ或いはシンクロ
として使用することができる。この方式においては、誤
差の原因となる出力巻線の誘導電圧に含まれる高調波成
分を最小にすることが重要である。本発明では以下の実
施例に示すように、Ｎ個の突極によるギャップパーミア
ンス係数の回転子位置θ₂ による変動がｃｏｓ（Ｎθ
₂ ）に比例する値となり、これに対する高調波成分が極
めて小さくなるような突極形状とすることによって、こ
れを実現できることを明らかにした。

【００１４】一般にＮが１以外の整数の場合には、全円
周の１／Ｎの範囲内の位置を検出することは出来るが、
絶対位置を特定するためには何らかの補助的手段を用い
ることが必要である。これに対してＮが１の場合には、
出力巻線には回転子の１回転で１周期の電圧が誘導され
るので、絶対位置の検出が可能となる。通常の回転機で
は突極の数は偶数であるが、一般には突極の数は奇数と
することも可能である。一つの直径の両端の一方が最小
ギャップで、他方が最大ギャップとなるような回転子形
状によって、Ｎが１に等しい場合を実現することができ
るが、この場合もギャップパーミアンス係数の回転子位
置による変動がｃｏｓ（θ₂ ）に比例した値となるよう
な回転子形状とすることによって誤差を最小にすること
ができる。

【００１５】この回転角度位置検出の原理は、固定子鉄
心を直線状とし、回転子の代わりに長い移動子を用いる
ことによって、直線位置の検出にも適用することができ
る。この場合には、極対数の代わりに１極対の間隔を用
いて表すと、励磁巻線と出力巻線の１極対の間隔で長い
ほうをＴ₁ 、短いほうをＴ₂ とするとき、Ｔ＝Ｔ₁ ・Ｔ₂ ／（Ｔ₁ ＋Ｔ₂ ）、又はＴ＝Ｔ₁ ・Ｔ₂ ／（Ｔ₁ −Ｔ₂ ）の間隔に１個の突出部を等間隔で移動子に設けること
が、上記の回転位置検出におけるｐ₁ ＋ｐ₂ ＝Ｎまたは
ｐ₁ −ｐ₂ ＝±Ｎの関係に相当するので、移動子がＴに
等しい距離だけ動いたときに、出力巻線に１周期の正弦
波電圧を誘導することになり、これを利用して位置検出
を行うことができる。

【００１６】

【実施例】ここで図１乃至図７を参照して、本発明の実
施例を原理と共に説明する。図１は回転子１０及び固定
子１１を示している。固定子には、その内周全体に等間
隔にスロット１１ａが形成され（図にはスロットの一部
のみが示されている）、このスロットには極対数ｐ₁ の
励磁巻線と極対数ｐ₂ の出力巻線が納められている。回
転子にはその外周にＮ個の突極１０ａが形成され、上記
の極対数と突極の個数はｐ₁ ＋ｐ₂ ＝Ｎ（１）またはｐ₁ −ｐ₂ ＝±Ｎ（２）のいずれかの関係が満足されるように選ばれている。こ
の場合のギャップパーミアンス係数は

【００１７】

【数１】

【００１８】として表される。ここで、Ｚ₁ は固定子ス
ロット数、α及びγは０を含む正、負の整数を表すもの
とし、θ₁ は一つの極の励磁巻線を構成するコイル全体
の中央を原点として、固定子内周の任意点の位置を空間
角で示す座標であり、θ₂ はｔ＝０の瞬間にθ₁ の原点
に最も近い位置にある回転子の突極の中央を原点として
回転子に固定された座標であって、θ₁ と同様に空間角
で表される。

【００１９】回転子突極の１極ピッチに相当する空間角
をψとし、図１に示すように、回転子が静止していると
きのθ₁ とθ₂ の両原点の間の空間角をξψとすれば θ₂ ＝θ₁ −ξψ （４）の関係があり、ξは−０．５≦ξ≦０．５の値をとる。
（４）式を（３）式に代入すると、ギャップパーミアン
ス係数は次式となる。

【００２０】

【数２】

【００２１】励磁巻線に流れる電流の実効値をＩとし、
角周波数をωとすると、この電流による基本波起磁力は

【００２２】

【数３】

【００２３】として表される。ここでＷ_e は励磁巻線の
巻数、ｐ₁ は励磁巻線の極対数、ｋ_w1は基本波成分に対
する巻線係数である。ここでは原理を示すために、固定
子スロットによるギャップパーミアンス脈動を無視する
と、（５）式においてα＝０の場合を考えれば良く

【００２４】

【数４】

【００２５】となる。磁束密度は（６）式と（７）式と
の積として求められ、

【００２６】

【数５】

【００２７】として表される。ここで磁束密度の次数
（ｐ₁ ＋γＮ）について検討してみると、γ＝０のとき
には（ｐ₁ ＋γＮ）＝ｐ₂ であるが、γ＝±１に対して
は、（１）式が満足される場合にはγ＝−１のときに
（ｐ₁ ＋γＮ）＝−ｐ₂ 、γ＝１のときに（ｐ₁ ＋γ
Ｎ）＝（２ｐ₁ ＋ｐ₂ ）、また（２）式が満足される場
合には

【００２８】

【数６】

【００２９】のときに（ｐ₁ ＋γＮ）＝ｐ₂ 、γ＝±１
のときに（ｐ₁ ＋γＮ）＝（２ｐ₁ −ｐ₂ ）となる。従
ってギャップ磁束密度には極対数がｐ₁ ，ｐ₂ 及び（２
ｐ₁ ＋ｐ₂ ）の成分が存在することになる。従って磁束
密度は、（１）式または（２）式が満足される場合に対
して、それぞれ（９）式または（１０）式で表される。

【００３０】

【数７】

【００３１】

【数８】

【００３２】（９）及び（１０）式の第２項に注目する
と、Ｎψ＝２πであるので、ξが−０．５から＋０．５
まで変化するとき、すなわち回転子が突極の１極ピッチ
動くとき、極対数ｐ₂ の磁束密度のピーク値の位置が１
極対動くことを示している。従って、この磁束と固定子
スロットに納められた極対数ｐ₂ の出力巻線との鎖交磁
束の大きさは、回転子突極の位置によって変化するの
で、出力巻線の誘導電圧の大きさも回転子によって変化
する。出力巻線の一つは励磁巻線と同一の巻線軸の位置
に、他の一つは励磁巻線の巻線軸から電気角で９０度離
れた位置に設ける。前者を出力巻線１、後者を出力巻線
２ということとする。

【００３３】これらの出力巻線への誘導電圧について示
すと次のようになる。即ち（９）または（１０）式の第
２項の磁束密度によって、出力巻線１及び２に誘導され
る電圧は次に示す（１１）式及び（１２）式で表され
る。

【００３４】

【数９】

【００３５】

【数１０】

【００３６】極対数ｐ₂ の出力巻線には、空間分布の次
数がｐ₂ の奇数倍の磁束密度によってのみ電圧が誘導さ
れるので、（２ｐ₁ ±ｐ₂ ）がｐ₂ の奇数倍の場合に
は、（９）及び（１０）式の第３項によっても出力巻線
に電圧が誘導される。この電圧によっては（１１）及び
（１２）式の電圧の実効値Ｅ₁ が変化するだけで、式の
形は変化しない。

【００３７】同様にｐ₁ がｐ₂ の奇数倍の場合には、
（９）及び（１０）式の第１項によって、出力巻線１に
回転子位置に無関係な一定電圧が誘導されるが、この電
圧は回路処理によって除去することができる。しかし、
このような回路処理を必要としないほうが望ましいの
で、ｐ₁ とｐ₂ との組合わせの適切な選定によって、第
１項による電圧を誘導しないようにすることができる。

【００３８】出力巻線を３相巻線とした場合には、空間
分布の次数がｐ₂ の奇数倍であっても、３の整数倍の次
数の磁束密度成分は出力巻線に電圧を誘導しない。単相
又は２相巻線の場合でも、３相巻線の二つの相の巻線を
図２のように接続して一つの相の巻線として用いれば、
３相巻線の場合と同様に３の整数倍の次数の磁束密度成
分による誘導電圧を生じない。この場合には、（９）及
び（１０）式の第１項による誘導電圧を生じないように
するためのｐ₁ とｐ₂ との組合わせの選定が容易にな
る。

【００３９】従って上記の２組の出力巻線に誘導され
る、回転子が突極の１極ピッチ移動したときに１周期と
なるｃｏｓ及びｓｉｎ関数に比例した電圧は、従来のレ
ゾルバにおいて回転子がその１極ピッチ移動したとき入
出力巻線に誘導される電圧と同一であるので、Ｒ／Ｄ変
換器で処理することによって位置検出を行うことができ
る。これが本発明の基本原理である。

【００４０】これまでの説明においては、出力巻線１を
励磁巻線と同一の位置に配置してあるが、これは説明の
便宜のためであって、必ずしもこの配置にこだわること
はない。２相の場合には、２組の出力巻線を電気角で９
０度離れた位置に保つようにすれば、これらを固定子ス
ロットの任意の位置に配置することができる。励磁巻線
は上記と同様に単相であるが、出力巻線を３相巻線とす
れば、回転子が突極の１極ピッチ移動したときに１周期
となる３相電圧が誘導されるので、従来のシンクロ電機
と同様な使用が可能である。この場合にも、その１相を
励磁巻線と同一の位置に配置する場合が多いが、この配
置にこだわることはなく、３組の出力巻線は電気角で１
２０度ずつ離れた位置を保つようにすれば、固定子スロ
ットの任意の位置に配置することができる。

【００４１】励磁巻線を２相とし、出力巻線を単相とし
た場合には、出力巻線の誘導電圧は回転子位置によって
位相が変化し、その位相は回転子の１極ピッチの動きに
対して２π変化することも、従来のレゾルバと同じであ
るので、この場合も出力信号をＲ／Ｄ変換器で処理する
ことによって位置検出を行うことができる。これまでは
原理の説明のために、基本波起磁力のみを考慮し、かつ
α＝０で、γ＝±１の場合について述べたが、起磁力の
高調波成分及び固定子スロットによるギャップパーミア
ンス係数としてαが整数値の場合を考慮すると、ギャッ
プ磁束密度は

【００４２】

【数１１】

【００４３】となる。この磁束密度の式の各項におい
て、θ₁ の係数（ｎｐ₁ ＋αＺ₁ ＋γＮ）がｐ₂ の奇数
倍の成分によってのみ出力巻線に電圧が誘導され、また
図２の接続の場合には更に３の整数倍を除いた次数の成
分によってのみ出力巻線に電圧が誘導される。これらの
ことを考慮して、出力巻線１及び２に誘導される電圧を
求めると、それぞれ（１４）及び（１５）式として表さ
れる。

【００４４】

【数１２】

【００４５】この式において、γ＝０の場合には、θ₁
の係数は（ｎｐ₁ ＋αＺ₁ ）となるが、整数スロットの
場合にはＺ₁ もｐ₁ の整数倍となるので、ｐ₁ とｐ₂ と
の組合わせを適切に選定することによって、出力巻線に
はこの項による電圧を誘導しないようにすることができ
る。次にγ＝±１に相当する項によって出力巻線に誘導
される電圧は（１１）及び（１２）式と同じ形で表され
るが、電圧を誘導する高調波磁束密度成分が増えるの
で、電圧実効値Ｅ₁ の大きさが変化する。しかし式の形
は変らないので、２組の出力巻線には回転子が突極の１
極ピッチ移動したときに１周期となるｃｏｓ及びｓｉｎ
関数に比例した電圧が誘導されることにも変わりはな
い。

【００４６】γ＝±２に対しては、（ｎｐ₁ ＋αＺ₁ −
２Ｎ）がｐ₂ の奇数倍（図２の巻線の場合は３の整数倍
を除く）の項が存在する場合には、出力巻線にｃｏｓ
（２ξＮψ）及びｓｉｎ（２ξＮψ）に比例する電圧が
誘導されることになる。これは（１１）及び（１２）式
として表されている、位置検出に有効なｃｏｓ（ξＮ
ψ）及びｓｉｎ（ξＮψ）に比例する電圧成分に対して
高調波成分となる。

【００４７】従ってγの絶対値が２以上に対応する項
は、位置検出において誤差を生ずる電圧成分となるの
で、高精度の位置検出を行うためには、これらの成分を
最小にすることが必要である。ギャップ磁束密度におい
てγに対応する項は、回転子突極によるギャップパーミ
アンス脈動によるものであることに鑑み、本発明では、
この脈動を表すギャップパーミアンス係数が次に示す
（１６）式として表されるような突極形状とすることを
考案した。

【００４８】

【数１３】

【００４９】この場合には、磁束密度中にγの絶対値の
２以上に対応する項が存在しないので、出力巻線の誘導
電圧が（１１）及び（１２）式で表される項のみとな
り、位置検出の誤差を最小にできる。この突極形状を具
体的に示すと、座標θ₂ の位置における回転子鉄心の外
周と中心との距離Ｒθ₂を次に示す（１７）式とすれば
よいことを理論的に明らかにした。

【００５０】

【数１４】

【００５１】Ｎ＝４の場合の突極形状の例を図３に示
す。この図３に示されているように、Ｒ₁ は固定子鉄心
の内周の半径である。またｈを０からＮ−１の整数とす
ると、δ₁ はθ₂ ＝２ｈπ／Ｎにおけるギャップ長で、
最小ギャップ長に相当する。またδ₀ はθ₂ ＝（１＋２
ｈ）π／２Ｎにおけるギャップ長である。従って、δ₀
及びδ₁ の寸法を決めれば、回転子外周形状すなわち突
極形状を確定することができる。この場合のギャップパ
ーミアンス係数は次に示す（１８）式となる。

【００５２】

【数１５】

【００５３】この（１８）式から明らかなように、Ｐ₀₀
はδ₀ によって決まり、Ｐ₀₁／Ｐ₀₀はδ₀ ／δ₁ によっ
て決まって、ギャップパーミアンス係数は（１６）式で
表される。ただし（１７）式を導出した理論は、磁束線
が半径方向に通るという仮定のもとに展開されているの
で、ギャップパーミアンス係数においてγが２以上の項
を含む場合がある。

【００５４】これが有害な大きさになる場合には、（１
７）式の回転子形状を基本として、有限要素法などの磁
界解析結果に基づいて突極形状を修正し、ギャップパー
ミアンス係数においてγが２以上の項が最小になるよう
にする。この場合ギャップパーミアンス係数は、殆どγ
＝０及びγ＝±１に対応するもののみとなり、γの絶対
値が２以上に相当する項は無視できる程度になるので、
出力巻線の誘導電圧をほぼ完全な正弦波及び余弦波とす
ることができる。

【００５５】以上の説明はＮが任意の整数値をとる一般
的な場合であるが、実用上最も重要なのは、絶対位置が
決定可能なＮが１に等しい場合であるので、この場合の
実施例を図４ないし図６について説明する。図４には鉄
心断面が示されているが、１０が回転子鉄心でその外周
形状は（１７）式においてＮ＝１として得られる。１１
は固定子鉄心で、そのスロット１１ａには励磁巻線及び
２組の出力巻線が納められている。

【００５６】固定子鉄心を展開図の形で示した図５に各
巻線のスロット内の配置が示されている。スロット１１
ａの開口部に最も近い位置に励磁巻線１１ｂが配置さ
れ、中間部には１１ｃとして示される出力巻線１、また
スロット底部には１１ｄとして示されれる出力巻線２が
納められている。この場合励磁巻線は４極、出力巻線は
２極として、Ｎ＝１との間に（２）式の関係が満足され
ている。各巻線は３相巻線の２相分を図２のように接続
したものであるが、通常の２層巻と等価な単層巻として
コイル端の長さを短縮したコイル形状と空間的配置を図
６に示してある。

【００５７】図６において１１ｂは４極の励磁巻線、１
１ｃ及び１１ｄは２極の出力巻線１及び２で、この両者
は９０度離れた位置に配置されている。一般にレゾルバ
は鉄心長が短いので、コイル端部の長さを短縮すること
は、外形寸法を小形化するのに効果的である。この例で
は、固定子に定められた原点から回転子の最小ギャップ
長の位置までの空間角をφとすると、出力巻線１にはｃ
ｏｓφ、また出力巻線２にはｓｉｎφに比例した電圧が
誘導されるので、これをＲ／Ｄ変換器で処理することに
よって、絶対位置を検出することができる。

【００５８】これまでは回転角度位置を検出するレゾル
バについて説明してきたが、固定子鉄心を極の境目の１
個所で切断して直線状に展開した形を考えると、その断
面は図７のようになる。図７において、２１は固定子鉄
心、２１ａはスロットである。また励磁巻線を２１ｂ、
出力巻線１及び２を２１ｃ及び２１ｄとして示してあ
る。この実施例においては端効果の影響を避けるため
に、両端にはコイルをはめこまれていない鉄心を有する
と共に、出力巻線は端効果の影響を受けない位置に配置
されている。

【００５９】この場合、励磁巻線及び出力巻線は、回転
角度位置検出の場合のようにｐ₁ 及びｐ₂ の全極対数の
巻線を固定子に設ける必要はないが、両巻線の１極対分
の間隔をＴ₁ 及びＴ₂ とするとき、ｐ₁ ・Ｔ₁ ＝ｐ₂ ・Ｔ₂ の関係が成り立つ整数ｐ₁ 及びｐ₂ が存在するようにし
なくてはならない。前述の回転子鉄心に対応するものと
して、図７に示すように固定子鉄心より長い鉄心が移動
子２０として固定子鉄心に対向して設けられ、一定のエ
アギャップを保って移動し得るようになっている。

【００６０】この移動子には一定の間隔で突出部（突
極）２０ａが設けられているが、そのピッチＴは、励磁
巻線と出力巻線の１極対の間隔で長いほうをＴ₁ 、短い
ほうをＴ₂ とするとき、次の（１９）式で示される二つ
の式のいずれかの値をとるものとする。

【００６１】

【数１６】

【００６２】この場合、ｐ₁ ・Ｔ₁ の間隔に含まれる巻
線の極対数ｐ₁ ，ｐ₂ 及び移動子の突極数Ｎの間には
（１）または（２）式の関係が成り立つので、上記の回
転角度位置検出について述べた理論はこの構造の場合に
も全く同様に成立することになり、直線位置を精度よく
検出することができる。

【００６３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は励磁巻線
及び出力巻線をすべて固定子に設け、回転子は突極を有
する鉄心のみの簡単な構造で、回転子の突極の１極ピッ
チの動きに対して、高調波成分を殆ど含まないｃｏｓ及
びｓｉｎ波形の信号を得ることができるので、安価で高
精度のレゾルバまたはシンクロを実現することが可能と
なる。また突極の数をＮとするとき、いわゆるＮＸレゾ
ルバまたはＮＸシンクロとして使用できるが、Ｎ＝１に
相当する構造とすることによって、最も広く用いられて
いる絶対位置検出の可能な１Ｘレゾルバまたは１Ｘシン
クロを簡単な構造で実現できる。

【００６４】現在使用されているレゾルバまたはシンク
ロは、回転子に設けられた励磁巻線に電流を供給するた
めに回転トランスを用いているので、複雑な構造とな
り、高価である。本発明は、このような回転トランスを
必要としない信頼性の高いレゾルバまたはシンクロを安
い価格で実現できるので、工作機械、ロボットあるいは
ＦＡ機器などの各種産業機器の制御を経済的に行うこと
が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理を説明するための鉄心断面図

【図２】本発明の巻線構成の１例を示した説明図

【図３】本発明で有害な高調波成分を低減する突極形状
の１例を示した回転子鉄心断面図

【図４】本発明でＮ＝１の場合の１実施例を示した鉄心
断面図

【図５】本発明でＮ＝１の場合のスロット内の巻線配置
の１例を示した固定子鉄心の展開図

【図６】本発明でＮ＝１の場合の巻線の形状及び配置の
１例を示した説明図

【図７】本発明による直線位置検出装置の１実施例を示
した断面図

【符号の説明】

１０：回転子鉄心１０ａ：回転子突極１１：固定子鉄心１１ａ：固定子スロット１１ｂ：励磁巻線１１ｃ：出力巻線１１１ｄ：出力巻線２１２：Ｕ相巻線１３：Ｖ相巻線２０：移動子２０ａ：移動子突極２１：直線状固定子鉄心２１ａ：直線状固定子スロット２１ｂ：励磁巻線２１ｃ：出力巻線１２１ｃ：出力巻線２

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】極対数の異なる励磁巻線と出力巻線が鉄心
に設けたスロットに納められた固定子と、励磁巻線と出
力巻線の極対数の和または差に等しい整数Ｎ個の突極の
鉄心のみで巻線を有しない回転子とからなり、単相の励
磁巻線と２相又は３相の出力巻線、あるいは２相の励磁
巻線と単相の出力巻線を有することを特徴とする位置検
出装置。
【請求項２】請求項１記載の位置検出装置において、突
極の中央を原点として回転子外周の位置を表す空間角を
θ₂ とするとき、回転子形状によるギャップパーミアン
ス脈動がｃｏｓ（Ｎθ₂ ）となるような回転子形状、又
はこれに近似した回転子形状としたことを特徴とする位
置検出装置。
【請求項３】請求項１又は２記載の位置検出装置におい
て、回転子外周の一点においてエアギャップ長を最小と
し、その点を通る直径の反対側の点においてエアギャッ
プ長を最大とすることによって、Ｎ＝１に相当する回転
子形状として、絶対位置の検出を可能としたことを特徴
とする位置検出装置。
【請求項４】請求項１，２又は３記載の位置検出装置に
おいて、断面が長方形の固定子鉄心に設けられたスロッ
トに納められた極数の異なる励磁巻線と出力巻線を有
し、そのスロットの面に対向し、直線的に移動しうる鉄
心を移動子とする構造において、励磁巻線と出力巻線の
１極対の間隔で長いほうをＴ₁ 、短いほうをＴ₂ とする
とき、Ｔ＝Ｔ₁ ・Ｔ₂ ／（Ｔ₁ ＋Ｔ₂ ）、又はＴ＝Ｔ₁
・Ｔ₂ ／（Ｔ₁ −Ｔ₂ ）の間隔に１個の突出部を移動子
に設けたことを特徴とする直線位置の検出に使用可能と
したことを特徴とする位置検出装置。