JPH08178610A - Variable reluctance type angle detector - Google Patents

Variable reluctance type angle detector

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JPH08178610A
JPH08178610A JP32553194A JP32553194A JPH08178610A JP H08178610 A JPH08178610 A JP H08178610A JP 32553194 A JP32553194 A JP 32553194A JP 32553194 A JP32553194 A JP 32553194A JP H08178610 A JPH08178610 A JP H08178610A
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variable reluctance
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Kanji Kitazawa
完治 北沢
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Tamagawa Seiki Co Ltd
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Abstract

PURPOSE: To realize a mechanical winding by winding an exciting winding and an output winding in every slot of a stator in order, and to make the winding in a sine wave form magnetic flux distribution. CONSTITUTION: To a stator 11, slots 11a are formed on the whole body of the inner periphery at the same intervals, and an exciting winding with the pole logarithm P1, and an output winding with the pole logarithm P2 are housed to the slots 11a. To a rotator 10, N pieces of projecting poles 10a are formed on the outer periphery. The exciting winding and the output winding are wound at one stroke pitch in every slot 11a (wound in order in the slots 11a), and to make the magnetic flux in a sine wave form. As a result, a mechanical winding by a winding machine is made possible difference from a manual work method, and the manufacturing cost of a variable reluctance type detector using no winding on the rotator 10 can be reduced. Furthermore, both the exciting side and the output side can be made in a multiple phase easily, and not only a resolver but also a transolver and the like can be replaced to the variable reluctance type.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、バリアブルリラクタン
ス型角度検出器に関し、特に、励磁及び出力巻線を1ス
ロットピッチでかつ正弦波状磁束分布となるように巻
き、機械巻きを可能とすると共に、バリアブルリラクタ
ンス型で従来のレゾルバ、差動シンクロ(3相/3相)
及びトランゾルバ(3相/2相)の機能を得るための新
規な改良に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a variable reluctance type angle detector, and in particular, it enables mechanical winding by winding excitation and output windings at a 1-slot pitch and a sinusoidal magnetic flux distribution. Variable reluctance type conventional resolver, differential synchronization (3 phase / 3 phase)
And a new improvement for obtaining the function of the transsolver (3 phase / 2 phase).

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、用いられていたこの種のバリアブ
ルリラクタンス型角度検出器としては、例えば、図2
0,21で示される特開平6−213614号公報に開
示された構成を挙げることができる。すなわち、図2
0,21で示すように、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
2 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、位置を検出していた。
2. Description of the Related Art A variable reluctance type angle detector of this type which has been conventionally used is shown in FIG.
An example is the structure disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-213614, which is indicated by 0,21. That is, FIG.
As indicated by 0 and 21, the exciting winding and the output winding have different numbers of poles, and the slots 11a of the stator core 11 are used.
In the structure in which the number of pole pairs of the excitation winding is P 1 and the number of pole pairs of the output winding is P 2 , the rotor 10 is an iron core having N salient poles and no winding is provided, P 1 + P 2 = When N or P 1 -P 2 = ± N, the excitation winding has a single phase, and the output winding has two or three phases, the movement of 1 / N of the entire circumference of the rotor 10 1
Taking advantage of the fact that a two-phase or three-phase voltage of a sine wave with a period is induced in the output winding, if the exciting winding is two-phase and the output winding is single-phase, it is induced in the output winding. The position is detected by utilizing the fact that the voltage becomes a sinusoidal voltage whose phase changes by 2π when the rotor moves 1 / N of the entire circumference.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】従来の構成において
は、励磁巻線11b及び出力巻線11c,11dとも
に、出力効率を上げるために、2スロット以上のピッチ
にわたって各巻線を巻いていた(特に、出力巻線では、
2スロットピッチで固定位置を変え、かつ、巻数の組合
せで磁束の正弦波分布を得たため、機械巻することが難
しく、かつ、熟練した作業者でないとスロットに対する
巻線入れ作業が困難であった。また、1相励磁/2相出
力、又は、2相励磁/1相出力のように励磁又は出力の
どちらかが単相の構成しかなく、そのため、一般に使用
される2相励磁/2相出力のレゾルバと同じ機能をこの
バリアブルリラクタンス型レゾルバで実現することは不
可能であった。
In the conventional configuration, both the excitation winding 11b and the output windings 11c and 11d are wound over a pitch of two slots or more in order to increase the output efficiency (particularly, In the output winding,
Since the fixed position was changed at a 2-slot pitch and the sinusoidal distribution of the magnetic flux was obtained by the combination of the number of turns, it was difficult to wind the machine mechanically, and it was difficult for a skilled worker to put in the winding. . In addition, there is only a single-phase configuration such as one-phase excitation / two-phase output or two-phase excitation / one-phase output, and therefore, generally used two-phase excitation / 2-phase output It was impossible to realize the same function as the resolver with this variable reluctance type resolver.

【0004】本発明は、以上のような課題を解決するた
めになされたもので、特に、励磁及び出力巻線を1スロ
ットピッチでかつ正弦波状磁束分布となるように巻き、
機械巻きを可能とすると共に、バリアブルリラクタンス
型で従来のレゾルバ、差動シンクロ(3相/3相)及び
トランゾルバ(3相/2相)の機能を得るようにしたバ
リアブルリラクタンス型角度検出器を得ることを目的と
する。
The present invention has been made to solve the above problems, and in particular, the excitation and output windings are wound at a 1-slot pitch and with a sinusoidal magnetic flux distribution.
A variable reluctance type angle detector that enables mechanical winding and also obtains the functions of a conventional resolver, differential resolver (3 phase / 3 phase) and transsolver (3 phase / 2 phase) with a variable reluctance type. The purpose is to

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明によるバリアブル
リラクタンス型角度検出器は、励磁巻線の極対数をP1
とし、出力巻線の極対数をP2 としてスロットに納めた
固定子と、N個の突極又はNサイクルの正弦波状ギャッ
プパーミアンスを有する鉄心で構成され巻線を有しない
回転子とを有し、前記P1+P2=N又はP1−P2=±N
としてNX(Xは軸倍角)の出力を得るようにしたバリ
アブルリラクタンス型角度検出器において、前記励磁巻
線及び出力巻線は、前記各スロットに対して1スロット
ピッチで巻かれ、かつ、磁束分布が正弦波状となるよう
に巻かれている構成である。
The variable reluctance type angle detector according to the present invention has the number of pole pairs of the excitation winding as P 1
And a stator which is housed in a slot with the number of pole pairs of the output winding being P 2 , and a rotor which is composed of N salient poles or an iron core having sinusoidal gap permeance of N cycles and has no winding. , P 1 + P 2 = N or P 1 -P 2 = ± N
In the variable reluctance type angle detector adapted to obtain an output of NX (X is a shaft angle multiplier), the excitation winding and the output winding are wound at one slot pitch for each slot, and the magnetic flux distribution is obtained. Is a configuration that is wound so as to have a sine wave shape.

【0006】さらに詳細には、前記励磁巻線がn相であ
り、前記出力巻線が前記n相と同じか又は異なるn相で
あり、前記励磁巻線及び出力巻線が共に多相である構成
である。
More specifically, the exciting winding is of n phase, the output winding is of the same or different n phase from the n phase, and the exciting winding and the output winding are both polyphase. It is a composition.

【0007】[0007]

【作用】本発明によるバリアブルリラクタンス型角度検
出器においては、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
くことを利用するものである。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(複相も可)m相
とし、出力巻線を2相または3相n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n相電圧となり、励磁巻線を2相m相
とし、出力巻線を単相(複相も可)n相(複相も可)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。
In the variable reluctance type angle detector according to the present invention, the present invention is such that the number of pole pairs of the excitation winding is P 1 ,
In a structure in which the number of pole pairs of the output winding is P 2 , the rotor is an iron core having N salient poles and no winding is provided. P 1 + P 2 =
By setting N or P 1 −P 2 = ± N, the gap magnetic flux density of the number of pole pairs P 2 is generated by the action of the magnetomotive force generated by the current of the exciting winding and the fluctuation of the gap permeance due to the salient poles. Is used to move 1 / N of the entire circumference, the spatial position of the peak value of the magnetic flux density moves 1 / P 2 of the entire circumference. The induced voltage to the output winding due to this magnetic flux density is as follows when the excitation winding is a single phase (or two or more phases) m-phase and the output winding is a two-phase or three-phase n-phase.
A two-phase or three-phase n-phase voltage with a sinusoidal waveform in which 1 / N movement of the entire circumference of the rotor constitutes one cycle, the excitation winding is two-phase m-phase, and the output winding is single-phase (also double-phase) If possible, the n-phase (multi-phase is also possible) becomes a sine wave voltage in which the phase changes by 2π when the rotor moves 1 / N of the entire circumference.

【0008】[0008]

【実施例】以下、図面と共に本発明によるバリアブルリ
ラクタンス型角度検出器の好適な実施例について詳細に
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11
a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
2 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
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A preferred embodiment of a variable reluctance type angle detector according to the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a rotor 10 and a stator 11. The stator has slots 11 at equal intervals all over its inner circumference.
a is formed (only a part of the slot is shown in the drawing), and the excitation winding having the number P 1 of pole pairs and the output winding having the number P 2 of pole pairs are housed in the slot. The rotor N salient poles 10a is formed on the outer periphery, any number of the above pole pairs and salient poles P 1 + P 2 = N (1) or P 1 -P 2 = ± N ( 2) Is selected so that the relationship is satisfied. The gap permeance coefficient in this case is

【0009】[0009]

【数1】 [Equation 1]

【0010】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。
It is represented as Here, Z 1 represents the number of stator slots, α and γ represent positive and negative integers including 0, and θ 1 is fixed with the center of the entire coil constituting the exciting winding of one pole as the origin. It is a coordinate that indicates the position of an arbitrary point on the inner circumference of the child with a space angle, and θ 2 is fixed to the rotor with the center of the salient pole of the rotor closest to the origin of θ 1 at the moment of t = 0 as the origin. The coordinates are represented by a spatial angle like θ 1 .

【0011】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。
The spatial angle corresponding to one pole pitch of the rotor salient poles is ψ, and as shown in FIG. 1, the spatial angle between both origins of θ 1 and θ 2 when the rotor is stationary. If it is ξψ, there is a relation of θ 2 = θ 1 −ξψ (4), and ξ takes a value of −0.5 ≦ ξ ≦ 0.5.
Substituting equation (4) into equation (3), the gap permeance coefficient becomes the following equation.

【0012】[0012]

【数2】 [Equation 2]

【0013】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
Let I be the effective value of the current flowing in the excitation winding,
When the angular frequency is ω, the fundamental wave magnetomotive force due to this current is

【0014】[0014]

【数3】 (Equation 3)

【0015】として表される。ここでWe は励磁巻線の
巻線、P1 は励磁巻線の極対数、KW1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
Is expressed as Here, W e is the winding of the exciting winding, P 1 is the number of pole pairs of the exciting winding, and K W1 is the winding coefficient for the fundamental wave component. In order to show the principle here, neglecting the gap permeance pulsation due to the stator slot, it is sufficient to consider the case of α = 0 in equation (5).

【0016】[0016]

【数4】 [Equation 4]

【0017】となる。磁束密度は(6)式と(7)式との積
として求められ、
## EQU1 ## The magnetic flux density is calculated as the product of equations (6) and (7),

【0018】[0018]

【数5】 (Equation 5)

【0019】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(P
1+γN)=−P2、γ=1のときに(P1+γN)=
(2P1+P2)、また(2)式が満足される場合には
Is expressed as Considering the order of magnetic flux density (P 1 + γN), when γ = 0, (P 1 + γN) = P 2 , but for γ = ± 1, equation (1) is satisfied. If γ = −1, then (P
1 + γN) = − P 2 , and when γ = 1, (P 1 + γN) =
(2P 1 + P 2 ), and when the formula (2) is satisfied,

【0020】[0020]

【数6】 (Equation 6)

【0021】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(2P1
2)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。
When (P 1 + γN) = P 2 , and when γ = 1, (P 1 + γN) = (2P 1 -P 2 ). Therefore, the number of pole pairs in the gap magnetic flux density is P 1 , P 2 and (2P 1 +
The component of P 2 ) will be present. Therefore, the magnetic flux density is expressed by the equation (9) or the equation (10) when the equation (1) or the equation (2) is satisfied.

【0022】[0022]

【数7】 (Equation 7)

【0023】[0023]

【数8】 (Equation 8)

【0024】(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極ピッチが動
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。
Focusing on the second term of equations (9) and (10),
Since Nψ = 2π, when ξ changes from −0.5 to +0.5, that is, when the one pole pitch of the salient poles of the rotor moves, the position of the peak value of the magnetic flux density of the pole pair number P 2 is 1 It shows that the pole pair moves. Therefore, the magnitude of the interlinking magnetic flux between this magnetic flux and the output winding having the number of pole pairs P 2 stored in the stator slot changes depending on the position of the rotor salient pole.
The magnitude of the induced voltage in the output winding also changes depending on the rotor. One of the output windings is provided at the same winding axis position as the exciting winding, and the other one is provided at a position separated by 90 electrical degrees from the winding axis of the exciting winding. The former is called the output winding 1 and the latter is called the output winding 2.

【0025】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。
The induced voltage applied to these output windings is as follows. That is, the voltage induced in the output windings 1 and 2 by the magnetic flux density of the second term of the equation (9) or (10) is expressed by the following equations (11) and (12).

【0026】[0026]

【数9】 [Equation 9]

【0027】[0027]

【数10】 [Equation 10]

【0028】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。
In the output winding having the number of pole pairs P 2, a voltage is induced only by a magnetic flux density having an order of spatial distribution which is an odd multiple of P 2 , and therefore (2P 1 ± P 2 ) is an odd multiple of P 2 . in case of,
A voltage is induced in the output winding by the third term of the expressions (9) and (10). Depending on this voltage, the effective value E 1 of the voltage in the equations (11) and (12) changes, but the form of the equation does not change.

【0029】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わうが望ましいので、P1
2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。
Similarly, when P 1 is an odd multiple of P 2 , (9)
And the first term of the equation (10) induces a constant voltage in the output winding 1 regardless of the rotor position, and this voltage can be removed by the circuit processing. However, since it is desirable that such circuit processing is not required, it is possible to prevent the voltage from being induced by the first term by appropriately selecting the combination of P 1 and P 2 .

【0030】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。
When the output winding is a three-phase winding, even if the spatial distribution order is an odd multiple of P 2 , a magnetic flux density component of an integer multiple of 3 induces a voltage in the output winding. No, even in the case of a single-phase or two-phase winding, if the two-phase windings of the three-phase winding are connected as shown in FIG. 2 and used as one-phase winding,
Similar to the case of the three-phase winding, the induced voltage due to the magnetic flux density component of the order of integer multiple of 3 is not generated. In this case, (9) and
It becomes easy to select the combination of P 1 and P 2 so as not to generate the induced voltage according to the first term of the equation (10).

【0031】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。従って、回転子1
0はN個の突極又はNサイクルの正弦波状ギャップパー
ミアンスを有する鉄心で構成され、巻線を有していない
構造である。
Therefore, a voltage proportional to the cos and sine functions, which is one period when the rotor moves by one pole pitch of the salient poles, is induced in the above two sets of output windings. Is the same as the voltage induced in the input / output winding when it moves by one pole pitch, the position can be detected by processing with the R / D converter. This is the basic principle of the present invention. Therefore, the rotor 1
Reference numeral 0 is a structure that is composed of N salient poles or an iron core having sinusoidal gap permeance of N cycles and has no winding.

【0032】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相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(複相の場合も可)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120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。
In the above description, the output winding 1 is arranged at the same position as the exciting winding, but this is for convenience of description, and the arrangement is not necessarily limited to this arrangement. In the case of 2-phase, the output winding of 2-phase is 9 in electrical angle.
If they are kept at 0 degree apart, they can be placed at any position in the stator slots. The excitation winding is single-phase (also possible in multi-phase) as above, but if the output winding is a three-phase winding, one cycle is generated when the rotor moves one pole pitch of the salient poles. Since the three-phase voltage is
It can be used in the same way as a conventional sync electric machine. In this case as well, the one phase is often arranged at the same position as the excitation winding, but there is no particular focus on this arrangement, and the three sets of output windings are kept at 120 electrical degrees apart. By doing so, it can be arranged at any position in the stator slot.

【0033】励磁巻線を2相とし、出力巻線を単相(複
相の場合も可)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
When the exciting winding has two phases and the output winding has a single phase (there is also a case of multiple phases), the phase of the induced voltage in the output winding changes depending on the rotor position, and the phase is The change of 2π with respect to the movement of one pole pitch of the rotor is also the same as that of the conventional resolver. Therefore, in this case as well, the output signal
Position detection can be performed by processing with the D converter. So far, for the explanation of the principle, only the fundamental wave magnetomotive force has been taken into consideration, and the case where α = 0 and γ = ± 1 has been described. However, the harmonic component of the magnetomotive force and the gap permeance coefficient due to the stator slot are described. Assuming that α is an integer value as, the gap magnetic flux density is

【0034】[0034]

【数11】 [Equation 11]

【0035】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11c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。
[0035] In each term of this equation of the magnetic flux density, the voltage is induced in the output winding only by the component in which the coefficient of θ 1 ( np1 + αZ 1 + γN) is an odd multiple of P 2 .
In the case of the connection, the voltage is induced in the output winding only by the component of the order except the integral multiple of 3. When the voltage induced in the output winding 11c is calculated in consideration of these matters, it is expressed as equations 14 and 15, respectively.

【0036】[0036]

【数12】 (Equation 12)

【0037】[0037]

【数13】 (Equation 13)

【0038】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
せを適切に設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極ビッチ移動したと
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。
In this equation, when γ = 0, θ 1
The coefficient of is ( np1 + αZ 1 ), but in the case of an integer slot, Z 1 is also an integer multiple of P 1 , so by appropriately setting the combination of P 1 and P 2 , It is possible not to induce the voltage due to this term. Next, the voltage induced in the output winding by the term corresponding to γ = ± 1 is expressed in the same form as in Equations 11 and 12, but since the harmonic magnetic flux density component that induces the voltage increases, the effective voltage value E 1
Changes in size. However, the form of the formula does not change, so 2
In the pair of output windings, a voltage proportional to the cos and sin functions, which becomes one cycle when the rotor moves one pole of the salient pole, is induced.

【0039】前述の固定子11の各スロット11aに1
スロットピッチで順次巻回された励磁巻線11b及び出
力巻線11cは、図5から図8で示すように各スロット
11aに1スロットピッチでかつ磁束分布が正弦波状と
なるように巻かれている。まず、図5は、励磁側2相/
出力側2相の場合を示しており、図5の励磁側における
励磁巻線11bの極対数P1 =3であり、各スロット1
1aが24個形成されている場合、各スロット11aに
は、正巻数Eと逆巻数Fの各巻数を、固定子11の円周
方向においてその磁束分布ず正弦波形状(従来構成と同
一分布)となるように、変化させて巻かれている。ま
た、2相としてのA相とB相は、各スロット11a内の
励磁巻線11bの磁束分布の位相が90°(電気角)ず
れる状態で巻かれている。
One for each slot 11a of the stator 11 described above.
The excitation winding 11b and the output winding 11c, which are sequentially wound at a slot pitch, are wound in each slot 11a at a 1-slot pitch and in a sinusoidal magnetic flux distribution, as shown in FIGS. 5 to 8. . First, FIG. 5 shows two phases on the excitation side /
It shows the case of two phases on the output side, the number of pole pairs P 1 = 3 of the excitation winding 11b on the excitation side of FIG.
When 24 1a are formed, in each slot 11a, the number of turns of the forward winding E and the number of reverse windings F is not a magnetic flux distribution in the circumferential direction of the stator 11 but a sinusoidal shape (same distribution as the conventional configuration). It is wound so that it becomes different. Further, the A phase and the B phase as the two phases are wound in a state in which the phase of the magnetic flux distribution of the exciting winding 11b in each slot 11a is shifted by 90 ° (electrical angle).

【0040】また、図6に示す出力側における出力巻線
11cの極対数P2 =2であり、各スロット11aに
は、正巻数Eと逆巻数Fの各巻数を前述の図5の励磁側
と同様に巻いており、互いに90°(電気角)ずらせた
a相,b相の2相にて構成されている。従って、図7及
び図8に示すように、A相励磁=ER13 、B相励磁=
R24 とすると、a相の出力電圧は次の(17)式とな
る。
Further, the number of pole pairs of the output winding 11c on the output side shown in FIG. 6 is P 2 = 2, and the number of turns of the positive winding number E and the number of reverse windings F is set in each slot 11a. It is wound in the same manner as above, and is composed of two phases, ie, a phase and b phase, which are mutually offset by 90 ° (electrical angle). Accordingly, as shown in FIGS. 7 and 8, A-phase excitation = E R1 - 3, B-phase excitation =
E R2 - when 4 to the output voltage of a phase is represented by the following equation (17).

【0041】[0041]

【数14】 [Equation 14]

【0042】[0042]

【数15】 (Equation 15)

【0043】となり、従来の2相励磁/2相出力のレゾ
ルバと全く同じ出力特性となる。また、図9及び図10
に示すように、励磁側をm相、出力側をm相と異なるn
相とした場合、m相の初めから終りにかけて電気角で1
×2π/m、2×2π/m、(m−1)×2π/mずつ
位相をずらすことにより、前述の2相励磁/2相出力と
同様の出力特性の出力電圧を得ることができる。なお、
出力側におけるn相の場合、n相の初めから終りにかけ
て電気角で、1×2π/m・・・(m−1)×2π/m
ずつ位相をずらせている。また、図9及び図10では、
各スロット11aの図示を省略している。
Thus, the output characteristics are exactly the same as those of the conventional 2-phase excitation / 2-phase output resolver. Also, FIG. 9 and FIG.
As shown in, the excitation side is different from the m phase and the output side is different from the m phase.
When the phase is set, the electrical angle is 1 from the beginning to the end of the m phase.
By shifting the phases by × 2π / m, 2 × 2π / m, and (m−1) × 2π / m, it is possible to obtain an output voltage having the same output characteristics as the two-phase excitation / 2-phase output described above. In addition,
In the case of the n-phase on the output side, the electrical angle from the beginning to the end of the n-phase is 1 × 2π / m ... (m−1) × 2π / m
The phases are shifted one by one. Further, in FIG. 9 and FIG.
Illustration of each slot 11a is omitted.

【0044】また、図11から図19に示す結線構成
は、本発明による巻線構造による固定子を用いた場合の
各種角度(回転)検出器への応用側を示すもので、前述
の極対数P1とP2の決め方によって、N=X数(軸倍
角)を自由に決めることができるものである。まず、図
11の場合のように、1相励磁/2相出力のレゾルバを
構成することができる。また、図12の場合のように、
2相励磁/1相出力のレゾルバ、図3の場合のように、
2相励磁/2相出力のレゾルバ、図14の場合のよう
に、1相励磁/3相出力のシンクロ検出器、図15の場
合のように3相励磁/3相出力の差動シンクロ検出器、
図16の場合のように3相励磁/2相出力のトランゾル
バ、図17かせ図19の場合のようにm相励磁/n相出
力のレゾルバを構成することができる。
The wiring configurations shown in FIGS. 11 to 19 show the application side to various angle (rotation) detectors when the stator having the winding structure according to the present invention is used. The N = X number (axis multiplication angle) can be freely determined by the method of determining P 1 and P 2 . First, as in the case of FIG. 11, a resolver of one-phase excitation / two-phase output can be constructed. Also, as in the case of FIG.
Two-phase excitation / one-phase output resolver, as in the case of FIG.
2-phase excitation / 2-phase output resolver, 1-phase excitation / 3-phase output synchro detector as in FIG. 14, 3-phase excitation / 3-phase output differential synchro detector as in FIG. ,
A three-phase excitation / two-phase output transsolver can be configured as in the case of FIG. 16, and an m-phase excitation / n-phase output resolver can be configured as in the case of FIG.

【0045】[0045]

【発明の効果】本発明によるバリアブルリラクタンス型
角度検出器は、以上のように構成されているため、次の
ような効果を得ることができる。すなわち、固定子のみ
に巻線を用いる励磁巻線と出力巻線を、各スロットに対
して1スロットピッチ(各スロットに順次巻く)で磁束
分布が正弦波状となるように巻くことにより、従来の手
作業による方法と異なり巻線機による機械巻が可能とな
り、回転子に巻線を用いないバリアブルリラクタンス型
の検出器の製造コストを大幅に低下させることができ
る。また、励磁側及び出力側ともに多相化することが容
易となり、レゾルバだけでなく、周知のトランゾルバ、
差動シンクロ等をバリアブルリラクタンス型に置き換え
ができ、特性の向上と原価の低減を得ることができる。
Since the variable reluctance type angle detector according to the present invention is constructed as described above, the following effects can be obtained. That is, by winding the excitation winding and the output winding that use windings only for the stator so that the magnetic flux distribution becomes sinusoidal at a 1-slot pitch (sequentially wound in each slot) for each slot, Unlike the manual method, mechanical winding can be performed by a winding machine, and the manufacturing cost of a variable reluctance detector that does not use a winding for the rotor can be significantly reduced. Further, it becomes easy to make the excitation side and the output side in multiple phases, and not only the resolver but also the well-known transsolver,
The variable sync can be replaced with a variable reluctance type, which can improve the characteristics and reduce the cost.

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

【図1】本発明によるバリアブルリラクタンス型角度検
出器を示す構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram showing a variable reluctance type angle detector according to the present invention.

【図2】巻線の1例を示す構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram showing an example of a winding.

【図3】回転子を示す構成図である。FIG. 3 is a configuration diagram showing a rotor.

【図4】図1の他例を示す構成図である。FIG. 4 is a configuration diagram showing another example of FIG.

【図5】励磁巻線を示す説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram showing an excitation winding.

【図6】出力巻線を示す説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram showing an output winding.

【図7】レゾルバの結線図である。FIG. 7 is a connection diagram of a resolver.

【図8】入出力電圧を示すベクトル図である。FIG. 8 is a vector diagram showing input / output voltages.

【図9】図5の他例を示す説明図である。9 is an explanatory diagram showing another example of FIG. 5. FIG.

【図10】図6の他例を示す説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram showing another example of FIG.

【図11】レゾルバの結線図である。FIG. 11 is a connection diagram of a resolver.

【図12】レゾルバの結線図である。FIG. 12 is a wiring diagram of a resolver.

【図13】レゾルバの結線図である。FIG. 13 is a wiring diagram of a resolver.

【図14】シンクロ検出器の結線図である。FIG. 14 is a connection diagram of a synchro detector.

【図15】差動シンクロ検出器の結線図である。FIG. 15 is a connection diagram of a differential synchro detector.

【図16】トランゾルバを示す結線図である。FIG. 16 is a connection diagram showing a transsolver.

【図17】レゾルバを示す結線図である。FIG. 17 is a connection diagram showing a resolver.

【図18】レゾルバを示す結線図である。FIG. 18 is a connection diagram showing a resolver.

【図19】レゾルバを示す結線図である。FIG. 19 is a connection diagram showing a resolver.

【図20】従来のバリアブルリラクタンス型レゾルバを
示す構成図である。
FIG. 20 is a configuration diagram showing a conventional variable reluctance resolver.

【図21】図20の各スロット内の巻線を示す説明図で
ある。
21 is an explanatory diagram showing windings in each slot of FIG. 20. FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 回転子 11 固定子 11a スロット 11b 励磁巻線 11c 出力巻線 10 Rotor 11 Stator 11a Slot 11b Excitation Winding 11c Output Winding

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 励磁巻線(11b)との極対数をP1 とし、
出力巻線(11c)の極対数をP2 としてスロット(11a) に
納めた固定子(11)と、N個の突極又はNサイクルの正弦
波状ギャップパーミアンスを有する鉄心で構成され巻線
を有しない回転子(10)とを有し、前記P1+P2=N又は
1−P2=±NとしてNX(Xは軸倍角)の出力を得る
ようにしたバリアブルリラクタンス型角度検出器におい
て、前記励磁巻線(11b) 及び出力巻線(11c) は、前記各
スロット(11a) に対して1スロットピッチで巻かれ、か
つ、磁束分布が正弦波状となるように巻かれていること
を特徴とするバリアブルリラクタンス型角度検出器。
1. The number of pole pairs with the excitation winding (11b) is P 1 ,
A stator (11), which is housed in a slot (11a) with the number of pole pairs of the output winding (11c) being P 2 , and an iron core having N salient poles or N cycles of sinusoidal gap permeance, has a winding. A variable reluctance type angle detector having a rotor (10) which does not have a rotor (10), and obtains an output of NX (X is an axis multiple angle) as P 1 + P 2 = N or P 1 -P 2 = ± N, The excitation winding (11b) and the output winding (11c) are wound at a pitch of one slot with respect to each slot (11a), and are wound so that the magnetic flux distribution is sinusoidal. Variable reluctance type angle detector.
【請求項2】 前記励磁巻線(11b) がm相であり、前記
出力巻線(11c) が前記m相と同じか又は異なるn相であ
り、前記励磁巻線(11b) 及び出力巻線(11c)が共に多相
であることを特徴とする請求項1記載のバリアブルリラ
クタンス型角度検出器。
2. The exciting winding (11b) is an m-phase, the output winding (11c) is an n-phase that is the same as or different from the m-phase, and the exciting winding (11b) and the output winding are The variable reluctance type angle detector according to claim 1, wherein both (11c) are polyphase.
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