JPH10239010A - 可変リラクタンス型レゾルバ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 捲き線工程での生産性を向上し、より安価に
可変リラクタンス型レゾルバを提供すること。 【解決手段】本発明の可変リラクタンス型レゾルバは、
リング状の継鉄（コアバック）２と継鉄２から求心方向
に突出している複数のティース３とを有する固定子１
と、回転可能に軸支されている誘導子型の回転子１２と
からなる。励磁巻線６は固定子１のティース３に波巻き
で巻装されているので、励磁巻線６の巻装が容易にな
る。また、出力巻線である正弦相巻線７および余弦相巻
線８は、固定子１のティース３にではなく継鉄２に巻装
されているので、捲線機の作動速度が上がる。その結
果、捲き線工程での生産性が向上してコストダウンがで
き、より安価に可変リラクタンス型レゾルバを提供する
ことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、可変リラクタンス
型レゾルバ（角度検出器）の技術分野に属する。

【０００２】

【従来の技術】公知の可変リラクタンス型レゾルバとし
ては、特開平６−２１３６１４号公報や特開平８−１７
８６１１号公報に開示されているものがある。上記各公
報に開示されているレゾルバそのものではないが、本発
明の理解を容易にするために従来技術の一例として本発
明に最も近い可変リラクタンス型レゾルバを想定し、図
４および図５を参照して以下に説明する。

【０００３】従来の可変リラクタンス型レゾルバは、図
４に示すように、固定子１’と回転子１２とから主に構
成されている。固定子１’は、リング状の継鉄２とこの
継鉄２から求心方向に突出している複数のティース３’
とを有しており、励磁巻線６’、正弦相巻線７’および
余弦相巻線８’は、いずれもティース３’に巻装されて
いる。

【０００４】図４および図５（ａ）に示すように、励磁
巻線６’は、相隣接するティース３’に捲かれる捲き方
向は逆で捲き数は同一であり、通電されると各ティース
３’に極性交番に磁極を形成する。正弦相巻線７’は、
図５（ｂ）に示すように、継鉄２上の任意の原点（例え
ば巻線取り出し口）からの角度位置θにおいて正弦関数
ｓｉｎθに比例する捲き数で各ティース３’毎に捲かれ
ており、その捲き方向は上記正弦関数の正負によって異
なっている。一方、余弦相巻線８’は、図５（ｄ）に示
すように、継鉄２の上記原点からの角度位置θにおい
て、余弦関数ｃｏｓθに比例する捲き数で各ティース
３’毎に捲かれており、その捲き方向は上記余弦関数の
正負によって異なっている。その際、正弦相巻線７’お
よび余弦相巻線８’の捲き方向は、それぞれ前述の正弦
関数の正負および余弦関数の正負により、正のティース
３’では励磁巻線６’と同方向に捲かれており、負のテ
ィース３’では励磁巻線６と逆方向に捲かれている。

【０００５】回転子１２は、再び図４に示すように、巻
線を有しない断面楕円形の軟磁性鉄心のみよりなる誘導
子型の回転子であって、固定子１’と同軸に回転軸（図
略）が配設されている。この回転子１２は、固定子１’
との相対回転角θに対して固定子１’との間の間隙によ
り、正弦関数ｓｉｎθまたは余弦波ｃｏｓθの磁気抵抗
が生じる形状に形成されている。

【０００６】以上の構成において、励磁巻線６’に流れ
る交流電流によって生じる変動界磁中を回転子１２が回
転することにより、各ティース３’内を流れる磁場の強
度が変動する。その結果、誘導電圧に変動が生じて、図
５（ｃ）および図５（ｅ）に示すように、正弦相巻線
７’には正弦相出力電圧１０が生じ、余弦相巻線８’に
は余弦相出力電圧１１が生じる。したがって、回転子１
２の回転角度に応じて電圧振幅が正弦関数で生じる正弦
相出力電圧１０と余弦関数で生じる余弦相出力電圧１１
とから、回転子１２の回転角度が検出される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】前述の従来技術の可変
リラクタンス型レゾルバでは、すでに述べたように、励
磁巻線６’、正弦相巻線７’および余弦相巻線８’は、
いずれもティース３’に巻装されている。ところが、製
造時にティース３’に捲き線するためには、捲線機のノ
ズルが矩形の軌跡の直線運動の組み合わせで移動するの
で、捲線機の作動速度を向上させることが困難であっ
た。それゆえ、捲き線工程に比較的長時間を要し、生産
性の向上が阻害されているという問題点があった。

【０００８】そこで本発明は、捲線機の作動速度を向上
させて捲き線工程の生産性を向上させることにより、よ
り廉価な可変リラクタンス型レゾルバを提供することを
解決すべき課題とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段およびその作用・効果】上
記課題を解決するために、発明者らは以下の手段を発明
した。 （第１手段）本発明の第１手段は、請求項１記載の可変
リラクタンス型レゾルバである。本手段では、励磁巻線
および出力巻線のうち少なくとも一方は、固定子の継鉄
（コアバック）に巻装されていることを特徴としてい
る。ここで、継鉄に捲き線をする場合には、曲線をつな
いだ運動軌跡で捲線機のノズルを作動させることがで
き、ティースに捲き線する場合と異なって捲線機のノズ
ルの運動軌跡が矩形である必要がないので、より高速で
捲き線機を作動させることができる。それゆえ、本手段
のようにいずれかの巻線がティースにではなく継鉄に捲
き線されていれば、その分だけ捲き線工程での生産性が
向上するので、製造コストを削減することができる。

【００１０】したがって本手段によれば、捲き線工程で
の生産性が向上してコストダウンができるので、より廉
価な可変リラクタンス型レゾルバを提供することができ
るという効果がある。 （第２手段）本発明の第２手段は、請求項２記載の可変
リラクタンス型レゾルバである。

【００１１】本手段では、励磁巻線および出力巻線の両
方すなわち全ての巻線が固定子の継鉄に巻装されてい
る。それゆえ、ティースに捲き線をする必要がないの
で、最も生産性が向上してより大きなコストダウンが可
能となる。したがって本手段によれば、よりいっそう廉
価な可変リラクタンス型レゾルバを提供することができ
るという効果がある。

【００１２】（第３手段）本発明の第３手段は、請求項
３記載の可変リラクタンス型レゾルバである。本手段で
は、励磁巻線は固定子の継鉄およびティースのうち一方
に巻装されており、出力巻線は他方に巻装されている。
それゆえ、ティースだけに捲き線されている場合よりも
生産性が向上していながら、継鉄だけに巻線が集中する
ことがなく継鉄回りの巻線部分に肥大が少ない。

【００１３】したがって本手段によれば、継鉄の巻線の
形状とティースの巻線の形状とのバランスが良く、より
廉価な可変リラクタンス型レゾルバを提供できるという
効果がある。 （第４手段）本発明の第４手段は、請求項４記載の可変
リラクタンス型レゾルバである。

【００１４】本手段では、励磁巻線は固定子のティース
に巻装されており、出力巻線は固定子の継鉄に巻装され
ているので、出力巻線の捲き数の調節が容易である。ま
た、通常の場合、出力巻線は正弦相巻線および余弦相巻
線からなり、両者の合計捲き数は励磁巻線よりも多い。
それゆえ、励磁巻線を継鉄に、正弦相巻線および余弦相
巻線からなる出力巻線をティースに捲き線する場合より
も、捲き線工程での生産性の向上が大きい。

【００１５】したがって本手段によれば、前述の第３手
段の効果に加えて、捲き線工程でのコストダウンが大き
いのでより廉価に可変リラクタンス型レゾルバを提供で
きるという効果がある。 （第５手段）本発明の第５手段は、請求項５記載の可変
リラクタンス型レゾルバである。

【００１６】本手段では、励磁巻線はティースに波巻き
で巻装されているので、励磁巻線の捲き線工程での生産
性がかなり向上する。なぜならば、予め波状に曲げて形
成されている導線を求心方向から遠心方向へ移動させて
ティースにはめるだけで巻装することができ、通常の捲
線機による矩形軌跡の捲き線工程が不要になるからであ
る。

【００１７】したがって本手段によれば、生産性がさら
に高まるので、よりいっそう廉価な可変リラクタンス型
レゾルバを提供することができるという効果がある。 （第６手段）本発明の第６手段は、請求項６記載の可変
リラクタンス型レゾルバである。本手段では、励磁巻線
はティースに集中巻きで巻装されているので、励磁する
巻線としての有効部分の占める比率が高く、上記第５手
段よりも励磁巻線の総延長が短くて済む。

【００１８】したがって本手段によれば、上記第５手段
よりもより軽量な可変リラクタンス型レゾルバを提供す
ることができるという効果がある。 （第７手段）本発明の第７手段は、請求項７記載の可変
リラクタンス型レゾルバである。本手段では、固定子の
継鉄の外周面のうちティースに背向している部分から突
出している少なくとも一つの突出部か、この部分が凹ん
でいる凹部かのいずれかが形成されている。それゆえ、
固定子を固定対象物に組み付ける際に、継鉄外周の突出
部または凹部が固定対象物と嵌合するようにしておけ
ば、精密な角度位置決めが可能である。また、この突出
部または凹部は、ティースに背向する位置に形成されて
いるので、継鉄の周囲に捲かれる巻線の邪魔になること
がない。

【００１９】したがって本手段によれば、継鉄の巻線の
邪魔になることなく、固定子の角度位置決めをより正確
に行うことができるという効果がある。 （第８手段）本発明の第８手段は、請求項８記載の可変
リラクタンス型レゾルバである。本手段では、固定子は
突出部を周方向等間隔に複数個有しているので、磁気回
路が継鉄の全周囲において一方に偏ることがなくなる。
それゆえ、磁気回路が継鉄の全周囲でほぼ均等になるの
で、磁気回路の磁気抵抗の偏りによる計測誤差が生じに
くい。

【００２０】したがって本手段によれば、突出部を偏っ
て付設した場合よりも、計測誤差をより小さく抑制する
ことができるという効果がある。

【００２１】

【発明の実施の形態および実施例】本発明の可変リラク
タンス型レゾルバの実施の形態については、当業者に実
施可能な理解が得らえるよう、以下の実施例で明確かつ
十分に説明する。 ［実施例１］ （実施例１の構成）本発明の実施例１としての可変リラ
クタンス型レゾルバは、図１に示すように、回転子１２
を取り巻いて固定されている固定子１と、固定子１と同
軸で回転可能に軸支されている誘導子型の回転子１２と
から、主に構成されている。

【００２２】固定子１は、リング状の継鉄（コアバッ
ク）２と、継鉄２から求心方向に突出している１４本の
ティース３とを有する。ティース３は、周方向等間隔に
配設されており、ティース３の求心方向の先端部は周方
向に拡がってより広い面積で回転子１２の外周面に対向
している。互いに隣接するティース３の間には、所定の
空間が空いていてスロット４を形成している。継鉄２の
外周面の各ティース３に背向している部分からは、それ
ぞれ所定の長さの突出部５が半径方向に突出しており、
ティース３と同様に周方向等間隔に配設されている。

【００２３】固定子１のティース３には一相の励磁巻線
６が、継鉄２には二相の出力巻線７，８がそれぞれ巻装
されている。励磁巻線６は、ティース３に波巻きで巻装
されている。すなわち、励磁巻線６は、各ティース３に
半回転以上は巻き付けられていず、隣り合うティース３
の間のスロット４を縫うように、交番に隣り合うティー
ス３の一方の側と他方の側とを通って配設されている。
図１では簡略化されていて、継鉄２の内周側のティース
３の間を一周分しか励磁巻線６が描かれていないが、実
際には励磁巻線６は継鉄２の内周側を複数回周回して巻
装されている。

【００２４】前述のようにティース３は１４本で複数本
であるから、励磁巻線６は各ティース３の一方の側だけ
を通って捲かれている。それゆえ、励磁電圧９が印加さ
れて励磁巻線６に通電されると、互いに隣り合うティー
ス３には励磁方向が交番に磁極が形成される。この際、
励磁巻線６の周回数は十分に多いので、励磁巻線６およ
びティース３により形成される磁場強度も十分なものが
得られる。

【００２５】一方、継鉄２に巻装されている二相の出力
巻線７，８は、正弦相巻線７および余弦相巻線８であ
り、継鉄２の内周面側のスロット４と継鉄２の外周面側
とを交互に通って継鉄２に集中巻きされている。図１で
は簡略化されていて一周分しか描かれていないが、実際
には正弦相巻線７および余弦相巻線８は継鉄２の各部に
複数回捲かれて巻装されている。正弦相巻線７および余
弦相巻線８は、固定子１上の任意の原点を基準に、回転
子１２の回転位置に応じて出力電圧１０，１１の振幅が
それぞれ得られるように巻装されている。

【００２６】すなわち、正弦相巻線７は、図２（ａ）に
示すように、継鉄２上の所定の原点からの角度位置θに
おいて正弦関数ｓｉｎθに比例する捲き数で各ティース
３の間の継鉄２に捲かれている。そして、正弦相巻線７
の捲き方向は、上記正弦関数の正負によって異なってい
る。一方、余弦相巻線８’は、図２（ｃ）に示すよう
に、継鉄２上の上記原点からの角度位置θにおいて余弦
関数ｃｏｓθに比例する捲き数で各ティース３’毎に捲
かれており、その捲き方向は上記余弦関数の正負によっ
て異なっている。

【００２７】その際、正弦相巻線７および余弦相巻線８
の捲き方向は、それぞれ前述の正弦関数の正負および余
弦関数の正負により、正の継鉄２部分（スロット４部
分）では励磁巻線６と同方向にティース３に磁束を発生
させるように捲かれている。逆に、正弦相巻線７および
余弦相巻線８の捲き方向は、前述の正弦関数の正負およ
び余弦関数の正負により、それぞれ負の継鉄２部分では
励磁巻線６と逆方向に磁束を発生させるように捲かれて
いる。以上では、理解を助けるために、正弦相巻線７お
よび余弦相巻線８に通電して励磁した場合を仮定して説
明した。しかし、実際は逆に、正弦相巻線７および余弦
相巻線８には、ティース３を介して継鉄２の各部を通る
磁束の変動による誘導電圧が生じる。その結果、各誘導
電圧は、それぞれ図２（ｂ）および図２（ｄ）に示すよ
うに、正弦相出力電圧１０および余弦相出力電圧１１と
して出力される。

【００２８】回転子１２は、再び図１に示すように、巻
線を有しない断面楕円形の軟磁性鉄心のみよりなる誘導
子型の回転子であって、固定子１と同軸に回転軸（図
略）が配設されている。この回転子１２は、固定子１と
の相対回転角θに対して固定子１のティース３の先端面
との間隙により、正弦関数ｓｉｎ２θまたは余弦波ｃｏ
ｓ２θの磁気抵抗が生じる形状に形成されている。

【００２９】（実施例１の作用）以上の構成において、
励磁巻線６に流れる交流電流によって生じる変動界磁中
を回転子１２が回転することにより、各ティース３内を
流れる磁束が変動し、各ティース３の間の継鉄２での磁
束も変動する。その結果、誘導電圧に変動が生じて、図
２（ｂ）および図２（ｄ）にそれぞれ示すように、正弦
相巻線７には正弦相出力電圧１０が生じ、余弦相巻線８
には余弦相出力電圧１１が生じる。したがって、回転子
１２の回転角度に応じて電圧振幅が正弦関数で生じる正
弦相出力電圧１０と余弦関数で生じる余弦相出力電圧１
１とから、回転子１２の回転角度が検出される。

【００３０】その際、回転子１２の断面形の面積中心を
回転中心としているので、回転子１２の一回転当たり二
周期分の出力が発生する。換言すると、回転子１２の１
８０°回転毎に同一の正弦相出力電圧１０および余弦相
出力電圧１１が得られる。本実施例の可変リラクタンス
型レゾルバは、試作品を試験することにより、従来の可
変リラクタンス型レゾルバと同等の計測性能が得られる
ことが確認されている。

【００３１】（実施例１の効果）本実施例の可変リラク
タンス型レゾルバは、以上のように構成されているの
で、以下の三つの効果が発揮される。第１に、出力巻線
である正弦相巻線７および余弦相巻線８は、固定子１の
継鉄２（コアバック）に巻装されている。継鉄２に捲き
線をする場合には、曲線をつないだ運動軌跡で捲線機の
ノズルを作動させることができ、ティース３に捲き線す
る場合と異なって捲線機のノズルの運動軌跡が矩形であ
る必要がないので、より高速で捲き線機を作動させるこ
とができる。それゆえ、本実施例のように正弦相巻線７
および余弦相巻線８がティース３にではなく継鉄２に捲
き線されていれば、その分だけ捲き線工程での生産性が
向上するので、製造コストを削減することができる。

【００３２】したがって本実施例によれば、正弦相巻線
７および余弦相巻線８の捲き線工程での生産性が向上し
てコストダウンができるので、より廉価な可変リラクタ
ンス型レゾルバを提供することができるという効果があ
る。第２に、励磁巻線６はティース３に波巻きで巻装さ
れているので、励磁巻線６の捲き線工程での生産性がか
なり向上する。なぜならば、予め波状に曲げて形成され
ている導線を求心方向から遠心方向へ移動させてティー
ス３にはめるだけで励磁巻線６を巻装することができ、
通常の捲線機による矩形軌跡の捲き線工程が不要になる
からである。

【００３３】したがって本実施例によれば、生産性がさ
らに高まるので、よりいっそう廉価な可変リラクタンス
型レゾルバを提供することができるという効果がある。
第３に、固定子１の継鉄２の外周面のうち各ティース３
に背向している部分から突出部５が遠心方向に所定長で
突出している。それゆえ、固定子１を固定対象物に組み
付ける際に、継鉄２の外周からの突出部５が固定対象物
と嵌合するようにしておけば、精密な位置決めが可能で
ある。また、各突出部５は、ティース３に背向する位置
に形成されているので、継鉄２の周囲に捲かれる出力巻
線７，８の邪魔になることがない。

【００３４】したがって本実施例によれば、継鉄の巻線
の邪魔になることなく、固定子の角度位置を含む位置決
めをより正確に行うことができるという効果がある。な
お、各突出部５はティース３毎に形成されているので、
周方向等間隔に配設されている。それゆえ、継鉄２およ
び各ティース３によって形成されている磁気回路が継鉄
２の全周囲において一方に偏ることがなくなり、全周囲
でほぼ均等になるので、磁気回路の磁気抵抗の偏りによ
る計測誤差が生じにくい。したがって本実施例では、突
出部５が偏って配設されていないので、計測誤差をより
小さく抑制することができる。

【００３５】（実施例１の変形態様）前述の実施例１で
は、ティース３は１４本であったが、ティースの数が１
４本以外の複数本である変形態様も可能である。ティー
スの数を増やすことにより、可変リラクタンス型レゾル
バの角度分解能を向上させることができる。また、回転
子１２の断面形状を変更することにより、回転子一回転
あたり一周期の出力電圧を発生させたり、三周期ないし
四周期等の出力電圧を発生させる変形態様も実施可能で
ある。

【００３６】さらに、突起部５をより小さく形成した
り、突起部５の代わりに凹部を継鉄２の外周面に設ける
変形態様も実施可能である。本変形態様によれば、実施
例１と同様の位置決め精度が確保されておりながら、半
径方向の寸法を実施例１よりも小さく抑制でき、本発明
の可変リラクタンス型レゾルバを小型化できるという効
果がある。

【００３７】［実施例２］ （実施例２の構成）本発明の実施例２としての可変リラ
クタンス型レゾルバは、図３に示すように、励磁巻線
６’の構成だけが実施例１と異なり、他の部分の構成は
実施例１と同様である。すなわち、励磁巻線６’はティ
ース３に集中巻きで巻装されており、励磁巻線６’の捲
き数は各ティース３で同一であるが、その巻き方向は交
番に替わっている。

【００３８】（実施例２の作用効果）本実施例では、励
磁巻線６’はティース３に集中巻きで巻装されているの
で、励磁する巻線としての有効部分の占める比率が高
く、前述の実施例１よりも励磁巻線の総延長が短くて済
む。また、励磁巻線６’がティース３の両側に捲かれる
ので、実施例１と異なって励磁巻線６が形成する出っ張
りが各ティース３の両側に均等に生じ、片側に偏ること
がない。それゆえ、実施例１よりも、回転軸の軸長方向
の寸法をやや小さくすることが可能である。さらに、テ
ィース３に接する励磁巻線６’の半径方向の長さも短く
かくて済むので、ティース３は従来技術よりも短いばか
りではなく、実施例１に比べてもさらに短くても十分な
磁束で励磁されうる。

【００３９】したがって本実施例によれば、前述の実施
例１よりもさらに軽量小型な可変リラクタンス型レゾル
バを提供することができるという効果がある。 （実施例２の変形態様）本実施例についても、実施例１
と同様の各種変形態様が実施可能であり、実施例１の各
種変形態様と同様の作用効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施例１としての可変リラクタンス型レゾル
バの概略構成図

【図２】 実施例１の巻線の構成および作用を示す組図 （ａ）正弦相巻線の捲き数および捲き方向を示すグラフ
（ｂ）正弦相出力電圧を示すグラフ （ｃ）余弦相巻線の捲き数および捲き方向を示すグラフ （ｄ）余弦相出力電圧を示すグラフ

【図３】 実施例２としての可変リラクタンス型レゾル
バの概略構成図

【図４】 従来技術の可変リラクタンス型レゾルバの概
略構成図

【図５】 従来技術の巻線の構成および作用を示す組図 （ａ）励磁巻線の捲き数および捲き方向を示すグラフ （ｂ）正弦相巻線の捲き数および捲き方向を示すグラフ （ｃ）正弦相出力電圧を示すグラフ （ｄ）余弦相巻線の捲き数および捲き方向を示すグラフ （ｅ）余弦相出力電圧を示すグラフ

【符号の説明】

１，１’：固定子 ２：継鉄（コアバック） ３，３’：ティース ４，４’：スロット ５：突出部 ６，６’：励磁巻線 ７，７’：正弦相出力巻線 ８，８’：余弦相出力巻
線 ９：励磁電圧 １０：正弦相出力電圧 １１：余弦
相出力電圧 １２：回転子

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】リング状の継鉄とこの継鉄から求心方向に
   突出している複数のティースとを有し励磁巻線および出
   力巻線が巻装されている固定子と、誘導子型の回転子と
   からなる可変リラクタンス型レゾルバにおいて、 前記励磁巻線および前記出力巻線のうち少なくとも一方
   は、前記固定子の前記継鉄に巻装されていることを特徴
   とする、 可変リラクタンス型レゾルバ。
2. 【請求項２】前記励磁巻線および前記出力巻線の両方
   が、前記固定子の前記継鉄に巻装されている、 請求項１記載の可変リラクタンス型レゾルバ。
3. 【請求項３】前記励磁巻線は、前記固定子の前記継鉄お
   よび前記ティースのうち一方に巻装されており、 前記出力巻線は、この継鉄およびこのティースのうち他
   方に巻装されていることを特徴とする、 請求項１記載の可変リラクタンス型レゾルバ。
4. 【請求項４】前記励磁巻線は、前記固定子の前記ティー
   スに巻装されており、 前記出力巻線は、この固定子の前記継鉄に巻装されてい
   る、 請求項３記載の可変リラクタンス型レゾルバ。
5. 【請求項５】前記励磁巻線は、前記ティースに波巻きで
   巻装されている、 請求項４記載の可変リラクタンス型レゾルバ。
6. 【請求項６】前記励磁巻線は、前記ティースに集中巻き
   で巻装されている、 請求項４記載の可変リラクタンス型レゾルバ。
7. 【請求項７】前記固定子は、前記継鉄の外周面のうちテ
   ィースに背向している部分から突出している少なくとも
   一つの突出部と、この部分が凹んでいる凹部とのうち、
   いずれかを有する、 請求項１〜６のうちいずれかに記載の可変リラクタンス
   型レゾルバ。
8. 【請求項８】前記固定子は、前記突出部を周方向等間隔
   に複数個有している、 請求項７記載の可変リラクタンス型レゾルバ。