JPS5956859A - バ−ニヤ形誘導子レゾルバ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、固定子と回転子との歯数が異るレゾルバにお
いて、固定子に一次及び二次巻線を設け。

その一方の巻線乞励磁電源から励磁することにより他方
の巻線から回転子の回転位＠を検出するレゾルバに関す
る。

従来形のバーニヤレゾルバにおいては、固定子は円筒状
の積層鉄心で内側にＮ８個の歯を等分ピッチに切ってあ
り、回定子に円４状の同様な積層鉄心で、外側［Ｎｒ個
の歯を等分ピッチで切っである。

そして、Ｎ８＝Ｎｒ＋Ｎｐのように固定子歯数Ｎ８と回
転子歯数Ｎｒを選び、Ｎ、は小さな整数で歯数Ｎ８やＮ
、の数分の１であるからＮ８：　Ｎｒであることがその
特徴である。

しかしこのバーニヤレゾルバに歯形やスキュー形状など
ン調整して、波形改善ケ計るのに限度があるので１巻線
のピッチやターン数乞調整するため５巻線が複雑になる
きらいがある。

また、従来の誘導子レゾルバは、ｍ、５−次巻線の相数
としたとき、ＮＢ　”’　２ｍ、　Ｎ、としＮ、／Ｎｒ
＝２ｍ。

でバーニヤを利用していない。

したがって誘導子レゾルバは、さきのバーニヤレゾルバ
とは逆に、巻線の調整の自由度が／３Ｃ〈困難のため、
回転子歯の形状を調整して波形の改善７計るが、そのた
めコア形状が複雑になる難点がある。

ここにおいて本発明は、従来装置の欠点を克服したバー
ニヤ形誘導子レゾルバを提供することケ、その目的とす
る。

本発明になるバーニヤ形誘導子レゾルバは、回転子歯お
よび二次巻線の調整がどちらも可能であるため、波形の
改善が容易であり、′！、た一次巻線の多相化も従来形
と比べると容易である。

すなわち１本発明の基本的思想は、 固定子歯数Ｎ８゜ 回転子歯数Ｎｒ。

一次巻線の相数ｍｌ。

との間に、 Ｎｓ　＝２　ｍ、　（Ｎｒ：　Ｎｐ　）の関係がなされ
たバーニヤ形誘導子レゾルバと呼称すべきレゾルバであ
る。

因みに。

従来のバーニアレゾルバハ、 へ＝Ｎｒ±Ｎ。

であり、 従来の誘導子レゾルバは、 Ｎｓ　＝　２ｍ、Ｑｒ であろ− ここで本発明の原理を述べろ。

バーニアレゾルバで、整数Ｎｐ＝２とした時の空隙のパ
ーミアンスψｄｒｍｅａｎｃｅ透磁率）は駆１図のよう
に表わされろ。

Ａ、Ａ“点では固定子と回転子の歯が一致し、Ｂ、Ｂ’
点では食違うからＡ、Ａ’点の、＜−ミアン′スは最大
、Ｂ、Ｂ’点では最小である。そのことを仮想突極ケも
つ回転子１００で表わしている。なお、２０哨固定子で
ある。ここで−次巻線の相数ｍ、＝１の本発明のバーニ
ヤ形誘導子レゾルバにするため、固定子歯数Ｎ８を２倍
にするとともに、固定子歯を隣接する歯が互いに逆極性
になるよう巻線して。

直列に接続することで一次単相コイルを形成する。

第２図は、この−次コイルの正極性起磁力に対する空隙
パーミアンスλＦと逆極性起磁力に対する空隙パーミア
ンスλＲを夫々仮想突極回転子＋ｔ＋ｏ　、　＋００・
。

で表わした説明図である。正極性起磁力に対するパーミ
アンスλＦが最大の所で、逆極性起磁力に対する空隙パ
ーミアンスλＲＨ最小というように全く逆の関係になる
。　　・ 一次コイルを交流で励磁し、二次コイルを固定子に４極
の分布巻きで施しであるとすると、空隙磁束Φの分布は
（λＦ−λＲ）Ｆ、−Φところで　　　　　　λＦ＝λ
。＋λｃｏｓ２θΦ＝Ｆ、−２λｃｏｓ　２θ したがって２二次コイルの誘起電圧ｅ、げ、θ＝ψ＋η
として （９）ｃｏｓ２９） ここに ψは回転子仮想突極軸ＡＡから測った二次コイル軸の゛
市気角５ θは変数、 ηはη＝θ−ψで二次コイル軸ＣＣ’から測った′准気
角（変数）、 ＦＩは一次コイルの超磁力、 λ０は空隙パーミアンスの一定成分、 λは空隙パーミアンスの変動成分片振幅、である。

次に本発明の基本磁気構造について述べろ０本発明の固
定子は円筒状の積層鉄心でその内側にはＮｓ個の歯が等
分ピッチで形成されており、回転子も同様な積層鉄心で
外側にＮｒ個の歯が等分ピツチで切ってあり、固定子内
に空隙７介して挿入されている。

Ｎ５＝ＮｒｉＮ、とすれば、Ｎ、−１であると相対する
固定子と回転子の歯は１個所でしか揃い整列するところ
はない。Ｎｐ＝２であれば１８０”離れた所で２個所、
得＝３であれば１２ｏ０ずっ離れた所で３個所において
固定子と回転子の歯が整列する〇従ってＮ１個では３６
０°／Ｎｐずつ離れた所でＮ１個の歯が完全に揃う− 固定子と回転子の歯が揃うところはパーミアンスが最大
で、完全に食違うところはパーミアンスが最小である。

このため空隙パーミアンスはＮｐ個の仮想突極ケ持つと
易って良い。

回転子が３６０°／Ｎｒ（１ピツチ角）回転すると、磁
路は元の状態に戻るが、空隙パーミアンス波、即ち仮想
突極は３６０°／Ｎ、（１突極ピツチ角）回転する。従
って、回転子に対しパーミアンス波ｕＮｒ／Ｎｐ倍に増
速されていることがわかる。

３６０°／Ｎｓに対し３６０°／Ｎｒはバーニヤ目盛に
相当し、３６０°／（Ｎ８〜Ｎｒ）ごとに目盛が一致す
る。このためバーニヤレゾルバと呼ばれる。

ここで固定子歯Ｎ８Ｙ２倍にしてみろ。今まで＃］、、
＃２．・・・、＃Ｎ８の歯があったとし、この中間に＃
１’、＃２’、・・・、＃Ｎｓ′を次のように挿入する
。

見た空隙パーミアンス波λｐに対重＃１°〜＃Ｎ、；か
ら見た空隙パーミアンス波λトＣよ、３６０°／（２Ｎ
ｐ）だけ進んだ位置にある。Ｎ、＝２の１クリを第３図
に示す。これは、＃１〜＃Ｎ８の歯が回転子と一致した
ところ（第４図）では＃１°〜＃Ｎ−の歯は食違い、＃
１〜＃Ｎ８が食違ったところ　（第５図）では＃１′〜
＃Ｎミが一致すると言う、逆の関係になるから直感的に
理解できろことである。

ここで＃１〜＃Ｎ８乞右巻き、＃１°〜＃Ｎ′８を左巻
きに巻線を施し、これを直列に接続した励磁コイルを交
流で励磁したとする。空隙には２Ｎ８甑の交番磁界が生
ずるが、できる磁束の大きさはパーミアンス波で変調さ
れたものとなる。

Ｎ、＝２の例で、固定子に４極多相の分布巻線を施すと
、この空隙には λｐ−λト＝λｃｏｓ　２θ−（−ｃｏｓ　２θ）＝２
λｃｏｓ　２θ の磁束が生じているので、−次１相／二次多相のレゾル
バが構成できる。

次に、更に固定子歯数を倍に、Ｌ、、４ＮＳとし、第６
図のようにに、　、　ｋ％で１相、ｋ２．に、’でもう
１相のコイルヶ形成する。このようにするとに、、ｋｉ
相に対するパーミアンス波λｐｌニ対し、ｋｚ、に↓相
に対するパーミアンス波杯、は電気角で９００進んでい
ろ。

このようにして、一般に２　ｍ　＋　Ｎ　ｓに固定子歯
数をふやせば、ｋ＋　ｋ：　、　ｋｚｋ′１＋　−＋　
ｋｒｎ、　１（ｎｌ’ｌ相７形成することができる。

歯数の選定と磁路のバランスについてはこうである。

一次ｍ、相、二次ｍ、相のレゾルバを考えると、ＮＢ　
＝２　ｍ、　（Ｎｒ　ｔｈＮｐ　）’Ｃ’固定子歯数Ｎ
ｓはＮ、ｘ２ｍ。

で割り切れる必要がある。

ｎを整数と才ろと ｎ＝Ｎ３／（Ｎｐ×２ｍ２） ＝　（ｍ、／ｍ２）　（Ｎｒ±Ｎｐ）／Ｎｐ＝　　（ｍ
、　／　＝２）　（Ｎｒ　／　Ｎｐ±１）したがって（
Ｎｒ／　Ｎ、±１）／ｍ、ｖ整数とすれば良い。

一次２相、二次２相レゾルバで整数Ｎ、＝１ならば、 （”ｒ　ｊ　１　）／２　＝　ｎつまりＮｒ±１＝２ｎ
したがって回転子歯数Ｎｒは奇数になる。

二次相数ｍ２＝１で整数Ｎｐ＝１ならば、回転子歯数Ｎ
ｒは自由に選べる。

回転子歯ｅｎｒ−４ 一次相数ｍ１＝２ ならば、固定子歯数Ｎ６は Ｎｓ　＝　２　Ｘ　２　　（４−”　１）　＝１．２−
次相数ｍ１〉２ならば、整数Ｎ、−１としても磁路はバ
ランスする。整数Ｎ、を大きくすると二次巻線ノ毎極毎
相の溝数ｑが減るので、磁路のバランスはよいが巻線の
自由度が下がる。精度を高くする構造は整数Ｎｐ４適当
に選ぶことにある。

では、本発明の一実施例について説明する。

ブラシレスＤＣサーボモータのポールセンサとして８極
の一次２相、二次１相のレゾル７２例にとる。

回転子歯数Ｎｒ＝４ 整数Ｎ、＝１ 固定子歯数Ｎ８＝２Ｘ２（４±１） 加 ２ この固定子歯数Ｎ８＝　１２の説明図を第７図に表わす
。

一次巻線として、 ａ相は（１、−１’、　２．−２’　、　３．−３’）
とし、 ｂ＠は１１、−１“、　−２，−２°、　−３，−３’
　）にそれぞれ巻回する。

二次巻線としては、１２のスロットヲ自由に使って単相
の２極巻線を分布巻きする。

例えば（−３°＋　−１）　＋　（−２’　＋　−２）
　ｎｌターン（−３’、１′）　　、　　　（−３，２
）　　ｎ、ターン′（−３＋　　−１’　）　　　　　
　　ｎ３ター　ン・とすればよい。

第８図は固定子歯数Ｎ１印の説明図である。

−次巻線として・ ａ相は（１，−１°、　２．−２°、　３．−３’　、
　４．−４“、５゜−５′）とし、 ｂ相は（１，−１“、　２．−２“、　３．−３’　、
　４．−４’　、５゜−５゛）にそれぞれ巻回する。

二次巻線としては、ｍのスロットヲ自由にイ吏って単相
２極の巻線を分布巻きする０ 第７図、第８図いずれの構造も二次ン２相化するのは容
易である。直交する巻線を巻き込めば良い０ さらにＡ　’Ｃサーボの速度およびＮＣ工作機の機械角
を検出する７２極−次１相、二次２相レゾルノ（を考え
よう０ 回転子歯数Ｎｒ＝３６ 整数Ｎ、＝２ 固定子歯数ＮＢ＝２Ｘ１（３６１２） ６ ８ あるいけ 回転子歯数Ｎｒ　”’　３６ 整数Ｎ、＝４ 固定子歯数Ｎ５＝２Ｘ１　　（３６：ｊ４）＝８０ 自 各種のものが考えられるが固定子歯数Ｎ５＝６４に選べ
ば Ｎｓ／（Ｎｐ　Ｘ　２ｍ、　）　−＝＝６４／　（４Ｘ
　２　Ｘ　２　）＝４ でこれは勿体、毎相溝数ｑＫ相崩する。

以上のよう匠して、多くの構造が可能であろ−かくして
、本発明ｆよれば次の効果が認められる０ ■　二次巻線が２Ｎｐ極の多相分布巻きにできるところ
が大きな特長となる。このため高調波成分を低減する巻
線の自由度が高く、従って梢１度の高いレゾルバｆでき
る。

■　二次巻線も多相比できるので、この信号ケパルス化
する際に処理が容易になる。

＠　この種のレゾルバの応用範囲はＮ／Ｃ工作機、ａボ
ッ）Ｙはじめサーボアクチェータの速変。

位置制御乞すべてカバーするもので、この信頼性。

精度が高くコストの低い構造が探究されて来たが、本発
明は構造が簡単で精度を高くし、多相信号を得られろと
いう多くの自由度？備えているので、将来性の大きいレ
ゾルバである、

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は本発明の原理を表わす空隙パーミアン
スの説明図、第３図〜筆６図は本発明の動作説明図、第
７図は本発明の一実施例の断面図、第８図は本発明の他
の実施例の断面図である。 １００・・・回転子、　２（１）・・・固定子。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、固定子は円筒状の軟磁性体で内側ＫＮ、個の歯を等
   分ピッチに形成し、回転子は円」壽状の軟磁性体で外側
   にＮｒ個の歯を等分ピッチに形成するとともに、 ｍ山−次巻線の相数で、Ｎ、は１以上の整数とするとき ＮＢ　＝２　ｍ、　（Ｎｒ±Ｎｐ） の関係をもち。 一次巻線は各相とも固定子歯を（ｍ、　−１）個おきに
   極性を交代しつつ巻回したコイルを直列接続して形成し
   ３二次巻線は固定子Ｋ　２Ｎｐ極の分布巻きを施してｍ
   、相を形成し、 前記回転子を前記固定子内に均等な空隙を介して挿入す
   ることにより、 一次側がｍ、相でかつ二次側がｍ２相の２Ｎｒ極レゾル
   バ％／構成することを特徴とするバーニヤ形誘導子レゾ
   ルバ。