JPS62112001A

JPS62112001A - 回転角度検出器

Info

Publication number: JPS62112001A
Application number: JP60251134A
Authority: JP
Inventors: Koichi Inoue; 浩一井上
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1985-11-09
Filing date: 1985-11-09
Publication date: 1987-05-23

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】（発明の技術分野）本発明は、例えば、工作機械や工業用ロボット等の回転
軸の回転角度を検出する回転角度検出器に関する。

〔発明の技術的前頭とその問題点〕

一般に、工作機械やロボッ１〜等の各種機器に用いられ
るエンコーダ、レゾルバ又はシンクロ電機と称けられる
回転角度検出器は、例えばモータの一郡に設置されてい
る。

従来、この秤の回転角度検出ｉ５は、固定子及び回転子
に各条溝を形成し、この各条溝に各巻線（コイル）を巻
装し、しかも、各巻線の磁束分布を正ｒＸｆな正弦波（
ｓｉｎ波）になるように、−Ｆ配回転子や固定子の各条
溝を高精瓜に加工し、さらに、これらに巻装される各巻
線を正確に設けなければならないため、構造が複雑とな
り、加工や組立・調整が面倒であり、小型軽石化づるこ
とが困難である。

（発明の目的）本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって
、固定子や回転子に巻線を施すことなく、構成を簡素化
して加工組立を容易にして、量産による省力化を図ると
共に、小型軽量化し、併じ゛Ｃ１高精度な回転角度を検
出するようにしたことを目的とする回転角度検出器を提
供するものである。

〔発明のＩＲ要〕

本発明は、一対の固定子鉄心に複数の極部を形成し、こ
の各極部の位置する上記内固定子鉄心との間に各磁界検
出センナを介装し、上記内固定子鉄心の内がわに回転子
鉄心を設け、上記各磁界検出センナの位１ｕする上記固
定子鉄心若しくは上記回転子鉄心のいずれか一方に各永
久磁石を設け、−［起因定子鉄心に対し上記回転子鉄心
で磁気回路の位相ずれを相対的に形成して上記各磁界検
出センサで回転角度を検出するように構成したものであ
る。

（発明の実施例）以ｔ、本発明を図示の一実施例について説明りる。

第１図及び第２図において、符号１，２は、積層した輪
板状をなり一対の固定子鉄心であって、この内固定子鉄
心１，２の内周には、複数（図では４個所）の極部ｉａ
、１ｂ、１Ｃ，ｌｄ及び２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄがそれ
ぞれ形成されており、この各極部１ａ、１ｂ、１ｃ、１
ｄ及び２ａ。

２ｂ、２ｃ、２ｄとのｎいに隣り合う上記各固定子鉄心
には、条溝３，４が隣り合う各種部の間の磁気回路を遮
断Ｊるようにして形成されている。

又、上記各極部１ａ、１ｂ、ｌｃ、１ｄ及び２ａ。

２ｂ、２ｃ、２ｄの位置する上記内固定子鉄心１と２と
の間には、例えばホール素子のような磁界検出センサ（
直流磁界用検出センυどもいう）５ａ、５ｂ、６ａ、６
ｂ及び永久磁石７ａ、７ｂ、３ａ、　８ｂが互いに密着
して介装されており、上記各磁界検出センサ５ａ、５ｂ
、６ａ、６ｂは、直流磁界を検出するようになっており
、上記各永久磁石７ａ、７ｂ、８ａ、８ｂはバイアス磁
界を発生し得るようになっている。さらに、上記内固定
子鉄心１，２の内がわには偏心した回転子鉄心９が回転
軸９ａと一体をなして回転自在に設けられている。

このようにして本発明にお（）る上記各極部１ａ。

１ｂ、ｌｃ、１ｄ及び２ａ、２ｂ、２Ｇ、２ｄと上記回
転子鉄心９との間の磁気抵抗は、この回転子鉄心９が１
回転に付き、１周期の正弦波状（ｓｉｎ波）に変化する
。さらに、上記極部１ａ。

１ｂ、１ｃ、１ｄ及び２ａ、　２ｂ、２Ｇ、２ｄは固定
子鉄心１．２の円周上で角度９０°づつずれて設けられ
ているので、各極部と回転子鉄心９との間の磁気抵抗は
、角度９０’づつ位相をずらしている。又一方、第２図
において、磁気回路の流れは、永久磁石７ａ−ｓｌ界検
出センサ５ａ→極部１ａ→回転子鉄心９→極部２ａ→永
久磁石アａを廻るものと、他の磁気回路の流れは、永久
磁石７ｂ、−＋磁界検出ヒンｅｊ−５ｂ−＋極部１ｂ→
回転子鉄心９→極部２ｂ→永久磁石７ｂを廻るものどが
あり、しかし、上記回転子鉄心９が第２図に示される状
態に５３いて、極部１ａ、２ａ側の固定子鉄心１．２で
は、磁気抵抗が最小どなり、上記磁界検出センサ５ａを
口く磁束量は最大となっている。

さらに、上記極部１ｂ、２ｂ側の固定子鉄心１゜２でｔ
よ、磁気抵抗が最大となり、上記磁界検出センサ５ｂを
貴く磁束量は最小となっている。

又一方、磁気回路の流れとして、永久磁石Ｆ３　ａ→磁
界検出ヒセン６ａ−１極部１Ｃ→回転子鉄心９→極部２
Ｃ→永久磁石８ａと、永久磁石８ｂ→磁界検出セン量す
６ｂ−１極部１ｄ→回転子１ス心９→（承部２ｄ→永久
磁以下、本発明の作用について説明する。

従って、今、上記両磁界検出しンリ５ａ，５ｂに同じ大
きさにして、しかも、互いに逆極↑１の直流電流を流す
と、第３図のホール電圧（Ｖ，、）と回転角度（θ）と
のグラフに示されるにうに、出力としてのホール電圧（
■Ｈ）と回転角度（θ）との間には、磁界検出センサ５
ａでは＋ａのｓｉｎ曲線Ｖ１と他の磁界検出セン＋＃５
ｂでは−ａのｓｉｎ曲線■３が表われる。

即ち、上記磁界検出セン１す５ａの出力（ホール電圧）
ｖｌは正のバイアスａをもつｓｉｎ曲線となり、上記磁
界検出センサ５ｂの出力（ホール電圧）Ｖ３は、負のバ
イアスａをもつｓｉｎ曲線となり、これは、上記ボール
電圧■１と同一位相のＳｉｎ曲線■３となる。

ここで、上記出力ｖ１と■３との和をとれば、回転子鉄
心９の１回転に付き、１周期のｓｉｎ曲線■１，３を得
ることができる。

なお、第１図に示される回転子鉄心９の位置は、第３図
に示されるθ８の位置に相当する。又一方、上記各極部
ＩＣ，２Ｇと１６，２ｄとに設けられた各磁界検出セン
サ５ａ、５ｂの出力は、上記ｓｉｎ曲線Ｖ１，３に対し
て、位相を９０°ずらした出力を得ることができる。

このようにしで、直流電流による２組をなす出力電圧の
振幅より、回転角度（θ）を上記各磁界検出センサ５ａ
、５ｂと５ａ、　６ｂとによって検出することができる
。即ち、本発明は、磁気回路の磁束変化を各磁気検出セ
ンサによって検出し、１８０°の位相ずれの一紺の出力
を合成してバイアス分を打消して回転角度を検出する。

なお、本発明は、レゾルバと称する回転角度検出器のよ
うに、移相器（位相器ともいう）としての回転角度を検
出することもできる。即ち、この場合、ホール素子とし
ての各磁界検出センサ５ａ。

５ｂの組には、±ｌ　ｓｉｎω【の電流を供給し、角度
９０’ずれた他の各磁界検出センサ６ａ、６ｂの組には
、±１ｓｉｎ（ωｔ＋π／２）の電流を供給し、上記各
磁界検出センサ５ａ、５ｂと５ａ。

６ｂの出力の和をとると、その出力電圧は、ＶＳｉｎ　
（ωｔ＋θ）となり、供給電流１ｓｉｎ（１）ｔとの位
相差０が回転子の角度（θ）を示すことになる。

次に、第４図に示される本発明の他の実施例は、多極形
をなす回転角度検出器である。即ち、再固定子鉄心１，
２には８分割された極部１０ａ。

１０ｂ、１０ｃ・・・１０ｈが形成されており、この極
部１０ａ、１０ｂ、１０ｃ・・・には５個の小山が形成
されており、しかも、隣り合う各極部１０ａ。

１０ｂ・・・の小歯は互いに角度９０’づつ位相をずら
している。又一方、上記回転子鉄心９の外周には５０個
の小歯が形成されている。

又、上記回°転子鉄心９と各極部１０ａ、１０ｂ。

１０ｃ・・・との間の磁気抵抗は、回転子鉄心９の一回
転に付き、５０周１］で変化し、隣り合う極部との位相
差は角度９０’　となっている。なお、上記再固定子鉄
心１と２との間には、各磁界検出センサ５ａ、５ｂ、５
ａ、６ｂ、１１ａ、１　ｌｂ。

１２ａ、１２ｂと各永久磁石７ａ、７ｂ、３ａ。

８ｂ、１３ａ、１３ｂ、１４ａ、１４ｂを介装されてい
る。

このようにして、この実ｍ例は、多極数（８個）の極部
１０ａ、１０ｂ、１０ｃ・・・を形成することにより、
各磁界検出センサによる回転角度の検出精成を上げるよ
うになっている。

又一方、第５図に示される本発明の他の実施例は、各磁
界検出セン督す５ａ、５ｂ、６ａ、６ｂの軸心方向に位
置する回転子鉄心９に各永久磁石１５ａ、１５ｂを設け
て磁気回路を形成したものであり、上述した両実施例と
同じ機能を有するものである。

〔発明の効果〕

以」−述べｌζように本発明によれば、一対の固定子鉄
心１，２に複数の極部１ａ、ｉｂ、ｉｃ。

１ｄを形成し、この各極部の位置する上記固定子鉄心１
，２との間に各磁界検出センナ５ａ、５ｂ。

６ａ、６ｂを介装し、上記再固定子鉄心１．２の内がわ
に回転子鉄心９を設け、上記ｔａ界検出センサの位置ケ
る上記固定子鉄心１，２若しくは上記回転子鉄心９のい
ずれか一方に各永久磁石７ａ。

７ｂ、８ａ、８ｂを設けであるので、巻線は不要となり
、条溝や巻線の制約を受けずに磁気抵抗の変化をｓｉｎ
波に近づけるような固定子鉄心１．２や回転子鉄心９の
形状を自由に選択できるばかりでなく、堅牢にして、し
かも、小型軽量化し、量産による省力化を図ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による回転角度検出器の側面図、第２
図は、同上縦断面図、第３図はホール電圧と回転角度と
の関係を示すグラフ、第４図及び第５図は、本発明の他
の実施例を示す各図Ｃある。１．２・・・固定子鉄心、１ａ、１ｂ、１ｃ、ｌｄ。２ａ、２ｂ、２Ｇ、２ｄ、、、極部、５ａ、５ｂ。ｆ３ａ、６ｂ・・・磁界検出センサ、７ａ、７ｂ、８ａ
。８ｂ・・・永久磁石、９・・・回転子鉄心、９ａ・・・
回転軸。出願人代理人　　佐　　藤　　−雄第２図

Claims

【特許請求の範囲】１、一対の固定子鉄心に複数の極部を形成し、この各極
部の位置する上記両固定子鉄心との間に各磁界検出セン
サを介装し、上記両固定子鉄心の内がわに回転子鉄心を
設け、上記各界磁検出センサの位置する上記固定子鉄心
若しくは上記回転子鉄心のいずれか一方に各永久磁石を
設け、上記固定子鉄心に対し上記回転子鉄心で磁気回路
の位相ずれを相対的に形成して上記各磁界検出センサで
検出するようにしたことを特徴とする回転角度検出器。２、各極部の位置する両固定子鉄心との間に各磁界検出
センサ及び各永久磁石を介装したことを特徴とする特許
請求の範囲第１項記載の回転角度検出器。３、回転子鉄心は偏心回転子鉄心に形成したことを特徴
とする特許請求の範囲第１項又は第２項記載の回転角度
検出器。