JPS62140004A - 回転角度検出器 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は回転角度検出器に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、回転角度検出器としてエンコーダ、レゾルバ、シ
ンクロといった検出器が工作機械やロボット等の各種機
器に用いられているが、近年、小形ＩＩｆ化、高精度化
が要求される様になってきいてる。この様な状況下で比
較的小形で堅牢であり。

耐環境性に優れるレゾルバやシンクロは、各方面で使用
されているが、従来技術によるレゾルバやシンクロは固
定子と回転子の双方に夫々設けられた溝の中に夫々別個
の巻線が収納され、しかも励磁により発生する磁束分布
が正確に正弦波状になる様、溝や巻線に特別な工夫を施
こさなければならない。

〔発明が解決しようとする問題〕

そのため、構造が複雑となり巻線作業も難かしくなり、
小形形状のものや高精度のものでは製造が困難になる問
題があった。

本発明はこの様な事情に鑑みなされたものであり、その
目的は、巻線が不要で極めて構造が簡略であり小形軽量
、堅牢で製作が容易な回転角度検出器を提供することに
ある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は上記目的を達成するため、円筒状回転子の周囲
に突磁極を有する固定子を有し、回転子の回転角ノσを
磁気抵抗の変化により検出する回転角度検出器において
、固定子に設けられた磁極の磁気回路に直流バイアス磁
束を与える永久磁石と、ホール素子とを直列に配設する
ものである。

〔作　用〕

このように構成されたものにおいては、ホール素子が磁
束の変化を捉えるので、巻線が全く不要で、構造が簡ｍ
であり、巻線や、巻線を収納する溝の制約を受けないた
め、磁気抵抗の変化を正弦波に近づける様な、固定子鉄
心及び回転子鉄心の形状を自由に選択でき、小形軽量で
堅牢なものとなる。又、部品数が少なくて生産性が向上
できる。

又、従来のレゾルバやシンクロと同様の使用法ができる
ので非常に使い勝手がよい。

〔発明の実施例〕

実施例１ 次に本発明による第１の実施例について、第１図を参照
して説明する。第１図は本実施例の横断面を示す図で回
転子の回転について磁気抵抗が正弦波状に１周期変化す
る例である。第１図において固定子鉄心０）は４つの磁
極（１１）、　（１２）　、　（１３）　、　（１４）
を有し、各々の磁極には各々ホール素子（３１）　、　
（３２）（３３）　、　（３４）と永久磁石（２１）　
、　（２２）　、　（２３）　、　（２４）が直列に配
せられ、その内側には回転子鉄心Ｇ）が回転軸０に取り
付けられている。ここで回転子鉄心＠）は回転１）ｌｌ
Ｉ■及び固定子鉄心（Ｄの中心に対して偏心しており、
各磁極（１１）、　（１２）　、　（１３）　、　（１
４）と回転子鉄心０）との間の磁気抵抗が回転子１回転
に付１周期の正弦波状に変化する。又、磁極（１１）　
、　（１２）　、　（１３）　。

（１４）は機械的に９０°づつ円周上でずれているため
、各磁極と回転鉄心６）との間の磁気抵抗は９０°ずつ
位相がずれている。

次にこの実施例の作用を説明する。

第１図の状態では、第１の磁極（１１）と回転子鉄心に
）との間の磁気抵抗は最小で、第３の磁極（１３）側で
は最大となっている。今、この検出器の第１および第３
のホール素子（３１）及び（３３）に同じ大きさで互い
に逆極性の直流電流を流すと、出力であるホール電圧Ｖ
Ｈと回転角度θとの間には第２図に示す様な関係が現わ
れる。すなわち、第１のホール素子（３１）の出力Ｖ工
は正のバイアスａを持つ正弦波状の脈動となり、第３の
ホール素子（３３）の出力■３は負のバイアス−ａを持
ち、Ｖ□と同位相の正弦波状の脈動となる。ここで第１
の出力ｖ１と第３の出力Ｖ、の和をとれば、すなわち直
列に接続すれば、回転子１回転に付、１周期の正弦波状
に変化する出力Ｖ１３　　を得ることができる。同様に
して第２、第４の磁極（１２）、　（１４）に設けられ
たホール素子の組からは、出力Ｖｌｌ　に対して位相が
９０°ずれた出力を得ることができ、この出力とＶ　１
３　との和をとれば、さらに出力レベルが高く、誤差の
少ない正・弦波状出力を得ることができる。そして、以
上の様な直流電流による２組の出方電圧の振幅から、回
転角度を検出することができる。又、従来のレゾルバ等
でよく行なわれる様に、位相器として回転角度を検出す
ることもできる。すなわち、ホール素子（３１）、（３
２）、（３３）、（３４）にそれぞれ９０’ずつ位相の
ずれた電流ｌ５ｉｎωｔ、ｌ５ｉｎ（ωｔ＋π／２）、
　ｌ５ｉｎ（ωし＋７Ｃ）、　ｌ５ｉｎ（ωｔ＋３／２
７Ｃ）　　を供給し、４つのホール素子の出力の和をと
ると、その出力電圧は、ＶＳｉｎ　（ωを十〇）となり
供給電流ｌ５ｉｎωｔとの位相差０が、第１の磁極（１
１）の中心に対する回転子の角度を示すことになる。

以上の様に本発明による回転角度検出器は従来のレゾル
バと同様にして用いることができ、以下に示す様な特徴
を有している。すなわち、α）巻線がなく構造が簡単で
ある。■溝や巻線がないため磁気抵抗の変化を正弦波に
近づけるための固定子磁極及び回転子鉄心の形状を自由
に選べる。■小形軽畦化が可能である。（イ）部品数が
少なく製作が容易にできる等の利点を有している。

実施例２ 第３図は、バイアス磁界を与える永久磁石（２１）〜（
２４）の位置を固定子鉄心α）の極間に置いたもので、
第２の実施例である。

回転角度検出器としての動作は第１図の例と同じである
が磁極の構造が簡単になる利点がある。

実施例３ 又、第４図は本発明による多極形の検出器の例である。

第４図において、回転子鉄心０）には５０個の歯０があ
り、固定子鉄心（１）には回転子鉄心０）の歯ピッチに
合った小歯■を５個もつ磁極が８個設けられている。又
、となり合う多極の小歯は互いに９０°づつ位相がずれ
ている。

このため回転子鉄心＠）と各磁極（１０）との間に磁気
抵抗は、回転子１回転に対して５０周期変化し、となり
合う磁極との位相差は９０°となっている。

そして、前記実施例１と同じ＜９０°位相差を持った２
相電流をホール素子（３０）に供給することにより、従
来の５０倍の多極レゾルバと同様にして用いることがで
き、又、巻線をまったく必要としない。

尚、本発明におけるホール素子及び磁石は、磁気回路内
に複数個設けたり、位置を変えてもかまわない。

さらに、第１図、第３図における磁極を固定子鉄心の周
上の６０′ごとに６配置し、各磁極ごとにホール素子及
び永久磁石を設け、となり合う各磁極のホール素子に６
０”づつ位相のずれた正弦波電流を供給すれば、従来の
シンクロ電機と同様の回転角度検出器として用いること
ができる。又、第４図の変形例として、磁極を３０°ピ
ツチまで１２個設け、となり合う小歯の位相が６０°ず
れる様にすれば、やはりシンクロ電機と同様の検出器と
じて使用できる。

〔発明の効果〕

以上、説明した様に、本発明においては巻線がまったく
不要で構造が簡単であり、溝や巻線の制約を受けないた
め、磁気抵抗の変化を正弦波に近づける様な固定子鉄心
及び回転子鉄心形状を自由に選択できる。又、小形軽量
化が可能で堅牢であり１部品数が少なく、生産性が優れ
ている。又、従来のレゾルバやシンクロと同様の使用法
ができるので非常に使い勝手が良い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の回転角度検出器の第１の実施例を示す
横断面図、第２図は本発明によるホール素子の出力電圧
を説明するための曲線図、第３図、第４図は本発明の第
２、第３の実施例を示す横断面図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 円筒状回転子の周囲に突磁極を有する固定子を有し、回
   転子の回転角度を磁気抵抗の変化により検出する回転角
   度検出器において、固定子に設けられた磁極の磁気回路
   に直流バイアス磁束を与える永久磁石と、ホール素子と
   を直列に配設したことを特徴とする回転角度検出器。