JPS6243426B2 - - Google Patents

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JPS6243426B2
JPS6243426B2 JP53118206A JP11820678A JPS6243426B2 JP S6243426 B2 JPS6243426 B2 JP S6243426B2 JP 53118206 A JP53118206 A JP 53118206A JP 11820678 A JP11820678 A JP 11820678A JP S6243426 B2 JPS6243426 B2 JP S6243426B2
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JP
Japan
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coils
coil
stator
rotor
cos
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JP53118206A
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Takaharu Toida
Juji Sakai
Mitsuru Ikegami
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Okuma Corp
Original Assignee
Okuma Machinery Works Ltd
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Publication date
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Priority to EP79102749A priority patent/EP0009102B1/en
Priority to DE7979102749T priority patent/DE2965246D1/de
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Publication of JPS6243426B2 publication Critical patent/JPS6243426B2/ja
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/14—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
    • G01D5/20—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying inductance, e.g. by a movable armature
    • G01D5/204—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying inductance, e.g. by a movable armature by influencing the mutual induction between two or more coils
    • G01D5/2046—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying inductance, e.g. by a movable armature by influencing the mutual induction between two or more coils by a movable ferromagnetic element, e.g. a core
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08C—TRANSMISSION SYSTEMS FOR MEASURED VALUES, CONTROL OR SIMILAR SIGNALS
    • G08C19/00—Electric signal transmission systems
    • G08C19/38—Electric signal transmission systems using dynamo-electric devices
    • G08C19/40—Electric signal transmission systems using dynamo-electric devices of which only the rotor or the stator carries a winding to which a signal is applied, e.g. using step motor
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K24/00—Machines adapted for the instantaneous transmission or reception of the angular displacement of rotating parts, e.g. synchro, selsyn

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  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
本発明はレゾルバー特に多極レゾルバーに関す
る。 一般にレゾルバーは２極でステータには電気角
で90゜位置が異なるようにコイルが巻かれ一方が
sin用コイルを、他方がcos用コイルを受け持つ。
ロータにも同様にsin用コイル及びcos用コイルが
巻かれるが演算用でない位置検出用レゾルバーに
おいてはステータ又はロータのどちらか一方は１
つのコイルで良い事が多い。最近ではブラシレス
ゾルバーが多くロータのコイルが１つになること
が多い。 このような従来のレゾルバーはロータにコイル
を必要とする為２極のものが多数をしめ、多極の
ものを製作しようとしても構造的に非常に大きな
制約を受ける。その為一般には４極あるいは６極
ぐらいまでのレゾルバーしか製作されていない。 第１図は従来の２極レゾルバーの構造を示すも
のでロータは１つのコイルを有する場合を示す。 図において１はロータ、２はステータ、３はス
テータポール、４はロータコイル、５はステータ
sin用コイル、６はステータcos用コイルである。
このような従来の構造においては４極、６極とレ
ゾルバーの極数を増加させるにつれステータポー
ル数が２倍、３倍と増え更にロータの形状も複雑
となり、全体としての構造が複雑且つ寸法的にも
大きくなるものであつた。 第２図は第１図に基ずく２極レゾルバーの原理
図である。ロータコイルをsin ωｔの励磁周波
数で励磁するとステータコイルからはsinθ・sin
ωｔとcosθ・sinωｔの出力が得られるものであ
る。ここにθはロータの回転角度である。 また米国特許第3568119号のように平板のステ
ータに１次コイルと２次コイルを巻装し、ロータ
にはコイルを設かない多極レゾルバーが公知であ
る。しかし、このものは磁路が平面磁路であるた
め極数を多くしようとすると形が大きくなり、大
きさが制限されると極数が制約され、製作が困難
でコスト高になるという問題がある。 従つて、本発明はロータとステータとの間に立
体磁路を形成するようにし、ステータのポール数
とロータの羽根数との間に副尺の原理を導入する
ことにより、小形軽量で種々の多極のものを容易
に得ることが出来るようになつた多極レゾルバー
を提供するものである。 次に本発明の一実施態様を第３図に基づいて説
明する。図において１１はコイルを必要としない
ロータであり、１２は該ロータの外周に10個等分
に配置された羽根である。１３はステータであり
１４は該ステータの円周上に８個等分に配置され
たステータポールである。１５は従来のレゾルバ
ーのロータに巻くべきコイルに相当するもので図
示されるステータの中心部のボスに捲装される中
心コイルである。１６は前記ステータポール１４
の根本の位置に巻かれたsin用コイルであり１７
は同じくcos用コイルであるが、これらsin用コイ
ル１６及びcos用コイル１７は該ステータポール
に交互に巻かれ、更に前記sin用コイルは180゜毎
に出力を反転させるべく交互に巻方向が逆になる
よう直列に接続され、前記cos用コイルも同じく
交互に巻方向が逆になるように直列に接続され
る。コイルを図示するようにsin用コイルについ
てS1〜S4コイル、cos用コイルについてC1〜C4コ
イルと名づけるとコイルの巻方向はS1とS3は同方
向、S2とS4も同方向であるがS1，S3に対しS2，S4
は逆方向に接続される。同様にC1とC3は同方
向、C2とC4も同方向であるがC1，C3に対しC2，
C4は逆方向に接続される。この場合コイルの巻
数は同一巻数である。前記ロータ１１及びステー
タ１３は磁性材料のフエライトコアで作られてい
る。１８は前記中心コイル１５を例えば10KHzの
sin波形の電圧で励磁したとき発生する磁束で図
示されるようにロータ１１、羽根１２、ステータ
ポール１４、ステータ１３を通る。前記S1，S4コ
イル、C1〜C4コイルにはそれぞれの磁気的結合
度により相応の起電力が発生する。それらの電圧
の合計されたものが、前記sin用コイル１６及び
cos用コイル１７から出力される。B1〜B10は前記
羽根１２の各部を示す記号でありP1〜P8は前記ス
テータポール１４の各部を示す記号である。 次に作用について説明する。 B1がP1に相対しているとき（第４Ａ図参
照）このときB6もP5に相対しているものであ
り、C1およびC3コイルは磁気的結合度が最大
の為最大の電圧を発生している。一方C2およ
びC4コイルは磁気的結合度が最低の為最小の
電圧を発生する。C2およびC4コイルはC1およ
びC3コイルに比べ巻方向が逆の為前記cos用コ
イル１７からはC1とC3コイルの合計した電圧
からC2とC4コイルの合計した電圧を減じたも
のが出力される。P2とB2，P4とB5，P6とB7，
P8とB10との磁気的結合度は同一となり、S1と
S3コイルの合計した電圧からS2とS4コイルの合
計した電圧を減じた電圧は零となり前記sin用
コイル１６出力は零となる。 B2がP2に相対しているとき（第４Ｂ図参
照）第４Ａ図におけるステータポールP2と羽根
B2との角度方向の位置の差は１／８−１／１０＝１／４
０回転分 の為、第４Ａ図の状態から前記ロータ１１が1/40
回転すると第４Ｂ図の状態となる。このときB7
もP6に相対しているものでありS1およびS3コイル
は磁気的結合度が最大の為最大の電圧を発生して
いる。一方S2およびS4コイルは磁気的結合度が最
低の為最小の電圧を発生する。S2およびS4コイル
はS1およびS3コイルに比べ巻方向が逆の為前記
sin用コイル１６からはS1とS3コイルの合計した
電圧からS2とS4コイルの合計した電圧を減じたも
のが出力される。P1とB1，P3とB3，P5とB6，P7
とB8との磁気的結合度は同一となり、C1とC3コ
イルの合計した電圧からC2とC4コイルの合計し
た電圧を減じた電圧は零となり前記cos用コイル
１７出力は零となる。 B3がP3に相対しているとき（第４Ｃ図参
照）第４Ｂ図の状態から前記ロータ１１が1/40
回転すると第４Ｃ図の状態となる。このとき
B8もP7に相対しているものでありC2およびC4
コイルは磁気的結合度が最大の為最大の電圧を
発生している。一方C1およびC3コイルは磁気
的結合度が最低の為最小の電圧を発生する。
C1およびC3コイルはC2およびC4コイルに比べ
巻方向が逆の為前記cos用コイル１７からはC2
とC4コイルの合計した電圧からC1とC3コイル
の合計した電圧を減じたものが出力される。但
しこの場合第４Ａ図の状態と出力電圧の位相は
180゜異なつている。P2とB2，P4とB4，P6と
B7，P8とB9との磁気的結合度は同一となり、
S2とS4コイルの合計した電圧からS1とS3コイル
の合計した電圧を減じた電圧は零となり前記
sin用コイル１６出力は零となる。 B4がP4に相対しているとき（第４Ｄ図参
照）第４Ｃ図の状態から前記ロータ１１が1/40
回転すると第４Ｄ図の状態となる。このとき
B9もP8に相対しているものでありS2およびS4コ
イルは磁気的結合度が最大の為最大の電圧を発
生している。一方S1およびS3コイルは磁気的結
合度が最低の為最小の電圧を発生する。S1およ
びS3コイルはS2およびS4コイルに比べ巻方向が
逆の為前記sin用コイル１６からはS2とS4コイ
ルの合計した電圧からS1とS3コイルの合計した
電圧を減じたものが出力される。但しこの場合
第４Ｂ図の状態と出力電圧の位相は180゜異な
つている。P1とB10，P3とB3，P5とB5，P7とB8
との磁気的結合度が同一となり、C2とC4コイ
ルの合計した電圧からC1とC3コイルの合計し
た電圧を減じた電圧は零となり前記cos用コイ
ル１７出力は零となる。 B5がP5に相対しているとき（第４Ｅ図参
照）第４Ｄ図の状態から前記ロータ１１が1/40
回転すると第４Ｅ図の状態となる。このとき
B10もP1に相対することになるがこの状態は電
気的には第４Ａ図の状態と全く同じことにな
る。即ちロータ１１は第４Ａ図→第４Ｂ図→第
４Ｃ図→第４Ｄ図→第４Ｅ図のように１／４０×４＝ １／１０回転すると電気的には全く同じ状態に戻るも のでありロータ１１の1/10回転は電気角360゜に
相当するものである。 以上のことはロータの羽根数が10個の為ロータ
１１の１回転は電気角360゜の10倍となり20極の
レゾルバーになることを示している。ロータの機
械的な1/10回転以内の第５図に示すsin θＥお
よびcos θＥ出力がsin曲線及びcos曲線となる
ように前記ロータ１１、羽根１２、ステータ１
３、ステータポール１４等の形を定めれば多極レ
ゾルバーをなすものである。 又本発明の実施態様においては前記中心コイル
１５を一次コイル、前記sin用コイル１６及びcos
用コイル１７を二次コイルとして使用したが、逆
に使用することは勿論可能である。 更に本発明の一実施態様においてはステータポ
ールの数を８個、ロータの羽根数を10個としたも
のについて説明したが、これに限定されるもので
はない。即ちステータポール数については４のｎ
倍数、羽根数については５又は３のｎ倍数におい
ても成立するものでこれを表にすると第１表のよ
うになるものである。ここにステータポール数を
４のｎ倍数とするのはsin出力、cos出力を得る為
である。
【表】 第５図は第３図に基ずく多極レゾルバーの原理
図を示しθＥ＝Ｎ／２θＭの関係がある。ここにθＭ は機械角、θＥは電気角、Ｎは極数であり第３図
の実施態様に示す20極のレゾルバーにおいては電
気角θＥは機械角θＭの10倍となる。 第６図は多極レゾルバーの出力曲線図であり、
この場合例として12極のレゾルバーを示すもので
ある。 本図におけるθＭ、θＥ、sin θＥは第５図
に示す記号と同一のものである。 以上説明したように本発明の多極レゾルバーは
構造を小形軽量にし製作上、コスト上、保守上多
くの効果を有するものである。 更に副尺の概念を導入することにより20極ある
いはそれ以上の極のものをきわめて容易に作るこ
とが出来るようになつた為ロータ１回転当りの精
度を良くすることが出来ると共に、ロータ１回転
当りの分割数を大きくとれるという大きな効果を
寸法その他構造上の制約を受けることなく有する
ものである。精度が良くなることはギヤ比を上げ
てレゾルバーを高速回転させる必要がなくなりモ
ータ軸に直結出来るという効果をもたらすもので
ある。本発明のレゾルバーをモータ軸に直結させ
ても必要な精度をみたすことが出来る為モータと
一体の構造にすることも可能となり検出機構の簡
素化に大いに役立つものである。又分割数が大き
いことは信頼性の大きい速度成分の検出に役立つ
ものである。
【図面の簡単な説明】
第１図は従来の２極レゾルバーの構造を示す
図、第２図は第１図に基ずく２極レゾルバーの原
理図、第３図は本発明の多極レゾルバーの一実施
態様図、第４Ａ図乃至第４Ｅ図は第３図の作用を
説明する為の図、第５図は第３図に基ずく多極レ
ゾルバーの原理図、第６図は多極レゾルバーの出
力電圧曲線図である。 １１……ロータ、１２……羽根、１３……ステ
ータ、１４……ステータポール、１５……中心コ
イル、１６……ステータsin用コイル、１７……
ステータcos用コイル。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. １ 中心コイルをステータ中心部に配置し、４の
    ｎ倍数のステータポールをステータの円周上に等
    分に配置し、上記中心コイルと同心的に回転する
    ロータの外周に前記ステータポールに対応して５
    又は３のｎ倍数の羽根を等分に配置して立体磁路
    が形成されうるようになし、前記ステータポール
    には交互にsin用とcos用のコイルを捲装し、更に
    前記sin用コイルを交互に巻方向が逆になるよう
    に直列に接続し、同様に前記cos用コイルを交互
    に巻方向が逆になるように直列に接続し、前記中
    心コイルを励磁してsin用コイル及びcos用コイル
    に電圧を生ぜしめるか又はsin用コイル及びcos用
    コイルを励磁して中心コイルに電圧を生ぜしめる
    かによりレゾルバーの機能を発揮させるようにし
    た多極レゾルバー。
JP11820678A 1978-09-25 1978-09-25 Multipolar resolver Granted JPS5546862A (en)

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US06/034,974 US4255682A (en) 1978-09-25 1979-04-30 Multipolar resolver
EP79102749A EP0009102B1 (en) 1978-09-25 1979-08-01 A multipolar resolver
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JPS5546862A JPS5546862A (en) 1980-04-02
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JP (1) JPS5546862A (ja)
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