JPS6355413A - 可変磁気抵抗形回転角検出装置 - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は可変磁気抵抗形回転角検出装置に関する。

（従来の技術） 従来の可変磁気抵抗形回転角検出装置は励磁巻線と出力
巻線が巻かれたｔａＩＩｊを有するステータと、外周上
に歯を有するロータとを備え、前記ステータの磁極が磁
極数ににって決まる標準位置に配置されている。例えば
３相で磁極数が１２個の場合、ｒｉｉｉｔｉは３０度お
きに配置されている。

ここでロータが回転すると、ロータとステータのギャッ
プが変化することによりギャップ部の磁気抵抗が変化し
、この磁気抵抗の変化を前記出力巻線が検出する。

しかし、ステータの出力巻線が集中巻のため、ロータが
回転した時の磁気抵抗変化が正弦波的でなく高調波成分
を含んでいるので磁気抵抗変化を出力巻線の誘起電圧と
して検出すると高調波成分がそのまま回転角検出の精度
の誤差となってあられれる。このため歯数を増しても精
度の向上が望めないという欠点があった。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明はステータの出力巻線に誘起される誘起電圧の高
調波成分を除去する高ｔｉｉｍの可変磁気抵抗形回転角
検出装置を提供することを目的とする。

（発明の構成〕 （問題点を解決するための手段） （１）　　第一の発明による可変磁気抵抗形回転角検出
装置は、外周上にｎ、個の歯を有するロータと、相数が
Ｐ１磁極数がｍ−ｐ個であって、これらの磁極のそれぞ
れに励磁巻線および出力巻線が巻かれているステータと
を備え、一相当りのステータの磁極ｍ個のうち、ｍ／２
個のステータの磁極は磁極数ｍ−ｐによって決まるそれ
ぞれの標準位置に配置され、残りのｍ／２個のステータ
の磁極はそれぞれの標準位置からα−１８０／ｎｒ×（
１−β）（０〈β〈１）度だけずらして配置されており
、前記ロータが回転することにより前記α廓だけずらし
て配置された磁極の出力巻線に誘起される誘起電圧と前
記標準位置に配置された磁極の出力巻線に誘起される誘
起電圧とを加算し、この和に基づいて前記ロータの回転
角を検出することを特徴とするものである。

（２）　　第二の発明による可変磁気抵抗形回転角検出
装置は、外周上にｎｒ個の歯を有するロータと、相数が
Ｐ１磁極数がｍ−ｐ個であって、これらの磁極のそれぞ
れに励磁巻線および出力巻線が巻かれ、かつそれぞれの
磁極がｎ８個の歯を有し、この歯のピッチＸが であるステータとを備え、一相当りのステータの磁極ｍ
個のうち、ｍ／２個のステータの磁極は磁極数ｍ−ｐに
よって決まるそれぞれの標準位置に配置され、残りのｍ
／２個のステータの磁極はそれぞれの標１位置からα−
１８０／ｎ、　ｘ　（１−β）（０〈β〈１）痕だけず
らして配置されており、前記ロータが回転することによ
り前記０度だけずらして配置された磁極の出力巻線に誘
起電圧と前記標準位置に配置された磁極の出力巻線に誘
起される誘起電圧とを加算し、この和に基づいて前記〇
−夕の回転角を検出すること特徴とするものである。

（作　用） ステータの磁極の出力巻線に誘起される誘起電圧を正弦
波にするにはａｉＩＩ波成分を除去する必要がある。

このため、一般に回転機における誘起電圧の高調波成分
除去法である巻線の分布巻、知節巻を本発明においては
ステータの磁極およびロータに設けられた歯の位置関係
によって等価的におこなう。

まず、本発明による回転角検出装置は、一相当りのステ
ータの磁極ｍ個うち、ｍ／２個は磁極数ｍ−ｐによって
決まるそれぞれの標準位置に配置され、残りのｍ／２個
はそれぞれの標準位置からα−１８０／ｎ　　ｘ（１−
β）（０＜β＜１）度「 だけずらした位置に配置されている。

第３図（ａ）はモータの巻線が短節巻である場合のステ
ータとロータとの位置関係を示した図であり、第３図（
ｂ）は本発明による回転角検出装置のステータとロータ
との位置関係を示した図である。

第３図（ａ）において、ステータ８のスロット内にコイ
ル９が巻かれた巻線Ａ△′およびＢＢ’が納められてい
る。巻線△Ａ′およびＢＢ’は、それぞれのコイル間隔
がロータ１０のＮ極とＳ極の極間隔（コイル間隔ＡＢに
等しい）１８０度よりも短い１８０β（０〈β〈１）度
であるから短節巻となる。しかし、上記巻線は今節巻Ａ
Ｂと１８０βｍだけ位相のずれた全節巻Ａ’　Ｂ’　と
見なすこともできる。

したがって、第３図（ｂ）のようにステータの磁極３に
励磁巻線４および出力巻線５を巻き、この磁極３とロー
タの歯７との位置関係がα＝１８０／ｎ　　ｘ（１−β
）だけ位置のずれた状態「 とすることにより短節巻と等価的になる。したがって、
適当にβを選択し、標準位置に配置された磁極の出力巻
線に誘起される誘起電圧と標準位置から角度α−１８０
／ｎ　　ｘ（１−β）だけずらして配置された磁極の出
力巻線に誘起される誘起電圧とを加算することにより、
高調波成分を小さくでき、これを第４図に示す。Ｕｌは
標準位置に配置された１１１１ｍの出力巻線に誘起され
た誘起電圧を示しており、Ｕ２は標準位置から角度α−
１８０／ｎ、Ｘ（１−β）だけずらした位置に配置され
た磁極の出力巻線に誘起された電圧を示している。

次に、ステータの磁極にｎ８個の歯を設け、この歯のピ
ッチＸを Ｘ−十□十出　（度） −ｐ　　ｎ、　　　ｎｓ　　ｎ。

とすることにより、一つの磁極において、この磁極の隣
り合った歯のロータの歯に対する位置は、位相がγ−±
１８０／（１）−ｎ　　−ｎ、）度ずつずれた関係とな
る。この関係を第５図に示す。ステータの磁極２に７枚
の歯３が設けられ、隣り合った歯３のロータの歯７に対
する位置関係はγ−１８０／（ｐ−ｎ　　−ｎ、）度だ
けずれた関「 係となっている。

この関係を巻線におきかえたものを第６図に示す。前記
関係はｎ３個のコイル９を位相γ＝１８０／（ｐ−ｎ　
　−ｎ８）ずつずらしてスロワトに分布させて配置させ
た分布巻と等価的になり、高調波成分を小さくする。

したがって本発明によれば高調波成分を小さくすること
ができる。

（実施例） 第１図は本発明による可変′磁気抵抗形回転角検出装置
の一実施例の横断面図である。

ステータ鉄心１には磁極２が１２個有り、磁極２の先端
にはｆｌＪ３が７個設けられｔいる。各磁極２には三相
励磁巻線（ＬＪ、　Ｖ、　Ｗ相）４と出力巻線５の２つ
の巻線が巻かれており、同一相の出力界１５はすべて直
列に接続されている。また、同一相、例えばＵ相の磁極
２　（Ｌｌｌ）、２　（（Ｊ２）。

２　（ＬＪ３）、２　（Ｕ４）は、２（Ｕｌ）と２（Ｕ
３）がそれぞれの標準位置（２（Ｕｌ）の位置をＯｏと
すると２　（Ｕ３）は１８０°の位置）に配置され、２
（Ｕ２）と２（ＬＪ４）がそれぞれの標準位置（２（Ｕ
ｌ）の位置をＯｏとすると９０’と２７０°の位置）か
ら角度α−１８０／ｎ、ｘ　（１−β）（Ｏ〈β〈１）
だけずらした位置に配置されている。

０−夕６の外周に等ピッチの歯７が１２８枚形成されて
いる。

また、ステータ１の１１極２の歯３の機械的位置は、Ｕ
１磁極の位置をＯｏとし、 とすると、次のようになる。

１）Ｕ相の磁極の歯の位置 １）　Ｕ１磁極の歯の位置ｘｕ１は （１−±３．±２．±１．Ｏ） となる。

２）Ｕ２磁極の歯の位置ｘ　ｕ２’よ Ｘ　−９０＋α＋（γ土庄）×ρ Ｕ２　　　　　　　　　　ｎｒ （ｐ−±３．±２．±１．Ｏ） となる。

３）ＬＪ３ｍ極の歯の位＠ｘｕ３【ま Ｘ　　＝１８０＋（γ＋３６０）ＸＩ）Ｕ３　　　　　
　　　　　　　　　ｒ （９−±３．±２．±１．Ｏ） となる。

４）　　Ｕ４ｖＡ極の歯の位置ｘ、４【まｘ　　＝２７
０＋α＋（γ＋ν」）×１（１４「 Ｂ＝±３．±２．±１．Ｏ） となる。

ｉｉ）　　Ｖ相の磁極の歯の位置 １）　　ＶＩＶａ極の歯の位＠ｘＶ、４ま（ｐ　−±３
．±２．±１．０） となる。

２）Ｖ２磁極の歯の位置ｘｖ２は （」　−±３．±２．±１．Ｏ） となる。

３）Ｖ３磁極の歯の位置ｘｖ３は （１＝±３．±２．±１，０） となる。

４）■４磁極の歯の位置ｘＶ４は （１−±３．±２．±１．０） となる。

１ｉｉ）　　Ｗ相の磁極の歯の位置 １）Ｗ１１Ｍ極の歯の位置ｘｗ１は （ｊ！＝±３．±２．±１．０） となる。

２）Ｗ２磁極の歯の位置ｘＷ２は （Ｊ）＝±３．±２．±１．Ｏ） となる。

３）Ｗ３磁極の歯の位＠　ｘ　ｗ３は （ｊ！＝±３．±２．±１．０） となる。

４）Ｗ４磁極の歯の位＠Ｘｗ４は −１３−＋＋ となる。

この実施例の作用をＵ相を例にとって説明する。

ステータ１の磁極Ｕ１とＵ３は標準位置に配置されてお
り、Ｕ２とＵ４が標準位置から角度α＝１８０／ｎｒ×
（１−β）度だけずらして配置されているため、Ｕ２と
Ｕ４の出力巻線５に誘起される誘起電圧はＵｌとＵ３に
誘起される誘起電圧よりも位相が１８０（１−β）だけ
ずれたものとなるため上述の磁極の配置は第３図に示す
ように短節巻と等価と考えられ、適当なβを選ぶことに
より出力巻線に誘起される誘起電圧の高調波成分を小さ
くすることができる。

また、各磁極２の７個の歯３についてみると隣り合った
歯３のロータ６の歯７に対Ｊ−る位置関係はγ＝±１８
０／（ｐ−ｎ　　−ｎ、）ずつ位置がずれた関係となっ
ており、第６図に示すように同一相のコイルが角度γず
つ位相のずれた分布巻と等価になる。すなわち、この場
合も出力巻線に誘起される誘起電圧の高調波成分を小さ
くすることができる。

したがって、本実施例による可変磁気抵抗形回転角検出
装置は出力巻線に誘起される誘起電圧の高調波成分を小
さくすることができ高精度のものとなる。

本発明による可変磁気抵抗形回転角検出装置の他の実施
例を第２図に示す。

この実施例は二相形であって、ステータ１は８個の磁極
２を有し、この８個の磁極２は１個おきの磁極に二相（
Ｓ、Ｃ相）のうちＳ相の励磁巻線が巻かれ、残りの磁極
にＣ相の励磁巻線が巻かれている。また、８個の磁極２
のすべてに出力巻線が巻かれ、同一相の出力巻線は直列
に接続される。

ロータ６には１６枚の歯７が形成されている。

また、同一相の磁極２の半分の２個はそれぞれの標準位
置に配置され、残りの半分はそれぞれの標準位置から角
度α−１８０／１６Ｘ（１−β）（０＜β〈１）だけず
らして配置されている。これは第３図に示した短節巻と
等価となり、出力巻線に誘起される誘起電圧は高調波成
分が小さいものとなる。

〔発明の効果〕

本発明によれば出力巻線に誘起される誘起電圧の高調波
成分を小ざくでき、これにより出力波形が正弦波となっ
て回転検出精疫を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による回転角検出装置の一実施例の横断
面図、第２図は本発明による回転角検出装置の他の実施
例の横断面図、第３図（ａ）はモータの巻線が短節巻で
ある場合のステータとロータとの位置関係を示した図、
第３図（ｂ）は本発明による回転角検出装置のステータ
とロータとの位置関係を示した図、第４図は本発明に係
る回転角検出装置のステータの標準位置に配置された磁
極の出力巻線に誘起される誘起電圧波形おにび標準位置
から角度αだけずらして配置された磁極の出力巻線に誘
起される誘起電圧波形ならびにこれらの誘起電圧の和の
波形を示したグラフ、第５図は本発明に係る磁極の歯と
ロータの歯との位置間係を示した図、第６図は、第５図
の関係を巻線に置き換えた場合のコイルの巻線方式を示
した図である。 １・・・ステータ鉄心、２・・・磁極、３・・・歯、４
・・・励磁巻線、５・・・出力巻線、６・・・ロータ、
７・・・ロータの歯。 出願人代理人　　佐　　藤　　−雄 １７　　　　　　　　　　　　　Ｍ も　１　間 ６２図 （ｑ） （ｂ） 躬３図 ＵＩ＋Ｕ２ 躬４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、相数がＰ、磁極数がｍ・ｐ個であって、これらの磁
   極のそれぞれに励磁巻線および出力巻線が巻かれている
   ステータと、外周上にｎ＿ｒ個の歯を有するロータとを
   備え、一相当りのステータの磁極ｍ個のうち、ｍ／２個
   のステータの磁極は磁極数ｍ・ｐによって決まるそれぞ
   れの標準位置に配置され、残りのｍ／２個のステータの
   磁極はそれぞれの標準位置からα＝１８０／ｎ＿ｒ×（
   １−β）（０＜β＜１）度だけずらして配置されており
   、前記ロータが回転することにより前記α度だけずらし
   て配置された磁極の出力巻線に誘起される誘起電圧と前
   記標準位置に配置された磁極の出力巻線に誘起される誘
   起電圧とを加算し、この和に基づいて前記ロータの回転
   角を検出することを特徴とする可変磁気抵抗形回転角検
   出装置。 ２、外周上にｎ＿ｒ個の歯を有するロータと、相数がＰ
   、磁極数がｍ・ｐ個であって、これらの磁極のそれぞれ
   に励磁巻線および出力巻線が巻かれ、かつそれぞれの磁
   極がｎ＿ｓ個の歯を有し、この歯のピッチＸが ｘ＝±１８０／（ｐ・ｎ＿ｒ・ｎ＿ｓ）＋３６０／ｎ＿
   ｒ（度）であるステータとを備え、一相当りのステータ
   の磁極ｍ個のうち、ｍ／２個のステータの磁極は磁極数
   ｍ・ｐによって決まるそれぞれの標準位置に配置され、
   残りのｍ／２個のステータの磁極はそれぞれの標準位置
   からα＝１８０／ｎ＿ｒ×（１一β）（０＜β＜１）度
   だけずらして配置されており、前記ロータが回転するこ
   とにより前記α度だけずらして配置された磁極の出力巻
   線に誘起電圧と前記標準位置に配置された磁極の出力巻
   線に誘起される誘起電圧とを加算し、この和に基づいて
   前記ロータの回転角を検出すること特徴とする可変磁気
   抵抗形回転角検出装置。