KR20010101517A

KR20010101517A - 시트코일형 리졸버

Info

Publication number: KR20010101517A
Application number: KR1020017008879A
Authority: KR
Inventors: 시카야마도루; 마에무라아키히코; 가츠마다카시
Original assignee: 하시모토 신이치; 가부시키가이샤 야스카와덴키
Priority date: 1999-01-14
Filing date: 1999-08-23
Publication date: 2001-11-14
Also published as: EP1152223A1; CN1153954C; US6628038B1; DE69930643D1; WO2000042389A1; EP1152223A4; KR100611630B1; EP1152223B1; CN1339101A; DE69930643T2

Abstract

원판형 회전자(4)를 2개의 원판형 고정자(2, 3)에 의해 축방향으로 공극을 사이에 두고 끼워넣으며, 회전자의 양면에는 회전트랜스 2차측 패턴과 리졸버 여자상 패턴을 형성한 회전측 시트코일(6)을 점착하며, 회전트랜스 2차측 패턴에 대향하는 고정자(2)에는 회전트랜스 1차측 패턴을 형성한 고정측 시트코일(5)을 점착하며, 리졸버 여자상 패턴에 대향하는 고정자(3)에는 리졸버 검출상 패턴을 형성한 고정측 시트코일(5)을 점착하고 있다.

이로써 검출전압의 저하를 초래하지 않고 소형화할 수 있음과 동시에 시트코일 점착시에 심엇갈림이 발생하더라도 쇄교자속의 진폭변동을 억제할 수 있다. 또한 각도오차를 작게 한 저렴한 시트코일형 리졸버를 제공할 수 있게 된다.

Description

시트코일형 리졸버{Resolver using sheet coil}

본 발명은 예컨대 FA기기나 OA기기 분야에서 서보모터의 속도검출·위치검출 등에 이용됨과 동시에 시트코일로 구성된 소형·박형의 시트코일형 리졸버에 관한 것이다.

종래의 시트코일형 리졸버에는 1상으로 이루어진 여자상(excitation phase)의 평면형 시트코일과 2상으로 이루어진 검출상(detection phase)의 평면형 시트코일이 공극을 사이에 두고 배치되어 구성되는 것이 있다. 검출상은 박형의 절연시트층을 끼워 겉쪽과 안쪽에 동박으로 형성된 소용돌이형 패턴으로 이루어진 검출상과, 동일하게 박막의 절연시트층을 끼워 안쪽에는 동일한 패턴이지만 상기 검출상과 전기각 90도의 위상차를 가지는 또다른 검출상이 배치되어 있으며 한편 여자상은 박막의 절연시트층을 끼워 겉쪽과 안쪽에 동일한 소용돌이형 패턴이 위상차 없이 배치되어 있다. 이 시트코일형 리졸버는 에칭 등에 의해 정밀하게 패턴화된 소용돌이형 패턴에 의해 검출상의 쇄교자속이 회전각도에 의해 정밀하게 정현파 형태로 변화하여 각도오차가 작은 리졸버로 되어 있다(예컨대 일본 특개평8-84449호 공보).

또한 시트코일형 리졸버와 동등한 기능을 가진 것으로서 다음과 같은 회전트랜스가 개시되어 있다. 이 회전트랜스는 절연체로 이루어진 박막형 기판의 안팎에형성한 한쌍의 2차쪽 도체패턴을 원의 일부에 간극을 둔 동심원형으로 다단의 박막도체에 의해 형성하여 박막도체 사이의 단부를 점퍼선으로 접속하도록 구성하고 있으며 이 2차쪽을 관통공을 통해 트랜스의 1차쪽에 공극을 사이에 두고 대향배치한 것이다(예컨대 일본 특개평8-306562호 공보).

또한 다른 종래의 시트코일형 리졸버에는 회전트랜스의 패턴을 리졸버의 패턴 안쪽에 설치하고 회전트랜스의 패턴과 리졸버의 패턴을 일체화한 것이 있다(일본 특개평8-136211호 공보).

그러나 종래의 기술에서는 다음과 같은 문제점이 있었다.

(1) 일본 특개평8-136211호에 기재된 회전트랜스형 리졸버는 회전트랜스의 패턴과 리졸버의 패턴을 일체화하였기 때문에 가공공정수를 저감하여 저비용화할 수는 있지만 소형으로 할 때에는 외직경을 작게 해야만 하며 그 때문에 회전트랜스의 패턴이 매우 작아져 버린다. 자속과 권취수의 감소에 따른 변압비의 저하가 발생하여 소정의 검출전압을 얻을 수 없었다. 또한 검출상패턴이 회전트랜스가 만드는 자속을 쇄교하기 때문에 큰 잔류전압이 발생하여 각도오차가 컸다.

(2) 일본 특개평8-84449호에 기재된 리졸버, 일본 특개평8-306562호에 기재된 회전트랜스는 도체의 시트코일 점착시의 심엇갈림에 의해 1차측과 2차측의 중심이 일치하지 않게 되며 그리고 그 시트코일이 회전하면 쇄교자속의 진폭에 기계각 360도의 변동성분이 나타났다. 이와 같이 종래의 기술에서는 시트코일 점착시에 약간의 심엇갈림을 일으키는 것만으로도 큰 각도오차를 초래한다는 문제가 있었다. 또한 시트코일 점착정밀도나 조립정밀도를 향상시키면 각도오차를 저감할 수 있지만 이것은 도리어 고비용이 들어 본래의 저렴한 비용을 목적으로 한 효과가 상실되는 문제가 있었다.

도 1은 본 발명의 제1실시예를 도시한 시트코일형 리졸버의 단면도이고,

도 2a 및 도 2b는 고정측 시트코일 패턴의 평면도를 전개한 것으로서,

도 2a는 표면의 패턴을 도시하고 있으며,

도 2b는 도 2a의 표면에서 투시한 이면의 패턴을 도시하고 있다.

도 3a 및 도 3b는 회전측 시트코일 패턴을 도시한 평면도를 전개한 것으로서,

도 3a는 표면의 패턴을 도시하고 있으며,

도 3b는 도 3a의 표면에서 투시한 이면의 패턴을 도시하고 있다.

도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 제2실시예를 도시한 시트코일형 리졸버의 각각 동일방향에서 본 패턴도로서,

도 4a는 회전트랜스의 1차측 패턴이고,

도 4b는 회전트랜스의 2차측 패턴으로서, 도면에서 실선은 시트코일 표면측의 패턴, 점선은 표면측에서 투시한 안쪽의 패턴이고,

도 4c 회전트랜스의 1차측과 2차측이 대향했을 때의 각 패턴의 최외직경의 윤곽을 도시한 것이다.

도 5a 내지 도 5d는 회전자가 고정자의 중심에 대해 심엇갈림을 일으킬 때의 회전트랜스 1차측 패턴과 1차측 패턴의 최외직경의 윤곽을 도시한 도면으로서,

도 5a는 회전자가 정지한 경우,

도 5b는 회전자가 90도 회전한 경우,

도 5c는 회전자가 180도 회전한 경우,

도 5d는 회전자가 270도 회전한 경우를 도시한 것이다.

도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 제3실시예를 도시한 시트코일형 리졸버의 각각 동일방향에서 본 패턴도로서,

도 6a는 리졸버부 검출상 패턴,

도 6b는 리졸버부의 여자상 패턴으로서, 도면 중에서 실선은 시트코일 겉쪽의 패턴, 점선은 겉쪽에서 투시한 안쪽의 패턴이고,

도 6c는 리졸버부의 여자상과 검출상이 대향했을 때의 각 패턴의 최외직경과 최내직경의 윤곽을 도시한 것이다.

도 7a 내지 도 7d는 회전자가 고정자의 중심에 대해 심엇갈림을 일으켰을 때의 리졸버 검출상 패턴과 여자상 패턴의 최외직경과 최내직경의 윤곽을 도시한 도면으로서,

도 7a는 회전자가 정지한 경우,

도 7b는 회전자가 90도 회전한 경우,

도 7c는 회전자가 180도 회전한 경우,

도 7d는 회전자가 270도 회전한 경우를 도시한 것이다.

도 8은 축배각 3X, 외직경 φ3.5㎜ 정도의 시트코일형 리졸버에 있어서 심엇갈림량 δ과 각도오차의 관계를 도시한 도면이다.

이에 따라 본 발명은 검출전압의 저하를 초래하지 않고 소형화할 수 있음과 동시에 시트코일 점착시에 심엇갈림이 발생해도 쇄교자속의 진폭변동을 억제할 수 있는, 각도오차가 작은 저렴한 시트코일형 리졸버를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 상기 문제를 해결하기 위해 이루어진 수단으로서, 본 발명에 따른 제1실시예의 시트코일형 리졸버는 청구항 1 내지 청구항 5에 기재된 바와 같다.

즉 본 발명은 원판형 회전자와 상기 회전자의 축방향으로 공극을 사이에 두고 끼워넣도록 배치된 2개의 원판형 고정자가 구비되며 상기 회전자는 원판형 연자성체(軟磁性體)의 양면에 각각 회전트랜스 2차측 패턴과 리졸버 여자상 패턴을 형성한 회전측 시트코일이 점착되며, 상기 회전트랜스 2차측 패턴에 대향하는 한쪽의 상기 고정자는 원판형 연자성체에 회전트랜스 1차측 패턴을 형성한 고정측 시트코일이 점착되며 상기 리졸버 여자상 패턴에 대향하는 다른쪽 상기 고정자는 원판형 연자성체에 리졸버 검출상 패턴을 형성한 고정측 시트코일이 점착된 것이다.

또한 본 발명은 상기 회전측 시트코일은 상기 리졸버 여자상 패턴을 형성한 원판부와, 상기 회전트랜스 2차측 패턴을 형성한 원판부와, 상기 리졸버 여자상 패턴과 상기 회전트랜스 2차측 패턴을 접속하는 점퍼선을 형성한 직선부가 한 장의 시트로 형성된 것이다.

또한 본 발명은, 상기 고정측 시트코일은 상기 리졸버 검출상 패턴을 형성한원판부와, 상기 회전트랜스 1차측 패턴을 형성한 원판부와, 해당 2개의 원판부를 연결하는 직선부가 한 장의 시트로 형성된 것이다.

또한 본 발명은 원판부의 양면에 형성된 상기 회전트랜스 2차측 패턴은 바깥쪽에서 안쪽으로 소용돌이 패턴으로서, 서로 직렬접속되어 있으며 원판부의 양면에 형성된 상기 리졸버 여자상 패턴은 양면 모두 둘레방향으로 N을 자연수로 하는 2N개의 소용돌이 패턴이 배치됨과 동시에 겉면과 내면의 소용돌이 중심이 둘레방향의 동일한 위치에 배치되며 4N개의 소용돌이가 직렬접속되어 축배각 NX로 되어 있다.

또한 본 발명은 원판부의 양면에 형성된 상기 회전트랜스 1차측 패턴은 바깥쪽에서 안쪽으로 소용돌이 패턴으로서 서로 직렬접속되어 있으며 원판부의 양면에 형성된 상기 분해부 검출상 패턴은 한쪽 면이 α상, 다른쪽 면이 β상으로서 각각 둘레방향으로 2N개의 소용돌이 패턴이 배치됨과 동시에 α상과 β상의 소용돌이의 중심위치가 서로 둘레방향으로 90/N도 엇갈려 있으며 2N개의 소용돌이가 각각 직렬접속되어 축배각 NX로 되어 있다.

따라서 청구항 1 내지 청구항 5의 본 발명은 외직경을 작게 해도 회전트랜스의 면적은 종래의 것보다 크게 할 수 있기 때문에 검출전압은 종래의 것보다 저하되지 않는다. 또한 회전트랜스의 패턴과 리졸버의 패턴이 동일면에 없기 때문에 회전트랜스가 만드는 자속은 리졸버의 검출상 패턴에 전혀 쇄교하지 않는다. 따라서 잔류전압의 문제가 해소되어 보다 각도오차가 작은 시트코일형 리졸버를 제공할 수 있다. 그리고 소비전력을 크게 저감할 수 있으며 정전시의 배터리 운전시에 매우 유효하다.

다음에 본 발명에 관한 제2실시예의 시트코일형 리졸버는 청구항 6, 청구항 7에 기재한 바와 같다.

즉 본 발명은 상기 회전트랜스 2차측 패턴의 외직경과 상기 회전트랜스 1차측 패턴의 외직경은 어느 한쪽이 다른쪽에 비해 크게 된 것이다.

또한 본 발명은 상기 회전트랜스 2차측 패턴의 패턴피치를 λ₂, 상기 회전트랜스 1차측 패턴의 패턴피치를 λ_l로 한 경우, 상기 회전트랜스 2차측 패턴의 최외직경 도체의 반경 γ₂와 상기 회전트랜스 1차측 패턴의 최외직경 도체의 반경 r₁이 0 < r₂- r_l≤ 4 ×λ₂, 또는 0 < r_l- r₂≤ 4 ×λ_l의 관계로 된 것이다.

다음에 본 발명에 따른 제3실시예의 시트코일형 리졸버는 청구항 8, 청구항 9에 기재한 바와 같다.

즉 본 발명은 상기 리졸버 여자상 패턴의 외직경이 상기 리졸버 검출상 패턴의 외직경보다 크고 또한 상기 리졸버 여자상 패턴의 내직경이 상기 리졸버 검출상 패턴의 내직경보다 작거나 또는 상기 검출상 패턴의 외직경이 상기 여자상 패턴의 외직경보다 크고 또한 상기 검출상 패턴의 내직경이 상기 여자상 패턴의 내직경보다 작게 된 것이다.

또한 본 발명은 상기 리졸버 여자상 패턴의 패턴피치를 λ_θ, 상기 리졸버 검출상 패턴의 패턴피치를 λ_α로 하고 상기 리졸버 여자상 패턴의 최외직경 도체의 반경 r_θ0과 상기 회전트랜스 1차측 패턴의 최외직경 도체의 반경 r_α0, 상기 리졸버여자상 패턴의 최내직경 도체의 반경 r_θl과 상기 회전트랜스 1차측 패턴의 최내직경 도체의 반경 r_αi가 0 < r_α0- r_θ0≤ 4 ×λ_α이고, 또한 0 < r_θi- r_αi≤ 4 ×λ_α, 또는 0 < r_θ0- r_α0≤ 4 ×λ_θ, 또한 0 < r_αi- r_θi≤ 4 ×λ_θ의 관계로 한 것이다.

이로써 청구항 6 내지 청구항 9에 기재한 본 발명은 시트코일 점착시에 심엇갈림이 발생해도 쇄교자속의 진폭변동을 억제할 수 있으며 각도오차를 작게 유지할 수 있다. 또한 무턱대고 조립하여 정밀도를 높일 필요가 없길 때문에 저렴한 리졸버를 제공할 수 있다.

이하 본 발명의 실시예를 도면에 근거하여 설명하기로 한다.

[제1실시예]

도 1은 본 발명의 제1실시예를 도시한 시트코일형 리졸버의 단면도이다. 도 2a 및 도 2b는 고정측 시트코일 패턴의 평면도를 전개한 것으로서, 도 2a는 표면의 패턴을 도시하고 있으며, 도 2b는 도 2a 표면에서 투시한 이면의 패턴을 도시하고 있다. 도 3a 및 도 3b는 회전측 시트코일의 패턴의 평면도를 전개한 것으로서, 도 3a는 표면의 패턴을 도시하고 있으며 도 3b는 도 3b의 표면에서 투시한 이면의 패턴을 도시하고 있다. 이들 도면에서는 축배각 2X, 1상 여자/2상 출력형 리졸버를 예로 하고 있다. 2X란 극대수 2의 리졸버로서 축배각으로서 표시하는 경우에는 통상 X를 붙여쓴다.

본 발명의 시트코일형 리졸버의 특징을 이하에 설명하기로 한다.

도 1에 있어서, 회전자(4)와 그 축방향 양측면에 설치한 2개의 고정자(2, 3)로 구성되어 있다. 회전자(4)는 얇은 원판 페라이트로 이루어진 백요크(41)의 양면에 회전측 시트코일(6)의 각각 원판부(61, 62)가 점착되어 있다. 회전측 시트코일(6)은 도체로서 동박을 이용하고 박막의 절연시트층의 양면에 코일패턴이 형성되어 있다. 또한 회전자(4)의 백요크(41)의 한쪽면에는 중앙에 샤프트(1)가 점착 등에 의해 수직으로 고착되어 있으며 고정자(2)를 구성하는 백요크(21)의 중앙에는 샤프트(1)를 통과하기 위한 구멍이 뚫려 있다.

우선 고정측 시트코일에 대해 도 2a 및 도 2b를 이용하여 설명하기로 한다.

고정측 시트코일(5)은 2개의 원판부(51, 52)와 그것을 연결하는 직선부(53)와, 직선부(53)의 중앙 부근의 한쪽에서 옆쪽으로 뻗는 돌기부(54)로 구성되어 있으며 원판부(51, 52)에는 각각 회전트랜스 1차측 패턴(55)과 리졸버 검출상 패턴(56, 57)이 형성되어 있다. 리졸버 검출상 패턴(56, 57)은 표면의 패턴이 α상(56)이고 이면의 패턴이 β상(57)이다. 회전트랜스 1차측 패턴(55)은 원판부(51)의 중앙 부근에서 외측을 향하는 소용돌이로 되어 있으며 그 단자(58)는 돌기부(54)의 양면에 2개(+,-) 설치되어 있다. 단자(58)의 표면의 (+)와 이면의 (-)는 각각 표면의 소용돌이 외측과 이면의 소용돌이 외측에 연결되어 있으며 더욱이 중앙 부근의 관통공(59)으로 서로 연결되어 있다. 표면과 이면의 패턴은 동일 표면에서 보아 같은 방향으로 소용돌이 되어 있으며 한 개의 코일을 이루고 있다.

리졸버 검출상 패턴(56, 57)은 각각 둘레 방향으로 4개의 소용돌이형 패턴이 형성되어 있으며 서로 둘레방향으로 반피치 엇갈려 있다. 따라서 전기각으로 90도 엇갈리고 기계각으로 45도 엇갈린 배치로 되어 있다.

리졸버 검출상 패턴(α상)(56)의 단자(58)는 돌기부(54)의 이면에 2개(SA1,SA2) 설치되어 있으며 이면의 소용돌이 코일 패턴 사이의 관통공(50)을 통해 표면의 소용돌이패턴의 중심에 접속되어 있다. 그 소용돌이의 외측은 점퍼선에 의해 이웃하는 소용돌이의 외측에 연결되어 있으며 더욱이 그 중심은 관통공(50)을 통해 이면에서 서로 연결되어 있다.

리졸버 검출상 패턴(β상)(57)의 단자(58)는 돌기부(54)의 표면에 2개(SB1,SB2) 설치되어 있으며 표면의 소용돌이 코일 패턴 사이의 관통공(50)을 통해 이면의 소용돌이 패턴의 중심에 접속되어 있다. 그 소용돌이의 외측은 점퍼선에 의해 이웃하는 소용돌이의 외측에 연결되어 있으며 더욱이 그 중심은 관통공(50)을 통해 표면에서 서로 연결되어 있다.

다음에 회전측 시트코일에 대해 도 3a 및 도 3b를 이용하여 설명하기로 한다.

회전측 시트코일(6)은 2개의 원판부(61, 62)와 그에 연결되는 직선부(63)로 구성되어 있으며 원판부(61, 62)에는 각각 회전트랜스 2차측 패턴(64)과 리졸버 여자측 패턴(65)이 형성되어 있다. 리졸버 여자상 패턴(65)은 양면 모두 둘레방향으로 4개의 소용돌이형 패턴이 형성되어 있으며 양면의 둘레방향 위치는 동일하게 되어 있다. 이들 패턴은 모두 직렬로 접속되어 있으며 다음과 같이 이루어져 있다. 직선부(63)의 양면에는 각각 회전트랜스 2차측 패턴(64)과 리졸버 여자측 패턴(65)을 연결하는 점퍼선이 형성되어 있다. 각각 회전트랜스 2차측 패턴(64)의 양면에 형성된 소용돌이의 외측에 연결되어 있으며 소용돌이의 내측에서는 관통공(66)을사이에 두고 서로 접속되어 있다. 직선부(63) 표면의 점퍼선은 리졸버 여자측 패턴(65)의 표면에 있는 하나의 소용돌이 외측에 연결되어 있으며 그 중앙에서 관통공(67)을 통해 이면의 소용돌이 중앙에 연결되어 있다. 이면의 소용돌이 외측은 그 이웃하는 소용돌이 외측에 연결되어 있으며 또한 그 소용돌이 중심에서 관통공(67)을 통해 표면의 소용돌이에 연결되어 있다. 동일한 연결방법이 반복되어 마지막에는 직선부(63) 이면의 점퍼선에 연결되어 있다.

이상과 같이 형성된 고정측 시트코일(5)과 회전측 시트코일(6)은 직선부(53, 63)로 구부러지고 각각 고정자(2, 3)의 백요크(21, 31)와 회전자의 백요크(41)에 점착되어 있다. 그리고 고정측 시트코일(5)의 회전트랜스 1차측 패턴(55)과 회전측 시트코일(6)의 회전트랜스 2차측 패턴(64)이 대향하며, 고정측 시트코일(5)의 리졸버 검출상 패턴(56, 57)과 회전측 시트코일(6)의 리졸버 여자측 패턴(65)이 대향하도록 배치되어 있다.

다음에 동작에 대해 설명하기로 한다.

이와 같이 구성된 시트코일형 리졸버에 있어서, 고정측에 있는 회전트랜스 1차측 패턴(55)의 단자(58)(+,-)에서 고주파의 전압을 인가함으로써 우선 회전측의 회전트랜스 2차측 패턴(64)에 전압이 유기된다. 그 전압에 의해 리졸버 여자상 패턴(65)에 전류가 흐르고 둘레방향으로 산과 골짜기를 갖는 자속분포를 만든다. 그 자속이 고정측 리졸버 검출상 패턴(56, 57)에 쇄교하면 회전각에 따라 진폭이 변화하는 검출전압을 얻을 수 있다. 또한 α상의 리졸버 검출상 패턴(56)과 β상의 리졸버 검출상 패턴(57)이 전기각으로 90도의 위상차로 배치되어 있기 때문에 그 검출전압의 진폭도 전기각으로 90도의 위상차로 변화하며 1상 여자/2상 출력형의 리졸버로서 기능하고 있다.

본 발명의 제1실시예는 회전트랜스 2차측 패턴과 리졸버 여자상 패턴을 양면에 구비한 회전자와, 회전자의 축방향 양쪽에 공극을 사이에 두고 끼우도록 회전트랜스 1차측 패턴과 리졸버 검출상 패턴을 구비한 고정자를 배치하는 리졸버를 구성했기 때문에 본 발명에 대해 종래의 회전트랜스의 패턴을 리졸버의 패턴 내측에 설치한 것과 비교하면 본 발명의 회전트랜스의 패턴은 종래와 동일한 외직경의 경우, 약 4배의 면적이 된다. 그 결과 턴수가 1차측과 2차측을 합해 8배가 되며 더욱이 투자도(透磁度)의 증가에 의해 회전트랜스의 2차측이 쇄교하는 자속은 현격히 커진다. 즉 소정의 검출전압을 얻는 경우에는 본 실시예가 종래에 비해 크게 소비전력을 저감할 수 있다. 또한 회전트랜스의 패턴과 리졸버 검출상의 패턴이 종래와 다른 동일면상에 없기 때문에 회전트랜스에 의해 발생한 자속은 리졸버 검출상 패턴에 전혀 쇄교하지 않는다. 즉 종래 발생했던 잔류전압 문제가 본 발명에 의해 해소되며 정밀도 높은 시트코일형 리졸버를 얻을 수 있다.

[제2실시예]

다음에 본 발명의 제2실시예를 설명하기로 한다.

도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 제2실시예를 도시한 시트코일형 리졸버의 각각 동일 방향에서 본 패턴도로서, 도 4a는 회전트랜스의 1차측 패턴, 도 4b는 회전트랜스의 2차측 패턴이다. 도면 중의 실선은 시트코일의 측면 패턴이며, 점선은 바깥쪽에서 투시한 안쪽의 패턴을 의미한다. 또한 도 4c는 회전트랜스의 1차측과 2차측이 대향했을 때의 각 패턴의 최외직경의 윤곽을 도시한 것이다.

도면에 있어서 이 제2실시예가 제1실시예와 다른 것은 2차측 패턴의 최외직경 도체의 반경 r₂가 1차측 패턴의 최외직경 도체의 반경 r₁보다 크게 되어 있는 것이다. 이 외직경의 차 r₂- r₁은 2차측 패턴의 패턴피치를 r₂로 한 경우,

0 < r₂- r_l≤4 ×λ₂

의 관계에 있다.

더욱이 이러한 조건으로 한 것은 시트코일 점착시의 심엇갈림량은 조립의 용이성을 고려했다고 해도 ±0.2㎜ 이하이며 또한 패턴피치는 최소 0.05㎜이므로 4 ×λ₂는 최소 0.2㎜이며 r₂- r₁이 0.2㎜라고 하면 심엇갈림량이 ±0.2㎜였다고 해도 1차측 패턴이 2차측 패턴의 외측으로 나오지 않기 때문이다.

다음에 동작에 대해 설명하기로 한다.

도 5a 내지 도 5d는 회전자가 고정자의 중심에 대해 심엇갈림을 일으켰을 때의 회전트랜스 1차측 패턴과 2차측 패턴의 최외직경의 윤곽을 나타낸 도면으로서, 도 5a는 회전자가 정지한 경우, 도 5b는 회전자가 90도 회전한 경우, 도 5c는 회전자가 180도 회전한 경우, 도 5d는 회전자가 270도 회전한 경우를 도시한 것이다. 이와 같이 구성된 시트코일형 리졸버에 있어서, 시트코일 점착시의 심엇갈림이 발생하면 회전자측 시트코일이 고정측 시트코일에 대해 회전이 발생하며 회전트랜스 2차측 패턴(64)은 도 5a 내지 도 5d에 도시한 바와 같이 회전트랜스 1차측 패턴(55) 위를 회전한다. 1차측 패턴(55)의 최외직경은 2차측 패턴(64)의 최외직경의 내측에 반드시 들어가기 때문에 쇄교자속의 진폭변동이 작아진다.

본 발명의 제2실시예는 이와 같은 구성으로 하였기 때문에 시트코일 점착시의 심엇갈림이나 회전자의 심회전, 심엇갈림이 발생하더라도 쇄교자속의 진폭 변동이 작아 각도오차가 커지지 않는다.

[제3실시예]

다음에 제3실시예에 대해 설명하기로 한다.

도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 제3실시예를 도시한 시트코일형 리졸버의 각각 동일방향에서 본 패턴도로서, 도 6a는 리졸버부 검출상 패턴, 도 6b는 리졸버부의 여자상 패턴이다. 도면 중의 실선은 시트코일의 바깥쪽 패턴이고 점선은 바깥쪽에서 투시한 안쪽 패턴을 의미한다. 또한 도 6c는 리졸버부의 여자상과 검출상이 대향했을 때의 각 패턴의 최외직경과 최내직경의 윤곽을 도시한 것이다. 이 제3실시예에서는 축배각 3X, 1상 여자/2상 검출형 리졸버의 전기각 360°만큼의 소용돌이 패턴을 예로 한 극대수 3의 리졸버로 설명한다.

도면에 있어서 이 제3실시예가 제1실시예와 다른 것은 검출상 패턴의 최외직경 도체의 반경 r_α0이 여자상 패턴의 최외직경 도체의 반경 r_θ0보다 크고 검출상 패턴의 최내직경 도체의 반경 r_αi가 여자상 패턴의 최내직경 도체의 반경 r_θi보다 작게 되어 있다. 이 반경의 차 r_α0- r_θ0과 r_θi- r_αi는 검출상 패턴의 패턴피치를 λ_α로 한 경우,

0 < r_α0- r_θ0≤4 ×λ_α

이고 또한

0 < r_θi- r_αi≤4 ×λ_α

의 관계에 있는 점이다.

다음에 동작에 대해 설명하기로 한다.

도 7a 내지 도 7d는 회전자가 고정자의 중심에 대해 심엇갈림을 일으켰을 때의 리졸버 검출상 패턴과 여자상 패턴의 최외직경과 최내직경의 윤곽을 도시한 도면으로서, 도 7a는 회전자가 정지된 경우, 도 7b는 회전자가 90도 회전한 경우, 도 7c는 회전자가 180도 회전한 경우, 도 7d는 회전자가 270도 회전한 경우를 도시한 것이다. 이와 같이 구성된 시트코일형 리졸버에 있어서 시트코일 점착시의 심엇갈림이 발생하면 회전자측 시트코일이 고정측 시트코일에 대해 심회전이 발생하며 리졸버 여자상 패턴(65)은 도 7a 내지 도 7d에 도시한 바와 같이 리졸버 검출상 패턴(56, 57) 위를 회전한다. 여자상 패턴(65)의 최외직경은 검출상 패턴(56, 57)의 최외직경의 내측이 반드시 들어가며 여자상 패턴(65)의 최내직경은 검출상 패턴(56, 57)의 최내직경의 외측에 들어가므로 쇄교자속의 진폭변동이 작아진다.

여기에서 축배각 3X의 시트코일형 리졸버에 있어서 심엇갈림량 δ과 각도오차의 관계를 도 8에 도시한다. 이것은 최소패턴 피치 50㎛에 있어서 r_α0- r_θ0= 0, r_α0- r_θ0= λ_α, r_α0- r_θ0= 2 ×λ_α, r_α0- r_θ0= 3 ×λ_α, r_α0- r_θ0= 4 ×λ_α의 각도오차를 나타낸 것이다. 도면에서 알 수 있듯이 종래 기술의 경우 (r_α0- r_θ0= 0)은 심엇갈림량 δ이 커짐에 따라 극단적으로 각도오차가 증가했다. 그러나 본 발명에 따르면 심엇갈림량 δ이 0.2㎜였다고 해도 r_α0- r_θ0= 4 ×λ_α, 또한 r_θ0- r_α0= 4 ×λ_α, 즉 검출상의 외측 반경을 여자상보다 4피치만큼 크게 하고 검출상의 내측 반경을 여자상보다 4피치만큼 작게 해두면 각도오차는 여전히 작다. 또한 축배각 3X의 리졸버에 있어서 각도오차는 5분 이하이면 충분하다고 한다면 r_α0- r_θ0= 2 ×λ_α, 또한 r_θ0- r_α0= 2 ×λ_α, 즉 검출상의 외측 반경을 여자상보다 2피치만큼 크게 하고 검출상의 내측 반경은 여자상보다 2피치만큼 작게 해두면 좋다.

이상의 실시예에서는 시트코일이 커지기 때문에 소형화를 목적으로 하는 경우 단점이 되는 것처럼 보이는데 크게 했다고 해도 최대 ±0.2㎜이며 전체 크기에서 보면 문제가 될 정도로 커지지 않는다.

또한 한쪽 패턴을 크게 하기 위해 턴수를 많이 하는데 이로써 저항증가에 따른 손실증가가 염려된다. 또러나 그 턴수의 증가는 본 발명에 따르면 4개 이하이며 1개의 소용돌이 패턴의 턴수에 대한 비율은 최대 5%이다. 즉 리졸버 전체의 손실 중에서 차지하는 증가분으로서는 매우 작아 거의 문제가 되지 않는다.

본 발명의 제3실시예는 이와 같은 구성으로 하였기 때문에 제2실시예와 동일하게 시트코일 점착시의 심엇갈림이나 회전자의 심회전, 심엇갈림이 발생하더라도 쇄교자속 진폭의 변동이 작아 오차가 커지지 않는다.

더욱이 제1실시예에 있어서, 회전자 또는 고정자의 백요크는 도 1에서는 두께를 적당히 잡았는데 회전트랜스나 리졸버의 패턴이 만드는 자속은 매우 작기 때문에 이들 백요크의 두께를 2∼3㎜ 정도까지 얇게 해도 아무 문제가 되지 않는다. 또한 회전자 양면의 패턴에 의해 만들어지는 자속은 같은 이유로 간섭하는 일은 없다.

또한 제2, 제3실시예에서는 회전트랜스부에 있어서는 2차측 패턴의 최외직경 도체의 반경 r₂가 1차측 패턴의 최외직경 도체의 반경 r₁보다 큰 경우이며, 리졸버부에 있어서는 검출상 패턴의 최외직경 도체의 반경 r_α0가 여자상 패턴의 최외직경 도체의 반경 r_θ0보다 크고, 검출상 패턴의 최내직경 도체의 반경 r_αi가 여자상 패턴의 최내직경 도체의 반경 r_θi보다 작은 경우를 도시했는데 각각 대소관계는 반대라도 지장이 없는 것은 물론이다. 또한 본 실시예에서는 회전트랜스부와 리졸버부를 개별적으로 취급했는데 어느쪽이건 일체로 한 시트코일로서 구성해도 아무런 지장이 없다.

또한 상기 실시예에서는 축배각 2X와 3X의 경우를 설명했는데 다른 축배각을 이용해도 상관없으며 같은 효과를 얻을 수 있다.

본 발명은 FA기기나 OA기기 분야에서 서보모터의 속도검출·위치검출 등에 이용되는 리졸버에 적용하여 검출전압의 저하를 초래하지 않고 소형화할 수 있음과 동시에 시트코일 점착시에 심엇갈림이 발생하더라도 쇄교자속의 진폭변동을 억제할 수 있으며 나아가 각도오차가 작은 저렴한 시트코일형 리졸버를 제공하는 분야에 이용할 수 있다.

Claims

원판형 회전자와 상기 회전자의 축방향으로 공극을 사이에 두고 끼워넣도록 배치된 2개의 원판형 고정자가 구비되며,

상기 회전자는 원판형 연자성체의 양면에 각각 회전트랜스 2차측 패턴과 리졸버 여자상 패턴을 형성한 회전측 시트코일이 점착되며,

상기 회전트랜스 2차측 패턴에 대향하는 한쪽의 상기 고정자는 원판형 연자성체에 회전트랜스 1차측 패턴을 형성한 고정측 시트코일이 점착되며,

상기 리졸버 여자상 패턴에 대향하는 다른쪽 상기 고정자는 원판형 연자성체에 리졸버 검출상 패턴을 형성한 고정측 시트코일이 점착되어 있는 것을 특징으로 하는 시트코일형 리졸버.
제1항에 있어서, 상기 회전측 시트코일은 상기 리졸버 여자상 패턴을 형성한 원판부와, 상기 회전트랜스 2차측 패턴을 형성한 원판부와, 상기 리졸버 여자상 패턴과 상기 회전트랜스 2차측 패턴을 접속하는 점퍼선을 형성한 직선부가 한 장의 시트로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 시트코일형 리졸버.
제1항에 있어서, 상기 고정측 시트코일은 상기 리졸버 검출상 패턴을 형성한 원판부와, 상기 회전트랜스 1차측 패턴을 형성한 원판부와, 해당 2개의 원판부를 연결하는 직선부가 한 장의 시트로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 시트코일형리졸버.
제1항 또는 제2항에 있어서, 원판부의 양면에 형성된 상기 회전트랜스 2차측 패턴은 바깥쪽에서 안쪽으로 소용돌이 패턴으로서 서로 직렬접속되어 있으며,

원판부의 양면에 형성된 상기 분해부 여자상 패턴은 양면 모두 둘레방향으로 N을 자연수로 하는 2N개의 소용돌이 패턴이 배치됨과 동시에 겉면과 내면의 소용돌이 중심이 둘레방향의 동일한 위치에 배치되며,

4N개의 소용돌이가 직렬접속되어 축배각 NX로 되어 있는 것을 특징으로 하는 시트코일형 리졸버.
제1항 또는 제3항에 있어서, 원판부의 양면에 형성된 상기 회전트랜스 1차측 패턴은 바깥쪽에서 안쪽으로 소용돌이 패턴으로서 서로 직렬접속되어 있으며,

원판부의 양면에 형성된 상기 분해부 검출상 패턴은 한쪽 면이 α상, 다른쪽 면이 β상으로서 각각 둘레방향으로 2N개의 소용돌이 패턴이 배치됨과 동시에 α상과 β상의 소용돌이의 중심위치가 서로 둘레방향으로 90/N도 어긋나 있으며,

2N개의 소용돌이가 각각 직렬접속되어 축배각 NX로 되어 있는 것을 특징으로 하는 시트코일형 리졸버.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 회전트랜스 2차측 패턴의 외직경과 상기 회전트랜스 1차측 패턴의 외직경은 어느 한쪽을 다른쪽에 비해 크게한 것을 특징으로 하는 시트코일형 리졸버.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 회전트랜스 2차측 패턴의 패턴피치를 λ₂, 상기 회전트랜스 1차측 패턴의 패턴피치를 λ₁로 한 경우, 상기 회전트랜스 2차측 패턴의 최외직경 도체의 반경 r₂와 상기 회전트랜스 1차측 패턴의 최외직경 도체의 반경 r_l이

0 < r₂- r_l≤4 ×λ₂,

또는

0 < r_l- r₂≤4 ×λ_l

인 것을 특징으로 하는 시트코일형 리졸버.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 리졸버 여자상 패턴의 외직경이 상기 리졸버 검출상 패턴의 외직경보다 크고 또한 상기 리졸버 여자상 패턴의 내직경이 상기 리졸버 검출상 패턴의 내직경보다 작거나 또는 상기 검출상 패턴의 외직경이 상기 여자상 패턴의 외직경보다 크고 또한 상기 검출상 패턴의 내직경이 상기 여자상 패턴의 내직경보다 작은 것을 특징으로 하는 시트코일형 리졸버.
제1항 내지 제5항 및 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 리졸버 여자상 패턴의 패턴피치를 λ_θ, 상기 리졸버 검출상 패턴의 패턴피치를 λ_α로 하고 상기 리졸버 여자상 패턴의 최외직경 도체의 반경 r_θ0과 상기 회전트랜스 1차측 패턴의 최외직경 도체의 반경 r_α0, 상기 리졸버 여자상 패턴의 최내직경 도체의 반경 r_θl과 상기 회전트랜스 1차측 패턴의 최내직경 도체의 반경 r_αi가

0 < r_α0- r_θ0≤4 ×λ_α

이고, 또한

0 < r_θi- r_αi≤4 ×λ_α

또는

0 < r_θ0- r_α0≤4 ×λ_θ

이고, 또한

0 < r_αi- r_θi≤4 ×λ_θ

인 것을 특징으로 하는 시트코일형 리졸버.