TWI383412B - 旋轉角偵測或同步裝置用繞阻之捲繞方法 - Google Patents

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Description

旋轉角偵測或同步裝置用繞阻之捲繞方法
本發明係關於一種在解角器等的旋轉角偵測裝置或同步器等的旋轉角同步裝置中的定子的定子齒上捲繞輸出繞阻的捲繞方法，特別是關於一種以輸出繞阻所輸出的輸出信號成為正弦波信號的方式進行捲繞的捲繞方法。
習知技術提供一種旋轉角偵測或同步裝置，其具有解角器、同步器、定子以及轉子，利用隨著轉子的旋轉定子與轉子之間的磁特性會產生變化這個特點，輸出對應轉子之旋轉角度的輸出信號(參照例如專利文獻1)。在此，圖9係表示習知作為該等旋轉角偵測裝置的解角器的圖式。圖9的解角器900具備環狀的定子920，該定子920設有從內周圍面朝內部方向突出且排列成環狀的複數定子齒931。另外，在定子920的內側，設有可相對於定子920旋轉，使各定子齒931之間的間隙磁導隨著旋轉而週期性變化的轉子(圖中未顯示)。
定子920上的各定子齒931捲繞著勵磁繞阻(圖中未顯示)，可從外部對其輸入勵磁信號，且其在相隣定子齒之間捲繞方向彼此相反。另外，各定子齒931上捲繞著輸出繞阻y，其輸出對應轉子的旋轉角度而變化的輸出信號。然後，各定子齒931的輸出繞阻y串聯連接，形成輸出繞阻群z。
當勵磁信號輸入勵磁繞阻時，定子920的各定子齒931受到勵磁而產生磁束。然後，由相隣定子齒931組合所構成的形狀為槽縫930，在各槽縫930分別形成磁性電路。此時，由於各槽縫930(各磁性電路)之間的間隙磁導會對應轉子的旋轉角度產生變化，各磁性電路便產生對應轉子旋轉角度的磁束。然後，輸出繞阻群z根據所產生的磁束產生電氣信號，將該電氣信號當作輸出信號取出，便可檢測出轉子的旋轉角度。
另外，在習知的該等旋轉角偵測裝置中，藉由調節捲繞在各定子齒931上的輸出繞阻y的捲繞數，將對應轉子的旋轉角度而變化成正弦波狀的正弦波信號當作輸出信號輸出。以下的式(51)，是專利文獻1所提出的式，用來表示各定子齒931所捲繞之輸出繞阻y的捲繞數。亦即，在習知技術中，對各定子齒931設定式(51)所表示的捲繞數，並捲繞該數目的繞阻作為輸出繞阻y。藉此，輸出繞阻群z輸出正弦波信號，該正弦波信號為各輸出繞阻y所產生的信號互相重疊而形成的輸出信號。
其中，Nk(n)：表示在n相中，在第(n)群的繞阻群中，i=1到S的任意整數或k號槽縫的繞阻部的捲繞數。
W：全部的繞阻數(1相內的i=1～S個的各槽縫所捲繞的各繞阻部的合計)。
S：槽縫數。
又，在各定子齒931上捲繞n相的輸出繞阻y，形成n相的輸出繞阻群z。然後，可對該等輸出繞阻群z調節各輸出繞阻y的捲繞數，以輸出相位互不相同的正弦波信號。例如，在解角器的情況下，可捲繞2相的輸出繞阻群z，從其中一相的輸出繞阻群z輸出sin信號，從另一相的輸出繞阻群z輸出cos信號。另外，可使用例如同步器作為旋轉角同步裝置。習知的同步器捲繞式(51)所設定的3相的輸出繞阻群z，從各輸出繞阻群z輸出相位互相相差120度的正弦波信號。然後，同步器，係用來使複數機器之間的運轉同步的裝置，通常使用包含有同步器發信機與同步器受信機的套件。該等同步器發信機、受信機的構造相同。亦即，均設有定子與轉子，並在定子齒上捲繞3相的輸出繞阻群z。然後，將同步器發信機、受信機的各輸出繞阻群z連接，使同步器受信機的轉子與同步器發信機的轉子位置相同，亦即同步化。又，在本說明書中的「同步器」分別指同步器發信機、受信機。另外，旋轉角同步裝置，如同步器，係用於包含發信側裝置與受信側裝置並使旋轉角同步的系統中，分別指該等發信側裝置、受信側裝置。
習知技術文獻 專利文獻
專利文獻1：日本第3171737號專利
然而，習知的式(51)是式在分母分子已經確定的分數式，構成式的項數很多很複雜，故無法以簡易的方式設定捲繞數。因此，本發明之目的在於提供一種使輸出繞阻群輸出正弦波信號的旋轉角偵測或同步裝置用繞阻的捲繞方法，其能夠以比習知技術更簡易的方式設定捲繞數。
為了解決上述問題，本發明提供一種在旋轉角偵測或同步裝置中的前述輸出繞阻的捲繞方法，該旋轉角偵測或同步裝置包含：定子，具有複數定子齒連接成環狀而形成；轉子，其設置成可相對於該定子旋轉；勵磁繞阻，其為可輸入勵磁信號的繞阻，依序捲繞在前述各定子齒上，而使相隣定子齒之間捲繞方向彼此相反；以及輸出繞阻群，其為在前述各定子齒上所捲繞的輸出繞阻串聯連接而成的繞阻群，用來將利用該勵磁繞阻所產生之隨著該轉子的旋轉角度而變化的磁束輸出成為正弦波信號；該捲繞方法的特徵為：當按照該複數定子齒的配置順序對各定子齒賦予編號時，在第k號的定子齒上所捲繞的該輸出繞阻的捲繞數W(k)根據以下的式(1)設定。
其中，
MaxTrn：各定子齒上所捲繞的最大捲繞數
S：槽縫的個數
X：轉子的的極數
Φ ：相位調整用的參數
據此，本發明人發現：在各定子齒上捲繞式(1)式所設定的捲繞數W(k)，便可使輸出繞阻群輸出對應轉子的旋轉角度而變化的正弦波信號。然後，由於該式(1)，並非分數式，另外，構成算式的項數也很少，故比習知技術更容易設定捲繞數。
另外，本發明之該輸出繞阻群，可輸出以下的式(2)所表示的輸出信號Vosum 。
Vosum =α‧cos(xθ-Φ-mπ)-----(2)
其中，
α=cos(mπ)
m=X/S
θ：轉子的旋轉角度
如是，由於輸出繞阻群會輸出以式(2)所示之轉子的旋轉角度θ為參數的正弦波信號，故能夠根據該正弦波信號的值檢測出轉子的旋轉角度θ。
另外，在上述式(1)中，係用cos的函數表示捲繞數，惟亦可用sin的函數表示之。亦即，本發明係一種在旋轉角偵測或同步裝置中的前述輸出繞阻的捲繞方法，該旋轉角偵測或同步裝置包含：定子，其複數定子齒排列成環狀；轉子，其設置成可相對該定子旋轉；勵磁繞阻，其為可輸入勵磁信號的繞阻，以相隣定子齒之間的捲繞方向彼此相反的方式，依序捲繞在前述各定子齒上；以及輸出繞阻群，其為前述各定子齒上所捲繞的輸出繞阻串聯連接所形成的繞阻群，將藉由該勵磁繞阻而產生的對應該轉子的旋轉角度而變化的磁束輸出成為正弦波信號；該捲繞方法的特徵為：當按照該複數定子齒的配置順序對各定子齒賦予編號時，在第k號的定子齒上所捲繞的該輸出繞阻的捲繞數W(k)根據以下的式(3)設定。
其中，
MaxTrn：各定子齒上所捲繞的最大捲繞數
S：槽縫的個數
X：轉子的的極數
Φ ：相位調整用的參數
此時，該輸出繞阻群可輸出以下的式(4)所表示的輸出信號Vosum 。
Vosum =α‧sin(mπ+Φ-Xθ)-----(4)
其中，
α=cos(mπ)
m=X/S
θ：轉子的旋轉角度
如是，由於cos與sin相位相差90度的關係，若改寫式(1)，如上述式(3)，可用sin的函數表示捲繞數。此時，輸出繞阻群所輸出的輸出信號，是相對於cos的輸出信號[式(2)]相位相差90度的信號，亦即輸出sin的輸出信號[式(4)]。
另外，本發明之該旋轉角偵測或同步裝置，具備n相分的該輸出繞阻群，其在各定子齒上捲繞n相分的該輸出繞阻，以使該等輸出繞阻群所輸出的輸出信號形成既定相位關係的方式，設定各輸出繞阻群的該相位調整用參數Φ 並設定該捲繞數W(k)。
如是，設定上述式(1)或式(3)的相位調整用參數Φ ，便能夠以更簡易的方式設定n相分的輸出繞阻群的捲繞數，其可輸出彼此形成既定相位關係的輸出信號。
此時，該旋轉角偵測裝置可當作解角器，該解角器具備該輸出繞阻群，該輸出繞阻群形成一方是sin相而另一方是cos相的關係。
如是，在解角器中，由於必須得到對應轉子的旋轉角度而變化的sin波的輸出信號與cos波的輸出信號，故將本發明應用在解角器上是較佳的態樣。
另外，當本發明設定對該sin相的輸出繞阻群用式(1)或式(3)設定的捲繞數Wsin (k)之中的最大捲繞數為WSMAX ，而對該cos相的輸出繞阻群用式(1)或式(3)設定的捲繞數Wcos (k)之中的最大捲繞數為WCMAX 時，對該sin相的捲繞數Wsin (k)與該cos相的捲繞數Wcos (k)的其中任一方作修正，使該sin相的最大捲繞數WSMAX 與該cos相的最大捲繞數WCMAX 一致。
據此，由於式(1)或式(3)的編號k為整數，故有時sin相的輸出繞阻群中的最大捲繞數WSMAX 與cos相的輸出繞阻群中的最大捲繞數WCMAX 會不同。此時，sin相的輸出繞阻群所輸出的輸出信號與cos相的輸出繞阻群所輸出的輸出信號無法形成正確的sin信號與cos信號的關係。然後，若根據該等輸出信號檢測轉子的旋轉角度則檢測精度可能會降低。因此，修正sin相的捲繞數Wsin (k)與cos相位的捲繞數Wcos (k)其中任一方，使sin相的最大捲繞數WSMAX 與cos相的最大捲繞數WCMAX 一致，以防止檢測精度降低。
具體而言，根據以下的式(5)、(6)修正該cos相的捲繞數Wcos (k)。
Wc=cosMaxTrn/sinMaxTrn　-----(5)
藉此，便能夠使sin相的最大捲繞數WSMAX 與cos相的最大捲繞數WCMAX 一致。
本發明提供一種使輸出繞阻群輸出正弦波信號的旋轉角偵測或同步裝置用繞阻的捲繞方法，其能夠以比習知技術更簡易的方式設定捲繞數。
接著，說明本發明之旋轉角偵測或同步裝置用繞阻的捲繞方法的實施形態。圖1係作為使用本發明之捲繞方法捲繞繞阻的旋轉角偵測裝置的解角器100的立體圖。又，在圖1中省略了定子繞阻等配線的圖示。圖2為圖1的定子200的分解立體圖。
圖1所示的解角器100包含定子(固定子)200與轉子(旋轉子)300。解角器100為所謂內轉子型的旋轉角偵測裝置。亦即，在定子200的內側設置轉子300，構成設置在定子200上的定子繞阻的輸出繞阻群，在對向轉子300的外周側的狀態下，所輸出信號對應轉子300的旋轉角度而產生變化。
定子200由環狀平板250所構成，環狀平板250由磁性材料所構成，在平板250上設有排列成環狀的複數之定子齒210。該等定子齒210與平板250交叉。在圖1中，定子200利用折曲加工等方式在平板的同一側平面上設有接近垂直立起的8個定子齒210a、210b、210c、210d、210e、210f、210g、210h。定子齒210a～210h係先利用壓製加工預先形成於平板250上，然後再利用折曲壓製加工使其相對於平板250的面接近垂直立起。該等定子齒210a～210h形成在環狀平板250的內側(內徑側)的邊緣部位上。另外，在各定子齒210a～210h的各個面之中，至少對向轉子300的面不是平面，當沿著轉子300的旋轉軸的方向觀察時，形成以位於環狀平板250的內徑側的點為中心的圓弧的一部分。
另外，定子200可在平板250上裝設絶緣帽400。絶緣帽400配合定子200的定子齒210a～210h的位置以一體成型的方式設置複數筒管410a、410b、410c、410d、410e、410f、410g、410h。各筒管410a～410h具備定子齒插入孔，對應各筒管的各定子齒210a～210h插入各定子齒插入孔，並在外側捲繞定子繞阻。又，各筒管410a～410h的定子齒插入孔的方向與轉子300的旋轉軸的方向相同。
另外，絶緣帽400包含連接單元450，其設有與捲繞在各筒管410a～410h外側的定子繞阻電性連接的端子銷，各筒管410a～410h與連接單元450為一體成型的。在該連接單元450上，設有端子銷插入孔461～466，由與定子繞阻電性連接的導電材料所構成的端子銷471～476可分別插入端子銷插入孔461～466。定子繞阻可透過端子銷471～476其中任一個從外部接收勵磁信號，並透過端子銷471～476其中任一個對外部輸出輸出信號。
再者，絶緣帽400包含複數中繼銷480a、480b、480c、480d、480e、480f、480g，該等筒管410a～410h、連接單元450以及中繼銷480a～480g為一體成型的。各中繼銷480a～480g位於2個筒管之間，設置在環狀的絶緣帽400上。又，筒管410a、410h之間未設置中繼銷。各中繼銷480a～480g設置在2個筒管之間，為圓柱狀，與一方筒管外側所捲繞之定子繞阻電性連接的導線，以保持著張力的狀態掛繞在中繼銷上，然後與另一方筒管外側所捲繞之定子繞阻電性連接。藉此，即使2個筒管的距離很長也不易共振，便能夠以半圈為單位調整定子繞阻的捲繞數。在此，為了易於保持導線的張力，並盡可能長時間維持該狀態，中繼銷宜具有與轉子300的旋轉軸的方向相同方向的部分。
將該等絶緣帽400裝設在定子200的平板250上，使定子200與定子繞阻電性絶緣。藉此，便能夠防止定子繞阻所構成的線圈的絶緣破壞。該等絶緣帽400可使用PBT(poly-butylene-terephtalate；聚對苯二甲酸丁二酯)或PPT(polypropylene terephtalate；聚對苯二甲酸丙二醇酯)等的絶緣性樹脂(絶緣材料)以塑性加工形成之。
轉子300，由磁性材料所構成，被設置成可相對於定子200隨意旋轉。更具體而言，轉子300被設置成可相對於定子200旋轉，藉由沿著轉子300的旋轉軸的旋轉，使其與定子200的各定子齒210a～210h之間的間隙磁導產生變化。例如，轉子300的軸角度倍率為「2」，以所賦予的半徑的圓周線為基準，就該圓周線的1圈而言，具有在俯視下外徑側的外徑輪廓線以2個週期變化的形狀。然後，與相對於平板250立起的定子齒210a～210h的內側(內徑側、內周圍側)的面互相對向的轉子300的外周圍面的面，轉子300每1次旋轉，間隙磁導有2個週期的變化。
以下，就本發明的技術特徵，亦即用來取出轉子300旋轉使輸出繞阻所輸出之輸出信號的定子繞阻進行說明。定子繞阻由勵磁繞阻與輸出繞阻所構成，在經過勵磁繞阻勵磁的狀態下，轉子300相對於定子200的旋轉使輸出繞阻的輸出信號產生變化。
圖3A以及圖3B，為定子200的定子齒210a～210h上所捲繞之定子繞阻的說明圖，圖3A為定子200的俯視圖，表示勵磁繞阻4捲繞在定子齒210a～210h上的狀態，圖3B為定子200的俯視圖，表示輸出繞阻5捲繞在定子齒210a～210h上的狀態。又，雖然是在圖3A以及圖3B中分別表示捲繞勵磁繞阻4的狀態以及捲繞輸出繞阻5的狀態，惟實際上勵磁繞阻4與輸出繞阻5是一起捲繞在各定子齒210a～210h上的。此時，在定子齒上以捲繞位置分開的方式分別捲繞著勵磁繞阻4、輸出繞阻5，例如：勵磁繞阻4捲繞在定子齒210a～210h的根部側，而輸出繞阻5捲繞在定子齒210a～210h的前端側。另外，圖4為在各定子齒210a～210h上所捲繞之定子繞阻的捲繞數、捲繞方向以及定子繞阻所輸出的輸出信號等的說明圖。
首先，參照圖4(a)說明各定子齒210a～210h的配置關係。圖4(a)表示為了方便說明而將各定子齒210a～210h並排成一列的狀態。另外，在圖4(a)之上表示對應各定子齒210a～210h的座標軸。又，該座標軸為將各定子齒210a～210h所形成的定子200的內周圍1周當作2π(=360°)角度的座標軸，以定子齒210a與定子齒210b的正中央為原點。
如圖4(a)所示的，8個的定子齒210a～210h在定子200的內周圍上以等間隔的方式設置。亦即，相隣定子齒之間的距離均設為π/4(=45°)。更具體而言，當以位於圖3A的端子銷R1側的定子齒210a為k=1，沿著圖3A的逆時鐘方向按照配置依序對各定子齒210a～210h賦予編號k時，第1號的定子齒210a便位於座標θ=-π/8的位置上。然後，第2號的定子齒210b便位於座標θ=π/8的位置上，第3號的定子齒210c便位於座標θ=3π/8的位置上，第4號的定子齒210d便位於座標θ=5π/8的位置上。另外，第5號的定子齒210e便位於座標θ=7π/8的位置上，第6號的定子齒210f便位於座標θ=9π/8的位置上，第7號的定子齒210g便位於座標θ=11π/8的位置上，第8號的定子齒210h便位於座標θ=13π/8的位置上。又，在圖4(a)中，對各定子齒210a～210h標上各自的編號k。
另外，當相隣2個定子齒所構成的形狀稱為槽縫時，第1號的定子齒210a與第2號的定子齒210b便構成槽縫211a。同樣地，如圖4(a)所示的，其他相隣2個定子齒構成槽縫211b～211h。亦即，與定子齒210a～210h的個數相等，共構成8個槽縫211a～211h。又，槽縫211a的位置為原點。
然後，在各定子齒210a～210h上，如圖3A所示的，隔著筒管410a～410h(參照圖1、2，圖3A以及圖3B在圖中未顯示)，捲繞勵磁繞阻4。該勵磁繞阻4可當作例如線圈繞阻。在此，圖4(b)以示意方式表示在各定子齒210a～210h上所捲繞之勵磁繞阻4的捲繞數以及捲繞方向。又，在圖4(b)中，以捲繞數的零點為基準，正數側為正向捲繞(圖3A中的順時鐘CW方向)，負數側為逆向捲繞(圖3A中的逆時鐘CCW方向)。如圖4(b)所示的，勵磁繞阻4，以相隣定子齒之間捲繞方向彼此相反的方式，捲繞各定子齒210a～210h。另外，勵磁繞阻4的捲繞數在各定子齒210a～210h相同。
該勵磁繞阻4，可用專用的繞阻機，從例如圖3A的端子銷R1開始，按照定子齒210a～定子齒210b～定子齒210c～定子齒210d～定子齒210e～定子齒210f～定子齒210g～定子齒210h的順序依序捲繞。然後，勵磁繞阻4的另一端與端子銷R2電性連接。又，端子銷R1、R2可分配給圖1、圖2的端子銷471～476其中任二個。
然後，在端子銷R1、R2之間賦予勵磁信號(例如一定頻率的交流信號)，使該勵磁信號輸入勵磁繞阻4。此時，各定子齒210a～210h受到勵磁而產生磁束。在此，圖5為解角器100的俯視圖，其以示意方式表示當轉子300處於旋轉狀態時在某一時刻的磁束方向。另外，在圖5中，亦以示意方式表示通過作為繞阻磁芯的各定子齒210a～210h的磁束的方向。又，在圖5中，為了方便說明，省略了絶緣帽400的圖示。在各定子齒210a～210h上所捲繞的勵磁繞阻4，如上所述的在相隣定子齒之間以捲繞方向彼此相反的方式捲繞，故通過各定子齒210a～210h的磁束在相隣定子齒之間結合。具體而言，如圖5所示的，透過定子200的平板250(實線的箭號)以及轉子300(虛線的箭號)，磁束在相隣定子齒之間結合。亦即，在各槽縫211a～211h形成磁性電路。此時，當轉子300旋轉時，各定子齒210a～210h之間的間隙磁導會產生變化，故在各槽縫211a～211h的磁性電路中的磁束會對應轉子300的旋轉而產生變化。然後，對應各磁性電路的磁束的信號，亦即對應轉子300的旋轉角度的信號，被定子齒210a～210h上所捲繞的輸出繞阻當作輸出信號輸出。
如上所述的，在各定子齒210a～210h上捲繞了輸出繞阻5，其用來輸出對應轉子300的旋轉角度的輸出信號(參照圖3B)。該輸出繞阻5更進一步由sin相的輸出繞阻51與cos相的輸出繞阻52所構成。該等輸出繞阻51、52分別係由各定子齒210a～210h上所捲繞的輸出繞阻串聯連接所構成。具體而言，sin相的輸出繞阻51，如圖3B所示的，由第2號定子齒210b上所捲繞的輸出繞阻51b、第4號定子齒210d上所捲繞的輸出繞阻51d、第6號定子齒210f上所捲繞的輸出繞阻51f以及第8號定子齒210h上所捲繞的輸出繞阻51h串聯連接所構成。另外，cos相的輸出繞阻52，由第1號定子齒210a上所捲繞的輸出繞阻52a、第3號定子齒210c上所捲繞的輸出繞阻52c、第5號定子齒210e上所捲繞的輸出繞阻52e以及第7號定子齒210g上所捲繞的輸出繞阻52g串聯連接所構成。又，以下，各輸出繞阻51b、51d、51f、51h所構成的輸出繞阻51稱為輸出繞阻群51。同樣地，輸出繞阻52稱為輸出繞阻群52，輸出繞阻5稱為輸出繞阻群5。
該等sin相的輸出繞阻群51以及cos相的輸出繞阻群52均為用來輸出隨著轉子300旋轉而變化為正弦波狀的輸出信號的繞阻。只是，該等輸出信號的波形彼此之間的相位並不相同，具體而言，cos相的輸出繞阻群52所輸出的輸出信號相對於sin相的輸出繞阻群51所輸出的輸出信號相位相差90°。
像這樣，為了讓輸出繞阻群51、52所輸出的輸出信號隨著轉子300的旋轉而變化為正弦波狀的輸出信號，必須對各定子齒210a～210h上所捲繞的輸出繞阻的捲繞數或捲繞方向進行調節。本發明人發現：利用以下的式(1)設定第k號定子齒所捲繞的捲繞數W(k)，便可從輸出繞阻群輸出以下的式(2)所表示的輸出信號Vosum ，亦即對應轉子的旋轉角度θ變化為正弦波狀的輸出信號Vosum 。又，式(1)中的捲繞數W(k)，包含捲繞方向的概念，正的捲繞數W(k)與負的捲繞數W(k)捲繞方向彼此相反。另外，式(1)中的相位調整用參數Φ ，是用來調整輸出信號Vosum 的相位的參數，例如，用來調整輸出信號Vosum 的零點位置，或是調整在複數相位的輸出繞阻群中的各輸出信號Vosum 的相位。
其中，
MaxTrn：各定子齒上所捲繞的最大捲繞數
S：槽縫的個數
X：轉子的的極數
Φ ：相位調整用的參數
Vosum =α‧cos(Xθ-Φ-mπ)-----(2)
其中，
α=cos(mπ)
m=X/S
θ：轉子的旋轉角度
本實施形態的解角器100中槽縫的個數S=8，另外，轉子300的極數X=2，相位調整用的參數Φ =0，將該等數值代入式(1)，sin相的輸出繞阻群51中的各輸出繞阻的捲繞數Wsin (k)，如以下式(7)。
另外，當相位調整用的參數Φ =π/2時，cos相的輸出繞阻群52中的各輸出繞阻的捲繞數Wcos (k)，如以下的式(8)。
然後，在該等式(7)、式(8)中代入編號k(k=1～8)，sin相的輸出繞阻群51中的各定子齒210a～210h上所捲繞的捲繞數Wsin (k)、cos相的輸出繞阻群52中的各定子齒210a～210h上所捲繞的捲繞數Wcos (k)如以下的表1所示。又，在表1中，僅表示最大捲繞數MaxTrn所乘算的係數。另外，圖4(c)係捲繞數Wsin (k)的示意圖，圖4(e)係捲繞數Wcos (k)的示意圖。
如表1、圖4(c)所示的，在第2號的定子齒210b上逆向(圖3B中的逆時鐘CCW方向，以下相同)捲繞捲繞數MaxTrn的繞阻，在第4號的定子齒210d上正向(圖3B中的順時鐘CW方向，以下相同)捲繞捲繞數MaxTrn的繞阻，在第6號的定子齒210f上逆向捲繞捲繞數MaxTrn的繞阻，在第8號的定子齒210h上正向捲繞捲繞數MaxTrn的繞阻，作為sin相的輸出繞阻群51。亦即，如上所述的，sin相的輸出繞阻群51，係由輸出繞阻51b、輸出繞阻51d、輸出繞阻51f以及輸出繞阻51h串聯連接所構成(參照圖3B)。
該sin相的輸出繞阻群51，可用專用的繞阻機，從例如圖3B的端子銷S2開始，按照定子齒210b→定子齒210d→定子齒210f→定子齒210h的順序依序捲繞。然後，輸出繞阻群51的另一端與端子銷S4電性連接。又，端子銷S2、S4分配給圖1、圖2的端子銷471～476其中任二個。
另外，如表1、圖4(e)所示的，在第1號的定子齒210a上正向捲繞捲繞數MaxTrn的繞阻，在第3號的定子齒210c上逆向捲繞捲繞數MaxTrn的繞阻，在第5號的定子齒210e上正向捲繞捲繞數MaxTrn的繞阻，在第7號的定子齒210g上逆向捲繞捲繞數MaxTrn的繞阻，作為cos相的輸出繞阻群52。亦即，如上所述的，cos相的輸出繞阻群52，係由輸出繞阻52a、輸出繞阻52c、輸出繞阻52e以及輸出繞阻52g串聯連接所構成的(參照圖3B)。
該cos相的輸出繞阻群52，可用專用的繞阻機，從例如圖3B的端子銷S1開始，按照定子齒210a→定子齒210c→定子齒210e→定子齒210g的順序依序捲繞。然後，輸出繞阻群52的另一端與端子銷S3電性連接。又，端子銷S1、S3分配給圖1、圖2的端子銷471～476其中任二個。
如是構成輸出繞阻群51、52，藉此從端子銷S2、S4之間輸出輸出繞阻群51的輸出信號Vosum 1，並從端子銷S1、S3之間輸出輸出繞阻群52的輸出信號Vosum 2。此時，在上述式(2)中，將槽縫的個數S=8、轉子300的極數X=2、相位調整用的參數Φ =0代入，輸出以下的式(9)的正弦波信號，作為輸出繞阻群51的輸出信號Vosum 1。另外，同樣地，在上述式(2)中，將槽縫的個數S=8、轉子300的極數X=2、相位調整用的參數Φ =π/2代入，輸出以下的式(10)的正弦波信號，作為輸出繞阻群52的輸出信號Vosum 2。
然後，讓式(9)的輸出信號Vosum 1的波形對應圖4的座標軸0，即為圖4(d)。同樣地，讓式(10)的輸出信號Vosum 2的波形對應圖4的座標軸θ，即為圖4(f)。又，實際上，從各定子齒210a～210h上所捲繞的各輸出繞阻所輸出的輸出信號重疊的信號被輸出作為輸出信號Vosum 1、輸出信號Vosum 2。具體而言，在輸出繞阻群51中，由於捲繞在第2號、第4號、第6號、第8號的定子齒210b、210d、210f、210h上，故從該等定子齒210b、210d、210f、210h輸出輸出信號，將該等輸出信號重疊即為圖4(d)的波形。
另外，在輸出繞阻群52中，由於捲繞在第1號、第3號、第5號、第7號的定子齒210a、210c、210e、210g上，故從該等定子齒210a、210c、210e、210g輸出輸出信號，將該等輸出信號重疊即為圖4(f)的波形。
又，本實施形態的解角器100，在各定子齒210a～210h上所捲繞的捲繞數W(k)為剛好的數值(參照表1)，當使用槽縫個數S等不同的解角器時，會分佈為與表1不同的捲繞數W(k)。例如，使用槽縫(定子齒)的個數S=10、轉子的極數X=2的解角器。此時，在上述式(1)中，代入S=10、X=2、Φ =0(sin相的情況)、π/2(cos相的情況)，求出各定子齒上所捲繞的捲繞數W(k)，得到以下的表2。另外，圖6係以示意方式表示該捲繞數W(k)的分布的圖示。又，在表2中，僅表示最大捲繞數MaxTrn所乘算的係數。另外，在表2中，顯示到小數第2位。
該表2，如圖6所示的，因為所使用的解角器，捲繞數W(k)的分佈情況比較複雜。即使在該等情況下，在各定子齒上捲繞表2的捲繞數W(k)，便可輸出變化為上述式(2)所示之正弦波狀的輸出信號Vosum 。
另外，在表2中，對sin相的輸出繞阻群所設定的捲繞數Wsin (k)之中的最大捲繞數WSMAX 為「1.0」，相對於此，對cos相的輸出繞阻群所設定的捲繞數Wcos (k)之中的最大捲繞數WCMAX 為「0.95」。這是因為代入式(1)的編號k為整數的關係。然後，當最大捲繞數WSMAX 與最大捲繞數WCMAX 不同時，輸出信號Vosum 1與輸出信號Vosum 2之間會產生誤差。此時，利用以下的式(5)、式(6)，修正cos相的捲繞數Wcos (k)，使最大捲繞數WSMAX 與最大捲繞數WCMAX 一致。亦即，根據式(5)求出修正係數Wc，乘以該修正係數Wc，以修正cos相的捲繞數Wcos (k)。藉此，便能夠防止上述誤差產生。又，式(5)、式(6)係修正cos相的捲繞數Wcos (k)，惟亦可修正sin相的捲繞數Wsin (k)，或是cos相的捲繞數Wcos (k)與sin相的捲繞數Wsin (k)雙方均修正。
Wc=cosMaxTrn/sinMaxTrn-----(5)
接著，就捲繞上述式(1)所設定的捲繞數W(k)以輸出上述式(2)的輸出信號Vosum 此點作理論性的說明。又，在以下的說明中，與上述同樣，k為定子齒的編號，S為槽縫的個數，X為轉子的極數，θ為轉子的旋轉角度，Φ 為相位調整用的參數。
(勵磁繞阻所產生的向量勢)
以勵磁繞阻的電流方向在奇數號槽縫為負而在偶數號槽縫為正的方式，將勵磁繞阻捲繞在各定子齒上。此時，第k號的定子齒的左側(CCW方向)的槽縫的向量勢AzLeft (k)用以下的式(11)表示。又，在式(11)中，(-1)k 該項當k為奇數時(-1)k =-1，當k為偶數時(-1)k =1，是用來調節符號的附加項。
另外，第k號的定子齒的右側(CW方向)的槽縫的向量勢AzRight (k)，用以下的式(12)表示。又，在式(12)中，(-1)k-1 該項也是用來調節符號的附加項。
又，該等向量勢AzLeft (k)、AzRight (k)相當於已輸入勵磁信號的勵磁繞阻使各定子齒所產生的磁束。
(第k號的定子齒的輸出信號)
另外，當在第k號的定子齒上所捲繞的輸出繞阻的捲繞數為W(k)，該輸出繞阻在Z方向(定子齒的長度方向)上的長度為Wlen時，該輸出繞阻所輸出的輸出電壓(輸出信號)Vo(k)用以下的式(13)表示。
vo(k)=Wlen‧W(k)‧{AzLeft (k)-AzRight (k)}-----(13)
[式(2)可得之証明]
茲證明當在第k號的定子齒上，捲繞上述式(1)所示之捲繞數W(k)時，便可輸出式(2)所示的輸出信號Vosum 。在此，即使上述式(13)的輸出繞阻的長度Wlen=1，由於僅輸出信號的正弦波的振幅發生變化，故不會對證明造成影響。在此，Wlen=1，在上述式(13)中，將式(11)的AzLeft (k)、式(12)的AzRight (k)以及式(1)的W(k)代入，得到以下的式(14)。
在該(14)式中，置換X/S=m。另外，由於(-1)k-1 =-(-1)k ，從式(14)可得到以下的式(15)。
Vo(k)=(-1)k ‧cos(2kmπ+Φ)‧[(-1)k ‧cos(2kmπ+Xθ)+(-1)k ‧cos{2(k-1)mπ+Xθ}]=(-1)2k ‧cos(2kmπ+Φ)‧[cos(2kmπ+Xθ)+cos{2(k-1)mπ+Xθ}]-----(15)
在此，由於k為整數，故(-1)2k =1。因此，從式(15)可得到以下的式(16)。
Vo(k)=cos(2kmπ+Φ)‧[cos(2kmπ+Xθ)+cos{2(k-1)mπ+Xθ}]-----(16)
在此，式(16)的[　]內，可利用三角函數的和差化積公式變化為以下的式(17)。
其中，
α=cos(mπ)
因此，從式(16)、式(17)可得到以下的式(18)。
Vo(k)=2α‧cos(2kmπ+Φ)‧cos(2kmπ-mπ+Xθ)-----(18)
再者，若利用三角函數的積化和差公式，將式(18)的第2、第3項的積轉換為和，便可得到以下的式(19)。
因此，從式(18)、式(19)可得到以下的式(20)。
Vo(k)=α‧{cos(4kmπ-mπ+Xθ+Φ)+cos(-mπ+Xθ-Φ)}-----(20)
然後，如以下的式(21)，讓k從1變化到S，將該式(20)所示之輸出信號Vo(k)加總，得到當各定子齒所捲繞的輸出繞阻串聯連接時的輸出電壓(輸出信號)Vosum 。
在此，k為1到S的正數，當S為偶數時，式(21)的第1項(Σ該項)如以下的式(22)變為零(該證明容後詳述)。
因此，從式(21)、式(22)可得到以下的式(23)，亦即上述式(2)。在此，m=X/S、α=cos(mπ)，Φ 均為常數。因此，輸出信號Vosum 與k無關，僅為轉子的旋轉角θ的函數。
Vosum =α‧cos(Xθ-Φ-mπ)-----(23)
又，m=0.5的轉子的極數X與槽縫的個數S的組合的解角器其α=cos(mπ)=0而式(2)的Vosum =0。因此，式(2)顯示出m=0.5的轉子的極數X與槽縫的個數S的組合的解角器無法實用化。
[式(22)的證明]
茲證明當k為1到S的正數，而S為偶數時，會變成式(22)。因此，定出以下的式(24)。
β=cos(4kmπ-mπ+Xθ+Φ)-----(24)
在此，將式(24)的β擴張為複數。具體而言，若將式(24)的β考慮為複數的實數部分，並加入虛數部分i‧sin(4kmπ-mπ+Xθ+Φ )，便得到以下的式(25)。
β1 =cos(4kmπ-mπ+Xθ+Φ)+1‧sin(4kmπ-mπ+Xθ+Φ)-----(25)
在式(25)中當k變化時也跟著變化的項4kmπ可變化為以下的式(26)。
在此，由於S為正的偶數，當式(26)中的k從1變化到S/2時，4kmπ會以2X‧2π/S為單位從4mπ增加到X‧2π。另外，4kmπ的值在當k從S/2+1變化到S時與k從1變化到S/2時數值相同。因此，當k從1變化到S時，式(25)式的βi與原點(0,0)的連結直線，為長度為1之S/2根之向量，各向量之間的角度為2X‧2π/S的相等間隔。然後，該等長度為1之S/2根之向量，存在以虛數軸為對稱軸的旋轉座標。在該旋轉座標中，Σβi的實數部分，亦即Σβ為零，上述式(22)成立。
當S=10、X=2時βi的向量圖以圖7A表示，作為上述的具體實施例。相對於圖7A，當如圖7B所示的設定座標系時，解出k=1～5的向量的實數部分(cos分量)的和為零。另外，當讓圖7B的座標系旋轉π/2時，解出k=1～5的向量的虛數部分(sin分量)的和為零。
如以上說明，本實施形態的解角器100在各定子齒210a～210h上捲繞上述式(1)所設定之捲繞數的繞阻作為輸出繞阻。因此，便可得到對應式(2)所示之轉子300的旋轉角度變化為正弦波狀的輸出信號。然後，本發明之式(1)，由於並非分數式，且構成算式的項數也很少，故比習知技術更容易設定捲繞數。另外，由於式(1)並非分數式，所設定的捲繞數不易成為餘數分數，故能夠得到精度較好的輸出信號。
(變化實施例)
在上述實施形態中表示輸出繞阻的捲繞數的式(1)，是用cos函數表示的，但亦可用以下由sin函數所表示的式(3)所設定的捲繞數來進行捲繞。此時，本發明人發現可得到以下的式(4)的變化成正弦波狀的輸出信號。
其中，
MaxTrn：各定子齒上所捲繞的最大捲繞數
S：槽縫的個數
X：轉子的的極數
Φ ：相位調整用的參數
Vosum =α‧sin(mπ+Φ -Xθ)-----(4)
其中，
α=cos(mπ)
m=X/S
θ：轉子的旋轉角度
在此，就捲繞上述式(3)所設定之捲繞數W(k)的繞阻以輸出上述式(4)的輸出信號Vosum 此點作理論性說明。
(因為勵磁繞阻所產生的向量勢)
以勵磁繞阻的電流方向在奇數號槽縫為負而在偶數號槽縫為正的方式，在各定子齒上捲繞勵磁繞阻。此時，第k號的定子齒的左側(CCW方向)的槽縫的向量勢AzLeft (k)以下述的式(27)表示之。又，在式(27)中，(-1)k 該項當k為奇數時(-1)k =-1，當k為偶數時(-1)k =1，是用來調節符號的附加項。
另外，第k號的定子齒的右側(CW方向)的槽縫的向量勢AzRight (k)以下述的式(28)表示之。又，在式(28)中，(-1)k-1 該項也是用來調節符號的附加項。
又，該向量勢AzLeft (k)、AzRight (k)，相當於已輸入勵磁信號的勵磁繞阻使各定子齒所產生的磁束。
(第k號的定子齒的輸出信號)
另外，當在第k號的定子齒上所捲繞的輸出繞阻的捲繞數為W(k)，而在該輸出繞阻的Z方向(定子齒的長度方向)上的長度為Wlen時，該輸出繞阻所輸出的輸出電壓(輸出信號)Vo(k)以下述的式(29)表示之。
Vo(k)=Wlen‧W(k)‧{AzLeft (k)-AzRight (k)}-----(29)
[式(2)可得之証明]
茲證明當在第k號的定子齒上捲繞上述式(3)所示之捲繞數W(k)時，便可輸出式(4)式所示之輸出信號Vosum 。在此，即使上述式(29)的輸出繞阻的長度Wlen=1，由於僅輸出信號的正弦波的振幅產生變化，故對證明不會造成影響。於是，Wlen=1，在上述式(29)中，代入式(27)的AzLeft (k)、式(28)的AzRight (k)以及式(3)的W(k)，便可得到以下的式(30)。
在該式(30)中，可置換X/S=m。另外，(-1)k-1 =-(-1)k ，故可從式(30)得到以下的式(31)。
Vo(k)=(-1)k ‧sin(2kmπ+Φ)‧[(-1)k ‧sin(2kmπ+Xθ)+(-1)k ‧sin{2(k-1)mπ+Xθ}]=(-1)2k ‧sin(2kmπ+Φ)‧[sin(2kmπ+Xθ)+sin{2(k-1)mπ+Xθ}]-----(31)
在此，由於k為整數，故(-1)2k =1。因此，從式(31)可得到以下的式(32)。
Vo(k)=sin(2kmπ+Φ)‧[sin(2kmπ+Xθ)+sin{2(k-1)mπ+Xθ}]-----(32)
在此，式(32)的[　]內，可利用三角函數的和差化積公式，變化為以下的式(33)。
其中，
α=cos(mπ)
因此，可從式(32)、式(33)得到以下的式(34)。
Vo(k)=2α‧sin(2kmπ+Φ)‧sin(2kmπ-mπ+Xθ)-----(34)
然後，利用三角函數的積化和差公式，將式(34)的第2、第3項的積轉換為和，便可得到以下的式(35)。
因此，從式(34)、式(35)可得到以下的式(36)。
Vo(k)=α‧{sin(4kmπ-mπ+Φ+Xθ)+sin(mπ+Φ-Xθ)}-----(36)
然後，如以下的式(37)，讓k從1變化到S，將該式(36)所示之輸出信號Vo(k)加總，便可得到當各定子齒所捲繞之輸出繞阻串聯連接時的輸出電壓(輸出信號)Vosum 。
在此，k為1到S的正數，當S為偶數時，式(37)的第1項(Σ該項)如以下的式(38)所示的變為零(其證明容後詳述)
因此，從式(37)、式(38)可得到以下的式(39)，亦即上述式(4)。在此，m=X/S、α=cos(mπ)、Φ 均為常數。因此，輸出信號Vosum 與k沒有關係而僅為轉子的旋轉角度的函數。
vosum =α‧sin(mπ+Φ-Xθ)-----(39)
又，m=0.5的轉子的極數X與槽縫的個數S的組合的解角器其α=cos(mπ)=0且式(4)的Vosum =0。因此，式(4)顯示出m=0.5的轉子的極數X與槽縫的個數S的組合的解角器無法實用化。
[式(38)的證明]
茲證明當k為1到S的正數，而S為偶數時，會變成式(38)。因此，定出以下的式(40)。
β=sin(4kmπ-mπ+Φ+Xθ)-----(40)
在此，將式(40)的β擴張為複數。具體而言，若將式(40)的β考慮為複數的虛數部分，並加入實數部分cos(4kmπ-mπ+Xθ+Φ )，便得到以下的式(41)。
βi =cos(4kmπ-mπ+xθ+Φ)+i‧sin(4kmπ-mπ+Xθ+Φ)-----(41)
在式(41)中當k變化時也跟著變化的項4kmπ可變化為以下的式(42)。
在此，由於S為正的偶數，當式(42)中的k從1變化到S/2時，4kmπ會以2X‧2π/S為單位從4mπ增加到X‧2π。另外，4kmπ的值在當k從S/2+1變化到S時與k從1變化到S/2時數值相同。因此，當k從1變化到S時，式(41)式的βi與原點(0,0)的連結直線，為長度為1之S/2根之向量，各向量之間的角度為2X‧2π/S的相等間隔。然後，該等長度為1之S/2根之向量，存在以實數軸為對稱軸的旋轉座標。在該旋轉座標中，Σβi的虛數部分，亦即Σβ為零，上述式(38)成立。
當S=10、X=2時βi的向量圖以圖8A表示，作為上述的具體實施例。相對於圖8A，當如圖8B所示的設定座標系時，解出k=1～5的向量的虛數部分(sin分量)的和為零。另外，當讓圖8B的座標系旋轉π/2時，解出k=1～5的向量的虛數部分(cos分量)的和也為零。
如是，根據上述式(3)也能得到式(4)的變化為正弦波狀的輸出信號。然後，式(3)也跟式(1)同樣，不是分數式，另外，構成算式的項數也很少，故比習知技術更容易設定捲繞數。
接著，說明解角器的用途範例。在此，圖10係表示將解角器應用在無刷馬達的控制上的例示圖。在該圖10所示的例子中，解角器802(解角器的轉子)與無刷馬達801的旋轉軸設置在相同轉軸上，檢測無刷馬達802的旋轉角度。作為解角器802所檢測到之旋轉角度的第1相的輸出信號(sin信號)以及第2相的輸出信號(cos信號)被傳送到用來控制無刷馬達801的控制部803。控制部803根據所傳送過來的第1相、第2相的輸出信號，掌握無刷馬達801當下的旋轉角度。然後，控制部803對應該旋轉角度，控制切換無刷馬達801的線圈電流的方向，以所希望的旋轉運轉方式控制無刷馬達801。
另外，圖11係表示將解角器應用在混合式汽車的控制上的例示圖。圖11所示之混合式引擎系統850具備引擎851、馬達852、發電機853、車輪854、變頻器855以及電池856。該混合式引擎系統850，利用引擎851驅動車輪854旋轉，同時也利用馬達852驅動車輪854旋轉。馬達852透過變頻器855連接電池856，接受該電池856的電力供給驅動驅動軸857旋轉。發電機853因為旋轉軸858的旋轉而產生電力，該電力透過變頻器855對電池856充電。另外，馬達852的驅動軸857以及發電機853的旋轉軸858分別設有解角器861、862。解角器861檢測出馬達852的驅動軸857的旋轉位置，將其傳送給圖中未顯示的控制部。另外，解角器862檢測出發電機853的旋轉軸858的旋轉位置，將其傳送給控制部。該控制部，根據解角器861、862所傳送過來的旋轉位置，控制馬達852或發電機853的旋轉。藉此，例如當混合式汽車在低速行走時可僅靠馬達852驅動車輪854，除此以外則靠引擎851以及馬達852雙方驅動車輪854。另外，在減速時，讓發電機853的旋轉軸858旋轉以進行減速，同時該旋轉軸858的旋轉使發電機853產生電力，可用該電力對電池856進行充電。
另外，圖12係將解角器應用在汽車的引擎控制上的例示圖。在圖12所示之範例中，解角器876設置在引擎871的輸出軸875上，對該輸出軸875檢測旋轉位置。解角器876所檢測到的輸出軸875的旋轉位置，會傳送給控制引擎871的ECU(engine control unit)877。ECU 877根據解角器876所傳送過來的旋轉位置，算出輸出軸875的旋轉速度，亦即引擎轉速。然後，ECU 877根據所算出的引擎轉速控制引擎871。藉此，在應用於例如混合式汽車的引擎的情況下，當混合式汽車以低速行走時便可控制引擎的轉速降低而僅靠馬達驅動。如是，解角器即使應用於像引擎這種嚴苛的環境，也能夠獲得精度很高的檢測信號，是較佳的態樣。
又，本發明之旋轉角偵測或同步裝置用繞阻的捲繞方法，並非僅限於上述實施形態，在不超出專利請求範圍的要旨的範圍內，可有各種變化形態。例如，上述實施形態係針對將本發明應用在定子齒相對於定子平板立起這種類型的解角器上的例子進行說明，惟亦可將本發明應用在圖9所示的習知解角器，亦即定子齒朝向定子半徑方向設置這種類型的解角器上。
另外，上述實施形態係針對將本發明應用在轉子配置在定子齒內側上這種類型的解角器上的例子進行說明，惟亦可將本發明應用在配置於定子齒外側的外轉子類型的解角器上。
另外，上述實施形態係針對將本發明應用在2相輸出繞阻群捲繞定子齒的解角器上的例子進行說明，惟亦可將本發明應用在捲繞N相輸出繞阻群的其他旋轉角偵測裝置上。另外，除了旋轉角偵測裝置之外，亦可應用於旋轉角同步裝置，例如，亦可將本發明應用在捲繞3相輸出繞阻群以輸出3相輸出信號的同步器上。
該同步器具備定子、轉子以及捲繞在定子齒上的輸出繞阻群且從該輸出繞阻群輸出對應轉子的旋轉而變化的正弦波信號這些特點與解角器相同。亦即，同步器亦以從輸出繞阻群輸出正弦波信號的方式設定各定子齒上所捲繞之輸出繞阻的捲繞數。另外，同步器在定子齒上捲繞3相的輸出繞阻群且各輸出繞阻群所輸出的輸出信號相位角度相差120度這些特點與解角器不同。
又，同步器，一般而言分為發信側與受信側，無論是在指稱其中一方的情況下還是包含指稱雙方而總稱為同步器的情況下均可使用。另外，發信側、受信側的構造是共通的，惟更嚴謹而言應為：發信側的同步器輸出對應轉子旋轉角度的正弦波信號，受信側的同步器接收該輸出信號，然後複製該信號當作自己的輸出信號(換言之，當作自己所產生的信號)。
在此，圖13為同步器的用途例示圖。同步器，如圖13所示的，主要係用在複數機器之間使其運轉同步，一般而言，係使用包含同步器發信機與同步器受信機在內的套件。具體而言，在圖13中，作為同步器的同步器發信機702以其旋轉軸701隨著一方機器(發信側的機器，圖中未顯示)的運轉而旋轉的方式設置。該同步器發信機702輸出對應所連接的機器的旋轉角度而變化的第1相～第3相的輸出信號(正弦波信號)。另外，同樣地，作為同步器的同步器受信機703，以其旋轉軸704隨著另一方機器(受信側的機器，圖中未顯示)的運轉而旋轉的方式設置。該同步器受信機703輸出對應所連接的機器的旋轉角度而變化的第1相～第3相的輸出信號(正弦波信號)。然後，該等同步器發信機702與同步器受信機703的各相連接。就這些動作而言，當(1)同步器發信機702與同步器受信機703其轉子的位置不同時，其間產生電位差，電流流向各相。(2)根據該電流，同步器受信機703的轉子旋轉。亦即，產生力矩。(3)隨著同步器受信機703的轉子(旋轉軸704)的旋轉，與其連接的受信側的機器也跟著旋轉。(4)當同步器受信機703的轉子的位置與同步器發信機702的轉子的位置相同時，電流停止流向各相。(5)當電流停止流動時，同步器受信機703的轉子的旋轉也跟著停止。因此，同步器發信機702與同步器受信機703的轉子的位置相同，亦即發信側的機器與受信側的機器運轉同步。如是，與解角器同樣地，輸出對應轉子旋轉而變化之正弦波信號的同步器發信機以及同步器受信機應用本發明，便能夠以簡易的方式設定輸出正弦波信號的捲繞數，是較佳的態樣。
另外，在不使用同步器受信機，而是連接S/D變換器並以同步器發信機單獨構成系統的情況下，對該同步器發信機應用本發明，同樣能夠以簡易的方式設定輸出正弦波信號的捲繞數，是較佳的態樣。
100．．．解角器
200．．．定子
210．．．定子齒
210a～210h．．．定子齒
211．．．槽縫
211a～211h．．．槽縫
250．．．平板
300．．．轉子
4．．．勵磁繞阻
400．．．絶緣帽
410a～410h．．．筒管
450．．．連接單元
461～466．．．端子銷插入孔
471～476．．．端子銷
480a～480g．．．中繼銷
5．．．輸出繞阻群
51．．．sin相的輸出繞阻群
52．．．cos相的輸出繞阻群
51b、51d、51f、51h、52a、52c、52e、52g．．．輸出繞阻
R1、R2、S1～S4．．．端子銷
701．．．旋轉軸
702．．．同步器發信機
703．．．同步器受信機
704．．．旋轉軸
802．．．解角器
801．．．無刷馬達
803．．．控制部
850．．．混合式引擎系統
851．．．引擎
852．．．馬達
853．．．發電機
854．．．車輪
855．．．變頻器
856．．．電池
857．．．驅動軸
858．．．旋轉軸
861、862．．．解角器
871．．．引擎
875．．．輸出軸
876．．．解角器
877．．．ECU
900．．．解角器
920．．．定子
930．．．槽縫
931．．．定子齒
y．．．輸出繞阻
z．．．輸出繞阻群
圖1係解角器100的立體圖。
圖2係圖1的定子200的分解立體圖。
圖3A係在定子200的定子齒210a～210h上所捲繞的勵磁繞阻4的說明圖。
圖3B係在定子200的定子齒210a～210h上所捲繞的輸出繞阻5的說明圖。
圖4係定子繞阻的捲繞數、繞阻方向以及定子繞阻所輸出之輸出信號等的說明圖。
圖5係轉子300在旋轉狀態下某一時刻的磁束方向的示意圖。
圖6係在S=10、X=2的解角器中的捲繞數W(k)的分布的示意圖。
圖7A係在S=10、X=2時βi式(25)的向量圖。
圖7B係在圖7A中追加實數軸以及虛數軸的圖示。
圖8A係在S=10、X=2時βi式(41)的向量圖。
圖8B係在圖8A中追加實數軸以及虛數軸的圖示。
圖9係表示習知之解角器900的圖示。
圖10係將解角器應用在無刷馬達的控制上的例示圖。
圖11係將解角器應用在混合式汽車的控制上的例示圖。
圖12係將解角器應用在引擎控制上的例示圖。
圖13係同步器的用途例示圖。
100．．．解角器
200．．．定子
210a～210h．．．定子齒
300．．．轉子
400．．．絶緣帽
410a～410h．．．筒管
450．．．連接單元
461～466．．．端子銷插入孔
471～476．．．端子銷
480a～480g．．．中繼銷

Claims (8)

  1. 一種旋轉角偵測或同步裝置用繞阻的捲繞方法，該旋轉角偵測或同步裝置包含：定子，具有複數定子齒連接成環狀而形成；轉子，其設置成可相對於該定子旋轉；勵磁繞阻，其為可輸入勵磁信號的繞阻，依序捲繞在前述各定子齒上，而使相隣定子齒之間捲繞方向彼此相反；以及輸出繞阻群，其為在前述各定子齒上所捲繞的輸出繞阻串聯連接而成的繞阻群，用來將利用該勵磁繞阻所產生之隨著該轉子的旋轉角度而變化的磁束輸出成為正弦波信號；該捲繞方法的特徵為：當按照該複數定子齒的配置順序對各定子齒賦予編號時，在第k號的定子齒上所捲繞的該輸出繞阻的捲繞數W(k)根據以下的式(1)設定； 其中，MaxTrn：各定子齒上所捲繞的最大捲繞數S：槽縫的個數X：轉子的極數Φ ：相位調整用的參數。
  2. 如申請專利範圍第1項之旋轉角偵測或同步裝置用繞阻的捲繞方法，其中，該輸出繞阻群輸出以下列之式(2)所表示的輸出信號Vosum ；Vosum =α‧cos(xθ-Φ-mπ)-----(2)其中，α=cos(mπ)m=X/Sθ：轉子的旋轉角度。
  3. 一種旋轉角偵測或同步裝置用繞阻的捲繞方法，該旋轉角偵測或同步裝置包含：定子，具有複數定子齒連接成環狀而形成；轉子，其設置成可相對於該定子旋轉；勵磁繞阻，其為可輸入勵磁信號的繞阻，依序捲繞在前述各定子齒上，而使相隣定子齒之間捲繞方向彼此相反；以及輸出繞阻群，其為在前述各定子齒上所捲繞的輸出繞阻串聯連接所形成的繞阻群，用來將利用該勵磁繞阻所產生之隨著該轉子的旋轉角度而變化的磁束輸出成為正弦波信號；該捲繞方法的特徵為：當按照該複數定子齒的配置順序對各定子齒賦予編號時，在第k號的定子齒上所捲繞的該輸出繞阻的捲繞數W(k)係根據以下的式(3)設定； 其中，MaxTrn：各定子齒上所捲繞的最大捲繞數S：槽縫的個數X：轉子的的極數Φ ：相位調整用的參數。
  4. 如申請專利範圍第3項之旋轉角偵測或同步裝置用繞阻的捲繞方法，其中，該輸出繞阻群輸出以下列的式(4)所表示的輸出信號Vosum ；Vosum =α‧sin(mπ+Φ -Xθ)-----(4)其中，α=cos(mπ)m=X/Sθ：轉子的旋轉角度。
  5. 如申請專利範圍第1至4項中任一項之旋轉角偵測或同步裝置用繞阻的捲繞方法，其中，該旋轉角偵測或同步裝置具備n相分的該輸出繞阻群，其在各定子齒上捲繞n相分的該輸出繞阻；以使由該等輸出繞阻群所輸出的輸出信號成既定相位關係的方式，設定各輸出繞阻群的該相位調整用參數Φ ，而設定該捲繞數W(k)。
  6. 如申請專利範圍第5項之旋轉角偵測或同步裝置用繞阻的捲繞方法，其中，該旋轉角偵測裝置為解角器，其具備形成一方為sin相而另一方為cos相之關係的2相分的該輸出繞阻群。
  7. 如申請專利範圍第6項之旋轉角偵測或同步裝置用繞阻的捲繞方法，其中，於令對於該sin相的輸出繞阻群用該式(1)或該式(3)所設定的捲繞數Wsin (k)之中的最大捲繞數為WSMAX ，且令對於該cos相的輸出繞阻群用該式(1)或該式(3)所設定的捲繞數Wcos (k)之中的最大捲繞數為WCMAX 時，對該sin相的捲繞數Wsin (k)與該cos相的捲繞數Wcos (k)的其中任一方作修正，使該sin相的最大捲繞數WSMAX 與該cos相的最大捲繞數WCMAX 一致。
  8. 如申請專利範圍第7項之旋轉角偵測或同步裝置用繞阻的捲繞方法，其中，該cos相的捲繞數Wcos (k)根據以下的式(5)、式(6)作修正：Wc=cosMaxTrn/sinMaxTrn-----(5)
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