WO2005040731A1

WO2005040731A1 - ブラシレスレゾルバとその構成方法

Info

Publication number: WO2005040731A1
Application number: PCT/JP2003/013541
Authority: WO
Inventors: Satoshi Kimura
Original assignee: Tamagawa Seiki Co.,Ltd.
Priority date: 2003-10-23
Filing date: 2003-10-23
Publication date: 2005-05-06
Also published as: US20070132448A1; EP1686351A1; US7764063B2; EP1686351A4

Abstract

本発明のブラシレスレゾルバ１０は、ステータ３側からロータ４側へレゾルバ励磁信号を非接触で伝達するための励磁信号伝達手段と、検出すべき回転角に応じて該レゾルバ励磁信号を変調するためのレゾルバ部７とを備え、レゾルバ部７が励磁信号伝達手段を兼ねるものとする。レゾルバ部７は、スロットを有しかつロータ巻線４４の施されたロータ鉄心４３からなるロータ４、および、スロットを有しかつステータ巻線３４の施されたステータ鉄心３３からなるステータ３、の一組から構成する。これにより、コスト低減が可能であり、軸倍角１を含む任意の軸倍角を得ることができる。

Description

明細書ブラシレスレゾルバとその構成方法技術分野

本発明はブラシレスレゾルバに関し、特に、トランス部を設けないこととする新規な構成により、コスト低減を可能とするとともに任意の軸倍角を得ることのできるブラシレスレゾルバに関する。背景技術

回転位置検出器の一つであるレゾルバは、励磁側卷線を交流電圧により励磁すると、回転角度によって出力側卷線において誘起される交流の出力電圧の位相もしくは振幅が変化することを利用して、回転機器の回転角度を検出するものである。作動原理はトランスと共通するが、トランスにおける鉄心がロータとステータに分かれている点が異なる。レゾルバは、高温、高振動等の環境下でも使用でき、故障しにくく、さらにノイズにも強いため、高度な信頼性を要求される機器の検出器として広く用レヽられている。

レゾルバのうち、ブラシレスレゾルバでは、ロータに信号を伝達する手段として、従前のブラシおよびスリップリングの代わりに、回転トランスを用いるのが一般的である。

図 7は、従来のブラシレスレゾルバの構造を示す半断面図である。図において従来のブラシレスレゾルバは、ステータレゾルバ鉄心 1 3 1 ならびにステータレゾ'ルバ卷線 1 3 2力らなるステータと、および、ロータレゾルバ鉄心 1 4 1 ならびに口一タレゾルバ巻線 1 4 2からなるロータとにより構成される検出部 (以下、「レゾルバ部」ともいう。 ) と、ステータトランス 1 5 1 ならびにステ一タトランス卷線 1 5 2 カゝらなるステ一タトランスと、および、ロータトランス 1 6 1 ならびにロータトランス巻線 1 6 2 からなるロータトランスとにより構成される回転トランス (以下、 Γ トランス部」ともいう。 ) と、から主として構成されるつまりブラシレスレゾルバは、回転角に応じた電圧が得られるレゾルバ部と、ロータへの信号伝達を目的とするトランス部とを主たる構成としており、これを製造面からみると、従来のブラシレスレゾルバのトランス部には円筒形状をした切削トランスが使用され、一方レゾルバ部には積層加工された積層鉄心が使用されており、ブラシレスレゾルバの製造の際、各部において使用される部品は異なり、それに対応して製造コストおよび工程数のかかるものだった。

また機.能面からみると、ブラシレスレゾルバは、ステータトランス、ロータトランス、ロータ鉄心、ステータ鉄心によって磁気回路を構成し、ステータトランスおよびロータトランスからなるトランス部は、ステータ側からロータ側へレゾルバ励磁信号を非接触で伝達する機能のみを担い、一方ロータ鉄心およぴレゾルバ鉄心からなるレゾルバ部は、回転角に応じたレゾルバ励磁信号の変調というレゾルバ本来の機能を担っていた。したがって、従来のブラシレスレゾルバにおいては、トランス部はレゾルバ本来の機能に寄与するものではなかった。

上述のように、従来のブラシレスレゾルバでは、トランス部およびレゾルバ部において使用される部品が異なるため、製造コストの低減が困難であるという問題があった。また、トランス部はレゾルバのブラシレス化には寄与しているものの、レゾルバ本来の機能であるレゾルバ励磁信号の変調には寄与せず、むしろ、トランス部において発生する磁束がレゾルバ部と干渉しやすい方向に流れるため、レゾルバの回転角検出性能面からみた場合、性能阻害原因の一つとなることがあった。

他方、レゾルバ応用分野拡大の観点からは、ブラシレスレゾルバにおける回転角検出精度のさらなる性能改善、軸倍角選択自由度の増大、レゾルバ構成自由度の増大が求められていた。

V Rレゾルバの場合はロータは鉄心のみで構成され、部品点数、部品個数削減の効果はあるが、軸倍角選択の自由度拡大の中で、レゾルバ 1 回転により 1 回転分の角度信号が得られる特徴を有する軸倍角 1 のレゾルパを V R レゾルバで実現することは、そのロータ形状が回転中心に対して扁芯した形状をとることになるため不可能であった。

以上を踏まえて、本発明が解決しょうとする課題は、上記従来技術の問題点を除き、コスト低減を可能とするとともに、軸倍角 1 を含む任意の軸倍角を得ることのできるブラシレスレゾルバを提供することである。すなわち製造面からは、部品点数おょぴ部品個数を削減することによつてコスト低減を図り、軸倍角 1 を含む任意の軸倍角を得られることにより、軸倍角選択の自由度を増大し、検出精度の点で用途に応じた任意のレゾルバ構成の自由度を増大し、さらに性能面からは、励磁側の磁気回路と出力側の磁気回路の干渉を低減することができる、新規なブラシレスレゾルバを提供することである。発明の開示

本願発明者は上記課題について鋭意検討した結果、従来レゾルバ励磁信号の非接触伝達のため設けていたトランス部を設けないこととする新規な構成をとり、ステータおよびロータにおける巻線構成等を検討することによって上記課題の解決が可能であることを見出し、本発明に至つた。すなわち、上記課題を解決するための手段として本願で特許請求される発明は、以下のとおりである。 ( 1 ) ステータ側からロータ側ヘレゾルパ励磁信号を非接触で伝達するための励磁信号伝達手段と、検出すべき回転角に応じて該レゾルバ励磁信号を変調するためのレゾルバ部と、を備えたブラシレスレゾルバにおいて、該レゾルバ部が該励磁信号伝達手段を兼ねるものであることを特徴とする、ブラシレスレゾルバ。

( 2 ) 前記レゾルバ部が、スロットを有し卷線（「ロータ卷線」ともいう。）の施されたロータ鉄心からなるロータ、およびスロットを有し卷線 ( 「ステータ卷線」ともいう。 ) の施されたステータ鉄心からなるステータ、の一組から構成されていることを特徵とする、 ( 1 ) のブラシレスレゾノレバ。

( 3 ) 前記ステータ卷線は、交流電圧により励磁されて前記ロータにレゾルバ励磁信号を伝達するための卷線であるステータ励磁卷線部と、該ロータに顕現する検出すべき回転に応じた信号が出力される卷線であるステータ出力卷線部とからなり、該ステータ励磁卷線部おょぴ該ステータ出力卷線部は同一の一のステータ鉄心上に設けられ、前記ロータ卷線は、該ステータ励磁卷線部からのレゾルバ励磁信号伝達を受けるための巻線であるロータ励磁卷線と、該ステータ出力巻線部に出力信号を発生させるための巻線であるロータ出力巻線とからなるロータ卷線部を構成しており、該ロータ励磁卷線および該ロータ出力卷線は同一の一のロータ鉄心上に設けられていることを特徴とする、 ( 2 ) のブラシレスレゾノレノく ₀ .

( 4 ) ロータ軸またはケースの少なくともいずれか一方の具備が省かれていることを特徴とする、 ( 2 ) または（ 3 ) のブラシレスレゾルバ。

( 5 ) 前記ステータは、交流電圧により励磁されて前記ロータにレゾルバ励磁信号を伝達するための卷線であるステータ励磁卷線部と、該ロータに顕現する検出すべき回転角度に応じた信号が出力される卷線であるステータ出力卷線部とを有し、該ステータ励磁卷線部または該ステータ出力卷線部の少なくともいずれか一方が、正弦波状に分布された卷線とそれに対し 9 0 ° 位相のずれた（以下、「相互に 9 0 ° 位相のずれた」、または「相互に位相のずれた」のようにいう。） 2相の卷線を備えたものであり、前記ロータは、該ステータ励磁卷線部からのレゾルバ励磁信号伝達を受けるための卷線であるロータ励磁巻線と、該ステータ出力卷線部に出力信号を発生させるための卷線であるロータ出力卷線とからなるロータ卷線部を有し、該ロータ励磁卷線と該ロータ出力巻線は相互に 9 0 ° 位相のずれた卷線であることを特徴とする、（ 3 ) または（ 4 ) のブラシレスレゾノレバ。

( 6 ) 前記ステータ励磁巻線部および前記ステータ出力卷線部はいずれも相互に 9 0 ° 位相のずれた 2相の巻線を備えており、励磁電圧を印加する相、および出力信号を取り出す相を選択することにより、 2相励磁 2相出力、 1相励磁 2相出力、または 2相励磁 1相出力の、 3形式の信号処理方式を選択することができることを特徴とする、（ 5 ) のブラシレスレゾノレノ。

( 7 ) 前記ステータ鉄心または前記ロータ鉄心の少なくともいずれか一方における鉄心のスロット数、前記ステータ励磁巻線部おょぴ前記口一タ励磁卷線からなる励磁機能ブロックにおける極対数、および、前記ステータ出力巻線部おょぴ前記ロータ出力巻線からなる出力機能ブロックにおける極対数、の組合せにおいて、これらのうち少なくともいずれか一つが任意に設定されていることにより、レゾルバ 1 回転に対して N倍の回転数の角度信号を得ることができることを特徴とする、（ 3 ) ないし ( 6 ) のいずれかのブラシレスレゾルバ（ただし、 Nは 1以上の整数であり、任意の数である。）。

( 8 ) 前記励磁機能プロックにおける極対数 mと、前記出力機能ブロックにおける極対数 n との関係が、 m— n = l 、であり、前記ロータ内のロータ励磁卷線とロータ出力卷線の配線において相回転が逆相とされていることにより、レゾルバ 1 回転により 1回転分の角度信号が得られ、軸倍角 1 のレゾルバが構成されることを特徴とする、（ 5 ) ないし（ 7 ) のいずれかのブラシレスレゾルバ（ただし、 m、 nはともに、正の整数であり、任意の数である。）。

( 9 ) f !記励磁機能ブロックにおける極対数 mと、前記出力機能プロックにおける極対数 n との関係が、 n — m = l 、であり、前記ロータ内のロータ ®磁卷線とロータ出力卷線の配線において相回転が逆相とされていることにより、レゾルバ 1 回転により回転方向が逆で回転量が 1 回転分の角度信号が得られるレゾルバが構成されることを特徴とする、（ 5 ) ないし ( 7 ) のいずれかのブラシレスレゾルバ（ただし、 m、 nはともに、 IEの整数であり、任意の数である。 ) 。

( 1 0 ) 前記励磁機能プロックにおけるレゾルバ励磁信号と前記出力機能プログクにおける出力信号との間における磁束の干渉を防止するために、該 Si磁機能プロックにおける極対数 mと、該出力機能ブロックにおける極針数 n を異なる数とすることを特徴とする、（ 5 ) ないし（ 7 ) のいずれ力に記載のブラシレスレゾルバ（ただし、 m、 nはともに、正の整数であり、任意の数である。 ) 。

( 1 1 ) ( 5 ) なレヽし（ 7 ) のいずれかのブラシレスレゾルバを構成する方法であって、前記ステータ鉄心または前記ロータ鉄心の少なくともいずれ一方における鉄心のスロット数、前記励磁機能プロックにおける極対 S：、および、前記出力機能ブロックにおける極対数、の組合せにおいて、これらのうち少なくともいずれか一つを任意に設定することにより、レゾルバ 1 回転に対して N倍の回転数の角度信号を得ることができるブラシレスレゾルバとすることを特徴とする、ブラシレスレゾルバの構成方法（ただし、 Nは 1 以上の整数であり、任意の数である。）。

( 1 2 ) ( 5 ) ないし（ 7 ) のいずれかのブラシレスレゾルバを構成する方法であつて、前記励磁機能プロックにおける極対数 mと前記出力機能ブロックにおける極対数 nを異なる数とすることによって、励磁信号おょぴ出力信号の干渉を防止するように構成する、ブラシレスレゾルバの構成方法（ただし、 m、 nはともに、正の整数であり、任意の数である。）。

( 1 3 ) ( 1 2 ) のブラシレスレゾルバの構成方法であって、前記励磁機能ブロックにおける極対数 mと前記出力機能プロックにおける極対数 n との関係を、その差が 1 となるように極対を構成することによってレゾルバ 1 回転により 1 回転分の角度信号が得られるようにし、回転方向の等しい軸倍角 1 のレゾルパを得ようとする場合は、 mと n の関係を m — n = l 、となるように極を構成し、一方回転方向が逆で回転量が 1回転分の角度信号を発生するレゾルバを得ようとする場合は、 mと nの関係を n — m = l 、となるように極を構成するとともに、前記ロータ内の口ータ励磁卷線とロータ出力卷線の配線において相回転を逆相とする、ブラシレスレゾルバの構成方法 (ただし、 m、 nはともに、正の整数であり、任意の数である。）。

( 1 4 ) ブラシレスレゾルバ用ロータであって、該ロータは 2相の巻線の施されたスロットを有する鉄心からなり、該 2相の卷線はレゾルバ信号変調のために相互に 9 0 ° 位相のずれた巻線により構成されていることを特徴とする、ブラシレスレゾルバ用ロータ。

( 1 5 ) レゾルバ部として、 2相の卷線からなるステータ励磁卷線部、ならびにステータ出力卷線部を構成する卷線が施されたステータ、およぴロータ励磁巻線ならびにロータ出力卷線の計 2相の巻線が施された口ータ、を有するブラシレスレゾルバにおいて、該ステータ励磁巻線部と該ロータ励磁卷線からなる励磁機能ブロックにおける極対数を mとしたとき、

( A) 該ステ一タ励磁卷線部において 2相ともに励磁電圧が印加された場合には、該ロータの卷線には、

〔数式〕 E g ^ K i E sin (ω t + m θ) 、 E ₄ = K _x E cos (ω t + m Θ) で表される 2 の信号 E ₃およぴ E ₄が得られ、

( B ) 該ステータ励磁卷線部において 1相のみに励磁電圧が印加された場合には、該ロータの卷線には、

〔数式〕 E g K i E i Cos (ιηθ) 、 E ₄ K！ E _t sin ( m Θ)

で表される 2 の信号 E ₃および E ₄が得られる、

ことを特敷とする、ブラシレスレゾルバの卷線構造（ただし、 K iは変圧比、 E は入力信号、 E は励磁信号、 ωは角速度、 t は時間、 Θ は回転角とする。）。

( 1 6 ) ブラシレスレゾルバにおける励磁信号 E i、 E ₂、および出力信号 E ₅、 E ₆が、

( I ) 信号処理方式が 2相励磁 2相出力の場合は、

〔数式〕 E！ = E sinQ t 〈 1〉

E ₂ = E COSG) t 〈 2〉

E 5 = E sin { ω t + ( m + n ) Θ} 〈 5〉

E 6 = K E cos { ω t + ( m + n ) Θ} 〈 6 〉で表され、ただしロータ内の入力と出力コイル間の配線を変えて、相回転を変更した場合の出力信号は、

〔数式〕

E ₅ = K E sin { Q t + (m— η ) Θ} 〈 7〉

Ε 6 = K E cos { ω t + ( m - η ) θ] 〈 8〉

で表されるものであり、 (II) 信号処理方式が 1相励磁 2相出力の場合は、

〔数式〕 E = E sinco t 〈 1〉

E 5 = K E！ cos { ( m + n ) Θ} 〈 1 1〉

E 6 = K E ! sin { ( m + n ) Θ} 〈 1 2〉

で表され、ただしロータ内の入力と出力コイル間の配線を変えて、相回転を変更した場合の出力信号は、

〔数式〕

E 5 = K E ！ cos { ( m - η ) Θ} 〈 1 3〉

Ε 6 = Κ Ε ! sin { (m - η ) θ} 〈 1 4〉

で表されるものであり、

(III) 信号処理方式が 2相励磁 1相出力の場合は、

L数式〕 Ε！ = E sinQ t \ 1 )

E ₂ = E coscj t 、 2〉

E ₅ = K E sin [ a t + ( m + η ) Θ} ( 1 7 ) で表され、ただしロータ内の入力と出力コイル間の配線を変えて、相回転を変更した場合の出力信号は、 '

〔数式〕

E ₅ = K E sin { a t + ( m - η ) Θ} 〈 1 8〉

で表されるものである、

ことを特敷とする、（ 1 5 ) のブラシレスレゾルバの卷線構造（ただし、 Κは変圧比、 Εは入力信号、 ωは角速度、 t は時間、 Θ は回転角、 m は前記励磁機能プロックにおける極対数、 nは前記出力機能プロックにおける極対数、とする。）。

つまり本発明は、コスト低減の課題を解決するために、従来レゾルバ励磁信号の非接触伝達のため設けていたトランス部を設けないこととし、また軸倍角 1 を含む任意の軸倍角を得るために、ステータおよびロータにおける卷線構成等を新規な構成とし、さらに励磁側の磁気回路と出力側の磁気回路の干渉を低減するためにも、ステ.ータおよびロータにおける卷線構成等を新規な構成とする、という手段を講じたものである。

すなわち、ブラシレスレゾルバにおいて回転トランスを使用しないこととし、スロットを有するロータ鉄心とステータ鉄心の一組によりレゾ /レバを構成することで、コストを低減するものである。また、各鉄心には相互に 9 0 ° 位相のずれた 2相の卷線を施し、励磁巻線ならぴに出力卷線の回転角、およびロータ鉄心ならびにステータ鉄心のスロット数の糸且合せを変えることにより、軸倍角 1 を含む任意の軸倍角を得るものである。係る構成により、軸倍角はスロット数およぴ卷線構成によって決定されるため、ロータ鉄心形状が軸倍角によって限定されることはなく、扁芯などレゾルバ構成上とることのできない不利な形状でロータ鉄心を構成することなく、軸倍角 1 のレゾルバを構成することができる。図面の簡単な説明

図 1 は、本発明のブラシレスレゾルバの構造を示す半断面図である。図 2 は、本発明のブラシレスレゾルバ 1 0の構成を示す回路図であり、図 2 ( a ) はステータ 3およびロータ 4 の各構成を示す結線図、図 2 ( b ) はレゾルバとしての励磁、出力各機能別にブロック分けした結線図である。

図 3 は、本発明のブラシレスレゾルバにおいて 2相励磁 2相出力の信号処理方式を採る場合の構成を示す回路図であり、図 3 ( a ) はステータおよびロータの各構成を示す結線図、図 3 ( b ) はレゾルバとしての励磁、出力各機能別にブロック分けした結線図である。

図 4 は、本発明のブラシレスレゾルバにおいて 1相励磁 2相出力の信号処理方式を採る場合の構成を示す回路図であり、図 4 ( a ) はステータおよびロータの各構成を示す結線図、図 4 ( b ) はレゾルバとしての励磁、出力各機能別にブロック分けした結線図である。

図 5 は、本発明のブラシレスレゾルバにおいて 2相励磁 1相出力の信号処理方式を採る場合の構成を示す回路図であり、図 5 ( a ) はステータおよびロータの各構成を示す結線図、図 5 ( b ) はレゾルバとしての励磁、出力各機能別にブロック分けした結線図である。

図 6 は、実施例 3. の構成のブラシレスレゾルバにおいて実測した、軸角度と出力信号レベルの関係を示すグラフ図である（m == 8、 n = 7 、相回転逆の場合）。

図 7 は、従来のブラシレスレゾルバの半断面図である。

以下は、用いた符号の説明である。

1 …軸、 2…ケース、 3 …ステータ、 4…ロータ、 8…リード線、 1 0 …ブラシレスレゾルバ、 3 3 …ステータ鉄心、 3 4…ステータ卷線、 4 3…ロータ鉄心、 4 4 ···ロータ卷線、 3 4 1 …ステ一タ励磁卷線部、 3 4 2 …ステータ出力卷線部、 4 4 1 … ロータ励磁卷線、 4 4 2 … ロータ出力卷線、 3 4 1 1 、 3 4 1 2、 3 4 2 5、 3 4 2 6 …ステータ卷線、 B R…励磁機能ブロック、 B S…出力機能ブロック、 E i、 E ₂…励磁電圧、 E ₅、 E ₆…出力電圧発明を実施するための最良の形態

以下、本発明を図面により詳細に説明する。なお、同一機能を有する同一構成要素に対しては、先に説明した従来技術に係る図 7 も含めて、同一の符号を付して説明する。

図 1 は、本発明のブラシレスレゾルバの構造を示す半断面図である。図において本発明のブラシレスレゾノレバ 1 0は、ステータ 3側から口一タ 4側へレゾルバ励磁信号を非接触で伝達するための励磁信号伝達手段と、検出すべき回転角に応じて該レゾルバ励磁信号を変調するためのレゾルバ部 7 と、を備え、該レゾルバ部 7が該励磁信号伝達手段を兼ねるものであることを主たる構成とする。該レゾルバ部 7は、スロットを有し、かつ卷線（以下「ロータ巻線」ともレヽう。） 4 4の施されたロータ鉄心 4 3 からなるロータ 4、および、スロットを有し、かつ卷線（以下、「ステータ卷線」ともレヽう。） 3 4の施されたステ一タ鉄心 3 3からなるステータ 3、の一組から構成することができる。 ' すなわち本発明のブラシレスレゾルバは、レゾルバ励磁信号の非接触伝達のためのトランス部を備えず、回転角に応じたレゾルパ励磁信号変調のためのレゾルバ部 7のみから主として構成される。

図において、前記ステータ卷線 3 4は、交流電圧により励磁されて前記ロータ 4 にレゾルバ励磁信号を伝達するための卷線であるステータ励磁卷線部 3 4 1 (図示せず。図 2参照。）と、該ロータ 4に顕現する検出すべき回転に応じた信号が出力される卷線であるステータ出力卷線部

3 4 2 (図示せず。図 2参照。）とからなり、該ステータ励磁卷線部 3 4 1 および該ステータ出力卷線部 3 4 2 は、同一の一のステータ鉄心 3 3上に設けることとすることができる。一方、前記ロータ巻線 4 4 は、該ステータ励磁巻線部 3 4 1 からのレゾルバ励磁信号伝達を受けるための巻線であるロータ励磁巻線 4 4 1 (図示せず。図 2参照。 ) と、該ステータ出力卷線部 3 4 2に出力信号を発生させるための巻線であるロータ出力巻線 4 4 2 (図示せず。図 2参照。）とからなるロータ卷線部 4 4 を構成しており、該ロータ励磁巻線 4 4 1および該ロータ出力卷線 4

4 2 は同一の一のロータ鉄心 4 3上に設けられることとすることができる。該ステータ鉄心 3 3およぴ該ロータ鉄心 4 3 はともに、プレス加工により製造するものとすることができる。

図において本発明のブラシレスレゾルバの構造は、ステ一タ鉄心 3 3 およぴステ一タ巻線 3 4からなるステータ 3 を有し、かつ、ロータ鉄心 4 3および口一タ卷線 4 4力、らなるロータ 4 を有しており、該ステータ 3 および該ロータ 4は、検出すべき回転角に応じて該レゾルバ励磁信号を変調するためのレゾルバ部 7を成しており、さらに該ロータ 4が設けられるロータ軸 1 、該ステ一タ卷線 3 4に接続されたリード線 8、および該ステータ 3ならびに該ロータ 4 を収容するケース 2 を備えることを基本的な構成とする。

しかし本発明においては、該ロ一タ軸 1 、または該ケース 2 の少なくともいずれか一方を備えないこととする構成をとることもできる。すなわち本発明のブラシレスレゾルバは、上述したレゾルバ構成をとる限り、該ロータ軸 1 を設けずに、あるいは該ケース 2によりレゾルバ部を収容することをせずに、または該ロータ軸 1 も該ケース 2 もともに設けずに構成することができる。

図 1 において本発明のブラシレスレゾルバは上述のように構成されているため、ステータ 3側からロータ 4側へのレゾルパ励磁信号の非接触伝達は、回転トランスではなくレゾルバ部 7により行われ、検出すべき回転角に応じた該レゾルバ励磁信号の変調もまたレゾルバ部 7によりなされる。該レゾルバ部 7は、スロットを有ステータ卷線 4 4の施されたロータ鉄心 4 3力らなるロータ 4、および、スロットを有しロータ卷線 3 4 の施されたステータ鉄心 3 3からなるステータ 3、の一組のみから構成できるため、レゾルバ構成を簡素にし、製造コストを低減することができる。

図において前記ステータ卷線 3 4 においては、これを構成するステータ励磁卷線部 3 4 1 (図示せず。図 2参照。）が交流電圧により励磁されて前記ロータ 4にレゾルバ励磁信号が伝達される。また、該ロータ 4 に顕現する検出すべき回転角度に応じた信号が、同じく該ステ一タ巻線 3 4 を構成するステータ出力巻線部 3 4 2 (図示せず。図 2参照。）に出力される。

つまり、該ステータ励磁卷線部 3 4 1 (図示せず。図 2参照。）に交流電圧が印加され、これによつて生じた磁束により、磁気回路を構成する後記ロータ励磁巻線 4 4 1 (図示せず。図 2参照。）には電圧が励起されて電流が生じ、これと回路を構成する後記ロータ出力卷線 4 4 2 ( 図示せず。図 2参照。）において出力される磁束が生じて、これと磁気回路を構成する前記ステータ出力巻線 3 4 1 (図示せず。図 2参照。）に、検出すべき回転角度に応じた電圧が出力され、電気信号が発生する該ステータ励磁卷線部 3 4 1およぴ該ステータ出力卷線部 3 4 2は、同一の一のステータ鉄心 3 3上に設けることができるため、製造工程において部品個数を最少にとどめ、製造コストを削減することができる。

一方、前記ロータ巻線 4 4においては、これを構成するロータ励磁卷 4 4 1 (図示せず。図 2参照。）が該ステータ励磁卷線部 3 4 1 からのレゾルバ励磁信号伝達を受ける。また、同じく該ロータ卷線 4 4を構成するロータ出力巻線 4 4 2 (図示せず。図 2参照。 ) により、前記ステ一タ出力卷線部 3 4 2において出力信号が発生させられる。

つまり、前記ステータ励磁卷線部 3 4 1 (図示せず。図 2参照。）に交流電圧が印加され、これによつて生じた磁束により、磁気回路を構成する該ロータ励磁卷線 4 4 1 (図示せず。図 2参照。）には電圧が励起されて電流が生じ、これと回路を構成する該ロータ出力卷線 4 4 2 (図示せず。図 2参照。）において出力される磁束が生じて、これと磁気回路を構成する前記ステータ出力卷線 3 4 1 (図示せず。図 2参照。 ) に、検出すべき回転角度に応じた電圧が出力され、電気信号が発生する。

該ロータ励磁卷線 4 4 1およぴ該ロータ出力巻線 4 4 2 は、同一の一のステータ鉄心 4 3上に設けることができるため、製造工程において部品個数を最少にとどめ、製造コストを削減することができる。

図において本発明のブラシレスレゾルバの構造は、該ロータ軸 1 、または該ケース 2 の少なくともいずれか一方を備えないこととし、すなわち本発明のブラシレスレゾルバは、上述したレゾルバ構成をとる限り、該ロータ軸 1 を設けずに、あるいは該ケース 2によりレゾルバ部を収容することをせずに、または該ロータ軸 1 も該ケース 2 もともに設けずに構成することができるため、用途に応じた最小限の構成により、部品点数、部品個数を削減し、製造コストを低減することができる。

図 1 において、本発明のブラシレスレゾルバはトランス部を設けない構成であるため、従来のブラシレスレゾバにおける問題であった、トランス部からレゾルバ部への磁気回路の干渉は解消され、レゾルバ性能は安定化されたものとなっている。

図 2 は、本発明のブラシレスレゾルバ 1 0の構成を示す回路図であり、図 2 ( a ) はステ一タ 3およびロータ 4 の各構成を示す結線図、図 2 ( b ) はレゾルバとしての励磁、出力各機能別にブロック分けした結線図である'。なお図 2は、後述する 2相励磁 2相出力のレゾルバの構成を示すものでもあるが、ここでは、励磁側と出力側の適宜選択により、 1 相励磁 2相出力、および 2相励磁 1相出力の信号処理方式をも選択し得る、本発明ブラシレスレゾルバの基本的構成として、説明する。

図 2において本発明のブラシレスレゾルバ 1 0 においては、前記ステータ 3 は、交流電圧により励磁されて前記ロータ 4 にレゾルバ励磁信号を伝達するための卷線であるステ一タ励磁巻線部 3 4 1 と、該ロータ 4 に顕現する検出すべき回転に応じた信号が出力される卷線であるステータ出力卷線部 3 4 2 とを有し、該ステータ励磁巻線部 3 4 1 または該ステータ出力卷線部 3 4 2 の少なくともいずれか一方が、相互に 9 0 ° 位相のずれた 2相の巻線を備えたものとして構成される。本発明においては、詖ステータ励磁卷線部 3 4 1およぴ該ステータ出力卷線部 3 4 2の双方とも回転角度に対して相互に位相のずれた 2相の卷線を備えたものとして構成することができる。

図において、一方前記ロータ 4は、該ステータ励磁卷線部 3 4 1 からのレゾノレバ励磁信号伝達を受けるための巻線であるロータ励磁卷線 4 4 1 と、該ステータ出力卷線部 3 4 2 に出力信号を発生させるための卷線であるロータ出力卷線 4 4 2 とからなるロータ巻線部 4 4 を有し、該ロータ励磁卷線 4 4 1 と該ロータ出力巻線 4 4 2は、相互に 9 0 ° 位相のずれた 2相の巻線となるように構成される。

図において、前記ステータ励磁巻線部 3 4 1および前記ステータ出力卷線部 3 4 2 は、いずれも回転角度に対して相互に位相のずれた 2相の卷線、 3 4 1 1 と 3 4 1 2、および 3 4 2 5 と 3 4 2 6 を備えており、励磁電圧を印加する相、および出力信号を取り出す相を選択することにより、 2相励磁 2相出力、 1相励磁 2相出力、または 2相励磁 1相出力の、 3 形式の信号処理方式を選択することができるように構成することができる。

図において本発明のブラシレスレゾルバは、前記ステータ鉄心 3 3または前記ロータ鉄心 4 3の少なくともいずれか一方における鉄心のスロット数、前記ステ一タ励磁卷線部 3 4 1 およぴ前記口一タ励磁卷線 4 4 1からなる励磁機能ブロック B Rにおける極対数、および、前記ステータ出力卷線部 3 4 2およぴ前記口一タ出力卷線 4 4 2からなる出力機能ブロック B Sにおける極対数、の組合せにおいて、該スロット数、励磁機能ブ口ック B Rにおける極対数、または該出力機能ブロック B Sにおける極対数、のうち少なくともいずれか一つを任意に設定することにより、レゾルバ 1 回転に対して N倍の回転数の角度信号を得ることが可能な構成とすることができる。ただし、 Nは 1以上の整数（自然数）であり、任意の数である。

図 2 において本発明のブラシレスレゾルバは上述のように構成されているため、前記ステータ 3 においては、前記ステ一タ励磁巻線部 3 4 1 は交流電圧により励磁されて、これにより前記ロータ 4にレゾルバ励磁信号が伝達され、ステータ出力巻線部 3 4 2では該ロ一タ 4に顕現する検出すべき回転に応じた信号が出力される。

つまり、前記ステータ励磁卷線部 3 4 1 に交流電圧が印加され、これによって生じた磁束により、磁気回路を構成する該ロータ励磁卷線 4 4 1 には電圧が励起されて電流が生じ、これと回路を構成する該ロータ出カ卷線 4 4 2 において出力される磁束が生じて、これと磁気回路を構成する前記ステータ出力巻線 3 4 1 に、検出すべき回転角度に応じた電圧が出力され、電気信号が発生する。

そして、該ステータ励磁卷線部 3 4 1 または該ステ一タ出力卷線部 3 4 2 の少なくともいずれか一方は、その備える 2相の卷線においてその位相が相互に 9 0 ° ずれたものとなる。本発明においては、該ステータ励磁卷線部 3 4 1 およぴ該ステータ出力卷線部 3 4 2の双方とも、その備える 2相の卷線（ステータ励磁卷線部 3 4 1 については巻線 3 4 1 1 と 3 4 1 2 、ステータ出力巻線部 3 4 2 については巻線 3 4 2 5 と 3 4 2 6 ) においてその位相が相互に 9 0。ずれたものとすることができ、したがって、相互に位相のずれた 2相の励磁電圧、および相互に位相のずれた 2相の出力電圧を得ることができる。

図において、一方前記ロータ 4においては、前記ロータ励磁巻線 4 4 1 により前記ステータ励磁卷線部 3 4 1 からのレゾルバ励磁信号伝達が受けられ、前記ロータ出力巻線 4 4 2 により前記ステータ出力卷線部 3 4 2 に出力信号が発生させられる。つまり、前記ステータ励磁卷線部 3 4 1 に交流電圧が印加され、これによって生じた磁束により、磁気回路を構成する該ロータ励磁巻線 4 4 1 には電圧が励起されて電流が生じ、これと回路を構成する該ロータ出カ卷線 4 4 2 において出力される磁束が生じて、これと磁気回路を構成する前記ステータ出力卷線 3 4 1 に、検出すべき回転角度に応じた電圧が出力され、電気信号が発生する。

該ロータ励磁卷線 4 4 1 と該ロータ出力卷線 4 4 2 は、その備える 2 相の卷線においてその位相が相互に 9 0 ° ずれたものとすることができ、したがって、相互に位相のずれた 2相の電圧が得られる。

したがって、ステ一タ 4において励磁電圧を印加する相、および出力信号を取り出す相が選択されることにより、 2相励磁 2相出力、 1相励磁 2ネ目出力、または 2相励磁 1相出力の、 3形式の信号処理方式が選択され得る。

また、前記スロット数、前記励磁機能ブロック B Rにおける極対数、または前記該出力機能ブロック B Sにおける極対数、のうち少なくともいずれか一つが任意に設定されて、レゾルバ 1回転に対して N倍の回転数の角度信号が得られる。すなわち、前記ステータ鉄心 3 3のスロット数、前記ロータ鉄心 4 3 のスロット数、該励磁機能ブロック B Rにおける励磁卷線の構成、および該出力機能ブロック B Sにおける出力巻線の構成が任意に設定されて、必要な軸倍角が設定される。これにより、軸倍角選択の自由度が増大し、その結果レゾルバ構成 · 設計の自由度が増大する。ただし Nは 1 以上の整数（自然数）であり、任意の数である。図において本発明のブラシレスレゾルバはまた、前記励磁機能プロック B Rにおける極対数 mと、前記出力機能ブロック B Sにおける極対数 n との関係を、 m— n = l 、とし、すなわち、該励磁機能ブロック B R における極対数 mを該出力機能プロック B Sにおける極対数 nよりも 1 対多く構成し、かつ前記ロータ 4内のロータ励磁卷線 4 4 1 とロータ出力巻線 4 4 2 の配線において相回転を逆相とし、レゾルバ 1 回転により 1 回転分の角度信号が得られる軸倍角 1 のレゾルバとすることができるまた、前記励磁機能ブロック B Rにおける極対数 mと、前記出力機能ブロック B Sにおける極対数 n との関係を、 n — m = l 、とし、すなわち、該励磁機能プロック B Rにおける極対数 mを該出力機能プロック B S における極対数 nよりも 1対少なべ構成し、前記ロータ 4内のロータ励磁巻線 4 4 1 とロータ出力卷線 4 4 2の配線において相回転を逆相とし、レゾルバ 1回転により回転方向が逆で回転量が 1 回転分の角度信号が得られるレゾルバとすることができる。

図において本発明のブラシレスレゾルバは、前記励磁機能ブロック B Rにおけるレゾルバ励磁信号と前記出力機能ブロック B Sにおける出力信号との間における磁束の干渉を防止するために、該励磁機能プロック B R における極対数 mと、該出力機能ブロック B Sにおける極対数 nを異なる数とする構成とすることができる。

次に、上述した本発明ブラシレスレゾルバの基本的構成を踏まえ、各信号処理方式のブラシレスレゾルバの構成例について、説明する。

図 3は、本発明のブラシレスレゾルバにおいて 2相励磁 2相出力の信号処理方式を採る場合の構成を示す回路図であり、図 3 ( a ) はステータおよぴロータの各構成を示す結線図、図 3 ( b ) はレゾルバとしての励磁、出力各機能別にブロック分けした結線図である。本構成において、ステータはステータ励磁卷線 a ( m極対) 、ステータ出力卷線 c ( n 極対）、ロータはロータ励磁卷線 b ( m極対）、ロータ出力卷線 d ( n 極対）にて構成される。 E 、 E ₂は励磁信号であり、 E ₅、 E ₆は出力信号である。理論式は数式 1 の〈 1 〉〜〈 6〉のとおりである。数式中、 K、 Κ i、 Κ ₂は変圧比、 ωは角速度 ( r a d / s ) 、 t は時間（ s ) 、 6 は回転角（ r a d ) である。以下も同じである。

〔数式 1〕

E -L = E sina t < 1 )

E ₂ = E COSQ t 〈 2〉

E a = K！ E！ cos ( m θ) + Κ！ E a sin ( m θ)

= K ! E εϊηω t cos ( m Θ) + K ₁ E cosQ t sin (mG)

= K ! E sin ( ω t + m Θ) 〈 3〉

E ₄ = - K ! E ! sin (me) + K ! E ₂ cos ( m Θ)

= — K _x E sine t sin ( m Θ) + K _x E COSQ t cos ( m Θ)

= K ! E cos ( ω t + m Θ) 〈 4〉

E 5 = K 2 E a cos ( n Θ) + K 2 E ₄ sin ( n Θ)

= K ₁ K ₂ E sin ( ω t + m Θ) cos ( n Θ) + K ₁ K ₂ E cos ( ω t + m Θ) sin ( n Θ)

= K E sin (Q t + m θ+ n Θ)

= K E sin { ω t + ( m + n ) Θ} 〈 5〉

E ₆ = — K 2 E a sin ( n Θ) + K ₂ E ., cos ( n Θ)

= — K ₁ K ₂ E sin (ω t + τηθ) sin ( n Θ) + K _x K ₂ E cos (ω t + m Θ) cos ( n Θ)

= K E cos (« t + ιη θ+ η θ)

= K E cos { ω t + ( m + n ) Θ } 一一〈 6〉

すなわち 2相励磁 2相出力の信号処理方式により、得られる出力信号 £ ₅ぉょび£ ₆は、それぞれ励磁信号 E _tおよび E ₂と比べて（m + n ) Θ だけ位相のずれた信号である。

ここで、ロータ内の入力と出力コイル間の配線を変えて、相回転を変更すれば理論式は数式 2の〈 7〉、〈 8〉にて表される。〔数式 2 〕

E 5 = K 2 E 3 cos ( n Θ) — K 2 E ₄ sin ( n Θ)

= E sin { ω t + ( m - n ) Θ} 〈 7〉

E 6 = 2 E ₃ sin ( η Θ) + K ₂ E ₄ cos ( n Θ)

= K E cos { ω t + ( m— n ) Θ } 〈 8〉

すなわちこの場合、 2相励磁 2相出力の信号処理方式により、得られる出力信号 E 5および E ₆は、それぞれ励磁信号 E iおよび E ₂と比べて（ m— η ) Θ だけ位相のずれた信号となる。

図 4は、本発明のブラシレスレゾルバにおいて 1相励磁 2相出力の信号処理方式を採る場合の構成を示す回路図であり、図 4 ( a ) はステータおよびロータの各構成を示す結線図、図 4 ( b ) はレゾルバとしての励磁、出力各機能別にブロック分けした結線図である。本構成において、ステ一タはステータ励磁卷線 a ( m極対）、ステータ出力卷線 c ( n 極対）、ロータはロータ励磁巻線 b ( m極対）、ロータ出力卷線 d ( n 極対）にて構成される。 E tは励磁信号であり、 E ₅、 E ₆は出力信号である。理論式は数式 3の〈 1 1 〉、〈 1 2〉のとおりである。

〔数式 3 〕

E！ = E s i ηω t ( 1；

E g = K _x E ！ cos ( m Θ) 〈 9〉

Ε 4 = K _L Ε ! sin ( m Θ) 〈 1 0〉

E 5 = K 2 E 3 cos ( n Θ) - K 2 E 4 sin ( n Θ)

= K ! K 2 E ! { cos ( πι θ) cos ( n Θ) - sin ( ηι θ) sin ( n Θ) }

= K E ! cos { ( m + n ) Θ} 〈 1 1 〉

E 6 = K 2 E g sin ( n Θ) + K ₂ E ₄ cos ( n Θ)

= K _α K ₂ E ! { cos ( m Θ) sin ( n Θ) + sin ( m Θ) cos ( n Θ) }

= K E ! s i n { ( m + n ) Θ} 〈 1 2 〉すなわち 1相励磁 2相出力の信号処理方式により、得られる出力信号 E ₅および E ₆は、励磁信号 E 1 と比べて軸倍角は（ m + n ) 倍となり、すなわち 1 回転で（m + n ) 回転分の角度信号が得られる。

ここで、ロータ内の入力と出力コイル間の配線を変えて、相回転を変更すれば理論式は数式 4の〈 1 3〉、〈 1 4〉にて表される。

〔数式 4〕

E 5 — K 2 E 3 cos ( η Θ) + K 2 E ^ sin ( n Θ)

= K E _x cos { ( m - n ) Θ} 〈 1 3〉

E ₆ = — K ₂ E ₃ sin ( n Θ) + K ₂ E ₄ cos ( n Θ)

= K E ! sin { ( m - n ) Θ} 〈 1 4〉

すなわちこの場合、 1相励磁 2相出力の信号処理方式により、得られる出力信号 E ₅およぴ£ ₆は、励磁信号 E 1 と比べて軸倍角は（m — n ) 倍となり、すなわち 1回転で（m — n ) 回転分の角度信号が得られる

,図 5 は、本発明のブラシレスレゾルバにおいて 2相励磁 1相出力の信号処理方式を採る場合の構成を示す回路図であり、図 5 ( a ) はステータおよびロータの各構成を示す結線図、図 5 ( b ) はレゾルバとしての励磁、出力各機能別にプロック分けした結線図である。本構成において、ステータはステータ励磁卷線 a ( m極対）、ステ一タ出力巻線 c ( n 極対）、ロータはロータ励磁卷線 b ( m極対）、ロータ出力卷線 d ( n 極対）にて構成される。 E _l E ₂は励磁信号であり、 E ₅は出力信号である。理論式は数式 5の〈 1 7〉のとおりである。

〔数式 5〕

E ！ = E s ϊηω t 〈 1〉

E ₂ = E COSCJ t ( 2 )

E a = K！ E J cos ( ιη θ) + K _x E ₂ sin ( m θ) = K ! E εϊηω t cos ( m Θ) + K ₁ E cosco t sin ( m Θ)

^ K i E sin CQ t +me) 〈 1 5 〉

E ₄ = - K ! E ! sin ( m Θ) + K _x E ₂ cos ( m0)

= — K _x E sin t sin ( m Θ) + K _x E COSQ t cos ( m Θ)

= K ! E cos (ω t + m Θ) ( 1 6 )

E ₅ = K 2 E 3 cos ( n Θ) + K 2 E 4 sin ( n Θ)

= K ! K ₂ E sin (ω t + τη θ) cos ( n Θ) + K _x K ₂ E cos ( ω t + m Θ) sin ( n Θ)

= K E sin (co t + m θ+ n Θ)

= K E sin { ω t + ( m + n ) Θ} ( 1 7 )

すなわち 2相励磁 1 相出力の信号処理方式により、得られる'出力信号 E 5 は、励磁信号 E L、 E ₂と比べて（ m + n ) 0 だけ位相のずれた信号である。

ここで、ロータ内の入力と出力コイル間の配線を変えて、相回転を変更すれば理論式は数式 6の〈 1 8〉にて表される。

〔数式 6〕

E 5 = K 2 E 3 cos ( η θ) — K ₂ E ₄ sin ι^ η θ)

= K E sin { a t + ( m - n ) Θ} 〈 1 8 〉

すなわちこの場合、 2相励磁 1相出力の信号処理方式により、得られる出力信号 E ₅は、励磁信号 E i、 E ₂と比べて（ m— η ) Θ だけ位相のずれた信号である。

以上のように、本発明のブラシレスレゾルバにおいて、 2相励磁 2相出力、 1相励磁 2相出力、 2相励磁 1相出力の各信号処理方式のレゾルパを構成することができ、またその位相のずれを任意に構成し、励磁側および出力側における極対数 mおよび nの組合せを選択することにより、回転角 0 に対して N倍（軸倍角 N ) の角度信号を得ることができる。さらに鉄心のスロット数およぴ m、 nの組合せにより、必要とする N倍の信号を得ることができる。

また、本発明のブラシレスレゾルバは、前記励磁機能ブロックにおける極対数 mと、前記出力機能プロックにおける極対数 n とを異なる数とすることによつて、ステータとロータにおいてそれぞれ同一鉄心を用いる際の、励磁信号および出力信号の干渉を防止することができる。ここで、 m、 nはともに、正の整数であり、任意の数である。以下も同様でめる。

また、本発明のブラシレスレゾルバは、前記励磁機能ブロックにおける極対数 mと前記出力機能プロックにおける極対数 η との関係を、その差力 S 1 となるように極を構成することによって、レゾルバ 1回転により 1 回転分の角度信号が得られるように構成することができる。回転方向の等しい軸倍角 1 のレゾルバを得ようとする場合は、各ブロックにおける極対数 mと nの関係を m— n = 1 、となるように極を構成することにより、これを構成することができる。一方回転方向が逆で回転量が 1回転分の角度信号を発生するレゾルバを得ようとする場合は、 mと nの関係を n — m = l 、となるように極を構成するとともに、前記ロータ内のロータ励磁卷線と口一タ出力卷線の配線において相回転を逆相とすることにより、これを構成することができる。

本発明のブラシレスレゾルバに用いられるロータは、上述のように 2 相の巻線の施されたスロットを有する鉄心からなるものであり、該 2相の卷線は、レゾルバ信号変調のために相互に 9 0 ° 位相がずれたものとして構成されており、これにより上述した本発明のブラシレスレゾルバにおけるさまざまな信号変調がなされる。

すなわち本発明のブラシレスレゾルバは、レゾルバ部として、 2相の巻線からなるステ一タ励磁巻線部、ならびにステータ出力巻線部を構成する卷線が施されたステータ、およびロータ励磁巻線ならびにロータ出カ卷線の計 2相の卷線が施されたロータ、を有しており、該ステータ励磁巻線と該ロータ励磁卷線からなる励磁機能ブロックにおける極対数を m としたとき、該ロータには次のような信号が発生する。

( A ) 該ステータ励磁卷線部において 2相ともに励磁電圧が印加された場合には、該ロータの卷線においては、

〔数式〕 E g ^ K j E sin Co t -l-me) 、 E ₄ = K _x E cos ( ω t + m θ) で表される 2 の信号 E ₃、 E ₄が得られる。

( B ) 該ステータ励磁巻線部において 1相のみに励磁電圧が印加された場合には、該ロータの巻線においては、

〔数式〕 E g = K J E ！ cos ( m θ) 、 Ε 4 = Κ！ Ε！ sin ( m θ)

で表される 2の信号 E ₃、 E ₄が得られる。これらの信号に基づいて、ステータ出力卷線部における出力信号 E ₅、 E ₆が決定される。各文字の意味は、先に述べたとおり、 K 1 は変圧比、 Eおよぴ E _tは励磁信号、 ω は角速度、 t は時間、 6 は回転角である。

実施例

本発明のブラシレスレゾルバにおける入出力巻線の構成を、 1相励磁 2ホ目出力の場合（図 4参照）を例に、以下に示す。 mおよび nの組み合わせを変えることにより、回転角度 Θ に対して N (軸倍角 N) 倍の角度信号が得られる。このとき N倍の信号は例にとどまらず、鉄心のスロット数および m、 n との組み合わせにより、必要とする N倍の信号を得ることができる。以下の各式において、 0 は回転角度、 mは励磁側極対数、 n は出力側極対数である。

1 . 励磁側および出力側における極対数がそれぞれ、 m == 1 、 n = 2の場合の出力信号は数式 7に示したようになる。軸倍角は 3 となり、 1回転で 3回転分の角度信号が得られるブラシレスレゾルバが構成される。〔数式 7〕

m= l 、 ra = 2のとき、〈 1 1〉、〈 1 2〉式より

E ! = E si ηω t

E 5 = K E ! cos { (m + n ) Θ}

= K E ! cos { ( 1 + 2 ) Θ}

= K E ! cos 3 Θ

E 6 = K E ！ sin { (m + n ) Θ}

= K E ! sin { ( 1 + 2 ) Θ}

= K E ! sin 3 Θ

2. 励磁俱 ϋおよび出力側における極対数がそれぞれ、 m == 3、 n = 1 の場合の出力信号は数式 8 に示したようになる。軸倍角は 4 となり、 1 回転で 4回分の角度信号が得られるブラシレスレゾルバが構成される。

〔数式 8〕

m= 3、 n = l のとき、〈 1 1〉、〈 1 2〉式より

Eェ = E s i ηω t

E 5 = K E ₁ cos { 、m + n ) Θ }

= K E ! cos { ( 3 + 1 ) Θ}

= K E ! cos 4 Θ

E 6 = K E ! sin { (m + n ) Θ}

= K E ! sin { ( 3 + 1 ) Θ}

= K E ! sin4 Θ

3. 励磁俱 Uおよび出力側における極対数がそれぞれ、 m = 8、 n = 7で、相回転 S逆の場合の出力信号は数式 ₉ に示したようになる。軸倍角は

1 となり、 1 回転で 1 回転分の角度信号が得られるブラシレスレゾルバが構成される。

〔数式 9 ] m = 8 、 n = 7、相回転が逆のとき、〈 1 3〉、〈 1 4〉式より E -> = E s ιηω t

E 5 = K E _x cos { ( m— n ) Θ}

= K E ! cos { ( 8 — 7 ) Θ}

= K E i cos0

E 6 = K E ! sin { ( m - n ) Θ}

= K E ! sin { ( 8 - 7 ) Θ}

= K E ! sin0

4. 励磁側おょぴ出力側における極対数がそれぞれ、 m = 1 、 n = 2で、相回転が逆の場合の出力信号は数式 1 0に示したようになる。相回転が逆で、 1 回転で 1 回転分の角度信号が得られるブラシレスレゾルバが構 β¾される。

〔数式 1 0〕

m = l 、 n = 2、相回転が逆のとき、〈 1 3〉、〈 1 4〉式より E ！ = E s ϊηω t

E 5 = K E！ cos { ( m - n ) Θ}

= K E ! cos { ( 1 一 2 ) Θ}

= K E 1 cos6

E ₆ = K E _x sin { ( m— n ) Θ}

= K E ! sin { ( 1 - 2 ) Θ}

= - K E ! sin0

図 6 は、上記実施例 3. の構成のブラシレスレゾルバにおいて実測した、軸角度と出力信号レベルの関係を示すグラフ図である（m = 8 、 n = 7、相回転逆の場合）。軸倍角は 1 となり、 1 回転で 1 回転分の角度信号が得られるブラシレスレゾルバが構成されていることが示されている。図において、横軸に表す軸角度の単位は、 r a dではなく、。（度 ) である。

産業上の禾 IJ用可能性

本発明によれば、上述のように構成されているため、ブラシレスレゾルバの製造コストの低減を可能とするとともに、軸倍角 1 を含む任意の軸倍角を得ることができる。すなわち製造面からは、回転トランス部を不要とする簡素な構成により、部品個数あるいは部品点数、および製造工程数を肖 ϋ減することができ、製造コストを低減することができる。また、敏倍角 1 を含む任意の軸倍角を、鉄心形状における扁芯など不利な構成をとることなく得ることができ、検出精度や検出分解能等の点で用途にじた任意のレゾルバ構成をとることができる。すなわち、軸倍角選択自由度が増大し、可能な信号処理方式の多様性とも相まって、レゾルバ棒成の自由度增大を図ることができる。

さらに' 能面からは、トランス部不要の構成としたことにより、励磁側の磁気回路と出力側の磁気回路の千渉の問題を解消することができる

Claims

請求の範囲

1 . ステータ側からロータ側へレゾルバ励磁信号を非接触で伝達するための励磁信号伝達手段と、検出すべき回転角に応じて該レゾルバ励磁信号を変調するためのレゾルバ部と、を備えたブラシレスレゾルバにおいて、該レゾルバ部が該励磁信号伝達手段を兼ねるものであることを特徴とする、ブラシレスレゾルバ。

2 . 前記レゾルバ部が、スロットを有し卷線（「ロータ卷線」ともいう。）の施されたロータ鉄心からなるロータ、およびスロットを有し卷線 ( 「ステータ卷線」ともいう。 ) の施されたステータ鉄心からなるステータ、の一組から構成されていることを特徴とする、 1 . に記载のブラシレスレゾノレバ。

3 . 前記ステータ卷線は、交流電圧により励磁されて前記ロータにレゾノレバ励磁信号を伝達するための巻線であるステータ励磁卷線部と、該ロータに顕現する検出すべき回転に応じた信号が出力される卷線であるステータ出力卷線部とからなり、該ステータ励磁卷線部および該ステ一タ出力卷線部は同一の一のステータ鉄心上に設けられ、前記ロータ卷線は、該ステ一タ励磁卷線部からのレゾルバ励磁信号伝達を受けるための卷線であるロータ励磁卷線と、該ステータ出力巻線部に出力信号を発生させるための卷線であるロータ出力卷線とからなるロータ卷線部を構成しており、該ロータ励磁卷線および該ロータ出力巻線は同一の一のロータ鉄心上に設けられていることを特徴とする、 2 . に記載のブラシレスレゾノレバ。

4 . ロータ軸またはケースの少なくともいずれか一方の具備が省かれてレヽることを特徴とする、 2 . または 3 . に記載のブラシレスレゾルバ

5 . 前記ステータは、交流電圧により励磁されて前記ロータにレゾルバ励磁信号を伝達するための卷線であるステータ励磁卷線部と、該ロータに顕現する検出すべき回転角度に応じた信号が出力される卷線であるステータ出力巻線部とを有し、該ステータ励磁巻線部または該ステータ出力卷線部の少なくともいずれか一方が、正弦波状に分布された卷線とそれに対し 9 0 ° 位相のずれた（以下、「相互に 9 0 ° 位相のずれた」、または「相互に位相のずれた」のようにいう。） 2相の巻線を備えたものであり、前記ロータは、該ステータ励磁巻線部からのレゾルバ励磁信号伝達を受けるための卷線であるロータ励磁卷線と、該ステータ出力卷線部に出力信号を発生させるための巻線であるロータ出力卷線とからなるロータ巻線部を有し、該ロータ励磁巻線と該ロータ出力卷線は相互に 9 0 ° 位相のずれた巻線であることを特徴とする、 3 . または 4 . に記載のブラシレスレゾノレバ。

6 . 前記ステータ励磁卷線部および前記ステータ出力卷線部はいずれも相互に 9 0 ° 位相のずれた 2相の卷線を備えており、励磁電圧を印加する相、および出力信号を取り出す相を選択することにより、 2相励磁 2相出力、 1相励磁 2相出力、または 2相励磁 1相出力の、 3形式の信号処理方式を選択することができることを特徴とする、 5 . に記载のブラシレスレゾノレ。

7 . 前記ステータ鉄心または前記ロータ鉄心の少なくともいずれか一方における鉄心のスロット数、前記ステータ励磁卷線部および前記ロータ励磁巻線からなる励磁機能ブロックにおける極対数、および、前記ステータ出力卷線部および前記ロータ出力巻線からなる出力機能ブロックにおける極対数、の組合せにおいて、これらのうち少なくともいずれか一つが任意に設定されていることにより、レゾルバ 1 回転に対して N倍の回転数の角度信号を得ることができることを特徴とする、 3 . ないし

6 . のいずれ力、に記載のブラシレスレゾルバ（ただし、 Nは 1以上の整数であり、任意の数である。）。

8 . 前記励磁機能ブロックにおける極対数 mと、前記出力機能プロックにおける極対数 n との関係が、 m— n == l 、であり、前記ロータ内のロータ励磁卷線とロータ出力卷線の配線において相回転が逆相とされていることにより、レゾルバ 1 回転により 1 回転分の角度信号が得られ、軸倍角 1 のレゾルバが構成されることを特徵とする、 5 . ないし 7 . のいずれ力に記載のブラシレスレゾノレノ（ただし、 m、 nはともに、正の整数であり、任意の数である。）。

9 . 前記励磁機能ブロックにおける極対数 mと、前記出力機能ブロックにおける極対数 η との関係が、 η — m = l 、であり、前記ロータ内のロータ励磁卷線とロータ出力卷線の配線において相回転が逆相とされていることにより、レゾルバ 1 回転により回転方向が逆で回転量が 1 回転分の角度信号が得られるレゾルバが構成されることを特徴とする、 5 . ないし 7 . のいずれかに記載のブラシレスレゾルバ (ただし、 m、 nはともに、正の整数であり、任意の数である。）。

1 0 . 前記励磁機能プロックにおけるレゾルバ励磁信号と前記出力機能ブロックにおける出力信号との間における磁束の干渉を防止するために、該励磁機能ブロックにおける極対数 mと、該出力機能ブロックにおける極対数 nを異なる数とすることを特徴とする、 5 . ないし 7 . のいずれかに記載のブラシレスレゾルバ (ただし、 m、 nはともに、正の整数であり、任意の数である。）。

1 1 . 5 . なレ、し 7 . のいずれかに記載のブラシレスレゾルバを構成する方法であって、前記ステータ鉄心または前記ロータ鉄心の少なくともいずれか一方における鉄心のスロット数、前記励磁機能ブロックにおける極対数、および、前記出力機能ブロックにおける極対数、の組合せにおいて、これらのうち少なくともいずれか一つを任意に設定することにより、レゾルバ 1 回転に対して N倍の回転数の角度信号を得ることができるブラシレスレゾルバとすることを特徴とするブラシレスレゾルバの構成方法（ただし、 Nは 1 以上の整数であり、任意の数である。）。

1 2 . 5 . ないし 7 . のいずれかに記載のブラシレスレゾルバを構成する方法であって、前記励磁機能プロックにおける極対数 mと前記出力機能プロックにおける極対数 nを異なる数とすることによって、励磁信号および出力信号の干渉を防止するように構成する、ブラシレスレゾルバの構成方法（ただし、 m、 nはともに、正の整数であり、任意の数である。）。

1 3 . 1 2 . に記載のブラシレスレゾルバの構成方法であって、前記励磁機能プロックにおける極対数 mと前記出力機能プロックにおける極対数 n との関係を、その差が 1 となるように極対を構成することによつてレゾルバ 1 回転により 1 回転分の角度信号が得られるようにし、回転方向の等しい軸倍角 1 のレゾルバを得ようとする場合は、 mと nの関係を m— n == l 、となるように極を構成し、一方回転方向が逆で回転量が 1 回転分の角度信号を発生するレゾルバを得ようとする場合は、 mと n の関係を n — m = l、となるように極を構成するとともに、前記ロータ内のロータ励磁巻線とロータ出力卷線の配線において相回転を逆相とする、ブラシレスレゾルバの構成方法 (ただし、 m、 nはともに、正の整数であり、任意の数である。）。

1 4 . ブラシレスレゾルバ用ロータであって、該ロータは 2相の巻線の施されたスロットを有する鉄心からなり、該 2相の巻線はレゾルバ信号変調のために相互に 9 0 ° 位相のずれた卷線により構成されていることを特徴とする、ブラシレスレゾルバ用ロータ。

1 5 . レゾルバ部として、 2相の卷線からなるステータ励磁巻線部、ならびにステータ出力卷線部を構成する卷線が施されたステ一タ、およびロータ励磁巻線ならびにロータ出力巻線の計 2相の巻線が施された口 —タ、を有するブラシレスレゾルバにおいて、該ステータ励磁卷線部と該ロータ励磁卷線からなる励磁機能プロックにおける極対数を mとしたとさ、

( A ) 該ステータ励磁卷線部において 2相ともに励磁電圧が印加された場合には、該ロータの卷線には、

〔数式〕 E 3 = K ! E sin (ω ΐ + πι θ) 、 Ε ₄ = ！ E cos ( ω t + m θ) で表される 2の信号 Ε ₃および Ε ₄が得られ、

( Β ) 該ステータ励磁卷線部において 1相のみに励磁電圧が印加された場合には、該ロータの巻線には、

〔数式〕 Ε 3 = K！ E！ cos ( m θ) 、 Ε ₄ = Κ！ Ε！ sin ( πιθ)

で表される 2の信号 Ε ₃およぴ Ε ₄が得られる、

ことを特徴とする、ブラシレスレゾルバの卷線構造（ただし、 K iは変圧比、 Eは入力信号、 E _tは励磁信号、 ωは角速度、 t は時間、 0 は回転角とする。）。

1 6 . ブラシレスレゾルバにおける励磁信号 E i、 E ₂、および出力信号 E ₅、 E ₆が、

( I ) 信号処理方式が 2相励磁 2相出力の場合は、

〔数式〕 E！ = E sinQ t 〈 1〉

Έ ₉,— E COSG) t 〈 2〉

E ₅ = K E sin { ω ί + ( m + η ) θ} 〈 5〉

Ε _e = Κ Ε cos { ω t + ( m + η ) θ} 〈 6〉で表され、ただしロータ内の入力と出力コイル間の配線を変えて、相回転を変更した場合の出力信号は、

〔数式〕 E 5 = K E sin { ω t + ( m - n ) Θ} 〈 7〉

E 6 = K E cos { ω t + (m— n ) Θ} 〈 8〉

で表されるものであり、

(II) 信号処理方式が 1相励磁 2相出力の場合は、

〔数式〕 E！ = E sinco t 〈 1〉

E 5 = K E！ cos { (m + η ) Θ} 〈 1 1〉

Ε 6 = Κ Ε ! sin { (m+ n ) θ} 〈 1 2〉

〔数式〕

Ε 5 = K E J cos { ( m - η ) Θ} 〈 1 3〉

Ε 6 = Κ Ε ! sin { ( m - 11 ) θ} 〈 1 4〉

で表されるものであり、

(III) 信号処理方式が 2相励磁 1相出力の場合は、

〔数式〕 Ε _χ = Ε εϊηω t 〈 1〉

E 2 ⁼ E cosGO t < 2 )

E ₅ = K E sin {ω ί + (m + n ) Θ} 〈 1 7〉で表され、ただしロータ内の入力と出力コイル間の配線を変えて、相回転を変更した場合の出力信号は、

〔数式〕

E ₅ = K E sin {Q t + (m- n ) Θ} 〈 1 8〉 . で表されるものである、

ことを特徴とする、 1 5. に記載のブラシレスレゾルバの巻線構造（ただし、 Κは変圧比、 Εは入力信号、 ωは角速度、 t は時間、 0 は回転角、 mは前記励磁機能ブロックにおける極対数、 11は前記出力機能ブロックにおける極対数、とする。）。