WO2021038967A1 - レゾルバ - Google Patents
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Definitions
- the sheet coil Cx has a sheet portion 12 formed in a ring shape by an insulating substrate and a conductor (copper foil) on the surface (one surface) 12f of the sheet portion 12 in FIG.
- the first coil portion Mf shown in (b) is formed, and the second coil portion Mr shown in FIG. 1 (c) is formed of a conductor (copper foil) on the back surface (other surface) 12r of the sheet portion 12.
- the whole is configured as a flexible printed circuit board (FPCB).
- the current Ifp in the same direction is applied to the front side radial lead portion Wm and the back side radial lead portion Wm at the same position in the radial direction of the seat coil Cx, that is, in the circumferential direction Df.
- an effective magnetic flux is generated by adding the magnetic flux generated by the diameter conducting wire portion Wm on the front surface side and the magnetic flux generated by the diameter conducting wire portion Wm on the back surface side.
- the circumferential direction Df of the seat coil Cx that is, the peripheral wire portion Wi (or Wo) of the first coil portion Mf and the peripheral wire portion Wo (or Wi) of the second coil portion Mr.
- the other excitation signal Sy is applied to the modulation circuit 39 and the polarity inversion circuit 38, respectively, and in the modulation circuit 39, the excitation signal Sy given from the excitation signal generation circuit 34 is generated by the high frequency signal applied from the polarity inversion circuit 38.
- the modulation signal Smy obtained by amplitude modulation is applied to the exciting winding 2y via the exciting circuit 40.
- the polarity of the high-frequency signal given from the high-frequency signal generation circuit 33 by the polarity inversion circuit 38 is inverted for each polarity inversion position of the excitation signal Sy.
- the exciting winding 2y is excited by the modulation signal Smy, and a high-frequency current due to the modulation signal Smy flows through the exciting winding 2y.
- the corrected counter pulse obtained from the correction circuit 54 is applied to the high frequency signal generation circuit 58, and a high frequency signal is generated based on the counter pulse.
- the high frequency signal obtained from the high frequency signal generation circuit 58 is applied to the temperature correction signal generation unit 53, and the reference signal generation function in the temperature correction signal generation unit 53 generates a reference signal based on the high frequency signal.
- This reference signal is applied to the angle detection circuit 52, and the angle detection circuit 52 generates a reference pulse from the reference signal and a detection pulse from the detection signal So.
- the counter pulse is counted between the rise of the reference pulse and the rise of the detection pulse, and this count value is converted into an angle to obtain the rotation angle of the rotation shaft 11.
- the relationship between the count value and the rotation angle may be stored in a database in advance, and the rotation angle corresponding to the count value may be read out from the database, or may be obtained by calculation by using a preset function formula.
- the difference from the first embodiment in the resolver 1 of the second embodiment is that the number of pole pairs is set to "16" in the first embodiment, whereas the number of pole pairs is set to "8" in the second embodiment.
- the core surface 5s (6s) of the magnetic core 5 (6) of Example 1 is flat, whereas the core surface 5s (6s) of the magnetic core 5 (6) of Example 2 is shown in FIGS. 10 to 12.
- the difference is that the seat accommodating groove portion 5h ... (6h ...) Is provided. Therefore, by providing the opening portions Hm ... Between the diameter conducting wires portions Wm, Wm ... Of the coil pattern Pc ... In the seat portion 12e constituting the seat coil Cx (Cy, Co), the opening portions Hm ... A seat bridge portion Cm ... Is provided so that the seat bridge portion Cm ... can be accommodated in the seat accommodating groove portion 5h ....
- the magnetic core 5 to which the seat coil Cx (Cy) is attached is the seat coil Cx constituting the exciting winding 2x on the sin phase side and the seat coil Cx.
- the spacing (quantity) of the seat accommodating groove 5h ... is the spacing (quantity) of the seat bridge Cm ... ), It becomes 1/2 (double).
- a ring-shaped sheet forming the exciting windings 2x and 2y and the detection winding 3 is formed. At least one winding 2x (2y, 2o) of the exciting winding 2x, 2y and the detection winding 3 is provided with the coils Cx, Cy, Co and the magnetic cores 5 and 6 attached to the sheet coils Cx, Cy, Co. ) Are provided on the front and back surfaces of the sheet coils Cx ... With the same coil patterns Pc ... Consisting in a multi-pole format, and coil portions Mf, Mr .... In each coil portion Mf, Mr ....
- the generated magnetic flux in the opposite direction causes noise components due to extra magnetic flux including leakage magnetic flux and disturbance. It can be canceled. As a result, it is possible to improve the sufficient detection accuracy, stability, and reliability while reducing the size (ultra-miniaturization) of the resolver 1 that secures the required inductance.
- the excitation signals Sx and Sy are amplitude-modulated by the high-frequency signal Sh, and the polarity of the high-frequency signal Sh is inverted at the polarity reversal position of the excitation signals Sx and Sy.
- An embodiment in which Smy is input and the modulation signal Smo output from the detection winding 3 is demoted to obtain the detection signal So has been shown, but the excitation signals Sx and Sy are input to the excitation windings 2x and 2y without modulation.
- the case where the displacement amount of the exciting winding 2x, 2y or the passive body 4 provided with the detection winding 3 is detected based on the detection signal So output from the detection winding 3 is not excluded.
- the passive body 4 is configured as a rotating body 4r having a rotating shaft 11, and the seat coils Cx, Cy, Co and the magnetic cores 5 and 6 are formed in a ring shape coaxial with the rotating shaft 11.
- the case of configuring as a so-called rotary type is shown, it can also be applied as a so-called linear type in which the passive body 4 is displaced in the straight-ahead direction.
- the modulation signals Smx and Smy show the case where the excitation signals Sx and Sy are amplitude-modulated, but do not prevent the adoption of other modulation methods such as phase modulation.
- coil portions Mf, Mr ... With the same coil pattern Pc ...
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Abstract
励磁巻線２ｘ，２ｙ及び検出巻線３を構成するリング形に形成したシートコイルＣｘ，Ｃｙ，Ｃｏと、このシートコイルＣｘ，Ｃｙ，Ｃｏに付設する磁気コア５，６を備え、励磁巻線２ｘ，２ｙ及び検出巻線３の、少なくとも一つの巻線２ｘ（２ｙ，２ｏ）を構成するシートコイルＣｘ…の表裏面にそれぞれ多極形式により構成した同一のコイルパターンＰｃ…によるコイル部Ｍｆ，Ｍｒ…を設けるとともに、各コイル部Ｍｆ，Ｍｒ…における一方のコイル部Ｍｆ…の電気的位相を、他方のコイル部Ｍｒ…の電気的位相に対して１８０〔゜〕を異ならせる。
Description
本発明は、本発明は、励磁巻線及び検出巻線を備えることにより受動体の回動角等の変位量を検出する際に用いて好適なレゾルバに関する。
従来、電気角で９０゜位相を異ならせた空間位置に固定して設けた励磁信号が入力する二相の励磁巻線と、回動軸に設けた検出信号が出力する検出巻線とを有し、励磁信号と検出信号の位相差から回動軸の回動角を検出するレゾルバは知られている。即ち、この種のレゾルバは、回動軸の回動角をΦとすると、励磁巻線の一方の相はｓｉｎΦ，他方の相はｃｏｓΦとなる。今、励磁巻線に位相が９０゜異なる励磁信号Ｖ・ｓｉｎωｔとＶ・ｃｏｓωｔをそれぞれ付与すると、検出巻線から出力する検出信号は、Ｅ＝（Ｖ・ｓｉｎωｔ・ｃｏｓΦ）＋（Ｖ・ｃｏｓωｔ・ｓｉｎΦ）＝Ｖ・ｓｉｎ（ωｔ＋Φ）となり、回動軸の回動角に対応して位相が変化する検出信号を得るため、励磁信号と検出信号の位相差から回動軸の回動角Φを求めることができる。
一方、本出願人は、変調信号を利用することにより、検出精度の高度化を実現するとともに、併せて小型コンパクト化，軽量化及び低コスト化を図ることができるレゾルバを、既に、特許文献１により提案した。このレゾルバは、励磁信号が入力する励磁巻線及び検出信号が出力する検出巻線を有し、励磁巻線又は検出巻線を設けた受動体の変位量に応じて変化する検出信号に基づいて受動体の変位量を検出するレゾルバを構成するに際して、励磁巻線に、励磁信号により高周波信号を変調した変調信号を入力するとともに、検出巻線から出力する変調信号を復調して検出信号を得るようにしたものである。
しかし、上述した特許文献１のレゾルバは、小型化、特に、超小型化を図る観点からは、次のような更なる改善すべき課題も存在した。
即ち、この種のレゾルバは、コイルを利用するため、コイルの大きさがある程度確保できる場合には、必要なインダクタンスを確保できるが、小型のレゾルバ、特に、直径が５〔ｍｍ〕前後となる超小型のレゾルバを実現しようとする場合、インダクタンスが小さくなり、必要な大きさのインダクタンスを確保できなくなる。このため、これを補う観点から励磁電流の駆動周波数をより高める必要が生じるが、駆動周波数を高めた場合、漏れ磁束が大きくなるなどの他の弊害が発生する。加えて、レゾルバの小型化（超小型化）を実現しようとする場合、内部のデッドスペースをできるだけ排除する必要があるため、外乱等によるノイズの影響を受け易くなり、検出精度の低下を招く弊害も生じる。
結局、レゾルバの小型化（超小型化）を図る場合、必要なインダクタンスを確保し、かつ漏れ磁束や外乱を含む余分な磁束によるノイズ成分を排除することにより、十分な検出精度及び安定性、更には信頼性を高めるには限界があった。
本発明は、このような背景技術に存在する課題を解決したレゾルバの提供を目的とするものである。
本発明は、上述した課題を解決するため、励磁信号Ｓｘ，Ｓｙを励磁巻線２ｘ，２ｙに入力し、かつ検出巻線３から出力する検出信号Ｓｏに基づいて励磁巻線２ｘ，２ｙ又は検出巻線３を設けた受動体４の変位量を検出するレゾルバ１を構成するに際して、励磁巻線２ｘ，２ｙ及び検出巻線３を構成するリング形に形成したシートコイルＣｘ，Ｃｙ，Ｃｏと、このシートコイルＣｘ，Ｃｙ，Ｃｏに付設する磁気コア５，６を備え、励磁巻線２ｘ，２ｙ及び検出巻線３の、少なくとも一つの巻線２ｘ（２ｙ，２ｏ）を構成するシートコイルＣｘ…の表裏面にそれぞれ多極形式により構成した同一のコイルパターンＰｃ…によるコイル部Ｍｆ，Ｍｒ…を設けるとともに、各コイル部Ｍｆ，Ｍｒ…における一方のコイル部Ｍｆ…の電気的位相を、他方のコイル部Ｍｒ…の電気的位相に対して１８０〔゜〕を異ならせてなることを特徴とする。
この場合、発明の好適な態様により、コイルパターンＰｃ…は、周方向Ｄｆの導線部（周導線部）Ｗｏ…，Ｗｉ…と径方向の導線部（径導線部）Ｗｍ…を組合わせることにより、周方向Ｄｆに沿って矩形波状に形成することができる。この際、コイルパターンＰｃ…は、周導線部Ｗｏ…，Ｗｉ…の幅寸法Ｌｏ，Ｌｉを、径導線部Ｗｍ…の幅寸法Ｌｍよりも大きく設定することが望ましい。他方、シートコイルＣｘ…は、コイルパターンＰｃ…の径導線部Ｗｍ，Ｗｍ…間に開孔部Ｈｍ…を設け、当該開孔部Ｈｍ…間のシート部位（シートブリッジ部）Ｃｍ…を、磁気コア５（６）…のコア面５ｓ（６ｓ）…に設けたシート収容溝部５ｈ（６ｈ）…に収容することができる。なお、励磁巻線２ｘ，２ｙには、高周波信号Ｓｈにより励磁信号Ｓｘ，Ｓｙを振幅変調し、かつ当該高周波信号Ｓｈの極性を励磁信号Ｓｘ，Ｓｙの極性反転位置で反転させた変調信号Ｓｍｘ，Ｓｍｙを入力し、検出巻線３から出力する変調信号Ｓｍｏを復調して検出信号Ｓｏを得ることが望ましい。さらに、シートコイルＣｘ，Ｃｙ，Ｃｏにおける、１８０〔゜〕位相を異ならせたコイル部Ｍｆ，Ｍｒ…を有するシートコイルＣｘ…以外のシートコイルＣｏ…の少なくとも一つには、一方のコイル部Ｍｆ…の電気的位相が、他方のコイル部Ｍｒｓ…の電気的位相に対して、磁束分布の高調波成分を打ち消す電気角度ε〔゜〕だけ位相が異なる磁束補正機能部Ｆａを設けることもできる。
このような構成を有する本発明に係るレゾルバ１によれば、次のような顕著な効果を奏する。
（１） 励磁巻線２ｘ，２ｙ及び検出巻線３を構成するリング形に形成したシートコイルＣｘ，Ｃｙ，Ｃｏと、このシートコイルＣｘ，Ｃｙ，Ｃｏに付設する磁気コア５，６を備え、励磁巻線２ｘ，２ｙ及び検出巻線３の、少なくとも一つの巻線２ｘ（２ｙ，２ｏ）を構成するシートコイルＣｘ…の表裏面にそれぞれ多極形式により構成した同一のコイルパターンＰｃ…によるコイル部Ｍｆ，Ｍｒ…を設けるとともに、各コイル部Ｍｆ，Ｍｒ…における一方のコイル部Ｍｆ…の電気的位相を、他方のコイル部Ｍｒ…の電気的位相に対して１８０〔゜〕異ならせてなるため、発生する逆方向の磁束により、漏れ磁束や外乱を含む余分な磁束によるノイズ成分を打ち消すことができる。この結果、必要なインダクタンスを確保したレゾルバ１の小型化（超小型化）を図りつつ、十分な検出精度及び安定性、更には信頼性を高めることができる。
（２） 好適な態様により、コイルパターンＰｃ…を、周方向Ｄｆの周導線部Ｗｏ…，Ｗｉ…と径方向の径導線部Ｗｍ…を組合わせることにより、周方向Ｄｆに沿って矩形波状に形成すれば、コイルパターンＰｃ…を構成する径方向の導線部Ｗｍ…を、シートコイルＣｘ…の表裏面において相互に径方向に一致させることができるため、ノイズ成分を打ち消す観点から最大のノイズ耐性を確保可能な最適形態として実施できる。
（３） 好適な態様により、コイルパターンＰｃ…を形成するに際し、周導線部Ｗｏ…，Ｗｉ…の幅寸法Ｌｏ，Ｌｉを、径導線部Ｗｍ…の幅寸法Ｌｍよりも大きく設定すれば、コイルパターンＰｃ…全体の電気抵抗を小さくできるため、発生する有効磁束密度を大きくしてレゾルバ１の検出効率を高めることができる。
（４） 好適な態様により、シートコイルＣｘ…におけるコイルパターンＰｃ…の径導線部Ｗｍ，Ｗｍ…間に開孔部Ｈｍ…を設け、当該開孔部Ｈｍ…間のシートブリッジ部Ｃｍ…を、磁気コア５（６）…のコア面５ｓ（６ｓ）…に設けたシート収容溝部５ｈ（６ｈ）…に収容するようにすれば、シートコイルＣｘ…を磁気コア５…に組付けた際の全体の厚さを薄くできるため、レゾルバ１の更なる小型化（超小型化）を実現できるとともに、漏れ磁束の低減による更なる磁気回路特性の向上に寄与できる。加えて、レゾルバ１全体の軽量化に寄与できるとともに、シートコイルＣｘ…と磁気コア５…間の位置決めも容易に行うことができるなど、組立容易性（製造容易性）にも寄与できる。
（５） 好適な態様により、励磁巻線２ｘ，２ｙに、高周波信号Ｓｈにより励磁信号Ｓｘ，Ｓｙを振幅変調し、かつ当該高周波信号Ｓｈの極性を励磁信号Ｓｘ，Ｓｙの極性反転位置で反転させた変調信号Ｓｍｘ，Ｓｍｙを入力し、検出巻線３から出力する変調信号Ｓｍｏを復調して検出信号Ｓｏを得るようにすれば、シートコイルＣｘ…，Ｃｙ…，Ｃｏ…の極数（極対数）を少なく設定した場合であっても、十分な誘起電圧（検出信号Ｓｏ）を得ることができるため、結果的に、レゾルバ１の超小型化，軽量化，低コスト化に寄与できるとともに、復調処理後における信号処理の容易化と安定化により、更なる検出精度の高精度化に寄与できる。
（６） 好適な態様により、シートコイルＣｘ，Ｃｙ，Ｃｏにおける、１８０〔゜〕位相を異ならせたコイル部Ｍｆ，Ｍｒ…を有するシートコイルＣｘ…以外のシートコイルＣｏ…の少なくとも一つを構成するに際し、一方のコイル部Ｍｆ…の電気的位相が、他方のコイル部Ｍｒ…の電気的位相に対して、磁束分布の高調波成分を打ち消す電気角度ε〔゜〕だけ位相が異なる磁束補正機能部Ｆａを設ければ、本来の検出機能（励磁機能）に対して、磁束に対する補正機能を付加できるため、特に、高調波成分による検出誤差を低減し、更なる検出精度の向上に寄与できる。
１：レゾルバ，２ｘ：励磁巻線，２ｙ：励磁巻線，３：検出巻線，４：受動体，５：磁気コア，５ｓ：コア面，５ｈ：シート収容溝部，６：磁気コア，６ｓ：コア面，６ｈ：シート収容溝部，Ｓｘ：励磁信号，Ｓｙ：励磁信号，Ｓｏ：検出信号，Ｓｈ：高周波信号，Ｓｍｘ：変調信号，Ｓｍｙ：変調信号，Ｓｍｏ：変調信号，Ｃｘ：シートコイル，Ｃｙ：シートコイル，Ｃｏ：シートコイル，Ｃｍ：シートブリッジ部，Ｐｃ：コイルパターン，Ｍｆ：コイル部（第一のコイル部），Ｍｒ：コイル部（第二のコイル部），Ｄｆ：周方向，Ｗｏ：導線部（周導線部），Ｗｉ：導線部（周導線部），Ｗｍ：導線部（径導線部），Ｌｏ：周導線部の幅寸法，Ｌｉ：周導線部の幅寸法，Ｌｍ：径導線部の幅寸法，Ｈｍ：開孔部，Ｆａ：磁束補正機能部
次に、本発明の好適実施形態に係る実施例１及び実施例２を挙げ、図面に基づき詳細に説明する。
まず、本発明の実施例１に係るレゾルバ１の構成について、図１～図８を参照して説明する。
実施例１に係るレゾルバ１は、大別して、図７に示す磁気系及び機械系により構成するレゾルバ本体部Ｕ１と、図８に示す電気系により構成する信号処理部Ｕ２を備える。
レゾルバ本体部Ｕ１は、図７に示すように、ケーシング２１の内部に固定状態に取付ける励磁ユニット２２と、このケーシング２１の中心に、回動自在に支持される回動軸１１を有する回動体４ｒ（受動体４）を備える。回動体４ｒは、回動軸１１を中心位置に固定した円板部２５を備え、この円板部２５における、励磁ユニット２２に対向する面には、当該励磁ユニット２２に対面する検出ユニット２３を取付ける。また、励磁ユニット２２は、全体がリング状となり、その内側空間には、出力トランス２４の二次巻線２４ｓを配設するとともに、検出ユニット２３も、全体がリング状となり、その内側における円板部２５には、二次巻線２４ｓに対面する、出力トランス２４の一次巻線２４ｆを配設する。以上が、レゾルバ本体部Ｕ１全体の基本構成となる。
次に、実施例１に係るレゾルバ１の要部構成、即ち、レゾルバ本体部Ｕ１に備える励磁ユニット２２及び検出ユニット２３の構成について具体的に説明する。
図１～図３に、励磁ユニット２２に使用する一つのシートコイルＣｘを示す。励磁ユニット２２は、このシートコイルＣｘを二つ用意し、図５に示す磁気コア２９（５）と組合わせて構成することができる。即ち、図８に示すように、励磁ユニット２２は、変調された励磁信号Ｓｘが付与されるｓｉｎ相側の励磁巻線２ｘと、変調された励磁信号Ｓｙが付与されるｃｏｓ相側の励磁巻線２ｙを備えるため、同一のシートコイルＣｘ…を二つ用意し、一方のシートコイルＣｘをｓｉｎ相側の励磁巻線２ｘとして使用し、他方のシートコイルＣｘを９０〔゜〕位相を異ならせて重ねることによりｃｏｓ相側の励磁巻線２ｙとして使用することができる。
次に、シートコイルＣｘの構成について具体的に説明する。シートコイルＣｘは、図１～図３に示すように、絶縁基板によりリング形に形成したシート部１２と、このシート部１２の表面（一方の面）１２ｆに、導体（銅箔）による図１（ｂ）に示す第一のコイル部Ｍｆを形成し、シート部１２の裏面（他方の面）１２ｒに、導体（銅箔）による図１（ｃ）に示す第二のコイル部Ｍｒを形成し、全体をフレキシブルプリント回路基板（ＦＰＣＢ）として構成する。
第一のコイル部Ｍｆと第二のコイル部Ｍｒは、それぞれ多極形式により構成した同一のコイルパターンＰｃ…により形成する。図１は、極対数を「１６」に設定した場合を示す。例示の場合、シート部１２の厚さは０．０２〔ｍｍ〕、コイル部Ｍｆ，Ｍｒの厚さは０．０１５〔ｍｍ〕である。なお、実施例は極対数を「１６」に選定した場合を示したが、この極対数は任意である。現時点では「２」～「５１２」の極対数を想定できるが、今後は、これ以上の極対数の実用化が想定される。
コイルパターンＰｃは、図２及び図３に示すように、シートコイルＣｘの表裏面に、周方向Ｄｆの導線部（周導線部）Ｗｏ，Ｗｉと径方向の導線部（径導線部）Ｗｍを組合わせることにより、周方向Ｄｆに沿って矩形波状に形成する。この際、コイルパターンＰｃは、周導線部Ｗｏ，Ｗｉの幅寸法Ｌｏ，Ｌｉを、径導線部Ｗｍの幅寸法Ｌｍよりも大きく設定する。具体的には、周導線部Ｗｏ…，Ｗｉ…の幅寸法Ｌｏ，Ｌｉを、径導線部Ｗｍ…の幅寸法Ｌｍに対して１．５～３．５倍に選定することが望ましい。
このように、コイルパターンＰｃ…を、周方向Ｄｆの周導線部Ｗｏ…，Ｗｉ…と径方向の径導線部Ｗｍ…を組合わせることにより、周方向Ｄｆに沿って矩形波状に形成すれば、コイルパターンＰｃ…を構成する径方向の導線部Ｗｍ…を、シートコイルＣｘ…の表裏面において相互に径方向に一致させることができるため、ノイズ成分を打ち消す観点から最大のノイズ耐性を確保可能な最適形態として実施できるとともに、特に、周導線部Ｗｏ…，Ｗｉ…の幅寸法Ｌｏ，Ｌｉを、径導線部Ｗｍ…の幅寸法Ｌｍよりも大きく設定すれば、コイルパターンＰｃ…全体の電気抵抗を小さくできるため、発生する有効磁束密度を大きくしてレゾルバ１の検出効率を高めることができる。
そして、第一のコイル部Ｍｆと第二のコイル部Ｍｒは、第二のコイル部Ｍｒを第一のコイル部Ｍｆに対して、図２に示すように、電気角の位相を１８０〔゜〕異ならせて配置する。これにより、図３に示すように、裏面１２ｒにおける第二のコイル部Ｍｒの最初の径導線部Ｗｍ（Ｗｍ１）は、表面１２ｆにおける第一のコイル部Ｍｆの二番目の径導線部Ｗｍ（Ｗｍ２）に対して、周方向Ｄｆの同一位置においてシート部１２を介して平行に重なる。
これにより、一つのシートコイルＣｘが構成されるため、前述したように、同一のシートコイルＣｘ，Ｃｘを二つ用意し、一方をシートコイルＣｘとして使用し、他方をシートコイルＣｙとして使用することができる。
また、検出ユニット２３は、図４に示すシートコイルＣｏと図５に示す磁気コア２９（６）と組合わせ、図７に示すように組付けて構成することができる。検出ユニット２３には、上述したシートコイルＣｘと同一のシートコイルをシートコイルＣｏとして用いることができるが、実施例で示す図４のシートコイルＣｏは、シート部１２の表面（一方の面）１２ｆにのみコイルパターンＰｃによるコイル部Ｍｆを設けて検出巻線３を構成したシートコイルＣｏを例示する。したがって、図４に示すシートコイルＣｏは、シート部１２の裏面（他方の面）１２ｒにコイルパターンＰｃを設けない点を除いて、上述したシートコイルＣｘと同様に構成することができる。
他方、図６には、シートコイルＣｏの変更例を示す。即ち、この変更例は、シートコイルＣｘ，Ｃｙ，Ｃｏにおける、１８０〔゜〕位相を異ならせたコイル部Ｍｆ，Ｍｒ…を有するシートコイルＣｘ…以外のシートコイルＣｏ…の少なくとも一つを構成するに際し、一方のコイル部Ｍｆ…の電気的位相が、他方のコイル部Ｍｒ…の電気的位相に対して、磁束分布の高調波成分を打ち消す電気角度ε〔゜〕だけ位相が異なる磁束補正機能部Ｆａを設けたものである。したがって、実施例の場合、シートコイルＣｏが変更例を適用できる対象となる。
シートコイルＣｏ…の場合、通常、コイル部Ｍｆにより発生する磁束分布には多くの高調波成分が含まれ、この高調波成分は検出誤差として影響する。このため、シート部１２の表面１２ｆにコイル部Ｍｆを設けるとともに、シート部１２の裏面１２ｒに、追加のコイル部Ｍｒｓを設け、このコイル部Ｍｒｓと表面１２ｆのコイル部Ｍｆをズラすことにより、不要な高調波成分を打ち消す磁束補正機能部Ｆａとして機能させるようにした。この場合、所定の電気角度ε〔゜〕の大きさを選定することにより、打ち消す高調波成分の周波数を選定することができる。例えば、三次高調波成分を低減するには、ε〔゜〕を６０〔゜〕に選定することができる。また、例えば、２×ε〔゜〕に選定したコイル部を設けたシートコイルを作成し、ε〔゜〕に選定したシートコイルＣｏに対して重ねて追加すれば、二つの異なる高調波成分を同時に低減できるなど、必要に応じて一又は二以上のシートコイルを追加することができる。このような磁束補正機能部Ｆａを設ければ、本来の検出機能（励磁機能）に対して、磁束に対する補正機能を付加できるため、特に、高調波成分による検出誤差を低減し、更なる検出精度の向上に寄与できる利点がある。
一方、磁気コア５，６は、図５に示す磁気コア２９を二つ用意し、一方の磁気コア２９を励磁巻線２ｘ，２ｙを構成する磁気コア５として使用し、他方の磁気コア２９を検出巻線３を構成する磁気コア６として使用する。この磁気コア２９は、例えば、フェライト等の磁性体により一体成形した所定の厚さを有するリング状に形成するとともに、シートコイルＣｘ，Ｃｙ（Ｃｏ）を付設する磁気コア２９（５，６）におけるコア面５ｓ（６ｓ）は平坦面に形成する。
そして、このように構成するシートコイルＣｘ，Ｃｙ，Ｃｏ及び磁気コア５，６の組付けに際しては、まず、磁気コア５のコア面５ｓに対して、一方のシートコイルＣｘ（励磁巻線２ｘ）の組付け（貼付け）を行なうとともに、この後、図１（ａ）に示すように、空間的に電気角で９０〔゜〕位相を異ならせることにより、他方のシートコイルＣｙ（励磁巻線２ｙ）の組付け（貼付け）を行なう。また、同様に、磁気コア６のコア面６ｓに対して、シートコイルＣｏ（励磁巻線２ｏ）の組付け（貼付け）を行なう。これにより、励磁ユニット２２及び検出ユニット２３が得られるため、図７に示すように、励磁ユニット２２をケーシング２１に対して組付けを行うとともに、検出ユニット２３を円板部２５に取付け、さらに、ケーシング２１に対して組付けを行なえばよい。
次に、このように構成するレゾルバ本体部Ｕ１に接続して使用する信号処理部Ｕ２の構成について、図８を参照して説明する。
図８中、Ｕ１はレゾルバ本体部示し、図１～図７と同一部分には同一符号を付してその構成を明確にした。このレゾルバ本体部Ｕ１に接続する信号処理部Ｕ２は、入力側回路Ｕ２ｉを備え、この入力側回路Ｕ２ｉは、発振部３１により生成したクロック信号に基づいてカウンタパルスを生成するカウンタパルス回路３２、このカウンタパルスに基づいて周波数が１〔ＭＨｚ〕程度の高周波信号を生成する高周波信号生成回路３３、この高周波信号に基づいて励磁信号Ｓｘ（Ｖ・ｓｉｎωｔ），Ｓｙ（Ｖ・ｃｏｓωｔ）を生成する励磁信号生成回路３４、一方の励磁信号Ｓｘが入力し、かつ励磁信号Ｓｘの極性反転位置で、高周波信号の極性を反転させて出力する極性反転回路３５、この極性反転回路３５から出力する高周波信号により励磁信号Ｓｘを振幅変調する変調回路３６、この変調回路３６から出力する変調信号Ｓｍｘ、即ち、振幅変調された励磁信号Ｓｘを一方の励磁巻線２ｘに供給する励磁回路３７を備えるとともに、他方の励磁信号Ｓｙが入力し、かつ励磁信号Ｓｙの極性反転位置で、高周波信号の極性を反転させて出力する極性反転回路３８、この極性反転回路３８から出力する高周波信号により励磁信号Ｓｙを振幅変調する変調回路３９、この変調回路３９から出力する変調信号Ｓｍｙ、即ち、振幅変調された励磁信号Ｓｙを他方の励磁巻線２ｙに供給する励磁回路４０を備える。
この場合、励磁巻線２ｘは、シートコイルＣｘにより構成するため、図２に示すように、第一のコイル部Ｍｆと第二のコイル部Ｍｒは直列接続する。即ち、第一のコイル部Ｍｆにおける他端側の入力端子Ｔｊｆと第二のコイル部Ｍｒにおける一端側の入力端子Ｔｉｒを接続し、第一のコイル部Ｍｆにおける一端側の入力端子Ｔｉｆと第二のコイル部Ｍｒにおける他端側の入力端子Ｔｊｒは、それぞれ励磁回路３７に接続する。したがって、第一のコイル部Ｍｆと第二のコイル部Ｍｒは、電流の流れる方向が周方向Ｄｆにおいて逆方向となる。また、同様に、励磁巻線２ｙもシートコイルＣｙを備えるため、励磁巻線２ｘの場合と同様の接続を行うことにより励磁回路４０に接続する。
一方、Ｕ２ｏは出力側回路であり、この出力側回路Ｕ２ｏは、出力トランス２４の二次巻線２４ｓに接続することにより当該二次巻線２４ｓから出力する変調信号Ｓｍｏを復調して検出信号Ｓｏを出力する出力処理回路５１、この出力処理回路５１から得た検出信号Ｓｏが付与される角度検出回路５２を備える。なお、出力トランス２４の一次巻線２４ｆは検出巻線３に接続される。例示の場合、検出巻線３はシートコイルＣｏにより構成するため、図４に示すように、シートコイルＣｏの一端側の出力端子Ｔｏｆと他端側の出力端子Ｔｐｆを出力トランス２４の一次巻線２４ｆに接続する。
他方、Ｕ２ｓは、励磁信号Ｓｘ，Ｓｙと検出信号Ｓｏ間に生じる位相誤差を補正する位相補正回路であり、この位相補正回路Ｕ２ｓは、温度ドリフトに基づく補正信号を生成する温度補正信号生成部５３、この温度補正信号生成部５３から出力する補正信号によりカウンタパルス回路３２から出力したカウンタパルスを補正する補正回路５４、この補正回路５４から出力する補正されたカウンタパルスに基づいて高周波信号を生成する高周波信号生成回路５８、この高周波信号生成回路５８から出力する高周波信号に基づいて参照信号を生成する参照信号生成回路５９を備え、この参照信号生成回路５９により生成された参照信号は角度検出回路５２に付与される。なお、温度補正信号生成部５３は、出力処理回路５１を経由して得る変調信号Ｓｍｏから高周波信号成分を分離し、得られた高周波信号成分とカウンタパルス回路３２から出力するカウンタパルスと高周波信号生成回路５８から出力する高周波信号に基づいて当該高周波信号成分の温度ドリフトによる誤差成分を検出する温度ドリフト検出機能を備え、この温度ドリフト検出機能から得られる誤差成分に基づいて上記補正信号を生成する補正信号生成機能を備える。
このように、励磁巻線２ｘ，２ｙに対して、高周波信号Ｓｈにより励磁信号Ｓｘ，Ｓｙを振幅変調し、かつ当該高周波信号Ｓｈの極性を励磁信号Ｓｘ，Ｓｙの極性反転位置で反転させた変調信号Ｓｍｘ，Ｓｍｙを入力し、検出巻線３から出力する変調信号Ｓｍｏを復調して検出信号Ｓｏを得るようにすれば、シートコイルＣｘ…，Ｃｙ…，Ｃｏ…の極対数を少なく設定した場合であっても、十分な誘起電圧（検出信号Ｓｏ）を得ることができるため、結果的に、レゾルバ１の超小型化，軽量化，低コスト化に寄与できるとともに、復調処理後における信号処理の容易化と安定化により、更なる検出精度の高精度化に寄与できる利点がある。
次に、このような構成を有する実施例１に係るレゾルバ１の動作について、各図を参照して説明する。
まず、図８に示す発振部３１から出力するクロック信号はカウンタパルス回路３２に付与されることにより、カウンタパルスが生成される。このカウンタパルスは高周波信号生成回路３３の入力側，温度補正信号生成部５３及び補正回路５４の入力側にそれぞれ付与される。高周波信号生成回路３３ではカウンタパルスに基づいて周波数が１〔ＭＨｚ〕程度の高周波信号が生成され、この高周波信号は励磁信号生成回路３４の入力側に付与され励磁信号Ｓｘ，Ｓｙが生成される。
そして、一方の励磁信号Ｓｘは変調回路３６及び極性反転回路３５にそれぞれ付与され、変調回路３６では、極性反転回路３５から付与される高周波信号により、励磁信号生成回路３４から付与される励磁信号Ｓｘが振幅変調され、これより得る変調信号Ｓｍｘは励磁回路３７を介して励磁巻線２ｘに付与される。この際、極性反転回路３５により高周波信号の極性は、励磁信号Ｓｘの極性反転位置毎に反転せしめられる。これにより、励磁巻線２ｘは変調信号Ｓｍｘにより励磁され、励磁巻線２ｘには変調信号Ｓｍｘによる高周波電流が流れる。
この際、図２に示すように、励磁巻線２ｘを構成するシートコイルＣｘの入力端子ＴｉｆとＴｊｒ間に、例えば、正極側の信号が付加された場合、第一のコイル部Ｍｆには、実線矢印で示す電流Ｉｆｐが流れるとともに、第二のコイル部Ｍｒには、点線矢印で示す電流Ｉｒｐが流れる。
これにより、シートコイルＣｘの径方向、即ち、周方向Ｄｆにおいて同位置となる表面側の径導線部Ｗｍと裏面側の径導線部Ｗｍには、図３に示すように、同一方向の電流ＩｆｐとＩｒｐが流れるため、表面側の径導線部Ｗｍにより発生する磁束と裏面側の径導線部Ｗｍにより発生する磁束が加算された有効磁束が発生する。これに対して、シートコイルＣｘの周方向Ｄｆ、即ち、第一のコイル部Ｍｆの周導線部Ｗｉ（又はＷｏ）と第二のコイル部Ｍｒの周導線部Ｗｏ（又はＷｉ）には、相互に逆方向の電流Ｉｆｐ及びＩｒｐが流れる。この結果、第一のコイル部Ｍｆの周導線部Ｗｉ（又はＷｏ）に流れる電流により発生する磁束と第二のコイル部Ｍｒの周導線部Ｗｏ（又はＷｉ）に流れる電流により発生する磁束間には打ち消し合う作用が生じる。周導線部Ｗｉ及びＷｏにより発生する磁束は本来不要な磁束になるため、打ち消し合うことによりノイズ成分の原因となる磁束の低減が図られる。
また、他方の励磁信号Ｓｙは変調回路３９及び極性反転回路３８にそれぞれ付与され、変調回路３９では極性反転回路３８から付与される高周波信号により、励磁信号生成回路３４から付与される励磁信号Ｓｙが振幅変調され、これより得る変調信号Ｓｍｙは励磁回路４０を介して励磁巻線２ｙに付与される。この際、極性反転回路３８により高周波信号生成回路３３から付与される高周波信号の極性は、励磁信号Ｓｙの極性反転位置毎に反転せしめられる。これにより、励磁巻線２ｙは変調信号Ｓｍｙにより励磁され、励磁巻線２ｙには変調信号Ｓｍｙによる高周波電流が流れる。
この際、シートコイルＣｙにおいても、上述したシートコイルＣｘの場合と同様の作用が生じる。即ち、径導線部Ｗｍ…により発生する磁束は相互に打ち消し合うため、ノイズ成分の原因となる磁束の低減が図られる。
他方、検出巻線３からは励磁信号Ｓｘに基づいて誘起する電圧と励磁信号Ｓｙに基づいて誘起する電圧が加算され、加算された合成電圧が変調信号Ｓｍｏとして出力し、変調信号Ｓｍｏに基づく高周波電流が流れる。この変調信号Ｓｍｏは出力処理回路５１に付与され、変調信号Ｓｍｏが復調される。これにより、検出信号Ｓｏが得られ、角度検出回路５２に付与される。また、出力処理回路５１では、変調信号Ｓｍｏから高周波信号成分が分離され、分離された高周波信号成分は温度ドリフト検出機能を備える温度補正信号生成部５３に付与される。これにより、温度補正信号生成部５３では、高周波信号分離機能により分離された高周波信号成分とカウンタパルス回路３２から得るカウンタパルスと高周波信号生成回路５８から得る高周波信号に基づいて当該高周波信号成分の温度ドリフトによる誤差成分が検出され、この誤差成分に基づいて補正信号が生成され、この補正信号は補正回路５４に付与される。そして、補正回路５４ではカウンタパルス回路３２から付与されるカウタパルスが、当該補正信号により補正される。即ち、温度ドリフトによる誤差成分が排除される。
一方、補正回路５４から得る補正されたカウンタパルスは、高周波信号生成回路５８に付与され、当該カウンタパルスに基づいて高周波信号が生成される。高周波信号生成回路５８から得る高周波信号は、温度補正信号生成部５３に付与され、温度補正信号生成部５３における参照信号生成機能では、当該高周波信号に基づいて参照信号が生成される。この参照信号は角度検出回路５２に付与され、角度検出回路５２では参照信号から参照パルスを生成するとともに、検出信号Ｓｏから検出パルスを生成する。そして、この参照パルスの立上がりと検出パルスの立上がり間でカウンタパルスをカウントし、このカウント値を角度に変換して回動軸１１の回動角を求める。具体的には、カウント値と回動角の関係を予めデータベース化し、データベースからカウント値に対応する回転角を読み出してもよいし、予め設定した関数式を用いることにより演算により求めてもよい。
次に、本発明の実施例２に係るレゾルバ１の構成について、図９～図１２を参照して説明する。
実施例２のレゾルバ１における実施例１と異なる点は、実施例１は極対数を「１６」に設定したのに対して、実施例２は極対数を「８」に設定した点、実施例１の磁気コア５（６）のコア面５ｓ（６ｓ）が平坦であるのに対して、実施例２の磁気コア５（６）のコア面５ｓ（６ｓ）は、図１０～図１２に示すように、シート収容溝部５ｈ…（６ｈ…）を設けた点、が異なる。このため、シートコイルＣｘ（Ｃｙ，Ｃｏ）を構成するシート部１２ｅにおけるコイルパターンＰｃ…の径導線部Ｗｍ，Ｗｍ…間に開孔部Ｈｍ…を設けることにより、当該開孔部Ｈｍ…間にシートブリッジ部Ｃｍ…を設け、このシートブリッジ部Ｃｍ…をシート収容溝部５ｈ…に収容できるようにした。
この場合、シートコイルＣｘ（Ｃｙ）を付設する磁気コア５は、図１０（図１１）に示すように、ｓｉｎ相側の励磁巻線２ｘを構成するシートコイルＣｘと、このシートコイルＣｘに対して９０〔゜〕位相を異ならせたｃｏｓ相側の励磁巻線２ｙを構成するシートコイルＣｙを組合わせるため、シート収容溝部５ｈ…の間隔（数量）は、シートブリッジ部Ｃｍ…の間隔（数量）に対して、１／２（２倍）になる。
これに対して、シートコイルＣｏを付設する磁気コア６は、一方の面にのみコイルパターンＰｃを設ける場合を前提とすれば、図１２に示すように、シート収容溝部６ｈ…の間隔（数量）は、シートブリッジ部Ｃｍの間隔（数量）（図９参照）に一致することになる。また、図１１に示すように、磁気コア５におけるシート収容溝部５ｈ…は、コア面５ｓ…の径方向に形成するとともに、断面形状は矩形状となり、磁気コア６の形状も、磁気コア５のシート収容溝部５ｈ…の間隔（数量）に対して１／２（２倍）となる点を除いて、磁気コア５の場合と同様に形成する。
なお、実施例１及び２に係るレゾルバ１…は、いずれも直径が５〔ｍｍ〕前後の超小型レゾルバである。このため、磁気コア５の直径は４〔ｍｍ〕前後となり、コイル収容溝部５ｈの深さは０．５〔ｍｍ〕程度となる。
このように、実施例２に係るレゾルバ１は、シートコイルＣｘ…におけるコイルパターンＰｃ…の径導線部Ｗｍ，Ｗｍ…間に開孔部Ｈｍ…を設け、当該開孔部Ｈｍ…間のシートブリッジ部Ｃｍ…を、磁気コア５（６）…のコア面５ｓ（６ｓ）…に設けたシート収容溝部５ｈ（６ｈ）…に収容するようにしたため、シートコイルＣｘ…を磁気コア５…に組付けた際の全体の厚さを薄くすることができる。この結果、レゾルバ１の更なる小型化（超小型化）を実現できるとともに、漏れ磁束の低減による更なる磁気回路特性の向上に寄与できる。加えて、レゾルバ１全体の軽量化に寄与できるとともに、シートコイルＣｘ…と磁気コア５…間の位置決めも容易に行うことができるなど、組立容易性（製造容易性）にも寄与できる。
よって、このような本実施形態（実施例１，実施例２）に係るレゾルバ１によれば、基本的構成として、励磁巻線２ｘ，２ｙ及び検出巻線３を構成するリング形に形成したシートコイルＣｘ，Ｃｙ，Ｃｏと、このシートコイルＣｘ，Ｃｙ，Ｃｏに付設する磁気コア５，６を備え、励磁巻線２ｘ，２ｙ及び検出巻線３の、少なくとも一つの巻線２ｘ（２ｙ，２ｏ）を構成するシートコイルＣｘ…の表裏面にそれぞれ多極形式により構成した同一のコイルパターンＰｃ…によるコイル部Ｍｆ，Ｍｒ…を設けるとともに、各コイル部Ｍｆ，Ｍｒ…における一方のコイル部Ｍｆ…の電気的位相を、他方のコイル部Ｍｒ…の電気的位相に対して１８０〔゜〕異ならせてなるため、発生する逆方向の磁束により、漏れ磁束や外乱を含む余分な磁束によるノイズ成分を打ち消すことができる。この結果、必要なインダクタンスを確保したレゾルバ１の小型化（超小型化）を図りつつ、十分な検出精度及び安定性、更には信頼性を高めることができる。
以上、好適実施形態（実施例１，実施例２）について詳細に説明したが、本発明は、このような実施形態（実施例）に限定されるものではなく、細部の構成，形状，素材，数量，数値等において、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、任意に変更，追加，削除することができる。
例えば、励磁巻線２ｘ，２ｙには、高周波信号Ｓｈにより励磁信号Ｓｘ，Ｓｙを振幅変調し、かつ当該高周波信号Ｓｈの極性を励磁信号Ｓｘ，Ｓｙの極性反転位置で反転させた変調信号Ｓｍｘ，Ｓｍｙを入力し、検出巻線３から出力する変調信号Ｓｍｏを復調して検出信号Ｓｏを得る実施例を示したが、変調することなく、励磁信号Ｓｘ，Ｓｙを励磁巻線２ｘ，２ｙに入力し、かつ検出巻線３から出力する検出信号Ｓｏに基づいて励磁巻線２ｘ，２ｙ又は検出巻線３を設けた受動体４の変位量を検出する場合を排除するものではない。また、受動体４を、回動軸１１を有する回動体４ｒとして構成するとともに、シートコイルＣｘ，Ｃｙ，Ｃｏ及び磁気コア５，６を、回動軸１１に対して同軸となるリング形に形成するいわゆるロータリタイプとして構成する場合を示したが、受動体４が直進方向に変位する、いわゆるリニアタイプとしても応用可能である。なお、変調信号Ｓｍｘ，Ｓｍｙは、励磁信号Ｓｘ，Ｓｙを振幅変調した場合を示したが、位相変調等の他の変調方式の採用を妨げるものではない。一方、本発明の要部構成となる、表裏面にそれぞれ多極形式により構成した同一のコイルパターンＰｃ…によるコイル部Ｍｆ，Ｍｒ…を設けるとともに、各コイル部Ｍｆ，Ｍｒ…における一方のコイル部Ｍｆ…の電気的位相を、他方のコイル部Ｍｒ…の電気的位相に対して１８０〔゜〕を異ならせた構成を適用するシートコイルとして、シートコイルＣｘ，Ｃｙを示したが、シートコイルＣｘ又はＣｙのいずれか一方にのみ適用してもよいし、シートコイルＣｏに対して適用してもよい。即ち、本発明はシートコイルＣｘ，Ｃｙ，Ｃｏの全部に適用してもよいし、任意に選定するいずれか一つ又は二つに適用してもよいし、各シートコイルＣｘ，Ｃｙ，Ｃｏは、それぞれ一枚で構成してもよいし、複数枚で構成してもよい。また、コイルパターンＰｃ…は、周導線部Ｗｏ…，Ｗｉ…の幅寸法Ｌｏ，Ｌｉを、径導線部Ｗｍ…の幅寸法Ｌｍよりも大きく設定することが望ましいが同一である場合や小さく設定する場合を排除するものではない。
本発明に係るレゾルバは、励磁巻線又は検出巻線を設けた受動体の変位量（回転角）を検出する各種用途に利用できる。
Claims (6)
- 励磁信号を励磁巻線に入力し、かつ検出巻線から出力する検出信号に基づいて前記励磁巻線又は前記検出巻線を設けた受動体の変位量を検出するレゾルバにおいて、前記励磁巻線及び前記検出巻線を構成するリング形に形成したシートコイルと、このシートコイルに付設する磁気コアを備え、前記励磁巻線及び前記検出巻線の、少なくとも一つの巻線を構成する前記シートコイルの表裏面にそれぞれ多極形式により構成した同一のコイルパターンによるコイル部を設けるとともに、各コイル部における一方のコイル部の電気的位相を、他方のコイル部の電気的位相に対して１８０〔゜〕を異ならせてなることを特徴とするレゾルバ。
- 前記コイルパターンは、周方向の導線部（周導線部）と径方向の導線部（径導線部）を組合わせることにより、周方向に沿って矩形波状に形成してなることを特徴とする請求項１記載のレゾルバ。
- 前記コイルパターンは、前記周導線部の幅寸法を、前記径導線部の幅寸法よりも大きく設定することを特徴とする請求項２記載のレゾルバ。
- 前記シートコイルは、前記コイルパターンにおける前記径導線部間に開孔部を設け、当該開孔部間のシートブリッジ部を、前記磁気コアのコア面に設けたシート収容溝部に収容してなることを特徴とする請求項１，２又は３記載のレゾルバ。
- 前記励磁巻線に、高周波信号により励磁信号を振幅変調し、かつ当該高周波信号の極性を前記励磁信号の極性反転位置で反転させた変調信号を入力し、前記検出巻線から出力する変調信号を復調して前記検出信号を得ることを特徴とする請求項１～４のいずれかに記載のレゾルバ。
- 前記シートコイルにおける、前記１８０〔゜〕位相を異ならせたコイル部を有するシートコイル以外のシートコイルの少なくとも一つには、一方のコイル部の電気的位相が、他方のコイル部の電気的位相に対して、磁束分布の高調波成分を打ち消す電気角度ε〔゜〕だけ位相が異なる磁束補正機能部を設けてなることを特徴とする請求項１～５のいずれかに記載のレゾルバ。
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