JP2007114074A - Variable reluctance type resolver - Google Patents

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隆 中原
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a variable reluctance type resolver, having axial double angle of 2X which can detect actual rotation angle starting from a specified rotation angle standard point as the start point, and moreover, which is simple in structure. <P>SOLUTION: The variable reluctance type resolver with an axial double angle of 2X changes the value of the gap permeance between a coil on a stator and a rotor, in accordance with a sinusoidal function according to the rotation angle of the rotor. The perimeters 201, 202 of the rotor are defined by standard radii 101, 102. When a clockwise angle ϕ lies within the range of 270 to 90 degrees, with a rotor rotating shaft 103 as the center, the value of the standard radius 101 is set to R<SB>01</SB>. When the angle ϕ lies within the range of 90 to 270 degrees, the value of the standard radius 102 is set to R<SB>02</SB>, which is smaller than R<SB>01</SB>. Detection voltages of coils, which are located at axially symmetric positions with respect to the rotor rotating shaft 103, are output. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、回転モータ、ジェネレータ等において回転角度検出センサとして用いられるバリアブルリラクタンス型レゾルバに関し、特に検出角度の不定性を除き、1つの回転角基準点を起点とする実回転角度の特定が可能な軸倍角2Xのバリアブルリラクタンス型レゾルバに関する。   The present invention relates to a variable reluctance resolver used as a rotation angle detection sensor in a rotary motor, a generator or the like, and in particular, the actual rotation angle can be specified with one rotation angle reference point as a starting point, excluding indefinite detection angle. The present invention relates to a variable reluctance resolver having a shaft angle multiplier of 2X.

一般にバリアブルリラクタンス型レゾルバは、各種の回転モータまたはジェネレータ等において、回転数制御用または転流制御用の回転角度検出センサとして使用されている。図9(a)は、従来から一般に使用されているバリアブルリラクタンス型レゾルバの一例の外観を概念的に示す斜視図である。図9(b)は、回転軸に平行な方向から見たレゾルバの正面図である。図9のレゾルバはステータ1とロータ2を有し、ステータ1には励磁用及び検出用コイル3が設けてある。ロータ2は、図9を参照して明らかなように、コイルを備えず、珪素鋼板などの磁性体のみで形成されている。ステータ1には、8個の励磁/検出用のコイル3が設けられている。   In general, a variable reluctance resolver is used as a rotational angle detection sensor for rotational speed control or commutation control in various rotary motors or generators. FIG. 9 (a) is a perspective view conceptually showing the appearance of an example of a variable reluctance resolver that has been conventionally used. FIG. 9B is a front view of the resolver viewed from a direction parallel to the rotation axis. The resolver in FIG. 9 has a stator 1 and a rotor 2, and the stator 1 is provided with excitation and detection coils 3. As is apparent with reference to FIG. 9, the rotor 2 does not include a coil and is formed only of a magnetic material such as a silicon steel plate. The stator 1 is provided with eight excitation / detection coils 3.

ロータ2の外周形状は、コイル3とロータ2の外周との間のギャップパーミアンスが、ロータ2の回転角度の正弦波関数となるように形成されている。ロータ2の回転に応じて、コイル3からは、ロータ2の回転角度を検出するための正弦波状の電圧が出力される。レゾルバは一種の回転角度検出センサであるから、レゾルバの回転角度検出精度を高めることが好ましい。そこで、ロータ2の1回転に対応してn周期に相当する正弦波状電圧の出力を得るレゾルバが、nXレゾルバと呼称され、実用されている。ここで、nは軸倍角数である。   The outer peripheral shape of the rotor 2 is formed such that the gap permeance between the coil 3 and the outer periphery of the rotor 2 is a sine wave function of the rotation angle of the rotor 2. In accordance with the rotation of the rotor 2, a sinusoidal voltage for detecting the rotation angle of the rotor 2 is output from the coil 3. Since the resolver is a kind of rotation angle detection sensor, it is preferable to improve the rotation angle detection accuracy of the resolver. Therefore, a resolver that obtains a sinusoidal voltage output corresponding to n cycles corresponding to one rotation of the rotor 2 is called an nX resolver and is in practical use. Here, n is a shaft angle multiplier.

上記nXレゾルバは、ロータ2の1回転に対応してn周期分の正弦波状電圧が出力される。このnXレゾルバは、何らかの工夫を加えない原理的な構造のままでは、特定の回転角基準点を起点とする実回転角度を検出できない。例えば、Xが2であれば、2Xレゾルバの出力から、回転角基準点を起点として、ロータ2の回転角度がθ又はθ+180度の何れかであることは検出できるが、θ又はθ+180度のうちの何れであるかを特定できない。即ち、単なる2Xレゾルバの出力でロータの回転角度を検出するならば、ロータの回転角度検出には180度の不定性が残る。2Xレゾルバを完全な回転角度検出センサとして用いるには、検出角度の不定性を除去し、1つの回転角基準点を起点とするロータの実回転角度を特定できるものが求められる。   The nX resolver outputs a sinusoidal voltage for n cycles corresponding to one rotation of the rotor 2. This nX resolver cannot detect an actual rotation angle starting from a specific rotation angle reference point if the principle structure is not modified. For example, if X is 2, it can be detected from the output of the 2X resolver that the rotation angle of the rotor 2 is either θ or θ + 180 degrees starting from the rotation angle reference point. Cannot be specified. That is, if the rotation angle of the rotor is detected with a simple 2X resolver output, 180 degrees of indefiniteness remains in the detection of the rotation angle of the rotor. In order to use the 2X resolver as a complete rotation angle detection sensor, it is necessary to remove the ambiguity of the detection angle and specify the actual rotation angle of the rotor starting from one rotation angle reference point.

検出角度の不定性を除くために従来から各種の手段が提案されている。例えば、特許文献1(特開平05−010779)においては、nXレゾルバに1Xレゾルバを組み合わせて構成される磁気レゾルバに対する改善提案が示されている。この提案においては、1XレゾルバとnXレゾルバのロータコアをロータ板の同一平面状に配置するとともに、これらの両レゾルバに設けられている突極もステータ板の同一平面状に配置することによって、両レゾルバの配置構造の扁平化を図ることが可能となり、且つ、1Xレゾルバ及びnXレゾルバにおいては、共に前記ロータコアと前記突極との間の対向面積の変化を基にして、回転角度位置を検出する機能が付与されていることにより、ロータとステータ間の微小ギャップの変化を基に回転角度位置を検出する偏心型の磁気レゾルバに比べて、温度変化やモーメント荷重のなどの誤差要因による影響を受け難い磁気レゾルバが実現できるものとしている。   Various means have been proposed in the past to eliminate the indefiniteness of the detection angle. For example, Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 05-010779) discloses an improvement proposal for a magnetic resolver configured by combining a 1X resolver with an nX resolver. In this proposal, the rotor cores of the 1X resolver and the nX resolver are arranged on the same plane of the rotor plate, and the salient poles provided on both of these resolvers are also arranged on the same plane of the stator plate. The 1X resolver and the nX resolver both have a function of detecting the rotational angle position based on the change in the facing area between the rotor core and the salient pole. Is less affected by error factors such as temperature change and moment load compared to an eccentric type magnetic resolver that detects the rotational angle position based on a minute gap change between the rotor and stator. It is assumed that a magnetic resolver can be realized.

また、他の例として、特許文献2(特開2000−258187)には、従来のバリアブルリラクタンス型レゾルバにおいて利用されている零位置検出装置を改善する提案が記載されている。本提案においては、励磁用及び検出用のコイルに加えて、零位置検出コイルを新たにステータに設けるとともに、ロータに対しては、凹部または凸部からなる検出部を設けることにより、該検出部の位置を、零位置検出コイルから出力される電圧変化により検出することができるものとしている。
特開平05−010779 特開2000−258187
As another example, Patent Document 2 (Japanese Patent Laid-Open No. 2000-258187) describes a proposal for improving a zero position detection device used in a conventional variable reluctance resolver. In this proposal, in addition to the excitation and detection coils, a zero-position detection coil is newly provided in the stator, and the rotor is provided with a detection unit consisting of a concave portion or a convex portion. This position can be detected by a voltage change output from the zero position detection coil.
JP 05-010779 JP 2000-258187 A

上述した従来のバリアブルリラクタンス型レゾルバにはそれぞれ解決するべき課題がある。特許文献1に開示された磁気レゾルバは、偏平化を意図して、それぞれ平板上に形成される1XレゾルバとnXレゾルバを含む二組のレゾルバが、相対向する形態にて組み合わされて構成されており、構造が複雑化するとともに、サイズが大型化する。   Each of the conventional variable reluctance resolvers described above has problems to be solved. The magnetic resolver disclosed in Patent Document 1 is configured by combining two sets of resolvers each including a 1X resolver and an nX resolver formed on a flat plate in a mutually opposing form for the purpose of flattening. Therefore, the structure becomes complicated and the size increases.

また、特許文献2に記載のバリアブルリラクタンス型レゾルバの零位置検出装置は、バリアブルリラクタンス型レゾルバ本来の機能に加えて、零位置検出のための格別な構造を必要とするので、バリアブルリラクタンス型レゾルバの構造が複雑化する。
本発明の目的は、特定の回転角基準点を起点とする実回転角度を検出でき、しかも構造が簡易な軸倍角2Xのバリアブルリラクタンス型レゾルバを提供することにある。
The variable reluctance resolver zero position detection device described in Patent Document 2 requires a special structure for detecting the zero position in addition to the original function of the variable reluctance resolver. The structure becomes complicated.
An object of the present invention is to provide a variable reluctance type resolver having a shaft double angle of 2X and capable of detecting an actual rotation angle starting from a specific rotation angle reference point and having a simple structure.

前述の課題を解決するために本発明は次の手段を提供する。   In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides the following means.

(1)コイルを含まず磁性体のみで形成されるロータと、複数の励磁用コイル及び複数の検出用コイルを含むステータとを具備して構成され、該検出コイルと該ロータの外周部との間のギャップパーミアンスが該ロータの回転角に対して正弦波状に変化するように該ロータの外周形状が形成されている軸倍角2Xのバリアブルリラクタンス型レゾルバにおいて、
前記ロータの回転軸より該ロータの外周を見込む角度をφとすると、φが0度から180度にわたる範囲と180度から360度にわたる範囲とでは、前記ロータの外周形状を規定する基準半径が互いに異なることを特徴とするバリアブルリラクタンス型レゾルバ。
(1) A rotor including only a magnetic material without including a coil, and a stator including a plurality of excitation coils and a plurality of detection coils. The detection coil and an outer peripheral portion of the rotor In the variable reluctance type resolver having a shaft double angle of 2X in which the outer peripheral shape of the rotor is formed such that the gap permeance changes in a sinusoidal manner with respect to the rotation angle of the rotor,
Assuming that the angle at which the outer periphery of the rotor is viewed from the rotation axis of the rotor is φ, the reference radius defining the outer peripheral shape of the rotor is mutually in the range where φ ranges from 0 ° to 180 ° and from 180 ° to 360 °. Variable reluctance type resolver characterized by being different.

(2)前記ロータの回転角度を特定するための電圧出力端が、前記回転軸に関し軸対称の位置にある2つの前記検出用コイルに設けてあることを特徴とする前記(1)に記載のバリアブルリラクタンス型レゾルバ。 (2) The voltage output terminal for specifying the rotation angle of the rotor is provided in the two detection coils that are axially symmetric with respect to the rotation axis. Variable reluctance type resolver.

上記の本発明の構成では、ロータが、ロータ回転軸より該ロータ外周を見込む180度の角度区分により2等分され、ロータの外周形状がそれぞれの角度区分に対応して、異なる2つの基準半径により規定される。そこで、ロータ回転軸に関し対称な位置に配置される一対の検出用コイルからの出力電圧に差を生じ、ロータが180度回転する度に、該電圧差の極性が正負何れかに反転する。この構成を採用した軸倍角2Xのバリアブルリラクタンス型レゾルバでは、該電圧差の極性を判別することにより、ロータの回転角度検出における180度の不定性が除かれ、回転角基準点を起点とするロータの回転角度が特定される。このように、本発明によれば、ロータの外周形状を相違なる2つの基準半径で規定するという簡単な構成だけで、ロータの回転角度検出における180度の不定性を除き、ロータの回転角度の特定を可能にする軸倍角2Xのバリアブルリラクタンス型レゾルバを提供できる。  In the above-described configuration of the present invention, the rotor is divided into two equal parts by the 180 degree angle sections that allow the rotor outer periphery to be seen from the rotor rotation shaft, and the outer peripheral shape of the rotor is different from the two reference radii corresponding to each angle section It is prescribed by. Therefore, a difference is generated in the output voltage from the pair of detection coils arranged at symmetrical positions with respect to the rotor rotation axis, and the polarity of the voltage difference is reversed to either positive or negative each time the rotor rotates 180 degrees. In a variable reluctance type resolver having a shaft double angle of 2X employing this configuration, the polarity of the voltage difference is discriminated to remove the 180 degree indefiniteness in detecting the rotation angle of the rotor, and the rotor starting from the rotation angle reference point The rotation angle is specified. As described above, according to the present invention, the rotational angle of the rotor can be determined only by a simple configuration in which the outer peripheral shape of the rotor is defined by two different reference radii, except for indefiniteness of 180 degrees in detecting the rotational angle of the rotor. It is possible to provide a variable reluctance type resolver having a shaft double angle of 2X that enables identification.

次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。本実施形態は、軸倍角2Xのバリアブルリラクタンス型レゾルバであり、励磁用及び検出用の複数のコイルが配置されるステータと、コイルを有せず、鉄、珪素鋼板などの磁性材料により形成されるロータとにより構成される。図1は、本実施形態において、所定の基準半径に対応して、ロータの外周形状を規定する仕方を模式的に示した図である。図において、103はロータの回転軸、201及び202はそのロータの外周である。101及び102は、ロータの外周201及び202をそれぞれ規定する基準半径である。R01及びR02はそれぞれ基準半径101及び102の値(長さ、R01>R02)である。φは、ロータ回転軸103を中心として、時計回り方向に推移する極座標上の角度である。δ0は、φが45度及び135度並びに225度及び315度であるときの基準半径とロータとのギャップである。δ1は、φが0度及び180度であるときの基準半径とロータとのギャップである。R1は、φが270度から90度の間にあるときのロータの半径である。また、R2は、φが90度から270度の間にあるときのロータの半径である。 Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The present embodiment is a variable reluctance type resolver having a shaft angle multiplier of 2X, and is formed of a stator in which a plurality of coils for excitation and detection are arranged, and a magnetic material such as iron or silicon steel plate that does not have a coil. It is composed of a rotor. FIG. 1 is a diagram schematically showing how to define the outer peripheral shape of the rotor corresponding to a predetermined reference radius in the present embodiment. In the figure, reference numeral 103 denotes a rotating shaft of the rotor, and 201 and 202 denote the outer periphery of the rotor. 101 and 102 are reference radii that define the outer peripheries 201 and 202 of the rotor, respectively. R 01 and R 02 are values of the reference radii 101 and 102 (length, R 01 > R 02 ), respectively. φ is an angle in polar coordinates that changes clockwise about the rotor rotation axis 103. δ 0 is a gap between the reference radius and the rotor when φ is 45 degrees and 135 degrees and 225 degrees and 315 degrees. δ 1 is a gap between the reference radius and the rotor when φ is 0 degree and 180 degrees. R 1 is the radius of the rotor when φ is between 270 and 90 degrees. R 2 is the radius of the rotor when φ is between 90 degrees and 270 degrees.

φが270度から90度の角度範囲においては、ロータの外周201の形状は、基準半径101で規定される。また、φが90度から270度の角度範囲においては、ロータの外周202の形状は基準半径102で規定される。ロータの半径R1,R2を以下に述べるように規定することにより、ロータの外周201及び202とステータの各コイルとのギャップにおけるパーミアンス(ギャップパーミアンス)は、ロータの回転角度に応じて、正弦波状に変化する。 In the angle range of φ from 270 degrees to 90 degrees, the shape of the outer periphery 201 of the rotor is defined by the reference radius 101. Further, in the angle range of φ from 90 degrees to 270 degrees, the shape of the outer periphery 202 of the rotor is defined by the reference radius 102. By defining the radii R 1 and R 2 of the rotor as described below, the permeance (gap permeance) in the gap between the outer periphery 201 and 202 of the rotor and each coil of the stator is sine according to the rotation angle of the rotor. It changes in a wave shape.

ロータの半径R1及びR2は、式(1)及び式(2)によりそれぞれ与えられる。
1=R01−δ0/{1+(δ0/δ1−1)cos2φ}・・・・・(1)
2=R02−δ0/{1+(δ0/δ1−1)cos2φ}・・・・・(2)
1:φ=270度から90度におけるロータ回転軸103からロータ外周201までの径
2:φ=90度から270度におけるロータ回転軸103からロータ外周202までの径
01:基準半径101の値(長さ)
02:基準半径102の値(長さ)
δ0:φ=45°,135°,225°,315°におけるロータ外周201と基準半径101とのギャップ
δ1:φ=0°,180°におけるロータ外周202と基準半径102とのギャップ
なお、δ0>δ1である。
The rotor radii R 1 and R 2 are given by equations (1) and (2), respectively.
R 1 = R 01 −δ 0 / {1+ (δ 0 / δ 1 −1) cos 2φ} (1)
R 2 = R 02 −δ 0 / {1+ (δ 0 / δ 1 −1) cos2φ} (2)
R 1 : Diameter from the rotor rotation shaft 103 to the rotor outer periphery 201 at φ = 270 ° to 90 °
R 2 : Diameter from the rotor rotation shaft 103 to the rotor outer periphery 202 at φ = 90 ° to 270 °
R 01 : Value of the reference radius 101 (length)
R 02 : Value of the reference radius 102 (length)
δ 0 : Gap between rotor outer circumference 201 and reference radius 101 at φ = 45 °, 135 °, 225 °, 315 °
δ 1 : Gap between rotor outer periphery 202 and reference radius 102 at φ = 0 ° and 180 °
Note that δ 0 > δ 1 .

図2は、図1を参照して上に説明した式(1),(2)で規定された外周形状のロータ2を備える実施の形態(軸倍角2Xのバリアブルリラクタンス型レゾルバ)におけるステータ上のコイルとロータ2との配置関係を示す概念図である。ステータ上のコイルの数が2n(n:正の整数)であるとし、コイルの数を一般化して説明する。コイルはT1,T2,T3,・・・・Tn−1,T,Tn+1,Tn+2,・・・・T2nなる記号で示してある。ロータ2の動的な回転角度の記号として、θを用いる。なお、各コイルはSIN出力コイル或いはCOS出力コイルを構成するものであり、SIN出力はT1,T3,・・・・T2n−1の各コイルを直列接続して出力される信号であり、COS出力はT2,T4,・・・・T2nの各コイルを直列接続して出力される信号である。 FIG. 2 shows a state of the stator in the embodiment (variable reluctance resolver having a shaft angle multiplier of 2X) including the rotor 2 having the outer peripheral shape defined by the equations (1) and (2) described above with reference to FIG. FIG. 3 is a conceptual diagram showing a positional relationship between a coil and a rotor 2. It is assumed that the number of coils on the stator is 2n (n: a positive integer), and the number of coils is generalized for explanation. Coil T 1, T 2, T 3 , ···· T n-1, T n, T n + 1, T n + 2, are indicated by · · · · T 2n becomes symbols. As a symbol of the dynamic rotation angle of the rotor 2, θ is used. Each coil constitutes a SIN output coil or a COS output coil, and the SIN output is a signal output by connecting T 1 , T 3 ,... T 2n−1 coils in series. , COS output is a signal output by connecting T 2 , T 4 ,..., T 2n coils in series.

本実施形態においては、図2に示されるように、コイルT1,T2,T3,・・・・Tn−1,T,Tn+1,Tn+2,・・・・T2nの頭部は、全て基準半径101に接する位置で、ステータ1に均等間隔にて配置される。また図2は、ロータ2が時計周り方向に回転角度0度の起点から、90度回転した状態を示している。回転角度θが0度から180度の間においては、コイルT1とロータ2との間のギャップG1は、下記(3)式で表される。
1=R01−R1
=δ0/{1+(δ0/δ1−1)cos2θ}・・・・・・・(3)
1:コイルT1とロータ2とのギャップ
In the present embodiment, as shown in FIG. 2, the coil T 1, T 2, T 3 , ···· T n-1, T n, T n + 1, T n + 2, head · · · · T 2n All the parts are arranged on the stator 1 at equal intervals at a position in contact with the reference radius 101. FIG. 2 shows a state in which the rotor 2 is rotated 90 degrees in the clockwise direction from the starting point at a rotation angle of 0 degrees. When the rotation angle θ is between 0 ° and 180 °, the gap G 1 between the coil T 1 and the rotor 2 is expressed by the following equation (3).
G 1 = R 01 −R 1
= Δ 0 / {1+ (δ 0 / δ 1 −1) cos 2θ} (3)
G 1 : Gap between coil T 1 and rotor 2

またロータ回転軸103に関しコイルT1と軸対称の角度に位置するコイルTn+1とロータ2との間のギャップGn+1は、同じく回転角度θが0度から180度の範囲内において下記(4)式で表される。
n+1=R01−R2
=R01−R02+δ0/{1+(δ0/δ1−1)cos2θ}
・・・・・・・・・・・・(4)
n+1:コイルTn+1とロータ2とのギャップ
The gap G n + 1 between the rotor T 2 and the coil T n + 1 located at an angle symmetrical to the coil T 1 with respect to the rotor rotation shaft 103 is the following (4) when the rotation angle θ is in the range of 0 ° to 180 °. It is expressed by a formula.
G n + 1 = R 01 -R 2
= R 01 -R 02 + δ 0 / {1+ (δ 0 / δ 1 -1) cos 2θ}
.... (4)
G n + 1 : Gap between coil T n + 1 and rotor 2

上記の式(3)及び式(4)を参照して明らかなように、回転角度θが0度から180度の間においては、G1<Gn+1であり、コイルTn+1におけるギャップパーミアンスの値は、コイルT1におけるギャップパーミアンスの値よりも小さい値をとる。また、回転角度θが180度から360度では、上記とは逆にG1>Gn+1となる。 As apparent from the above equations (3) and (4), when the rotation angle θ is between 0 degrees and 180 degrees, G 1 <G n + 1 and the value of the gap permeance in the coil T n + 1 Takes a value smaller than the value of the gap permeance in the coil T 1 . On the other hand, when the rotation angle θ is 180 ° to 360 °, G 1 > G n + 1 is satisfied.

コイルT1より出力される電圧をV1とし、コイルTn+1より出力される電圧をVn+1とすると、回転角度θが0度から180度の間では、V1>Vn+1であり、その差V1−Vn+1を△Vとすると、△V>0となり、電圧差△Vの極性は正となる。回転角度θが180度から360度の間では、ギャップパーミアンスの値の大小関係が逆転し、V1<Vn+1となり、電圧差△Vの極性は負となる。この現象はコイルT1とコイルTn+1との間の関係のみに止まらず、回転軸103に関し互いに対称な位置にあり対をなす他の全てコイル対間においても同様である。例えば、コイルT2とコイルTn+2との間、またはコイルTn とコイルT2nとの間においても全く同様である。即ち、回転軸103に関し互いに対称な位置にある1対のコイルに注目し、該1対のコイルで検出される誘起電圧の差△Vをとって△Vの極性を判別することにより、ロータ2の回転位置が、一周期目に対応する回転位置であるのか、または二周期目に対応する回転位置であるのかを判定することができる。従って、2Xレゾルバにおける回転角度検知上の不定性が除去され、ロータ2の回転角度θを確定的に検知することが可能となる。 Assuming that the voltage output from the coil T 1 is V 1 and the voltage output from the coil T n + 1 is V n + 1 , V 1 > V n + 1 when the rotation angle θ is between 0 ° and 180 °. When V 1 −V n + 1 is ΔV, ΔV> 0, and the polarity of the voltage difference ΔV is positive. When the rotation angle θ is between 180 degrees and 360 degrees, the magnitude relationship of the gap permeance value is reversed, V 1 <V n + 1 , and the polarity of the voltage difference ΔV is negative. This phenomenon is not limited only to the relationship between the coil T 1 and the coil T n + 1, and the same applies to all other pairs of coils that are in symmetrical positions with respect to the rotating shaft 103 and make a pair. For example, the same is true between the coil T 2 and the coil T n + 2 or between the coil T n and the coil T 2n . That is, paying attention to a pair of coils that are symmetrical to each other with respect to the rotating shaft 103, and by taking the difference ΔV of the induced voltage detected by the pair of coils and determining the polarity of ΔV, the rotor 2 It is possible to determine whether the rotation position is a rotation position corresponding to the first period or a rotation position corresponding to the second period. Therefore, indefiniteness in detecting the rotation angle in the 2X resolver is removed, and the rotation angle θ of the rotor 2 can be detected deterministically.

次に、本発明の一実施例について図1、図3、図4、図5、図6、図7及び図8を参照して説明する。本実施例においては、図1における基準半径及びギャップについて、基準半径101の値R01は15.000mm、基準半径102の値R02は14.090mm、ギャップδ0は2mm、ギャップδ1は1mmに設定される。 Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1, 3, 4, 5, 6, 7 and 8. In this embodiment, for the reference radius and gap in FIG. 1, the value R 01 of the reference radius 101 is 15.000 mm, the value R 02 of the reference radius 102 is 14.090 mm, the gap δ 0 is 2 mm, and the gap δ 1 is 1 mm. Is done.

図3は本実施例のステータ1とロータ2との間の配置関係を示した概念図であり、破線により示される8個のコイルT1,T2,T3,T4,T5,T6,T7及びT8の頭部は、全て該基準半径101に接する位置でステータ1に均等間隔にて配置される。図4は、図3の具体的な構造を示した概念図である。このような配置で、基準半径101、基準半径102と、ギャップδ0,δ1の各値を設定することにより、コイルT1,T2,T3及びT4からは、図5に示される正弦波状の電圧V1,V2,V3及びV4がそれぞれ発生し、コイルT5,T6,T7及びT8からは、図6に示される正弦波状の電圧V5,V6,V7及びV8がそれぞれ発生する。 FIG. 3 is a conceptual diagram showing the positional relationship between the stator 1 and the rotor 2 of the present embodiment, and the eight coils T 1 , T 2 , T 3 , T 4 , T 5 , T shown by broken lines. 6 , T 7, and T 8 are all arranged at equal intervals on the stator 1 at a position in contact with the reference radius 101. FIG. 4 is a conceptual diagram showing a specific structure of FIG. By setting the reference radius 101, the reference radius 102, and the values of the gaps δ 0 and δ 1 with such an arrangement, the coils T 1 , T 2 , T 3 and T 4 are shown in FIG. Sinusoidal voltages V 1 , V 2 , V 3, and V 4 are generated, respectively, and from the coils T 5 , T 6 , T 7, and T 8 , sinusoidal voltages V 5 , V 6 , V 7 and V 8 are generated, respectively.

図5及び図6を参照して明らかなように、各コイルの出力電圧は、ロータ2の回転角度θが0度から360度の範囲で2周期の出力電圧となる。回転角度θが0度から180度の間と180度から360度の間とを比較すると、ロータ2の半径がR1とR2で異なるから、出力電圧も異なる。図5において、例えばコイルT1の場合は、出力電圧V1は、90度の状態において1.5Vとなり、270度の状態においては(1.5−δV)Vとなる。図6において、コイルT5の場合は、出力電圧V5は、90度の状態において(1.5−δV)となり、270度の状態においては1.5Vとなる。 As is apparent with reference to FIGS. 5 and 6, the output voltage of each coil becomes an output voltage of two cycles when the rotation angle θ of the rotor 2 is in the range of 0 degrees to 360 degrees. When the rotation angle θ is between 0 ° and 180 ° and between 180 ° and 360 °, the output voltage is also different because the radius of the rotor 2 is different between R 1 and R 2 . In FIG. 5, for example, in the case of the coil T 1 , the output voltage V 1 is 1.5 V in the state of 90 degrees and (1.5−δV) V in the state of 270 degrees. In FIG. 6, in the case of the coil T 5 , the output voltage V 5 is (1.5−δV) in the 90 degree state and 1.5 V in the 270 degree state.

従って、コイルT1より出力される電圧V1と、コイルT5より出力される電圧V5との電圧差△Vを調べるならば、回転角度θが0度から180度の間で、△V>0、極性は正となり、回転角度θが180度から360度の間で、△V<0、極性は負となる。 Therefore, if the voltage difference ΔV between the voltage V 1 output from the coil T 1 and the voltage V 5 output from the coil T 5 is examined, the rotation angle θ is between 0 ° and 180 °, and ΔV > 0, polarity is positive, rotation angle θ is between 180 degrees and 360 degrees, ΔV <0, polarity is negative.

図7は、コイルT1より出力される電圧V1と、コイルT5より出力される電圧V5との電圧差△Vの値の変化を、回転角度θの0度〜360度の範囲にわたり示す。なお図7における縦軸の数値の表示は、例えば[2.5E-02]の場合は、[2.5×10-2] を表している。 Figure 7 is a voltages V 1 output from the coil T 1, the change in the value of the voltage difference △ V between the voltage V 5 output from the coil T 5, over 0 to 360 ° range of the rotation angle θ Show. Note display numbers on the vertical axis in FIG. 7, for example, in the case of [2.5E-02], [2.5 × 10 -2] Represents.

図8は、回転角度θが0度から360度の範囲における、本実施例の角度検出誤差を示す。ロータ2に対する基準半径の値を、一周期目と二周期目において変えたことに起因する角度検出誤差は、±0.0002度以内と極めて小さい値であり、バリアブルリラクタンス型レゾルバに対して要求される角度誤差(0.2度から1度)と対比して十分に小さい。このように、実用上十分な角度精度が得られる。   FIG. 8 shows the angle detection error of the present embodiment when the rotation angle θ is in the range of 0 degrees to 360 degrees. The angle detection error caused by changing the reference radius value for the rotor 2 in the first and second periods is an extremely small value within ± 0.0002 degrees, and is an angle required for a variable reluctance resolver. It is sufficiently small compared with the error (from 0.2 degrees to 1 degree). Thus, practically sufficient angular accuracy can be obtained.

上述の本発明の実施例では、ロータ回転軸103に関し互いに軸対称の位置にあるコイルの出力電圧の差△Vを参照し、その△Vの極性を判別することにより、軸倍角2Xのバリアブルリラクタンス型レゾルバにおける回転角度検知上の不定性が除去され、ロータ2の回転角度θを一義的に特定することが可能となる。この実施例に示すように、本発明による軸倍角2Xのバリアブルリラクタンス型レゾルバでは、格別な要素の付加はなく、外周形状を工夫したロータが特徴であり、その構造は実に簡単である。したがって、本発明の軸倍角2Xのバリアブルリラクタンス型レゾルバは、格別な要素の付加により回転角度θを一義的に特定できるようにする特許文献1,2記載の構造とは相違し、簡単な構造で製造できる。   In the above-described embodiment of the present invention, the variable reluctance with a shaft double angle of 2X is obtained by referring to the difference ΔV between the output voltages of the coils at axially symmetrical positions with respect to the rotor rotation shaft 103 and determining the polarity of the ΔV. Indefiniteness in detecting the rotation angle in the mold resolver is removed, and the rotation angle θ of the rotor 2 can be uniquely specified. As shown in this embodiment, the variable reluctance type resolver having a shaft angle multiplier of 2X according to the present invention is characterized by a rotor with a specially designed outer peripheral shape without any particular elements added thereto, and its structure is very simple. Therefore, the variable reluctance type resolver having a shaft multiplication angle of 2X according to the present invention is different from the structures described in Patent Documents 1 and 2 that allow the rotational angle θ to be uniquely specified by adding a special element. Can be manufactured.

本発明の実施形態において、ロータの外周形状を規定する方法を模式的に示した図である。In embodiment of this invention, it is the figure which showed typically the method of prescribing | regulating the outer periphery shape of a rotor. 図1の実施形態におけるステータ上のコイルとロータとの間の配置関係を示した概念図である。It is the conceptual diagram which showed the arrangement | positioning relationship between the coil on the stator and rotor in embodiment of FIG. 本発明の実施例におけるステータ上のコイルとロータとの間の配置関係を示した概念図である。It is the conceptual diagram which showed the arrangement | positioning relationship between the coil on the stator and rotor in the Example of this invention. 図3の実施例の具体的な構造を示した概念図である。It is the conceptual diagram which showed the specific structure of the Example of FIG. 図3の実施例において、ロータの回転角度とコイルT1,T2,T3,T4から出力される電圧との関係を示す図表である。 4 is a chart showing a relationship between a rotation angle of a rotor and voltages output from coils T 1 , T 2 , T 3 , and T 4 in the embodiment of FIG. 図3の実施例において、ロータの回転角度とコイルT5,T6,T7,T8から出力される電圧との関係を示す図表である。4 is a chart showing a relationship between a rotation angle of a rotor and voltages output from coils T 5 , T 6 , T 7 , T 8 in the embodiment of FIG. 図3の実施例において、回転軸に関し互いに対称な位置にあるコイルからの出力電圧の差△Vとロータの回転角度との関係を示す図表である。FIG. 4 is a chart showing the relationship between the output voltage difference ΔV from the coils located symmetrically with respect to the rotation axis and the rotation angle of the rotor in the embodiment of FIG. 3. 図3の実施例において、ロータの回転角度と角度検出誤差との関係を示す図表である。4 is a chart showing the relationship between the rotation angle of the rotor and the angle detection error in the embodiment of FIG. 従来例のバリアブルリラクタンス型レゾルバの具体的構成を示した概念図である。It is the conceptual diagram which showed the specific structure of the variable reluctance type resolver of a prior art example.

符号の説明Explanation of symbols

1 ステータ
2 ロータ
3 コイル
103 ロータの回転軸
101,102 ロータの外周201及び202をそれぞれ規定する基準半径
201,202 ロータの外周
01,R02 基準半径101及び102の値(長さ、R01>R02
φ ロータ形状を規定するための、ロータ回転軸103を中心として、時計回り方向に推移する極座標上の角度
θ ロータの回転角度
δ0 φが45度及び135度並びに225度及び315度であるときの基準半径とロータとのギャップ
δ1 φが0度及び180度であるときの基準半径とロータとのギャップ
1 φが0度〜180度の間にあるときのロータの半径
2 φが180度〜360度の間にあるときのロータの半径
1,T2,T3,T4,T5,T6,T7,T8 コイル
△V 回転軸103に関し互いに対称な位置のコイルの出力電圧の差
1,V2,V3,V4, V5,V6,V7,V8 コイルT1,T2,T3,T4,T5,T6,T7,T8の出力電圧
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Stator 2 Rotor 3 Coil 103 Rotor's rotating shaft 101, 102 Reference radius 201 and 202 which define rotor outer periphery 201 and 202, respectively Rotor outer periphery R01 , R02 Reference radius 101 and 102 value (length, R01) > R02 )
φ To define the rotor shape, the angle in polar coordinates that moves clockwise around the rotor rotation axis 103 θ The rotation angle of the rotor δ 0 When φ is 45 degrees, 135 degrees, 225 degrees, and 315 degrees Gap between the reference radius of the rotor and the rotor δ 1 φ is 0 degrees and 180 degrees, and the gap between the reference radius and the rotor R 1 φ is between 0 degrees and 180 degrees, and the rotor radius R 2 φ is Radius of rotor when it is between 180 degrees and 360 degrees T 1 , T 2 , T 3 , T 4 , T 5 , T 6 , T 7 , T 8 coil ΔV Coil at positions symmetrical to each other with respect to rotating shaft 103 Difference of output voltages V 1 , V 2 , V 3 , V 4 , V 5 , V 6 , V 7 , V 8 coils T 1 , T 2 , T 3 , T 4 , T 5 , T 6 , T 7 , T 8 output voltage

Claims (2)

コイルを含まず磁性体のみで形成されるロータと、複数の励磁用コイル及び複数の検出用コイルを含むステータとを具備して構成され、該検出コイルと該ロータの外周部との間のギャップパーミアンスが該ロータの回転角に対して正弦波状に変化するように該ロータの外周形状が形成されている軸倍角2Xのバリアブルリラクタンス型レゾルバにおいて、
前記ロータの回転軸より該ロータの外周を見込む角度をφとすると、φが0度から180度にわたる範囲と180度から360度にわたる範囲とでは、前記ロータの外周形状を規定する基準半径が互いに異なることを特徴とするバリアブルリラクタンス型レゾルバ。
A gap between the detection coil and the outer periphery of the rotor, the rotor including only a magnetic material without a coil, and a stator including a plurality of excitation coils and a plurality of detection coils. In a variable reluctance type resolver having a shaft angle multiplier of 2X in which the outer peripheral shape of the rotor is formed such that the permeance changes sinusoidally with respect to the rotation angle of the rotor,
Assuming that the angle at which the outer periphery of the rotor is viewed from the rotation axis of the rotor is φ, the reference radius defining the outer peripheral shape of the rotor is mutually in the range where φ ranges from 0 ° to 180 ° and from 180 ° to 360 °. Variable reluctance type resolver characterized by being different.
前記ロータの回転角度を特定するための電圧出力端が、前記回転軸に関し軸対称の位置にある2つの前記検出用コイルに設けてあることを特徴とする請求項1に記載のバリアブルリラクタンス型レゾルバ。   2. The variable reluctance resolver according to claim 1, wherein a voltage output terminal for specifying a rotation angle of the rotor is provided in the two detection coils that are axially symmetric with respect to the rotation axis. .
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2010044046A (en) * 2008-07-14 2010-02-25 Tdk Corp Angle detecting apparatus and angle detecting method
JP2010054495A (en) * 2008-07-30 2010-03-11 Tdk Corp Angle detecting apparatus and angle detecting method
JP2012233763A (en) * 2011-04-28 2012-11-29 Minebea Co Ltd Vr type resolver and angle detection system

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