JP2008032623A

JP2008032623A - Finite angle detector

Info

Publication number: JP2008032623A
Application number: JP2006208149A
Authority: JP
Inventors: Yoshimi Kikuchi; 良巳菊池; Tadashi Okada; 匡史岡田; Kanji Kitazawa; 完治北沢; Hisafumi Mimura; 尚史三村
Original assignee: Tamagawa Seiki Co Ltd
Current assignee: Tamagawa Seiki Co Ltd
Priority date: 2006-07-31
Filing date: 2006-07-31
Publication date: 2008-02-14

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain an ultraslim construction for detecting a finite angle by rotating a circular arc like magnetic body rotor to each stator provided on a circular arc like stator frame. <P>SOLUTION: In the finite angle detector, a plurality of stators 5 comprising a circular arc like stator frame 1, a coil core 20, exciting winding 4a, detecting winding 4b, and a pair of stator pieces 5a, 5b are divided and arranged, and the circular arc like magnetic body rotor 6 is interlaid in a gap 25 between the respective stator pieces 5a, 5b for the rotation. Thereby the finite angle is detected. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、有限角度検出器に関し、特に、円弧状の固定子枠に分割配置した各固定子の各固定子片間の空隙に対し、円弧状の磁性体回転子を有限角回転させることにより、回転軸振れによる空隙変動のない安定した角度検出を行い、かつ、各固定子の分割配置による隣接する各固定子巻線との磁気的干渉の少ない高精度検出を行うことができるようにするための新規な改良に関する。 The present invention relates to a finite angle detector, and in particular, by rotating an arc-shaped magnetic rotor with a finite angle relative to a gap between stator pieces of each stator divided and arranged in an arc-shaped stator frame. This makes it possible to perform stable angle detection without air gap fluctuation due to rotational shaft runout and to perform high-precision detection with little magnetic interference with adjacent stator windings due to the divided arrangement of the stators. For new improvements.

従来、用いられていたこの種の有限角度検出器として用いることができる薄型のレゾルバとしては、図５及び図６で示される回転トランスを用いた構成、及び、図２で示される特許文献１のバリアブルリラクタンス型のレゾルバの構成を挙げることができる。
すなわち、図５及び図６で示される従来構成のケーシング１内には、レゾルバ部２と回転トランス部３とが軸方向に沿って重合して配設されている。 As a thin resolver that can be used as a finite angle detector of this type that has been used in the past, a configuration using a rotary transformer shown in FIGS. 5 and 6, and Patent Document 1 shown in FIG. A configuration of a variable reluctance type resolver can be given.
That is, in the casing 1 having the conventional configuration shown in FIGS. 5 and 6, the resolver portion 2 and the rotary transformer portion 3 are arranged by being superposed along the axial direction.

また、図７において示される他の従来構成のレゾルバ部２は、輪状でレゾルバステータコイル４を有するステータ５と、前記ステータ５内に設けられコイルを有しない輪状のロータ６が回転自在に内設されている。 In addition, a resolver portion 2 of another conventional configuration shown in FIG. 7 includes a ring-shaped stator 5 having a resolver stator coil 4 and a ring-shaped rotor 6 which is provided in the stator 5 and does not have a coil. Has been.

また、前述の図５、図６及び図７におけるレゾルバの巻線の配線図は図９で示されるように構成され、励磁巻線Ｒ１、Ｒ２は１相よりなり、検出側の出力巻線Ｓ１〜Ｓ４は２相で構成されている。
また、前記各出力巻線Ｓ１〜Ｓ４による出力電圧曲線及び出力電圧方程式は図８で示される。 Further, the wiring diagrams of the resolver windings in FIGS. 5, 6 and 7 are configured as shown in FIG. 9, and the excitation windings R1 and R2 are composed of one phase, and the output winding S1 on the detection side. ˜S4 is composed of two phases.
Further, an output voltage curve and an output voltage equation by the output windings S1 to S4 are shown in FIG.

米国特許第５９２０１３５号明細書US Pat. No. 5,920,135

従来の薄型のレゾルバは、以上のように構成されていたため、次のような課題が存在していた。
すなわち、図５及び図６に開示された従来構成においては、レゾルバ部と回転トランス部とが軸方向に重合されているため、レゾルバ自体の厚さが厚く（１６ｍｍが最小）なり、より扁平な形状とすることは極めて困難であった。
また、図７の他の従来構成においては、コイルとしてはレゾルバステータコイルのみで済むが、ステータに巻回したレゾルバステータコイルがステータの両面に突出するため、このレゾルバステータコイルの絶縁用の絶縁カバー及びコイルカバー等を必要とし、これらのステータへの装置によって厚さが厚く（１０ｍｍが最小）なり、前述と同様に、扁平状に構成することが極めて困難であった。また、ロータにコイルを有していないため、検出精度には限界があった。
また、従来構成においては、ロータの外周とステータの各磁極の内周とのギャップパーミアンスの変化により回転検出を行うため、回転軸振れが発生すると空隙変動に影響していた。
また、固定子が一体構造であるため、励磁巻線により発生する磁界分布が検出用回転子極の機械的な位置により影響を受けていた。 Since the conventional thin resolver is configured as described above, the following problems exist.
That is, in the conventional configuration disclosed in FIGS. 5 and 6, since the resolver part and the rotary transformer part are superposed in the axial direction, the resolver itself is thicker (16 mm is minimum), and is flatter. It was extremely difficult to form.
In the other conventional configuration shown in FIG. 7, only a resolver stator coil is required as a coil. However, since the resolver stator coil wound around the stator protrudes on both sides of the stator, an insulating cover for insulating the resolver stator coil is used. In addition, a coil cover or the like is required, and the thickness of the stator is increased (10 mm is minimum), and it is extremely difficult to form a flat shape as described above. Further, since the rotor does not have a coil, the detection accuracy is limited.
Further, in the conventional configuration, rotation detection is performed by changing the gap permeance between the outer periphery of the rotor and the inner periphery of each magnetic pole of the stator.
In addition, since the stator has an integral structure, the magnetic field distribution generated by the excitation winding is affected by the mechanical position of the detection rotor pole.

本発明による有限角度検出器は、円弧状に形成された固定子枠と、前記固定子枠に周期的あるいは非周期的に分割配置された複数の固定子と、前記各固定子に設けられた板状をなす巻線磁芯と、前記巻線磁芯の周囲に設けられた励磁巻線及び検出巻線と、前記巻線磁芯の両面に設けられた一対の固定子片と、前記各固定子片間に形成された空隙と、前記固定子枠の近傍に回転自在に設けられ前記固定子枠の各固定子に対して偏芯あるいは半径方向に周期的に変化させた周縁を有する板状円弧形状の磁性体回転子とを備え、前記磁性体回転子の前記周縁は、前記各固定子片間の前記空隙内で回転し、前記固定子枠及び磁性体回転子は有限角で形成されている構成であり、また、前記励磁巻線と検出巻線とは、互いに重合して設けられている構成であり、また、前記磁性体回転子には、回転子固定枠が設けられている構成である。 A finite angle detector according to the present invention is provided in a stator frame formed in an arc shape, a plurality of stators arranged periodically or aperiodically on the stator frame, and each stator. A plate-shaped winding magnetic core, an excitation winding and a detection winding provided around the winding magnetic core, a pair of stator pieces provided on both surfaces of the winding magnetic core, A plate having a gap formed between stator pieces and a peripheral edge that is rotatably provided in the vicinity of the stator frame and eccentrically or periodically changed in the radial direction with respect to each stator of the stator frame A circular arc-shaped magnetic rotor, and the peripheral edge of the magnetic rotor rotates within the gap between the stator pieces, and the stator frame and the magnetic rotor are formed at a finite angle. In addition, the excitation winding and the detection winding are superposed on each other. There also the magnetic rotor has a configuration in which the rotor fixing frame is provided.

本発明による有限角度検出器は、以上のように構成されているため、次のような効果を得ることができる。
すなわち、円弧状の固定子枠に分割配置された各固定子の一対の固定子片間の空隙に設けた円弧状の磁性体回転子を有限角で回転自在とすることにより、超薄型の有限角度検出器を得ることができる。
また、一対の固定子片間の空隙が固定されているため、磁性体回転子に軸振れがある場合でも、回転に伴う有限角度信号は一対の固定子片と磁性体回転子の鎖交する量に依存しているため、安定した高精度の有限角度信号を得ることができる。
また、各固定子が分割されているため、隣接する固定子巻線との磁気的干渉も少なく、高精度の有限角度信号を得ることができる。 Since the finite angle detector according to the present invention is configured as described above, the following effects can be obtained.
That is, by making the arc-shaped magnetic rotor provided in the gap between a pair of stator pieces of each stator divided and arranged in an arc-shaped stator frame to be rotatable at a finite angle, an ultra-thin shape A finite angle detector can be obtained.
In addition, since the gap between the pair of stator pieces is fixed, even when the magnetic rotor has axial runout, a finite angle signal accompanying rotation is linked between the pair of stator pieces and the magnetic rotor. Since it depends on the quantity, a stable and highly accurate finite angle signal can be obtained.
Moreover, since each stator is divided, there is little magnetic interference with the adjacent stator windings, and a highly accurate finite angle signal can be obtained.

本発明は、円弧状の固定子枠に分割配置した各固定子の各固定子片間の空隙に対し、円弧状の磁性体回転子を有限角回転させることにより、回転軸振れによる空隙変動のない安定した角度検出を行い、かつ、各固定子の分割配置による隣接する各固定子巻線との磁気的干渉の少ない高精度検出を行うことができるようにする有限角度検出器を提供することを目的とする。 According to the present invention, by changing the arc-shaped magnetic rotor by a finite angle with respect to the gap between the stator pieces of the stator divided and arranged in the arc-shaped stator frame, the fluctuation of the gap due to the rotational shaft runout is reduced. To provide a finite angle detector capable of performing highly accurate detection with little magnetic angle interference with each adjacent stator winding by performing each stator's divisional arrangement with no stable angle detection With the goal.

以下、図面と共に本発明による有限角度検出器の好適な実施の形態について説明する。
尚、従来例と同一又は同等部分には同一符号を用いて説明する。
図１において符号１で示されるものは、非磁性材あるいは絶縁材からなり円弧状に形成された固定子枠であり、この固定子枠１は、互いに重合された一対の枠片１ａ、１ｂにより構成されている。 A preferred embodiment of a finite angle detector according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
The same reference numerals are used for the same or equivalent parts as in the conventional example.
In FIG. 1, what is indicated by reference numeral 1 is a stator frame made of a non-magnetic material or an insulating material and formed in an arc shape. This stator frame 1 is composed of a pair of frame pieces 1a and 1b superposed on each other. It is configured.

前記固定子枠１の各枠片１ａ、１ｂ間には、複数の固定子２が各々スリット１０を介して互いに独立した状態となるように分割して周期的あるいは非周期的に配置されている。 Between the frame pieces 1a and 1b of the stator frame 1, a plurality of stators 2 are divided and arranged periodically or aperiodically so as to be independent from each other via the slits 10. .

前記各固定子５は、図２及び図４で示されるように、長方形の板状をなす巻線磁芯２０の周囲に設けられ互いに重合する励磁巻線４ａ及び検出巻線４ｂと、前記巻線磁芯２０を挟持するようにこの巻線磁芯２０の両面に設けられた一対の長手板形状の固定子片５ａ、５ｂとから構成され、前記各固定子片５ａ、５ｂ間には空隙２５が形成されている。 As shown in FIGS. 2 and 4, each of the stators 5 is provided around the winding magnetic core 20 having a rectangular plate shape, and the winding 5a and the detection winding 4b overlapping each other, and the windings. It is composed of a pair of elongated plate-shaped stator pieces 5a and 5b provided on both surfaces of the winding magnetic core 20 so as to sandwich the wire magnetic core 20, and there is a gap between the stator pieces 5a and 5b. 25 is formed.

前記固定子枠１の近傍位置には、前記固定子枠１と同芯円状で円弧状に形成された磁性体回転子６が、有限角の範囲で矢印Ａに沿って回転自在に設けられている。
前記磁性体回転子６の周縁６ａは、固定子枠１の各固定子５に対して偏芯あるいは半径方向に周期的に変化させた形状となるように構成されている。前記磁性体回転子６には円弧状の回転子固定枠６Ａが設けられている。 In the vicinity of the stator frame 1, a magnetic rotor 6 concentric with the stator frame 1 and formed in an arc shape is rotatably provided along an arrow A within a finite angle range. ing.
The peripheral edge 6a of the magnetic rotor 6 is configured to be eccentric with respect to each stator 5 of the stator frame 1 or to have a shape that is periodically changed in the radial direction. The magnetic rotor 6 is provided with an arcuate rotor fixing frame 6A.

前記各固定子５の各固定子片５ａ、５ｂと前記磁性体回転子６の鎖交する量に依存して周知のように誘起電圧が発生して有限角度信号が前記検出巻線４ｂから得られるように構成され、各固定子５の数に応じて所要の有限角度信号が出力される。 As is well known, an induced voltage is generated depending on the amount of interlinkage between the stator pieces 5a and 5b of the stator 5 and the magnetic rotor 6, and a finite angle signal is obtained from the detection winding 4b. The required finite angle signal is output according to the number of the respective stators 5.

前述の構成において、前記回転子固定枠６Ａを、例えば、空間安定装置の軸方向のアクチュエータの可動子（図示せず）に接続すると、この可動子の回転と同時に前記磁性体回転子６が矢印Ａに沿って回転し、その有限回転角度が有限角度検出器３０により検出される。 In the above-described configuration, when the rotor fixing frame 6A is connected to, for example, a mover (not shown) of an actuator in the axial direction of the space stabilizer, the magnetic rotor 6 is moved to an arrow simultaneously with the rotation of the mover. A finite rotation angle is detected by the finite angle detector 30.

本発明による有限角度検出器を示す一部切欠き付き斜視図である。It is a perspective view with a part notch which shows the finite angle detector by this invention. 図１の固定子の拡大斜視図である。It is an expansion perspective view of the stator of FIG. 図１の磁性体回転子を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the magnetic body rotor of FIG. 図２の巻線磁芯と各巻線を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the winding magnetic core and each winding of FIG. 従来のレゾルバを示す半断面図である。It is a half sectional view showing a conventional resolver. 図５の平面図である。FIG. 6 is a plan view of FIG. 5. 従来のＶＲ型レゾルバの断面図である。It is sectional drawing of the conventional VR type | mold resolver. レゾルバの出力電圧曲線及び出力電圧方程式である。It is the output voltage curve and output voltage equation of a resolver. レゾルバの結線を示す配線図である。It is a wiring diagram which shows the connection of a resolver.

符号の説明Explanation of symbols

１固定子枠
４ａ励磁巻線
４ｂ検出巻線
５固定子
５ａ、５ｂ固定子片
６磁性体回転子
６ａ周縁
６Ａ回転子固定枠
１０スリット
２０巻線磁芯
３０有限角度検出器 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Stator frame 4a Excitation winding 4b Detection winding 5 Stator 5a, 5b Stator piece 6 Magnetic rotor 6a Perimeter 6A Rotor fixing frame 10 Slit 20 Winding core 30 Finite angle detector

Claims

円弧状に形成された固定子枠(1)と、前記固定子枠(1)に周期的あるいは非周期的に分割配置された複数の固定子(5)と、前記各固定子(5)に設けられた板状をなす巻線磁芯(20)と、前記巻線磁芯(20)の周囲に設けられた励磁巻線(4a)及び検出巻線(4b)と、前記巻線磁芯(20)の両面に設けられた一対の固定子片(5a,5b)と、前記各固定子片(5a,5b)間に形成された空隙(25)と、前記固定子枠(1)の近傍に回転自在に設けられ前記固定子枠(1)の各固定子(5)に対して偏芯あるいは半径方向に周期的に変化させた周縁(6a)を有する板状円弧形状の磁性体回転子(6)とを備え、
前記磁性体回転子(6)の前記周縁(6a)は、前記各固定子片(5a,5b)間の前記空隙(25)内で回転し、前記固定子枠(1)及び磁性体回転子(6)は有限角で形成されていることを特徴とする有限角度検出器。 An arcuate stator frame (1), a plurality of stators (5) arranged periodically or aperiodically on the stator frame (1), and each stator (5) A winding core (20) having a plate shape, an excitation winding (4a) and a detection winding (4b) provided around the winding core (20), and the winding core A pair of stator pieces (5a, 5b) provided on both surfaces of (20), a gap (25) formed between each of the stator pieces (5a, 5b), and the stator frame (1) A plate-shaped arc-shaped magnetic body rotation having a peripheral edge (6a) eccentrically or periodically changed radially with respect to each stator (5) of the stator frame (1) provided rotatably in the vicinity With a child (6)
The peripheral edge (6a) of the magnetic rotor (6) rotates within the gap (25) between the stator pieces (5a, 5b), and the stator frame (1) and the magnetic rotor (6) is a finite angle detector characterized by being formed with a finite angle.

前記励磁巻線(4a)と検出巻線(4b)とは、互いに重合して設けられていることを特徴とする請求項１記載の有限角度検出器。 The finite angle detector according to claim 1, wherein the excitation winding (4a) and the detection winding (4b) are provided so as to overlap each other.

前記磁性体回転子(6)には、回転子固定枠(6A)が設けられていることを特徴とする請求項１又は２記載の有限角度検出器。 The finite angle detector according to claim 1 or 2, wherein the magnetic rotor (6) is provided with a rotor fixing frame (6A).