JP3103487B2 - バリアブルリラクタンス型角度検出器 - Google Patents
バリアブルリラクタンス型角度検出器Info
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- JP3103487B2 JP3103487B2 JP06325531A JP32553194A JP3103487B2 JP 3103487 B2 JP3103487 B2 JP 3103487B2 JP 06325531 A JP06325531 A JP 06325531A JP 32553194 A JP32553194 A JP 32553194A JP 3103487 B2 JP3103487 B2 JP 3103487B2
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、バリアブルリラク
タンス型角度検出器に関し、特に、励磁及び出力巻線を
１スロットピッチでかつ正弦波状磁束分布となるように
巻き、機械巻きを可能とすると共に、バリアブルリラク
タンス型で従来のレゾルバ、差動シンクロ（３相／３
相）及びトランスレゾルバ（３相／２相）の機能を得る
ための新規な改良に関する。
タンス型角度検出器に関し、特に、励磁及び出力巻線を
１スロットピッチでかつ正弦波状磁束分布となるように
巻き、機械巻きを可能とすると共に、バリアブルリラク
タンス型で従来のレゾルバ、差動シンクロ（３相／３
相）及びトランスレゾルバ（３相／２相）の機能を得る
ための新規な改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、用いられていたこの種のバリアブ
ルリラクタンス型角度検出器としては、例えば、図２
０，２１で示される特開平６−２１３６１４号公報に開
示された構成を挙げることができる。すなわち、図２
０，２１で示すように、励磁巻線と出力巻線とを異なっ
た極数としていずれも固定子鉄心１１のスロット１１ａ
に納め、励磁巻線の極対数をＰ1、出力巻線の極対数を
Ｐ2として、回転子１０はＮ個の突極を有する鉄心で巻
線を設けない構造において、 Ｐ１＋Ｐ２＝Ｎ、又はＰ１−Ｐ２＝±Ｎ とし、励磁巻線を単相とし、出力巻線を２相又は３相と
した場合には、回転子１０の全円周の１／Ｎの動きを１
周期とする正弦波の２相又は３相電圧が出力巻線に誘導
されることを利用し、励磁巻線を２相として出力巻線を
単相とした場合には、出力巻線に誘導される電圧は、回
転子が全円周の１／Ｎ動くときに位相が２π変化する正
弦波電圧となることを利用して、位置を検出していた。
ルリラクタンス型角度検出器としては、例えば、図２
０，２１で示される特開平６−２１３６１４号公報に開
示された構成を挙げることができる。すなわち、図２
０，２１で示すように、励磁巻線と出力巻線とを異なっ
た極数としていずれも固定子鉄心１１のスロット１１ａ
に納め、励磁巻線の極対数をＰ1、出力巻線の極対数を
Ｐ2として、回転子１０はＮ個の突極を有する鉄心で巻
線を設けない構造において、 Ｐ１＋Ｐ２＝Ｎ、又はＰ１−Ｐ２＝±Ｎ とし、励磁巻線を単相とし、出力巻線を２相又は３相と
した場合には、回転子１０の全円周の１／Ｎの動きを１
周期とする正弦波の２相又は３相電圧が出力巻線に誘導
されることを利用し、励磁巻線を２相として出力巻線を
単相とした場合には、出力巻線に誘導される電圧は、回
転子が全円周の１／Ｎ動くときに位相が２π変化する正
弦波電圧となることを利用して、位置を検出していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来の構成において
は、励磁巻線１１ｂ及び出力巻線１１ｃ，１１ｄとも
に、出力効率を上げるために、２スロット以上のピッチ
にわたって各巻線を巻いていた（特に、出力巻線では、
２スロットピッチで固定位置を変え、かつ、巻数の組合
せで磁束の正弦波分布を得たため、機械巻することが難
しく、かつ、熟練した作業者でないとスロットに対する
巻線入れ作業が困難であった。また、１相励磁／２相出
力、又は、２相励磁／１相出力のように励磁又は出力の
どちらかが単相の構成しかなく、そのため、一般に使用
される２相励磁／２相出力のレゾルバと同じ機能をこの
バリアブルリラクタンス型レゾルバで実現することは不
可能であった。
は、励磁巻線１１ｂ及び出力巻線１１ｃ，１１ｄとも
に、出力効率を上げるために、２スロット以上のピッチ
にわたって各巻線を巻いていた（特に、出力巻線では、
２スロットピッチで固定位置を変え、かつ、巻数の組合
せで磁束の正弦波分布を得たため、機械巻することが難
しく、かつ、熟練した作業者でないとスロットに対する
巻線入れ作業が困難であった。また、１相励磁／２相出
力、又は、２相励磁／１相出力のように励磁又は出力の
どちらかが単相の構成しかなく、そのため、一般に使用
される２相励磁／２相出力のレゾルバと同じ機能をこの
バリアブルリラクタンス型レゾルバで実現することは不
可能であった。
【０００４】本発明は、以上のような課題を解決するた
めになされたもので、特に、励磁及び出力巻線を１スロ
ットピッチでかつ正弦波状磁束分布となるように巻き、
機械巻きを可能とすると共に、バリアブルリラクタンス
型で従来のレゾルバ、差動シンクロ（３相／３相）及び
トランゾルバ（３相／２相）の機能を得るようにしたバ
リアブルリラクタンス型角度検出器を得ることを目的と
する。
めになされたもので、特に、励磁及び出力巻線を１スロ
ットピッチでかつ正弦波状磁束分布となるように巻き、
機械巻きを可能とすると共に、バリアブルリラクタンス
型で従来のレゾルバ、差動シンクロ（３相／３相）及び
トランゾルバ（３相／２相）の機能を得るようにしたバ
リアブルリラクタンス型角度検出器を得ることを目的と
する。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明によるバリアブル
リラクタンス型角度検出器は、励磁巻線の極対数をＰ1
とし、出力巻線の極対数をＰ2として内方へ向けて開口
するスロットに納めた輪状の固定子と、Ｎ個の突極又は
Ｎサイクルの正弦波状ギャップパーミアンスを有する鉄
心で構成され巻線を有しない回転子とを有し、前記Ｐ1
＋Ｐ2＝Ｎ又はＰ1−Ｐ2＝±ＮとしてＮＸ（Ｘは軸倍
角）の出力を得るようにしたバリアブルリラクタンス型
角度検出器において、前記励磁巻線及び出力巻線は、前
記各スロットに対して１スロットピッチで巻かれ、か
つ、磁束分布が正弦波状となるように巻かれていると共
に、前記励磁巻線がｍ相であり、前記出力巻線が前記ｍ
相と同じか又は異なるｎ相であり、前記励磁巻線及び出
力巻線が共に多相であると共に、前記励磁巻線及び出力
巻線は１個の前記固定子のみに設けられている構成であ
る。
リラクタンス型角度検出器は、励磁巻線の極対数をＰ1
とし、出力巻線の極対数をＰ2として内方へ向けて開口
するスロットに納めた輪状の固定子と、Ｎ個の突極又は
Ｎサイクルの正弦波状ギャップパーミアンスを有する鉄
心で構成され巻線を有しない回転子とを有し、前記Ｐ1
＋Ｐ2＝Ｎ又はＰ1−Ｐ2＝±ＮとしてＮＸ（Ｘは軸倍
角）の出力を得るようにしたバリアブルリラクタンス型
角度検出器において、前記励磁巻線及び出力巻線は、前
記各スロットに対して１スロットピッチで巻かれ、か
つ、磁束分布が正弦波状となるように巻かれていると共
に、前記励磁巻線がｍ相であり、前記出力巻線が前記ｍ
相と同じか又は異なるｎ相であり、前記励磁巻線及び出
力巻線が共に多相であると共に、前記励磁巻線及び出力
巻線は１個の前記固定子のみに設けられている構成であ
る。
【０００６】
【作用】本発明によるバリアブルリラクタンス型角度検
出器においては、本発明は、励磁巻線の極対数をＰ1、
出力巻線の極対数をＰ2として、回転子はＮ個の突極を
有する鉄心で巻線を設けない構造において、Ｐ1＋Ｐ2＝
ＮまたはＰ1−Ｐ2＝±Ｎとすることによって、励磁巻線
の電流によって生ずる起磁力と突極によるギャップパー
ミアンスの変動との作用で、極対数Ｐ2のギャップ磁束
密度を生じ、回転子が全円周の１／Ｎ動くときに、その
磁束密度のピーク値の空間的位置は全円周の１／Ｐ2動
くことを利用するものである。この磁束密度による出力
巻線への誘導電圧は、励磁巻線を単相（複相も可）ｍ相
とし、出力巻線を２相または３相ｎ相とした場合には、
回転子の全円周の１／Ｎの動きを１周期とする正弦波形
の２相または３相ｎ相電圧となり、励磁巻線を２相ｍ相
とし、出力巻線を単相（複相も可）ｎ相（複相も可）と
した場合には、回転子が全円周の１／Ｎ動くときに位相
が２π変化する正弦波電圧となる。
出器においては、本発明は、励磁巻線の極対数をＰ1、
出力巻線の極対数をＰ2として、回転子はＮ個の突極を
有する鉄心で巻線を設けない構造において、Ｐ1＋Ｐ2＝
ＮまたはＰ1−Ｐ2＝±Ｎとすることによって、励磁巻線
の電流によって生ずる起磁力と突極によるギャップパー
ミアンスの変動との作用で、極対数Ｐ2のギャップ磁束
密度を生じ、回転子が全円周の１／Ｎ動くときに、その
磁束密度のピーク値の空間的位置は全円周の１／Ｐ2動
くことを利用するものである。この磁束密度による出力
巻線への誘導電圧は、励磁巻線を単相（複相も可）ｍ相
とし、出力巻線を２相または３相ｎ相とした場合には、
回転子の全円周の１／Ｎの動きを１周期とする正弦波形
の２相または３相ｎ相電圧となり、励磁巻線を２相ｍ相
とし、出力巻線を単相（複相も可）ｎ相（複相も可）と
した場合には、回転子が全円周の１／Ｎ動くときに位相
が２π変化する正弦波電圧となる。
【０００７】
【実施例】以下、図面と共に本発明によるバリアブルリ
ラクタンス型角度検出器の好適な実施例について詳細に
説明する。図１は回転子１０及び固定子１１を示してい
る。輪状の固定子には、その内周全体に等間隔に内方へ
向けて開口するスロット１１ａが形成され（図にはスロ
ットの一部のみが示されている）、このスロット１１ａ
には極対数Ｐ1の励磁巻線１１ｂと極対数Ｐ2の出力巻線
１１ｃが納められている。回転子１０にはその外周にＮ
個の突極１０ａが形成され、上記の極対数と突極の個数
は Ｐ1＋Ｐ2＝Ｎ （１） または Ｐ1−Ｐ2＝±Ｎ （２） のいずれかの関係が満足されるように選ばれている。こ
の場合のギャップパーミアンス係数は
ラクタンス型角度検出器の好適な実施例について詳細に
説明する。図１は回転子１０及び固定子１１を示してい
る。輪状の固定子には、その内周全体に等間隔に内方へ
向けて開口するスロット１１ａが形成され（図にはスロ
ットの一部のみが示されている）、このスロット１１ａ
には極対数Ｐ1の励磁巻線１１ｂと極対数Ｐ2の出力巻線
１１ｃが納められている。回転子１０にはその外周にＮ
個の突極１０ａが形成され、上記の極対数と突極の個数
は Ｐ1＋Ｐ2＝Ｎ （１） または Ｐ1−Ｐ2＝±Ｎ （２） のいずれかの関係が満足されるように選ばれている。こ
の場合のギャップパーミアンス係数は
【０００８】
【数１】
【０００９】として表される。ここで、Ｚ1は固定子ス
ロット数、α及びγは０を含む正、負の整数を表すもの
とし、θ1は一つの極の励磁巻線を構成するコイル全体
の中央を原点として、固定子１１内周の任意点の位置を
空間角で示す座標であり、θ2はｔ＝０の瞬間にθ1の原
点に最も近い位置にある回転子の突極の中央を原点とし
て回転子１０に固定された座標であって、θ1と同様に
空間角で表される。
ロット数、α及びγは０を含む正、負の整数を表すもの
とし、θ1は一つの極の励磁巻線を構成するコイル全体
の中央を原点として、固定子１１内周の任意点の位置を
空間角で示す座標であり、θ2はｔ＝０の瞬間にθ1の原
点に最も近い位置にある回転子の突極の中央を原点とし
て回転子１０に固定された座標であって、θ1と同様に
空間角で表される。
【００１０】回転子突極の１極ピッチに相当する空間角
をψとし、図１に示すように、回転子１０が静止してい
るときのθ1とθ2の両原点の間の空間角をξψとすれ
ば、 θ2＝θ1−ξψ （４） の関係があり、ξは−０．５≦ξ≦０．５の値をとる。
（４）式を（３）式に代入すると、ギャップパーミアン
ス係数は次式となる。
をψとし、図１に示すように、回転子１０が静止してい
るときのθ1とθ2の両原点の間の空間角をξψとすれ
ば、 θ2＝θ1−ξψ （４） の関係があり、ξは−０．５≦ξ≦０．５の値をとる。
（４）式を（３）式に代入すると、ギャップパーミアン
ス係数は次式となる。
【００１１】
【数２】
【００１２】励磁巻線１１ｂに流れる電流の実効値をＩ
とし、角周波数をωとすると、この電流による基本波起
磁力は
とし、角周波数をωとすると、この電流による基本波起
磁力は
【００１３】
【数３】
【００１４】として表される。ここでＷeは励磁巻線１
１ｂの巻線、Ｐ1は励磁巻線１１ｂの極対数、ＫW1は基
本波成分に対する巻線係数である。ここでは原理を示す
ために、固定子スロットによるギャップパーミアンス脈
動を無視すると、（５）式においてα＝０の場合を考え
れば良く
１ｂの巻線、Ｐ1は励磁巻線１１ｂの極対数、ＫW1は基
本波成分に対する巻線係数である。ここでは原理を示す
ために、固定子スロットによるギャップパーミアンス脈
動を無視すると、（５）式においてα＝０の場合を考え
れば良く
【００１５】
【数４】
【００１６】となる。磁束密度は（６）式と（７）式と
の積として求められ、
の積として求められ、
【００１７】
【数５】
【００１８】として表される。ここで磁束密度の次数
（Ｐ1＋γＮ）について検討してみると、γ＝０のとき
には（Ｐ1＋γＮ）＝Ｐ2であるが、γ＝±１に対して
は、（１）式が満足される場合にはγ＝−１のときに
（Ｐ1＋γＮ）＝−Ｐ2、γ＝１のときに（Ｐ1＋γＮ）
＝（２Ｐ1＋Ｐ2）、また（２）式が満足される場合には
（Ｐ1＋γＮ）について検討してみると、γ＝０のとき
には（Ｐ1＋γＮ）＝Ｐ2であるが、γ＝±１に対して
は、（１）式が満足される場合にはγ＝−１のときに
（Ｐ1＋γＮ）＝−Ｐ2、γ＝１のときに（Ｐ1＋γＮ）
＝（２Ｐ1＋Ｐ2）、また（２）式が満足される場合には
【００１９】
【数６】
【００２０】のときに（Ｐ1＋γＮ）＝Ｐ2、γ＝１のと
きに（Ｐ1＋γＮ）＝（２Ｐ1−Ｐ2）となる。従ってギ
ャップ磁束密度には極対数がＰ1，Ｐ2及び（２Ｐ1＋
Ｐ2）の成分が存在することになる。従って磁束密度
は、（１）式または（２）式が満足される場合に対し
て、それぞれ（９）式または（１０）式で表される。
きに（Ｐ1＋γＮ）＝（２Ｐ1−Ｐ2）となる。従ってギ
ャップ磁束密度には極対数がＰ1，Ｐ2及び（２Ｐ1＋
Ｐ2）の成分が存在することになる。従って磁束密度
は、（１）式または（２）式が満足される場合に対し
て、それぞれ（９）式または（１０）式で表される。
【００２１】
【数７】
【００２２】
【数８】
【００２３】（９）及び（１０）式の第２項に注目する
と、Ｎψ＝２πであるので、ξが−０．５から＋０．５
まで変化するとき、すなわち回転子１０が突極の１極ピ
ッチ動くとき、極対数Ｐ2の磁束密度のピーク値の位置
が１極対動くことを示している。従って、この磁束と固
定子スロットに納められた極対数Ｐ2の出力巻線との鎖
交磁束の大きさは、回転子突極の位置によって変化する
ので、出力巻線１１ｃの誘導電圧の大きさも回転子１０
によって変化する。出力巻線１１ｃの一つは励磁巻線と
同一の巻線軸の位置に、他の一つは励磁巻線１１ｂの巻
線軸から電気角で９０度離れた位置に設ける。前者を第
１相の第１出力巻線、後者を第２相の第２出力巻線とい
うこととする。
と、Ｎψ＝２πであるので、ξが−０．５から＋０．５
まで変化するとき、すなわち回転子１０が突極の１極ピ
ッチ動くとき、極対数Ｐ2の磁束密度のピーク値の位置
が１極対動くことを示している。従って、この磁束と固
定子スロットに納められた極対数Ｐ2の出力巻線との鎖
交磁束の大きさは、回転子突極の位置によって変化する
ので、出力巻線１１ｃの誘導電圧の大きさも回転子１０
によって変化する。出力巻線１１ｃの一つは励磁巻線と
同一の巻線軸の位置に、他の一つは励磁巻線１１ｂの巻
線軸から電気角で９０度離れた位置に設ける。前者を第
１相の第１出力巻線、後者を第２相の第２出力巻線とい
うこととする。
【００２４】これらの出力巻線への誘導電圧について示
すと次のようになる。即ち（９）または（１０）式の第
２項の磁束密度によって、第１、第２出力巻線に誘導さ
れる電圧は次に示す（１１）式及び（１２）式で表され
る。
すと次のようになる。即ち（９）または（１０）式の第
２項の磁束密度によって、第１、第２出力巻線に誘導さ
れる電圧は次に示す（１１）式及び（１２）式で表され
る。
【００２５】
【数９】
【００２６】
【数１０】
【００２７】極対数Ｐ2の出力巻線１１ｃには、空間分
布の次数がＰ2の奇数倍の磁束密度によってのみ電圧が
誘導されるので、（２Ｐ1±Ｐ2）がＰ２の奇数倍の場合
には、（９）及び（１０）式の第３項によって出力巻線
１１ｃに電圧が誘導される。この電圧によっては（１
１）及び（１２）式の電圧の実効値Ｅ1が変化するだけ
で、式の形は変化しない。
布の次数がＰ2の奇数倍の磁束密度によってのみ電圧が
誘導されるので、（２Ｐ1±Ｐ2）がＰ２の奇数倍の場合
には、（９）及び（１０）式の第３項によって出力巻線
１１ｃに電圧が誘導される。この電圧によっては（１
１）及び（１２）式の電圧の実効値Ｅ1が変化するだけ
で、式の形は変化しない。
【００２８】同様にＰ1がＰ2の奇数倍の場合には、
（９）及び（１０）式の第１項によって、第１出力巻線
に回転子位置に無関係な一定電圧が誘導されるが、この
電圧は回路処理によって除去することができる。しか
し、このような回路処理を必要としない方が望ましいの
で、Ｐ1とＰ2との組合わせの適切な選定によって、第１
項による電圧を誘導しないようにすることができる。
（９）及び（１０）式の第１項によって、第１出力巻線
に回転子位置に無関係な一定電圧が誘導されるが、この
電圧は回路処理によって除去することができる。しか
し、このような回路処理を必要としない方が望ましいの
で、Ｐ1とＰ2との組合わせの適切な選定によって、第１
項による電圧を誘導しないようにすることができる。
【００２９】出力巻線１１ｃを３相巻線とした場合に
は、空間分布の次数がＰ2の奇数倍であっても、３の整
数倍の次数の磁束密度成分は出力巻線に電圧を誘導しな
い、単相又は２相巻線の場合でも、３相巻線の二つの相
の巻線を図２のように接続して一つの相の巻線として用
いれば、３相巻線の場合と同様に３の整数倍の次数の磁
束密度成分による誘導電圧を生じない。この場合には、
（９）及び（１０）式の第１項による誘導電圧を生じな
いようにするためのＰ1とＰ2との組合わせの選定が容易
になる。
は、空間分布の次数がＰ2の奇数倍であっても、３の整
数倍の次数の磁束密度成分は出力巻線に電圧を誘導しな
い、単相又は２相巻線の場合でも、３相巻線の二つの相
の巻線を図２のように接続して一つの相の巻線として用
いれば、３相巻線の場合と同様に３の整数倍の次数の磁
束密度成分による誘導電圧を生じない。この場合には、
（９）及び（１０）式の第１項による誘導電圧を生じな
いようにするためのＰ1とＰ2との組合わせの選定が容易
になる。
【００３０】従って上記の２組の出力巻線に誘導され
る、回転子が突極の１極ピッチ移動したときに１周期と
なるｃｏｓ及びｓｉｎ関数に比例した電圧は、従来のレ
ゾルバにおいて回転子がその１極ピッチ移動したとき入
出力巻線に誘導される電圧と同一であるので、Ｒ／Ｄ変
換器で処理することによって位置検出を行うことができ
る。
る、回転子が突極の１極ピッチ移動したときに１周期と
なるｃｏｓ及びｓｉｎ関数に比例した電圧は、従来のレ
ゾルバにおいて回転子がその１極ピッチ移動したとき入
出力巻線に誘導される電圧と同一であるので、Ｒ／Ｄ変
換器で処理することによって位置検出を行うことができ
る。
【００３１】これが本発明の基本原理である。従って、
回転子１０はＮ個の突極又はＮサイクルの正弦波状ギャ
ップパーミアンスを有する鉄心で構成され、巻線を有し
ていない構造である。
回転子１０はＮ個の突極又はＮサイクルの正弦波状ギャ
ップパーミアンスを有する鉄心で構成され、巻線を有し
ていない構造である。
【００３２】これまでの説明においては、第１出力巻線
を励磁巻線と同一の位置に配置してあるが、これは説明
の便宜のためであって、必ずしもこの配置にこだわるこ
とはない。２相の場合には、２相の出力巻線を電気角で
９０度離れた位置に保つようにすれば、これらを固定子
スロットの任意の位置に配置することができる。励磁巻
線１１ｂは上記と同様に単相（複相の場合も可）である
が、出力巻線を３相巻線とすれば、回転子１０が突極の
１極ピッチ移動したときに１周期となる３相電圧が誘導
されるので、従来のシンクロ電機と同様な使用が可能で
ある。この場合にも、その１相を励磁巻線１１ｂと同一
の位置に配置する場合が多いが、この配置にこだわるこ
とはなく、３組の出力巻線は電気角で１２０度ずつ離れ
た位置を保つようにすれば、固定子スロットの任意の位
置に配置することができる。
を励磁巻線と同一の位置に配置してあるが、これは説明
の便宜のためであって、必ずしもこの配置にこだわるこ
とはない。２相の場合には、２相の出力巻線を電気角で
９０度離れた位置に保つようにすれば、これらを固定子
スロットの任意の位置に配置することができる。励磁巻
線１１ｂは上記と同様に単相（複相の場合も可）である
が、出力巻線を３相巻線とすれば、回転子１０が突極の
１極ピッチ移動したときに１周期となる３相電圧が誘導
されるので、従来のシンクロ電機と同様な使用が可能で
ある。この場合にも、その１相を励磁巻線１１ｂと同一
の位置に配置する場合が多いが、この配置にこだわるこ
とはなく、３組の出力巻線は電気角で１２０度ずつ離れ
た位置を保つようにすれば、固定子スロットの任意の位
置に配置することができる。
【００３３】励磁巻線を２相とし、出力巻線を単相（複
相の場合も可）とした場合には、出力巻線の誘導電圧は
回転子位置によって位相が変化し、その位相は回転子の
１極ピッチの動きに対して２π変化することも、従来の
レゾルバと同じであるので、この場合も出力信号をＲ／
Ｄ変換器で処理することによって位置検出を行うことが
できる。これまでは原理の説明のために、基本波起磁力
のみを考慮し、かつα＝０で、γ＝±１の場合について
述べたが、起磁力の高調波成分及び固定子スロットによ
るギャップパーミアンス係数としてαが整数値の場合を
考慮すると、ギャップ磁束密度は
相の場合も可）とした場合には、出力巻線の誘導電圧は
回転子位置によって位相が変化し、その位相は回転子の
１極ピッチの動きに対して２π変化することも、従来の
レゾルバと同じであるので、この場合も出力信号をＲ／
Ｄ変換器で処理することによって位置検出を行うことが
できる。これまでは原理の説明のために、基本波起磁力
のみを考慮し、かつα＝０で、γ＝±１の場合について
述べたが、起磁力の高調波成分及び固定子スロットによ
るギャップパーミアンス係数としてαが整数値の場合を
考慮すると、ギャップ磁束密度は
【００３４】
【数１１】
【００３５】となる。この磁束密度の式の各項におい
て、θ1の係数（ｎｐｌ＋αＺ1＋γＮ）がＰ2の奇数倍
の成分によってのみ出力巻線に電圧が誘導され、また図
２の接続の場合には更に３の整数倍を除いた次数の成分
によってのみ出力巻線に電圧が誘導される。これらのこ
とを考慮して、出力巻線１１ｃに誘導される電圧を求め
ると、それぞれ１４及び１５式として表される。
て、θ1の係数（ｎｐｌ＋αＺ1＋γＮ）がＰ2の奇数倍
の成分によってのみ出力巻線に電圧が誘導され、また図
２の接続の場合には更に３の整数倍を除いた次数の成分
によってのみ出力巻線に電圧が誘導される。これらのこ
とを考慮して、出力巻線１１ｃに誘導される電圧を求め
ると、それぞれ１４及び１５式として表される。
【００３６】
【数１２】
【００３７】
【数１３】
【００３８】この式において、γ＝０の場合には、θ1
の係数は（ｎｐｌ＋αＺ1）となるが、整数スロットの
場合にはＺ1もＰ1の整数倍となるので、Ｐ1とＰ2との組
合わせを適切に設定することによって、出力巻線にはこ
の項による電圧を誘導しないようにすることができる。
次にγ＝±１に相当する項によって出力巻線に誘導され
る電圧は１１及び１２式と同じ形で表されるが、電圧を
誘導する高調波磁束密度成分が増えるので、電圧実効値
Ｅ1の大きさが変化する。しかし式の形は変わらないの
で、２組の出力巻線には回転子が突極の１極ピッチ移動
したときに１周期となるｃｏｓ及びｓｉｎ関数に比例し
た電圧が誘導される。
の係数は（ｎｐｌ＋αＺ1）となるが、整数スロットの
場合にはＺ1もＰ1の整数倍となるので、Ｐ1とＰ2との組
合わせを適切に設定することによって、出力巻線にはこ
の項による電圧を誘導しないようにすることができる。
次にγ＝±１に相当する項によって出力巻線に誘導され
る電圧は１１及び１２式と同じ形で表されるが、電圧を
誘導する高調波磁束密度成分が増えるので、電圧実効値
Ｅ1の大きさが変化する。しかし式の形は変わらないの
で、２組の出力巻線には回転子が突極の１極ピッチ移動
したときに１周期となるｃｏｓ及びｓｉｎ関数に比例し
た電圧が誘導される。
【００３９】前述の固定子１１の各スロット１１ａに１
スロットピッチで順次巻回された励磁巻線１１ｂ及び出
力巻線１１ｃは、図５から図８で示すように各スロット
１１ａに１スロットピッチでかつ磁束分布が正弦波状と
なるように巻かれていると共に、各巻線１１ｂ，１１ｃ
は１個の固定子１１のみに設けられている。まず、図５
は、励磁側２相／出力側２相の場合を示しており、図５
の励磁側における励磁巻線１１ｂの極対数Ｐ1＝３であ
り、各スロット１１ａが２４個形成されている場合、各
スロット１１ａには、正巻数Ｅと逆巻数Ｆの各巻数を、
固定子１１の円周方向においてその磁束分布が正弦波形
状（従来構成と同一分布）となるように、変化させて巻
かれている。また、２相としてのＡ相とＢ相は、各スロ
ット１１ａ内の励磁巻線１１ｂの磁束分布の位相が９０
°（電気角）ずれる状態で巻かれている。
スロットピッチで順次巻回された励磁巻線１１ｂ及び出
力巻線１１ｃは、図５から図８で示すように各スロット
１１ａに１スロットピッチでかつ磁束分布が正弦波状と
なるように巻かれていると共に、各巻線１１ｂ，１１ｃ
は１個の固定子１１のみに設けられている。まず、図５
は、励磁側２相／出力側２相の場合を示しており、図５
の励磁側における励磁巻線１１ｂの極対数Ｐ1＝３であ
り、各スロット１１ａが２４個形成されている場合、各
スロット１１ａには、正巻数Ｅと逆巻数Ｆの各巻数を、
固定子１１の円周方向においてその磁束分布が正弦波形
状（従来構成と同一分布）となるように、変化させて巻
かれている。また、２相としてのＡ相とＢ相は、各スロ
ット１１ａ内の励磁巻線１１ｂの磁束分布の位相が９０
°（電気角）ずれる状態で巻かれている。
【００４０】また、図６に示す出力側における出力巻線
１１ｃの極対数Ｐ2＝２であり、各スロット１１ａに
は、正巻数Ｅと逆巻数Ｆの各巻数を前述の図５の励磁側
と同様に巻いており、互いに９０°（電気角）ずらせた
ａ相，ｂ相の２相にて構成されている。従って、図７及
び図８に示すように、Ａ相励磁＝ＥR1−3、Ｂ相励磁＝
ＥR2−4とすると、ａ相の出力電圧は次の（１７）式と
なる。
１１ｃの極対数Ｐ2＝２であり、各スロット１１ａに
は、正巻数Ｅと逆巻数Ｆの各巻数を前述の図５の励磁側
と同様に巻いており、互いに９０°（電気角）ずらせた
ａ相，ｂ相の２相にて構成されている。従って、図７及
び図８に示すように、Ａ相励磁＝ＥR1−3、Ｂ相励磁＝
ＥR2−4とすると、ａ相の出力電圧は次の（１７）式と
なる。
【００４１】
【数１４】
【００４２】
【数１５】
【００４３】となり、従来の２相励磁／２相出力のレゾ
ルバと全く同じ出力特性となる。また、図９及び図１０
に示すように、励磁側をｍ相、出力側をｍ相と異なるｎ
相とした場合、ｍ相の初めから終りにかけて電気角で１
×２π／ｍ、２×２π／ｍ、（ｍ−１）×２π／ｍずつ
位相をずらすことにより、前述の２相励磁／２相出力と
同様の出力特性の出力電圧を得ることができる。なお、
出力側におけるｎ相の場合、ｎ相の初めから終りにかけ
て電気角で、１×２π／ｍ・・・（ｍ−１）×２π／ｍ
ずつ位相をずらせている。また、図９及び図１０では、
各スロット１１ａの図示を省略している。
ルバと全く同じ出力特性となる。また、図９及び図１０
に示すように、励磁側をｍ相、出力側をｍ相と異なるｎ
相とした場合、ｍ相の初めから終りにかけて電気角で１
×２π／ｍ、２×２π／ｍ、（ｍ−１）×２π／ｍずつ
位相をずらすことにより、前述の２相励磁／２相出力と
同様の出力特性の出力電圧を得ることができる。なお、
出力側におけるｎ相の場合、ｎ相の初めから終りにかけ
て電気角で、１×２π／ｍ・・・（ｍ−１）×２π／ｍ
ずつ位相をずらせている。また、図９及び図１０では、
各スロット１１ａの図示を省略している。
【００４４】また、図１１から図１９に示す結線構成
は、本発明による巻線構造による固定子を用いた場合の
各種角度（回転）検出器への応用側を示すもので、前述
の極対数Ｐ1とＰ2の決め方によって、Ｎ＝Ｘ数（軸倍
角）を自由に決めることができるものである。まず、図
１１の倍角のように、１相励磁／２相出力のレゾルバを
構成することができる。また、図１２の場合のように、
２相励磁／１相出力のレゾルバ、図３の場合のように、
２相励磁／２相出力のレゾルバ、図１４の場合のよう
に、１相励磁／３相出力のシンクロ検出器、図１５の場
合のように３相励磁／３相出力の差動シンクロ検出器、
図１６の場合のように３相励磁／２相出力のトランゾル
バ、図１７から図１９の場合のようにｍ相励磁／ｎ相出
力のレゾルバを構成することができる。また、本発明に
おいては１個の固定子の各スロットに励磁巻線と出力巻
線を１スロットピッチで巻くため、スロット飛びを行う
必要がなく、周知の巻線機のニードルで各スロットの極
歯ごとに移動でき、スロット飛びの従来構成よりも機械
巻きが大幅に容易となる。
は、本発明による巻線構造による固定子を用いた場合の
各種角度（回転）検出器への応用側を示すもので、前述
の極対数Ｐ1とＰ2の決め方によって、Ｎ＝Ｘ数（軸倍
角）を自由に決めることができるものである。まず、図
１１の倍角のように、１相励磁／２相出力のレゾルバを
構成することができる。また、図１２の場合のように、
２相励磁／１相出力のレゾルバ、図３の場合のように、
２相励磁／２相出力のレゾルバ、図１４の場合のよう
に、１相励磁／３相出力のシンクロ検出器、図１５の場
合のように３相励磁／３相出力の差動シンクロ検出器、
図１６の場合のように３相励磁／２相出力のトランゾル
バ、図１７から図１９の場合のようにｍ相励磁／ｎ相出
力のレゾルバを構成することができる。また、本発明に
おいては１個の固定子の各スロットに励磁巻線と出力巻
線を１スロットピッチで巻くため、スロット飛びを行う
必要がなく、周知の巻線機のニードルで各スロットの極
歯ごとに移動でき、スロット飛びの従来構成よりも機械
巻きが大幅に容易となる。
【００４５】
【発明の効果】本発明によるバリアブルリラクタンス型
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、固定子のみ
に励磁巻線と出力巻線を、各スロットに対して１スロッ
トピッチ（各スロットに順次巻く）で磁束分布が正弦波
状となるように巻くことにより、従来の手作業による方
法と異なり巻線機による機械巻が可能となり、回転子に
巻線を用いないバリアブルリラクタンス型の検出器の製
造コストを大幅に低下させることができる。また、励磁
側及び出力側ともに多相化することが容易となり、レゾ
ルバだけでなく、周知のトランゾルバ、差動シンクロ等
をバリアブルリラクタンス型に置き換えができ、特性の
向上と原価の低減を得ることができる。
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、固定子のみ
に励磁巻線と出力巻線を、各スロットに対して１スロッ
トピッチ（各スロットに順次巻く）で磁束分布が正弦波
状となるように巻くことにより、従来の手作業による方
法と異なり巻線機による機械巻が可能となり、回転子に
巻線を用いないバリアブルリラクタンス型の検出器の製
造コストを大幅に低下させることができる。また、励磁
側及び出力側ともに多相化することが容易となり、レゾ
ルバだけでなく、周知のトランゾルバ、差動シンクロ等
をバリアブルリラクタンス型に置き換えができ、特性の
向上と原価の低減を得ることができる。
【図１】本発明によるバリアブルリラクタンス型角度検
出器を示す構成図である。
出器を示す構成図である。
【図２】巻線の１例を示す構成図である。
【図３】回転子を示す構成図である。
【図４】図１の他例を示す構成図である。
【図５】励磁巻線を示す説明図である。
【図６】出力巻線を示す説明図である。
【図７】レゾルバの結線図である。
【図８】入出力電圧を示すベクトル図である。
【図９】図５の他例を示す説明図である。
【図１０】図６の他例を示す説明図である。
【図１１】レゾルバの結線図である。
【図１２】レゾルバの結線図である。
【図１３】レゾルバの結線図である。
【図１４】シンクロ検出器の結線図である。
【図１５】差動シンクロ結線図の結線図である。
【図１６】トランスレゾルバを示す結線図である。
【図１７】レゾルバを示す結線図である。
【図１８】レゾルバを示す結線図である。
【図１９】レゾルバを示す結線図である。
【図２０】従来のバリアブルリラクタンス型レゾルバを
示す構成図である。
示す構成図である。
【図２１】図２０の各スロット内の巻線を示す説明図で
ある。
ある。
１０ 回転子 １１ 固定子 １１ａ スロット １１ｂ 励磁巻線 １１ｃ 出力巻線
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01B 7/00 - 7/34 G01D 5/245 101
Claims (1)
- 【請求項１】 励磁巻線(11b)との極対数をＰ1とし、出
力巻線(11c)の極対数をＰ2として内方へ向けて開口する
スロット(11a)に納めた輪状の固定子(11)と、Ｎ個の突
極又はＮサイクルの正弦波状ギャップパーミアンスを有
する鉄心で構成され巻線を有しない回転子(10)とを有
し、前記Ｐ1＋Ｐ2＝Ｎ又はＰ1−Ｐ2＝±ＮとしてＮＸ
（Ｘは軸倍角）の出力を得るようにしたバリアブルリラ
クタンス型角度検出器において、前記励磁巻線(11b)及
び出力巻線(11c)は、前記各スロット(11a)に対して１ス
ロットピッチで巻かれ、かつ、磁束分布が正弦波状とな
るように巻かれていると共に、前記励磁巻線(11b)がｍ
相であり、前記出力巻線(11c)が前記ｍ相と同じか又は
異なるｎ相であり、前記励磁巻線(11b)及び出力巻線(11
c)が共に多相であると共に、前記励磁巻線(11b)及び出
力巻線(11c)は１個の前記固定子(11)のみに設けられて
いることを特徴とするバリアブルリラクタンス型角度検
出器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06325531A JP3103487B2 (ja) | 1994-12-27 | 1994-12-27 | バリアブルリラクタンス型角度検出器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06325531A JP3103487B2 (ja) | 1994-12-27 | 1994-12-27 | バリアブルリラクタンス型角度検出器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08178610A JPH08178610A (ja) | 1996-07-12 |
| JP3103487B2 true JP3103487B2 (ja) | 2000-10-30 |
Family
ID=18177922
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP06325531A Expired - Lifetime JP3103487B2 (ja) | 1994-12-27 | 1994-12-27 | バリアブルリラクタンス型角度検出器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3103487B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1416254A1 (en) * | 2002-11-01 | 2004-05-06 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Rotation angle detecting device and electric rotary machine |
| EP2159548A2 (en) | 2008-08-25 | 2010-03-03 | Jtekt Corporation | Abnormality detection unit for resolver and electric power steering apparatus |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4982756B2 (ja) | 2007-09-19 | 2012-07-25 | スミダコーポレーション株式会社 | モータ |
| JP2009109220A (ja) | 2007-10-26 | 2009-05-21 | Aisan Ind Co Ltd | 位置センサ |
| DE112009001282B4 (de) | 2008-05-27 | 2013-06-06 | Mitsubishi Electric Corp. | Drehwinkelerfassungsvorrichtung |
| KR101218563B1 (ko) | 2010-05-20 | 2013-01-04 | 대성전기공업 주식회사 | 가변자기저항형 레졸버 |
| CN102297654A (zh) * | 2011-07-27 | 2011-12-28 | 重庆市阿贝科技有限公司 | 一种角位移精密测量装置 |
| KR20170056313A (ko) | 2015-11-13 | 2017-05-23 | 엘에스오토모티브 주식회사 | 레졸버 |
| KR20170056307A (ko) | 2015-11-13 | 2017-05-23 | 엘에스오토모티브 주식회사 | 레졸버 |
-
1994
- 1994-12-27 JP JP06325531A patent/JP3103487B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1416254A1 (en) * | 2002-11-01 | 2004-05-06 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Rotation angle detecting device and electric rotary machine |
| EP2159548A2 (en) | 2008-08-25 | 2010-03-03 | Jtekt Corporation | Abnormality detection unit for resolver and electric power steering apparatus |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08178610A (ja) | 1996-07-12 |
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