JP4161172B2 - バリアブルリラクタンスレゾルバ - Google Patents

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レゾルバに関し、とくに外部磁気に対して出力電圧の影響が少ないバリアブルリラクタンスレゾルバに関する。
【０００２】
【従来の技術】
電動機、発電機等の回転機械の回転位置を検出する検出装置の１つとしてレゾルバがある。レゾルバは、ホール素子やホトトランジスタを備えたエンコーダにくらべて悪環境でも使用に耐える点で悪条件の下で使用される回転機械の回転位置検出装置として多々採用される。このようなレゾルバは、ケース内に配設され、前記電動機、発電機等の励磁コイルに隣接した位置に配置されているのが一般的である。そのため、電動機、発電機等の励磁コイルに流れる励磁電流に基づいて発生する電磁ノイズが、レゾルバのステータの励磁巻線や出力巻線に重畳されて正確な回転位置検出ができなくなる場合がある。
【０００３】
前記レゾルバとして、回転子に巻線を巻回せず、複数個の磁極を有する固定子磁極の同じ極に励磁巻線と出力巻線を巻回して、複数の固定子磁極の出力巻線を直列に接続して一つの出力巻線の出力として得る構造のバリアブルリラクタンスレゾルバがある。該バリアブルリラクタンスレゾルバは、図１０に示すように、その固定子５に複数の固定子磁極５１と回転子５２に複数個の歯５５を設けて、当該固定子磁極５１の同じ極に励磁巻線５３と、回転子のＸ方向成分を出力する出力巻線５４Ｘ、および回転子のＹ方向成分を出力する出力巻線５４Ｙを巻回してある。
【０００４】
かかるバリアブルリラクタンスレゾルバは、例えば図１１に示すように、回転子５２のＸ方向成分を出力する出力巻線５４Ｘ、および回転子のＹ方向成分を出力する出力巻線５４Ｙが、レゾルバの回転角度に対応してディジタル出力するレゾルバディジタル回路３０に接続されて用いられる。前記バリアブルリラクタンスレゾルバでは、軸倍角Ｎ（回転子５２の１回転で得られる出力電圧のサイクル数）、励磁極対数Ｐ、出力極対数Ｑ、スロット（出力磁極）数Ｓの関係は、以下のように表される。但し、式１の±は、軸倍角Ｎに応じて適宜決定される。
Ｎ＝（Ｐ±Ｑ） （式１）
Ｓ＝２＊ｍ＊Ｐ （式２）
（ｍは整数）
【０００５】
発明の理解を容易にするために以下、従来のバリアブルリラクタンスレゾルバについて図１１を用いて説明する。回転子のＸ方向成分を出力する出力巻線５４Ｘの出力は、励磁巻線５３によって出力巻線５４Ｘに誘起する電圧が作る磁化の方向が励磁巻線５３の磁化と同じ方向の場合、任意の一つの極に誘起される電圧ＥＮＳは励磁巻線５３に加える交流電圧ＶＰをＥsinωｔとすると、式３で示される。ここでωは角周波数で２πｆで表される。ただしｆは周波数、ａ、ｂは励磁巻線５３、出力巻線５４Ｘ、および回転子と固定子の特性で決まる定数である。
ＥＮＳ＝（ａ＋ｂsinθ）・Ｅsinωｔ （式３）
【０００６】
また、励磁巻線５３によって出力巻線５４Ｘに誘起する電圧が作る磁化の方向が励磁巻線５３の磁化と異なる方向の場合、任意の一つの極に誘起される電圧ＥＮＮは式４で示される。
ＥＮＮ＝（−ａ＋ｂsinθ）・Ｅsinωｔ （式４）
【０００７】
いま任意の極に巻回する励磁巻線５３と出力巻線５４Ｘの関係を以下のように定める。すなわち励磁巻線５３は磁化のＮ極とＳ極が１極ごとに交互に生じるように巻回し、出力巻線５４ＸはＮ極とＳ極が２極一組で生じるように巻回してある。すなわち第１の極の励磁巻線５３がＮ極の場合、出力巻線５４Ｘの第１の極と第２の極はＮ極に、第３の極と第４の極はＳ極になり、以後これを繰り返す。出力巻線５４Ｙについても同様である。
【０００８】
かかる構造に巻回した出力巻線の極１と極２を直列接続した場合の電圧Ｖ１２は式３と式４から式５となる。
Ｖ１２＝（a+bsinθ）・Ｅsinωt＋(-a+bsinθ)・Ｅsinωt （式５）
同様にして、極３と極４によって式６の電圧Ｖ３４が生じる。
Ｖ３４＝-（a+ｂsinθ）・Ｅsinωt-（-a+bsinθ)・Ｅsinωｔ（式６）
式５と式６を整理すると、隣り合う極と極を直列接続した時には定数ａの項が消去されて、式７のような電圧Ｖ１２、Ｖ３４が得られる。
Ｖ１２＝２ｂsinθ・Ｅsinωｔ＝-Ｖ３４ （式７）
従って２の倍数の極数の場合にはすべての極の出力巻線を直列接続すると定数ａの項が消去されて出力巻線５４Ｘの出力電圧ＶＳは式８になる。ここでＫＫは定数ｂと極数によって決まる定数で、極の数をＮＮとすると式９で表せる。
ＶＳ＝ＫＫsinθ・Ｅsinωｔ （式８）
ＫＫ＝ＮＮ・Ｂ （式９）
従って、式１０で示すように、回転子の回転角度θの変化に応じた出力が得られる。
ＶＳ＝ＮＮ・Ｂ・sinθ・Ｅsinωｔ （式１０）
同様にして出力巻線５４Ｙの出力電圧も求められ、各出力はレゾルバディジタル回路３０に加えられ、角度が測定される。
【０００９】
前述したように固定子の同じ極に励磁巻線と出力巻線を巻回して、複数の極の出力巻線を直列に接続して一つの出力巻線の出力として得るバリアブルリラクタンスレゾルバは、電動機、発電機等とともに使用される。外部より磁界がレゾルバに印加された場合、バリアブルリラクタンスレゾルバの前記固定子には、前記外部磁界による磁束が混入する場合が多々ある。該外部磁束はバリアブルリラクタンスレゾルバの各固定子巻線に電圧を誘起し、それぞれが加算されて出力巻線に誘起電圧を発生し、該誘起電圧は、前記式１０に示す出力ＶＳに影響してバリアブルリラクタンスレゾルバの精度が低下する。
【００１０】
前記バリアブルリラクタンスレゾルバの出力巻線への外部磁束の影響について以下、図１２乃至図１４を用いて説明する。図１２に示すバリアブルリラクタンスレゾルバにおいて、励磁電圧により固定子磁極５１０乃至５１５に卷回されている出力巻線（Ｇ１の出力巻線と称する）には同一極性Ｓの電圧が誘起され、固定子磁極５１６乃至５２１に卷回されている出力巻線（Ｇ２の出力巻線と称する）には前記極性Ｓと異なる同一極性Ｎの電圧が誘起されるように、図示していない出力巻線が卷回されている。かかるバリアブルリラクタンスレゾルバに外部から外部磁束Φが軸Ｘ０方向（固定子磁極５１８、５１９間に水平方向）から固定子５に混入される場合について説明する。なお、軸Ｙ０は、軸Ｘ０と直角方向の軸である。
【００１１】
図１２に示すように、励磁電圧によりＧ１の出力巻線は同一極性Ｓの電圧が誘起され、Ｇ２の出力巻線には前記極性Ｓと異なる同一極性Ｎの電圧が誘起されるように各出力巻線が卷回されている。一方、外部磁束Φが軸Ｘ０方向から混入される場合、軸Ｙ０に対して左側と右側（Ｇ１の出力巻線とＧ２の出力巻線）に作用する外部磁束Φの方向は互いに逆方向（Ｇ２は固定子５の外側から外部磁束Φが混入し、Ｇ１は固定子５の内側、即ち各固定子磁極の先端から外部磁束Φが混入する）である。その結果、Ｇ２の出力巻線はＧ１の出力巻線の極性とは逆極性になるように卷回されているが、Ｇ１とＧ２の出力巻線に誘起される電圧は同じ極性（Ｎ）及びＮとなりそれぞれが加算されて出力される。即ち、全ての出力巻線が外部磁束による影響を直接うける。
【００１２】
また、図１２と異なる固定磁極歯の数と出力巻線を有する、図１３のような軸倍角が５、固定子磁極数が２０であるバリアブルリラクタンスレゾルバにおける出力巻線への外部磁束の影響は、以下のようになる。図１３のバリアブルリラクタンスレゾルバは、隣り合う２個の固定子磁極の１組（例えば固定子磁極６１１と６１２）に卷回されている出力巻線（Ａ組の出力巻線と称する）には同一極性Ｓの電圧が誘起され、Ａ組に隣り合う２個の固定子磁極の１組（例えば固定子磁極６１３と６１４）に卷回されている出力巻線（Ｂ組の出力巻線と称する）には前記Ａ組の出力巻線の極性Ｓと異なる極性Ｎの電圧が誘起されるように図示していない出力巻線が卷回されている。以下同様に、隣り合う固定子磁極２個を１組としてＡ組の出力巻線とＢ組の出力巻線が交互に卷回されている。
【００１３】
かかるバリアブルリラクタンスレゾルバに外部磁束Φが軸Ｘ０方向（固定子磁極６２４、６２５間に水平方向）から固定子５に混入される場合の前記外部磁束Φが出力巻線におよぼす影響について図１３を用いて説明する。なお、軸Ｙ０は、軸Ｘ０と直角方向の軸である。図１３に示すように、励磁巻線に印加される励磁電圧によりＡ組の各出力巻線には同一極性Ｓの電圧が誘起され、Ｂ組の各出力巻線には前記極性Ｓと異なる同一極性Ｎの電圧が誘起されるので、外部磁束Φによる誘起電圧も同様に作用する。しかし、外部磁束Φが軸Ｘ０方向から混入される場合、軸Ｙ０に対して左側と右側に作用する外部磁束Φの方向は互いに逆方向（軸Ｙ０に対して左側は固定子５の外側から外部磁束Φが混入し、軸Ｙ０に対して右側は固定子５の内側、即ち各固定子磁極の先端から外部磁束Φが混入する）である。
【００１４】
従って、励磁巻線に印加される電圧により各出力巻線に誘起される電圧は、Ａ組の各出力巻線は同一極性、Ｂ組の各出力巻線は当該組内では同一極性となるように出力巻線が卷回されているが、外部磁束Φに対する誘起電圧は、軸Ｙ０の左側と右側では出力巻線に対する外部磁束の方向が異なり、その結果誘起電圧の極性も異なる。即ち、軸Ｙ０の右側に卷回されている出力巻線の誘起電圧の極性は反転して逆極性（それぞれ符号（Ｓ）、（Ｎ）で示す）になる。その結果、外部磁束Φによって生ずる誘起電圧は、軸Ｙ０の同じ側にある隣り合う出力巻線間、あるいは軸Ｘ０の互いに対向する位置にある出力巻線間、（例えば符号Ｋで囲む出力巻線６２９と６２０間）で互いに打ち消しあう。
【００１５】
一方、図１４に示すように、外部磁束Φが前記図１３の場合と異なる角度、軸Ｘ０方向（固定子磁極６２５、６２６間に水平方向）から固定子５に混入される場合は以下のようになる。即ち、外部磁束Φによって生ずる誘起電圧は、軸Ｙ０の同じ側にある隣り合う出力巻線間、あるいは軸Ｘ０の互いに対向する位置にある全ての出力巻線間で打ち消しあわず、Ａ組の出力巻線とＢ組の出力巻線とに誘起される電圧は、隣り合う組の出力巻線間（例えば出力巻線６２８と６２９間）で互いに打ち消しあう。しかし、外部磁束Φと固定子磁極の角度が、前記互いに打ち消しあう出力巻線において異なる（例えば出力巻線６２８と６２９間）ので、外部磁束Φの混入する割合が異なる。その結果、誘起された電圧は各組内で打ち消されずに残る。
【００１６】
又、励磁巻線に印加される励磁電圧により生じる電圧は、出力巻線６１０、６２１及び出力巻線６１１、６２０の出力巻線において、それぞれ互いに逆極性Ｎ、Ｓとなるように卷回されているが、出力巻線６１０、６２１及び出力巻線６１１、６２０の出力巻線に作用する外部磁束Φの方向は、軸Ｙ０を境にしてその左側と右側の出力巻線それぞれに作用する外部磁束Φの方向が逆方向であるために、それぞれ逆方向である。その結果、出力巻線６１０、６２１と出力巻線６１１、６２０の出力巻線とは逆極性Ｎ、Ｓであるが、両コイルに誘起される電圧はそれぞれ同極性Ｎ（Ｎ）となり、それぞれが加算されて出力され、出力巻線６１０、６１１、６２０、６２１（符号Ｋ１で囲む出力巻線）は、外部磁束による影響を直接うける。
【００１７】
即ち、図１３に示すように、隣り合う２個の固定子磁極を１組として、任意の１組の出力巻線には同一極性Ｓの電圧が誘起され、前記任意の１組に隣り合う他の組の出力巻線には前記極性Ｓと異なる同一極性Ｎの電圧が誘起されるように出力巻線が交互に卷回されているバリアブルリラクタンスレゾルバでは、外部磁束Φの混入される方向によりその影響の度合いが異なる。
【００１８】
前記レゾルバが外部磁界の影響を受ける問題点を解決するために、磁気シールドを各部に施す各種の磁気シールドが開示されていて、例えば特開２００１−１９１９３１公報に開示されている発明があり、モータのステータとレゾルバのステータとが同一のハウジングに固定され、前記モータのステータと前記レゾルバのステータとの間に中空円盤状の磁気シールド部材が配設されている。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記磁気シールドは、磁気抵抗の低いシールド部材が必要であり、かかるシールド部材は高価であると共に、バリアブルリラクタンスレゾルバをシールドすることにより装置が大型化する。更に、外部磁束が何処から浸入するかを把握し、その効果がある場所に磁気シールドを施すことが必要であるが、前記効果のある場所の把握が困難な場合が多い。又、前記場所にシールド部材を配設するスペースがない場合もある等の問題点がある。一方、磁気シールドを施さないと、図１２に示したような出力巻線では、全ての出力巻線が外部磁束による影響をうけ、図１３示したような出力巻線では、外部磁束が混入する方向により異なる出力巻線がその影響をうけるなどの問題点がある。
【００２０】
本発明は、前記問題点を解決して外部磁束の影響を低減した出力巻線を施したバリアブルリラクタンスレゾルバを提供することを目的としてなされたものである。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために請求項１記載のバリアブルリラクタンスレゾルバは、レゾルバ励磁巻線と、回転子の回転に従って回転角のＸ成分、Ｙ成分をそれぞれ出力するレゾルバ出力巻線と、該出力巻線が卷回される複数の固定子磁極を具備するバリアブルリラクタンスレゾルバにおいて、３個以上並ぶ固定子磁極に卷回される前記出力巻線の出力電圧の極性が同一となるように卷回された前記出力巻線を１グループとし、全ての出力巻線を２以上の偶数個のグループに分け、前記隣り合うグループの出力電圧の極性が互いに異なるように前記出力巻線がそれぞれ直列に接続されているとともに、出力極対数が偶数であることを特徴とする。
【００２２】
請求項２記載のバリアブルリラクタンスレゾルバは、請求項１記載のバリアブルリラクタンスレゾルバにおいて、前記グループ内の出力巻線の巻数は、隣り合う前記各グループ側に位置する固定子磁極に卷回されている出力巻線の巻数が、当該グループ内において前記固定子磁極より内側に位置する固定子磁極に卷回されている出力巻線の巻数より少ないことを特徴とする。
【００２３】
請求項３記載のバリアブルリラクタンスレゾルバは、請求項１記載のバリアブルリラクタンスレゾルバにおいて、レゾルバ励磁巻線と、回転子の回転に従って回転角のＸ成分、Ｙ成分をそれぞれ出力するレゾルバ出力巻線と、該出力巻線が卷回される複数の固定子磁極を具備する、軸倍角が７、励磁極対数が５、出力極対数が２、固定子磁極数が２０であるバリアブルリラクタンスレゾルバにおいて、５個並ぶ固定子磁極に卷回される前記出力巻線の出力電圧の極性が同一となるように卷回された前記出力巻線を１グループとし、全ての出力巻線を４つのグループに分け、前記隣り合うグループの出力電圧の極性が互いに異なるように前記出力巻線がそれぞれ直列に接続されていることを特徴とする。
【００２４】
【発明の実施の形態】
本発明におけるバリアブルリラクタンスレゾルバの出力巻線は、以下のような構成である。即ち、３個以上並ぶ固定子磁極に卷回される出力巻線の出力電圧の極性が同一となるように卷回された出力巻線を１グループとする。そして、全ての出力巻線を２以上の偶数個のグループに分け、前記隣り合うグループの出力電圧の極性が互いに異なるように出力巻線をそれぞれ直列に接続するとともに、出力極対数を偶数とする。
【００２５】
また、前記グループ内の出力巻線の巻数は、隣り合う各グループ側に位置する固定子磁極に卷回されている出力巻線の巻数が、当該グループ内において前記固定子磁極より内側に位置する固定子磁極に卷回されている出力巻線の巻数より少ない。
【００２６】
前記構成において、本発明の理解を容易ならしめるために、軸倍角が７、励磁極対数が５、出力極対数が２、固定子磁極数が２０である、図１に示すバリアブルリラクタンスレゾルバについて説明をする。図１の固定子５は、固定子５には２０個の固定子磁極６１０乃至６２９が形成されていて、図１３に示した固定子５と同一数の固定子磁極を有するが、固定子磁極に卷回されている出力巻線の構成が以下のように異なる。まず、前記出力巻線の極性について説明する。
【００２７】
図１において、５個並ぶ固定子磁極を１グループとして、固定子磁極６１０乃至６１４、６１５乃至６１９、６２０乃至６２４、６２５乃至６２９を、それぞれグループ１（Ｇ１）、グループ２（Ｇ２）、グループ３（Ｇ３）、グループ４（Ｇ４）の４つのグループに分ける。前記各グループにおいて、Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４内では、励磁電圧により前記図示していない各出力巻線の出力電圧の極性が同一となるように卷回されており、それぞれ直列に接続されている。又、前記Ｇ１とＧ３内でそれぞれ直列に接続された出力巻線の出力電圧は、励磁電圧により同一極性Ｓの電圧を出力する。同様にＧ２とＧ４内でそれぞれ直列に接続された出力巻線の出力電圧は、励磁電圧により前記Ｇ１とＧ３とは逆の極性Ｎの電圧を出力する。
【００２８】
前述のように、各グループ（Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４）内には、それぞれ５個の固定子磁極があり、隣り合う前記各グループ側に位置する出力巻線の巻数が、当該グループ内において、前記固定子磁極より内側に位置する出力巻線の巻数より少ない。例えば、Ｇ１では、隣り合うＧ４、Ｇ２側に位置する固定子磁極６１０及び６１４に卷回されている出力巻線の巻数が、当該Ｇ１内において、前記固定子磁極６１０及び６１４より内側に位置する固定子磁極６１１及び６１３に卷回されている出力巻線の巻数より少ない。同様にして、隣り合うＧ４、Ｇ２側に位置する固定子磁極６１１及び６１３に卷回されている出力巻線の巻数が、当該Ｇ１内において、前記固定子磁極６１１及び６１３より内側に位置する固定子磁極６１２に卷回されている出力巻線の巻数より少ない。以下、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４についても同様である。このように、隣り合う前記各グループ側に位置する出力巻線の巻数を当該グループ内において前記固定子磁極より内側に位置する出力巻線の巻数より少なくすることにより、励磁電圧による式１０で示される出力電圧が滑らかになり、バリアブルリラクタンスレゾルバの精度が向上する。
【００２９】
前記のように卷回されたバリアブルリラクタンスレゾルバの出力巻線への外部磁束Φの影響について以下、図２乃至図４を用いて説明する。図２において、バリアブルリラクタンスレゾルバの固定子５の外部から外部磁束Φが軸Ｘ０方向（固定子磁極６２４、６２５間に水平方向）から固定子５に混入される場合について説明する。なお、軸Ｙ０は、軸Ｘ０と直角方向の軸である。
【００３０】
図２に示すように、励磁巻線に印加される励磁電圧によりＧ１及びＧ３の出力巻線には同一極性Ｓの電圧が誘起され、Ｇ２及びＧ４の出力巻線には前記極性Ｓと異なる極性Ｎの電圧が誘起されるので、外部磁束Φによる誘起電圧も同様に作用する。即ち、Ｇ３、Ｇ４は固定子５の外側から外部磁束Φが混入し、Ｇ１、Ｇ２には固定子５の内側、即ち各固定子磁極の先端から外部磁束Φが混入する。各出力巻線に誘起される電圧は、Ｇ１、Ｇ３の各出力巻線は同一極性Ｓ、Ｇ２、Ｇ４の各出力巻線はＧ１、Ｇ３の極性Ｓと逆極性Ｎとなるように出力巻線が卷回されているが、外部磁束Φに対して軸Ｙ０の左側と右側では異なる。即ち、軸Ｙ０の右側に卷回されている出力巻線の極性は反転して逆極性（それぞれ符号（Ｓ）、（Ｎ）で示す）になる。その結果、Ｇ１及びＧ３の出力巻線とＧ２及びＧ４の出力巻線とに誘起される電圧は、固定子５の中心に対して互いに対向する位置にある出力巻線（例えば符号Ｋで囲む固定子磁極６２９と６１９に卷回されている出力巻線）間で互いに打ち消しあう。
【００３１】
また、図３に示すように、外部磁束Φが図２と異なる方向（固定子磁極６２５、６２６間に水平方向）から固定子５に混入される場合には以下のようになる。即ち、軸Ｙ０を境にして、その左側と右側の出力巻線に作用する外部磁束Φの方向は逆方向である。従って、外部磁束Φにより、出力巻線に誘起される電圧は、軸Ｙ０を境にして右側で反転する。（それぞれ符号（Ｓ）、（Ｎ）で示す。）その結果、出力巻線に誘起される電圧は、固定子５の中心に対して互いに相対する位置にある出力巻線（例えば符号Ｋで示す固定子磁極６２９と６１９に卷回されている出力巻線）間で互いに打ち消しあう。同様に、固定子磁極６１４と６２４に卷回されている出力巻線間に誘起される電圧も互いに打ち消しあう。他の出力巻線についても同様である。即ち、かかる角度で外部磁束Φが混入しても、何れかの出力巻線において、必ず誘起される電圧が打ち消される出力巻線が存在する。
【００３２】
又、図４に示すように、更に外部磁束Φが図３と異なる方向（固定子磁極６２６、６２７間に水平方向）から固定子５に混入される場合には以下のようになる。即ち、軸Ｙ０を境にして、その左側と右側の出力巻線に作用する外部磁束Φの方向は逆方向である。又、出力巻線に誘起される電圧は、Ｇ１及びＧ３の出力巻線は同一極性Ｓ、Ｇ２及びＧ４の出力巻線は異なる極性Ｎとなるように卷回されているが、前記同様にして、外部磁束Φにより、軸Ｙ０の右側では出力巻線の極性が逆極性になる。（それぞれ符号（Ｓ）、（Ｎ）で示す。）その結果、外部磁束Φにより誘起される電圧は、固定子５の中心に対して互いに相対する位置にある出力巻線（例えば符号Ｋで示す固定子磁極６２９と６１９に卷回されている出力巻線間、固定子磁極６１４と６２４に卷回されている出力巻線間）で互いに打ち消しあう。即ち、かかる角度で外部磁束Φが混入しても、何れかの出力巻線において、必ず誘起される電圧が打ち消される出力巻線が存在する。
【００３３】
即ち、図１に示すように出力巻線を卷回することにより、どの方向から外部磁束が混入しても、必ず誘起される電圧が打ち消される出力巻線が存在し、外部磁束Φと固定子磁極の角度が、前記互いに打ち消しあう出力巻線において異なっても、固定子５の中心に対して対称となる位置の出力巻線（同一巻数である）により誘起電圧を互いに打ち消す。その結果、外部磁束Φの混入する角度が固定磁極により異なったり、磁気回路の磁気抵抗の相違によって外部磁束Φの割合が出力巻線によって異なっていても、又、前記とは異なる巻数を有する出力巻線を備えたバリアブルリラクタンスレゾルバであっても、誘起された電圧は打ち消される。
【００３４】
図５により、３個以上並ぶ固定子磁極に卷回される出力巻線の出力電圧の極性が同一となるように卷回された出力巻線を１グループとして、全ての出力巻線を２以上のグループに分け、前記隣り合うグループの出力電圧の極性が互いに異なるように出力巻線をそれぞれ直列に接続した場合、誘起電圧が打ち消される場合（○）とそうでない場合（×）について説明する。即ち、２以上の偶数個のグループに分けることの必然性について説明する。
【００３５】
式１、式２で示した軸倍角Ｎ、励磁極対数Ｐ、出力極対数Ｑ、スロット（出力磁極）数Ｓの関係を用いて、軸倍角Ｎ＝７の場合について図５を用いて説明する。式１、式２より７＝（Ｐ±Ｑ）を満足するＰ、Ｑ、Ｓを定める。但し、前記±は、軸倍角Ｎにより適宜決定する。出力極対数Ｑが偶数の場合には、互いに打ち消しあう出力巻線が必ず存在するので誘起電圧が打ち消されるが、（○で示す）、出力極対数Ｑが奇数の場合には、外部磁束Φが混入する角度によって互いに打ち消しあう出力巻線が存在しない場合があり、誘起電圧が常に打ち消されない（×で示す）。例えば、Ｎ＝７、Ｐ＝４、Ｑ＝３、Ｓ＝８ｋの場合、即ち、出力極対数Ｑが奇数の場合について、誘起電圧が打ち消されないことを図６により説明する。
【００３６】
図６において、式１、式２を満足するように、４個並ぶ固定子磁極７１０乃至７１３、７１４乃至７１７、７１８乃至７２１、７２２乃至７２５、７２６乃至７２９、７３０乃至７３３を、それぞれグループ１（Ｇ１）、グループ２（Ｇ２）、グループ３（Ｇ３）、グループ４（Ｇ４）、グループ５（Ｇ５）、グループ６（Ｇ６）の６つのグループに分ける。前記各グループにおいて、図示していない各出力巻線は、Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４、Ｇ５、Ｇ６内では、励磁巻線に印加される励磁電圧により各出力巻線の出力電圧の極性が同一となるように卷回されており、それぞれ直列に接続されている。又、前記Ｇ１、Ｇ３、Ｇ５内でそれぞれ直列に接続された出力巻線の出力電圧は、同一極性Ｎの電圧を出力する。同様にＧ２、Ｇ４、Ｇ６内でそれぞれ直列に接続された出力巻線の出力電圧は、同一極性であって前記Ｇ１、Ｇ３、Ｇ５とは逆の極性Ｓの電圧を出力する。
【００３７】
図６において、バリアブルリラクタンスレゾルバの固定子５の外部から外部磁束Φが軸Ｘ０方向（固定子磁極７２９、７３０間に水平方向）から固定子５に混入される場合について説明する。なお、軸Ｙ０は、軸Ｘ０と直角方向の軸である。図６に示すように、励磁電圧によりＧ１、Ｇ３、Ｇ５の出力巻線は同一極性Ｎの電圧が誘起され、Ｇ２、Ｇ４、Ｇ６の出力巻線には前記極性Ｎと異なる極性Ｓの電圧が誘起されるように卷回されている。しかし、軸Ｙ０の左側の出力巻線には固定子５の外側から外部磁束Φが混入し、軸Ｙ０の右側の出力巻線には固定子５の内側、即ち各固定子磁極の先端から外部磁束Φが混入する。その結果、各出力巻線に誘起される電圧は、外部磁束Φに対して軸Ｙ０の左側と右側では異なる。即ち、外部磁束Φにより軸Ｙ０の右側に卷回されている出力巻線の極性は反転して逆極性（それぞれ符号（Ｓ）、（Ｎ）で示す）の誘起電圧を発生するように作用する。その結果、前記誘起電圧は、軸Ｙ０に対して互いに左右相対する位置にある出力巻線（例えば符号Ｋで示す固定子磁極７２８と７１９に卷回されている出力巻線）間で互いに打ち消しあう。
【００３８】
しかし、図７に示すように、外部磁束Φが図２と異なる方向（固定子磁極７２３、７２４間に水平方向）から固定子５に混入される場合には以下のようになる。即ち、前記同様にして固定子磁極７１０乃至７１５及び７２０乃至７２７、７３２乃至７３３に卷回されている出力巻線は、破線で囲む固定子磁極により互いに打ち消しあう出力巻線が存在するが、７１６乃至７１９、７２８乃至７３１に卷回されている符号Ｅで囲む出力巻線は、互いに打ち消しあう出力巻線が存在せず、外部磁束Φによる誘起電圧がそれぞれ加算される。即ち、図５において、出力極対数Ｑが３（奇数）の場合には、図６、図７に示すように外部磁束Φが混入する角度によって互いに打ち消しあう出力巻線が存在しない場合があり、誘起電圧が打ち消されない。
【００３９】
図５に戻り、Ｎが７、Ｐ、Ｑが４、３の場合には、Ｐ、Ｑそれぞれを５、２としても式１が成立するが、Ｓ＝８ｋであるために式２は成立しない。かかる場合にはバリアブルリラクタンスレゾルバが実現できず、対象外となる。また、Ｐ、Ｑがそれぞれ１４、７で、スロット数Ｓが２８ｋの場合には、Ｎが７のバリアブルリラクタンスレゾルバを実現できる。しかしスロット数Ｓが２８ｋと多く、製造の難易度及び価格などを考慮すると実用的でない。又、かかる場合には隣り合う固定子磁極の数は２個になり、それぞれが同一極性となり、式１０で示される出力電圧を滑らかにするために２個の固定子磁極の出力巻線は、その巻数が同一となる。以上の点を考慮し、本発明の実施形態では出力極対数Ｑが奇数の場合を除いている。
【００４０】
【実施例】
本発明におけるバリアブルリラクタンスレゾルバの実施例について以下に説明する。本実施例の固定子５の固定子磁極番号と、そこに卷回される励磁巻線及び出力巻線の仕様を図８に示す。図において、＋または−は、巻線によって生じる電圧の極性を表す。本実施例は、軸倍角Ｎ、励磁極対数Ｐ、出力極対数Ｑ、スロット（出力磁極）数Ｓが、それぞれ７、５、２、２０である。複数の固定子磁極の隣り合う２個（例えば固定子磁極番号１と２）の固定子磁極１組に卷回される励磁巻線の出力電圧の極性が同一（−）であり、前記１組の励磁巻線と隣り合う１組の励磁巻線（固定子磁極番号３と４及び１８と１９）の出力電圧の極性が互いに異なる極性（＋）となるように励磁巻線を各固定子磁極にそれぞれ３９回づつ卷回する。なお、前記複数の固定子磁極の隣り合う１組は、２個に限らず、励磁極対数Ｐが５になる条件であればよい。
【００４１】
図８において、出力巻線は、図１に示したように、５個並ぶ固定子磁極に卷回される前記出力巻線の出力電圧の極性が同一となるように卷回されており、前記出力電圧の極性が同一となる出力巻線を１グループとし、全ての出力巻線が４つのグループＧ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４に分けられている。前記隣り合うグループの出力電圧の極性が互いに異なるように同一グループ内の出力巻線がそれぞれ直列に接続されている。又、隣り合う前記各グループ側に位置する固定子磁極に卷回されている出力巻線の巻数が、当該グループ内において、前記固定子磁極より内側に位置する固定子磁極に卷回されている出力巻線の巻数より少なく、例えば固定子磁極番号１、２、３、４、５、において、それぞれ７２回、１８９回、２３４回、１８９回、７２回である。
【００４２】
図１２に示した従来のバリアブルリラクタンスレゾルバ、及び本発明の図８に示した実施例との性能比較を図９に示す。縦軸に外部磁束による出力巻線に生ずる誘起電圧を、横軸に前記外部磁束の変化周波数をとり、それぞ符号イ、ロで示した。図９から明らかなように、本発明のバリアブルリラクタンスレゾルバにより、外部磁束による誘起電圧は従来のバリアブルリラクタンスレゾルバに比べて約１／１０に減少している。なお、本発明のバリアブルリラクタンスレゾルバに、周知の磁気シールドを施してもよく、その結果、更に外部磁界の影響が低減されることはいうまでもない。
【００４３】
【発明の効果】
本発明によるバリアブルリラクタンスレゾルバによれば、３個以上並ぶ固定子磁極に卷回される出力巻線の出力電圧の極性が同一となるように卷回された出力巻線を１グループとする。そして、全ての出力巻線を２以上の偶数個のグループに分け、前記隣り合うグループの出力電圧の極性が互いに異なるように出力巻線をそれぞれ直列に接続するとともに、出力極対数を偶数とする。また、前記グループ内の出力巻線の巻数は、隣り合う各グループ側に位置する固定子磁極に卷回されている出力巻線の巻数が、当該グループ内において前記固定子磁極より内側に位置する固定子磁極に卷回されている出力巻線の巻数より少なくすることにより、外部から混入する外部磁束の影響を低減できる。また混入する外部磁束の方向に対する影響が少ない。その結果、従来必要とされる磁気シールドをなくしたり、あるいは簡便な磁気シールドでもよく、また、シールドすることにより、従来のバリアブルリラクタンスレゾルバに比べて更に性能を向上できる。また、出力電圧の変化が滑らかで高精度のバリアブルリラクタンスレゾルバが実現できる。更に、少ない固定子磁極数であっても外部から混入する外部磁束の影響を低減できるので、バリアブルリラクタンスレゾルバの製造が容易になると共に、低価格化が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態におけるバリアブルリラクタンスレゾルバの出力巻線の極性を説明する図である。
【図２】本発明の実施形態におけるバリアブルリラクタンスレゾルバの出力巻線への外部磁束の影響について説明する図である。
【図３】外部磁束の混入される角度が第２図と異なる場合に出力巻線への外部磁束の影響について説明する図である。
【図４】外部磁束の混入される角度が第３図と異なる場合に出力巻線への外部磁束の影響について説明する図である。
【図５】本発明の実施形態におけるバリアブルリラクタンスレゾルバにより、誘起電圧が打ち消される軸倍角、励磁極対数、出力極対数、スロット数の関係を示す図である。
【図６】本発明の実施形態において、２以上の偶数個のグループに分けることの必然性について説明する図である。
【図７】外部磁束の混入される角度が第６図と異なる場合に出力巻線への外部磁束の影響について説明する図である。
【図８】本発明の１実施例を示す図であって、図８（ａ）は固定子磁極の番号を示し、図８（ｂ）と図８（ｃ）は、前記固定子磁極に卷回される励磁巻線数と出力巻線数を示す図である。
【図９】図８に示した実施例と従来のバリアブルリラクタンスレゾルバとの性能を比較する図である。
【図１０】従来のバリアブルリラクタンスレゾルバを説明する図である。
【図１１】従来のバリアブルリラクタンスレゾルバの使用形態を示す図である。
【図１２】従来のバリアブルリラクタンスレゾルバの固定子に形成された複数の固定子磁極に卷回された出力巻線に生ずる電圧の極性を示す図である。
【図１３】従来のバリアブルリラクタンスレゾルバの固定子に形成された図１２と異なる数の固定子磁極に卷回された出力巻線への外部磁束の影響について説明する図である。
【図１４】外部磁束の混入される角度が異なる場合に出力巻線への外部磁束の影響について説明する図である。
【符号の説明】
５ 固定子
５１ 固定子磁極
５２ 回転子
５３ 励磁巻線
５４Ｘ 出力巻線
５４Ｙ 出力巻線

Claims (3)

1. レゾルバ励磁巻線と、回転子の回転に従って回転角のＸ成分、Ｙ成分をそれぞれ出力するレゾルバ出力巻線と、該出力巻線が卷回される複数の固定子磁極を具備するバリアブルリラクタンスレゾルバにおいて、
   ３個以上並ぶ固定子磁極に卷回される前記出力巻線の出力電圧の極性が同一となるように卷回された前記出力巻線を１グループとし、全ての出力巻線を２以上の偶数個のグループに分け、前記隣り合うグループの出力電圧の極性が互いに異なるように前記出力巻線がそれぞれ直列に接続されているとともに、出力極対数が偶数であることを特徴とするバリアブルリラクタンスレゾルバ。
2. 前記グループ内の出力巻線の巻数は、隣り合う前記各グループ側に位置する固定子磁極に卷回されている出力巻線の巻数が、当該グループ内において前記固定子磁極より内側に位置する固定子磁極に卷回されている出力巻線の巻数より少ない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レゾルバ。
3. レゾルバ励磁巻線と、回転子の回転に従って回転角のＸ成分、Ｙ成分をそれぞれ出力するレゾルバ出力巻線と、該出力巻線が卷回される複数の固定子磁極を具備する、軸倍角が７、励磁極対数が５、出力極対数が２、固定子磁極数が２０であるバリアブルリラクタンスレゾルバにおいて、５個並ぶ固定子磁極に卷回される前記出力巻線の出力電圧の極性が同一となるように卷回された前記出力巻線を１グループとし、全ての出力巻線を４つのグループに分け、前記隣り合うグループの出力電圧の極性が互いに異なるように前記出力巻線がそれぞれ直列に接続されてい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レゾルバ。

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