JP4418475B2 - 回転角度センサー - Google Patents
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Description
図7では、回転子小歯を50設けた軸倍角50Xの回転子鉄心121を備えた第1レゾルバ122と、回転子小歯を49設けた軸倍角49Xの回転子鉄心123を備えた第2レゾルバ124とを回転軸に並設し、第1レゾルバ122の50周期の位置検出値Jから第2レゾルバ124の49周期の位置検出値Kを引いた値Lを求め、前記Lの値に以下の判別条件から得られる値Mを加えた値N、即ち、軸倍角1Xの位置検出値Nを得る例が示されている。
(1)回転角度センサーは、ステータ巻線を備えた複数のステータ磁極を円周方向に有するステータヨークを備えたステータと、前記ステータとの間のギャップパーミアンスが回転角θに対して正弦波状に変化する突極形状を円周方向に有するロータと、からなるバリアブルリラクタンスレゾルバを備えた回転角度センサーにおいて、前記ステータヨークと、前記ロータとに、前記ロータの軸中心を中心とする中心角が180度未満の所定中心角範囲を、前記ロータの軸中心に関して対称になるようにしてそれぞれ2個所形成し、2個所の前記所定中心角範囲の内の一方の所定中心角範囲に含まれる前記ロータの前記突極形状と、他方の所定中心角範囲に含まれる前記ロータの前記突極形状とを、それらの軸倍角が互いに異なるものとなるようにするとともに、2個所の前記所定中心角範囲の内の一方の所定中心角範囲に含まれる前記ステータヨークの複数の前記ステータ磁極の配置形状と、他方の所定中心角範囲に含まれる前記ステータヨークの複数の前記ステータ磁極の配置形状とを、それらの軸倍角が互いに異なるものとなるようにし、前記ロータは、前記異なる軸倍角それぞれに対応する前記突極形状を含む前記所定中心角範囲を、単体として製作された1個の一体ロータの中に有するものとして構成し、前記ステータヨークの複数の前記ステータ磁極は、前記一体ロータの前記突極形状に対応して配置したことを特徴とする。
(2)上記(1)記載の回転角度センサーは、前記所定中心角を90度とし、前記異なる軸倍角の内の1つを1倍角とし、前記異なる軸倍角の内の他を2倍角以上にしたことを特徴とする。
(3)上記(2)記載の回転角度センサーにおいて、前記ロータは、その突極形状として、測定領域には、その軸中心を中心とする中心角0°を中心として±45°の前記所定中心角範囲に軸倍角1Xに対応する前記突極形状を設け、中心角180°を中心として±45°の前記所定中心角範囲に軸倍角nXに対応する前記突極形状を設け、測定準備領域には、中心角45°から中心角90°までの範囲と中心角−45°から中心角−90°までの範囲に前記軸倍角1Xに対応する前記突極形状の連続する1/2の突極形状を設け、中心角90°から中心角135°までの範囲と中心角−90°から中心角−135°までの範囲に前記軸倍角nXに対応する前記突極形状の連続する1/2の突極形状を設けて構成したことを特徴とする。
(4)上記(1)乃至(3)のいずれか1項記載の回転角度センサーにおいて、前記ステータヨークは、前記異なる軸倍角それぞれに対応する複数の前記ステータ磁極を含む前記所定中心角範囲を、単体として製作された1個の一体ステータヨークの中に有するものとして構成したことを特徴とする。
(5)上記(1)乃至(4)のいずれか1項記載の回転角度センサーにおいて、前記ステータヨークは、前記異なる軸倍角それぞれに対応する複数の前記ステータ磁極の数を、軸倍角nXとして、4n極としたことを特徴とする。
(1)中心角が180度未満の所定中心角範囲に含まれるロータの突極形状およびステータヨークにおけるステータ巻線を備えた複数のステータ磁極の配置形状を、前記中心角範囲毎に軸倍角が異なる構成とし、前記ロータは、前記異なる軸倍角それぞれに対応する前記突極形状を含む前記所定中心角範囲を、単体として製作された1個の一体ロータの中に有するものとして構成し、前記ステータヨークの複数の前記ステータ磁極は、前記一体ロータの前記突極形状に対応して配置したので、1つのレゾルバにより絶対回転位置を精度高く検出することが可能になる。また、軸倍角の異なる複速度の回転角度センサーを少ない構成要素によって軽薄短小に作ることが可能になる。
(2)上記(1)記載の構成を備え、前記所定中心角を90度とし、前記異なる軸倍角の内の1つを1Xとし、前記異なる軸倍角の内の他を2倍角以上に構成したことにより、上記(1)記載の効果の他に、ステータ磁極を配置する領域が中心角で90°領域に限定でき、測定に使用しないステータ磁極を省略することが可能になる効果を奏する。
(3)上記(2)記載の構成を備え、前記ロータは、その突極形状として、測定領域には、その軸中心を中心とする中心角0°を中心として±45°の前記所定中心角範囲に軸倍角1Xに対応する前記突極形状を設け、中心角180°を中心として±45°の前記所定中心角範囲に軸倍角nXに対応する前記突極形状を設け、測定準備領域には、中心角45°から中心角90°までの範囲と中心角−45°から中心角−90°までの範囲に前記軸倍角1Xに対応する前記突極形状の連続する1/2の突極形状を設け、中心角90°から中心角135°までの範囲と中心角−90°から中心角−135°までの範囲に前記軸倍角nXに対応する前記突極形状の連続する1/2の突極形状を設けて構成したことにより、測定範囲からの開始点と終了点を画定することが容易になり、また、例えば、測定準備範囲の突極パターン(突極A1と突極A4。図2参照)を測定範囲の突極パターンと同じに形成することにより、製造容易に構成できると共に、測定対象のギャップパーミアンスの変化パターンを軸倍角1Xタイプと軸倍角2Xタイプの2種類だけに特定でき、軸倍角nXの突極形状のパターンとそれ以外のパターンとの領域比較のステップを低減することができる。
(4)上記(1)乃至(3)のいずれか1項記載の構成を備え、前記ステータヨークは、前記異なる軸倍角それぞれに対応する複数の前記ステータ磁極を含む前記所定中心角範囲を、単体として製作された1個の一体ステータヨークの中に有するものとして構成したので、上記(3)記載の効果の他に、軸倍角の異なる複速度の回転角度センサーをさらに少ない構成要素によってさらに軽薄短小に作ることが可能になる。
(5)上記(1)乃至(4)のいずれか1項記載の構成を備え、前記ステータヨークは、前記異なる軸倍角それぞれに対応する複数の前記ステータ磁極の数を、軸倍角nXとして、4n極としたので、 図1に示されている1XレゾルバのSIN信号のとおり、前記ステータ磁極の出力電圧が機械角で−45°、−22.5°、0°、+22.5°、+45°の位相差を持って、0、0.5、1.0、0.5、0と周期的に変化させることができ、前記ロータの角度位置を正確に測定することができる。
(1)軸倍角が相互に異なる領域を簡単に形成するロータ形状のうち、
(1−1)まず、一体形について説明し、
(1−2)次に、複数個の分割ロータを組合わせた結合形について説明する。
(2)軸倍角が相互に異なる領域を簡単に形成するステータ形状のうち、
(2−1)まず、一体形について説明し、
(2−2)次に、組合せ形について説明する。
(3)機械角で90°範囲領域あると測定が可能になる理由を説明し、
(4)前記ロータと前記ステータからなるレゾルバを用いた回転角度センサーが、絶対位置測定を可能にする理由を説明する。
(A):前記(1)軸倍角が相互に異なる領域を簡単に形成するロータ形状のうち、(1−1)一体形について説明する。
(1)前記測定範囲(突極A2と突極A3)からの開始点と終了点を画定する。
(2)突極A1と突極A4を測定範囲の突極パターンと同じに形成することにより、製造容易に構成できると共に、測定対象のギャップパーミアンスの変化パターンを軸倍角1Xタイプと軸倍角2Xタイプの2種類だけに特定できる。換言すると、突極A1と突極A4が図2(a)のように特殊な弧状に形成されていないと、例えば、軸中心Oから半径rの円の部分円弧に形成されていれば、これら部分円弧は測定範囲の開始点a3および終了点a4と同じ半径r上の値をとることになり、従ってギャップパーミアンスの値が同じになり、開始点a3および終了点a4の予測が困難になり、また、軸倍角1Xの突極形状のパターンや軸倍角2Xの突極形状のパターン以外のパターンを領域比較することになり、比較ステップが増加することになる。
(B):前記(1)軸倍角が相互に異なる領域を簡単に形成するロータ形状のうち、(1−2)複数個の分割ロータを組み合わせた結合形について説明する。
(C):前記(2)軸倍角が相互に異なる領域を簡単に形成するステータ形状のうち、(2−1)一体形について説明する。
(D):前記(2)軸倍角が相互に異なる領域を簡単に形成するステータ形状のうち、(2−2)組合せ形について説明する。
図4(b)は、対向する中心角90°範囲領域に、軸倍角1Xのステータ巻線11を備えたステータ磁極12と軸倍角2Xのステータ巻線11’を備えたステータ磁極12’を配置した両分割ステータヨークYd1とYd2を結合ステータヨークYb1とYb2により結合した組合せ形ステータ18を示している。
(E):前記(3)機械角で90°範囲領域あれば測定が可能になる理由を説明する。
(F):前記(4)前記ロータと前記ステータからなるレゾルバを用いた回転角度センサーが、絶対位置測定を可能にする理由を説明する。
B、B1,B2、B3,B4 軸倍角2X領域
C、C1,C2、C3,C4、C5、C6、C7、C8 軸倍角4X領域
a、a1,a2,a3,a4、b、c、d、e、f、g、h 点
O 軸中心
11、11’ ステータ巻線
12、12’ ステータ磁極
13 ステータヨーク
14、14’ 一体形ロータ
15、15’ 分割ロータ
16 結合形ロータ
17 一体形ステータ
18 組合せ形ステータ
Yd1、Yd2 分割ステータヨーク
Yb1、Yb2 結合ステータヨーク
Claims (5)
- ステータ巻線を備えた複数のステータ磁極を円周方向に有するステータヨークを備えたステータと、前記ステータとの間のギャップパーミアンスが回転角θに対して正弦波状に変化する突極形状を円周方向に有するロータと、からなるバリアブルリラクタンスレゾルバを備えた回転角度センサーにおいて、
前記ステータヨークと、前記ロータとに、前記ロータの軸中心を中心とする中心角が180度未満の所定中心角範囲を、前記ロータの軸中心に関して対称になるようにしてそれぞれ2個所形成し、
2個所の前記所定中心角範囲の内の一方の所定中心角範囲に含まれる前記ロータの前記突極形状と、他方の所定中心角範囲に含まれる前記ロータの前記突極形状とを、それらの軸倍角が互いに異なるものとなるようにするとともに、
2個所の前記所定中心角範囲の内の一方の所定中心角範囲に含まれる前記ステータヨークの複数の前記ステータ磁極の配置形状と、他方の所定中心角範囲に含まれる前記ステータヨークの複数の前記ステータ磁極の配置形状とを、それらの軸倍角が互いに異なるものとなるようにし、
前記ロータは、前記異なる軸倍角それぞれに対応する前記突極形状を含む前記所定中心角範囲を、単体として製作された1個の一体ロータの中に有するものとして構成し、
前記ステータヨークの複数の前記ステータ磁極は、前記一体ロータの前記突極形状に対応して配置した
ことを特徴とする回転角度センサー。 - 前記所定中心角を90度とし、前記異なる軸倍角の内の1つを1倍角とし、前記異なる軸倍角の内の他を2倍角以上にしたことを特徴とする請求項1記載の回転角度センサー。
- 前記ロータは、その突極形状として、
測定領域には、その軸中心を中心とする中心角0°を中心として±45°の前記所定中心角範囲に軸倍角1Xに対応する前記突極形状を設け、中心角180°を中心として±45°の前記所定中心角範囲に軸倍角nXに対応する前記突極形状を設け、
測定準備領域には、中心角45°から中心角90°までの範囲と中心角−45°から中心角−90°までの範囲に前記軸倍角1Xに対応する前記突極形状の連続する1/2の突極形状を設け、中心角90°から中心角135°までの範囲と中心角−90°から中心角−135°までの範囲に前記軸倍角nXに対応する前記突極形状の連続する1/2の突極形状を設けて構成した
ことを特徴とする請求項2記載の回転角度センサー。 - 前記ステータヨークは、前記異なる軸倍角それぞれに対応する複数の前記ステータ磁極を含む前記所定中心角範囲を、単体として製作された1個の一体ステータヨークの中に有するものとして構成したことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項記載の回転角度センサー。
- 前記ステータヨークは、前記異なる軸倍角それぞれに対応する複数の前記ステータ磁極の数を、軸倍角nXとして、4n極としたことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項記載の回転角度センサー。
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