JP4699544B2 - 回転型位置検出装置 - Google Patents
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Description
更に下記特許文献1においては、所定の検出対象角度範囲に対応して複数のコイルを設け、該所定の検出対象角度範囲内で傾斜角を検出する傾斜検出装置が示されている。しかし、これは1回転以上の回転を検出する回転型位置検出装置を示すものではなく、示唆するものでもない。また、回転型位置検出装置において複数のステータ極が1回転の全体にわたって均等間隔で配置される構成であるため、その構造上の制限から適用可能な場所やスペースに限度があることによる問題点を認識するものでもなく、ましてやその問題点の解決策を示すものではない。
本発明によれば、コイル部において、複数のコイルが、回転軸の1回転に満たない所定の一部の回転角度範囲内において該1回転を等分割していない間隔で順次ずらして配置されているのみならず、各複数のコイルを保持する磁性体ステータが複数のコイルを配置した前記回転軸の1回転に満たない所定の一部の回転角度範囲内のサイズからなっている。すなわち、複数コイルが1回転内で均等配置されずに、偏って配置されており、かつ、該コイルを保持する磁性体ステータのサイズが回転軸の1回転に満たない所定の一部の回転角度範囲内のコンパクトなサイズからなっている。このような偏ったコイル部の配置及び1回転に満たない所定の一部の回転角度範囲内のコンパクトなステータの構造は、既存の機械内に本発明に係る回転型位置検出装置を後から設置するような場合に有効である。例えば、検出対象回転軸における所定の角度範囲においては既に障害物が存在していて、1回転フルにわたるステータコイルの設置が不可能なような場合、障害物が存在していない角度範囲の場所に、該偏った配置のコイル部を設置することができる、という優れた効果を奏する。
図1は、サイン及びコサイン関数特性を示す振幅をそれぞれ持つ2つの交流出力信号において、電気角で0度から360度までのフルの範囲での振幅変化が得られるようにする実施例を示す。図1(A)は、この実施例に係る回転型位置検出装置におけるステータ部10側の検出用コイル11,12とロータ部20側の磁気応答部材21との物理的配置関係の一例を正面略図によって示すもの、同図(B)はその側断面略図、同図(C)はステータ部10側の検出用コイル11,12に関連する電気回路及び電子回路の一例を示すブロック図である。検出対象たる回転軸22に所定形状、例えば偏心円板状、の磁気応答部材21が取り付けられて、ロータ部20が構成される。一例として、磁気応答部材21の材質は鉄のような磁性体からなっているものとして説明を進める。ロータ部20に対してスラスト方向に向き合うような形でステータ部10が配置される。
A(θ)=P0+Psinθ\ine B(θ)=P0+Pcosθ\ine と表せる。なお、Pは1とみなして省略しても説明上不都合はないので、以下の説明ではこれを省略することにする。
Vs=A(θ)sinωt=(P0+sinθ)sinωt
Vc=B(θ)sinωt=(P0+cosθ)sinωt
Vr=P0sinωt
Vs−Vr=(P0+ sinθ)sinωt−P0sinωt= sinθ\och sinωt
Vc−Vr=(P0+ cosθ)sinωt−P0sinωt= cosθ\och sinωt
Va=Vs'−(Vr'/2)
Vb=Vr'−Vs'
Vs=(P0+sinθ)sinωt
Vsa=(P0−sinθ)sinωt
Vc=(P0+cosθ)sinωt
Vca=(P0−cosθ)sinωt
演算回路31では、下記のように、各コイル対毎に各コイルの端子間電圧の差をそれぞれ取り出し、所定の周期的振幅関数を振幅係数として持つ交流出力信号を各コイル対毎に生成する。
Vs−Vsa=(P0+sinθ)sinωt−(P0−sinθ)sinωt
=2sinθsinωt
Vc−Vca=(P0+cosθ)sinωt−(P0−cosθ)sinωt
=2cosθsinωt
なお、1回転未満の回転範囲で揺動する動きの回転位置を検出するタイプのものにおいては、上記各実施例において、磁気応答部材21の方を固定し、検出用コイル11,12の方を検出対象の変位に応じて移動させるようにしてもよい。
上記各実施例では、出力交流信号の数(相数)はサインとコサインの2相(つまりレゾルバタイプ)であるが、これに限らないのは勿論である。例えば、3相(各相の振幅関数が例えばsinθ,sin(θ+120),sin(θ+240)のようなもの)であってもよい。
11,12,11A,12A 検出用のコイル
13 基準電圧発生用のコイル(ダミーコイル)
14 ステータ基板
15,16,15A,16A 鉄心(磁性体コア)
20 ロータ部
21,21A,21B 磁気応答部材
22 回転軸
交流発生源30
アナログ演算回路31
位相検出回路32
Claims (3)
- 1回転以上の回転をする回転軸の回転位置を検出するための回転型位置検出装置であって、
交流信号で励磁される複数のコイルを、前記回転軸の1回転に満たない所定の一部の回転角度範囲内において該1回転を等分割していない間隔で順次ずらして配置してなるコイル部であって、前記複数のコイルを保持する磁性体ステータが前記複数のコイルを配置した前記回転軸の1回転に満たない所定の一部の回転角度範囲内のサイズからなっているものと、
前記コイル部に対して相対的に回転変位するよう配置された磁気応答部材であって、検出対象の回転に応じて該部材と前記コイル部との相対的回転位置が変化し、この相対的回転位置に応じて各コイルのインピーダンスを変化させる形状からなる前記磁気応答部材と
を具え、前記各コイルのインピーダンスに応じた出力電圧に基づき前記回転軸の回転位置検出データを得ることを特徴とする回転型位置検出装置。 - 前記複数のコイルは、少なくとも1対のコイルで構成され、該少なくとも1対のコイルにおいて対をなしているコイル同士でその出力電圧の差を求めることにより、前記回転軸の回転位置に応答する所定の周期的振幅関数を振幅係数として持つ交流出力信号を生成することを特徴とする請求項1に記載の回転型位置検出装置。
- 前記磁気応答部材は、前記回転軸の1回転当り複数N周期のインピーダンス変化をもたらすような形状をなしており、
前記コイル部が配置される前記所定の一部の回転角度範囲は1/N回転分の範囲であることを特徴とする請求項1又は2に記載の回転型位置検出装置。
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