JP5223068B2

JP5223068B2 - Resolver signal detector

Info

Publication number: JP5223068B2
Application number: JP2009239502A
Authority: JP
Inventors: 和之石橋
Original assignee: Tamagawa Seiki Co Ltd
Current assignee: Tamagawa Seiki Co Ltd
Priority date: 2009-10-16
Filing date: 2009-10-16
Publication date: 2013-06-26
Anticipated expiration: 2029-10-16
Also published as: JP2011085522A

Description

本発明は、レゾルバ信号検出装置に関し、特に、ロータの外周面に軸方向に沿って正弦的に変化する凹凸面を１個の検出体によって検出し、二相出力信号を簡単でかつ小型の構成で得るための新規な改良に関する。 The present invention relates to a resolver signal detection device, and in particular, detects an uneven surface that changes sinusoidally along the axial direction on the outer peripheral surface of a rotor with a single detection body, and a simple and compact configuration of a two-phase output signal. It relates to a new improvement to obtain.

一般に、レゾルバとしては、例えば、特許文献１に示される構成が用いられており、図６に示される通りである。
すなわち、図６において符号１で示されるものは輪状をなすステータであり、このステータ１の内壁には、複数の突出歯１ａが所定角度間隔で内方へ向けて突出され、各突出歯１ａには、検出コイルであるステータ巻線１Ｂが設けられている。 In general, as a resolver, for example, the configuration shown in Patent Document 1 is used, as shown in FIG.
That is, what is indicated by reference numeral 1 in FIG. 6 is a stator having a ring shape, and a plurality of protruding teeth 1a are protruded inward at predetermined angular intervals on the inner wall of the stator 1, and each protruding tooth 1a Is provided with a stator winding 1B which is a detection coil.

前記ステータ１の内側には、輪状をなすロータ８が偏心又は非真円形状で回転自在に設けられており、このロータ８の外周とステータ１の各突出歯１ａとの間の隙間が、前記ロータ８の回転によって変化し、この隙間の変化によるギャップパーミアンスの変化により、各突出歯１ａのステータ巻線２の出力巻線（図示せず）からは、二相出力信号が出力されるように構成されている。 Inside the stator 1, a ring-shaped rotor 8 is provided eccentrically or non-circularly and rotatably, and a gap between the outer periphery of the rotor 8 and each protruding tooth 1a of the stator 1 is described above. Due to the change of the gap permeance caused by the change of the gap, a two-phase output signal is output from the output winding (not shown) of the stator winding 2 of each protruding tooth 1a. It is configured.

米国特許第５，９２０，１３５号明細書US Pat. No. 5,920,135

従来のレゾルバは、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、輪状のステータの内壁には、複数の突出歯とスロットが交互に形成され、ロータの形状も偏心又は非真円形としなければならず、構造が複雑で、工作機や自動車のエンジン回り等に取付けるには多くの工数を必要とすると共に、製造コストの低減化が困難であった。
また、工作機や自動車のエンジン回り等に取付けられたレゾルバを、メンテナンス、又は、故障等によって交換する場合には、その除去作業に多大の労力を必要としていた。
また、ステータが輪状であるため、その取付位置に限られたものとなり、自由度を持たせることが困難であった。 Since the conventional resolver is configured as described above, the following problems exist.
That is, a plurality of projecting teeth and slots are alternately formed on the inner wall of the ring-shaped stator, and the rotor must have an eccentric shape or a non-round shape. The structure is complicated, such as around machine engines and automobile engines. It takes a lot of man-hours to attach to the housing, and it is difficult to reduce the manufacturing cost.
Further, when a resolver attached around a machine tool or an engine of an automobile is replaced due to maintenance or failure, a large amount of labor is required for the removal work.
Further, since the stator is ring-shaped, it is limited to the mounting position, and it is difficult to provide a degree of freedom.

本発明によるレゾルバ信号検出装置は、回転自在で輪状をなすロータと、前記ロータの外周面に形成された凹凸面と、前記ロータの外周面の１ヶ所のみで、かつ、前記外周面に対して非接触状態で固定配設された検出体と、前記検出体に設けられ前記検出体の長手方向に沿って所定間隔毎に位置する複数の突出歯と、前記各突出歯に巻回された検出コイルと、を備え、前記ロータの回転により前記凹凸面は前記ロータの軸方向に沿って正弦的に変化し、前記凹凸面の正弦的な変化を前記検出体によりＳＩＮ相及びＣＯＳ相の二相出力信号として検出する構成であり、また、前記ロータの凹凸面は、前記ロータを形成するための多数のロータエレメント板を軸方向に積層させて形成されている構成であり、また、
前記ロータの凹凸面は、予め製作され前記ロータの軸方向厚さよりも薄い複数のロータ子を間隔子を介して軸方向に並設した前記各ロータ子の外周面によって形成されている構成であり、また、前記ロータ子は、前記各突出歯に対応すると共に前記突出歯の数と同一である構成である。 The resolver signal detection device according to the present invention includes a rotatable and ring-shaped rotor, an uneven surface formed on the outer peripheral surface of the rotor, and only one location on the outer peripheral surface of the rotor, and with respect to the outer peripheral surface. A detection body fixedly arranged in a non-contact state, a plurality of protruding teeth provided at a predetermined interval along the longitudinal direction of the detection body, and a detection wound around each of the protruding teeth A coil, and the concavo-convex surface changes sinusoidally along the axial direction of the rotor by rotation of the rotor, and the sine change of the concavo-convex surface is detected by the detector as two phases of a SIN phase and a COS phase. It is configured to detect as an output signal, and the uneven surface of the rotor is configured to be formed by laminating a number of rotor element plates for forming the rotor in the axial direction, and
The concavo-convex surface of the rotor is configured by an outer peripheral surface of each rotor element, which is manufactured in advance and has a plurality of rotor elements thinner than the axial thickness of the rotor arranged in parallel in the axial direction via a spacer. The rotor has a configuration corresponding to each protruding tooth and having the same number of protruding teeth.

本発明によるレゾルバ信号検出装置は、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、回転自在で輪状をなすロータと、前記ロータの外周面に形成された凹凸面と、前記ロータの外周面の１ヶ所のみで、かつ、前記外周面に対して非接触状態で固定配設された検出体と、前記検出体に設けられ前記検出体の長手方向に沿って所定間隔毎に位置する複数の突出歯と、前記各突出歯に巻回された検出コイルと、を備え、前記ロータの回転により前記凹凸面は前記ロータの軸方向に沿って正弦的に変化し、前記凹凸面の正弦的な変化を前記検出体によりＳＩＮ相及びＣＯＳ相の二相出力信号として検出することにより、装置の構造の簡素化、小型化、取付スペースの省スペース化、交換作業の改善、コスト低減等に寄与することができる。
また、前記ロータの凹凸面は、前記ロータを形成するための多数のロータエレメント板を軸方向に積層させて形成されていることにより、予め形状が整えられていれば、積層のみで組立てられ、製造が容易となる。
また、前記ロータの凹凸面は、予め製作され前記ロータの軸方向厚さよりも薄い複数のロータ子を間隔子を介して軸方向に並設した前記各ロータ子の外周面によって形成されていることにより、ロータを構成するための各ロータ子を予め製作しておくことができ、組立てが極めて容易となる。
また、前記ロータ子は、前記各突出歯に対応すると共に前記突出歯の数と同一であることにより、各ロータ子の形状に応じた出力信号を確実に検出することができる。 Since the resolver signal detection device according to the present invention is configured as described above, the following effects can be obtained.
That is, it is fixedly arranged in a non-contact state with respect to the outer peripheral surface at only one place of the rotor that is rotatable and has a ring shape, the uneven surface formed on the outer peripheral surface of the rotor, and the outer peripheral surface of the rotor. And a plurality of projecting teeth provided at predetermined intervals along the longitudinal direction of the detection body, and a detection coil wound around each projecting tooth, By the rotation of the rotor, the uneven surface changes sinusoidally along the axial direction of the rotor, and the sinusoidal change of the uneven surface is detected as a two-phase output signal of the SIN phase and the COS phase by the detector. This can contribute to simplification and downsizing of the structure of the apparatus, space saving of the installation space, improvement of replacement work, cost reduction, and the like.
Further, the uneven surface of the rotor is formed by laminating a large number of rotor element plates for forming the rotor in the axial direction. Manufacturing is easy.
Further, the uneven surface of the rotor is formed by an outer peripheral surface of each of the rotor elements that is manufactured in advance and arranged in parallel in the axial direction with a spacer between the plurality of rotor elements that are thinner than the axial thickness of the rotor. Thus, each rotor element for constituting the rotor can be manufactured in advance, and the assembly becomes extremely easy.
Further, since the rotor element corresponds to each protruding tooth and has the same number of protruding teeth, an output signal corresponding to the shape of each rotor element can be reliably detected.

本発明によるレゾルバ信号検出装置を示す構成図である。It is a block diagram which shows the resolver signal detection apparatus by this invention. 図１の各検出コイルによる出力信号を示す波形図である。It is a wave form diagram which shows the output signal by each detection coil of FIG. 図１の側面構成を示す構成図である。It is a block diagram which shows the side surface structure of FIG. 図３のＡ−Ａ断面で、ロータの回転状態を示す構成図である。It is a block diagram which shows the rotation state of a rotor in the AA cross section of FIG. 図４の他の形態を示す構成図である。It is a block diagram which shows the other form of FIG. 従来のレゾルバを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the conventional resolver.

本発明は、ロータの外周面に軸方向に沿って正弦的に変化する凹凸面を１個の検出体によって検出し、二相出力信号を簡単でかつ小型の構成で得るようにしたレゾルバ信号検出装置を提供することを目的とする。 The present invention detects resolver signals that change sinusoidally along the axial direction on the outer peripheral surface of a rotor with a single detector, and obtains a two-phase output signal with a simple and compact configuration. An object is to provide an apparatus.

以下、図面と共に本発明によるレゾルバ信号検出装置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、同一符号を付して説明する。
図１において、符号８で示されるものは、回転軸等の回転部材（図示せず）を貫通させるための取付孔２を有する輪状のロータであり、このロータ８の外周面３には凹凸面４が形成されている。
前記凹凸面４は、前記ロータ８を図４のように回転させた場合、その軸方向Ｈに沿って正弦的に変化し、この凹凸面４の面形状は、ロータ８の外周面３を構成するため予めプレス加工された多数のロータエレメント板５を転積によって軸方向Ｈに積層することにより、全周にわたり形成されるように構成されている。 Hereinafter, preferred embodiments of a resolver signal detection device according to the present invention will be described with reference to the drawings.
In addition, the same code | symbol is attached | subjected and demonstrated to a part the same as that of a prior art example, or an equivalent part.
In FIG. 1, what is indicated by reference numeral 8 is a ring-shaped rotor having a mounting hole 2 for allowing a rotating member (not shown) such as a rotating shaft to pass therethrough. 4 is formed.
The uneven surface 4 changes sinusoidally along the axial direction H when the rotor 8 is rotated as shown in FIG. 4, and the surface shape of the uneven surface 4 constitutes the outer peripheral surface 3 of the rotor 8. In order to achieve this, a large number of pre-pressed rotor element plates 5 are laminated in the axial direction H by rolling, so that they are formed over the entire circumference.

前記ロータ８の外周面３の円周上の１ヶ所のみで、かつ、前記外周面３に対して非接触状態で、１個のみの検出体６が図示しない工作機や自動車の一部に固定配設されており、この検出体６の基台６Ａの長手方向Ｉは前記ロータ８の前記軸方向Ｈと同一方向に配設されている。 Only one detection body 6 is fixed to a part of a machine tool or an automobile (not shown) at only one position on the circumference of the outer peripheral surface 3 of the rotor 8 and in a non-contact state with the outer peripheral surface 3. The longitudinal direction I of the base 6 </ b> A of the detection body 6 is arranged in the same direction as the axial direction H of the rotor 8.

前記検出体６の基台６Ａには、図１に特に示されるように、磁性材よりなる４個の突出歯７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄが前記長手方向Ｉに沿って所定間隔で配設され、各突出歯７ａ〜７ｄは前記基台６Ａ内で互いに一体状に導通接続されている。
従って、前記基台６Ａ自体は絶縁性樹脂よりなり、各突出歯７ａをこの基台６Ａにインサート成形によって一体成形で構成している。
尚、この基台６Ａを磁性体として各突出歯７ａ〜７ｄを一体に形成することもできる。 On the base 6A of the detection body 6, as specifically shown in FIG. 1, four projecting teeth 7a, 7b, 7c, 7d made of a magnetic material are arranged at predetermined intervals along the longitudinal direction I. The protruding teeth 7a to 7d are integrally connected to each other in the base 6A.
Accordingly, the base 6A itself is made of an insulating resin, and each protruding tooth 7a is integrally formed on the base 6A by insert molding.
The protruding teeth 7a to 7d can be integrally formed by using the base 6A as a magnetic material.

前記各突出歯７ａ〜７ｄには、ボビン９を介して第１〜第４検出コイルＣ，Ａ，Ｄ，Ｂが巻回して設けられ、この各検出コイルＣ，Ａ，Ｄ，Ｂは、周知のレゾルバのステータコイルの構成と同様に、特に、区別して図示していないが、励磁信号が印加される励磁コイルと出力信号を出力するための出力コイルとから構成されている。 First to fourth detection coils C, A, D, and B are wound around the protruding teeth 7a to 7d via a bobbin 9, and the detection coils C, A, D, and B are well known. Similarly to the configuration of the stator coil of this resolver, although not particularly shown separately, it is composed of an excitation coil to which an excitation signal is applied and an output coil for outputting an output signal.

前記各突出歯７ａ〜７ｄの端面７Ａ〜７Ｄは、前記ロータ８の外周面３すなわち凹凸面４に対面すると共に接近して配設され、各突出歯７ａ〜７ｄの長手方向は前記軸方向Ｈに対して直交するように配設されている。
前記各検出コイルＣ，Ａ，Ｄ，Ｂは、図１及び図２に示されるように、第１検出コイルＣと第３検出コイルＤとにより、ＳＩＮ相１０のＳＩＮ出力信号１１が出力されるように構成され、第２検出コイルＡと第４検出コイルＢとにより、ＣＯＳ相１２のＣＯＳ出力信号１３が出力されるように構成されている。 End surfaces 7A to 7D of the respective protruding teeth 7a to 7d are arranged so as to face and approach the outer peripheral surface 3 of the rotor 8, that is, the concavo-convex surface 4, and the longitudinal direction of each protruding tooth 7a to 7d is the axial direction H. It is arrange | positioned so as to be orthogonal to.
Each of the detection coils C, A, D, and B outputs a SIN output signal 11 of the SIN phase 10 by the first detection coil C and the third detection coil D, as shown in FIGS. The COS output signal 13 of the COS phase 12 is output by the second detection coil A and the fourth detection coil B.

次に、図３は図１の検出体６とロータ８の組合わせによるレゾルバ信号検出装置２０を側面から見た状態を示しており、ロータ８が＋θすなわちＣＣＷ方向に回転する場合に、矢印Ａ−Ａ断面で示される図４のロータ８の０度、９０度、１８０度、２７０度及び０度の各回転角度毎のロータ８の凹凸面４の回転変化状態を示している。
従って、図４の（Ａ）〜（Ｄ）迄のロータ８の外周面３の凹凸面４の変化を接続して連続したものとして見ると、正弦波状となり、正弦的に変化していることが明らかであり、この凹凸面４の正弦的変化を９０度位相がずれて配設された図１の各検出コイルＣとＤ及びＡとＢの組合わせによってＳＩＮ出力信号１１及びＣＯＳ出力信号１３からなる二相出力信号を得ることができる。 Next, FIG. 3 shows a state where the resolver signal detection device 20 by the combination of the detection body 6 and the rotor 8 of FIG. 1 is viewed from the side, and when the rotor 8 rotates in + θ, that is, in the CCW direction, the arrow A 4 shows a rotational change state of the concavo-convex surface 4 of the rotor 8 at each rotation angle of 0 degrees, 90 degrees, 180 degrees, 270 degrees and 0 degrees of the rotor 8 of FIG.
Accordingly, when the changes in the concavo-convex surface 4 of the outer peripheral surface 3 of the rotor 8 from FIG. 4A to FIG. 4D are viewed as being connected, it becomes a sine wave shape and changes sinusoidally. Obviously, the sinusoidal change of the concavo-convex surface 4 is detected from the SIN output signal 11 and the COS output signal 13 by the combination of the detection coils C and D and A and B of FIG. A two-phase output signal can be obtained.

次に、図５は、本発明の図４の他の形態を示すもので、前記ロータ８が図１及び図４のように、多数のロータエレメント板５を軸方向Ｈに沿って積層した凹凸面４を形成する構成ではなく、予め製作され前記ロータ８の軸方向厚さＴよりも薄い複数のロータ子２１を間隔子２２を介して軸方向Ｈに沿って交互（ロータ子２１と間隔子２２とを交互配列）に積層されている。 Next, FIG. 5 shows another embodiment of FIG. 4 according to the present invention, in which the rotor 8 has a plurality of rotor element plates 5 laminated in the axial direction H as shown in FIGS. A plurality of rotor elements 21 manufactured in advance and thinner than the axial thickness T of the rotor 8 are alternately arranged along the axial direction H via the spacers 22 (the rotor elements 21 and the spacer elements). 22 are alternately arranged).

前記各ロータ子２１は、図５の（Ａ）から（Ｄ）に示されるように、各ロータ子２１の外周面３が図４の外周面３と全く同じ正弦的な形状となるように凹凸面４が形成されるように構成されている。
前記各ロータ子２１は、前記検出体６の各突出歯７ａと対応しているため、各ロータ子２１と各突出歯７ａの数は互いに同数で一致している。
従って、図５の構成のレゾルバ信号検出装置２０を用いた場合も、前述の図１の構成のレゾルバ信号検出装置２０と同様に図２で示されるＳＩＮ出力信号１１とＣＯＳ出力信号１３を得ることができる。 As shown in FIGS. 5A to 5D, the rotor elements 21 are uneven so that the outer peripheral surface 3 of each rotor element 21 has exactly the same sinusoidal shape as the outer peripheral surface 3 of FIG. It is comprised so that the surface 4 may be formed.
Since each rotor element 21 corresponds to each protruding tooth 7a of the detection body 6, the number of each rotor element 21 and each protruding tooth 7a is equal to each other.
Therefore, even when the resolver signal detection device 20 having the configuration shown in FIG. 5 is used, the SIN output signal 11 and the COS output signal 13 shown in FIG. 2 are obtained in the same manner as the resolver signal detection device 20 having the configuration shown in FIG. Can do.

本発明によるレゾルバ信号検出装置は、工作機や自動車の回転装置だけではなく、小型／軽量であるが故に宇宙用等に適用することができる。 The resolver signal detection device according to the present invention is applicable not only to machine tools and automobile rotation devices, but also to space use because of its small size and light weight.

２取付孔
３外周面
４凹凸面
５ロータエレメント板
６検出体
６Ａ基台
７ａ〜７ｄ突出歯
７Ａ〜７Ｄ端面
Ａ〜Ｄ第１〜第４検出コイル
８ロータ
Ｈ軸方向
９ボビン
１０ＳＩＮ相
１１ＳＩＮ出力信号
１２ＣＯＳ相
１３ＣＯＳ出力信号
２０レゾルバ信号検出装置
２１ロータ子
Ｉ長手方向
Ｔ軸方向厚さ DESCRIPTION OF SYMBOLS 2 Mounting hole 3 Outer peripheral surface 4 Uneven surface 5 Rotor element board 6 Detector 6A Base 7a-7d Projection tooth 7A-7D End surface AD First to fourth detection coil 8 Rotor H axial direction 9 Bobbin 10 SIN phase 11 SIN Output signal 12 COS phase 13 COS output signal 20 Resolver signal detector 21 Rotor I Longitudinal direction T Thickness in axial direction

Claims

回転自在で輪状をなすロータ(8)と、前記ロータ(8)の外周面(3)に形成された凹凸面(4)と、前記ロータ(8)の外周面(3)の１ヶ所のみで、かつ、前記外周面(3)に対して非接触状態で固定配設された検出体(6)と、前記検出体(6)に設けられ前記検出体(6)の長手方向(I)に沿って所定間隔毎に位置する複数の突出歯(7a〜7d)と、前記各突出歯(7a〜7d)に巻回された検出コイル(A〜D)と、を備え、
前記ロータ(8)の回転により前記凹凸面(4)は前記ロータ(8)の軸方向(H)に沿って正弦的に変化し、前記凹凸面(4)の正弦的な変化を前記検出体(6)によりＳＩＮ相(10)及びＣＯＳ相(12)の二相出力信号として検出することを特徴とするレゾルバ信号検出装置。 A rotor (8) that is rotatable and has a ring shape, an uneven surface (4) formed on the outer peripheral surface (3) of the rotor (8), and an outer peripheral surface (3) of the rotor (8). And the detection body (6) fixedly arranged in a non-contact state with respect to the outer peripheral surface (3), and the detection body (6) provided in the longitudinal direction (I) of the detection body (6) A plurality of protruding teeth (7a to 7d) positioned at predetermined intervals along the detection coils (A to D) wound around the protruding teeth (7a to 7d),
Due to the rotation of the rotor (8), the uneven surface (4) changes sinusoidally along the axial direction (H) of the rotor (8), and a sinusoidal change of the uneven surface (4) is detected by the detector. (6) A resolver signal detection device that detects as a two-phase output signal of a SIN phase (10) and a COS phase (12).

前記ロータ(8)の凹凸面(4)は、前記ロータ(8)を形成するための多数のロータエレメント板(5)を軸方向(H)に積層させて形成されていることを特徴とする請求項１記載のレゾルバ信号検出装置。 The uneven surface (4) of the rotor (8) is formed by laminating a number of rotor element plates (5) for forming the rotor (8) in the axial direction (H). The resolver signal detection device according to claim 1.

前記ロータ(8)の凹凸面(4)は、予め製作され前記ロータ(8)の軸方向厚さ(T)よりも薄い複数のロータ子(21)を間隔子(22)を介して軸方向(H)に並設した前記各ロータ子(21)の外周面(3)によって形成されていることを特徴とする請求項１記載のレゾルバ信号検出装置。 The concavo-convex surface (4) of the rotor (8) is manufactured in advance through a plurality of rotor elements (21) thinner than the axial thickness (T) of the rotor (8) via the spacer (22) in the axial direction. The resolver signal detection device according to claim 1, wherein the resolver signal detection device is formed by an outer peripheral surface (3) of each of the rotor elements (21) arranged side by side in (H).

前記ロータ子(21)は、前記各突出歯(7a〜7d)に対応すると共に前記突出歯(7a〜7d)の数と同一であることを特徴とする請求項３記載のレゾルバ信号検出装置。 The resolver signal detection device according to claim 3, wherein the rotor element (21) corresponds to each of the protruding teeth (7a to 7d) and has the same number as the protruding teeth (7a to 7d).