JP6971450B1

JP6971450B1 - レゾルバ

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Publication number: JP6971450B1
Application number: JP2020564770A
Authority: JP
Inventors: 士郎嶋原
Original assignee: 士郎嶋原
Priority date: 2020-04-06
Filing date: 2020-08-04
Publication date: 2021-11-24
Anticipated expiration: 2040-08-04
Also published as: JPWO2021205676A1; WO2021205676A1; DE112020006711T5; US20230146396A1

Abstract

多極形式により構成した励磁巻線２ｘ，２ｙ及び検出巻線３を、固定体４における同軸上に配設するとともに、多極形式により構成し、かつ所定の電気的位相Ｄを異ならせた一対の巻線部Ｍｘ１，Ｍｙ１…により構成した中間回動巻線Ｍ１…の複数組（Ｍ１，Ｍ２）を回動体５における同軸上に配設し、当該複数組の中間回動巻線Ｍ１，Ｍ２の同位相の巻線部同士（Ｍｘ１とＭｘ２同士，Ｍｙ１とＭｙ２同士）をそれぞれ閉回路Ｈ…となるように接続する。

Description

本発明は、励磁巻線及び検出巻線を備えることにより回動体の変位量（回動角）を検出する際に用いて好適なレゾルバに関する。

従来、電気角で９０゜の位相を異ならせた空間位置に固定して設けた励磁信号が入力する二相の励磁巻線と、回動軸に設けた検出信号が出力する検出巻線とを有し、励磁信号と検出信号の位相差から回動軸の回動角を検出するレゾルバは知られている。この種のレゾルバは、回動軸の回動角をθとすると、励磁巻線の一方の相はｓｉｎθ，他方の相はｃｏｓθとなる。今、励磁巻線に位相を９０゜異ならせた励磁信号（Ａ・ｓｉｎωｔ）と（Ａ・ｃｏｓωｔ）をそれぞれ付与すると、検出巻線から出力する検出信号は、Ｖ＝（Ａ・ｓｉｎωｔ・ｃｏｓθ）＋（Ａ・ｃｏｓωｔ・ｓｉｎθ）＝Ａ・ｓｉｎ（ωｔ＋θ）となり、回動軸の回動角に対応して位相が変化する検出信号を得るため、励磁信号と検出信号の位相差から回動軸の回動角θを求めることができる。

一方、本出願人は、変調信号を利用して検出精度の高度化を実現するとともに、併せて小型コンパクト化，軽量化及び低コスト化を図ることができるレゾルバを、既に、特許文献１により提案した。このレゾルバは、励磁信号が入力する励磁巻線及び検出信号が出力する検出巻線を有し、励磁巻線又は検出巻線を設けた受動体の変位量に応じて変化する検出信号に基づいて受動体の変位量を検出するレゾルバを構成するに際し、励磁巻線に、励磁信号により高周波信号を変調した変調信号を入力するとともに、検出巻線から出力する変調信号を復調して検出信号を得るようにしたものである。

特開２０００−２９２２０５号公報

しかし、上述した特許文献１のレゾルバは、小型化、特に、超小型化を図る観点からは、次のような更なる改善すべき課題も存在した。

即ち、この種のレゾルバは、励磁巻線及び検出巻線を構成するに際し、周方向の導線部と径方向の導線部を組合わせることにより、周方向に沿って矩形波状となるコイルパターンにより構成するが、小型のレゾルバ、特に、直径が５〔ｍｍ〕前後となる超小型のレゾルバを実現する場合には、コイルパターンにおける径方向の導線部同士のピッチを０．５〔ｍｍ〕程度に設定し、このピッチにより一周の極数を３２極（極対数は１６）程度に設定する必要がある。通常、極数を多くするほど、検出精度を高くすることができるが、反面、加工精度に精密性が要求されるため、製造コストが無視できないとともに、また、加工上の限界から反って精度が低下する問題がある。

結局、レゾルバの小型化（超小型化）を図る場合、コストメリットを確保しつつ、極数を多くする（ピッチを狭くする）には限界があるため、高度の検出精度、更には、高安定性及び高信頼性の要請に対して、十分に応えることができないという解決すべき課題が存在した。

本発明は、このような背景技術に存在する課題を解決したレゾルバの提供を目的とするものである。

本発明は、上述した課題を解決するため、同軸上に配した固定体４及び回動体５を備え、所定の電気的位相Ｄを異ならせることにより固定体４に配設した一対の励磁巻線２ｘ，２ｙに励磁信号Ｓｘ，Ｓｙを入力し、かつ検出巻線３から出力する検出信号Ｓｏに基づいて回動体５の変位量θを検出するレゾルバ１を構成するに際して、多極形式により構成した励磁巻線２ｘ，２ｙ及び検出巻線３を、固定体４の同軸上に配設するとともに、多極形式により構成し、かつ所定の電気的位相Ｄを異ならせた一対の巻線部Ｍｘ１，Ｍｙ１…により構成した中間回動巻線Ｍ１…の複数組（Ｍ１，Ｍ２）を回動体５の同軸上に配設し、当該複数組の中間回動巻線Ｍ１，Ｍ２の同位相の巻線部同士（Ｍｘ１とＭｘ２同士，Ｍｙ１とＭｙ２同士）をそれぞれ閉回路Ｈ…となるように接続したことを特徴とする。

この場合、発明の好適な態様により、固定体４及び回動体５は、それぞれ円盤状Ｂに構成し、励磁巻線２ｘ，２ｙと検出巻線３を、固定体４の径方向Ｆｄの異なる位置に配設するとともに、複数組の中間回動巻線Ｍ１，Ｍ２を、当該励磁巻線２ｘ，２ｙと当該検出巻線３に対向させて配設してもよいし、或いは、固定体４及び回動体５は、それぞれ円筒状Ｒに構成し、励磁巻線２ｘ，２ｙと検出巻線３を、固定体４の軸方向Ｆｃの異なる位置に配設するとともに、複数組の中間回動巻線Ｍ１，Ｍ２を、当該励磁巻線２ｘ，２ｙと当該検出巻線３に対向させて配設してもよい。一方、固定体４及び回動体５には、励磁巻線２ｘ，２ｙ及び検出巻線３を配設した領域以外の領域に、回動体５の基準位置を検出する位置検出巻線Ｘｐ，Ｘｍを設けることができる。また、励磁巻線２ｘ，２ｙ及び中間回動巻線Ｍ１，Ｍ２は、多極形式により所定の電気的位相Ｄを異ならせた一対のコイルパターンＰ，Ｐを、表裏にそれぞれ形成したシートコイルＣｉ，Ｃｍ１，Ｃｍ２により構成することができるとともに、検出巻線３は、多極形式のコイルパターンＰを表裏の少なくとも一方に配したシートコイルＣｏにより形成することができる。さらに、コイルパターンＰは、周方向Ｆｆの導線部（以下、周導線部）Ｗｏ…，Ｗｉ…と径方向Ｆｄの導線部（以下、径導線部）Ｗｍ…を組合わせることにより、周方向Ｆｆに沿って矩形波状に形成するとともに、周導線部Ｗｏ…，Ｗｉ…の幅寸法Ｌｏ，Ｌｉを、径導線部Ｗｍ…の幅寸法Ｌｍよりも大きく設定することができる。

このような構成を有する本発明に係るレゾルバ１によれば、次のような顕著な効果を奏する。

（１）多極形式により構成した励磁巻線２ｘ，２ｙ及び検出巻線３を、固定体４の同軸上に配設するとともに、多極形式により構成し、かつ所定の電気的位相Ｄを異ならせた一対の巻線部Ｍｘ１，Ｍｙ１…により構成した中間回動巻線Ｍ１…の複数組（Ｍ１，Ｍ２）を回動体５の同軸上に配設し、当該複数組の中間回動巻線Ｍ１，Ｍ２の同位相の巻線部同士（Ｍｘ１とＭｘ２同士，Ｍｙ１とＭｙ２同士）をそれぞれ閉回路Ｈ…となるように接続したため、加工上の精度を確保しつつ、実質的な極数を増やすことが可能となり、高度の検出精度、更には、高安定性及び高信頼性の要請に対して、十分に応えることができる小型のレゾルバ１、特に、直径が５〔ｍｍ〕前後となる超小型のレゾルバ１も容易に実現できる。しかも、検出巻線３は固定体４に配することにより出力トランスを排除できるため、更なる小型化及び低コスト化にも寄与できる。

（２）好適な態様により、固定体４及び回動体５をそれぞれ円盤状Ｂに構成し、励磁巻線２ｘ，２ｙと検出巻線３を、固定体４の径方向Ｆｄの異なる位置に配設するとともに、複数組の中間回動巻線Ｍ１，Ｍ２を、当該励磁巻線２ｘ，２ｙと当該検出巻線３に対向させて配設すれば、特に、軸方向Ｆｃにおける全体の厚さを小さくできるため、薄形タイプのレゾルバ１を容易に得ることができる。

（３）好適な態様により、固定体４及び回動体５をそれぞれ円筒状Ｒに構成し、励磁巻線２ｘ，２ｙと検出巻線３を、固定体４の軸方向Ｆｃの異なる位置に配設するとともに、複数組の中間回動巻線Ｍ１，Ｍ２を、当該励磁巻線２ｘ，２ｙと当該検出巻線３に対向させて配設すれば、特に、径方向Ｆｄにおける全体の寸法を小さくできるため、細形タイプのレゾルバ１を容易に得ることができるとともに、内側に形成される空間に、接続ケーブル等の配線類を通すことができる。

（４）好適な態様により、固定体４及び回動体５における励磁巻線２ｘ，２ｙ及び検出巻線３を配設した領域以外の領域に、回動体５の基準位置を検出する位置検出巻線Ｘｐ，Ｘｍを設ければ、例えば、回動体５の機械的な１回転位置を正確に検出できるなど、未使用領域を有効利用することによりアブソリュートタイプのレゾルバ１を容易に構築することができる。

（５）好適な態様により、励磁巻線２ｘ，２ｙ及び中間回動巻線Ｍ１，Ｍ２を、多極形式により所定の電気的位相Ｄを異ならせた一対のコイルパターンＰ，Ｐを、表裏にそれぞれ形成したシートコイルＣｉ，Ｃｍ１，Ｃｍ２により構成すれば、励磁巻線２ｘ，２ｙ及び中間回動巻線Ｍ１，Ｍ２を含む全体の厚さを薄くできるため、超小型のレゾルバを実現する上での最適な形態として実施することができる。

（６）好適な態様により、検出巻線３を、多極形式のコイルパターンＰを表裏の少なくとも一方に配したシートコイルＣｏにより形成すれば、検出巻線３の全体の厚さを薄くできるとともに、励磁巻線２ｘ，２ｙ及び中間回動巻線Ｍ１，Ｍ２と組合わせて使用することが可能になるため、励磁巻線２ｘ，２ｙ及び中間回動巻線Ｍ１，Ｍ２と組合わせた際の最適な形態として実施することができる。

（７）好適な態様により、コイルパターンＰを形成するに際し、周導線部Ｗｏ…，Ｗｉ…と径導線部Ｗｍ…を組合わせることにより、周方向Ｆｆに沿って矩形波状に形成するとともに、周導線部Ｗｏ…，Ｗｉ…の幅寸法Ｌｏ，Ｌｉを、径導線部Ｗｍ…の幅寸法Ｌｍよりも大きく設定すれば、コイルパターンＰ全体の電気抵抗を小さくできるため、発生する有効磁束密度を大きくしてレゾルバ１の検出効率を高めることができる。

本発明の好適実施形態に係るレゾルバのレゾルバ本体部の原理回路図、同レゾルバのレゾルバ本体部の内部構造を示す側面断面図、同レゾルバの巻線配置を説明するための模式的断面構成図、同レゾルバの中間回動巻線（励磁巻線）に用いるシートコイルの平面図及びその裏面図、同レゾルバに使用するシートコイルの一部抽出拡大図、図５中Ａ−Ａ線断面図、同レゾルバの各巻線に使用する磁気コアの平面図、本発明の変更実施形態に係るレゾルバのレゾルバ本体部の内部構造を示す側面断面図、本実施形態に係るレゾルバの信号処理部のブロック回路図、同レゾルバの各部における信号波形のタイミングチャート、

１：レゾルバ，２ｘ：励磁巻線，２ｙ：励磁巻線，３：検出巻線，４：固定体，５：回動体，Ｄ：所定の電気的位相，Ｓｘ：励磁信号，Ｓｙ：励磁信号，Ｓｏ：検出信号，θ：変位量，Ｍ１：中間回動巻線，Ｍ２：中間回動巻線，Ｍｘ１：巻線部，Ｍｙ１：巻線部，Ｍｘ２：巻線部，Ｍｙ２：巻線部，Ｂ：円盤状，Ｆｄ：径方向，Ｒ：円筒状，Ｆｃ：軸方向，Ｘｐ：位置検出巻線，Ｘｍ：位置検出巻線，Ｐ：コイルパターン，Ｃｉ：シートコイル，Ｃｍ１：シートコイル，Ｃｍ２：シートコイル，Ｃｏ：シートコイル，Ｆｆ：周方向，Ｗｏ…：周導線部（導線部），Ｗｉ…：周導線部（導線部），Ｗｍ…：径導線部（導線部），Ｌｏ：幅寸法，Ｌｉ：幅寸法，Ｌｍ：幅寸法，Ｈ…：閉回路

次に、本発明に係る好適実施形態を挙げ、図面に基づき詳細に説明する。

まず、本実施形態に係るレゾルバ１の構成について、図１−図７及び図９を参照して具体的に説明する。

レゾルバ１は、大別して、図２等に示す磁気系及び機械系により構成するレゾルバ本体部Ｕ１と、図９に示す電気系により構成する信号処理部Ｕ２を備える。

レゾルバ本体部Ｕ１は、平面視（軸方向Ｆｃ前面視）が円形となる内部中空のケーシング２１を備える。ケーシング２１の内部には、円盤状Ｂに構成した回動体５を収容するとともに、この回動体５の中心位置には軸方向Ｆｃ前方へ突出した回動軸２２を固定する。この回動軸２２は、ケーシング２１の前面部２１ｆの中心に設けたベアリング２３により回動自在に支持される。そして、この回動体５に対面するケーシング２１の後面部２１ｒは、円盤状Ｂの固定体４として機能する。

また、固定体４に対面する回動体５の面には、径の異なる四つの同心円となる巻線収容凹溝２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄを形成する。即ち、最も大径となる外周側の巻線収容凹溝２４ａから最も小径となる中心側の巻線収容凹溝２４ｄまで、径方向Ｆｄへ所定間隔おきに順次形成する。この場合、巻線収容凹溝２４ａと２４ｂは、できるだけ近接させることが望ましい。各巻線収容凹溝２４ａ…の内部は、いずれも内側（底部側）のコア収容部と外側（表面側）のコイル収容部により形成する。一方、回動体５に対面する固定体４の面にも、各巻線収容凹溝２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄにそれぞれ対向（対面）する同様の巻線収容凹溝２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄを形成する。即ち、最も大径となる外周側の巻線収容凹溝２５ａから最も小径となる中心側の巻線収容凹溝２５ｄまで、径方向Ｆｄへ所定間隔おきに順次形成する。各巻線収容凹溝２５ａ…の内部も各巻線収容凹溝２４ａ…と同様になる内側（底部側）のコア収容部と外側（表面側）のコイル収容部により形成する。

次に、各巻線収容凹溝２４ａ…，２５ａ…に収容する磁気コア及びシートコイルについて具体的に説明する。

図７には、巻線収容凹溝２４ａ，２５ａにそれぞれ収容する磁気コア６ａ及び巻線収容凹溝２４ｂ，２５ｂにそれぞれ収容する磁気コア６ｂを示す。
各磁気コア６ａ，６ｂは、例えば、フェライト等の磁性体により一体成形した所定の厚さを有するリング状に形成し、断面は、図２に示すように、矩形形状に形成する。したがって、後述する各シートコイルＣｉ…に接するコア面は平坦面となる。また、磁気コア６ａと６ｂは、径が異なる点を除いて同様に形成できる。したがって、磁気コア６ａは、同一の磁気コアを二つ用意し、図２に示すように、一方の磁気コア６ａを巻線収容凹溝２４ａの内側（底部側）のコア収容部に収容し、他方の磁気コア６ａを巻線収容凹溝２５ａの内側（底部側）のコア収容部に収容して使用することができる。また、磁気コア６ｂも、磁気コア６ａと同様に、同一の磁気コアを二つ用意し、一方の磁気コア６ｂを巻線収容凹溝２４ｂの内側（底部側）のコア収容部に収容し、他方の磁気コア６ｂを巻線収容凹溝２５ｂの内側（底部側）のコア収容部に収容して使用することができる。なお、他の巻線収容凹溝２４ｃ，２５ｃ，２４ｄ，２５ｄに収容する磁気コア６ｃ，６ｄについては、詳細な図示を省略したが、径が異なる点を除いて磁気コア６ａ（６ｂ）と同様に形成できる。

次に、一対の励磁巻線２ｘ，２ｙを構成するシートコイルＣｉの具体的な構成について説明する。

シートコイルＣｉは、図４−図６に示すように、絶縁基板によりリング形に形成したシート部３１を有し、このシート部３１の表面（一方の面）３１ｆに、導体（銅箔）による図４（ａ）に示す一方の励磁巻線（ｓｉｎ側の励磁巻線）２ｘのコイル部を形成し、かつシート部３１の裏面（他方の面）３１ｒに、導体（銅箔）による図４（ｂ）に示す他方の励磁巻線（ｃｏｓ側の励磁巻線）２ｙのコイル部を形成する。これにより、シートコイルＣｉは、全体がフレキシブルプリント回路基板（ＦＰＣＢ）として構成される。

一方の励磁巻線２ｘは、多極形式のコイルパターンＰにより形成する。図４は、極対数を「１６」（３２極）に選定した場合を示す。例示の場合、シート部３１の厚さは０．０２〔ｍｍ〕、導電部となるコイルパターンＰの厚さは０．０１５〔ｍｍ〕である。なお、極対数を「１６」に選定した場合を示したが、この極対数は任意である。現時点では「２」〜「５１２」の極対数を想定できるが、今後は、これ以上の極対数の実用化が想定される。また、他方の励磁巻線２ｙも、一方の励磁巻線２ｘと同一の多極形式のコイルパターンＰにより形成するとともに、図４（ａ），（ｂ）に示すように、一方の励磁巻線２ｘに対して、所定の電気的位相Ｄを異ならせる。具体的には、電気的位相Ｄを９０〔゜〕に設定する。これにより、一方の励磁巻線２ｘは、後述するｓｉｎ相側の励磁信号Ｓｘを処理する巻線として機能するとともに、他方の励磁巻線２ｙは、後述するｃｏｓ相側の励磁信号Ｓｙを処理する巻線として機能する。

コイルパターンＰは、図５及び図６に示すように、周方向Ｆｆの導線部（周導線部）Ｗｏ，Ｗｉと径方向の導線部（径導線部）Ｗｍを組合わせることにより、周方向Ｆｆに沿って矩形波状に形成する。この際、周導線部Ｗｏ，Ｗｉの幅寸法Ｌｏ，Ｌｉを、径導線部Ｗｍの幅寸法Ｌｍよりも大きく設定する。具体的には、周導線部Ｗｏ…，Ｗｉ…の幅寸法Ｌｏ，Ｌｉを、径導線部Ｗｍ…の幅寸法Ｌｍに対して１．５〜３．５倍に選定することが望ましい。このように構成すれば、コイルパターンＰ全体の電気抵抗を小さくできるため、発生する有効磁束密度を大きくしてレゾルバ１の検出効率を高めることができる。

以上により、励磁巻線２ｘ，２ｙのシートコイルＣｉが構成される。また、他のシートコイルＣｍ１，Ｃｍ２，Ｃｏも基本的には、シートコイルＣｉと同様に構成できる。即ち、巻線収容凹溝２４ａに収容することによりシートコイルＣｉに対向して使用する中間回動巻線Ｍ１を構成するシートコイルＣｍ１は、このシートコイルＣｉと同様に構成する。したがって、二つのシートコイルＣｉ…を用意し、一方をシートコイルＣｉとして使用し、他方をシートコイルＣｍ１として使用することができる。さらに、巻線収容凹溝２４ｂに収容する中間回動巻線Ｍ２を構成するシートコイルＣｍ２は、外周側から二番目の巻線収容凹溝２４ｂに収容するため、図４に示すように、シートコイルＣｍ１（Ｃｉ）に対して、径を小径に形成する点を除いてシートコイルＣｍ１（Ｃｉ）と同様に構成できる。

このように、励磁巻線２ｘ，２ｙ及び中間回動巻線Ｍ１，Ｍ２を構成するに際し、多極形式により所定の電気的位相Ｄを異ならせた一対のコイルパターンＰ，Ｐを、表裏にそれぞれ形成したシートコイルＣｉ，Ｃｍ１，Ｃｍ２により構成すれば、励磁巻線２ｘ，２ｙ及び中間回動巻線Ｍ１，Ｍ２を含む全体の厚さを薄くできるため、超小型のレゾルバ１を実現する上での最適な形態として実施することができる。

他方、検出巻線３を構成するシートコイルＣｏは、外周側から二番目の巻線収容凹溝２５ｂに収容するため、中間回動巻線Ｍ２を構成するシートコイルＣｍ２と同様に形成できるとともに、コイルパターンＰは、シート部３１における表裏面の一方にのみ形成する。即ち、検出巻線３は単一の巻線部により構成するため、使用するコイルパターンＰは、シート部３１の表面３１ｆ又は裏面３１ｒの少なくとも一方に形成すれば足りる。なお、必要により他方の面には補正巻線等を設けてもよい。例示の場合、シートコイルＣｍ２から一方側のコイルパターンＰを除いたシートコイルを形成すればよい。

このように、検出巻線３を構成するに際し、多極形式のコイルパターンＰを表裏の少なくとも一方に配したシートコイルＣｏにより形成すれば、検出巻線３の全体の厚さを薄くできるとともに、励磁巻線２ｘ，２ｙ及び中間回動巻線Ｍ１，Ｍ２と組合わせて使用することが可能になるため、励磁巻線２ｘ，２ｙ及び中間回動巻線Ｍ１，Ｍ２と組合わせた際の最適な形態として実施することができる。なお、図５におけるＣｏは、シートコイルＣｏを示している。

そして、図２及び図３に示すように、固定体４の巻線収容凹溝２５ａには、励磁巻線２ｘ，２ｙを備えるシートコイルＣｉを収容するとともに、外周側から二番目に位置する巻線収容凹溝２５ｂには、検出巻線３を備えるシートコイルＣｏを収容する。他方、回動体５の巻線収容凹溝２４ａには、中間回動巻線Ｍ１を備えるシートコイルＣｍ１を収容するとともに、外周側から二番目に位置する巻線収容凹溝２４ｂには、中間回動巻線Ｍ２を備えるシートコイルＣｍ２を収容する。

このように、レゾルバ１を構成するに際し、固定体４及び回動体５をそれぞれ円盤状Ｂに構成し、励磁巻線２ｘ，２ｙと検出巻線３を、固定体４の径方向Ｆｄの異なる位置に配設するとともに、複数組の中間回動巻線Ｍ１，Ｍ２を、当該励磁巻線２ｘ，２ｙと当該検出巻線３に対向させて配設すれば、特に、軸方向Ｆｃにおける全体の厚さを小さくできるため、薄形タイプのレゾルバ１を容易に得ることができる。

他方、外周側から三番目に位置する巻線収容凹溝２４ｃと２５ｃには、回動体５の基準位置を検出する位置検出巻線Ｘｐ，Ｘｍを設ける。例示の場合、各巻線収容凹溝２４ｃ及び２５ｃを利用して、一対の位置検出巻線（シートコイル）Ｘｐ及び位置検出巻線（シートコイル）Ｘｍを設けるとともに、最も中心側に位置する各巻線収容凹溝２４ｄ及び２５ｄを利用して、この位置検出巻線Ｘｐ，Ｘｍによる検出信号を出力する出力トランスの一次巻線（シートコイル）Ｘｉと二次巻線（シートコイル）Ｘｅを設けた。この場合、位置検出巻線Ｘｐ，Ｘｍは、例えば、回動体５の機械的な１回転位置（基準位置）を検出できればよいため、各種公知の構成を採用可能である。

このように、固定体４及び回動体５における励磁巻線２ｘ，２ｙ及び検出巻線３を配設した領域以外の領域に、回動体５の基準位置を検出する位置検出巻線Ｘｐ，Ｘｍを設ければ、上述のように、回動体５の機械的な１回転位置を正確に検出できるなど、未使用領域を有効利用することによりアブソリュートタイプのレゾルバ１を容易に構築することができる。

次に、上述したレゾルバ本体部Ｕ１に接続して使用する信号処理部Ｕ２の構成及び各巻線（巻線部）の結線方法について、図１−図３及び図９を参照して説明する。

まず、図１及び図３に示すように、一方（ｓｉｎ側）の励磁巻線２ｘは、この励磁巻線２ｘを励磁する励磁回路４７に接続し、他方（ｃｏｓ側）の励磁巻線２ｙは、この励磁巻線２ｙを励磁する励磁回路５０に接続する。また、検出巻線３は、出力処理回路５１に接続する。さらに、中間回動巻線Ｍ１を構成する一方（ｓｉｎ側）の巻線部Ｍｘ１と中間回動巻線Ｍ２を構成する一方（ｓｉｎ側）の巻線部Ｍｘ２、即ち、同位相となる巻線部Ｍｘ１とＭｘ２同士を並列に接続して閉回路Ｈを構成するとともに、中間回動巻線Ｍ１を構成する他方（ｃｏｓ側）の巻線部Ｍｙ１と中間回動巻線Ｍ２を構成する他方（ｃｏｓ側）の巻線部Ｍｙ２、即ち、同位相となる巻線部Ｍｙ１とＭｙ２同士を並列に接続して閉回路Ｈを構成する。他方、例示の場合、位置検出巻線（シートコイル）Ｘｐ及び二次巻線（シートコイル）Ｘｅは、位置検出信号処理部６１に接続するとともに、位置検出巻線（シートコイル）Ｘｍと一次巻線（シートコイル）Ｘｉは相互に接続する。

一方、図９には、信号処理部Ｕ２の具体的回路図を示す。なお、図９中、図１〜図７と同一部分には同一符号を付してその構成を明確にした。この信号処理部Ｕ２は、入力側回路Ｕ２ｉを備え、この入力側回路Ｕ２ｉは、発振部４１により生成したクロック信号に基づいてカウンタパルスを生成するカウンタパルス回路４２、このカウンタパルスに基づいて周波数が１〔ＭＨｚ〕程度の高周波信号を生成する高周波信号生成回路４３、この高周波信号に基づいて励磁信号Ｓｘ（Ａ・ｓｉｎωｔ），Ｓｙ（Ａ・ｃｏｓωｔ）を生成する励磁信号生成回路４４を備える。また、一方の励磁信号Ｓｘが入力し、かつ励磁信号Ｓｘの極性反転位置で、高周波信号の極性を反転させて出力する極性反転回路４５、この極性反転回路４５から出力する高周波信号により励磁信号Ｓｘを振幅変調する変調回路４６、この変調回路４６から出力する変調信号Ｓｍｘ、即ち、振幅変調された励磁信号Ｓｘを、一方の励磁巻線２ｘに供給する励磁回路４７を備えるとともに、他方の励磁信号Ｓｙが入力し、かつ励磁信号Ｓｙの極性反転位置で、高周波信号の極性を反転させて出力する極性反転回路４８、この極性反転回路４８から出力する高周波信号により励磁信号Ｓｙを振幅変調する変調回路４９、この変調回路４９から出力する変調信号Ｓｍｙ、即ち、振幅変調された励磁信号Ｓｙを、他方の励磁巻線２ｙに供給する励磁回路５０を備える。さらに、Ｕ２ｏは出力側回路であり、検出巻線３に接続することにより出力する変調信号Ｓｍｏを復調して検出信号Ｓｏを出力する出力処理回路５１、この出力処理回路５１から得た検出信号Ｓｏが付与される角度検出回路５２を備える。

他方、Ｕ２ｓは、励磁信号Ｓｘ，Ｓｙと検出信号Ｓｏ間に生じる位相誤差を補正する位相補正回路であり、この位相補正回路Ｕ２ｓは、温度ドリフトに基づく補正信号を生成する温度補正信号生成部５３、この温度補正信号生成部５３から出力する補正信号によりカウンタパルス回路４２から出力したカウンタパルスを補正する補正回路５４、この補正回路５４から出力する補正されたカウンタパルスに基づいて高周波信号を生成する高周波信号生成回路５５、この高周波信号生成回路５５から出力する高周波信号に基づいて参照信号を生成する参照信号生成回路５６を備え、この参照信号生成回路５６により生成された参照信号は角度検出回路５２に付与される。なお、温度補正信号生成部５３は、出力処理回路５１を経由して得る変調信号Ｓｍｏから高周波信号成分を分離し、得られた高周波信号成分とカウンタパルス回路４２から出力するカウンタパルスと高周波信号生成回路５５から出力する高周波信号に基づいて当該高周波信号成分の温度ドリフトによる誤差成分を検出する温度ドリフト検出機能を備え、この温度ドリフト検出機能から得られる誤差成分に基づいて上記補正信号を生成する補正信号生成機能を備える。

次に、このような構成を備える本実施形態に係るレゾルバ１の動作について、図１０及び各図を参照して説明する。

まず、図９に示す発振部４１から出力するクロック信号はカウンタパルス回路４２に付与されることにより、カウンタパルスが生成される。このカウンタパルスは高周波信号生成回路４３の入力側，温度補正信号生成部５３及び補正回路５４の入力側にそれぞれ付与される。高周波信号生成回路４３ではカウンタパルスに基づいて周波数が１〔ＭＨｚ〕程度の高周波信号が生成され、この高周波信号は励磁信号生成回路４４の入力側に付与され励磁信号Ｓｘ，Ｓｙが生成される。

そして、一方の励磁信号Ｓｘは、変調回路４６及び極性反転回路４５にそれぞれ付与され、変調回路４６では、極性反転回路４５から付与される高周波信号により、励磁信号生成回路４４から付与される励磁信号Ｓｘが振幅変調されるとともに、これより得る変調信号Ｓｍｘは励磁回路４７を介して一方の励磁巻線２ｘに付与される。この際、極性反転回路４５により高周波信号の極性は、励磁信号Ｓｘの極性反転位置毎に反転せしめられる。この結果、励磁巻線２ｘは、変調信号Ｓｍｘにより励磁され、この励磁巻線２ｘには変調信号Ｓｍｘによる高周波電流が流れる。即ち、図５に示すように、シートコイルＣｉの表面側におけるコイルパターンＰ（励磁巻線２ｘ）に、実線矢印により一例として示す電流Ｉｘが流れる。

また、他方の励磁信号Ｓｙは、変調回路４９及び極性反転回路４８にそれぞれ付与され、変調回路４９では極性反転回路４８から付与される高周波信号により、励磁信号生成回路４４から付与される励磁信号Ｓｙが振幅変調されるとともに、これより得る変調信号Ｓｍｙは励磁回路５０を介して他方の励磁巻線２ｙに付与される。この際、極性反転回路４８により高周波信号生成回路４３から付与される高周波信号の極性は、励磁信号Ｓｙの極性反転位置毎に反転せしめられる。この結果、励磁巻線２ｙは、変調信号Ｓｍｙにより励磁され、この励磁巻線２ｙには変調信号Ｓｍｙによる高周波電流が流れる。即ち、図５に示すように、シートコイルＣｉの裏面側におけるコイルパターンＰに、点線矢印により一例として示す電流Ｉｙが流れる。

この場合、電流Ｉｘと電流Ｉｙ間、即ち、励磁巻線２ｘと励磁巻線２ｙに印加される励磁電圧には、電気角として９０〔゜〕の位相差があるため、図１０（ａ）に示すように、励磁巻線２ｘには、Ｅｓ＝Ｅ・ｓｉｎωｔの電圧が付加されるとともに、励磁巻線２ｙには、Ｅｃ＝Ｅｃｏｓωｔの電圧が付加される。そして、回動体５が所定の角度（θ）、即ち、所定の変位量θだけ回動変位すれば、中間回動巻線Ｍ１の一方の巻線部Ｍｘ１に、図１０（ｂ）に示す誘起電圧Ｅｓ１＝Ｅ・ｓｉｎ（ωｔ＋θ）が発生（出力）するとともに、中間回動巻線Ｍ１の他方の巻線部Ｍｙ１に、図１０（ｃ）に示す誘起電圧Ｅｃ１＝Ｅ・ｃｏｓ（ωｔ＋θ）が発生（出力）する。

さらに、中間回動巻線Ｍ１の出力、即ち、誘起電圧Ｅｓ１とＥｃ１は、中間回動巻線Ｍ２における一方の巻線部Ｍｘ２と他方の巻線部Ｍｙ２にそれぞれ印加される。この場合、中間回動巻線Ｍ２に印加される電圧は、角度θ（変位量θ）だけ変移した電圧となって各巻線部Ｍｘ２と巻線部Ｍｙ２が励磁される。これにより、検出巻線３には、中間回動巻線Ｍ２の出力に基づいて誘起した電圧Ｅｏｓが発生する。この電圧Ｅｏｓは、角度θだけ変移した誘起電圧Ｅｓ１とＥｃ１と、中間回動巻線Ｍ２で発生する角度θだけ変移した誘起電圧Ｅｓ２とＥｃ２とを合わせた電圧となる。即ち、中間回動巻線Ｍ２に発生し、検出巻線３に誘起される電圧Ｅｏｓは、Ｅｏｓ＝Ｅ´・ｓｉｎ（ωｔ＋２θ）となり、位相変移角度は、理論的に回動軸２２の回動角度の２倍、即ち、「θ×２」となる。図１０（ｄ）に検出巻線３から出力する電圧Ｅｏｓを示す。このように、レゾルバ１における出力関係は、励磁巻線２ｘ，２ｙの極数をＮｘ，Ｎｙとした場合、中間回動巻線Ｍ２から出力する実質的な極数は、Ｎｘ＋Ｎｙ（より一般的には、Ｎｘ±Ｎｙ）となる。

一方、検出巻線３から出力する電圧Ｅｏｓは変調信号Ｓｍｏであり、この変調信号Ｓｍｏは出力処理回路５１に付与され、変調信号Ｓｍｏが復調される。これにより、検出信号Ｓｏが得られ、角度検出回路５２に付与される。また、出力処理回路５１では、変調信号Ｓｍｏから高周波信号成分が分離され、分離された高周波信号成分は温度ドリフト検出機能を備える温度補正信号生成部５３に付与される。これにより、温度補正信号生成部５３では、高周波信号分離機能により分離された高周波信号成分とカウンタパルス回路５２から得るカウンタパルスと高周波信号生成回路５５から得る高周波信号に基づいて当該高周波信号成分の温度ドリフトによる誤差成分が検出され、この誤差成分に基づいて補正信号が生成され、この補正信号は補正回路５４に付与される。そして、補正回路５４ではカウンタパルス回路４２から付与されるカウタパルスが、当該補正信号により補正される。即ち、温度ドリフトによる誤差成分が排除される。

他方、補正回路５４から得る補正されたカウンタパルスは、高周波信号生成回路５５に付与され、当該カウンタパルスに基づいて高周波信号が生成される。高周波信号生成回路５５から得る高周波信号は、温度補正信号生成部５３に付与され、温度補正信号生成部５３における参照信号生成機能では、当該高周波信号に基づいて参照信号が生成される。この参照信号は角度検出回路５２に付与され、角度検出回路５２では参照信号から参照パルスを生成するとともに、検出信号Ｓｏから検出パルスを生成する。そして、この参照パルスの立上がりと検出パルスの立上がり間でカウンタパルスをカウントし、このカウント値を角度に変換して回動軸２２の回動角（θ）、即ち、目的の変位量θを求める。具体的には、カウント値と回動角の関係を予めデータベース化し、データベースからカウント値に対応する回転角を読み出してもよいし、予め設定した関数式を用いることにより演算により求めてもよい。

よって、このような本実施形態に係るレゾルバ１によれば、基本的構成として、多極形式（３２極）により構成した励磁巻線２ｘ，２ｙ及び検出巻線３を、固定体４の同軸上に配設するとともに、多極形式（３２極）により構成し、かつ所定の電気的位相Ｄ（９０〔゜〕）を異ならせた一対の巻線部Ｍｘ１，Ｍｙ１…により構成した中間回動巻線Ｍ１…の二組（Ｍ１，Ｍ２）（一般的には複数組）を回動体５の同軸上に配設し、当該二組の中間回動巻線Ｍ１，Ｍ２の同位相の巻線部同士（Ｍｘ１とＭｘ２同士，Ｍｙ１とＭｙ２同士）をそれぞれ閉回路Ｈ…となるように接続したため、加工上の精度を確保しつつ、実質的な極数を増やすことが可能となり、高度の検出精度、更には、高安定性及び高信頼性の要請に対して、十分に応えることができる小型のレゾルバ１、特に、直径が５〔ｍｍ〕前後となる超小型のレゾルバ１も容易に実現することができる。しかも、検出巻線３は固定体４に配することにより出力トランスを排除できるため、更なる小型化及び低コスト化にも寄与できる。

図８は、変更実施形態に係るレゾルバ１を示す。このレゾルバ１は、固定体４及び回動体５をそれぞれ円筒状Ｒに構成し、励磁巻線２ｘ，２ｙと検出巻線３を、固定体４の軸方向Ｆｃの異なる位置に配設するとともに、複数組の中間回動巻線Ｍ１，Ｍ２を、当該励磁巻線２ｘ，２ｙと当該検出巻線３に対向させて配設したものである。変更実施例のように構成すれば、特に、径方向Ｆｄにおける全体の寸法を小さくできるため、細形タイプのレゾルバ１を容易に得ることができるとともに、内側に形成される空間に、接続ケーブル等の配線類を通すことができる。

なお、図８中、７１，７２はベアリング、７３は、円筒状Ｒの固定体４の内周面を支持する筒形の支持筒を示す。したがって、例示の場合、支持筒７３は回動軸２２を兼用する。図８は、図２と関連させる形態で示したが、図８の固定体４を回動体５とし、図８の回動体５を固定体４としてもよい。このように、図２の実施形態に係るレゾルバ１は、回動体５を円盤状Ｂに構成し、各巻線２ｘ，２ｙ，３，Ｍ１，Ｍ２を径方向Ｆｄに配設したのに対して、図８に示す変更実施形態に係るレゾルバ１は、回動体５を円筒状Ｒに構成し、各巻線２ｘ，２ｙ，３，Ｍ１，Ｍ２を軸方向Ｆｃに配設した点が異なるものであり、基本的な原理構造は同じである。このため、図８において、図２と同一部分には同一符号を付して、その構成を明確にするとともに、その詳細な説明は省略する。

以上、変更実施形態を含む好適実施形態について詳細に説明したが、本発明は、このような実施形態に限定されるものではなく、細部の構成，形状，素材，数量，数値等において、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、任意に変更，追加，削除することができる。

例えば、励磁巻線２ｘ，２ｙには、高周波信号Ｓｈにより励磁信号Ｓｘ，Ｓｙを振幅変調し、かつ当該高周波信号Ｓｈの極性を励磁信号Ｓｘ，Ｓｙの極性反転位置で反転させた変調信号Ｓｍｘ，Ｓｍｙを入力し、検出巻線３から出力する変調信号Ｓｍｏを復調して検出信号Ｓｏを得る実施例を示したが、変調することなく、励磁信号Ｓｘ，Ｓｙを励磁巻線２ｘ，２ｙに入力し、かつ検出巻線３から出力する検出信号Ｓｏに基づいて回動体５の変位量θを検出する場合を排除するものではない。また、電気的位相Ｄとして９０〔゜〕を示したが、他の位相を排除するものではない。さらに、複数組の中間回動巻線Ｍ１…として二組の中間回動巻線Ｍ１，Ｍ２を示したが、三組以上の中間回動巻線Ｍ１…を設ける場合を排除するものではない。一方、固定体４及び回動体５の形状として、円盤状Ｂ又は円筒状Ｒに形成する場合を示したが、円盤状Ｂと円筒状Ｒを組合わせた形状であっても実施可能である。また、磁気コア６ａ…は、シートコイルＣｉ…に当接する面を凹凸形成するとともに、シートコイルＣｉ…に、当該凹凸形状に嵌め込む開口や切欠を形成することにより、磁気コア６ａ…とシートコイルＣｉ…を組付可能に構成してもよい。なお、コイルパターンＰは、周導線部Ｗｏ…，Ｗｉ…の幅寸法Ｌｏ，Ｌｉを、径導線部Ｗｍ…の幅寸法Ｌｍよりも大きく設定することが望ましいが同一である場合や小さく設定する場合を排除するものではない。他方、固定体４及び回動体５には、励磁巻線２及び検出巻線３を配設した領域以外の領域を、例示以外の用途に利用することも可能である。

本発明に係るレゾルバは、励磁巻線及び検出巻線を備えることにより回動体の変位量（回動角）を検出する各種用途に利用できる。

Claims

同軸上に配した固定体及び回動体を備え、所定の電気的位相を異ならせることにより前記固定体に配設した一対の励磁巻線に励磁信号を入力し、かつ検出巻線から出力する検出信号に基づいて前記回動体の変位量を検出するレゾルバにおいて、多極形式により構成した前記励磁巻線及び前記検出巻線を、前記固定体の同軸上に配設するとともに、多極形式により構成し、かつ所定の電気的位相を異ならせた一対の巻線部により構成した中間回動巻線の複数組を前記回動体の同軸上に配設し、当該複数組の中間回動巻線の同位相の巻線部同士をそれぞれ閉回路となるように接続したことを特徴とするレゾルバ。
前記固定体及び前記回動体は、それぞれ円盤状に構成し、前記励磁巻線と前記検出巻線を、前記固定体の径方向の異なる位置に配設するとともに、前記複数組の中間回動巻線を、当該励磁巻線と当該検出巻線に対向させて配設することを特徴とする請求項１記載のレゾルバ。
前記固定体及び前記回動体は、それぞれ円筒状に構成し、前記励磁巻線と前記検出巻線を、前記固定体の軸方向の異なる位置に配設するとともに、前記複数組の中間回動巻線を、当該励磁巻線と当該検出巻線に対向させて配設することを特徴とする請求項１記載のレゾルバ。
前記固定体及び前記回動体は、前記励磁巻線及び前記検出巻線を配設した領域以外の領域に、前記回動体の基準位置を検出する位置検出巻線を備えることを特徴とする請求項１，２又は３記載のレゾルバ。
前記励磁巻線及び前記中間回動巻線は、多極形式により所定の電気的位相を異ならせた一対のコイルパターンを、表裏にそれぞれ形成したシートコイルにより構成することを特徴とする請求項１記載のレゾルバ。
前記検出巻線は、多極形式のコイルパターンを表裏の少なくとも一方に配したシートコイルにより形成することを特徴とする請求項１記載のレゾルバ。
前記コイルパターンは、周方向の導線部と径方向の導線部を組合わせることにより、周方向に沿って矩形波状に形成するとともに、前記周方向の導線部の幅寸法を、前記径方向の導線部の幅寸法よりも大きく設定してなることを特徴とする請求項５又は６記載のレゾルバ。