JPH01155210A - 回転角検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は回転角検出装置に関し、たとえば、各種電気
機器のサーボシステムに用いられ、回転部の回転角を検
出するための誘導子型レゾルバのようなサーボ機構の原
点位置を検出するための回転角検出装置に関する。

［従来の技術］ 磁気回路を応用し、回転角を検出する装置の一例として
、誘導子型レゾルバがある。まず、この誘導子型レゾル
バの原理について、第１１図を参照して説明する。ロー
タ１は回転軸に固定され、このロータ１と同心上にステ
ータ２が設けられている。ステータ２にはその内周側に
複数の大突極Ａ、　Ｂ、　Ｃ，Ｄが形成されており、こ
れらの大突極Ａ、　Ｂ、　Ｃ，Ｄのそれぞれの先端部に
は曳数の小突極２ｅが形成されている。また、ロータ１
の外周にも複数の小突極１ａが形成されている。これら
の小突極１ａはエアギャップ４を介してステータ２の小
突極２ｅに対向しているとともに、双方のピッチは回転
中心寄りの角度ピッチとして等しくなっており、さらに
各大突極Ａ、　Ｂ、　Ｃ，Ｄに設けられた小突極２ｅは
隣接同士では１／４ピツチずらせである。これらのロー
タ１．ステータ２はいずれも電磁鋼板の薄板を成形し、
複数重ねて合わせて製作されており、厚さは数ｍｍであ
る。

ステータ１の大突極Ａ、　　Ｂ、　Ｃ，Ｄには１次巻線
３Ａ１，３Ｂ１が巻回されるとともに、２次巻線３Ａ２
，３Ｂ２が巻回されている。１次巻線３Ａｌ、３Ｂ１は
大突極ＡとＣおよびＢとＤとに分けて巻回され、極性は
１次巻線ＡとＢが同極となり、１次巻線ＣとＤとが異極
となるように接続されている。また、２次巻線３Ａ２．
３Ｂ２はそれぞれ大突極ＡとＣが差動巻となり、大突極
ＢとＤも差動巻となるように巻回されている。

上述のごとく構成された誘導子型レゾルバにおいて、１
次巻線３Ａ１，３Ｂ１を励磁すると、２次巻線３Ａ２，
３Ｂ２には、インダクトシンと同様な出力形態の信号を
取出すことができる。

［発明が解決しようとする問題点］ ところで、上述のごとく第１１図に示すように構成され
た誘導子型レゾルバには、原点信号を出力するための機
能が設けられておらず、原点位置を検出するためには、
何らかの別の検出装置を設ける必要があり、装置を安価
にかつ小型化する上での欠点となっていた。

それゆえに、この発明の主たる目的は、比較的簡単な構
成であってかつ安価に原点信号を出力することのできる
ような回転角検出装置を提供することである。

Ｅ問題点を解決するための手段〕 この発明はロータに複数の突極を設け、ロータに対して
同心上に配置されたステータの検出部と複数の突極との
間の磁気回路のリラクタンスの変化を電気信号として取
出す可変リラクタンス型の回転角検出装置において、ロ
ータの複数の突極のうちの少なくとも１つを他の突極と
は異なる形状にしてターゲット手段を構成し、さらにス
テータにはロータのターゲット手段の情報を電気信号と
して出力する情報検出手段を設けて構成される。

［作用］ この発明に係る回転角検出装置は、ロータが回転するご
とに、ステータに設けられた情報検出手段がターゲット
手段による磁気変化を検出して原点信号を出力する。

［発明の実施例］ 第１図はこの発明の一実施例の全体の構成を示す概略ブ
ロック図であり、第２図は同じく位置検出部が設けられ
た誘導子型レゾルバの構成を示す図である。

まず、第２図において、誘導子型レゾルバは以下の点を
除いて前述の第１１図と同様にして構成される。すなわ
ち、ロータ１の外周に設けられた複数の小突極１ａのう
ちの１つの突極が他の小突極１ａとは異なる形状に形成
される。第２図に示した例では、１つの小突極の高さが
他の小突極１ａよりも低くなるように低歯部１ｂが形成
される。

なお、低歯部１ｂに代えて、１つの小突極を切欠いて欠
山部としてもよい。さらに、ステータ２の大突極Ａの右
端の小突極２ｅの部分に３次巻線３Ａ３が巻回される。

次に、第１図を参照して、誘導子型レゾルバの１次巻線
３Ａ１および３Ｂ１はいずれも高周波交流電源ｅに接続
され、この高周波交流電源ｅによって１次巻線３Ａ１お
よび３Ｂ１が励磁される。

２次巻線３Ａ２．３Ｂ２は検出器の出力として、Ｒ／Ｄ
変換器１０に与えられる。このＲ／Ｄ変換器１０は２次
巻線３Ａ２．３Ｂ２の出力であるリラクタンス変化をデ
ィジタル信号として出力するものである。３次巻線３Ａ
３は判別器２０に入力され、この判別器２０から原点信
号が出力される。

第３図は第２図に示したロータが回転したときにおける
２次巻線の出力波形を示す図であり、第４図は原点位置
検出動作を説明するための図である。

次に、第１図ないし第４図を参照して、この発明の一実
施例の具体的な動作について説明する。

１次巻線３Ａ１．３Ｂ１を高周波交流電源ｅによって交
流励磁すると、２次巻線３Ａ２，３Ｂ２と３次巻線３Ａ
３には誘導電圧が発生する。これらの誘導電圧はステー
タ２とロータ１の位相関係によって変化する。つまり、
ステータ２側を励磁すれば、磁束はステータ２の大突極
ＡまたはＢ→ステータ２の小突極２ｅ→エアギヤツプ４
→ロータ１の小突極１ａ→エアギヤツプ４→ステータ２
の小突極２ｅ→ステータ２の大突極ＣまたはＤ→ステー
タ２のヨークの順に流れる。

この過程において、ロータ１の小突極１ａとステータ２
の小突極２ｅの重なり具合、つまり磁気回路のリラクタ
ンスの変化が２次誘導電圧の大きさを決定する。したが
って、ロータ突極１ピツチごとに２次出力はサイクルを
繰返すことになる。

つまり、第２図に示すように、ステータ２の大突極Ａの
小突極２ｅとロータ１の小突極１ａが重なっている場合
は、大突極Ｃの小突極２ｅは大突極Ａの小突極２ｅと１
／２ピツチの位相差があるため、ロータ１の小突極１ａ
の谷の部分に装置している。したがって、大突極Ａの２
次誘導出力ｇｉ最大となり、大突極Ｃの２次出力は最小
となる。２次巻線３Ａ２．３Ｂ２は大突極Ａと大突極Ｃ
が差動巻となっているため、２次出力としては最大値を
出力することになる。

一方、大突極Ｂと大突極りはいずれもロータ１の小突極
１ａと半分量なっている状態であるため、それぞれの突
極の２次出力は同電位を示す。したがって、２次巻線３
Ｂ２の誘導出力は零となる。

第３図（ａ）は高周波交流電源ｅの波形を示し、第３図
（ｂ）は２次巻線３Ａ２，３Ｃ２の出力波形を示し、Ｗ
Ｓ３図（ｃ）は２次巻線３Ｂ２．３Ｄ２の出力波形を示
し、ロータ１が回転移動したときのそれぞれの２次出力
の様子が示されている。

これらの２次出力は、第１図に示すように、Ｒ／Ｄ変換
器１０に入力され、２次出力の１周期分、つまりロータ
１の突極１ピッチ分が細分割（２′″〜２１２）して出
力され、相対角検出装置を形成している。３次巻線３Ａ
３の出力は、大突極Ａの小突極１極分の磁気回路のリラ
クタンス変化を検出するようになっている。第４図には
、ステータ２の大突極Ａとロータ１の一部を示し、１次
コイル３Ａ１を交流励磁した場合、成る瞬間において、
磁束の流れはｆｌ＋　　’２＊　　ｆ３＋　　ｆ４のよ
うに、ステータ２の小突極２ｅを通ってロータ１に流れ
込む。２次巻線３Ａ２の誘導電圧はこれらの磁束の流れ
ｆａ、ｆ２．ｆａ、ｆａのすべての和で誘起されるのに
対して、３次巻線３Ａ３に誘起される電圧は磁束の流れ
ｆ、のみになる。

したがって、３次巻線３Ａ３の出力電圧はロータ１が回
転し、ロータ１の突極が通過する（重なる）ごとに増大
してｖｌＶを示すか、あるいは減少してｖ２Ｖを示し、
この動作を繰返すことになる。ロータ１には突極のない
低歯部１ｂが存在するため、これと重なったときには、
３次巻線３Ａ３の出力電圧はさらに低下してＶＯＶを示
すことになる。

この３次巻線３Ａ３の出力電圧は第１図に示した判別器
２０に入力され、ロータ１の原点に相当する低歯部１ｂ
を判別する。前記相対位置検出用のＲ／Ｄ変換器１０に
は、ロータ１の突極１極分の原点出力があるため、この
出力信号と同期して前述の判別を行なうと、ロータ１が
原点に位置する場合には、原点出力信号が判別器２ｏが
ら出力される。

第５図はこの発明の他の実施例の全体の構成を示す図で
あり、第６図は同じく誘導子型レゾルバの構成を示す図
である。前述の第１図および第２図に示した実施例にお
いては、ステータ２に２次巻線３Ａ２および３Ｂ２を巻
回するようにしたが、第５図および第６図に示す実施例
では、このような２次巻線３Ａ２および３Ｂ２を省略す
るようにしたものである。

第６図において、１次巻線６Ａ１はステータ２の大突極
Ａ　Ｉ　＊　Ａ　２・・・に巻回され、１次巻線６Ｂ１
は大突極Ｂ、、Ｂ２・・・に接続され、１次巻線６Ｃ１
は大突極Ｃ，，Ｃ２・・・に接続され、１次巻線６Ｄ１
は大突極Ｄ　Ｉ　＋　Ｄ　２・・・に巻回される。また
、前述の実施例と同様にして、巻線６Ａ３が大突極Ａ、
に巻回される。この巻線６Ａ３は前述の実施例の３次巻
線３Ａ３と同様にして、原点の検出に用いられる。１次
巻線６Ａ１と６Ｃ１は差動接続され、１次巻線６Ｂ１と
６Ｄ１も差動接続され、第５図に示すように、それぞれ
に高周波交流電源ｅが供給される。巻線６Ａ３は判別器
２０に接続される。

前述の第１図および第２図に示した実施例では、回転角
に応じて変化する電圧出力を２次巻線３Ａ２．３Ｂ２か
ら得るようにしていたが、この実施例では、次のような
動作により電圧出力を得ることができる。すなわち、１
次巻線６Ａ１ないし６Ｄ１は高周波交流電源ｅによって
励磁されることにより、それぞれ磁気回路を形成するが
、各突極部の重なり具合に応じて、それぞれの巻線のリ
ラクタンスが変化する。そこで、第５図に示すように、
巻線６Ａ１と６Ｃ，１，６８１と６Ｄ１をそれぞれ差動
接続すると、回転角に応じて、各巻線のリラクタンスの
差により、１次電圧Ｅの分圧電圧ｅ１およびｅ２が変化
し、平衡電圧ｅ＋ｏおよびｅｚＯとの間に電位差が生じ
る。これを電圧出力として取出すことができる。なお、
第５図に示した可変抵抗Ｒ１とＲ２はそれぞれの相の平
衡電圧を調整するものである。また、巻線６Ａ３による
原点検出の動作については、前述の実施例と全く同じで
ある。

第７図はこの発明のその他の実施例における誘導子型レ
ゾルバの構成を示す図であって、ターゲット手段を複数
設けた例である。

前述の第１図、第２図、第５図および第６図に示した各
実施例においては、ロータ１の複数の突極１ａのうち１
つの突極の高さを低くして低歯部１ｂを設けたが、この
ような高さの低い低歯部１ｂとともに低歯部１ｃを複数
設けることによって、原点検出のみならず、ＡＣサーボ
モータの制御用の信号を出力することができる。第７図
においては、簡略化のために１次巻線および２次巻線は
省略して示す。但し、原点検出用の低歯部１ｂに比べて
ＡＣサーボモータの制御用のための低歯部ＩＣはたとえ
ば高さが異なるようにしておき、出力電圧の判別が可能
なように配慮する必要がある。

第８図はこの発明のその他の実施例を示す誘導子型レゾ
ルバの構成を示す図であり、ステータに巻回される３次
巻線を複数設けたものである。第８図に示すように、ス
テータ２の大突極Ａ　１．　Ａｘ。

Ａ、のそれぞれに３次巻線６Ａ３が巻回される。

この第８図においても、簡略化のために１次巻線および
２次巻線などを省略して示す。このように、大突極Ａ＋
　＊　Ａ２　＋　Ａ３・・・のそれぞれに３次巻線６Ａ
３を巻回することによって、それぞれの出力電圧は、そ
れぞれ各用途に応じて原点検出用、ＡＣサーボモータ制
御用などとして使い分けることができる。

第９図はターゲット手段を複数設けるとともに３次巻線
を複数巻回した実施例を示す図であり、第１０図はター
ゲット手段のその他の例を示す図である。こめ第９図に
示した例は、前述の第７図および第８図に示した各実施
例を複合化したものであって、ロータ２の複数箇所に低
歯部１ｂ、ＩＣを設け、ステータ２の大突極Ａ、、Ａ２
．Ａａにそれぞれ３次巻線６Ａ３を巻回したものである
。

なお、ロータ１の突極に低歯部１ｂ、ｌｃを設ける代わ
りに、第１０図に示すように、小突極の一部に巻線部５
を施し、その両端を短絡しておくことにより、同様の効
果を得ることができる。これはこの巻線部５を磁束が流
れる際に、電磁誘導の作用により電流が流れ、この部分
でリラクタンスが変化するのを利用するものである。そ
して、この巻線部５の巻数を変えることにより、前述の
第７図に示した実施例における低歯部１ｂと１ｃのよう
な差をつけることもできる。

［発明の効果］ 以上のように、この発明によれば、ロータの複数の突極
のうちの少なくもと１つを他の突極とは異なる形状にし
てターゲット手段を構成し、ターゲット手段の情報を電
気信号として出力する情報検出手段をステータに設けた
ことによって、比較的簡単な構成でかつ安価に原点位置
を検出することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の全体の構成を示す概略ブ
ロック図である。第２図はこの発明の一実施例の位置検
出部が設けられた誘導子型レゾルバの構成を示す図であ
る。第３図は第２図に示したロータが回転したときにお
ける２次巻線の出力波形を示す図である。第４図は原点
位置検出動作を説明するための図である。第５図はこの
発明の他の実施例の全体の構成を示す図である。第６図
はこの発明の他の実施例の誘導子型レゾルバの構成を示
す図である。第７図はこの発明のその他の実施例におけ
る誘導子型レゾルバの構成を示す図であって、ターゲッ
ト手段を複数設けた例である。 第８図はステータに巻回される３次巻線を複数設けた例
を示す図である。第９図はターゲット手段を複数設ける
とともに、３次巻線を複数巻回した例を示す図である。 第１０図はターゲット手段のその他の例を示す図である
。第１１図は従来の誘導子型レゾルバの構成を示す図で
ある。 図において、１はロータ、１ａは小突極、１ｂ。 １ｃは低歯部、２はステータ、２ｅは小突極、３Ａｌ、
３Ｂ１，６Ａ１ないし６Ｄ１は１次巻線、３Ａ２，３Ｂ
２は２次巻線、３Ａ３，６Ａ３は３次巻線、５は巻線部
、１ｏはＲ／Ｄ変換器、２゜は判別器、Ａないしり、Ａ
、、Ａ２ないしＤＩ＋Ｄ２は大突極を示す。 特許出願人　エヌ・チー・エヌ東洋ベアリング第１図 萬２図 萬３図 第５図 第４図 （り 第６０ 第７図 第８図 第９図 第１０図 第１１図

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）ロータに複数の突極を設け、前記ロータに対して
   同心上に配置されたステータの検出部と前記複数の突極
   との間の磁気回路のリラクタンスの変化を電気信号とし
   て取出す可変リラクタンス型の回転角検出装置において
   、 前記ロータの複数の突極のうちの少なくとも１つを他の
   突極とは異なる形状にしてターゲット手段とし、さらに 前記ステータには、前記ロータのターゲット手段の情報
   を電気信号として出力する情報検出手段を設けたことを
   特徴とする、回転角検出装置。
2. （２）前記ターゲット手段は、前記複数の突極のうちの
   少なくとも１つの高さを低くして形成される、特許請求
   の範囲第１項記載の回転角検出装置。
3. （３）前記ターゲット手段は、前記複数の突極のうちの
   少なくとも１つを切欠いて形成される、特許請求の範囲
   第１項記載の回転角検出装置。
4. （４）前記ステータには複数の突極が形成されていて、 前記情報検出手段は、前記複数の突極の１つに巻回され
   る巻線を含む、特許請求の範囲第１項記載の回転角検出
   装置。
5. （５）前記巻線は前記ロータが１回転するごとに原点信
   号を出力する特許請求の範囲第４項記載の回転角検出装
   置。
6. （６）前記ステータはその内周側に形成される複数の大
   突極を含み、 前記ロータに形成された複数の突極のうち、前記各大突
   極のそれぞれに対向してターゲット手段が形成される、
   特許請求の範囲第１項記載の回転角検出装置。
7. （７）前記ステータはその内周側に形成される複数の大
   突極を含み、 前記各大突極には巻線が巻回される、特許請求の範囲第
   １項記載の回転角検出装置。
8. （８）前記ステータは、 その内周側に形成される複数の大突極と、 前記大突極のそれぞれに巻回される巻線とを含み、 前記ロータに形成された複数の突極のうち、前記大突極
   のそれぞれに対向してターゲット手段が形成される、特
   許請求の範囲第１項記載の回転角検出装置。