JPS62185120A - Resolver - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To detect an angle position with high resolutions while shortening the axial dimensions, by arranging two angle position detectors on the the same axial plane. CONSTITUTION:It is so arranged that one rotor (C) is sandwitched by an exter nal stator (A) and an internal stator (B). Here, the stator (A) is subjected to a highly accurate angle position detection and when the number of the teeth 7 of the rotor c is (n), it is given (n) X axial double angle. The stator (B) is given 1X axial double angle by an absolute angle position detection of the rotor (C). Then, the angle position of (n) X axial double angle is detected with high resolutions from changes in the magnetic resistance depending on the positional relationship between a stator tooth 3 and a rotor tooth 7 with the rotation of the rotor (C) while the absolute angle position of 1X axial double angle is detected from changes in the magnetic resistance due to the eccentricity to a rotor core 6. This enables the detection of angle position with high resolutions while two angle position detectors are arranged on the same axial plane thereby enabling the miniaturization of an equipment with shorter axial dimensions along with a higher reliability as resolver. Thus, this invention provides an effective resolver for a robot or the like.

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ 本発明は例えばサーボモータの角度位置１回転位置を検
出するレゾルバの改良に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field of the Invention] The present invention relates to an improvement in a resolver that detects, for example, the angular position of a servo motor by one rotation.

［発明の技術的背景とその問題点］ 従来から、例えばロボットや工作穂械等に用いられるサ
ーボモータの角度位置を検出するための手段としては、
レゾルバ、エンコーダ等が採用されてきており、この角
度位置検出がサーボモータの性能上大きなウェイトを占
めている。特に、最近問題となってきているモータの回
転むら６位置制御等は角度位置検出器の性能によって決
まることから、高分解能を有する角度位置検出器が要求
されてきている。また、高精度の制御を行なうことが可
能なダイレクト・ドライブモータの開発においては、高
分解能を有する角度位置検出器が不可欠である。[Technical background of the invention and its problems] Conventionally, as a means for detecting the angular position of a servo motor used in, for example, a robot or a cutting tool, there are
Resolvers, encoders, etc. are being used, and this angular position detection plays a large role in the performance of servo motors. In particular, angular position detectors with high resolution are required since the position control of motor rotation irregularities, which has recently become a problem, is determined by the performance of the angular position detector. Furthermore, in the development of direct drive motors that can be controlled with high precision, an angular position detector with high resolution is essential.

そこで以上のような点から、従来ではｎｘ軸倍角（ｎ≧
２）の角度位置を検出する高分解能のｎＸ軸倍角の角度
位置検出器と−ＩＸ＠倍角の角度位置を検出する絶対角
度位置検出用の１×軸倍角の角度位置検出器とを、軸方
向に接続して構成した高分解能を有する角度位置検出器
が開発されてきている。しかしながら、この樟のもので
は２つの角度位置検出器を軸方向に接続する構成として
いることから、軸方向の寸法が非常に長くなって機器全
体が大形化し、特にロボット等においては関節部にサー
ボモータを用いるため大きな問題となっている。Therefore, from the above points, conventionally the nx-axis angle multiplier (n≧
2) A high-resolution nX-axis angle multiplier angular position detector that detects the angular position of Angular position detectors with high resolution configured in connection with the angular position detector have been developed. However, since this camphor type has a configuration in which two angular position detectors are connected in the axial direction, the axial dimension becomes extremely long and the entire device becomes large, especially in robots etc. This is a big problem because it uses a servo motor.

［発明の目的］ 本発明は上述のような問題点を解決するために成された
もので、その目的は高分解能の角度位置検出が行なえ、
しかも軸方向の寸法を短くして小形化を図ることが可能
な信頼性の高いレゾルバを提供することにある。[Object of the Invention] The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and its purpose is to perform high-resolution angular position detection,
Moreover, it is an object of the present invention to provide a highly reliable resolver that can be downsized by shortening the axial dimension.

［発明の概要コ 上記の目的を達成するために本発明では、回転子の回転
に伴う固定子歯と回転子歯との位置関係による磁気抵抗
の変化によりｎＸ軸倍角（ｎ≧２）の角度位置を検出す
る高分解能の第１の角度位置検出器と、上記回転子また
は固定子の鉄心の偏心による磁気抵抗の変化により１×
軸倍角の角度位置を検出する絶対角度位置検出用の第２
の角度位置検出器とを、同一軸平面上に配設する構成と
するようにしたことを特徴とする。[Summary of the Invention] In order to achieve the above object, the present invention provides an angle of n A high-resolution first angular position detector that detects the position and a change in magnetic resistance due to the eccentricity of the iron core of the rotor or stator
A second one for absolute angular position detection that detects the angular position of the shaft angle multiplier.
and the angular position detector are arranged on the same axial plane.

［発明の実施例コ 以下、本発明を図面に示す一実施例について説明する。[Embodiments of the invention] An embodiment of the present invention shown in the drawings will be described below.

第１図および第２図は本発明によるレゾルバの構成例を
夫々示すものであり、第１図はその軸方向断面図を、ま
た第２図は第１図における■−■断面図を示している。FIGS. 1 and 2 each show an example of the structure of a resolver according to the present invention. FIG. 1 shows an axial cross-sectional view thereof, and FIG. 2 shows a cross-sectional view taken along the line ■-■ in FIG. There is.

　本実施例によるレゾルバは、２つの固定子により１つ
の回転子を挟み込む構成としている。すなわち図におい
て、外側固定子鉄心１はその内周側に周方向に沿って等
間隔で設けられた８個の橿ｍ２を有し、かつこの各極歯
２の先端部には５個の等ピッチの小歯３をそれぞれ有し
ている。ざらに、上記各極歯２には入力巻線４および出
力巻線５を図示のように巻回している。一方、回転子鉄
心６はその外周側に上記固定子の小歯３と等ピッチの歯
７を有しており、固定子の各種における小歯３と回転子
の歯７と関係が、橿が１つずれる毎に１／４ピツチずつ
ずれるように構成している。また、上記回転子鉄心６の
内側には偏心した中空部が設けられており、かつこの中
空部には周方向に沿って等間隔で設けられた４個の極歯
８を有する内側固定子鉄心９を設けている。そしてこの
各極歯８にも、上述と同様に入力巻線４および出力巻線
５を図示のように巻回している。さらに、上記回転子鉄
心６の外側部と内側部との間には、図示のように両者を
磁気的にしゃ断するための非磁性物質１０を配設してい
る。The resolver according to this embodiment has a structure in which one rotor is sandwiched between two stators. That is, in the figure, the outer stator core 1 has eight rods m2 provided at equal intervals along the circumferential direction on its inner circumferential side, and five equally spaced rods m2 are provided at the tip of each pole tooth 2. Each has small teeth 3 of pitch. Roughly speaking, an input winding 4 and an output winding 5 are wound around each of the pole teeth 2 as shown in the figure. On the other hand, the rotor core 6 has teeth 7 on its outer circumferential side with the same pitch as the small teeth 3 of the stator. The configuration is such that every time the pitch is shifted by one, the pitch is shifted by 1/4 pitch. Further, an eccentric hollow portion is provided inside the rotor core 6, and an inner stator core having four pole teeth 8 provided at equal intervals along the circumferential direction is provided in this hollow portion. There are 9. The input winding 4 and the output winding 5 are also wound around each of the pole teeth 8 as shown in the figure in the same manner as described above. Further, as shown in the figure, a non-magnetic material 10 is disposed between the outer and inner parts of the rotor core 6 to magnetically interrupt the two.

かかる如く構成したレゾルバにおいて、角度位置検出は
次のようにして行なわれる。In the resolver configured as described above, angular position detection is performed as follows.

まず、外側固定子は高精度の角度位置検出を行なうもの
であり、回転子のＯ１７がｎ個（ｎ≧２）であればｎｘ
軸倍角となる。その検出原理としては可変磁気抵抗を利
用するものであり、回転子が回転すると外側固定子の小
歯３と回転子の歯７との位置関係が変わるため、これに
よって磁気抵抗が変化する。そして、この磁気抵抗変化
により外側固定子の出力巻１５を通過する磁束が変化す
る。First, the outer stator detects the angular position with high precision, and if there are n O17s (n≧2) in the rotor, then nx
This is the shaft angle multiplier. The detection principle uses variable magnetic resistance, and as the rotor rotates, the positional relationship between the small teeth 3 of the outer stator and the teeth 7 of the rotor changes, which changes the magnetic resistance. This magnetic resistance change causes a change in the magnetic flux passing through the output winding 15 of the outer stator.

従って、回転子の回転角度をθとした場合に、磁束がθ
のｓｉｎ関数となるような構成とする（例えば空隙を大
にする、スキューする、歯形状をインボリュートとする
等が考えられる）ことにより、回転子の回転角度ｎｏが
検出できることになる。Therefore, when the rotation angle of the rotor is θ, the magnetic flux is θ
The rotation angle no of the rotor can be detected by configuring the rotor to be a sine function (for example, by increasing the air gap, skewing the gap, making the tooth shape involute, etc.).

すなわち、いま外側固定子の入力巻線４に慟毎に　ＡＳ
　ｉ　ｎωｔ、ＡＣＯ８ωｔの順序で励磁し、隣合せの
極の出力巻線５を直列に互いに逆方向に接続すると、出
力巻線５には次のような電圧が生じる。That is, now the input winding 4 of the outer stator is
When the output windings 5 of adjacent poles are connected in series in opposite directions with excitation in the order of i nωt and ACO8ωt, the following voltage is generated in the output winding 5.

Ｅ＝ｅｘ　−８２ −に−Ｂ−ＡＳｉｎωｔ−に−Ｂ・ ＡＣＯ８ωｔ　　　　　　　・・・・・・（１）ここで
磁束密度Ｂは、回転子の回転角をθとするとＢｓ＋ｎ　
　ｎｅで表わされる。また、外側固定子の各種における
小歯３と回転子の歯７との関係は１／４ピツチずつずれ
ていることから、電気角にして９０度ずつずれたことに
なる。E=ex -82 - to -B-ASinωt- to -B・ACO8ωt (1) Here, the magnetic flux density B is Bs+n, where the rotation angle of the rotor is θ.
Represented by ne. Furthermore, the relationship between the small teeth 3 of each type of outer stator and the teeth 7 of the rotor is shifted by 1/4 pitch, which means that they are shifted by 90 degrees in electrical angle.

以上から、上述の（１）式は次のように表わされる。From the above, the above equation (1) can be expressed as follows.

Ｅ−に−Ｂｔｃｏｓ　　ｎｅ−Ａｓｉｎωｔ−に−３１
ｓｉｎ　　ｎｅ・ＡＣＯ５ωｔ＝Ｋ”Ｂ１　　’ＡＳｉ
ｎ　（ωｔ−ｎθ）＝に＝　ｓ　ｉ　ｎ　（ωｔ−ｎθ
）・・・・・・（２）従って、この（２）式で表わされ
る出力に′Ｓ　＋　ｎ　（ωｔ−ｎｃ））と、上述の入
力Ａｓ　ｒ　ｎωｔとを比較することにより、回転子の
回転角度ｎθが検出できることになる。E-ni-Btcos ne-Asinωt-ni-31
sin ne・ACO5ωt=K”B1 'ASi
n (ωt-nθ) = s i n (ωt-nθ
)...(2) Therefore, by comparing the output expressed by this equation (2) 'S + n (ωt-nc)) and the above input As r nωt, the rotor's This means that the rotation angle nθ can be detected.

次に、内側固定子は回転子の絶対角度位置検出を行なう
ものであり、１×軸倍角である。この場合、外側固定子
によって上述の如く高精度の角度位置検出が行なわれる
ので、内側固定子はある程度の精度で絶対位置が検出で
きればよい。その検出原理としては上述と同様に可変磁
気抵抗を利用するものであるが、この場合上述とは異な
り磁気抵抗変化を歯で行なうのではなく、回転子の内周
面を偏心させることによって磁気抵抗を変化させるもの
である。Next, the inner stator is for detecting the absolute angular position of the rotor, and has a 1× shaft angle multiplier. In this case, since the outer stator detects the angular position with high accuracy as described above, the inner stator only needs to be able to detect the absolute position with a certain degree of accuracy. The detection principle is to use variable magnetic resistance as described above, but in this case, unlike the above, the magnetic resistance is not changed by teeth, but by making the inner peripheral surface of the rotor eccentric. It changes the

すなわち、内側固定子の極歯８は９０度ずつずれた位置
にあることから、上述した外側固定子と同様に巻線接続
を行ない、ＡＳｉｎωｔ。That is, since the pole teeth 8 of the inner stator are at positions shifted by 90 degrees, the windings are connected in the same manner as the outer stator described above, and ASinωt.

ＡＣＯ８ωｔの順序で励磁すると、出力巻線５には外側
固定子の場合と同様な出力電圧が得られる。When excited in the order of ACO8ωt, an output voltage similar to that of the outer stator is obtained at the output winding 5.

Ｅ＝ｅｘ　−−６２− −に−ＢＩＣＯ８ｅ−Ａｓｉｎωを一 −Ｋ　−８１ｓ　　ｉ　　ｎ　　　ｅ−Ａｃｏｓωｔ−
に−ＢＬ　　・Ａｓ　　：　　ｎ　　（ω１−ｅ）−に
−５ｉｎ（ωを一〇）−・−・（３）従って、この（３
）式で表わされる出力に′ｓ　ｉ　ｎ　（ωを一〇）と
、上述の入力Ａｓ　ｉ　ｎ（Ｉ）ｔとを比較することに
より、回転子の絶対角度位置ｅが検出できることになる
。E=ex −−62− −BICO8e−A sin ω −K −81s in e−Acos ωt−
−BL・As: n (ω1−e)−−5in (ω is 10)−・−・(3) Therefore, this (3
) The absolute angular position e of the rotor can be detected by comparing the output expressed by the equation 's i n (ω = 10) with the above-mentioned input As i n(I)t.

上述したように、本実施例では２つの角度位置検出器、
すなわち回転子の回転に伴う固定子歯３と回転子歯７と
の位置関係による磁気抵抗の変化によりｎＸ軸倍角（ｎ
≧２）の角度位置を検出する高分解能の角度位置検出器
と、上記回転子鉄心６の偏心による磁気抵抗の変化によ
り１×軸倍角の角度位置を検出する絶対角度位置検出用
の角度位置検出器とからレゾルバを構成しているので、
高分解能の角度位置検出を行なうことができるばかりで
なく、２つの角度位置検出器を同一軸平面上に配設する
構成としているので、軸方向の寸法を著しく短くして曙
器の小形化を図ることが可能となり、レゾルバとしての
信頼性を向上させることができるものである。従って、
特に関節部にサーボモータを用いるロボット等において
は、極めて有効的なレゾルバとすることができる。As mentioned above, in this embodiment, two angular position detectors,
In other words, due to changes in magnetic resistance due to the positional relationship between stator teeth 3 and rotor teeth 7 as the rotor rotates, the nX-axis multiplier (n
≧2) A high-resolution angular position detector that detects the angular position, and an angular position detector for absolute angular position detection that detects the angular position of 1 × axis angle multiplier by changes in magnetic resistance due to the eccentricity of the rotor core 6. Since the resolver is composed of the
Not only is it possible to perform high-resolution angular position detection, but since the two angular position detectors are arranged on the same axial plane, the axial dimension can be significantly shortened, making it possible to downsize the device. This makes it possible to improve the reliability of the resolver. Therefore,
Particularly in robots and the like that use servo motors in their joints, it can be an extremely effective resolver.

尚、本発明は上述した実施例に限定されるものではなく
、次のようにしても実施することができるものである。It should be noted that the present invention is not limited to the embodiments described above, but can also be implemented in the following manner.

上述した実施例では２つの固定子により１つの回転子を
挟み込む構成とした場合を述べたが、これに限らず例え
ば第３図に示すように回転子側をダブル構成とし、２つ
の回転子により１つの固定子を挟み込む構成とすること
も可能である。なお第３図において、１１は偏心回転子
、１２は固定子鉄心であり、また２〜８．１０は前ｊホ
した第１図および第２図と同様のものである。In the above-mentioned embodiment, a configuration in which one rotor is sandwiched between two stators has been described, but the invention is not limited to this. For example, as shown in FIG. A configuration in which one stator is sandwiched is also possible. In FIG. 3, 11 is an eccentric rotor, 12 is a stator core, and 2 to 8.10 are the same as those shown in FIGS. 1 and 2 above.

その他、本発明はその要旨を変更しない範囲で、種々に
変形して実施することができるものである。In addition, the present invention can be modified and implemented in various ways without changing the gist thereof.

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、回転子の回転に伴
う固定子歯と回転子歯との位置関係による磁気抵抗の変
化によりｎＸ軸倍角（ｎ≧２）の角度位置を検出する第
１の角度位置検出器と、上記回転子または固定子の鉄心
の偏心による磁気抵抗の変化により１×軸倍角の角度位
置を検出する第２の角度位置検出器とを、同一軸平面上
に配設する構成とするようにしたので、高分解能の角度
位置検出が行なえ、しかも軸方向の寸法を類クシて小形
化を図ることが可能な橿めで信頼性の高いレゾルバが提
供できる。[Effects of the Invention] As explained above, according to the present invention, the angular position of n A first angular position detector that detects the angular position, and a second angular position detector that detects the angular position of 1× shaft angle due to changes in magnetic resistance due to the eccentricity of the iron core of the rotor or stator are connected on the same axis. Since the structure is arranged on a flat surface, it is possible to perform high-resolution angular position detection, and it is possible to provide a highly reliable resolver with a rectangular shape that can be made smaller by similar axial dimensions. .

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第１図は本発明によるレゾルバの一実施例を示す軸方向
断面図、第２図は第１図における■−■断面図、第３図
は本発明による他の実施例を示す部分断面図である。 １・・・外側固定子鉄心、２・・・極歯、３・・・小歯
、４・・・入力巻線、５・・・出力巻線、６・・・回転
子鉄心、７・・・歯、８・・・極歯、９・・・内側固定
子鉄心、１０・・・非磁性物質、１１・・・偏心回転子
、１２・・・固定子鉄心。 出願人代理人　　弁理士　鈴　江　武　彦第１図 第２図 第３図FIG. 1 is an axial cross-sectional view showing one embodiment of the resolver according to the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line ■-■ in FIG. 1, and FIG. 3 is a partial cross-sectional view showing another embodiment according to the present invention. be. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Outer stator core, 2... Pole tooth, 3... Small tooth, 4... Input winding, 5... Output winding, 6... Rotor core, 7... - Teeth, 8... Pole teeth, 9... Inner stator core, 10... Non-magnetic material, 11... Eccentric rotor, 12... Stator core. Applicant's representative Patent attorney Takehiko Suzue Figure 1 Figure 2 Figure 3

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 回転子の回転に伴う固定子歯と回転子歯との位置関係に
よる磁気抵抗の変化によりｎ×軸倍角（ｎ≧２）の角度
位置を検出する第１の角度位置検出器と、前記回転子ま
たは固定子の鉄心の偏心による磁気抵抗の変化により１
×軸倍角の角度位置を検出する第２の角度位置検出器と
を、同一軸平面上に配設する構成としたことを特徴とす
るレゾルバ。a first angular position detector that detects an angular position of n×axis angle multiplier (n≧2) by a change in magnetic resistance due to the positional relationship between the stator teeth and the rotor teeth as the rotor rotates; and the rotor. or due to changes in magnetic resistance due to eccentricity of the stator core.
A resolver characterized in that a second angular position detector for detecting the angular position of the x-axis angle multiplier is arranged on the same axial plane.