JP2000314606A - 直線位置検出装置 - Google Patents
直線位置検出装置Info
- Publication number
- JP2000314606A JP2000314606A JP11123840A JP12384099A JP2000314606A JP 2000314606 A JP2000314606 A JP 2000314606A JP 11123840 A JP11123840 A JP 11123840A JP 12384099 A JP12384099 A JP 12384099A JP 2000314606 A JP2000314606 A JP 2000314606A
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- stator
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- Pending
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- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、固定子に対してギャップパーミア
ンスが正弦波状に変化する波形部を有することにより、
レゾルバと同じ検出特性を有するリニア型の位置検出を
行うことを目的とする。 【解決手段】 本発明による直線位置検出装置は、励磁
巻線(3)と出力巻線(4)を有する固定子(1)に対してギャ
ップパーミアンスが移動距離に対して正弦波状に変化す
る波形部(6)を有し、２相出力を位置信号に変換するこ
とにより、直線位置信号を出力する構成である。
ンスが正弦波状に変化する波形部を有することにより、
レゾルバと同じ検出特性を有するリニア型の位置検出を
行うことを目的とする。 【解決手段】 本発明による直線位置検出装置は、励磁
巻線(3)と出力巻線(4)を有する固定子(1)に対してギャ
ップパーミアンスが移動距離に対して正弦波状に変化す
る波形部(6)を有し、２相出力を位置信号に変換するこ
とにより、直線位置信号を出力する構成である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、直線位置検出装置
に関し、特に、長手形状の可動子に固定子とのギャップ
パーミアンスが正弦波状に変化する波形部を形成し、こ
の可動子の直線位置変化を非接触で検出するための新規
な改良に関する。
に関し、特に、長手形状の可動子に固定子とのギャップ
パーミアンスが正弦波状に変化する波形部を形成し、こ
の可動子の直線位置変化を非接触で検出するための新規
な改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、用いられていたこの種の直線位置
検出装置としては、リニアエンコーダ、マグネスケー
ル、アブソコーダ（登録商標）等が採用されている。
検出装置としては、リニアエンコーダ、マグネスケー
ル、アブソコーダ（登録商標）等が採用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来の直線位置検出装
置は、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、リニアエンコーダ及びマ
グネスケール共、可動側と固定側のクリアランスが小さ
くないと分解能が得られないか、又は出力信号が小さく
て検出不能となるため、用途が限定されていた。また、
アブソコーダは、可動側（固定側）が固定側（可動側）
のコイルの中を通る構造であるため、用途が限定される
ことになっていた。従って、リニアモータを高速で使用
すると、発熱等によってモータ機構部の寸法が変化して
くるため、リニアテーブル等の可動側と固定側との間の
間隙が変化するため、前述の従来構成のリニアエンコー
ダ及びマグネスケールでは検出が困難であった。また、
接触タイプのセンサでは、高速使用時の耐久性に問題が
あった。
置は、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、リニアエンコーダ及びマ
グネスケール共、可動側と固定側のクリアランスが小さ
くないと分解能が得られないか、又は出力信号が小さく
て検出不能となるため、用途が限定されていた。また、
アブソコーダは、可動側（固定側）が固定側（可動側）
のコイルの中を通る構造であるため、用途が限定される
ことになっていた。従って、リニアモータを高速で使用
すると、発熱等によってモータ機構部の寸法が変化して
くるため、リニアテーブル等の可動側と固定側との間の
間隙が変化するため、前述の従来構成のリニアエンコー
ダ及びマグネスケールでは検出が困難であった。また、
接触タイプのセンサでは、高速使用時の耐久性に問題が
あった。
【０００４】本発明は、以上のような課題を検出するた
めになされたもので、特に、長手形状の可動子に固定子
とのギャップパーミアンスが正弦波状に変化する波形部
を形成し、この可動子の直線位置変化を非接触で検出す
るようにした直線位置検出装置を提供することを目的と
する。
めになされたもので、特に、長手形状の可動子に固定子
とのギャップパーミアンスが正弦波状に変化する波形部
を形成し、この可動子の直線位置変化を非接触で検出す
るようにした直線位置検出装置を提供することを目的と
する。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明による直線位置検
出装置は、直線長手形状の可動子と、前記可動子の一面
に対応して励磁巻線とｎ相の出力巻線を有する固定子
と、前記可動子の前記固定子と対面する一面に形成され
前記固定子とのギャップパーミアンスが移動距離に対し
て正弦波状に変化する波形部とを有し、前記励磁巻線に
励磁信号を入力した状態で前記可動子を移動させること
により、前記出力巻線から直線位置信号を出力する構成
である。
出装置は、直線長手形状の可動子と、前記可動子の一面
に対応して励磁巻線とｎ相の出力巻線を有する固定子
と、前記可動子の前記固定子と対面する一面に形成され
前記固定子とのギャップパーミアンスが移動距離に対し
て正弦波状に変化する波形部とを有し、前記励磁巻線に
励磁信号を入力した状態で前記可動子を移動させること
により、前記出力巻線から直線位置信号を出力する構成
である。
【０００６】
【発明の実施の形態】以下、図面と共に本発明による直
線位置検出装置の好適な実施の形態について説明する。
図１において符号１で示されるものは複数の突出した磁
極２を有する固定子であり、この各磁極２には図２の励
磁巻線３及び２相の出力巻線４が設けられている。前記
固定子１に対応して長手形状の可動子５が直線往復自在
に設けられ、この可動子５の固定子１と対面する一面に
は、所定の周期で反覆する波形部６が形成されている。
この波形部６は、固定子１とのギャップパーミアンスが
移動距離に対して正弦波状に変化するように構成されて
いる。なお、固定子１の下端と可動子５の上端との間に
は間隙ｄが形成されている。
線位置検出装置の好適な実施の形態について説明する。
図１において符号１で示されるものは複数の突出した磁
極２を有する固定子であり、この各磁極２には図２の励
磁巻線３及び２相の出力巻線４が設けられている。前記
固定子１に対応して長手形状の可動子５が直線往復自在
に設けられ、この可動子５の固定子１と対面する一面に
は、所定の周期で反覆する波形部６が形成されている。
この波形部６は、固定子１とのギャップパーミアンスが
移動距離に対して正弦波状に変化するように構成されて
いる。なお、固定子１の下端と可動子５の上端との間に
は間隙ｄが形成されている。
【０００７】前記波形部６は、さらに詳細に説明する
と、図４に示されるように、固定子１の長さをＬとし、
４分割して、Ｌ／４，Ｌ／２，Ｌ×３／４及びＬとする
と共に、可動子５の長さをＬ／４，ｘ，Ｌと設定する
と、固定子１と可動子５のギャップ式は、次の数１の第
１式の通りである。
と、図４に示されるように、固定子１の長さをＬとし、
４分割して、Ｌ／４，Ｌ／２，Ｌ×３／４及びＬとする
と共に、可動子５の長さをＬ／４，ｘ，Ｌと設定する
と、固定子１と可動子５のギャップ式は、次の数１の第
１式の通りである。
【０００８】
【数１】
【０００９】また、前述の励磁巻線３及び出力巻線４
は、図５に示されるように、特開平８−１７８６１１号
公報にて開示された周知の正弦波分布巻きで構成されて
いる。なお、スロット数としては１２個の場合について
説明するが、図１の固定子１ではその数を省略して簡略
化して少ない数で示している。次に、２相で互いに位相
がＬ／４異なって各スロット２に１スロットピッチ（ス
ロット飛びを伴うことなく、各スロットに順次巻線を入
れる状態）で巻かれた出力巻線４をなすＳＩＮ出力巻線
４Ｂ及びＣＯＳ出力巻線４Ａは、図５で示される状態の
ように、その誘起電圧分布が各々正弦波分布となるよう
に分布巻き（その巻線の巻き数（量）も正弦波分布状と
なる）で構成されている。前記各出力巻線４Ｂ，４Ａの
巻線は、ＳＩＮ（ＣＯＳ）に比例したターン数でかつそ
の極性（正極又は逆巻」は、ＳＩＮ出力電圧４ＢａとＣ
ＯＳ出力電圧４Ａａの各スロット位置での極性に合うよ
うに、励磁巻線３の極性を考慮しつつ決定する。
は、図５に示されるように、特開平８−１７８６１１号
公報にて開示された周知の正弦波分布巻きで構成されて
いる。なお、スロット数としては１２個の場合について
説明するが、図１の固定子１ではその数を省略して簡略
化して少ない数で示している。次に、２相で互いに位相
がＬ／４異なって各スロット２に１スロットピッチ（ス
ロット飛びを伴うことなく、各スロットに順次巻線を入
れる状態）で巻かれた出力巻線４をなすＳＩＮ出力巻線
４Ｂ及びＣＯＳ出力巻線４Ａは、図５で示される状態の
ように、その誘起電圧分布が各々正弦波分布となるよう
に分布巻き（その巻線の巻き数（量）も正弦波分布状と
なる）で構成されている。前記各出力巻線４Ｂ，４Ａの
巻線は、ＳＩＮ（ＣＯＳ）に比例したターン数でかつそ
の極性（正極又は逆巻」は、ＳＩＮ出力電圧４ＢａとＣ
ＯＳ出力電圧４Ａａの各スロット位置での極性に合うよ
うに、励磁巻線３の極性を考慮しつつ決定する。
【００１０】すなわち、図５に示すように、励磁巻線３
が正巻で出力巻線４Ｂ，４Ａが正巻の場合は同相出力、
励磁巻線３が正巻で出力巻線４Ｂ，４Ａが逆巻の場合は
逆相出力、励磁巻線３が逆巻で出力巻線４Ｂ，４Ａが正
巻の場合は逆相出力、励磁巻線３が逆巻で出力巻線４
Ｂ，４Ａが逆巻の場合は同相出力となる巻線構造を前提
として、ＳＩＮ出力電圧４Ｂａ及びＣＯＳ出力電圧４Ａ
ａがＳＩＮ状及びＣＯＳ状となるように各出力巻線４
Ｂ，４Ａの極性（正巻か逆巻）を決める。
が正巻で出力巻線４Ｂ，４Ａが正巻の場合は同相出力、
励磁巻線３が正巻で出力巻線４Ｂ，４Ａが逆巻の場合は
逆相出力、励磁巻線３が逆巻で出力巻線４Ｂ，４Ａが正
巻の場合は逆相出力、励磁巻線３が逆巻で出力巻線４
Ｂ，４Ａが逆巻の場合は同相出力となる巻線構造を前提
として、ＳＩＮ出力電圧４Ｂａ及びＣＯＳ出力電圧４Ａ
ａがＳＩＮ状及びＣＯＳ状となるように各出力巻線４
Ｂ，４Ａの極性（正巻か逆巻）を決める。
【００１１】従って、ＳＩＮ用及びＣＯＳ用からなる前
記出力巻線４Ｂ，４Ａは、その誘起電圧分布が各々正弦
波分布となるように前述の周知の分布巻き（その巻数及
び量も正弦波分布状となる）で構成されているため、励
磁巻線３か正巻で出力巻線４Ｂ，４Ａが正巻の場合は同
相出力、励磁巻線３が正巻で出力巻線４Ｂ，４Ａが逆巻
の場合は逆相出力、励磁巻線３が逆巻で出力巻線４Ｂ，
４Ａが正巻の場合は逆相出力、励磁巻線３が逆巻で出力
巻線４Ｂ，４Ａが逆巻の場合は同相出力となるように設
定されていることによって、ＳＩＮ出力電圧及びＣＯＳ
出力電圧がＳＩＮ状及びＣＯＳ状となる。
記出力巻線４Ｂ，４Ａは、その誘起電圧分布が各々正弦
波分布となるように前述の周知の分布巻き（その巻数及
び量も正弦波分布状となる）で構成されているため、励
磁巻線３か正巻で出力巻線４Ｂ，４Ａが正巻の場合は同
相出力、励磁巻線３が正巻で出力巻線４Ｂ，４Ａが逆巻
の場合は逆相出力、励磁巻線３が逆巻で出力巻線４Ｂ，
４Ａが正巻の場合は逆相出力、励磁巻線３が逆巻で出力
巻線４Ｂ，４Ａが逆巻の場合は同相出力となるように設
定されていることによって、ＳＩＮ出力電圧及びＣＯＳ
出力電圧がＳＩＮ状及びＣＯＳ状となる。
【００１２】前述の構成において、固定子１の励磁巻線
３に所定の励磁信号を印加して励磁した状態で、可動子
５を直線移動させると、出力巻線４Ｂ，４Ａからは、図
５で示されるＳＩＮ出力電圧４Ｂａ及びＣＯＳ出力電圧
４Ａａが出力され、この２相出力電圧からｔａｎ-1（Ｓ
ＩＮ出力／ＣＯＳ出力）を計算することにより、直線位
置信号を得ることができる。なお、この場合、この直線
位置信号はＳＩＮ出力とＣＯＳ出力の２相出力の比の関
数であるため、固定子１と可動子５間のギャップが種々
変化しても、比自体は変化しないで、直線位置信号も変
化することはない。
３に所定の励磁信号を印加して励磁した状態で、可動子
５を直線移動させると、出力巻線４Ｂ，４Ａからは、図
５で示されるＳＩＮ出力電圧４Ｂａ及びＣＯＳ出力電圧
４Ａａが出力され、この２相出力電圧からｔａｎ-1（Ｓ
ＩＮ出力／ＣＯＳ出力）を計算することにより、直線位
置信号を得ることができる。なお、この場合、この直線
位置信号はＳＩＮ出力とＣＯＳ出力の２相出力の比の関
数であるため、固定子１と可動子５間のギャップが種々
変化しても、比自体は変化しないで、直線位置信号も変
化することはない。
【００１３】
【発明の効果】本発明による直線位置検出装置は、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、固定子と対面する可動子の一面
に、固定子とのギャップパーミアンスが移動距離に対し
て正弦波状に変化する波形状に形成され、構成自体が周
知の可変リラクタンス型のレゾルバを直線的に展開して
リニア化した形状であるため、固定子と可動子との間の
ギャップが大きくても信号検出が可能である。また、可
動子がコアのみであるため、高速加減速及び振動や衝撃
に強く、悪環境下でも良好な検出を行うことができる。
さらに、２相の出力電圧はレゾルバと等価であるため、
周知のＲ／Ｄ変換器によってデジタル信号化が可能であ
る。
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、固定子と対面する可動子の一面
に、固定子とのギャップパーミアンスが移動距離に対し
て正弦波状に変化する波形状に形成され、構成自体が周
知の可変リラクタンス型のレゾルバを直線的に展開して
リニア化した形状であるため、固定子と可動子との間の
ギャップが大きくても信号検出が可能である。また、可
動子がコアのみであるため、高速加減速及び振動や衝撃
に強く、悪環境下でも良好な検出を行うことができる。
さらに、２相の出力電圧はレゾルバと等価であるため、
周知のＲ／Ｄ変換器によってデジタル信号化が可能であ
る。
【図１】本発明による直線位置検出装置を示す構成図で
ある。
ある。
【図２】図１の固定子の巻線を示す構成図である。
【図３】図１の右側面図である。
【図４】図１の構成の動作説明図である。
【図５】図１の動作を説明する波形図である。
１ 固定子 ３ 励磁巻線 ４ 出力巻線 ５ 可動子 ６ 波形部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F063 AA02 BB03 BC10 CA29 DA01 DA05 DB04 DD06 EA02 GA22 GA33 GA36 GA47 GA69 KA02 LA19 2F077 AA42 FF03 FF11 FF34 FF39 JJ03 JJ06 JJ22 NN05 PP06 PP26 QQ03 RR03 TT05
Claims (1)
- 【請求項１】 直線長手形状の可動子(5)と、前記可動
子(5)の一面に対応して励磁巻線(3)とｎ相の出力巻線
(4)を有する固定子(1)と、前記可動子(5)の前記固定子
(1)と対面する一面に形成され前記固定子(1)とのギャッ
プパーミアンスが移動距離に対して正弦波状に変化する
波形部(6)とを有し、前記励磁巻線(3)に励磁信号を入力
した状態で前記可動子(5)を移動させることにより、前
記出力巻線(4)から直線位置信号を出力する構成とした
ことを特徴とする直線位置検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11123840A JP2000314606A (ja) | 1999-04-30 | 1999-04-30 | 直線位置検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11123840A JP2000314606A (ja) | 1999-04-30 | 1999-04-30 | 直線位置検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000314606A true JP2000314606A (ja) | 2000-11-14 |
Family
ID=14870696
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11123840A Pending JP2000314606A (ja) | 1999-04-30 | 1999-04-30 | 直線位置検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000314606A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008298676A (ja) * | 2007-06-01 | 2008-12-11 | Tamagawa Seiki Co Ltd | リニアセンサ |
| JP2009002665A (ja) * | 2007-06-19 | 2009-01-08 | Tamagawa Seiki Co Ltd | 冗長型リニアセンサ |
| JP2009128134A (ja) * | 2007-11-21 | 2009-06-11 | Tamagawa Seiki Co Ltd | リニアレゾルバ及び変位検出装置 |
| JP2011247592A (ja) * | 2010-05-21 | 2011-12-08 | Tamagawa Seiki Co Ltd | リニアセンサ |
| JP2012032199A (ja) * | 2010-07-29 | 2012-02-16 | Tamagawa Seiki Co Ltd | ロータリセンサ |
| JP2012042273A (ja) * | 2010-08-17 | 2012-03-01 | Tamagawa Seiki Co Ltd | 多重冗長型リニアセンサ |
| WO2021240059A1 (en) * | 2020-05-27 | 2021-12-02 | Lappeenrannan-Lahden Teknillinen Yliopisto Lut | Variable reluctance position sensor |
| EP4256276B1 (en) * | 2020-12-04 | 2024-10-16 | Lappeenrannan-Lahden teknillinen yliopisto LUT | A variable reluctance position sensor |
-
1999
- 1999-04-30 JP JP11123840A patent/JP2000314606A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008298676A (ja) * | 2007-06-01 | 2008-12-11 | Tamagawa Seiki Co Ltd | リニアセンサ |
| JP2009002665A (ja) * | 2007-06-19 | 2009-01-08 | Tamagawa Seiki Co Ltd | 冗長型リニアセンサ |
| JP2009128134A (ja) * | 2007-11-21 | 2009-06-11 | Tamagawa Seiki Co Ltd | リニアレゾルバ及び変位検出装置 |
| JP2011247592A (ja) * | 2010-05-21 | 2011-12-08 | Tamagawa Seiki Co Ltd | リニアセンサ |
| JP2012032199A (ja) * | 2010-07-29 | 2012-02-16 | Tamagawa Seiki Co Ltd | ロータリセンサ |
| JP2012042273A (ja) * | 2010-08-17 | 2012-03-01 | Tamagawa Seiki Co Ltd | 多重冗長型リニアセンサ |
| WO2021240059A1 (en) * | 2020-05-27 | 2021-12-02 | Lappeenrannan-Lahden Teknillinen Yliopisto Lut | Variable reluctance position sensor |
| CN115667851A (zh) * | 2020-05-27 | 2023-01-31 | 拉普兰塔-拉登理工大学 | 可变磁阻位置传感器 |
| US12222226B2 (en) | 2020-05-27 | 2025-02-11 | Lappeenrannan-Lahden Teknillinen Yliopisto Lut | Variable reluctance position sensor |
| EP4256276B1 (en) * | 2020-12-04 | 2024-10-16 | Lappeenrannan-Lahden teknillinen yliopisto LUT | A variable reluctance position sensor |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20051115 |
|
| RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20060201 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070807 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20071003 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20071113 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20080311 |