JP3314452B2 - アキシャルギャップ・レゾルバ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の応用分野】本発明は、回転体の回転位置検出
用のアキシャルギャップ・レゾルバに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、一次側コア、一次側巻線および二
次側コア、二次側巻線からなる回転トランスと、ロータ
コア、ロータ巻線およびステータコア、ステータ巻線か
らなる信号発生部を、直径方向に順次配置したアキシャ
ルギャップ・レゾルバがある（例えば、実開昭６０−１
１４５８０号公報）。また、直流ブラシ付きアキシャル
ギャップ・モータのコイルとして、ドーナツ状絶縁基板
の両面に、エッチングにより形成した複数の半コイル片
を外周から内周方向に並列に並べ、スルーホールを介
し、表裏の半コイル片を電気的に接続したものがある
（例えば、特開平１−１２６１４２号公報）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の技術
においては、以下に述べるような問題を持っていた。 １）前者のアキシャルギャップ・レゾルバは、回転側
（二次側）の慣性が大きく、コアのスロットに巻線を巻
回してあるので、検出信号にスロットリップルが乗る。 ２）後者のコイルは、直流ブラシ付きアキシャルギャッ
プ・モータ用の技術として開示されているが、スルーホ
ールにより表裏のコイルを接続してあるので、加工上コ
イルパターンがスルーホールの大きさの影響を受け微細
な分解能を得にくいが、レゾルバ用として改良して適用
するとすぐれた特性を発揮することは想定される。 そこで、前者のアキシャルギャップ・レゾルバの励磁お
よび検出コイルに後者のコイルを改良して適用すること
により、スロットリップルレスで高精度のアキシャルギ
ャップ・レゾルバを提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記問題を解決するた
め、本発明は、１次コア１ａ、１次コイル１ｃおよび２
次コア２ａ、２次コイル２ｃからなる回転トランスＴ
と、ロータコアと励磁巻線およびステータコアと検出巻
線からなる信号発生部よりなるアキシャルギャップ・レ
ゾルバにおいて、前記ロータコアおよびステータコアを
円盤状のロータコア５ａ、ステータコア６ａとし、前記
励磁巻線および検出巻線を円盤状の絶縁基板の両面に形
成した複数の半コイル片を外周から内周方向に並列に並
べ、表裏の半コイル片を電気的に接続したコイルパター
ンを有する励磁巻線５ｃおよび検出巻線６ｃとし、ロー
タコア５ａの表面に励磁巻線５ｃを、ステータコア６ａ
の表面に検出巻線６ｃを貼付し、励磁巻線５ｃと検出巻
線６ｃをアキシャル方向の空隙を介し対向させる。

【０００５】

【作用】回転トランスＴを介し、励磁巻線５ｃに正弦波
状の励磁電流を供給すると、その作る磁界により検出巻
線６ｃに所定の位相をもって検出電圧が誘起される。

【０００６】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１は本発明の実施例を示す側断面図、図２は信
号発生部の構成を示す断面図、図３は励磁および検出コ
イルのパターンを示す平面図である。内径側に円環状の
溝を設けた強磁性体よりなるリング状の１次コア１ａの
溝内にトロイダル状の１次コイル１ｃを巻回した回転ト
ランスの１次側Ｔ１が、ケーシング４の一端面に固定し
てある。回転トランスの１次側Ｔ１とラジアル方向の空
隙を介し、外径側に円環状の溝を設けた強磁性体よりな
るリング状の２次コア２ａの溝内にトロイダル状の２次
コイル２ｃを巻回した回転トランスの２次側Ｔ２が、モ
ータ等の回転軸３の軸端部に固定してある。回転トラン
スの１次側Ｔ１と２次側Ｔ２で回転トランスＴを構成す
る。回転軸３の端部の２次コア２ａの外側には、図２に
示すように、帯状の薄い強磁性体をトロイダル巻きした
幅の狭いリング状のロータコア５ａを固定してある。ロ
ータコア５ａの表面には、絶縁膜６を形成してあり、絶
縁膜６上には、絶縁基板７上に薄膜よりなる励磁巻線５
ｃを形成し、貼付してある。励磁巻線５ｃの表面は極薄
い絶縁被膜を施してある。回転トランスの２次側Ｔ２の
コイル２Ｃは、リード線Ｌにより励磁巻線５ｃに接続し
てある。励磁巻線５ｃとアキシャル方向の空隙を介し、
表面に絶縁膜６を設けた薄膜よりなる検出巻線６ｃを絶
縁基板７上に形成し、対向させてある。検出巻線６ｃの
背面にはロータコア５ａと同じ構成のステータコア６ａ
を固定してある。ステータコア６ａはケーシング４の端
面に固定してある。励磁巻線５ｃと検出巻線６ｃで信号
発生部を構成する。励磁巻線５ｃと検出巻線６ｃのパタ
ーン８Ｅ，８Ｄは、良電導材をエッチング、ＣＶＤ（Ch
emical Vapour Deposition）やＰＶＤ（Physical Vapou
r Deposi-tion）により形成した、例えば、幅５０から
２００ミクロンの細幅の良電導体の複数の半コイル片８
ａを、外周から内周方向に向けて所定の傾斜をもたせ並
列に並べ、裏面には、半コイル片８ａと対象に複数の半
コイル片８ｂを並べてある。巻線パターン８Ｅと８Ｄの
詳細は、薄いドーナツ状の絶縁基板７の表面側と裏面側
に、良電導体の複数の半コイル片８ａ（表）と半コイル
片８ｂ（裏）を、円盤の内外径を、ｎとｍは正の整数と
したとき、ｎ＊（励磁相数＊２＊極対数）、ｍ＊（検出
相数＊２＊極対数）等分し、等角ピッチで良電導体の複
数の半コイル片８ａ（表）、８ｂ（裏）を並列に並べた
上パターン８Ｕと下パターン８Ｌを重合わせ適切な箇所
で接続してある。通常、極対数は、駆動モータの極対数
とマッチングさせると良い。

【０００７】図３に、６極の駆動モータに適する、１相
励磁、２相検出の３極対検出を例にとった巻線パターン
を示す。絶縁基板７の内外径を、励磁側巻線パターン８
Ｅは、６＊１＊６＝３６（ｍ＝６）、検出側巻線パター
ン８Ｄは、３＊２＊６＝３６（ｎ＝３）等分し、１０度
ピッチで半コイル片８ａ（表）、８ｂ（裏）を施してい
る。説明の便宜上、０度から３５０度まで１０度ピッチ
で時計まわりにうってある。また、表面側の半コイル片
８ａは実線で、裏面側の半コイル片８ｂは破線で示して
ある。励磁巻線５Ｃの巻線パターン８Ｅは、図３（ａ）
に示すように、絶縁基板７をはさんで表面側に上パター
ン８Ｕ、裏面側に下パターン８Ｌが設けられている。絶
縁基板７の表面側の上パターン８Ｕは、互いに６０度
（＝３６０度／（２＊３極対数））ずれた内径側の点と
外径側の点（たとえば、内径側０度の点と左まわりに６
０度ずれた外径側の点）とを、インボリュート曲線によ
り良電導体により結んだ半コイル片８ａを、絶縁基板７
の原点に対して１０度ピッチの等間隔で並列に並べ構成
されている。３１０度から３５０度と、１０度から５０
度に位置する内径側の点から、それぞれ６０度ずれた外
径側の点（２５０度から２９０度の点と３１０度から３
５０度の点）とを結ぶ半コイル片８ａは、外径側に設け
られた点８Ｐにおいて、パターンの傾きをインボリュー
ト曲線に沿った傾きから、絶縁基板７の原点から外径に
放射状に向かう傾きに変え、絶縁基板７の外径側端部ま
でのびる形となっている。点８Ｐの位置は、絶縁基板７
の裏面側の下パターンを構成する２００度から２４０度
と、２６０度から３００度に位置する内径側の点から、
それぞれ６０度ずれた外径側の点（２６０度から３００
度の点と３２０度から０度の点）に向かう半コイル片８
ｂとが重なる位置（例えば、内径側の点３１０度から外
径側の点２５０度に向かう表面の半コイル片８ａと、内
径側の点２００度から外径側の点２６０度に向かう裏面
の半コイル片８ｂとが重なる位置）を指す。半コイル片
８ａの外径側端部と内径側端部には、絶縁基板７の外径
および内径から法線方向に僅かに飛び立たせた接続端子
部８ＯＣ（外径側）、８ＩＣ（内径側）がそれぞれ設け
られている。 絶縁基板７の裏面側の下パターン８Ｌ
は、表面側の上パターン８Ｕと直線Ａ−Ａ’に対して線
対称なパターンである。そのため励磁巻線５Ｃの巻線パ
ターン８Ｅは、上パターン８Ｕを２枚用意し、一方を直
線Ａ−Ａ’に対して線対称に裏返し（下パターン８Ｌと
なる）、絶縁基板７をはさんで重ね合わせればよく、安
価に作ることができる。

【０００８】上パターン８Ｕと下パターン８Ｌとを上記
の位置関係で重ね合わせると、全ての内径側の接続端子
部８ＩＣと、上パターン８Ｕの外径側０度と３００度の
位置にある２つの接続端子８ＯＣと、下パターン８Ｌの
３１０度と２５０度の位置にある２つの接続端子８ＯＣ
以外の残りは全て重なり合う。内径側および外径側の重
なり合う接続端子８ＩＣ（内径側）、８ＯＣ（外径側）
を全て電気的に接続されている。また、下パターン８Ｌ
の３１０度と２５０度に位置する接続端子８ＯＣは、ジ
ャンパー８１を介して電気的に接続されている。上パタ
ーン８Ｕの外径側０度に位置する接続端子８ＯＣは、回
転トランスの２次側Ｔ２のコイル２Ｃの＋端子にリード
Ｌにより接続され、３００度に位置する接続端子８ＯＣ
は、ー端子に接続されている。上パターン８Ｕの外径側
０度に位置する接続端子８ＯＣに、例えば、正弦波の励
磁電流を供給すると、矢印の方向に電流が流れ、内径側
６０度までは上パターン８Ｕの半コイル片８ａに沿い、
内径側６０度から外径側１２０度までは下パターン８Ｌ
の半コイル片８ｂに沿って電流が流れる。以下同様にし
て電流は、外径側１２０度、内径側１８０度、外径側２
４０度、内径側３００度の点を結ぶ上パターン８Ｕの半
コイル片８ａと下パターン８Ｌの半コイル片８ｂとを交
互に流れる。 内径側３００度と外径側０度の点とを結
ぶ半コイル片８ｂと、外径側３５０度と内径側５０度の
点とを結ぶ半コイル片８ａとの外径部には、前述のよう
に、互いが重なり合う点８Ｐよりコイル片の傾きが変わ
り、その外径側端部に設けられた接続端子部８ＯＣで接
続されている。そのため電流は、外径側０度の点に帰る
ことなく、反時計方向に１０度ずれた外径側３５０度と
内径側５０度の点とを結ぶ半コイル片８ａを流れること
になり、以上述べた点８Ｐまでで、花弁状の１ターンを
構成している。以下同様にして、裏面で内径側２５０度
と外径側３１０度の点とを結ぶ半コイル片８ｂまでを結
んだ６ターンを１ユニットとし、θ相を構成している。

【０００９】一方、内径側２５０度と外径側３１０度の
点とを結ぶ半コイル片８ｂの外径側端部に設けられた接
続端子部８ＯＣは、裏面でジャンパー８１を介し、外径
側２５０度と内径側１９０度の点とを結ぶ半コイル片８
ｂの接続端子部８ＯＣに接続してある。ここで、電流の
向きが逆になる。内径側１９０度から外径側１３０度の
点までは、上パターン８Ｕの半コイル片８ａを流れ、以
下同様にして、電流は、外径側１３０度、内径側７０
度、外径側１０度、内径側３１０度の点とを結ぶ半コイ
ル片８ａ、８ｂを交互に流れる。内径側３１０度と外径
側２５０度の点とを結ぶ半コイル片８ａと、外径側２６
０度と内径側２００度の点とを結ぶ半コイル片８ｂとの
外径部には、前述のように、互いが重なり合う点８Ｐよ
りコイル片の傾きが変わり、その外径側端部に設けられ
た接続端子部８ＯＣで接続されている。そのため電流
は、外径側２５０度の点に帰ることなく、時計方向に１
０度ずれた外径側２６０度と内径側３２０度の点とを結
ぶ半コイル片８ｂを流れることになり、以上述べた点８
Ｐまでで、花弁状の１ターンを構成している。以下同様
にして、表面で、内径側０度と回転トランスの２次側Ｔ
２のコイル２Ｃの−端子にリードＬにより接続されてい
る外径側３００度の点とを結ぶ半コイル片８ａまでを結
んだ６ターンを１ユニットとし、θ’相を構成してい
る。以上述べたように、励磁巻線５ｃに外径側の０度の
点から、例えば、正弦波の励磁電流を供給すると、矢印
の方向に電流が流れ機械角６０度ピッチで磁極の極性が
交替し、電気角で１８０度の位相差をもった１相３極対
の磁極が生起される。

【００１０】検出巻線６Ｃの巻線パターン８Ｄは、図３
（ｂ）に示すように、絶縁基板７をはさんで表面側に上
パターン８Ｕ、裏面側に下パターン８Ｌが設けられてい
る。絶縁基板７の表面側の上パターン８Ｕは、互いに６
０度（＝３６０度／（２＊３極対数））ずれた内径側の
点と外径側の点（たとえば、内径側０度の点と左まわり
に６０度ずれた外径側の点）とを、インボリュート曲線
により良電導体により結んだ半コイル片８ａを、絶縁基
板７の原点に対して１０度ピッチの等間隔で並列に並べ
構成されている。２５０度、２６０度、３１０度、３２
０度、３４０度、３５０度、４０度、５０度に位置する
内径側の点から、それぞれ６０度ずれた外径側の点（１
９０度、２００度、２５０度、２６０度、２８０度、２
９０度、３４０度、３５０度の点）とを結ぶ半コイル片
８ａは、外径側に設けられた点８Ｐにおいて、パターン
の傾きをインボリュート曲線に沿った傾きから、絶縁基
板７の原点から外径に放射状に向かう傾きに変え、絶縁
基板７の外径側端部までのびる形となっている。点８Ｐ
の位置は、絶縁基板７の裏面側の下パターンを構成する
１４０度、１５０度、２００度、２１０度、２３０度、
２４０度、２９０度、３００度に位置する内径側の点か
ら、それぞれ６０度ずれた外径側の点（２００度、２１
０度、２６０度、２７０度、２９０度、３００度、３５
０度、０度の点）に向かう半コイル片８ｂとが重なる位
置（例えば、内径側の点５０度から外径側の点３５０度
に向かう表面の半コイル片８ａと、内径側の点３１０度
から外径側の点０度に向かう裏面の半コイル片８ｂとが
重なる位置）を指す。半コイル片８ａの外径側端部と内
径側端部には、絶縁基板７の外径および内径から法線方
向に僅かに飛び立たせた接続端子部８ＯＣ（外径側）、
８ＩＣ（内径側）がそれぞれ設けられている。 絶縁基
板７の裏面側の下パターン８Ｌは、表面側の上パターン
８Ｕと直線Ａ−Ａ’に対して線対称なパターンである。
そのため励磁巻線５Ｃの巻線パターン８Ｅは、上パター
ン８Ｕを２枚用意し、一方を直線Ａ−Ａ’に対して線対
称に裏返し（下パターン８Ｌとなる）、絶縁基板７をは
さんで重ね合わせればよく、安価に作ることができる。
上パターン８Ｕと下パターン８Ｌとを上記の位置関係で
重ね合わせると、全ての内径側の接続端子部８ＩＣと、
上パターン８Ｕの外径側０度、３００度２７０度、２１
０度の位置にある４つの接続端子８ＯＣと、下パターン
８Ｌの３４０度、２８０度、２５０度、１９０度の位置
にある４つの接続端子８ＯＣ以外の残りは全て重なり合
う。内径側および外径側の重なり合う接続端子８ＩＣ
（内径側）、８ＯＣ（外径側）は全て電気的に接続され
ている。また、下パターン８Ｌの３４０度と２８０度、
および２５０度と１９０度に位置する接続端子８ＯＣ
は、ジャンパー８１を介して電気的に接続されている。

【００１１】上パターン８Ｕの外径側０度に位置する接
続端子８ＯＣは、α相の＋端子、３００度に位置する接
続端子８ＯＣは、ー端子に接続されている。また、上パ
ターン８Ｕの外径側２７０度に位置する接続端子８ＯＣ
は、β相の＋端子、２１０度に位置する接続端子８ＯＣ
は、ー端子に接続されている。上パターン８Ｕの外径側
０度に位置する接続端子８ＯＣから、下パターン８Ｌの
外径側３４０度に位置する半コイル片８ｂの接続端子８
ＯＣまでで、花弁状の１ターンが直列に３つ作られた１
ユニットを構成し、α相を作っている。さらに前述のよ
うに、外径側３４０度に位置する半コイル片８ｂの接続
端子部８ＯＣは裏面でジャンパー８１を介し、２８０度
に位置する半コイル片８ｂの接続端子８ＯＣに接続さ
れ、上パターン８Ｕの外径側３００度に位置する半コイ
ル片８ａの接続端子部８ＯＣまでで、花弁状の１ターン
が直列に３つ作られた１ユニットを構成し、α’相を作
っている。上パターン８Ｕの外径側２７０度に位置する
接続端子８ＯＣから、下パターン８Ｌの外径側２５０度
に位置する半コイル片８ｂの接続端子８ＯＣまでで、花
弁状の１ターンが直列に３つ作られた１ユニットを構成
し、β相を作っている。さらに前述のように、外径側２
５０度に位置する半コイル片８ｂの接続端子部８ＯＣは
裏面でジャンパー８１を介し、１９０度に位置する半コ
イル片８ｂの接続端子８ＯＣに接続され、上パターン８
Ｕの外径側２１０度に位置する半コイル片８ａの接続端
子部８ＯＣまでで、花弁状の１ターンが直列に３つ作ら
れた１ユニットを構成し、β’相を作っている。以上述
べたように、検出巻線６ｃには、６０度ピッチの機械角
（電気角で１８０度）で３極が形成され、矢印の方向に
電流が誘起され、α相が形成される。α相と機械角で３
０度ずれた位置に、６０度ピッチの機械角（電気角で１
８０度）で３極が形成され、矢印の方向に電流が誘起さ
れ、β相が形成される。

【００１２】図４は、巻線の製作方法を示す説明図であ
る。絶縁基板７より小さい内径で、大きい外径の上パタ
ーン８Ｕは、絶縁膜６の下面に半コイル片８ａを形成し
てあり、内外径に接続端子８ｃｉ，８ｃｏを設けてあ
る。下パターン８Ｌも上パターン８Ｕと同じ構成にして
ある。絶縁基板７の上に上パターン８Ｕ、下に下パター
ン８Ｌを重ね、内外径部で上下からプレスし、レーザ等
でおのおのの接続端子８ＩＣ，８ＯＣを接合したのち、
絶縁膜６１でコートする。図５に、第２の実施例の巻線
パターンを示す。実施例の半コイル片８ａ、８ｂを直線
で結んだものである。この場合パターンは作り易くなる
が、内径側で隣の半コイル片８ａ、８ｂが干渉するた
め、微細なピッチは取れないが、内径を大きく取れる場
合は製造し易くなる。

【００１３】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、以
下に示すような効果が得られる。 １．巻線をコア表面に貼付したので、スロットリップル
が生じない。 ２．薄膜生成技術により巻線パターンを形成するので、
微細ピッチで精度良く巻線を製造でき、高分解能・高精
度を実現できる。 ３．励磁巻線、検出巻線を薄くしてあるので、慣性が小
さくなる。 ４．実施例においては、半コイル片をインボリュート曲
線で結ぶの、小径のものを半コイル片同士の干渉なしに
行える。 ５．第２の実施例においては、半コイル片を直線で結ん
だので、パターンの製作が容易となり、大径のものに適
する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施例を示すレゾルバの断面図。

【図２】 本発明の信号発生部を示す断面図。

【図３】 本発明の（ａ）励磁および（ｂ）検出巻線の
パターンを示す平面図。

【図４】 本発明の巻線の製造法を示す説明図。

【図５】 本発明の第２の実施例を示す（ａ）励磁およ
び（ｂ）検出巻線のパターンを示す平面図。

【符号の説明】

１ａ １次コア １ｃ １次コイル ２ａ ２次コア ２ｃ ２次コイル ３ 回転軸 ４ ケーシング ５ａ ロータコア ５ｃ 励磁巻線 ６、６１ 絶縁膜 ６ａ ステータコア ６ｃ 検出巻線 ７ 絶縁基板 ８、８Ｅ、８Ｄ 巻線パターン ８ａ、８ｂ 半コイル片 ８Ｕ 上パターン ８Ｌ 下パターン ８ＩＣ，８ＯＣ 接続端子 ８１、８２ ジャンパー Ｌ リード線 Ｔ 回転トランス Ｔ１ 回転トランスの１次側 Ｔ２ 回転トランスの２次側

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 富永 竜一郎 福岡県北九州市八幡西区黒崎城石２番１ 号 株式会社 安川電機内 審査官 井上 昌宏 (56)参考文献 特開 昭61−169715（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−126142（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−150052（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01D 5/00 - 5/62 H02K 24/00 G01B 7/00 - 7/34

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 １次コア（１ａ）、１次コイル（１ｃ）
   および２次コア（２ａ）、２次コイル（２ｃ）からなる
   回転トランス（Ｔ）と、ロータコアと励磁巻線およびス
   テータコアと検出巻線からなる信号発生部よりなるアキ
   シャルギャップ・レゾルバにおいて、 前記ロータコアおよびステータコアを円盤状のロータコ
   ア（５ａ）、ステータコア（６ａ）とし、前記励磁巻線
   および検出巻線を円盤状の絶縁基板の両面に形成した複
   数の半コイル片を外周から内周方向に並列に並べ、表裏
   の半コイル片（８ａ，８ｂ）を電気的に接続した巻線パ
   ターン（８）を有する励磁巻線（５ｃ）および検出巻線
   （６ｃ）とし、ロータコア（５ａ）の表面に励磁巻線
   （５ｃ）を、ステータコア（６ａ）の表面に検出巻線
   （６ｃ）を貼付し、励磁巻線（５ｃ）と検出巻線（６
   ｃ）をアキシャル方向の空隙を介し対向させたことを特
   徴とするアキシャルギャップ・レゾルバ。
2. 【請求項２】 前記巻線パターン（８）をインボリュー
   ト曲線により形成した請求項１記載のアキシャルギャッ
   プ・レゾルバ。
3. 【請求項３】 前記巻線パターン（８）を直線により形
   成した請求項１記載のアキシャルギャップ・レゾルバ。