以下、本発明のレゾルバについて、図に示す実施の形態に基づいて説明する。
[実施形態1]
図1は、実施形態1に係るレゾルバ100を説明するために示す図である。図1(a)はレゾルバ100の斜視図であり、図1(b)は固定子110の斜視図である。なお、図1(a)及び図1(b)においては配線の図示を省略している。また、図1(a)においては、回転子130の一部を切り欠いてレゾルバ100の構造を示している。
図2は、実施形態1に係るレゾルバ100における励磁巻線R及び出力巻線Sa,Sbを説明するために示す図である。図2(a)は励磁巻線Rを説明するために示す図であり、図2(b)は出力巻線Sa,Sbを説明するために示す図である。なお、図2(a)においては励磁巻線Rを模式的に示し、図2(b)においては出力巻線Sa,Sbを模式的に示す。また、図2(a)及び図2(b)においては、各巻線磁芯116a〜116dの中心位置と固定子110の略中心位置Oとを通る直線を、それぞれ直線A−O、直線B−O、直線C−O、直線D−Oで示している。
図3は、実施形態1に係るレゾルバ100における各巻線磁芯の磁気回路を説明するために示す図である。図3(a)は図2(a)のA−O断面で示す巻線磁芯116aの磁気回路を示す図であり、図3(b)は図2(a)のB−O断面で示す巻線磁芯116bの磁気回路を示す図であり、図3(c)は図2(a)のC−O断面で示す巻線磁芯116cの磁気回路を示す図であり、図3(d)は図2(a)のD−O断面で示す巻線磁芯116dの磁気回路を示す図である。
図4は、空隙形成板134の板内面136の突出状態の変化を説明するために示す図である。なお、図4においては、円周外側から見たレゾルバ100の構造を横方向に展開して図示している。また、図4中、矢印は各巻線磁芯116a〜116dにおける磁束ベクトルの方向を示している。
実施形態1に係るレゾルバ100は、図1に示すように、固定子(ステータ)110と、回転子(ロータ)130とを備える。
固定子110は、図1(b)に示すように、非磁性材料(例えば、ステンレス。)からなる輪状基板112と、輪状基板112に配設され磁性材料(例えば、電磁鋼板。)からなる輪状固定子板としての4個の分割固定子板114a〜114dと、各分割固定子板114a〜114dの面上に突出してかつ円周方向に沿って配設された4個の巻線磁芯116a〜116dと、各巻線磁芯116a〜116dの周囲に配設された固定子巻線118a〜118dと、各分割固定子板114a〜114dの面上に突出して、かつ、巻線磁芯116a〜116dの内側に設置された磁束帰路台120a〜120dとを有する。
輪状固定子板は、巻線磁芯116a〜116dごとに4個の分割固定子板114a〜114dとして分割されている。
円周方向に沿って隣接する巻線磁芯の各中心間角度αは、90度である。すなわち、図2に示すように、巻線磁芯116aと巻線磁芯116bとの中心間角度α1は90度であり、巻線磁芯116bと巻線磁芯116cとの中心間角度α2は90度であり、巻線磁芯116cと巻線磁芯116dとの中心間角度α3は90度であり、巻線磁芯116dと巻線磁芯116aとの中心間角度α4は90度である。
固定子巻線118a〜118dは、ここでは図示による説明を省略するが、1相の励磁巻線Rと2相の出力巻線Sa,Sb(COS出力巻線及びSIN出力巻線)とから構成されている。出力巻線Sa(COS出力巻線)は、巻線磁芯116a及び巻線磁芯116cに対してそれぞれ逆方向に巻回されており、出力巻線Sb(SIN出力巻線)は、巻線磁芯116b及び巻線磁芯116dに対してそれぞれ逆方向に巻回されている。固定子巻線118a〜118dは、整列巻線(例えば、励磁巻線Rの巻回数=50、出力巻線の巻回数=150。)からなる。励磁巻線Rに入力する電圧の周波数は、例えば10kHzである。
回転子130は、図1、図3及び図4に示すように、輪状回転子板132と、輪状回転子板132の内面に配設された空隙形成板134とを有する。輪状回転子板132は、非磁性材料(例えば、ステンレス。)からなり、空隙形成板134は、磁性材料(例えば、電磁鋼板。)からなる。
空隙形成板134は、波状に突出状態が変化する板内面136を有する。空隙形成板134の板内面136は、図4に示すように、突出状態が円周方向に沿って正弦波状に単周期で変化している。
実施形態1に係るレゾルバ100は、回転子130の回転により、空隙形成板134の板内面136と巻線磁芯116a〜116dとの間隔d(図示せず。)が変化するように構成されたレゾルバである。
以上のように構成された実施形態1に係るレゾルバ100によれば、回転子130の回転により空隙形成板134の板内面136と巻線磁芯116a〜116dとの間隔dが変化し、この間隔dの変化を用いて回転角度を検出することが可能となるため、従来のレゾルバ900,950の場合と同様にバリアブルリラクタンス型のレゾルバを構成することが可能となる。
また、実施形態1に係るレゾルバ100によれば、輪状固定子板としての4個の分割固定子板114a〜114dの面上に突出して配設された巻線磁芯116a〜116dの周囲に固定子巻線118a〜118dを配設することとしているため、固定子巻線118a〜118dがレゾルバ100の厚さ方向に出っ張ることがなくなり、従来のレゾルバ900,950よりも厚さの薄いレゾルバ(例えば、4mm。)を提供することが可能となる。
また、実施形態1に係るレゾルバ100によれば、輪状固定子板は、巻線磁芯116a〜116dごとに4個の分割固定子板114a〜114dに分割されているため、隣り合う磁気回路同士の干渉が防止され、各巻線磁芯116a〜116dの磁気回路(磁束分布)が安定し、回転角度を高精度に検出することが可能となる。
また、実施形態1に係るレゾルバ100によれば、各巻線磁芯116a〜116dの内側には磁束帰路台120a〜120dが設置されているため、各巻線磁芯116a〜116dの磁気回路(磁束分布)が安定し、回転角度をさらに高精度に検出することが可能となる。
また、実施形態1に係るレゾルバ100によれば、固定子110と回転子130とは軸方向に離隔して配置されることとなるため、レゾルバ100を機器に組み込む際、固定子110の横方向から回転子130を挿入することが可能となる。
実施形態1に係るレゾルバ100においては、空隙形成板134の板内面136は、突出状態が円周方向に沿って正弦波状に変化するため、回転子130の回転により空隙形成板134の板内面136と巻線磁芯116a〜116dとの間隔dが正弦波状に変化するようになる。このため、この間隔dにおける正弦波状の変化を用いて回転角度を高精度に検出することが可能となる。
実施形態1に係るレゾルバ100においては、4個の巻線磁芯116a〜116dのうち円周方向に沿って隣接する巻線磁芯の各中心間角度αは、90度である。これにより、4個の巻線磁芯116a〜116dが円周上の等分角度の位置に配置されることになるため、従来のレゾルバ900,950の場合と同様の検出特性を有するバリアブルリラクタンス型のレゾルバを構成することが可能となる。
実施形態1に係るレゾルバ100においては、固定子巻線118a〜118dは、整列巻線からなる。このように、整列巻線を用いる場合であっても、巻線磁芯116a〜116dの周囲に固定子巻線118a〜118dを配設することで、固定子巻線118a〜118dがレゾルバ100の厚さ方向に出っ張ることがなくなるため、従来のレゾルバ900,950よりも厚さの薄いレゾルバを提供することが可能となる。
図5は、従来のレゾルバ900における回転子905の回転角度と出力巻線906,907の出力電圧との関係を示す図である。なお、図5中、破線aはSIN出力巻線の出力電圧(SIN出力電圧曲線)を示し、実線bは破線aに対応する理想的なsin曲線(理想sin曲線)を示し、矢印cは破線aと実線bとから算出される電気角誤差を示し、破線dはCOS出力巻線の出力電圧(COS出力電圧曲線)を示し、実線eは破線dに対応する理想的なcos曲線(理想cos曲線)を示している。また、図5中の電気角誤差cの量は誇張して示している。
図6は、従来のレゾルバ900における回転子905の回転角度とSIN出力巻線における電気角誤差との関係を示す図である。
図7は、実施形態1に係るレゾルバ100における回転子130の回転角度と出力巻線Sa,Sbの出力電圧との関係を示す図である。なお、図7中、破線aはSIN出力巻線の出力電圧(SIN出力電圧曲線)を示し、実線bは破線aに対応する理想的なsin曲線(理想sin曲線)を示し、矢印cは破線aと実線bとから算出される電気角誤差を示し、破線dはCOS出力巻線の出力電圧(COS出力電圧曲線)を示し、実線eは破線dに対応する理想的なcos曲線(理想cos曲線)を示している。また、図7中の電気角誤差cの量は誇張して示している。
図8は、実施形態1に係るレゾルバ100における回転子130の回転角度とSIN出力巻線における電気角誤差との関係を示す図である。
ところで、従来のレゾルバ900においては、各突極903の大きさが有限であること、各突極903毎に形成される磁気回路のうち隣り合う磁気回路同士が干渉し合うことなどにより出力電圧曲線に歪みが発生する。出力電圧曲線が例えばSIN出力電圧曲線である場合には、図5に示すように、理想sin曲線bにはならずに理想sin曲線bを若干歪ませたような曲線aとなる。このため、従来のレゾルバ900においては、図6に示すように、例えば±40分程度(レゾルバ900の電気角誤差としては±60分程度。)の電気角誤差cが発生する。
これに対して、実施形態1に係るレゾルバ100によれば、上述したように、輪状固定子板が巻線磁芯116a〜116dごとに4個の分割固定子板114a〜114dに分割されており、さらには各分割固定子板114a〜114dごとに磁束帰路台が設置されているため、各分割固定子板114a〜114dごとに独立して磁気回路が形成されることとなる。このため、隣り合う磁気回路同士の干渉が防止され、出力電圧曲線に発生する歪みを大幅に低減することが可能となる。その結果、出力電圧曲線が例えばSIN出力電圧曲線である場合には、図7に示すように、理想sin曲線bからの歪量が従来のレゾルバ900の場合と比較して大幅に低減された曲線a’となる。その結果、発生する電気角誤差c’を大幅に低減することができる。実施形態1に係るレゾルバ100においては、SIN出力巻線における電気角誤差c’を、図8に示すように、例えば±0.8分以内(レゾルバ100の電気角誤差としては±1.2分以内。)とすることも可能となる。
なお、レゾルバを使用する際には通常、電気角誤差を補償するようにA/D変換を行うA/D変換素子をレゾルバの後段に接続する。このため、実施形態1に係るレゾルバ100を、後段にA/D変換素子を接続した状態で使用することにより、さらに高精度に回転角度を検出することが可能である。
[実施形態2]
図9は、実施形態2に係るレゾルバ200を説明するために示す図である。図9(a)はレゾルバ200の斜視図であり、図9(b)は固定子210の斜視図であり、図9(c)は図9(b)のA−O断面図である。なお、図9(a)においては、回転子230の一部を切り欠いてレゾルバ200の構造を示している。
実施形態2に係るレゾルバ200は、図9に示すように、基本的には実施形態1に係るレゾルバ100と同様の構成を有しているが、固定子巻線の構成が実施形態1に係るレゾルバ100の場合とは異なっている。
すなわち、実施形態2に係るレゾルバ200においては、固定子巻線は、シートコイル218a〜218dからなる。
シートコイル218aは、励磁巻線用のシートコイルと出力巻線用のシートコイルとがそれぞれ複数枚(例えば、励磁巻線用のシートコイルは10枚、出力巻線用のシートコイルは30枚。)積層されたシートコイルである。シートコイル218aを構成する各シートコイル(励磁巻線用のシートコイル及び出力巻線用のシートコイル)は、スルーホールを用いて電気的に接続されている。
他のシートコイル218b〜218dも、シートコイル218aと同様の構成を有する。
シートコイル218a〜218dは、ここでは図示による説明を省略するが、基材の表面に金属層が形成されたシートに、所定パターンでレーザ光を照射することにより形成されたシートコイルである。
基材としては、例えば厚さ60μmのガラスエポキシ基板を用い、金属層としては、例えば厚さ15μmの銅からなる金属層を用いる。金属層にレーザ光を照射することにより得られる金属線の配列ピッチは例えば50μmであり、当該金属線の幅は例えば30μmである。金属線は、平面トラック状(約5周)に配置され、これがシートコイル218a〜218dとなる。
このように、実施形態2に係るレゾルバ200は、固定子巻線の構成が実施形態1に係るレゾルバ100の場合とは異なっているが、実施形態1に係るレゾルバ100の場合と同様に、回転子230の回転により空隙形成板234の板内面と巻線磁芯216a〜216dとの間隔dが変化し、この間隔dの変化を用いて回転角度を検出することが可能となるため、従来のレゾルバ900,950の場合と同様にバリアブルリラクタンス型のレゾルバを構成することが可能となる。
また、実施形態2に係るレゾルバ200によれば、輪状固定子板としての4個の分割固定子板214a〜214dの面上に突出して配設された巻線磁芯216a〜216dの周囲に固定子巻線としてのシートコイル218a〜218dを配設することとしているため、シートコイル218a〜218dがレゾルバ200の厚さ方向に出っ張ることがなくなり、従来のレゾルバ900,950よりも厚さの薄いレゾルバを提供することが可能となる。
また、実施形態2に係るレゾルバ200によれば、輪状固定子板は、巻線磁芯216a〜216dごとに4個の分割固定子板214a〜214dに分割されているため、隣り合う磁気回路同士の干渉が防止され、各巻線磁芯216a〜216dの磁気回路(磁束分布)が安定し、回転角度を高精度に検出することが可能となる。
また、実施形態2に係るレゾルバ200によれば、各巻線磁芯216a〜216dの内側には磁束帰路台220a〜220dが設置されているため、各巻線磁芯216a〜216dの磁気回路(磁束分布)が安定し、回転角度をさらに高精度に検出することが可能となる。
また、実施形態2に係るレゾルバ200によれば、固定子210と回転子230とは軸方向に離隔して配置されることとなるため、レゾルバ200を機器に組み込む際、固定子210の横方向から回転子230を挿入することが可能となる。
実施形態2に係るレゾルバ200においては、固定子巻線は、シートコイル218a〜218dからなる。これにより、薄いシートコイルを用いて固定子巻線を形成することができるため、整列巻線を用いる場合に比べて、厚さのさらに薄いレゾルバを提供することが可能となる。
実施形態2に係るレゾルバ200においては、シートコイル218a〜218dは、基材の表面に金属層が形成されたシートに、所定パターンでレーザ光を照射することにより形成されたシートコイルである。これにより、シートコイルを製造する過程でエッチング液を使用する必要がなくなるため、レゾルバの使用中に、シートコイルを製造する過程で除去しきれなかったエッチング液の存在に起因してコイルが腐食したり断線したりすることがなくなる。このため、高信頼性のレゾルバを提供することが可能となる。
実施形態2に係るレゾルバ200においては、シートコイル218a〜218dは、励磁巻線用のシートコイルと出力巻線用のシートコイルとがそれぞれ複数枚積層されたシートコイルであるため、十分大きな励磁性能及び十分大きな検出感度を得ることが可能となり、結果として、高感度なレゾルバを構成することが可能となる。
実施形態2に係るレゾルバ200においては、シートコイル218a〜218dを構成する各シートコイル(励磁巻線用のシートコイル及び出力巻線用のシートコイル)は、スルーホールを用いて電気的に接続されているため、シートコイル218a〜218dを構成する各シートコイル(励磁巻線用のシートコイル及び出力巻線用のシートコイル)を良好に接続することが可能となり、高信頼性のレゾルバを提供することが可能となる。
なお、実施形態2に係るレゾルバ200は、固定子巻線の構成以外の点では、実施形態1に係るレゾルバ100と同様の構成を有するため、実施形態1に係るレゾルバ100が有する効果のうち該当する効果をそのまま有する。
[実施形態3]
図10は、実施形態3に係るレゾルバ300を説明するために示す図である。図10(a)はレゾルバ300の斜視図であり、図10(b)は空隙形成板334の板内面336の突出状態の変化を説明するために示す図である。なお、図10(a)においては、回転子330の一部を切り欠いてレゾルバ300の構造を示している。
実施形態3に係るレゾルバ300は、図10に示すように、基本的には実施形態1に係るレゾルバ100と同様の構成を有しているが、空隙形成板の板内面の突出状態が実施形態1に係るレゾルバ100の場合とは異なっている。
すなわち、実施形態4に係るレゾルバ300においては、図10(a)に示すように、空隙形成板334の板内面336は、突出状態が円周方向に沿って正弦波状に複数の周期(2周期)で変化している。
このように、実施形態3に係るレゾルバ300は、空隙形成板の板内面の突出状態が実施形態1に係るレゾルバ100の場合とは異なっているが、実施形態1に係るレゾルバ100の場合と同様に、回転子330の回転により空隙形成板334の板内面336と巻線磁芯316a〜316dとの間隔dが変化し、この間隔dの変化を用いて回転角度を検出することが可能となるため、従来のレゾルバ900,950の場合と同様にバリアブルリラクタンス型のレゾルバを構成することが可能となる。
また、実施形態3に係るレゾルバ300によれば、輪状固定子板としての4個の分割固定子板314a〜314dの面上に突出して配設された巻線磁芯316a〜316dの周囲に固定子巻線318a〜318dを配設することとしているため、固定子巻線318a〜318dがレゾルバ300の厚さ方向に出っ張ることがなくなり、従来のレゾルバ900,950よりも厚さの薄いレゾルバを提供することが可能となる。
また、実施形態3に係るレゾルバ300によれば、輪状固定子板は、巻線磁芯316a〜316dごとに4個の分割固定子板314a〜314dに分割されているため、隣り合う磁気回路同士の干渉が防止され、各巻線磁芯316a〜316dの磁気回路(磁束分布)が安定し、回転角度を高精度に検出することが可能となる。
また、実施形態3に係るレゾルバ300によれば、各巻線磁芯316a〜316dの内側には磁束帰路台320a〜320dが設置されているため、各巻線磁芯316a〜316dの磁気回路(磁束分布)が安定し、回転角度をさらに高精度に検出することが可能となる。
また、実施形態3に係るレゾルバ300によれば、固定子310と回転子330とは軸方向に離隔して配置されることとなるため、レゾルバ300を機器に組み込む際、固定子310の横方向から回転子330を挿入することが可能となる。
また、実施形態3に係るレゾルバ300によれば、空隙形成板334の板内面336は、突出状態が円周方向に沿って複数の周期で変化するため、突出状態が円周方向に沿って単周期で変化する場合と同様に回転角度を高精度に検出することが可能となる。
なお、実施形態3に係るレゾルバ300は、空隙形成板の板内面の突出状態以外の点では、実施形態1に係るレゾルバ100と同様の構成を有するため、実施形態1に係るレゾルバ100が有する効果のうち該当する効果をそのまま有する。
[実施形態4]
図11は、実施形態4に係るレゾルバ400を説明するために示す図である。図11(a)はレゾルバ400の斜視図であり、図11(b)は円周外側から見たレゾルバ400の構造を横方向に展開して模式的に示す図である。なお、図11(a)においては、回転子430の一部を切り欠いてレゾルバ400の構造を示している。
実施形態4に係るレゾルバ400は、図11に示すように、基本的には実施形態3に係るレゾルバ100と同様の構成を有しているが、輪状固定子板の分割数が実施形態3に係るレゾルバ100の場合とは異なっている。
すなわち、実施形態5に係るレゾルバ400においては、図11(b)に示すように、輪状固定子板は、巻線磁芯416a〜416hごとに8個の分割固定子板414a〜414hとして分割されている。
このように、実施形態4に係るレゾルバ400は、輪状固定子板の分割数が実施形態3に係るレゾルバ100の場合とは異なっているが、実施形態3に係るレゾルバ100の場合と同様に、回転子430の回転により空隙形成板434の板内面436と巻線磁芯416a〜416hとの間隔dが変化し、この間隔dの変化を用いて回転角度を検出することが可能となるため、従来のレゾルバ900,950の場合と同様にバリアブルリラクタンス型のレゾルバを構成することが可能となる。
また、実施形態4に係るレゾルバ400によれば、輪状固定子板としての8個の分割固定子板414a〜414hの面上に突出して配設された巻線磁芯416a〜416hの周囲に固定子巻線418a〜418hを配設することとしているため、固定子巻線418a〜418hがレゾルバ400の厚さ方向に出っ張ることがなくなり、従来のレゾルバ900,950よりも厚さの薄いレゾルバを提供することが可能となる。
また、実施形態4に係るレゾルバ400によれば、輪状固定子板は、巻線磁芯416a〜416hごとに8個の分割固定子板414a〜414hに分割されているため、隣り合う磁気回路同士の干渉が防止され、各巻線磁芯416a〜416hの磁気回路(磁束分布)が安定し、回転角度を高精度に検出することが可能となる。
また、実施形態4に係るレゾルバ400によれば、各巻線磁芯416a〜416hの内側には磁束帰路台420a〜420hが設置されているため、各巻線磁芯416a〜416hの磁気回路(磁束分布)が安定し、回転角度をさらに高精度に検出することが可能となる。
また、実施形態4に係るレゾルバ400によれば、固定子410と回転子430とは軸方向に離隔して配置されることとなるため、レゾルバ400を機器に組み込む際、固定子410の横方向から回転子430を挿入することが可能となる。
なお、実施形態4に係るレゾルバ400は、輪状固定子板の分割数が異なる点以外の点では、実施形態3に係るレゾルバ100と同様の構成を有するため、実施形態3に係るレゾルバ100が有する効果のうち該当する効果をそのまま有する。
[実施形態5]
図12は、実施形態5に係るレゾルバ500を説明するために示す図である。図12(a)はレゾルバ500の斜視図であり、図12(b)は固定子510の斜視図である。なお、図12(a)においては、回転子530の一部を切り欠いてレゾルバ500の構造を示している。
実施形態5に係るレゾルバ500は、図12に示すように、基本的には実施形態1に係るレゾルバ100と同様の構成を有しているが、磁束帰路台の設置位置が実施形態1に係るレゾルバ100の場合とは異なっている。
すなわち、実施形態5に係るレゾルバ500においては、図12(b)に示すように、磁束帰路台520a〜520dは、巻線磁芯516a〜516dの外側に設置されている。
このように、実施形態5に係るレゾルバ500は、磁束帰路台の設置位置が実施形態1に係るレゾルバ100の場合とは異なっているが、実施形態1に係るレゾルバ100の場合と同様に、回転子530の回転により空隙形成板534の板内面536と巻線磁芯516a〜516dとの間隔dが変化し、この間隔dの変化を用いて回転角度を検出することが可能となるため、従来のレゾルバ900,950の場合と同様にバリアブルリラクタンス型のレゾルバを構成することが可能となる。
また、実施形態5に係るレゾルバ500によれば、輪状固定子板としての4個の分割固定子板514a〜514dの面上に突出して配設された巻線磁芯516a〜516dの周囲に固定子巻線518a〜518dを配設することとしているため、固定子巻線518a〜518dがレゾルバ500の厚さ方向に出っ張ることがなくなり、従来のレゾルバ900,950よりも厚さの薄いレゾルバを提供することが可能となる。
また、実施形態5に係るレゾルバ500によれば、輪状固定子板は、巻線磁芯516a〜516dごとに4個の分割固定子板514a〜514dに分割されているため、隣り合う磁気回路同士の干渉が防止され、各巻線磁芯516a〜516dの磁気回路(磁束分布)が安定し、回転角度を高精度に検出することが可能となる。
また、実施形態5に係るレゾルバ500によれば、各巻線磁芯516a〜516dの外側には磁束帰路台520a〜520hが設置されているため、各巻線磁芯516a〜516dの磁気回路(磁束分布)が安定し、回転角度をさらに高精度に検出することが可能となる。
また、実施形態5に係るレゾルバ500によれば、固定子510と回転子530とは軸方向に離隔して配置されることとなるため、レゾルバ500を機器に組み込む際、固定子510の横方向から回転子530を挿入することが可能となる。
なお、実施形態5に係るレゾルバ500は、磁束帰路台の設置位置が異なる点以外の点では、実施形態1に係るレゾルバ100と同様の構成を有するため、実施形態1に係るレゾルバ100が有する効果のうち該当する効果をそのまま有する。
[実施形態6]
図13は、実施形態6に係るレゾルバ600を説明するために示す図である。図13(a)はレゾルバ600の斜視図であり、図13(b)は固定子610の斜視図であり、図13(c)は固定子610の平面図である。なお、図13(a)及び図13(b)においては配線の図示を省略し、図13(c)においては励磁巻線Rを模式的に示し、出力巻線(SIN出力巻線及びCOS出力巻線)の図示を省略している。また、図13(a)においては、回転子630の一部を切り欠いてレゾルバ600の構造を示している。また、図13(c)においては、各巻線磁芯616a〜616dの中心位置と固定子610の略中心位置Oとを通る直線を、それぞれ直線A−O、直線B−O、直線C−O、直線D−Oで示している。
図14は、実施形態6に係るレゾルバ600における各巻線磁芯の磁気回路を説明するために示す図である。図14(a)は図13(c)のA−O断面で示す巻線磁芯616aの磁気回路を示す図であり、図14(b)は図13(c)のB−O断面で示す巻線磁芯616bの磁気回路を示す図であり、図14(c)は図13(c)のC−O断面で示す巻線磁芯616cの磁気回路を示す図であり、図14(d)は図13(c)のD−O断面で示す巻線磁芯616dの磁気回路を示す図である。
図15は、空隙形成板634の板内面636の突出状態の変化を説明するために示す図である。なお、図15においては、円周外側から見たレゾルバ600の構造を横方向に展開して図示している。また、図15中、矢印は各巻線磁芯616a〜616dにおける磁束ベクトルの方向を示している。
実施形態6に係るレゾルバ600は、図13〜図15に示すように、基本的には実施形態1に係るレゾルバ100と同様の構成を有しているが、4個の巻線磁芯が円周上の等分角度の位置に配置されていない点で、実施形態1に係るレゾルバ100の場合とは異なっている。
すなわち、実施形態6に係るレゾルバ600においては、4個の巻線磁芯616a〜616dのうち円周方向に沿って隣接する巻線磁芯の各中心間角度αが90度とは異なる値に設定されているとともに、各中心間角度αのうち最大の中心間角度αが120度以上に設定されている。
具体的に説明すると、図13(c)に示すように、巻線磁芯616aと巻線磁芯616bとの中心間角度α1は67.5度であり、巻線磁芯616bと巻線磁芯616cとの中心間角度α2は67.5度であり、巻線磁芯616cと巻線磁芯616dとの中心間角度α3は67.5度であり、巻線磁芯616dと巻線磁芯616aとの中心間角度α4は157.5度である。
このように、実施形態6に係るレゾルバ600は、4個の巻線磁芯が円周上の等分角度の位置に配置されていない点で、実施形態1に係るレゾルバ100の場合とは異なっているが、実施形態1に係るレゾルバ100の場合と同様に、回転子630の回転により空隙形成板634の板内面636と巻線磁芯616a〜616dとの間隔dが変化し、この間隔dの変化を用いて回転角度を検出することが可能となるため、従来のレゾルバ900,950の場合と同様にバリアブルリラクタンス型のレゾルバを構成することが可能となる。
また、実施形態6に係るレゾルバ600によれば、輪状固定子板としての4個の分割固定子板614a〜614dの面上に突出して配設された巻線磁芯616a〜616dの周囲に固定子巻線618a〜618dを配設することとしているため、固定子巻線618a〜618dがレゾルバ600の厚さ方向に出っ張ることがなくなり、従来のレゾルバ900,950よりも厚さの薄いレゾルバを提供することが可能となる。
また、実施形態6に係るレゾルバ600によれば、輪状固定子板は、巻線磁芯616a〜616dごとに4個の分割固定子板614a〜614dに分割されているため、隣り合う磁気回路同士の干渉が防止され、各巻線磁芯616a〜616dの磁気回路(磁束分布)が安定し、回転角度を高精度に検出することが可能となる。
また、実施形態6に係るレゾルバ600によれば、各巻線磁芯616a〜616dの内側には磁束帰路台620a〜620dが設置されているため、各巻線磁芯616a〜616dの磁気回路(磁束分布)が安定し、回転角度をさらに高精度に検出することが可能となる。
また、実施形態6に係るレゾルバ600によれば、固定子610と回転子630とは軸方向に離隔して配置されることとなるため、レゾルバ600を機器に組み込む際、固定子610の横方向から回転子630を挿入することが可能となる。
また、実施形態6に係るレゾルバ600によれば、4個の巻線磁芯616a〜616dのうち円周方向に沿って隣接する巻線磁芯の各中心間角度αのうち最大の中心間角度αが120度以上に設定されているため、当該最大の中心間角度αをもって配置される2つの巻線磁芯の間には大きな空間が生まれる。その結果、レゾルバ600を機器に組み込む際、当該大きな空間が存在する側から回転子630を挿入することとすれば、円周方向に沿って隣接する巻線磁芯の各中心間角度αが(360/n)度に設定されている場合と比較して、当該作業を容易に行うことが可能となる。
なお、実施形態6に係るレゾルバ600は、4個の巻線磁芯が円周上の等分角度の位置に配置されていない点以外の点では、実施形態1に係るレゾルバ100と同様の構成を有するため、実施形態1に係るレゾルバ100が有する効果のうち該当する効果をそのまま有する。
[実施形態7]
図16は、実施形態7に係るレゾルバ700を説明するために示す図である。図16(a)はレゾルバ700の斜視図であり、図16(b)は固定子710の斜視図であり、図16(c)は固定子710の平面図である。なお、図16(a)及び図16(b)においては配線の図示を省略し、図16(c)においては励磁巻線Rを模式的に示し、出力巻線(SIN出力巻線及びCOS出力巻線)の図示を省略している。また、図16(a)においては、回転子730の一部を切り欠いてレゾルバ700の構造を示している。また、図16(c)においては、各巻線磁芯716a〜716dの中心位置と固定子710の略中心位置Oとを通る直線を、それぞれ直線A−O、直線B−O、直線C−O、直線D−Oで示している。
実施形態7に係るレゾルバ700は、図16に示すように、基本的には実施形態6に係るレゾルバ600と同様の構成を有しているが、一の分割固定子板の形状が実施形態6に係るレゾルバ600の場合とは異なっている。
すなわち、実施形態7に係るレゾルバ700においては、図16に示すように、分割固定子板714dは、分割固定子板714a,714b,714cと同様の形状を有しており、実施形態6に係るレゾルバ600において対応する分割固定子板614dよりも円周方向の寸法が小さなものとなっている。
このように、実施形態7に係るレゾルバ700は、一の分割固定子板の形状が実施形態6に係るレゾルバ600の場合とは異なっているが、実施形態6に係るレゾルバ600の場合と同様に、回転子730の回転により空隙形成板734の板内面736と巻線磁芯716a〜716dとの間隔dが変化し、この間隔dの変化を用いて回転角度を検出することが可能となるため、従来のレゾルバ900,950の場合と同様にバリアブルリラクタンス型のレゾルバを構成することが可能となる。
また、実施形態7に係るレゾルバ700によれば、輪状固定子板としての4個の分割固定子板714a〜714dの面上に突出して配設された巻線磁芯716a〜716dの周囲に固定子巻線718a〜718dを配設することとしているため、固定子巻線718a〜718dがレゾルバ700の厚さ方向に出っ張ることがなくなり、従来のレゾルバ900,950よりも厚さの薄いレゾルバを提供することが可能となる。
また、実施形態7に係るレゾルバ700によれば、輪状固定子板は、巻線磁芯716a〜716dごとに4個の分割固定子板714a〜714dに分割されているため、隣り合う磁気回路同士の干渉が防止され、各巻線磁芯716a〜716dの磁気回路(磁束分布)が安定し、回転角度を高精度に検出することが可能となる。
また、実施形態7に係るレゾルバ700によれば、各巻線磁芯716a〜716dの内側には磁束帰路台720a〜720dが設置されているため、各巻線磁芯716a〜716dの磁気回路(磁束分布)が安定し、回転角度をさらに高精度に検出することが可能となる。
また、実施形態7に係るレゾルバ700によれば、固定子710と回転子730とは軸方向に離隔して配置されることとなるため、レゾルバ700を機器に組み込む際、固定子710の横方向から回転子730を挿入することが可能となる。
なお、実施形態7に係るレゾルバ700は、一の分割固定子板の形状が異なる点以外の点では、実施形態6に係るレゾルバ600と同様の構成を有するため、実施形態6に係るレゾルバ600が有する効果のうち該当する効果をそのまま有する。
[実施形態8]
図17は、実施形態8に係るレゾルバ800を説明するために示す図である。図18(a)はレゾルバ800の斜視図であり、図18(b)は固定子810の斜視図であり、図18(c)は輪状基板812の斜視図である。なお、図18(a)及び図18(b)においては配線の図示を省略し、図18(a)においては、回転子830の一部を切り欠いてレゾルバ800の構造を示している。
実施形態8に係るレゾルバ800は、図17に示すように、基本的には実施形態1に係るレゾルバ100と同様の構成を有しているが、輪状基板の構造が実施形態1に係るレゾルバ100の場合とは異なっている。
すなわち、実施形態8に係るレゾルバ800においては、図18に示すように、輪状基板812には、各分割固定子板814a,814b,814c,814dの位置決めを行うための位置決め構造813が形成されている。
このように、実施形態8に係るレゾルバ800は、輪状基板の構造が実施形態1に係るレゾルバ100の場合とは異なっているが、実施形態1に係るレゾルバ100の場合と同様に、回転子830の回転により空隙形成板834の板内面836と巻線磁芯816a〜816dとの間隔dが変化し、この間隔dの変化を用いて回転角度を検出することが可能となるため、従来のレゾルバ900,950の場合と同様にバリアブルリラクタンス型のレゾルバを構成することが可能となる。
また、実施形態8に係るレゾルバ800によれば、輪状固定子板としての4個の分割固定子板814a〜814dの面上に突出して配設された巻線磁芯816a〜816dの周囲に固定子巻線818a〜818dを配設することとしているため、固定子巻線818a〜818dがレゾルバ800の厚さ方向に出っ張ることがなくなり、従来のレゾルバ900,950よりも厚さの薄いレゾルバを提供することが可能となる。
また、実施形態8に係るレゾルバ800によれば、輪状固定子板は、巻線磁芯816a〜816dごとに4個の分割固定子板814a〜814dに分割されているため、隣り合う磁気回路同士の干渉が防止され、各巻線磁芯816a〜816dの磁気回路(磁束分布)が安定し、回転角度を高精度に検出することが可能となる。
また、実施形態8に係るレゾルバ800によれば、各巻線磁芯816a〜816dの内側には磁束帰路台820a〜820dが設置されているため、各巻線磁芯816a〜816dの磁気回路(磁束分布)が安定し、回転角度をさらに高精度に検出することが可能となる。
また、実施形態8に係るレゾルバ800によれば、固定子810と回転子830とは軸方向に離隔して配置されることとなるため、レゾルバ800を機器に組み込む際、固定子810の横方向から回転子830を挿入することが可能となる。
また、実施形態8に係るレゾルバ800によれば、輪状基板812に対して分割固定子板814a,814b,814c,814dを配置する作業を行う際に位置決め構造813を利用することが可能となるため、当該作業を容易に行うことが可能となる。
なお、実施形態8に係るレゾルバ800は、輪状基板の構造が異なる点以外の点では、実施形態1に係るレゾルバ100と同様の構成を有するため、実施形態1に係るレゾルバ100が有する効果のうち該当する効果をそのまま有する。
以上、本発明のレゾルバを上記の各実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において実施することが可能であり、例えば、次のような変形も可能である。
(1)実施形態2に係るレゾルバ200においては、シートコイルとして、基材の片面に金属線が形成されたシートコイルを用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、基材の両面に金属線が形成されたシートコイルを用いることもできる。
(2)上記の各実施形態に係るレゾルバ100〜800においては、固定子として、4個又は8個の巻線磁芯を有する固定子を用いているが、本発明はこれに限定されるものではない。10個、12個、16個その他の個数の巻線磁芯を有する固定子を用いてもよい。
(3)上記の各実施形態に係るレゾルバ100〜800においては、回転子として、1Xタイプ又は2Xタイプの回転子を用いているが、本発明はこれに限定されるものではない。3Xタイプ、4Xタイプ、5Xタイプ、7Xタイプ、10Xタイプ、14Xタイプその他のタイプの回転子を用いてもよい。
(4)なお、上記の各実施形態においては、本発明のレゾルバについて詳細に説明しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、上記各実施形態に係るレゾルバ100〜800が軸方向に複数個重合して配設された角度検出装置も本発明の範囲に含まれる。
本発明の角度検出装置によれば、本発明のレゾルバ(各実施形態に係るレゾルバ100〜800)を互いに位相をずらして動作させるとともに、出力巻線からの複数の出力電圧のすべてを用いて信号処理することにより、1つのレゾルバからなる角度検出装置と比べて、高精度な角度検出装置となる。
100,200,300,400,500,600,700,800,900,950…レゾルバ、110,210,310,410,510,610,710,810,901,951…固定子、112,212,312,412,512,612,712,812…輪状基板、114a〜114d,214a〜214d,314a〜314d,414a〜414h,514a〜514d,614a〜614d,714a〜714d,814a〜814d…分割固定子板、116a〜116d,216a〜216d,316a,316d,416a,416h,516a〜516d,616a〜616d,716a〜716d,816a〜816d…巻線磁芯、118a〜118d,218a〜218d,318a,318d,418a,418h,518a〜518d,618a〜618d,718a〜718d,818a〜818d…固定子巻線、120a〜120d,220a〜220d,320a,320d,420a,420h,520a〜520d,620a〜620d,720a〜720d,820a〜820d…磁束帰路台、130,230,330,430,530,630,730,830,905,955…回転子、132,232,332,432,532,632,732,832…輪状回転子板、134,234,334,434,534,634,734,834…空隙形成板、136,236,336,436,536,636,736,836…板内面、813…位置決め構造、902,952…スロット、903,953…突極、904,954,R…励磁巻線、906,907,956,957,Sa,Sb…出力巻線、908,958…SIN出力電圧、909,959…COS出力電圧、θ…回転角度、α1,α2,α3,α4…円周方向に沿って隣接する巻線磁芯の中心間角度、R1,R2,S1,S2,S3,S4…端子