JPH0357915A - 磁気レゾルバ - 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】 く産業上の利用分野〉 本発明はステータ板を２枚重ね合わせてステタを構成し
た磁気レゾルバの改良に関するものである． く従来の技術〉 このような磁気レゾルバとしては、本出願人による特願
昭６３−３０９８８号の出願明細書に記載されたものが
あった． この磁気レゾルバは、先端に一定ビッチｐで歯が形戒さ
れた突極が複数個設けられたステータ板を２枚用い、こ
れらのステータ板を隣合う突極間で歯の位相をｐ／４だ
けずらして重ね合わせ、ステータを構成する． このように構成したステータで、一方のステタ板の（２
）前記０゜相コイルはＥｃｏｓωｔなる電圧信号（Ｅは
電圧の振幅、ωは角速度、ｔは時間）で励磁しく以下、
このコイルをｓｉｎ相のコイルとする》、他方のステー
タ板の（２）前記０゜相コイルはＥｓｉｎωｔなる電圧
信号で励磁し（以下、このコイルをＣＯＳ相のコイルと
する）、励磁によって各コイルの両端に発生する電圧を
もとに回転を検出する． このような磁気レゾルバでは、２枚のステータ板の歯の
位相差ｐ／４に生じる機械的誤差は、励磁信号Ｆ，ｓｉ
ｎωｔとＥｃｏｓωｔの電気角を調整することによって
除去していた． く発明が解決しようとする課題〉 磁気レゾルバでは、ステータまたはロータの真円度に誤
差があると、ロータの回転によりロータ・ステータ間の
ギャップが変動する．これによって、磁気レゾルバの検
出信号に高次のリップルが生じ検出精度が悪くなる． 前述した磁気レゾルバでは、このような真円度の誤差ま
では補正できない． 本発明はこのような問題点を解決するためになされたも
のであり、ロータとステータに生じる真円度の誤差を有
効に低減できる磁気レゾルバを実現することを目的とす
る． く課題を解決するための手段〉 本発明は次のとおりの構成にした磁気レゾルバである． （１）先端にピッチｐで歯が形成された突極が４ｎ個（
ｎは整数）設けられていて、各突極の歯の位相は突極の
配列順に従ってｐ　／　４ずつずれていき、配列順に従
ってＯ゜突極、９０゜究極、１８０゜究極、２７０゜突
極をなしているステータ板と、このステータ板を非磁性
体部材を挟んで２枚、一方のステータ板の０゜究極と他
方のステータ板の９０゜究極を重ね合わせて構成したス
テータと、前記各（２）前記０゜相コイルと、 一方のステータ板に巻かれたコイルは Ｅｓｉｎωｔなる電圧（Ｅは電圧の振幅、ωは角速度、
ｔは時間）で励磁し、他方のステータ板の（２）前記０
゜相コイルはＥｃｏｓωｔなる電圧で励磁する信号源と
、 隣合う０゜突極と９０゜（２）前記０゜相コイルどうし
を直列に接続したコイルの直列接続したコイルのベアで
、 ｉ＝　ｌ　．　　２・・・ の機械角を隔てた位置にあるベアどうしを直列に接続し
たコイルの機械角を隔てた位置にあるペアどうしを並列
に接続した０゛相コイルと、隣合う１８０゜突極、この
ように直列接続したものどうしを直列に接続したコイル
の直列接続したｌ＝　１　　２・・・ の機械角を隔てた位置にあるベアどうしを直列に接続し
たコイルの機械角を隔てた位置にあるペアどうしを並列
に接続した１８０゜相コイルと、前記一方のステータ板
の０゜相コイルと１８０°相コイルの両端電圧の差をと
り、他方のステータ板の０°相コイルと１８０゜相コイ
ルの両端電圧の差をとり、これら２つのを差を加算して
前記ロータの回転検出信号を検出する演算回路、を具備
した磁気レゾルバ． （２）前記０４相コイルは、隣合う０°突極と９０”（
２）前記０゜相コイルどうしを直列に接続したコイルｆ
＝１．　　２・・・ の機械角を隔てた位置にあるペアどうしを直列に接続し
たコイルの機械角を隔てた位置にあるペアどうしを直列
に接続したものであり、 前記１８０゜相コイルは、隣合う１８０゜突極と２７０
゜（２）前記０゜相コイルどうしを直列にｌ＝１．　　
２・・・ の機械角を隔てた位置にあるベアどうしを直列に接続し
たコイルの機械角を隔てた位置にあるペアどうしを直列
に接続したものであることを特徴とする請求項（１）項
記載の磁気レゾルバ。

〈作用〉 このような本発明では、ｓｉｎ相のコイルが巻かれた突
極とｃｏｓ相のコイルが巻かれた突極を、３６０゜／（
突極数）だけ機械角をずらして重ね合わせることにより
、真円度の誤差によってコイルのインダクタンスに生じ
る誤差戒分を有効に除去する。

く実施例〉 以下、図面を用いて本発明を説明する．第１図は本発明
の一実施調の構成図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は
（ａ）図のＸ−Ｘ部分の断面図である。

図で、１は円筒形状で内周に一定ビッチｐで歯２が形成
されたロータである． ３はロータ１の内開に配置されたステータであり、２枚
の同一形状のステータ板３１と３２を非磁性体部材３３
を挟んで重ね合わせて構成している． 各ステータ板３１と３２には、４ｎ個（ｎは整数）例え
ば１６個の突極３１ｌ１〜３１１＋ｅと３２１，〜３２
１＋ｓが設けられている．これらの突極の先端には歯２
と対向するピッチｐの歯４が形成されている．図では、
突極３１１，〜３１１＋ｓだけしか示されていないが、
突極３２１１〜３２ｌ＋ｓはステータ板３１の下に重ね
合わせて配置されている。突極に形成された歯の位相は
突極の配列順に従ってｐ／４ずつずれている．例えば、
突極３１ｌ，の歯に対して、突極３１１２．３１１３．
３１１４の歯の位相は、それぞれｐ／４．２ｐ／４．３
ｐ／４ずつずれている， 突極３１１＋　．３１１２　，３１１：＋　．３１１４
をそれぞれ０°突極，９０°突極，１８０’突極，２７
０゜突極とする，以下、突極の配列順に従ってＯ゜突極
，９０゜究極，１８０゜突極，２７００突極を繰り返し
ている， ステータ板３２の突極の位相についてもステータ板３１
と同様になっている。

突極３１１，〜３１１＋ａと３２１１〜３２Ｉ，θには
、それぞれコイル３１２１〜３１２＋ｅと３２２１〜３
２２＋ｓが巻かれている． ４１はコイル３１２１〜３１２＋ｓを Ｅｃｏｓωｔなる電圧信号（Ｅは電圧の振幅、ωは角速
度、ｔは時間）で励磁する信号源、４２はコイル３２２
＋〜３２２＋ｅをＥｓ　ｉ　ｎωｔなる電圧信号で励磁
する信号源である．このため、コイル３１２＋〜３１２
１ｅはｓｉｎ相のコイル、コイル３２２．〜３２２，ｇ
はｃｏｓ相のコイルになる． ５はコイルの両＠電圧をもとにロータ１の回転を算出す
る演算回路である． ここで、コイルの接続のしかたについて説明する． 第２図は２枚のステータ板に巻かれたコイルを示した説
明図である． ステータ板３１では、（ａ）図に示すように隣合う（２
）前記０゜相コイルを直列に接続してコイルＬ１〜Ｌ８
を形成している。

さらに、コイルし１〜Ｌ日は第３図に示すように接続す
ることによってＯ゜相コイルＬｓｏを形成し、第４図に
示すように接続することによって１８０゜相コイルＬｓ
＋を形成ずる． 一方、ステータ板３２でも（ｂ）図に示すように隣合う
コイルどうしを直列に接続してコイルし，〜１，８を構
成している． さらに、コイルし，〜Ｌ８は第３図に示すように接続す
ることによってＯ゜相コイルＬｃｏを横戒し、第４図に
示すように接続することによって１８０゜相コイルＬＣ
Ｉ　を構成する．なお、第３図と第４図では、コイルし
，とＬ５＋Ｌ２と１、６のように、１８０゛の機械角を
隔てた位置にあるコイルへアどうしか接続されているが
、の機械角を隔てた位置にあるコイルベアどうしを直列
に接続する。

また、この機械角を隔てた位置にあるペアどうしを並列
に接続して０゛相コイルと１８０゜相コイルを構成して
いるが、直列接続したものどうしを直列に接続してＯ゜
相コイルと１８０゜相コイルを構成してもよい．例えば
、コイルＬ，とＬ５を直列接続したものとコイルＬ３と
Ｌ７を直列接続したものを直列に接続してＯ゜相コイル
を構成してもよい． ステータ板３１と３２は、中心０１と０２、中心を通る
線Ｘ　，Ｘ　，とＸ２　　Ｘ２合わせて重ね合わされて
いる．これによって、ステータ板３１と３２の間では２
２，５゜の機械角をずらして対応するコイルが重ね合わ
せられる。

このように接続されたコイルの両端電圧をもとに回転検
出信号を算出する演算回路５の構成例を第５図に示す． このように構成された磁気レゾルバでは、ロータとステ
ータに生じた真円度の誤差は次のようにして除去される
． ステータまたはロータに真円度の誤差があると、ロータ
１がθだけ回転したときに各（２）前記０゜相コイルの
インダクタンスしは次のように変化する． Ｌ＝ＬＯ（１＋Δ，ｓｉｎ（θ十Ｆ＋　）十Δ２ｓｉｎ
（２θ＋９！）２）−・・＋ｍｓ　ｉ　　ｎ　　（Ｎθ
）｝　　　　　　　　　■Ｌ０　：インダクタンス、Ｆ
ｉｌψ２：位相差、ｍ：定数、Δ１．Δ２：変動分の振
幅、Ｎ：ロータの歯数 ここで、θはロー夕の歯の１ピッチ分を３６０゜とする
回転角である。

■式では、インダクタンスの値はロータ・ステータ間の
ギャップとリニアの関係があるものとした。この式で、
Δ１ｓｉｎ（θ十Ｐ＋）＋Δ２ｓｉｎ（２θ＋ψ２）・
・・は真円度の誤差によりロータ・ステータ間のギャッ
プがロータの回転に伴って変動することにより生じる誤
差である。

また、回転角θによって位相変調されるｍｓｉｎ（Ｎθ
）が信号成分である． ここで、θは第２図の上の方にあるＸ１とＸ２で示され
る位置を０゜としている． ｓｉｎ相のコイルが巻かれたステータ板３１では、ロー
夕がθだけ回転したときの各コイルし，〜Ｌ８の平均イ
ンダクタンスは、Δを変動率として、次式のとおりにな
る． これらの式では、コイルＬ，〜Ｌ８のインダクタンスと
してもＩ−１〜Ｌ８を用いた．従って、０゜相コイルの
インダクタンスＬＳＯは次式のとおりになる． 一方、 １　８００ 相コイルのインダクタンス ＬＳ は次式のとおりになる． 一■ θ′　＝θ＋４５゜ ■式で、 ’ｌ＜＝ｔ　で１７ ｌ・２で１ｔ Ｌ，−偶＝Ｌ， ＬＯ’ｉ　・ム（／一△”ｓｉｎ’２ｅ）となる． これらの式で、 ｋが奇数の場合は変動分が含よ れない． ｋ＝２， ６，・・・の場合すなわち ｋ＝　（４　（１−１）＋２１の形で表わされる場合は
く！＝１．２・・・）、変動分は２次の項として現れる
。ここで、ｌ〉Δ》Δ２より、２次の変動分は１一分に
小さいとして無視できる． ｋ＝４．８・・・の場合すなわちｋ＝４１で表わされる
場合は、変動分は１次の項になる．本発明ではこの項を
低減することを特徴としている．すなわち、ｋ＝４　／
では、 Ｌｓｏ”Ｉ、。｛１＋Δｓｉｎ（４ｆθ）｝となる。従
って、４１次の成分が誤差となって現れる． 同様にして、■式でも Ｌｓ＋＝Ｌｏ（１＋Δｓｉｎ（４ｌθ′）｝＝Ｌｏ（１
−Δｓｉｎ（４１θ）｝ となり、４１次の成分が誤差となる． ４１次の誤差成分と信号或分を考慮すると、コイルＬＧ
　Ｏ　＋　Ｌ　Ｓ　，の両＠電圧ＶｓＯ　，Ｖ５　，は
Ｖｓｊ＝　ハ（　Ｊ−Δｓ’ｍ　（４ノρノ−ｍｓｉｎ
Ｎθ）ｖｓｗｔ第５図のアングラｌでとったこれらの電
圧の差は次のとおりになる． ’Ｊｓｏ　−　Ｖｓ＋　・２Ａ　（△Ｓｉｎ（４１ｅ）
＋ｍｓ１ｎ　ＮＯＪ　Ｃｏｓｕｔステータ板３２に巻か
れたコイルについてもステータ板３１に巻かれたコイル
と同様に、アンプ５２でとったコイルＬＣＯとＬＣＩの
両端電圧ＶＣＯとＶＣＩの差は次のとおりになる。

この式で、ψはｓｔｎ相のコイルとＣＯＳ相のコイルの
機械的ずれである． 加算器５３でとった最終的な磁気レゾルバの出力ｖｓｚ
ｏは次のとおりになる． ＶＳｒｑ　＝　Ｖｓｏ　−　Ｖｓ＋　＋　Ｖｔｏ　−　
Ｖｔ　＋＝　２Ａ．．，　Ｓｉｎ　（　Ｎθ＋ｗｔ）■
式の右辺第１項は信号成分になり、 右辺第２ 項は誤差成分になる．誤差成分を小さくするには、の最
大値が最小になるように゛ψを選ぶ必要がある．この式
の中の４１＝４．８．１２・・・のうち、変動分の大き
い４ｌ＝４に着目すると、 Ｆ＝２２．５°のときに■式の第２項が１になって誤差
が最小になる。この角度は、 ３６０゜／１６に相当している。

一般的に、ψ＝３６０″″／突極数とすれば、誤差成分
は最小になる。

なお、実施例ではアウタ・ロータ型の磁気レゾルバであ
ったが、インナ・ロータ型の構成にしてもよい． く効果〉 本発明によればロータとステータの真円度の誤差により
検出信号に生じた変動分で、信号戊分に大きな影響を与
える４１次の誤差成分を有効に除去できる。これによっ
て、真円度の誤差の影響を低減し、高精度の検出信号が
得られる．

【図面の簡単な説明】

第ｌ図は本発明の一実施例の構成図、第２図〜第４図は
コイルの接続のしかたを示した説明図、第５図は演算回
路の具体的構成例を示した図である。 １・・・ロー夕、２．５・・・歯、３・・・ステータ、
３１．３２・・・ステータ板、３１１，〜３１１＋ｓ，
３２１，〜３２１＋　ｓ・・・突極、３１２，〜３１２
＋ｓ．３２２，〜３２２＋　ｅ・・・コイル、４１．４
２・・・信号源、５・・・演算回路．

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）先端にピッチｐで歯が形成された突極が４ｎ個（
   ｎは整数）設けられていて、各突極の歯の位相は突極の
   配列順に従ってｐ／４ずつずれていき、配列順に従って
   ０゜突極、９０゜突極、１８０゜突極、２７０゜突極を
   なしているステータ板と、このステータ板を非磁性体部
   材を挟んで２枚、一方のステータ板の０゜究極と他方の
   ステータ板の９０゜突極を重ね合わせて構成したステー
   タと、前記各突極に巻かれたコイルと、 一方のステータ板に巻かれたコイルは Ｅｓｉｎωｔなる電圧（Ｅは電圧の振幅、ωは角速度、
   ｔは時間）で励磁し、他方のステータ板の突極に巻かれ
   たコイルはＥｃｏｓωｔなる電圧で励磁する信号源と、 隣合う０゜究極と９０゜究極に巻かれたコイルどうしを
   直列に接続し、この直列接続したコイルのペアで、 （３６０゜／突極数１８）×ｉ ただし（３６０゜／突極数１８）×ｉ＜３６０゜ｉ＝１
   、２・・・ の機械角を隔てた位置にあるペアどうしを直列に接続し
   、このように直列接続したものどうしを並列に接続した
   ０゜相コイルと、 隣合う１８０゜突極と２７０゜突極に巻かれたコイルど
   うしを直列に接続し、この直列接続したコイルのペアで
   、 （３６０゜／突極数１８）×ｉ ただし（３６０゜／突極数１８）×ｉ＜３６０゜ｉ＝１
   、２・・・ の機械角を隔てた位置にあるペアどうしを直列に接続し
   、このように直列接続したものどうしを並列に接続した
   １８０゜相コイルと、 前記一方のステータ板の０゜相コイルと １８０゜相コイルの両端電圧の差をとり、他方のステー
   タ板の０゜相コイルと１８０゜相コイルの両端電圧の差
   をとり、これら２つのを差を加算して前記ロータの回転
   検出信号を検出する演算回路、を具備した磁気レゾルバ
   。
2. （２）前記０゜相コイルは、隣合う０゜突極と９０゜突
   極に巻かれたコイルどうしを直列に接続し、この直列接
   続したコイルのペアで、 （３６０゜／突極数１８）×ｉ ただし（３６０゜／突極数１８）×ｉ＜３６０゜ｉ＝１
   、２・・・ の機械角を隔てた位置にあるペアどうしを直列に接続し
   、このように直列接続したものどうしを直列に接続した
   ものであり、 前記１８０゜相コイルは、隣合う１８０゜突極と２７０
   ゜突極に巻かれたコイルどうしを直列に接続し、この直
   列接続したコイルのペアで、（３６０゜／突極数１８）
   ×ｉ ただし（３６０゜／突極数１８）×ｉ＜３６０゜ｉ＝１
   、２・・・ の機械角を隔てた位置にあるペアどうしを直列に接続し
   、このように直列接続したものどうしを直列に接続した
   ものであることを特徴とする請求項（１）項記載の磁気
   レゾルバ。