JPS641608Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は、ステータ極とロータに夫々複数の
歯を設けた項分解能形の可変磁気抵抗型回転位置
検出器に関し、特にそのような回転位置検出器に
おける入力角度対出力信号特性のリニアリテイの
改善に関する。

ステータ極とロータに夫々複数の歯を設けた多
極形の可変磁気抵抗型回転位置検出器は特願昭55
−164665号明細書に開示されている。そこに開示
された回転位置検出器の一例を示すと、第１図
ａ，ｂのようである。回転位置検出器において、
ステータ１は４つの磁極１Ａ，１Ｂ，１，１
を円周方向に略90度の間隔で配して成り、各極に
は１次コイル２Ａ〜２と２次コイル３Ａ〜３
が巻かれている。各極１Ａ〜１によつて囲まれ
た空間内にロータ（鉄心）４が配されており、各
極とロータ４との間でギヤツプを介して磁気回路
が夫々形成される。ロータ４の回転軸５には検出
対象である回転角度θが与えられる。ロータ４の
円周側面には溝部４ａと突起部４ｂとから成るス
ロツト歯が等ピツチで形成されている。また、ス
テータ１の各磁極１Ａ，１Ｂ，１，１の端面
（ロータ４と対向する面）にも、ロータ４の歯の
ピツチにほぼ対応したピツチのスロツト歯（溝部
１ａと突起部１ｂ）が夫々形成されている。ロー
タ４の歯４ａ，４ｂとステータ１の各磁極１Ａ乃
至１の歯１ａ，１ｂとの対応関係は、対を成す
磁極同士（１Ａと１または１Ｂと１）では1/
２ピツチに相当する機械的位置ずれが生じるよう
になつている。これにより一方の磁極１Ａまたは
１Ｂとロータ４との間のパーミアンスと他方の磁
極１または１とロータ４との間のパーミアン
スとが歯の１ピツチを１サイクルとして差動的に
変化する。また、各磁極対（１Ａ，１と１Ｂ，
１）の間では1/4ピツチの機械的位相ずれが生
じるようになつている。その結果、各極１Ａ，１
Ｂ，１，１におけるロータ４とステータ１と
の間のパーミアンスP_A，P_B，Ｐ_A，Ｐ_Bは、回転角
度θを変数とする次のような関数で示されるもの
となる。

P_A＝P₀＋P₁sinNθ P_B＝P₀−P₁cosNθ Ｐ_A＝P₀−P₁sinNθ Ｐ_B＝P₀＋P₁cosNθ ここでＮはロータ４の１円周に設けられている
歯数（図では９）、P₀，P₁は定数、である。従つ
て、１次コイル２Ａ〜２を適宜の交流信号によ
つて励磁したとき各２次コイル３Ａ〜３で得ら
れる出力電圧の実効レベルe_A〜e_Bは等価的に次の
ように表わすことができる。e₀，e₁は定数であ
る。

e_A＝e₀＋e₁sinNθ e_B＝e₀−e₁cosNθ ｅ_A＝e₀−e₁sinNθ ｅ_B＝e₀＋e₁cosNθ しかし、実際には製作した物ではθに対する出
力電圧は上記式のように正確にはならず、入力角
度対出力信号特性のリニアリテイに多少の誤差が
生じる。その誤差要因は、(1)歯形形状によるも
の、(2)ステータの偏心及びコイルの特性のばらつ
きによるもの、(3)ロータ偏心によるもの、などが
大部分を占める。中でも、(1)の歯形誤差が誤差要
因の大半を占めるので、この歯形誤差を改善する
ことによりリニアリテイを大幅に改善することが
できる。

この考案は上述の点に鑑みてなされたもので、
歯形形状を要因とするリニアリテイ誤差分を改善
することにより、高分解能形の可変磁気抵抗型回
転位置検出器のリニアリテイを大幅に改善するこ
とを目的とする。

以下添付図面を参照してこの考案の一実施例を
詳細に説明しよう。

歯形形状を要因とする誤差分を含む出力電圧の
一例を示すと第２図ａの実線のようである。これ
は１相分の出力電圧（例えば前述のe_A）を示すも
のであるが、他の相（e_B，e_A，e_B）でも同様の誤
差が現われる。破線は正しい正弦波カーブ、つま
りe_A＝e₀＋e₁sinNθのカーブを示す。同図ａから
誤差電圧を抽出するとｂのようになる。つまり、
ロータ歯４ａ，４ｂの１ピツチ（１歯）につき３
サイクルの割合で誤差電圧が現われる。この考案
によれば、各相（各極１Ａ〜１）毎に、1/6歯
ピツチずれた磁気抵抗変化を生じさせる手段を付
加し、誤差電圧を相殺するようにしている或る極
（相）における第２図ａと同様の電圧が第３図ａ
のＥ１であり、これよりも1/6歯ピツチずれた電
圧がＥ２である。このＥ１とＥ２を同じ極に生じ
させ、これらを加算したものを該極の出力電圧と
して用いる。電圧Ｅ１，Ｅ２を正規の三角関数波
形Ｅ１′，Ｅ２′と誤差電圧波形e1′，e2′とに分解
して示すと、第３図ｂのようになる。誤差電圧波
形e1′，e2′が逆相であるため、Ｅ１とＥ２の加算
によつてこれらのe1′，e2′が打消され、正規の三
角関数波形Ｅ１′（実質的にsinNθ）とＥ２′（実
質的にsin（Nθ−30゜））のみを加算したものが得ら
れる。従つて、Ｅ１とＥ２を加算した電圧波形は
第３図ｃのように正規の三角関数波形（実質的に
sin（Nθ−15゜）の波形）となり、歯形による誤差
を含まないものとなる。

1/6歯ピツチずれた磁気抵抗変化を各極毎に付
加する手段の一例として、第４図に示すように、
ステータ１側の歯１ａ，１ｂ−１，１ｂ−２の歯
ピツチ（１ｂ−１と１ｂ−２の間隔）とロータ４
の歯４ａ，４ｂとの歯ピツチとの間にロータ歯の
１／６ピツチ分の差を設定する方法を挙げることが
できる。極１Ａについて図示されているが、他の
極１Ｂ，１，１についても同様である。ステ
ータ歯とロータ歯の1/6ピツチ分の差により、ス
テータ歯の一方の突起部１ｂ−１とロータ４との
間の磁気抵抗変化（パーミアンス変化）は他方の
突起部１ｂ−２とロータ４との間の磁気抵抗変化
に対してロータ歯の1/6ピツチ分の回転角に対応
する位相ずれを有する。その結果、突起部１ｂ−
１に関する磁気抵抗に対応する出力電圧成分は第
３図のＥ１のようになり、突起部１ｂ−２に関す
る磁気抵抗に対応する出力電圧成分はＥ２のよう
になる。これらの成分は極１Ａの２次コイル３Ａ
によつて同相加算した状態で取り出されるので、
第３図ｃのように誤差分を相殺した出力電圧が得
られる。尚、第４図では、ステータ歯の間隔がロ
ータ歯よりも1/6ピツチ広いが、1/6ピツチ狭くし
ても同様の効果を得る。

第５図の実施例では、ステータ側の歯１ａ，１
ｂとロータ側の歯４ａ，４ｂのピツチは等しい
が、ロータ４が２列の歯列４−１，４−２を含
み、第６図のロータ歯展開図に示すように両歯列
４−１，４−２の歯並びが1/6ピツチずれている。
従つて、各極１Ａ〜１において、一方のロータ
歯列４−１とステータ歯との間の磁気抵抗変化
は、他方のロータ歯列４−２とステータ歯との間
の磁気抵抗変化に対してロータ歯の1/6ピツチ分
の回転角に対応する位相ずれを有する。その結
果、一方のロータ歯列４−１に対応する各極の出
力電圧成分は第３図のＥ１のようになり、他方の
ロータ歯列４−２に対応する出力電圧成分はＥ２
のようになる。従つて、各極の出力電圧はＥ１と
Ｅ２を加算合成したものであり、第３図ｃのよう
に誤差分を相殺したものとなる。

第７図に示すようにロータ歯４ａ，４ｂにねじ
り（スキユー）を加えても第５図，第６図と同等
の効果を得ることができる。ロータ４の軸方向の
長さをｌとすると、l/2につき1/6ピツチ分の傾き
が生じるようにロータ歯４ａ，４ｂにねじりを設
ける。そうすると、第６図のように1/6ピツチず
れた２列のロータ歯列４−１，４−２を設けたの
と同等の磁気抵抗変化が各極とロータ４との間で
回転角度θに応じて生じる。勿論、第７図の場合
もロータ歯４ａ，４ｂのピツチとステータ歯１
ａ，１ｂのピツチは等しい。また、ステータ歯１
ａ，１ｂの歯並びは軸方向に平行である。

ステータ歯１ａ，１ｂもしくはロータ歯４ａ，
４ｂに第４図乃至第７図に示すような改良を加え
たこの考案に係る回転位置検出器は、特願昭55−
164665号明細書中に示されたように、電圧型もし
くは位相型のどちらででも動作させることができ
る。電圧型で動作させる場合は、各極１Ａ〜１
の１次コイル２Ａ〜２を共通の交流信号で励磁
し、磁気抵抗が差動的に変化する極１Ａと１の
２次コイル３Ａ，３を逆相接続して差動出力電
圧を取り出し、同様に差動的に磁気抵抗が変化す
る極１Ｂと１の２次コイル３Ｂ，３を逆相接
続して差動出力電圧を取り出す。位相型で動作さ
せる場合は、極１Ａと１を正弦波信号によつて
互いに逆相で励磁し、極１Ｂと１を余弦波信号
によつて互いに逆相で励磁し、各極１Ａ〜１の
出力電圧を加算して取り出し、整流せずに利用し
て、１次の交流信号と２次の交流信号との位相差
を測定する。尚、第１図では磁気回路が径方向に
形成される例が示されているが、磁気回路が軸方
向に形成されるようにロータ、ステータの構造を
設定した場合もこの考案を適用することができる
のは勿論である。

以上説明したようにこの考案によれば、ステー
タ歯とロータ歯の関係を改良することにより歯形
に起因するリニアリテイの誤差を改善することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図ａはステータ極とロータに夫々複数の歯
を設けた高分解能形の可変磁気抵抗型回転位置検
出器の一例を示す径方向断面図、同図ｂは同検出
器の軸方向断面図、第２図ａは同検出器のステー
タ極の１つに生じる出力電圧の一例を示すグラフ
で実線は歯形形状に起因する誤差成分を含む波形
を示すもの、破線は誤差成分を除去した正しい正
弦波カーブを示すもの、同図ｂはａの実線波波形
に含まれる誤差成分を抽出して示すグラフ、第３
図はこの考案に従つて歯形による誤差成分を除去
する際の動作を説明するグラフであり、ａは1/6
歯ピツチずれた２つの出力電圧の状態を回転角度
を横軸にとつて示すもの、ｂはａの波形における
正しい正弦波成分と誤差成分とを分解して示すも
の、ｃはａの２つの波形を加算合成したものを示
すもの、第４図はこの考案一実施例を１つのステ
ータ極とロータ歯の一部に限つて拡大して示す
図、第５図はこの考案の別の実施例を示す径方向
断面図、第６図は第５図におけるロータの２つの
歯列の状態を展開して示す図、第７図はこの考案
の更に別の実施例を示すロータ歯の展開図、であ
る。 １……ステータ、１Ａ，１Ｂ，１，１……
ステータの極、２Ａ〜２……１次コイル、３Ａ
〜３……２次コイル、４……ロータ、１ａ，１
ｂ……ステータの極端部に設けられた歯（溝部と
突起部）、４ａ，４ｂ……ロータの外周に設けら
れた歯（溝部と突起部）、１ｂ−１，１ｂ−２…
…ステータ歯の突起部、４−１，４−２……ロー
タの歯列。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １ 複数の極、この各極を励磁するための１次コ
   イル、及び２次コイルを具備したステータと、
   ギヤツプを介して前記ステータの極に対向する
   ロータとを具え、前記ロータと前記ステータ極
   との対向面に夫々歯を設けて、ロータ歯の１ピ
   ツチ分の回転角を１サイクルとする磁気抵抗変
   化を前記各極に生じさせ、回転角に対応する出
   力信号が前記磁気抵抗に応じて前記２次コイル
   に得られるようにした可変磁気抵抗型回転位置
   検出器において、前記ロータ歯のほぼ1/6ピツ
   チに相当する回転角だけ互いにずれた複数の磁
   気抵抗変化成分を前記各極毎に生じさせるよう
   に前記ロータ歯とステータ歯の関係を設定し、
   この複数の磁気抵抗変化成分を合成した磁気抵
   抗変化が各極毎に得られるようにしたことを特
   徴とする可変磁気抵抗型回転位置検出器。 ２ 前記各極におけるステータ歯の１ピツチ分の
   角度が前記ロータ歯の１ピツチ分の角度に対し
   て該ロータ歯の1/6ピツチ相当の差を示すよう
   に、該ステータ歯とロータ歯のピツチを異なら
   せたことを特徴とする実用新案登録請求の範囲
   第１項記載の可変磁気抵抗型回転位置検出器。 ３ 前記ステータ歯とロータ歯のピツチは等し
   く、該ロータ歯が、歯並びが1/6ピツチ相当の
   角度だけずれた２つの歯列から成るものである
   実用新案登録請求の範囲第１項記載の可変磁気
   抵抗型回転位置検出器。 ４ 前記ステータ歯とロータ歯のピツチは等し
   く、該ロータ歯が該ステータ歯の歯並びに対し
   て所定角だけねじれた状態で配列されている実
   用新案登録請求の範囲第１項記載の可変磁気抵
   抗型回転検出器。