JP2008268159A - 角度検出器 - Google Patents

Abstract

【課題】 軸倍角の大きなレゾルバやシンクロであっても、小型化およびコスト低減が容易に可能となり、かつ巻線自動化も容易に可能な角度検出器を提供すること。
【解決手段】 軸倍角３２Ｘの振幅変調型レゾルバを例にとれば、固定子鉄心１の巻線用溝２の数を軸倍角の２倍よりも少ない１６個とし、回転子鉄心４の巻線用溝５の数は通常通り軸倍角の２倍の６４とする。巻線用溝２の歯３には小歯３１を１個以上設ける。本例では２個設けており、小歯３１の総数は軸倍角３２Ｘと等しい数である。
【選択図】 図２

Description

本発明は角度検出器に係り、特に、軸倍角の大きなレゾルバやシンクロであっても小型化およびコスト低減が容易に可能となり、かつ巻線自動化も容易に可能な角度検出器に関する。

一般に、レゾルバを構成する回転子鉄心および固定子鉄心には、軸倍角の２倍以上または２倍を超える数の巻線用溝が必要である。したがって従来、軸倍角が大きいレゾルバを製作する場合は、巻線用溝数が多いものとなり、さらに回転子鉄心および固定子鉄心のサイズも、巻線用溝数に応じて大きいものとなっていた。

図６は、軸倍角の大きいレゾルバについて、従来型の固定子鉄心および回転子鉄心の構成例を示す平面図である。本例は軸倍角３２Ｘのレゾルバであり、したがって、図示するように設けられる巻線溝４２、４５の数は、固定子鉄芯４１は６４個、回転子鉄芯４４は７２個である。このように軸倍角の大きいレゾルバでは従来、軸倍角の規模に応じて相当のサイズ拡大が避けられなかった。

レゾルバ等の角度検出器における小サイズ化の課題を含む提案としては、たとば後掲特許文献に掲げるもの等がある。なお、該文献開示の技術は、レゾルバのモータ軸方向のサイズをより小形化するために、モータ軸方向に沿って配置される単極レゾルバおよび多極レゾルバにおいて、単極レゾルバのレゾルバステータはモータステータに空隙のみを介して隣接させ、多極レゾルバのレゾルバステータは単極レゾルバのレゾルバステータに空隙のみを介して隣接させる、という構成に係るものである。

特開２００６−２８８１５９「レゾルバ装置及びレゾルバ装置を搭載したモータ装置」

さて、特許文献１に開示された技術は上述の通り、モータ軸方向のサイズをより小形化するための構成を提案したものである。しかし、軸倍角が大きくなった場合の径方向の小サイズ化については、該特許文献を始めとして、未だに充分な解決手段が提案されているとはいえない。

上述の通り、軸倍角が大きいレゾルバ等角度検出器は、巻線溝数が多くなり、それにしたがって回転子鉄心および固定子鉄心のサイズは当然ながら大きくなるが、結局それに伴い、角度検出器の小型化は困難となり、また製造コストの低減も困難なものとなっていた。さらに軸倍角の大きい角度検出器における巻線の自動化にも、障害となっていた。

本発明が解決しようとする課題は、上記従来技術の問題点を踏まえ、軸倍角の大きなレゾルバやシンクロであっても、小型化およびコスト低減が容易に可能となり、かつ巻線自動化も容易に可能な角度検出器を提供することである。

本願発明者は上記課題について検討した結果、出力側となる回転子鉄心または固定子鉄心いずれかの溝数を減らすとともに、その鉄心の各歯に小歯を形成することによって上記課題の解決が可能であることを見出し、本発明に至った。すなわち、上記課題を解決するための手段として本願で特許請求される発明、もしくは少なくとも開示される発明は、以下の通りである。

（１） 出力側の巻線用溝数が軸倍角の２倍よりも少ないことを特徴とする、角度検出器。
（２） 出力側の巻線用溝数が施される巻線の相数以上であることを特徴とする、（１）に記載の角度検出器。
（３） 出力側である固定子鉄心の巻線用溝数が軸倍角の２倍よりも少ないことを特徴とする、（１）または（２）に記載の角度検出器。
（４） 固定子鉄心の各々の歯にそれぞれ１個以上の小歯が形成されていることを特徴とする、（３）に記載の角度検出器。
（５） 出力側である回転子鉄心の巻線用溝数が軸倍角の２倍よりも少ないことを特徴とする、（１）または（２）に記載の角度検出器。
（６） 回転子鉄心の各々の歯にそれぞれ１個以上の小歯が形成されていることを特徴とする、（５）に記載の角度検出器。
（７） 固定子鉄心および回転子鉄心に巻線の施された、（１）ないし（６）のいずれかに記載の角度検出器。
（８） １相励磁／２相出力、２相励磁／１相出力、または２相励磁／２相出力のいずれかの信号形式のレゾルバであることを特徴とする、（７）に記載の角度検出器。

本発明の角度検出器は上述のように構成されるため、これによれば、軸倍角の大きなレゾルバやシンクロといった角度検出器であっても、小型化およびコスト低減が、容易に可能となる。また、軸倍角の大きな角度検出器であっても、巻線自動化が容易に可能となる。

以下、本発明を図面により詳細に説明する。以下の説明は、固定子が出力側となる振幅変調型の角度検出器であるレゾルバの例を用いて行うが、回転子が出力側となる位相変調型のレゾルバにおいても、また、１相励磁／２相出力、２相励磁／１相出力、または２相励磁／２相出力の各信号形式のレゾルバについても、さらにシンクロについても、本発明は適用可能である。

図１は、本発明の角度検出器の一実施例たる振幅変調型のレゾルバについて、その固定子の構成を示す断面図である。本角度検出器は軸倍角３２Ｘのレゾルバである。また、
図２は、図１に示した軸倍角３２Ｘのレゾルバの固定子鉄心を回転子鉄心と組み合わせた状態を示す断面図、
図３は、図２に示した固定子鉄心および回転子鉄心を用いて構成した軸倍角３２Ｘのレゾルバの一部断面を含む端面図（Ａ）、および側断面図（Ｂ）である。これらに図示するように、本角度検出器においては、たとえば固定子鉄心１の巻線用溝２の数が軸倍角の２倍よりも少なく構成されるというように、出力側の巻線用溝数が軸倍角の２倍よりも少ないことを、基本的な構成とする。本例では具体的には、設けられた巻線用溝２の数は、軸倍角３２Ｘの２倍よりも少ない１６である。

本発明の角度検出器はかかる構成をとるため、出力側の鉄心、本例であれば固定子鉄心１、の小型化が容易であり、すなわち角度検出器全体の小型化も容易にすることができる。さらにそれによってコスト低減も可能となる。また、軸倍角の大きな角度検出器であっても、巻線自動化が容易となる。本例は軸倍角３２Ｘのレゾルバであるが、これを超える軸倍角を有する角度検出器、あるいはこれより小さい軸倍角を有する角度検出器にも適用できることは、いうまでもない。

さらに本発明角度検出器は、図示する例のように、固定子鉄心１の各々の歯３にそれぞれ１または複数の小歯３１が形成されていることを、特徴的な構成とする。

つまり、固定子鉄心１の溝２の数を減じても出力信号は発生する。よって、 １個の小歯でも出力信号は発生する。が、２個以上の複数の小歯を適当な間隔で設けることによって、所定の軸倍角を得るための信号発生を確保することができる。本例のように、軸倍角３２Ｘの場合、溝２の数を１６とした場合は、１の溝当たりの小歯３１の個数を２個とすればよい。

図の例では、小歯３１は、１つの固定子鉄心溝２当たり２個設けられた例であるが、本発明はこれに限定されず、小歯を３個以上設ける構成としてもよい。たとえば同じ軸倍角３２Ｘの場合であれば、固定子鉄心の溝の数を８個とした場合は、それぞれの溝に設ける小歯の数は４個とすればよい。また、たとえば固定子鉄心の溝の数を４つとした場合はそれぞれの溝に設ける小歯の数は８個、というように適宜構成すればよい。

図２、３に示すように、本例の軸倍角３２Ｘの角度検出器では、回転子鉄心４には軸倍角３２Ｘの２倍の６４個の巻線用溝５が設けられている。一方固定子鉄心１には、上述の通り軸倍角数の１／２である１６個の巻線用溝２が設けられており、１個の歯３当たり２個ずつの小歯３１が設けられた構成である。

本例に示すように本発明の角度検出器においては、固定子鉄心か回転子鉄心のうち巻線用溝数を減じない方の鉄心は、軸倍角数の２倍の巻線用溝（および歯）を設けた構成とする。

図４は、図２に示した固定子鉄心および回転子鉄心の構成を直線状に展開した説明図である。また、
図５は、本発明に係る軸倍角３２Ｘのレゾルバについて、他のいくつかの構成例を直線状に展開した説明図である。これらの図において、左端に記される「Ｒ」は回転子、「Ｓ」は固定子を示す。また「Ｒ６４」は溝数６４の回転子、「Ｓ８」は溝数８の固定子を示す。その他の「Ｒ（またはＳ）数字」の表示も同様である。また、図中の各回転子に示される○付きの「Ｓ」、「Ｃ」はそれぞれ、それらが付された歯が、正弦波用巻線、余弦波用巻線が施される歯であることを示す。

図５の各例に示すように、各例とも、励磁側である回転子鉄心の溝数は軸倍角の２倍の６４であるが、出力側である固定子鉄心の溝数は、２、４、８、１２というように減じることができる。また、併せて各歯に１以上の小歯を設けることができるが、これも２、３、４、８、１６というように、適宜の数にて設けることができる。出力側鉄心の溝数や、小歯を設ける場合の数は、図示する例に限定されるものではない。また、最下段に示した固定子鉄心の溝数が２の例のように、小歯を設けない構成も、本発明の範囲内である。

つまり本発明は、出力信号の検出部としての溝を、従来のように出力側鉄心の全周に亘って角度分解能分設けるのではなく、間引いた構成とすることによって、装置の小型化や巻線自動化といった課題を解決するものである。

以上、固定子を出力側とする型の角度検出器を用いて本発明を説明したが、回転子を出力側とする型の角度検出器にも本発明を適用できることは、上述の通りである。その場合は、回転子鉄心の巻線用溝数を軸倍角の２倍よりも少なくし、一方、固定子鉄心の巻線用溝数は軸倍角の２倍として、回転子鉄心の各々の歯にそれぞれ１または複数の小歯を形成した構成とすればよい。

本発明の角度検出器は、軸倍角の大きなレゾルバやシンクロでも小型化およびコスト低減が容易であり、用途拡大に貢献できる。また、軸倍角が大きい場合でも巻線自動化が容易なため、製造工程上も極めて有利であり、産業上利用価値が高い発明である。

本発明の角度検出器の一実施例たる振幅変調型のレゾルバについて、その固定子の構成を示す断面図である。本角度検出器は、 軸倍角３２Ｘのレゾルバである。 図１に示した軸倍角３２Ｘのレゾルバの固定子鉄心を回転子鉄心と組み合わせた状態を示す断面図である。 図２に示した固定子鉄心および回転子鉄心を用いて構成した軸倍角３２Ｘのレゾルバの一部断面を含む端面図（Ａ）、および側断面図（Ｂ）である。 図２に示した固定子鉄心および回転子鉄心の構成を直線状に展開した説明図である。 本発明に係る軸倍角３２Ｘのレゾルバについて、他のいくつかの構成例を直線状に展開した説明図である。 軸倍角の大きいレゾルバについて、従来型の固定子鉄心および回転子鉄心の構成例を示す平面図である。

符号の説明

１…固定子鉄心
２…巻線用溝（固定子鉄心）
３…歯（固定子鉄心）
３１…小歯（固定子鉄心）
４…回転子鉄心
５…巻線用溝（回転子鉄心）
６…歯（回転子鉄心）
７…固定子側回転トランス
８…回転子側回転トランス
９…軸
１０…ケース
１３…固定子巻線
１６…回転子巻線

４１…固定子鉄心
４２…巻線用溝（固定子鉄心）
４３…歯（固定子鉄心）
４４…回転子鉄心
４５…巻線用溝（回転子鉄心）
４６…歯（回転子鉄心）

Claims (8)

1. 出力側の巻線用溝数が軸倍角の２倍よりも少ないことを特徴とする、角度検出器。
2. 出力側の巻線用溝数が施される巻線の相数以上であることを特徴とする、請求項１に記載の角度検出器。
3. 出力側である固定子鉄心の巻線用溝数が軸倍角の２倍よりも少ないことを特徴とする、請求項１または２に記載の角度検出器。
4. 固定子鉄心の各々の歯にそれぞれ１個以上の小歯が形成されていることを特徴とする、請求項３に記載の角度検出器。
5. 出力側である回転子鉄心の巻線用溝数が軸倍角の２倍よりも少ないことを特徴とする、請求項１または２に記載の角度検出器。
6. 回転子鉄心の各々の歯にそれぞれ１個以上の小歯が形成されていることを特徴とする、請求項５に記載の角度検出器。
7. 固定子鉄心および回転子鉄心に巻線の施された、請求項１ないし６のいずれかに記載の角度検出器。
8. １相励磁／２相出力、２相励磁／１相出力、または２相励磁／２相出力のいずれかの信号形式のレゾルバであることを特徴とする、請求項７に記載の角度検出器。
   

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