(57)【要約】【課題】より検出精度を高めることができる回転角検出装置を提供すること。【解決手段】本発明によるは、ロータ２と、励磁コイル３と、検出コイル４ｓ、４ｃと、複数のティース５１〜５６を含むステータ６を備え、複数のティース５１〜５６は励磁コイル３及び／又は検出コイル４ｓ、４ｃが巻回されてロータ２の外周側に位置してロータ２の径方向内側に延びるとともに、ロータ２の中心軸線Ｃに垂直な断面内における複数のティース５２〜５５の径方向内側の輪郭形状５２Ｅ〜５５Ｅが、径方向内側に凸である凸形状５２ａ〜５５ａを含むことを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータと、励磁コイルと、検出コイルと、複数のティースを含むステータと、を備え、前記複数のティースは前記励磁コイル及び／又は前記検出コイルが巻回されて前記ロータの外周側に位置して前記ロータの径方向内側に延びるとともに、前記ロータの中心軸線に垂直な断面内における前記複数のティースの前記径方向内側の輪郭形状が、前記径方向内側に凸である凸形状を含むことを特徴とする回転角検出装置。
【請求項２】
前記凸形状が、円形状、楕円形状、二次曲線形状、指数関数形状、のいずれかを含む曲線形状であることを特徴とする請求項１に記載の回転角検出装置。
【請求項３】
前記凸形状が前記輪郭形状の周方向中央を挟んで対称であることを特徴とする請求項２に記載の回転角検出装置。
【請求項４】
前記凸形状が前記輪郭形状の周方向長さよりも短い所定範囲に形成され、前記所定範囲外の前記輪郭形状は直線形状であることを特徴とする請求項３に記載の回転角検出装置。
【請求項５】
前記ステータが前記ロータの周方向の一部にわたって円弧状に延在することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の回転角検出装置。
【請求項６】
前記複数のティースのうち前記検出コイルが巻回されるティースの前記輪郭形状が、前記凸形状を含むことを特徴とする請求項５に記載の回転角検出装置。
【請求項７】
前記複数のティースのうち前記ステータの周方向両端に位置する一対のティース以外の前記輪郭形状が、前記凸形状を含むことを特徴とする請求項６に記載の回転角検出装置。
【請求項８】
前記複数のティースのうち前記ステータの周方向両端に位置する一対のティースの前記輪郭形状は、前記ロータの中心軸線を中心とする円弧形状であることを特徴とする請求項７に記載の回転角検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、乗用車、トラック、バス等の車両に適用されて好適な回転角検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ハイブリッド車両や電気自動車に用いられるモータ、モータジェネレータ、通常の乗用車にも用いられるＥＰＳ（Electronic  Power  Steering）用のモータ等の回転電機において、ロータの回転角を検出する回転角検出装置を備えて、検出された回転角に応じて適切な制御を行うことにより、回転電機の効率を高めることが行われている。
【０００３】
このような回転角検出装置においては一般に、耐熱性、耐振動性を含む高い耐環境性が要求されているため、光学式エンコーダや磁気抵抗素子を使用した磁気式エンコーダに換えて、耐環境性が高いレゾルバが使用されることが一般的になっている。
【０００４】
このようなレゾルバとしては、例えば特許文献１に記載されたようなものがある。このレゾルバは、回転電機の含むロータのシャフトに駆動結合された、周方向に周期的に径が変化する誘導子型の被検出用のロータと、ロータの外周側に円弧状に位置するステータと、ステータの周方向に等間隔に配置されてロータの径方向内側に指向する複数のティースと、複数のティースに巻回される励磁コイルと正弦及び余弦を検出する検出コイルとを備えている。
【０００５】
この特許文献１に記載されたようなレゾルバにおいては、励磁コイルに励磁電圧を印加すると、ロータの回転に伴い複数のティースのそれぞれとロータとの間のエアギャップすなわち磁気抵抗が変化するため、検出コイルに発生する出力信号の変化を検出することによって、この正弦及び余弦の二組の出力信号の商のアークタンジェントをＲ／Ｄ（Resolver  Digital）コンバータにより演算して回転角を求めることができる。
【０００６】
このようなレゾルバは、エアギャップのロータの回転に伴う変動により検出コイルに発生する出力信号の変化により、回転角を求めるので、トランス型、又は可変リラクタンス型と呼称される。
【０００７】
特に特許文献１に記載のようなレゾルバにおいては、ステータを円弧状としていることから、ステータを円環状とすることに比べて、ティースの本数を励磁及び検出に当たって必要最低限のものとし、ステータの体積を低減して、製造にあたってのコスト低減や製品としての重量低減を図っている。
【特許文献１】特開２００２−１６８６５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところがこのようなステータが円弧状であるレゾルバにおいては、ステータが円環状のものに比べて以下のような問題点が生じる。円弧状のステータは例えば回転電機の筐体の軸方向端面又は外周面に例えば嵌合、締結等の手段により設けられることとなり、設置にあたって組付け誤差や作動ガタ等の様々な理由により理想的な位置からはずれが生じる。また、ロータについても、回転電機側のロータのシャフトに嵌合されて設けられることとなり、設置にあたってこれも理想的な位置からはずれが生じる。このため、円弧状のステータの円弧中心がロータの中心軸線に対して一致しない、又は傾斜することにより、偏心が発生することとなる。
【０００９】
ステータが円環状のものである場合には、このような偏心が生じても、ステータの含む複数のティースは周方向全周にわたって設けられているため、相互に径方向反対側に位置する一対のティースに巻回される一対の検出コイルの巻線が相互に接続されていれば、偏心に起因して、ティースとロータとのエアギャップが変化してティースに巻回された検出コイルの出力電圧が変化しても、一対の検出コイルのうち一方の出力電圧は高くなるが、他方の出力電圧は低くなるため、トータルとしての出力電圧の変化は径方向反対側相互間においてキャンセルされて問題とならないが、円弧状のステータの場合にはこのようなキャンセル力が作用しないため、出力電圧の変化に伴って検出精度が低下するという問題が生じる。
【００１０】
本発明は、上記問題に鑑み、より検出精度を高めることができる回転角検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の問題を解決するため、本発明による回転角検出装置は、
ロータと、
励磁コイルと、
検出コイルと、
複数のティースを含むステータと、を備え、
前記複数のティースは前記励磁コイル及び／又は前記検出コイルが巻回されて前記ロータの外周側に位置して前記ロータの径方向内側に延びるとともに、
前記ロータの中心軸線に垂直な断面内における前記複数のティースの前記径方向内側の輪郭形状が、前記径方向内側に凸である凸形状を含むことを特徴とする。
【００１２】
ここで前記ロータは周方向に周期的に径が変化する誘導子型の被検出用のロータであり、例えば検出対象となる回転電機のロータの含むシャフトに駆動結合されるものである。
【００１３】
これによれば、前記励磁コイルに励磁電圧が印加された場合に、前記励磁コイルが巻回された前記ティースの前記径方向内側の端面から前記励磁電圧に伴う磁束が放出され、放出された磁束は前記ロータに進入した後、前記ロータから放出された前記磁束は前記検出コイルが巻回された前記ティースの前記径方向内側の端面に進入することとなる。
【００１４】
この場合において、前記ティースの前記径方向内側の端面は、前記輪郭形状が前記径方向内側に凸である前記凸形状であることから、前記輪郭形状が前記径方向内側に向けて凸である前記ロータの軸方向に連続して形成される鞍型形状又は略Ｕ字形状となり、前記磁束は前記端面の周方向中央近傍から集中的に放出されるとともに、放出された前記磁束は前記ロータを通過した後に前記端面の周方向中央近傍から集中的に前記検出コイルが巻回された前記ティース内部に進入することとなる。
【００１５】
ところで、本発明が適用されない通常のレゾルバのティースの前記径方向内側の端面の形状は、前記ロータの中心軸線の周りに形成される前記径方向内側に向けて凹の円筒面形状となるが、このような円筒面形状の端面では、放出される又は進入してくる磁束が前記円筒面形状の端面の周方向の全領域にわたって均一に通過することとなる。
【００１６】
このため、前記ティースと前記ロータとのエアギャップは、前記ステータと前記ロータの相互位置関係が理想的な位置から偏心している場合において、前記ティースの周方向端部におけるエアギャップと、前記ティースの周方向中央におけるエアギャップとが大きく異なることとなり、前記エアギャップの変化量が大きくなる。
【００１７】
ところが、本発明の回転角検出装置によれば、前記端面が前記径方向内側に向けて凸であり、放出される又は進入してくる磁束が前記端面の周方向中央近傍を集中的に通過させることとなる。このため、前記ティースと前記ロータとのエアギャップは、前記ティースの前記径方向内側の前記端面の周方向中央を含む狭い領域と前記ロータとの隙間における最短距離とすることができるので、前記偏心が発生している場合でも、前記エアギャップの変化量を小さくすることができる。
【００１８】
このように本発明の回転角検出装置においては、前記端面の形状を前記径方向内側に向けて凸とすることにより、前記偏心が発生している場合でも前記エアギャップの変化量を小さくすることができるため、前記検出コイルの出力電圧が変化することも抑制でき、検出精度をより高めることができる。
【００１９】
なお、前記回転角検出装置において、
前記凸形状が、円形状、楕円形状、二次曲線形状、指数関数形状、のいずれかを含む曲線形状であることを特徴としてもよい。
【００２０】
いずれも前記凸形状が前記径方向内側に指向させることができるが、これらのいずれを選択するかは、それぞれの形状における前記回転角検出装置の効率、前記ティースの成形容易性に基づいて適宜決定することができる。
【００２１】
さらに、前記回転角検出装置において、
前記凸形状が前記輪郭形状の周方向中央を挟んで対称であることを特徴としてもよい。
【００２２】
そもそも前記回転角検出装置においては、前記ティースは前記ステータに対して周方向に等間隔に設置されることが要求されており、これにより、前記ティースから前記励磁コイルに励磁電圧が付与されることに基づき発生する磁束を、前記検出コイルが巻回された複数の前記ティースに対してより均一に配分している。
【００２３】
この前提条件において、前記凸形状を前記輪郭形状の周方向中央を挟んで対称とすることに基づいて、前記凸形状を前記ティースの周方向中央に一致させることにより、主に磁束の放出と吸収の機能を果たす前記ティースのそれぞれの前記凸形状の周方向中央を周方向に等間隔に位置させることができ、これにより、前記ティースから前記励磁コイルに励磁電圧が付与されることに基づき発生する磁束を、前記検出コイルが巻回された複数の前記ティースに対してより均一に配分することを、本発明においても確保することができる。
【００２４】
加えて、前記回転角検出装置において、
前記凸形状が前記輪郭形状の周方向長さよりも短い所定範囲に形成され、前記所定範囲外の前記輪郭形状は直線形状であることを特徴としてもよい。
【００２５】
上述したように、前記凸形状の周方向中央を含む狭い領域が主に前記磁束を放出し前記磁束を吸収する機能を有し、当該周方向中央を含む所定領域以外は前記機能に大きくは寄与しないことから、当該所定領域以外の前記輪郭形状は直線形状とすることができる。
【００２６】
このように前記輪郭形状の前記周方向中央を含む前記所定領域については前記曲線形状とし、前記所定領域以外の前記周方向端部近傍においては前記直線形状とすることにより、前記輪郭形状を全て前記曲線形状とすることに比べて、前記ティースの体積をより容易に削減することができる。
【００２７】
さらに、前記回転角検出装置において、
前記ステータが前記ロータの周方向の一部にわたって円弧状に延在することを特徴とすることが好ましい。
【００２８】
つまり、本発明の前記回転角検出装置は、前記ステータが円弧状である所謂Ｃ型タイプである場合に適用することが好ましい。
【００２９】
さらに、前記回転角検出装置において、
前記複数のティースのうち前記検出コイルが巻回されるティースの前記輪郭形状が、前記凸形状を含むことが好ましい。
【００３０】
これによれば、前記検出精度に影響を与える前記偏心による出力電圧の変化は、前記検出コイルが巻回された前記ティースと前記ロータとのエアギャップの変化量による寄与率が高いことから、前記輪郭形状が前記凸形状を含むことを前記検出コイルが巻回される前記ティースに適用することで、より効果的に検出精度を高めることができる。
【００３１】
なお、前記回転角検出装置で前述した所謂Ｃ型タイプのものは、そもそも前記円環型のものに比べて前記ステータの周方向の延在範囲を円弧状に限定して、前記ステータの長さを短くし前記ティースの数も必要最低限とすることを目的とするものであって、９０度位相のずれるｓｉｎ、ｃｏｓを検出可能とするためには前記ティースは四本必要で、これに加えて、前記検出コイルの検出精度を高めるため設けられる励磁専用のティースが、四本のティースの周方向両側に一対必要となることから、六本のティースを有するものが主流となっている。
【００３２】
このことに対応して、前記回転角検出装置においては、
前記複数のティースのうち前記ステータの周方向両端に位置する一対のティース以外の前記輪郭形状が、前記凸形状を含むことが好ましい。
【００３３】
すなわち、前記検出精度に影響を与える前記偏心による出力電圧の変化は、前記検出コイルが巻回された前記ティースと前記ロータとのエアギャップの変化量による寄与率が高いことから、前記輪郭形状が前記凸形状を含むことを前記検出コイルが巻回される前記一対のティース以外の前記ティースに適用することで、より効果的に検出精度を高めることができる。
【００３４】
ここで、前記回転角検出装置において、
前記複数のティースのうち前記ステータの周方向両端に位置する一対のティースの前記輪郭形状は、前記ロータの中心軸線を中心とする円弧形状とすることが好ましい。
【００３５】
つまりＣ型タイプの前記回転角検出装置においては、前記一対のティースは励磁専用のティースであることから、前記輪郭形状を前記凸形状とすることにより前記検出精度をより高くする効果は比較的薄いことから、前記一対のティースについては、従来の前記周方向内側に対して凹をなす前記円弧形状として、励磁専用のティースとして磁束を発生する効率をむしろ高めることとすることができる。
【発明の効果】
【００３６】
本発明によれば、より検出精度を高めることができる回転角検出装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら説明する。
【実施例】
【００３８】
図１は、本発明に係る回転角検出装置すなわちレゾルバの一実施形態を示す模式図であり、なお、Ｃ型のレゾルバの一般的な構成は周知であるため、ここでは、本発明に係わる構成要素のみを図示して、それ以外の構成要素の図示は省略している。
【００３９】
図１に示すように、本実施例のレゾルバ１は、ロータ２と、励磁コイル３と、検出コイル４ｓ、４ｃと、励磁コイル３のみが巻回される一対のティース５１、ティース５６と、励磁コイル３及び検出コイル４ｓが巻回されるティース５２、５４と、検出コイル４ｃが巻回されるティース５３、５５と、ティース５１〜５６を部分として含むステータ６を備える。
【００４０】
ロータ２は図示しない回転電機のロータのシャフトに駆動結合されており、外径が周方向に中心軸線Ｃを中心として一回転に付き五周期において増減するような五つの花びらを具備する花びら状に形成されており、図示しない回転電機のロータの回転に伴って、ステータ６及びティース５１〜５６に対して、周方向に回転することによりティース５１〜５６とのエアギャップを一回転に付き五周期変化させる。
【００４１】
ステータ６は、中心軸線Ｃを中心とする円環形状の一部をなす円弧状をなす円弧状部分６ａと、ロータ２の外周側に位置する円弧状部分６ａの内周面からロータ２の径方向内側に指向して延びる複数のティース５１〜５６を含む。ティース５１〜５６と円弧状部分６ａとは、プレス加工等の機械加工により一体的に成形された例えばケイ素鋼板を中心軸線Ｃ方向に積層して一体的に構成される。なお、ティース５１〜５６は図１中時計回りの順番に符号を付している。
【００４２】
励磁コイル３はティース５１〜５６の全てに図示しないボビン等の絶縁樹脂を介して巻線が巻回されることにより構成されており、この巻線に図示しない励磁回路により励磁電圧が印加されることにより磁束を発生させて、磁束はそれぞれのティース５１〜５６の径方向内側の端面から放出され、放出された磁束はエアギャップを介してロータ２に進入する。ロータ２に進入した磁束は再びエアギャップを介して、ティース５２〜５５の径方向内側の端面からティース５２〜５５内部に進入する。
【００４３】
検出コイル４ｓはティース５２、５４に図示しないボビン等の絶縁樹脂を介して巻線が巻回されることにより構成されており、ティース５２、５４の径方向内側の端面に入力される磁束に基づいて、正弦の出力信号を出力するものである。なお、ティース５２、５４には励磁コイル３と検出コイル４ｓの双方が巻回されることとなるが、励磁コイル３がボビン側すなわち内層側に配置され、検出コイル４ｓがボビンと反対側すなわち外層側に配置される。
【００４４】
同様に、検出コイル４ｃはティース５３、５５に図示しないボビン等の絶縁樹脂を介して巻線が巻回されることにより構成されており、径方向内側の端面に入力される磁束に基づいて余弦の出力信号を出力するものである。ここでも、ティース５３、５５には励磁コイル３と検出コイル４ｃの双方が巻回されることとなるが、励磁コイル３がボビン側すなわち内層側に配置され、検出コイル４ｃがボビンと反対側すなわち外層側に配置される。
なお、検出コイル４ｓ及び４ｃの出力端子はともに図示しないＲ／Ｄコンバータに接続されて、Ｒ／Ｄコンバータに出力信号が出力される。
【００４５】
回転電機が図示しないインバータ等の駆動回路により駆動されてロータが回転している状態において、図示しない励磁回路により励磁コイル３に高周波の励磁電圧が印加されると、ロータに駆動結合されたロータ２もそれに伴い回転されて、ティース５２〜５５の径方向内側の端面とロータ２の花びら状の外周部分との隙間の最短距離すなわちエアギャップが一回転に付き五周期において増減し、これにより、検出コイル４ｓ、４ｃに発生する出力信号が変化する。この出力信号の変化に基づいてＲ／Ｄコンバータにより、回転角を演算する。
【００４６】
このような本実施例のＣ型のレゾルバ１においては、それぞれのティース５１〜５６の形状を以下のように形成する。図２は、本発明に係るレゾルバの一実施形態の一部を示す模式断面図であり、図１に示した模式図のそれぞれのティース５１〜５６を中心軸線Ｃに垂直かつ中心軸線Ｃ方向の任意の位置の断面において示すものである。
【００４７】
図１に示すように、レゾルバ１のステータ６が、円弧状部分６ａの内周面において周方向等間隔に六つ備えるティース５１〜５６のうち、励磁コイル３のみが設けられる周方向両端の一対のティース５１、５６の径方向内側の端面の中心軸線Ｃ方向に垂直な断面内の輪郭形状５１Ｅ、５６Ｅについては、図２中破線で示すように従来から用いられている、中心軸線Ｃを中心とする円弧形状とし、径方向内側すなわちロータ２に指向する方向に凹となる形状をなし、ティース５１、５６の端面はこの円弧形状が中心軸線Ｃ方向に延在された部分円筒形状をなす。
【００４８】
また、ティース５１〜５６のうち、励磁コイル３と検出コイル４ｓ又は検出コイル４ｃが設けられるティース５２〜５５の径方向内側の端面の中心軸線Ｃ方向に垂直な断面内の輪郭形状５２Ｅ〜５５Ｅについては、図２中実線で示すように、径方向内側すなわちロータ２に指向する方向に凸となる凸形状５２ａ〜５５ａを含む。この凸形状５２ａ〜５５ａは、円形状、楕円形状、二次曲線形状、指数関数形状のいずれの曲線形状でもよいが、ここでは円形状のものとしている。
【００４９】
さらに、輪郭形状５２Ｅ〜５５Ｅについて詳細に説明する。図３は、図２に示した本発明に係わるレゾルバの一実施形態の一部を示す模式断面図であり、図２に示した模式断面図のそれぞれのティース５２〜５５の輪郭形状５２Ｅ〜５５Ｅのみについて示したものである。
【００５０】
図３に示すように、この凸形状５２ａ〜５５ａは、輪郭形状５２Ｅ〜５５Ｅの周方向中央φを挟んで対称に形成されるとともに、輪郭形状５２Ｅ〜５５Ｅの周方向長さＬよりも短い所定範囲Ｓに形成され、所定範囲Ｓ外の輪郭形状５２Ｅ〜５５Ｅは直線形状５２ｂ〜５５ｂとなるように形成される。
【００５１】
上述した本実施例のレゾルバ１によれば、以下のような作用効果を得ることができる。下記においてその作用効果について図を用いて説明する。図３〜図１２は、本発明に係わるレゾルバの一実施形態の作用効果を示す模式図である。
【００５２】
本実施例のようなＣ型のレゾルバ１においても、ステータ６の円弧状部分６ａを周方向に延長して構成される円環の中心と、ロータ２の中心軸線Ｃが現実には組付け誤差や作動ガタ等の様々な要因により偏心することが生じる。このような偏心が生じた場合、ティース５２〜５５の径方向内側の端面の輪郭形状５２Ｅ〜５５Ｅが上述したような凸形状５２ａ〜５５ａを含まない場合は、偏心によりエアギャップの変化量が大きくなり、検出コイル４ｓ、４ｃの出力電圧が変動してトータルとしての検出誤差が大きくなる。
【００５３】
本実施例のレゾルバ１においては、それぞれのティース５２〜５５の輪郭形状５２Ｅ〜５５Ｅが凸形状５２ａ〜５５ａを有することにより、輪郭形状５２Ｅ〜５５Ｅの周方向中央φ近傍に磁束を集中させることにより、エアギャップの変化量が大きくなることを回避することができる。
【００５４】
以下にこの効果について図を用いてより詳細に説明する。図４は、本発明に係わる回転角検出装置すなわちレゾルバの一実施形態における磁路、すなわち磁束の流れを示す模式断面図である。図５〜図１０は、本発明に係わる回転角検出装置すなわちレゾルバの一実施形態におけるエアギャップを従来技術との比較に基づいて示す模式断面図である。
【００５５】
図４においては、図１における磁路構成のうち、ティース５３と励磁コイル３、ティース５４と検出コイル４ｓを代表的にピックアップして示している。すなわち、励磁側のティース５３が凸形状５３ａを備えることにより、励磁コイル３に励磁電圧が印加されることにより発生した磁束は凸形状５３ａの周方向中央φ近傍を中心として放出されてエアギャップＡを通過してロータ２に進入し、ロータ２に進入した磁束は周方向五個の花びら部分のうち例えば一の花びら部分を通過してロータ２から放出されてエアギャップＢを通過して、検出側のティース５４の備える凸形状５４ａの周方向中央φ近傍を中心として進入する。
【００５６】
これらのことはティース５１〜５６の他の組合せにおいても基本的に同様であるが、励磁専用のティース５１及び５６から放出される磁束については、端部５１Ｅ、５６Ｅの周方向全体から放出される。
【００５７】
ここで、図５においては、従来技術における凸形状５３ａ及び５４ａを含まないレゾルバを示す図５（ａ）と、本実施例による凸形状５３ａ及び５４ａを含む径方向内側の先端が丸型であるレゾルバ１を示す図５（ｂ）の双方において、理想的な状態すなわち偏心がない場合のロータ２の外接円を通常ロータ２位置として破線で示しており、ロータ２が通常ロータ２位置に対して図５中ＵＰで示す上方すなわちピックアップして図示したティース５３、５４に接近する方向すなわち偏心方向と同方向にずれて偏心が発生した場合において、偏心後のロータ２の外接円をエアギャップが狭まるロータ２位置として示し、偏心後のロータ２の外接円の中心軸線Ｃを示している。
【００５８】
図５（ａ）に示すように、従来技術においては通常ロータ２位置のティース５３に対応する通常エアギャップＡに対して、偏心後すなわち位置が変化した後の変化後エアギャップＡが短くなり、通常ロータ２位置のティース５３に対応する通常エアギャップＢに対して、偏心後すなわち位置が変化した後の変化後エアギャップＢも短くなる。
【００５９】
これに対して、本実施例によれば、図５（ｂ）に示すように、通常ロータ２位置のティース５３に対応する通常エアギャップＡに対して、偏心後すなわち位置が変化した後の変化後エアギャップＡが従来技術よりも低い比率で短くなり、通常ロータ２位置のティース５３に対応する通常エアギャップＢに対して、偏心後すなわち位置が変化した後の変化後エアギャップＢも従来技術よりも低い比率で短くなる。
【００６０】
このことにより図５（ａ）における通常エアギャップＡと通常エアギャップＢの和は、図６中左側の矢印に示すＨ１となり、図５（ａ）における変化後エアギャップＡと変化後エアギャップＢとの和は、図６中左右中央の矢印に示すＨ２となり、図５（ｂ）に示す変化後エアギャップＡと変化後エアギャップＢとの和は、図６中右側の矢印に示すＨ３となり、Ｈ１＞Ｈ３＞Ｈ２となり、これらの和の大小関係は、エアギャップの変化量の差を示すものであるので、エアギャップの変化量を図５（ａ）に示す従来技術よりも、図５（ｂ）で示す本実施例において少ないものとして、エアギャップの変化量を抑制し緩和することができる。
【００６１】
また、図７においては、従来技術における凸形状５３ａ及び５４ａを含まないレゾルバを示す図７（ａ）と、本実施例による凸形状５３ａ及び５４ａを含む径方向内側の先端が丸型であるレゾルバ１を示す図７（ｂ）の双方において、理想的な状態すなわち偏心がない場合のロータ２の外接円を通常ロータ２位置として破線で示しており、ロータ２が通常ロータ２位置に対して図７中Ｂで示す下方すなわちピックアップして図示したティース５３、５４から離隔する方向すなわち偏心方向と反対側にずれて偏心が発生した場合において、偏心後のロータ２の外接円をエアギャップが狭まるロータ２位置として示し、偏心後のロータ２の外接円の中心軸線Ｃを示している。
【００６２】
図７（ａ）に示すように、従来技術においては通常ロータ２位置のティース５３に対応する通常エアギャップＡに対して、偏心後において位置が変化した後の変化後エアギャップＡが長くなり、通常ロータ２位置のティース５３に対応する通常エアギャップＢに対して、偏心後の変化後エアギャップＢも長くなる。
【００６３】
これに対して、本実施例によれば、図７（ｂ）に示すように、通常ロータ２位置のティース５３に対応する通常エアギャップＡに対して、偏心後すなわち位置が変化した後の変化後エアギャップＡが従来技術よりもほぼ同等の比率で長くなり、通常ロータ２位置のティース５３に対応する通常エアギャップＢに対して、偏心後すなわち位置が変化した後の変化後エアギャップＢも従来技術よりもほぼ同等の比率で長くなる。
【００６４】
このことにより図７（ａ）における通常エアギャップＡと通常エアギャップＢの和は、図８中左側の矢印に示すＨ４となり、図７（ａ）における変化後エアギャップＡと変化後エアギャップＢとの和は、図８中左右中央の矢印に示すＨ５となり、図７（ｂ）に示す変化後エアギャップＡと変化後エアギャップＢとの和は、図８中右側の矢印に示すＨ７となり、Ｈ４＜Ｈ５≒Ｈ６となり、エアギャップの変化量を図５（ａ）に示す従来技術とほぼ同等とすることができる。
【００６５】
さらに、図９においては、従来技術における凸形状５３ａ及び５４ａを含まないレゾルバを示す図９（ａ）と、本実施例による凸形状５３ａ及び５４ａを含む径方向内側の先端が丸型であるレゾルバ１を示す図９（ｂ）の双方において、理想的な状態すなわち偏心がない場合のロータ２の外接円を通常ロータ２位置として破線で示しており、ロータ２が通常ロータ２位置に対して図９中Ｒで示す右方すなわちピックアップして図示したティース５３から離隔するとともに、ティース５４に接近する方向、つまりは偏心方向に垂直な方向にずれて偏心が発生した場合において、偏心後のロータ２の外接円をエアギャップが狭まるロータ２位置として示し、偏心後のロータ２の外接円の中心軸線Ｃを示している。
【００６６】
図９（ａ）に示すように、従来技術においては通常ロータ２位置のティース５３に対応する通常エアギャップＡに対して、偏心後において位置が変化した後の変化後エアギャップＡが長くなり、通常ロータ２位置のティース５３に対応する通常エアギャップＢに対して、偏心後の変化後エアギャップＢが短くなる。
【００６７】
これに対して、本実施例によれば、図９（ｂ）に示すように、通常ロータ２位置のティース５３に対応する通常エアギャップＡに対して、偏心後すなわち位置が変化した後の変化後エアギャップＡが従来技術よりも低い比率で長くなり、通常ロータ２位置のティース５３に対応する通常エアギャップＢに対して、偏心後すなわち位置が変化した後の変化後エアギャップＢも従来技術よりも低い比率で短くなる。
【００６８】
このことにより図９（ａ）における通常エアギャップＡと通常エアギャップＢの和は、図１０中左側の矢印に示すＨ７となり、図９（ａ）における変化後エアギャップＡと変化後エアギャップＢとの和は、図９中左右中央の矢印に示すＨ８となり、図９（ｂ）に示す変化後エアギャップＡと変化後エアギャップＢとの和は、図９中右側の矢印に示すＨ９となり、Ｈ７＞Ｈ８＞Ｈ９となり、エアギャップの変化量は図９（ａ）に示す従来技術よりも小さくなる。このことは、図９中Ｒで示す方向と反対方向つまり左方向に移動した時も同様である。
【００６９】
以上のことにより、ロータ２の偏心方向がステータ６に近接する方向、近接又は離隔する方向と垂直な方向である場合において、エアギャップの変化量を従来技術よりも抑制し、ロータ２の偏心方向がステータ６から離隔する方向である場合においても、従来技術と同等として、考えられる偏心方向をトータルした場合に、エアギャップの変化量を抑制し緩和することができる。これにより、本実施例のレゾルバ１においては、出力電圧の変動を抑制して緩和し、検出精度を高めることができる。この緩和効果をシミュレーションすると１０％程度となる。
【００７０】
つまり、上述したように本実施例のレゾルバ１によれば、励磁コイル３に励磁電圧が励磁回路により印加された場合において、例えば、励磁コイル３が巻回されたティース５２〜５５の径方向内側の端面から励磁電圧に伴う磁束が放出され、放出された磁束はロータ２に進入してロータ２から放出されて、磁束は検出コイル４ｓ又は４ｃが巻回されたティース５２〜５５の径方向内側の端面に進入することとなる。
【００７１】
この磁束の経路において、ティース５２〜５５の径方向内側の端面は、輪郭形状５２Ｅ〜５５Ｅが径方向内側に凸である凸形状５２ａ〜５５ａを含むので、輪郭形状５２Ｅ〜５５Ｅが径方向内側に向けて凸であるロータ２の軸方向に連続して形成される鞍型形状となり、ティース５２〜５５自身から放出される磁束とロータ２から放出されて進入してくる磁束はともに、磁束がもっとも短い経路を進行すると言う性質を有することから、ティース５２〜５５の端面の周方向中央φ近傍を集中的に通過することとなる。
【００７２】
このため、本実施例のレゾルバ１によれば、端面の輪郭形状５２Ｅ〜５５Ｅが径方向内側に向けて凸であり、放出する磁束も進入してくる磁束も端面の周方向中央φ近傍を集中的に通過させることとなる。特には進入してくる磁束を周方向中央φ近傍に収束させることができるため、ティース５２〜５５とロータ２とのエアギャップは、ティース５２〜５５の径方向内側の端面の周方向中央φを含む狭い領域とロータ２との隙間における最短距離とすることができるので、ロータ２がステータ６に対して偏心している場合でも、エアギャップの変化量を小さくすることができる。
【００７３】
また、本実施例のＣ型のレゾルバ１においても、ティース５１〜５６はステータ６の円弧状部分６ａの内周面において周方向に等間隔に設置されており、これによって、ティース５１〜５６から励磁コイル３に励磁回路により励磁電圧が印加されることに基づき発生する磁束を、検出コイル４ｓ又は４ｃが巻回されているティース５２〜５５に対して可能な限り均一に配分している。
【００７４】
このように周方向に等間隔に配置されたティース５２〜５５において、凸形状５２ａ〜５５ａを輪郭形状５２Ｅ〜５５Ｅの周方向中央φを挟んで対称とするように形成することによって、凸形状５２ａ〜５５ａをティース５２〜５５の周方向中央φに一致させることができ、このことにより、主に磁束の放出と吸収の機能を果たすティース５２〜５５のそれぞれの凸形状５２ａ〜５５ａの周方向中央を周方向に等間隔に位置させることができる。これにより、本実施例のように凸形状５２ａ〜５５ａを備えていても、ティース５２〜５５から発生されて放出される磁束を、検出コイル４ｓ、４ｃが巻回されたティース５２〜５５に対してより均一に配分することを確保することができる。
【００７５】
さらに、本実施例のレゾルバ１において、凸形状５２ａ〜５５ａが輪郭形状５２Ｅ〜５５Ｅの周方向長さＬよりも短い所定範囲Ｓに形成されて、所定範囲Ｓ外すなわち周方向両側の輪郭形状５２Ｅ〜５５Ｅは直線形状５２ｂ〜５５ｂとすることにより、以下のような有利な作用効果を得ることができる。
【００７６】
すなわち、凸形状５２ａ〜５５ａの周方向中央φを含む狭い領域である所定領域Ｓが主に磁束を放出し磁束を吸収する機能を有し、周方向中央φを含む所定領域Ｓ以外は磁束を放出し吸収する機能にあまり寄与しないことから、所定領域Ｓ以外の輪郭形状５２Ｅ〜５５Ｅはより成形が容易な直線形状５２ｂ〜５５ｂとすることができる。
【００７７】
さらに、輪郭形状５２Ｅ〜５５Ｅの周方向中央φを含む所定領域Ｓについては円形状の曲線形状５２ａ〜５５ａとし、所定領域Ｓ以外の周方向端部近傍において直線形状５２ｂとすることにより、輪郭形状５２Ｅを全て円形状の曲線形状とすることに比べて、ティース５２〜５５の周方向両端部の径方向寸法を小さくしてティース５２〜５５の体積をより大きく削減することができる。
【００７８】
以上本発明の好ましい実施例について詳細に説明したが、本発明は上述した実施例に制限されることなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形および置換を加えることができる。
【００７９】
例えば、本実施例における凸形状５２ａ〜５５ａを曲線形状とする場合に円形状のものとしているが、この円形状の曲線形状の半径Ｒ１については、Ｒ１の値を小さくするほど磁束を周方向中央φに収束させる効果が高いので、エアギャップの変化量を抑制し緩和する効果をより高めることができる。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
本発明は、車両に適用して好適な回転角検出装置に関するものであり、より検出精度を高めることができる回転角検出装置を提供することができるので、乗用車、トラック、バス等の様々な車両に適用しても有益なものである。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明に係る回転角検出装置の一実施形態を示す模式図である。
【図２】本発明に係る回転角検出装置の一実施形態を示す模式図である。
【図３】本発明に係る回転角検出装置の一実施形態の作用効果を示す模式図である。
【図４】本発明に係る回転角検出装置の一実施形態の作用効果を示す模式図である。
【図５】本発明に係わる回転角検出装置すなわちレゾルバの一実施形態における偏心方向側のエアギャップの変化量を従来技術との比較に基づいて示す模式断面図である。
【図６】本発明に係わる回転角検出装置すなわちレゾルバの一実施形態における偏心方向側のエアギャップを従来技術との比較に基づいて示す模式断面図である。
【図７】本発明に係わる回転角検出装置すなわちレゾルバの一実施形態における偏心方向反対側のエアギャップの変化量を従来技術との比較に基づいて示す模式断面図である。
【図８】本発明に係わる回転角検出装置すなわちレゾルバの一実施形態における偏心方向反対側のエアギャップを従来技術との比較に基づいて示す模式断面図である。
【図９】本発明に係わる回転角検出装置すなわちレゾルバの一実施形態における偏心方向側方側のエアギャップの変化量を従来技術との比較に基づいて示す模式断面図である。
【図１０】本発明に係わる回転角検出装置すなわちレゾルバの一実施形態における偏心方向側方側のエアギャップを従来技術との比較に基づいて示す模式断面図である。
【符号の説明】
【００８２】
１      レゾルバ
２      ロータ
３      励磁コイル
４ｓ    検出コイル
４ｃ    検出コイル
５１    ティース
５２    ティース
５２Ｅ  輪郭形状
５２ａ  凸形状
５２ｂ  直線形状
５３    ティース
５３Ｅ  輪郭形状
５３ａ  凸形状
５３ｂ  直線形状
５４    ティース
５４Ｅ  輪郭形状
５４ａ  凸形状
５４ｂ  直線形状
５５    ティース
５５Ｅ  輪郭形状
５５ａ  凸形状
５５ｂ  直線形状
５６    ティース
６      ステータ
６ａ    円弧状部分
【図１】
2010145299.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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