(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータとステータとの間のリラクタンスがロータの位置により変化し、ロータ１回転につきリラクタンス変化の基本波成分が１周期又は多周期となるように構成し、前記リラクタンス変化を検出することにより回転角度位置又は回転速度を検出する可変リラクタンス型レゾルバ装置に適用するロータであって、
回転軸方向の微小長さ当たりの微小断面片であって回転角方向に所定角ずれた少なくとも２つの微小断面片を有し、
前記各微小断面片は、それぞれの回転によって生ずる位置検出精度誤差の位相が、１８０°を前記ステータに形成される相数の整数倍で除した角度φずれるように、回転角方向にずれていることを特徴とする可変リラクタンス型レゾルバ装置用のロータ。
【請求項２】
ロータとステータとの間のリラクタンスがロータの位置により変化し、ロータ１回転につきリラクタンス変化の基本波成分が１周期又は多周期となるように構成し、前記リラクタンス変化を検出することにより回転角度位置又は回転速度を検出する可変リラクタンス型レゾルバ装置に適用するロータであって、
前記リラクタンス変化が得られるように形成された複数のロータ片を有し、前記各ロータ片の回転によって生ずる位置検出精度誤差の位相が、１８０°を前記ステータに形成される相数の整数倍で除した角度φずれるように、前記各ロータ片を、回転角方向に所定角ずらし且つ各回転軸を一致させて積層したことを特徴とする可変リラクタンス型レゾルバ装置用のロータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、角度位置や回転速度の検出を行う可変リラクタンス型レゾルバに適用するロータの改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、可変リラクタンス型レゾルバ装置としては、本出願人が先に出願した特開平4-169816号公報に開示された単極レゾルバ装置（以下、単に第１の従来例という。）がある。この第１の従来例は、ロータとステータとの間のリラクタンスがロータの位置により変化し、ロータ１回転につきリラクタンス変化の基本波成分が１周期となるように構成し、リラクタンス変化を検出することにより回転角度位置または回転速度を検出する単極レゾルバ装置において、ステータは、１２０°間隔で形成された３相の第１の磁極Ａ+ ，Ｂ+ ，Ｃ+ と、それら各相に対してそれぞれ１８０°ずれた位置に形成された３相の第２の磁極Ａ- ，Ｂ- ，Ｃ- と、第１および第２の磁極に個別に配設され各相ごとに互いに直列に接続された励磁巻線ＬA+，ＬB+，ＬC+，ＬA-，ＬB-，ＬC-と、を有し、各励磁巻線に流れる電流値を検出し、検出された電流値を回転角度位置検出信号として用いて回転角度位置または回転速度を検出するようになっている。
【０００３】
このような構成であるため、回転角度位置検出信号に含まれる高調波成分を除去することができ、回転角度位置または回転速度を高精度に検出することができるようになっている。
【０００４】
すなわち、各励磁巻線ＬA+〜ＬC-からのレゾルバ信号ｆA+，ｆB+，ｆC+およびｆA-，ｆB-，ｆC-は、下式（１）〜（６）で表すことができる。
【０００５】
0003704972.tif 000002
これら各レゾルバ信号ｆA+〜ｆC+およびｆA-〜ｆC-は、差動増幅回路に供給されて減算されるので、これら差動増幅回路の出力信号ｄA 〜ｄC は、下式（７）〜（９）で表すことができる。
【０００６】
ｄA ＝ｆA+−ｆA-＝２Ａ1cosθ＋２Ａ3cos3 θ                    …（７）
ｄB ＝ｆB+−ｆB-＝２Ａ1cos（θ-120°) ＋２Ａ3cos3 （θ-120°) …（８）
ｄC ＝ｆC+−ｆC-＝２Ａ1cos（θ+120°) ＋２Ａ3cos3 （θ+120°) …（９）
上式（７）〜（８）から明らかなように、差動増幅回路からは、レゾルバ信号ｆA+〜ｆC+およびｆA-〜ｆC-に含まれる高調波成分のうち、偶数次の高調波成分が除去された３相信号ｄA 〜ｄC が得られる。
【０００７】
そして、これら３相信号ｄA 〜ｄC は、３／２相変換回路に供給されて下式（10），（11）で表される３次の高調波成分を除去した２相交流信号ｆc ，ｆs に変換される。なお、各式中、ωは、各励磁巻線に供給される単相交流の角周波数である。
【０００８】
ｆc （θ）＝３Ａ1cosθ／２＝sin ωｔ・cos θ                  …（10）
ｆs （θ）＝３Ａ1sinθ／２＝sin ωｔ・sin θ                  …（11）
このようにして、３相の第１の磁極Ａ+ ，Ｂ+ ，Ｃ+ と、それら各相に対してそれぞれ１８０°ずれた位置に形成された３相の第２の磁極Ａ- ，Ｂ- ，Ｃ- と、第１および第２の磁極に個別に配設され各相ごとに互いに直列に接続された励磁巻線ＬA+〜ＬC-と、を設けることにより、各励磁巻線からのレゾルバ信号に含まれる高調波成分を除去、すなわち最終的に得られる回転角度位置検出信号に含まれる高調波成分を除去することができるのである。
【０００９】
またこの他、従来の可変リラクタンス型レゾルバ装置としては、本出願人が先に出願した特開平5-122916号公報に開示された多極レゾルバ装置（以下、単に第２の従来例という。）がある。この第２の従来例は、ロータとステータとの間のリラクタンスがロータの位置により変化し、ロータ１回転につきリラクタンス変化の基本波成分が多周期となるように構成し、リラクタンス変化を検出することにより回転角度位置または回転速度を検出する多極レゾルバ装置において、ステータは、等間隔で形成された３相の第１の磁極Ａ11〜Ａ16，Ｂ11〜Ｂ16，Ｃ11〜Ｃ16と、それら第１の磁極間の中央位置に形成された３相の第２の磁極Ａ21〜Ａ26，Ｂ21〜Ｂ26，Ｃ21〜Ｃ26と、第１および第２の磁極に個別に配設され各相ごとに互いに直列に接続された励磁巻線ＬA11 〜ＬA26 ，ＬB11 〜ＬB26 ，ＬC11 〜ＬC26 と、を有し、各励磁巻線に流れる電流値を検出し、検出された電流値を回転角度位置検出信号として用いて回転角度位置または回転速度を検出するようになっている。
【００１０】
このような構成であるため、第１の従来例と同様、差動増幅回路および３／２相変換回路により、回転角度位置検出信号に含まれる高調波成分を除去することができ、回転角度位置または回転速度を高精度に検出することができるようになっている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、第１および第２の従来例においては、回転角度位置検出信号に含まれる高調波成分を除去するのに、第１の磁極に対応した第２の磁極を設けているため、ステータに形成される相数の２倍の磁極が必要となる。したがって、巻線処理や配線処理が煩雑となるばかりか、余分な磁極を設けるためのスペースが必要となることから小型化が困難であるという問題があった。
【００１２】
また、第１および第２の磁極からのレゾルバ信号を減算する必要があるため、３つの差動増幅回路を設ける必要があることに加え、第２の磁極について励磁巻線やケーブル信号線等の余分な配線が必要であることから、比較的コストがかかるという問題もあった。
【００１３】
そこで、本発明は、このような従来の問題を解決することを課題としており、回転角度位置検出信号に含まれる高調波成分を低減するのに好適であって、配線処理等の簡略化を図るとともに、小型化が容易となり、しかもコストの面で有利な可変リラクタンス型レゾルバ装置用のロータを提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る請求項１記載の可変リラクタンス型レゾルバ装置用のロータは、ロータとステータとの間のリラクタンスがロータの位置により変化し、ロータ１回転につきリラクタンス変化の基本波成分が１周期または多周期となるように構成し、前記リラクタンス変化を検出することにより回転角度位置または回転速度を検出する可変リラクタンス型レゾルバ装置に適用するロータであって、回転軸方向の微小長さ当たりの微小断面片であって回転角方向に所定角ずれた少なくとも２つの微小断面片を有し、前記各微小断面片は、それぞれの回転によって生ずる位置検出精度誤差の位相が、１８０°を前記ステータに形成される相数の整数倍で除した角度φずれるように、回転角方向にずれている。
【００１５】
一般に、ロータリエンコーダとの比較測定によって得られる位置検出精度波形には、主として、ステータに形成される相数の整数倍の次数の高調波成分が含まれるという特徴がある。例えば、ステータに形成される相数が３つである場合、位置検出精度波形には、３次、６次、９次、…、３ｎ次（ｎは整数）の高調波成分が含まれることになる。
【００１６】
したがって、このような構成であれば、本発明に係る可変リラクタンス型レゾルバ装置用のロータが回転させられると、可変リラクタンス型レゾルバ装置では、一方の微小断面片の回転によって生じたリラクタンス変化と、他方の微小断面片の回転によって生じたリラクタンス変化とが、ステータに形成された１つの磁極で加算され、加算されたリラクタンス変化に基づいて、位置検出精度波形が得られる。
【００１７】
このように位置検出精度波形が得られるため、この位置検出精度波形は、一方の微小断面片を独立に回転させたときに得られる位置検出精度波形と、他方の微小断面片を独立に回転させたときに得られる位置検出精度波形と、を加算したものと等しくなる。このとき、各位置検出精度波形には、上記のように、ステータに形成される相数の整数倍の次数の高調波成分が含まれているが、他方の微小断面片による位置検出精度波形は、一方の微小断面片による位置検出精度波形に対して位相が所定角φずれている。この所定角φは、これら位置検出精度波形に含まれる高調波成分のうち少なくとも１つのものと位相がちょうどπずれる角度である。したがって、これら位置検出精度波形が加算される結果、一方の微小断面片による位置検出精度波形に含まれる高調波成分のうち少なくとも１つのものが、他方の微小断面片による位置検出精度波形に含まれる同次の高調波成分により減殺される。
【００１８】
ここで、可変リラクタンス型レゾルバ装置は、単極構造であっても多極構造であってもよい。例えば、単極３相構造とする場合、本発明に係る可変リラクタンス型レゾルバ装置用のロータは、各微小断面片が回転角方向に６０°、３０°、１５°、…、６０／ｎ°（ｎは整数）のいずれかの角度ずれた構成となり、６０°ずれている場合は、３次の高調波成分が減殺される。また、例えば、多極３相構造とする場合、本発明に係る可変リラクタンス型レゾルバ装置用のロータは、ロータ歯が１５０個形成されているとすると、各微小断面片が回転角方向に２４′、１２′、６′、…、２４／ｎ′（ｎは整数）のいずれかの角度ずれた構成となり、２４′ずれている場合は、３次の高調波成分が減殺される。
【００１９】
また、本発明に係る請求項２記載の可変リラクタンス型レゾルバ装置用のロータは、ロータとステータとの間のリラクタンスがロータの位置により変化し、ロータ１回転につきリラクタンス変化の基本波成分が１周期または多周期となるように構成し、前記リラクタンス変化を検出することにより回転角度位置または回転速度を検出する可変リラクタンス型レゾルバ装置に適用するロータであって、前記リラクタンス変化が得られるように形成された複数のロータ片を有し、前記各ロータ片の回転によって生ずる位置検出精度誤差の位相が、１８０°を前記ステータに形成される相数の整数倍で除した角度φずれるように、前記各ロータ片を、回転角方向に所定角ずらしかつ各回転軸を一致させて積層した。
【００２０】
このような構成であれば、本発明に係る可変リラクタンス型レゾルバ装置用のロータが回転させられると、可変リラクタンス型レゾルバ装置では、一のロータ片の回転によって生じたリラクタンス変化と、他のロータ片の回転によって生じたリラクタンス変化とが、ステータに形成された１つの磁極で加算され、加算されたリラクタンス変化に基づいて、位置検出精度波形が得られる。
【００２１】
このように位置検出精度波形が得られるため、この位置検出精度波形は、一のロータ片を独立に回転させたときに得られる位置検出精度波形と、他のロータ片を独立に回転させたときに得られる位置検出精度波形と、を加算したものと等しくなる。このとき、各位置検出精度波形には、上記のように、ステータに形成される相数の整数倍の次数の高調波成分が含まれているが、他のロータ片による位置検出精度波形は、一のロータ片による位置検出精度波形に対して位相が所定角φずれている。この所定角φは、これら位置検出精度波形に含まれる高調波成分のうち少なくとも１つのものと位相がちょうどπずれる角度である。したがって、これら位置検出精度波形が加算される結果、一のロータ片による位置検出精度波形に含まれる高調波成分のうち少なくとも１つのものが、他のロータ片による位置検出精度波形に含まれる同次の高調波成分により減殺される。
【００２２】
ここで、可変リラクタンス型レゾルバ装置は、単極構造であっても多極構造であってもよい。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１の実施の形態を図面を参照しながら説明する。図１は、本発明に係る可変リラクタンス型レゾルバ装置用のロータを適用した単極レゾルバの構成を示す断面図であり、図２は、単極レゾルバの回路構成を示す回路図である。
【００２４】
この第１の実施の形態は、本発明に係る可変リラクタンス型レゾルバ装置用のロータを、単極レゾルバ装置に適用したものである。なお、単極レゾルバ装置とは、図４に示すように、レゾルバ１０を含む構成のものをいう。
【００２５】
まず、単極レゾルバの構成を説明すると、レゾルバ１０は、図１に示すように、単極３相可変リラクタンス型レゾルバであって、円筒状のステータ２０と、このステータ２０内に回転自在に配設されたロータ３０と、で構成されており、ロータ３０とステータ２０との間のリラクタンスがロータ３０の位置により変化し、ロータ３０の１回転につきリラクタンス変化の基本波成分が１周期となるように構成されている。すなわち、ロータ３０の内径中心Ｏ1 をステータ２０の内径中心と一致させ、ロータ３０の外形中心Ｏ2 をその内径中心Ｏ1 から一定の偏心量Ａだけ偏心させるようにしてロータ３０の肉厚を変化させてあり、これによってリラクタンスがロータ３０の位置により変化するようになっている。
【００２６】
ステータ２０の内周面には、Ａ相、Ｂ相およびＣ相の３相の磁極がそれぞれ１２０°間隔で形成されている。Ａ相は、等間隔で形成された８つの磁極Ａ1 〜Ａ8 からなっており、同様にＢ相は、等間隔で形成された８つの磁極Ｂ1 〜Ｂ8 からなり、Ｃ相は、等間隔で形成された８つの磁極Ｃ1 〜Ｃ8 からなっている。結果として、ステータ２０の内周面には、各磁極が、Ａ1 〜Ａ8 −Ｂ1 〜Ｂ8 −Ｃ1 〜Ｃ8 の順序で配列されている。
【００２７】
各磁極Ａ1 〜Ｃ8 には、それぞれ励磁巻線ＬA1〜ＬC8が巻き付けられており、各励磁巻線ＬA1〜ＬC8は、図２に示すように接続されている。すなわち、Ａ相の励磁巻線ＬA1〜ＬA8がその順序でそれぞれ直列接続されているとともに、励磁巻線ＬA1が単相交流電源４０に接続され、励磁巻線ＬA8が抵抗ＲA を介して接地されている。同様に、Ｂ，Ｃ相の励磁巻線ＬB1〜ＬB8，ＬC1〜ＬC8がその順序でそれぞれ直列接続されているとともに、励磁巻線ＬB1，ＬC1が単相交流電源４０に接続され、励磁巻線ＬB8，ＬC8が抵抗ＲB ，ＲC を介して接地されている。
【００２８】
そして、励磁巻線ＬA8，ＬB8，ＬC8と抵抗ＲA 〜ＲC との接続点には、各磁極Ａ1 〜Ｃ8 とロータ３０との間のリラクタンス変化に応じた、各励磁巻線ＬA1〜ＬC8の電流変化としてのレゾルバ信号ｆA （θ）〜ｆC （θ）を出力するための出力端子Ｔ1 〜Ｔ3 が設けられている。出力端子Ｔ1 〜Ｔ3 には、３相のレゾルバ信号ｆA （θ）〜ｆC （θ）を２相の信号ｆs （θ），ｆc （θ）に変換する相変換回路６０が接続され、相変換回路６０には、相変換回路６０からの２相の信号ｆs （θ），ｆc （θ）を処理して回転角度位置検出信号を出力する信号処理回路７０が接続されている。
【００２９】
次に、ロータ３０の構成を図面を参照しながら説明する。図３は、ロータ３０の構成を示す斜視図である。
【００３０】
ロータ３０は、図３に示すように、上記リラクタンス変化が得られるように形成された１２枚のロータ片RB1 〜RB12を有しており、各ロータ片RB1 〜RB12の回転によって生ずる位置検出精度誤差の位相が所定角φ（６０／ｎ（ｎは任意の整数））ずれるように、各ロータ片RB1 〜RB12を、回転角方向に所定角ずらしかつ内径中心Ｏ1 を一致させて積層してある。なお、ロータ３０は、内周面側で、例えば図示しないメガトルクモータ（登録商標）等の回転子に接続されている。
【００３１】
このように各ロータ片RB1 〜RB12を積層した状態では、２層目のロータ片RB2 は、１層目のロータ片RB1 に対して回転角方向に３０°ずれており、３層目のロータ片RB3 は、１層目のロータ片RB1 に対して回転角方向に６０°ずれている。同じ要領で、４〜１２層目のロータ片RB4 〜RB12は、１層目のロータ片RB1 に対して回転角方向にそれぞれ３０°、０°、３０°、６０°、３０°、０°、３０°、６０°、３０°ずれている。なお、各ロータ片RB1 〜RB12は、例えば、内径が１２６ｍｍ、外径が１４４ｍｍ、偏心量が２．５ｍｍで、回転軸方向の厚さが０．５ｍｍに構成されている。
【００３２】
次に、信号処理回路７０の構成を図面を参照しながら説明する。図４は、信号処理回路７０の構成を示すブロック図である。
【００３３】
信号処理回路７０は、図４に示すように、相変換回路６０からの２相の信号ｆs （θ），ｆc （θ）を被乗数として個別に入力しかつ後述するカウンタ９０からのディジタル回転角度検出値ψを乗数として入力する乗算器８０，８２と、乗算器８０，８２からの乗算出力値を減算する減算器８４と、減算器８４からの出力を入力しかつ単相交流電源４０からの交流電圧を同期信号として入力する同期整流器８６と、同期整流器８６からの出力電圧に応じた周波数のパルス信号を出力する電圧制御発振器８８と、電圧制御発振器８８からのパルス信号のパルス数をカウントするカウント９０と、で構成されており、同期整流器８６の出力電圧を速度信号として出力するとともに、カウンタ９０から回転角度を示す位置検出精度波形としてのディジタル回転角度検出値ψを出力するようになっている。
【００３４】
次に、上記第１の実施の形態の動作を図面を参照しながら説明する。図５は、ロータ３０を適用した上記第１の実施の形態に係る単極３相レゾルバ装置と、従来のロータを適用した単極３相レゾルバ装置とについて、それぞれの全周精度をロータリーエンコーダを用いて比較測定したグラフである。
【００３５】
まず、各励磁巻線ＬA1〜ＬC8に単相交流を供給するとともに、メガトルクモータ等を回転させることによりロータ３０を回転させると、レゾルバ１０では、各ロータ片RB1 〜RB12の回転によって生じたリラクタンス変化が、ステータ２０に形成された１つの磁極で加算され、加算されたリラクタンス変化が、レゾルバ信号ｆA ，ｆB ，ｆC として出力端子Ｔ1 〜Ｔ3 から出力される。そして、これら各レゾルバ信号ｆA 〜ｆC が相変換回路６０に供給されると、相変換回路６０により、各レゾルバ信号ｆA 〜ｆC が２相交流信号ｆc （θ），ｆs （θ）に変換され、これら２相交流信号ｆc （θ），ｆs （θ）が信号処理回路７０に供給される。
【００３６】
信号処理回路７０では、初期状態でカウンタ９０が零クリアされており、これによってディジタル回転角度検出値ψが“０”にセットされる。このため、乗算器８０の乗算出力値はsin ωｔ・sin θとなり、乗算器８２の乗算出力値は“０”となるので、減算器１３の減算出力値、すなわちＶsin ωｔ・sin （θ−ψ）は、Ｖsin ωｔ・sin θとなる。そして、これが同期整流器８６に供給されると、同期整流器８６により、励磁電圧成分が除去され、除去されたＶsin θが、速度検出信号として外部の処理回路等に出力されるとともに、電圧制御発振器８８に供給される。電圧制御発振器８８では、供給されたＶsin θの電圧に応じた周波数のパルス信号が出力され、これがカウンタ９０に供給される。これによって、カウンタ９０のディジタル回転角度検出値ψは、位相角θと等しい値となって出力される。
【００３７】
この状態でさらに、ロータ３０を同一方向に回転させ続けると、減算器８４の減算出力値が、位相角θのディジタル回転角度検出値ψに対する増加分だけ増加し、これに応じて同期整流器８６の出力も位相角θの増加分だけ増加するため、カウンタ９０のカウント値が位相角θの増加分だけカウントアップされる。したがって、カウンタ９０では、ロータ３０の回転に応じた現在のディジタル回転角度検出値ψが出力される。
【００３８】
このようにディジタル回転角度検出値ψが得られるため、このディジタル回転角度検出値ψは、各ロータ片RB1 〜RB12をそれぞれ独立に回転させたときに得られるディジタル回転角度検出値を、それぞれ加算したものと等しくなる。このとき、各ディジタル回転角度検出値には、３相構造であることから３次、６次、…、３ｎ次（ｎは整数）の高調波成分が含まれているが、ロータ片RB3 ，RB7 ，RB11は、ロータ片RB1 ，RB5 ，RB9 に対して機械角としてそれぞれ６０°ずれているため、そのディジタル回転角度検出値は、ロータ片RB1 ，RB5 ，RB9 によるそれに対して位相がそれぞれ６０°ずれる。この位相のずれは、ロータ片RB1 ，RB5 ，RB9 によるディジタル回転角度検出値に含まれる高調波成分のうち３次のものと位相がちょうどπずれる角度である。したがって、これらディジタル回転角度検出値が加算される結果、ロータ片RB1 ，RB5 ，RB9 によるディジタル回転角度検出値に含まれる３次の高調波成分が、ロータ片RB3 ，RB7 ，RB11によるディジタル回転角度検出値に含まれる３次の高調波成分により減殺される。
【００３９】
また、ロータ片RB2 ，RB4 ，RB6 ，RB8 ，RB10，RB12は、ロータ片RB1 ，RB5 ，RB9 に対して機械角としてそれぞれ３０°ずれているため、そのディジタル回転角度検出値は、ロータ片RB1 ，RB5 ，RB9 によるそれに対して位相がそれぞれ３０°ずれる。この位相のずれは、ロータ片RB1 ，RB5 ，RB9 によるディジタル回転角度検出値に含まれる高調波成分のうち６次のものと位相がちょうどπずれる角度である。したがって、これらディジタル回転角度検出値が加算される結果、ロータ片RB1 ，RB5 ，RB9 によるディジタル回転角度検出値に含まれる６次の高調波成分が、ロータ片RB2 ，RB4 ，RB6 ，RB8 ，RB10，RB12によるディジタル回転角度検出値に含まれる６次の高調波成分により減殺される。
【００４０】
なお、このように出力されたディジタル回転角度検出値ψをロータリーエンコーダを用いて比較測定すると、その全周精度は、上記第１の従来例である単極６相レゾルバ装置および同相積層した従来のロータを適用した単極３相レゾルバ装置に比して、図５（ａ）に示すようになる。図５（ａ）は、ロータ３０を適用した上記第１の実施の形態に係る単極３相レゾルバ装置の全周精度を示すグラフであり、図５（ｂ）は、上記第１の従来例である単極６相レゾルバ装置の全周精度を示すグラフである。また、図６は、従来のロータを適用した単極３相レゾルバ装置の全周精度を示すグラフである。
【００４１】
図中、上記第１の従来例である単極６相レゾルバ装置は、図５（ｂ）に示すように、その全周精度が２１９１．７８秒であるのに対し、上記第１の実施の形態に係る単極３相レゾルバ装置は、図５（ａ）に示すように、その全周精度が１８５０．４４秒となって、ほぼ同じくらいであることが判る。また、従来のロータを適用した単極３相レゾルバ装置は、図６に示すように、その全周精度が８４８４０．３８秒であるのに対し、上記第１の実施の形態に係る単極３相レゾルバ装置は、ほぼ４６倍に向上していることが判る。
【００４２】
したがって、本発明に係るロータ３０を適用すれば、３相構造であっても、上記第１の従来例である単極６相レゾルバ装置に近い全周精度を得ることができる。
【００４３】
このようにして、リラクタンス変化が得られるように形成された複数のロータ片RB1 〜RB12を有し、各ロータ片RB1 〜RB12の回転によって生ずる位置検出精度誤差の位相が所定角φ（６０／ｎ（ｎは任意の整数））ずれるように、各ロータ片RB1 〜RB12を、回転角方向に所定角ずらしかつ内径中心Ｏ1 を一致させて積層したから、位置検出精度波形に含まれる３次、６次の高調波成分が減殺されるので、上記第１の従来例に比して、高調波成分を除去するのにステータ２０に相数の２倍の磁極を設ける必要がなく、これに伴い差動増幅回路も設ける必要がなくなる。したがって、配線処理等を比較的簡略化することができるとともに、小型化が容易となり、しかもコストを比較的削減することができる。
【００４４】
特に、ロータ片RB2 ，RB4 ，RB6 ，RB8 ，RB10，RB12を、ロータ片RB1 ，RB5 ，RB9 に対して回転角方向に３０°ずらし、ロータ片RB3 ，RB7 ，RB11を、ロータ片RB1 ，RB5 ，RB9 に対して回転角方向に６０°ずらして積層したから、３相構造において、位置検出精度波形に含まれる３次、６次の高調波成分を好適に低減することができる。
【００４５】
次に、本発明の第２の実施の形態を図面を参照しながら説明する。図７は、本発明に係る可変リラクタンス型レゾルバ装置用のロータを適用した多極レゾルバの構成を示す断面図である。なお、上記第１の実施の形態と同一の部分については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００４６】
この第２の実施の形態は、本発明に係る可変リラクタンス型レゾルバ装置用のロータを、多極レゾルバ装置に適用したものである。
【００４７】
まず、多極レゾルバの構成を説明すると、レゾルバ１０は、図７に示すように、多極３相可変リラクタンス型レゾルバであって、円筒状のステータ２２と、このステータ２２内に回転自在に配設されたロータ３２と、で構成されており、ロータ３２とステータ２２との間のリラクタンスがロータ３２の位置により変化し、ロータ３２の１回転につきリラクタンス変化の基本波成分が多周期（例えば、１５０周期）となるように構成されている。このとき、ロータ３２の内径および外径中心Ｏ3 は、ステータ２２の内径中心と一致している。
【００４８】
ステータ２２の内周面には、Ａ相、Ｂ相およびＣ相の３相の磁極がそれぞれ等間隔で交互に形成されている。Ａ相、Ｂ相およびＣ相は、等間隔で形成された８つの磁極Ａ1 〜Ａ8 ，Ｂ1 〜Ｂ8 ，Ｃ1 〜Ｃ8 からなっている。結果として、ステータ２２の内周面には、各磁極が、Ａ1 −Ｂ1 −Ｃ1 −〜−Ａ8 −Ｂ8 −Ｃ8 の順序で配列されている。そして、各磁極Ａ1 〜Ｃ8 には、内周面側の端面に６つの歯ＴS1〜ＴS6が形成されているとともに、それぞれ励磁巻線ＬA1〜ＬC8が巻き付けられており、各励磁巻線ＬA1〜ＬC8は、上記第１の実施の形態と同様に図２に示すように接続されている。
【００４９】
次に、ロータ３２の構成を図面を参照しながら説明する。図８は、ロータ３２の構成を示す斜視図であり、図９は、図８におけるＡ部の拡大図である。
【００５０】
ロータ３２は、図８に示すように、外周面に等間隔で１５０歯のスロット歯ＴR が形成された１２枚のロータ片RB1 〜RB12を有しており、各ロータ片RB1 〜RB12の回転によって生ずる位置検出精度誤差の位相が所定角φ（６０／ｎ（ｎは任意の整数））ずれるように、各ロータ片RB1 〜RB12を、回転角方向に所定角ずらしかつ内径中心Ｏ3 を一致させて積層してある。ここで、各ロータ片RB1 〜RB12のスロット歯ＴR は、例えばあるスロット歯ＴR がステータ２２の磁極Ａ1 の歯ＴS1と一致しているものとすると、磁極Ａ1 に隣接する磁極Ｂ1 の歯ＴS1が、ロータ３２のスロット歯ＴR に対して１／３６ピッチ分機械的位相ずれを生じるようなピッチで形成されている。
【００５１】
このように各ロータ片RB1 〜RB12を積層した状態では、図９に示すように、２層目のロータ片RB2 は、１層目のロータ片RB1 に対して回転角方向に１２′ずれており、３層目のロータ片RB3 は、１層目のロータ片RB1 に対して回転角方向に２４′ずれている。同じ要領で、４〜１２層目のロータ片RB4 〜RB12は、１層目のロータ片RB1 に対して回転角方向にそれぞれ１２′、０′、１２′、２４′、１２′、０′、１２′、２４′、１２′ずれている。
【００５２】
次に、上記第２の実施の形態の動作を説明する。
【００５３】
まず、各励磁巻線ＬA1〜ＬC8に単相交流を供給するとともに、メガトルクモータ等を回転させることによりロータ３２を回転させると、レゾルバ１０では、各ロータ片RB1 〜RB12の回転によって生じたリラクタンス変化が、ステータ２２に形成された１つの磁極で加算され、加算されたリラクタンス変化が、レゾルバ信号ｆA ，ｆB ，ｆC として出力端子Ｔ1 〜Ｔ3 から出力される。そして、これら各レゾルバ信号ｆA 〜ｆC が相変換回路６０に供給されると、相変換回路６０により、各レゾルバ信号ｆA 〜ｆC が２相交流信号ｆc （θ），ｆs （θ）に変換され、これら２相交流信号ｆc （θ），ｆs （θ）が信号処理回路７０に供給される。
【００５４】
信号処理回路７０では、上記第１の実施の形態と同様に、２相交流信号ｆc （θ），ｆs （θ）が処理されて、ロータ３２の回転に応じた現在のディジタル回転角度検出値ψが出力される。
【００５５】
このようにディジタル回転角度検出値ψが得られるため、このディジタル回転角度検出値ψは、各ロータ片RB1 〜RB12をそれぞれ独立に回転させたときに得られるディジタル回転角度検出値を、それぞれ加算したものと等しくなる。このとき、各ディジタル回転角度検出値には、３相構造であることから３次、６次、…、３ｎ次（ｎは整数）の高調波成分が含まれているが、例えば、ロータ片RB3 ，RB7 ，RB11は、ロータ片RB1 ，RB5 ，RB9 に対して機械角としてそれぞれ２４′ずれているため、そのディジタル回転角度検出値は、ロータ片RB1 ，RB5 ，RB9 によるそれに対して位相がそれぞれ６０°ずれる。この位相のずれは、ロータ片RB1 ，RB5 ，RB9 によるディジタル回転角度検出値に含まれる高調波成分のうち３次のものと位相がちょうどπずれる角度である。したがって、これらディジタル回転角度検出値が加算される結果、ロータ片RB1 ，RB5 ，RB9 によるディジタル回転角度検出値に含まれる３次の高調波成分が、ロータ片RB3 ，RB7 ，RB11によるディジタル回転角度検出値に含まれる３次の高調波成分により減殺される。
【００５６】
また、ロータ片RB2 ，RB4 ，RB6 ，RB8 ，RB10，RB12は、ロータ片RB1 ，RB5 ，RB9 に対して機械角としてそれぞれ１２′ずれているため、そのディジタル回転角度検出値は、ロータ片RB1 ，RB5 ，RB9 によるそれに対して位相がそれぞれ３０°ずれる。この位相のずれは、ロータ片RB1 ，RB5 ，RB9 によるディジタル回転角度検出値に含まれる高調波成分のうち６次のものと位相がちょうどπずれる角度である。したがって、これらディジタル回転角度検出値が加算される結果、ロータ片RB1 ，RB5 ，RB9 によるディジタル回転角度検出値に含まれる６次の高調波成分が、ロータ片RB2 ，RB4 ，RB6 ，RB8 ，RB10，RB12によるディジタル回転角度検出値に含まれる６次の高調波成分により減殺される。
【００５７】
このようにして、外周面に等間隔で所定歯数（１５０歯）のスロット歯ＴR が形成された複数のロータ片RB1 〜RB12を有し、各ロータ片RB1 〜RB12の回転によって生ずる位置検出精度誤差の位相が所定角φ（６０／ｎ（ｎは任意の整数））ずれるように、各ロータ片RB1 〜RB12を、回転角方向に所定角ずらしかつ内径中心Ｏ1 を一致させて積層したから、位置検出精度波形に含まれる３次、６次の高調波成分が減殺されるので、上記第２の従来例に比して、高調波成分を除去するのにステータ２０に相数の２倍の磁極を設ける必要がなく、これに伴い差動増幅回路も設ける必要がなくなる。したがって、配線処理等を比較的簡略化することができるとともに、小型化が容易となり、しかもコストを比較的削減することができる。
【００５８】
特に、ロータ片RB2 ，RB4 ，RB6 ，RB8 ，RB10，RB12を、ロータ片RB1 ，RB5 ，RB9 に対して回転角方向に１２′ずらし、ロータ片RB3 ，RB7 ，RB11を、ロータ片RB1 ，RB5 ，RB9 に対して回転角方向に２４′ずらして積層したから、３相構造において、位置検出精度波形に含まれる３次、６次の高調波成分を好適に低減することができる。
【００５９】
なお、上記第１の実施の形態においては、ロータ片RB2 ，RB4 ，RB6 ，RB8 ，RB10，RB12を、ロータ片RB1 ，RB5 ，RB9 に対して回転角方向に３０°ずらし、ロータ片RB3 ，RB7 ，RB11を、ロータ片RB1 ，RB5 ，RB9 に対して回転角方向に６０°ずらして積層することにより、ロータ３０を構成したが、これに限らず、各ロータ片RB1 〜RB12を、図１０（ａ）に示すようなパターンで積層することにより、ロータ３０を構成してもよい。
【００６０】
同様に、上記第２の実施の形態においては、ロータ片RB2 ，RB4 ，RB6 ，RB8 ，RB10，RB12を、ロータ片RB1 ，RB5 ，RB9 に対して回転角方向に１２′ずらし、ロータ片RB3 ，RB7 ，RB11を、ロータ片RB1 ，RB5 ，RB9 に対して回転角方向に２４′ずらして積層することにより、ロータ３２を構成したが、これに限らず、各ロータ片RB1 〜RB12を、図１０（ｂ）に示すようなパターンで積層することにより、ロータ３２を構成してもよい。
【００６１】
また、上記第１および第２の実施の形態においては、レゾルバ１０を３相構造としたが、これに限らず、より多相の構造としてもよい。例えば、単極レゾルバ装置において、４相構造とする場合は、各ロータ片RB1 〜RB12を、ロータ片RB1 に対して回転方向にそれぞれ０°、22.5°、４５°、22.5°、０°、22.5°、４５°、22.5°、０°、22.5°、４５°、22.5°ずらして積層すればよい。
【００６２】
さらに、上記第１の実施の形態においては、レゾルバ１０を、単極３相構造としたが、これに限らず、単極６相構造としてもよい。このような構成であれば、上記第１の従来例に比して、位置検出精度波形に含まれる高調波成分を低減することができるので、回転角度位置または回転速度を比較的高精度に検出することができる。
【００６３】
同様に、上記第２の実施の形態においては、レゾルバ１０を、多極３相構造としたが、これに限らず、多極６相構造としてもよい。このような構成であれば、上記第２の従来例に比して、位置検出精度波形に含まれる高調波成分を低減することができるので、回転角度位置または回転速度を比較的高精度に検出することができる。
【００６４】
さらに、上記第１および第２の実施の形態においては、ロータ３０およびロータ３２を、ロータ片RB1 〜RB12を１２枚積層して構成したが、これに限らず、これ未満またはこれよりも多数枚のロータ片を積層して構成してもよい。
【００６５】
さらに、上記第１および第２の実施の形態においては、信号処理回路７０を、電子回路等で構成したが、これに限らず、マイクロコンピュータで構成してもよい。
【００６６】
さらに、上記第１および第２の実施の形態においては、ロータ３０およびロータ３２が、複数枚のロータ片RB1 〜RB12を積層した構造となっているが、これに限らず、ロータ３０およびロータ３２を、複数枚のロータ片RB1 〜RB12を上記のように積層したときの形状となる一体化の構造としてもよく、または一体化の構造であっても、回転軸方向に微小長さごとに所定角度ずつずらした構造としてもよい。すなわち、いずれの場合も、ロータ３０およびロータ３２は、回転軸方向の微小長さ当たりの微小断面片であって回転角方向に所定角ずれた少なくとも２つの微小断面片を有し、各微小断面片は、それぞれの回転によって生ずる位置検出精度誤差の位相が所定角φ（１８０°／ステータに形成される相数の整数倍）ずれるように、回転角方向にずれている。
【００６７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る可変リラクタンス型レゾルバ装置用のロータによれば、精度をさほど低下させることなく、従来の単極６相レゾルバ装置を３相構造に置き換えることができるので、従来に比して、配線処理等を比較的簡略化することができるとともに、小型化が容易となり、しかもコストを比較的削減することができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る可変リラクタンス型レゾルバ装置用のロータを適用した単極レゾルバの構成を示す断面図である。
【図２】本発明に係る可変リラクタンス型レゾルバ装置用のロータを適用した単極レゾルバの回路構成を示す回路図である。
【図３】本発明に係る可変リラクタンス型レゾルバ装置用のロータの第１の実施の形態を示す構成図である。
【図４】信号処理回路７０の構成を示すブロック図である。
【図５】全周精度をロータリーエンコーダを用いて比較測定したグラフである。
【図６】全周精度をロータリーエンコーダを用いて比較測定したグラフである。
【図７】本発明に係る可変リラクタンス型レゾルバ装置用のロータを適用した多極レゾルバの構成を示す断面図である。
【図８】本発明に係る可変リラクタンス型レゾルバ装置用のロータの第２の実施の形態を示す構成図である。
【図９】図８におけるＡ部の拡大図である。
【図１０】ロータを積層する他のパターンを示す表である。
【符号の説明】
１０                レゾルバ
２０，２２          ステータ
３０，３２          ロータ
Ａ1 〜Ｃ8           磁極
ＬA1〜ＬC8          励磁巻線
ＲA 〜ＲC           抵抗
Ｔ1 〜Ｔ3           出力端子
ＴS1〜ＴS6          歯
ＴR                 スロット歯
RB1 〜RB12          ロータ片
４０                単相交流電源
６０                相変換回路
７０                信号処理回路
８０，８２          乗算器
８４                減算器
８６                同期整流器
８８                電圧制御発振器
９０                カウンタ
【図１】
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【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】
0003704972.tif 000009
【図８】
0003704972.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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