(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定子（１）と回転子（２）とを具備し、前記固定子（１）及び前記回転子（２）に、少なくとも２つの固定子卷線（１１，１２）と少なくとも１つの回転子卷線（２１）とを有するリゾルバ部分（３）と、リゾルバ部に対して軸方向にずらして、変圧器固定子卷線（１３）と変圧器回転子卷線（２２）とを有する変圧器部分（４）とが配置され、前記回転子（２）は付加的な短絡卷線（２３）を備える無スリップリング形リゾルバにおいて、
前記短絡卷線（２３）を、ワイヤ卷線として変圧器回転子卷線に対して並列に前記変圧器回転子卷線の鉄心（２５）上に設け、前記短絡卷線（２３）の巻数とワイヤ直径とを、前記短絡卷線（２３）により形成される低域フィルタが動作周波数においてリゾルバの位相ずれを少なくとも部分的に補償するように選定することを特徴とする無スリップリング形リゾルバ。
【請求項２】
短絡卷線（２３）の巻数が１より大きく、変圧器回転子卷線の巻数の１／４より小さいことを特徴とする請求項１に記載の無スリップリング形リゾルバ。
【請求項３】
短絡卷線（２３）の直径及び巻数を、位相ずれが補償されて位相ずれの残りが０〜１０゜であるように選定することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の無スリップリング形リゾルバ。
【請求項４】
短絡卷線（２３）のために、変圧器回転子卷線のために使用する太さのワイヤと同一の太さのワイヤを使用することを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１つの請求項に記載の無スリップリング形リゾルバ。
【請求項５】
変圧比（ｔ）を、変圧器部分の巻数を調整することにより一定に保持することを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか１つの請求項に記載の無スリップリング形リゾルバ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、固定子と回転子とを具備し、前記固定子及び前記回転子に、少なくとも２つの固定子卷線と少なくとも１つの回転子卷線とを有するリゾルバ部分と、リゾルバ部に対して軸方向にずらして、変圧器固定子卷線と変圧器回転子卷線とを有する変圧器部分とが配置され、前記回転子は付加的な短絡卷線を備える無スリップリング形リゾルバに関する。
【０００２】
【従来の技術】
無スリップリング形リゾルバは誘導素子であり、この誘導素子は２つの変圧器装置から成る、すなわち実際のリゾルバ部分と変圧器部分とから成る。リゾルバ部分の中で、角度関数としての出力電圧を測定することにより、固定子と回転子との間の機械的回転角の正弦及び余弦が求められる。変圧器部分は、入力電圧を回転子に無接触で伝達するために用いられる。変圧器の原理に起因してリゾルバは交流により作動されなければならない。変圧器の変圧特性は、励磁電圧の周波数に依存する。
【０００３】
ある特定の周波数領域内の変圧比はほぼ一定であるが、出力電圧と入力電圧との間の位相は、周波数に依存して非常に強くずれる。位相ずれの周波数特性は、低い周波数から高い周波数に向かってかなり単調に低下する経過を有し、この経過は、通常の動作領域の上部において零点通過を有する。リゾルバ信号を評価する場合、これらの信号を整流し、整流の際に、励磁信号に対するリゾルバ信号の位相を考慮しなければならないので（同相は正の値に相当し、逆相は負の値に相当する）、電子評価装置は通常、僅かな付加的な位相ずれしか許容できない。とりわけ、リゾルバが低い周波数で作動される場合、位相ずれが問題となる。
【０００４】
今までこの位相ずれの問題は、励磁電圧からＲＣ素子により、電子評価装置のための位相補正された基準信号が形成されることにより解決された。前もって与えられている電子評価装置を有するある特定の用途でリゾルバを、別の位相シフト装置を有するリゾルバに交換することは、このような場合においては、電子評価装置の位相補正素子を変更しなければならないことを意味する。
【０００５】
ヨーロッパ特許出願公開第０５９３３５１号公報から公知のリゾルバ装置では、ディスク又はリングの形の短絡卷線が固定子又は回転子に取付けられ、この取付け位置は、空間的にリゾルバ部分と変圧器部分との間の領域内にあり、これにより変圧器部分の漏れ磁束をリゾルバ部分から遮蔽する。しかしこの手段は、入力電圧と出力電圧との間の位相ずれには何等の影響も与えない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、簡単な手段によりリゾルバ自身の中で位相ずれの補償を可能にすることにあり、この手段は大きいコストをかけずに、リゾルバを製造する際に既に実現でき、この手段により、電子評価装置の中での外部の位相補正が不要となる。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題は本発明により、短絡卷線を、ワイヤ卷線として変圧器回転子卷線に対して並列に変圧器回転子卷線の鉄心上に設け、短絡卷線の巻数とワイヤ直径とを、短絡卷線により形成される低域フィルタが動作周波数においてリゾルバの位相ずれを少なくとも部分的に補償するように選定することにより解決される。
【０００８】
インピーダンスＬ及び抵抗Ｒを有する本発明により設けられている短絡卷線の電力消費は、リゾルバの伝送関数に対して、一次低域フィルタの作用を有する。遮断周波数と、ひいては位相ずれに対するこの低域フィルタの作用とは、巻数を変化する（Ｌ及びＲの変化）ことにより、又はワイヤ横断面積を変化する（Ｒの変化）ことにより変化させることができ、これにより最適な効果を得ることができる。
【０００９】
しかし低域フィルタ特性により変圧比も低減される。しかしこれは、巻数比を変化することにより補償でき、しかも、この補償により位相ずれはほとんど影響されない。しかし変圧比の周波数特性は、ほぼ一定の経過を有する領域を失う。従って、位相補正されたリゾルバは、制限された周波数領域にしか適しない。
【００１０】
本発明の短絡卷線は例えば、変圧器回転子卷線と同一の太さのワイヤにより形成できる。しかし、所望の位相ずれに相応して別の太さのワイヤを使用することもできる。短絡卷線の巻数はいかなる場合でも１より大きいが、しかし変圧器回転子卷線の巻数より大幅に小さい。通常の構造のリゾルバの場合、巻数は、変圧器回転子卷線の約５〜１０％である。
【００１１】
【実施の形態】
次に本発明を実施の形態に基づき図を用いて詳細に説明する。
【００１２】
図１の回路図に示されているリゾルバは、２つの互いに９０゜ずれて配置されている固定子卷線１１及び１２と、これらに対して軸方向でずれて配置されている変圧器固定子卷線１３とを有する固定子１を有する。固定子１の中に同軸で回転可能に配置されている回転子２は、リゾルバ回転子卷線２１と変圧器回転子卷線２２とを有する。固定子卷線１１及び１２と回転子卷線２１とは、リゾルバのリゾルバ部分３を形成し、これらに軸方向でずれて配置されている卷線、すなわち変圧器固定子卷線１３と変圧器回転子卷線２２とは、変圧器部分４を形成する。
【００１３】
前述の構成は、リゾルバの周知の原理に相当する。変圧器固定子卷線１３に入力電圧Ｕ0が印加される。所属の変圧器回転子卷線２２を介してこの電圧はリゾルバ回転子卷線２１に印加され、これにより、リゾルバ固定子卷線１１及び１２の中に相応する出力電圧が誘起される。固定子卷線１１から出力電圧Ｕsinが取出され、固定子卷線１２から出力電圧Ｕcosが取出される。これらの出力電圧は、回転子卷線２１の角度位置αに依存し、この依存性は次式により表される。
【００１４】
Ｕsin＝ｔ・Ｕ0・ｓｉｎα
Ｕcos＝ｔ・Ｕ0・ｃｏｓα
ただし係数ｔは、変圧器の変圧比すなわちリゾルバの伝達比を表す。この変圧比は、出力電圧の最大値対入力電圧の最大値の比である。従って出力電圧測定値Ｕsin及びＵcosから回転子の回転角αを導出できる。
【００１５】
出力電圧と入力電圧との間の動作周波数に依存する位相ずれを補償するために、変圧器部分４の中の回転子の回りに付加的にかつ変圧器回転子卷線２２に並列に、小さい卷線数を有する短絡卷線２３が取付けられる。この短絡卷線２３はインピーダンスＬ及び抵抗Ｒを有し、これにより短絡卷線２３は低域フィルタとして動作し、この低域フィルタは、卷線数及びワイヤ横断面積を適切に定めることによって、望ましくない位相ずれを補償する。
【００１６】
図２には図１のリゾルバの構成が概略的に断面図で示されている。ハウジング１０の中に回転子軸２０が、図示されていない方法で支承されている。本例では回転子軸２０は中空軸であり、この中空軸を例えば機械軸にはめ込み、このようにしてこの機械軸の回転角を測定する。ハウジング１０は、ハウジング１０の中に設けられている卷線１１，１２及び１３と共働して固定子１を形成し、回転子軸２０は卷線２１，２２及び２３と共働して回転子２を形成する。これらの卷線は前述のように軸方向でずれて配置され、リゾルバ部分３から固定子卷線１１と、成層鉄心１４の中の見えない卷線１２とは９０゜ずらして配置されている。鉄心１４及び２４は互いに対向して位置し、鉄心１４及び２４は空隙５を形成している。リゾルバ部分３に対して軸方向にずれて変圧器部分４が配置されている。変圧器部分４も鉄心１５を有し、鉄心１５は例えば２つの部分から成り、鉄心１５は固定子の回りに取付けられており、この固定子の中には変圧器固定子卷線１３が配置されている。回転子４の変圧器部分は鉄心２５を備え、鉄心２５の回りには変圧器回転子卷線２２が取付けられている。付加的にこの鉄心２５は、短絡卷線２３を備え、本例では短絡卷線２３は回転子卷線２２の下方に位置する。鉄心１５及び２５も空隙６を形成している。ハウジング１０と回転子軸２０とは例えば非磁性金属例えばステンレス鋼から成る。ハウジング１０を貫通して端子導線、すなわち導線対１６が案内されており、導線対１６は、入力電圧Ｕ0を供給し、同様にハウジング１０を貫通して２つの導線対１７及び１８も導入されており、導線対１７及び１８は、固定子卷線１１及び１２から出力電圧を取出すのに用いられる。内部で変圧器部分の二次電圧が導線２６を介して変圧器回転子卷線２２からリゾルバ回転子卷線２１へ供給されている。
【００１７】
図３にはリゾルバの位相ずれの典型的な経過が示されている。破線Ｐｈ１は、短絡卷線が無い場合の位相ずれの経過を示す。この位相ずれは約５ｋＨｚの周波数において零点通過を有することが分かる。すなわちこの周波数において実際の上で位相ずれが無く、より低い周波数へ向かうにつれて正の位相ずれが発生し、より高い周波数へ向かうにつれてより大きい負の位相ずれが発生する。本発明において設けられており低域フィルタ作用を有する短絡卷線によりこの曲線はずらされ、これにより、短絡卷線を本発明によりある特定の寸法に定めると、実線曲線Ｐｈ２により示されている経過が得られる。この曲線は約２ｋＨｚにおいて零点通過を有する。すなわちリゾルバの動作周波数は約２ｋＨｚである場合、前述の短絡卷線により、元々存在する約１５゜の位相ずれは、約０゜にされる、すなわち補償される。
【００１８】
図４は変圧比の周波数特性を示す。破線ｔ１は、短絡卷線が無い場合の変圧比を示す。この場合、変圧比の周波数特性は、ある特定の周波数領域内すなわち約１ｋＨｚより大きい周波数の領域内ではほぼ一定の値すなわち特定の変圧比をとる。この周波数領域は、リゾルバの通常の動作領域である。しかし、本発明において設けられている短絡卷線の低域フィルタ特性により変圧比は低減されている。すなわち本発明では実線曲線ｔ２となり、曲線ｔ２は、非常に狭い領域内でのみ最大変圧比をとる。従ってリゾルバが、補償する短絡卷線により作動される周波数領域は、比較的狭い。しかしこれは何等の欠点も有しない、何故ならばリゾルバは元々、ある１つの特定の周波数に対して位相ずれを補償されたからである。
【００１９】
次に実際の上での諸元の決定のいくつかの例を挙げる。
【００２０】
例１：  ３．３ｋＨｚの動作周波数と２００回の巻数の変圧器回転子卷線とを有する大きさ２１の６極中空軸リゾルバは、異なる短絡卷線を設けられ、異なる位相ずれＰｈと異なる変圧比ｔとが得られる。
【００２１】
表１
巻数            ワイヤ横断面        位相ずれ      変圧比ｔ
短絡卷線無し    −−−              ＋３１゜      −−−
６              ０．０２５４ｍｍ2   ＋２１゜      −１０％
６              ０．０５０８ｍｍ2   ＋１４゜      −２１％
１２            ０．０２５４ｍｍ2   ＋１０゜      −２４％
１２            ０．０５０８ｍｍ2     −２゜      −４３％
表１から分かるように、０．０２５４ｍｍ2のワイヤ横断面で巻数１２の場合の位相ずれは、補償されて１０゜になり、０．０５０８ｍｍ2のワイヤ横断面で巻数１２の場合の位相ずれは、補償されて−２゜になる。次いで、変化した変圧比ｔは付加的に、残りの巻数を変化させて補償できる。
【００２２】
例２：  巻数１８０で動作周波数３．４ｋＨｚの変圧器回転子卷線を有する大きさ１５の２極中空軸リゾルバが、短絡卷線を設けられ、変圧比は、変圧器回転子卷線を調整することにより一定に保持できる。この場合、次の値が得られる。
【００２３】
表２
巻数            ワイヤ直径        位相ずれ
短絡卷線無し    −−−              ＋２６゜
１８            ０．１２５ｍｍ      ＋５゜
０．１２５ｍｍのワイヤ直径で巻数１８の短絡卷線（これは回転子卷線に相当する）場合、位相ずれは低減されて＋５゜となり、これは大部分の用途には充分である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の短絡卷線を有するリゾルバの回路図である。
【図２】本発明のリゾルバの機械的構造を概略的に示す断面図である。
【図３】短絡卷線が無いリゾルバ及び短絡卷線を有するリゾルバの周波数に依存する位相ずれの典型的な経過を示す線図である。
【図４】動作周波数に依存するこのようなリゾルバの変圧比の経過を示す線図である。
【符号の説明】
１  固定子
２  回転子
３  リゾルバ部分
４  変圧器部分
５  空隙
６  空隙
１０  ハウジング
１１，１２  固定子卷線
１３  変圧器固定子卷線
１５  鉄心
１６  導線対
１７，１８  導線対
２１  回転子卷線
２２  変圧器回転子卷線
２５  鉄心
２６  導線
Ｕ0   入力電圧
Ｕcos  出力電圧
Ｕsin  出力電圧
α    回転子の角度位置
【図１】
0003717600.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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