(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁鋼板により形成され、円弧状に回動するロータと、
前記ロータが回動する円弧に沿って湾曲し、前記円弧に沿って前記ロータに対向して一列に設けられた複数のスロットを有するステータと、
隣り合う前記スロットにおいて互いに逆巻きになるように巻回され、電流により磁界を生成する励磁コイルと、
端から一つ置きの前記スロットに巻回されたｓｉｎ波検出用コイルと、
前記ｓｉｎ波検出用コイルが巻回されていないスロットに巻回されたｃｏｓ波検出用コイルと、
両端のスロットを除く前記スロットに、前記励磁コイルとは逆巻きに巻回され、電流により磁界を生成する副コイルと、
を備えることを特徴とする円弧型角度センサ。
【請求項２】
両端の前記スロットの前記ｓｉｎ波検出用コイル及び前記ｃｏｓ波検出用コイルの巻数を、両端以外の前記スロットの前記ｓｉｎ波検出用コイル及び前記ｃｏｓ波検出用コイルの巻数より多くしたことを特徴とする、請求項１記載の円弧型角度センサ。
【請求項３】
ｎを前記スロットの数、Ｅを両端の前記スロットの前記ｓｉｎ波検出用コイル及び前記ｃｏｓ波検出用コイルの巻数、Ｓを副コイルの巻数、とするとき、
副コイルの巻き数Ｓは、
Ｓ＝Ｅ／｛（ｎ−２）／２｝
であることを特徴とする、請求項２記載の円弧型角度センサ。
【請求項４】
電磁鋼板により形成され、円弧状に回動するロータと、
前記ロータが回動する円弧に沿って湾曲し、前記円弧に沿って前記ロータに対向して一列に設けられた複数のスロットを有するステータと、
隣り合う前記スロットにおいて互いに逆巻きになるように巻回され、電流により磁界を生成する励磁コイルと、
端から一つ置きの前記スロットに巻回されたｓｉｎ波検出用コイルと、
前記ｓｉｎ波検出用コイルが巻回されていないスロットに巻回されたｃｏｓ波検出用コイルと、を備える円弧型角度センサであって、
両端のスロットを除く前記スロットに、前記励磁コイルとは逆巻きに巻回された副コイルを設けることにより、両端以外の前記スロットの前記ｓｉｎ波検出用コイル及び前記ｃｏｓ波検出用コイルの出力電圧の増加を抑制し、
両端の前記スロットの前記ｓｉｎ波検出用コイル及び前記ｃｏｓ波検出用コイルの巻数を、両端以外の前記スロットの前記ｓｉｎ波検出用コイル及び前記ｃｏｓ波検出用コイルの巻数より多くすることにより、両端の前記スロットの前記ｓｉｎ波検出用コイル及び前記ｃｏｓ波検出用コイルの出力電圧の低下を抑制する、
ことを特徴とする、円弧型角度センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転角を検出するための円弧型角度センサに係り、特にセンサの両端部における角度の検出精度を向上させた円弧型角度センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
円弧型角度センサはコイルを巻回した複数のスロットを有するステータと電磁鋼板により形成された、円弧状に回動するロータとを有する。
【０００３】
円弧型角度センサを搭載する機器によってはスペースの制約上からこのスロットの数が制限されることがある。例えば、検出用のコイルがｓｉｎ波とｃｏｓ波の２つである場合、スロットの数は４の倍数であることが望ましい。スロットの数を４の倍数にすると、磁界を生じさせる励磁コイルの巻き方を交互に逆にすることにより、検出用コイルの電圧を平衡にすることができる。このため検出用のコイルの出力電圧は０を対称軸とする波形となり、円弧型角度センサの出力を角度に変換する変換装置であるＲ／Ｄコンバータ（レゾルバ  ディジタル  コンバータ）の入力に適したものとなる。
【０００４】
しかし、スロットの数を４の倍数にできない場合、例えば次のような問題が生じる。スロットの数が４の倍数ではない１０である場合について考える。図２はスロットの数が１０である円弧型角度センサを示した図である。図２（ａ）は円弧型角度センサの側面図であり、図２（ｂ）は各スロットにおける各コイルの巻き方向を示す図である。数字は巻き数を表す。
【０００５】
このように両端のスロットには検出コイル４１を巻回しないとすると、図２（ｃ）の波形５３、５４に示すように円弧型角度センサの両端部において出力が得られない。このため、図２（ｄ）の線６２の両端の点線部分に示すように、円弧型角度センサの両端部においてＲ／Ｄコンバータからの角度の出力が得られないという問題がある。
【０００６】
そこで、両端のスロットに検出用コイルを巻回することが考えられる。図３は、両端のスロットに検出用コイルを巻回した場合を示した図である。両端のスロットのコイルからは磁束の漏れが生じるため、図３（ｃ）の波形５５、５６に示すように、両端のスロットの検出用コイルからの出力電圧が低下し、検出精度が低下するという問題があった。
【０００７】
さらに、励磁コイルにより生成された磁界が相殺されず、検出用のコイルの出力電圧は増加し、０から離れた波形となる。このため、Ｒ／Ｄコンバータが入力信号を角度に変換することができなくなる場合があるという問題があった。
【０００８】
なお、以下、グラフの波形が横軸の０から離れることをオフセットするという。
【０００９】
この点に関し、ロータの回転の中心をステータ側にずらし、ステータの両端においてロータとの距離を短くすることにより検出精度を向上させる技術が提案されている（例えば、特許文献１）。
【特許文献１】特開２００５−５５１８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、特許文献１に記載の技術においては、ステータの両端において短くできるロータとの距離には限界があり、所望の精度向上が得られないという問題があった。
【００１１】
また、特許文献１に記載の技術においては、オフセットするという点を解決できないという問題があった。
【００１２】
本発明は上記のような問題点に鑑みてなされたものであり、スロットの数にかかわらずオフセットを抑制し、円弧型角度センサの両端の検出精度を向上させることが可能な円弧型角度センサ及び円弧型角度センサの精度向上方法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】
【００１３】
この目的を達成するために本発明は、電磁鋼板により形成され、円弧状に回動するロータと、ロータが回動する円弧に沿って湾曲し、円弧に沿ってロータに対向して一列に設けられた複数のスロットを有するステータと、隣り合うスロットにおいて互いに逆巻きになるように巻回され、電流により磁界を生成する励磁コイルと、端から一つ置きのスロットに巻回されたｓｉｎ波検出用コイルと、ｓｉｎ波検出用コイルが巻回されていないスロットに巻回されたｃｏｓ波検出用コイルと、両端の前記スロットを除くスロットに、励磁コイルとは逆巻きに巻回され、電流により磁界を生成する副コイルと、を備え、両端のスロットのｓｉｎ波検出用コイル及びｃｏｓ波検出用コイルの巻数を、両端以外のスロットのｓｉｎ波検出用コイル及びｃｏｓ波検出用コイルの巻数より多くしたことを特徴とする円弧型角度センサを提供する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、オフセットを抑制し、両端のスロットのｓｉｎ波検出用コイル及びｃｏｓ波検出用コイルの出力電圧の低下を抑制するため、両端のスロットにおける角度検出精度が向上するという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明による円弧型角度センサ及び円弧型角度センサの精度向上方法の一実施の形態を、図面を用いて詳細に説明する。なお、各図において同一箇所については同一の符号を付すとともに、重複した説明は省略する。
【００１６】
図１は本実施形態の円弧型角度センサ及び円弧型角度センサの精度向上方法を示した図である。図１（ａ）に示すように、本実施形態の円弧型角度センサは、電磁鋼板により形成され、円弧状に回動するロータ１０と、ロータ１０が回動する円弧に沿って湾曲し、この円弧に沿ってロータ１０に対向して一列に設けられた複数のスロット３０を有するステータ２０と、を備える。
【００１７】
スロット３０にはコイル４０が巻回されている。このコイル４０は、隣り合うスロット３０において互いに逆巻きになるように巻回され、電流により磁界を生成する励磁コイル４２と、検出コイル４１と、を備える。
【００１８】
検出コイル４１は、端から一つ置きのスロット３０に巻回されたｓｉｎ波検出用コイルと、ｓｉｎ波検出用コイルが巻回されていないスロット３０に巻回されたｃｏｓ波検出用コイルと、を備える。
【００１９】
励磁コイル４２に励磁信号ｓｉｎωｔを励磁した場合、ロータ１０がスロット３０に近づくと、ロータ１０のホームポジションからのロータ１０までの角度をθとするとき、ｓｉｎ波検出コイルからはｓｉｎθｓｉｎωｔ、ｃｏｓ波検出コイルからはｃｏｓθｓｉｎωｔの信号が生じる。Ｒ／Ｄコンバータはこのｓｉｎθｓｉｎωとｃｏｓθｓｉｎωｔの組み合わせからθを判定する。
【００２０】
さらに、本実施形態の円弧型角度センサは両端のスロット３０を除くスロット３０に、励磁コイル４２とは逆巻きに巻回され、電流により磁界を生成する副コイル４３を備える。
【００２１】
励磁コイル４２とは逆巻きに巻回するとは、励磁コイル４２がＣＷ（時計回り：正転）に巻回されているとき副コイル４３は逆のＣＣＷ（反時計回り：逆転）に巻回し、励磁コイル４２がＣＣＷに巻回されているとき副コイル４３はＣＷに巻回する、ことを意味する。
【００２２】
両端のスロットにｓｉｎ波検出用コイルとｃｏｓ波検出用コイルをそれぞれ巻回すると、ｓｉｎ波検出用コイルとｃｏｓ波検出用コイルからの出力電圧は上述のオフセットを生じる。ここで、副コイル４３には、オフセットした方向と逆の磁界を発生させるように巻回することにより、オフセットを抑制することが可能となる。
【００２３】
さらに、本実施形態の円弧型角度センサは両端のスロット３０のｓｉｎ波検出用コイル及びｃｏｓ波検出用コイルの巻数を、両端以外のスロット３０のｓｉｎ波検出用コイル及びｃｏｓ波検出用コイルの巻数より多くする。
【００２４】
多くする巻数は、磁束の漏れを相殺するのに十分なターン数を巻回することが望ましい。具体的には、両端のスロット以外の検出用コイルの巻数が１００ターンであり、両端のスロットの検出用コイルの出力低下率が４％であるとき、多くする巻数は２ターン以上１０ターン以下が望ましく、より望ましくは４ターンである。
【００２５】
両端のスロット３０におけるｓｉｎ波検出用コイル及びｃｏｓ波検出用コイルは、隣に逆巻きのｓｉｎ波検出用コイル及びｃｏｓ波検出用コイルが存在しないため、磁束が漏れる。このため、両端のスロット３０におけるｓｉｎ波検出用コイル及びｃｏｓ波検出用コイルの出力電圧が低下する。そこで、この低下分だけ両端のスロット３０におけるｓｉｎ波検出用コイル及びｃｏｓ波検出用コイルを多く巻回し、出力電圧の低下を抑制する。
【００２６】
ここで、各コイルの巻数について説明する。本実施形態の円弧型角度センサにおいては、ｎをスロット３０の数、Ｅを両端のスロット３０のｓｉｎ波検出用コイル及びｃｏｓ波検出用コイルの巻数、Ｓを副コイル４３の巻数、Ｍを両端以外のスロット３０のｓｉｎ波検出用コイル及びｃｏｓ波検出用コイルの巻数、ｋを任意の自然数とするとき、
Ｅ＝Ｍ＋ｋ
Ｓ＝Ｅ／｛（ｎ−２）／２｝
であることを特徴とする。
【００２７】
例えば、スロット３０の数が１０であり、両端以外のスロット３０のｓｉｎ波検出用コイル及びｃｏｓ波検出用コイルの巻数が１００ターンであり、両端のスロット３０のｓｉｎ波検出用コイル及びｃｏｓ波検出用コイルの巻数が１０４ターンであるとする。このとき副コイル４３の巻数は、２６ターンとなる。
【００２８】
以上述べたように、本実施形態の円弧型角度センサ及び円弧型角度センサの精度向上方法は、両端のスロット３０を除くスロット３０に、電流により磁界を生成する副コイル４３を備え、両端のスロット３０のｓｉｎ波検出用コイル及びｃｏｓ波検出用コイルの巻数を、両端以外のスロット３０のｓｉｎ波検出用コイル及びｃｏｓ波検出用コイルの巻数より多くした。このため、本実施形態の円弧型角度センサ及び円弧型角度センサの精度向上方法は、オフセットを抑制し、両端のスロット３０のｓｉｎ波検出用コイル及びｃｏｓ波検出用コイルの出力電圧の低下を抑制し、両端のスロットにおける角度検出精度が向上するという効果がある。
【００２９】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本実施形態の円弧型角度センサを示した図である。
【図２】スロットの数が１０である円弧型角度センサを示した図である。
【図３】両端のスロットに検出用コイルを巻回した場合を示した図である。
【符号の説明】
【００３１】
１０：ロータ、
２０：ステータ、
３０：スロット、
４０：コイル、
４１：検出コイル、
４２：励磁コイル、
４３：副コイル。
【図１】
0004896910.tif 000002
【図２】
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【図３】
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