(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円板状の基板に良導体をプリントして１相と２相の２枚のシートコイルを形成し、空隙を介して互いに対向する前記２枚のシートコイルの相互の回転位置を検出するシートコイル形レゾルバにおいて、前記１相のシートコイルは、前記基板の中心で巻方向が逆になる連続した放物螺旋状の２つの基準軌跡と、該２つの基準軌跡の間で軌跡を描く多重の放物螺旋状の副軌跡を接続してコイルが形成され、前記２相のシートコイルは、前記１相のシートコイルと同じ形のコイルを、電気角で互いにπ／２ずらして基板の表裏に形成されたことを特徴とするシートコイル形レゾルバ。
【請求項２】
１相のシートコイルには放物螺旋状のコイルの外周部にトランス用のコイルが併せて形成され、前記放物螺旋状のコイルと接続されたことを特徴とする請求項１のシートコイル形レゾルバ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シートコイルを用いたレゾルバに関する。
【０００２】
【従来の技術】
回転軸の絶対回転位置を検出する基本的な方法としてレゾルバが知られており、広く実用に供されている。このレゾルバは固定側の励磁コイルと、回転側の２次コイルと、前記励磁コイルに電流を供給し回転側の回転位置に対応した信号を出力する検出回路から構成されている。このレゾルバを用いて回転機械の回転位置を検出するとき、回転機械の回転軸に連結して使用するので全長が長くなり、回転機械に構造上の制約を与えていた。そこで、２つのコイルをシート状の基板に形成して全体を薄型としたシートコイル形レゾルバが開発された。その１例が特開平８−１３６２１１号公報に開示されており、レゾルバの全長を短くすることができて前記制約が解消されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、前記シートコイル形レゾルバの検出精度を同じ大きさのまま向上するとき、同じコイルの太さで有効面積を広げようとするとプリントしたコイルの内径が小さくなり、小さくなった内径側のリード線の間隔は密になり、巻数が少なくなるので２次側の電圧が小さくなるという欠点があった。一方、同じ面積のまま、リード線を細くしてターン数を増やすと抵抗が大きくなって検出電流が小さくなり、ノイズの影響を受けて、かえって検出精度が悪化するという問題があった。このように、従来のシートコイルでは同じ大きさで検出精度を向上することは困難であった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は、円板状の基板に良導体をプリントして１相と２相の２枚のシートコイルを形成し、空隙を介して互いに対向する前記２枚のシートコイルの相互の回転位置を検出するシートコイル形レゾルバにおいて、前記１相のシートコイルは、前記基板の中心で巻方向が逆になる連続した放物螺旋状の２つの基準軌跡と、該２つの基準軌跡の間で軌跡を描く多重の放物螺旋状の副軌跡を接続してコイルが形成され、前記２相のシートコイルは、前記１相のシートコイルと同じ形のコイルを、電気角で互いにπ／２ずらして基板の表裏に形成したのである。
【０００５】
【発明の実施の形態】
上記手段により円板の中央部にもコイルを形成することができるので、円板の有効面積を広くできて全体として小形化することができるのである。
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。図１は、本発明の第１実施例を示す２枚の基板の図面であり、（ａ）は１相のコイルを円板状絶縁シートにプリントした第１のシートコイル３の平面図、（ｂ）は２相のコイルを円板状絶縁シートにプリントした第２のシートコイル４の平面図である。また、図２は磁束を説明する図であり、図３は誘起電圧を説明する図である。
図１（ａ）において、１は円板状絶縁シートの基板、２は該基板１の表面にプリントされた良導体のコイルであり、これらによって第１のシートコイル３を形成している。図１に示すコイル２のパターンは次に説明する放物螺旋状となっている。
図１（ａ）のＯＡ’から左回りに角度θをとり、ａを定数、ｉ，ｎを自然数とし、原点Ｏからの半径をｒとして次の２つの関数ｒ０，ｒａｉを定義する。
ｒo ＝±ａ・θ0.5                                             （１）
ｒai＝±ａ・( θ＋π・ｉ／（ｎ＋１）) 0.5       i=1 〜n       （２）
ｒo は原点Ｏを起点として放物螺旋状の軌跡を描く基準軌跡であり、ｒaiは前記基準軌跡ｒo に対して所定ピッチ角シフトして放物螺旋状の軌跡を描く副軌跡である。
（１）式においてａを適当に定めθを０から２．５πまで変化させると、図１（ａ）の原点から左回りに太線をたどって終点ｒO1、ｒO2に至る基準軌跡を描く。次に、（２）式においてｎ＝４、ｉ＝１〜４として同じようにθを変化させると前記の太線の基準軌跡の間に４本の副軌跡が描かれる。該副軌跡と原点Ｏを中心とする直径Ｄの円との交点を±ｒas1 、±ｒas2 、±ｒas3 、±ｒas4 として副軌跡ｒaiの始点とし、前記終点ｒO1、ｒO2を結ぶ直線と前記副軌跡との交点を±ｒae1 、±ｒae2 、±ｒae3 、±ｒae4 として副軌跡ｒaiの終点とする。そして、＋ｒas2 と＋ｒas3 、＋ｒas1 と＋ｒas4 、−ｒas1 と−ｒas4 、−ｒas2 と−ｒas3 の各始点を、順次滑らかな曲線で接続し、ｒO1とｒae1 、ｒae2 とｒae4 、ｒO2と−ｒae1 、−ｒae2 と−ｒae4 の各終点を順次滑らかな曲線で接続すると、図１（ａ）のパターンが描かれる。従って、コイル２は基準軌跡ｒo と副軌跡ｒaiを連続して結んだ３重の放物螺旋となり、副軌跡の終点ｒae3 と−ｒae3 からスルーホールＴｈｉとＴｈｏ、裏面のリードＬｉ、Ｌｏを経由して入力端子Ｔｉ、出力端子Ｔｏに接続される。
【０００６】
図１（ｂ）は、２相のコイルを持つ第２のシートコイル４の平面図である。図において、２１は図１（ａ）のコイル２と同じパターンをプリントした表面のα相コイルであり、２２は表面からみて該α相コイル２１と同じ形のコイルを周方向に９０度回転させて裏面にプリントしたβ相コイルであり、前記α相コイル２１と前記β相コイル２２で２相のコイル２０を成している。それぞれのコイルは図１（ａ）のコイルと同様に、スルーホールとリードを経由して入力端子Ｔｉα、出力端子Ｔｏα、入力端子Ｔｉβ、出力端子Ｔｏβに接続されている。
【０００７】
次に動作について説明する。前記第１、第２のシートコイル３、４はエアギャップを介して同心に対向して設置されており、第２のシートコイル４は固定され、第１のシートコイル３が回転可能に支持され、回転位置を検出する回転軸などに連結される。前記第１、第２のシートコイル３、４がエアギャップを介して対向しているので両者でトランスを成し、第２のシートコイル４が２相のコイルを持つので全体でレゾルバを成している。
【０００８】
ここでコイル２の入力端子Ｔi と出力端子Ｔo から直流電流を供給すると、コイル２が作るＡＡ’線上の磁束Φr は図２のようになる。コイル２に正弦波電流を供給すると、ＡＡ’線上の各位置の磁束は図２の対応する位置の磁束を振幅とする正弦波となる。第２のシートコイル４のα相コイル２１は前記コイル２と同じパターンをしており、第１のシートコイル３と対向しているので、相互の回転角が０のとき、すなわち図１（ａ）と図１（ｂ）を重ねた状態では、コイル２に供給した正弦波状の電流に応じてα相コイル２１に誘起電圧が生じ、同相の正弦波電圧が入力端子Ｔi αと出力端子Ｔo αから得られる。第２のシートコイル４が第１のシートコイル３と１８０度回転した位置にあるとき、上記と同じように、コイル２の電流と同相の正弦波電圧が出力端子Ｔo αと入力端子Ｔi αから得られる。これは入力端子Ｔi αと出力端子Ｔo αからみると逆相の正弦波電圧であり、励磁電流に対して位相が１８０度ずれている。第１のシートコイル３に対して第２のシートコイル４の回転位置が０から１８０度の間にある時は、α相コイル２には同相すなわち位相差０から逆相すなわち位相差１８０度までの間の位相遅れをもつ正弦波電圧が得られ、１８０度から０度の間の時は、逆相すなわち位相差１８０度から同相すなわち位相差０度までの間の位相遅れをもつ正弦波電圧が得られる。β相のコイル２２は、α相のコイル２１と回転位置が９０度ずれているため、α相のコイルの電流と９０度ずれた電圧が得られる。このように、コイルに正弦波電流を供給するとα相コイル２１とβ相コイル２２には、図３に示すような位相が９０度ずれた電圧が得られ、相互の回転角に応じ励磁電流に対して位相が遅れるので、レゾルバとして機能できるのである。
【０００９】
上記の説明では入力端子Ｔi と出力端子Ｔo から第１のシートコイル３へ電流を供給すると説明したが、第１のシートコイル３が回転するため、外側に設けた円環状のトランスを用いて非接触給電したり、スリップリングを用いて給電するなどいろいろの手段を給電すればよく、前記の機能を持たせることができる。
【０００１０】
次に、図４を用いて第２の実施例について説明する。図４（ａ）は図１（ａ）の第１のシートコイル３の外周にトランス２次コイル２４を形成し、該トランス２次コイル２４とコイル２をスルーホールＴｈi 、Ｔｈo 、Ｔｔi 、Ｔｔo 、リードＬi 、Ｌo を介して接続したものであり、これらによってシートコイル５を形成している。トランス２次コイル２４の対面する位置には、図４（ｂ）に示すように、エアギャップを介してトランス２次コイル２４と同様のトランス１次コイル２３が形成された第４のシートコイル６が固定側に設けられている。このような構成において、第４のシートコイル６のトランス１次コイル２３を交流励磁すると、第３のシートコイル５が回転してるかどうかに関わらず、エアギャップを介して第３のシートコイル５のトランス２次コイル２４に２次電圧を生じせしめ、これによってコイル２に正弦波電流が供給される。コイル２に正弦波電流が供給されると第１実施例で述べたとおりレゾルバとして機能することができる。このように、コイル２の外周にトランス２次コイル２４を形成してコイル２と接続するとコイル２の電流供給源を併せ持たせることができて全体としてコンパクトにすることができるのである。
【０００１１】
以上の説明では、放物螺旋を決める関数を、ａを定数とする（１）式と（２）式で定義したが、ａは定数に限るものではなく、角度θの関数となるものも含まれる。ａは定数にするよりもむしろ角度θの関数にするほうが望ましい放物螺旋を得ることができる。
また、図１では２つの放物螺旋がそれぞれ３６０度回転させてかみ合っているが、本願主旨に沿うものであれば放物螺旋の回転角度はこれに限定されるものではなく、２７０度や、４５０度などであっても構わないことは明白である。
【０００１２】
【発明の効果】
以上に述べたように、本発明によれば、基板にプリントするコイルを、基準軌跡と副軌跡からなる２つの放物螺旋がかみ合う形としたので、円板の中心付近を有効利用できて有効面積を広げることができるので、全体として小形にすることができるか、或いは、同じ大きさとする場合は回転位置の検出信号の電圧レベルを高くすることができるので、回転位置の検出精度をよくする効果がある。
【０００１３】
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例の１相及び２相の基板の平面図
【図２】磁束を説明する図
【図３】誘起電圧を説明する図
【図４】第２実施例の基板の図
【符号の説明】
１      基板
２      コイル
２０    ２相のコイル
２１    α相のコイル
２２    β相のコイル
２３    トランス１次コイル
２４    トランス２次コイル
３      第１のシートコイル
４      第２のシートコイル
５      第３のシートコイル
６      第４のシートコイル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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