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CN101322014A - 角度检测器 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于使环状转子板与设置在环状定子板上的多个定子的定子绕组相对，而得到超薄型的角度检测器。本发明的角度检测器构成为：将绕组磁芯和定子绕组设置在隔着狭缝设置于环状定子板的面上的各定子上，使形成在环状转子板的板内面的波浪状的曲面与上述定子相对，得到正弦波状变化的角度信号。

Description

角度检测器
技术领域
本发明涉及角度检测器，特别是涉及用于获得超薄型结构的新的改进，在该超薄型结构中，在隔着狭缝(slot)配置于环状定子板上的多个定子上设置定子绕组，使环状转子板隔着空隙可自由旋转地与定子相对设置，通过由环状转子板的旋转引起的空隙变化，检测角度信号。
背景技术
到目前为止，作为所使用的该种薄型解算装置(resolver)，可列举出使用了图4和图5所示的旋转变压器的结构、以及图6所示的专利文献1的可变磁阻型解算装置的结构。
即、在图4和图5所示的以往结构的壳体1内，沿轴向重叠配置有解算装置部2和旋转变压器部3。
此外，图6所示的其他以往结构的解算装置部2，在其内部可自由旋转地设置有：具有解算装置定子线圈4的环状的定子5、以及设置在上述定子5内且没有线圈的环状转子6。
此外，上述图4、图5和图6的解算装置的绕组的配线图如图8所示，励磁绕组R1、R2为一相构成，而检测方的输出绕组S1～S4为二相。
此外，上述各输出绕组S1～S4的输出电压曲线和输出电压方程式如图7所示。
专利文献1：美国专利第5920135号说明书
发明内容
由于以往的薄型解算装置是如上所示那样构成的，因此存在如下问题。
即，在图4和图5所公开的以往结构中，由于解算装置部与旋转变压器部在轴向是重叠的，因此解算装置本身的厚度变厚(最小16mm)，所以，要使其成为更加扁平的形状是极为困难的。
此外，在图6所示的其他以往结构中，虽然作为线圈仅使用解算装置定子线圈即可，但是，由于缠绕在定子上的解算装置定子线圈向定子的两面突出，所以需要该解算装置定子线圈的绝缘用的绝缘罩和线圈罩等，由于将它们安装到定子上导致厚度变厚(最小10mm)，所以，与上述一样，扁平状地构成解算装置是极为困难的。此外，由于在转子上没有线圈，所以检测精度是有限的。
此外，在以往结构中，由于通过转子的外周与定子的各磁极的内周之间的间隙磁导(gap permeance)的变化来进行旋转检测，所以当发生旋转轴振动时，会影响空隙变动。
此外，由于定子为一体结构，所以因励磁绕组而产生的磁场分布受到检测用转子极的机械位置的影响。
本发明的角度检测器具有：环状定子板，由非磁性材料构成；多个定子，设置在上述环状定子板上，相互独立，并且周期性地或非周期性地形成狭缝；绕组磁芯，突出地形成在各上述定子的面上；定子绕组，由形成在上述绕组磁芯的周围的励磁绕组和输出绕组构成；磁通回路台，突出地设置在上述定子的面上，且是设置在上述定子绕组的内侧或外侧；环状转子板，设置于上述磁通回路台上且与上述定子绕组非接触地相对，并可自由旋转；以及空隙形成板，设置在上述环状转子板的内面，具有其突出状态波浪状地变化的板内面；其构成为：上述环状转子板的旋转，使得上述绕组磁芯与上述空隙形成板的板内面之间的空隙发生变化；此外，构成为：上述空隙形成板的板内面，其正弦波状变化的曲面是沿旋转方向形成的；另外，上述定子绕组由薄膜线圈、印制板线圈和校正绕组中的任意一者构成的；此外，构成为：上述空隙形成板的曲面是以多个周期形成的；另外，构成为：在上述环状转子板的内部或上述板内面设置有永久磁铁；此外，构成为：在轴向重叠配置了多个技术方案1至5任意一项所述的角度检测器。
本发明的角度检测器由于是以上那样构成的，所以可具有如下的效果。
即，由于在隔着狭缝独立地配置于环状定子板上的多个定子上设置具有绕组磁芯的定子绕组，使环状转子板设置成隔着空隙可自由旋转地与定子相对，通过由环状转子板的旋转引起的空隙变化来检测角度信号，所以可得到因面相对而形成为薄型的角度检测器。
此外，由于各定子是分开的，所以与相邻的定子绕组的磁干扰较少，可提高检测精度。
此外，由于在定子上设置磁通回路台，所以各定子的磁通分布稳定，有助于提高检测精度。
附图说明
图1是表示本发明的角度检测器的包含局部缺口的立体图。
图2是表示图1的各定子的立体图。
图3是表示图1的环状转子板的包含局部缺口的立体图。
图4是表示以往的解算装置的半剖视图。
图5是图4的俯视图。
图6是以往VR型解算装置的剖视图。
图7是解算装置的输出电压曲线和输出电压方程式。
图8是表示解算装置的连线的配线图。
具体实施方式
本发明的目的在于提供一种超薄型的角度检测器，该角度检测器在隔着狭缝配置于环状定子板上的多个定子上设置了定子绕组，使环状转子板隔着空隙可自由旋转地与定子相对设置，通过由环状转子板的旋转引起的空隙变化来检测角度信号。
以下，根据附图，对本发明的角度检测器的优选实施方式进行说明。
另外，对与以往例相同或等同的部分，附加同一符号进行说明。
在图1中用符号1表示的部件为由非磁性材料构成的环状定子板，在该环状定子板1的面上，设置有周期性地或非周期性地形成狭缝10的多个独立的定子5。
在上述各定子5上，突出地形成有由磁性材料构成的绕组磁芯11，在该绕组磁芯11的周围，设置有定子绕组4，该定子绕组4由薄膜线圈、印制板线圈和校正绕组中的任意一者构成，并且以二层状等设置有励磁绕组4a和输出绕组4b。
上述各定子5隔着狭缝10，且是独立的，并且其整体形状呈扇形或四边形状，在该定子绕组4的内侧位置，在各轴向上具有规定高度地设置有环状的磁通回路台12，该磁通回路台12由凸条形状的磁性材料构成，起到磁通回路的作用，有助于防止磁通的串扰和提高检测精度。
另外，虽然该磁通回路台12设置在定子5上的内侧，但设置在上述定子绕组4的外侧位置，也具有与上述相同的作用。
在上述磁通回路台12的面上，以可在其上滑动的状态且与定子绕组4非接触地、可自由旋转地设置有环状转子板6，在设置于该环状转子板6的内面6a的环状空隙形成板13的板内面13a上，沿旋转方向单周期或多周期地形成有呈正弦波状的波浪状的曲面(未图示)，伴随该波浪状的突出形状的变化而形成的环状空隙14，形成在空隙形成板13的板内面13a与定子5的绕组磁芯11之间。此外，如果在上述环状转子板6的内部或相对面设置永久磁铁(未图示)，则可进一步提高检测灵敏度。
接下来，在上述结构中，当在向4个励磁绕组4a供应了励磁信号的状态下使环状转子板6旋转时，面对上述定子5的绕组磁芯11的上述板内面13a的波浪状的突出形状发生变化(与众所周知的可变磁阻型(VR型)解算装置的间隙磁导的变化相同的磁作用)，由此，作为输出信号(解算装置输出)，可从输出绕组4b得到与该变化相应的正弦波状的电压变化。
另外，可根据角度检测器的用途等设定该定子5的数量(级数m)和板内面13a的曲面的周期数(周期n)。
此外，上述的图1的角度检测器20的轴向厚度t在实验原型中也是4mm，与以往结构相比约为1/4，即、可得到超薄型的角度检测器。
此外，在上述的图1和图3中，以局部剖面表示了环状转子板6，那是为了便于说明，实际上是形成为完整的环状。

Claims (6)

1.一种角度检测器，其特征在于，具有：
环状定子板(1)，由非磁性材料构成；
多个定子(5)，设置在上述环状定子板(1)上，相互独立，并且周期性地或非周期地形成狭缝(10)；
绕组磁芯(11)，突出地形成在各上述定子(5)的面上；
定子绕组(4)，由形成在上述绕组磁芯(11)的周围的励磁绕组(4a)和输出绕组(4b)构成；
磁通回路台(12)，突出地设置在上述定子(5)的面上，且是设置在定子绕组(4)的内侧或外侧；
环状转子板(6)，设置在上述磁通回路台(12)上，且与上述定子绕组(4)非接触地相对，并可自由旋转；以及
空隙形成板(13)，设置于上述环状转子板(6)的内面(6a)，具有其突出状态波浪状地变化的板内面(13a)；
上述环状转子板(6)的旋转，使得上述绕组磁芯(11)与上述空隙形成板(13)的板内面(13a)之间的空隙(14)发生变化。
2.根据权利要求1所述的角度检测器，其特征在于，上述空隙形成板(13)的板内面(13a)，其正弦波状变化的曲面是沿旋转方向形成的。
3.根据权利要求1或2所述的角度检测器，其特征在于，上述定子绕组(4)是由薄膜线圈、印制板线圈和校正绕组中的任意一者构成的。
4.根据权利要求1至3任意一项所述的角度检测器，其特征在于，上述空隙形成板(13)的曲面是以多个周期形成的。
5.根据权利要求1至4任意一项所述的角度检测器，其特征在于，在上述环状转子板(6)的内部或上述板内面(13a)，设置有永久磁铁。
6.一种角度检测器，其特征在于，在轴向重叠配置了多个权利要求1至5任意一项所述的角度检测器(20)。
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