JPS62185120A - レゾルバ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ 本発明は例えばサーボモータの角度位置１回転位置を検
出するレゾルバの改良に関するものである。

［発明の技術的背景とその問題点］ 従来から、例えばロボットや工作穂械等に用いられるサ
ーボモータの角度位置を検出するための手段としては、
レゾルバ、エンコーダ等が採用されてきており、この角
度位置検出がサーボモータの性能上大きなウェイトを占
めている。特に、最近問題となってきているモータの回
転むら６位置制御等は角度位置検出器の性能によって決
まることから、高分解能を有する角度位置検出器が要求
されてきている。また、高精度の制御を行なうことが可
能なダイレクト・ドライブモータの開発においては、高
分解能を有する角度位置検出器が不可欠である。

そこで以上のような点から、従来ではｎｘ軸倍角（ｎ≧
２）の角度位置を検出する高分解能のｎＸ軸倍角の角度
位置検出器と−ＩＸ＠倍角の角度位置を検出する絶対角
度位置検出用の１×軸倍角の角度位置検出器とを、軸方
向に接続して構成した高分解能を有する角度位置検出器
が開発されてきている。しかしながら、この樟のもので
は２つの角度位置検出器を軸方向に接続する構成として
いることから、軸方向の寸法が非常に長くなって機器全
体が大形化し、特にロボット等においては関節部にサー
ボモータを用いるため大きな問題となっている。

［発明の目的］ 本発明は上述のような問題点を解決するために成された
もので、その目的は高分解能の角度位置検出が行なえ、
しかも軸方向の寸法を短くして小形化を図ることが可能
な信頼性の高いレゾルバを提供することにある。

［発明の概要コ 上記の目的を達成するために本発明では、回転子の回転
に伴う固定子歯と回転子歯との位置関係による磁気抵抗
の変化によりｎＸ軸倍角（ｎ≧２）の角度位置を検出す
る高分解能の第１の角度位置検出器と、上記回転子また
は固定子の鉄心の偏心による磁気抵抗の変化により１×
軸倍角の角度位置を検出する絶対角度位置検出用の第２
の角度位置検出器とを、同一軸平面上に配設する構成と
するようにしたことを特徴とする。

［発明の実施例コ 以下、本発明を図面に示す一実施例について説明する。

第１図および第２図は本発明によるレゾルバの構成例を
夫々示すものであり、第１図はその軸方向断面図を、ま
た第２図は第１図における■−■断面図を示している。

　本実施例によるレゾルバは、２つの固定子により１つ
の回転子を挟み込む構成としている。すなわち図におい
て、外側固定子鉄心１はその内周側に周方向に沿って等
間隔で設けられた８個の橿ｍ２を有し、かつこの各極歯
２の先端部には５個の等ピッチの小歯３をそれぞれ有し
ている。ざらに、上記各極歯２には入力巻線４および出
力巻線５を図示のように巻回している。一方、回転子鉄
心６はその外周側に上記固定子の小歯３と等ピッチの歯
７を有しており、固定子の各種における小歯３と回転子
の歯７と関係が、橿が１つずれる毎に１／４ピツチずつ
ずれるように構成している。また、上記回転子鉄心６の
内側には偏心した中空部が設けられており、かつこの中
空部には周方向に沿って等間隔で設けられた４個の極歯
８を有する内側固定子鉄心９を設けている。そしてこの
各極歯８にも、上述と同様に入力巻線４および出力巻線
５を図示のように巻回している。さらに、上記回転子鉄
心６の外側部と内側部との間には、図示のように両者を
磁気的にしゃ断するための非磁性物質１０を配設してい
る。

かかる如く構成したレゾルバにおいて、角度位置検出は
次のようにして行なわれる。

まず、外側固定子は高精度の角度位置検出を行なうもの
であり、回転子のＯ１７がｎ個（ｎ≧２）であればｎｘ
軸倍角となる。その検出原理としては可変磁気抵抗を利
用するものであり、回転子が回転すると外側固定子の小
歯３と回転子の歯７との位置関係が変わるため、これに
よって磁気抵抗が変化する。そして、この磁気抵抗変化
により外側固定子の出力巻１５を通過する磁束が変化す
る。

従って、回転子の回転角度をθとした場合に、磁束がθ
のｓｉｎ関数となるような構成とする（例えば空隙を大
にする、スキューする、歯形状をインボリュートとする
等が考えられる）ことにより、回転子の回転角度ｎｏが
検出できることになる。

すなわち、いま外側固定子の入力巻線４に慟毎に　ＡＳ
　ｉ　ｎωｔ、ＡＣＯ８ωｔの順序で励磁し、隣合せの
極の出力巻線５を直列に互いに逆方向に接続すると、出
力巻線５には次のような電圧が生じる。

Ｅ＝ｅｘ　−８２ −に−Ｂ−ＡＳｉｎωｔ−に−Ｂ・ ＡＣＯ８ωｔ　　　　　　　・・・・・・（１）ここで
磁束密度Ｂは、回転子の回転角をθとするとＢｓ＋ｎ　
　ｎｅで表わされる。また、外側固定子の各種における
小歯３と回転子の歯７との関係は１／４ピツチずつずれ
ていることから、電気角にして９０度ずつずれたことに
なる。

以上から、上述の（１）式は次のように表わされる。

Ｅ−に−Ｂｔｃｏｓ　　ｎｅ−Ａｓｉｎωｔ−に−３１
ｓｉｎ　　ｎｅ・ＡＣＯ５ωｔ＝Ｋ”Ｂ１　　’ＡＳｉ
ｎ　（ωｔ−ｎθ）＝に＝　ｓ　ｉ　ｎ　（ωｔ−ｎθ
）・・・・・・（２）従って、この（２）式で表わされ
る出力に′Ｓ　＋　ｎ　（ωｔ−ｎｃ））と、上述の入
力Ａｓ　ｒ　ｎωｔとを比較することにより、回転子の
回転角度ｎθが検出できることになる。

次に、内側固定子は回転子の絶対角度位置検出を行なう
ものであり、１×軸倍角である。この場合、外側固定子
によって上述の如く高精度の角度位置検出が行なわれる
ので、内側固定子はある程度の精度で絶対位置が検出で
きればよい。その検出原理としては上述と同様に可変磁
気抵抗を利用するものであるが、この場合上述とは異な
り磁気抵抗変化を歯で行なうのではなく、回転子の内周
面を偏心させることによって磁気抵抗を変化させるもの
である。

すなわち、内側固定子の極歯８は９０度ずつずれた位置
にあることから、上述した外側固定子と同様に巻線接続
を行ない、ＡＳｉｎωｔ。

ＡＣＯ８ωｔの順序で励磁すると、出力巻線５には外側
固定子の場合と同様な出力電圧が得られる。

Ｅ＝ｅｘ　−−６２− −に−ＢＩＣＯ８ｅ−Ａｓｉｎωを一 −Ｋ　−８１ｓ　　ｉ　　ｎ　　　ｅ−Ａｃｏｓωｔ−
に−ＢＬ　　・Ａｓ　　：　　ｎ　　（ω１−ｅ）−に
−５ｉｎ（ωを一〇）−・−・（３）従って、この（３
）式で表わされる出力に′ｓ　ｉ　ｎ　（ωを一〇）と
、上述の入力Ａｓ　ｉ　ｎ（Ｉ）ｔとを比較することに
より、回転子の絶対角度位置ｅが検出できることになる
。

上述したように、本実施例では２つの角度位置検出器、
すなわち回転子の回転に伴う固定子歯３と回転子歯７と
の位置関係による磁気抵抗の変化によりｎＸ軸倍角（ｎ
≧２）の角度位置を検出する高分解能の角度位置検出器
と、上記回転子鉄心６の偏心による磁気抵抗の変化によ
り１×軸倍角の角度位置を検出する絶対角度位置検出用
の角度位置検出器とからレゾルバを構成しているので、
高分解能の角度位置検出を行なうことができるばかりで
なく、２つの角度位置検出器を同一軸平面上に配設する
構成としているので、軸方向の寸法を著しく短くして曙
器の小形化を図ることが可能となり、レゾルバとしての
信頼性を向上させることができるものである。従って、
特に関節部にサーボモータを用いるロボット等において
は、極めて有効的なレゾルバとすることができる。

尚、本発明は上述した実施例に限定されるものではなく
、次のようにしても実施することができるものである。

上述した実施例では２つの固定子により１つの回転子を
挟み込む構成とした場合を述べたが、これに限らず例え
ば第３図に示すように回転子側をダブル構成とし、２つ
の回転子により１つの固定子を挟み込む構成とすること
も可能である。なお第３図において、１１は偏心回転子
、１２は固定子鉄心であり、また２〜８．１０は前ｊホ
した第１図および第２図と同様のものである。

その他、本発明はその要旨を変更しない範囲で、種々に
変形して実施することができるものである。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、回転子の回転に伴
う固定子歯と回転子歯との位置関係による磁気抵抗の変
化によりｎＸ軸倍角（ｎ≧２）の角度位置を検出する第
１の角度位置検出器と、上記回転子または固定子の鉄心
の偏心による磁気抵抗の変化により１×軸倍角の角度位
置を検出する第２の角度位置検出器とを、同一軸平面上
に配設する構成とするようにしたので、高分解能の角度
位置検出が行なえ、しかも軸方向の寸法を類クシて小形
化を図ることが可能な橿めで信頼性の高いレゾルバが提
供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるレゾルバの一実施例を示す軸方向
断面図、第２図は第１図における■−■断面図、第３図
は本発明による他の実施例を示す部分断面図である。 １・・・外側固定子鉄心、２・・・極歯、３・・・小歯
、４・・・入力巻線、５・・・出力巻線、６・・・回転
子鉄心、７・・・歯、８・・・極歯、９・・・内側固定
子鉄心、１０・・・非磁性物質、１１・・・偏心回転子
、１２・・・固定子鉄心。 出願人代理人　　弁理士　鈴　江　武　彦第１図 第２図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 回転子の回転に伴う固定子歯と回転子歯との位置関係に
   よる磁気抵抗の変化によりｎ×軸倍角（ｎ≧２）の角度
   位置を検出する第１の角度位置検出器と、前記回転子ま
   たは固定子の鉄心の偏心による磁気抵抗の変化により１
   ×軸倍角の角度位置を検出する第２の角度位置検出器と
   を、同一軸平面上に配設する構成としたことを特徴とす
   るレゾルバ。