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JP3103487B2 - Variable reluctance angle detector - Google Patents

Variable reluctance angle detector

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Publication number
JP3103487B2
JP3103487B2 JP06325531A JP32553194A JP3103487B2 JP 3103487 B2 JP3103487 B2 JP 3103487B2 JP 06325531 A JP06325531 A JP 06325531A JP 32553194 A JP32553194 A JP 32553194A JP 3103487 B2 JP3103487 B2 JP 3103487B2
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JP
Japan
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winding
phase
output
excitation
slot
Prior art date
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JP06325531A
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Japanese (ja)
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JPH08178610A (en
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完治 北沢
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Tamagawa Seiki Co Ltd
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Tamagawa Seiki Co Ltd
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Publication date
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  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、バリアブルリラク
タンス型角度検出器に関し、特に、励磁及び出力巻線を
1スロットピッチでかつ正弦波状磁束分布となるように
巻き、機械巻きを可能とすると共に、バリアブルリラク
タンス型で従来のレゾルバ、差動シンクロ(3相/3
相)及びトランスレゾルバ(3相/2相)の機能を得る
ための新規な改良に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a variable reluctance type angle detector, and more particularly, to a method in which excitation and output windings are wound at a one-slot pitch so as to have a sinusoidal magnetic flux distribution, thereby enabling mechanical winding. Variable reluctance type conventional resolver, differential sync (3 phase / 3
Phase) and a trans-resolver (3 phase / 2 phase).

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、用いられていたこの種のバリアブ
ルリラクタンス型角度検出器としては、例えば、図2
0,21で示される特開平6−213614号公報に開
示された構成を挙げることができる。すなわち、図2
0,21で示すように、励磁巻線と出力巻線とを異なっ
た極数としていずれも固定子鉄心11のスロット11a
に納め、励磁巻線の極対数をP1、出力巻線の極対数を
2として、回転子10はN個の突極を有する鉄心で巻
線を設けない構造において、 P1+P2=N、又はP1−P2=±N とし、励磁巻線を単相とし、出力巻線を2相又は3相と
した場合には、回転子10の全円周の1/Nの動きを1
周期とする正弦波の2相又は3相電圧が出力巻線に誘導
されることを利用し、励磁巻線を2相として出力巻線を
単相とした場合には、出力巻線に誘導される電圧は、回
転子が全円周の1/N動くときに位相が2π変化する正
弦波電圧となることを利用して、位置を検出していた。
2. Description of the Related Art Conventionally, a variable reluctance type angle detector of this type which has been used is, for example, shown in FIG.
0 and 21 disclosed in JP-A-6-213614. That is, FIG.
As shown by 0 and 21, the excitation winding and the output winding have different numbers of poles, and both slots 11 a of the stator core 11 are used.
To pay, the pole pairs of the excitation winding as P 1, the pole pairs of the output winding P 2, in the structure rotor 10 is provided with no windings in core having N salient poles, P1 + P2 = N, or When P1-P2 = ± N, the excitation winding is single-phase, and the output winding is two-phase or three-phase, the movement of 1 / N of the entire circumference of the rotor 10 is 1
Utilizing the fact that a two-phase or three-phase voltage of a sinusoidal wave having a period is induced in the output winding, if the excitation winding is two-phase and the output winding is single-phase, it is induced in the output winding. The position is detected by utilizing the fact that the voltage becomes a sinusoidal voltage whose phase changes by 2π when the rotor moves 1 / N of the entire circumference.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】従来の構成において
は、励磁巻線11b及び出力巻線11c,11dとも
に、出力効率を上げるために、2スロット以上のピッチ
にわたって各巻線を巻いていた(特に、出力巻線では、
2スロットピッチで固定位置を変え、かつ、巻数の組合
せで磁束の正弦波分布を得たため、機械巻することが難
しく、かつ、熟練した作業者でないとスロットに対する
巻線入れ作業が困難であった。また、1相励磁/2相出
力、又は、2相励磁/1相出力のように励磁又は出力の
どちらかが単相の構成しかなく、そのため、一般に使用
される2相励磁/2相出力のレゾルバと同じ機能をこの
バリアブルリラクタンス型レゾルバで実現することは不
可能であった。
In the conventional configuration, both the exciting winding 11b and the output windings 11c and 11d are wound with a pitch of at least two slots in order to increase the output efficiency (especially, In the output winding,
Since the sine wave distribution of the magnetic flux was obtained by changing the fixed position at a pitch of two slots and the combination of the number of turns, it was difficult to perform mechanical winding, and it was difficult to perform winding work on the slot unless a skilled operator was used. . Either one-phase excitation / two-phase output or two-phase excitation / one-phase output has only a single-phase configuration. Therefore, generally used two-phase excitation / two-phase output is used. It was impossible to realize the same function as the resolver with this variable reluctance resolver.

【0004】本発明は、以上のような課題を解決するた
めになされたもので、特に、励磁及び出力巻線を1スロ
ットピッチでかつ正弦波状磁束分布となるように巻き、
機械巻きを可能とすると共に、バリアブルリラクタンス
型で従来のレゾルバ、差動シンクロ(3相/3相)及び
トランゾルバ(3相/2相)の機能を得るようにしたバ
リアブルリラクタンス型角度検出器を得ることを目的と
する。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems. In particular, the excitation and output windings are wound at a pitch of one slot and have a sinusoidal magnetic flux distribution.
A variable reluctance type angle detector capable of mechanical winding and having the functions of a conventional resolver, differential synchro (three-phase / 3-phase) and trans-resolver (three-phase / 2-phase) is obtained. The purpose is to:

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明によるバリアブル
リラクタンス型角度検出器は、励磁巻線の極対数をP1
とし、出力巻線の極対数をP2として内方へ向けて開口
するスロットに納めた輪状の固定子と、N個の突極又は
Nサイクルの正弦波状ギャップパーミアンスを有する鉄
心で構成され巻線を有しない回転子とを有し、前記P1
+P2=N又はP1−P2=±NとしてNX(Xは軸倍
角)の出力を得るようにしたバリアブルリラクタンス型
角度検出器において、前記励磁巻線及び出力巻線は、前
記各スロットに対して1スロットピッチで巻かれ、か
つ、磁束分布が正弦波状となるように巻かれていると共
に、前記励磁巻線がm相であり、前記出力巻線が前記m
相と同じか又は異なるn相であり、前記励磁巻線及び出
力巻線が共に多相であると共に、前記励磁巻線及び出力
巻線は1個の前記固定子のみに設けられている構成であ
る。
According to the variable reluctance type angle detector of the present invention, the number of pole pairs of the exciting winding is set to P 1.
And a ring-shaped stator housed in a slot that opens inward with the number of pole pairs of the output winding being P 2 , and an iron core having N salient poles or an N-cycle sinusoidal gap permeance. and a rotor having no, the P 1
+ P 2 = N or P 1 −P 2 = ± N, in a variable reluctance type angle detector for obtaining an output of NX (X is a multiple of the axis), the exciting winding and the output winding are provided in each of the slots. And the magnetic flux is wound so as to have a sinusoidal magnetic flux distribution, the excitation winding is m-phase, and the output winding is m-phase.
The excitation winding and the output winding are both multi-phase, and the excitation winding and the output winding are provided only in one stator. is there.

【0006】[0006]

【作用】本発明によるバリアブルリラクタンス型角度検
出器においては、本発明は、励磁巻線の極対数をP1
出力巻線の極対数をP2として、回転子はN個の突極を
有する鉄心で巻線を設けない構造において、P1+P2
NまたはP1−P2=±Nとすることによって、励磁巻線
の電流によって生ずる起磁力と突極によるギャップパー
ミアンスの変動との作用で、極対数P2のギャップ磁束
密度を生じ、回転子が全円周の1/N動くときに、その
磁束密度のピーク値の空間的位置は全円周の1/P2
くことを利用するものである。この磁束密度による出力
巻線への誘導電圧は、励磁巻線を単相(複相も可)m相
とし、出力巻線を2相または3相n相とした場合には、
回転子の全円周の1/Nの動きを1周期とする正弦波形
の2相または3相n相電圧となり、励磁巻線を2相m相
とし、出力巻線を単相(複相も可)n相(複相も可)と
した場合には、回転子が全円周の1/N動くときに位相
が2π変化する正弦波電圧となる。
In the variable reluctance angle detector according to the present invention, the number of pole pairs of the exciting winding is P 1 ,
Assuming that the number of pole pairs of the output winding is P 2 , the rotor is an iron core having N salient poles and has no winding, and P 1 + P 2 =
By a N or P 1 -P 2 = ± N, the action of the variation of the gap permeance by magnetomotive force and stator teeth caused by current in the excitation winding, resulting gap magnetic flux density of the pole pairs P 2, the rotor When 1 moves 1 / N of the entire circumference, the spatial position of the peak value of the magnetic flux density utilizes the movement of 1 / P 2 of the entire circumference. The induced voltage to the output winding due to this magnetic flux density is as follows: when the exciting winding is a single-phase (or multiple phases) m-phase and the output winding is a two-phase or three-phase n-phase,
A two-phase or three-phase n-phase voltage having a sinusoidal waveform with one cycle of 1 / N of the entire circumference of the rotor as one cycle, the excitation winding is two-phase m-phase, and the output winding is single-phase (also multi-phase) (Possible) In the case of n phases (multiple phases are also possible), a sine wave voltage whose phase changes by 2π when the rotor moves 1 / N of the entire circumference is obtained.

【0007】[0007]

【実施例】以下、図面と共に本発明によるバリアブルリ
ラクタンス型角度検出器の好適な実施例について詳細に
説明する。図1は回転子10及び固定子11を示してい
る。輪状の固定子には、その内周全体に等間隔に内方へ
向けて開口するスロット11aが形成され(図にはスロ
ットの一部のみが示されている)、このスロット11a
には極対数P1の励磁巻線11bと極対数P2の出力巻線
11cが納められている。回転子10にはその外周にN
個の突極10aが形成され、上記の極対数と突極の個数
は P1+P2=N (1) または P1−P2=±N (2) のいずれかの関係が満足されるように選ばれている。こ
の場合のギャップパーミアンス係数は
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of a variable reluctance type angle detector according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows a rotor 10 and a stator 11. The ring-shaped stator is formed with slots 11a that open inward at equal intervals over the entire inner circumference thereof (only a part of the slots is shown in the figure).
Pole output winding 11c of the excitation winding 11b and pole pairs P 2 logarithm P 1 is housed in the. The rotor 10 has N
The number of salient poles 10a is formed, and the number of pole pairs and the number of salient poles satisfy the relationship of P 1 + P 2 = N (1) or P 1 -P 2 = ± N (2). Has been chosen. The gap permeance coefficient in this case is

【0008】[0008]

【数1】 (Equation 1)

【0009】として表される。ここで、Z1は固定子ス
ロット数、α及びγは0を含む正、負の整数を表すもの
とし、θ1は一つの極の励磁巻線を構成するコイル全体
の中央を原点として、固定子11内周の任意点の位置を
空間角で示す座標であり、θ2はt=0の瞬間にθ1の原
点に最も近い位置にある回転子の突極の中央を原点とし
て回転子10に固定された座標であって、θ1と同様に
空間角で表される。
[0009] Here, Z 1 is the number of stator slots, α and γ are positive and negative integers including 0, and θ 1 is fixed with the origin at the center of the entire coil constituting the excitation winding of one pole. The position of an arbitrary point on the inner circumference of the child 11 is a coordinate indicating a space angle, and θ 2 is set at the moment of t = 0 with the center of the salient pole of the rotor closest to the origin of θ 1 as the origin. , And is represented by a space angle in the same manner as θ 1 .

【0010】回転子突極の1極ピッチに相当する空間角
をψとし、図1に示すように、回転子10が静止してい
るときのθ1とθ2の両原点の間の空間角をξψとすれ
ば、 θ2=θ1−ξψ (4) の関係があり、ξは−0.5≦ξ≦0.5の値をとる。
(4)式を(3)式に代入すると、ギャップパーミアン
ス係数は次式となる。
A space angle corresponding to one pole pitch of the rotor salient poles is denoted by 、, and as shown in FIG. 1, a space angle between the origins θ 1 and θ 2 when the rotor 10 is stationary. Is ξψ, there is a relationship of θ 2 = θ 1 −ξψ (4), and ξ takes a value of −0.5 ≦ ξ ≦ 0.5.
When the equation (4) is substituted into the equation (3), the gap permeance coefficient becomes the following equation.

【0011】[0011]

【数2】 (Equation 2)

【0012】励磁巻線11bに流れる電流の実効値をI
とし、角周波数をωとすると、この電流による基本波起
磁力は
The effective value of the current flowing through the exciting winding 11b is represented by I
And the angular frequency is ω, the fundamental wave magnetomotive force due to this current is

【0013】[0013]

【数3】 (Equation 3)

【0014】として表される。ここでWeは励磁巻線1
1bの巻線、P1は励磁巻線11bの極対数、KW1は基
本波成分に対する巻線係数である。ここでは原理を示す
ために、固定子スロットによるギャップパーミアンス脈
動を無視すると、(5)式においてα=0の場合を考え
れば良く
## EQU1 ## Here W e is the excitation winding 1
1b of the winding, P 1 is the number of pole pairs, K W1 excitation windings 11b are winding factor for the fundamental wave component. Here, in order to show the principle, ignoring the gap permeance pulsation due to the stator slot, it is sufficient to consider the case of α = 0 in equation (5).

【0015】[0015]

【数4】 (Equation 4)

【0016】となる。磁束密度は(6)式と(7)式と
の積として求められ、
## EQU1 ## The magnetic flux density is obtained as the product of the equations (6) and (7),

【0017】[0017]

【数5】 (Equation 5)

【0018】として表される。ここで磁束密度の次数
(P1+γN)について検討してみると、γ=0のとき
には(P1+γN)=P2であるが、γ=±1に対して
は、(1)式が満足される場合にはγ=−1のときに
(P1+γN)=−P2、γ=1のときに(P1+γN)
=(2P1+P2)、また(2)式が満足される場合には
## EQU1 ## Considering the order of magnetic flux density (P 1 + γN), when γ = 0, (P 1 + γN) = P 2. For γ = ± 1, Equation (1) is satisfied. When γ = −1, (P 1 + γN) = − P 2 , and when γ = 1, (P 1 + γN)
= (2P 1 + P 2 ), and when the expression (2) is satisfied,

【0019】[0019]

【数6】 (Equation 6)

【0020】のときに(P1+γN)=P2、γ=1のと
きに(P1+γN)=(2P1−P2)となる。従ってギ
ャップ磁束密度には極対数がP1,P2及び(2P1
2)の成分が存在することになる。従って磁束密度
は、(1)式または(2)式が満足される場合に対し
て、それぞれ(9)式または(10)式で表される。
At the time of (P 1 + γN) = P 2 , when γ = 1, (P 1 + γN) = (2P 1 −P 2 ). Therefore, the number of pole pairs in the gap magnetic flux density is P 1 , P 2 and (2P 1 +
The component of P 2 ) will be present. Therefore, the magnetic flux density is expressed by the expression (9) or (10) when the expression (1) or the expression (2) is satisfied.

【0021】[0021]

【数7】 (Equation 7)

【0022】[0022]

【数8】 (Equation 8)

【0023】(9)及び(10)式の第2項に注目する
と、Nψ=2πであるので、ξが−0.5から+0.5
まで変化するとき、すなわち回転子10が突極の1極ピ
ッチ動くとき、極対数P2の磁束密度のピーク値の位置
が1極対動くことを示している。従って、この磁束と固
定子スロットに納められた極対数P2の出力巻線との鎖
交磁束の大きさは、回転子突極の位置によって変化する
ので、出力巻線11cの誘導電圧の大きさも回転子10
によって変化する。出力巻線11cの一つは励磁巻線と
同一の巻線軸の位置に、他の一つは励磁巻線11bの巻
線軸から電気角で90度離れた位置に設ける。前者を第
1相の第1出力巻線、後者を第2相の第2出力巻線とい
うこととする。
When attention is paid to the second term in the equations (9) and (10), since Nψ = 2π, ξ is from −0.5 to +0.5.
This indicates that the position of the peak value of the magnetic flux density of the pole pair number P 2 moves by one pole pair when the rotor 10 changes to the above, that is, when the rotor 10 moves by one pole pitch of the salient pole. Therefore, the magnitude of the flux linkage between the magnetic flux and the output winding having the number of pole pairs P 2 accommodated in the stator slot varies depending on the position of the rotor salient pole, and thus the magnitude of the induced voltage of the output winding 11c. Also rotor 10
Varies by. One of the output windings 11c is provided at the position of the same winding axis as the exciting winding, and the other is provided at a position 90 electrical degrees away from the winding axis of the exciting winding 11b. The former is referred to as a first-phase first output winding, and the latter is referred to as a second-phase second output winding.

【0024】これらの出力巻線への誘導電圧について示
すと次のようになる。即ち(9)または(10)式の第
2項の磁束密度によって、第1、第2出力巻線に誘導さ
れる電圧は次に示す(11)式及び(12)式で表され
る。
The induced voltages to these output windings are as follows. That is, the voltage induced in the first and second output windings by the magnetic flux density of the second term of the equation (9) or (10) is expressed by the following equations (11) and (12).

【0025】[0025]

【数9】 (Equation 9)

【0026】[0026]

【数10】 (Equation 10)

【0027】極対数P2の出力巻線11cには、空間分
布の次数がP2の奇数倍の磁束密度によってのみ電圧が
誘導されるので、(2P1±P2)がP2の奇数倍の場合
には、(9)及び(10)式の第3項によって出力巻線
11cに電圧が誘導される。この電圧によっては(1
1)及び(12)式の電圧の実効値E1が変化するだけ
で、式の形は変化しない。
In the output winding 11c having the number of pole pairs P 2, a voltage is induced only by a magnetic flux density whose order of the spatial distribution is an odd multiple of P 2 , so that (2P 1 ± P 2 ) is an odd multiple of P 2 . In this case, a voltage is induced in the output winding 11c by the third term of the equations (9) and (10). Depending on this voltage, (1
1) and (12) only the effective value E 1 of the voltage change in expression form of expression does not change.

【0028】同様にP1がP2の奇数倍の場合には、
(9)及び(10)式の第1項によって、第1出力巻線
に回転子位置に無関係な一定電圧が誘導されるが、この
電圧は回路処理によって除去することができる。しか
し、このような回路処理を必要としない方が望ましいの
で、P1とP2との組合わせの適切な選定によって、第1
項による電圧を誘導しないようにすることができる。
Similarly, when P 1 is an odd multiple of P 2 ,
The first term of equations (9) and (10) induces a constant voltage independent of the rotor position on the first output winding, but this voltage can be removed by circuit processing. However, because those who do not require such a circuit processing is desired, by appropriate selection of the combination of P 1 and P 2, the first
It is possible not to induce a voltage due to the term.

【0029】出力巻線11cを3相巻線とした場合に
は、空間分布の次数がP2の奇数倍であっても、3の整
数倍の次数の磁束密度成分は出力巻線に電圧を誘導しな
い、単相又は2相巻線の場合でも、3相巻線の二つの相
の巻線を図2のように接続して一つの相の巻線として用
いれば、3相巻線の場合と同様に3の整数倍の次数の磁
束密度成分による誘導電圧を生じない。この場合には、
(9)及び(10)式の第1項による誘導電圧を生じな
いようにするためのP1とP2との組合わせの選定が容易
になる。
[0029] When the three-phase winding output winding 11c, even odd multiple orders of P 2 spatial distribution, order of the magnetic flux density component of the integral multiple of 3 voltage to the output winding Even in the case of non-induction, single-phase or two-phase winding, if three-phase winding is connected as shown in Fig. 2 and used as one-phase winding, three-phase winding In the same manner as described above, no induced voltage due to a magnetic flux density component of an integer multiple of 3 is generated. In this case,
(9) and (10) Selection of a combination of P 1 and P 2 of the order to prevent the occurrence of voltage induced by the first term becomes easy.

【0030】従って上記の2組の出力巻線に誘導され
る、回転子が突極の1極ピッチ移動したときに1周期と
なるcos及びsin関数に比例した電圧は、従来のレ
ゾルバにおいて回転子がその1極ピッチ移動したとき入
出力巻線に誘導される電圧と同一であるので、R/D変
換器で処理することによって位置検出を行うことができ
る。
Therefore, the voltage induced by the two sets of output windings, which is one cycle when the rotor moves by one pole pitch of the salient poles, and which is proportional to the cos and sin functions, is a conventional resolver. Is the same as the voltage induced in the input / output winding when it moves by one pole pitch, the position can be detected by processing with the R / D converter.

【0031】これが本発明の基本原理である。従って、
回転子10はN個の突極又はNサイクルの正弦波状ギャ
ップパーミアンスを有する鉄心で構成され、巻線を有し
ていない構造である。
This is the basic principle of the present invention. Therefore,
The rotor 10 is constituted by an iron core having N salient poles or an N-cycle sinusoidal gap permeance, and has a structure having no winding.

【0032】これまでの説明においては、第1出力巻線
を励磁巻線と同一の位置に配置してあるが、これは説明
の便宜のためであって、必ずしもこの配置にこだわるこ
とはない。2相の場合には、2相の出力巻線を電気角で
90度離れた位置に保つようにすれば、これらを固定子
スロットの任意の位置に配置することができる。励磁巻
線11bは上記と同様に単相(複相の場合も可)である
が、出力巻線を3相巻線とすれば、回転子10が突極の
1極ピッチ移動したときに1周期となる3相電圧が誘導
されるので、従来のシンクロ電機と同様な使用が可能で
ある。この場合にも、その1相を励磁巻線11bと同一
の位置に配置する場合が多いが、この配置にこだわるこ
とはなく、3組の出力巻線は電気角で120度ずつ離れ
た位置を保つようにすれば、固定子スロットの任意の位
置に配置することができる。
In the above description, the first output winding is arranged at the same position as the excitation winding. However, this is for convenience of explanation, and is not necessarily limited to this arrangement. In the case of two phases, if the two-phase output windings are kept at a position separated by 90 degrees in electrical angle, they can be arranged at any positions in the stator slot. The excitation winding 11b is single-phase (possibly multi-phase) as described above. However, if the output winding is a three-phase winding, the rotor 10 moves one pitch of the salient pole by one pole pitch. Since a three-phase voltage that is a cycle is induced, it can be used in the same manner as a conventional synchro electric machine. Also in this case, the one phase is often arranged at the same position as the excitation winding 11b, but this arrangement is not limited, and the three sets of output windings are separated from each other by 120 degrees in electrical angle. If it is kept, it can be arranged at any position of the stator slot.

【0033】励磁巻線を2相とし、出力巻線を単相(複
相の場合も可)とした場合には、出力巻線の誘導電圧は
回転子位置によって位相が変化し、その位相は回転子の
1極ピッチの動きに対して2π変化することも、従来の
レゾルバと同じであるので、この場合も出力信号をR/
D変換器で処理することによって位置検出を行うことが
できる。これまでは原理の説明のために、基本波起磁力
のみを考慮し、かつα=0で、γ=±1の場合について
述べたが、起磁力の高調波成分及び固定子スロットによ
るギャップパーミアンス係数としてαが整数値の場合を
考慮すると、ギャップ磁束密度は
When the excitation winding has two phases and the output winding has a single phase (multiple phases are also possible), the induced voltage of the output winding changes in phase depending on the rotor position. The change of 2π with respect to the movement of the rotor with one pole pitch is also the same as that of the conventional resolver.
Position detection can be performed by processing with a D converter. So far, for explanation of the principle, only the fundamental wave magnetomotive force has been considered, and α = 0 and γ = ± 1 have been described. However, the harmonic component of the magnetomotive force and the gap permeance coefficient due to the stator slot have been described. Considering the case where α is an integer value, the gap magnetic flux density becomes

【0034】[0034]

【数11】 [Equation 11]

【0035】となる。この磁束密度の式の各項におい
て、θ1の係数(npl+αZ1+γN)がP2の奇数倍
の成分によってのみ出力巻線に電圧が誘導され、また図
2の接続の場合には更に3の整数倍を除いた次数の成分
によってのみ出力巻線に電圧が誘導される。これらのこ
とを考慮して、出力巻線11cに誘導される電圧を求め
ると、それぞれ14及び15式として表される。
## EQU1 ## In each term of the expression of the magnetic flux density, a voltage is induced in the output winding only by a component having a coefficient of θ 1 (npl + αZ 1 + γN) which is an odd multiple of P 2 , and in the case of the connection of FIG. A voltage is induced in the output winding only by a component of the order excluding an integer multiple. When the voltage induced in the output winding 11c is determined in consideration of these facts, the voltages are expressed as Expressions 14 and 15, respectively.

【0036】[0036]

【数12】 (Equation 12)

【0037】[0037]

【数13】 (Equation 13)

【0038】この式において、γ=0の場合には、θ1
の係数は(npl+αZ1)となるが、整数スロットの
場合にはZ1もP1の整数倍となるので、P1とP2との組
合わせを適切に設定することによって、出力巻線にはこ
の項による電圧を誘導しないようにすることができる。
次にγ=±1に相当する項によって出力巻線に誘導され
る電圧は11及び12式と同じ形で表されるが、電圧を
誘導する高調波磁束密度成分が増えるので、電圧実効値
1の大きさが変化する。しかし式の形は変わらないの
で、2組の出力巻線には回転子が突極の1極ピッチ移動
したときに1周期となるcos及びsin関数に比例し
た電圧が誘導される。
In this equation, when γ = 0, θ 1
Is (npl + αZ 1 ). In the case of an integer slot, Z 1 is also an integral multiple of P 1 , so by appropriately setting the combination of P 1 and P 2 , the output winding Can avoid inducing a voltage according to this term.
Next, the voltage induced in the output winding by the term corresponding to γ = ± 1 is expressed in the same form as in Equations 11 and 12, but since the harmonic flux density component that induces the voltage increases, the voltage effective value E The size of 1 changes. However, since the form of the equation does not change, a voltage is induced in the two sets of output windings, which is proportional to the cos and sin functions that become one cycle when the rotor moves by one pole pitch of the salient poles.

【0039】前述の固定子11の各スロット11aに1
スロットピッチで順次巻回された励磁巻線11b及び出
力巻線11cは、図5から図8で示すように各スロット
11aに1スロットピッチでかつ磁束分布が正弦波状と
なるように巻かれていると共に、各巻線11b,11c
は1個の固定子11のみに設けられている。まず、図5
は、励磁側2相/出力側2相の場合を示しており、図5
の励磁側における励磁巻線11bの極対数P1=3であ
り、各スロット11aが24個形成されている場合、各
スロット11aには、正巻数Eと逆巻数Fの各巻数を、
固定子11の円周方向においてその磁束分布が正弦波形
状(従来構成と同一分布)となるように、変化させて巻
かれている。また、2相としてのA相とB相は、各スロ
ット11a内の励磁巻線11bの磁束分布の位相が90
°(電気角)ずれる状態で巻かれている。
Each slot 11a of the stator 11 is
The exciting winding 11b and the output winding 11c which are sequentially wound at the slot pitch are wound around each slot 11a at one slot pitch and the magnetic flux distribution becomes sinusoidal as shown in FIGS. In addition, each winding 11b, 11c
Is provided only on one stator 11. First, FIG.
FIG. 5 shows the case of two phases on the excitation side / two phases on the output side.
When the number of pole pairs P 1 of the exciting winding 11b on the exciting side of P is 3 and 24 slots 11a are formed, each of the slots 11a is provided with each of the number of normal windings E and the number of reverse windings F,
The stator 11 is wound while being changed so that the magnetic flux distribution in the circumferential direction has a sine wave shape (the same distribution as the conventional configuration). The A-phase and the B-phase as two phases have a phase of the magnetic flux distribution of the excitation winding 11b in each slot 11a of 90 degrees.
It is wound in a state of being shifted by ° (electric angle).

【0040】また、図6に示す出力側における出力巻線
11cの極対数P2=2であり、各スロット11aに
は、正巻数Eと逆巻数Fの各巻数を前述の図5の励磁側
と同様に巻いており、互いに90°(電気角)ずらせた
a相,b相の2相にて構成されている。従って、図7及
び図8に示すように、A相励磁=ER13、B相励磁=
R24とすると、a相の出力電圧は次の(17)式と
なる。
The number of pole pairs P 2 of the output winding 11c on the output side shown in FIG. 6 is P 2 = 2, and each slot 11a is provided with the number of positive windings E and the number of reverse windings F on the exciting side shown in FIG. And is composed of two phases, a phase and b phase, which are shifted from each other by 90 ° (electrical angle). Therefore, as shown in FIGS. 7 and 8, the A-phase excitation = E R1 −3 and the B-phase excitation =
E R2 - when 4 to the output voltage of a phase is represented by the following equation (17).

【0041】[0041]

【数14】 [Equation 14]

【0042】[0042]

【数15】 (Equation 15)

【0043】となり、従来の2相励磁/2相出力のレゾ
ルバと全く同じ出力特性となる。また、図9及び図10
に示すように、励磁側をm相、出力側をm相と異なるn
相とした場合、m相の初めから終りにかけて電気角で1
×2π/m、2×2π/m、(m−1)×2π/mずつ
位相をずらすことにより、前述の2相励磁/2相出力と
同様の出力特性の出力電圧を得ることができる。なお、
出力側におけるn相の場合、n相の初めから終りにかけ
て電気角で、1×2π/m・・・(m−1)×2π/m
ずつ位相をずらせている。また、図9及び図10では、
各スロット11aの図示を省略している。
Thus, the output characteristics are exactly the same as those of a conventional two-phase excitation / two-phase output resolver. 9 and FIG.
, The excitation side is different from the m-phase, and the output side is different from the m-phase.
Phase, the electrical angle is 1 from the beginning to the end of the m phase.
By shifting the phase by × 2π / m, 2 × 2π / m, and (m−1) × 2π / m, an output voltage having output characteristics similar to the above-described two-phase excitation / two-phase output can be obtained. In addition,
In the case of the n-phase on the output side, the electrical angle is 1 × 2π / m... (M−1) × 2π / m from the beginning to the end of the n-phase.
The phases are shifted by one by one. 9 and FIG.
Illustration of each slot 11a is omitted.

【0044】また、図11から図19に示す結線構成
は、本発明による巻線構造による固定子を用いた場合の
各種角度(回転)検出器への応用側を示すもので、前述
の極対数P1とP2の決め方によって、N=X数(軸倍
角)を自由に決めることができるものである。まず、図
11の倍角のように、1相励磁/2相出力のレゾルバを
構成することができる。また、図12の場合のように、
2相励磁/1相出力のレゾルバ、図3の場合のように、
2相励磁/2相出力のレゾルバ、図14の場合のよう
に、1相励磁/3相出力のシンクロ検出器、図15の場
合のように3相励磁/3相出力の差動シンクロ検出器、
図16の場合のように3相励磁/2相出力のトランゾル
バ、図17から図19の場合のようにm相励磁/n相出
力のレゾルバを構成することができる。また、本発明に
おいては1個の固定子の各スロットに励磁巻線と出力巻
線を1スロットピッチで巻くため、スロット飛びを行う
必要がなく、周知の巻線機のニードルで各スロットの極
歯ごとに移動でき、スロット飛びの従来構成よりも機械
巻きが大幅に容易となる。
The connection configurations shown in FIGS. 11 to 19 show the application side to various angle (rotation) detectors when the stator having the winding structure according to the present invention is used. N = X number (axial double angle) can be freely determined by how to determine P 1 and P 2 . First, a one-phase excitation / two-phase output resolver can be configured as shown by the double angle in FIG. Also, as in the case of FIG.
Two-phase excitation / 1-phase output resolver, as in the case of FIG.
A two-phase excitation / two-phase output resolver, a one-phase excitation / 3-phase output synchro detector as shown in FIG. 14, and a three-phase excitation / 3-phase output differential synchro detector as shown in FIG. ,
It is possible to configure a three-phase excitation / two-phase output transsolver as in the case of FIG. 16, and an m-phase excitation / n-phase output resolver as in FIGS. Further, in the present invention, since the exciting winding and the output winding are wound around each slot of one stator at a one-slot pitch, there is no need to skip a slot, and the pole of each slot is provided by a needle of a well-known winding machine. It can be moved tooth by tooth, making machine winding much easier than in the conventional slot jump configuration.

【0045】[0045]

【発明の効果】本発明によるバリアブルリラクタンス型
角度検出器は、以上のように構成されているため、次の
ような効果を得ることができる。すなわち、固定子のみ
に励磁巻線と出力巻線を、各スロットに対して1スロッ
トピッチ(各スロットに順次巻く)で磁束分布が正弦波
状となるように巻くことにより、従来の手作業による方
法と異なり巻線機による機械巻が可能となり、回転子に
巻線を用いないバリアブルリラクタンス型の検出器の製
造コストを大幅に低下させることができる。また、励磁
側及び出力側ともに多相化することが容易となり、レゾ
ルバだけでなく、周知のトランゾルバ、差動シンクロ等
をバリアブルリラクタンス型に置き換えができ、特性の
向上と原価の低減を得ることができる。
The variable reluctance type angle detector according to the present invention is configured as described above, and can provide the following effects. That is, by winding the excitation winding and the output winding only on the stator so that the magnetic flux distribution becomes sinusoidal at one slot pitch (sequentially winding on each slot) for each slot, a conventional manual method is used. Unlike this, mechanical winding can be performed by a winding machine, and the manufacturing cost of a variable reluctance detector that does not use a winding on a rotor can be significantly reduced. Also, it is easy to make the excitation side and the output side multi-phase, and it is possible to replace not only the resolver but also a well-known trans resolver, a differential synchro, and the like with a variable reluctance type, thereby improving characteristics and reducing costs. it can.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明によるバリアブルリラクタンス型角度検
出器を示す構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram showing a variable reluctance angle detector according to the present invention.

【図2】巻線の1例を示す構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram illustrating an example of a winding.

【図3】回転子を示す構成図である。FIG. 3 is a configuration diagram showing a rotor.

【図4】図1の他例を示す構成図である。FIG. 4 is a configuration diagram showing another example of FIG. 1;

【図5】励磁巻線を示す説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram showing an excitation winding.

【図6】出力巻線を示す説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram showing an output winding.

【図7】レゾルバの結線図である。FIG. 7 is a connection diagram of a resolver.

【図8】入出力電圧を示すベクトル図である。FIG. 8 is a vector diagram showing input / output voltages.

【図9】図5の他例を示す説明図である。FIG. 9 is an explanatory diagram showing another example of FIG. 5;

【図10】図6の他例を示す説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram showing another example of FIG. 6;

【図11】レゾルバの結線図である。FIG. 11 is a connection diagram of a resolver.

【図12】レゾルバの結線図である。FIG. 12 is a connection diagram of a resolver.

【図13】レゾルバの結線図である。FIG. 13 is a connection diagram of a resolver.

【図14】シンクロ検出器の結線図である。FIG. 14 is a connection diagram of a synchro detector.

【図15】差動シンクロ結線図の結線図である。FIG. 15 is a connection diagram of a differential synchronization connection diagram.

【図16】トランスレゾルバを示す結線図である。FIG. 16 is a connection diagram showing a trans resolver.

【図17】レゾルバを示す結線図である。FIG. 17 is a connection diagram illustrating a resolver.

【図18】レゾルバを示す結線図である。FIG. 18 is a connection diagram illustrating a resolver.

【図19】レゾルバを示す結線図である。FIG. 19 is a connection diagram showing a resolver.

【図20】従来のバリアブルリラクタンス型レゾルバを
示す構成図である。
FIG. 20 is a configuration diagram showing a conventional variable reluctance resolver.

【図21】図20の各スロット内の巻線を示す説明図で
ある。
FIG. 21 is an explanatory diagram showing windings in each slot of FIG. 20;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 回転子 11 固定子 11a スロット 11b 励磁巻線 11c 出力巻線 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Rotor 11 Stator 11a Slot 11b Excitation winding 11c Output winding

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01B 7/00 - 7/34 G01D 5/245 101 Continuation of the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) G01B 7 /00-7/34 G01D 5/245 101

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 励磁巻線(11b)との極対数をP1とし、出
力巻線(11c)の極対数をP2として内方へ向けて開口する
スロット(11a)に納めた輪状の固定子(11)と、N個の突
極又はNサイクルの正弦波状ギャップパーミアンスを有
する鉄心で構成され巻線を有しない回転子(10)とを有
し、前記P1+P2=N又はP1−P2=±NとしてNX
(Xは軸倍角)の出力を得るようにしたバリアブルリラ
クタンス型角度検出器において、前記励磁巻線(11b)及
び出力巻線(11c)は、前記各スロット(11a)に対して1ス
ロットピッチで巻かれ、かつ、磁束分布が正弦波状とな
るように巻かれていると共に、前記励磁巻線(11b)がm
相であり、前記出力巻線(11c)が前記m相と同じか又は
異なるn相であり、前記励磁巻線(11b)及び出力巻線(11
c)が共に多相であると共に、前記励磁巻線(11b)及び出
力巻線(11c)は1個の前記固定子(11)のみに設けられて
いることを特徴とするバリアブルリラクタンス型角度検
出器。
[Claim 1] and the pole pairs of the excitation winding (11b) and P 1, the fixed annular the pole pairs was placed in the slot (11a) which opens toward the inside as P 2 output winding (11c) And a rotor (10) composed of an iron core having N salient poles or N cycles of sinusoidal gap permeance and having no winding, wherein P 1 + P 2 = N or P 1 NX as -P 2 = ± N
In the variable reluctance type angle detector which obtains an output of (X is a multiple of the axis), the exciting winding (11b) and the output winding (11c) are arranged at a pitch of one slot with respect to each of the slots (11a). And the magnetic flux distribution is sinusoidal, and the exciting winding (11b) is m
Phase, the output winding (11c) is the same or different from the m phase, n-phase, and the excitation winding (11b) and the output winding (11
c) is a polyphase, and the exciting winding (11b) and the output winding (11c) are provided only in one stator (11). vessel.
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