专利名称：Vr型分解器以及角度检测系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及能够检测出零点的轴倍角为3X以上的VR型分解器(VR typeresolver :可变磁阻型分解器)以及角度检测系统。
背景技术：
在现有的VR型分解器中，在轴倍角为任意的nX的情况下，在转子旋转一次的期间重复输出η次相同的检测信号。因此，仅根据该η次重复的检测信号无法检测零点(例如角度为0°的点)。作为检测该零点的方法，公知有如下结构在转子上设置凹 部，并设置用于检测零点的线圈(例如，参照专利文献I及专利文献2)。专利文献I :日本特开2005-61943号公报专利文献2 :日本特开2000-258187号公报

实用新型内容然而，在上述专利文献I及专利文献2所记载的结构中，检测精度不是很高。此外，必须另外设置线圈从而使构造变得复杂。这在追求低成本及小型的情况下会成为问题。在此背景之下，本实用新型的目的在于提供一种在轴倍角为3Χ以上的VR型分解器中，角度检测的精度高、能够进行零点检测、而且可不用另外准备零点检测用的线圈的结构。技术方案I所记载的实用新型提供一种VR型分解器，该VR分解器的轴倍角为ηΧ，其中，η为3以上的自然数，上述VR型分解器的特征在于，具备在内侧具有多个凸极的定子铁芯；能够在上述定子铁芯的内侧旋转的转子铁芯；在从上述转子铁芯的轴向观察时为等角的位置设置的η-i个朝径向突出的磁极以及径向的高度比上述η-i个磁极低的I个磁极；通过在上述多个凸极的至少一部分卷绕sin检测线圈而构成的多个sin检测线圈卷绕部；通过在上述多个凸极的至少一部分卷绕cos检测线圈而构成的多个cos检测线圈卷绕部；以及从连接上述多个sin检测线圈卷绕部的邻接的两个sin检测线圈卷绕部的配线的部分或者从连接上述多个cos检测线圈卷绕部的邻接的两个cos检测线圈卷绕部的配线的部分引出的零点检测端子。技术方案2所记载的实用新型，其特征在于，在技术方案I所记载的实用新型中，电压波形出现在上述零点检测端子上，该电压波形具有与上述转子铁芯旋转一次对应的周期性，上述电压波形由峰值不一致的η周期量的电压波形构成。技术方案3所记载的实用新型，其特征在于，在技术方案I或2所记载的实用新型中，基于在上述零点检测端子上出现的电压波形进行上述转子铁芯的绝对角度的算出。技术方案4所记载的实用新型提供一种角度检测系统，其特征在于，上述角度检测系统具备技术方案I所记载的VR型分解器；以及角度检测部，该角度检测部向上述VR型分解器供给励磁电流，基于从上述sin检测线圈得到的sin检测信号、从上述cos检测线圈得到的cos检测信号以及从上述零点检测端子得到的零点检测信号，算出上述转子铁芯的绝对角度。[0010]根据本实用新型，可提供如下结构在轴倍角为3X以上的VR型分解器中，角度检测的精度高、能够进行零点检测、而且可不用另外准备零点检测用的线圈。

图I是实施方式的示意图。图2是实施方式的转子铁芯的立体图。图3是sin检测线圈与cos检测线圈的接线图。图4是表不实施方式的电气结构的框图。图5是零点检测端子的输出波形的波形图。 图6是表不转子铁芯的其他例子的立体图。符号说明100. · · VR 型分解器；101. · ·定子磁轭;102、102a、102b、102c、102d、102e、102f、102g、102h...凸极；102a'、102c'、102e'、102g' ... cos 检测线圈卷绕部；102b '、102(1' U02f/ U02h/ . . . sin检测线圈卷绕部；103...凸极面；104...转子铁芯；104a、104b、104c. · ·磁极；105. · ·轴；105a. · ·轴的旋转中心;109a、109b. · ·贯通孔；120. · ·角度
检测系统。
具体实施方式
(结构)图I中示意性地表示了从正面观察作为实施方式的VR型分解器100的内部构造的状态。VR型分解器100的轴倍角为3X，并具备由软磁性材料构成的定子铁芯101。定子铁芯101具有与一般的近似圆筒形状的VR型分解器相同的构造。在该例中，通过将硅钢板的薄板冲裁加工成图示的形状所得到的薄板层叠多层来构成定子铁芯101。在定子铁芯101的内侧收纳有能够相对于定子铁芯101相对旋转的转子铁芯104。在定子铁芯101的内周上设有朝向转子铁芯104的旋转中心延伸的8个凸极102。从轴向观察，8个凸极102被配置于等角的位置。在各凸极102上卷绕后述的线圈，各凸极102的前端部分形成与转子铁芯104对置的凸极面103。凸极102的构造本身与一般的VR型分解器相同。图I中表示了用符号102来总称的8个凸极102a、102b、102c、102d、102e、102f、102g、102h。下面对连向凸极102的线圈的接线状态的一个例子进行说明。图3是图I所示的sin检测线圈和cos检测线圈的接线图。如图I所示，励磁线圈从凸极102e开始卷绕，依次卷绕于凸极102f —凸极102g —凸极102h —凸极102a —凸极102b —凸极102c —凸极102d的顺序在所有的8个凸极102
上进行卷绕。sin检测线圈依次卷绕于凸极102h —凸极102b —凸极102d —凸极102f的每隔一个的凸极。在此，在凸极102h上设有通过sin检测线圈的卷绕而构成的sin检测线圈卷绕部102h'，在凸极102b上设有通过sin检测线圈的卷绕而构成的sin检测线圈卷绕部102b'，在凸极102d上设有通过sin检测线圈的卷绕而构成的sin检测线圈卷绕部102d'，在凸极102f上设有通过sin检测线圈的卷绕而构成的sin检测线圈卷绕部102f'。sin检测线圈与sin检测线圈卷绕部102h' — sin检测线圈卷绕部102b' —sin检测线圈卷绕部102d' — sin检测线圈卷绕部102f'串联地连接。cos检测线圈依次卷绕于凸极102a —凸极102c —凸极102e —凸极102g的每隔一个的凸极。在此，在凸极102a上设有通过cos检测线圈的卷绕而构成的cos检测线圈卷绕部102a'，在凸极102c上设有通过cos检测线圈的卷绕而构成的cos检测线圈卷绕部102c'，在凸极102e上设有通过cos检测线圈的卷绕而构成的sin检测线圈卷绕部102e'，在凸极102g上设有通过cos检测线圈的卷绕而构成的cos检测线圈卷绕部102g/ ^os检测线圈按照cos检测线圈卷绕部102a' — cos检测线圈卷绕部102c' —cos检测线圈卷绕部102e' — cos检测线圈卷绕部102g'串联地连接。在该例中，通过在每隔一个的凸极上交替卷绕sin检测线圈和cos检测线圈，使来自sin检测线圈的检测信号与来自cos检测线圈的检测信号的相位相差90°。此外，从依次卷绕于4个凸极的cos检测线圈的中点引出零点检测端子。S卩，cos检测线圈卷绕部102c'和cos检测线圈卷绕部102e'是邻接的cos检测线圈卷绕部，而且它们串联连接。并且，从连接这样的串联连接并作为cos检测线圈卷绕部而在周向上邻接的cos检测线圈卷绕部102(^与cos检测线圈卷绕部102^的配线的部分106引出零点检测端子。引出零点检测端子的位置只要是在连结邻接的cos检测线圈卷绕部的配线的部分即可，除了图I所示的位置之外，也可以在符号107的配线部分或符号108的配线部分。如图I所示，在定子铁芯101的内侧收纳有形成为能够相对于定子铁芯101旋转的状态的转子铁芯104。在图2表示转子铁芯104的立体图。转子铁芯104安装于作为旋转轴的轴105，并能够以轴105的旋转中心105a为轴进行旋转。转子铁芯104由软磁性材料(这种情况下为重叠硅钢板的材料)构成，并具有3个磁极104a、104b、104c。从轴向观察，3个磁极104a、104b、104c位于等角的位置(在周向上偏离120°的角度位置)，并能以相对于凸极面103具有间隙的状态与凸极面103对置。在此，磁极104a以及104b具有以朝径向(凸极面103的方向)突出的方式凸起的构造，磁极104c由距旋转中心105a等距离的圆周面构成。换言之，磁极104c是在一般的轴倍角3X的分解器的转子铁芯中的3个磁极的一个(虚线104d的部分)处，消除其凸起，从而由将该部分形成为只是圆筒的外周面的构造构成。根据该构造，与磁极104a、104b同与它们对置的凸极面103之间的距离(间隙)Li相比，磁极104c的部分同与其对置的凸极面103之间的距离(间隙)L2大。即，使转子铁芯104旋转时的磁极104a与凸极面103之间的间隙的最短距离L1以及磁极104b与凸极面103之间的间隙的最短距离L1、和使转子铁芯104旋转时的磁极104c与凸极面103之间的间隙的最短距尚L2有L1 < L2的关系。(电气结构)图4中表示采用了实施方式的VR型分解器100的角度检测系统120。角度检测系统120具备角度检测部124。角度检测部124由微机构成，并具备CPU、存储器、各种接口，且具备RD转换器部121、零点检测部122以及励磁电流输出部123。角度检测部124向图I所示的VR型分解器100供给励磁电流，而且取入来自VR型分解器的零点检测信号、sin检测信号、以及cos检测信号。零点检测信号是从图I以及图3的零点检测端子得到的输出信号，sin检测信号是从sin检测线圈得到的检测信号，cos检测信号是从COS检测线圈得到的检测信号。RD转换器部121基于sin检测信号以及cos检测信号，利用后述的方法算出VR型分解器100所检测出的角度信息。零点检测部122利用后述的方法算出转子铁芯104的角度位置的零点。励磁电流输出部123向VR型分解器100的励磁线圈输出励磁电流。下面对RD转换器部121进行说明。 在角度检测中，形成使具有sinon周期性的几KHz 几百KHz的励磁电流流过VR分解器100的励磁线圈的状态。在该状态下，若转子铁芯104旋转，则随着转子铁芯104的旋转角的变化，定子铁芯101侧的凸极面103与转子铁芯104之间的间隙也变化。这是因为从轴向观察转子104具有如图2所示的符号104a和104b所表示的两处凸部的缘故。此时,若将转子铁芯104的旋转角设为Θ ,则相对于sinco t的励磁电流,能从sin输出用线圈得到sin Θ sinω 的波形,从cos输出用线圈得到cos Θ sincot的波形。基于这两个波形sin Θ sin ω t以及cos Θ sin ω t算出θ。此时，在轴倍角3Χ的VR分解器的情况下，在转子铁芯104旋转一次的期间得到3周期量的输出，因此在RD转换器部121中算出的Θ值不是实际的转子铁芯104的旋转角(绝对角度)。接着，对零点检测部122进行说明。零点检测部122基于出现在零点检测端子上的零点检测信号，检测转子铁芯104的基准角度(零点)。将该基准角度的检测称作零点检测。在此，所谓的基准角度是在测量转子铁芯104的角度时作为基准的、预先确定的角度位置。下面对零点检测的原理进行说明。图5是出现在零点检测端子上的零点检测信号的信号波形的一个例子。图5的横轴是转子铁芯104的旋转角，纵轴是在图I的零点检测端子与cos检测线圈的端部(SI或S3)之间检测出的电压的值。如图5所示，零点检测信号是具有与转子铁芯104旋转一次对应的周期性的周期波形。即，以转子铁芯104旋转一次为I个周期的信号波形出现于零点检测部122。其理由如下。首先，在图I的SI与S3之间检测的电压波形是在周向上处于均等的角度位置的COS检测线圈卷绕部102a'、102c'、102e'、102g'中所检测到的感应电压合成后的波形。此时，因为在转子铁芯104旋转一次的期间内，磁极104c的部分依次接近凸极102a、102c、102e、102g,所以磁极104c的部分的影响平等地出现于表示3周期量的变化的cos检测信号的第一周期部分、第二周期部分、第三周期部分的波形的每一个，不产生各波形的差异。另外，本实施方式的情况和磁极104c的部分与磁极104a、104b为相同的形状的情况相t匕，sin检测信号以及cos检测信号的峰值变小。与此相对，由零点检测端子检测的电压波形是由cos检测线圈卷绕部102e'、102g/检测到的感应电压所合成的波形、或是由cos检测线圈卷绕部102a'、102c'检测到的感应电压所合成的波形。在这种情况下，例如，若着眼于凸极102g、102e,则成为以下状态在转子铁芯104旋转一次期间内，首先磁极104a的部分通过附近(第一期间)，接着磁极104b的部分通过附近(第二期间)，然后磁极104c的部分通过附近(第三期间)。在这种情况下，对于第三期间，转子铁芯104与凸极面103之间的距离(间隙)同其他两个期间的情况不同。因此，3周期量的波形的峰值不一致。以上是作为零点检测信号而得到图5的波形的理由。在此，若观察图5的波形，则判断得到超过600mV的输出，是仅限定于转子铁芯104的旋转角为某个角度附近(图5的情况为0°附近)的情況。因此，零点检测部122监视零点检测信号，在该零点检测信号的值超过特定的阈值的情况下，将该零点检测信号作为特定角度检测信号向RD转换器部121通知。在RD转换器部121中，算出的角度数据与图5的波形之间的关系预先存储于存储器。因此，在上述的特定角度检测信号从零点检测部122输出吋，RD转换器部121能够以绝对角度(实际的旋转角)捕捉转子铁芯104而识别该转子铁芯104位于哪ー个的附近。因此，RD转换器部121基于本身算出来的角度数据和来自零点检测部122的特定角度检测信号，能够得到转子铁芯104的绝对角度。(动作的ー个例子)例如，上述特定角度检测信号从零点检测部122的输出是预先知晓处于绝对角度0°的附近的情況。在此，在特定角度检测信号从零点检测部122输出的期间，利用RD转换器部121，基于sin检测信号以及cos检测信号，作为转子铁芯104的旋转角，算出例如0°、120°、240°。在此，之所以得到三个值，是由于VR型分解器100的轴倍角为3X。如上所述，在这种情况下，特定角度检测信号从零点检测部122输出的期间是转子铁芯104处于绝对角度0°附近的情况，由此判断转子铁芯104的绝对角度为0°。并且，从角度检测部121输出该結果。(优越性)如上所述，图I所示的VR型分解器100是轴倍角为3X的VR型分解器，井形成为具备朝径向突出的磁极104a、104b以及不朝径向突出的磁极104c的转子铁芯104的构造。并且，从连接卷绕于凸极102c和102e的cos检测线圈的卷绕部分的配线中途引出零点检测端子。在此，通过在出现于零点检测端子的电压波形上设置阈值，能够得知转子铁芯104的绝对角度。S卩，如图5所示，作为明确的值的不同，能够检测零点。因此，绝对角度的角度检测的精度高。并且，不需要新的线圈，只要从sin检测线圈或cos检测线圈的配线引导部分的一部分引出零点检测端子即可，因此构造简单，不会导致成本増加。这ー点在追求小型化以及低成本化方面是有用的。(其他)虽然图I表示了凸极为8个的例子，但凸极的数量并不限定于此。这是与一般的VR型分解器的情况相同。线圈向凸极的卷绕方法并非限定于如图I所示的方式。例如，也可以在所有的凸极上卷绕sin检测线圈和cos检测线圏。在这种情况下，为了从sin检测线圈和cos检测线圈得到相位相差90°的检测信号，只要设定向凸极的卷绕方法即可。零点检测端子只要位于同相的邻接的卷绕部分的中点即可，不限定于图I的情况。例如，可以从符号107或符号108的部分引出零点检测端子。也可以将零点检测端子设于sin检测线圏。在这种情况下零点检测端子的引出位置也与cos检测线圈的情况相同。在将本实用新型应用于轴倍角为4X的VR型分解器的情况下，转子铁芯形成的构造是一般具有4个的磁极的凸起除去I个。另外，本实用新型的特征在于，使转子铁芯所具有的多个磁极的ー个相对于其他磁极进行变形，由此出现于零点检测端子的检测波形具有与转子旋转一次对应的周期性。因此，并不限定于如图2所示的情况的除去一个磁极的凸起的形状，而是通过将该凸起形成为比其他的磁极小的形状来得到相同的效果。換言之，只要具有使前面所说明的L1 < L2的关系的式子成立的、转子铁芯表面与定子侧的凸极面之间的距离(间隙)即可。虽然只要轴倍角若为2X以上就能应用本实用新型，但若为2X，则无法得到本实用新型的优点，故本实用新型适于轴倍角为3X以上的结构。通过在凸起的磁极的部分设置空洞部、贯通孔、凹部等将转子铁芯的构成部件局部地去除的重量减轻部，能够实现对转子铁芯中的绕轴的重量分布的平衡进行调整的构造。图6表示了转子铁芯104的变形例。在图6所示的转子铁芯104中，在向外侧凸起的磁极104a、104b的部分形成有剖面为近似月牙形状、且在轴向上贯通的贯通孔109a、109b。设置贯通孔109a、109b的目的在于，对绕轴的磁极104a、104b、104c的重量分布进行调整，并实现各磁极的部分的旋转カ矩的均匀化。通过设置109a、10%，能够抑制转子铁芯104在旋转时所产生的振动。在此，虽然是通过设置贯通孔109a、10%，对绕轴的重量分布的平衡 进行调整的例子进行了说明，但也可以是未贯通的凹部等，而且其剖面形状也并非限定于图示的形状。并且，由于只要能够减轻重量即可，故通过设置空洞部，也能够达到同样的目的。此外，其数量在适当的磁极的部分并非限定于ー个，也可以是多个。本实用新型的实施方式并非限定于上述的每个实施方式，还包含本领域技术人员能想到的各种变形的情况，本实用新型的效果也不限定于上述的内容。即，在不脱离权利要求所规定的内容及由其等效物导出的本实用新型的概念性思想和主g的范围内，能够进行各种追加、变更以及局部删除。产业上的利用可能性本实用新型能够应用于角度检测装置。
权利要求1.一种VR型分解器，该VR型分解器的轴倍角为nX，其中，η为3以上的自然数， 所述VR型分解器的特征在于，具备 在内侧具有多个凸极的定子铁芯； 能够在所述定子铁芯的内侧旋转的转子铁芯； 在从所述转子铁芯的轴向观察时为等角的位置设置的η-l个朝径向突出的磁极以及径向的高度比所述η-l个磁极低的I个磁极； 通过在所述多个凸极的至少一部分卷绕sin检测线圈而构成的多个sin检测线圈卷绕部; 通过在所述多个凸极的至少一部分卷绕COS检测线圈而构成的多个COS检测线圈卷绕部；以及 从连接所述多个Sin检测线圈卷绕部的邻接的两个Sin检测线圈卷绕部的配线的部分或者从连接所述多个cos检测线圈卷绕部的邻接的两个cos检测线圈卷绕部的配线的部分引出的零点检测端子。
2.一种角度检测系统，其特征在于， 所述角度检测系统具备 权利要求I所述的VR型分解器；以及 角度检测部，该角度检测部向所述VR型分解器供给励磁电流，基于从所述sin检测线圈得到的sin检测信号、从所述cos检测线圈得到的cos检测信号以及从所述零点检测端子得到的零点检测信号，算出所述转子铁芯的绝对角度。
专利摘要本实用新型提供VR型分解器以及角度检测系统。本实用新型的目的在于提供如下结构在轴倍角为3X以上的VR型分解器中，角度检测的精度高、能够进行零点检测、而且可不用另外准备零点检测用的线圈。在轴倍角为3X的VR型分解器中，将转子铁芯(104)的构造形成为，具备朝径向突出的磁极(104a)、(104b)以及不朝径向突出的磁极(104c)。而且，从连接卷绕于凸极(102c)和(102e)的cos检测线圈的卷绕部分的配线中途引出零点检测端子。通过在出现于零点检测端子的电压波形上设置阈值，能够实现转子铁芯(104)的绝对角度的检测。
文档编号G01B7/30GK202648614SQ201120528770
公开日2013年1月2日 申请日期2011年12月16日 优先权日2011年4月28日
发明者松浦睦, 落合贵晃 申请人:美蓓亚株式会社