JP2011064710A - Variable reluctance-type angle detector - Google Patents
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Abstract
【課題】励磁巻線の抵抗を減らし、励磁電源電圧を上げることなく励磁電流を増やし、ノイズの影響を低減することのできるバリアブルリラクタンス型角度検出器を提供する。
【解決手段】内向して周方向に互いに間隔をおいて形成された複数個のティース2を有するとともにティース2にそれぞれ導線を巻回して形成された、電源により励磁される励磁コイル5および磁束密度の変化を電圧として出力するa相分(aは整数)の出力コイル6を有する固定子3と、固定子3との間のギャップパーミアンスが正弦波状に変化する形状である鉄心で構成された回転子4とを備え、励磁コイル5は、出力コイル6より大きい線径の導線を巻回して形成されたものである。
【選択図】図14A variable reluctance angle detector is provided that can reduce the resistance of an excitation winding, increase the excitation current without increasing the excitation power supply voltage, and reduce the influence of noise.
An excitation coil and a magnetic flux density excited by a power source, having a plurality of teeth 2 formed inwardly and spaced apart from each other in the circumferential direction and formed by winding a conductive wire around each of the teeth 2. Rotation composed of a stator 3 having an a-phase output coil 6 (a is an integer) that outputs a change in voltage and an iron core having a shape in which the gap permeance between the stator 3 changes sinusoidally. The exciting coil 5 is formed by winding a conducting wire having a larger wire diameter than the output coil 6.
[Selection] Figure 14
Description
本発明は、モータ等の回転角度を検出するバリアブルリラクタンス型角度検出器に関する。 The present invention relates to a variable reluctance type angle detector that detects a rotation angle of a motor or the like.
従来のバリアブルリラクタンス型角度検出器は、スロット内に励磁巻線とn相の出力巻線とを設けた固定子と、固定子との間のギャップパーミアンスが、角度θに対して正弦波状に変化する形状である鉄心とを備えている。
ここで、励磁巻線の極数と固定子のティース数(スロット数)とを同一にするように1スロットごとに導線の巻方向が正、逆反転して巻回された励磁コイルを全て直列に接続して励磁巻線が形成されている。
また、1相分の出力巻線に発生する誘起電圧分布が正弦波分布するように導線が巻回された出力コイルを直列に接続して出力巻線が形成されている。
In the conventional variable reluctance type angle detector, the gap permeance between the stator having the excitation winding and the n-phase output winding in the slot and the stator changes in a sinusoidal shape with respect to the angle θ. And an iron core that is shaped to
Here, all the exciting coils wound with the winding direction of the conducting wire turned forward and reverse in each slot so that the number of excitation winding poles and the number of stator teeth (slots) are the same are connected in series. An exciting winding is formed in connection with
In addition, an output coil is formed by connecting in series an output coil around which a conducting wire is wound so that an induced voltage distribution generated in the output coil for one phase is a sine wave distribution.
上記の構成の励磁コイルに正弦波電圧が加えると、励磁コイルには正弦波電流が流れることにより、ティースに磁束が発生する。
ここで、固定子のティースと回転子とのギャップパーミアンスにより、各ティースの磁束密度が決まり、出力巻線には、各ティースに巻かれた出力コイルに鎖交する磁束の合成値として出力電圧が表れる。
回転子の回転位置が変化すると、ギャップパーミアンスが変化するので、出力電圧振幅が変化する。したがって、この出力電圧振幅により、回転子の角度を求めることができる(例えば、特許文献1参照)。
When a sine wave voltage is applied to the excitation coil having the above configuration, a sine wave current flows through the excitation coil, thereby generating a magnetic flux in the teeth.
Here, the gap permeance between the teeth of the stator and the rotor determines the magnetic flux density of each tooth, and the output winding has an output voltage as a composite value of the magnetic flux linked to the output coil wound around each tooth. appear.
When the rotational position of the rotor changes, the gap permeance changes, so that the output voltage amplitude changes. Therefore, the angle of the rotor can be obtained from this output voltage amplitude (see, for example, Patent Document 1).
従来のバリアブルリラクタンス型角度検出器では、たとえば、インバータで駆動される電動機にバリアブルリラクタンス型角度検出器が取り付けられた場合、インバータのスイッチングによるノイズがバリアブルリラクタンス型角度検出器の出力巻線に誘起され、回転角度検出精度を低下させるという問題点があった。
そこで、ノイズを低減するために、励磁アンペア回数を増やして出力巻線の信号成分を増加することが考えられるが、他の機器と電源を共有しているため、励磁電源電圧が限られ、自由に励磁アンペア回数を増やすことできないという問題点もあった。
また、励磁電流を増やすことが出来たとしても、励磁コイルの電流密度が増加して、励磁コイルが過熱する恐れあるという問題点もあった。
In a conventional variable reluctance type angle detector, for example, when a variable reluctance type angle detector is attached to an electric motor driven by an inverter, noise due to switching of the inverter is induced in the output winding of the variable reluctance type angle detector. There is a problem that the rotational angle detection accuracy is lowered.
In order to reduce noise, it is conceivable to increase the number of excitation amperes and increase the signal component of the output winding. However, since the power supply is shared with other equipment, the excitation power supply voltage is limited and free. However, there is a problem that the number of excitation amperes cannot be increased.
Further, even if the excitation current can be increased, there is a problem that the current density of the excitation coil increases and the excitation coil may be overheated.
この発明は、上記のような問題点を解決することを課題とするものであって、その目的は、励磁巻線の抵抗を減らすことにより、励磁電源電圧を上げることなく励磁電流を増やし、ノイズの影響を低減することのできるバリアブルリラクタンス型角度検出器を提供することである。 An object of the present invention is to solve the above-described problems. The object of the present invention is to increase the excitation current without increasing the excitation power supply voltage by reducing the resistance of the excitation winding, thereby reducing the noise. It is an object of the present invention to provide a variable reluctance type angle detector capable of reducing the influence of the above.
この発明に係るバリアブルリラクタンス型角度検出器は、内向して周方向に互いに間隔をおいて形成された複数個のティースを有するとともにティースにそれぞれ導線を巻回して形成された、電源により励磁される励磁コイルおよび磁束密度の変化を電圧として出力するa相分(aは整数)の出力コイルを有する固定子と、固定子との間のギャップパーミアンスが正弦波状に変化する形状である鉄心で構成された回転子とを備え、励磁コイルは、出力コイルより大きい線径の導線を巻回して形成されたものである。 The variable reluctance type angle detector according to the present invention has a plurality of teeth formed inward and spaced apart from each other in the circumferential direction, and is excited by a power source formed by winding a conductive wire around each of the teeth. A stator having an a coil (a is an integer) that outputs a change in magnetic flux density as an excitation coil and an iron core having a shape in which the gap permeance between the stator changes in a sine wave shape. The excitation coil is formed by winding a conducting wire having a larger diameter than the output coil.
この発明の回転角度検出装置によれば、励磁コイルを、出力コイルより大きい線径の導線を巻回して形成し、励磁巻線の抵抗を減らすことにより、励磁電源電圧を上げることなく励磁巻線全体の励磁電流を増やすことができるので、ノイズの影響を低減し、検出精度の良いバリアブルリラクタンス型角度検出器を得ることができる。
また、個々の励磁コイルに流れる電流は変わらないので、励磁巻線が過熱することを防止することもできる。
According to the rotation angle detecting device of the present invention, the exciting coil is formed by winding a conducting wire having a larger diameter than the output coil, and the exciting winding is reduced without increasing the exciting power supply voltage by reducing the resistance of the exciting winding. Since the entire exciting current can be increased, a variable reluctance type angle detector with reduced detection and good detection accuracy can be obtained.
Further, since the current flowing through each excitation coil does not change, it is possible to prevent the excitation winding from overheating.
以下、この発明の各実施の形態について図に基づいて説明するが、各図において同一、または相当する部材、部位については、同一符号を付して説明する。
実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態1に係るバリアブルリラクタンス型角度検出器の構造図である。ここでは、ティース数が12、回転子の突極数が4の例を示す。
図2は、図1に示したコイルの接続状態を示す結線図である。ここで、各コイルの上下の向きは、巻方向の正逆に対応して示されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding members and parts will be described with the same reference numerals.
FIG. 1 is a structural diagram of a variable reluctance angle detector according to
FIG. 2 is a connection diagram illustrating a connection state of the coils illustrated in FIG. 1. Here, the vertical direction of each coil is shown corresponding to the forward and reverse of the winding direction.
図1および図2において、このバリアブルリラクタンス型角度検出器1は、内向して周方向に配置されたティース2を有する固定子3と、固定子3との間のギャップパーミアンスが正弦波状に変化する形状である鉄心で構成された回転子4とを有している。
また、固定子3のティース2には、導線が巻回された励磁コイル5と出力コイル6とが形成されている。
各ティース2には、2個の励磁コイル5が形成されており、周方向に隣接する励磁コイル5どうしは、巻数が同じで巻方向が反対になるように導線が巻回されている。
1 and 2, the variable reluctance
Further, an
Each
ここで、ティース2のある頂点部を基準に、ティース2の番号を時計回りにティース2(1)、2(2)、・・・2(12)と表す。
また、ティース2(i)の外側から内径側にj番目の励磁コイル5をコイル5(i、j)と表す。
Here, the number of the
Further, the j-th
第1の励磁コイル群7は、ティース2(1)、2(2)、・・・2(12)の全てのティース2に形成された励磁コイル5(1、1)、5(2、1)、・・・5(12、1)を周方向に直列に接続して形成されている。
また、第2の励磁コイル群8は、励磁コイル5(1、2)、5(2、2)、・・・5(12、2)を周方向に直列に接続して形成されている。
そして、第1の励磁コイル群7および第2の励磁コイル群8の巻き始めどうしが接続され、第1の励磁コイル群7および第2の励磁コイル群8の巻き終わりどうしがそれぞれ接続されて、励磁コイル群が並列に接続された励磁巻線9を形成している。
なお、図中では、励磁コイル5(1、1)、5(2、1)、・・・5(12、1)とは表示せず、励磁コイル5として示している。
The first
The second
Then, the winding start each other of the first
In the drawing, the excitation coils 5 (1, 1), 5 (2, 1),...
出力巻線10を形成する出力コイル6の導線の巻数について、例えば2相出力(s相、c相)の例を示すと、励磁コイル5の発生する起磁力の空間次数である極対数をM(ここでは、12個のティース2に正逆交互に導線が巻回されているので、M=6となる)とし、回転子4の突極数をNとすると、各相のティース2(i)の導線の巻数ns(i)およびnc(i)は次式(1)および(2)のように表すことができる。
As for the number of turns of the conductive wire of the
ここで、ティース2(p)のq相の出力巻線10を形成する出力コイル6を出力コイル6(p、q)と表し、q相の出力巻線10を出力巻線10(q)と表す。
s相の出力巻線10(s)は、各ティース2に形成された出力コイル6(1、1)、6(2、1)、・・・6(12、1)を周方向に直列に接続して形成されている。
また、c相の出力巻線10(c)は、各ティース2に形成された出力コイル6(1、1)、6(2、1)、・・・6(12、1)を周方向に直列に接続して形成されている。
なお、図中では、出力コイル6(1、1)、6(2、1)、・・・6(12、1)とは表示せず、出力コイル6として示している。
Here, the
The s-phase output winding 10 (s) includes output coils 6 (1,1), 6 (2,1),... 6 (12,1) formed in each
In addition, the c-phase output winding 10 (c) is configured so that the output coils 6 (1,1), 6 (2,1),... It is formed by connecting in series.
In the drawing, the output coils 6 (1, 1), 6 (2, 1),... 6 (12, 1) are not shown but are shown as the output coils 6.
励磁巻線9および出力巻線10を形成する各々の励磁コイル5および出力コイル6の導線の巻数の例を図3に示す。
図3において、巻数が負のときは、巻き方向が逆方向であることを示す。
An example of the number of turns of each of the
In FIG. 3, when the number of turns is negative, it indicates that the winding direction is the reverse direction.
以下、上記構成のバリアブルリラクタンス型角度検出器1についての動作を説明する。
励磁巻線9に正弦波電圧が印加されると、励磁巻線9に正弦波電流が流れる。励磁巻線9に電流が流れることにより、ティース2に磁束が発生する。
ここで、固定子3のティース2と回転子4とのギャップパーミアンスにより、各ティース2の磁束密度が決まり、出力巻線10には、各ティース2に巻かれた出力コイル6に鎖交する磁束の合成値として出力電圧が表れる。
回転子4の回転位置が変化すると、ギャップパーミアンスが変化するので、出力電圧振幅が変化する。したがって、この出力電圧振幅により、回転子4の角度を求めることができる。
The operation of the variable
When a sine wave voltage is applied to the excitation winding 9, a sine wave current flows through the excitation winding 9. When a current flows through the excitation winding 9, a magnetic flux is generated in the
Here, the magnetic flux density of each
When the rotational position of the
ここで、励磁巻線9は、第1の励磁コイル群7および第2の励磁コイル群8を並列接続して形成されているので、1つの励磁コイル群を励磁巻線9として使用するときよりも抵抗を小さくすることができる。
そのため、同じ電源電圧で大きな励磁電流を得ることができ、励磁電流が大きくなると、磁束を発生する起磁力も大きくなるため、出力巻線10の出力電圧も大きくなる。
Here, since the exciting winding 9 is formed by connecting the first
Therefore, a large excitation current can be obtained with the same power supply voltage, and when the excitation current increases, the magnetomotive force for generating magnetic flux also increases, so the output voltage of the output winding 10 also increases.
この発明の実施の形態1に係るバリアブルリラクタンス型角度検出器1によれば、第1の励磁コイル群7と第2の励磁コイル群8とを並列に接続して励磁巻線9を形成することにより、励磁巻線9の抵抗を小さくすることができる。
そのため、励磁電源電圧を上げることなく、出力巻線10の出力電圧を大きくすることができる。出力電圧が大きくなるので、ノイズの影響を低減することができる。
また、個々の励磁コイル5に流れる電流は変わらないので、励磁巻線9が過熱することを防止することもできる。
According to the variable reluctance
Therefore, the output voltage of the output winding 10 can be increased without increasing the excitation power supply voltage. Since the output voltage increases, the influence of noise can be reduced.
Further, since the current flowing through each
なお、上記の説明では、出力巻線10が2相の場合を示したが、ここで、3相の出力巻線10を有する場合、各出力コイル6の導線の巻数について、各々の相をu相、v相、w相とすると、各相のティース2(i)に巻回される導線の巻数ns(i)およびnc(i)は次式(3)から次式(5)で表すことができる。
In the above description, the case where the output winding 10 has two phases has been described. Here, in the case where the output winding 10 has three phases, the number of turns of the conductive wire of each
また、a相の出力巻線10を有する場合、出力コイル6(i、j)に巻回される導線の巻数は、相数aが偶数のときは次式(6)で、相数aが奇数のときは次式(7)で表すことができる。 When the a-phase output winding 10 is provided, the number of turns of the conducting wire wound around the output coil 6 (i, j) is expressed by the following equation (6) when the phase number a is an even number. When it is an odd number, it can be expressed by the following equation (7).
実施の形態2.
図4は、この発明の実施の形態2に係るバリアブルリラクタンス型角度検出器1の構造図である。ここでは、ティース2数が12、回転子4の突極数が4の例を示す。
図5は、図4に示したコイルの接続状態を示す結線図である。ここで、各コイルの上下の向きは、巻方向の正逆に対応して示されている。
図4および図5において、各ティース2には、1個の励磁コイル5が形成されている。周方向に隣接する励磁コイル5どうしは、巻数が同じで巻方向が反対になるように導線が巻回されている。
FIG. 4 is a structural diagram of the variable reluctance
FIG. 5 is a connection diagram illustrating a connection state of the coils illustrated in FIG. 4. Here, the vertical direction of each coil is shown corresponding to the forward and reverse of the winding direction.
4 and 5, each
第1の励磁コイル群7は、奇数番号のティース2(1)、2(3)、・・・2(11)に形成された励磁コイル5を周方向に直列に接続して形成されている。
また、第2の励磁コイル群8は、偶数番号のティース2(2)、2(4)、・・・2(12)に形成された励磁コイル5を周方向に直列に接続して形成されている。
そして、第1の励磁コイル群7および第2の励磁コイル群8の巻き始めどうしが接続され、第1の励磁コイル群7および第2の励磁コイル群8の巻き終わりどうしがそれぞれ接続されて、励磁コイル群が並列に接続された励磁巻線9を形成している。
出力巻線10は実施の形態1で示したものと同じであるので、説明は省略する。
The first
The second
Then, the winding start each other of the first
Since the output winding 10 is the same as that shown in the first embodiment, description thereof is omitted.
励磁巻線9および出力巻線10を形成する各々の励磁コイル5および出力コイル6の導線の巻数の例を図6に示す。
ここで、巻数が負のときは、巻き方向が逆方向であることを示し、−のみ表示されている箇所は、そのティース2に励磁コイル5が形成されていないことを示す。
FIG. 6 shows an example of the number of windings of the
Here, when the number of turns is negative, it indicates that the winding direction is the reverse direction, and a portion indicated only by − indicates that the
以下、上記構成のバリアブルリラクタンス型角度検出器1についての動作を説明する。
励磁巻線9は、第1の励磁コイル群7および第2の励磁コイル群8を並列接続して形成されているので、1つの励磁コイル群を励磁巻線9として使用するときと比べて、直列接続する励磁コイル5の数が半分になり、抵抗を小さくすることができる。
そのため、同じ電源電圧で大きな励磁電流を得ることができ、励磁電流が大きくなると、磁束を発生する起磁力も大きくなるため、出力巻線10の出力電圧も大きくなる。
また、第1の励磁コイル群7および第2の励磁コイル群8を構成する各励磁コイル5は、互いに異なるティース2に形成され、第1の励磁コイル群7および第2の励磁コイル群8が並列に接続されてループを形成している。
そのため、励磁巻線9の径方向に磁束の変動等が生じた場合、励磁巻線9には、その磁束の変動を打ち消す方向に循環電流が流れる。
The operation of the variable
Since the excitation winding 9 is formed by connecting the first
Therefore, a large excitation current can be obtained with the same power supply voltage, and when the excitation current increases, the magnetomotive force for generating magnetic flux also increases, so the output voltage of the output winding 10 also increases.
In addition, the excitation coils 5 constituting the first
Therefore, when a variation in magnetic flux or the like occurs in the radial direction of the excitation winding 9, a circulating current flows through the excitation winding 9 in a direction that cancels the variation in the magnetic flux.
この発明の実施の形態2に係るバリアブルリラクタンス型角度検出器1によれば、第1の励磁コイル群7および第2の励磁コイル群8を構成する各励磁コイル5は、互いに異なるティース2に形成され、第1の励磁コイル群7および第2の励磁コイル群8が並列に接続されてループを形成している。
そのため、励磁巻線9を径方向に貫く、例えばインバータのスイッチング等による高周波の磁束変動等に対して、励磁巻線9には、その磁束変動を打ち消す方向に循環電流が流れるので、出力巻線10に鎖交するこの磁束変動の影響を低減することができ、精度の高い角度検出をすることができる。
According to the variable
For this reason, a circulating current flows in the exciting winding 9 in a direction that cancels out the magnetic flux fluctuation, for example, against high-frequency magnetic flux fluctuation caused by switching of the inverter or the like that penetrates the exciting winding 9 in the radial direction. 10 can reduce the influence of this magnetic flux fluctuation interlinked with 10 and can detect the angle with high accuracy.
なお、上記の説明では、周方向に隣接する励磁コイル5どうしは、巻数が同じで巻方向が反対になるように導線が巻回されており、第1の励磁コイル群7および第2の励磁コイル群8の巻き始めどうしが接続され、第1の励磁コイル群7および第2の励磁コイル群8の巻き終わりどうしがそれぞれ接続されて、励磁コイル群が並列に接続された励磁巻線9を形成している。
しかし、全ての励磁コイル5の導線を同方向に巻回し、第1の励磁コイル群7の巻き始めと第2の励磁コイル群8の巻き終わりとを接続し、かつ第2の励磁コイル群8の巻き始めと第1の励磁コイル群8の巻き終わりとを接続して、励磁コイル群が並列に接続された励磁巻線9を形成してもよい。
In the above description, the
However, the conducting wires of all the
この場合の、バリアブルリラクタンス型角度検出器1の構造図および各コイルの接続状態を示す結線図を、図7および図8に示す。
また、以下に実際の励磁巻線9の形成方法を具体的に示す。
まず、ティース2(1)に導線を40回巻回する。次に、ティース2(3)に導線を40回巻回する。同様に1ティース2おきにティース2(11)まで40回ずつ導線を巻回する。
続いて、この導線をそのままティース2(2)まで移動し、ティース2(2)に同じ方向に導線を40回巻回する。次にティース2(4)4に導線を40回同じ方向に巻回する。同様に1ティース2おきにティース2(12)まで40回ずつ導線を巻回する。
FIG. 7 and FIG. 8 show a structural diagram of the variable reluctance
The actual method for forming the exciting winding 9 will be specifically described below.
First, the conductive wire is wound 40 times around the teeth 2 (1). Next, a conducting wire is wound around the teeth 2 (3) 40 times. Similarly, the conductor is wound 40 times to every tooth 2 (11) every 40 teeth.
Then, this conducting wire is moved to the tooth 2 (2) as it is, and the conducting wire is wound 40 times around the tooth 2 (2) in the same direction. Next, the conducting wire is wound around the teeth 2 (4) 4 in the
このように形成した励磁巻線9でも、本実施の形態と同様の効果を得ることができる。さらに、各励磁コイル5の導線を同じ巻方向にすることができるので、工作性を向上させることができる。
Even with the excitation winding 9 formed in this way, the same effect as in the present embodiment can be obtained. Furthermore, since the conducting wire of each
実施の形態3.
図9は、この発明の実施の形態3に係るバリアブルリラクタンス型角度検出器1の構造図である。ここでは、ティース2数が12、回転子4の突極数が4の例を示す。
図10は、図9に示したコイルの接続状態を示す結線図である。ここで、各コイルの上下の向きは、巻方向の正逆に対応して示されている。
FIG. 9 is a structural diagram of the variable reluctance
FIG. 10 is a connection diagram illustrating a connection state of the coils illustrated in FIG. 9. Here, the vertical direction of each coil is shown corresponding to the forward and reverse of the winding direction.
図9および図10において、励磁巻線9は、実施の形態2と同様の構成であるので、説明は省略する。
各相の出力巻線10は、実施の形態2に示した出力コイル6と導線の巻数が等しい出力コイル6を形成し、実施の形態2で説明した励磁巻線9の接続と同様に、奇数番号のティース2に形成された出力コイル6を直列に接続した第1の出力コイル群11と、偶数番号のティース2に形成された出力コイル6を直列に接続した第2の出力コイル群12とを並列に接続して、出力巻線10を形成している。
9 and 10, the excitation winding 9 has the same configuration as that of the second embodiment, and a description thereof will be omitted.
The output winding 10 of each phase forms the
ここで、s相の出力巻線10について説明する。
ここで、出力巻線10(q)を構成する第1の出力コイル群11および第2の出力コイル群12を、第1の出力コイル群11(q)および第2の出力コイル群12(q)と表す。
第1の出力コイル群11(1)は、奇数番号のティース2(1)、2(3)、・・・2(11)に形成された出力コイル6を周方向に直列に接続して形成されている。
また、第2の出力コイル群12(1)は、偶数番号のティース2(2)、2(4)、・・・2(12)に形成された出力コイル6を周方向に直列に接続して形成されている。
そして、第1の出力コイル群11(1)および第2の出力コイル群12(1)の巻き始めどうしが接続され、第1の出力コイル群11(1)および第2の出力コイル群12(1)がそれぞれ接続されて、出力コイル群が並列に接続された出力巻線10を形成している。
Here, the s-phase output winding 10 will be described.
Here, the first
The first output coil group 11 (1) is formed by connecting the output coils 6 formed in odd-numbered teeth 2 (1), 2 (3),... 2 (11) in series in the circumferential direction. Has been.
The second output coil group 12 (1) connects the output coils 6 formed in even-numbered teeth 2 (2), 2 (4),... 2 (12) in series in the circumferential direction. Is formed.
Then, the winding start each other of the first output coil group 11 (1) and the second output coil group 12 (1) is connected, a first output coil group 11 (1) and the second output coil group 12 ( 1) are connected to each other to form an output winding 10 in which output coil groups are connected in parallel.
励磁巻線9および出力巻線10を形成する各々の励磁コイル5および出力コイル6の導線の巻数の例を図11に示す。
ここで、巻数が負のときは、巻き方向が逆方向であることを示す。−のみ表示されている箇所は、そのティース2に励磁コイル5あるいは出力コイル6が形成されていないことを示す。
An example of the number of windings of the
Here, when the number of turns is negative, it indicates that the winding direction is the reverse direction. A portion where only-is displayed indicates that the
以下、上記構成のバリアブルリラクタンス型角度検出器1についての動作を説明する。
第1の出力コイル群11(1)および第2の出力コイル群12(1)を構成する各出力コイル6は、互いに異なるティース2に形成され、第1の出力コイル群11(1)および第2の出力コイル群12(1)が並列に接続されてループを形成している。
そのため、出力巻線10の径方向に磁束の変動等が生じた場合、出力巻線10には、その磁束の変動を打ち消す方向に循環電流が流れる。
The operation of the variable
The output coils 6 constituting the first output coil group 11 (1) and the second output coil group 12 (1) are formed in
Therefore, when a variation in magnetic flux occurs in the radial direction of the output winding 10, a circulating current flows through the output winding 10 in a direction that cancels the variation in magnetic flux.
この発明の実施の形態3に係るバリアブルリラクタンス型角度検出器1によれば、第1の出力コイル群11および第2の出力コイル群12を構成する各出力コイル6は、互いに異なるティース2に形成され、第1の出力コイル群11および第2の出力コイル群12が並列に接続されてループを形成している。
そのため、出力巻線10を径方向に貫く、例えばインバータのスイッチング等による高周波の磁束変動等に対して、出力巻線10には、その磁束変動を打ち消す方向に循環電流が流れるので、出力巻線10に鎖交するこの磁束変動の影響を低減することができ、精度の高い角度検出をすることができる。
According to the variable reluctance
For this reason, a circulating current flows through the output winding 10 in a direction that cancels the magnetic flux variation, for example, in response to high-frequency magnetic flux variation due to switching of the inverter or the like that penetrates the output winding 10 in the radial direction. 10 can reduce the influence of this magnetic flux fluctuation interlinked with 10 and can detect the angle with high accuracy.
なお、上記の説明では、第1の出力コイル群11(1)構成する各々の出力コイル6には、巻方向がそれぞれ反対方向になるものが含まれているが、実施の形態2で示したものと同様に、全ての出力コイル6の導線を同方向に巻回し、第1の出力コイル群11(1)の巻き始めと第2の出力コイル群12(1)の巻き終わりとを接続し、かつ第2の出力コイル群12(1)の巻き始めと第1の出力コイル群11(1)の巻き終わりとを接続して、出力コイル群が並列に接続された出力巻線10を形成してもよい。 In the above description, each of the output coils 6 constituting the first output coil group 11 (1) includes those in which the winding directions are opposite to each other. Similarly to the above, the conductors of all the output coils 6 are wound in the same direction, and the winding start of the first output coil group 11 (1) and the winding end of the second output coil group 12 (1) are connected. And the winding start of the second output coil group 12 (1) and the winding end of the first output coil group 11 (1) are connected to form an output winding 10 in which the output coil groups are connected in parallel. May be.
この場合の、バリアブルリラクタンス型角度検出器1の、各コイルの接続状態を示す結線図を図12に示す。ここで、各コイルの上下の向きは、巻方向の正逆に対応して示されている。
また、励磁巻線9および出力巻線10を形成する各々の励磁コイル5および出力コイル6の導線の巻数の例を図13に示す。ここで、巻数が負のときは、巻き方向が逆方向であることを示す。−のみ表示されている箇所は、そのティース2に励磁コイル5あるいは出力コイル6が形成されていないことを示す。
A connection diagram showing the connection state of each coil of the variable reluctance
FIG. 13 shows an example of the number of turns of the conductive wires of the
このように形成した出力巻線10でも、本実施の形態と同様の効果を得ることができる。
さらに、各出力コイル6の導線を同じ方向に巻回することができるので、工作性を向上させることができる。
Even with the output winding 10 formed in this way, the same effect as in the present embodiment can be obtained.
Furthermore, since the conducting wire of each
実施の形態4.
図14は、この発明の実施の形態4に係るバリアブルリラクタンス型角度検出器1の、コイルの接続状態を示す結線図である。
ここで、励磁巻線9は、各ティース2に出力巻線10の線径より大きい導線で巻回された出力コイル6を直列に接続して形成されている。
出力巻線10は、実施の形態1で示したものと同じものでよい。
FIG. 14 is a connection diagram showing a coil connection state of the variable reluctance
Here, the excitation winding 9 is formed by connecting in series each
The output winding 10 may be the same as that shown in the first embodiment.
ここで、励磁巻線9は、線径の大きい導線で形成されているので、断面積が大きくなり、抵抗を小さくすることができる。
そのため、同じ電源電圧で大きな励磁電流を得ることができ、励磁電流が大きくなると、磁束を発生する起磁力も大きくなるため、出力巻線10の出力電圧も大きくなる。
Here, since the exciting winding 9 is formed of a conducting wire having a large wire diameter, the cross-sectional area becomes large and the resistance can be reduced.
Therefore, a large excitation current can be obtained with the same power supply voltage, and when the excitation current increases, the magnetomotive force for generating magnetic flux also increases, so the output voltage of the output winding 10 also increases.
この発明の実施の形態4に係るバリアブルリラクタンス型角度検出器1によれば、励磁巻線9を、線径の大きい導線で形成したことにより、抵抗が小さくなるので、同じ励磁電圧でも励磁電流が増え、出力電圧を増加させることができる。
また、出力巻線10の線径が小さいため充分な巻線スペースを得ることができる。
According to the variable reluctance
Further, since the wire diameter of the output winding 10 is small, a sufficient winding space can be obtained.
実施の形態5.
図15は、この発明の実施の形態5に係るバリアブルリラクタンス型角度検出器1のコイルの接続状態を示す結線図である。
周方向に隣接する励磁コイル5どうしは、巻数が同じで巻方向が反対になるように導線が巻回されており、全ての励磁コイル5が直列に接続されて励磁巻線10が形成されている。
出力巻線10は、実施の形態1と同様であるので、説明は省略する。
FIG. 15 is a connection diagram illustrating a connection state of coils of the variable reluctance
The
Since the output winding 10 is the same as that of the first embodiment, description thereof is omitted.
また、各ティース2には、互いに同じ巻方向に導線が巻回された短絡コイル13が形成されている。
ここで、ティース2に形成された短絡コイル13と、その短絡コイル13に対して、回転子4の軸点を中心点とした点対称にあるティース2に形成された短絡コイル13とを接続して、短絡巻線14が6個形成されている。
Each
Here, the short-
以下に、第r番目の短絡巻線14を短絡巻線14(r)と表し、短絡巻線14(1)の形成方法を具体的に示す。
まず、ティース2(1)に10回正方向に導線を巻回して短絡コイル13を形成する。
続いて、この導線をそのまま回転子4の軸点を中心点とした点対称にあるティース2(7)まで移動し、ティース2(7)に10回逆方向に導線を巻回して短絡コイル13を形成14する。
そして、導線の巻き始めと巻き終わりとを接続して短絡巻線14(1)を形成している。
Hereinafter, the r-th short-circuit winding 14 is represented as a short-circuit winding 14 (r), and a method for forming the short-circuit winding 14 (1) will be specifically described.
First, a conductive wire is wound around the tooth 2 (1) 10 times in the positive direction to form the short-
Subsequently, the conductor is moved as it is to the tooth 2 (7) that is symmetric with respect to the axial point of the
And the winding start and the winding end of conducting wire are connected, and the short circuit winding 14 (1) is formed.
短絡巻線14(2)以下は、短絡巻線14(1)と同様に、それぞれ点対称の位置にあるティース2に同じ巻数で巻方向が反対になるように導線が巻回された短絡コイル13どうしを接続して形成されている。
励磁巻線9、出力巻線10および短絡巻線14を形成する各々の励磁コイル5、出力コイル6および短絡コイル13の導線の巻数の例を図16に示す。ここで、巻数が負のときは、巻き方向が逆方向であることを示す。−のみ表示されている箇所は、そのティース2に短絡コイル13が形成されていないことを示す。
The short-circuiting coil 14 (2) and the following are short-circuiting coils in which a conducting wire is wound around the
FIG. 16 shows an example of the number of turns of the conducting wires of the
以下、上記構成のバリアブルリラクタンス型角度検出器1についての動作を説明する。
ここで、ティース2(p)に形成された短絡コイル13を、短絡コイル13(p)と表す。
短絡巻線14(1)は、短絡コイル13(1)と短絡コイル13(7)の導線の巻方向が互いに逆になるように巻回されている。
したがって、励磁巻線9に電流が流れた場合、励磁コイル5(1、1)は正方向に導線が巻回されており、励磁コイル5(7、1)も正方向に導線が巻回されているので、短絡コイル13(1)と、短絡コイル13(7)とでは起電力が逆になり、短絡電流は流れない。
The operation of the variable
Here, the
The short-circuit winding 14 (1) is wound so that the winding directions of the conducting wires of the short-circuit coil 13 (1) and the short-circuit coil 13 (7) are opposite to each other.
Therefore, when a current flows through the exciting winding 9, the exciting coil 5 (1, 1) is wound in the positive direction, and the exciting coil 5 (7, 1) is also wound in the positive direction. Therefore, the electromotive force is reversed between the short-circuit coil 13 (1) and the short-circuit coil 13 (7), and the short-circuit current does not flow.
ここで、固定子3と回転子4との間のエアギャップが不均一になった場合、例えば、固定子3または回転子4の偏芯が生じ、ティース2(1)と回転子4とのエアギャップが小さくなり、ティース2(7)と回転子4とのエアギャップが広くなった場合、ティース2(1)とティース2(7)とでは同じ大きさの励磁電流が流れているため、エアギャップが小さいティース2(1)の磁束密度が大きくなる。
Here, when the air gap between the
その結果、短絡巻線14(1)の短絡コイル13(1)の起電力が短絡巻線14(1)の短絡コイル13(7)の起電力よりも大きくなる。したがって、短絡コイル13(1)には、ティース2(1)の磁束を打ち消す方向に短絡電流が流れると共に、短絡コイル13(7)には、ティース2(7)の磁束を増加させる方向に短絡電流が流れる。
また、励磁巻線9の径方向に磁束の変動等が生じた場合にも、その磁束の変動を打ち消す方向に並列接続された短絡巻線14に循環電流が流れる。
また、第2の短絡巻線14から第6の短絡巻線14の動作についても同様である。
As a result, the electromotive force of the short-circuit coil 13 (1) of the short-circuit winding 14 (1) becomes larger than the electromotive force of the short-circuit coil 13 (7) of the short-circuit winding 14 (1). Accordingly, a short-circuit current flows in the direction of canceling the magnetic flux of the tooth 2 (1) through the short-circuit coil 13 (1), and a short-circuit is generated in the direction of increasing the magnetic flux of the tooth 2 (7) through the short-circuit coil 13 (7). Current flows.
In addition, when a magnetic flux variation or the like occurs in the radial direction of the excitation winding 9, a circulating current flows through the short-circuit winding 14 connected in parallel in the direction to cancel the magnetic flux variation.
The same applies to the operations of the second short-circuit winding 14 to the sixth short-circuit winding 14.
この発明の実施の形態5に係るバリアブルリラクタンス型角度検出器1によれば、ティース2を径方向に貫く磁束、例えば、ティース2(1)から、ティース2(7)へ貫く磁束があった場合、短絡コイル13(1)と短絡コイル13(7)との起電力の方向が一致し、この磁束を低減する向きに短絡コイル13に短絡電流が流れる。
そのため、この磁束を弱めることにより出力コイル6へのノイズの影響を低減できるので、精度の高い角度検出をすることができる。
According to the variable reluctance
Therefore, since the influence of noise on the
なお、この実施の形態では、短絡巻線14は、互いに向かい合う位置にあるティース2の短絡コイル13を接続して形成されているが、他の接続方法であってもよい。
他の短絡コイル13の接続状態を示す結線図を図17に示す。
また、励磁巻線9、出力巻線10および短絡巻線14を形成する各々の励磁コイル5、出力コイル6および短絡コイル13の導線の巻数の例を図18に示す。
このように形成した短絡コイル13は、短絡巻線14の接続数が減るので短絡巻線14を6個形成したものに比べて工作性がよい。
In this embodiment, the short-circuit winding 14 is formed by connecting the short-
A connection diagram showing the connection state of the other short-
FIG. 18 shows an example of the number of turns of the conductive wires of the
The short-
なお、励磁巻線9、信号巻線、短絡巻線14の導線の巻数、巻方向については、その一例を示したものであり、上記実施例に示したものに限定されるものではない。
また、上記の説明では、回転子4は固定子3の内側にあるものとして説明したが、ティース2を有する固定子3が内側にあり、回転子4が外側にあってもよい。
In addition, about the winding number of the conducting wire of the exciting winding 9, the signal winding, and the short circuit winding 14, and the winding direction, the example is shown and it is not limited to what was shown in the said Example.
In the above description, the
1 バリアブルリラクタンス型角度検出器、2 ティース、3 固定子、4 回転子、5 励磁コイル、6 出力コイル、7 励磁コイル群、8 励磁コイル群、9 励磁巻線、10 出力巻線、11 出力コイル群、12 出力コイル群、13 短絡コイル、14 短絡巻線。 1 Variable reluctance type angle detector, 2 teeth, 3 stators, 4 rotors, 5 excitation coils, 6 output coils, 7 excitation coil groups, 8 excitation coil groups, 9 excitation windings, 10 output windings, 11 output coils Group, 12 output coil group, 13 short coil, 14 short coil.
Claims (1)
前記固定子との間のギャップパーミアンスが正弦波状に変化する形状である鉄心で構成された回転子と
を備え、
前記励磁コイルは、前記出力コイルより大きい線径の導線を巻回して形成された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。 A plurality of teeth formed inwardly and circumferentially spaced apart from each other, and each of the teeth is wound with a conductive wire, and the excitation coil excited by the power source and the change in magnetic flux density are output as voltage. A stator having an output coil for a phase (a is an integer);
A rotor composed of an iron core having a shape in which a gap permeance with the stator changes in a sine wave shape, and
The variable reluctance type angle detector, wherein the exciting coil is formed by winding a conducting wire having a larger diameter than the output coil.
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