专利名称：旋转角度检测器的制作方法
技术领域：
本发明涉及旋转角度检测器，特别是涉及这样一种新颖的改进该改进在使用仅由铁心构成的转子的可变磁阻(VR)型分解器(resolver)并重叠使用一对第1、第2环形定子、消除因偏心而引起的精度降低的构造的情况下，使第1、第2环形定子的各开槽的位置偏离，因此能够用1台绕线机连续地往第1、第2环形定子的各凸极上缠绕线圈，能够用现有的制造设备廉价地制造该旋转角度检测器。
背景技术：
以往使用的这种由VR型分解器构成的旋转角度检测器例如专利文献1描述的那样，环形定子的铁心的形状在其轴向即厚度方向是相同的，线圈缠绕在各凸极上。
然而，虽然在X数即轴倍角大的时候检测的角度误差较小，实用上没有什么问题，但在轴倍角小，如1X倍角的情况下，很小的偏心就能产生几十度的角度误差。
为了解决所述的角度误差，也采用了如专利文献2所描述那样的的方法，使用一对采用了一对第1、第2环形定子的分解器，在使开槽的位置即凸极的位置一致的状态下使第1、第2环形定子重叠，使缠绕在第1、第2环形定子上的线圈(励磁及2相输出用)串联连接，由此除去因偏心而引起的输出电压失衡及角度误差。
作为消除因偏心而引起的影响的方法，还提出了使用了一对环形定子的专利文献3的结构的方案。
现有的旋转角度检测器由于采用以上所述结构，因此存在以下的问题。
即，在专利文献2的结构的情况下，虽然能够消除因偏心造成的影响，大幅度地改善1X时的角度误差，但由于使2个独立的分解器重合，因此必须使缠绕在各分解器上的线圈串联连接，因此不能用1次缠绕作业进行缠绕。
并且，由于需要外壳和轴，因此零部件数量成倍增加，成本增大，而且由于2个分解器的连接，难以使轴长即厚度变薄。
在专利文献3的结构的情况下，与前述一样，由于使一对分解器重叠组合，因此线圈绕组、定子的零部件数量及组装工序多，难以降低成本。
日本专利特许第3182493号公报[专利文献2]日本专利特许第3138606号公报[专利文献3]日本专利特公平7-43265号公报发明内容本发明的目的是通过使一对第1、第2环形定子重叠、使各开槽互相错开，通过第1、第2环形定子的各第1、第2凸极使线圈连续缠绕，来提供一种比以往大幅度地降低成本的高精度的分解器。
本发明的旋转角度检测器包括环形定子、转子和励磁线圈及输出线圈，所述环形定子由第1环形定子和第2环形定子构成，所述第1环形定子具有多个以预定的角度间隔向内突出的第1凸极，所述第2定子重叠在所述第1环形定子上，具有多个为了不与所述各第1凸极重叠而以预定的角度间隔向内突出的第2凸极；所述转子设置在所述环形定子的内侧，能自由旋转，具有与所述第1、第2环形定子相对应、相位互相不同、仅由铁心构成的第1、第2转子；所述励磁线圈及输出线圈用所述各第1、第2凸极缠绕的结构；所述励磁线圈及输出线圈从始端到终端经过所述第1、第2凸极连续缠绕。并且，所述第1、第2环形定子之间层叠有环形定子铁心；所述各第1凸极之间以及各第2凸极之间互相隔180°相对配置；所述第1、第2环形定子以及第1、第2转子由层叠板、烧结体、成型物或机加工体的磁性体构成；所述第1、第2转子由1X用或nX用的非正圆或偏心圆构成，转子的外形为各转子与各定子之间的透过间隙以Sinnθ或Cosnθ变化；在所述第1、第2转子之间层叠有环形转子铁心；所述第1、第2环形定子上形成的开槽至少各有4个以上；所述励磁线圈和输出线圈为2相/1相、1相/2相、n相/m相中的任何一个；所述定子和转子为外置型或内置型中的任何一个；所述定子的励磁线圈及输出线圈交错地缠绕在所述各定子的各凸极上。
本发明的旋转角度检测器由于采用以上的结构，因此能够获得以下效果。
即，由于以使一对第1、第2环形定子的各开槽位置互相错开的状态重叠，使励磁线圈和2相输出线圈经过第1、第2环形定子的各第1、第2凸极(或者开槽)缠绕，因此能够用1台绕线机从线圈的始端到终端连续缠绕。
并且，在该线圈的缠绕过程中，能够用与现有的多极VR分解器相同的制造成本制造，能够获得成本低且精度高的1X、2X... ...等分解器。
能够廉价地制作1X的分解器就能够提供最适于汽车动力转向、电动汽车、混合动力驱动电动机、发电机等角度控制用、燃料控制用阀门位置检测用的能够检测到360°绝对角度的分解器。
图1本发明的旋转角度检测装置的环形定子的俯视2图1的A-O-A′剖视3组装到图1中的转子的俯视4图3的剖视5图1的环形定子的立体6图3的转子的立体7表示图3的其他形态的结构8表示图3的其他形态的结构9图1的环形定子的线圈10本发明中的1X的VR分解器的线圈的缠绕方向和圈数以及输出电压的说明11本发明中的2X的VR分解器的线圈的缠绕方向和圈数以及输出电压的说明图具体实施方式
[实施例]下面与附图一起就本发明的旋转角度检测器的理想实施形态进行说明。
在图1及图2中，用符号1表示的是环形定子，该环形定子1通过使一对第1、第2环形定子2、3互相重叠构成。
所述第1环形定子2具有多个以预定的角度间隔向内突出的第1凸极4～4e，第2环形定子3形成有多个以预定的角度间隔向内突出的第2凸极5～5e，在使各第1、第2环形定子2、3重叠的时候，使各第1开槽2A和各第2开槽3A互相错开不重叠，其结果，各第1凸极4～4e与各第2凸极5～5e在俯视图上互相不重叠，形成2倍的数量。并且，各第1、第2环形定子2、3之间根据必要可以设置环形定子铁心8，也有不使用的情况。
并且，所述各定子2、3的各凸极4～4e、5～5e相互之间如图1所示互相隔180°相对配置。
所述环形定子1的内侧设置有图3及图4所示的转子10，转子10通过图中没有示出的轴自由旋转。
该转子10包括由正圆形成的第1转子12和第2转子13，它们相对图中没有示出的轴互相偏离地安装，各第1、第2转子12、13之间也可以根据需要层叠环形转子铁心15，也有不使用的情况。并且，各转子12、13的外形除正圆以外，也可以由众所周知的非正圆或偏心圆构成，使转子12、13与定子2、3之间的透过间隙(gap permeance)以Sinnθ或Cosnθ变化。
如果立体地观察所述环形定子1，则如图5所示，第1、第2凸极4～4e和5～5e沿轴向即厚度方向配置在不同的位置。
并且，如果立体地观察所述转子10，则如图6所示，第1转子12和第2转子13以互相错开180°的状态构成，第1转子12与第1环形定子2相对应，第2转子13与第2环形定子3相对应，各自形成一对第1、第2分解器20、21。另外，虽然如前所述定子2、3和转子12、13为将转子12、13配置在定子2、3的内侧，但也可以是定子2、3在内、转子12、13在外。
虽然所述转子10为轴倍角为1的1X型结构，但在轴倍角为2的2X型时，所述转子10如图7所示为将椭圆形且所述Sinnθ、Cosnθ的n为2时的第1、第2转子12、13正交配置，在轴倍角为3的3X型时，所述转子10如图8所示为将具有3个突起的大致三角形且所述Sinnθ、Cosnθ的n为3时的第1、第2转子12、13隔开60°配置。
图9表示所述图1的环形定子1中励磁线圈R1-R2、2相输出线圈即第1、第2输出线圈S1-S3、S2-S4缠绕在各凸极4～4e和5～5e(沿轴向配置2级)上的结构。
即，励磁线圈R1-R2交错并且连续地缠绕在各第1、第2凸极4～4e、5～5e上，用1台绕线机从始端到终端连续地缠绕，因此线圈不必像以往那样串联连接。
第1输出线圈S1-S3和第2输出线圈S2-S4也以与所述同样的方式缠绕。另外，励磁线圈R1-R2、输出线圈S2-S4并不局限于1相励磁的2相输出，也可以是1相励磁的2相输出、n相励磁的m相输出。
图10表示1X时各第1、第2环形定子2、3中的各线圈R1-R2、S1-S3、S2-S4的缠绕方向和输出电压的分布，为了输出正弦波形的Sin、Cos的2相输出电压，采用在每个开槽中缠绕圈数不同的众所周知(例如美国专利第5757182号)的绕线结构。
但是，定子2与转子12组合输出的电压相位与定子3与转子13组合输出的电压相位，由于转子相隔180°相对错开，因此定子2、3的输出线圈S1-S4为各自错开180°相位的线圈分布。
因此，像日本专利特许第3138606号公报中所众所周知的那样，由于将一对分解器20、21的定子与转子的原点位置互相错开180°配置，将各分解器20、21的输出电压相合成，因此不受偏心的限制，最终输出的电压能够消除电压的不平衡，能够降低电误差，使其稳定。并且，在图10中由于第2转子13与第1转子12错开180°角度，因此第2环形定子3输出的电压分布如箭头E所示那样相对第1环形定子2错开180°相位。
图11表示2X的VR型分解器的线圈的缠绕方向与输出电压，仅表示1X型分解器与2X型的不同。
另外，环形定子1和转子10用层叠板、烧结体、成型物或机加工体的磁性体形成。并且，同样可以是3X或3X以上的线圈。
并且，所述定子2、3的凸极(4～4e、5～5e)不局限于偶数，也可以是奇数，也可以不是180°相对。并且，即使是2X或其以上的结构也能获得与所述1X相同的作用效果。
在图11中，由于第2转子13与第1转子12错开90°角度，因此第2环形定子3输出的电压分布如箭头F所示的那样相对第1环形定子2错开90°相位。
本发明并不局限于分解器，也适用于同步器(1相励磁/3相输出)，或n相励磁/m相输出的分解器，n、m可以是1或1以上的整数等。
权利要求
1.一种旋转角度检测器，其特征在于，包括环形定子(1)、转子(10)和励磁线圈(R1-R2)及输出线圈(S1-S3、S2-S4)，所述环形定子(1)由第1环形定子(2)和第2环形定子构成，所述第1环形定子(2)具有多个以预定的角度间隔向内突出的第1凸极(4～4e)，所述第2环形定子重叠在所述第1环形定子(2)上，具有多个呈与所述各第1凸极(4～4e)非重叠状态、而以预定的角度间隔向内突出的第2凸极(5～5e)；所述转子(10)设置在所述环形定子(1)的内侧，能自由旋转，具有与所述第1、第2环形定子(2、3)相对应、相位互相不同、仅由铁心构成的第1、第2转子(12、13)；所述励磁线圈(R1-R2)及输出线圈(S1-S3、S2-S4)用所述各第1、第2凸极(4～4e、5～5e)缠绕；所述励磁线圈(R1-R2)及输出线圈(S1-S3、S2-S4)从始端到终端经过所述第1、第2凸极(4～4e、5～5e)连续缠绕。
2.如权利要求1所述的旋转角度检测器，其特征在于，所述第1、第2环形定子(2、3)之间层叠有环形定子铁心(8)。
3.如权利要求1或2所述的旋转角度检测器，其特征在于，所述各第1凸极(4～4e)之间以及各第2凸极(5～5e)之间互相间隔180°相对配置。
4.如权利要求1～3中的任一项所述的旋转角度检测器，其特征在于，所述第1、第2环形定子(2、3)以及第1、第2转子(12、13)由层叠板、烧结体、成型物或机加工体的磁性体构成。
5.如权利要求1～4中的任一项所述的旋转角度检测器，其特征在于，所述第1、第2转子(12、13)由1X用或nX用的非正圆或偏心圆构成，转子的外径形状为各转子(12、13)与各定子(2、3)的透过间隙以Sinnθ或Cosnθ变化。
6.如权利要求1～5中的任一项所述的旋转角度检测器，其特征在于，在所述第1、第2转子(12、13)之间层叠有环形转子铁心(15)。
7.如权利要求1～6中的任一项所述的旋转角度检测器，其特征在于，所述第1、第2环形定子(2、3)上形成的开槽(2A、3A)至少各有4个或4个以上。
8.如权利要求1～7中的任一项所述的旋转角度检测器，其特征在于，所述励磁线圈(R1-R2)和输出线圈(S1-S3、S2-S4)为2相/1相、1相/2相、n相/m相中的任何一个。
9.如权利要求1～8中的任一项所述的旋转角度检测器，其特征在于，所述定子(2、3)和转子(12、13)为外置型或内置型中的任何一个。
10.如权利要求1～9中的任一项所述的旋转角度检测器，其特征在于，所述定子(2、3)的励磁线圈(R1-R2)及输出线圈(S1-S3、S2-S4)交错地缠绕在所述各定子(2、3)的各凸极(4～4e、5～5e)上。
全文摘要
本发明的目的在于在重叠使用一对环形定子时，使各凸极错开不重叠，由此能够连续地缠绕各线圈，以降低成本。本发明的旋转角度检测器通过错开设置第1、第2环形定子(2、3)使各凸极(4～4e、5～5e)互相不重叠，缠绕在各凸极(4～4e、5～5e)上的各线圈(R1－R2、S1－S3、S2－S4)连续缠绕来形成。
文档编号G01D5/20GK1624418SQ200410045399
公开日2005年6月8日 申请日期2004年5月21日 优先权日2003年12月4日
发明者北泽完治 申请人:多摩川精机株式会社