专利名称：角度检测装置及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种角度检测装置及其制造方法。
背景技术：
以往，这种旋转变压器具有定子和转子，根据转子相对于定子的旋转位置，定 子和转子之间的互感发生变化，利用该特性，输出与转子相对于定子的旋转角度相对应 的输出信号。图24是用于说明现有的旋转变压器而示出的图。图24(a)是表示现有的旋转变 压器结构的图，图24(b)是用于说明现有的旋转变压器各槽中的绕组结构而示出的图。如图24(a)所示，现有的旋转变压器10是可变磁阻型旋转变压器，具备定子 11, 1相励磁绕组14及2相检测绕组(SIN检测绕组16及COS检测绕组17 (图24 (a)中 未图示))绕在凸极13上；及转子15，被设置为相对于定子11旋转自如。转子15是只 有铁芯没有绕组的偏心转子，转子15与定子11之间的气隙磁导相对于旋转角度θ以正 弦波状变化。因此，根据现有的旋转变压器10，如图24(b)所示，通过测量上述的气隙 磁导，能够高精度地检测出旋转角度。另外，在现有的旋转变压器10中，2相检测绕组(SIN检测绕组16及COS检测 绕组17)在各槽12内以一个槽距(不会出现跳槽，按顺序将绕组放入各槽的状态)而卷 绕(图24(a)中未图示)，而且，如图24(b)所示，以其感应电压分布分别成为正弦波分 布的方式而被分布卷绕(其绕组的匝数(量)也呈正弦波分布状)。因此，根据现有的旋转变压器10，通过降低输出电压中所含有的从低次至高次 的谐波次数，能够提高旋转角度的检测精度。但是，现有的旋转变压器10由于具有图24(a)所示的结构，因此，在凸极上卷 绕励磁绕组和检测绕组比较困难，例如，自动绕线机的结构会变得复杂。于是，例如在 专利文献1及专利文献2中公开了如下角度检测装置，在设置于定子侧的线圈骨架上设置 励磁绕组及检测绕组，或者在定子侧将励磁绕组和检测绕组印刷、设置于多层印制电路 板上，另一方面用金属板等来形成凸极及转子。专利文献1 日本国特开2000-292119号公报专利文献2 日本国特开2000-292120号公报
发明内容
但是，在专利文献1及专利文献2中公开的角度检测装置中，零部件较多，存在 难以降低角度检测装置的制造成本以及难以提高可靠性的问题。而且，在专利文献1及 专利文献2中公开的角度检测装置中，由于定子的轭铁是通过切取而形成的等，因此在 定子的内径侧会存在突起，不利于提高定子间的磁效率，要进一步提高检测精度比较困难。本发明鉴于上述技术课题而进行，其目的在于提供一种通过削减零部件数量来实现低成本化以及提高可靠性，同时使检测精度进一步提高的角度检测装置及其制造方法。为了解决上 述课题，本发明涉及一种角度检测装置，其包括，定子，具有形成 在由磁性材料构成的平板上并通过折弯加工而竖起的多个凸极部，将各凸极部作为绕组 磁芯，设有励磁用绕组元件及检测用绕组元件；及转子，由磁性材料构成，被设置为 可相对于所述定子旋转，通过绕旋转轴的旋转，与所述各凸极部之间的气隙磁导发生变 化。根据本发明，由于通过将具有形成在平板上的多个凸极部的定子折弯来使该多 个凸极部竖起，并将转子设置为可相对于定子旋转，通过绕旋转轴的旋转，与所述各凸 极部之间的气隙磁导发生变化，因此，能够在不降低检测精度的情况下，提供可大幅度 削减零部件数量、实现低成本化以及提高可靠性的角度检测装置。另外，在本发明涉及的角度检测装置中，也可以是内转子型，通过所述转子的 旋转，所述转子外侧与所述各凸极部之间的气隙磁导发生变化。根据本发明，能够提供大幅度削减零部件数量、实现低成本化以及提高可靠性 的内转子型角度检测装置。另外，在本发明涉及的角度检测装置中，也可以是所述折弯加工后的所述定子 的最小内径为所述各凸极部处的内径。根据本发明，在内转子型角度检测装置中，通过以不形成定子内径侧的突起的 方式形成凸极部，能够通过经由凸极部的磁回路来提高磁效率，增大角度检测装置的变 压比。另外，在本发明涉及的角度检测装置中，也可以是外转子型，通过所述转子的 旋转，所述转子内侧与所述各凸极部之间的气隙磁导发生变化。根据本发明，能够提供大幅度削减零部件数量、实现低成本化以及提高可靠性 的外转子型角度检测装置。另外，在本发明涉及的角度检测装置中，也可以是所述折弯加工后的所述定子 的最大外径为所述各凸极部处的外径。根据本发明，在外转子型角度检测装置中，通过以不形成定子外径侧的突起的 方式形成凸极部，能够通过经由凸极部的磁回路来提高磁效率，增大角度检测装置的变 压比。另外，在本发明涉及的角度检测装置中，也可以是各凸极部的顶端形状呈T字 形，在支撑各凸极部顶端部的支撑部周围，设置所述励磁用绕组元件及所述检测用绕组 元件。根据本发明，通过使设置有绕组元件的凸极部的顶端形状呈T字形，对于转子 的轴向推力方向偏移，能够降低磁效率的变动。由此，能够降低绕组元件附近的磁通变 化的影响，提高转子相对于定子的旋转角度的检测精度。而且，通过采用T字形作为凸 极部的顶端形状，即使在增加凸极部数量的情况下，也能够抑制经过绕组磁芯的磁通减 少，因此可抑制检测精度降低。另外，在本发明涉及的角度检测装置中，也可以是所述定子的材质是普通钢 SPCC,或者是机械结构用碳钢S45C。
根据本发明，作为定子的材质，通过采用易于保持弯曲加工精度以及可靠性的 SPCC或S45C，能够用廉价的材料制造定子，提供成本低且可靠性高的角度检测装置。另外，在本发明涉及的角度检测装置中，可以包括输出数字信号的转换器，数 字信号与对应于所述转子相对于所述定子的旋转角度的来自所述绕组元件的输出信号相 对应。根据本发明，能够提供实现低成本化以及提高可靠性，同时使检测精度进一步 提高，且输出对应于转子的旋转角度的数字信号的角度检测装置。另外，本发明涉及一种角度检测装置的制造方法，包括折弯工序，进行折弯 加工，将形成在由磁性材料构成的平板上的定子的多个凸极部相对于平板面竖起；绕组 元件安装工序，将所述多个凸极部的各凸极部作为绕组磁芯，在各凸极部上卷绕安装励 磁用绕组元件及检测用绕组元件；及转子安装工序，安装可相对于所述定子旋转的转 子，转子由磁性材料构成，通过绕旋转轴的旋转，与所述各凸极部之间的气隙磁导发生 变化。另外，在本发明涉及的角度检测装置的制造方法中，所述转子安装工序能够将 所述转子安装为通过所述转子的旋转，所述转子外侧与所述各凸极部之间的气隙磁导 发生变化。另外，在本发明涉及的角度检测装置的制造方法中，所述折弯工序能够进行折 弯加工，使所述折弯加工后的所述定子的最小内径为所述各凸极部处的内径。另外，在本发明涉及的角度检测装置的制造方法中，所述转子安装工序能够将 所述转子安装为通过所述转子的旋转，所述转子内侧与所述各凸极部之间的气隙磁导 发生变化。另外，在本发明涉及的角度检测装置的制造方法中，所述折弯工序能够进行折 弯加工，使所述折弯加工后的所述定子的最大外径为所述各凸极部处的外径。另外，在本发明涉及的角度检测装置的制造方法中，也可以是所述定子的各凸 极部的顶端形状呈T字形，在支撑各凸极部顶端部的支撑部周围，设置所述励磁用绕组 元件及所述检测用绕组元件。另外，在本发明涉及的角度检测装置的制造方法中，也可以是所述定子的材质 是普通钢SPCC，或者是机械结构用碳钢S45C。
图1是本发明涉及的实施方式1中的旋转变压器的构成例的立体图。
图2中图2(a)是设置于实施方式1中的定子凸极部的励磁用绕组元件的说明图； 图2(b)是设置于实施方式1中的定子凸极部的检测用绕组元件的说明图。图3是图1的旋转变压器的顶视图。图4是定子材质的磁化特性的说明图。图5是模式化表示实施方式1中的凸极部的形状的说明图。图6是实施方式1中的定子的顶视图。图7是实施方式1中的旋转变压器的制造方法的一个例子的流程图。图8是折弯冲压加工前的实施方式1中的定子的立体图。
图9是折弯冲压加工后的实施方式1中的定子的立体图。图10是实施方式1中的转子的立体图。
图11是实施方式1中的角度检测系统的构成例的功能框图。图12是图11的R/D转换器的功能方框图。图13是实施方式1的第1变形例中旋转变压器的构成例的立体图。图14是实施方式1的第2变形例中定子的构成例的立体图。图15是实施方式1的第2变形例中旋转变压器的构成例的立体图。图16是本发明涉及的实施方式2中旋转变压器的构成例的立体图。图17是实施方式2中的定子的顶视图。图18是折弯冲压加工前的实施方式2中的定子的立体图。图19是折弯冲压加工后的实施方式2中的定子的立体图。图20是实施方式2中的转子的立体图。图21是实施方式2的第1变形例中旋转变压器的构成例的立体图。图22是实施方式2的第2变形例中定子的构成例的立体图。图23是实施方式2的第2变形例中旋转变压器的构成例的立体图。图24中图24(a)是表示现有的旋转变压器结构的图。图24(b)是表示现有的旋 转变压器的各槽中的绕组结构的说明图。符号说明100、400、480、700、1000、1300-旋转变压器；200、450、800、1200-定 子；210a、 210b、 210c、 210d、 210e、 210f、 210g、 210h、 210j、 210k、 240a、 240b、 240c、 240d、 240e、 240f、 240g、 240h、 240j、 240k、 810a、 810b、 810c、 810d、 810e、 810f、 810g、 810h、 810j、 810k、 810m、 810n、 810p、 810q、 840a、 840b、 840c、 840d、840e、840f、840g、840h、840j、840k、840m、840n、840p、840q-凸极部； 220a、 220b、 220c、 220d、 220e、 220f、 220g、 220h、 220j、 220k、 820a、 820b、 820c、 820d、820e、820f、820g、820h、820j、820k、820m、820n、820p、820q-绕组元件； 230、830-安装孔；300、900-转子；410、1010-多层基板；500-R/D 转换器；502-环 路滤波器；504-双极型压控振荡器VCO ； 506-加减计数器；508-ROM; 510-输出处理 电路；512-信号发生电路；600-角度检测系统；ADDl-加法器；DAC1、DAC2-数字 模拟转换器；DIF1、DIF2-差动放大器；MUL1、MUL2、MUL3-乘法器。
具体实施例方式以下，参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。另外，以下说明的实施方 式并不对记载于专利权利要求范围的本发明的内容进行不当的限定。而且，以下说明的 构成不一定都是本发明必须的构成条件。以下，作为本发明涉及的角度检测装置，以旋转变压器为例进行说明，但是本 发明并不局限于旋转变压器。(实施方式1)图1表示本发明涉及的实施方式1中的旋转变压器的构成例的立体图。在图1 中省略了配线的图示。另外，在图1中，虽然以具有10个凸极部、1相励磁2相输出型的旋转变压器为例进行说明，但是本发明并不局限于此。实施方式1中的旋转变压器100是所谓的内转子型的角度检测装置。即，转子 设置在定子的内侧，根据该转子的旋转角度，来自设置于定子的检测绕组的信号发生变 化。实施方式1中的旋转变压器100包括定子(stator) 200、转子(rotor) 300。定子200 在由磁性材料构成的环(ring)状平板上具有相对于该平板面竖起的10个凸极部210a、 210b、210c、21 0d、210e、21 Of, 210g、210h、210j、210k。这些凸极部形成在环状平板 内侧(内径侧)的边缘，在各凸极部的面中，至少与转子300相对的面不是平面，在沿转 子300的旋转轴方向观察时，被形成为是以位于环状平板的内径侧的点为中心的圆弧的 一部分。另外，将各凸极部作为绕组磁芯，设置有励磁用绕组元件及检测用绕组元件。 艮口，将凸极部210a作为绕组磁芯，设置有励磁用及检测用绕组元件220a;将凸极部210b 作为绕组磁芯，设置有励磁用及检测用绕组元件220b;将凸极部210c作为绕组磁芯，设 置有励磁用及检测用绕组元件220c;将凸极部210d作为绕组磁芯，设置有励磁用及检测 用绕组元件220d;将凸极部210e作为绕组磁芯，设置有励磁用及检测用绕组元件220e。 同样，将凸极部210f作为绕组磁芯，设置有励磁用及检测用绕组元件220f;将凸极部 210g作为绕组磁芯，设置有励磁用及检测用绕组元件220g;将凸极部210h作为绕组磁 芯，设置有励磁用及检测用绕组元件220h;将凸极部210j作为绕组磁芯，设置有励磁用 及检测用绕组元件220j ；将凸极部210k作为绕组磁芯，设置有励磁用及检测用绕组元件 220k。定子200所具有的凸极部210a 210k是在预先形成于平板后，通过折弯冲压加 工(广义地说是折弯加工)而相对于平板面大致垂直地竖起的。另外，在定子200上形成有多个安装孔230(图1中为5个)，该孔在其圆周方向 上长于其半径方向。且构成为，使未图示的固定元件穿过这些安装孔230后，安装在用 于固定旋转变压器100的固定板上。这样，通过在定子200的圆周方向上较长地形成安 装孔230，相对于转子300的旋转方向，能够容易地对旋转变压器100的固定位置进行微调。转子300由磁性材料构成，被设置为相对于定子200旋转自如。更加具体地说， 转子300被设置为可相对于定子200旋转，通过转子300绕旋转轴的旋转，与定子200的 各凸极部之间的气隙磁导发生变化。在此，针对绕组元件进行说明，该绕组元件用于将通过转子300的旋转而从检 测绕组中输出的检测信号取出。图2(a)、图2(b)表示设置于定子200的凸极部上的绕组元件的说明图。图2(a) 表示励磁用绕组元件的说明图，图2(b)表示检测用绕组元件的说明图。图2(a)、图2(b) 是在图1的转子300的旋转轴方向上观察旋转变压器10的俯视图，对于与图1相同的部 分使用相同的符号，适当省略说明。在图2(a)中，用波浪线模式化表示作为励磁用绕组 元件的励磁绕组的卷绕方向；在图2(b)中，用波浪线模式化表示作为检测用绕组元件的 检测绕组的卷绕方向。如图2(a)所示，励磁用绕组元件设置为，相邻的凸极部上设置的绕组元件的绕线方向相互反向。设置于各凸极部上的励磁用绕组元件例如可以是线圈绕组。在这样的 构成励磁用绕组元件的绕组Rl、R2之间给予励磁信号。另外，如图2(b)所示，为了获得2相检测信号，检测用绕组元件由2组绕组元 件组成。用于获得2相检测信号的第1相(例如SIN相)检测信号的检测用绕组元件， 例如从凸极部210a沿 反时针方向至凸极部210j，在各凸极部上每隔一个而进行卷绕。另 一方面，用于获得2相检测信号的第2相(例如COS相)检测信号的检用绕组元件，例 如从凸极部210k沿反时针方向至凸极部210η，在各凸极部上每隔一个而进行卷绕。第 1相检测信号作为绕组Si、S3间的信号而被检测出来，第2相检测信号作为绕组S2、S4 间的信号而被检测出来。设置于各凸极部的检测用绕组元件例如可以是线圈绕组。另外，在实施方式1中，励磁用绕组元件的卷绕方向不局限于图2(a)所示的方 向。而且，在实施方式1中，检测用绕组元件的卷绕方向不局限于图2(b)所示的方向。在具有以上结构的旋转变压器100中，通过转子300相对于定子200的旋转，形 成如下所示的磁回路。图3表示图1的旋转变压器100的顶视图。图3是在图1的转子300的旋转轴 方向上观察旋转变压器100的俯视图，对于与图1或图2相同的部分使用相同的符号，适 当省略说明。图3模式化表示当转子300相对于定子200处于旋转状态时的某一时刻的磁通方 向。在图3中，模式化表示经过作为绕组磁芯的各凸极部的磁通方向，同时，以波浪线 表示凸极部之间的磁通方向。在定子200的各凸极部上设置有绕组元件，当转子300旋转时，经由转子300， 在相邻的凸极部之间则形成磁回路。在实施方式1中，如图3所示，在各凸极部上设置 有绕组元件，相邻的凸极部中通过的磁通方向相反。其结果，由于转子300的旋转，随 着与各凸极部之间的气隙磁导的变化，在卷绕于各凸极部上的绕组元件中产生的电流也 发生变化，例如，可以使绕组元件中产生的电流波形为正弦波形。在具有上述结构的旋转变压器100中，由磁性材料构成的定子200的材质，与叠 层电磁钢板相比，更优选普通钢SPCC (1张钢板)或机械结构用碳钢S45C(1张钢板)。 SPCC (Steel Plate Cold Commercial)是 JIS G3141 规定的冷压钢板及钢带。S45C 是 JIS G 4051规定的机械结构用碳钢，含有0.45%左右的碳。图4表示定子材质的磁化特性的说明图。图4的横轴表示磁场强度(单位H[A/ m])，纵轴表示磁通密度(单位B[T])。在叠层电磁钢板、SPCC或S45C等这样的钢板的情况下，如果磁场变强，则在 某个磁场强度以上时，磁通密度饱和。但是，若是叠层电磁钢板，则能获得较高的磁通 密度(Tl)，而SPCC或S45C却在更低的磁通密度下即达到饱和(T2)。S卩，采用叠层电 磁钢板作为定子200的材料便可以获得更高的磁通密度，其结果可以提高检测信号的检 测电平。因此，采用SPCC或S45C作为定子200的材料时，由于磁通密度低，因此检测 信号的检测电平变低。但是，叠层电磁钢板具有如下性质不仅材料费昂贵，而且在折弯冲压加工中 经不起弯曲，难以保持弯曲加工的精度以及可靠性。另一方面，SPCC或S45C则具有如 下性质材料费廉价，在折弯冲压加工中经得起弯曲，容易保持弯曲加工的精度以及可靠性。因此，采用SPCC或S45C作为定子200的 材质，并通过折弯加工，如图1所示地 竖起凸极部，通过这样形成，能够用廉价的材料制造定子200。另外，虽然检测电平较 低，但并不是说检测精度下降，通过对检测信号的检测电平进行放大等，能够在不降低 检测精度的情况下，实现旋转变压器的低成本化。另外，在实施方式1中，各凸极部的顶端形状呈T字形，优选在支撑各凸极部顶 端部的支撑部周围设置励磁用绕组元件及检测用绕组元件。图5是模式化表示实施方式1中的凸极部形状的说明图。图5表示设置于环状 平板面上的凸极部210a顶端部的俯视图，但是其他的凸极部的形状也与图5相同。凸极部210a具有顶端部212a和支撑部214a，凸极部210a的顶端形状形成为T 字形。这样的顶端部212a及支撑部214a通过折弯加工而相对于平板面竖起。在相对于 平板面被竖起时，与转子300相对的顶端部212a的面的宽度(转子300的旋转方向的宽 度)Wl比与转子300相对的支撑部214a的面的宽度(转子300的旋转方向的宽度)W2 大。图2(a)所示的励磁用绕组元件以及图2(b)所示的检测用绕组元件被设置为卷绕于 支撑部214a的外侧。如此，通过使设置绕组元件的凸极部的顶端形状呈T字形，对于转子300的轴向 推力方向偏移，能够降低磁效率的变动。由此，能够降低绕组元件附近的磁通变化的影 响，提高转子300相对于定子200的旋转角度的检测精度。另外，通过采用T字形作为 凸极部的顶端形状，即使在增加凸极部数量的情况下，也能够抑制通过绕组磁芯的磁通 减少，因此可抑制检测精度降低。如上所述，由于实施方式1中的旋转变压器100由定子200、转子300及绕组元 件构成，因此，与专利文献1或专利文献2所示的用很多零部件制造结构复杂的旋转变压 器的情况相比，能够大幅度削减零部件数量，实现低成本化和提高可靠性。另外，作为定子200的材质，由于采用了对于折弯加工而言加工精度以及可靠 性高的廉价磁性材料，因此，能够实现旋转变压器100的低成本化。图6表示实施方式1中的定子200的顶视图。在图6中，对于与图1相同的部 分使用相同的符号，适当省略说明。实施方式1中的定子200如图6所示，由于通过折弯冲压加工而将凸极部相对于 平板面竖起，因此在定子200的内径侧不存在突起。S卩，折弯加工后的定子200的最小 内径是各凸极部处的内径dl。更具体地说，在定子200的内径中，各凸极部处的内径dl 比定子200的内径中相邻的两个凸极部之间处的内径d2小。这样，通过以不形成定子 200内径侧的突起的方式形成凸极部，能够通过经由凸极部的磁回路来提高磁效率，增大 旋转变压器100的变压比。如上所述，根据实施方式1，能够在不降低检测精度的情况下实现低成本化以及 提高可靠性，同时能增大变压比。下面，对具有上述结构并能得到上述效果的实施方式1中的旋转变压器100的制 造方法进行说明。图7表示实施方式1中的旋转变压器100的一例制造方法的流程图。例如，旋 转变压器100的制造装置按照图7所示的流程执行各工序的处理。图8表示折弯冲压加工前的实施方式1中的定子200的立体图。在图8中，对于与图1相同的部分使用相同的符号，适当省略说明。图9表示折弯冲压加工后的实施方式1中的定子200的立体图。在图9中，对 于与图8相同的部分使用相同的符号，适当省略说明。图10表示实施方式1中的转子300的立体图。实施方式1中的旋转变压器100如下制造首先，在定子形状加工工序中对定子 200的形状进行加工(步骤S10)后，在折弯冲压加工工序(折弯工序)中，将平板状的 定子200的凸极部折弯，使多个凸极部相对于平板面竖起(步骤S12)。然后，作为绕组 元件安装工序，将在步骤S12中竖起的凸极部210a 210k这些各凸极部作为绕组磁芯， 在各凸极部的外侧设置绕组元件(步骤S14)。S卩，在步骤SlO定子形状加工工序中，为了进行步骤S12折弯冲压加工，如图8 所示，通过冲压加工，在材质为普通钢SPCC或机械结构用碳钢S45C的由磁性材料构成 的环状平板的内径侧边缘，形成凸极部210a 210k以及安装孔230，从而形成定子200 的形状。此时，如在图5中所说明的那样，定子200被形成为凸极部210a 210k这 些各凸极部的顶端形状呈T字形。 而且，如图9所示，在步骤S12中加工为通过折弯冲压加工，将在步骤SlO中 形成的多个凸极部竖起。其结果，凸极部210a 210k被竖起，相对于定子200的平板 面大致垂直。由此，定子200被形成为折弯加工后的定子200的最小内径为各凸极部 处的内径。在如此竖起的各个凸极部上，在支撑各凸极部顶端部的支撑部周围，设置励磁 用绕组元件及检测用绕组元件。然后，在其他工序中，如图10所示，通过冲压加工形成转子300。在实施方式 1中，转子300虽然是环状的平板，但是在俯视时，外径侧的外形轮廓线具有以2个周期 进行变化的形状。另外，作为转子安装工序，具有如图10所示形状的转子300被设置于 定子200的内径侧，可相对于定子200旋转自如(步骤S16)。更具体地说，在转子安装 工序中，转子300被设置为可相对于定子200旋转，通过转子300绕旋转轴的旋转，转子 300外侧与定子200的各凸极部之间的气隙磁导发生变化。图1示出的实施方式1中的旋 转变压器100按照以上步骤完成制造。如上所述，根据实施方式1，能够在不降低检测精度的情况下，用简单的方法以 低成本制造零部件数量少的旋转变压器100。在实施方式1中，根据来自上述实施方式1中的旋转变压器100的2相检测信 号，能够输出对应于旋转角度的数字数据。图11表示实施方式1中的角度检测系统的构成例的功能框图。另外，在图11 中，虽然是在旋转变压器100外部设置有R/D转换器，但也可以是旋转变压器100内置
R/D转换器。实施方式1中的角度检测系统600包括上述的旋转变压器100和R/D转换器(广 义地说是转换器、转换装置)500。旋转变压器100包括定子以及被设置为可相对于该定 子旋转的转子，在通过1相励磁信号Rl、R2励磁的状态下，输出与转子相对于定子的旋 转角度相对应的2相检测信号Sl S4。R/D转换器500在对于旋转变压器100生成励 磁信号Rl、R2的同时，生成与来自旋转变压器100的2相检测信号Sl S4对应的数字信号，并作为串行数据或并行数据输出。
图12表示图11的R/D转换器500的功能框图。R/D转换器500包括差动放大器DIF1、DIF2、乘法器MULl MUL3、加法 器 ADDl、环路滤波器 502、双极型压控振荡器 VCO (Voltage Controlled Oscillator) 504、 加减计数器506、只读存储器(Read Only Memory) 508、数字模拟转换器DACl、DAC2、 输出处理电路510、信号发生电路512。信号发生电路512生成励磁信号Rl、R2，输出针对旋转变压器100的励磁信号 ER1-R2。在下式中，Ve为振幅电压，Wtl为频率，t为时间。[公式1]ER1_R2 = Ve sin ω0 在以这样的励磁信号例示的状态下，旋转变压器100输出对应于旋转角度θ (t) 的2相检测信号。在2相检测信号中，检测信号Si、S3的差分ES1_S3可表示为下式。另 夕卜，在2相检测信号中，检测信号S2、S4的差分ES2_S4可表示为下式。在下式中，L表 示变压比。[公式2]ES1_S3 = L · Ve sin ω 0t · cos θ (t)ES2_S4 = L · Ve sin ω 0t · sin θ (t)差动放大器DIFl将来自旋转变压器100的第1相检测信号Si、S3的差分放大， 并输出放大后的信号ES1_S3。差动放大器DIF2将来自旋转变压器100的第2相检测信号 S2、S4的差分放大，并输出放大后的信号ES2_S4。在ROM508中，保存有对应于任意角度Φ (t)的sin信号以及cos信号的数字值， 数字模拟转换器DACl输出对应于角度Φ (t)的sin信号的模拟值；数字模拟转换器DAC2 输出对应于角度Φ (t)的cos信号的模拟值。因此，乘法器MUL1、MUL2分别输出下式 所示的信号VI、V2。[公式3]Vl = V0 sin ω0 · cos θ (t) · sin Φ (t)V2 = V0 sin ω0 · sin θ (t) · cos Φ (t)而且，加法器ADDl使用由乘法器MULl、MUL2生成的信号VI、V2生成信 号V3( = V1_V2)。其结果，加法器ADDl输出如下式所示的信号V3。在下式中，已 将 “sinω,变换为 “-cos(o0t+Ji/2)”。[公式4]V3 = V1-V2= -V0 cos(o0t+Ji/2) · c ο s θ ( t ) · sin<ji(t)+V0 cos (ω 0t+ Ji /2) · sin θ (t) · cos Φ (t)= V0 cos (ω 0t+ JI /2) ‘ sin ( θ (t) - Φ (t))然后，信号V3使用乘法器MUL3进行同步检波。同步检波生成信号V4，信号 V4通过使信号发生电路512生成的coWo^t+ π /2)与信号V3相乘而得出。信号V4可 表示为下式。[公式5]
权利要求
1.一种角度检测装置，其特征在于，包括定子，具有形成在由磁性材料构成的平板上并通过折弯加工而竖起的多个凸极部， 将各凸极部作为绕组磁芯，设有励磁用绕组元件及检测用绕组元件；及转子，由磁性材料构成，被设置为可相对于所述定子旋转，通过绕旋转轴的旋 转，与所述各凸极部之间的气隙磁导发生变化。
2.根据权利要求1所述的角度检测装置，其特征在于，其为内转子型，通过所述转子的旋转，所述转子外侧与所述各凸极部之间的气隙磁 导发生变化。
3.根据权利要求2所述的角度检测装置，其特征在于，所述折弯加工后的所述定子的最小内径为所述各凸极部处的内径。
4.根据权利要求1所述的角度检测装置，其特征在于，其为外转子型，通过所述转子的旋转，所述转子内侧与所述各凸极部之间的气隙磁 导发生变化。
5.根据权利要求4所述的角度检测装置，其特征在于，所述折弯加工后的所述定子的最大外径为所述各凸极部处的外径。
6.根据权利要求1至5中任意一项所述的角度检测装置，其特征在于，各凸极部的顶端形状呈T字形，在支撑各凸极部顶端部的支撑部周围，设置所述励 磁用绕组元件及所述检测用绕组元件。
7.根据权利要求1至6中任意一项所述的角度检测装置，其特征在于，所述定子的材质是普通钢SPCC，或者是机械结构用碳钢S45C。
8.根据权利要求1至7中任意一项所述的角度检测装置，其特征在于，包括输出数字信号的转换器，数字信号与对应于所述转子相对于所述定子的旋转角 度的来自所述绕组元件的输出信号相对应。
9.一种角度检测装置的制造方法，其特征在于，包括折弯工序，进行折弯加工，将形成在由磁性材料构成的平板上的定子的多个凸极部 相对于平板面竖起；绕组元件安装工序，将所述多个凸极部的各凸极部作为绕组磁芯，在各凸极部上卷 绕安装励磁用绕组元件及检测用绕组元件；及转子安装工序，安装可相对于所述定子旋转的转子，转子由磁性材料构成，通过 绕旋转轴的旋转，与所述各凸极部之间的气隙磁导发生变化。
10.根据权利要求9所述的角度检测装置的制造方法，其特征在于，所述转子安装工序将所述转子安装为通过所述转子的旋转，所述转子外侧与所述 各凸极部之间的气隙磁导发生变化。
11.根据权利要求10所述的角度检测装置的制造方法，其特征在于，所述折弯工序进行折弯加工，使所述折弯加工后的所述定子的最小内径为所述各凸 极部处的内径。
12.根据权利要求9所述的角度检测装置的制造方法，其特征在于，所述转子安装工序安装所述转子，以便通过所述转子的旋转，所述转子内侧与所述 各凸极部之间的气隙磁导发生变化。
13.根据权利要求12所述的角度检测装置的制造方法，其特征在于，所述折弯工序进行折弯加工，以便使所述折弯加工后的所述定子的最大外径为所述 各凸极部处的外径。
14.根据权利要求9至13中任意一项所述的角度检测装置的制造方法，其特征在于， 所述定子的各凸极部的顶端形状呈T字形，在支撑各凸极部顶端部的支撑部周围，设置所述励磁用绕组元件及所述检测用绕组元件。
15.根据权利要求9至14中任意一项所述的角度检测装置的制造方法，其特征在于， 所述定子的材质是普通钢SPCC，或者是机械结构用碳钢S45C。
全文摘要
本发明提供一种角度检测装置，其包括定子(200)，具有形成在由磁性材料构成的平板上并通过折弯加工而竖起的多个凸极部，将各凸极部作为绕组磁芯，设有励磁用绕组元件及检测用绕组元件；转子(300)，由磁性材料构成，被设置为可相对于所述定子旋转，通过绕旋转轴的旋转，与所述各凸极部之间的气隙磁导发生变化。根据本发明的角度检测装置，能够在不降低检测精度的情况下，提供大幅度削减零部件数量、实现低成本化以及提高可靠性的角度检测装置。
文档编号G01D5/245GK102027332SQ20098011748
公开日2011年4月20日 申请日期2009年5月9日 优先权日2008年5月15日
发明者三村尚史, 冈田匡史, 北沢完治, 菊池良巳 申请人:多摩川精机株式会社