同步旋转变压器、旋转变压器以及角度检测装置的制作方法

专利名称：同步旋转变压器、旋转变压器以及角度检测装置的制作方法
技术领域：
同步旋转变压器、旋转变压器以及角度检测装置技术领域[0001]本实用新型涉及一种位置检测器、同步旋转变压器、旋转变压器以及角度检测装置。
背景技术：
[0002]位置检测技术广泛利用于各种的领域、用途。有各种用于位置检测的检测器的结构、其检测方式等，根据应用的装置、仪器或者系统、另外根据所需的检测精度、性能、使用场所乃至状况等而使用适合的位置检测器，但是特别是在重视坚固性、抗振动性、抗高温性等的情况下，能够将旋转变压器使用为位置检测单元。[0003]旋转变压器还有无刷类型，无刷旋转变压器在取出信号时不使用刷而是通过无刷化来去掉电接触部，当要维持更高可靠性时，大多使用这样类型的旋转变压器。[0004]旋转变压器(resolver)是一种旋转变压器，因而是电磁的检测单元，原理上具有转子和用于检测的绕组，伴随着转子的旋转而输出与旋转角相应的信号，它作为表示位置的角度信息而被取出。[0005]这种位置检测器、特别是无刷旋转变压器适合用于假定在多种使用环境下工作的自动机械等。即，与作为检测部例如使用霍尔元件的检测器的情况、或者使用编码器的检测器等的情况相比，具有如前所述那样结构上基本没有电子电路从而坚固、抗高温强、抗振动、抗冲击强、还能够在高气压、真空、放射线等特殊用途中使用等的优点，并且虽然原来是模拟检测器但是通过与转换器即旋转变压器/数字变换器(RCD;ReS0lver toDigital Converter)进行组合使用还能够应对数字化，因此在需要数字控制的机器人、工作机等各种自动机械的伺服系统中的位置控制(位置控制)中也逐渐采用。[0006]如上所述的检测单元虽然是如此抗环境性等优良、另外当与变换器进行组合时还能够将位置信息作为数字输出而获得·，但是在来自实际使用中的检测部主体的信号中载有高次谐波成分。即，具有转子的形状的偏差、绕组的特性、间隙的偏差等，因此从主体部输出的信号(模拟信号)产生失真，因此检测信号中包含高次谐波。因而，在根据载有高次谐波成分的信号进行检测的位置与实际的位置之间产生偏移，这样的高次谐波导致的误差在要求高分辨率的情况下的控制中成为精度提高的制约。[0007]包含在信号中的高次谐波成分其程度在使用检测部个体之间具有偏差，而且即使起初没有个体差以伴随使用的作用负载的变化、老化、例如轴承的油压变化、部件的劣化等为起因而对位置偏移带去影响的信号中的高次谐波成分的量也逐渐变化。以往，在位置检测器中没有由自己自身来校正检测精度的功能。[0008]在上述的旋转变压器的情况下，如果能够实现检测精度的自我诊断则能够进一步对其有用性的扩大作出贡献。即，如上所述旋转变压器耐环境性优良是其优点之一，因此还能够应用于能够在多种环境条件下使用的工业用机器人等中，但是即使是这种旋转变压器也不能使历时的检测特性完全没有变化，因此在根据使用旋转变压器主体预先测量检测误差量并由此实施误差校正的情况下，当之后伴随使用而误差量也变化时所要求的校正量不可避免地从当初设定的值逐渐偏离，因而当基于这样的方法时，当然要求针对每个使用个体预先求出校正量等的时间，在校正被仕用状态或者老化而左右的结果将无法消除恰当的误差校正。特别是，在要求精密且高分辨率的机器人等的控制系中，在要长期维持、确保高精度的位置控制(例如，15万分割/转以上)的情况下不容易对其进行响应。[0009]专利文献I记载有检测侧中的旋转变压器的相位误差校正技术，另外专利文献2 公开了旋转变压器检测误差校正技术。各公报的技术作为连接在旋转变压器的电路都使用了所谓移相器方式的电路。[0010]专利文献I的技术是在相位检测型的旋转变压器中消除检测器误差的方法，该检测器能够作为位置、速度的传感器而使用，但是在专利文献I所述的两个方法中，校正量分别表示为(p(o)t)、φ(α)Η__π/2)并应用它。关于校正量的求出方法，没有特别地公开其具体的单元，但是转移误差φ(θ)设为通过预先测量而知晓、并且设为使用与相位误差相当的 (p(C0t)、φ(ω〖+π/2)，因此这需要为了消除检测器误差而根据使用检测器另行预先测量来进行校正量的设定。[0011]专利文献2的技术校正根据相位差(移相差)进行位置、速度的检测的旋转变压器的检测误差，其将旋转变压器的相位输出作为对象，与前者的情况相同。在该技术中，其基本思路也是如果设定与误差相对应的校正量则能够消除误差，因此针对每个使用个体根据例如该公报所示那样的旋转变压器误差曲线设定校正量，因而仍然没有由使用检测器自身来依次校正检测精度这样的功能。[0012]如日本特公平7-44813号(专利文献3)所示，作为伺服马达系统的角度位置检测器而使用了同步旋转变压器。同步旋转变压器通过转子铁心相对于定子铁心进行角度位移而利用两者的空隙中的磁阻发生变化来检测其旋转角度位置，在同步旋转变压器定子中卷绕具有120°的电角度的相位差的A相、B相、以及C相的检测信号用的绕组。当各相的绕组的匝数、电感、电阻值等具有偏差时，在三相的信号中产生不平衡，相对于真值产生误差，因此作为位置检测器的精度下降。为了解决这样的问题点，以往如日本特开2000-262081(专利文献4)公开那样如下地构成将用于旋转变压器装置 的各相的偏差校正的校正数据预先保存在驱动单元内，将来自旋转变压器装置的多相输出信号由相变换电路变换为两相输出信号，通过根据R/D转换器和上述校正数据获取数字位置信号等而保持马达部和驱动单元的互换。[0013]另外，不经由减速器直接驱动负荷的DD马达(直接驱动马达)能够进行无齿隙、 空转的高精度的定位，因此用于NC工作机等的分度工作台、搬送装置、组装装置的机器人手臂等的各种的用途，研究了更小型且能够高精度的定位的DD马达的开发。作为用于高精度地检测DD马达的角度位置的单元，例如专利文献5公开了具备如下的高精度VR型旋转变压器环状的定子，其将卷绕定子线圈的定子极圆周等分地固定而成；以及环状的转子， 其具有与定子极相对置而形成在圆周方向的齿且与定子同心配置。为了以高精度的互换技术规范制作这种旋转变压器而需要对旋转变压器侧和位置检测电路侧的各自降低误差。作为旋转变压器的绝对精度测量单元，以往已知有使用高精度/高分辨率的旋转编码器的方法、将从旋转变压器输出的旋转变压器信号变换为两相信号(sin信号、cos信号)并将其取入示波器而作为X=COS信号，Y=Sin信号来观察X-Y波形的方法等。[0014]以往，作为不使用减速器而直接驱动负荷的马达有直接驱动马达。直接驱动马达能够进行无齿隙、空转的非高精度的定位，因此用于NC工作机等的分度工作台、搬送装置以及组装装置的机器人手臂等的各种的用途中。另外近年来，伴随着直接驱动马达的用途的多样化希望开发出更小型且能够进行高精度的定位的直接驱动马达。[0015]作为用于检测这种直接驱动马达的转轴的旋转角度的角度检测装置，公知有组合单极旋转变压器和多极旋转变压器的装置。在这种角度检测装置中，单极旋转变压器其制造的心偏移等容易影响到绝对精度，特别是当要减小直径来实现小型化时，绝对精度的提高变得困难。另一方面，当要增多多极旋转变压器的极数来提高分辨率时，对单极旋转变压器要求多极旋转变压器的一极以下的精度，因此误差的允许值变小。因而，在这种角度检测装置中，难以同时实现高分辨率和绝对测量。[0016]作为用于解决这样的问题的一个方法，以往提出了如下方法(参照专利文献6) 预先根据多极旋转变压器的输出来测量单极旋转变压器的输出误差，根据该测量结果计算出用于单极旋转变压器的输出误差校正的校正量并将其保存，在实际使用角度检测装置时使用该保存的校正量来校正单极旋转变压器的输出。根据该方法，能够以简单的装置结构构筑能够同时实现高分辨率和绝对测量的角度位置检测装置。[0017]专利文献1:日本特开昭59-148812号公报[0018]专利文献2 :日本特公昭61-044245号公报[0019]专利文献3 :日本特公平7-44813号公报[0020]专利文献4 :日本特开2000-262081号公报[0021]专利文献5 :日本特开2000-262081号公报专利文献6 日本特开2005-062098号公报实用新型内容[0023]实用新型要解决的问题[0024]专利文献I的技术是在相位检测型的旋转变压器中消除检测器误差的方法，该检测器能作为位置、速度的传感器而利用，但是在专利文献I所述的两个方法中校正量分别表示为(P(COt)、φ(ω +π/2)并应用它。没有公开校正量的求解方法、特别是其具体的方法，但是能够通过预先测量而知道转移误差φ(θ)、并且设为使用与相位误差相当的 tp(cot)、φ(ω +π/2)，因此该技术需要为了消除检测器误差而由使用检测器额外地预先测量来进行校正量的设定。[0025]专利文献2的技术校正通过相位差(移相差)进行位置、速度的检测的旋转变压器的检测误差，将旋转变压器的相位输出作为对象，与前者的情况相同。在该技术中，其基本思路是如果设定与误差相对应的校正量则能够消除误差，因此对每个使用个体根据例如该公报所示的旋转变压器误差曲线来设定校正量，因而仍然没有由使用检测器自身来逐次校正检测精度这样的功能。[0026]在上述的专利文献4公开的技术中，需要最低限度地在马达部中预先保存校正数据、并在系统起动时向驱动单元侧的存储器加载该校正数据，因此需要在马达部中安装校正数据保存用的R0M，需要在驱动单元中安装校正数据读入用的存储器。即，直接驱动马达系统的部件数量增大，成本变高。而且，在同文献中还公开了通过在马达部中除了校正数据之外还安装相变换电路和R/D转换器来将加入校正数据的位置检测信号输出在驱动单元的结构，但是马达部的结构进一步变得复杂。另外，在任何情况下校正以各个马达的旋转变压器的形状的略微的误差的不同的影响、定子线圈的匝数的不同等为起因的偏差并非都是充分的。[0027]根据专利文献5，在以高精度的互换技术规范制作旋转变压器的情况下，当定子的轴心略微偏移时旋转变压器的绝对精度下降。特别是，公知绝对位置检测用的单极旋转变压器与相对位置检测用的多极旋转变压器相比轴心偏移对绝对精度的影响非常大。在多极旋转变压器中在转子旋转一圈的过程中能够检测出多个周期的旋转变压器信号，因此能够使用该旋转变压器信号来校正轴心偏移，但是在单极旋转变压器中在转子旋转一圈的过程中只能输出一个周期的旋转变压器信号，因此旋转变压器信号的观测困难，为了校正轴心偏移从而观测旋转变压器信号，需要使转子进行高速旋转。因此，以往难以以10 μ m等级的精度来校正轴心偏移。[0028]另外，在旋转变压器的生产工序中定子和转子分别由不同工序来制造，旋转变压器的检查(定子线圈的位置调整等)是通过在组合了两者的半成品的状态下向定子线圈提供励磁信号、并且在使转子进行旋转的状态下检测旋转变压器信号来进行。即，当在组合转子和定子来设为半成品的基础上不使转子进行旋转时得不到旋转变压器信号，因此无法进行定子线圈的位置调整，无法制造高精度且具备互换性的旋转变压器。特别是，在绝对位置检测用的单极旋转变压器中在转子旋转一圈的过程中只能输出一个周期的旋转变压器信号，因此定子线圈的位置调整变得更困难。因此，希望实现预先以定子单体完成检查、并通过只安装到转子来完成具有互换性的高精度的旋转变压器的方法。[0029]例如，还有DD马达所使用的高分辨率高精度旋转变压器的分辨率超过60万分割 260万分割的产品，最大转数也与180rpnT600rpm等的高速旋转相对应。当能够作为这些高分辨率品的检查基准器而对应的光学式编码器时，一般在最大转数下也被抑制到12rpm 等的严重低速。另外，为了测量旋转变压器的绝对精度而需要越是高精度越需要超高性能的基准器为基础来进行测量检查，但是当作为这种基准器而例如使用光学式编码器时，光学式编码器无法进行高速旋转，因此绝对精度的检查测量需要很多时间。另外，越是高性能 /高分辨率，基准器的管理越是困难。与此相对，在将 旋转变压器信号变换为两相信号来观测示波器的X-Y波形的方法中，能够进行粗的精度测量，但是不可能进行高精度的精度测量。[0030]另外，在专利文献6所述的技术中，校正量的获取方法按照以下的过程来进行。I)首先将直接驱动马达的伺服设为接通状态(即开始对于直接驱动马达的驱动电流的供给)，将直接驱动马达定位在多极旋转变压器的基准位置(检测角度为“O”的位置)。2)之后，为了停止在提供驱动电流时所产生的振动而将直接马达的伺服设为关闭状态(即停止对于直接驱动马达的驱动电流的供给)、并且检测此时的单极旋转变压器的输出。并且，检测使用多极旋转变压器来进行定位的直接驱动马达的位置、与此时通过单极旋转变压器检测出的位置之间的误差。[0031]3)接着，将直接驱动马达的伺服再次设为接通状态，4)之后，根据多极旋转变压器的输出将直接驱动马达定位在下一个校正量的测量点。5)并且，之后重复上述的2Γ4) 的步骤。此时，在2)的步骤中，计算出在本次的测量点中检测出的上述误差、与在前次的测量点中检测出的上述误差的平均并将其作为本次的测量点中的校正量而保存。[0032]但是在这样的方法中，例如在直接驱动马达为带磁铁的马达的情况下，在上述的2)的步骤中当关闭直接驱动马达的伺服时转子由于齿槽转矩的影响而旋转，有时此时通过单极旋转变压器检测出的位置从原来应该检测的位置发生偏移。[0033]其结果在2)的步骤中，在使用多极旋转变压器进行定位的直接驱动马达的位置、 与此时单极旋转变压器所检测的位置之间产生齿槽的旋转相当的偏移，无法正确地获得以该测量点中的多极旋转变压器的输出为基准的单极旋转变压器的位置检测误差，存在不能获取可靠性高的校正量的问题。这意味着即使使用这样的校正量来校正单极旋转变压器的输出也不能进行正确的校正、从而角度位置检测装置自身的可靠性变低。[0034]并且当这样角度位置检测装置的可靠性低时，无法使通过该直接驱动马达进行驱动的例如NC工作机的分度工作台、通过搬送装置来搬送的搬送物、或者组装装置的机器人手臂等位于高精度地指定的位置，存在产生不适合的问题。[0035]本实用新型的第一目的是鉴于上述而作出的，提供一种在误差校正时不事先额外测量检测精度等也能够自动地进行误差校正的位置检测器以及自动误差校正方法。[0036]本实用新型的第二目的是鉴于上述而作出的，提供一种确保更高精度的绝对精度、用于以简单的结构实现产品间的互换性的同步旋转变压器。另外，本实用新型的第二目的是鉴于上述而作出的，本实用新型提供一种能够以简单的方法进行高精度的绕组的位置调整的方法。[0037]本实用新型的第三目的是鉴于上述而作出的，提供一种用于高精度地校正旋转变压器定子的轴心偏移的方法以及根据该方法校正轴心偏移的单极旋转变压器。另外，本实用新型的第三目的在于提供一种用于高精度地校正旋转变压器定子的绕组位置的方法以及根据该方法校正轴心偏移的旋转变压器。另外，本实用新型的第三目的在于提供一种用于根据简单的方法高精度地测量旋转变压器的绝对精度的方法以及根据该方法校正轴心偏移的旋转变压器。[0038]本实用新型的第四目的是鉴于上述而作出的，提供一种可靠性高的角度位置检测装置以及能够提高角度 位置检测装置的可靠性的校正量检测方法。[0039]用于解决问题的方案[0040]为了解决上述的课题而达成第一目的，本实用新型是一种误差校正方法，该误差校正方法是使用具有正交性的两相信号来进行位置检测的位置检测器的误差校正方法，其特征在于，通过将两相信号变换为极坐标并利用振幅信息估计高次谐波成分、求出校正值来校正检测位置与实际位置之间的位置的偏移。[0041]为了解决上述的课题而达成第一目的，本实用新型是一种位置检测器，使用具有正交性的两相信号来进行位置检测，该位置检测器的特征在于，通过将两相信号变换为极坐标并利用振幅信息估计高次谐波成分、求出校正值来校正检测位置与实际位置之间的位置的偏移。[0042]由此，从变换为极坐标的振幅信息中估计高次谐波成分来求出正确的位置，向位置检测器提供自身检测信息校正功能。检测精度的自我诊断在误差校正时为了排除预先测量使用检测单元各自的精度误差来进行保存等的作业而起作用、另外即使历时变化的高次谐波成分中有变化也不影响分度精度而对精度保持作出贡献。[0043]优选的是，根据校正所得到的上述位置检测器的输出来控制马达。[0044]为了解决上述的课题而达成第二目的，本实用新型是一种同步旋转变压器，具备 定子，其具备沿环状定子基部的圆周方向等间隔地配置的定子极；以及转子，其相对于上述定子进行角度位移能够使与上述定子之间的间隙中的磁阻成分变化，该同步旋转变压器的特征在于，还具备位置调整单元，该位置调整单元用于调整卷绕在上述定子极上的各相的绕组的位置。根据这样的结构，能够确保高精度的绝对精度、且实现产品之间的互换性。[0045]优选是，上述位置调整单元是形成能插入配合于定子极的形状的绕线管。通过使用绕线管能够高精度地调整绕组的安装位置。[0046]优选是，上述绕线管具备有安装位置的防松弛机构。作为安装位置的防松弛机构， 例如优选是突出设置在线轴中空内部的突起部等。[0047]在本实用新型的位置调整方法中，进行上述位置调整单元的位置调整使得利萨如图形大致成为正圆，该利萨如图形是向示波器输入对从上述绕组输出的旋转变压器信号进行变化所得到的两相信号而获得的。通过利用两相信号能够容易地进行绕组位置的调整。[0048]在本实用新型的位置调整方法中，进行上述位置调整单元的位置调整使得对从上述绕组输出的旋转变压器信号进行变换所得到的速度信号大致呈一条直线。通过利用速度信号能够容易地进行绕组位置的调整。[0049]在本实用新型的位置调整方法中，进行上述位置调整单元的位置调整使得数字位置信号与表示上述同步旋转变压器的角度位置的基准的位置检测器所输出的位置信号之间的偏差为规定值以下，该数字位置信号是对从上述绕组输出的旋转变压器信号进行变换所得到。通过比较旋转变压器所输出的数字位置信号和位置检测器所输出的基准信号能够容易地进行绕组位置的调整。[0050]为了解决上述的课题而达成第三目的，轴心位置调整方法是调整单极旋转变压器的定子的轴心位置的方法，该单极旋转变压器中转子旋转一圈则转子与定子之间的间隙的磁阻的基波成分为一个周期，代替上述转子而将圆周等分地配置有多个齿的轴心调整用转子与定子同心配置，通过使轴心调整用转子进行旋转来将从卷绕在定子上的定子线圈输出的旋转变压器信号变换为两相信号，根据将两相信号输入到示波器所获得的波形来调整上述定子的轴心位置。通过使具备多个齿的轴心调整用转子安装在定子来进行旋转能够在轴心调整用转子旋转一圈中检测出多个周期的旋转变压器信号，因此优选于定子的轴心位置调整。另外，通过观测·显示在示波器上的波形能够容易地判别定子的轴心偏移方向。[0051]希望形成轴心调整用转子使得当设轴心调整用转子的齿数为N、设定子的定子极数为K、设X为I以上的整数、设M为相数(3以上的整数)时满足N=KX (X±l/M)的关系。 由此，能够在轴心调整用转子旋转一圈中检测出多个周期的旋转变压器信号。[0052]为了解决上述的课题而达成第三目的，轴心位置调整方法是调整单极旋转变压器的定子的轴心位置的方法，该单极旋转变压器中转子旋转一圈则转子与定子之间的间隙的磁阻的基波成分为一个周期的，通过代替上述转子而将轴心调整用转子与定子同心配置使轴心调整用转子与定子的间隙大致固定，将从卷绕在定子上的定子线圈输出的旋转变压器信号变换为两相信号，根据将两相信号输入到示波器所获得的波形来调整上述定子的轴心位置。根据该方法，通过观测显示在示波器上的波形能够容易地判别定子的轴心偏移方向， 因此优选于定子的轴心调整。[0053]为了解决上述的课题而达成第四目的，提供一种角度检测装置，检测产生齿槽转矩的马达的转轴的旋转角度，该角度检测装置的特征在于，具备多个旋转变压器，其分别构成为输出与上述马达的上述转轴的旋转角度位置相应的信号、其具有互不相同的极数； 校正量获取单元，其在每个规定的测量点测量以上述多个旋转变压器中的多极侧的输出为基准的少极侧的旋转变压器的输出误差，根据该测量的结果获取每个上述测量点的校正量；保存单元，其保存所获取的上述校正量；以及校正单元，其针对各上述测量点，根据保存在上述保存单元中的与每个上述测量点对应的上述校正量来校正上述少极侧的旋转变压器的输出，其中，各上述测量点分别是在关闭了上述马达的伺服的情况下上述转轴不发生旋转的旋转角度位置。[0054]其结果在该角度检测装置中，在测量以多极侧的输出为基准的少极侧的旋转变压器的输出误差时，在将马达的伺服设为关闭状态的情况下转轴也不会由于齿槽转矩的影响而旋转，因此能够获取各测量点中的正确的校正量。因而，能够根据该校正量高精度地校正少极侧的旋转变压器的输出。[0055]优选的是，上述少极侧的旋转变压器的基准位置设定在当关闭了上述马达的伺服的情况下上述转轴不发生旋转的上述旋转角度位置。[0056]另外，本实用新型的角度检测方法检测产生齿槽转矩的马达的转轴的旋转角度， 其特征在于，构成为分别输出与上述马达的上述转轴的旋转角度位置相应的信号，具备在每个规定的测量点中测量以具有相互不同的极数的多个旋转变压器中的多极侧的输出为基准的少极侧的旋转变压器的输出误差，根据该测量的结果获取每个上述测量点的校正量并保存的第一步骤、以及针对各上述测量点，根据保存在上述保存单元中的与每个上述测量点对应的上述校正量校正上述少极侧的旋转变压器的输出的第二步骤，各上述测量点分别是在关闭了上述马达的伺服的情况下上述转轴不发生旋转的旋转角度位置。[0057]其结果根据该角度检测方法，在测量多极侧的输出为基准的少极侧的旋转变压器的输出误差时，在将马达的伺服设为关闭状态的情况下转轴也不会由于齿槽转矩的影响而旋转，因此能够获取各测量点中的正确的校正量。因而，能够根据该校正量高精度地校正少极侧的旋转变压器的输出。[0058]实用新型的效果根据本实用新型，能够提供一种能够自动地进行误差校正的位置检测器。另外，根据本实用新型，能够提供一种确保更高精度的绝对精度、用于以简单的结构实现产品间的互换性的同步旋转变压器。另外，根据本实用新型，能够提供一种高精度地校正了旋转变压器定子的轴心偏移的旋转变压器。另外，根据本实用新型，能够提供一种可靠性高的角度位置检测装置。


[0060]图1是实施方式I所涉及的位置检测器的框图。[0061]图2是用于作为比较例而表示的位置检测方式及其校正方法的说明的检测器框图。[0062]图3是表示用于获得应该保存在图2的校正用ROM中的数据的测量装置的一个例子的图。[0063]图4是单相励磁/两相输出方式的旋转变压器的基本概念图。[0064]图5是表示循迹方式的RDC的基本结构的一个例子的图。[0065]图6是表示在理想的信号的情况下实施方式I所涉及的检测误差的估计原理的说明图。[0066]图7是表示在包含有高次谐波成分的情况下实施方式I所涉及的检测误差的估计原理的说明图。[0067]图8是说明包含有高次谐波成分、并且Θ的关系的说明图。[0068]图9是表示在高次谐波成分存在的情况下对实施方式I所涉及的检测位置的振幅的波形的一个例子的图。[0069]图10是表示实施方式I所涉及的马达的控制的例子的图。[0070]图11是表示图10的马达的结构的一个例子的图。[0071]图12是直接驱动马达系统的结构图。[0072]图13是直接驱动马达的截面结构图。[0073]图14是绝对位置检测用旋转变压器的截面结构图。[0074]图15是相对位置检测用旋转变压器的截面结构图。[0075]图16是绕线管的说明图。[0076]图17是绕线管的截面图。[0077]图18是绕线管的透视图。[0078]图19是以旋转变压器信号的传递路径为中心的电气系统的概要结构图。[0079]图20是A相旋转变压器信号的波形图。图21是由示波器观察的利萨如图形。[0081]图22是由示波器观察的利萨如图形。[0082]图23是速度信号的波形图。[0083]图24是速度信号的波形图。[0084]图25是安装了轴心调整用转子的单极旋转变压器的截面图。[0085]图26是以往的单极旋转变压器的截面图。[0086]图27是具备旋转变压器的驱动单元的电路结构图。[0087]图28A 图28D是显示在示波器上的X-Y波形的说明图。[0088]图29是安装了轴心调整用转子的单极旋转变压器的截面图。[0089]图30A 图30D是显示在示波器上的X-Y波形的说明图。[0090]图31是定子单体的单极旋转变压器的截面图。[0091]图32是速度信号的波形图。[0092]图33是表示绝对精度与速度脉动幅度的关系的图。[0093]图34A 图34B是显示在示波器上的X-Y波形的说明图。[0094]图35是表示本实施方式的直接驱动马达的结构的截面图。[0095]图36是表示单极旋转变压器的结构的俯视图。[0096]图37是单极旋转变压器的状态绕组的连线图。[0097]图38是表示多极旋转变压器的结构的俯视图。[0098]图39是多极旋转变压器的状态绕组的连线图。[0099]图40是表示角度位置检测装置中的驱动单元的结构的框图。[0100]图41是表示检测电路部的硬件结构的框图。[0101]图42是表示经过数字变换的旋转变压器信号的波形的波形图。[0102]图43是用于齿槽转矩的说明的概念图。[0103]图44是表示位置检测坐标与马达坐标的关系的概念图。[0104]图45是表不校正量计算处理过程的流程图。[0105]图46是表示位置检测处理过程的流程图。[0106]附图标记说明[0107]50 :绝对位置检测用旋转变压器；60 :相对位置检测用旋转变压器；51、61 :旋转变压器定子；51a、61 :定子基部；52、62 :定子极；54、64 :旋转变压器转子；70 :绕线管；110 驱动单元；111 :发送器；112 :放大器；113 :电流电压变换器；114 :三相/两相变换器；115 移相器；116 R/D变换器；117 =CPU ；118 :功率放大器；119 DD马达；120 :角度位置检测电路；121 :伺服驱动器；122 :示波器；130 :单极旋转变压器；131 :旋转变压器转子；132 :旋转变压器定子；133 :定子极；134 :绕线管；135 :轴心调整用转子；136 :齿；137 :轴心调整用转子；210 :直接驱动马达；220 :单极旋转变压器；230 :多极旋转变压器；240 :检测电路部；241 :电流电压变换器；242 :三相/两相变换器；243 :模拟开关；244 :位置检测电路； 250 :伺服驱动器；260 :驱动单元；261 =CPU ；263 :校正量保存存储器；1001a 1001c :绕组； 1100 :旋转变压器主体；1201 :振荡器;1202a 1202c :电流检测电阻;1203 :电阻；1210 :数字化用电路；1220 :处理部；1400 :高转矩马达。
具体实施方式
以下，参照附图详细地说明本实用新型。此外，并非通过用于实施本实用新型的方式(以下称为实施方式)来限定本实用新型。另外，下述实施方式中的结构要素中包含从业人员能够容易想到、但是实质上相同的要素。[0109](实施方式I)[0110]图1是实施方式I所涉及的位置检测器的框图。图示的位置检测器用于实现旋转变压器中的高次谐波导致的误差的自动校正，其包含作为电磁的检测主体部的旋转变压器主体1100、以及处理旋转变压器输出信号的电路而构成。[0111]旋转变压器主体1100在图示的例子中为三相的情况，具有相A、相B、相C的各绕组lOOlalOOlc。在旋转变压器形无刷旋转变压器的情况下，具备旋转变压器部、定子线圈、 以及转子绕组，能够设为由相当于刷的旋转变压器部进行向转子绕组的电压施加、来自转子绕组的与旋转角相应的电压的取出的结构。在可变电抗(VR)类型的情况下，能够设为不需要转子绕组的结构。[0112]在实施方式I中，不受限定而采用后者的类型，因而在这种情况下，上述绕组 lOOlalOOlc是卷绕在定子上的绕组，这些作为检测绕组而起作用。[0113]关于绕组lOOlalOOlc向定子的卷绕等，具体地说能够设为如下结构使用具有齿的转子、并且使用与此相对置而具有多个极片的定子，在定子极片上向半径方向突出形成齿，在各定子极片上形成绕组。多极(多磁极)结构的旋转变压器在要在旋转一圈的过程中高精度地进行分割的情况下更有效。转子的旋转位置的检测能够通过检测流过绕组的电流来进行，将定子线圈连接在恒流恒压源来提供交流而能够检测当转子旋转时的感抗的变化来取出与旋转角相应的检测输出(当定子极片齿和转子的齿匹配时，被励磁的定子极片的绕组的电感与齿非匹配时相比变高，能够利用电感的该变化来进行检测)。[0114]图1的检测电路系设置有作为交流源的振荡器1201、并且使用了电流检测用的电阻1202a 1202c。旋转变压器主体1100的各绕组IOOla IOOlc的各一端连接在上述振荡器1201的一端，各绕组lOOlalOOlc的各另一端分别经由各相的串联的电流检测电阻 1202a 1202c来接地、并且振荡器1201的另一端也经由电阻1203来接地。[0115]各绕组IOOla IOOlc与各电流检测电阻1202a 1202c的各个连接点连接在电路 1210，根据各连接点中的信号而产生在各电流检测电阻1202a 1202c的两端的电压作为各自的相输入而向电路1210提供，另外上述振荡器1201与电阻1203的连接点连接在电路 1210的基准信号输入端。来自旋转变压器主体1100的三相的输出表现为串联连接在各相的电阻1202a 1202c中的电压下降，因此为了用于检测通过各相的绕组IOOla IOOlc而流过的电流来取出表示转子的旋转位置的信号而提供给电路1210。[0116]利用伴随转子的旋转的电感的变化来进行位置检测，因此向电路1210的输入是模拟信号。构成旋转变压器的信号处理系的一部分的上述电路1210产生数字位置信息，因此由高速的A/D转换器和采样电路构成，用于将三相和载波信号通过高速的A/D转换器、采样电路进行数字化。[0117]来自电路1210的数字输出作为数据而提供的处理部1220包含CPU、DSP等的处理器而构成，设置在检测器用板上。在图示的情况下，由于不是两相的旋转变压器而是三相， 因此处理部1220中的处理包括来自由旋转变压器主体1100获得的三相的输入的三相/两相变换处理、另外除了将两相信号从正交坐标变换为极坐标的极坐标变换处理之外还包括为了检测位置与实际位置之间的位置的偏移校正而利用振幅信息并根据振 幅成分估计检测误差来实现使用旋转变压器中的高次谐波导致的误差的自动校正处理。即，图1所示的结构的位置检测器具有在该位置检测器中由自己自身来校正检测精度的功能。[0118]以下，参照图疒图9更具体地说明它。[0119]首先，图2是用于作为比较例而表示的位置检测方式及其校正方法的说明的检测器框图。此外，对于图2中与图1相同的结构要素等附加相同的参照标记。[0120]在图2中，作为比较例而与图1相同，旋转变压器主体1100是三相，因而在这种情况下，旋转变压器连接在三相两相变换器1250，另外经由三相两相变换器1250连接了 RCD(旋转变压器/数字变换器)1260。来自三相两相变换器1250的sin输出、cos输出提供给RDC 1260、另一方面振荡器1201与电阻1203的连接点连接在RDC 1260，该连接点的信号作为基准信号而输入在RDC 1260。[0121]参照标记1300表示校正用R0M，关于它的详细结构将后述。[0122]由于数字化，与原来作为模拟检测器的旋转变压器进行组合而使用RDC的图2的位置检测方式的检测器中的动作原理能够将两个信号从正交坐标变换为极坐标并使用其相位成分来进行位置检测，在图2中由包含旋转变压器主体1100和RDC 1260的电路系来构成位置检测器整体。[0123]为了对RDC和与其组合使用的旋转变压器的基本原理进行叙述，首先最简单的旋转变压器是只有两相的旋转变压器，当关注励磁方式时大致分为单相励磁/两相输出的方式和两相励磁/单相输出的方式。通过根据转子的旋转位置取出感应的电压并根据它求出旋转角而进行位置检测。[0124]图4表示前者的方式的情况下的概念图，在这种情况下的输入输出关系在旋转角为Θ时以下式表示。[0125]励磁
权利要求1.一种同步旋转变压器，具备定子，其具备沿环状定子基部的整个圆周方向等间隔地配置的定子极；以及转子，其相对于上述定子进行角度位移，能够使上述转子与上述定子之间的间隙中的磁阻成分变化，该同步旋转变压器的特征在于， 还具备位置调整单元，该位置调整单元用于调整卷绕在上述定子极上的各相绕组的位置， 上述位置调整单元是形成能够插入配合于上述定子极的形状的绕线管。
2.根据权利要求1所述的同步旋转变压器，其特征在于， 上述绕线管具备安装位置的防松弛机构。
3.根据权利要求1或2所述的同步旋转变压器，其特征在于， 上述位置调整单元进行位置调整使得利萨如图形大致成为正圆，该利萨如图形是向示波器输入对从上述绕组输出的旋转变压器信号进行变换所得到的两相信号而获得的。
4.根据权利要求1或2所述的同步旋转变压器，其特征在于， 上述位置调整单元进行位置调整使得对从上述绕组输出的旋转变压器信号进行变换所得到的速度信号大致呈一条直线。
5.根据权利要求1或2所述的同步旋转变压器，其特征在于， 上述位置调整单元进行位置调整使得数字位置信号与表示上述同步旋转变压器的角度位置的基准的位置检测器所输出的位置信号之间的偏差为规定值以下，该数字位置信号是对从上述绕组输出的旋转变压器信号进行变换所得到的。
6.—种旋转变压器,其特征在于， 具备单极旋转变压器的定子，该单极旋转变压器中转子旋转一圈则上述转子与定子之间的间隙的磁阻的基波成分成为一个周期，代替上述转子而将圆周等分地配置有多个齿的轴心调整用转子与上述定子同心配置，通过旋转上述轴心调整用转子来将从卷绕在上述定子上的定子线圈输出的旋转变压器信号变换为两相信号，根据将上述两相信号输入到示波器所获得的波形来调整上述定子的轴心位置。
7.根据权利要求6所述的旋转变压器，其特征在于， 当设上述轴心调整用转子的齿数为N、设上述定子的定子极数为K、设X为I以上的整数、设M为相数时，N=KX (X±l/M)，其中，上述M为3以上的整数。
8.—种旋转变压器,其特征在于， 具备单极旋转变压器的定子，该单极旋转变压器中转子旋转一圈则上述转子与定子之间的间隙的磁阻的基波成分成为一个周期，代替上述转子而将没有形成突起物的轴心调整用转子与上述定子同心配置，从而使上述轴心调整用转子与上述定子之间的间隙大致固定，将从卷绕在上述定子上的定子线圈输出的旋转变压器信号变换为两相信号，根据将上述两相信号输入到示波器所获得的波形来调整上述定子的轴心位置。
9.一种角度检测装置，检测产生齿槽转矩的马达的转轴的旋转角度，该角度检测装置的特征在于，具备 多个旋转变压器，其分别构成为输出与上述马达的上述转轴的旋转角度位置相应的信号，并且具有互不相同的极数； 校正量获取单元，其在每个规定的测量点测量以上述多个旋转变压器中的多极侧的输出为基准的少极侧的旋转变压器的输出误差，根据该测量的结果获取每个上述测量点的校正量，其中，各上述测量点分别是在关闭了上述马达的伺服的情况下上述转轴不发生旋转的旋转角度位置；保存单元，其保存所获取的上述校正量；以及校正单元，其针对各上述测量点，根据保存在上述保存单元中的与每个上述测量点对应的上述校正量来校正上述少极侧的旋转变压器的输出。
10.根据权利要求9所述的角度检测装置，其特征在于，上述少极侧的旋转变压器的基准位置设定在当关闭了上述马达的伺服的情况下上述转轴不发生旋转的上述旋转角度位置。
专利摘要本实用新型提供一种同步旋转变压器、旋转变压器以及角度检测装置，同步旋转变压器用于确保更高精度的绝对精度且以简单的结构实现产品之间的互换性，旋转变压器高精度地校正旋转变压器定子的轴心偏移，角度检测装置可靠性高。位置检测器使用具有正交性的两相信号来进行位置检测，通过将两相信号变换为极坐标并利用振幅信息估计高次谐波成分，求出校正值来校正检测位置与实际位置之间的位置的偏移。
文档编号G01B7/30GK202855522SQ20122043009
公开日2013年4月3日 申请日期2012年8月27日 优先权日2012年8月27日
发明者太田裕介, 小泉和则, 丸山正幸, 渡边逸男 申请人:日本精工株式会社