專(zhuān)利名稱(chēng):角度檢測(cè)裝置及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種角度檢測(cè)裝置及其制造方法。
背景技術(shù):
以往,這種旋轉(zhuǎn)變壓器具有定子和轉(zhuǎn)子,根據(jù)轉(zhuǎn)子相對(duì)于定子的旋轉(zhuǎn)位置,定 子和轉(zhuǎn)子之間的互感發(fā)生變化,利用該特性,輸出與轉(zhuǎn)子相對(duì)于定子的旋轉(zhuǎn)角度相對(duì)應(yīng) 的輸出信號(hào)。圖24是用于說(shuō)明現(xiàn)有的旋轉(zhuǎn)變壓器而示出的圖。圖24(a)是表示現(xiàn)有的旋轉(zhuǎn)變 壓器結(jié)構(gòu)的圖,圖24(b)是用于說(shuō)明現(xiàn)有的旋轉(zhuǎn)變壓器各槽中的繞組結(jié)構(gòu)而示出的圖。如圖24(a)所示,現(xiàn)有的旋轉(zhuǎn)變壓器10是可變磁阻型旋轉(zhuǎn)變壓器,具備定子 11, 1相勵(lì)磁繞組14及2相檢測(cè)繞組(SIN檢測(cè)繞組16及COS檢測(cè)繞組17 (圖24 (a)中 未圖示))繞在凸極13上;及轉(zhuǎn)子15,被設(shè)置為相對(duì)于定子11旋轉(zhuǎn)自如。轉(zhuǎn)子15是只 有鐵芯沒(méi)有繞組的偏心轉(zhuǎn)子,轉(zhuǎn)子15與定子11之間的氣隙磁導(dǎo)相對(duì)于旋轉(zhuǎn)角度θ以正 弦波狀變化。因此,根據(jù)現(xiàn)有的旋轉(zhuǎn)變壓器10,如圖24(b)所示,通過(guò)測(cè)量上述的氣隙 磁導(dǎo),能夠高精度地檢測(cè)出旋轉(zhuǎn)角度。另外,在現(xiàn)有的旋轉(zhuǎn)變壓器10中,2相檢測(cè)繞組(SIN檢測(cè)繞組16及COS檢測(cè) 繞組17)在各槽12內(nèi)以一個(gè)槽距(不會(huì)出現(xiàn)跳槽,按順序?qū)⒗@組放入各槽的狀態(tài))而卷 繞(圖24(a)中未圖示),而且,如圖24(b)所示,以其感應(yīng)電壓分布分別成為正弦波分 布的方式而被分布卷繞(其繞組的匝數(shù)(量)也呈正弦波分布狀)。因此,根據(jù)現(xiàn)有的旋轉(zhuǎn)變壓器10,通過(guò)降低輸出電壓中所含有的從低次至高次 的諧波次數(shù),能夠提高旋轉(zhuǎn)角度的檢測(cè)精度。但是,現(xiàn)有的旋轉(zhuǎn)變壓器10由于具有圖24(a)所示的結(jié)構(gòu),因此,在凸極上卷 繞勵(lì)磁繞組和檢測(cè)繞組比較困難,例如,自動(dòng)繞線機(jī)的結(jié)構(gòu)會(huì)變得復(fù)雜。于是,例如在 專(zhuān)利文獻(xiàn)1及專(zhuān)利文獻(xiàn)2中公開(kāi)了如下角度檢測(cè)裝置,在設(shè)置于定子側(cè)的線圈骨架上設(shè)置 勵(lì)磁繞組及檢測(cè)繞組,或者在定子側(cè)將勵(lì)磁繞組和檢測(cè)繞組印刷、設(shè)置于多層印制電路 板上,另一方面用金屬板等來(lái)形成凸極及轉(zhuǎn)子。專(zhuān)利文獻(xiàn)1 日本國(guó)特開(kāi)2000-292119號(hào)公報(bào)專(zhuān)利文獻(xiàn)2 日本國(guó)特開(kāi)2000-292120號(hào)公報(bào)
發(fā)明內(nèi)容
但是,在專(zhuān)利文獻(xiàn)1及專(zhuān)利文獻(xiàn)2中公開(kāi)的角度檢測(cè)裝置中,零部件較多,存在 難以降低角度檢測(cè)裝置的制造成本以及難以提高可靠性的問(wèn)題。而且,在專(zhuān)利文獻(xiàn)1及 專(zhuān)利文獻(xiàn)2中公開(kāi)的角度檢測(cè)裝置中,由于定子的軛鐵是通過(guò)切取而形成的等,因此在 定子的內(nèi)徑側(cè)會(huì)存在突起,不利于提高定子間的磁效率,要進(jìn)一步提高檢測(cè)精度比較困難。本發(fā)明鑒于上述技術(shù)課題而進(jìn)行,其目的在于提供一種通過(guò)削減零部件數(shù)量來(lái)實(shí)現(xiàn)低成本化以及提高可靠性,同時(shí)使檢測(cè)精度進(jìn)一步提高的角度檢測(cè)裝置及其制造方法。為了解決上 述課題,本發(fā)明涉及一種角度檢測(cè)裝置,其包括,定子,具有形成 在由磁性材料構(gòu)成的平板上并通過(guò)折彎加工而豎起的多個(gè)凸極部,將各凸極部作為繞組 磁芯,設(shè)有勵(lì)磁用繞組元件及檢測(cè)用繞組元件;及轉(zhuǎn)子,由磁性材料構(gòu)成,被設(shè)置為 可相對(duì)于所述定子旋轉(zhuǎn),通過(guò)繞旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn),與所述各凸極部之間的氣隙磁導(dǎo)發(fā)生變 化。根據(jù)本發(fā)明,由于通過(guò)將具有形成在平板上的多個(gè)凸極部的定子折彎來(lái)使該多 個(gè)凸極部豎起,并將轉(zhuǎn)子設(shè)置為可相對(duì)于定子旋轉(zhuǎn),通過(guò)繞旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn),與所述各凸 極部之間的氣隙磁導(dǎo)發(fā)生變化,因此,能夠在不降低檢測(cè)精度的情況下,提供可大幅度 削減零部件數(shù)量、實(shí)現(xiàn)低成本化以及提高可靠性的角度檢測(cè)裝置。另外,在本發(fā)明涉及的角度檢測(cè)裝置中,也可以是內(nèi)轉(zhuǎn)子型,通過(guò)所述轉(zhuǎn)子的 旋轉(zhuǎn),所述轉(zhuǎn)子外側(cè)與所述各凸極部之間的氣隙磁導(dǎo)發(fā)生變化。根據(jù)本發(fā)明,能夠提供大幅度削減零部件數(shù)量、實(shí)現(xiàn)低成本化以及提高可靠性 的內(nèi)轉(zhuǎn)子型角度檢測(cè)裝置。另外,在本發(fā)明涉及的角度檢測(cè)裝置中,也可以是所述折彎加工后的所述定子 的最小內(nèi)徑為所述各凸極部處的內(nèi)徑。根據(jù)本發(fā)明,在內(nèi)轉(zhuǎn)子型角度檢測(cè)裝置中,通過(guò)以不形成定子內(nèi)徑側(cè)的突起的 方式形成凸極部,能夠通過(guò)經(jīng)由凸極部的磁回路來(lái)提高磁效率,增大角度檢測(cè)裝置的變 壓比。另外,在本發(fā)明涉及的角度檢測(cè)裝置中,也可以是外轉(zhuǎn)子型,通過(guò)所述轉(zhuǎn)子的 旋轉(zhuǎn),所述轉(zhuǎn)子內(nèi)側(cè)與所述各凸極部之間的氣隙磁導(dǎo)發(fā)生變化。根據(jù)本發(fā)明,能夠提供大幅度削減零部件數(shù)量、實(shí)現(xiàn)低成本化以及提高可靠性 的外轉(zhuǎn)子型角度檢測(cè)裝置。另外,在本發(fā)明涉及的角度檢測(cè)裝置中,也可以是所述折彎加工后的所述定子 的最大外徑為所述各凸極部處的外徑。根據(jù)本發(fā)明,在外轉(zhuǎn)子型角度檢測(cè)裝置中,通過(guò)以不形成定子外徑側(cè)的突起的 方式形成凸極部,能夠通過(guò)經(jīng)由凸極部的磁回路來(lái)提高磁效率,增大角度檢測(cè)裝置的變 壓比。另外,在本發(fā)明涉及的角度檢測(cè)裝置中,也可以是各凸極部的頂端形狀呈T字 形,在支撐各凸極部頂端部的支撐部周?chē)O(shè)置所述勵(lì)磁用繞組元件及所述檢測(cè)用繞組 元件。根據(jù)本發(fā)明,通過(guò)使設(shè)置有繞組元件的凸極部的頂端形狀呈T字形,對(duì)于轉(zhuǎn)子 的軸向推力方向偏移,能夠降低磁效率的變動(dòng)。由此,能夠降低繞組元件附近的磁通變 化的影響,提高轉(zhuǎn)子相對(duì)于定子的旋轉(zhuǎn)角度的檢測(cè)精度。而且,通過(guò)采用T字形作為凸 極部的頂端形狀,即使在增加凸極部數(shù)量的情況下,也能夠抑制經(jīng)過(guò)繞組磁芯的磁通減 少,因此可抑制檢測(cè)精度降低。另外,在本發(fā)明涉及的角度檢測(cè)裝置中,也可以是所述定子的材質(zhì)是普通鋼 SPCC,或者是機(jī)械結(jié)構(gòu)用碳鋼S45C。
根據(jù)本發(fā)明,作為定子的材質(zhì),通過(guò)采用易于保持彎曲加工精度以及可靠性的 SPCC或S45C,能夠用廉價(jià)的材料制造定子,提供成本低且可靠性高的角度檢測(cè)裝置。另外,在本發(fā)明涉及的角度檢測(cè)裝置中,可以包括輸出數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換器,數(shù) 字信號(hào)與對(duì)應(yīng)于所述轉(zhuǎn)子相對(duì)于所述定子的旋轉(zhuǎn)角度的來(lái)自所述繞組元件的輸出信號(hào)相 對(duì)應(yīng)。根據(jù)本發(fā)明,能夠提供實(shí)現(xiàn)低成本化以及提高可靠性,同時(shí)使檢測(cè)精度進(jìn)一步 提高,且輸出對(duì)應(yīng)于轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度的數(shù)字信號(hào)的角度檢測(cè)裝置。另外,本發(fā)明涉及一種角度檢測(cè)裝置的制造方法,包括折彎工序,進(jìn)行折彎 加工,將形成在由磁性材料構(gòu)成的平板上的定子的多個(gè)凸極部相對(duì)于平板面豎起;繞組 元件安裝工序,將所述多個(gè)凸極部的各凸極部作為繞組磁芯,在各凸極部上卷繞安裝勵(lì) 磁用繞組元件及檢測(cè)用繞組元件;及轉(zhuǎn)子安裝工序,安裝可相對(duì)于所述定子旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn) 子,轉(zhuǎn)子由磁性材料構(gòu)成,通過(guò)繞旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn),與所述各凸極部之間的氣隙磁導(dǎo)發(fā)生 變化。另外,在本發(fā)明涉及的角度檢測(cè)裝置的制造方法中,所述轉(zhuǎn)子安裝工序能夠?qū)?所述轉(zhuǎn)子安裝為通過(guò)所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn),所述轉(zhuǎn)子外側(cè)與所述各凸極部之間的氣隙磁導(dǎo) 發(fā)生變化。另外,在本發(fā)明涉及的角度檢測(cè)裝置的制造方法中,所述折彎工序能夠進(jìn)行折 彎加工,使所述折彎加工后的所述定子的最小內(nèi)徑為所述各凸極部處的內(nèi)徑。另外,在本發(fā)明涉及的角度檢測(cè)裝置的制造方法中,所述轉(zhuǎn)子安裝工序能夠?qū)?所述轉(zhuǎn)子安裝為通過(guò)所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn),所述轉(zhuǎn)子內(nèi)側(cè)與所述各凸極部之間的氣隙磁導(dǎo) 發(fā)生變化。另外,在本發(fā)明涉及的角度檢測(cè)裝置的制造方法中,所述折彎工序能夠進(jìn)行折 彎加工,使所述折彎加工后的所述定子的最大外徑為所述各凸極部處的外徑。另外,在本發(fā)明涉及的角度檢測(cè)裝置的制造方法中,也可以是所述定子的各凸 極部的頂端形狀呈T字形,在支撐各凸極部頂端部的支撐部周?chē)?,設(shè)置所述勵(lì)磁用繞組 元件及所述檢測(cè)用繞組元件。另外,在本發(fā)明涉及的角度檢測(cè)裝置的制造方法中,也可以是所述定子的材質(zhì) 是普通鋼SPCC,或者是機(jī)械結(jié)構(gòu)用碳鋼S45C。
圖1是本發(fā)明涉及的實(shí)施方式1中的旋轉(zhuǎn)變壓器的構(gòu)成例的立體圖。
圖2中圖2(a)是設(shè)置于實(shí)施方式1中的定子凸極部的勵(lì)磁用繞組元件的說(shuō)明圖; 圖2(b)是設(shè)置于實(shí)施方式1中的定子凸極部的檢測(cè)用繞組元件的說(shuō)明圖。圖3是圖1的旋轉(zhuǎn)變壓器的頂視圖。圖4是定子材質(zhì)的磁化特性的說(shuō)明圖。圖5是模式化表示實(shí)施方式1中的凸極部的形狀的說(shuō)明圖。圖6是實(shí)施方式1中的定子的頂視圖。圖7是實(shí)施方式1中的旋轉(zhuǎn)變壓器的制造方法的一個(gè)例子的流程圖。圖8是折彎沖壓加工前的實(shí)施方式1中的定子的立體圖。
圖9是折彎沖壓加工后的實(shí)施方式1中的定子的立體圖。圖10是實(shí)施方式1中的轉(zhuǎn)子的立體圖。
圖11是實(shí)施方式1中的角度檢測(cè)系統(tǒng)的構(gòu)成例的功能框圖。圖12是圖11的R/D轉(zhuǎn)換器的功能方框圖。圖13是實(shí)施方式1的第1變形例中旋轉(zhuǎn)變壓器的構(gòu)成例的立體圖。圖14是實(shí)施方式1的第2變形例中定子的構(gòu)成例的立體圖。圖15是實(shí)施方式1的第2變形例中旋轉(zhuǎn)變壓器的構(gòu)成例的立體圖。圖16是本發(fā)明涉及的實(shí)施方式2中旋轉(zhuǎn)變壓器的構(gòu)成例的立體圖。圖17是實(shí)施方式2中的定子的頂視圖。圖18是折彎沖壓加工前的實(shí)施方式2中的定子的立體圖。圖19是折彎沖壓加工后的實(shí)施方式2中的定子的立體圖。圖20是實(shí)施方式2中的轉(zhuǎn)子的立體圖。圖21是實(shí)施方式2的第1變形例中旋轉(zhuǎn)變壓器的構(gòu)成例的立體圖。圖22是實(shí)施方式2的第2變形例中定子的構(gòu)成例的立體圖。圖23是實(shí)施方式2的第2變形例中旋轉(zhuǎn)變壓器的構(gòu)成例的立體圖。圖24中圖24(a)是表示現(xiàn)有的旋轉(zhuǎn)變壓器結(jié)構(gòu)的圖。圖24(b)是表示現(xiàn)有的旋 轉(zhuǎn)變壓器的各槽中的繞組結(jié)構(gòu)的說(shuō)明圖。符號(hào)說(shuō)明100、400、480、700、1000、1300-旋轉(zhuǎn)變壓器;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-凸極部; 220a、 220b、 220c、 220d、 220e、 220f、 220g、 220h、 220j、 220k、 820a、 820b、 820c、 820d、820e、820f、820g、820h、820j、820k、820m、820n、820p、820q-繞組元件; 230、830-安裝孔;300、900-轉(zhuǎn)子;410、1010-多層基板;500-R/D 轉(zhuǎn)換器;502-環(huán) 路濾波器;504-雙極型壓控振蕩器VCO ; 506-加減計(jì)數(shù)器;508-ROM; 510-輸出處理 電路;512-信號(hào)發(fā)生電路;600-角度檢測(cè)系統(tǒng);ADDl-加法器;DAC1、DAC2-數(shù)字 模擬轉(zhuǎn)換器;DIF1、DIF2-差動(dòng)放大器;MUL1、MUL2、MUL3-乘法器。
具體實(shí)施例方式以下,參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。另外,以下說(shuō)明的實(shí)施方 式并不對(duì)記載于專(zhuān)利權(quán)利要求范圍的本發(fā)明的內(nèi)容進(jìn)行不當(dāng)?shù)南薅?。而且,以下說(shuō)明的 構(gòu)成不一定都是本發(fā)明必須的構(gòu)成條件。以下,作為本發(fā)明涉及的角度檢測(cè)裝置,以旋轉(zhuǎn)變壓器為例進(jìn)行說(shuō)明,但是本 發(fā)明并不局限于旋轉(zhuǎn)變壓器。(實(shí)施方式1)圖1表示本發(fā)明涉及的實(shí)施方式1中的旋轉(zhuǎn)變壓器的構(gòu)成例的立體圖。在圖1 中省略了配線的圖示。另外,在圖1中,雖然以具有10個(gè)凸極部、1相勵(lì)磁2相輸出型的旋轉(zhuǎn)變壓器為例進(jìn)行說(shuō)明,但是本發(fā)明并不局限于此。實(shí)施方式1中的旋轉(zhuǎn)變壓器100是所謂的內(nèi)轉(zhuǎn)子型的角度檢測(cè)裝置。即,轉(zhuǎn)子 設(shè)置在定子的內(nèi)側(cè),根據(jù)該轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度,來(lái)自設(shè)置于定子的檢測(cè)繞組的信號(hào)發(fā)生變 化。實(shí)施方式1中的旋轉(zhuǎn)變壓器100包括定子(stator) 200、轉(zhuǎn)子(rotor) 300。定子200 在由磁性材料構(gòu)成的環(huán)(ring)狀平板上具有相對(duì)于該平板面豎起的10個(gè)凸極部210a、 210b、210c、21 0d、210e、21 Of, 210g、210h、210j、210k。這些凸極部形成在環(huán)狀平板 內(nèi)側(cè)(內(nèi)徑側(cè))的邊緣,在各凸極部的面中,至少與轉(zhuǎn)子300相對(duì)的面不是平面,在沿轉(zhuǎn) 子300的旋轉(zhuǎn)軸方向觀察時(shí),被形成為是以位于環(huán)狀平板的內(nèi)徑側(cè)的點(diǎn)為中心的圓弧的 一部分。另外,將各凸極部作為繞組磁芯,設(shè)置有勵(lì)磁用繞組元件及檢測(cè)用繞組元件。 艮口,將凸極部210a作為繞組磁芯,設(shè)置有勵(lì)磁用及檢測(cè)用繞組元件220a;將凸極部210b 作為繞組磁芯,設(shè)置有勵(lì)磁用及檢測(cè)用繞組元件220b;將凸極部210c作為繞組磁芯,設(shè) 置有勵(lì)磁用及檢測(cè)用繞組元件220c;將凸極部210d作為繞組磁芯,設(shè)置有勵(lì)磁用及檢測(cè) 用繞組元件220d;將凸極部210e作為繞組磁芯,設(shè)置有勵(lì)磁用及檢測(cè)用繞組元件220e。 同樣,將凸極部210f作為繞組磁芯,設(shè)置有勵(lì)磁用及檢測(cè)用繞組元件220f;將凸極部 210g作為繞組磁芯,設(shè)置有勵(lì)磁用及檢測(cè)用繞組元件220g;將凸極部210h作為繞組磁 芯,設(shè)置有勵(lì)磁用及檢測(cè)用繞組元件220h;將凸極部210j作為繞組磁芯,設(shè)置有勵(lì)磁用 及檢測(cè)用繞組元件220j ;將凸極部210k作為繞組磁芯,設(shè)置有勵(lì)磁用及檢測(cè)用繞組元件 220k。定子200所具有的凸極部210a 210k是在預(yù)先形成于平板后,通過(guò)折彎沖壓加 工(廣義地說(shuō)是折彎加工)而相對(duì)于平板面大致垂直地豎起的。另外,在定子200上形成有多個(gè)安裝孔230(圖1中為5個(gè)),該孔在其圓周方向 上長(zhǎng)于其半徑方向。且構(gòu)成為,使未圖示的固定元件穿過(guò)這些安裝孔230后,安裝在用 于固定旋轉(zhuǎn)變壓器100的固定板上。這樣,通過(guò)在定子200的圓周方向上較長(zhǎng)地形成安 裝孔230,相對(duì)于轉(zhuǎn)子300的旋轉(zhuǎn)方向,能夠容易地對(duì)旋轉(zhuǎn)變壓器100的固定位置進(jìn)行微調(diào)。轉(zhuǎn)子300由磁性材料構(gòu)成,被設(shè)置為相對(duì)于定子200旋轉(zhuǎn)自如。更加具體地說(shuō), 轉(zhuǎn)子300被設(shè)置為可相對(duì)于定子200旋轉(zhuǎn),通過(guò)轉(zhuǎn)子300繞旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn),與定子200的 各凸極部之間的氣隙磁導(dǎo)發(fā)生變化。在此,針對(duì)繞組元件進(jìn)行說(shuō)明,該繞組元件用于將通過(guò)轉(zhuǎn)子300的旋轉(zhuǎn)而從檢 測(cè)繞組中輸出的檢測(cè)信號(hào)取出。圖2(a)、圖2(b)表示設(shè)置于定子200的凸極部上的繞組元件的說(shuō)明圖。圖2(a) 表示勵(lì)磁用繞組元件的說(shuō)明圖,圖2(b)表示檢測(cè)用繞組元件的說(shuō)明圖。圖2(a)、圖2(b) 是在圖1的轉(zhuǎn)子300的旋轉(zhuǎn)軸方向上觀察旋轉(zhuǎn)變壓器10的俯視圖,對(duì)于與圖1相同的部 分使用相同的符號(hào),適當(dāng)省略說(shuō)明。在圖2(a)中,用波浪線模式化表示作為勵(lì)磁用繞組 元件的勵(lì)磁繞組的卷繞方向;在圖2(b)中,用波浪線模式化表示作為檢測(cè)用繞組元件的 檢測(cè)繞組的卷繞方向。如圖2(a)所示,勵(lì)磁用繞組元件設(shè)置為,相鄰的凸極部上設(shè)置的繞組元件的繞線方向相互反向。設(shè)置于各凸極部上的勵(lì)磁用繞組元件例如可以是線圈繞組。在這樣的 構(gòu)成勵(lì)磁用繞組元件的繞組Rl、R2之間給予勵(lì)磁信號(hào)。另外,如圖2(b)所示,為了獲得2相檢測(cè)信號(hào),檢測(cè)用繞組元件由2組繞組元 件組成。用于獲得2相檢測(cè)信號(hào)的第1相(例如SIN相)檢測(cè)信號(hào)的檢測(cè)用繞組元件, 例如從凸極部210a沿 反時(shí)針?lè)较蛑镣箻O部210j,在各凸極部上每隔一個(gè)而進(jìn)行卷繞。另 一方面,用于獲得2相檢測(cè)信號(hào)的第2相(例如COS相)檢測(cè)信號(hào)的檢用繞組元件,例 如從凸極部210k沿反時(shí)針?lè)较蛑镣箻O部210η,在各凸極部上每隔一個(gè)而進(jìn)行卷繞。第 1相檢測(cè)信號(hào)作為繞組Si、S3間的信號(hào)而被檢測(cè)出來(lái),第2相檢測(cè)信號(hào)作為繞組S2、S4 間的信號(hào)而被檢測(cè)出來(lái)。設(shè)置于各凸極部的檢測(cè)用繞組元件例如可以是線圈繞組。另外,在實(shí)施方式1中,勵(lì)磁用繞組元件的卷繞方向不局限于圖2(a)所示的方 向。而且,在實(shí)施方式1中,檢測(cè)用繞組元件的卷繞方向不局限于圖2(b)所示的方向。在具有以上結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)變壓器100中,通過(guò)轉(zhuǎn)子300相對(duì)于定子200的旋轉(zhuǎn),形 成如下所示的磁回路。圖3表示圖1的旋轉(zhuǎn)變壓器100的頂視圖。圖3是在圖1的轉(zhuǎn)子300的旋轉(zhuǎn)軸 方向上觀察旋轉(zhuǎn)變壓器100的俯視圖,對(duì)于與圖1或圖2相同的部分使用相同的符號(hào),適 當(dāng)省略說(shuō)明。圖3模式化表示當(dāng)轉(zhuǎn)子300相對(duì)于定子200處于旋轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)的某一時(shí)刻的磁通方 向。在圖3中,模式化表示經(jīng)過(guò)作為繞組磁芯的各凸極部的磁通方向,同時(shí),以波浪線 表示凸極部之間的磁通方向。在定子200的各凸極部上設(shè)置有繞組元件,當(dāng)轉(zhuǎn)子300旋轉(zhuǎn)時(shí),經(jīng)由轉(zhuǎn)子300, 在相鄰的凸極部之間則形成磁回路。在實(shí)施方式1中,如圖3所示,在各凸極部上設(shè)置 有繞組元件,相鄰的凸極部中通過(guò)的磁通方向相反。其結(jié)果,由于轉(zhuǎn)子300的旋轉(zhuǎn),隨 著與各凸極部之間的氣隙磁導(dǎo)的變化,在卷繞于各凸極部上的繞組元件中產(chǎn)生的電流也 發(fā)生變化,例如,可以使繞組元件中產(chǎn)生的電流波形為正弦波形。在具有上述結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)變壓器100中,由磁性材料構(gòu)成的定子200的材質(zhì),與疊 層電磁鋼板相比,更優(yōu)選普通鋼SPCC (1張鋼板)或機(jī)械結(jié)構(gòu)用碳鋼S45C(1張鋼板)。 SPCC (Steel Plate Cold Commercial)是 JIS G3141 規(guī)定的冷壓鋼板及鋼帶。S45C 是 JIS G 4051規(guī)定的機(jī)械結(jié)構(gòu)用碳鋼,含有0.45%左右的碳。圖4表示定子材質(zhì)的磁化特性的說(shuō)明圖。圖4的橫軸表示磁場(chǎng)強(qiáng)度(單位H[A/ m]),縱軸表示磁通密度(單位B[T])。在疊層電磁鋼板、SPCC或S45C等這樣的鋼板的情況下,如果磁場(chǎng)變強(qiáng),則在 某個(gè)磁場(chǎng)強(qiáng)度以上時(shí),磁通密度飽和。但是,若是疊層電磁鋼板,則能獲得較高的磁通 密度(Tl),而SPCC或S45C卻在更低的磁通密度下即達(dá)到飽和(T2)。S卩,采用疊層電 磁鋼板作為定子200的材料便可以獲得更高的磁通密度,其結(jié)果可以提高檢測(cè)信號(hào)的檢 測(cè)電平。因此,采用SPCC或S45C作為定子200的材料時(shí),由于磁通密度低,因此檢測(cè) 信號(hào)的檢測(cè)電平變低。但是,疊層電磁鋼板具有如下性質(zhì)不僅材料費(fèi)昂貴,而且在折彎沖壓加工中 經(jīng)不起彎曲,難以保持彎曲加工的精度以及可靠性。另一方面,SPCC或S45C則具有如 下性質(zhì)材料費(fèi)廉價(jià),在折彎沖壓加工中經(jīng)得起彎曲,容易保持彎曲加工的精度以及可靠性。因此,采用SPCC或S45C作為定子200的 材質(zhì),并通過(guò)折彎加工,如圖1所示地 豎起凸極部,通過(guò)這樣形成,能夠用廉價(jià)的材料制造定子200。另外,雖然檢測(cè)電平較 低,但并不是說(shuō)檢測(cè)精度下降,通過(guò)對(duì)檢測(cè)信號(hào)的檢測(cè)電平進(jìn)行放大等,能夠在不降低 檢測(cè)精度的情況下,實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)變壓器的低成本化。另外,在實(shí)施方式1中,各凸極部的頂端形狀呈T字形,優(yōu)選在支撐各凸極部頂 端部的支撐部周?chē)O(shè)置勵(lì)磁用繞組元件及檢測(cè)用繞組元件。圖5是模式化表示實(shí)施方式1中的凸極部形狀的說(shuō)明圖。圖5表示設(shè)置于環(huán)狀 平板面上的凸極部210a頂端部的俯視圖,但是其他的凸極部的形狀也與圖5相同。凸極部210a具有頂端部212a和支撐部214a,凸極部210a的頂端形狀形成為T(mén) 字形。這樣的頂端部212a及支撐部214a通過(guò)折彎加工而相對(duì)于平板面豎起。在相對(duì)于 平板面被豎起時(shí),與轉(zhuǎn)子300相對(duì)的頂端部212a的面的寬度(轉(zhuǎn)子300的旋轉(zhuǎn)方向的寬 度)Wl比與轉(zhuǎn)子300相對(duì)的支撐部214a的面的寬度(轉(zhuǎn)子300的旋轉(zhuǎn)方向的寬度)W2 大。圖2(a)所示的勵(lì)磁用繞組元件以及圖2(b)所示的檢測(cè)用繞組元件被設(shè)置為卷繞于 支撐部214a的外側(cè)。如此,通過(guò)使設(shè)置繞組元件的凸極部的頂端形狀呈T字形,對(duì)于轉(zhuǎn)子300的軸向 推力方向偏移,能夠降低磁效率的變動(dòng)。由此,能夠降低繞組元件附近的磁通變化的影 響,提高轉(zhuǎn)子300相對(duì)于定子200的旋轉(zhuǎn)角度的檢測(cè)精度。另外,通過(guò)采用T字形作為 凸極部的頂端形狀,即使在增加凸極部數(shù)量的情況下,也能夠抑制通過(guò)繞組磁芯的磁通 減少,因此可抑制檢測(cè)精度降低。如上所述,由于實(shí)施方式1中的旋轉(zhuǎn)變壓器100由定子200、轉(zhuǎn)子300及繞組元 件構(gòu)成,因此,與專(zhuān)利文獻(xiàn)1或?qū)@墨I(xiàn)2所示的用很多零部件制造結(jié)構(gòu)復(fù)雜的旋轉(zhuǎn)變壓 器的情況相比,能夠大幅度削減零部件數(shù)量,實(shí)現(xiàn)低成本化和提高可靠性。另外,作為定子200的材質(zhì),由于采用了對(duì)于折彎加工而言加工精度以及可靠 性高的廉價(jià)磁性材料,因此,能夠?qū)崿F(xiàn)旋轉(zhuǎn)變壓器100的低成本化。圖6表示實(shí)施方式1中的定子200的頂視圖。在圖6中,對(duì)于與圖1相同的部 分使用相同的符號(hào),適當(dāng)省略說(shuō)明。實(shí)施方式1中的定子200如圖6所示,由于通過(guò)折彎沖壓加工而將凸極部相對(duì)于 平板面豎起,因此在定子200的內(nèi)徑側(cè)不存在突起。S卩,折彎加工后的定子200的最小 內(nèi)徑是各凸極部處的內(nèi)徑dl。更具體地說(shuō),在定子200的內(nèi)徑中,各凸極部處的內(nèi)徑dl 比定子200的內(nèi)徑中相鄰的兩個(gè)凸極部之間處的內(nèi)徑d2小。這樣,通過(guò)以不形成定子 200內(nèi)徑側(cè)的突起的方式形成凸極部,能夠通過(guò)經(jīng)由凸極部的磁回路來(lái)提高磁效率,增大 旋轉(zhuǎn)變壓器100的變壓比。如上所述,根據(jù)實(shí)施方式1,能夠在不降低檢測(cè)精度的情況下實(shí)現(xiàn)低成本化以及 提高可靠性,同時(shí)能增大變壓比。下面,對(duì)具有上述結(jié)構(gòu)并能得到上述效果的實(shí)施方式1中的旋轉(zhuǎn)變壓器100的制 造方法進(jìn)行說(shuō)明。圖7表示實(shí)施方式1中的旋轉(zhuǎn)變壓器100的一例制造方法的流程圖。例如,旋 轉(zhuǎn)變壓器100的制造裝置按照?qǐng)D7所示的流程執(zhí)行各工序的處理。圖8表示折彎沖壓加工前的實(shí)施方式1中的定子200的立體圖。在圖8中,對(duì)于與圖1相同的部分使用相同的符號(hào),適當(dāng)省略說(shuō)明。圖9表示折彎沖壓加工后的實(shí)施方式1中的定子200的立體圖。在圖9中,對(duì) 于與圖8相同的部分使用相同的符號(hào),適當(dāng)省略說(shuō)明。圖10表示實(shí)施方式1中的轉(zhuǎn)子300的立體圖。實(shí)施方式1中的旋轉(zhuǎn)變壓器100如下制造首先,在定子形狀加工工序中對(duì)定子 200的形狀進(jìn)行加工(步驟S10)后,在折彎沖壓加工工序(折彎工序)中,將平板狀的 定子200的凸極部折彎,使多個(gè)凸極部相對(duì)于平板面豎起(步驟S12)。然后,作為繞組 元件安裝工序,將在步驟S12中豎起的凸極部210a 210k這些各凸極部作為繞組磁芯, 在各凸極部的外側(cè)設(shè)置繞組元件(步驟S14)。S卩,在步驟SlO定子形狀加工工序中,為了進(jìn)行步驟S12折彎沖壓加工,如圖8 所示,通過(guò)沖壓加工,在材質(zhì)為普通鋼SPCC或機(jī)械結(jié)構(gòu)用碳鋼S45C的由磁性材料構(gòu)成 的環(huán)狀平板的內(nèi)徑側(cè)邊緣,形成凸極部210a 210k以及安裝孔230,從而形成定子200 的形狀。此時(shí),如在圖5中所說(shuō)明的那樣,定子200被形成為凸極部210a 210k這 些各凸極部的頂端形狀呈T字形。 而且,如圖9所示,在步驟S12中加工為通過(guò)折彎沖壓加工,將在步驟SlO中 形成的多個(gè)凸極部豎起。其結(jié)果,凸極部210a 210k被豎起,相對(duì)于定子200的平板 面大致垂直。由此,定子200被形成為折彎加工后的定子200的最小內(nèi)徑為各凸極部 處的內(nèi)徑。在如此豎起的各個(gè)凸極部上,在支撐各凸極部頂端部的支撐部周?chē)?,設(shè)置勵(lì)磁 用繞組元件及檢測(cè)用繞組元件。然后,在其他工序中,如圖10所示,通過(guò)沖壓加工形成轉(zhuǎn)子300。在實(shí)施方式 1中,轉(zhuǎn)子300雖然是環(huán)狀的平板,但是在俯視時(shí),外徑側(cè)的外形輪廓線具有以2個(gè)周期 進(jìn)行變化的形狀。另外,作為轉(zhuǎn)子安裝工序,具有如圖10所示形狀的轉(zhuǎn)子300被設(shè)置于 定子200的內(nèi)徑側(cè),可相對(duì)于定子200旋轉(zhuǎn)自如(步驟S16)。更具體地說(shuō),在轉(zhuǎn)子安裝 工序中,轉(zhuǎn)子300被設(shè)置為可相對(duì)于定子200旋轉(zhuǎn),通過(guò)轉(zhuǎn)子300繞旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn),轉(zhuǎn)子 300外側(cè)與定子200的各凸極部之間的氣隙磁導(dǎo)發(fā)生變化。圖1示出的實(shí)施方式1中的旋 轉(zhuǎn)變壓器100按照以上步驟完成制造。如上所述,根據(jù)實(shí)施方式1,能夠在不降低檢測(cè)精度的情況下,用簡(jiǎn)單的方法以 低成本制造零部件數(shù)量少的旋轉(zhuǎn)變壓器100。在實(shí)施方式1中,根據(jù)來(lái)自上述實(shí)施方式1中的旋轉(zhuǎn)變壓器100的2相檢測(cè)信 號(hào),能夠輸出對(duì)應(yīng)于旋轉(zhuǎn)角度的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。圖11表示實(shí)施方式1中的角度檢測(cè)系統(tǒng)的構(gòu)成例的功能框圖。另外,在圖11 中,雖然是在旋轉(zhuǎn)變壓器100外部設(shè)置有R/D轉(zhuǎn)換器,但也可以是旋轉(zhuǎn)變壓器100內(nèi)置
R/D轉(zhuǎn)換器。實(shí)施方式1中的角度檢測(cè)系統(tǒng)600包括上述的旋轉(zhuǎn)變壓器100和R/D轉(zhuǎn)換器(廣 義地說(shuō)是轉(zhuǎn)換器、轉(zhuǎn)換裝置)500。旋轉(zhuǎn)變壓器100包括定子以及被設(shè)置為可相對(duì)于該定 子旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子,在通過(guò)1相勵(lì)磁信號(hào)Rl、R2勵(lì)磁的狀態(tài)下,輸出與轉(zhuǎn)子相對(duì)于定子的旋 轉(zhuǎn)角度相對(duì)應(yīng)的2相檢測(cè)信號(hào)Sl S4。R/D轉(zhuǎn)換器500在對(duì)于旋轉(zhuǎn)變壓器100生成勵(lì) 磁信號(hào)Rl、R2的同時(shí),生成與來(lái)自旋轉(zhuǎn)變壓器100的2相檢測(cè)信號(hào)Sl S4對(duì)應(yīng)的數(shù)字信號(hào),并作為串行數(shù)據(jù)或并行數(shù)據(jù)輸出。
圖12表示圖11的R/D轉(zhuǎn)換器500的功能框圖。R/D轉(zhuǎn)換器500包括差動(dòng)放大器DIF1、DIF2、乘法器MULl MUL3、加法 器 ADDl、環(huán)路濾波器 502、雙極型壓控振蕩器 VCO (Voltage Controlled Oscillator) 504、 加減計(jì)數(shù)器506、只讀存儲(chǔ)器(Read Only Memory) 508、數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器DACl、DAC2、 輸出處理電路510、信號(hào)發(fā)生電路512。信號(hào)發(fā)生電路512生成勵(lì)磁信號(hào)Rl、R2,輸出針對(duì)旋轉(zhuǎn)變壓器100的勵(lì)磁信號(hào) ER1-R2。在下式中,Ve為振幅電壓,Wtl為頻率,t為時(shí)間。[公式1]ER1_R2 = Ve sin ω0 在以這樣的勵(lì)磁信號(hào)例示的狀態(tài)下,旋轉(zhuǎn)變壓器100輸出對(duì)應(yīng)于旋轉(zhuǎn)角度θ (t) 的2相檢測(cè)信號(hào)。在2相檢測(cè)信號(hào)中,檢測(cè)信號(hào)Si、S3的差分ES1_S3可表示為下式。另 夕卜,在2相檢測(cè)信號(hào)中,檢測(cè)信號(hào)S2、S4的差分ES2_S4可表示為下式。在下式中,L表 示變壓比。[公式2]ES1_S3 = L · Ve sin ω 0t · cos θ (t)ES2_S4 = L · Ve sin ω 0t · sin θ (t)差動(dòng)放大器DIFl將來(lái)自旋轉(zhuǎn)變壓器100的第1相檢測(cè)信號(hào)Si、S3的差分放大, 并輸出放大后的信號(hào)ES1_S3。差動(dòng)放大器DIF2將來(lái)自旋轉(zhuǎn)變壓器100的第2相檢測(cè)信號(hào) S2、S4的差分放大,并輸出放大后的信號(hào)ES2_S4。在ROM508中,保存有對(duì)應(yīng)于任意角度Φ (t)的sin信號(hào)以及cos信號(hào)的數(shù)字值, 數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器DACl輸出對(duì)應(yīng)于角度Φ (t)的sin信號(hào)的模擬值;數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器DAC2 輸出對(duì)應(yīng)于角度Φ (t)的cos信號(hào)的模擬值。因此,乘法器MUL1、MUL2分別輸出下式 所示的信號(hào)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生成的信號(hào)VI、V2生成信 號(hào)V3( = V1_V2)。其結(jié)果,加法器ADDl輸出如下式所示的信號(hào)V3。在下式中,已 將 “sinω,變換為 “-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,信號(hào)V3使用乘法器MUL3進(jìn)行同步檢波。同步檢波生成信號(hào)V4,信號(hào) V4通過(guò)使信號(hào)發(fā)生電路512生成的coWo^t+ π /2)與信號(hào)V3相乘而得出。信號(hào)V4可 表示為下式。[公式5]
權(quán)利要求
1.一種角度檢測(cè)裝置,其特征在于,包括定子,具有形成在由磁性材料構(gòu)成的平板上并通過(guò)折彎加工而豎起的多個(gè)凸極部, 將各凸極部作為繞組磁芯,設(shè)有勵(lì)磁用繞組元件及檢測(cè)用繞組元件;及轉(zhuǎn)子,由磁性材料構(gòu)成,被設(shè)置為可相對(duì)于所述定子旋轉(zhuǎn),通過(guò)繞旋轉(zhuǎn)軸的旋 轉(zhuǎn),與所述各凸極部之間的氣隙磁導(dǎo)發(fā)生變化。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的角度檢測(cè)裝置,其特征在于,其為內(nèi)轉(zhuǎn)子型,通過(guò)所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn),所述轉(zhuǎn)子外側(cè)與所述各凸極部之間的氣隙磁 導(dǎo)發(fā)生變化。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的角度檢測(cè)裝置,其特征在于,所述折彎加工后的所述定子的最小內(nèi)徑為所述各凸極部處的內(nèi)徑。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的角度檢測(cè)裝置,其特征在于,其為外轉(zhuǎn)子型,通過(guò)所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn),所述轉(zhuǎn)子內(nèi)側(cè)與所述各凸極部之間的氣隙磁 導(dǎo)發(fā)生變化。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的角度檢測(cè)裝置,其特征在于,所述折彎加工后的所述定子的最大外徑為所述各凸極部處的外徑。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任意一項(xiàng)所述的角度檢測(cè)裝置,其特征在于,各凸極部的頂端形狀呈T字形,在支撐各凸極部頂端部的支撐部周?chē)?,設(shè)置所述勵(lì) 磁用繞組元件及所述檢測(cè)用繞組元件。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任意一項(xiàng)所述的角度檢測(cè)裝置,其特征在于,所述定子的材質(zhì)是普通鋼SPCC,或者是機(jī)械結(jié)構(gòu)用碳鋼S45C。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任意一項(xiàng)所述的角度檢測(cè)裝置,其特征在于,包括輸出數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換器,數(shù)字信號(hào)與對(duì)應(yīng)于所述轉(zhuǎn)子相對(duì)于所述定子的旋轉(zhuǎn)角 度的來(lái)自所述繞組元件的輸出信號(hào)相對(duì)應(yīng)。
9.一種角度檢測(cè)裝置的制造方法,其特征在于,包括折彎工序,進(jìn)行折彎加工,將形成在由磁性材料構(gòu)成的平板上的定子的多個(gè)凸極部 相對(duì)于平板面豎起;繞組元件安裝工序,將所述多個(gè)凸極部的各凸極部作為繞組磁芯,在各凸極部上卷 繞安裝勵(lì)磁用繞組元件及檢測(cè)用繞組元件;及轉(zhuǎn)子安裝工序,安裝可相對(duì)于所述定子旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子,轉(zhuǎn)子由磁性材料構(gòu)成,通過(guò) 繞旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn),與所述各凸極部之間的氣隙磁導(dǎo)發(fā)生變化。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的角度檢測(cè)裝置的制造方法,其特征在于,所述轉(zhuǎn)子安裝工序?qū)⑺鲛D(zhuǎn)子安裝為通過(guò)所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn),所述轉(zhuǎn)子外側(cè)與所述 各凸極部之間的氣隙磁導(dǎo)發(fā)生變化。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的角度檢測(cè)裝置的制造方法,其特征在于,所述折彎工序進(jìn)行折彎加工,使所述折彎加工后的所述定子的最小內(nèi)徑為所述各凸 極部處的內(nèi)徑。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的角度檢測(cè)裝置的制造方法,其特征在于,所述轉(zhuǎn)子安裝工序安裝所述轉(zhuǎn)子,以便通過(guò)所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn),所述轉(zhuǎn)子內(nèi)側(cè)與所述 各凸極部之間的氣隙磁導(dǎo)發(fā)生變化。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的角度檢測(cè)裝置的制造方法,其特征在于,所述折彎工序進(jìn)行折彎加工,以便使所述折彎加工后的所述定子的最大外徑為所述 各凸極部處的外徑。
14.根據(jù)權(quán)利要求9至13中任意一項(xiàng)所述的角度檢測(cè)裝置的制造方法,其特征在于, 所述定子的各凸極部的頂端形狀呈T字形,在支撐各凸極部頂端部的支撐部周?chē)?,設(shè)置所述勵(lì)磁用繞組元件及所述檢測(cè)用繞組元件。
15.根據(jù)權(quán)利要求9至14中任意一項(xiàng)所述的角度檢測(cè)裝置的制造方法,其特征在于, 所述定子的材質(zhì)是普通鋼SPCC,或者是機(jī)械結(jié)構(gòu)用碳鋼S45C。
全文摘要
本發(fā)明提供一種角度檢測(cè)裝置,其包括定子(200),具有形成在由磁性材料構(gòu)成的平板上并通過(guò)折彎加工而豎起的多個(gè)凸極部,將各凸極部作為繞組磁芯,設(shè)有勵(lì)磁用繞組元件及檢測(cè)用繞組元件;轉(zhuǎn)子(300),由磁性材料構(gòu)成,被設(shè)置為可相對(duì)于所述定子旋轉(zhuǎn),通過(guò)繞旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn),與所述各凸極部之間的氣隙磁導(dǎo)發(fā)生變化。根據(jù)本發(fā)明的角度檢測(cè)裝置,能夠在不降低檢測(cè)精度的情況下,提供大幅度削減零部件數(shù)量、實(shí)現(xiàn)低成本化以及提高可靠性的角度檢測(cè)裝置。
文檔編號(hào)G01D5/245GK102027332SQ20098011748
公開(kāi)日2011年4月20日 申請(qǐng)日期2009年5月9日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月15日
發(fā)明者三村尚史, 岡田匡史, 北沢完治, 菊池良巳 申請(qǐng)人:多摩川精機(jī)株式會(huì)社