旋转角度传感器制造技术

本发明专利技术提供了一种旋转角度传感器，该旋转角度传感器包括旋转变压器定子（１３）和旋转变压器转子（１２），该旋转变压器定子（１３）具备被输入励磁信号的励磁线圈（２３）和输出检测信号的检测线圈，即正弦波线圈（２１）和余弦波线圈（２２），该旋转变压器转子（１２）位于与定子（１３）相对置的位置而进行旋转，该旋转角度传感器的特征在于，旋转变压器定子（１３）形成于定子板上，旋转变压器转子（１２）是平板状的转子板，定子板与转子板平行地相对置，转子板上形成有缺口部（１２ｂ）。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种旋转角度传感器，其具有定子和转子，其中，该定子具备输入励磁 信号的励磁线圈以及输出检测信号的检测线圈，该转子位于与上述定子相对置的位置而进 行旋转。
技术介绍
以往，在机器人的手等中使用有高输出的小型无刷电动机。为了控制机器人的小 型无刷电动机，需要正确掌握电动机的输出轴的旋转位置。这是由于在控制对定子的各线 圈的通电切换时需要正确掌握转子的旋转位置。特别是对于机器人的手，有时会要求较高 的位置精确度，因此希望正确进行通电切换的需求较为强烈。在对使机器人的手移动的电动机轴进行位置检测时，使用了能够小型化的旋转变 压器(Resolver)。旋转变压器被嵌入电动机的内部，直接安装在电动机的转子轴上。例如，在专利文献1的旋转变压器中，在金属制的旋转变压器转子的外周配置有 旋转变压器定子。旋转变压器定子顺次配置有将导线卷绕在向内周方向突出的齿部上而形 成的线圈。在这种形式的VR型旋转变压器中，需要使转子与定子之间的间隙周期性地进行 变化。这是由于，如果不这样做则配置于整周的线圈的输出会相互抵消，而无法得到适当的 检测输出。在专利文献1的旋转变压器中，以使转子与定子之间的间隙为正弦波曲线的方 式构成转子。由于专利文献1的旋转变压器通常使用8 IOkHz的频域的励磁信号，因此存在 以下问题线圈的匝数较多而线圈的外径尺寸变大，从而旋转变压器自身的直径方向尺寸 变大，并且旋转变压器转子的轴心方向上的长度也变长。在将其用于机器人的手驱动用的 电动机轴的情况下，电动机变大，从而成为问题。另外，专利文献1的技术是在8 IOkHz的频域下进行励磁，因此易于受到来自电 动机的干扰电磁噪声(例如，在电动机的旋转数为18000rpm、NS极为4对、6次电动机的情 况下，产生7. 2kHz频率的噪声)的影响，从而存在旋转变压器的角度检测精确度下降的问题。为了解决该问题，本申请人在专利文献2中提出了 (1)使用300 500kHz的高 频励磁信号，从而减少线圈的匝数；(2)通过印刷将励磁线圈形成于旋转变压器定子板上， 并通过印刷将检测线圈形成于旋转变压器转子板上，使旋转变压器定子板与旋转变压器转 子板相对置。由此，能够减小旋转变压器的径向尺寸，并且也缩短了旋转变压器的转子的轴 心方向的长度，从而实现在安装于电动机轴时能够缩小电动机整体尺寸的效果。专利文献1 日本特开2008-99519号公报专利文献2 日本特开2008-256486号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题然而，以往的专利文献1、2的技术中存在以下的问题。在专利文献2的技术中，在旋转变压器定子板上形成励磁线圈，在旋转变压器转 子板上形成检测线圈，在双方的平板上形成旋转式变压器线圈。一对旋转式变压器线圈具 有将由检测线圈产生的检测信号传递到旋转变压器定子侧的功能。但是，当使用旋转式变 压器线圈传递检测信号时，存在信号的传递效率低至1/100左右的问题。由此，存在S/N(信 噪比)降低的问题。在专利文献1的技术中，在旋转变压器定子侧形成励磁线圈和检测线圈，在旋转 变压器转子侧仅形成磁性体金属的齿，由于不使用旋转式变压器线圈，因此不存在该问题， 但是如上所述，仍有旋转变压器的直径方向的尺寸变大、并且旋转变压器的轴心方向的长 度也变长的问题。另外，需要使转子的外径尺寸例如正弦波曲线那样周期性地进行变化，但又存在 转子的制造成本较高的问题。另外，专利文献1的技术是在8 IOkHz的频域下进行励磁，因此易受到来自电动 机的干扰电磁噪声的影响，从而存在旋转变压器的角度检测精确度下降的问题。在此，在想要将专利文献2和专利文献1进行组合的情况下，在旋转变压器定子板 上形成励磁线圈和检测线圈。另一方面，需要在磁性金属制的旋转变压器转子板上形成凹 凸来形成周期性的间隙，而存在成本上升的问题。在专利文献2中，在1励磁、2输出的情况下，形成正弦波线圈和余弦波线圈作为检 测线圈。在此，正弦波线圈形成于正弦波线圈层，余弦波线圈形成于余弦波线圈层。但是，由于正弦波线圈层和余弦波线圈层是各自相分别地进行层叠的，因此正弦 波线圈与励磁线圈的间隙和余弦波线圈与励磁线圈的间隙是无法相同的，因此在旋转变压 器定子与旋转变压器转子的位置关系发生变化的情况下，所产生的检测信号中有可能产生 误差。例如，在旋转变压器定子与旋转变压器转子的间隙例如由于轴承的松动而在轴向 上变化了 0. 2mm左右的距离的情况下，正弦波线圈与励磁线圈的增益和余弦波线圈与励磁 线圈的增益之间有可能产生较大的差异，从而有可能产生角度检测误差。在此，作为机器人手驱动用电动机的输出轴，期望精确度较高的检测，这成为特别 重要的问题。因此，本专利技术是为了解决上述的问题而完成的，其目的在于提供一种旋转变压器， 其不使用旋转式变压器线圈而且外径尺寸较小、轴心方向的长度也较短。用于解决问题的方案(1)为了解决上述问题而完成的本专利技术的一个方式所涉及的旋转角传感器包括定 子和转子，该定子具备被输入励磁信号的励磁线圈和输出检测信号的检测线圈，该转子在 与上述定子相对置的位置处进行旋转，该旋转角度传感器的特征在于，在上述转子的与上 述定子相对置的位置处，交替地形成有非磁性导电体部和磁性体部或交替地形成有非磁性 导电体部和缺口部。(2)另外，本专利技术的其它方式所涉及的旋转角度传感器具备定子和转子，该定子包 括励磁信号所输入的励磁线圈和输出检测信号的检测线圈，该转子在旋转轴方向上与上述 定子相对置的位置处进行旋转，该旋转角度传感器的特征在于，上述检测线圈包括在圆周方向上顺序地配置的绕线方向为顺向的平面线圈图案 和绕线方向为逆向的平面线圈图案，上述励磁线圈包括围住上述顺向的平面线圈图案以及 上述逆向的平面线圈图案的外周侧的线圈图案。(3)并且，本专利技术的其它方式所涉及的旋转角度传感器具备定子和转子，该定子包 括被输入励磁信号的励磁线圈和输出检测信号的检测线圈，该转子在旋转轴方向上与上述 定子相对置的位置处进行旋转，该旋转角度传感器的特征在于，上述检测线圈包括在圆周方向上顺序配置的绕线方向为顺向的平面线圈图案和 绕线方向为逆向的平面线圈图案，上述励磁线圈被配置于与上述顺向的平面线圈图案以及 上述逆向的平面线圈图案相重叠的位置，由连续卷绕的多个环形图案构成，对这些环形图 案进行排列使其整体呈圆环状，在圆周方向上使相邻的环形图案以一部分重叠的方式按顺 序错开来进行配置，在半径方向上使上述相邻的环形图案以不重叠的方式按顺序扩大来进 行配置。专利技术的效果对本专利技术的旋转角度传感器的作用以及效果进行说明。根据上述(1)的结构，在与旋转变压器转子的磁性体部或缺口部相对置的正弦波 线圈和余弦波线圈中，分别流通规定的检测电流。即，当励磁信号(正弦波信号)被输入至 励磁线圈时，在励磁线圈中产生正向(指的是励磁线圈中所产生的磁通量的方向)的规定 量的磁通量。该磁通量通过旋转变压器转子的磁性体部而形成磁路，因此磁通量的产生变 多。并且，利用所产生的磁通量而产生的感应电压、即检测电压也变大。另一方面，在与旋转变压器转子的非磁性导电体部相对置的正弦波线圈和余弦波 线圈中，基本不流通检测电流。对其原因进行说明。利用励磁线圈中所产生的磁通量在非 磁性导电体部的表面产生涡电流。然后，通过所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种旋转角度传感器，包括定子和转子，该定子具备被输入励磁信号的励磁线圈和输出检测信号的检测线圈，该转子在与上述定子相对置的位置处进行旋转，该旋转角度传感器的特征在于，在上述转子的与上述定子相对置的位置处，交替地形成有非磁性导电体部和磁性体部或交替地形成有非磁性导电体部和缺口部。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：铃木真矢，中村健英，金光亮次郎，井上智昭，
申请(专利权)人：爱三工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]