專利名稱：板狀線圈型可變耦合變壓器的制作方法
專利說明板狀線圈型可變耦合變壓器 本發(fā)明涉及例如在FA(工廠自動(dòng)化)設(shè)備及OA(辦公室自動(dòng)化)設(shè)備領(lǐng)域內(nèi)用于伺服電動(dòng)機(jī)的速度檢測(cè)和位置檢測(cè)等并以板狀線圈構(gòu)成的薄型小尺寸板狀線圈型可變耦合變壓器。在現(xiàn)有的板狀線圈型可變耦合變壓器中，有一種將由1相構(gòu)成的勵(lì)磁相平板狀線圈和由2相構(gòu)成的檢測(cè)相平板狀線圈隔著空隙配置的結(jié)構(gòu)。檢測(cè)相，配置有由中間夾著薄膜絕緣薄片層而在表面?zhèn)群捅趁鎮(zhèn)扔勉~箔形成的螺旋形圖案構(gòu)成的一個(gè)檢測(cè)相及中間同樣夾著薄膜絕緣薄片層而在背面?zhèn)刃纬上嗤瑘D案但與上述檢測(cè)相具有90度電角度的相位差的另一個(gè)檢測(cè)相，另一方面，勵(lì)磁相，中間夾著薄膜絕緣薄片層，并在表面?zhèn)群捅趁鎮(zhèn)扰渲孟嗤穆菪螆D案但無相位差。這種板狀線圈型可變耦合變壓器，構(gòu)成為根據(jù)以蝕刻法等精確形成的螺旋形圖案使檢測(cè)相的交鏈磁通隨旋轉(zhuǎn)角度而高精度地按正弦波形變化且角度誤差小的可變耦合變壓器(例如，特開平8-84449號(hào)公報(bào))。
另外，作為與板狀線圈型可變耦合變壓器具有相同功能的型式，公開了一種如下的旋轉(zhuǎn)變壓器。這種旋轉(zhuǎn)變壓器，構(gòu)成為由多段薄膜導(dǎo)體按照在圓的一部分設(shè)有間隙的同心圓狀形成在由絕緣體構(gòu)成的薄膜狀基板的表面和背面形成的一對(duì)二次側(cè)導(dǎo)體圖案并用跨接線連接薄膜導(dǎo)體間的端部，將該二次側(cè)通過通孔隔著空隙與變壓器的一次側(cè)相對(duì)配置(例如，特開平8-306562號(hào)公報(bào))。
另外，在其他現(xiàn)有的板狀線圈型可變耦合變壓器中，還有一種將旋轉(zhuǎn)變壓器的圖案設(shè)在可變耦合變壓器的圖案內(nèi)側(cè)并將旋轉(zhuǎn)變壓器的圖案與可變耦合變壓器的圖案整體化的型式(例如，特開平8-136211號(hào)公報(bào))。
但是，在現(xiàn)有技術(shù)中存在著如下的問題。
(1)特開平8-136211號(hào)公報(bào)所述的旋轉(zhuǎn)變壓器式可變耦合變壓器，將旋轉(zhuǎn)變壓器的圖案與可變耦合變壓器的圖案整體化，所以，雖然可以減少工時(shí)并降低成本，但當(dāng)使其小型化時(shí)必須減小外徑，因此將使旋轉(zhuǎn)變壓器的圖案變得非常小，而隨著磁通和圈數(shù)的減少將使變壓比降低，因而不可能得到規(guī)定的檢測(cè)電壓。此外，由于檢測(cè)相圖案與旋轉(zhuǎn)變壓器產(chǎn)生的磁通交鏈，所以將產(chǎn)生很大的剩余電壓并使角度誤差增大。
(2)特開平8-84449號(hào)公報(bào)所述可變耦合變壓器、特開平8-306562號(hào)公報(bào)所述的旋轉(zhuǎn)變壓器，由于粘貼導(dǎo)體的板狀線圈時(shí)的對(duì)中偏差，將使一次側(cè)與二次側(cè)的中心不一致，而且，當(dāng)該板狀線圈旋轉(zhuǎn)時(shí)，在交鏈磁通的振幅中將會(huì)出現(xiàn)360度機(jī)械角的變化分量。在這種現(xiàn)有技術(shù)中，存在著在粘貼板狀線圈時(shí)僅稍有對(duì)中偏差就會(huì)引起很大的角度誤差的問題。此外，雖然通過提高板狀線圈的粘貼精度和組裝精度可以減小角度誤差，但這反而會(huì)使成本提高，因而存在著使原來以廉價(jià)為目的效果失去的問題。
因此，本發(fā)明的目的在于，提供一種可以小型化而不會(huì)導(dǎo)致檢測(cè)電壓的降低同時(shí)在粘貼板狀線圈時(shí)即使產(chǎn)生對(duì)中偏差也仍能抑制交鏈磁通的振幅變化的角度誤差小且廉價(jià)的板狀線圈型可變耦合變壓器。本發(fā)明，是為解決上述問題而開發(fā)的裝置，本發(fā)明第1實(shí)施例的板狀線圈型可變耦合變壓器，如權(quán)利要求1～5所述。
即，本發(fā)明，備有圓板狀轉(zhuǎn)子及配置成沿上述轉(zhuǎn)子的軸向隔著空隙夾在兩側(cè)的2個(gè)圓板狀定子，上述轉(zhuǎn)子，在圓板狀軟磁性體的兩面分別粘貼形成有旋轉(zhuǎn)變壓器二次側(cè)圖案和可變耦合變壓器勵(lì)磁相圖案的旋轉(zhuǎn)側(cè)板狀線圈，與上述旋轉(zhuǎn)變壓器二次側(cè)圖案相對(duì)的一個(gè)上述定子，在圓板狀軟磁性體上粘貼形成有旋轉(zhuǎn)變壓器一次側(cè)圖案的固定側(cè)板狀線圈，與上述可變耦合變壓器勵(lì)磁相圖案相對(duì)的另一個(gè)上述定子，在圓板狀軟磁性體上粘貼形成有可變耦合變壓器檢測(cè)相圖案的固定側(cè)板狀線圈。
另外，在本發(fā)明中，上述旋轉(zhuǎn)側(cè)板狀線圈，在一個(gè)薄板上形成具有上述可變耦合變壓器勵(lì)磁相圖案的圓板部、具有上述旋轉(zhuǎn)變壓器二次側(cè)圖案的圓板部、及具有連接上述可變耦合變壓器勵(lì)磁相圖案和上述上述旋轉(zhuǎn)變壓器二次側(cè)圖案的跨接線的直線部。
另外，在本發(fā)明中，上述固定側(cè)板狀線圈，在一個(gè)薄板上形成具有可變耦合變壓器檢測(cè)相圖案的圓板部、具有上述旋轉(zhuǎn)變壓器一次側(cè)圖案的圓板部、及連接該兩個(gè)圓板部的直線部。
另外，在本發(fā)明中，在圓板部的兩面形成的上述旋轉(zhuǎn)變壓器二次側(cè)圖案，是從外側(cè)向內(nèi)側(cè)盤繞的螺旋形圖案，相互串聯(lián)連接，在圓板部的兩面形成的上述可變耦合變壓器勵(lì)磁相圖案，在兩面都沿圓周方向配置N為自然數(shù)的2N個(gè)螺旋形圖案，同時(shí)將表面和背面的螺旋形的中心配置在圓周方向的相同位置，并將4N個(gè)螺旋形串聯(lián)連接而構(gòu)成軸倍角NX。
另外，在本發(fā)明中，在圓板部的兩面形成的上述旋轉(zhuǎn)變壓器一次側(cè)圖案，是從外側(cè)向內(nèi)側(cè)盤繞的螺旋形圖案，相互串聯(lián)連接，在圓板部的兩面形成的上述可變耦合變壓器檢測(cè)相圖案，一個(gè)面為α相、另一個(gè)面為β相，并分別沿圓周方向配置2N個(gè)螺旋形圖案，同時(shí)使α相和β相的螺旋形的中心位置沿圓周方向互差90/N度，并將2N個(gè)螺旋分別串聯(lián)連接而構(gòu)成軸倍角NX。
因此，權(quán)利要求1～5的本發(fā)明，即使減小外徑其旋轉(zhuǎn)變壓器的面積也可以比現(xiàn)有的大，所以檢測(cè)電壓不會(huì)低于現(xiàn)有的裝置，另外，由于旋轉(zhuǎn)變壓器的圖案和可變耦合變壓器的圖案不在同一個(gè)面上，所以旋轉(zhuǎn)變壓器產(chǎn)生的磁通絕不會(huì)與可變耦合變壓器檢測(cè)相圖案交鏈，因此，可以提供消除了剩余電壓的問題因而角度誤差較小的板狀線圈型可變耦合變壓器。另外，可以大幅度地減小耗電量，因而使停電后用電池運(yùn)行時(shí)非常有效。
其次，本發(fā)明第2實(shí)施例的板狀線圈型可變耦合變壓器，如權(quán)利要求6、7所述。
即，在本發(fā)明中，上述旋轉(zhuǎn)變壓器二次側(cè)圖案的外徑和上述旋轉(zhuǎn)變壓器一次側(cè)圖案的外徑，可以使其中任何一方比另一方大。
另外，在本發(fā)明中，當(dāng)設(shè)上述旋轉(zhuǎn)變壓器二次側(cè)圖案的圖案間距為λ2、上述旋轉(zhuǎn)變壓器一次側(cè)圖案的圖案間距為λ1時(shí)，上述旋轉(zhuǎn)變壓器二次側(cè)圖案的最外周導(dǎo)體的半徑r2和上述旋轉(zhuǎn)變壓器一次側(cè)圖案的最外周導(dǎo)體的半徑r1，應(yīng)符合關(guān)系式0＜r2-r1≤4×λ2或0＜r1-r2≤4×λ1。
其次，本發(fā)明第3實(shí)施例的板狀線圈型可變耦合變壓器，如權(quán)利要求8、9所述。
即，在本發(fā)明中，上述可變耦合變壓器勵(lì)磁相圖案的外徑大于上述可變耦合變壓器檢測(cè)相圖案的外徑、且上述可變耦合變壓器勵(lì)磁相圖案的內(nèi)徑小于上述可變耦合變壓器檢測(cè)相圖案的內(nèi)徑，或上述可變耦合變壓器檢測(cè)相圖案的外徑大于上述可變耦合變壓器勵(lì)磁相圖案的外徑、且上述可變耦合變壓器檢測(cè)相圖案的內(nèi)徑小于上述可變耦合變壓器勵(lì)磁相圖案的內(nèi)徑。
另外，在本發(fā)明中，當(dāng)設(shè)上述可變耦合變壓器勵(lì)磁相圖案的圖案間距為λθ、上述可變耦合變壓器檢測(cè)相圖案的圖案間距為λα?xí)r，上述可變耦合變壓器勵(lì)磁相圖案的最外周導(dǎo)體的半徑rθo和上述旋轉(zhuǎn)變壓器一次側(cè)圖案的最外周導(dǎo)體的半徑rαo、上述可變耦合變壓器勵(lì)磁相圖案的最內(nèi)周導(dǎo)體的半徑rθi和上述旋轉(zhuǎn)變壓器一次側(cè)圖案的最內(nèi)周導(dǎo)體的半徑rαi，應(yīng)符合關(guān)系式0＜rαo-rθo≤4×λα且0＜rθi-rαi≤4×λα、或0＜rθo-rαo≤4×λθ且 0＜rαi-rθi≤4×λθ。
按照這種結(jié)構(gòu)，權(quán)利要求6～9所述的本發(fā)明，在粘貼板狀線圈時(shí)即使產(chǎn)生對(duì)中偏差也仍能抑制交鏈磁通的振幅變化并保持小的角度誤差。此外，由于沒有必要過分地提高組裝精度，因而可以提供廉價(jià)的可變耦合變壓器。圖1是表示本發(fā)明第1實(shí)施例的板狀線圈型可變耦合變壓器的斷面圖。
圖2是將固定側(cè)板狀線圈的圖案的平面圖展開后的圖，(a)示出表面的圖案，(b)示出從(a)的表面透視到的背面的圖案。
圖3是將表示旋轉(zhuǎn)側(cè)板狀線圈的圖案的平面圖展開后的圖，(a)示出表面的圖案，(b)示出從(a)的表面透視到的背面的圖案。
圖4是分別從同一方向觀察到的表示本發(fā)明第2實(shí)施例的板狀線圈型可變耦合變壓器的圖案的圖，(a)是旋轉(zhuǎn)變壓器一次側(cè)圖案，(b)是旋轉(zhuǎn)變壓器二次側(cè)圖案，圖中實(shí)線是板狀線圈的表面?zhèn)葓D案，虛線是從表面?zhèn)韧敢暤降谋趁鎮(zhèn)葓D案，(c)是表示旋轉(zhuǎn)變壓器一次側(cè)與二次側(cè)彼此相對(duì)時(shí)的各圖案的最外周輪廓的圖。
圖5是表示轉(zhuǎn)子對(duì)定子的中心產(chǎn)生對(duì)中偏差時(shí)的旋轉(zhuǎn)變壓器一次側(cè)圖案和一次側(cè)圖案的最外周輪廓的圖，(a)示出轉(zhuǎn)子靜止的情況，(b)示出轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)了90度的情況，(c)示出轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)了180度的情況，(d)示出轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)了270度的情況。
圖6是分別從同一方向觀察到的表示本發(fā)明第3實(shí)施例的板狀線圈型可變耦合變壓器的圖案的圖，(a)是可變耦合變壓器檢測(cè)相圖案，(b)是可變耦合變壓器勵(lì)磁相圖案，圖中實(shí)線是板狀線圈的表面?zhèn)葓D案，虛線是從表面?zhèn)韧敢暤降谋趁鎮(zhèn)葓D案，(c)是表示可變耦合變壓器勵(lì)磁相與檢測(cè)相彼此相對(duì)時(shí)的各圖案的最外周和最內(nèi)周輪廓的圖。
圖7是表示轉(zhuǎn)子對(duì)定子的中心產(chǎn)生對(duì)中偏差時(shí)的可變耦合變壓器檢測(cè)相圖案和勵(lì)磁相圖案的最外周和最內(nèi)周輪廓的圖，(a)示出轉(zhuǎn)子靜止的情況，(b)示出轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)了90度的情況，(c)示出轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)了180度的情況，(d)示出轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)了270度的情況。
圖8是表示軸倍角3X、外徑φ35mm左右的板狀線圈型可變耦合變壓器的對(duì)中偏差量δ與角度誤差的關(guān)系的圖。以下，根據(jù)


本發(fā)明的實(shí)施例。[第1實(shí)施例]圖1是表示本發(fā)明第1實(shí)施例的板狀線圈型可變耦合變壓器的斷面圖。圖2是將固定側(cè)板狀線圈的圖案的平面圖展開后的圖，(a)示出表面的圖案，(b)示出從(a)的表面透視到的背面的圖案。圖3是將表示旋轉(zhuǎn)側(cè)板狀線圈的圖案的平面圖展開后的圖，(a)示出表面的圖案，(b)示出從(a)的表面透視到的背面的圖案。在這些圖中，以軸倍角2X、1相勵(lì)磁/2相輸出式的可變耦合變壓器為例。所謂2X，是指極對(duì)數(shù)為2的可變耦合變壓器，當(dāng)按軸倍角表示時(shí)，通常附加X。
以下，說明本發(fā)明的板狀線圈型可變耦合變壓器的特征。
在圖1中，可變耦合變壓器，由轉(zhuǎn)子4和設(shè)置在其軸向兩側(cè)的2個(gè)定子2、3構(gòu)成。轉(zhuǎn)子4，在由鐵素體構(gòu)成的薄的圓板狀基座41的兩面粘貼著旋轉(zhuǎn)側(cè)板狀線圈6的各圓板部61、62。旋轉(zhuǎn)側(cè)板狀線圈6，用銅箔作為導(dǎo)體，在薄膜絕緣薄片層的兩面形成線圈圖案。此外，在轉(zhuǎn)子4的基座41的一個(gè)面的中央，通過粘結(jié)等垂直地固定著軸1，在構(gòu)成定子2的基座21的中央設(shè)置著用于使軸1通過的孔。
首先，用圖2說明固定側(cè)板狀線圈。
固定側(cè)板狀線圈5，由2個(gè)圓板部51、52、將其相互連接的直線部53、及從直線部53的中央附近的一邊向側(cè)面伸出的凸出部54構(gòu)成，在圓板部51、52上，分別形成旋轉(zhuǎn)變壓器一次側(cè)圖案55和可變耦合變壓器檢測(cè)相圖案56、57?？勺凂詈献儔浩鳈z測(cè)相圖案56、57，其表面圖案為α相56，背面圖案為β相57。旋轉(zhuǎn)變壓器一次側(cè)圖案55，是從圓板部51的中央附近向外側(cè)盤繞的螺旋形，其端子58在凸出部54的兩面設(shè)置2個(gè)(+、-)。端子58的表面的(+)和背面的(-)，分別與表面的螺旋形的外側(cè)及背面的螺旋形的外側(cè)連接，進(jìn)一步，由中央附近的通孔59相互連接。表面和背面的圖案，當(dāng)從該表面看去時(shí)，為方向相同的螺旋形，因而構(gòu)成一個(gè)線圈。
可變耦合變壓器檢測(cè)相圖案56、57，沿圓周方向分別形成4個(gè)螺旋形圖案，相互沿圓周方向錯(cuò)開半個(gè)間距，因此，配置成在電角度上互差90度、機(jī)械角錯(cuò)開45度。
可變耦合變壓器檢測(cè)相圖案(α相)56的端子58，在凸出部54的背面設(shè)置2個(gè)(SA1、SA2)，并通過背面的螺旋形線圈圖案之間的通孔50與表面的螺旋形圖案的中心連接。該螺旋形的外側(cè)，用跨接線連接于相鄰螺旋形的外側(cè)，進(jìn)一步，其中心在背面通過通孔50相互連接。
可變耦合變壓器檢測(cè)相圖案(β相)57的端子58，在凸出部54的表面設(shè)置2個(gè)(SB1、SB2)，并通過表面的螺旋形線圈圖案之間的通孔50與背面的螺旋形圖案的中心連接。該螺旋形的外側(cè)，用跨接線連接于相鄰螺旋形的外側(cè)，進(jìn)一步，其中心在表面通過通孔50相互連接。
其次，用圖3說明旋轉(zhuǎn)側(cè)板狀線圈。
旋轉(zhuǎn)側(cè)板狀線圈6，由2個(gè)圓板部61、62及將其相互連接的直線部63構(gòu)成，在圓板部61、62上，分別形成旋轉(zhuǎn)變壓器二次側(cè)圖案64和可變耦合變壓器勵(lì)磁側(cè)圖案65。可變耦合變壓器勵(lì)磁相圖案65，也在兩面沿圓周方向形成4個(gè)螺旋形圖案，并使兩面的圓周方向位置相同。這些圖案，全部串聯(lián)連接，并按如下方式進(jìn)行。在直線部63的兩面，形成分別將旋轉(zhuǎn)變壓器二次側(cè)圖案64和可變耦合變壓器勵(lì)磁側(cè)圖案65連接的跨接線。分別與在旋轉(zhuǎn)變壓器二次側(cè)圖案64的兩面形成的螺旋形的外側(cè)連接，并在螺旋形的內(nèi)側(cè)通過通孔64相互連接。直線部63的表面的跨接線，與位于可變耦合變壓器勵(lì)磁側(cè)圖案65的表面的一個(gè)螺旋形的外側(cè)連接，并在其中央通過通孔67與背面的螺旋形的中央連接。背面的螺旋形的外側(cè)，與其相鄰螺旋形的外側(cè)連接，進(jìn)一步，在該螺旋形的中心通過通孔67與表面的螺旋形連接。按同樣的方式反復(fù)進(jìn)行連接，最后連接于直線部63的背面的跨接線。
按如上方式形成的固定側(cè)板狀線圈5和旋轉(zhuǎn)側(cè)板狀線圈6，在直線部53、63折曲后分別粘貼在定子2、3的基座21、31及轉(zhuǎn)子4的基座41上。然后，配置成使固定側(cè)板狀線圈5的旋轉(zhuǎn)變壓器一次側(cè)圖案55與旋轉(zhuǎn)側(cè)板狀線圈6的旋轉(zhuǎn)變壓器二次側(cè)圖案64彼此相對(duì)，并使固定側(cè)板狀線圈5的可變耦合變壓器檢測(cè)相圖案56、57與旋轉(zhuǎn)側(cè)板狀線圈6的可變耦合變壓器勵(lì)磁側(cè)圖案65彼此相對(duì)。
以下，說明其動(dòng)作。
在按如上方式構(gòu)成的板狀線圈型可變耦合變壓器中，通過從位于固定側(cè)的旋轉(zhuǎn)變壓器一次側(cè)圖案55的端子58(+、-)施加高頻電壓，首先在旋轉(zhuǎn)側(cè)的旋轉(zhuǎn)變壓器二次側(cè)圖案64中產(chǎn)生感應(yīng)電壓。在該電壓下使可變耦合變壓器勵(lì)磁相圖案65中流過電流，從而產(chǎn)生在圓周方向具有峰和谷的磁通分布。當(dāng)該磁通與可變耦合變壓器檢測(cè)相圖案56、57交鏈時(shí)，可以得到振幅隨旋轉(zhuǎn)角而變化的檢測(cè)電壓。另外，由于將α相的可變耦合變壓器檢測(cè)相圖案56和β相的可變耦合變壓器檢測(cè)相圖案57配置成在具有90度電角度的相位差，所以該檢測(cè)電壓的振幅也隨90度電角度的相位差而變化，因而具有作為1相勵(lì)磁/2相輸出式的可變耦合變壓器的功能。
本發(fā)明的第1實(shí)施例，構(gòu)成了配置有在兩面?zhèn)溆行D(zhuǎn)變壓器二次側(cè)圖案和可變耦合變壓器勵(lì)磁相圖案的轉(zhuǎn)子及隔著空隙夾在轉(zhuǎn)子的軸向兩側(cè)的備有旋轉(zhuǎn)變壓器一次側(cè)圖案和可變耦合變壓器檢測(cè)相圖案的定子的可變耦合變壓器，所以，在將以往的將旋轉(zhuǎn)變壓器的圖案配置在可變耦合變壓器的圖案的內(nèi)側(cè)的情況與本發(fā)明相比時(shí)，本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)變壓器的圖案，當(dāng)外徑與以往相同時(shí)，面積約為其4倍。其結(jié)果是，一次側(cè)和二次側(cè)的合計(jì)圈數(shù)為8倍，進(jìn)一步，由于磁導(dǎo)率的增加使旋轉(zhuǎn)變壓器二次側(cè)交鏈的磁通顯著增加。即，在求得規(guī)定的檢測(cè)電壓時(shí)，本實(shí)施例的方法與以往相比可以大幅度減低耗電量。此外，與以往不同，由于旋轉(zhuǎn)變壓器的圖案和可變耦合變壓器檢測(cè)相的圖案不在同一平面上，所以由旋轉(zhuǎn)變壓器產(chǎn)生的磁通絕不會(huì)與可變耦合變壓器檢測(cè)相圖案交鏈。即，以往發(fā)生的剩余電壓的問題可以由本發(fā)明解決，因而可以獲得高精度的板狀線圈型可變耦合變壓器。[第2實(shí)施例]以下，說明本發(fā)明的第2實(shí)施例。
圖4是分別從同一方向觀察到的表示本發(fā)明第2實(shí)施例的板狀線圈型可變耦合變壓器的圖案的圖，(a)是旋轉(zhuǎn)變壓器一次側(cè)圖案，(b)是旋轉(zhuǎn)變壓器二次側(cè)圖案。圖中實(shí)線是板狀線圈的表面?zhèn)葓D案，虛線意味著從表面?zhèn)韧敢暤降谋趁鎮(zhèn)葓D案。而(c)是表示旋轉(zhuǎn)變壓器一次側(cè)與二次側(cè)彼此相對(duì)時(shí)的各圖案的最外周輪廓的圖。
在圖中，該第2實(shí)施例與第1實(shí)施例的不同之處在于，二次側(cè)圖案的最外周導(dǎo)體的半徑r2大于一次側(cè)圖案的最外周導(dǎo)體的半徑r1。當(dāng)設(shè)二次側(cè)圖案的圖案間距為λ2時(shí)，其外徑差r2-r1，符合關(guān)系式0＜r2-r1≤4×λ2設(shè)定上述條件的原因在于，粘貼板狀線圈時(shí)的對(duì)中偏差量，即使考慮了組裝的簡(jiǎn)易性也要在±0.2mm以下，另外，圖案間距最小為0.05mm左右，所以4×λ2最小為0.2mm，如果r2-r1為0.2mm，則對(duì)中偏差即使是±0.2mm，一次側(cè)圖案也不會(huì)超出到二次側(cè)圖案的外側(cè)。
以下，說明其動(dòng)作。
圖5是表示轉(zhuǎn)子對(duì)定子的中心產(chǎn)生對(duì)中偏差時(shí)的旋轉(zhuǎn)變壓器一次側(cè)圖案和二次側(cè)圖案的最外周輪廓的圖，(a)示出轉(zhuǎn)子靜止的情況，(b)示出轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)了90度的情況，(c)示出轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)了180度的情況，(d)示出轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)了270度的情況。在按如上方式構(gòu)成的板狀線圈型可變耦合變壓器中，如粘貼板狀線圈時(shí)產(chǎn)生對(duì)中偏差，則將使轉(zhuǎn)子側(cè)板狀線圈相對(duì)于固定側(cè)板狀線圈而發(fā)生中心轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖5(a)～(d)所示，旋轉(zhuǎn)變壓器二次側(cè)圖案64在旋轉(zhuǎn)變壓器一次側(cè)圖案55上轉(zhuǎn)動(dòng)。由于一次側(cè)圖案55的最外周直徑總是在二次側(cè)圖案64的最外周直徑的內(nèi)側(cè)，所以交鏈磁通的振幅變化減小。
本發(fā)明的第2實(shí)施例，具有如上所述的結(jié)構(gòu)，所以，即使粘貼板狀線圈時(shí)產(chǎn)生對(duì)中偏差或引起轉(zhuǎn)子的中心轉(zhuǎn)動(dòng)、中心偏移，交鏈磁通的振幅變化也很小，因而不會(huì)使角度誤差增大。[第3實(shí)施例]以下，說明本發(fā)明的第2實(shí)施例。圖6是分別從同一方向觀察到的表示本發(fā)明第3實(shí)施例的板狀線圈型可變耦合變壓器的圖案的圖，(a)是可變耦合變壓器檢測(cè)相圖案，(b)是可變耦合變壓器勵(lì)磁相圖案。圖中實(shí)線是板狀線圈的表面?zhèn)葓D案，虛線意味著從表面?zhèn)韧敢暤降谋趁鎮(zhèn)葓D案。而(c)是表示可變耦合變壓器勵(lì)磁相與檢測(cè)相彼此相對(duì)時(shí)的各圖案的最外周和最內(nèi)周輪廓的圖。在該第3實(shí)施例中，以軸倍角3X、1相勵(lì)磁2相輸出式的可變耦合變壓器的與360度電角度對(duì)應(yīng)的螺旋形圖案為例說明極對(duì)數(shù)3的可變耦合變壓器。
在圖中，該第3實(shí)施例與第1實(shí)施例的不同之處在于，檢測(cè)相圖案的最外周導(dǎo)體的半徑rαo大于勵(lì)磁相圖案的最外周導(dǎo)體的半徑rθo，檢測(cè)相圖案的最內(nèi)周導(dǎo)體的半徑rαi小于勵(lì)磁相圖案的最內(nèi)周導(dǎo)體的半徑rθi。當(dāng)設(shè)檢測(cè)相圖案的圖案間距為λα?xí)r，其半徑差rαo-rθo和rθi-rαi，符合關(guān)系式0＜rαo-rθo≤4×λα且0＜rθi-rαi≤4×λα。
以下，說明其動(dòng)作。
圖7是表示轉(zhuǎn)子對(duì)定子的中心產(chǎn)生對(duì)中偏差時(shí)的可變耦合變壓器檢測(cè)相圖案和勵(lì)磁相圖案的最外周和最內(nèi)周輪廓的圖，(a)示出轉(zhuǎn)子靜止的情況，(b)示出轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)了90度的情況，(c)示出轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)了180度的情況，(d)示出轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)了270度的情況。在按如上方式構(gòu)成的板狀線圈型可變耦合變壓器中，如粘貼板狀線圈時(shí)產(chǎn)生對(duì)中偏差，則將使轉(zhuǎn)子側(cè)板狀線圈相對(duì)于固定側(cè)板狀線圈而發(fā)生中心轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖7(a)～(d)所示，可變耦合變壓器勵(lì)磁相圖案65在可變耦合變壓器檢測(cè)相圖案56、57上轉(zhuǎn)動(dòng)。由于勵(lì)磁側(cè)圖案65的最外周直徑總是在檢測(cè)相圖案56、57的最外周直徑的內(nèi)側(cè)、勵(lì)磁側(cè)圖案65的最內(nèi)周直徑總是在檢測(cè)相圖案56、57的最內(nèi)周直徑的外側(cè)，所以交鏈磁通的振幅變化減小。
這里，在圖8中示出軸倍角3X的板狀線圈型可變耦合變壓器的對(duì)中偏差量δ與角度誤差的關(guān)系。圖中示出在最小間距50μm的情況下rαo-rθo＝0、rαo-rθo＝λα、rαo-rθo＝3×λα、rαo-rθo＝4×λα的角度誤差。從圖中可以清楚看出，在現(xiàn)有技術(shù)的情況下(rαo-rθo＝0)，角度誤差隨著對(duì)中偏差量δ的增大急劇增加。但是，按照本發(fā)明，即使對(duì)中偏差量δ達(dá)到了0.2mm，但如果rαo-rθo＝4×λα且rθo-rα0＝4×λα、即檢測(cè)相的外側(cè)半徑比勵(lì)磁相大4個(gè)間距而檢測(cè)相的內(nèi)側(cè)半徑比勵(lì)磁相小4個(gè)間距，則角度誤差仍能保持很小。此外，在軸倍角3X的可變耦合變壓器中，如角度誤差在5分以下才是足夠的，則只需使rα-rθo＝2×λα且rθo-rα0＝2×λα、即檢測(cè)相的外側(cè)半徑比勵(lì)磁相大2個(gè)間距而檢測(cè)相的內(nèi)側(cè)半徑比勵(lì)磁相小2個(gè)間距即可。
在以上的實(shí)施例中，由于增大了板狀線圈，所以當(dāng)以小型化為目的時(shí)看來好象是個(gè)缺點(diǎn)，但即使是增大最多也就是±0.2mm，因而從整體的尺寸看不會(huì)大到產(chǎn)生任何問題的程度。
另外，盡管增大一個(gè)圖案可使圈數(shù)增多，但由此可能會(huì)擔(dān)心因電阻增加而使損失增加。但是，按照本發(fā)明，該圈數(shù)的增加在4圈以下，因而相對(duì)于一個(gè)螺旋形圖案的圈數(shù)的比例，至多在5％以下。就是說，在可變耦合變壓器的整體損失中該增加所占的部分非常小，所以幾乎不存在任何問題。
本發(fā)明的第3實(shí)施例，具有如上所述的結(jié)構(gòu)，所以，與第2實(shí)施例一樣，即使粘貼板狀線圈時(shí)產(chǎn)生對(duì)中偏差或引起轉(zhuǎn)子的中心轉(zhuǎn)動(dòng)、中心偏移，交鏈磁通的振幅變化也很小，也不會(huì)使角度誤差增大。
另外，在第1實(shí)施例中，轉(zhuǎn)子或定子的基座，在圖1中取適當(dāng)?shù)暮穸?，但因旋轉(zhuǎn)變壓器和可變耦合變壓器的圖案所產(chǎn)生的磁通非常小，所以即使這兩個(gè)基座的厚度薄到2～3mm左右，也不會(huì)發(fā)生任何問題。此外，基于同樣的原因，由轉(zhuǎn)子兩面的圖案產(chǎn)生的磁通也不會(huì)相互干擾。
另外，在第2、3實(shí)施例中，示出了在旋轉(zhuǎn)變壓器部使二次側(cè)圖案的最外周導(dǎo)體的半徑r2大于一次側(cè)圖案的最外周導(dǎo)體的半徑r1、而在可變耦合變壓器部使檢測(cè)相圖案的最外周導(dǎo)體的半徑rαo大于勵(lì)磁相圖案的最外周導(dǎo)體的半徑rθo且檢測(cè)相圖案的最內(nèi)周導(dǎo)體的半徑rαi小于勵(lì)磁相圖案的最內(nèi)周導(dǎo)體的半徑rθi的情況，但即使將各大小關(guān)系顛倒當(dāng)然也不會(huì)產(chǎn)生任何故障。此外，在本實(shí)施例中，對(duì)旋轉(zhuǎn)變壓器部和可變耦合變壓器部分別進(jìn)行處理，但即使將其構(gòu)成為整體的板狀線圈也不會(huì)產(chǎn)生任何問題。
另外，在上述實(shí)施例中，說明了軸倍角為2X和3X的情況，但當(dāng)然也可以采用其他的軸倍角，并能取得相同的效果。本發(fā)明，適用于在FA設(shè)備及OA設(shè)備領(lǐng)域中用于伺服電動(dòng)機(jī)的速度檢測(cè)和位置檢測(cè)的可變耦合變壓器，可以應(yīng)用于需要提供能夠小型化而不會(huì)導(dǎo)致檢測(cè)電壓的降低同時(shí)在粘貼板狀線圈時(shí)即使產(chǎn)生對(duì)中偏差也仍能抑制交鏈磁通的振幅變化的角度誤差小且廉價(jià)的板狀線圈型可變耦合變壓器的領(lǐng)域。
權(quán)利要求
1.一種板狀線圈型可變耦合變壓器，備有圓板狀轉(zhuǎn)子及配置成沿上述轉(zhuǎn)子的軸向隔著空隙夾在兩側(cè)的2個(gè)圓板狀定子，其特征在于上述轉(zhuǎn)子，在圓板狀軟磁性體的兩面分別粘貼形成有旋轉(zhuǎn)變壓器二次側(cè)圖案和可變耦合變壓器勵(lì)磁相圖案的旋轉(zhuǎn)側(cè)板狀線圈，與上述旋轉(zhuǎn)變壓器二次側(cè)圖案相對(duì)的一個(gè)上述定子，在圓板狀軟磁性體上粘貼形成有旋轉(zhuǎn)變壓器一次側(cè)圖案的固定側(cè)板狀線圈，與上述可變耦合變壓器勵(lì)磁相圖案相對(duì)的另一個(gè)上述定子，在圓板狀軟磁性體上粘貼形成有可變耦合變壓器檢測(cè)相圖案的固定側(cè)板狀線圈。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的板狀線圈型可變耦合變壓器，其特征在于上述旋轉(zhuǎn)側(cè)板狀線圈，在一個(gè)薄板上形成具有上述可變耦合變壓器勵(lì)磁相圖案的圓板部、具有上述旋轉(zhuǎn)變壓器二次側(cè)圖案的圓板部、及具有連接上述可變耦合變壓器勵(lì)磁相圖案和上述上述旋轉(zhuǎn)變壓器二次側(cè)圖案的跨接線的直線部。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的板狀線圈型可變耦合變壓器，其特征在于上述固定側(cè)板狀線圈，在一個(gè)薄板上形成具有可變耦合變壓器檢測(cè)相圖案的圓板部、具有上述旋轉(zhuǎn)變壓器一次側(cè)圖案的圓板部、及連接該兩個(gè)圓板部的直線部。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的板狀線圈型可變耦合變壓器，其特征在于在圓板部的兩面形成的上述旋轉(zhuǎn)變壓器二次側(cè)圖案，是從外側(cè)向內(nèi)側(cè)盤繞的螺旋形圖案，相互串聯(lián)連接，在圓板部的兩面形成的上述可變耦合變壓器勵(lì)磁相圖案，在兩面都沿圓周方向配置N為自然數(shù)的2N個(gè)螺旋形圖案，同時(shí)將表面和背面的螺旋形的中心配置在圓周方向的相同位置，并將4N個(gè)螺旋形串聯(lián)連接而構(gòu)成軸倍角NX。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的板狀線圈型可變耦合變壓器，其特征在于在圓板部的兩面形成的上述旋轉(zhuǎn)變壓器一次側(cè)圖案，是從外側(cè)向內(nèi)側(cè)盤繞的螺旋形圖案，相互串聯(lián)連接，在圓板部的兩面形成的上述可變耦合變壓器檢測(cè)相圖案，一個(gè)面為α相、另一個(gè)面為β相，并分別沿圓周方向配置2N個(gè)螺旋形圖案，同時(shí)使α相和β相的螺旋形的中心位置沿圓周方向互差90/N度，并將2N個(gè)螺旋形分別串聯(lián)連接而構(gòu)成軸倍角NX。
6.根據(jù)權(quán)利要求1～5中的任何一項(xiàng)所述的板狀線圈型可變耦合變壓器，其特征在于上述旋轉(zhuǎn)變壓器二次側(cè)圖案的外徑和上述旋轉(zhuǎn)變壓器一次側(cè)圖案的外徑，可以使其中任何一方比另一方大。
7.根據(jù)權(quán)利要求1～6中的任何一項(xiàng)所述的板狀線圈型可變耦合變壓器，其特征在于當(dāng)設(shè)上述旋轉(zhuǎn)變壓器二次側(cè)圖案的圖案間距為λ2、上述旋轉(zhuǎn)變壓器一次側(cè)圖案的圖案間距為λ1時(shí)，上述旋轉(zhuǎn)變壓器二次側(cè)圖案的最外周導(dǎo)體的半徑r2和上述旋轉(zhuǎn)變壓器一次側(cè)圖案的最外周導(dǎo)體的半徑r1，應(yīng)符合關(guān)系式0＜r2-r1≤4×λ2或0＜r1-r2≤4×λ1
8.根據(jù)權(quán)利要求1～5中的任何一項(xiàng)所述的板狀線圈型可變耦合變壓器，其特征在于上述可變耦合變壓器勵(lì)磁相圖案的外徑大于上述可變耦合變壓器檢測(cè)相圖案的外徑、且上述可變耦合變壓器勵(lì)磁相圖案的內(nèi)徑小于上述可變耦合變壓器檢測(cè)相圖案的內(nèi)徑，或上述可變耦合變壓器檢測(cè)相圖案的外徑大于上述可變耦合變壓器勵(lì)磁相圖案的外徑、且上述可變耦合變壓器檢測(cè)相圖案的內(nèi)徑小于上述可變耦合變壓器勵(lì)磁相圖案的內(nèi)徑。
9.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4、5、8中的任何一項(xiàng)所述的板狀線圈型可變耦合變壓器，其特征在于當(dāng)設(shè)上述可變耦合變壓器勵(lì)磁相圖案的圖案間距為λθ、上述可變耦合變壓器檢測(cè)相圖案的圖案間距為λα?xí)r，上述可變耦合變壓器勵(lì)磁相圖案的最外周導(dǎo)體的半徑rθo和上述旋轉(zhuǎn)變壓器一次側(cè)圖案的最外周導(dǎo)體的半徑rαo、上述可變耦合變壓器勵(lì)磁相圖案的最內(nèi)周導(dǎo)體的半徑rθi和上述旋轉(zhuǎn)變壓器一次側(cè)圖案的最內(nèi)周導(dǎo)體的半徑rαi，應(yīng)符合關(guān)系式0＜rαo-rθo≤4×λα且0＜rθi-rαi≤4×λα或，0＜rθo-rαo≤4×λθ且0＜rαi-rθi≤4×λθ
全文摘要
由2個(gè)圓板狀的定子2、3沿軸向隔著空隙將圓板狀的轉(zhuǎn)子4夾在中間,在轉(zhuǎn)子4的兩面粘貼形成有旋轉(zhuǎn)變壓器二次側(cè)圖案和可變耦合變壓器勵(lì)磁相圖案的旋轉(zhuǎn)側(cè)板狀線圈6,在與旋轉(zhuǎn)變壓器二次側(cè)圖案相對(duì)的定子2上,粘貼形成有旋轉(zhuǎn)變壓器一次側(cè)圖案的固定側(cè)板狀線圈5,在與可變耦合變壓器勵(lì)磁相圖案相對(duì)的定子3上,粘貼形成有可變耦合變壓器檢測(cè)相圖案的固定側(cè)板狀線圈5。按照這種結(jié)構(gòu),可以小型化而不會(huì)導(dǎo)致檢測(cè)電壓的降低,同時(shí)在粘貼板狀線圈時(shí)即使產(chǎn)生對(duì)中偏差也仍能抑制交鏈磁通的振幅變化。并且,可以提供減小了角度誤差的廉價(jià)的板狀線圈型可變耦合變壓器。
文檔編號(hào)G01P3/49GK1339101SQ99816478
公開日2002年3月6日 申請(qǐng)日期1999年8月23日 優(yōu)先權(quán)日1999年1月14日
發(fā)明者鹿山透, 前村明彥, 勝間隆 申請(qǐng)人:株式會(huì)社安川電機(jī)