特許 7603198 レゾルバステータ及びレゾルバ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-12-11

(45)【発行日】2024-12-19

(54)【発明の名称】レゾルバステータ及びレゾルバ

(51)【国際特許分類】

   G01D 5/20 20060101AFI20241212BHJP

【ＦＩ】

G01D5/20 110H

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2024552322

(86)(22)【出願日】2024-02-21

(86)【国際出願番号】 JP2024006353

【審査請求日】2024-09-19

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000113791

【氏名又は名称】マブチモーター株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110003649

【氏名又は名称】弁理士法人真田特許事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100186875

【弁理士】

【氏名又は名称】海老澤 知則

(72)【発明者】

【氏名】松縄 暁

(72)【発明者】

【氏名】濱崎 康平

【審査官】平野 真樹

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１７－５８２３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－２４９８００（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭６１－１４８８６（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２０２１－３２７１８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｄ ５／００－５／２５２，５／３９－５／６２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

レゾルバロータの回転角を検出するレゾルバに備えられるレゾルバステータであって、
シート状の基板を有し、
前記基板には、入力信号が入力される入力コイルと出力信号を出力する出力コイルとキャンセルコイルとが配置され、
前記キャンセルコイルには、前記入力信号を打ち消す位相の信号が入力される
ことを特徴とする、レゾルバステータ。

【請求項2】

前記入力信号を打ち消す位相の前記信号が、前記入力信号の搬送波の位相に対して９０度以上２７０度以下の範囲で相違する搬送波の位相の信号である
ことを特徴とする、請求項１に記載のレゾルバステータ。

【請求項3】

前記出力コイルが、軸方向からみて、前記入力コイルと前記キャンセルコイルとの間に配置される
ことを特徴とする、請求項１に記載のレゾルバステータ。

【請求項4】

前記レゾルバは、前記入力コイルとしての第一励磁コイル及び前記出力コイルとしてのトランスコイルを含む第一コイル群と、前記第一励磁コイルと軸倍角が異なる第二励磁コイルを含む第二コイル群とを具備する複合レゾルバであり、
前記第二励磁コイルが、前記キャンセルコイルとして前記基板に配置される
ことを特徴とする、請求項１に記載のレゾルバステータ。

【請求項5】

前記第一励磁コイルの軸倍角がａＸであり、
前記第二励磁コイルの軸倍角がｂＸ（ａ，ｂは自然数であって、１≦ｂ≦ａ－１）である
ことを特徴とする、請求項４に記載のレゾルバステータ。

【請求項6】

請求項１～５のいずれか１項に記載のレゾルバステータと、
前記レゾルバステータに対して軸方向に対向配置されるレゾルバロータと、を備える
ことを特徴とする、レゾルバ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本件は、レゾルバステータ、及び、当該レゾルバステータを備えるレゾルバに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、シート状のコイル（「シートコイル」ともよばれる）を備えるレゾルバステータ及びレゾルバロータを具備するシート型レゾルバでは、ノイズに対する信号の比（Ｓ／Ｎ比）を向上させる種々の方法が提案されている。例えば、特許文献１には、モータに取り付けられるレゾルバにおいて、非磁性導電体で形成された基板と、当該基板上に形成された複数のコイルパターン（コイル）と、当該基板及び複数のコイルの間に配置された磁性コアとを備えるものが開示されている。特許文献１によれば、複数のコイルを非磁性導電体の基板でシールドすることで、モータの交番磁界の影響を排除できるとされている。また、非磁性導電体よりなる基板の作用でコイルの磁束が打ち消されることを、磁性コアにより防止でき、これによって、Ｓ／Ｎ比を向上させることができるとされている。なお、特許文献１のレゾルバでは、複数のコイルとして、検出コイル又は励磁コイルとトランスコイルとが同じ基板上に形成される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１１－２２６９０７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、特許文献１に開示のようなレゾルバでは、同じ基板上に形成された複数のコイル同士の間が寄生容量となり得る。ここで、寄生容量とは、電子部品の内部或いは電子回路の中で、設計意図とは無関係に、物理的な構造に起因して寄生的に存在する容量（コンデンサ成分）を意味する。特許文献１に開示のようなレゾルバでは、このような寄生容量を通じて、検出コイル又は励磁コイルからトランスコイルに、或いはこの逆に、ノイズが伝搬し、Ｓ／Ｎ比の低下を招き得る。

【0005】

本件のレゾルバステータ及びレゾルバは、このような課題に鑑み案出されたもので、Ｓ／Ｎ比を向上させ、レゾルバの検出精度を向上させることを目的の一つとする。なお、この目的に限らず、後述する発明を実施するための形態に示す各構成により導かれる作用効果であって、従来の技術によっては得られない作用効果を奏することも本件の他の目的である。

【課題を解決するための手段】

【0006】

開示のレゾルバステータ及びレゾルバは、以下に開示する態様（適用例）として実現でき、上記の課題の少なくとも一部を解決する。

【0007】

開示のレゾルバステータは、レゾルバロータの回転角を検出するレゾルバに備えられるレゾルバステータであって、シート状の基板を有する。前記基板には、入力信号が入力される入力コイルと出力信号を出力する出力コイルとキャンセルコイルとが配置され、前記キャンセルコイルには、前記入力信号を打ち消す位相の信号が入力される。

【0008】

開示のレゾルバは、上記の態様に記載のレゾルバステータと、前記レゾルバステータに対して軸方向に対向配置されるレゾルバロータと、を備える。

【発明の効果】

【0009】

開示のレゾルバステータ及びレゾルバによれば、Ｓ／Ｎ比を向上させ、レゾルバの検出精度を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】実施形態のレゾルバステータが適用されるレゾルバを軸方向に切断するとともに分解して示した斜視図である。

【図2】図１のレゾルバの構造を示す模式図である。

【図3】図２の要部（図２のＸ部）の拡大模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

図面を参照して、実施形態としてのレゾルバステータ及びレゾルバについて説明する。以下に示す実施形態はあくまでも例示に過ぎず、以下の実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。本実施形態の各構成は、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

【0012】

実施形態のレゾルバは、レゾルバステータ（以下、単に「ステータ」ともいう）に対して、回転軸Ｃを中心として回転するレゾルバロータ（以下、単に「ロータ」ともいう）の回転角を検出する検出器（センサ）である。実施形態のレゾルバステータは、このようなレゾルバが備えるステータである。

【0013】

実施形態のステータは、シート状の基板を有する。基板には、入力信号が入力される入力コイルと、出力信号を出力する出力コイルとが配置される。基板には、さらに、入力信号を打ち消す位相の信号が入力されるキャンセルコイルが配置される。実施形態のステータは、同じ基板上に設けられた入力コイルと出力コイルとが意図せず電気的に結合されることで、出力信号に干渉する入力信号の一部（ノイズ）の影響低減（Ｓ／Ｎ比の低下抑制）を図るものであり、キャンセルコイルに入力される信号で上記のノイズを打ち消すことを特徴とする。これにより、Ｓ／Ｎ比が向上し、レゾルバの検出精度の向上が図られる。

【0014】

以下の説明では、回転軸Ｃが延びる方向（回転軸方向）を軸方向と定義し、軸方向に直交する方向であって回転軸Ｃから離れる方向及び回転軸Ｃに向かう方向を径方向と定義する。また、径方向において、回転軸Ｃ側を径方向内側とし、これと反対側（回転軸Ｃから離れる側）を径方向外側と定義する。軸方向に直交する方向であって回転軸Ｃ回りに周回する方向を周方向と定義する。

【0015】

［１．構成］
図１は本実施形態のステータ２（レゾルバステータ）が適用されるレゾルバ１を軸方向に切断するとともに分解して示した斜視図であり、図２はレゾルバ１の構成を示す模式図である。レゾルバ１は、例えば図示しないサーボモータに適用される。図１及び図２に示すように、レゾルバ１は、ステータ２とロータ３（レゾルバロータ）とを備える。ロータ３は、ステータ２に対して軸方向の第一方向Ｄ１に僅かな隙間をあけて配置される。以下、軸方向において、第一方向Ｄ１とは反対の方向を第二方向Ｄ２という。

【0016】

ステータ２及びロータ３のそれぞれは、図１に示すようにシート状の基板２６，３６を有する。基板２６，３６のそれぞれには、図２に示すように、複数のコイル１１～１５，２１～２５（シートコイル）が形成（プリント）される。つまり、レゾルバ１は、複数のシートコイル１１～１５，２１～２５を有するシート型レゾルバである。このようにシートコイルを用いることで、各コイル１１～１５，２１～２５の薄型化を図ることができ、延いては、レゾルバ１の薄型化が図られる。

【0017】

本実施形態において、レゾルバ１は、複数の軸倍角を利用して回転角を検出する複合レゾルバ（複速度レゾルバ）であり、軸倍角がａＸ（ａは、自然数）である第一励磁コイル１１，１２を含む第一コイル群１０と、軸倍角がｂＸ（ｂは、自然数であって、１≦ｂ≦ａ－１）である第二励磁コイル２１，２２を含む第二コイル群２０とを備える。例えば、第一励磁コイル１１，１２の軸倍角は、ｎＸ（ｎは、２以上の自然数）とされ、第二励磁コイル２１，２２の軸倍角は、１Ｘとされてよい。レゾルバ１は、ｎの値が大きいほど角度分解能が向上する。なお、本発明において、第二コイル群２０の軸倍角は１Ｘでなくてもよい。但し、第二コイル群２０の軸倍角は、ｎよりも小さい自然数の軸倍角であることが好ましい。

【0018】

また、レゾルバ１は、２入力１出力のレゾルバである。第一コイル群１０には、二つの第一励磁コイル１１，１２と、第一検出コイル１３と、第一送信コイル１４と、第一受信コイル１５（トランスコイル）と、の五つのコイルが含まれる。二つの第一励磁コイル１１，１２としては、第一正弦励磁コイル１１と第一余弦励磁コイル１２とが設けられる。また、第二コイル群２０には、二つの第二励磁コイル２１，２２と、第二検出コイル２３と、第二送信コイル２４と、第二受信コイル２５と、の五つのコイルが含まれる。二つの第二励磁コイル２１，２２としては、第二正弦励磁コイル２１と第二余弦励磁コイル２２とが設けられる。

【0019】

第一励磁コイル１１，１２と、第一受信コイル１５と、第二励磁コイル２１，２２と、第二受信コイル２５とは、ステータ２の第一基板２６に設けられ、信号処理回路４（外部装置）と電気的に接続される。以下、これらのコイル１１，１２，１５，２１，２２，２５をまとめて「ステータ側コイル」ともいう。第一励磁コイル１１，１２には、信号処理回路４で生成された第一入力信号Ｓ１（入力信号）入力され、第二励磁コイル２１，２２には、信号処理回路４で生成された第二入力信号Ｓ２が入力される。第一受信コイル１５は、信号処理回路４に第一出力信号Ｓ３（出力信号）を出力し、第二受信コイル２５は、信号処理回路４に第二出力信号Ｓ４を出力する。

【0020】

本実施形態のレゾルバ１は、同じ第一基板２６上に設けられた第一励磁コイル１１，１２と第一受信コイル１５とが意図せず電気的に結合されることで、第一出力信号Ｓ３に干渉する第一入力信号Ｓ１の一部（ノイズ）の影響低減を図るものである。レゾルバ１では、第二励磁コイル２１，２２に入力される第二入力信号Ｓ２で、上記のノイズが打ち消される（相殺される）。つまり、第一励磁コイル１１，１２が上述の「入力コイル」であり、第一受信コイル１５が上述の「出力コイル」であり、第二励磁コイル２１，２２が上述の「キャンセルコイル」である。

【0021】

ステータ２は、レゾルバ１が適用される装置（例えばサーボモータやサーボモータが取り付けられる装置）の図示しないケーシングに対して固定される部品であり、シート状の第一基板２６を有する。本実施形態において、ステータ２は、図１及び図２に示すように、第一基板２６に対して軸方向に重ねて配置されたコア２７と、コア２７に対して軸方向に重ねて配置された金属板２８とをさらに備える。

【0022】

第一基板２６は、非導電性の樹脂（例えばポリイミド）により形成された薄いシートである。第一基板２６は、例えば、図１に示すように、回転軸Ｃを中心に展開された円環状の基板部２６Ａと、基板部２６Ａの外周縁の一部から径方向外側に凸設された矩形状のコネクタ部２６Ｂとを有する。

【0023】

基板部２６Ａには、図２に示すステータ側コイルが形成される。基板部２６Ａは、図２に示すように、軸方向において、ステータ側コイルよりも大きな厚みを有する。ステータ側コイルは、基板部２６Ａにおいて、軸方向に露出することなく（すなわち、基板部２６Ａに内蔵されるように）形成される。したがって、ステータ側コイルは、その軸方向の両側が、基板部２６Ａの一部をなすポリイミドのシートに被覆されるとも換言される。なお、ステータ側コイルの各々には、例えば、銅箔が用いられる。

【0024】

コネクタ部２６Ｂは、ステータ側コイルの信号線が配策される部位であり、図１に示すように、その径方向外側の端部が信号処理回路４のコネクタ部４Ａに接続される。これにより、ステータ側コイルのそれぞれが、信号処理回路４と電気的に接続される。なお、ステータ側コイルの信号線には、例えば、銅箔が用いられる。

【0025】

基板部２６Ａにおける、ステータ側コイルの形状や径方向及び周方向の配置は特に限定されない。本実施形態では、一例として、図２に示すように、第一励磁コイル１１，１２と、第一受信コイル１５と、第二励磁コイル２１，２２と、第二受信コイル２５とのそれぞれが、この順で径方向外側から内側へ隙間をあけて配置される。

【0026】

基板部２６Ａには、例えば、図１に示すように、互いに径方向に離隔して設けられるとともに回転軸Ｃを中心とした円環状をなす四つの領域Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４が設けられる。ステータ側コイルのそれぞれは、四つの領域Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４のそれぞれに配置される。以下、四つの領域Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４のうち最も径方向外側に位置するものから内側に向けて順に、第一領域Ｒ１，第二領域Ｒ２，第三領域Ｒ３，第四領域Ｒ４という。

【0027】

第一励磁コイル１１，１２は、最も径方向外側に設けられた第一領域Ｒ１に形成され、第一領域Ｒ１内にｎ個の磁極対を形成する。なお、第一領域Ｒ１において、二つの第一励磁コイル１１，１２は、図２に示すように軸方向に重なるように配置されてもよく、径方向に並んで配置されてもよい。或いは、二つの第一励磁コイル１１，１２は、軸方向の同位置で周方向に互い違いとなるように配置されてもよい。

【0028】

第一受信コイル１５は、第一領域Ｒ１の径方向内側に隣接配置された第二領域Ｒ２に形成される。つまり、第一受信コイル１５は、軸方向からみて、第一励磁コイル１１，１２に隣接配置される。第一受信コイル１５は、第一送信コイル１４から信号を受信するトランスコイルであり、第二領域Ｒ２内に回転軸Ｃを中心として巻線が螺旋状に配策されることで形成される。

【0029】

第二励磁コイル２１，２２は、第二領域Ｒ２の径方向内側に隣接配置された第三領域Ｒ３に形成され、第三領域Ｒ３内に１個の磁極対を形成する。つまり、第二励磁コイル２１，２２は、軸方向からみて、第一受信コイル１５に隣接配置される。言い換えれば、第一受信コイル１５は、第一励磁コイル１１，１２と第二励磁コイル２１，２２との間に配置され、第一励磁コイル１１，１２及び第二励磁コイル２１，２２のそれぞれと第一受信コイル１５との間には、第二受信コイル２５が配置されない。なお、二つの第二励磁コイル２１，２２は、二つの第一励磁コイル１１，１２と同様に、第三領域Ｒ３において、図２に示すように軸方向に重なるように配置されてもよく、そうでなくてもよい。

【0030】

第二受信コイル２５は、最も径方向内側に設けられた第四領域Ｒ４に形成される。第二受信コイル２５は、第二送信コイル２４から信号を受信するトランスコイルであり、第四領域Ｒ４内に回転軸Ｃを中心として巻線が螺旋状に配策されることで形成される。

【0031】

コア２７は、第一基板２６に対して第二方向Ｄ２側（ロータ３から離れる側）に積層されるとともにステータ側コイルの各々に対して軸方向に対向配置される磁性体の部材である。コア２７に用いる磁性材には、例えば、電磁鋼板やアモルファス、フェイライト粉末を含む磁性シートなどが挙げられる。コア２７は、例えば、図１に示すように、四つの領域Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４の各々と略同径の環状をなす複数の部材から構成されてもよい。

【0032】

金属板２８は、コア２７に対して第二方向Ｄ２側に積層される金属製の部材であり、例えば、軸方向からみて第一基板２６の基板部２６Ａと略同等の外形をなし、基板部２６Ａを第二方向Ｄ２側から覆う板状（シート状）をなす。コア２７に対して、金属板２８は、図示しない金属のねじなどで直接固定されてもよく、図示しない接着シート（絶縁材）を介して配置されてもよい。

【0033】

金属板２８には、例えば、非磁性のアルミ材のシートが用いられる。但し、金属板２８は、非磁性材でなくてもよく、例えば、鉄板のような磁性材であってもよい。ステータ２は、金属板２８が設けられることで、薄いシート状である第一基板２６やコア２７のみで構成される場合と比較して、その剛性が高められ、形状の歪みが抑えられる。さらに、ステータ２をケースなどの他の構造物に固定する場合に、ねじ止め、カシメ、溶接などの作業が容易になる。金属板２８が、非磁性材である場合には、モータなどの磁気装置からの漏れ磁束の影響（外部磁束によるノイズ）を受けにくい。金属板２８の遮蔽物としての外部のノイズ（電磁波）に対するシールド効果は、電気抵抗が低い金属素材の方が高められる。例えば、銅などでもよい。

【0034】

ロータ３は、ステータ２に対して回転軸Ｃと一体で（回転中心まわりに）回転可能に軸支される部品である。ロータ３は、例えば、図１及び図２に示すように、第二基板３６と、コア３７と、金属板３８とを備える。

【0035】

第二基板３６は、第一基板２６と同様に、非導電性の樹脂（例えばポリイミド）により形成された薄いシートである。第二基板３６には、図２に示す第一検出コイル１３と第一送信コイル１４と第二検出コイル２３と第二送信コイル２４とが形成される。第二基板３６において、これらのコイル１３，１４，２３，２４は、第一基板２６に形成されるステータ側コイルと同様に、その軸方向の両側が、第二基板３６の一部をなすポリイミドのシートに被覆されてよい。なお、これらのコイル１３，１４，２３，２４には、例えば、銅箔が用いられる。第二基板３６は、例えば、図１に示すように、軸方向からみて第一基板２６の基板部２６Ａと同等の径を持つ円環状をなす。

【0036】

第二基板３６において、第一検出コイル１３と第一送信コイル１４と第二検出コイル２３と第二送信コイル２４とのそれぞれは、第一励磁コイル１１，１２と第一受信コイル１５と第二励磁コイル２１，２２と第二受信コイル２５とのそれぞれに軸方向に対向配置される。例えば、第一検出コイル１３は、第一領域Ｒ１と同径の環状の第五領域Ｒ５（図１参照）に設けられ、第一送信コイル１４は、第二領域Ｒ２と同径の環状の第六領域Ｒ６（図１参照）に設けられる。第二検出コイル２３は、第三領域Ｒ３と同径の環状の第七領域Ｒ７（図１参照）に設けられ、第二送信コイル２４は、第四領域Ｒ４と同径の環状の第八領域Ｒ８（図１参照）に設けられる。

【0037】

第一検出コイル１３と第一送信コイル１４とは、図２に示すように、互いに電気的に接続（直列接続）される。また、第二検出コイル２３と第二送信コイル２４とは、互いに電気的に接続（直列接続）される。第一検出コイル１３は、第一励磁コイル１１，１２と同様、軸倍角がｎＸであり、第五領域Ｒ５内にｎ個の磁極対を形成する。第二検出コイル２３は、第二励磁コイル２１，２２と同様、軸倍角が１Ｘであり、第七領域Ｒ７内に１個の磁極対を形成する。また、第一送信コイル１４及び第二送信コイル２４の各々は、第一受信コイル１５及び第二受信コイル２５の各々に信号を送信するトランスコイルであり、第六領域Ｒ６及び第八領域Ｒ８のそれぞれに、回転軸Ｃを中心として巻線が螺旋状に配策されることで形成される。

【0038】

コア３７は、第二基板３６に対して第一方向Ｄ１側（ステータ２から離れる側）に積層されるとともに、第一検出コイル１３と第一送信コイル１４と第二検出コイル２３と第二送信コイル２４との各々に対して軸方向に対向配置される磁性体の部材である。コア３７には、ステータ２のコア２７と同様の磁性材が用いられてよい。コア３７は、例えば、図１に示すように、四つの領域Ｒ５，Ｒ６，Ｒ７，Ｒ８の各々と略同径の環状をなす複数の部材から構成されてもよい。

【0039】

金属板３８は、コア３７に対して介して第一方向Ｄ１側に重ねて配置される部材であり、例えば、軸方向からみて第二基板３６と略同等の外形をなし、第二基板３６を第一方向Ｄ１側から覆う板状（シート状）をなす。金属板３８には、例えば、ステータ２の金属板２８と同様に、非磁性のアルミ材のシートが用いられてよい。また、金属板３８は、ステータ２の金属板２８と同様に、図示しない接着シート（絶縁材）を介して、コア３７に対して配置されてよい。

【0040】

信号処理回路４は、第一入力信号Ｓ１及び第二入力信号Ｓ２を生成するとともに、受信した第一出力信号Ｓ３及び第二出力信号Ｓ４に基づいてステータ２に対するロータ３の回転角（角度情報７）を出力する電気回路である。信号処理回路４は、例えば、レゾルバ１の外部に設けられ、図１に示すように、軸方向においてステータ２及びロータ３とは異なる位置で、回転軸Ｃを中心に展開された円環状の基板に形成されてよい。

【0041】

信号処理回路４には、図２に示すように、信号生成回路５と信号処理回路６とが内蔵される。信号生成回路５は、第一入力信号Ｓ１及び第二入力信号Ｓ２を生成して、第一励磁コイル１１，１２及び第二励磁コイル２１，２２に入力する。信号処理回路６は、第一受信コイル１５及び第二受信コイル２５から出力された第一出力信号Ｓ３及び第二出力信号Ｓ４に基づいて回転角に対応する角度情報７を出力する。

【0042】

本実施形態においてレゾルバ１は、振幅変調された高周波（例えば１００ｋＨｚ以上）の交流信号（信号波形に搬送波と変調波とを含む信号）を入力し、それを用いて第一検出コイル１３及び第二検出コイル２３に生じる位相変調された信号から回転角を検出する変調波型レゾルバである。信号生成回路５は、第一入力信号Ｓ１として、振幅変調された交流信号（励磁信号）を第一励磁コイル１１，１２に入力する。信号生成回路５は、変調波の位相が互いに９０度相違する交流信号を第一正弦励磁コイル１１と第一余弦励磁コイル１２とのそれぞれに入力する。

【0043】

また、信号生成回路５は、キャンセルコイルとしての第二励磁コイル２１，２２に、振幅変調された交流信号（励磁信号）であって第一入力信号Ｓ１を打ち消す位相の信号を第二入力信号Ｓ２として入力する。信号生成回路５は、変調波の位相が互いに９０度相違する交流信号を第二正弦励磁コイル２１と第二余弦励磁コイル２２とのそれぞれに入力する。

【0044】

信号生成回路５は、上記の「第一入力信号Ｓ１を打ち消す位相の信号」として、第一入力信号Ｓ１の搬送波の位相に対して、電気角の位相が９０度以上２７０度以下の範囲で相違する搬送波の位相の信号を第二励磁コイル２１，２２に入力する。本実施形態の信号生成回路５は、第一入力信号Ｓ１の搬送波の位相とは逆位相の信号（１８０度位相が相違する信号）を第二励磁コイル２１，２２に入力する。

【0045】

具体的には、信号生成回路５は、軸倍角がｎＸである第一励磁コイル１１，１２のうち、第一正弦励磁コイル１１に、ｓｉｎ（ω_ｃｔ）・ｃｏｓ（ω_ｍｔ）のコサイン波形の第一正弦励磁信号Ｓ１１を第一入力信号Ｓ１として入力する。また、第一余弦励磁コイル１２に、第一正弦励磁信号Ｓ１１の変調波〔ｃｏｓ（ω_ｍｔ）〕の位相に対して９０度相違する、ｓｉｎ（ω_ｃｔ）・ｓｉｎ（ω_ｍｔ）のサイン波形の第一余弦励磁信号Ｓ１２を第一入力信号Ｓ１として入力する。

【0046】

信号生成回路５は、軸倍角が１Ｘである第二励磁コイル２１，２２のうち、第二正弦励磁コイル２１に、第一正弦励磁信号Ｓ１１の搬送波〔ｓｉｎ（ω_ｃｔ）〕の位相に対し逆位相となる、－ｓｉｎ（ω_ｃｔ）・ｃｏｓ（ω_ｍｔ）のコサイン波形の第二正弦励磁信号Ｓ２１を第二入力信号Ｓ２として入力する。また、第二余弦励磁コイル２２に、第一余弦励磁信号Ｓ１２の搬送波〔ｓｉｎ（ω_ｃｔ）〕の位相に対し逆位相となるとともに第二正弦励磁信号Ｓ２１の変調波〔ｃｏｓ（ω_ｍｔ）〕の位相に対して９０度相違する、－ｓｉｎ（ω_ｃｔ）・ｓｉｎ（ω_ｍｔ）のサイン波形の第二余弦励磁信号Ｓ２２を第二入力信号Ｓ２として入力する。

【0047】

第一コイル群１０では、第一励磁コイル１１，１２に第一入力信号Ｓ１が入力されると、第一励磁コイル１１，１２が励磁して磁束を発生する（図２の白抜き矢印参照）。この磁束は、ロータ３側の第一検出コイル１３に鎖交して誘起電圧が発生する。これにより、第一検出コイル１３では、位相変調された信号（位相情報を含む合成波形）が生じ、第一送信コイル１４が励磁して磁束を発生する（図２の黒塗りの矢印参照）。この磁束は、ステータ２側の第一受信コイル１５に鎖交して誘起電圧が発生する。この誘起電圧の波形（位相情報を含む合成波形）が第一出力信号Ｓ３として信号処理回路６に出力され、信号処理回路６にて回転角に対応する角度情報７に変換されて出力される。

【0048】

第二コイル群２０においても同様であり、第二励磁コイル２１，２２に第二入力信号Ｓ２が入力されると、第二励磁コイル２１，２２が励磁して磁束を発生する（図２の白抜き矢印参照）。この磁束は、ロータ３側の第二検出コイル２３に鎖交して誘起電圧が発生する。これにより、第二検出コイル２３では、位相変調された信号（位相情報を含む合成波形）が生じ、第二送信コイル２４が励磁して磁束を発生する（図２の黒塗りの矢印参照）。この磁束は、ステータ２側の第二受信コイル２５に鎖交して誘起電圧が発生する。この誘起電圧の波形（位相情報を含む合成波形）が第二出力信号Ｓ４として信号処理回路６に出力され、信号処理回路６にて回転角に対応する角度情報７に変換されて出力される。

【0049】

ここで、上述のようなレゾルバ１のステータ２では、同じ第一基板２６に形成された第一励磁コイル１１，１２と第一受信コイル１５との間の隙間（径方向の隙間）が寄生容量となり得る。なお、ここでいう寄生容量とは、電子部品の内部或いは電子回路の中で、設計意図とは無関係に、物理的な構造に起因して寄生的に存在する容量（コンデンサ成分）を意味する。

【0050】

ステータ２では、当該寄生容量を通じて、第一励磁コイル１１，１２に入力された第一入力信号Ｓ１の一部が漏れて、第一受信コイル１５にノイズとして伝搬され得る。詳述すると、図３に破線で示すように、ステータ２では、第一正弦励磁コイル１１と第一受信コイル１５との間の隙間が寄生容量となる。当該寄生容量により第一正弦励磁コイル１１と第一受信コイル１５とが意図せず電気的に結合して、第一正弦励磁信号Ｓ１１の一部が正弦ノイズＳ１１′として第一受信コイル１５に伝搬される。同様に、第一余弦励磁コイル１２と第一受信コイル１５との間の隙間が寄生容量となり、当該寄生容量により第一余弦励磁信号Ｓ１２の一部が余弦ノイズＳ１２′として第一受信コイル１５に伝搬される。

【0051】

これにより、第一受信コイル１５では、第一送信コイル１４から受信した信号Ｓ１５（以下、「受信信号Ｓ１５」という）に、寄生容量を通じて伝搬された第一入力信号Ｓ１の一部がノイズ（正弦ノイズＳ１１′及び余弦ノイズＳ１２′）として干渉し、ノイズを含む波形が第一出力信号Ｓ３として信号処理回路６に出力され得る。これにより、Ｓ／Ｎ比が低下し、レゾルバ１の検出精度が低下し得る。

【0052】

そこで、本実施形態のステータ２では、第一出力信号Ｓ３へのこのようなノイズの影響低減を図る構成として、第二励磁コイル２１，２２がキャンセルコイルとして設けられ、第二励磁コイル２１，２２に第一入力信号Ｓ１を打ち消す位相の信号が入力される。ステータ２では、第二励磁コイル２１，２２と第一受信コイル１５との間の隙間が寄生容量となり、当該寄生容量を通じて、第二入力信号Ｓ２の一部が、第一受信コイル１５に伝搬される。これにより、第一受信コイル１５に伝搬された第一入力信号Ｓ１の一部が、第二入力信号Ｓ２の一部で打ち消されるので、Ｓ／Ｎ比の向上が図られる。

【0053】

詳述すると、ステータ２では、図３に破線で示すように、第二正弦励磁コイル２１と第一受信コイル１５との間の隙間が寄生容量となる。当該寄生容量により、第二正弦励磁コイル２１と第一受信コイル１５とが結合して、第二正弦励磁信号Ｓ２１の一部が、正弦打消信号Ｓ２１′として第一受信コイル１５に伝搬される。同様に、第二余弦励磁コイル２２と第一受信コイル１５との間の隙間が寄生容量となり、当該寄生容量により第二余弦励磁信号Ｓ２２の一部が余弦打消信号Ｓ２２′として第一受信コイル１５に伝搬される。

【0054】

これにより、第一受信コイル１５では、正弦ノイズＳ１１′と正弦打消信号Ｓ２１′とが互いに打ち消し合い（図３の符号ＣＸＬ）、余弦ノイズＳ１２′と余弦打消信号Ｓ２２′とが互いに打ち消し合う（図３の符号ＣＸＬ）。このように、第一受信コイル１５に伝搬されたノイズＳ１１′，Ｓ１２′が打消信号Ｓ２１′，Ｓ２２′に相殺されることで、第一受信コイル１５では、受信信号Ｓ１５が第一出力信号Ｓ３として信号処理回路４に出力される。

【0055】

［２．作用，効果］
（１）上述したステータ２及びレゾルバ１では、第一基板２６に、第一入力信号Ｓ１が入力される第一励磁コイル１１，１２（入力コイル）と、第一出力信号Ｓ３を出力する第一受信コイル１５（出力コイル）とが配置される。第一基板２６には、さらに、キャンセルコイルとしての第二励磁コイル２１，２２が配置される。第二励磁コイル２１，２２には、第一入力信号Ｓ１を打ち消す位相の第二入力信号Ｓ２が入力される。

【0056】

第一受信コイル１５では、同じ第一基板２６に配置された第一励磁コイル１１，１２との間が寄生容量となり、第一入力信号Ｓ１の一部がノイズ（ノイズＳ１１′，Ｓ１２′）として、第一受信コイル１５に伝搬されて第一出力信号Ｓ３に干渉する。しかし、第一受信コイル１５では、同じ第一基板２６に配置された第二励磁コイル２１，２２との間に発生する寄生容量を通じて伝搬された第二入力信号Ｓ２の一部（打消信号Ｓ２１′，Ｓ２２′）で、上記のノイズを打ち消すことができる。

【0057】

このように、上述したステータ２及びレゾルバ１では、第一励磁コイル１１，１２とは別の第二励磁コイル２１，２２と第一受信コイル１５との間に寄生的に発生する寄生容量を利用することで、ノイズ成分となる信号同士を第一受信コイル１５内で相殺させて除去することができる。よって、Ｓ／Ｎ比を向上させ、レゾルバ１の検出精度を向上させることができる。

【0058】

特に、シート状の基板２６，３６に形成されたコイル１１～１５，２１～２５を有するシート型レゾルバ１では、各コイル１１～１５，２１～２５の巻数を十分に確保することが難しい。このため、第一励磁コイル１１，１２や第一送信コイル１４の磁束が弱くなりやすく、受信信号Ｓ１５の強度が弱くなりやすい。このようなレゾルバ１において、第一入力信号Ｓ１を打ち消す位相の第二入力信号Ｓ２が入力される第二励磁コイル２１，２２を設け、第一受信コイル１５内でノイズ成分となる信号同士を相殺させれば、受信信号Ｓ１５の強度が弱くてもＳ／Ｎ比を向上させることができるため、レゾルバ１の検出精度を向上させることができる。

【0059】

（２）上述したステータ２及びレゾルバ１では、第一入力信号Ｓ１を打ち消す位相の第二入力信号Ｓ２として、第一入力信号Ｓ１の搬送波の位相に対して９０度以上２７０度以下の範囲で相違する搬送波の位相の信号が入力される。このような第一入力信号Ｓ１と第二入力信号Ｓ２との搬送波の位相差により、ノイズＳ１１′，Ｓ１２′を打消信号Ｓ２１′，Ｓ２２′で適切に相殺させることができるので、レゾルバ１の検出精度を向上させることができる。

【0060】

（３）上述したステータ２及びレゾルバ１では、第一励磁コイル１１，１２と第二励磁コイル２１，２２との間に、第一受信コイル１５が配置される。このような配置構成により、第一受信コイル１５に伝搬されるノイズＳ１１′，Ｓ１２′及び打消信号Ｓ２１′，Ｓ２２′の信号強度を同等とすることができる。よって、第一受信コイル１５内でノイズ成分となる信号同士をより適切に相殺させることができるので、レゾルバ１の検出精度を向上させることができる。

【0061】

（４）上述したレゾルバ１は、入力コイルとしての第一励磁コイル１１，１２及び出力コイルとしての第一受信コイル１５を含む第一コイル群１０と、第一励磁コイル１１，１２と軸倍角が異なる第二励磁コイル２１，２２を含む第二コイル群２０とを具備する複合レゾルバである。このように、第二コイル群２０の第二励磁コイル２１，２２をキャンセルコイルとして活用することで、ノイズキャンセル専用のコイルを敢えて設けることなく、第一励磁コイル１１，１２から漏れた信号（ノイズＳ１１′，Ｓ１２′）を打ち消すことができる。

【0062】

（５）特に、上述したステータ２のように、第一励磁コイル１１，１２の軸倍角が第二励磁コイル２１，２２の軸倍角よりも大きい場合には、第二領域Ｒ２内に形成される第二励磁コイル２１，２２の一つの磁極の大きさと比較して、第一領域Ｒ１内に形成される第一励磁コイル１１，１２の一つの磁極の大きさが小さくなり得る。このため、第一励磁コイル１１，１２の各磁極の磁束が弱くなりやすく、受信信号Ｓ１５の強度が弱くなりやすい。このようなレゾルバ１において、第二コイル群２０の第二励磁コイル２１，２２を活用して、第一受信コイル１５内でノイズ成分となる信号同士を相殺させれば、受信信号Ｓ１５の強度が弱くてもＳ／Ｎ比を向上させることができる。したがって、レゾルバ１の検出精度を向上させることができる。言い換えれば、軸倍角が小さい方の励磁コイル（第二励磁コイル２１，２２）をキャンセルコイルとして活用することで、軸倍角が大きい方の励磁コイル（第一励磁コイル１１，１２）を含むコイル群の受信信号のＳ／Ｎ比を、部品の追加を伴わず且つ適切に向上させることができる。

【0063】

［３．その他］
上述したステータ２及びレゾルバ１の構成は一例であり、上述した構成に限らない。ステータ２は、少なくとも、入力信号が入力される入力コイルと、出力信号を出力する出力コイルと、入力信号を打ち消す位相の信号が入力されるキャンセルコイルと、これらのコイルが配置される基板とを有するものであればよい。例えば、第一励磁コイル１１，１２及び第二励磁コイル２１，２２の軸倍角は上記のものに限らず、例えば、第一励磁コイル１１，１２の軸倍角が１Ｘであり、第二励磁コイル２１，２２の軸倍角がｎＸであってもよい。

【0064】

ステータ２は、複数の軸倍角を利用して回転角を検出する複合レゾルバ１のステータ２でなくてもよく、一つの軸倍角を利用して回転角を検出するレゾルバのステータであってもよい。この場合、第二コイル群２０のコイル２１～２５は省略されてよく、第二励磁コイル２１，２２に代えて、第一入力信号Ｓ１（入力信号）を打ち消す位相の信号が入力されるキャンセルコイル専用のコイルがステータに設けられてもよい。

【0065】

ステータ２は、２入力１出力のレゾルバ１のステータ２でなくてもよく、１入力２出力のレゾルバのステータであってもよい。この場合、ステータには、一つの入力コイルと二つの出力コイルと一つのキャンセルコイルとが設けられてよい。つまり、レゾルバ１は、２入力１出力の検出器でなくてもよく、１入力２出力の検出器であってもよい。

【0066】

レゾルバ１は、励磁コイル１１，１２，２１，２２がステータ２に設けられ、検出コイル１３，２３がロータ３に設けられたものでなくてもよい。レゾルバは、例えば、励磁コイルがロータに設けられ、検出コイルがステータに設けられたものでもよい。或いは、レゾルバは、励磁コイル及び検出コイルがステータに設けられ、ロータが、回転角に応じた大きさで励磁コイルの磁界を打ち消す方向に反磁界を生成する導体を有するものであってもよい。つまり、レゾルバのロータにはコイルが設けられていなくてもよい。

【0067】

ステータは、少なくとも、同じ基板に入力コイルと出力コイルとキャンセルコイルとが設けられていればよく、これらの配置は上述したものに限らない。例えば、上述したステータ２では、第一受信コイル１５が第一励磁コイル１１，１２と第二励磁コイル２１，２２との間に配置されていたが、第一励磁コイル１１，１２及び第二励磁コイル２１，２２の双方が第一受信コイル１５の径方向内側、又は、径方向外側に配置されてもよい。第一励磁コイル１１，１２と第二励磁コイル２１，２２との間に、第一受信コイル１５だけでなく第二受信コイル２５が配置されてもよい。つまり、上述したステータ側コイルの配置は一例であって、上述した配置に限らない。

【0068】

キャンセルコイルに入力される信号は、少なくとも、入力信号を打ち消す位相の信号であればよく、入力信号の搬送波の位相に対して逆位相の信号でなくてもよい。寄生容量を介して出力コイルに伝搬される入力信号の一部（上述したノイズＳ１１′，Ｓ１２′）は、寄生容量やインダクタンスの関係で、入力信号と位相がすれることがある。同様に、出力コイルに伝搬されるキャンセルコイルの信号の一部（上述した打消信号Ｓ２１′，Ｓ２２′）は、当該キャンセルコイルに入力される信号と位相がすれることがある。したがって、キャンセルコイルに入力される信号の搬送波の位相は、このようなずれを考慮して、入力信号の搬送波の位相に対して９０度以上２７０度以下で相違する範囲で、適宜設定されることが好ましい。

【符号の説明】

【0069】

１ レゾルバ
２ ステータ（レゾルバステータ）
３ ロータ（レゾルバロータ）
４ 信号処理回路（外部装置）
１０ 第一コイル群
１１ 第一正弦励磁コイル（第一励磁コイル，入力コイル）
１２ 第一余弦励磁コイル（第一励磁コイル，入力コイル）
１５ 第一受信コイル（トランスコイル，出力コイル）
２０ 第二コイル群
２１ 第二正弦励磁コイル（第二励磁コイル，キャンセルコイル）
２２ 第二余弦励磁コイル（第二励磁コイル，キャンセルコイル）
２６ 第一基板（基板）
Ｓ１ 第一入力信号（入力信号）
Ｓ２ 第二入力信号（入力信号を打ち消す位相の信号）
Ｓ３ 第一出力信号（出力信号）
Ｓ１１ 第一正弦励磁信号（入力信号）
Ｓ１２ 第一余弦励磁信号（入力信号）
Ｓ２１ 第二正弦励磁信号（入力信号を打ち消す位相の信号）
Ｓ２２ 第二余弦励磁信号（入力信号を打ち消す位相の信号）

【要約】

レゾルバロータ（３）の回転角を検出するレゾルバ（１）に備えられるレゾルバステータ（２）は、シート状の基板（２６）を有する。基板（２６）には、入力信号（Ｓ１）が入力される入力コイル（１１，１２）と出力信号（Ｓ３）を出力する出力コイル（１５）とキャンセルコイル（２１，２２）とが配置される。キャンセルコイル（２１,２２）には、入力信号（Ｓ１）を打ち消す位相の信号（Ｓ２）が入力される。

【図1】

【図2】

【図3】