[發明專利]角度檢測裝置和角度檢測系統

有效

• 申請號: 201611159086.8
• 申請日: 2016-12-14
• 公開（公告）號: CN106871777B
• 公開（公告）日: 2019-08-23
• 發明（設計）人: 落合貴晃;山田卓司;笹田一郎;松田卓彌;押野慈生
• 申請（專利權）人: 美蓓亞株式會社;國立大學法人九州大學
• 主分類號: G01B7/30
• 分類號: G01B7/30
• 代理公司: 北京思益華倫專利代理事務所(普通合伙) 11418
• 代理人: 常殿國;郭紅麗

本發明提供一種使用了旋轉變壓器的角度檢測裝置和角度檢測系統，能夠以簡單的結構減輕外部磁場的影響，而不妨礙薄型化。旋轉變壓器(100)配置于在軸向的一側具有成為外部磁場的電機(200)的位置，其特征在于，該旋轉變壓器(100)包括：轉子(50)，其能夠旋轉，由導磁率整體上具有單軸各向異性的磁性材料形成；以及定子(30)，其與轉子(50)相對地配置，包括勵磁線圈和檢測所述勵磁線圈所生成的磁通的檢測線圈；轉子(50)配置于定子(30)和成為外部磁場的電機(200)之間。

技術領域

本發明涉及使用了旋轉變壓器的角度檢測裝置和角度檢測系統。

背景技術

作為不需要復雜加工而能以非常簡單的組裝工序高靈敏度地檢測角度的角度檢測裝置，公知有這樣一種角度檢測裝置，其包括：轉子，其由以具有單軸磁各向異性的磁體構成的圓板體形成，圓板體以其中心點為中心在圓板面內轉動；定子，其具有與轉子大致相同的外形，與轉子的圓板體的板面相對地配設，分割成多個扇形狀，且沿著分割區域的外周卷繞有勵磁線圈或檢測線圈；以及背磁軛(back yoke)，其具有與定子大致相同的外形，與定子的圓板體相對地配設在隔著定子與定子的配設有轉子的面相反的方向上(例如，參照專利文獻1)。

圖1為專利文獻1所述的角度檢測裝置，其包括：轉子5，其由具有單軸磁各向異性的圓板體形成，以接合有樞軸6的中心點5a為中心在圓板面內轉動；定子3，其具有與轉子5大致相同的外形，以非接觸狀態與轉子5的圓板面相對；以及背磁軛2，其由不具有方向性的(各向同性的)磁性薄板以與定子3大致相同的外形形成，且以與定子3接觸或非接觸的狀態同定子3的與配設有轉子5的面相反的方向的面相對地配設。定子3被分割成半圓狀(3a、3b)，在該各區域3a、3b的側面部分卷繞有檢測線圈4a(記作S1)和勵磁線圈4b(記作P1)。轉子5由圓板體形成，轉子5的在面方向上具有單軸磁各向異性(圖1的(C)的線方向)的磁體板或磁性復合板在中心點5a處接合于樞軸6。

在具有單軸磁各向異性的磁體中，存在有磁體易磁化的易軸方向和方向與其正交的難以磁化的難軸方向。在圖1的情況下，圖的上下方向為易軸方向，圖的左右方向為難軸方向。在此，易軸方向的導磁率大，在處于與其垂直的方向上的難軸方向上，導磁率為易軸方向的導磁率的幾分之一到十分之一左右，或者更小，此時的導磁率與真空的導磁率程度相同。

在該結構中，當轉子5轉動時，伴隨其轉動，磁各向異性的易軸方向發生變化。利用該磁各向異性的易軸方向的變化，可以檢測旋轉角度。以下，說明該旋轉角度的檢測原理。

首先，勵磁線圈4b連接于交流電源40，被供給交流電流。通過向勵磁線圈4b供給交流電流，在定子3的整個區域3b中，平均來看，磁場是產生在與面方向垂直的方向上的，但是在線圈的銅線附近特別是在銅線的正下方，磁場是產生在與面平行且與線圈銅線垂直的方向上的，而且，其強度也遠大于其他位置的磁場(例如區域3b的中段的磁場)。也就是說，在檢測線圈4a和勵磁線圈4b相鄰的區域30處產生了強磁場。檢測線圈4a在勵磁線圈4b所激勵出的磁場的作用下，產生與該磁場相應的電壓，利用與檢測線圈4b連接的同步檢波電路41檢測該電壓。

這里，當轉子5旋轉時，上述易軸方向發生變化。檢測線圈4a在勵磁線圈4b所生成的磁力的作用下產生感應電壓，但由于勵磁線圈4b所生成的磁場會受到轉子5的易軸方向的影響，因此，檢測線圈4a的感應電壓也會受到轉子5的易軸方向的影響。即，根據轉子5的角度位置的不同，檢測線圈4a中產生的電壓值有所變化。基于該原理，可以根據檢測線圈4a中產生的電壓知道轉子5的角度位置(自基準角度位置起的旋轉角度)。

如圖2所示，在現有的構造中，具有用于屏蔽外部磁場的護罩7。為了至少屏蔽來自徑向的外部磁場，并屏蔽來自與徑向垂直的方向(軸向)的外部磁場，護罩7以彎折周緣部從而將轉子5、定子3及背磁軛2全都包含起來的方式配設。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：WO2012/002126A1公報