JP2002107178A - 絶対位置検出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 リラクタンスレゾルバを用いて絶対位置を検
出する。 【解決手段】 ４Ｘリラクタンスレゾルバ７の主回転軸
８に第１及び第２の駆動歯車１５及び１７を固定する。
１Ｘリラクタンスレゾルバ９，１１，１３の第１乃至第
３の副回転軸１０，１２，１４に、第１及び第２の駆動
歯車と噛み合う第１乃至第３の従動歯車１９，２１，２
３を固定する。モータの回転軸の回転数ｙをｙ＝Ｎi＊
Ｐi＋Ｒi（但しｉ＝１からＮまで）で求める。第１の副
回転軸の回転角ｙｙを多回転数ｙを求める際に求めた整
数Ｎ１、Ｐ１と、θ10の実測値から求めたＲＲ１（角
度）を用いて、ｙｙ＝Ｎ１＊Ｐ１＋Ｒ１＋ＲＲ１＝ｙ＋
ＲＲ１の式により求める。ｙとｙｙとから絶対位置を求
める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数台のリラクタ
ンスレゾルバを用いて絶対位置を検出する方法に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】被動体の移動に従って決まった回転比で
回転する複数の歯車の回転角によって移動体の絶対位置
を決定する方法としては、特公平５−３８２４３号公報
に以下の記載がある。被動体の移動に伴う機械的変化量
Ｌ（ｘ）を、被動体の機械的運動に対応する機械的周期
運動の周期（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３）と１周期未満の変化量
を検出する検出器の出力Δｐ１、Δｐ２，Δｐ３の測定
値の組を用いると、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３を互いに素の整数
を選ぶことによって、 Ｌ（ｘ）＝Ｎ１ｘＰ１＋Δｐ１ Ｌ（ｘ）＝Ｎ２ｘＰ２＋Δｐ２ Ｌ（ｘ）＝Ｎ３ｘＰ３＋Δｐ３ の関係を満足するＮ１、Ｎ２、Ｎ３がただ１つ存在す
る。この関係から絶対位置Ｌ（ｘ）を求めることができ
る。更にＰ１、Ｐ２、Ｐ３以下の分解能を得るために引
例１では５Ｘレゾルバを用いている。

【０００３】また、特公平５−２１１６６公報では第１
軸に５Ｘレゾルバと１Ｘレゾルバを用いている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前者の方法では被動体
の機械的運動の検出器に５Ｘレゾルバを用いることによ
って１Ｘレゾルバを用いる場合に比べて分解能は５倍に
向上するが、測定範囲が１／５に縮小すると言う問題が
ある。また後者の方法では第１軸に１Ｘレゾルバと１０
Ｘレゾルバを取り付けて、測定範囲を変えずに分解能を
１０倍に高めている。しかしながら部材が増えて構造が
複雑になるという問題が生ずる。

【０００５】本発明の目的は、広い測定範囲と高い分解
能と簡単な構造の装置を用いた絶対位置の検出方法を提
供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、被検出側の軸
に固定される主回転軸を中心にして回転する誘導子形の
主ロータと、前記主ロータを囲むように配置されて、ヨ
ーク及び該ヨークによって磁気的に連結されたｎ×ｍ個
（但しｎは４の倍数、ｍは１以上の整数）の磁極部を備
えて構成され、機械角で３６０°／ｍの角度範囲内にｎ
個の前記磁極部を有するステータコア、前記ｎ×ｍ個の
磁極部のうち一つ置きの前記磁極部に交互に巻線方向が
異なるように巻線導体が巻回されて形成された複数の検
出用巻線部が直列に接続されて構成された第1の検出用
巻線、前記ｎ×ｍ個の磁極部のうち残りの一つ置きの前
記磁極部に交互に巻線方向が異なるように巻線導体が巻
回されて形成された複数の検出用巻線部が直列に接続さ
れて構成された第２の検出用巻線、及び前記ｎ×ｍ個の
磁極部をそれぞれ交互に異なる極性に励磁する励磁巻線
を有するステータとを具備し、前記主ロータの回転に応
じて、前記角度範囲内のｎ個の前記磁極部に設けられた
ｎ個の検出用巻線部のインダクタンスが、電気角で９０
°の位相差を持って周期的に変化するように前記ｎ×ｍ
個の磁極部の位置と前記主ロータの形状とが定められて
いるｍＸリラクタンスレゾルバと、前記主回転軸の軸線
方向の一方側で前記主ロータと対向する位置に軸線が前
記主回転軸の軸線と平行になるように配置された複数本
の副回転軸、前記複数本の副回転軸を回転自在に支持す
る副回転軸支持手段及び前記主回転軸と前記副回転軸と
を所定の歯車比で連結する複数の連結用歯車機構からな
る伝達機構と、前記複数本の副回転軸を中心にしてそれ
ぞれ回転する複数の副ロータと、前記複数の副ロータを
囲むようにそれぞれ配置され、ヨーク及び該ヨークによ
って磁気的に連結されたｎ個の磁極部を備えて構成さ
れ、機械角で３６０°の角度範囲内にｎ個の前記磁極部
を有する副ステータコア、前記ｎ個の磁極部のうち一つ
置きの前記磁極部に交互に巻線方向が異なるように巻線
導体が巻回されて形成された２つの検出用巻線部が直列
に接続されて構成された第1の副検出用巻線、前記ｎ個
の磁極部のうち残りの一つ置きの前記磁極部に交互に巻
線方向が異なるように巻線導体が巻回されて形成された
２つの検出用巻線部が直列に接続されて構成された第２
の副検出用巻線及び前記ｎ個の磁極部をそれぞれ交互に
異なる極性に励磁する励磁巻線とを有する複数の副ステ
ータとからそれぞれ構成され、前記副ロータの回転に応
じて、前記角度範囲内のｎ個の磁極部に設けられたｎ個
の前記検出用巻線部のインダクタンスが、電気角で９０
°の位相差を持って周期的に変化するようにｎ個の前記
磁極部の位置と前記副ロータの形状とが定められている
複数の１Ｘリラクタンスレゾルバとを用いて絶対位置を
検出する方法であって、 Ｔｎ：主回転軸に固定された駆動歯車の歯数、 Ｔｉ：ｉ番目の副回転軸に固定されたｉ番目の従動歯車
の歯数（ｉ＝１からＮ）、 Ｐｎ：回転軸（被移動体）の絶対位置、 Δ：検出角度幅としたきに、Ｐｎ＝ｋΔ＋θｎであり、
但し、ｋは整数であり、θｎはΔより小さい角度であ
り、ｉ番目の副回転軸に固定されたｉ番目の従動歯車の
歯数Ｔｉ（ｉ＝１からＮ）は互いに素で、かみ合う歯数
同士の歯数相互の差が１であり、１回転内の絶対位置判
定にも用いる第１の副回転軸の従動歯車の歯数Ｔ１は、
これとかみ合う主回転軸側の駆動歯車の歯数を主回転軸
によって駆動されるレゾルバの極数ｎと互いに素の関係
に保ち、まずｉ番目の副回転軸の従動歯車に固定された
レゾルバからの位置データθｉを下記の式で求め、 θｉ＝（Ｔｎ／Ｔｉ）・Ｐｎ−ｉＦｉＸ［（Ｔｎ／Ｔ
ｉ）・Ｐｎ／Δ］・Δ 但し、ｉＦｉＸ［Ａ］はＡの整数部であり、ここで第１
の副回転軸の位置データθ1と主回転軸の位置データθ0
とを θ10＝θ１−θ0／ｎ の式に入れて求め、次に第２の副回転軸以降のｉ番目の
副回転軸についてθ0がＰｎの一周期内で３６０度変化
するようなθ０’を用いて差分値を下記の式で求め、 θｉ0＝θｉ−θ０’（ｉ＝２からＮ） ここでθ０’は、θ０を機械角の１回転内で３６０°変
化する値に変換したものであり、ｉ番目の副回転軸の位
置データθｉを実測して、θｉ０の実測値を求め、ｉ番
目の副回転軸の回転数Ｒｉを求め、次に、これらのＲ
１、Ｒ２、．．．ＲＮの組み合わせにより、モータの回
転軸の回転数ｙを下記の式で求め、 ｙ＝Ｎi＊Ｐi＋Ｒi （但しｉ＝１からＮまで） 次に第１の副回転軸の回転角ｙｙを多回転数ｙを求める
際に求めた整数Ｎ１、Ｐ１と、θ10の実測値から求めた
ＲＲ１（角度）を用いて、 ｙｙ＝Ｎ１＊Ｐ１＋Ｒ１＋ＲＲ１＝ｙ＋ＲＲ１ 上記式で求めることを特徴とする絶対位置検出方法であ
る。

【０００７】本発明によれば、広い測定範囲と高い分解
能とを簡単な構造の装置を用いた検出法をを実現するこ
とが出来る。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態の一例を図面
を参照して詳細に説明する。図１は本発明のリラクタン
スレゾルバを用いた絶対位置検出器１のハードウエアの
構成を概念的に示すブロックである。この実施の形態の
例では、モータ３の回転軸５の絶対位置を検出するため
に、１台の４Ｘリラクタンスレゾルバ７と、３台の１Ｘ
リラクタンスレゾルバ９，１１及び１３を用いる。ここ
で４Ｘリラクタンスレゾルバとは、回転軸に直接連結さ
れたロータが１回転する間に４周期分の絶対位置データ
信号が出力されるリラクタンスレゾルバであり、１Ｘリ
ラクタンスレゾルバとは、回転軸に直接連結されたロー
タが１回転する間に１周期分の絶対位置データ信号が出
力されるリラクタンスレゾルバである。この例では、４
Ｘリラクタンスレゾルバ７の主回転軸８がモータ３の回
転軸５に連結されている。この主回転軸８には、第１及
び第２の駆動歯車１５及び１７が固定されている。また
第１の１Ｘリラクタンスレゾルバ９の第１の副回転軸１
０には、第１の駆動歯車１５と噛み合う第１の従動歯車
１９が固定されている。そして第２の１Ｘリラクタンス
レゾルバ１１の第２の副回転軸１２には、第２の駆動歯
車１７と噛み合う第２の従動歯車２１が固定されてい
る。更に第３の１Ｘリラクタンスレゾルバ１３の第３の
副回転軸１４には、第２の駆動歯車１７と噛み合う第３
の従動歯車２３が固定されている。各駆動歯車と従動歯
車の歯車比は図１に示すとおりである。歯車１５乃至２
３によって３つの歯車機構からなる伝達機構が構成され
ている。第１の駆動歯車１５と第１の従動歯車１９の歯
車比は２５：２６であり、前２の駆動歯車１７と第２の
従動歯車２１の歯車比は２８：２７であり、第２の駆動
歯車１７と第３の従動歯車２３の歯車比は２８：２９で
ある。

【０００９】図２及び図３は、図１の構成を１つの構造
物として具体的に実現したリラクタンスレゾルバを用い
た絶対位置検出器の構造の概略図及び断面図である。な
お図２においては、巻線の図示は省略してある。これら
の図において、図１に示した部材と同じ部材には、図１
に付した符号と同じ符号を付す。まず４Ｘリラクタンス
レゾルバ７は、モータ３の回転軸５に固定される主回転
軸８を中心にして回転する誘導子形の主ロータ２５とを
有している。この主ロータ２５は、第１乃至第３の副回
転軸１０，１２，１４が位置する側に向かって開口する
カップ状の回転体２７の外周部に誘導子２９が固定され
た構造を有している。誘導子２９は、機械角で３６０°
間隔の間に４つの同じ誘導部を有している。そしてこの
主ロータ２５を囲むように主ステータ３９が配置されて
いる。主ステータ３９は、主ロータ２５を囲むように配
置された環状のヨーク４１と、このヨーク４１によって
磁気的に連結された１６個（４ｍ個）の磁極部４３…，
４４…とを備えて構成されたステータコア４５を備えて
いる。このステータコア４５は、機械角で９０°[即ち
３６０°／ｍ（但しｍは２以上の整数）]の角度範囲内
に４つの磁極部４３，４４を有している。各磁極部には
検出用巻線と励磁巻線をそれぞれ別個に巻装できる２つ
の環状の溝ａ，ｂを備えたボビン４７が装着されてい
る。この１６個（４ｍ個）の磁極部４３，４４のうち一
つ置きの磁極部４３…のボビン４７の溝ａには、交互に
巻線方向が異なるように巻線導体が巻回されて複数の検
出用巻線部４９がそれぞれ形成されており、これら複数
の検出用巻線部４９が直列に接続されて第1の検出用巻
線５１が構成されている。また１６個（４ｍ個）の磁極
部のうち残りの一つ置きの磁極部４４のボビン４７の溝
ａにも、交互に巻線方向が異なるように巻線導体が巻回
されて複数の検出用巻線部５３が形成されている。そし
てこれらの検出用巻線部５３が直列に接続されて第２の
検出用巻線５５が構成されている。そして１６個の磁極
部４３，４４のボビン４７の溝ｂには、各磁極部をそれ
ぞれ交互に異なる極性に励磁する励磁巻線５７が巻装さ
れている。５８は、第１及び第２の検出用巻線５１及び
５５並びに励磁巻線５７が電気的に接続される配線パタ
ーンと信号処理回路が実装された第１の回路基板であ
る。この回路基板５８は、環状形状を有している。

【００１０】主ロータ２５の回転に応じて、９０°の角
度範囲内の４つの磁極部４３，４４に設けられた４つの
検出用巻線部４９，５３のインダクタンスが、電気角で
０°，９０°，１８０°及び２７０°の位相差を持って
周期的に変化するように。１６個（４ｍ個）の磁極部４
３，４４の位置と主ロータ２５の形状とが定められてい
る。なおこの例では、ヨーク４１がフレーム構造体５９
を構成する第１のフレーム構造部分６１を構成してい
る。第１のフレーム構造部分６１の上には、第２のフレ
ーム構造部分６３が嵌合構造を用いて嵌合されており、
ネジ部材６５を用いて両者は、モータ３のケーシングに
固定されている。

【００１１】第１乃至第３の副回転軸１０，１２，１４
は、主回転軸８の軸線方向の一方側で主ロータ２５と対
向する位置に軸線が主回転軸８の軸線と平行になるよう
に配置されている。第１乃至第３の副回転軸１０，１
２，１４は、これらを回転自在に支持するベアリング６
７を介して第２のフレーム構造部分６３に支持されてい
る。この例では、ベアリング６７とフレーム構造部分６
３とにより副回転軸支持手段が構成されている。

【００１２】１Ｘリラクタンスレゾルバ９，１１，１３
の構造も前述の４Ｘリラクタンスレゾルバ７の構造と基
本的に変わるところがない。１Ｘリラクタンスレゾルバ
９，１１，１３は、それぞれ第１乃至第３の副回転軸１
０，１２，１４を中心にしてそれぞれ回転する第１乃至
第３の副ロータ６９，７１，７３を有している。また１
Ｘリラクタンスレゾルバ９，１１，１３の副ステータ７
０，７２，７４は、第１乃至第３の副ロータ６９，７
１，７３を囲むようにそれぞれ配置され、ヨーク７５，
７７，７９と該ヨークによって磁気的に連結された４個
の磁極部４３，４４を備えて構成され、機械角で３６０
°の角度範囲内に４つの磁極部４３，４４を有する副ス
テータコア８１，８３，８５とを備えている。各磁極部
４３，４４には前述と同様のボビン４７がそれぞれ嵌合
されている。そして４個の磁極部のうち一つ置きの磁極
部４３に交互に巻線方向が異なるように巻線導体が巻回
されて形成された２つの検出用巻線部８７が直列に接続
されて構成された第1の副検出用巻線８９と、４個の磁
極部のうち残りの一つ置きの磁極部４４に交互に巻線方
向が異なるように巻線導体が巻回されて形成された２つ
の検出用巻線部９１が直列に接続されて構成された第２
の副検出用巻線９３及び４個の磁極部４３，４４をそれ
ぞれ交互に異なる極性に励磁する励磁巻線９５とを有し
ている。副ロータ６９，７１，７３の回転に応じて、機
械角で３６０°の角度範囲内の４つの磁極部４３，４４
に設けられた４つの検出用巻線部のインダクタンスが、
電気角で０°，９０°，１８０°及び２７０°の位相差
を持って周期的に変化するように４つの磁極部４３，４
４の位置と副ロータ６９，７１，７３の誘導子の形状と
が定められている。９７は、各１Ｘリラクタンスレゾル
バの巻線が電気的に接続される配線パターンと信号処理
回路が実装された回路基板である。

【００１３】なおフレーム構造体５９は、主ステータ３
９が固定される第１のフレーム構造部分６１と副回転軸
支持手段及び第１乃至第３の副ステータ７０，７２，７
４が固定される第２のフレーム構造部分６３とが組み合
わされて構成されている。このように、この実施の形態
では、主ステータ３９、副回転軸支持手段及び第１乃至
第３の副ステータ７０，７２，７４が、フレーム構造体
５９に固定されており、伝達機構が主ロータ２５の回転
体２７の内部に位置しているので、４つのリラクタンス
レゾルバが組み合わされた絶対位置検出器をコンパクト
に構成できる。

【００１４】次に、以下に本発明の絶対位置検出器によ
り絶対位置を検出する思想を一般的な式を用いて説明す
る。本発明では、主回転軸に設けられたｎＸリラクタン
スレゾルバ（ｎは２以上の整数）と主回転軸に固定され
た駆動歯車とｉ番目の副回転軸に固定されて駆動歯車と
かみ合うｉ番目の従動歯車の回転によって回転駆動され
る１Ｘリラクタンスレゾルバ（１極レゾルバ）が複数個
（Ｎ個）配置された構成を採用する。

【００１５】以下の説明で用いる記号の内容は下記の通
りである。

【００１６】Ｔｎ：主回転軸に固定された駆動歯車の歯
数である。

【００１７】Ｔｉ：ｉ番目の副回転軸に固定されたｉ番
目の従動歯車の歯数（ｉ＝１からＮ）である。

【００１８】Ｐｎ：回転軸（被移動体）の絶対位置であ
る。

【００１９】Δ：検出角度幅（実際には３６０度であ
る。） ここでＰｎ＝ｋΔ＋θｎ ・・・（１） の関係がある。但し、ｋは整数であり、θｎはΔより小
さい角度である。そしてｉ番目の副回転軸に固定された
ｉ番目の従動歯車の歯数Ｔｉ（ｉ＝１からＮ）は互いに
素で、かみ合う歯数同士の歯数相互の差が１である。１
回転内の絶対位置判定にも用いる第１の副回転軸の従動
歯車の歯数Ｔ１は、これとかみ合う主回転軸側の駆動歯
車の歯数を主回転軸によって駆動されるレゾルバの極数
ｎと互いに素の関係に保つものとする。

【００２０】まずｉ番目の副回転軸の従動歯車に固定さ
れたレゾルバからの位置データθｉは絶対位置Ｐｎの関
数として次式によって計算することができる。

【００２１】 θｉ＝（Ｔｎ／Ｔｉ）・Ｐｎ−ｉＦｉＸ［（Ｔｎ／Ｔｉ）・Ｐｎ／Δ］・Δ ・・・（２） 但し、ｉＦｉＸ［Ａ］はＡの整数部とする。絶対位置Ｐ
ｎは角度の単位で表したものである。またｉ＝０は主回
転軸の番号を表している。ｉ番目の位置データθｉは、
各１Ｘレゾルバからのｓｉｎ信号、ｃｏｓ信号から計算
で求めた角度（電気角）である。位置データθｉは０と
Δ（３６０度）の間の値になる。

【００２２】ここで第１の副回転軸の位置データθ1と
主回転軸の位置データθ0とを θ10＝θ１−θ0／ｎ ・・・（３） の式に入れて求めたθ10は、１回転内のアブソリュート
位置（機械角）の判定に利用できる。但し、θ10が０よ
り小さい値になる場合には、θ10が０からΔの範囲にな
るように、θ10にΔを加算する（θ10＋Δ）。主回転軸
の位置データθ0と第１の副回転軸の位置データθ1から
θ10の実測値を計算し、この実測値とθ10とＰｎの計算
結果から第１の副回転軸の回転数Ｒ１（０〜Ｔ1−１回
転）と１回転をｎ等分した角度のどの位置ＲＲ１に回転
軸が位置するのかを判定する。

【００２３】次に第２の副回転軸以降のｉ番目の副回転
軸についてθ0がＰｎの一周期内で３６０度変化するよ
うなθ０’を用いて差分値を下記の式のように求める。

【００２４】 θｉ0＝θｉ−θ０’（ｉ＝２からＮ） ・・・（４） ここでθ０’は、θ０を機械角の１回転内で３６０°変
化するような（１Ｘレゾルバを用い場合に相当する）値
に変換したものである。言いかえると、θ０’はＰｎが
３６０度変化したときにθ０が３６０度変化するように
変換した角度である。θｉ0は、絶対位置Ｐｎの関数と
して計算される。この場合にももしθｉ0が０より小さ
い場合には、θｉ0が０とΔの間になるようにθｉ0にΔ
を加算する。そしてこの式に基づいて、ｉ番目の副回転
軸の位置データθｉを実測して、θｉ０の実測値を求
め、ｉ番目の副回転軸の回転数Ｒｉを求める。

【００２５】次に、これらのＲ１、Ｒ２、．．．ＲＮの
組み合わせにより、モータの回転軸の回転数ｙは下記の
式で表される。

【００２６】 ｙ＝Ｎi＊Ｐi＋Ｒi （但しｉ＝１からＮまで） ・・・（５） 上記（５）式を満たす整数Ｎiの組がただ１組存在す
る。ｙは主回転軸を駆動するモータの回転数である。こ
こでＮｉは回転数Ｒｉの周期Ｐｉが何回来ているかを示
す整数、Ｐｉはθｉ0とＰｎの関係式から得られるＲｉ
の最大値で、θｉ0とＰｎの関係の一周期の幅に相当す
る。

【００２７】次に第１の副回転軸の回転角ｙｙを多回転
数ｙを求める際に求めた整数Ｎ１、Ｐ１と、θ10の実測
値から求めたＲＲ１（角度）を用いて下記の式で求め
る。

【００２８】 ｙｙ＝Ｎ１＊Ｐ１＋Ｒ１＋ＲＲ１＝ｙ＋ＲＲ１ ・・・（６） この式により１回転の１／ｎの分解能まで正確に求める
ことがきる。このｙｙは被動体の絶対位置Ｒｎを角度単
位で表してものである。

【００２９】次に図１乃至図３に示した具体的な実施の
形態において、絶対位置を検出する場合を具体的に説明
する。先に説明した通り、各歯車の歯数は下記の通りで
ある。

【００３０】 主軸側駆動歯車の歯数Ｔｎ 従動歯車歯数Ｔｉ 第１の従動歯車 ２５ ２６（Ｔ１） 第２の従動歯車 ２８ ２７（Ｔ２） 第３の従動歯車 ２８ ２９（Ｔ３） また主回転軸側歯車のレゾルバは４Ｘレゾルバである。
この場合、主回転軸８の位置データθ0を絶対位置Ｐｎ
との関係から下記（７）式を利用して求める。

【００３１】 θ０＝４Ｐｎ−ｉＦｉＸ（Ｐｎ／９０）・３６０ ・・・（７） この式から求められるθ０は、周期９０°で、高さ３６
０°の鋸波になる。

【００３２】次に上記（２）式に基づいて１Ｘレゾルバ
９（ＲＳ１）により得られる位置データθ１を求めると
下記のようになる。

【００３３】θ１＝（25／26）Ｐｎ−ｉＦｉＸ［（25／
26）Ｐｎ／３６０]・３６０ このθ１は、周期が３６０°×（２６／２５）で、高さ
３６０°の鋸波になる。

【００３４】同様にして、上記（２）式に基づいて１Ｘ
レゾルバ１１（ＲＳ２）により得られる位置データθ２
を求めると下記のようになる。

【００３５】θ２＝（28／27）Ｐｎ−ｉＦｉＸ[（28／2
7）Ｐｎ／３６０]・３６０ このようにして求めたθ２は、周期が３６０°×（27／
28）で、高さ３６０°の鋸波になる。

【００３６】同様にして、上記（２）式に基づいて１Ｘ
レゾルバ１３（ＲＳ３）により得られる位置データθ３
を求めると下記のようになる。

【００３７】θ３＝（28／29）Ｐｎ−ｉＦｉＸ[（28／2
9）Ｐｎ／３６０]・３６０ このようにして求めたθ３は、周期が３６０°×（29／
28）で、高さが３６０°の鋸波になる。

【００３８】以上のようにして求めたθ０乃至θ３を絶
対位置Ｐｎの関数として図４に示す。

【００３９】次に上記（３）式に基づいて、θ10＝（θ
０／４）−θ１の演算を行うと下記のようになる。

【００４０】θ10＝（１／２６）Ｐｎ−ｉＦｉＸ（Ｐｎ
／９０）・９０＋ｉＦｉＸ（（２５／２６）Ｐｎ／３６
０）・３６０ ｍｏｄ（３６０） この関係を図５に示す。上記式の第２項で９０度毎に９
０度階段状に減少し、第３項によって、３６０°×（２
６／２５）毎に３６０°増加することになる。ｍｏｄ
（３６０）の記号はθ10が０と３６０度の間に入らない
ときは、この範囲にはいるように３６０を加減するとい
う記号である。以下の説明においても同じである。

【００４１】図５に基づいてθ10の実測値からＲ１を求
めることができる。更にθ10の実測値からＲ１の１回転
の３６０°の区間の中で９０度の角度の単位の区間のど
の区間にあるかが分かる。つまり、３６０°の１周期内
の分解能が９０°の何段目に相当するかがわかる。例え
ば図５でＰｎ＝５４００〜５４９０の区間では、図５よ
り、Ｒ１＝１５、ＲＲ１＝０となり、この範囲では、こ
れはθ10が５４００／２６＝２０７．７°から５４９０
／２６＝２１１．１５°の範囲にあることになる。図３
でこのようなθ10の区間に相当するＲ１，ＲＲ１は上記
の値以外には存在しない。即ち、θ10の値からＲ１とＲ
Ｒ１が一意的に決まる。次に同様にして、θ20を求める
と下記の式のようになる。

【００４２】θ20＝θ２−θ０’＝（１／２７）Ｐｎ＋
ｉＦｉＸ（Ｐｎ／３６０）・３６０−ｉＦｉＸ（（２８
／２７）Ｐｎ／３６０）・３６０＝（１／２７）Ｐｎ
ｍｏｄ（３６０） この関係を図６に示す。またθ０’のグラフを図７に示
す。図４のθ20は周期が３６０°×２７＝９７２０°で
０°から３６０°の間を変化する鋸波になる。θ20が０
°から３６０°の範囲に入るように３６０°度加減して
ある。このθ20とＰｎの関係を与える図６のグラフを用
いれば、θ20の実測値から、Ｒ２を求めることができ
る。

【００４３】次に同様にして、θ20を求めると下記の式
のようになる。

【００４４】θ30＝θ０’−θ３＝（１／２９）Ｐｎ＋
ｉＦｉＸ（Ｐｎ／３６０）・３６０−ｉＦｉＸ（（２８
／２９）Ｐｎ／３６０）・３６０＝（１／２９）Ｐｎ
ｍｏｄ（３６０） この関係を図８に示す。図８から分かるように、θ30は
周期３６０°×２９＝１９４４０°で０から３６０°の
間を変化する鋸波になる。θ30が０から３６０°の範囲
に入るように３６０°加減してある。図8に示されるθ3
0とＰｎの関係を示す与えるグラフを用いて、θ30の実
測値からＲ３を求める。

【００４５】次に下記３つの式を用いて、回転数Ｒ１，
Ｒ２，Ｒ３，ｙを求める。

【００４６】 ｙ＝Ｎ１＊２６＋Ｒ１ ・・・（８ａ） ｙ＝Ｎ２＊２７＋Ｒ２ ・・・（８ｂ） ｙ＝Ｎ３＊２９＋Ｒ３ ・・・（８ｃ） この式を用いて、先に求めた整数値Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３の
組からＮ１、Ｎ２、Ｎ３とｙの整数値を求める。これら
は一意的に決まる。Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３と回転数ｙの関係
を図９に示す。図９に示す表によると例えば、Ｒ１＝１
５、Ｒ２＝１４、Ｒ３＝１２のときに、ｙ＝４１とな
る。

【００４７】更に回転軸の回転角ｙｙを多回転数ｙを求
める際に求めた整数Ｎ１、Ｐ１、と前記θ10とＰｎの関
係の実測値から求めたＲＲ１を用いて求めると、下記の
ようになる。

【００４８】ｙｙ＝Ｎ１＊Ｒ１＋Ｒ１＋ＲＲ１＝ｙ＋Ｒ
Ｒ１＝４１＋０＝４１ これによって、１回転の１／４の分解能までｙｙの値を
正確に求めることができる。

【００４９】このような方法によって、広い測定範囲で
高い分解能を簡単に得ることができる。

【００５０】

【発明の効果】本発明によれば、広い測定範囲と高い分
解能とを簡単な構造の装置を用いた検出法を実現するこ
とが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の方法を実施するリラクタンスレゾルバ
を用いた絶対位置検出器のハードウエアの構成を概念的
に示すブロックである。

【図２】図１の構成を１つの構造物として具体的に実現
したリラクタンスレゾルバを用いた絶対位置検出器の構
造の概略図である。

【図３】図２の絶対位置検出器の断面図である。

【図４】θ０乃至θ３を絶対位置Ｐｎの関数として示す
図である。

【図５】θ10＝（θ０／４）−θ１を絶対位置Ｐｎの関
数として示す図である。

【図６】θ２−θ０’を絶対位置Ｐｎの関数として示す
図である。

【図７】θ０’を絶対位置Ｐｎの関数として示す図であ
る。

【図８】θ０’−θ３を絶対位置Ｐｎの関数として示す
図である。

【図９】Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３と回転数ｙの関係を示す図で
ある。

【符号の説明】

１ 絶対位置検出器 ３ モータ ５ 回転軸 ７ ４Ｘリラクタンスレゾルバ ８ 主回転軸 ９，１１，１３ １Ｘリラクタンスレゾルバ １０，１２，１４ 副回転軸 １５，１７ 駆動歯車 １９，２１，２３ 従動歯車 ２５ 主ロータ ２７ 回転体 ２９ 誘導子 ３９ ステータ ４１ ヨーク ４３，４４ 磁極部 ４５ ステータコア ４７ ボビン ４９，５３，８７，９１ 検出用巻線部 ５１，５５ 検出用巻線 ５７，９５ 励磁巻線 ５８，９７ 回路基板 ５９ フレーム構造体 ６１，６３ フレーム構造体部分 ６５ ネジ部材 ６７ ベアリング ６９，７１，７３ 副ロータ ７０，７２，７４ 副ステータ ８１，８３，８５ 副ステータコア ８９，９３ 副検出用巻線

フロントページの続き (72)発明者 岸 栄 東京都豊島区北大塚一丁目15番１号 山洋 電気株式会社内 (72)発明者 加藤 茂晴 東京都豊島区北大塚一丁目15番１号 山洋 電気株式会社内 (72)発明者 宮島 徹 東京都豊島区北大塚一丁目15番１号 山洋 電気株式会社内 Ｆターム(参考） 2F063 AA35 CA09 CA40 DA05 DD05 EA03 GA22 GA33 GA36 2F077 AA25 AA27 CC02 CC08 FF34 PP26 QQ05 QQ15 VV01

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被検出側の軸に固定される主回転軸を中心
   にして回転する誘導子形の主ロータと、前記主ロータを
   囲むように配置されて、ヨーク及び該ヨークによって磁
   気的に連結されたｎ×ｍ個（但しｎは４の倍数、ｍは１
   以上の整数）の磁極部を備えて構成され、機械角で３６
   ０°／ｍの角度範囲内にｎ個の前記磁極部を有するステ
   ータコア、前記ｎ×ｍ個の磁極部のうち一つ置きの前記
   磁極部に交互に巻線方向が異なるように巻線導体が巻回
   されて形成された複数の検出用巻線部が直列に接続され
   て構成された第1の検出用巻線、前記ｎ×ｍ個の磁極部
   のうち残りの一つ置きの前記磁極部に交互に巻線方向が
   異なるように巻線導体が巻回されて形成された複数の検
   出用巻線部が直列に接続されて構成された第２の検出用
   巻線、及び前記ｎ×ｍ個の磁極部をそれぞれ交互に異な
   る極性に励磁する励磁巻線を有するステータとを具備
   し、前記主ロータの回転に応じて、前記角度範囲内のｎ
   個の前記磁極部に設けられたｎ個の検出用巻線部のイン
   ダクタンスが、電気角で９０°の位相差を持って周期的
   に変化するように前記ｎ×ｍ個の磁極部の位置と前記主
   ロータの形状とが定められているｍＸリラクタンスレゾ
   ルバと、 前記主回転軸の軸線方向の一方側で前記主ロータと対向
   する位置に軸線が前記主回転軸の軸線と平行になるよう
   に配置された複数本の副回転軸、前記複数本の副回転軸
   を回転自在に支持する副回転軸支持手段及び前記主回転
   軸と前記副回転軸とを所定の歯車比で連結する複数の連
   結用歯車機構からなる伝達機構と、 前記複数本の副回転軸を中心にしてそれぞれ回転する複
   数の副ロータと、前記複数の副ロータを囲むようにそれ
   ぞれ配置され、ヨーク及び該ヨークによって磁気的に連
   結されたｎ個の磁極部を備えて構成され、機械角で３６
   ０°の角度範囲内にｎ個の前記磁極部を有する副ステー
   タコア、前記ｎ個の磁極部のうち一つ置きの前記磁極部
   に交互に巻線方向が異なるように巻線導体が巻回されて
   形成された２つの検出用巻線部が直列に接続されて構成
   された第1の副検出用巻線、前記ｎ個の磁極部のうち残
   りの一つ置きの前記磁極部に交互に巻線方向が異なるよ
   うに巻線導体が巻回されて形成された２つの検出用巻線
   部が直列に接続されて構成された第２の副検出用巻線及
   び前記ｎ個の磁極部をそれぞれ交互に異なる極性に励磁
   する励磁巻線とを有する複数の副ステータとからそれぞ
   れ構成され、前記副ロータの回転に応じて、前記角度範
   囲内のｎ個の磁極部に設けられたｎ個の前記検出用巻線
   部のインダクタンスが、電気角で９０°の位相差を持っ
   て周期的に変化するようにｎ個の前記磁極部の位置と前
   記副ロータの形状とが定められている複数の１Ｘリラク
   タンスレゾルバとを用いて絶対位置を検出する方法であ
   って、 Ｔｎ：主回転軸に固定された駆動歯車の歯数、 Ｔｉ：ｉ番目の副回転軸に固定されたｉ番目の従動歯車
   の歯数（ｉ＝１からＮ）、 Ｐｎ：回転軸（被移動体）の絶対位置、 Δ：検出角度幅としたきに、 Ｐｎ＝ｋΔ＋θｎであり、 但し、ｋは整数であり、θｎはΔより小さい角度であ
   り、 ｉ番目の副回転軸に固定されたｉ番目の従動歯車の歯数
   Ｔｉ（ｉ＝１からＮ）は互いに素で、かみ合う歯数同士
   の歯数相互の差が１であり、１回転内の絶対位置判定に
   も用いる第１の副回転軸の従動歯車の歯数Ｔ１は、これ
   とかみ合う主回転軸側の駆動歯車の歯数を主回転軸によ
   って駆動されるレゾルバの極数ｎと互いに素の関係に保
   ち、 まずｉ番目の副回転軸の従動歯車に固定されたレゾルバ
   からの位置データθｉを下記の式で求め、 θｉ＝（Ｔｎ／Ｔｉ）・Ｐｎ−ｉＦｉＸ［（Ｔｎ／Ｔ
   ｉ）・Ｐｎ／Δ］・Δ但し、ｉＦｉＸ［Ａ］はＡの整数
   部であり、 ここで第１の副回転軸の位置データθ1と主回転軸の位
   置データθ0とを θ10＝θ１−θ0／ｎ の式に入れて求め、 次に第２の副回転軸以降のｉ番目の副回転軸についてθ
   0がＰｎの一周期内で３６０度変化するようなθ０’を
   用いて差分値を下記の式で求め、 θｉ0＝θｉ−θ０’（ｉ＝２からＮ） ここでθ０’は、θ０を機械角の１回転内で３６０°変
   化する値に変換したものであり、 ｉ番目の副回転軸の位置データθｉを実測して、θｉ０
   の実測値を求め、ｉ番目の副回転軸の回転数Ｒｉを求
   め、 次に、これらのＲ１、Ｒ２、．．．ＲＮの組み合わせに
   より、モータの回転軸の回転数ｙを下記の式で求め、 ｙ＝Ｎi＊Ｐi＋Ｒi （但しｉ＝１からＮまで） 次に第１の副回転軸の回転角ｙｙを多回転数ｙを求める
   際に求めた整数Ｎ１、Ｐ１と、θ10の実測値から求めた
   ＲＲ１（角度）を用いて、 ｙｙ＝Ｎ１＊Ｐ１＋Ｒ１＋ＲＲ１＝ｙ＋ＲＲ１ 上記式で求めることを特徴とする絶対位置検出方法。