JPH01207626A - 位置・速度検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は磁気レゾルバを用いて位置と速度を検出する装
置の改良に関するものである。

［従来の技術］ 従来、このような位置・速度検出装置として、例えば第
５図に示すものがあった。

この装置はモータのステータとロータコアを用。

いた多極のレゾルバである。

図で、Ｌ、、Ｌ２．Ｌ３はステータの突極に巻かれた３
相コイル、１はコイルＬ＋　、Ｌ２　、Ｌ３の一端にＥ
ｓ１ｎωｔなる電圧（Ｅは振幅、ωは角速度、ｔは時間
）を印加する電圧源、Ａ１゜Ａ２　、Ａ３はコイルＬ、
、Ｌ２．Ｌコの他端の電位差を増幅する増幅器、２は増
幅器ＡＩ　、　Ａ２　。

Ａ、の３相の出力Ｖ＾、Ｖａ　、Ｖａをスコツト変換し
て２相の信号にするスコツト変換器、３はスコツト変換
器２の出力から回転角θをデジタル信号で出力するＲ／
Ｄ変換器である。

この装置で、ロータコアめ回転角をθとすれば、各コイ
ルのインダクタンスは次式のように変化する。

Ｌ、＝Ｌｃ　　（１＋ＭｓＪｎθ） Ｌ２＝ＬＣ（１＋Ｍｓｉｎ（θ＋１２０＞）Ｌ３　＝　
Ｌｃ　　（１＋Ｍ　ｓ　１　ｎ　（θ−１２０））Ｌｃ
、Ｍ：定数 この式では、コイルＬｔ　、Ｌ２　、Ｌ３のインダクタ
ンスも同一符号で表わす。

電圧源１により各コイルをＥｓ１ｎωｔなる電圧をかけ
て駆動し、増幅器Ａ１〜Ａ３で各コイルの電位差Ｖ、、
Ｖ２．Ｖコをとると、次のようになる。

Ｖ１＝ＶＯｓｉｎθｓ　ｉ　ｎωｔ Ｖ２　＝Ｖ（、ｓ　ｉ　ｎ　（θ＋１２０）　ｓ　ｉ　
ｎωｔＶコ＝Ｖ（、ｓ　　ｉ　　ｎ　　（θ−１２０）
ｓｉｎωｔｖｏ：を圧の振幅 これらの電圧をスコツト変換すると、 ｓｉｎθｓｌｎωｔとｃｏｓθｓ　１　ｎωｔの信号が
取り出される。これらの信号をＲ／Ｄ変換器３に４える
゛と、回転角θがデジタル信号として得られる。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、この装置では、温度変化により、発振機２２の
出力交流信号の位相の電気角やステータの突極の機械角
に誤差が生じて回転角θに検出誤差が発生するという問
題点があった。

本発明はこのような問題点を解決するためになされたも
のであり、温度特性が良好な位置・速度検出装置を実現
することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、 先端に一定ピッチで歯が形成されなｎｂ個（ｎｂは２の
倍数）の突極が設けられていて、隣合う突極どうしでは
歯の位相をｐｂ　／２ずらして（ｐｂは歯のピッチ）形
成され、または隣合う突極どうしではレラクタンス変化
の合成位相がｐ　ｂ　／　２ずれるように突極に後述す
るコイルが巻かれたステータ部材と、 このステータ部材をｋｂ枚、隣合う突極どうしで歯の位
相を、 （（１／２ｋｂ　）　十ｍｂ　ｌ　ｐｂ（ｋｂ　＝２の
とき） （（１／ｋｂ　）＋ｍｂ　）ｐｂ （ｋｂは２以外の整数のとき） ｍｂは整数 ずらして重ね合わせたステータと、 このステータの歯と対向していてしかもこの歯とほぼ同
一ピッチの歯が形成されたロータと、同一のステータ部
材に巻かれていて、歯が同一位相にあるコイルを１組の
コイルとし、ｐｂ　／２位相がずれた２組のコイルを１
相とするｋｂ相のコイルと、 各相のコイルを、 ３６０゜／２ｋｂ　　　（ｋｂ＝２のとき）３６０゜／
ｋｂ　　　（ｋｂは２以外の整数のとき）の位相差の交
流電圧または交流電流の信号を与える信号源と、　　　
゛ 前記各相のコイル両端の電流または電圧を検出してこれ
らを加減算し、加減算信号の位相から前記ロータの回転
位置を周波数から回転速度をそれぞれ算出する演算部、 を具備したことを特徴とする位置・速度検出装置である
。

［実施例］ 以下、図面を用いて本発明を説明する。

第１図は本発明にかかる位置・速度検出装置の一実施例
の構成図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）図の
２．−２．部分の断面図である。

図で、９０１．９０２は磁性体材料で構成された２枚の
円板状のステータ部材である。ステータ部材９０１と９
０２には、９０’の回転角を隔てた位置毎に突極９０３
１〜９０３４と９０４１〜９０４４が形成されている。

これらの突極の先端には一定ピッチｐｂで歯９０５が形
成されている。

同一のステータ部材で、隣り合う突極め歯の位相は（１
／２）ｐｂずつずれている０例えば、突極９０３．と９
０３２の歯の位相は （１／２）ｐｂだけずれている。

ステータ部材９０１と９０２は非磁性体部材９０６を挿
入して積み重ねられてステータ９０７を構成している。

このとき、ステータの隣り合う突極の歯の位相が＜１／
４）ｐｂだけずれるように積み重ねられている６例えば
、突極９０３１と９０４１の歯の位相は（１／４）ｐｂ
だけずれている。

９０８１は突ｆ！９０３　＋と９０３３に巻かれたコイ
ル、９０８２は突極９０３２と９０３４に巻かれたコイ
ルである。これらのコイル９０８１゜９０８２により１
相のコイルを形成している。ステータ部材９０２にも同
様にコイル９０９１゜９０９２が巻かれている。

９１０はステータ９０１，９０２の外側に配置されたロ
ータである。ロータ９１０には、歯９０５と対向してい
て、この歯とほぼ同一ピッチの歯９１１が形成されてい
る。

９１２は各相のコイル９０８と９０９に交流電圧信号ま
たは交流電流信号を与える信号源である。

コイル９０８と９０９に与えられる交流信号には９０＠
の位相差がある。

９１３はコイル９０８と９０９の両端の電圧または電流
を検出してこれらを加減算し、加減算信号の位相からロ
ータ９１０の回転位置を、周波数から回転速度をそれぞ
れ算出する演算部である。

コイルの両端の電流または電圧の検出回路としては、例
えば第２図〜第４図に示ず構成のものがある。第２図の
回路はコイルの両端電圧を検出するもの、第３図の回路
はコイルの両＠電流を検出するもの、第４図の回路はト
ランスを用いて検出するものである。

次に、このような回転検出部の動作を説明する。

信号源９１２は、コイル９０８１．９０８２にはＶ、ｃ
ｏｓ（ωｔ＋Δ＾）の交流電圧を印加し、コイル９０９
１．９０９２には Ｖｌ　ｃｏｓ　（ωｔ＋ΔＢ　＋９０’″）の交流電圧
を印加する（　Ｖ　＋は振幅電圧、ΔＡ、ΔＢは電気角
の誤差）。

ロータ９１０が角度θだけ回転したときは、コイル９０
８＋　、９０８２．９０９ｔ　、９０９２の両＃Ａｔ圧
ｖｓ１．ｖｓ、、ｖｃ、、ｖｃ２はそれぞれ次のように
なる。

ｖＳＮ二ｔ’（１＋’ＷＬ４Ｊ−４Ｃθ＋Ｓｇ’＞”＜
　Ｑｄ（Ａ＞ｔ＋Δ４）　　　　（ｉ）”ｃ”−＝　Ｘ
Ｊｌ（ｌ−”’４　ｏｖ（ｇ十Σ、＞’＜ｍ（ｗｔ＋Δ
、）　　　　　■ｍｂ：定数・δ＾・δＢ＝機械角の誤
差演算部９１３は、これらの両ｔ＠電圧を検出し、■式
−■式＋■式−■式の演算を行って次式に示す演算値■
ｂを算出する。

■式で、電気角を調整して、 ΔＢ−δＢ−Δ＾＋δＡ＝０ にすることにより、■式の右辺第２項がＯになり、位相
精度を向上できる。

なお、１枚のステータ部材に設ける突極の数とステータ
部材の枚数は実施例で示す数似外であってもよい。

１枚のステータ部材にｎｂ個の突極な設け、ステータ部
材をｋｂ枚設けた場合は、それぞれの値は次のようにな
る。

同−のステータ部材における隣合う突極間の歯の位相ず
れ：　ｐ　ｂ　／　２ ステータ部材を重ね合せたときの隣り合う突極間の歯の
位相ずれ二 （（１／２ｋｂ　）　十ｍｂ　ｌ　　　（ｋｂ　＝２の
とき）（（１／ｋｂ　）　十ｍｂ　） （ｋｂが２以外の整数のとき） ｍｂ：整数 コイルの相数：ｋｂ コイル駆動のための交流電圧または交流電流の各相間の
位相差： ３６０”　／２ｋｂ　　（ｋｂ　＝２のとき）３６０’
／ｋｂ ＜ｋｂが２以外の整数のとき） また、実施例ではステータの隣合う突極め歯の位相をず
らした構成の場合について説明したが、これに限らずロ
ータをｋｂ層の積層構造にし、隣合う層の歯の位相を実
施例の隣合う突極と同様にずらした構成にしてもよい。

［効果］ 本発明にかかる装置によれば、歯の位置がｐ　ｂ　／　
２ずれた突極に巻かれたコイルの両端の電圧または電流
の差を検出するなめ、偶数次の高調波を打ち消すことが
でき、高精度でモータの回転を検出できる。

また、■式を算出する演算でキャリアが差動的に打ち消
されるなめ、温度特性が良好になる。

さらに、第５図に示す３相の位置・速度検出装置に比べ
てコア、回路等の数を２／３に減らすことができる。

これに加えて、モータの歯数とレゾルバの歯数を同一に
することにより、レゾルバ信号の位相から転流制御を行
うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる位置・速度検出装置の一実施例
の構成図、第２図〜第４図は第１図の装置に用いる検出
回路の構成例を示した図、第５図は従来における位置・
速度検出装置の構成例を示した図である。 ９０１．９０２・・・ステータ部材、９０３．〜９０３
ａ　、９０４＋〜９０４４・・・突極、９０５゜９１１
・・・歯、９０７・・・ステータ、９０８．〜９０８ａ
　、９０９１〜９０９４・・・コイル、９１０・・・ス
テータ、９１２・・・信号源、９１３・・・演算部。 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　先端に一定ピッチで歯が形成されたｎ＿ｂ個（ｎ＿ｂ
   は２の倍数）の突極が設けられていて、隣合う突極どう
   しでは歯の位相をｐ＿ｂ／２ずらして（ｐ＿ｂは歯のピ
   ッチ）形成され、または隣合う突極どうしではレラクタ
   ンス変化の合成位相がｐ＿ｂ／２ずれるように突極に後
   述するコイルが巻かれたステータ部材と、 このステータ部材をｋ＿ｂ枚、隣合う突極どうしで歯の
   位相を、 ｛（１／２ｋ＿ｂ）＋ｍ＿ｂ｝ｐ＿ｂ （ｋ＿ｂ＝２のとき） ｛（１／ｋ＿ｂ）＋ｍ＿ｂ｝ｐ＿ｂ （ｋ＿ｂは２以外の整数のとき） ｍ＿ｂは整数 ずらして重ね合わせたステータと、 このステータの歯と対向していてしかもこの歯とほぼ同
   一ピッチの歯が形成されたロータと、同一のステータ部
   材に巻かれていて、歯が同一位相にあるコイルを１組の
   コイルとし、ｐ＿ｂ／２位相がずれた２組のコイルを１
   相とするｋ＿ｂ相のコイルと、 各相のコイルを、 ３６０゜／２ｋ＿ｂ（ｋ＿ｂ＝２のとき） ３６０゜／ｋ＿ｂ（ｋ＿ｂは２以外の整数のとき）の位
   相差の交流電圧または交流電流の信号を与える信号源と
   、 前記各相のコイル両端の電流または電圧を検出してこれ
   らを加減算し、加減算信号の位相から前記ロータの回転
   位置を周波数から回転速度をそれぞれ算出する演算部、 を具備したことを特徴とする位置・速度検出装置。