JPH043486B2

JPH043486B2 -

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Publication number: JPH043486B2
Application number: JP2331083A
Authority: JP
Priority date: 1983-02-15
Filing date: 1983-02-15
Publication date: 1992-01-23
Also published as: JPS59148812A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、たとえば固定子に励磁巻線と検出巻
線とを共に巻装し回転子は磁性体のみからなる誘
導子形レゾルバに発生する位相誤差を、その位相
検出側において誤差補償する装置に関する。誘導子形レゾルバはブラシレスで、コア、巻
線、絶縁物のみより成る単純なマシンで、信頼性
が高く、モータの使えるところならどんな悪環境
でも使用できる、位置、速度のセンサである。メカトロニクスのアクチユエータに必要なセン
サとして、これより優れたものはない。その反
面、精度を高くするのが構造的に困難であるとい
う欠点がある。従つて外部回路で各種の誤差を補
償する必要がある。ここにおいて本発明は、レゾルバの位相誤差を
位相検出の出力側で補償演算を行ない位相誤差が
消去された出力を得る位相誤差補償装置を提供す
ることを、その目的とする。では、検出側補償方法の原理について述べる。電気的に位相差90°の２相の励磁巻線w〓巻線と
w〓巻線ならびに検出巻線w〓が巻装されていると
し、w〓巻線への励磁電圧e〓∝cosωt，wβ巻線への
励磁電圧e〓∝sinωt（ただし、励磁角周波数ω＝
2πでは励磁周波数、ｔは時間である）とすれ
ば、検出電圧e〓は、 e〓∝cos｛ωt−（θ＋（θ）｝ここに、θはレゾルバの位相、（θ）はその
位相誤差である。ｋを比例定数とするとき、（θ）≪θなので ke〓≒cos（ωt−θ）＋（θ）sin（ωt−θ）……(1
) と表わせる。ゆえに、 cos（ωt−θ）≒ke〓（θ）sin（ωt−θ） ……(2) より −（ωt＋π／２）・sin（ωt−θ）が補償電圧で
ある。この補償がうまく行つたとすればゼロクロス附
近でcos（ωt−θ）が得られる。その代り、sin
（ωt−θ）を知る必要がある。そこで先ず検出巻線が２相（たとえばw〓〓巻線、
w〓〓巻線とする）あると考える。 e′θ∝sin〔ωt−（θ＋（θ））〕 ke′θ≒sin（ωt−θ）−（θ）cos（ωt−θ）……
(3) ゆえに sin（ωt−θ）≒ke′θ＋（θ）cos（ωt−θ）
……(4) ここでは＋（ωt）・cos（ωt−θ）が補償電圧
である。ここで(2)、(4)式をペアで考えると、お互いに補
償後の電圧を利用しあうことによつて厳密な補償
が可能になる。すなわち、この種の誘導子形レゾルバは数多く
の高調波位相誤差があるので、その高町波次数を
ｉ、δ_iをｉ次高調波振幅、φ_iをｉ次高調波の位相
角と決め、（θ）＝δ_icos（iθ＋φ_i）、（ωt）
＝δ_i
cos（iωt＋φ_i）として(2)、(4)式のを（θ）を
（ωt）とおいた式に夫々(1)、(3)式を代入すると cos（ωt−θ）＝cos（ωt−θ）＋｛（θ）−（
ωt＋π／２）｝sin（ωt−θ）……(5) sin（ωt−θ）＝sin（ωt−θ）−｛（θ）−（
ωt）｝cos（ωt−θ）……(6) が得られる。 ωt＝θ−π／２のゼロクロスの時点で(5)式の
右辺は、 cos（θ−π／２−θ）＋δ_i〔cos（iθ＋φ_i）−cos
｛ｉ（θ−π／２＋π／２）＋φ_i｝〕sin（θ−π／２−θ）＝０であるから誤差はない。 ωt＝θのゼロクロスの時点で(6)式の右辺は、 sin（θ−θ）−δ_i｛cos（iθ＋φ_i）−cos（iθ＋
φ_i）｝・cos（θ−θ）＝０でこちらの誤差もない。つまり、先の補償電圧を両検出巻線に与えれ
ば、正しい位相検出ができることになる。ところで、位相誤差（θ）は検出によつて得
られる機械的な値であり、現実的には如何ともし
難い値である。励磁周波回転電気角ωtで表した
位相誤差（ωt）は回路構成に合わせて作つた制
御可能な値である。本発明の実施例として後述す
る第２図，第３図で示す位相誤差補償手段にはこ
の（ωt）を使うために、（θ）で論理的に成
立する誤差論が果たして（ωt）でも成立するか
どうかを検証する目的で、(2)、(4)式の（θ）を
（ωt）おいた式に夫々(1)、(3)式を代入する演算
操作を行つたのである。次に、検出巻線Wθα巻線の電圧をリアル
（real）つまり実数、励磁巻線Wθβ巻線の電圧を
イマジナリ（imajinary）つまり虚数としたと
き、エクスポーネンシヤル（exponential）の exp（jφ）＝cosφ＋jsinφ という複素数で表されるので、可変移相器
（variable phase shifter）はexp（jφ）として表
されるが、 φ〓１であれば exp（jφ）＝１＋jφ ……(7) ＝１／（１−jφ） ……(8) これらを回路で実現するたには、下記の２つの
手段がある。第１図ａは(7)式を具現した本発明第１の原理
図、第１図ｂは(8)式を表示した本発明第２の原理
図である。１は位相誤差未補償のレゾルバ出力、２は加算
器、３は補償されたレゾルバ出力、４は未補償出
力にφを乗算する乗算器、５はｊをかける係数器
である。これを実回路で表わしたのが、第２図の本発明
の一実施例の構成を示すブロツク図である。２１はレゾルバ、２１は励磁電圧sinωt供給端、
２２は励磁電圧cosωt供給端、２３，２４は加算
器、２５，２６は乗算器、２７は補償された出力
sin（ωt−θ）の出力端、２８は補償された出力
cos（ωT−θ）の出力端、２９は補償（ωt）の
入力端である。点線枠内の３０は可変移相器を形
成する。励磁電圧供給端２１，２２からそれぞれsinωt、
cosωtがβ線w〓、α巻線w〓に与えられ、レゾルバ
２０の回転子の回転により、つまり励磁回転電気
角ωtから、検出巻線w〓〓からは位相誤差（θ）
を含んだ出力sin｛ωt−θ−（θ）｝が出力され、
検出巻線w〓〓からは出力cos｛ωt−θ−（θ）｝が
出力する。ここで位相誤差（θ）は予め測定して知るこ
とができるので、位相誤差（θ）に相等する励
磁回転電気角（ωt）、つまり位相誤差に同期し
た信号を入力端２９から加える。ここで、機械的な位相誤差（θ）を励磁周波
電気角であらわした位相誤差（ωt）にどのよう
にして等価的に変換するのかを説明する。予めその機械的な回転位置に対応する回転角度
が自己の持つ誤差を補正ずみの正確な検出値を出
力するようにした例えばオプチカルエンコーダと
共通軸にその回転子が直結した誘導形レゾルバを
設け、誘導形レゾルバを励磁回転周波電気角ωt
の電圧を印加して励磁しておき、例えば共通軸を
機械角1°ずつ回転しながら、オプチカルエンコー
ダの出力電圧の値（波高値）を基本にしながら、
誘導形レゾルバの出力電圧の値（波高値）を検出
し、共通軸が機械角1°ずつ回転した機械角0°、1°、
2°、…359°に対応して、両者の差電圧として誘導
形レゾルバの出力電圧の正、負の誤差電圧が分か
る。これで共通軸の回転角を横軸とし検出電圧を
縦軸とする誘導形レゾルバの位相誤差曲線
（θ）が測定されたことになり、そのデータを機
械角1°ごとに位相誤差曲線（θ）から取り上げ
た値（θi）をメモリに書き込んでおき、ここ
で、ω＝2πf、ｆ＝ω／（2π）、１／ｆ＝2π／ω
＝Ｔ、Ｔ／360°＝Δt＝（2π／ω）／360°とすると、
周期Δt［周波数ｆ＝360（ω／2π）］でこのデータ
を先のメモリから順次読み出せば、位相誤差
（ωt）は時系列として得られる。なお、これと同
じ技術手段は、後記する本発明より先の出願（出
願日・昭58・２・８）である特願昭58−19339号
（特開昭59−148556号公報）に詳しい。加算器２３の出力と（ωt）を乗算器２５で乗
算した値を検出巻線w〓〓の出力cos｛ωt−θ−
（θ）｝から引き算するとともに、加算器２４の出
力と（ωt）を乗算器２６で乗算した値を検出巻
線w〓〓の出力sin｛ωt−θ−θ−（θ）｝に足し算
する。このようにして、出力端２７，２８からは位相
誤差（θ）が補償された出力sin（ωt−θ）、cos
（ωt−θ）が出力される。第３図は、本発明の他の実施例の構成を示すブ
ロツク図である。この他の実施例は検出巻線w〓が１相しかない
場合の簡易補償回路である。３１は加算器、３２は位相補償された出力端、
３３は加算器３１の出力を積分∫_dtしかつωを乗
算する演算器、３４は乗算器である。この回路は位相誤差（θ）に相当する（ωt
＋π／２）を乗算器３４へ入力させる。つまり、この回路はcos（ωt−θ）を積分して
sin（ωt−θ）をつくり、検出巻線w〓〓がないので、
これを補つているものである。補償位相として、
（ωt＋π／ｄ）を用いているので、すべてのｉについて、ωt＝θ−＝π／２の時のゼロクロス位
相誤差をゼロにすることができる。しかして、第２図の一実施例は第１図ｂの原理
図から構成しているが、第１図ａに基づいても表
示できる。第３図の他の実施例についても同様で
ある。したがつて、本発明は、次のようにいえる。本
発明は、レゾルバを位相変調機として使用するさ
いに、このレゾルバの検出側に可変位相器を縦続
して設けるとともに、レゾルバの位相誤差が（θ）＝〓ⁱ δ_icos（ｉ ωt＋φ_i）と表されるとき（ωt）＝〓ⁱ δ_icos（ｉ ωt＋φ_i または（ωt＋π／２）＝〓ⁱ δ_icos（ｉ ωt＋φ_i）として示される、このレゾルバの発生する位相誤
差に同期した信号で、前記可変位相器の位相を制
御する検出側におけるレゾルバの位相誤差補償装
置である。かくして本発明によれば、次のような効果が認
められる。 ○イこのレゾルバの位相誤差補償装置は、励磁側
で位相誤差を補償する手段〔本発明者が別途考
究して出願（出願日・昭58・２・８）した特願
昭58−19339号（特開昭59−148556号公報）〕で
とり残した誤差を検出側で除去すると云うよう
に補助的に、また選択的に特定の高調波誤差を
除去するなどに利用できる。 ○ロリニヤレゾルバは端効果のためアンバランス
になるので、各種の位相誤差が生ずる。これを
レゾルバ本体の構造を工夫して除去するのは、
非常に難かしい。このような時、この電気的補
償法は非常に有効である。 ○ハレゾルバの構造が簡単なもので良いからコス
トダウンになる。ステツピングモータのコアを
利用してバアーニヤレゾルバをつくることがで
きる。位相誤差は外部回路で補償するのでレゾ
ルバ本体の設計を変えなくても良い。 ○ニ応用的には、誘導機のベクトル制御に用いる
空隙磁束センサの出力に、スロツト脈動が含ま
れるため、これを除去する必要があるが、この
ような場合は、さきの励磁側補償ができない。
空隙磁束の位置を知ることが必要なので、振幅
はそれ程重要でない。そこで、磁束信号を搬送
波で変調し、その後にこの位相誤差補償をかけ
て脈動分を除くことが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ，ｂは本発明の原理的構成図、第２図
は本発明の一実施例の構成を表わすブロツク図、
第３図は本発明の他の実施例のブロツク図であ
る。１……位相誤差未補償のレゾルバ出力、２，２
３，２４，３１……加算器、３，２７，２８，３
２……位相誤差が補償されたレゾルバ出力（出力
端）、４，２５，２６，３４……乗算器、５……
係数器、２０……レゾルバ、２１，２２……励磁
電圧入力端、２９……補償電圧入力端、３０……
可変移相器、３３……演算器。

Claims

【特許請求の範囲】１相互に電気角90°離隔した位置に巻回した２
相の励磁巻線wβと励磁巻線wα並びに相互に電気
角90°離隔した位置に巻回した２相の検出巻線
wθβと検出巻線wθαをそれぞれ固定子に強磁性体
からなる回転子に空〓を介して設けた誘導子形レ
ゾルバにおいて、 θをレゾルバ回転子の電気角、 ω＝2πfであり、ｆは励磁周波数、ｔは時間、（θ）は検出される回転子位相θにつての位
相誤差、（ωt）は位相誤差（θ）に相当する励磁回
転電気角で表した位相誤差としたときに、検出巻線wθβから検出される位相信号sin｛ωt−
θ−（θ）｝と検出巻線wθαから検出される位相信号cos｛ωt
−θ−（θ）｝とを可変位相器に導入し、この可変位相器は、位相信号sin｛ωt−θ−（θ）｝が入る一方の加
算器２３の補正された位相出力sin（ωt−θ）と位
相誤差（ωt）を掛算する一方の乗算器２５を備
え、位相信号cos｛ωt−θ−（θ）｝が入る他方の
加算器２４の補正された位相出力cos（ωt−θ）
と位相誤差（ωt）を掛算する他方の乗算器２６
を備え、一方の加算器２３へ他方の乗算器２６の出力を
加え、他方の加算器２４から一方の乗算器２５の
出力を減ずるように接続し、一方の加算器２３の出力並びに他方の加算器２
４の出力を、それぞれ補正された２相の位相出力
としたことを特徴とする検出側におけるレゾルバの位相
誤差補償装置。２相互に電気角90°離隔した位置に巻回した２
相励磁巻線wβと励磁巻線wα並びに１相の検出巻
線wθを強磁性体からなる回転子に空〓を介して
固定子に設けた誘導子形レゾルバにおいて、 θをレゾルバ回転子の電気角、 ω＝2πfであり、ｆは励磁周波数、ｔは時間、（θ）は検出される回転子位相θにつての位
相誤差、（ωt）は位相誤差（θ）に相当する励磁回
転電気角で表した位相誤差としたときに、検出巻線wθから検出される位相信号 cos｛ωt−θ−（θ）｝を可変位相器に導入し、この可変位相器は、加算器３１を備え、この加算器３１は補正され
た位相出力cos（ωt−θ）を出力し、この補正さ
れた位相出力cos（ωt−θ）を入力して時間ｔに
ついて積分しかつωを掛算する積分器３３を設
け、その積分器の出力に（ωt＋π／２）を掛算す
る乗算器３４を具備し、この乗算器３４の出力を加算器３１に与え検出
巻線wθにて検出される位相信号cos｛ωt−θ−
（θ）｝から減じるように接続し、加算器３１の出力を補正された位相出力とした
ことを特徴とする検出側におけるレゾルバの位相
誤差補償装置。