JPH0559367B2 - - Google Patents

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図に示すものがあつた。

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、L₁，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L₁，L₂，L₃の一端に
Esinωt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
L₁，L₂，L₃の他端の電位差を増幅する増幅器、
２は増幅器A₁，A₂，A₃の３相の出力V_A，V_B，
V_B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、ロータコアの回転角を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。

L₁＝L_C（１＋Msinθ） L₂＝L_C｛１＋Msin（θ＋120）｝ L₃＝L_C｛１＋Msin（θ−120）｝ L_C、Ｍ：定数 この式では、コイルL₁，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Esinωt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V₁，V₂，V₃をとると、次のようになる。

V₁＝V₀sinθsinωt V₂＝V₀sin（θ＋120）sinωt V₃＝V₀sin（θ−120）sinωt V₀：電圧の振幅 これらの電圧をスコツト変換すると、 sinθsinωtとcosθsinωtの信号が取り出される。
これらの信号をＲ／Ｄ変換器３に与えると、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、突極の機械角に誤差が
あると、コイルL₁，L₂，L₃のインダクタンスの
位相に誤差が生じる。これによつて、検出信号に
誤差が発生する。また、コイルを励磁するための
交流信号の電気角に含まれた誤差によつても検出
誤差が生じる。

このような誤差を除去するために、差動的にコ
イルが施された一対の突極を設け、これらの突極
に巻かれたコイルに誘起された電圧から180°位相
が異なる信号を生成し、生成した信号どうしの差
をとることにより検出信号の誤差成分をキヤンセ
ルしたものがあつた。しかし、このようにしても
誤差除去が不十分であつた。

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、コイルの励磁信号の位相を調
整することにより、突極の機械角の誤差と励磁信
号の電気角の誤差の両方によつて生じる誤差成分
を有効に除去できる位置・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、 先端に一定ピツチで歯が形成された第１の突極
と、この第１の突極の歯に対して位相が1/2ピツ
チずれた歯が先端に形成された第２の突極と、前
記第１の突極の歯に対して位相が1/4ピツチずれ
た歯が先端に形成された第３の突極と、前記第２
の突極の歯に対して位相が1/4ピツチずれた歯が
先端に形成された第４の突極とが設けられたステ
ータと、 このステータに設けられた各突極の歯とほぼ同
一ピツチの歯が各突極の歯と対向する位置に形成
されたロータと、 前記第１の突極に巻かれていて、ロータの回転
に伴つてインダクタンスがL₀｛１＋m_bsin（θ＋
δ_A）｝（ただし、L₀：定数、m_b：定数、θ：ロー
タの歯と第１の突極の歯の位相差、δ_A：突極の機
械角の誤差）なる変化をする第１のコイルと、 前記第２の突極に巻かれていて、ロータの回転
に伴つてインダクタンスがL₀｛１−m_bsin（θ＋
δ_A）｝になる変化をする第２のコイルと、 前記第３の突極に巻かれていて、ロータの回転
に伴つてインダクタンスがL₀｛１＋m_bcos（θ＋
δ_B）｝（ただし、δ_B：突極の機械角の誤差）なる変
化をする第３のコイルと、 前記第４の突極に巻かれていて、ロータの回転
に伴つてインダクタンスがL₀｛１−＋_bcos（θ＋
δ_B）｝なる変化をする第４のコイルと、 前記第１及び第２のコイルをV₁cos（ωt＋Δ_A）
（ただし、V₁：振幅電圧、Δ_A：交流電圧の電気角
の誤差）なる交流電圧で励磁し、前記第３及び第
４のコイルをV₁sin（ωt＋Δ_B）（ただし、Δ_B：交流
電圧の電気角の誤差）なる交流電圧で励磁し、前
記第１乃至第４のコイルの両端にそれぞれ次式で
与えられる電圧V_S1，V_S2，V_C1及びV_C2を誘起す
る信号源と、 V_S1＝V₁｛１＋m_bsin（θ＋δ_A）｝ ×cos（ωt＋Δ_A） V_S2＝V₁｛１−m_bsin（θ＋δ_A）｝ ×cos（ωt＋Δ_A） V_C1＝V₁｛１＋m_bcos（θ＋δ_B）｝ ×sin（ωt＋Δ_B） V_C2＝V₁｛１−m_bcos（θ＋δ_B）｝ ×sin（ωt＋Δ_B） 各コイルの両端に誘起された電圧についてV_S1
−V_S2＋V_C1−V_C2なる演算を行つて、 V_b＝m_b｛sin（ωt＋θ＋δ_A＋Δ_A） ＋sin（ωt＋θ＋δ_B＋Δ_B） ＋2sin｛（Δ_B−δ_B−Δ_A＋δ_A）／２｝ ×cos｛ωt−θ＋（Δ_B−δ_B＋Δ_A−δ_A／２｝ なる演算値V_bを算出し、Δ_B−δ_B−Δ_A＋δ_A＝０に
なるように電気角Δ_AとΔ_Bを調整し、演算値V_bを
与える式の第２項を０にする演算部と、 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らい、ａは正面図、ｂはａ図
のZ₁−Z₁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９０２には、90°の回転角を隔てた
位置毎に突極９０３₁〜９０３₄と９０４₁〜９０
４₄が形成されている。これらの突極の先端には
一定ピツチp_bで歯９０５が形成されている。

同一のステータ部材で、隣り合う突極の歯の位
相は（1/2）p_bずつずれている。例えば、突極９
０３₁と９０３₂の歯の位相は（1/2）p_bだけずれ
ている。

ステータ部材９０１と９０２は非磁性体部材９
０６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）p_bだけずれるように積み
重ねられている。例えば、得極９０３₁と９０４₁
の歯の位相は（1/4）p_bだけずれている。

９０８₁は突極９０３₁と９０３₄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。

ここで、請求範囲でいう第１の突極、第２の突
極、第３の突極、第４の突極は、それぞれ突極９
０３₁と９０３₃、９０３₂と９０３₄、９０４₁と９
０４₃，９０４₂と９０４₄に相当する。また、第
１のコイル、第２のコイル、第３のコイル、第４
のコイルは、それぞれコイル突極９０８₁，９０
８₂，９０９₁，９０９₂に相当する。

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９０
５と対向していて、この歯とほぼ同一ピツチの歯
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図に示す構成のものが
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端電圧を検出
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
V₁cos（ωt＋Δ_A）の交流電圧を印加し、コイル９
０９₁，９０９₂にはV₁sin（ωt＋Δ_B）の交流電圧
を印加する（V₁は振幅電圧、Δ_A、Δ_B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９０８₁，９０８₂，９０９₁，９０９₂の両端
電圧V_S1，V_S2，V_C1，V_C2はそれぞれ次のように
なる。

V_S1＝V₁｛１＋m_bsin（θ＋S_A）｝ cos（ωt＋Δ_A） V_S2＝V_E｛１−m_bsin（θ＋S_A）｝ cos（ωt＋Δ_A） V_C1＝V₁｛１＋m_bcos（θ＋S_B）｝ sin（ωt＋Δ_B） V_C2＝V₁｛１−m_bcos（θ＋S_B）｝ sin（ωt＋Δ_B） m_b：定数、δ_A、δ_B：機械角の誤差 演算部９１３は、これらの両端電圧を検出し、
式−式＋式−式の演算を行つて次式に示
す演算値V_bを算出する。

V_b＝m_b｛sin（ωt＋θ＋S_A＋Δ_A） ＋sin（ωt＋θ＋δ_B＋Δ_B）｝ ＋2sin（Δ_B−δ_B−Δ_A＋δ_A／２） cos（ωt−θ＋Δ_B−δ_B＋Δ_A−δ_A／２） 式で、電気角を調整して、 Δ_B−δ_B−Δ_A＋δ_A＝０ にすることにより、式の右辺第２項が０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以外にあつ
てもよい。

１枚のステータ部材にn_b個の突極を設け、ステ
ータ部材をk_b枚設けた場合は、それぞれの値は次
のようになる。

同一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： ｛｛１／2k_b）＋m_b｝（k_b＝２のとき） ｛｛１／k_b）＋m_b｝ k_bが２以外の整数のとき） m_b：整数 コイルの相数：k_b 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°／2k_b（k_b＝２のとき） 360°／k_b（k_b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の歯の
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k_b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］ 本発明では、式の右辺第２項が０になるよう
にコイルの励磁信号の位相を調整している。これ
によつて、突極の機械角の誤差と励磁信号の電気
角の誤差の両方によつて生じる誤差成分を有効に
除去できる。

【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、９０３₁〜
９０３₄，９０４₁〜９０４₄……突極、９０５，
９１１……歯、９０７……ステータ、９０８₁〜
９０８₄，９０９₁〜９０９₄……コイル、９１０
……ステータ、９１２……信号源、９１３……演
算部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 先端に一定ピツチで歯が形成された第１の突
   極と、この第１の突極の歯に対して位相が1/2ピ
   ツチずれた歯が先端に形成された第２の突極と、
   前記第１の突極の歯に対して位相が1/4ピツチず
   れた歯が先端に形成された第３の突極と、前記第
   ２の突極の歯に対して位相が1/4ピツチずれた歯
   が先端に形成された第４の突極とが設けられたス
   テータと、 このステータに設けられた各突極の歯とほぼ同
   一ピツチの歯が各突極の歯と対向する位置に形成
   されたロータと、 前記第１の突極に巻かれていて、ロータの回転
   に伴つてインダクタンスがL₀｛１＋m_bsin（θ＋
   δ_A）｝（ただし、L₀：定数、m_b：定数、θ：ロー
   タの歯と第１の突極の歯の位相差、δ_A：突極の機
   械角の誤差）なる変化をする第１のコイルと、 前記第２の突極に巻かれていて、ロータの回転
   に伴つてインダクタンスがL₀｛１−m_bsin（θ＋
   δ_A）｝になる変化をする第２のコイルと、 前記第３の突極に巻かれていて、ロータの回転
   に伴つてインダクタンスがL₀｛１＋m_bcos（θ＋
   δ_B）｝（ただし、δ_B：突極の機械角の誤差）なる変
   化をする第３のコイルと、 前記第４の突極に巻かれていて、ロータの回転
   に伴つてインダクタンスがL₀｛１−m_bcos（θ＋
   δ_B）｝なる変化をする第４のコイルと、 前記第１及び第２のコイルをV₁cos（ωt＋Δ_A）
   （ただし、V₁：振幅電圧、Δ_A：交流電圧の電気角
   の誤差）なる交流電圧で励磁し、前記第３及び第
   ４のコイルをV₁sin（ωt＋Δ_B）（ただし、Δ_B：交流
   電圧の電気角の誤差）なる交流電圧で励磁し、前
   記第１乃至第４のコイルの両端にそれぞれ次式で
   与えられる電圧V_S1，V_S2，V_C1及びV_C2を誘起す
   る信号源と、 V_S1＝V₁｛１＋m_bsin（θ＋δ_A）｝ ×cos（ωt＋Δ_A） V_S2＝V₁｛１−m_bsin（θ＋δ_A）｝ ×cos（ωt＋Δ_A） V_C1＝V₁｛１＋m_bcos（θ＋δ_B）｝ ×sin（ωt＋Δ_B） V_C2＝V₁｛１−m_bcos（θ＋δ_B）｝ ×sin（ωt＋Δ_B） 各コイルの両端に誘起された電圧についてV_S1
   −V_S2＋V_C1−V_C2なる演算を行つて、 V_b＝m_b｛sin（ωt＋θ＋δ_A＋Δ_A） ＋sin（ωt＋θ＋δ_B＋Δ_B）｝ ＋2sin｛（Δ_B−δ_B−Δ_A＋δ_A）／２｝ ×cos｛ωt−θ＋（Δ_B−δ_B＋Δ_A−δ_A）／２｝ なる演算値V_bを算出し、Δ_B−δ_B−Δ_A＋δ_A＝０に
   なるように電気角Δ_AとΔ_Bを調整し、演算値V_bを
   与える式の第２項を０にする演算部と、 を具備したことを特徴とする位置・速度検出装
   置。