JPH0695025B2 - 位置・速度検出装置 - Google Patents
位置・速度検出装置Info
- Publication number
- JPH0695025B2 JPH0695025B2 JP11424088A JP11424088A JPH0695025B2 JP H0695025 B2 JPH0695025 B2 JP H0695025B2 JP 11424088 A JP11424088 A JP 11424088A JP 11424088 A JP11424088 A JP 11424088A JP H0695025 B2 JPH0695025 B2 JP H0695025B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- phase
- winding
- teeth
- excitation winding
- voltage
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
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- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
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。
置の改良に関するものである。
［従来の技術］ このような位置・速度検出装置としては、例えば本出願
人による特願昭63−30988号の出願明細書に記載された
ものがあった。
人による特願昭63−30988号の出願明細書に記載された
ものがあった。
この装置は、パルスモータのロータとステータを用い、
ステータの突極に巻かれた励磁巻線を交流信号で励磁し
ておき、ロータの回転によって励磁巻線の両端電圧が位
相変調されることを利用して、ロータの回転位置と速度
を検出するものである。
ステータの突極に巻かれた励磁巻線を交流信号で励磁し
ておき、ロータの回転によって励磁巻線の両端電圧が位
相変調されることを利用して、ロータの回転位置と速度
を検出するものである。
この装置で用いる検出回路の構成を第３図に示す。
図で、L1〜L4は励磁巻線、1,2は励磁巻線L1，L2とL3，L
4をEsinωｔとEcosωｔなる交流電圧で駆動する信号源
である。
4をEsinωｔとEcosωｔなる交流電圧で駆動する信号源
である。
信号源により各励磁巻線に流れる電流ｉは、加減算され
てsin（ωｔ＋θ）の形にされ、この信号から回転位置
θが算出される（ω：信号源の交流電圧の角速度、t:時
間、θ：ロータの回転角度）。
てsin（ωｔ＋θ）の形にされ、この信号から回転位置
θが算出される（ω：信号源の交流電圧の角速度、t:時
間、θ：ロータの回転角度）。
［発明が解決しようとする課題］ この検出回路では、励磁巻線の巻線抵抗と回路の等価損
失抵抗があるため、信号源が発生する交流電圧と、電流
ｉの間にはθ＋φなる位相差が生じる。ここで、 φ＝tan-1（２πL/R） L:励磁巻線のインダクタンス R:励磁巻線の巻線抵抗と回路の等価損失抵抗 である。
失抵抗があるため、信号源が発生する交流電圧と、電流
ｉの間にはθ＋φなる位相差が生じる。ここで、 φ＝tan-1（２πL/R） L:励磁巻線のインダクタンス R:励磁巻線の巻線抵抗と回路の等価損失抵抗 である。
しかし、抵抗値Ｒが温度により変化すると、φも変動す
るため、電流ｉの位相がずれる。このため、電流ｉの位
相をもとに回転位置を検出する本装置では、検出信号に
誤差が生じるという問題点があった。
るため、電流ｉの位相がずれる。このため、電流ｉの位
相をもとに回転位置を検出する本装置では、検出信号に
誤差が生じ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、回路の抵抗変化による検出信号の誤差が小さ
い位置・速度検出装置を実現することを目的とする。
のであり、回路の抵抗変化による検出信号の誤差が小さ
い位置・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た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pb/2ずれるように突極に後述する励磁巻線が巻かれた
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）＋mb｝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た励磁巻線を１相とするkb
相の励磁巻線と、 この励磁巻線とともに突極に巻かれていて、励磁巻線に
より突極に発生する磁束を検出するフィードバック巻線
と、 kb相の交流電圧を発生する信号源と、 前記信号源の発生電圧を指令信号、前記フィードバック
巻線の検出電圧をフィードバック信号として前記励磁巻
線の駆動をフィードバック制御する制御部と、 前記各相の励磁巻線の両端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。
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pb/2ずれるように突極に後述する励磁巻線が巻かれた
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）＋mb｝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た励磁巻線を１相とするkb
相の励磁巻線と、 この励磁巻線とともに突極に巻かれていて、励磁巻線に
より突極に発生する磁束を検出するフィードバック巻線
と、 kb相の交流電圧を発生する信号源と、 前記信号源の発生電圧を指令信号、前記フィードバック
巻線の検出電圧をフィードバック信号として前記励磁巻
線の駆動をフィードバック制御する制御部と、 前記各相の励磁巻線の両端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
Ｚ−Ｚ部分の断面図である。
の構成図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）図の
Ｚ−Ｚ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
のノ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〜
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。
のノ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〜
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、隣り合う突極の歯の位相は（1/
2）pbずつずれている。例えば、突極9031と9032の歯の
位相は （1/2）pbだけずれている。
2）pbずつずれている。例えば、突極9031と9032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。例えば、突極9031と90
41の歯の位相は（1/4）pbだけずれている。
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。例えば、突極9031と90
41の歯の位相は（1/4）pbだけずれている。
9081は突極9031と9033に巻かれた励磁巻線、9082は突極
9032と9034に巻かれた励磁巻線である。これらの励磁巻
線9081と9082により１相の励磁巻線を形成している。ス
テータ部材902にも同様に励磁巻線9091と9092が巻かれ
ている。
9032と9034に巻かれた励磁巻線である。これらの励磁巻
線9081と9082により１相の励磁巻線を形成している。ス
テータ部材902にも同様に励磁巻線9091と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。
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は各相の励磁巻線908と909に交流電圧信号を与える
信号源である。励磁巻線908と909に与えられる交流電圧
には90°の位相差がある。
信号源である。励磁巻線908と909に与えられる交流電圧
には90°の位相差がある。
913は励磁巻線908と909の両端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。
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。
9141，9142，9151，9152は、それぞれ励磁巻線9081，90
82，9091，9092と同一の突極に巻かれていて、各励磁巻
線により発生する磁束を検出するフィードバック巻線で
ある。フィードバック巻線の巻き方向は、励磁巻線の巻
き方向と同一方向でも逆方向でもよく、励磁巻線の発生
磁束を検出できれはよい。
82，9091，9092と同一の突極に巻かれていて、各励磁巻
線により発生する磁束を検出するフィードバック巻線で
ある。フィードバック巻線の巻き方向は、励磁巻線の巻
き方向と同一方向でも逆方向でもよく、励磁巻線の発生
磁束を検出できれはよい。
915はフィードバック巻線の検出信号をもとに、励磁巻
線の駆動電圧をフィードバック制御する制御部である。
線の駆動電圧をフィードバック制御する制御部である。
この装置に用いる位置・速度信号の検出回路の構成例を
第２図に示す。第２図で第１図と同一のものは同一符号
を付ける。
第２図に示す。第２図で第１図と同一のものは同一符号
を付ける。
図で、9121，9122，9123，9124は、それぞれEcosωt,−
Ecosωt,Esinωt,−Esinωｔなる交流電圧を発生する信
号源である。
Ecosωt,Esinωt,−Esinωｔなる交流電圧を発生する信
号源である。
9161は信号源9121の交流電圧とフィードバック巻線9141
の検出電圧の差をとる減算器、9171は減算器9161でとっ
た差を増幅する増幅器である。他の減算器と増幅器も同
様の構成になっている。第２図の回路は励磁巻線に流れ
る励磁電流を検出するものであるが、励磁電流は抵抗ｒ
を介することによって電圧として検出される。
の検出電圧の差をとる減算器、9171は減算器9161でとっ
た差を増幅する増幅器である。他の減算器と増幅器も同
様の構成になっている。第２図の回路は励磁巻線に流れ
る励磁電流を検出するものであるが、励磁電流は抵抗ｒ
を介することによって電圧として検出される。
ここで、請求範囲でいう制御部は減算器916と増幅器917
からなる部分に相当する。
からなる部分に相当する。
次に、このような装置の動作を説明する。
まず、回転を検出する動作を説明する。
信号源912は、励磁巻線9081，9082にはV1cos（ωｔ＋Δ
A）の交流電圧を印加し、励磁巻線9091，9092にはV1cos
（ωｔ＋ΔB＋90°）の交流電圧を印加する（V1は振幅
電圧、ΔA，ΔBは電気角の誤差）。
A）の交流電圧を印加し、励磁巻線9091，9092にはV1cos
（ωｔ＋ΔB＋90°）の交流電圧を印加する（V1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、励磁巻線90
81，9082，9091，9092の両端電圧VS1，VS2，VC1，VC2は
それぞれ次のようになる。
81，9082，9091，9092の両端電圧VS1，VS2，VC1，VC2は
それぞれ次のようになる。
VS1＝V1｛１＋mbsin（θ＋δA）｝cos（ωｔ＋ΔA） VS2＝V1｛１−mbsin（θ＋δA）｝cos（ωｔ＋ΔA） VC1＝V1｛１＋mbcos（θ＋ΔB）｝sin（ωｔ＋ΔB） VC2＝V1｛１−mbcos（θ＋ΔB）｝sin（ωｔ＋ΔB） mb:定数、δA，δB：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−式の演算を行って次式に示す演算値Vbを算出
する。
＋式−式の演算を行って次式に示す演算値Vbを算出
する。
式で、電気角を調整して、 ΔB−δB−ΔA＋δA＝０ にすることにより、式の右辺第２項が０となり、位相
精度を向上できる。
精度を向上できる。
次に、検出信号を制御する動作を説明する。
フィードバック巻線914,915は励磁巻線908,909とトラン
ス結合になっていて、励磁巻線により突極に発生する磁
束Φの微分値 Nc:フィードバック巻線の巻数 を出力する。従って、この値をフィードバック信号に、
信号源から与えられる信号を指令信号にして、これらの
信号の差を増幅器917により十分大きなゲインで増幅
し、増幅信号で励磁巻線を駆動すれば、突極内の磁束変
化がsinωｔとcosωｔに追従する。これによって、励磁
巻線の巻線抵抗等による回路の抵抗分の影響が除去さ
れ、検出信号の温度による位相ドリフトが低減される。
ス結合になっていて、励磁巻線により突極に発生する磁
束Φの微分値 Nc:フィードバック巻線の巻数 を出力する。従って、この値をフィードバック信号に、
信号源から与えられる信号を指令信号にして、これらの
信号の差を増幅器917により十分大きなゲインで増幅
し、増幅信号で励磁巻線を駆動すれば、突極内の磁束変
化がsinωｔとcosωｔに追従する。これによって、励磁
巻線の巻線抵抗等による回路の抵抗分の影響が除去さ
れ、検出信号の温度による位相ドリフトが低減される。
なお、１枚のステータ部材に設ける突極数とステータ部
材の枚数は実施例で示す数以外であってもよい。
材の枚数は実施例で示す数以外であってもよい。
１枚のステータ部材にnb個の突極を設け、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。
をkb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:pb/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： ｛（1/2kb）＋mb｝ （kb＝２のとき） ｛（1/kb）＋mb｝ （kbが２以外の整数のとき） mb:整数 励磁巻線の相数:kb 励磁巻線駆動のための交流電圧の各相間の位相差： 360°/kb 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。
れ:pb/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： ｛（1/2kb）＋mb｝ （kb＝２のとき） ｛（1/kb）＋mb｝ （kbが２以外の整数のとき） mb:整数 励磁巻線の相数:kb 励磁巻線駆動のための交流電圧の各相間の位相差： 360°/kb 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。
また、信号源912は交流電圧を発生するものに限らず交
流電流を発生するものであってもよい。
流電流を発生するものであってもよい。
［効果］ 本発明によれば、歯の位置がpb/2ずれた突極に巻かれた
励磁巻線の両端電圧の差を検出するため、偶数次の高調
波を打ち消すことができる。また、フィードバック巻線
の検出信号をもとに、巻線抵抗等による回路抵抗の影響
が除去されるように励磁巻線の駆動をフィードバック制
御している。これらのことから、高精度で回転位置と速
度を検出できる。
励磁巻線の両端電圧の差を検出するため、偶数次の高調
波を打ち消すことができる。また、フィードバック巻線
の検出信号をもとに、巻線抵抗等による回路抵抗の影響
が除去されるように励磁巻線の駆動をフィードバック制
御している。これらのことから、高精度で回転位置と速
度を検出できる。
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、第２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３図は従来における位置・速度検出
装置に用いる検出回路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…励磁巻線、910…ステータ、912,9121〜9124…信
号源、913…演算部、9141，9142，9151，9152…フィー
ドバック巻線、9161〜9164…減算器、9171〜9174…増幅
器。
の構成図、第２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３図は従来における位置・速度検出
装置に用いる検出回路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…励磁巻線、910…ステータ、912,9121〜9124…信
号源、913…演算部、9141，9142，9151，9152…フィー
ドバック巻線、9161〜9164…減算器、9171〜9174…増幅
器。
フロントページの続き (72)発明者 佐野 理太郎 東京都武蔵野市中町２丁目９番32号 横河 電機株式会社内 (56)参考文献 特公 平５−59367（ＪＰ，Ｂ２) 特公 平１−31126（ＪＰ，Ｂ２) 実公 昭47−21643（ＪＰ，Ｙ１)
Claims (1)
- 【請求項１】先端に一定ピッチで歯が形成されたnb個
（nbは２の倍数）の突極が設けられていて、隣り合う突
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pb/2ずれるように突極に後述する励
磁巻線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）＋mb｝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た励磁巻線を１相とするkb
相の励磁巻線と、 この励磁巻線とともに突極に巻かれていて、励磁巻線に
より突極に発生する磁束を検出するフィードバック巻線
と、 kb相の交流電圧を発生する信号源と、 前記信号源の発生電圧を指令信号、前記フィードバック
巻線の検出電圧をフィードバック信号として前記励磁巻
線の駆動をフィードバック制御する制御部と、 前記各相の励磁巻線の両端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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11424088A JPH0695025B2 (ja) | 1988-05-11 | 1988-05-11 | 位置・速度検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11424088A JPH0695025B2 (ja) | 1988-05-11 | 1988-05-11 | 位置・速度検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01284712A JPH01284712A (ja) | 1989-11-16 |
| JPH0695025B2 true JPH0695025B2 (ja) | 1994-11-24 |
Family
ID=14632782
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11424088A Expired - Lifetime JPH0695025B2 (ja) | 1988-05-11 | 1988-05-11 | 位置・速度検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0695025B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3318518B2 (ja) * | 1997-10-08 | 2002-08-26 | 多摩川精機株式会社 | Ｖｒ形レゾルバ |
| CN102359753A (zh) * | 2011-07-27 | 2012-02-22 | 重庆理工大学 | 一种直线位移传感器 |
-
1988
- 1988-05-11 JP JP11424088A patent/JPH0695025B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01284712A (ja) | 1989-11-16 |
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