特許 6685719 回転角センサ取り付け角度測定装置および回転角センサ取り付け角度測定方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6685719

(24)【登録日】2020年4月3日

(45)【発行日】2020年4月22日

(54)【発明の名称】回転角センサ取り付け角度測定装置および回転角センサ取り付け角度測定方法

(51)【国際特許分類】

   H02K 11/21 20160101AFI20200413BHJP

【ＦＩ】

   H02K11/21

【請求項の数】6

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2015-252435(P2015-252435)

(22)【出願日】2015年12月24日

(65)【公開番号】特開2017-118708(P2017-118708A)

(43)【公開日】2017年6月29日

【審査請求日】2018年10月26日

(73)【特許権者】

【識別番号】591051852

【氏名又は名称】株式会社エヌエステイー

(74)【代理人】

【識別番号】100078776

【弁理士】

【氏名又は名称】安形 雄三

(74)【代理人】

【識別番号】100121887

【弁理士】

【氏名又は名称】菅野 好章

(74)【代理人】

【識別番号】100200333

【弁理士】

【氏名又は名称】古賀 真二

(74)【代理人】

【識別番号】100204205

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 富雄

(72)【発明者】

【氏名】服部 貴應

(72)【発明者】

【氏名】河野 裕

(72)【発明者】

【氏名】▲柳▼井 剛規

【審査官】 三島木 英宏

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００２−３５４８７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−３４９７４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平５−５６０９０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｋ １１／２１

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数のコイルが巻回された固定子と、回転子と、回転角センサとを有するワークモータにおいて、前記ワークモータの基準角度と前記回転角センサの基準角度との角度差を測定する回転角センサ取り付け角度測定装置であって、
前記複数のコイルのうちの１つのコイルを第１のコイルとし、
前記回転子の回転に応じて前記第１のコイルに発生する第１の誘起電圧を検出する電圧検出部と、
前記第１の誘起電圧を増幅したアナログ信号と所定の基準電圧との差分の符号が変わるゼロクロスポイントを生成するため、
前記所定の基準電圧が第１の演算増幅器のプラス側入力端子に入力され、
前記第１の誘起電圧が前記第１の演算増幅器のマイナス側入力端子に入力され、
前記第１の演算増幅器のマイナス入力端子と前記第１の演算増幅器の第１の出力端子との間に抵抗を接続することによる第１の帰還ループを形成することにより、
前記第１の出力端子の出力の前記ゼロクロスポイント付近の電圧を増幅してアナログ信号を出力する第１の反転増幅器と、
第２の演算増幅器のマイナス入力端子と前記第２の演算増幅器の出力端子との間に抵抗とコンデンサを並列に配した第２の帰還ループを形成することにより、前記アナログ信号の耐ノイズ及び発振防止のための前記第２の演算増幅器を用いた第２の反転増幅器と、
上限電圧を第３の演算増幅回路のプラス側電源電圧以下とし、下限電圧を前記第３の演算増幅回路のマイナス側電源電圧以上とし、
前記第３の演算増幅回路の出力電圧が前記上限電圧に達するまで、又は前記第３の演算増幅回路の出力電圧が前記下限電圧に達するまで、前記アナログ信号を増幅することにより、
前記プラス側電源電圧、又は前記マイナス側電源電圧からの回復時間に起因する出力電圧波形の立ち上り応答や立ち下り応答の遅れを防止することができるように、前記第３の演算増幅器のマイナス入力端子と前記第３の演算増幅器の出力端子との間に互いに逆向きで直列に２つツェナーダイオードを配して、第３の帰還ループを形成した前記第３の演算増幅器を用いたリミッタ回路と、
前記リミッタ回路の出力波形がデジタル電源電圧とＧＮＤとの間で出力されるようにデジタルレベル変換を行なうレベル変換回路と、
を有するゼロクロスポイント生成部と、
前記回転角センサから供給される信号に基づいて、前記回転角センサの回転角度を検出する回転角検出部と、
前記ゼロクロスポイントに基づいて、前記回転角検出部に検出するタイミングを指示し、前記回転角度検出部が供給する前記回転角センサの回転角度と前記回転子と回転角度との位相差を測定する制御部を備えることを特徴とする回転角センサ取り付け角度測定装置。

【請求項2】

前記アナログ信号が矩形波状の信号に変換されるまで増幅を行う前記第２の反転増幅回路を有するゼロクロスポイント生成部を備えることを特徴とする請求項１に記載の回転角センサ取り付け角度測定装置。

【請求項3】

前記複数のコイルが発生する全ての誘起電圧に基づいて生成された電圧を前記所定の基準電圧として用い、
前記アナログ信号を増幅する増幅回路を有するゼロクロスポイント生成部を備える請求項１又は２に記載の回転角センサ取り付け角度測定装置。

【請求項4】

複数のコイルが巻回された固定子と、回転子と、回転角センサとを有するワークモータにおいて、前記ワークモータの基準角度と前記回転角センサの基準角度との角度差を測定する回転角センサ取り付け角度測定方法であって、
前記複数のコイルのうちの１つのコイルを第１のコイルとし、前記回転子の回転に応じて前記第１のコイルに発生する第１の誘起電圧を検出し、
前記所定の基準電圧が第１の演算増幅器のプラス側入力端子に入力され、
前記第１の誘起電圧が前記第１の演算増幅器のマイナス側入力端子に入力され、
前記第１の演算増幅器のマイナス入力端子と前記第１の演算増幅器の第１の出力端子との間に抵抗を接続することによる第１の帰還ループを形成することにより、
前記第１の出力端子の出力の前記ゼロクロスポイント付近の電圧を増幅してアナログ信号を出力する第１の反転増幅器によって、
前記第１の誘起電圧を増幅したアナログ信号と所定の基準電圧との差分の符号が変わるゼロクロスポイントを生成し、
第２の演算増幅器のマイナス入力端子と前記第２の演算増幅器の出力端子との間に抵抗とコンデンサを並列に配した第２の帰還ループを形成する前記第２の演算増幅器を用いた第２の反転増幅器により、耐ノイズ及び発振防止された前記アナログ信号を出力し、
上限電圧を第３の演算増幅回路のプラス側電源電圧以下とし、下限電圧を前記第３の演算増幅回路のマイナス側電源電圧以上とし、
前記第３の演算増幅器のマイナス入力端子と前記第３の演算増幅器の出力端子との間に互いに逆向きで直列に２つツェナーダイオードを配して、第３の帰還ループを形成した前記第３の演算増幅器を用いたリミッタ回路によって、
前記第３の演算増幅回路の出力電圧が前記上限電圧に達するまで、又は前記第３の演算増幅回路の出力電圧が前記下限電圧に達するまで、前記アナログ信号を増幅することにより、
前記プラス側電源電圧、又は前記マイナス側電源電圧からの回復時間に起因する出力電圧波形の立ち上り応答や立ち下り応答の遅れを防止し、
レベル変換回路によって、前記リミッタ回路の出力波形がデジタル電源電圧とＧＮＤとの間で出力されるようにデジタルレベル変換を行い、
前記回転角センサから供給される信号に基づいて、前記回転角センサの回転角度を検出し、
前記ゼロクロスポイントに基づいて、前記回転角センサの回転角度を検出するタイミングを制御し、前記回転角センサの回転角度と前記回転子と回転角度との位相差を測定する回転角センサ取り付け角度測定方法。

【請求項5】

前記アナログ信号が矩形波状の信号に変換されるまで増幅を行うことを特徴とする請求項４に記載の回転角センサ取り付け角度測定方法。

【請求項6】

前記複数のコイルが発生する全ての誘起電圧に基づいて生成された電圧を前記所定の基準電圧として用い、
前記アナログ信号を増幅する請求項４又は５に記載の回転角センサ取り付け角度測定方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、レゾルバ等の回転角センサをモータに取り付ける際、モータにおけるロータの回転角基準角度からのズレを検出する技術に関する。詳細には、モータのＵ相誘起電圧のゼロクロスポイントにおける、レゾルバ等の回転角センサに基づいた回転角を測定することにより、回転角センサとモータとの角度のズレを検出することができる回転角センサ取り付け角度測定装置及び回転角センサとモータとの角度のズレを検出する方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、外部からワークモータを用いてモータを一定回転させながら、モータのＵ相電圧とレゾルバ出力角度０°（ゼロ度）の時に出力するＺ相信号とをオシロスコープを使って観測して、Ｕ相電圧波形とＺ相信号の時間差から位相差（取付角度差）ゼロクロス点を見出す方式が知られている。

【0003】

さらに、コイルが巻回された固定子と、永久磁石が固定された回転子と、前記回転子の回転位置を検出する位置検出センサとを有する位置検出センサ付電動機において、前記回転子に前記位置検出センサを仮に固定した状態で、前記回転子を前記位置検出センサ付電動機の外部の動力により回転させ、前記回転子の回転により前記コイルに発生する誘起電圧を検出し、前記誘起電圧波形から基本波を抽出し、前記位置検出センサが出力する信号波形を検出し、前記位置検出センサが出力する信号波形と、前記誘起電圧波形から抽出した基本波とを比較してズレを算出し、前記算出したズレをなくすように、前記位置検出センサの取り付け位置を調整し、前記回転子に前記位置検出センサを本固定するような技術が知られており、例えば、特開２００９−２５４０６６号公報（特許文献１）および特開２００２−３２５４９３号公報（特許文献２）には、そのような技術が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００９−２５４０６６号公報

【特許文献2】特開２００２−３２５４９３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

従来の方式では、上述のようにＵ相電圧波形とＺ相信号とをオシロスコープで観測して、その時間差に対応する位相差を算出するので、レゾルバ取り付け角度測定において、レゾルバを取り付けたモータと外部からワークモータとを結合し、ワークモータを回転させて、モータを一定速度で回転させながら作業する必要がある。当然、ワークモータが回転しているときしか位相差を認識できないため、レゾルバの取付け角を調整する作業中でも、ワークモータの回転を継続させることが必要である。このため、レゾルバ調整は危険な作業となり得るという問題が残る。

【0006】

特許文献１においては、電動機に位置検出センサを固定して、電動機の回転子を外部のモータにより回転させて、また特許文献２においては、モータをエンジンによって回転させて、モータの回転子の回転によりコイルに発生する誘起電圧を検出して、位置検出センサの取り付け位置を検出する方法が開示されている。すなわち、動力によって位置検出センサの取り付けられたモータのコイルから供給される誘導電圧を検出するから、モータの回転子に供給される動力が十分ならば、誘導電圧とゼロ電圧の交差するゼロクロスポイントを検出するために十分な電圧変化を呈する誘導電圧（高い周波数または高い電圧）を検出するのに適した装置であるが、外部からの動力が弱い場合、例えば検査作業者が手動で回転させて得られるような誘導電圧では、十分な電圧変化を得られずフラットに近いような場合、ゼロクロスポイントを検出することができず、位置検出センサの取り付け位置を調整することが困難であると考えざるを得ない。

【0007】

本発明は上述のような事情に基づいてなされたものであり、本発明の目的は、ワークモータの基準角度と回転角センサの基準角度とのオフセット角度（位相差）を検出する際、Ｕ相電圧波形が設定した上限電圧および下限電圧に達する程度まで、増幅を行う増幅回路を使用することにより、Ｕ相電圧波形が基準電圧と交差するゼロクロスポイントの検出精度および検出感度を向上することができ、本発明の回転角センサ取り付け角度測定装置は、小規模な構成でありながら、測定対象となるワークモータを手動で１回転することにより、オフセット角度を高精度かつ高感度で検出することができる本発明の回転角センサ取り付け角度測定装置及び回転角センサ取り付け角度測定方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明は、複数のコイルが巻回された固定子と、回転子と、回転角センサとを有するワークモータにおいて、前記ワークモータの基準角度と前記回転角センサの基準角度との角度差を測定する回転角センサ取り付け角度測定装置であって、前記複数のコイルのうちの１つのコイルを第１のコイルとし、前記回転子の回転に応じて前記第１のコイルに発生する第１の誘起電圧を検出する電圧検出部と、前記第１の誘起電圧を増幅したアナログ信号と所定の基準電圧との差分の符号が変わるゼロクロスポイントを生成するため、前記所定の基準電圧が第１の演算増幅器のプラス側入力端子に入力され、前記第１の誘起電圧が前記第１の演算増幅器のマイナス側入力端子に入力され、前記第１の演算増幅器のマイナス入力端子と前記第１の演算増幅器の第１の出力端子との間に抵抗を接続することによる第１の帰還ループを形成することにより、前記第１の出力端子の出力の前記ゼロクロスポイント付近の電圧を増幅してアナログ信号を出力する第１の反転増幅器と、第２の演算増幅器のマイナス入力端子と前記第２の演算増幅器の出力端子との間に抵抗とコンデンサを並列に配した第２の帰還ループを形成することにより、前記アナログ信号の耐ノイズ及び発振防止のための前記第２の演算増幅器を用いた第２の反転増幅器と、上限電圧を第３の演算増幅回路のプラス側電源電圧以下とし、下限電圧を前記第３の演算増幅回路のマイナス側電源電圧以上とし、前記第３の演算増幅回路の出力電圧が前記上限電圧に達するまで、又は前記第３の演算増幅回路の出力電圧が前記下限電圧に達するまで、前記アナログ信号を増幅することにより、前記プラス側電源電圧、又は前記マイナス側電源電圧からの回復時間に起因する出力電圧波形の立ち上り応答や立ち下り応答の遅れを防止することができるように、前記第３の演算増幅器のマイナス入力端子と前記第３の演算増幅器の出力端子との間に互いに逆向きで直列に２つツェナーダイオードを配して、第３の帰還ループを形成した前記第３の演算増幅器を用いたリミッタ回路と、前記リミッタ回路の出力波形がデジタル電源電圧とＧＮＤとの間で出力されるようにデジタルレベル変換を行なうレベル変換回路と、を有するゼロクロスポイント生成部と、前記回転角センサから供給される信号に基づいて、前記回転角センサの回転角度を検出する回転角検出部と、前記ゼロクロスポイントに基づいて、前記回転角検出部に検出するタイミングを指示し、前記回転角度検出部が供給する前記回転角センサの回転角度と前記回転子と回転角度との位相差を測定する制御部を備えることにより達成される。

【0009】

本発明の上記目的は、前記アナログ信号が矩形波状の信号に変換されるまで増幅を行う前記第２の反転増幅回路を有するゼロクロスポイント生成部を備えることにより、或いは前記複数のコイルが発生する全ての誘起電圧に基づいて生成された電圧を前記所定の基準電圧として用い、前記アナログ信号を増幅する増幅回路を有するゼロクロスポイント生成部を備えることにより、より効果的に達成される。

【0010】

本発明は、複数のコイルが巻回された固定子と、回転子と、回転角センサとを有するワークモータにおいて、前記ワークモータの基準角度と前記回転角センサの基準角度との角度差を測定する回転角センサ取り付け角度測定方法であって、前記複数のコイルのうちの１つのコイルを第１のコイルとし、前記回転子の回転に応じて前記第１のコイルに発生する第１の誘起電圧を検出し、前記所定の基準電圧が第１の演算増幅器のプラス側入力端子に入力され、前記第１の誘起電圧が前記第１の演算増幅器のマイナス側入力端子に入力され、前記第１の演算増幅器のマイナス入力端子と前記第１の演算増幅器の第１の出力端子との間に抵抗を接続することによる第１の帰還ループを形成することにより、前記第１の出力端子の出力の前記ゼロクロスポイント付近の電圧を増幅してアナログ信号を出力する第１の反転増幅器によって、前記第１の誘起電圧を増幅したアナログ信号と所定の基準電圧との差分の符号が変わるゼロクロスポイントを生成し、第２の演算増幅器のマイナス入力端子と前記第２の演算増幅器の出力端子との間に抵抗とコンデンサを並列に配した第２の帰還ループを形成する前記第２の演算増幅器を用いた第２の反転増幅器により、耐ノイズ及び発振防止された前記アナログ信号を出力し、上限電圧を第３の演算増幅回路のプラス側電源電圧以下とし、下限電圧を前記第３の演算増幅回路のマイナス側電源電圧以上とし、前記第３の演算増幅器のマイナス入力端子と前記第３の演算増幅器の出力端子との間に互いに逆向きで直列に２つツェナーダイオードを配して、第３の帰還ループを形成した前記第３の演算増幅器を用いたリミッタ回路によって、前記第３の演算増幅回路の出力電圧が前記上限電圧に達するまで、又は前記第３の演算増幅回路の出力電圧が前記下限電圧に達するまで、前記アナログ信号を増幅することにより、前記プラス側電源電圧、又は前記マイナス側電源電圧からの回復時間に起因する出力電圧波形の立ち上り応答や立ち下り応答の遅れを防止し、レベル変換回路によって、前記リミッタ回路の出力波形がデジタル電源電圧とＧＮＤとの間で出力されるようにデジタルレベル変換を行い、前記回転角センサから供給される信号に基づいて、前記回転角センサの回転角度を検出し、前記ゼロクロスポイントに基づいて、前記回転角センサの回転角度を検出するタイミングを制御し、前記回転角センサの回転角度と前記回転子と回転角度との位相差を測定することにより達成される。

【0011】

本発明の上記目的は、増幅回路によって前記アナログ信号を増幅し、上限電圧を前記増幅回路のプラス側電源電圧以下とし、下限電圧を前記増幅回路のマイナス側電源電圧以上とし、前記増幅回路のプラス側出力電圧を前記上限電圧に達するまで、かつ前記増幅回路のマイナス側出力電圧を前記下限電圧に達するまで、前記アナログ信号を増幅することにより、前記ゼロクロスポイントの検出精度および検出感度を向上させることにより、
或いは、前記アナログ信号が矩形波状の信号に変換されるまで増幅を行うことにより、
或いは、前記複数のコイルが発生する全ての誘起電圧に基づいて生成された電圧を前記所定の基準電圧として用い、前記アナログ信号を増幅することにより、より効果的に達成される。

【発明の効果】

【0012】

本発明の回転角センサ取り付け角度測定装置及び回転角センサ取り付け角度測定方法によれば、ワークモータの基準角度と回転角センサの基準角度とのオフセット角度（位相差）を検出する際、Ｕ相電圧波形が設定した上限電圧および下限電圧に達する程度まで、増幅を行う増幅回路を使用することにより、Ｕ相電圧波形が基準電圧と交差するゼロクロスポイントの検出精度および検出感度を向上することができ、本発明の回転角センサ取り付け角度測定装置は、小規模な構成でありながら、測定対象となるワークモータを手動で１回転することにより、オフセット角度（位相差）を高精度かつ高感度で検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】ブラシレスタイプ（可変リラクタンス型）のレゾルバの構造図である。

【図2】モータとレゾルバの機械的なズレ角度を示す図である。

【図3】本発明の第１実施形態に係る回転角センサ取り付け角度測定装置システムおよび測定対象の全体構成図である。

【図4】本発明の第１実施形態に係る回転角センサ取り付け角度測定装置システムにおいて生成されるＺ相パルス信号、Ｕ相電圧波形、ゼロクロス信号、ＳＩＮ信号４１、ＣＯＳ信号４２、および角度取得θのタイミング関係を示す図である。

【図5】本発明の第１実施形態における、Ｕ相電圧の基準電圧、Ｕ相誘起電圧、基準電圧とＵ相誘起電圧との各交点をゼロクロスポイントを、モータのロータ角度をｘｙ平面の原点を中心とした角度として表して、模式的に描いた説明図である。

【図6】本発明の第１実施形態における、基準電圧を中心に振動するＵ相電圧波形のゼロクロスポイントにおける、レゾルバ角度から算出したオフセット角度θ１、θ２、〜θ８の様子を示す図である。

【図7】（Ａ）は、本発明の第１実施形態における、正弦波状のＵ相電圧波形のゼロクロスポイントを正確に測定するための測定区間（囲みの部分）を示す図である。（Ｂ）は、測定区間を伸張すると、Ｕ相電圧波形がフラットになり、ゼロクロスポイントの決定範囲が広がって誤差が拡大する様子を示す図である。（Ｃ）は、Ｕ相電圧を増幅して、ゼロクロスポイント付近のＵ相電圧波形の傾きを増大することによって、ゼロクロスポイントの誤差が減少する様子を示す図である。

【図8】本発明の第１実施形態における、Ｕ相電圧波形が増幅回路の最大出力電圧（上限電圧）−最小出力電圧（下限電圧）の間でリミットされる様子を示す図である。

【図9】本発明の第１実施形態における、回転角センサ取り付け角度測定装置の操作手順を示すフローチャートである。

【図10】本発明の第２実施形態における、回転角センサ取り付け角度測定装置の全体構成図である。

【図11】本発明の第２実施形態における、Ｕ相電圧、Ｖ相電圧およびＷ相電圧に基づいて生成した基準電圧を用いて、Ｕ相電圧波形を増幅する増幅回路である。

【図12】本発明の第２実施形態における、Ｕ相電圧波形のゼロクロス付近の電圧変化を拡大するための反転増幅回路である。

【図13】本発明の第２実施形態における、Ｕ相電圧波形に対するリミッタ回路およびデジタルレベル変換回路である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

本発明は、測定対象となるワークモータに取り付けられた回転角センサ（例えば、レゾルバ）からの回転角度のデータとワークモータのＵ相電圧波形のゼロクロスポイントという時間情報とを比較した結果に基づいて、ワークモータの基準角度と回転角センサの回転角度とのオフセット角度（ズレ）を検出する際、Ｕ相電圧波形が設定した上限電圧および下限電圧に達する程度まで、増幅を行う増幅回路を使用することにより、Ｕ相電圧波形が中性点の基準電圧と交差するゼロクロスポイントの検出精度および検出感度を向上することができる。特に、本発明の回転角センサ取り付け角度測定装置は、小規模な構成でありながら、測定対象となるワークモータを手動で１回転することにより、オフセット角度（ズレ）を高精度かつ高感度で検出することができる。

【0015】

以下に、本発明である回転角センサ取り付け角度測定装置及び回転角センサ取り付け角度測定方法における、最良の形態について、図面を参照して説明をする。

【0016】

先ず、本発明において測定対象となる回転角センサが取り付けられたワークモータ（以下、単に「モータ」とも記載する）は、例えば、３相交流同期電動機が挙げられる。また、本発明の実施形態における測定対象は、回転角センサ、例えば、図１に示すようにブラシレスタイプ（可変リラクタンス型）のレゾルバ１０であり、モータのロータと結合して回転するロータ１２と、ロータ１２の回転によって変化する励磁電圧を検出するコイル１１が、ロータ１２の周囲に円環状に配置されたステータ１３というような構造である。そして、図２に示すように、レゾルバ２０をモータ部２１に取り付ける際、モータ部２１におけるワークモータ０度位置２２という基準に対して、レゾルバ２０のレゾルバ０度位置２３は、幾分かのオフセット角度２４、すなわちモータとレゾルバの機械的なオフセット角度（位相差）を生じる。本発明である回転角センサ取り付け角度測定装置は、このオフセット角度２４を、Ｕ相電圧波形が基準電圧に対し符号が変わる時点（以下、「ゼロクロスポイント」と記載する）におけるレゾルバからの回転角度のデータ（以下、「レゾルバ角度」と記載する）を測定することによって算出する。

【0017】

本発明の第１実施形態に係る回転角センサ取り付け角度測定装置システムおよび測定対象の全体構成を図３に示す。測定対象はモータ３２に取り付けられたレゾルバ３１である。回転角センサ取り付け角度測定装置システム３０（以下、単に「レゾメータ」とも記載する）は、レゾルバデジタルコンバータ（以下、「ＲＤコンバータ」と記載する）３３、マイコン３４、およびゼロクロスポイント生成部３５から構成されている。

【0018】

レゾメータ３０は、レゾルバ３１に駆動信号として、正弦波状のリファレンス信号（以下、「ＲＥＦ」と記載する）４０を供給し、モータ３２の角度に基づいて、レゾルバ３１は、ＳＩＮ信号（以下、単に「ＳＩＮ」または「Ｓｉｎ」と記載する）４１およびＣＯＳ信号（以下、単に「ＣＯＳ」または「Ｃｏｓ」と記載する）４２を生成して、レゾメータ３０に供給する。そして、ＲＥＦ４０、ＳＩＮ４１およびＣＯＳ４２の関係としては、励磁信号であるＲＥＦ４０がレゾルバ３１に入力されることにより、互いに直交する２つの検出コイル（図示しない）からは、モータ３２のロータ（図示しない）の角度に応じて変調されたＳＩＮおよびＣＯＳという２つの信号をＲＤコンバータ３３に供給する。レゾルバ角度は、ＳＩＮおよびＣＯＳのアークタンジェントから、原理的に算出することができ、ラッチ４４信号の受信タイミングで角度取得４３信号として、マイコン３４に供給する。また、ゼロクロスポイント生成部３５は、モータ３２から供給されたＵ相電圧４５、Ｖ相電圧４６およびＷ相電圧４７を可変抵抗ＶＲＵ４８ａ、ＶＲＶ４８ｂおよびＶＲＷ４８ｃによって調整した中性点の電圧を基準電圧としたＵ相電圧４５を増幅して、基準電圧付近のＵ相電圧波形を拡大して、マイコン３４に供給することができる。

【0019】

なお、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相の各相電圧の間には、回路基板上における信号経路の抵抗の差等によって誤差が生じる場合があるが、可変抵抗ＶＲＵ４８ａ、ＶＲＶ４８ｂおよびＶＲＷ４８ｃを調整することによって、回路基板等による該誤差を実質的に０（ゼロ）となるようにして、正確な中性点の電圧を生成することができる。

【0020】

さらに、ゼロクロスポイント生成部３５の増幅率は非常に大きいので、Ｕ相電圧４５において基準電圧付近から十分離れた部分の波形は、リミッタ処理がなされて、設定した上限電圧および下限電圧に達する程度まで、増幅またはレベル変換がなされる。このため、上限電圧および下限電圧の平坦部を有する矩形波状の波形に変換されたＵ相電圧のゼロクロス信号４９がマイコン３４に供給される。なお、上限電圧はゼロクロスポイント生成部３５における増幅回路のプラス側電源電圧以下の電圧と設定し、下限電圧はゼロクロスポイント生成部３５における増幅回路のマイナス側電源電圧の以上の電圧として設定するならば、出力電圧が増幅回路の飽和電圧に達した際に起こる問題を回避することができる。特に増幅回路が演算増幅器を備えていたような場合、出力電圧が増幅回路の飽和電圧に達した際の応答時間の遅れの回避に有効である。

【0021】

以上のように、基準電圧に対してＵ相電圧４５がプラスからマイナスに変化するタイミングに対応するゼロクロス４９の立ち上がりの時点、またはマイナスからプラスに変化するタイミングに対応するゼロクロス４９の立ち下がりを利用することによって、容易にＵ相電圧のゼロクロスポイントのタイミング情報を検出することができる。Ｕ相電圧４５のゼロクロスポイントに基づいて、マイコン３４がＲＤコンバータ３３にラッチ４３の信号を供給することによって、モータ３２のロータが基準位置または基準角度に合致した時点におけるレゾルバ角度を取得することができる。以上のように取得したゼロクロスポイントにおけるレゾルバ角度に基づいて、モータ３２の基準角度に対するレゾルバ角度（電気角）のズレを算出することができる。

【0022】

レゾメータ３０の実装基板については、ＲＤコンバータ３３、マイコン３４、ゼロクロスポイント生成部３５が、１枚の基板に実装されていても良く、それぞれ異なる基板に実装されていて、コネクタおよびケーブルを使用して接続して信号を入出力するようにしても良い。また、手動でワークモータ３２を回転させず、ロータリエンコーダを搭載した駆動モータ（図示しない）でワークモータ３２を回転させるような場合、モータのロータが基準角度、すなわち出力角度０°の時における絶対角度の検出が可能なＺ相パルス信号を利用してモータ３２のロータが１周回転していることを検出し、Ｕ相電圧のゼロクロスポイントを検出するためのタイミング信号を生成しても良い。

【0023】

ここで、レゾメータ３０を使用して、オフセット角度を算出する際の動作について説明する。図４に、モータ３２のロータ回転角度が０度において生成されるＺ相パルス、モータ３２から供給されるＵ相電圧、Ｕ相電圧を増幅して矩形波状に変換されたゼロクロス４９、レゾルバ３１からＲＤコンバータ３３に供給されるＳＩＮ信号４１、ＣＯＳ信号４２、およびＲＤコンバータ３３からマイコン３４に供給される角度取得θのタイミング関係を示す。動作の概要は、図４に示すように、２つのＺ相パルスに挟まれた期間に、４周期分のＵ相電圧波形が存在し、その期間がモータのロータ１周に対応する。またモータ３２のＵ相電圧４５の波形が基準電圧に対して、負から正の値または正から負に変化する過程で基準電圧を横切る時点がゼロクロスポイントである。したがって、各ゼロクロスポイントは、ゼロクロス４９の立ち上がりまたは立ち下がりのタイミングに対応する。本来レゾルバ３１の取り付け位置が正しければ、ゼロクロスポイント時点における、レゾルバ３１が指すワークモータ３２のロータ角度（「レゾルバ角度」に対応する）は基準角度（０°）であるが、実際は取り付け誤差としてズレを生じている。このため４つのゼロクロスポイントにおけるレゾルバ角度は０°にならないから、調整のために測定する必要が生じる。

【0024】

具体的なレゾルバ角度の測定は、サーボモータＺ相パルスをタイミングの基準として、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の中性点Ｎを電圧基準としたＵ相電圧の立下りゼロクロスポイントを１点目とし、またＵ相、Ｖ相、Ｗ相の中性点Ｎを基準としたＵ相電圧の立上がりゼロクロスポイントを２点目として、４点目までのゼロクロスポイントのデータを取得することができる。Ｕ相電圧のゼロクロスポイントの各時点において、各レゾルバ角度を角度取得θの信号として算出されるが、一般的に各ゼロクロスポイントにおける各レゾルバ角度の測定値は誤差を含むため、それぞれ一致するものではないから、一周分して算出された各レゾルバの平均値をレゾルバ３１とモータ３２の角度のズレ、すなわちオフセット角度の測定値として採用する。

【0025】

第１実施形態においては、モータのＵ相波形は１回転が４周期とするため、ゼロクロスポイントは、１回転あたり８点（ポイント）が４５°間隔で存在するものと設定する。また、レゾルバの電気角は１回転あたり２周期（３６０°×２）と設定するため、ゼロクロスポイントを１つ通過するごとに、機械角に換算すると４５°位相が進むことに相当する。ここで、ゼロクロスポイント１〜４までは、通過したゼロクロスポイントをｎとすると、（ｎ−１）×４５°なる補正値をレゾルバの計測角度から減算して、適正なレゾルバ角度を算出することができる。なお、一般的には１２ビットＲＤコンバータにおいてレゾルバ角度が１８０度に達するとレゾルバ角度を示すデジタルデータがフルビットとなるため、該デジタルデータをリセットするような設計となっている。これに対応するため、ゼロクロスポイント５〜８以下では、（ｎ−５）×４５°なる補正値をレゾルバの計測角度から減算して、適正なレゾルバ角度を算出する。以上をまとめると、ゼロクロスポイント１〜４以下では、“ゼロクロスポイントに対応するオフセット角度”=“レゾルバの計測角度”−｛４５°×（ｎ−１）｝で算出し、ゼロクロスポイント５〜８以下では、“ゼロクロスポイントに対応するオフセット角度”=“レゾルバの計測角度”−｛４５°×（ｎ−５）｝で算出することができる。

【0026】

図５は、モータのロータ角度をｘｙ平面５０の原点５１を中心とした角度として表し、Ｕ相電圧の基準電圧として所定の半径を有する基準円５２、円周に垂直方向に振動するＵ相誘起電圧５３、基準円５２とＵ相誘起電圧５３との各交点をゼロクロスポイント５４ａ、５４ｂ、５４ｃ、５４ｄ、５４ｅ、５４ｆ、５４ｇ、および５４ｈとして、模式的に描いた説明図である。また、図６には、基準電圧を中心に振動するＵ相電圧波形のゼロクロスポイントにおける、レゾルバ角度から算出するオフセット角度θ１、θ２、〜θ８の様子を示す。また、実際に各ゼロクロスポイントにおけるレゾルバ角度に基づいて、算出したオフセット角度の様子を例として表１に示す。この結果においても、各ゼロクロスポイントにおけるオフセット角度（ズレ）は、ばらついており、１箇所のみの測定では誤差が大きいことを示している。

【0027】

【表1】

表１のようなオフセット角度の測定値が得られた際、各ゼロクロスポイントにおけるオフセット角度の平均値をレゾルバのオフセット角度として採用し、誤差を小さくする。

【0028】

本発明においては、ゼロクロスポイントの測定精度を向上させるため、Ｕ相電圧波形を矩形波状に変換する考え方を説明する。例えば、図７（Ａ）に示すように正弦波状のＵ相電圧波形のゼロクロスポイントを正確に測定するため、測定区間（囲みの部分）を伸張すると、図７（Ｂ）に示すように、Ｕ相電圧波形がフラットになり、すなわちゼロクロスポイントの決定範囲が広がることで誤差が拡大する様子を示している。そこで、最善の方法としては、図７（Ｃ）のようにゼロのＵ相電圧波形の傾きを、特にクロスポイント付近で拡大することである。例えば、図８のように、Ｕ相電圧波形に対して増幅回路の最大出力電圧−最小出力電圧を超えて、リミットされるような高い増幅を行っても良いから、基準電圧付近におけるＵ相電圧波形の変化率をできるだけ拡大して、ゼロクロスポイントの決定範囲を狭めるような増幅回路を使用することである。そうすると、Ｕ相電圧波形の電圧変化の傾きが急峻になるほど、Ｕ相電圧波形とＵ相、Ｖ相、Ｗ相の中性点Ｎである基準電圧と交差する点（タイミング）、すなわちゼロクロスポイントの誤差が少ない正確な測定を行えるようになる。さらに、増幅度に関しては、２０ｄＢの増幅器を４段にカスケード接続すると、増幅度にして８０ｄＢの利得が得られる。このように高利得増幅回路を使用すると、基準電圧より高い期間の波形は、設定した上限電圧に達し、基準電圧より低い期間の波形は、設定した下限電圧に達し、入力電圧が増幅器の基準電圧を境に２値化されたような波形を出力するから、図８に示すように、増幅回路の出力段にはコンパレータ回路のような２値化回路を設けて、波形変換を行っても良い。また、コンパレータから供給される信号に対して、トランジスタを用いたデジタルレベル変換を行うことによって、Ｕ相電圧波形のゼロクロスポイントが、デジタル信号の立ち上がり、および立ち下がり対応するようにし、パソコン等の制御用機器においてもＵ相電圧波形のゼロクロスポイントを容易に判定することができる波形変換を行うようにしても良い。

【0029】

第１実施形態における回転角センサ取り付け角度測定装置３０（以下、単に「本体」とも記載する）の操作手順を、図９に示すフローチャートを用いて説明する。先ず、本体３０を被測定対象であるモータ３２の近傍に設置し、ＲＥＦ信号４０をレゾルバ３１に供給し、レゾルバ３１から出力されるＳＩＮ信号４１およびＣＯＳ信号４２を本体３０に供給するレゾルバケーブル３６を、またモータ３２からのＵ相電圧波形、Ｖ相電圧波形およびＷ相電圧波形を本体３０に伝送するモータケーブル３７、それぞれ本体３０に接続する（Ｓ１００）。本体３０の電源をＯＮにする（Ｓ２００）。そして、測定をするためのモータ３２、レゾルバ３１および測定条件に関する設定を行う。具体的には、モータ３２の極対数（２，３，４，５，６，７，８，９から選択する）、レゾルバ３１の軸倍角（１，２，３，４，５，６，７，８，９から選択する）、角度単位（機械角、電気角から選択する）、位相差符号（正、負から選択する）、モータ０°基準（Ｕ相電圧ゼロクロスの立上り、立下りから選択する）、レゾルバ変圧比（０．１４〜０．２３、０．１８〜０．３０、０．２４〜０．４１、０．３９〜０．６６から選択する）、位相差計測（標準、１周平均から選択する）およびブレーキ出力設定（２４Ｖ定電圧、１２Ｖ定電圧、２Ａ定電流、５Ａ定電流から選択する）を設定する（Ｓ３００）。なお、ブレーキ出力設定については後述する。そして、モータケーブル３７とレゾルバケーブル３６の断線チェックを行う（Ｓ４００）。モータケーブル３７とモータ３２とを接続し、レゾルバケーブル３６とレゾルバ３１とを接続する（Ｓ５００）。レゾルバ３１が正常に動作し、かつ上記の設定が正しい場合、本体３０に具備する表示画面（図示しない）には、現在のレゾルバ３１のロータ角度が表示される。次に、本体３０に具備する表示画面（図示しない）の計測スタートボタンを押して、計測を開始する（Ｓ６００）。例えば、手動によってモータ３２を１周以上回転させると、計測画面にレゾルバ３１のオフセット角度（位相差）が算出され、表示される（Ｓ７００）。表示されたオフセット角度（位相差）に基づいて、レゾルバの取り付け角度を調整する（Ｓ８００）。再度計測を行うかを判断し、判断結果がＹｅｓであるならば、ステップ５００に戻るが、判断結果がＮｏであるならば、ステップ１０００に進む（Ｓ９００）。本体３０の電源をＯＦＦにし、モータケーブル３７を本体３０およびモータ３２から取り外し、レゾルバケーブル３６を本体３０およびレゾルバ３１から取り外し（Ｓ１０００）、測定を終了する。測定後、オフセット角度に基づいてレゾルバ３１の基準角度とモータ３２の基準角度とが一致するように取り付け直しを行っても良い。

【0030】

ブレーキ出力の設定については、図示しない電磁ブレーキ付モータには、無励磁作動型の電磁ブレーキが採用されているものがあり、電圧が印加されていない状態の場合、アーマチュアがコイルスプリングによりブレーキハブに押し付けられ、結果モータ軸が固定されブレーキが働く状態となり、逆に励磁コイルに電圧が印加されると、コイルスプリングに抗して電磁石にアーマチュアが吸引され、ブレーキが開放された状態となり、モータ軸は自由に回転することができるモータが存在する。このようなタイプのモータに対応するため、本体３０には、ブレーキケーブル（図示しない）の接続端子が用意されており、本体３０の設定画面からブレーキ出力を設定することで、モータの電磁ブレーキを掛けたり、解除したりする電源を制御することができる機能を備えている。

【0031】

次に、第２実施形態における回転角センサ取り付け角度測定装置６０の全体構成図を図１０に示す。第２実施形態においては、ゼロクロスポイントの検出について、第１実施形態よりも具体的な回路構成を説明する。なお、図３、及び図１０において、共通の構成に対しては同一符号を用いる。全体構成として、レゾルバ取り付け角度測定装置６０のメインプログラムを実行する制御ＰＣ６１、制御ＰＣ６１から制御信号７０ｇに基づいて、レゾルバ取り付け角度測定についての開始および終了の指示をインターフェース基板（以下、「ＩＦ基板」とする）６２に送出するシーケンス制御専用のプログラマブル・ロジック・コントローラ（以下、「ＰＬＣ」とする）６３、第１実施形態と同様に、ＲＥＦ信号４０をワークモータ３２に取り付けられたレゾルバ３１に供給し、レゾルバ３１のロータ（図示しない）の角度によって変調を受けたＳＩＮ信号４１およびＣＯＳ信号４２に基づいてロータ角度を１２ビットのデジタルデータ（以下、「ＤＢ０〜１１」と記載する）７０ａとして演算して、ＰＬＣ６３を介して、制御ＰＣ６１に供給し、ワークモータ３２から供給されるＵ相逆電圧波形（以下、単に「Ｕ相電圧波形」とも記載する）、ＳＩＮ信号４１、およびＣＯＳ信号４２を制御ＰＣ６１に組み込まれたアナログ／デジタル変換基板（以下、「ＡＤボード」と記載する）６１ａに供給するＩＦ基板６２から構成されている。そして、図１０が示すように、ＩＦ基板６２は、ＲＤコンバータ６２ａ、バッファ・ゲイン調整６２ｂ、およびＩＯ⇔ＴＴＬ変換回路６２ｃから構成されている。制御ＰＣ６１から送られる制御信号７０ｇに基づいて、ＰＬＣ６３は測定開始の指示する信号がＩＯ⇔ＴＴＬ変換回路６２ｃを介して、ＩＦ基板６２内のＲＤコンバータ６２ａに出力されると、第１実施形態と同様に、ＲＤコンバータ６２ａは、ＲＥＦ信号４０をワークモータ３２に取り付けられたレゾルバ３１に供給し、レゾルバ３１のロータ（図示しない）の角度によって変調を受けたＳＩＮ信号４１およびＣＯＳ信号４２を基づいて演算したレゾルバ角度を１２ビットのデジタルデータ（ＢＤ０〜１１）７０ａをＩＯ⇔ＴＴＬ変換回路６２ｃおよびＰＬＣ６３を介して、制御ＰＣ６１に供給する。具体的に測定開始に関する信号として、例えば、レゾルバ３１のロータ角度サンプリングを指示するＳＡＭＰＬＥ信号（以下、「ＳＡＭＰＬＥ」と記載する）７０ｄ、レゾルバ３１のロータ角度を読むように指示するＲＤ信号（以下、「ＲＤ」と記載する）７０ｅが用いられ、それらはレゾルバ角度を測定するタイミングを制御する。また、ＲＤコンバータ６２ａのリセットを指示するためのリセット信号（以下、「リセット」と記載する）７０ｆについても、制御ＰＣ６１は、ＩＯ⇔ＴＴＬ変換回路６２ｃおよびＰＬＣ６３を介して、送信することができる。

【0032】

ＲＤコンバータ６２ａはレゾルバ角度データの保障に関する２つの信号を送信する機能を有する。その１つ目はＲＤコンバータ６２ａが出力するトラッキング喪失状態を検出する信号ＬＯＴ（以下、「ＬＯＴ」とする）７０ｂ、その２つ目は信号性能低下状態を検出する信号ＤＯＳ（以下、「ＤＯＳ」とする）７０ｃであるが、ＬＯＴ信号７０ｂ、およびＤＯＳ信号７０ｃはＲＤコンバータ６２ａの状態を示す信号で、ＬＯＴ信号７０ｂ、ＤＯＳ信号７０ｃのどちらか、もしくは両方のアクティブが検出された時は、角度データである１２ビットのデジタルデータ（ＤＢ０〜１１信号）７０ａは保障されないことを示す信号であるから、ＬＯＴ信号およびＤＯＳ信号に基づいて、レゾルバ角度データとしてＲＤコンバータ側６２ａから保障されたＤＢ〜１１信号７０ａを選択的に検出することができる。

【0033】

ゼロクロスポイントの検出に関して、ワークモータ３２から供給されたＵ相電圧は、バッファ・ゲイン調整６２ｂにおいて高い増幅度で増幅されて、Ｕ相波形は上述の基準電圧付近以外は、出力範囲として設定した上限電圧および下限電圧に達してしまう反面、基準電圧付近のＵ相波形の変化が劇的に拡大されたＵ相アナログ信号７１ａを生成し、ゼロクロスポイントを正確に検出する上で有用である。そして、制御ＰＣ６１内に組み込まれたＡＤボード６１ａにおいて、デジタル変換されたＵ相アナログ信号７１ａに基づいて検出されたゼロクロスポイントの示すタイミングに合わせて、制御ＰＣ６１は、ＩＯ⇔ＴＴＬ変換回路６２ｃおよびＰＣＣ６３を介して、レゾルバ角度を１２ビットのデジタルデータ（ＢＤ０〜１１）７０ａを読み取るように、ＲＤコンバータ６２ａに指示を出することができる。以上のようにして、精度の高いＵ相電圧のゼロクロスポイントに基づいたタイミングに合わせて、レゾルバ３１のレゾルバ角度を検出し、レゾルバ角度に基づいて、オフセット角度（ズレ）を正確に算出することができる。

【0034】

なお、ＩＯ⇔ＴＴＬ変換回路６２ｃについて補足すると、ノイズ対策等のため、ＤＢ０〜１１信号７０ａ、ＳＡＭＰＬＥ信号７０ｄ、ＲＤ信号７０ｅ、およびリセット信号７０ｆを電気的にアイソレートを行い、さらに電圧レベル変換を行ってＰＬＣ６３に供給する。またＩＯ⇔ＴＴＬ変換回路６２ｃは、ＬＯＴ信号およびＤＯＳ信号を電気的なアイソレートを行い、さらに電圧レベル変換を行って、ＰＬＣ６３に供給するようにしても良い。また、バッファ・ゲイン調整６２ｂについても補足すると、ＲＥＦ信号４０、ＳＩＮ信号４１、ＣＯＳ信号４２およびＵ相電圧４５をそれぞれ増幅して、制御ＰＣ６１に組み込まれたＡＤボード６１ａに供給するようにしても良い。また、エンコーダ６４ａを搭載した駆動モータ６４のシャフトとワークモータ３２のシャフトとを結合して、ワークモータ３２を回す際は、制御ＰＣ６１またはＰＬＣ６３がタイミング信号を合成するためにエンコーダ６４ａの発生する信号、例えばＺ相パルスを利用しても良い。

【0035】

続いて、Ｕ相電圧波形を増幅する具体的な増幅回路について、図１１〜１３を用いて説明する。まず図１１に示すように、モータ３２から供給されるＵ相電圧、Ｖ相電圧、およびＷ相電圧を抵抗Ｒ１３、Ｒ１４およびＲ１５を介して互いに接続した中性点Ｎを設置することにより、Ｕ相電圧を増幅するための基準電圧を生成する。そして、該中性点Ｎを演算増幅器Ａ１のマイナス側の入力端子に接続し、Ｕ相電圧波形を演算増幅器Ａ１のプラス側の入力端子に接続する。さらに、演算増幅器Ａ１の出力端子を抵抗Ｒ１２を介してプラス入力端子に接続して帰還ループを設けて、反転増幅回路８１を形成する。そして、Ｕ相電圧波形を抵抗Ｒ１１を介して演算増幅器Ａ１のプラス側の入力端子に供給するが、ここでは、演算増幅器Ａ１はＵ相電圧最大入力１２２Ｖｐ−ｐに対して、約２０Ｖｐ−ｐの出力するように反転増幅回路８０のＲ１１およびＲ１２の抵抗値を設定する。反転増幅回路８１の増幅率は、−Ｒ１２／Ｒ１１で表され、およそ１／６程度であるため、例えばＲ１１＝４．７ｋΩ、Ｒ２２＝８２０Ωという設定を行えば十分である。なお、演算増幅器Ａ１のマイナス側の入力端子は、例えば８２０Ωの抵抗Ｒ１０を介して接地を行う。

【0036】

次の段では、演算増幅器Ａ１を含む反転増幅回路８１の出力波形Ｖｏｕｔ１を演算増幅器Ａ２を含む増幅回路８２に入力して振幅を改めて増幅するため、抵抗Ｒ２０およびＲ２１を介して演算増幅器Ａ２のマイナス側の入力端子に接続する。演算増幅器Ａ２の出力を抵抗Ｒ２２を介してマイナス入力端子に接続して帰還ループを設けて、反転増幅回路８２を形成する。また、該反転増幅回路８２の帰還ループには抵抗Ｒ２２と並列にコンデンサＣを配置して、対ノイズおよび発振防止の対策を施す。そして、反転増幅回路８２の増幅率は、−Ｒ２２／（Ｒ２０＋Ｒ２１）で表されるため、増幅率を約１０（２０ｄＢ）としたい場合、例えばＲ２０、Ｒ２１＝５．１ｋΩ、Ｒ２２＝１００ｋΩという設定を行えば十分である。なお、演算増幅器Ａ２のプラス側の入力端子は、例えば１０ｋΩの抵抗Ｒ２３を介して接地をする。また、マイナス側入力端子を過剰な電圧から保護するため、互いに電流の流れる向きの異なる２つのダイオードを介して接地をする。

【0037】

そして、Ｕ相電圧波形に対する増幅率をさらに増加するため、上述の反転増幅回路８１をカスケード接続して、該接続する反転増幅回路の段数を重ねることによって、Ｕ相電圧波形に対する増幅率を劇的に増大させることができる。この結果、基準電圧付近以外のＵ相電圧波形は、基準電圧付近のＵ相電圧波形の変化は拡大され、ゼロクロスポイントの測定には優位な波形として出力される。したがって、Ｕ相電圧波形の電圧変化が緩慢な場合であっても、ゼロクロスポイントの正確な読み取りを行うことができる。以上のような高い利得の増幅回路を実現するには、例えば、上述のような反転増幅回路８１を４段にカスケード接続をすれば可能であり、約８０ｄＢ（＝２０ｄＢ×４）の高利得を得ることができる。

【0038】

最後に、図１３に、リミッタ回路およびデジタルレベル変換回路８２を示す。前段に配置されたリミッタ回路では、上述の反転増幅回路８１の最終段の出力波形Ｖｏｕｔ２を抵抗Ｒ３０を介して、演算増幅器Ａ３のマイナス側入力端子に入力する。そして、演算増幅器Ａ３の出力端子と演算増幅器Ａ３のマイナス側入力端子との間には、互いに向きが逆の２つのツェナーダイオードＺＤ１、ＺＤ２を直列に接続して配置して、帰還ループを形成する。該ループにより、プラス側もマイナス側もツェナー電圧以内にほぼリミットされるように波形整形をすることができる。さらに、これらのツェナーダイオードＺＤ１、ＺＤ２の機能を説明すると、演算増幅器Ａ３におけるツェナーダイオードは、出力電圧波形をプラス側電源電圧を超えないように、かつマイナス側電源電圧を下回らないように制限（リミット）を行う。このため、演算増幅器Ａ３は飽和することはなく、演算増幅器Ａ３におけるツェナーダイオードは、プラス側およびマイナス側電源電圧への飽和からの回復時間に起因する、出力電圧波形の立ち上り応答や立ち下り応答の遅れを防止することができる。以上説明したように、演算増幅器Ａ３の電源電圧への飽和を回避するツェナーダイオードＺＤ１、ＺＤ２の役割は、モータＵ相電圧を増幅する多段増幅回路におけるゼロクロスポイント測定の精度を確保するために有用である。なお、演算増幅器におけるツェナーダイオードによる制限される上限電圧は演算増幅器のプラス側電源電圧以下、かつ下限電圧はマイナス側電源電圧以上に設定することが好ましい。また、演算増幅器を単電源で駆動する場合には、下限電圧をＧＮＤ電位以上に設定するようにしても良い。

【0039】

そして、第２実施形態では、演算増幅器が飽和しないように出力電圧を制限（リミット）するものとしてツェナーダイオードを採用したが、同様の機能が発揮される電子素子または電子回路であればツェナーダイオードに限定されるものではない。

【0040】

さらに、後段に配置されたデジタルレベル変換回路では、プルアップ抵抗Ｒ３４をトランジスタＴｒのコレクタ側に接続し、エミッタ側を接地したトランジスタＴｒを用いて、演算増幅器Ａ３の出力波形の振幅を電源電圧とＧＮＤとの間で出力されるようにレベル変換を行う。これによって、制御ＰＣ６１に設置されたＡ／Ｄボード６１ａを用いて、Ｕ相電圧波形の電圧変化が緩慢な場合であっても、ゼロクロスポイントの読み取りを容易に行うことができる。

【符号の説明】

【0041】

１０ レゾルバ
１１ コイル
１２ ロータ
１３ ステータ
２０ レゾルバ（ワーク内部）
２１ モータ部（ワークモータ）
２２ ワークモータ０度位置
２３ レゾルバ０度位置
２４ オフセット角度
３０ レゾメータ
３１ レゾルバ
３２ モータ
３３ ＲＤコンバータ
３４ マイコン
３５ ゼロクロスポイント生成部
３６ レゾルバケーブル
３７ モータケーブル
４０ リファレンス（ＲＥＦ）
４１ ＳＩＮ
４２ ＣＯＳ
４３ 角度取得
４４ ラッチ
４５ Ｕ相電圧
４６ Ｖ相電圧
４７ Ｗ相電圧
４８ａ、４８ｂ、４８ｃ ＶＲＵ、ＶＲＶ、ＶＲＷ
４９ ゼロクロス
５０ ｘｙ平面
５１ 原点
５２ 基準円
５３ Ｕ相電圧
５４ａ、５４ｂ、５４ｃ、５４ｄ ゼロクロスポイント
５４ｅ、５４ｆ、５４ｇ、５４ｈ ゼロクロスポイント
６０ レゾルバ取り付け角度測定装置
６１ 制御ＰＣ
６１ａ アナログ／デジタル変換基板
６２ インターフェース基板
６２ａ ＲＤコンバータ
６２ｂ バッファ・ゲイン調整
６２ｃ ＩＯ⇔ＴＴＬ変換回路
６３ プログラマブル・ロジック・コントローラ（ＰＬＣ）
６４ 駆動モータ
６４ａ エンコーダ
７０ａ １２ビットのデジタルデータ（ＢＤ０〜１１）
７０ｂ ＬＯＴ信号
７０ｃ ＤＯＳ信号
７０ｄ ＳＡＭＰＬＥ信号
７０ｅ ＲＤ信号
７０ｆ リセット信号
７０ｇ 制御信号
７１ Ｕ相逆電圧
７１ａ Ｕ相アナログ信号
８０ 反転増幅回路
８１ 反転増幅回路
８２ リミッタ回路およびデジタルレベル変換回路

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】