特開 2024-126775 角度検出装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024126775

(43)【公開日】2024-09-20

(54)【発明の名称】角度検出装置

(51)【国際特許分類】

   G01D 5/20 20060101AFI20240912BHJP

【ＦＩ】

G01D5/20 110Q

【審査請求】未請求

【請求項の数】19

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023035399

(22)【出願日】2023-03-08

(71)【出願人】

【識別番号】000006013

【氏名又は名称】三菱電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002941

【氏名又は名称】弁理士法人ぱるも特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】高垣 佑斗

(72)【発明者】

【氏名】古川 晃

【テーマコード（参考）】

2F077

【Ｆターム（参考）】

2F077AA21

2F077CC02

2F077FF34

2F077PP26

2F077TT82

2F077UU20

(57)【要約】

【課題】回転電機の動作状態に応じて変化する回転電機の外乱磁束により生じる角度情報の検出誤差を抑制できる角度検出装置を提供する。
【解決手段】回転電機の回転軸に固定され、突極を有する回転子と、励磁巻線及び出力巻線を有する固定子と、を備えたレゾルバと、励磁用の交流電圧を生成し、前記励磁巻線に前記励磁用の交流電圧に応じた励磁電圧を印加する励磁部と、前記出力巻線の出力信号に基づいての角度情報を演算する角度情報演算部と、前記回転電機の動作状態を取得する状態取得部と、を備え、前記励磁部は、前記回転電機の動作状態に基づいて、前記励磁用の交流電圧の振幅を変化させる角度検出装置。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

回転電機の回転軸に固定され、突極を有する回転子と、励磁巻線及び出力巻線を有する固定子と、を備えたレゾルバと、
励磁用の交流電圧を生成し、前記励磁巻線に前記励磁用の交流電圧に応じた励磁電圧を印加する励磁部と、
前記出力巻線の出力信号に基づいての角度情報を演算する角度情報演算部と、
前記回転電機の動作状態を取得する状態取得部と、を備え、
前記励磁部は、前記回転電機の動作状態に基づいて、前記励磁用の交流電圧の振幅を変化させる角度検出装置。

【請求項2】

前記回転電機は、界磁巻線を備える請求項１に記載の角度検出装置。

【請求項3】

前記状態取得部は、前記回転電機の動作状態として、前記界磁巻線を流れる電流を取得し、
前記励磁部は、前記界磁巻線の電流に基づいて、前記励磁用の交流電圧の振幅を変化させる請求項２に記載の角度検出装置。

【請求項4】

前記励磁部は、前記界磁巻線の電流が増加するに従って、前記励磁用の交流電圧の振幅を減少させる請求項３に記載の角度検出装置。

【請求項5】

前記状態取得部は、前記回転電機の動作状態として、前記回転電機の回転速度を取得し、
前記励磁部は、前記回転電機の回転速度に応じて前記励磁用の交流電圧の振幅を変化させる請求項１に記載の角度検出装置。

【請求項6】

前記励磁部は、前記回転電機の回転速度が増加するに従って、前記励磁用の交流電圧の振幅を減少させる請求項５に記載の角度検出装置。

【請求項7】

前記回転電機は、界磁巻線を備え、
前記状態取得部は、前記界磁巻線を流れる電流及び前記回転電機の回転速度を取得し、
前記励磁部は、前記界磁巻線の電流及び前記回転電機の回転速度に応じて前記励磁用の交流電圧の振幅を変化させる請求項１に記載の角度検出装置。

【請求項8】

前記励磁部は、前記界磁巻線の電流が増加するに従って、前記励磁用の交流電圧の振幅を減少させると共に、前記回転電機の回転速度が増加するに従って、前記励磁用の交流電圧の振幅を減少させる請求項７に記載の角度検出装置。

【請求項9】

前記励磁部は、前記回転電機の回転速度が、前記回転電機の力行運転が可能な最大回転速度よりも大きくなった場合に、前記回転電機の回転速度が、前記回転電機の力行運転が可能な前記最大回転速度以下である場合よりも、前記励磁用の交流電圧の振幅を減少させる請求項５に記載の角度検出装置。

【請求項10】

前記励磁部は、前記回転電機の回転速度が、前記回転電機の力行運転が可能な最大回転速度から前記回転電機の回生運転が可能な最大回転速度に近づくに従って、前記励磁用の交流電圧の振幅を次第に減少させる請求項５に記載の角度検出装置。

【請求項11】

前記励磁部は、前記回転電機の回転速度が、前記回転電機の力行運転が可能な最大回転速度よりも大きくなった場合に、前記回転電機の回転速度が、前記回転電機の力行運転が可能な前記最大回転速度以下である場合よりも、前記励磁用の交流電圧の振幅を減少させる請求項７に記載の角度検出装置。

【請求項12】

前記励磁部は、前記回転電機の回転速度が、前記回転電機の力行運転が可能な最大回転速度から前記回転電機の回生運転が可能な最大回転速度に近づくに従って、前記励磁用の交流電圧の振幅を次第に減少させる請求項７に記載の角度検出装置。

【請求項13】

前記励磁部は、ＰＷＭ制御により前記励磁巻線に励磁用の交流電圧を生成する請求項１から１２のいずれか一項に記載の角度検出装置。

【請求項14】

前記励磁部は、ＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ信号生成部と、前記ＰＷＭ信号に対してローパスフィルタをかけるローパスフィルタ回路と、前記ローパスフィルタ回路の出力信号を電流に変換し、前記励磁巻線に供給するアンプ回路と、備える請求項１から１２のいずれか一項に記載の角度検出装置。

【請求項15】

前記励磁部は、前記回転電機からの外乱磁束による外乱ノイズが重畳した場合の前記励磁電圧又は前記出力巻線の出力信号の変化範囲が、出力可能範囲内になるように、前記回転電機の動作状態に基づいて、前記励磁用の交流電圧の振幅を変化させる請求項１から１２のいずれか一項に記載の角度検出装置。

【請求項16】

前記角度情報演算部は、前記出力巻線の出力信号に対して前記回転電機からの外乱ノイズを除去するハイパスフィルタを有する請求項１から１２のいずれか一項に記載の角度検出装置。

【請求項17】

前記角度情報演算部は、前記出力巻線の出力信号に対して前記回転電機からの外乱ノイズを除去するバンドパスフィルタを有する請求項１から１２のいずれか一項に記載の角度検出装置。

【請求項18】

前記角度情報演算部は、前記出力巻線の出力信号に対して前記回転電機からの外乱ノイズを除去するハイパスフィルタを有する請求項１５に記載の角度検出装置。

【請求項19】

前記角度情報演算部は、前記出力巻線の出力信号に対して前記回転電機からの外乱ノイズを除去するバンドパスフィルタを有する請求項１５に記載の角度検出装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本願は、角度検出装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

特許文献１の技術は、レゾルバが回転電機の回転軸に固定され、レゾルバにより検出された角度情報に基づいて、回転電機を制御している。

【0003】

特許文献１の技術では、レゾルバは、励磁巻線と、位相の異なる２つの出力巻線とを有しており、励磁巻線に正弦波の励磁信号を入力し、レゾルバに磁場を発生させ、２つの出力巻線に出力信号を発生させる。特許文献１の技術では、２つの出力信号の位相をシフトさせ、合成器により位相変調信号を生成し、位相変調信号と励磁信号の位相差に基づいて回転子の回転角を検出する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０２０－１０１３８４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、回転電機の界磁巻線等によって発生した磁束が回転電機の回転軸を通して湧き出し、レゾルバの励磁巻線及び出力巻線に鎖交する。回転電機の回転軸が偏芯すると、鎖交磁束が回転周期で変動し、励磁巻線及び出力巻線に誘導起電力が生じ、外乱ノイズになり、検出角の誤差を引き起こす。

【0006】

特許文献１の技術では、２つの出力信号に対して、バンドパスフィルタを通過させることで外乱ノイズを減衰させ、回転電機の回転速度変動による外乱ノイズへの影響については、ゲイン調整回路を別途設け、回転電機の回転速度が高くなるほど位相変調信号のゲインを調整することで対応している。

【0007】

しかしながら、励磁信号に外乱ノイズが重畳し、励磁信号の振幅が出力可能範囲により上下限制限されると、励磁信号の電圧波形が正弦波から歪み、２つの出力信号の波形が歪む。この場合、特許文献１の技術のように、バンドパスフィルタを用いても２つの出力信号の波形の歪みは取れず、角度検出誤差を生じる。

【0008】

このような回転電機から生じた外乱磁束は、回転電機の動作状態に応じて変化する。よって、回転電機の動作状態に応じて、外乱磁束による励磁信号及び出力信号の変動量が変化し、変動量が大きい場合に、角度検出誤差が大きくなる。

【0009】

そこで、本願は、回転電機の動作状態に応じて変化する回転電機の外乱磁束により生じる角度情報の検出誤差を抑制できる角度検出装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本願に係る角度検出装置は、
回転電機の回転軸に固定され、突極を有する回転子と、励磁巻線及び出力巻線を有する固定子と、を備えたレゾルバと、
励磁用の交流電圧を生成し、前記励磁巻線に前記励磁用の交流電圧に応じた励磁電圧を印加する励磁部と、
前記出力巻線の出力信号に基づいての角度情報を演算する角度情報演算部と、
前記回転電機の動作状態を取得する状態取得部と、を備え、
前記励磁部は、前記回転電機の動作状態に基づいて、前記励磁用の交流電圧の振幅を変化させるものである。

【発明の効果】

【0011】

回転電機の動作状態が変化すると、回転電機の外乱磁束が変化し、励磁電圧及び出力巻線の出力信号への影響が変化する。回転電機の動作状態に基づいて、励磁用の交流電圧の振幅を変化させることにより、外乱磁束による変動後の励磁信号及び出力信号の変化幅が大きくなり過ぎないようにでき、角度情報の検出誤差を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】実施の形態１に係る回転電機及び角度検出装置等の概略構成図である。

【図2】実施の形態１に係る角度検出装置の概略構成図である。

【図3】実施の形態１に係る励磁電圧及び出力信号の挙動を説明するタイムチャートである。

【図4】実施の形態１に係る回転電機及び電力変換器の概略構成図である。

【図5】実施の形態１に係る制御装置の概略ブロック図である。

【図6】実施の形態１に係る励磁部のＰＷＭ制御を説明するタイムチャートである。

【図7】実施の形態１に係る角度検出装置の概略構成図である。

【図8】実施の形態１に係る外乱磁束を説明するための模式図である。

【図9】実施の形態１に係る外乱磁束が無い場合の励磁電圧を説明するためのタイムチャートである。

【図10】実施の形態１に係る外乱磁束がある場合の励磁電圧を説明するためのタイムチャートである。

【図11】実施の形態１に係る外乱磁束がある場合の励磁電圧を説明するためのタイムチャートである。

【図12】実施の形態１に係る界磁巻線の電流に応じた変調率Ｋの設定を説明するための図である。

【図13】実施の形態１に係る回転速度に応じた変調率Ｋの設定を説明するための図である。

【図14】実施の形態１に係る変調率の急変の影響を説明するためのタイムチャートである。

【図15】実施の形態１に係る回転速度に応じた変調率Ｋの設定を説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

１．実施の形態１
実施の形態１に係る角度検出装置１について図面を参照して説明する。図１は、角度検出装置１の概略構成図である。本実施の形態では、角度検出装置１は、回転電機の制御装置３０（以下、制御装置３０と称す）に組み込まれている。

【0014】

１－１．レゾルバ５
角度検出装置１は、レゾルバ５を備えている。図２に示すように、レゾルバ５は、レゾルバ固定子５５及びレゾルバ回転子５１を備えている。レゾルバ固定子５５は、励磁巻線５２、及び出力巻線を有している。出力巻線として、第１出力巻線５３、及び第２出力巻線５４が設けられている。

【0015】

励磁巻線５２、第１出力巻線５３、及び第２出力巻線５４は、同じ１つのレゾルバ固定子５５に巻装されている。レゾルバ固定子５５の径方向内側にレゾルバ回転子５１が配置されている。本実施の形態では、レゾルバ回転子５１は、回転電機の回転軸８に固定されている。本例では、レゾルバ回転子５１は、回転電機の回転軸８の先端部に固定されている。

【0016】

レゾルバ回転子５１は、突極を有している。本実施の形態では、レゾルバ回転子５１は、Ｎ個（Ｎは、２以上の自然数）の突極を有している。本例は、Ｎ＝４に設定されており、軸倍角Ｎは４とされている。よって、レゾルバ回転子５１が機械角で１回転する毎に、電気角で４回転する。レゾルバ回転子５１は、外周部に周方向に均等配置されたＮ個の突出部を備えている。突出部により突極が生じる。突出部の径方向外側への突出高さは、レゾルバ固定子５５及びレゾルバ回転子５１間のギャップパーミアンスが、回転に応じて、正弦波状に変化するように形成されている。すなわち、レゾルバ５は、可変リラクタンス（ＶＲ）型レゾルバとされている。

【0017】

図３に示すように、励磁巻線５２に励磁用の交流電圧ＶＲに応じた励磁電圧Ｖｅｘが供給されている状態で、回転子が回転すると、回転子の電気角での回転角度（ギャップパーミンアンス）に応じて第１出力巻線５３に誘起される交流電圧Ｓ１（以下、第１出力信号Ｓ１と称す）の振幅が正弦波状に変化し、及び第２出力巻線５４に誘起される交流電圧Ｓ２（以下、第２出力信号Ｓ２と称す）の振幅が余弦波状に変化する。第１出力巻線５３と第２出力巻線５４とは、それらの交流電圧の振幅が相互に電気角で９０度異なるように、レゾルバ固定子５５の周方向の位置に巻装されている。

【0018】

例えば、励磁用の交流電圧ＶＲが１０ｋＨｚの正弦波であり、突極数Ｎが４である場合は、第１出力信号Ｓ１は１０ｋＨｚで振動しながら、その振幅は、レゾルバ回転子５１が機械角で１回転する間に、正弦波状に４周期分変化し、第２出力信号Ｓ２は１０ｋＨｚで振動しながら、その振幅は、レゾルバ回転子５１が１回転する間に、余弦波状に４周期分変化し、第１出力信号Ｓ１の正弦波状の振幅と、第２出力信号Ｓ２の余弦波状の振幅とは、電気角で位相がπ／２異なる。

【0019】

１－２．回転電機２及び電力変換器６
図１に示すように、回転電機２は、円筒状の固定子３と、固定子３の径方向内側に配置された回転子４と、を備えている。図４に示すように、固定子３には、複数相の電機子巻線（本例では、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の３相の電機子巻線Ｃｕ、Ｃｖ、Ｃｗ）が設けられている。回転子４には、回転子４に磁束を発生させる界磁巻線６７が設けられている。回転子４に、界磁巻線６７と共に永久磁石が設けられてもよい。回転子４及び界磁巻線６７は、クローポール型とされており、回転軸８の一方端がＮ極となり、他方端がＳ極となる。回転軸８の一方端又は他方端には、レゾルバ回転子５１が固定されている。

【0020】

電力変換器６として、直流電源６１と電機子巻線との間の電力変換を行うインバータ６３と、直流電源６１と界磁巻線６７との間の電力変換を行うコンバータ６４と、が設けられている。インバータ６３とコンバータ６４には、スイッチング素子ＳＷが設けられている。インバータ６３は、３相ブリッジ回路とされ、コンバータ６４は、Ｈブリッジ回路とされている。インバータ６３とコンバータ６４には、公知の各種のものが用いられてもよい。各スイッチング素子ＳＷは、制御装置３０によりオンオフされる。インバータ６３には、電機子巻線に流れる電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを検出する電流センサ６５が設けられており、コンバータ６４には、界磁巻線６７に流れる電流Ｉｆを検出する電流センサ６６が設けられている。

【0021】

１－３．制御装置３０
図１及び図２に示すように、制御装置３０（角度検出装置１）は、励磁部３１、角度情報演算部３２、及び情報取得部３３を備えている。また、制御装置３０は、回転電機制御部３４を備えている。

【0022】

制御装置３０の各機能は、制御装置３０が備えた処理回路により実現される。具体的には、制御装置３０は、図５に示すように、処理回路として、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の演算処理装置９０（コンピュータ）、演算処理装置９０とデータのやり取りする記憶装置９１、演算処理装置９０に外部の信号を入力する入力回路９２、演算処理装置９０から外部に信号を出力する出力回路９３、及び外部装置とデータ通信を行う通信回路９４等を備えている。

【0023】

演算処理装置９０として、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＩＣ（Integrated Circuit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、各種の論理回路、及び各種の信号処理回路等が備えられてもよい。また、演算処理装置９０として、同じ種類のもの又は異なる種類のものが複数備えられ、各処理が分担して実行されてもよい。記憶装置９１として、演算処理装置９０からデータを読み出し及び書き込みが可能に構成されたＲＡＭ（Random Access Memory）、及び演算処理装置９０からデータを読み出し可能に構成されたＲＯＭ（Read Only Memory）等が備えられている。入力回路９２には、第１出力巻線５３、第２出力巻線５４、電流センサ６５、６６が接続されている。入力回路９２は、これらの信号を演算処理装置９０に入力するＡ／Ｄ変換器等を備えている。出力回路９３には、励磁巻線５２、電力変換器６が接続され、これらを駆動するためのスイッチング素子、ローパスフィルタ回路３１ｂ、アンプ回路３１、ゲート駆動回路等の駆動回路を備えている。通信回路９４は、外部装置９５と通信を行う。

【0024】

そして、制御装置３０が備える各処理部３１～３４等の各機能は、演算処理装置９０が、ＲＯＭ等の記憶装置９１に記憶されたソフトウェア（プログラム）を実行し、記憶装置９１、入力回路９２、出力回路９３、及び通信回路９４等の制御装置３０の他のハードウェアと協働することにより実現される。なお、各処理部３１～３４等が用いる変調率Ｋ等の設定データは、ソフトウェア（プログラム）の一部として、ＲＯＭ等の記憶装置９１に記憶されている。以下、制御装置３０の各機能について詳細に説明する。

【0025】

＜励磁部３１＞
励磁部３１は、励磁用の交流電圧ＶＲを生成し、励磁巻線５２に交流電圧ＶＲに応じた励磁電圧Ｖｅｘを印加する。後述するように、励磁部３１は、回転電機の動作状態に基づいて、励磁用の交流電圧ＶＲの振幅を変化させる。励磁部３１は、ＰＷＭ制御(Pulse Width Modulation)により励磁用の交流電圧ＶＲを生成する。ＰＷＭ制御周期Ｔｃは、励磁用の交流電圧ＶＲの励磁周期Ｔｅｘよりも短くされている。

【0026】

例えば、励磁部３１は、励磁周期Ｔｅｘ（励磁周波数ｆｅｘ）で振動する正弦波の励磁用の交流電圧指令値Ｖｉｎを演算する。励磁用の交流電圧指令値Ｖｉｎは、励磁用の交流電圧ＶＲに対応する。励磁部３１は、回転電機の動作状態に基づいて、励磁用の交流電圧指令値Ｖｉｎを変化させる。

【0027】

図６に示すように、励磁部３１は、交流電圧指令値Ｖｉｎと三角波Ｃｅｘとの比較結果に基づいて、出力回路９３に設けられた励磁巻線用のスイッチング素子をオンオフするＰＷＭ信号を生成する。三角波Ｃｅｘは、０と電源電圧Ｖｃとの間を、ＰＷＭ制御周期Ｔｃで振動する三角波とされている。励磁部３１は、三角波Ｃｅｘが交流電圧指令値Ｖｉｎを下回った場合は、スイッチング素子をオンし、電源電圧Ｖｃを励磁巻線５２側に印加させ、三角波Ｃｅｘが交流電圧指令値Ｖｉｎを上回った場合は、スイッチング素子をオフし、電源電圧Ｖｃの印加を停止する（０Ｖを励磁巻線５２側に印加させる）。

【0028】

本実施の形態では、励磁部３１は、上述したＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ信号生成部３１ａと、ローパスフィルタ回路３１ｂの出力信号を電流に変換し、励磁巻線５２に供給するアンプ回路３１ｃと、備えている。

【0029】

ＰＷＭ信号に対してローパスフィルタをかけることにより、正弦波状の電圧信号が生成される。ローパスフィルタ回路３１ｂは、高周波成分を急峻に除去したい場合には、２段以上の１次フィルタを設ければよい。アンプ回路３１ｃは、正弦波状の電圧信号を正弦波状の電流に変換し、励磁巻線５２に供給する。アンプ回路３１ｃは、差動電圧入力・差動電流出力回路とされている。アンプ回路３１ｃに入力される電圧と、アンプ回路３１ｃから出力され、励磁巻線に印加される励磁電圧Ｖｅｘとは、予め設定されたゲイン及びオフセットを有する一次関数の関係になる。アンプ回路３１ｃから出力される励磁電圧Ｖｅｘには、後述するように、回路性能により定まる出力可能範囲－Ｖｍａｘ～Ｖｍａｘがあり、励磁電圧Ｖｅｘは、出力可能範囲により上下限制限され、出力可能範囲を超えた電圧を励磁巻線に印加できない。

【0030】

後述する界磁巻線による外乱磁束が生じていない状態では、正弦波状の励磁用の交流電圧指令値Ｖｉｎの振幅がＶｃ／２以下の場合は、電圧飽和が生じず、正弦波状の励磁用の交流電圧指令値Ｖｉｎに応じた正弦波状の励磁用の交流電圧ＶＲを励磁巻線５２側に出力でき、励磁用の交流電圧ＶＲの正弦波からの歪みを抑制できる。励磁用の交流電圧指令値Ｖｉｎの振幅を、Ｖｃ／２で除算した値を、変調率Ｋと定義する。励磁用の交流電圧指令値Ｖｉｎの振幅がＶｃ／２である場合は、変調率Ｋが１になる。一方、界磁巻線による外乱磁束が生じている状態では、界磁巻線の外乱磁束による励磁用の交流電圧ＶＲの正弦波からの歪みを抑制するために、後述するように、励磁用の交流電圧指令値Ｖｉｎの振幅（変調率Ｋ、励磁用の交流電圧ＶＲの振幅）が変化される。なお、本実施の形態では、界磁巻線による外乱磁束が生じていない状態で、変調率Ｋ＝１の励磁用の交流電圧指令値Ｖｉｎを生成した場合の、励磁電圧Ｖｅｘの振幅は、出力可能範囲－Ｖｍａｘ～Ｖｍａｘに収まる。

【0031】

＜角度情報演算部３２＞
角度情報演算部３２は、出力巻線の出力信号に基づいての角度情報を演算する。角度情報演算部３２は、第１出力信号Ｓ１及び第２出力信号Ｓ２から角度情報を演算する。例えば、特許第７１８６８４６号のように、励磁周期Ｔｅｘで振動する第１出力信号Ｓ１及び第２出力信号Ｓ２の山及び谷のタイミングで検出した第１出力信号Ｓ１と第２出力信号Ｓ２の比に対して逆正接を演算することで検出角を演算し、検出角の変化量から回転速度を演算する。

【0032】

或いは、特開２０１３－７２８６７号公報のように、角度情報演算部３２は、山及び谷のタイミングで検出した第１出力信号Ｓ１及び第２出力信号Ｓ２をフィードバック処理して得られるレゾルバ角速度から回転速度を演算し、レゾルバ角速度を積分することで検出角を演算してもよい。角度情報として、必要に応じて、検出角のみ、あるいは回転速度のみが演算されてもよい。

【0033】

図７に示すように、角度情報演算部３２は、出力巻線の出力信号に対して回転電機等からの外乱ノイズを除去するバンドパスフィルタ３２ａを有してもよい。例えば、バンドパスフィルタ３２ａを、出力信号の増幅率が可変できるアクティブフィルタで構成して、Ａ／Ｄ分解能が低下しないように出力信号の増幅を行うとよい。なお、使用時の周波数帯域が限定される場合などには、バンドパスフィルタ３２ａの代わりにハイパスフィルタを用いてもよい。

【0034】

＜回転電機制御部３４＞
回転電機制御部３４は、電力変換器６を介して、回転電機を制御する。回転電機制御部３４は、外部からの動作指令および角度情報演算部３２から得られた角度情報に基づいて、電機子巻線の３相の交流電圧指令値を演算し、３相の電圧指令値に基づいてＰＷＭ制御により、電力変換器（インバータ）のスイッチング素子をオンオフする。回転電機制御部３４は、外部からの動作指令および角度情報演算部３２から得られた角度情報に基づいて、界磁巻線の電圧指令値を演算し、電圧指令値に基づいてＰＷＭ制御により、電力変換器（コンバータ）のスイッチング素子をオンオフする。外部の動作指令としては、トルク指令値又は回転速度指令値などが挙げられる。各電圧指令値の演算方法及びＰＷＭ制御には、各種の公知の方法が用いられる。

【0035】

例えば、回転電機制御部３４は、外部からの動作指令及び直流電圧及び回転速度に基づいて、界磁巻線の電流指令値を演算し、電流指令値に基づいて界磁巻線の電圧指令値を演算する。界磁巻線を流れる電流Ｉｆを検出する電流センサが設けられ、界磁巻線の電流Ｉｆが検出される。界磁巻線の電流Ｉｆが、界磁巻線の電流指令値に近づくように、電圧指令値が変化されるフィードバック制御が行われるとよい。

【0036】

力行運転時は、回転電機制御部３４は、外部からの動作指令及び直流電圧及び回転速度に基づいて、電機子巻線の電流指令値を演算し、電流指令値及び角度情報に基づいて電機子巻線の電圧指令値を演算する。電機子巻線を流れる電流を検出する電流センサが設けられ、電機子巻線の電流が検出される。電機子巻線の電流が、電機子巻線の電流指令値に近づくように、電圧指令値が変化されるフィードバック制御が行われるとよい。なお、電流センサは必須では無く、フィードフォワード制御を実施してもよい。

【0037】

回生運転時は、回転速度が小さい場合は、回転電機制御部３４は、力行運転時と同様に、電流指令値及び電圧指令値を演算し、ＰＷＭ制御を実行する。回転速度が大きい場合は、回転電機制御部３４は、電力変換器（インバータ）のスイッチング素子を全てオフするダイオード整流制御、又は誘起電圧によって発生する電流が流れるスイッチング素子をオンする同期整流制御を実行する。例えば、特開２０１６－１９５５１４号公報のような方式がある。なお、回生運転時に、力行運転時と同様の制御を行わずに、ダイオード整流制御又は同期整流制御のみを実行してもよい。或いは、回生運転時に、ダイオード整流制御又は同期整流制御を行わずに、力行運転時と同様の制御のみを実行してもよい。

【0038】

＜励磁用の交流電圧ＶＲの振幅変化の必要性＞
図８は、界磁巻線に電流を流した状態における磁束を模式的に示す。回転電機の回転子４にて発生した磁束は、回転軸８を通って回転軸８の先端に取り付けられたレゾルバ回転子５１まで到達する。レゾルバ回転子５１が取り付けられた回転軸８の先端は、Ｎ極又はＳ極になる。回転軸８の先端では中心から放射状に湧き出すような磁束が生じる。回転軸８及びレゾルバ回転子５１が回転中心に対して偏芯している場合には、励磁巻線５２に鎖交する鎖交磁束φｎは、回転軸８が１回転する間に強弱が少なくとも１回変化する。この時の鎖交磁束φｎは、回転軸の回転速度をωｍとすると、式（１）で与えられる。鎖交磁束の振幅φｎ０は、偏芯量が大きいほど大きく、界磁巻線により発生した磁束が大きいほど大きくなる。なお、式（１）では、簡単化して回転１次の成分のみで表しているが、他の高調波成分が存在しても同様の効果を得ることができる。

【数1】

【0039】

前述のように、励磁巻線に外乱磁束が作用していない状態では、励磁周波数ｆｅｘの正弦波電流が流れるように励磁電圧Ｖｅｘが励磁巻線に印加されており、励磁電圧Ｖｅｘは、ローパスフィルタ回路３１ｂの出力電圧から励磁電圧Ｖｅｘまでの伝達関数をＧとすると、式（２）で与えることができる。ここで、Ｋは、励磁用の交流電圧指令値Ｖｉｎの振幅（励磁用の交流電圧ＶＲの振幅）を、Ｖｃ／２で除算した変調率である。

【数2】

【0040】

励磁巻線の励磁電圧Ｖｅｘの出力可能範囲が－Ｖｍａｘ～Ｖｍａｘである場合、１以下の安全率Ｓｆを用いて式（３）をみたす必要がある。本実施の形態では、出力可能範囲は、アンプ回路３１ｃの仕様によって定まっている。なお、安全率Ｓｆは、回路ばらつきを考慮して設定すればよい。外乱磁束による外乱ノイズが重畳していない状態では、励磁巻線の励磁電圧Ｖｅｘが出力可能範囲にあるため、励磁電圧Ｖｅｘは、図９のように励磁周波数ｆｅｘの正弦波となる。

【数3】

【0041】

しかしながら、式（１）の回転軸の偏芯により生じた、界磁巻線による鎖交磁束φｎの回転周期変動（外乱磁束）が入ると、励磁巻線に印加される励磁電圧Ｖｅｘは式（４）のようになり、図１０のような波形となる。第２項が、外乱磁束による、励磁電圧Ｖｅｘの回転周期変動成分（外乱ノイズ）であり、鎖交磁束φｎの時間微分値であり、誘導起電力である。

【数4】

【0042】

式（４）の第２項の振幅は、鎖交磁束の振幅φｎ０又は回転速度ωｍが大きくなるに従って、大きくなるため、負荷および回転速度が大きい場合に励磁電圧Ｖｅｘの振幅は大きくなる。特に、式（４）の第１項と第２項の周波数は異なるため、両方の振幅が最大となるタイミングが重なったときに励磁電圧Ｖｅｘの振幅は最大となる。励磁電圧Ｖｅｘの振幅が、出力可能範囲－Ｖｍａｘ～Ｖｍａｘにより上下限制限されないためには、式（５）をみたす必要がある。

【数5】

【0043】

式（５）を動作領域全域でみたすためには、偏芯量が公差の最悪値（最大値）かつ界磁巻線に流れる電流Ｉｆが最大値Ｉｆｍａｘのときの鎖交磁束の振幅φｎ０をφｎ０＿ｍａｘとし、回転電機の動作可能回転速度の最大値をωｍ＿ｍａｘとすると、式（６）をみたす必要がある。

【数6】

【0044】

式（６）の範囲を逸脱し、励磁電圧Ｖｅｘが出力可能範囲－Ｖｍａｘ～Ｖｍａｘに上下限されると、図１１のように励磁電圧Ｖｅｘのピーク値が上下限制限され、波形が歪む。つまり、偏芯が無い場合には式（２）の信号が得られるが、偏芯があり励磁電圧Ｖｅｘの振幅が出力可能範囲を超過する場合には、式（４）に対して、ピーク値が上下限制限された歪んだ信号となる。励磁電圧Ｖｅｘが歪むと、第１出力信号Ｓ１及び第２出力信号Ｓ２が歪み、波形歪みの影響は検出角誤差として表れる。

【0045】

また、動作領域全域で式（６）をみたすように励磁電圧Ｖｅｘの振幅を決定すると、界磁巻線を流れる電流が小さい場合、又は回転速度が小さい場合には式（４）の第２項は小さくなるため、必要以上に振幅が減少されることとなる。その結果、不必要に、励磁電圧Ｖｅｘ、第１出力信号Ｓ１、及び第２出力信号Ｓ２の振幅が小さくなり、Ｓ／Ｎ比が悪化したり分解能が粗くなったりして、検出角の精度悪化につながる。

【0046】

＜回転電機の動作状態に応じた励磁用の交流電圧ＶＲの振幅変化＞
そこで、本実施の形態では、情報取得部３３は、回転電機の動作状態を取得し、励磁部３１は、回転電機の動作状態に基づいて、励磁用の交流電圧ＶＲの振幅（変調率Ｋ）を変化させる。

【0047】

レゾルバは、回転電機に隣接配置されているので、回転電機から生じた外乱磁束の影響を受ける。回転電機の動作状態が変化すると、回転電機の外乱磁束が変化し、励磁電圧Ｖｅｘへの影響が変化する。回転電機の動作状態に基づいて、励磁用の交流電圧ＶＲの振幅を変化させることにより、外乱磁束による変動後の励磁電圧Ｖｅｘの変化幅が大きくなり過ぎないようにでき、角度情報の検出誤差を抑制することができる。

【0048】

本実施の形態では、回転電機は界磁巻線を備えており、界磁巻線が生じた磁束が、回転軸を介して伝達し、励磁巻線に鎖交する。回転軸が偏芯すると鎖交磁束φｎが回転周期で変動し、励磁電圧Ｖｅｘが鎖交磁束φｎの時間微分値により変動する。鎖交磁束φｎの時間微分値は、回転電機の動作状態により変動する。回転電機の動作状態に基づいて、励磁用の交流電圧ＶＲの振幅（変調率Ｋ）を変化させることで、鎖交磁束φｎによる変動後の励磁電圧Ｖｅｘの変化幅が大きくなり過ぎないようにでき、角度情報の検出誤差を抑制することができる。

【0049】

励磁部３１は、回転電機からの外乱磁束による外乱ノイズが重畳した場合の励磁電圧Ｖｅｘの変化範囲が、出力可能範囲内になるように、回転電機の動作状態に基づいて、励磁用の交流電圧ＶＲの振幅（変調率Ｋ）を変化させる。

【0050】

上述したように、外乱ノイズの重畳により励磁電圧Ｖｅｘの振幅が、出力可能範囲－Ｖｍａｘ～Ｖｍａｘにより上下限制限されると、励磁電圧Ｖｅｘのピーク値が上下限制限され、励磁電圧Ｖｅｘの波形が歪み、第１出力信号Ｓ１及び第２出力信号Ｓ２が歪み、波形歪みの影響は検出角誤差として表れる。上記の構成によれば、回転電機からの外乱磁束による外乱ノイズが重畳した場合でも、励磁電圧Ｖｅｘの振幅が、出力可能範囲－Ｖｍａｘ～Ｖｍａｘにより上下限制限されないようにでき、励磁電圧Ｖｅｘ、第１出力信号Ｓ１、及び第２出力信号Ｓ２の歪みを抑制でき、角度情報の検出誤差を抑制することができる。

【0051】

本実施の形態では、外乱ノイズとして、偏芯量が公差の最悪値（最大値）である場合に、回転軸の偏芯による、鎖交磁束φｎの回転周期変動により生じた、励磁電圧Ｖｅｘの回転周期変動成分が想定されている。偏芯量の公差の最悪値は、設計時に予め把握でき、その場合の励磁電圧Ｖｅｘの回転周期変動成分も、設計時に予め把握できる。

【0052】

＜界磁巻線の電流Ｉｆによる振幅変化＞
情報取得部３３は、回転電機の動作状態として、界磁巻線を流れる電流Ｉｆを取得する。界磁巻線の電流Ｉｆは、電流センサにより検出されてもよいし、界磁巻線の電圧指令値又は界磁巻線の電流指令値に基づいて推定されてもよい。励磁部３１は、界磁巻線の電流Ｉｆに基づいて、励磁用の交流電圧ＶＲの振幅（変調率Ｋ）を変化させる。

【0053】

界磁巻線の電流Ｉｆが大きくなるに従って、界磁巻線が生じる磁束が大きくなり、偏芯の発生時の鎖交磁束の振幅φｎ０が大きくなり、励磁電圧Ｖｅｘの変動量が大きくなる。界磁巻線の電流Ｉｆに基づいて、励磁用の交流電圧ＶＲの振幅（変調率Ｋ）を変化させることで、鎖交磁束φｎによる変動後の励磁電圧Ｖｅｘの変化幅が大きくなり過ぎないようにでき、角度情報の検出誤差を抑制することができる。

【0054】

本実施の形態では、励磁部３１は、界磁巻線の電流Ｉｆが増加するに従って、励磁用の交流電圧ＶＲの振幅（変調率Ｋ）を減少させる。

【0055】

この構成によれば、界磁巻線の電流Ｉｆが増加し、励磁電圧Ｖｅｘの変動量が増加するに従って、励磁用の交流電圧ＶＲの振幅を減少させ、鎖交磁束φｎによる変動後の励磁電圧Ｖｅｘの変化幅が大きくなり過ぎないようにでき、角度情報の検出誤差を抑制することができる。

【0056】

例えば、図１２に示すように、界磁巻線の電流Ｉｆに応じて変調率Ｋが設定されればよい。なお、変調率Ｋに電源電圧の半分値Ｖｃ／２を乗算した値が、励磁用の交流電圧ＶＲの振幅になる。界磁巻線の電流Ｉｆと変調率Ｋとの関係が予め設定されたマップデータが用いられるとよい。

【0057】

左辺が変調率Ｋになるように、式（６）を変形して、変調率Ｋを最小変調率Ｋｍｉｎに置き換えると式（７）を得る。界磁巻線の電流Ｉｆが界磁巻線の電流の最大値Ｉｆｍａｘである場合に設定される変調率である最小変調率Ｋｍｉｎは、式（７）が満たされるように設定されればよい。ここで、φｎ０＿ｍａｘは、偏芯量が公差の最悪値であり、界磁巻線の電流Ｉｆが最大値Ｉｆｍａｘである場合の鎖交磁束の振幅φｎ０である。ωｍ＿ｍａｘは、回転電機の力行運転が可能な最大回転速度である。最小変調率Ｋｍｉｎは、偏芯量が公差の最悪値であり、回転速度が力行運転可能な最大回転速度ωｍ＿ｍａｘであり、界磁巻線の電流が最大値Ｉｆｍａｘである場合において、励磁電圧Ｖｅｘの振幅が、出力可能範囲－Ｖｍａｘ～Ｖｍａｘにより上下限制限されないような変調率である。励磁電圧Ｖｅｘの振幅を最大限に大きくし、Ｓ／Ｎ比及び分解能を良好にするためには、式（７）を満たす最小変調率Ｋｍｉｎの最大値が設定されればよい。すなわち、式（７）において左辺と右辺とを等号により接続すればよい。適切な安全率Ｓｆが設定されれば特に問題ない。

【数7】

【0058】

また、左辺が鎖交磁束の振幅φｎ０になるように、式（５）を変形し、変調率Ｋ＝１に設定し、回転速度ωｍを、力行運転可能な最大回転速度ωｍ＿ｍａｘに置き換えると式（８）を得る。式（８）が満たされる鎖交磁束の振幅φｎ０の範囲が、偏芯量が公差の最悪値であり、回転速度が力行運転可能な最大回転速度ωｍ＿ｍａｘである場合において変調率Ｋ＝１に設定できる範囲である。変調率Ｋ＝１に設定できる鎖交磁束の振幅φｎ０の範囲内に、変調率Ｋ＝１に設定する鎖交磁束の最大振幅φｎ１を設定する。そして、偏芯量が公差の最悪値であり、回転速度が力行運転可能な最大回転速度ωｍ＿ｍａｘである場合において、鎖交磁束の最大振幅φｎ１を生じる界磁巻線の電流Ｉｆを、変調率Ｋ＝１に設定する界磁巻線の最大電流Ｉｆ１に設定する。励磁電圧Ｖｅｘの振幅を最大限に大きくし、Ｓ／Ｎ比及び分解能を良好にするためには、式（８）を満たす鎖交磁束の振幅φｎ０の最大値に対応する界磁巻線の最大電流Ｉｆ１が設定されればよい。すなわち、式（８）において左辺と右辺とを等号により接続すればよい。適切な安全率Ｓｆが設定されれば特に問題ない。

【数8】

【0059】

そして、図１２に示すように、励磁部３１は、界磁巻線の電流Ｉｆが、０から、変調率Ｋ＝１に設定する界磁巻線の最大電流Ｉｆ１の範囲である場合は、変調率Ｋを１に設定する。励磁部３１は、界磁巻線の電流Ｉｆが、変調率Ｋ＝１に設定する界磁巻線の最大電流Ｉｆ１から、界磁巻線の電流の最大値Ｉｆｍａｘに近づくに従って、変調率Ｋを１から最小変調率Ｋｍｉｎに次第に減少する。図１２の例では、直線で結ばれているが、直線でなくてもよい。

【0060】

＜回転速度ωｍによる振幅変化＞
情報取得部３３は、回転電機の動作状態として、回転電機の回転速度ωｍを取得する。回転速度ωｍは、角度情報演算部３２の角度情報に基づいて算出される。励磁部３１は、回転電機の回転速度ωｍに基づいて、励磁用の交流電圧ＶＲの振幅（変調率Ｋ）を変化させてもよい。

【0061】

式（４）を用いて説明したように、回転速度ωｍが大きくなるに従って、偏芯の発生時に回転周期で変動する鎖交磁束φｎの時間微分値が大きくなり、励磁電圧Ｖｅｘの変動量が大きくなる。回転電機の回転速度ωｍに基づいて、励磁用の交流電圧ＶＲの振幅（変調率Ｋ）を変化させることで、鎖交磁束φｎによる変動後の励磁電圧Ｖｅｘの変化幅が大きくなり過ぎないようにでき、角度情報の検出誤差を抑制することができる。

【0062】

本実施の形態では、励磁部３１は、回転電機の回転速度ωｍが増加するに従って、励磁用の交流電圧ＶＲの振幅（変調率Ｋ）を減少させる。

【0063】

この構成によれば、回転電機の回転速度ωｍが増加し、励磁電圧Ｖｅｘの変動量が増加するに従って、励磁用の交流電圧ＶＲの振幅を減少させ、鎖交磁束φｎによる変動後の励磁電圧Ｖｅｘの変化幅が大きくなり過ぎないようにでき、角度情報の検出誤差を抑制することができる。

【0064】

例えば、図１３に示すように、回転電機の回転速度ωｍに応じて変調率Ｋが設定されればよい。回転速度ωｍと変調率Ｋとの関係が予め設定されたマップデータが用いられるとよい。

【0065】

回転速度ωｍが、力行運転可能な最大回転速度ωｍ＿ｍａｘである場合に、変調率Ｋに設定される最小変調率Ｋｍｉｎは、式（７）を用いて説明したように設定される。

【0066】

左辺が回転速度ωｍになるように、式（５）を変形し、変調率Ｋ＝１に設定し、鎖交磁束の振幅φｎ０を、偏芯量が公差の最悪値であり、界磁巻線の電流Ｉｆが最大値Ｉｆｍａｘである場合の鎖交磁束の振幅φｎ０＿ｍａｘに置き換えると式（９）を得る。式（９）が満たされる回転速度ωｍの範囲が、偏芯量が公差の最悪値であり、界磁巻線の電流Ｉｆが最大値Ｉｆｍａｘである場合において変調率Ｋ＝１に設定できる範囲である。変調率Ｋ＝１に設定できる回転速度ωｍの範囲内に、変調率Ｋ＝１に設定する最大回転速度ωｍ１を設定する。励磁電圧Ｖｅｘの振幅を最大限に大きくし、Ｓ／Ｎ比及び分解能を良好にするためには、式（９）を満たす回転速度ωｍの最大値が設定されればよい。すなわち、式（９）において左辺と右辺とを等号により接続すればよい。適切な安全率Ｓｆが設定されれば特に問題ない。

【数9】

【0067】

そして、図１３に示すように、励磁部３１は、回転速度ωｍが、０から、変調率Ｋ＝１に設定する最大回転速度ωｍ１の範囲である場合は、変調率Ｋを１に設定する。励磁部３１は、回転速度ωｍが、変調率Ｋ＝１に設定する最大回転速度ωｍ１から、力行運転可能な最大回転速度ωｍ＿ｍａｘに近づくに従って、変調率Ｋを１から最小変調率Ｋｍｉｎに次第に減少する。図１３の例では、直線で結ばれているが、直線でなくてもよい。

【0068】

＜界磁巻線の電流Ｉｆ及び回転速度ωｍによる振幅変化＞
図１２は、回転速度ωｍが、力行運転可能な最大回転速度ωｍ＿ｍａｘであると仮定して、界磁巻線の電流Ｉｆに応じて変調率Ｋを設定する場合の設定例であった。図１３は、界磁巻線の電流Ｉｆが最大値Ｉｆｍａｘであると仮定して、回転速度ωｍに応じて変調率Ｋを設定する場合の設定例であった。しかし、励磁電圧Ｖｅｘの変動量は、界磁巻線の電流Ｉｆ及び回転速度ωｍに応じて変化する。

【0069】

そこで、励磁部３１は、界磁巻線の電流Ｉｆ及び回転電機の回転速度ωｍに基づいて、励磁用の交流電圧ＶＲの振幅（変調率Ｋ）を変化させてもよい。この場合も、励磁部３１は、界磁巻線の電流Ｉｆが増加するに従って、励磁用の交流電圧ＶＲの振幅（変調率Ｋ）を減少させる。また、励磁部３１は、回転電機の回転速度ωｍが増加するに従って、励磁用の交流電圧ＶＲの振幅（変調率Ｋ）を減少させる。また、励磁部３１は、回転電機からの外乱磁束による外乱ノイズが重畳した場合の励磁電圧Ｖｅｘの変化範囲が、出力可能範囲内になるように、界磁巻線の電流Ｉｆ及び回転電機の回転速度ωｍに基づいて、励磁用の交流電圧ＶＲの振幅（変調率Ｋ）を変化させる。

【0070】

左辺が変調率Ｋになるように、式（５）を変形すると式（１０）を得る。ここで、φｎ０は、偏芯量が公差の最悪値であり、界磁巻線の電流Ｉｆが各動作点である場合の鎖交磁束の振幅である。式（１０）が満たされる変調率Ｋの範囲が、偏芯量が公差の最悪値である場合において、界磁巻線の電流Ｉｆの各動作点、及び回転速度ωｍの各動作点において、励磁電圧Ｖｅｘの振幅が出力可能範囲－Ｖｍａｘ～Ｖｍａｘにより上下限制限されない範囲である。励磁電圧Ｖｅｘの振幅を最大限に大きくし、Ｓ／Ｎ比及び分解能を良好にするためには、界磁巻線の電流Ｉｆの各動作点、及び回転速度ωｍの各動作点において、式（１０）を満たす変調率Ｋの最大値が設定されればよい。すなわち、式（１０）において左辺と右辺とを等号により接続すればよい。適切な安全率Ｓｆが設定されれば特に問題ない。設定可能な変調率Ｋの最大値は１であるので、式（１０）により設定された変調率Ｋは、１で上限制限される。

【数10】

【0071】

界磁巻線の電流Ｉｆの各動作点、及び回転速度ωｍの各動作点において、式（１０）を満たすように設定された変調率Ｋは、マップデータに予め設定されてもよい。すなわち、界磁巻線の電流Ｉｆと回転速度ωｍと変調率Ｋとの関係が予め設定されたマップデータが用いられてもよい。

【0072】

＜第１出力信号Ｓ１及び第２出力信号の出力可能範囲を用いた振幅変化＞
ここまで、励磁電圧Ｖｅｘの振幅が出力可能範囲－Ｖｍａｘ～Ｖｍａｘにより上下限制限されない変調率Ｋの設定方法を説明した。しかし、第１出力信号Ｓ１及び第２出力信号Ｓ２にも、出力可能範囲が存在する。この出力可能範囲は、Ａ／Ｄ変換器のＡ／Ｄ変換可能な電圧範囲によって定まる。例えば、式（１１）に示すように、第１出力信号Ｓ１及び第２出力信号Ｓ２は、励磁電圧Ｖｅｘに対して、正弦波又は余弦波と、ゲインＡとを乗算し、オフセットＣを加算した値になる。

【数11】

【0073】

例えば、第１出力信号Ｓ１及び第２出力信号Ｓ２の出力可能範囲の最大値をＶｓｍａｘとすると、上記の各式のＶｍａｘに、次式が代入された式を用いて、同様の考え方で、変調率Ｋを設定することができる。

【数12】

【0074】

なお、外乱磁束による励磁電圧Ｖｅｘの変動による間接的な出力信号の変動だけでなく、外乱磁束による直接的な出力信号の変動も考慮されてもよい。

【0075】

＜力行運転の最大回転速度、回生運転の最大回転速度に応じた振幅変化＞
力行運転時、及び回転速度が小さい領域での回生運転時に、検出角を用いて電機子巻線の電圧指令値を演算する場合には、検出角誤差によって回転電機の出力トルク、又は出力電流の制御精度が悪化する。そのため、これらの運転時には検出角誤差を抑制したい。一方、ダイオード整流制御又は同期整流制御による回生運転時には、Ｓ／Ｎ比の低下によって検出角に含まれる回転ｎ次の誤差が大きくなっても、回転速度が大きい場合には回転速度誤差としては小さくなり、また誤差が大きい場合にはローパスフィルタを通して回転速度を演算すればよい。したがって、回転速度を用いて生成する電流指令値の精度はそれほど悪化しないため、所望の出力トルクあるいは出力電流を得ることが可能である。

【0076】

そこで、励磁部３１は、回転速度ωｍが、力行運転が可能な最大回転速度ωｍ＿ｍａｘよりも大きくなった場合に、回転速度ωｍが、力行運転が可能な最大回転速度ωｍ＿ｍａｘ以下である場合よりも、励磁用の交流電圧ＶＲの振幅（変調率Ｋ）を減少させる。

【0077】

この構成によれば、検出角が必要な力行運転時は、励磁電圧Ｖｅｘの振幅を大きくし、Ｓ／Ｎ比及び分解能を良好にできる。例えば、励磁部３１は、回転速度ωｍが、力行運転が可能な最大回転速度ωｍ＿ｍａｘ以下の場合は、変調率Ｋを１に設定し、回転速度ωｍが、力行運転が可能な最大回転速度ωｍ＿ｍａｘより大きい場合は、変調率Ｋを１未満に設定する。この場合は、図１３の例と異なり、力行運転可能な最大回転速度ωｍ＿ｍａｘにおいて、変調率Ｋを１に設定できるように、式（７）の右辺の各パラメータが設定されている。

【0078】

図１４は、変調率Ｋを急変させたときの励磁電圧Ｖｅｘであるが、変調率Ｋの急変前後の検出角が一瞬不連続になるため、変調率Ｋの変化を滑らかにして不連続箇所を無くしたい。

【0079】

そこで、図１５に示すように、励磁部３１は、回転速度ωｍが、０から、力行運転可能な最大回転速度ωｍ＿ｍａｘの範囲である場合は、変調率Ｋを１に設定する。励磁部３１は、回転速度ωｍが、力行運転が可能な最大回転速度ωｍ＿ｍａｘから回生運転が可能な最大回転速度ωｍ＿ｍａｘｇｅｎに近づくに従って、変調率Ｋを１から次第に減少させる。図１５の例では、変調率Ｋは、１から最小変調率Ｋｍｉｎまで次第に減少されている。

【0080】

＜その他の実施の形態＞
上記の実施の形態では、変調率Ｋの最大設定値が１であったが、伝達関数Ｇ及び励磁電圧Ｖｅｘの出力可能範囲を考慮して最適な値に設定されればよいため、１未満の値に設定されてもよい。

【0081】

上記の実施の形態では、回転子に界磁巻線を有する回転電機について説明したが、回転子に永久磁石を備える永久磁石式の回転電機であってもよい。この場合でも、回転軸を通じて湧き出し磁束は発生するため、回転速度ωｍに基づいて変調率Ｋを変化させることで、同様の効果を得ることができる。特に、コンシクエントポール型の回転電機の場合には湧き出し磁束が大きくなりやすいため、改善効果が大きくなる。

【0082】

上記の実施の形態では、角度検出装置１は、回転電機の制御装置３０に組み込まれていたが、角度検出装置１は、回転電機の制御装置３０と別体であってもよい。この場合は、角度検出装置１は、回転電機の制御装置３０と通信し、角度情報及び回転電機の動作状態を伝達する。

【0083】

上記の実施の形態では、励磁部３１は、アンプ回路３１ｃを備えていたが、アンプ回路３１ｃを備えておらず、ローパスフィルタ回路３１ｂの出力電圧が、励磁巻線５２に供給されてもよい。この場合は、励磁用の交流電圧ＶＲが、励磁電圧Ｖｅｘになる。

【0084】

上記の実施の形態では、１組の励磁巻線及び出力巻線が設けられていたが、複数組の励磁巻線及び出力巻線が設けられてもよい。この場合は、各組について、励磁用の交流電圧ＶＲの振幅が変化される。

【0085】

＜本願の諸態様のまとめ＞
以下、本願の諸態様を付記としてまとめて記載する。
（付記１）
回転電機の回転軸に固定され、突極を有する回転子と、励磁巻線及び出力巻線を有する固定子と、を備えたレゾルバと、
励磁用の交流電圧を生成し、前記励磁巻線に前記励磁用の交流電圧に応じた励磁電圧を印加する励磁部と、
前記出力巻線の出力信号に基づいての角度情報を演算する角度情報演算部と、
前記回転電機の動作状態を取得する状態取得部と、を備え、
前記励磁部は、前記回転電機の動作状態に基づいて、前記励磁用の交流電圧の振幅を変化させる角度検出装置。

【0086】

（付記２）
前記回転電機は、界磁巻線を備える付記１に記載の角度検出装置。

【0087】

（付記３）
前記状態取得部は、前記回転電機の動作状態として、前記界磁巻線を流れる電流を取得し、
前記励磁部は、前記界磁巻線の電流に基づいて、前記励磁用の交流電圧の振幅を変化させる付記２に記載の角度検出装置。

【0088】

（付記４）
前記励磁部は、前記界磁巻線の電流が増加するに従って、前記励磁用の交流電圧の振幅を減少させる付記３に記載の角度検出装置。

【0089】

（付記５）
前記状態取得部は、前記回転電機の動作状態として、前記回転電機の回転速度を取得し、
前記励磁部は、前記回転電機の回転速度に応じて前記励磁用の交流電圧の振幅を変化させる付記１から４のいずれか一項に記載の角度検出装置。

【0090】

（付記６）
前記励磁部は、前記回転電機の回転速度が増加するに従って、前記励磁用の交流電圧の振幅を減少させる付記５に記載の角度検出装置。

【0091】

（付記７）
前記回転電機は、界磁巻線を備え、
前記状態取得部は、前記界磁巻線を流れる電流及び前記回転電機の回転速度を取得し、
前記励磁部は、前記界磁巻線の電流及び前記回転電機の回転速度に応じて前記励磁用の交流電圧の振幅を変化させる付記１に記載の角度検出装置。

【0092】

（付記８）
前記励磁部は、前記界磁巻線の電流が増加するに従って、前記励磁用の交流電圧の振幅を減少させると共に、前記回転電機の回転速度が増加するに従って、前記励磁用の交流電圧の振幅を減少させる付記７に記載の角度検出装置。

【0093】

（付記９）
前記励磁部は、前記回転電機の回転速度が、前記回転電機の力行運転が可能な最大回転速度よりも大きくなった場合に、前記回転電機の回転速度が、前記回転電機の力行運転が可能な前記最大回転速度以下である場合よりも、前記励磁用の交流電圧の振幅を減少させる付記５又は６に記載の角度検出装置。

【0094】

（付記１０）
前記励磁部は、前記回転電機の回転速度が、前記回転電機の力行運転が可能な最大回転速度から前記回転電機の回生運転が可能な最大回転速度に近づくに従って、前記励磁用の交流電圧の振幅を次第に減少させる付記５、６、及び９のいずれか一項に記載の角度検出装置。

【0095】

（付記１１）
前記励磁部は、前記回転電機の回転速度が、前記回転電機の力行運転が可能な最大回転速度よりも大きくなった場合に、前記回転電機の回転速度が、前記回転電機の力行運転が可能な前記最大回転速度以下である場合よりも、前記励磁用の交流電圧の振幅を減少させる付記７又は８に記載の角度検出装置。

【0096】

（付記１２）
前記励磁部は、前記回転電機の回転速度が、前記回転電機の力行運転が可能な最大回転速度から前記回転電機の回生運転が可能な最大回転速度に近づくに従って、前記励磁用の交流電圧の振幅を次第に減少させる付記７、８、及び１１のいずれか一項に記載の角度検出装置。

【0097】

（付記１３）
前記励磁部は、ＰＷＭ制御により前記励磁巻線に励磁用の交流電圧を生成する付記１から１２のいずれか一項に記載の角度検出装置。

【0098】

（付記１４）
前記励磁部は、ＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ信号生成部と、前記ＰＷＭ信号に対してローパスフィルタを行うローパスフィルタ回路と、前記ローパスフィルタ回路の出力信号を電流に変換し、前記励磁巻線に供給するアンプ回路と、備える付記１から１３のいずれか一項に記載の角度検出装置。

【0099】

（付記１５）
前記励磁部は、前記回転電機からの外乱磁束による外乱ノイズが重畳した場合の前記励磁電圧又は前記出力巻線の出力信号の変化範囲が、出力可能範囲内になるように、前記回転電機の動作状態に基づいて、前記励磁用の交流電圧の振幅を変化させる付記１から１４のいずれか一項に記載の角度検出装置。

【0100】

（付記１６）
前記角度情報演算部は、前記出力巻線の出力信号に対して前記回転電機からの外乱ノイズを除去するハイパスフィルタを有する付記１から１４のいずれか一項に記載の角度検出装置。

【0101】

（付記１７）
前記角度情報演算部は、前記出力巻線の出力信号に対して前記回転電機からの外乱ノイズを除去するバンドパスフィルタを有する付記１から１４のいずれか一項に記載の角度検出装置。

【0102】

（付記１８）
前記角度情報演算部は、前記出力巻線の出力信号に対して前記回転電機からの外乱ノイズを除去するハイパスフィルタを有する付記１５に記載の角度検出装置。

【0103】

（付記１９）
前記角度情報演算部は、前記出力巻線の出力信号に対して前記回転電機からの外乱ノイズを除去するバンドパスフィルタを有する付記１５に記載の角度検出装置。

【0104】

本願は、例示的な実施の形態が記載されているが、実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。従って、例示されていない無数の変形例が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合が含まれるものとする。

【符号の説明】

【0105】

１：角度検出装置、２：回転電機、５：レゾルバ、８：回転軸、３１：励磁部、３１ａ：ＰＷＭ信号生成部、３１ｂ：ローパスフィルタ回路、３１ｃ：アンプ回路、３２：角度情報演算部、３２ａ：バンドパスフィルタ、３３：情報取得部、３４：回転電機制御部、５１：レゾルバ回転子、５２：励磁巻線、５３：第１出力巻線、５４：第２出力巻線、５５：レゾルバ固定子、ＶＲ：励磁用の交流電圧、Ｖｅｘ：励磁電圧、ωｍ：回転速度、ωｍ＿ｍａｘ：力行運転が可能な最大回転速度、ωｍ＿ｍａｘｇｅｎ：回生運転が可能な最大回転速度

【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】

【図14】

【図15】