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(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】P2024032141
(43)【公開日】2024-03-12
(54)【発明の名称】監視装置、角度検出装置および監視方法
(51)【国際特許分類】
G01D 5/20 20060101AFI20240305BHJP
【ＦＩ】
G01D5/20 110Q
【審査請求】未請求
【請求項の数】6
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022135635
(22)【出願日】2022-08-29
(71)【出願人】
【識別番号】000004204
【氏名又は名称】日本精工株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100109380
【弁理士】
【氏名又は名称】小西 恵
(74)【代理人】
【識別番号】100109036
【弁理士】
【氏名又は名称】永岡 重幸
(72)【発明者】
【氏名】岸田 学
(72)【発明者】
【氏名】桑原 昌樹
【テーマコード（参考）】
2F077
【Ｆターム（参考）】
2F077AA02
2F077FF34
2F077PP26
2F077TT38
(57)【要約】
【課題】温度ドリフトに伴う検出精度の変化とＮ相相互間でのアンバランスによる検出精度の変化との双方を監視する。
【解決手段】 Ｎ相（Ｎは３以上の整数）のレゾルバにおけるＮ相の出力信号の総和によって当該レゾルバにおける環境温度を監視する第１監視部と、上記Ｎ相の出力信号からＮ相－２相変換で得られたｓｉｎ信号とｃｏｓ信号の２乗和によって当該レゾルバにおける検出精度を監視する第２監視部と、を備える。
【選択図】 図１
【解決手段】 Ｎ相（Ｎは３以上の整数）のレゾルバにおけるＮ相の出力信号の総和によって当該レゾルバにおける環境温度を監視する第１監視部と、上記Ｎ相の出力信号からＮ相－２相変換で得られたｓｉｎ信号とｃｏｓ信号の２乗和によって当該レゾルバにおける検出精度を監視する第２監視部と、を備える。
【選択図】 図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
Ｎ相（Ｎは３以上の整数）のレゾルバにおけるＮ相の出力信号の総和によって当該レゾルバにおける環境温度を監視する第１監視部と、
前記Ｎ相の出力信号からＮ相－２相変換で得られたｓｉｎ信号とｃｏｓ信号の二乗和によって前記レゾルバにおける検出精度を監視する第２監視部と、
を備えた監視装置。
前記Ｎ相の出力信号からＮ相－２相変換で得られたｓｉｎ信号とｃｏｓ信号の二乗和によって前記レゾルバにおける検出精度を監視する第２監視部と、
を備えた監視装置。
【請求項2】
前記二乗和において極大値あるいは極小値を生じる電気角θに基づいて、前記Ｎ相のうち、他の相に対してアンバランスを生じている相を特定する相特定部を更に備えた請求項１記載の監視装置。
【請求項3】
前記第２監視部は、前記二乗和における極大値と極小値との差を検出精度の指標とする請求項１記載の監視装置。
【請求項4】
前記第１監視部は、前記第２監視部による監視結果に基づいて調整された前記Ｎ相の出力信号の総和によって当該レゾルバにおける環境温度を監視する請求項１記載の監視装置。
【請求項5】
Ｎ相（Ｎは３以上の整数）のレゾルバと、
前記レゾルバの出力信号から当該レゾルバの電気角θを得る角度検出部と、
前記レゾルバにおけるＮ相の出力信号の総和によって当該レゾルバにおける環境温度を監視する第１監視部と、
前記Ｎ相の出力信号からＮ相－２相変換で得られたｓｉｎ信号とｃｏｓ信号の二乗和によって当該レゾルバにおける検出精度を監視する第２監視部と、
を備えた角度検出装置。
前記レゾルバの出力信号から当該レゾルバの電気角θを得る角度検出部と、
前記レゾルバにおけるＮ相の出力信号の総和によって当該レゾルバにおける環境温度を監視する第１監視部と、
前記Ｎ相の出力信号からＮ相－２相変換で得られたｓｉｎ信号とｃｏｓ信号の二乗和によって当該レゾルバにおける検出精度を監視する第２監視部と、
を備えた角度検出装置。
【請求項6】
Ｎ相（Ｎは３以上の整数）のレゾルバにおけるＮ相の出力信号の総和によって当該レゾルバにおける環境温度を監視する第１監視ステップと、
前記Ｎ相の出力信号からＮ相－２相変換で得られたｓｉｎ信号とｃｏｓ信号の二乗和によって当該レゾルバにおける検出精度を監視する第２監視ステップと、
を順不同で有する監視装置における監視方法。
前記Ｎ相の出力信号からＮ相－２相変換で得られたｓｉｎ信号とｃｏｓ信号の二乗和によって当該レゾルバにおける検出精度を監視する第２監視ステップと、
を順不同で有する監視装置における監視方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、監視装置、角度検出装置および監視方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、レゾルバを用いてモータなどの回転角度を検出する角度検出装置が知られている。また、レゾルバを用いた角度検出装置において、温度変化などを監視する機能を備えることも知られている。
例えば特許文献１には、レゾルバを用いた角度位置検出装置において、温度ドリフトの補償による検出精度向上を目的として、Ｎ相レゾルバ信号をアナログ加算することにより、Ｎ相レゾルバ信号の変調成分を相殺し、コイルの温度を反映した温度検出信号を生成する技術が提案されている。
例えば特許文献１には、レゾルバを用いた角度位置検出装置において、温度ドリフトの補償による検出精度向上を目的として、Ｎ相レゾルバ信号をアナログ加算することにより、Ｎ相レゾルバ信号の変調成分を相殺し、コイルの温度を反映した温度検出信号を生成する技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２００５－９１２６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献１の技術では、温度ドリフトに伴う検出精度の変化を監視することができるが、Ｎ相の相互間でのアンバランスによる検出精度の変化を監視することはできない。
そこで、本発明は、温度ドリフトに伴う検出精度の変化とＮ相相互間でのアンバランスによる検出精度の変化との双方を監視することを課題とする。
そこで、本発明は、温度ドリフトに伴う検出精度の変化とＮ相相互間でのアンバランスによる検出精度の変化との双方を監視することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0005】
上記課題を解決するために、本発明に係る監視装置の一態様は、Ｎ相（Ｎは３以上の整数）のレゾルバにおけるＮ相の出力信号の総和によって当該レゾルバにおける環境温度を監視する第１監視部と、上記Ｎ相の出力信号からＮ相－２相変換で得られたｓｉｎ信号とｃｏｓ信号の２乗和によって当該レゾルバにおける検出精度を監視する第２監視部と、を備える。
【0006】
このような監視装置によれば、第１監視部によって温度ドリフトに伴う検出精度の変化を監視することができるとともに、第２監視部によってＮ相相互間でのアンバランスによる検出精度の変化を監視することができる。
また、上記の監視装置は、上記２乗和において極大値若しくは極小値を生じる電気角θに基づいて、上記Ｎ相のうち、他の相に対してアンバランスを生じている相を特定する相特定部を更に備えることが好ましい。アンバランスな相が推定されると、アンバランスの補正などが可能となる。
また、上記の監視装置は、上記２乗和において極大値若しくは極小値を生じる電気角θに基づいて、上記Ｎ相のうち、他の相に対してアンバランスを生じている相を特定する相特定部を更に備えることが好ましい。アンバランスな相が推定されると、アンバランスの補正などが可能となる。
【0007】
また、上記の監視装置において、上記第２監視部は、上記二乗和における極大値と極小値との差を検出精度の指標とすることが好ましい。２乗和における極大値と極小値との差によって検出精度を精度よく監視することができる。
上記課題を解決するために、本発明に係る上記角度検出装置の一態様は、Ｎ相（Ｎは３以上の整数）のレゾルバと、上記レゾルバの出力信号から当該レゾルバの電気角θを得る角度検出部と、上記レゾルバにおけるＮ相の出力信号の総和によって当該レゾルバにおける環境温度を監視する第１監視部と、上記Ｎ相の出力信号からＮ相－２相変換で得られたｓｉｎ信号とｃｏｓ信号の２乗和によって当該レゾルバにおける検出精度を監視する第２監視部と、を備える。このような角度検出装置によれば、温度ドリフトに伴う検出精度の変化とＮ相相互間でのアンバランスによる検出精度の変化との双方を監視することができ、高精度の角度検出が可能となる。
上記課題を解決するために、本発明に係る上記角度検出装置の一態様は、Ｎ相（Ｎは３以上の整数）のレゾルバと、上記レゾルバの出力信号から当該レゾルバの電気角θを得る角度検出部と、上記レゾルバにおけるＮ相の出力信号の総和によって当該レゾルバにおける環境温度を監視する第１監視部と、上記Ｎ相の出力信号からＮ相－２相変換で得られたｓｉｎ信号とｃｏｓ信号の２乗和によって当該レゾルバにおける検出精度を監視する第２監視部と、を備える。このような角度検出装置によれば、温度ドリフトに伴う検出精度の変化とＮ相相互間でのアンバランスによる検出精度の変化との双方を監視することができ、高精度の角度検出が可能となる。
【0008】
上記課題を解決するために、本発明に係る監視装置における監視方法の一態様は、Ｎ相（Ｎは３以上の整数）のレゾルバにおけるＮ相の出力信号の総和によって当該レゾルバにおける環境温度を監視する第１監視ステップと、上記Ｎ相の出力信号からＮ相－２相変換で得られたｓｉｎ信号とｃｏｓ信号の２乗和によって当該レゾルバにおける検出精度を監視する第２監視ステップと、を順不同で有する。
【0009】
このような監視方法によれば、温度ドリフトに伴う検出精度の変化とＮ相相互間でのアンバランスによる検出精度の変化との双方を監視することができる。
【発明の効果】
【0010】
本発明によれば、温度ドリフトに伴う検出精度の変化とＮ相相互間でのアンバランスによる検出精度の変化との双方を監視することができる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】本実施形態の角度検出装置を含んだ駆動装置における全体構成を示す図である。
【図2】レゾルバの構造を示す断面図である。
【図3】レゾルバ信号φＡ、φＢ、φＣと温度検出信号ｖｔを示すグラフである。
【図4】他の相に対してＡ相がアンバランスな場合における信号例を示すグラフである。
【図5】他の相に対してＢ相がアンバランスな場合における信号例を示すグラフである。
【図6】他の相に対してＣ相がアンバランスな場合における信号例を示すグラフである。
【図7】角度検出装置の信号処理がプログラムで実現される場合のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。但し、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするため、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。また、先に説明した図に記載の要素については、後の図の説明において適宜に参照する場合がある。
【0013】
本明細書において、三相（Ａ相、Ｂ相、Ｃ相）の巻線を有する三相レゾルバの検出精度を監視する場合を例にして、本開示の実施形態を説明する。ただし、四相または五相などを含むＮ相（Ｎは３以上の整数）の巻線を有するＮ相レゾルバの検出精度を監視する場合も本開示の範疇である。
【0014】
図１は、本実施形態の角度検出装置１１を含んだ駆動装置１０の全体構成を示す図である。図１には、主として角度検出装置１１の回路構成が示されている。
駆動装置１０は、モータ６０と、モータ６０の回転軸の回転角度に対応したレゾルバ信号を出力するレゾルバ４０と、モータ６０を駆動するドライブユニット２０を備えている。ドライブユニット２０は、レゾルバ信号からデジタル角度信号φを求める角度検出装置１１と、駆動回路７０を備えている。図１では便宜上、角度検出装置１１のブロック内にレゾルバ４０が示されているが、実際にはレゾルバ４０は、例えばモータ６０内に組み込まれて回転軸の回転角度を検出することができる。モータ６０としては、例えば、ダイレクトドライブモータが好適であるが、ダイレクトドライブモータ以外のモータが用いられてもよい。
駆動装置１０は、モータ６０と、モータ６０の回転軸の回転角度に対応したレゾルバ信号を出力するレゾルバ４０と、モータ６０を駆動するドライブユニット２０を備えている。ドライブユニット２０は、レゾルバ信号からデジタル角度信号φを求める角度検出装置１１と、駆動回路７０を備えている。図１では便宜上、角度検出装置１１のブロック内にレゾルバ４０が示されているが、実際にはレゾルバ４０は、例えばモータ６０内に組み込まれて回転軸の回転角度を検出することができる。モータ６０としては、例えば、ダイレクトドライブモータが好適であるが、ダイレクトドライブモータ以外のモータが用いられてもよい。
【0015】
駆動回路７０は、角度検出装置１１が出力するデジタル角度信号（電気角θを示す信号）に基づいてモータ６０を駆動する。
角度検出装置１１は、発信器２１と、増幅器２２と、電流電圧変換回路２３と、３相２相変換器２４と、Ｒ／Ｄ変換器（レゾルバ・デジタル・コンバータ）２５と、温度検出回路３０と、監視装置５０とを備える。更に、角度検出装置１１は、信号調整器２６ａ、２６ｂ、２６ｃと、温度補償器２７を備える。
角度検出装置１１は、発信器２１と、増幅器２２と、電流電圧変換回路２３と、３相２相変換器２４と、Ｒ／Ｄ変換器（レゾルバ・デジタル・コンバータ）２５と、温度検出回路３０と、監視装置５０とを備える。更に、角度検出装置１１は、信号調整器２６ａ、２６ｂ、２６ｃと、温度補償器２７を備える。
【0016】
発信器２１は、数ｋＨｚ程度の励磁信号（正弦波信号）を出力する。増幅器２２は、励磁信号を適度な信号レベルに増幅した上でレゾルバ４０の共通端子ＣＯＭに供給する。電流電圧変換回路２３は、レゾルバ４０から出力される電流信号を電圧信号に変換する。３相２相変換器２４は、３相信号を２相信号（ｓｉｎ信号，ｃｏｓ信号）に変換する。Ｒ／Ｄ変換器２５は、２相信号をデジタル角度信号（電気角θを示す信号）に変換する。つまり、３相２相変換器２４およびＲ／Ｄ変換器２５により、３相のレゾルバ信号からレゾルバ４０の電気角θが得られる。温度検出回路３０は、レゾルバ４０の温度に対応した温度検出信号ｖｔを出力する。
【0017】
監視装置５０は、例えばＣＰＵ（中央演算装置）によって構成される。後述するように、監視装置５０は、レゾルバ４０について温度監視と検出精度監視を行う。温度補償器２７は、監視装置５０で監視された温度に応じて検出角度の温度補償を行う。信号調整器２６ａ、２６ｂ、２６ｃは、監視装置５０で監視された検出精度に応じて信号の調整を行う。
【0018】
ここで、レゾルバ４０の構造について説明する。
図２は、レゾルバ４０の構造を示す断面図である。
レゾルバ４０は、ステータ（固定子）４３と中空環状のロータ（回転子）４１を備える。図２に一例としてされたレゾルバ４０は、ＶＲ（バリアブルリラクタンス）型レゾルバである。
図２は、レゾルバ４０の構造を示す断面図である。
レゾルバ４０は、ステータ（固定子）４３と中空環状のロータ（回転子）４１を備える。図２に一例としてされたレゾルバ４０は、ＶＲ（バリアブルリラクタンス）型レゾルバである。
【0019】
ステータ４３は、先端部に複数の極片歯４５を有する外歯状の極片４４を複数有する。極片４４は、円周を等分する各箇所に固定支持され、各々の極片４４には３相のコイルＣａ，Ｃｂ，Ｃｃが順番に巻回される。３相のコイルＣａ，Ｃｂ，Ｃｃは相毎に直列に接続される。
【0020】
ロータ４１は、極片歯４５に対向して形成されて円周方向に並んだ内歯状の歯４２を有する。
Ａ相、Ｂ相およびＣ相の極片４４に巻回されるコイルＣａ，Ｃｂ，Ｃｃの巻回方向は、隣り合う同一相の極片４４において極性が反転する巻回方向に設定される。例えば、コイルの巻回方向が同一で電流の流れる方向が交互に逆向きとなるように結線される。あるいは結線方向が同一でコイルの巻回方向が時計巻き（ＣＷ）と反時計巻き（ＣＣＷ）で交互に繰り返される。
Ａ相、Ｂ相およびＣ相の極片４４に巻回されるコイルＣａ，Ｃｂ，Ｃｃの巻回方向は、隣り合う同一相の極片４４において極性が反転する巻回方向に設定される。例えば、コイルの巻回方向が同一で電流の流れる方向が交互に逆向きとなるように結線される。あるいは結線方向が同一でコイルの巻回方向が時計巻き（ＣＷ）と反時計巻き（ＣＣＷ）で交互に繰り返される。
【0021】
ロータ４１とステータ４３は同心配置されており、ロータ４１とステータ４３の間隙（エアギャップ）のリラクタンスがロータ４１の回転角度位置により変化する。リラクタンス変化の基本波成分は、ロータ４１の１回転で複数（ロータ歯数）周期となる。コイルＣａ，Ｃｂ，Ｃｃの共通端子に励磁信号が供給されると、３相のコイルＣａ，Ｃｂ，Ｃｃからは、ステータ４３に対するロータ４１の回転角度位置に応じたＡ相、Ｂ相およびＣ相の電流信号が出力される。Ａ相、Ｂ相およびＣ相の電流信号は、互いに１２０°の電気角でずれた信号となる。
【0022】
尚、レゾルバ４０として図２にはアウタロータタイプのものが例示されるが、レゾルバ４０としてインナロータタイプのものが用いられてもよい。
図１に戻って説明を続ける。
電流電圧変換回路２３は、Ａ相、Ｂ相、およびＣ相それぞれのロータ４１の回転角度に応じた電流信号を電圧信号（レゾルバ信号）に変換するためのセンス抵抗Ｒａ１、Ｒｂ１、Ｒｃ１を備える。電流電圧変換回路２３で得られる各相のレゾルバ信号は、高次成分を無視すると、下記の式（１）～式（３）に示す通りとなる。ここでは、説明の便宜上、Ａ相を基準としてＢ相およびＣ相の位相がそれぞれ１２０度、２４０度の電気角で遅角位相である場合を例示する。
図１に戻って説明を続ける。
電流電圧変換回路２３は、Ａ相、Ｂ相、およびＣ相それぞれのロータ４１の回転角度に応じた電流信号を電圧信号（レゾルバ信号）に変換するためのセンス抵抗Ｒａ１、Ｒｂ１、Ｒｃ１を備える。電流電圧変換回路２３で得られる各相のレゾルバ信号は、高次成分を無視すると、下記の式（１）～式（３）に示す通りとなる。ここでは、説明の便宜上、Ａ相を基準としてＢ相およびＣ相の位相がそれぞれ１２０度、２４０度の電気角で遅角位相である場合を例示する。
【0023】
φＡ＝Ｔ・（Ａdc＋Ａac・ｓｉｎθ）・ｓｉｎωｔ … （１）
φＢ＝Ｔ・｛Ｂdc＋Ｂac・ｓｉｎ（θ－１２０°）｝・ｓｉｎωｔ … （２）
φＣ＝Ｔ・｛Ｃdc＋Ｃac・ｓｉｎ（θ－２４０°）｝・ｓｉｎωｔ … （３）
ここで、式（１）～式（３）のＴは、コイルＣａ，Ｃｂ，Ｃｃの温度係数を示しており、レゾルバ４０の環境温度が高くなる程、温度係数Ｔの値は増加する。また、ωは発信器２１の発信角周波数であり、θはロータ４１とステータ４３の相対的な回転で生じる電気角である。
φＢ＝Ｔ・｛Ｂdc＋Ｂac・ｓｉｎ（θ－１２０°）｝・ｓｉｎωｔ … （２）
φＣ＝Ｔ・｛Ｃdc＋Ｃac・ｓｉｎ（θ－２４０°）｝・ｓｉｎωｔ … （３）
ここで、式（１）～式（３）のＴは、コイルＣａ，Ｃｂ，Ｃｃの温度係数を示しており、レゾルバ４０の環境温度が高くなる程、温度係数Ｔの値は増加する。また、ωは発信器２１の発信角周波数であり、θはロータ４１とステータ４３の相対的な回転で生じる電気角である。
【0024】
各相のレゾルバ信号は、それぞれ信号調整器２６ａ、２６ｂ、２６ｃに入力される。
信号調整器２６ａ、２６ｂ、２６ｃはアナログ演算手段である。各信号調整器２６ａ、２６ｂ、２６ｃは、オペアンプＯＰと、帰還抵抗Ｒａ３、Ｒｂ３、Ｒｃ３と、入力信号用の抵抗Ｒａ２、Ｒｂ２、Ｒｃ２と、調整信号用の抵抗Ｒａ４、Ｒｂ４、Ｒｃ４とを備える。入力信号用の抵抗Ｒａ２、Ｒｂ２、Ｒｃ２は、電流電圧変換回路２３とオペアンプＯＰの非反転入力端子との間に設けられる。調整信号用の抵抗Ｒａ４、Ｒｂ４、Ｒｃ４は、丸付き数字「１」「２」「３」が示す調整信号用の入力端子とオペアンプＯＰの非反転入力端子との間に設けられる。各相のレゾルバ信号には信号調整器２６ａ、２６ｂ、２６ｃで調整信号が加算される。調整信号は、各相のレゾルバ信号における直流成分を調整する信号である。調整信号の詳細については後述する。
信号調整器２６ａ、２６ｂ、２６ｃはアナログ演算手段である。各信号調整器２６ａ、２６ｂ、２６ｃは、オペアンプＯＰと、帰還抵抗Ｒａ３、Ｒｂ３、Ｒｃ３と、入力信号用の抵抗Ｒａ２、Ｒｂ２、Ｒｃ２と、調整信号用の抵抗Ｒａ４、Ｒｂ４、Ｒｃ４とを備える。入力信号用の抵抗Ｒａ２、Ｒｂ２、Ｒｃ２は、電流電圧変換回路２３とオペアンプＯＰの非反転入力端子との間に設けられる。調整信号用の抵抗Ｒａ４、Ｒｂ４、Ｒｃ４は、丸付き数字「１」「２」「３」が示す調整信号用の入力端子とオペアンプＯＰの非反転入力端子との間に設けられる。各相のレゾルバ信号には信号調整器２６ａ、２６ｂ、２６ｃで調整信号が加算される。調整信号は、各相のレゾルバ信号における直流成分を調整する信号である。調整信号の詳細については後述する。
【0025】
信号調整器２６ａ、２６ｂ、２６ｃを経た３相のレゾルバ信号は３相２相変換器２４に入力されて２相信号に変換される。下記の式（４）および式（５）は、３／２相変換器２４で得られる２相信号ｓｉｎ、ｃｏｓを示す。
ｓｉｎ信号＝φＡ－（φＢ＋φＣ）／２ … （４）
ｃｏｓ信号＝ｓｑｒ（３／４）・（φＢ－φＣ） … （５）
ｓｉｎ信号＝φＡ－（φＢ＋φＣ）／２ … （４）
ｃｏｓ信号＝ｓｑｒ（３／４）・（φＢ－φＣ） … （５）
【0026】
式（５）においてｓｑｒ（ｘ）は引数ｘの平方根を返す関数である。
３相２相変換器２４で得られる２相信号はＲ／Ｄ変換器２５に入力される。Ｒ／Ｄ変換器２５は、２相信号をデジタルの角度信号に変換する。角度信号は電気角θを示し、温度補償器２７での温度補償を経て角度検出装置１１から出力され、駆動回路７０に入力される。なお駆動回路７０は、電気角θからモータ６０の回転軸における回転角度を算出する機能を有する。
３相２相変換器２４で得られる２相信号はＲ／Ｄ変換器２５に入力される。Ｒ／Ｄ変換器２５は、２相信号をデジタルの角度信号に変換する。角度信号は電気角θを示し、温度補償器２７での温度補償を経て角度検出装置１１から出力され、駆動回路７０に入力される。なお駆動回路７０は、電気角θからモータ６０の回転軸における回転角度を算出する機能を有する。
【0027】
信号調整器２６ａ、２６ｂ、２６ｃを経た３相のレゾルバ信号は温度検出回路３０にも入力される。
温度検出回路３０は、アナログ加算回路３１と、復調器３２と、Ａ／Ｄ変換器３３を備える。アナログ加算回路３１はアナログ演算手段であり、オペアンプＯＰと、帰還抵抗Ｒｆと、抵抗Ｒａ５、Ｒｂ５、Ｒｃ５を備える。抵抗Ｒａ５、Ｒｂ５、Ｒｃ５は、信号調整器２６ａ、２６ｂ、２６ｃとオペアンプＯＰの非反転入力端子との間に設けられる。
温度検出回路３０は、アナログ加算回路３１と、復調器３２と、Ａ／Ｄ変換器３３を備える。アナログ加算回路３１はアナログ演算手段であり、オペアンプＯＰと、帰還抵抗Ｒｆと、抵抗Ｒａ５、Ｒｂ５、Ｒｃ５を備える。抵抗Ｒａ５、Ｒｂ５、Ｒｃ５は、信号調整器２６ａ、２６ｂ、２６ｃとオペアンプＯＰの非反転入力端子との間に設けられる。
【0028】
アナログ加算回路３１は、レゾルバ信号φＡ、φＢ、φＣを加算して、温度検出信号ｖｔを出力する。復調器３２は、温度検出信号ｖｔの変調成分（ｓｉｎωｔ）を復調して直流の振幅電圧ＶＴを得る。Ａ／Ｄ変換器３３は、振幅電圧ＶＴをデジタル値に変換する。
【0029】
図３は、レゾルバ信号φＡ、φＢ、φＣと温度検出信号ｖｔを模式的に示すグラフである。
図３には、変調成分（ｓｉｎωｔ）が捨象されたエンベロープで各信号が示される。図３のグラフの横軸は電気角θを示し、縦軸は信号強度を示す。
３相のレゾルバ信号φＡ、φＢ、φＣは互いに位相が１２０度ずれており、３相のレゾルバ信号φＡ、φＢ、φＣが加算された温度検出信号ｖｔは、図３に示すように電気角θに依らない一定値となる。３相のレゾルバ信号φＡ、φＢ、φＣにおける直流成分が３相の相互間でアンバランスとなった場合でも、温度検出信号ｖｔは一定値を示す。そして、温度検出信号ｖｔから復調器３２およびＡ／Ｄ変換器３３を介して得られる振幅電圧ＶＴは、コイルＣａ，Ｃｂ，Ｃｃの温度係数Ｔおよび環境温度を示す。
図３には、変調成分（ｓｉｎωｔ）が捨象されたエンベロープで各信号が示される。図３のグラフの横軸は電気角θを示し、縦軸は信号強度を示す。
３相のレゾルバ信号φＡ、φＢ、φＣは互いに位相が１２０度ずれており、３相のレゾルバ信号φＡ、φＢ、φＣが加算された温度検出信号ｖｔは、図３に示すように電気角θに依らない一定値となる。３相のレゾルバ信号φＡ、φＢ、φＣにおける直流成分が３相の相互間でアンバランスとなった場合でも、温度検出信号ｖｔは一定値を示す。そして、温度検出信号ｖｔから復調器３２およびＡ／Ｄ変換器３３を介して得られる振幅電圧ＶＴは、コイルＣａ，Ｃｂ，Ｃｃの温度係数Ｔおよび環境温度を示す。
【0030】
図１に示す温度検出回路３０から出力される振幅電圧ＶＴは、監視装置５０の温度監視部５１に入力される。温度監視部５１は、振幅電圧ＶＴが示す環境温度を監視し、電気角θを示したデジタル角度信号に対する温度補償値を環境温度に基づいて、従来周知の任意の方法で算出する。別の観点によれば、温度監視部５１は、Ｎ相（例えば３相）のレゾルバ４０におけるＮ相の出力信号の総和によって当該レゾルバ４０における環境温度を監視する。温度監視部５１で算出された温度補償値は、丸付き数字「４」が示すように温度補償器２７に入力され、デジタル角度信号に対する温度補償に用いられる。
【0031】
３相２相変換器２４で得られる２相信号ｓｉｎ、ｃｏｓは、復調器３４およびＡ／Ｄ変換器３５を介してデジタルの２相信号ＳＩＮ、ＣＯＳに変換され、監視装置５０の二乗和算出部５２に入力される。二乗和算出部５２は、下記の式(６)に示す二乗和Ｅを算出する。
【0032】
Ｅ＝ｓｉｎ２θ＋ｃｏｓ２θ … （６）
二乗和Ｅは、監視装置５０の検出精度監視部５３に入力され、検出精度監視部５３では二乗和Ｅに基づいて検出精度が監視される。つまり、検出精度監視部５３は、Ｎ相の出力信号からＮ相－２相変換で得られたｓｉｎ信号とｃｏｓ信号の二乗和によってレゾルバ４０における検出精度を監視する。検出精度監視部５３は、監視部５４と、相特定部５５と、調整値設定部５６とを有する。
二乗和Ｅは、監視装置５０の検出精度監視部５３に入力され、検出精度監視部５３では二乗和Ｅに基づいて検出精度が監視される。つまり、検出精度監視部５３は、Ｎ相の出力信号からＮ相－２相変換で得られたｓｉｎ信号とｃｏｓ信号の二乗和によってレゾルバ４０における検出精度を監視する。検出精度監視部５３は、監視部５４と、相特定部５５と、調整値設定部５６とを有する。
【0033】
検出精度監視部５３の監視部５４は、レゾルバ信号の相の相互間におけるアンバランスの有無を二乗和Ｅに基づいて監視する。具体的には、二乗和Ｅの値が電気角θに依存した変動を生じるか否かでアンバランスの有無を判定する。
別の観点では、監視部５４は、二乗和Ｅにおける極大値と極小値との差を指標として検出精度を監視する。そして監視部５４は、極大値と極小値との差が閾値を越えた場合、相の相互間におけるアンバランスを生じて検出精度が低下したと判定する。
別の観点では、監視部５４は、二乗和Ｅにおける極大値と極小値との差を指標として検出精度を監視する。そして監視部５４は、極大値と極小値との差が閾値を越えた場合、相の相互間におけるアンバランスを生じて検出精度が低下したと判定する。
【0034】
そして、アンバランスが生じて検出精度が低下した場合には、相特定部５５により、他の相に対してアンバランスを生じた相が特定される。調整値設定部５６は、特定された相について、アンバランスを修正するための調整量を信号調整器２６ａ、２６ｂ、２６ｃに設定する。即ち、調整値設定部５６で算出された調整量に相当する調整信号が、丸付き数字「１」「２」「３」に示すように監視装置５０から出力されて信号調整器２６ａ、２６ｂ、２６ｃに入力される。信号調整器２６ａ、２６ｂ、２６ｃでレゾルバ信号に調整信号が加算されることにより、相のアンバランスが修正され、検出精度が向上する。
【0035】
ここで、検出精度監視部５３における具体的な処理を、信号例に基づいて説明する。
図４～図６は、相の相互間でアンバランスを生じた場合における信号例を模式的に示すグラフである。図４～図６の各グラフには、２相信号ＳＩＮ、ＣＯＳと二乗和Ｅが示され、図４には、他の相に対してＡ相がアンバランスな場合が示される。また、図５には、他の相に対してＢ相がアンバランスな場合が示され、図６には、他の相に対してＣ相がアンバランスな場合が示される。図４～図６の各グラフの横軸は電気角を示し、縦軸は信号強度を示す。
図４～図６は、相の相互間でアンバランスを生じた場合における信号例を模式的に示すグラフである。図４～図６の各グラフには、２相信号ＳＩＮ、ＣＯＳと二乗和Ｅが示され、図４には、他の相に対してＡ相がアンバランスな場合が示される。また、図５には、他の相に対してＢ相がアンバランスな場合が示され、図６には、他の相に対してＣ相がアンバランスな場合が示される。図４～図６の各グラフの横軸は電気角を示し、縦軸は信号強度を示す。
【0036】
他の相に対してＡ相がアンバランスな場合、二乗和Ｅの信号強度は、０度に対し±９０度の電気角において極小あるいは極大を示す。即ち、Ａ相の直流成分が他の相よりも大きい場合には、図４(Ａ)に示すように、９０度で極大を示し、２７０度で極小を示す。また、Ａ相の直流成分が他の相よりも小さい場合には、図４(Ｂ)に示すように、９０度で極小を示し、２７０度で極大を示す。
【0037】
他の相に対してＢ相がアンバランスな場合、二乗和Ｅの信号強度は、１２０度に対し±９０度の電気角において極小あるいは極大を示す。即ち、Ｂ相の直流成分が他の相よりも大きい場合には、図５(Ａ)に示すように、２１０度で極大を示し、３０度で極小を示す。また、Ｂ相の直流成分が他の相よりも小さい場合には、図５(Ｂ)に示すように、２１０度で極小を示し、３０度で極大を示す。
【0038】
他の相に対してＣ相がアンバランスな場合、二乗和Ｅの信号強度は、２４０度に対し±９０度の電気角において極小あるいは極大を示す。即ち、Ｃ相の直流成分が他の相よりも大きい場合には、図６(Ａ)に示すように、３３０度で極大を示し、１５０度で極小を示す。また、Ｂ相の直流成分が他の相よりも小さい場合には、図６(Ｂ)に示すように、３３０度で極小を示し、１５０度で極大を示す。
【0039】
図１に示す検出精度監視部５３の監視部５４は、二乗和Ｅにおける極大値と極小値との差を指標として検出精度を監視し、極大値と極小値との差が閾値を越えた場合、相の相互間におけるアンバランスを生じて検出精度が低下したと判定する。
相特定部５５は、二乗和Ｅの値が極大あるいは極小を示す電気角θに基づいて、他の相に対してアンバランスを生じた相を特定する。
相特定部５５は、二乗和Ｅの値が極大あるいは極小を示す電気角θに基づいて、他の相に対してアンバランスを生じた相を特定する。
【0040】
即ち、相特定部５５は、Ｎ相レゾルバにおける相番Ｍ（０～Ｎ－１）の相について、（３６０°÷Ｎ）×Ｍ＋９０°の第１電気角および（３６０°÷Ｎ）×Ｍ－９０°の第２電気角の少なくとも一方で二乗和Ｅを監視する。そして相特定部５５は、第１電気角で値Ｅが増加した場合および第２電気角で値Ｅが減少した場合には相番Ｍの相でＤＣ成分が増加したと判定する。また相特定部５５は、第１電気角で値Ｅが減少した場合および第２電気角で値Ｅが増加した場合には相番Ｍの相でＤＣ成分が減少したと判定する。
【0041】
調整値設定部５６は、検出精度に応じた調整量として、極大値と極小値との差が大きいほど大きい調整量を算出する。調整値設定部５６は、相特定部５５で特定された相の信号調整器２６ａ、２６ｂ、２６ｃに調整信号を入力する。
ここで、調整量の具体例について説明する。
例えば、Ａ相のレゾルバ信号φＡにおけるＤＣ成分Ａdcのみ１０．１ｖで、Ｂ相とＣ相のＤＣ成分Ｂdc、Ｃdcがいずれも１０ｖである場合に、ｓｉｎ２θ＋ｃｏｓ２θ＝Ｅの波形は、
電気角０度（＝３６０度）：４．０２[ｖ２]
電気角９０度が極大 ：４．５５[ｖ２]
電気角２７０度が極小 ：３．４８[ｖ２]
となる。上述したように、上記波形の極大値と極小値の電気角から、Ａ相でアンバランスが生じていることとアンバランスの正負が確認される。また、極大値と極小値との差分値＝４．５５－３．４８＝１．０７に所定の係数を掛けた調整量が、調整値設定部５６によってＡ相の信号調整器２６ａに入力され、アンバランスの少なくとも一部が修正される。係数はレゾルバ４０やモータ６０に応じた値に設定されている。
このような調整値によりアンバランス修正が繰り返されることで、Ａ相のレゾルバ信号φＡにおけるＤＣ成分Ａdcが０．１ｖ低くなり、その結果二乗和Ｅの波形は電気角全域で４．００[ｖ２]となる。
３相のレゾルバ信号の調整により、相の相互間におけるアンバランスが修正される。従って、温度監視部５１は、検出精度監視部５３による監視結果に基づいて調整された３相のレゾルバ信号の総和によってレゾルバ４０における環境温度を監視することになる。
相の相互間におけるアンバランスは、レゾルバ４０による角度検出の精度に影響するとともに、環境温度の変化に対応するための温度監視や温度補償の精度にも影響する。従って、アンバランスの修正によるモータ６０の駆動制御の精度向上が望まれる。
図１に示す角度検出装置１１では、信号調整器２６ａ、２６ｂ、２６ｃに入力された調整信号によって相の相互間におけるアンバランスが修正されることで、電気角θの検出精度が向上するとともに、温度検出信号ｖｔの精度も向上するので温度補償の精度も向上する。従って、電気角θを示すデジタル角度信号の精度が向上し、モータ６０に対する駆動制御の精度も向上する。
ここで、調整量の具体例について説明する。
例えば、Ａ相のレゾルバ信号φＡにおけるＤＣ成分Ａdcのみ１０．１ｖで、Ｂ相とＣ相のＤＣ成分Ｂdc、Ｃdcがいずれも１０ｖである場合に、ｓｉｎ２θ＋ｃｏｓ２θ＝Ｅの波形は、
電気角０度（＝３６０度）：４．０２[ｖ２]
電気角９０度が極大 ：４．５５[ｖ２]
電気角２７０度が極小 ：３．４８[ｖ２]
となる。上述したように、上記波形の極大値と極小値の電気角から、Ａ相でアンバランスが生じていることとアンバランスの正負が確認される。また、極大値と極小値との差分値＝４．５５－３．４８＝１．０７に所定の係数を掛けた調整量が、調整値設定部５６によってＡ相の信号調整器２６ａに入力され、アンバランスの少なくとも一部が修正される。係数はレゾルバ４０やモータ６０に応じた値に設定されている。
このような調整値によりアンバランス修正が繰り返されることで、Ａ相のレゾルバ信号φＡにおけるＤＣ成分Ａdcが０．１ｖ低くなり、その結果二乗和Ｅの波形は電気角全域で４．００[ｖ２]となる。
３相のレゾルバ信号の調整により、相の相互間におけるアンバランスが修正される。従って、温度監視部５１は、検出精度監視部５３による監視結果に基づいて調整された３相のレゾルバ信号の総和によってレゾルバ４０における環境温度を監視することになる。
相の相互間におけるアンバランスは、レゾルバ４０による角度検出の精度に影響するとともに、環境温度の変化に対応するための温度監視や温度補償の精度にも影響する。従って、アンバランスの修正によるモータ６０の駆動制御の精度向上が望まれる。
図１に示す角度検出装置１１では、信号調整器２６ａ、２６ｂ、２６ｃに入力された調整信号によって相の相互間におけるアンバランスが修正されることで、電気角θの検出精度が向上するとともに、温度検出信号ｖｔの精度も向上するので温度補償の精度も向上する。従って、電気角θを示すデジタル角度信号の精度が向上し、モータ６０に対する駆動制御の精度も向上する。
【0042】
【0043】
図７は、角度検出装置１１の信号処理がプログラムで実現される場合のフローチャートである。
プログラムが開始されると、ステップＳ１０１で、レゾルバ４０から３相のレゾルバ信号φＡ、φＢ、φＣが取得される。そして、ステップＳ１０２で、３相のレゾルバ信号φＡ、φＢ、φＣが２相信号（ｓｉｎ信号，ｃｏｓ信号）に変換され、電気角θが算出される。
プログラムが開始されると、ステップＳ１０１で、レゾルバ４０から３相のレゾルバ信号φＡ、φＢ、φＣが取得される。そして、ステップＳ１０２で、３相のレゾルバ信号φＡ、φＢ、φＣが２相信号（ｓｉｎ信号，ｃｏｓ信号）に変換され、電気角θが算出される。
【0044】
その後、ステップＳ１０３～ステップＳ１０６の処理と、ステップＳ１０７～ステップＳ１０９の処理が並列で実行される。
ステップＳ１０３では、２相信号から二乗和Ｅが算出され、ステップＳ１０４では、二乗和Ｅに基づいて検出精度が監視される。言い換えると、ステップＳ１０４では、Ｎ相（例えば３相）の出力信号からＮ相－２相変換で得られたｓｉｎ信号とｃｏｓ信号の二乗和によってレゾルバ４０における検出精度が監視される。ステップＳ１０５では、相番に対応した電気角における二乗和Ｅの極大あるいは極小の存在により、アンバランスを生じた相が特定される。ステップＳ１０６では、特定された相のレゾルバ信号に対し、二乗和Ｅにおける極大と極小との差分に基づいた調整が行われる。
ステップＳ１０３では、２相信号から二乗和Ｅが算出され、ステップＳ１０４では、二乗和Ｅに基づいて検出精度が監視される。言い換えると、ステップＳ１０４では、Ｎ相（例えば３相）の出力信号からＮ相－２相変換で得られたｓｉｎ信号とｃｏｓ信号の二乗和によってレゾルバ４０における検出精度が監視される。ステップＳ１０５では、相番に対応した電気角における二乗和Ｅの極大あるいは極小の存在により、アンバランスを生じた相が特定される。ステップＳ１０６では、特定された相のレゾルバ信号に対し、二乗和Ｅにおける極大と極小との差分に基づいた調整が行われる。
【0045】
ステップＳ１０７では、３相のレゾルバ信号φＡ、φＢ、φＣが加算され、ステップＳ１０８では、加算値に基づいて温度監視が行われる。言い換えると、ステップＳ１０８では、Ｎ相（例えば３相）のレゾルバ４０におけるＮ相の出力信号の総和によって当該レゾルバ４０における環境温度が監視される。ステップＳ１０９では、監視温度に応じた温度補償が行われる。
【0046】
なお、上記説明では、温度監視および検出精度監視の結果が、信号に対する温度補償やバランスの調整に用いられるが、温度監視および検出精度監視の結果は、信号の補償や調整への利用に限定されない。例えば、温度監視あるいは検出精度監視の結果が所定の閾値を超える場合に警告が発せられるように利用されてもよい。この場合、駆動装置１０は警告（文字、音、光など）を出力する出力部を備えてよい。あるいは、駆動装置１０は、警告を表す信号を外部装置（図示せず）に送信し、外部装置が警告を出力するようにしてもよい。温度監視および検出精度監視の結果が、補償や調整に利用される場合でも、警告が発せられる場合でも、Ｎ相の出力信号の総和による環境温度の監視と、ｓｉｎ信号とｃｏｓ信号の二乗和による検出精度の監視との併用で、高い精度の監視が実現される。
【0047】
角度検出装置１１では、レゾルバ信号の演算処理だけで温度情報および検出精度情報が取得されるため、モータの部品点数の増加を生じずに温度監視機能および検出精度監視機能が実現される。このため、システム設計の容易化、角度検出装置１１の省スペース化とコンパクト化、システムの高信頼性化が実現される。
【0048】
角度検出対象としては、ダイレクトドライブモータに限られるものではなく、例えば、車両の電動パワーステアリング装置に角度位置検出装置１１が組み込まれてステアリング操舵角が検出されてもよい。
【符号の説明】
【0049】
１０…駆動装置、１１…角度検出装置、２０…ドライブユニット、２１…発信器、
２２…増幅器、２３…電流電圧変換回路、２４…３相２相変換器、２５…Ｒ／Ｄ変換器、
２６ａ、２６ｂ、２６ｃ…信号調整器、２７…温度補償器、３０…温度検出回路、
３１…アナログ加算回路、３２、３４…復調器、３３、３５…Ａ／Ｄ変換器、
４０…レゾルバ、５０…監視装置、５１…温度監視部、５２…二乗和算出部、
５３…検出精度監視部、５４…監視部、５５…相特定部、５６…調整値設定部、
６０…モータ、７０…駆動回路
２２…増幅器、２３…電流電圧変換回路、２４…３相２相変換器、２５…Ｒ／Ｄ変換器、
２６ａ、２６ｂ、２６ｃ…信号調整器、２７…温度補償器、３０…温度検出回路、
３１…アナログ加算回路、３２、３４…復調器、３３、３５…Ａ／Ｄ変換器、
４０…レゾルバ、５０…監視装置、５１…温度監視部、５２…二乗和算出部、
５３…検出精度監視部、５４…監視部、５５…相特定部、５６…調整値設定部、
６０…モータ、７０…駆動回路
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】