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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】P2024043824
(43)【公開日】2024-04-02
(54)【発明の名称】角度検出方法及び角度検出装置
(51)【国際特許分類】
G01D 5/12 20060101AFI20240326BHJP
G01D 5/20 20060101ALI20240326BHJP
【ＦＩ】
G01D5/12 K
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 2022149025
(22)【出願日】2022-09-20
(71)【出願人】
【識別番号】000203634
【氏名又は名称】多摩川精機株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100110423
【弁理士】
【氏名又は名称】曾我 道治
(74)【代理人】
【識別番号】100111648
【弁理士】
【氏名又は名称】梶並 順
(74)【代理人】
【識別番号】100221729
【弁理士】
【氏名又は名称】中尾 圭介
(74)【代理人】
【識別番号】100188514
【弁理士】
【氏名又は名称】松岡 隆裕
(72)【発明者】
【氏名】丸山 裕史
【テーマコード（参考）】
2F077
【Ｆターム（参考）】
2F077AA01
2F077AA43
2F077CC02
2F077FF34
2F077PP26
2F077TT21
2F077TT82
(57)【要約】
【課題】回路構成及び信号線取り回しを複雑にすることなく、位相変調方式のレゾルバを用いた角度検出装置におけるレゾルバ／デジタル変換部の異常を判定する。
【解決手段】位相変調方式のレゾルバ１０の回転角度θを検出する角度検出装置であって、基準信号を生成する基準信号生成部１２０と、レゾルバ１０から出力されるレゾルバ信号を処理することにより、レゾルバ１０の回転角度θに応じた検出角度φを生成すると共に、基準信号に対して回転角度θに相当する位相のずれを有する位相出力を生成する、レゾルバ／デジタル変換部１１０と、位相出力に応じた２相の励磁信号を生成し、励磁信号をレゾルバ１０の励磁巻線に供給する励磁部１３０と、基準信号の位相とレゾルバ信号の位相とを比較し、位相差が閾値を超えた場合、レゾルバ／デジタル変換部１１０が異常であると判定する異常監視部１４０とを有する。
【選択図】図１
【解決手段】位相変調方式のレゾルバ１０の回転角度θを検出する角度検出装置であって、基準信号を生成する基準信号生成部１２０と、レゾルバ１０から出力されるレゾルバ信号を処理することにより、レゾルバ１０の回転角度θに応じた検出角度φを生成すると共に、基準信号に対して回転角度θに相当する位相のずれを有する位相出力を生成する、レゾルバ／デジタル変換部１１０と、位相出力に応じた２相の励磁信号を生成し、励磁信号をレゾルバ１０の励磁巻線に供給する励磁部１３０と、基準信号の位相とレゾルバ信号の位相とを比較し、位相差が閾値を超えた場合、レゾルバ／デジタル変換部１１０が異常であると判定する異常監視部１４０とを有する。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
位相変調方式のレゾルバ（10）の回転角度θを検出する角度検出方法であって、
基準信号生成部（120）により生成された基準信号に対して、前記レゾルバ（10）の回転角度θに相当する位相のずれを有する位相出力をレゾルバ／デジタル変換部（110）により生成する機能と、
前記位相出力に応じた２相の励磁信号を励磁部（130）により生成し、前記励磁信号を前記レゾルバ（10）の励磁巻線に供給する機能と、
前記レゾルバ（10）から出力されるレゾルバ信号をレゾルバ／デジタル変換部（110）において処理し、前記レゾルバ（10）の回転角度θに応じた検出角度φを生成する機能と、
前記基準信号の位相と前記レゾルバ信号の位相とを、異常監視部（140）により比較し、位相差が閾値を超えた場合、前記レゾルバ／デジタル変換部（110）が異常であると判定する機能と、
を有する角度検出方法。
基準信号生成部（120）により生成された基準信号に対して、前記レゾルバ（10）の回転角度θに相当する位相のずれを有する位相出力をレゾルバ／デジタル変換部（110）により生成する機能と、
前記位相出力に応じた２相の励磁信号を励磁部（130）により生成し、前記励磁信号を前記レゾルバ（10）の励磁巻線に供給する機能と、
前記レゾルバ（10）から出力されるレゾルバ信号をレゾルバ／デジタル変換部（110）において処理し、前記レゾルバ（10）の回転角度θに応じた検出角度φを生成する機能と、
前記基準信号の位相と前記レゾルバ信号の位相とを、異常監視部（140）により比較し、位相差が閾値を超えた場合、前記レゾルバ／デジタル変換部（110）が異常であると判定する機能と、
を有する角度検出方法。
【請求項2】
第１相のレゾルバ信号と第２相のレゾルバ信号とを前記レゾルバ（10）から出力し、
前記基準信号と前記第１相のレゾルバ信号との位相を前記異常監視部（140）により比較し、
前記基準信号に対して＋９０°位相をずらした第２相の基準信号と前記第２相のレゾルバ信号との位相を前記異常監視部（140）により比較する、
請求項１に記載の角度検出方法。
前記基準信号と前記第１相のレゾルバ信号との位相を前記異常監視部（140）により比較し、
前記基準信号に対して＋９０°位相をずらした第２相の基準信号と前記第２相のレゾルバ信号との位相を前記異常監視部（140）により比較する、
請求項１に記載の角度検出方法。
【請求項3】
前記基準信号のデジタルデータを前記基準信号生成部（120）により生成し、
前記レゾルバ信号をコンパレータ（１４３）により２値データに変換し、
前記基準信号を構成するデジタルデータの最上位ビットまたは上位２ビットより得られた位相データの反転データと前記２値データとの排他的論理和を排他的論理和演算回路（１４４）により求め、
前記排他的論理和演算回路（１４４）の２つの入力が不一致の期間が閾値より大きい場合、判定部（１４５）により異常と判定して異常判定信号を生成する、
請求項１に記載の角度検出方法。
前記レゾルバ信号をコンパレータ（１４３）により２値データに変換し、
前記基準信号を構成するデジタルデータの最上位ビットまたは上位２ビットより得られた位相データの反転データと前記２値データとの排他的論理和を排他的論理和演算回路（１４４）により求め、
前記排他的論理和演算回路（１４４）の２つの入力が不一致の期間が閾値より大きい場合、判定部（１４５）により異常と判定して異常判定信号を生成する、
請求項１に記載の角度検出方法。
【請求項4】
位相変調方式のレゾルバ（10）の回転角度θを検出する角度検出装置であって、
基準信号を生成する基準信号生成部（120）と、
前記レゾルバ（10）から出力されるレゾルバ信号を処理することにより、前記レゾルバ（10）の回転角度θに応じた検出角度φを生成すると共に、前記基準信号に対して前記回転角度θに相当する位相のずれを有する位相出力を生成する、レゾルバ／デジタル変換部（110）と、
前記位相出力に応じた２相の励磁信号を生成し、前記励磁信号を前記レゾルバ（10）の励磁巻線に供給する励磁部（130）と、
前記基準信号の位相と前記レゾルバ信号の位相とを比較し、位相差が閾値を超えた場合、前記レゾルバ／デジタル変換部（110）が異常であると判定する異常監視部（140）と、
を有する角度検出装置。
基準信号を生成する基準信号生成部（120）と、
前記レゾルバ（10）から出力されるレゾルバ信号を処理することにより、前記レゾルバ（10）の回転角度θに応じた検出角度φを生成すると共に、前記基準信号に対して前記回転角度θに相当する位相のずれを有する位相出力を生成する、レゾルバ／デジタル変換部（110）と、
前記位相出力に応じた２相の励磁信号を生成し、前記励磁信号を前記レゾルバ（10）の励磁巻線に供給する励磁部（130）と、
前記基準信号の位相と前記レゾルバ信号の位相とを比較し、位相差が閾値を超えた場合、前記レゾルバ／デジタル変換部（110）が異常であると判定する異常監視部（140）と、
を有する角度検出装置。
【請求項5】
前記レゾルバ（10）は、第１相のレゾルバ信号と第２相のレゾルバ信号とを出力し、
前記異常監視部（140）は、前記基準信号と前記第１相のレゾルバ信号との位相とを比較し、前記基準信号に対して＋９０°位相をずらした第２相の基準信号と前記第２相のレゾルバ信号との位相とを比較する、
請求項４に記載の角度検出装置。
前記異常監視部（140）は、前記基準信号と前記第１相のレゾルバ信号との位相とを比較し、前記基準信号に対して＋９０°位相をずらした第２相の基準信号と前記第２相のレゾルバ信号との位相とを比較する、
請求項４に記載の角度検出装置。
【請求項6】
前記基準信号生成部（120）は、前記基準信号のデジタルデータを生成し、
前記異常監視部（140）は、
前記レゾルバ信号を２値データに変換するコンパレータ（１４３）と、
前記基準信号を構成するデジタルデータの最上位ビットまたは上位２ビットより得られた位相データの反転データと前記２値データとの排他的論理和を求める排他的論理和演算回路（１４４）と、
前記排他的論理和演算回路（１４４）の２つの入力が不一致の期間が閾値より大きい場合、異常と判定して異常判定信号を生成する判定部（１４５）とを有する、
請求項４に記載の角度検出装置。
前記異常監視部（140）は、
前記レゾルバ信号を２値データに変換するコンパレータ（１４３）と、
前記基準信号を構成するデジタルデータの最上位ビットまたは上位２ビットより得られた位相データの反転データと前記２値データとの排他的論理和を求める排他的論理和演算回路（１４４）と、
前記排他的論理和演算回路（１４４）の２つの入力が不一致の期間が閾値より大きい場合、異常と判定して異常判定信号を生成する判定部（１４５）とを有する、
請求項４に記載の角度検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、角度検出方法及び角度検出装置に関し、特に、２相励磁／２相出力または２相励磁／１相出力であって位相変調方式のレゾルバを用いた角度検出装置におけるレゾルバ／デジタル変換部の異常を判定するための新規な改良に関する。
【背景技術】
【0002】
レゾルバを用いた角度検出装置において、レゾルバ／デジタル変換部の異常判定を行うことが提案されている。この種の角度検出方法及び角度検出装置としては、例えば、特許文献１に示される構成を挙げることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特許第３２１６４９１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
以上の特許文献１記載の角度検出装置は、レゾルバ／デジタル変換部においてレゾルバ信号に基づいて角度情報を求めるのと並行して、制御ＣＰＵにおいてもレゾルバ信号に基づいて角度情報を求める。制御ＣＰＵは、レゾルバ／デジタル変換部により求められた角度情報と、自ら求めた角度情報とを比較して、両者が一致していれば、角度検出装置が正常であると判定する。
【0005】
特許文献１記載の角度検出装置の場合、制御ＣＰＵにアナログのレゾルバ信号を入力するため、Ａ／Ｄ変換部などのインタフェースを新たに設ける必要があり、回路構成及び信号線取り回しを複雑にする問題があった。
【0006】
このため、回路構成及び信号線取り回しを複雑にすることなく、位相変調方式のレゾルバを用いた角度検出装置におけるレゾルバ／デジタル変換部の異常を判定することが望まれていた。
本発明は、以上のような課題を解決するために、回路構成及び信号線取り回しを複雑にすることなく、位相変調方式のレゾルバを用いた角度検出装置におけるレゾルバ／デジタル変換部の異常を判定することが可能な角度検出方法及び角度検出装置を提供することを目的とする。
本発明は、以上のような課題を解決するために、回路構成及び信号線取り回しを複雑にすることなく、位相変調方式のレゾルバを用いた角度検出装置におけるレゾルバ／デジタル変換部の異常を判定することが可能な角度検出方法及び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】
【0007】
この発明に係る角度検出方法は、位相変調方式のレゾルバの回転角度を検出する角度検出方法であって、基準信号生成部により生成された基準信号に対して、レゾルバの回転角度に相当する位相のずれを有する位相出力をレゾルバ／デジタル変換部により生成する機能と、位相出力に応じた２相の励磁信号を励磁部により生成し、励磁信号をレゾルバの励磁巻線に供給する機能と、レゾルバから出力されるレゾルバ信号をレゾルバ／デジタル変換部において処理し、レゾルバの回転角度に応じた検出角度を生成する機能と、基準信号の位相とレゾルバ信号の位相とを、異常監視部により比較し、位相差が閾値を超えた場合、レゾルバ／デジタル変換部が異常であると判定する機能と、を有する。
【0008】
この発明に係る角度検出装置は、位相変調方式のレゾルバの回転角度を検出する角度検出装置であって、基準信号を生成する基準信号生成部と、レゾルバから出力されるレゾルバ信号を処理することにより、レゾルバの回転角度に応じた検出角度φを生成すると共に、基準信号に対して回転角度に相当する位相のずれを有する位相出力を生成する、レゾルバ／デジタル変換部と、位相出力に応じた２相の励磁信号を生成し、励磁信号をレゾルバの励磁巻線に供給する励磁部と、基準信号の位相とレゾルバ信号の位相とを比較し、位相差が閾値を超えた場合、レゾルバ／デジタル変換部が異常であると判定する異常監視部と、を有する。
【0009】
この発明において、第１相のレゾルバ信号と第２相のレゾルバ信号とをレゾルバから出力し、基準信号と第１相のレゾルバ信号との位相を異常監視部により比較し、基準信号に対して＋９０°位相をずらした第２相の基準信号と第２相のレゾルバ信号との位相を異常監視部により比較する、ことを特徴とする。
【0010】
この発明において、基準信号のデジタルデータを基準信号生成部により生成し、レゾルバ信号をコンパレータにより２値データに変換し、基準信号を構成するデジタルデータの最上位ビットまたは上位２ビットより得られた位相データの反転データと２値データとの排他的論理和を排他的論理和演算回路により求め、排他的論理和演算回路の２つの入力が不一致の期間が閾値より大きい場合、判定部により異常と判定して異常判定信号を生成することを特徴とする。
【発明の効果】
【0011】
この発明によれば、回路構成及び信号線取り回しを複雑にすることなく、位相変調方式のレゾルバを用いた角度検出装置におけるレゾルバ／デジタル変換部の異常を判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下、本発明の角度検出方法と角度検出装置の実施の形態につき、図面を用いて説明する。
【0014】
実施の形態１．
はじめに、実施の形態１における角度検出装置１００の基本的な構成及び処理について、図１を参照して説明する。
図１は、実施の形態１の角度検出装置１００の構成を示す構成図である。なお、角度検出装置１００は、角度検出方法の各処理機能を実行する装置でもある。
はじめに、実施の形態１における角度検出装置１００の基本的な構成及び処理について、図１を参照して説明する。
図１は、実施の形態１の角度検出装置１００の構成を示す構成図である。なお、角度検出装置１００は、角度検出方法の各処理機能を実行する装置でもある。
【0015】
［角度検出装置１００の構成と各部の処理］
図１において、角度検出方法を実行する角度検出装置１００は、主に、レゾルバ／デジタル変換部１１０と、基準信号生成部１２０と、励磁部１３０と、異常監視部１４０とを有している。図１において、角度検出装置１００には、位相変調方式のレゾルバとして２相励磁／２相出力のレゾルバ１０が接続されている。
図１において、角度検出方法を実行する角度検出装置１００は、主に、レゾルバ／デジタル変換部１１０と、基準信号生成部１２０と、励磁部１３０と、異常監視部１４０とを有している。図１において、角度検出装置１００には、位相変調方式のレゾルバとして２相励磁／２相出力のレゾルバ１０が接続されている。
【0016】
まず、レゾルバ１０と、レゾルバ／デジタル変換部１１０と、基準信号生成部１２０と、励磁部１３０とにおける、レゾルバ１０の回転角度θに応じた検出角度φの生成について、信号生成と角度検出とに分けて説明する。その後、異常監視部１４０における異常監視について説明する。
【0017】
［信号生成］
基準信号生成部１２０は、所定の基準周波数ωＲに対応して時間基準を表す基準信号ωＲｔと、基準信号ωＲｔの正弦を表す基準正弦信号ｓｉｎωＲｔと、基準信号ωＲｔの余弦を表す基準余弦信号ｃｏｓωＲｔとを生成する。基準信号生成部１２０は、基準信号ωＲｔをレゾルバ／デジタル変換部１１０と異常監視部１４０とに供給し、基準正弦信号ｓｉｎωＲｔと基準余弦信号ｃｏｓωＲｔとをレゾルバ／デジタル変換部１１０に供給する。
基準信号生成部１２０は、所定の基準周波数ωＲに対応して時間基準を表す基準信号ωＲｔと、基準信号ωＲｔの正弦を表す基準正弦信号ｓｉｎωＲｔと、基準信号ωＲｔの余弦を表す基準余弦信号ｃｏｓωＲｔとを生成する。基準信号生成部１２０は、基準信号ωＲｔをレゾルバ／デジタル変換部１１０と異常監視部１４０とに供給し、基準正弦信号ｓｉｎωＲｔと基準余弦信号ｃｏｓωＲｔとをレゾルバ／デジタル変換部１１０に供給する。
【0018】
レゾルバ／デジタル変換部１１０は、基準信号生成部１２０により生成された基準信号ωＲｔに対して、レゾルバ１０の回転角度θに相当する検出角度φを有する位相出力ωＲｔ＋φを生成し、生成した位相出力ωＲｔ＋φを励磁部１３０に供給する。なお、レゾルバ／デジタル変換部１１０については、後に詳しく説明する。
【0019】
励磁部１３０は、レゾルバ／デジタル変換部１１０から供給される位相出力ωＲｔ＋φに基づいて、直交する２相の励磁信号として、第１相の励磁信号ｓｉｎ（ωＲｔ＋φ）と、第２相の励磁信号ｃｏｓ（ωＲｔ＋φ）とを生成する。励磁部１３０は、生成した第１相の励磁信号ｓｉｎ（ωＲｔ＋φ）と第２相の励磁信号ｃｏｓ（ωＲｔ＋φ）とを、レゾルバ１０の励磁巻線に供給する。
以上のようにして、励磁部１３０は基準信号ωＲｔと検出角度φとに基づいて励磁信号を生成する。
以上のようにして、励磁部１３０は基準信号ωＲｔと検出角度φとに基づいて励磁信号を生成する。
【0020】
［角度検出］
２相励磁２相出力かつ位相変調方式のレゾルバ１０は、励磁部１３０から直交する２相の励磁信号（第１相の励磁信号ｓｉｎ（ωＲｔ＋φ）と、第２相の励磁信号ｃｏｓ（ωＲｔ＋φ））を供給されると、これら励磁信号により発生した磁束を検出巻線により検出し、回転角度θに応じた位相を持った２相の位相変調アナログ信号を、２相のレゾルバ信号として出力する。
２相のレゾルバ信号は、回転角度θに応じた位相を持っており、第１相のレゾルバ信号ｓｉｎ（ωＲｔ＋φ－θ）と、第２相のレゾルバ信号ｃｏｓ（ωＲｔ＋φ－θ）と表すことができる。
２相励磁２相出力かつ位相変調方式のレゾルバ１０は、励磁部１３０から直交する２相の励磁信号（第１相の励磁信号ｓｉｎ（ωＲｔ＋φ）と、第２相の励磁信号ｃｏｓ（ωＲｔ＋φ））を供給されると、これら励磁信号により発生した磁束を検出巻線により検出し、回転角度θに応じた位相を持った２相の位相変調アナログ信号を、２相のレゾルバ信号として出力する。
２相のレゾルバ信号は、回転角度θに応じた位相を持っており、第１相のレゾルバ信号ｓｉｎ（ωＲｔ＋φ－θ）と、第２相のレゾルバ信号ｃｏｓ（ωＲｔ＋φ－θ）と表すことができる。
【0021】
レゾルバ／デジタル変換部１１０は、第１の乗算器１１１ａ、第２の乗算器１１１ｂ、減算器１１２、Ａ／Ｄ変換部１１３、制御則１１４、アキュムレータ１１５、および加算器１１６を備える。
第１の乗算器１１１ａは、第１相のレゾルバ信号ｓｉｎ（ωＲｔ＋φ－θ）と、基準余弦信号ｃｏｓωＲｔとを乗算し、第１中間信号ｓｉｎ（ωＲｔ＋φ－θ）・ｃｏｓωＲｔを生成する。第１の乗算器１１１ａは、生成した第１中間信号ｓｉｎ（ωＲｔ＋φ－θ）・ｃｏｓωＲｔを減算器１１２の一方の入力に供給する。
第２の乗算器１１１ｂは、第２相のレゾルバ信号ｃｏｓ（ωＲｔ＋φ－θ）と、基準正弦信号ｓｉｎωＲｔとを乗算し、第２中間信号ｃｏｓ（ωＲｔ＋φ－θ）・ｓｉｎωＲｔを生成する。第２の乗算器１１１ｂは、生成した第２中間信号ｃｏｓ（ωＲｔ＋φ－θ）・ｓｉｎωＲｔを減算器１１２の他方の入力に供給する。
減算器１１２は、第１中間信号ｓｉｎ（ωＲｔ＋φ－θ）・ｃｏｓωＲｔと第２中間信号ｃｏｓ（ωＲｔ＋φ－θ）・ｓｉｎωＲｔとの差分εを算出する。角度検出装置１００は、負帰還制御において、差分εを制御偏差とし、この制御偏差が０となるか、または０に近づくように、検出角度φの値を決定する。減算器１１２は、差分εをＡ／Ｄ変換部１１３に供給する。
第１の乗算器１１１ａは、第１相のレゾルバ信号ｓｉｎ（ωＲｔ＋φ－θ）と、基準余弦信号ｃｏｓωＲｔとを乗算し、第１中間信号ｓｉｎ（ωＲｔ＋φ－θ）・ｃｏｓωＲｔを生成する。第１の乗算器１１１ａは、生成した第１中間信号ｓｉｎ（ωＲｔ＋φ－θ）・ｃｏｓωＲｔを減算器１１２の一方の入力に供給する。
第２の乗算器１１１ｂは、第２相のレゾルバ信号ｃｏｓ（ωＲｔ＋φ－θ）と、基準正弦信号ｓｉｎωＲｔとを乗算し、第２中間信号ｃｏｓ（ωＲｔ＋φ－θ）・ｓｉｎωＲｔを生成する。第２の乗算器１１１ｂは、生成した第２中間信号ｃｏｓ（ωＲｔ＋φ－θ）・ｓｉｎωＲｔを減算器１１２の他方の入力に供給する。
減算器１１２は、第１中間信号ｓｉｎ（ωＲｔ＋φ－θ）・ｃｏｓωＲｔと第２中間信号ｃｏｓ（ωＲｔ＋φ－θ）・ｓｉｎωＲｔとの差分εを算出する。角度検出装置１００は、負帰還制御において、差分εを制御偏差とし、この制御偏差が０となるか、または０に近づくように、検出角度φの値を決定する。減算器１１２は、差分εをＡ／Ｄ変換部１１３に供給する。
【0022】
Ａ／Ｄ変換部１１３は、差分εをデジタル信号化し、デジタル化差分Ｄεを生成する。Ａ／Ｄ変換部１１３は、生成したデジタル化差分Ｄεを制御則１１４に供給する。
制御則１１４は、デジタル化差分Ｄεに対して適用され、制御信号として角速度信号ωを生成する。制御則１１４は、生成した角速度信号ωをアキュムレータ１１５に供給する。なお、制御則１１４は、積分特性を有し、負帰還系の特性を改善するとともに安定性を確保するよう設計される。
制御則１１４は、デジタル化差分Ｄεに対して適用され、制御信号として角速度信号ωを生成する。制御則１１４は、生成した角速度信号ωをアキュムレータ１１５に供給する。なお、制御則１１４は、積分特性を有し、負帰還系の特性を改善するとともに安定性を確保するよう設計される。
【0023】
アキュムレータ１１５は、累積演算を行うものであり、入力された角速度信号ωを累算し、回転角度θを表す検出角度φを生成する。アキュムレータ１１５により生成された検出角度φは、レゾルバ１０の回転角度θの検出結果として角度検出装置１００から外部に供給されると共に、加算器１１６にも供給される。
加算器１１６は、検出角度φと、基準信号生成部１２０からの基準信号ωＲｔとの和に相当する位相出力ωＲｔ＋φを生成する。加算器１１６は、生成した位相出力ωＲｔ＋φを励磁信号の基礎として励磁部１３０に供給する。
加算器１１６は、検出角度φと、基準信号生成部１２０からの基準信号ωＲｔとの和に相当する位相出力ωＲｔ＋φを生成する。加算器１１６は、生成した位相出力ωＲｔ＋φを励磁信号の基礎として励磁部１３０に供給する。
【0024】
以上のようにして、レゾルバ／デジタル変換部１１０は、レゾルバ１０からのレゾルバ信号を処理し、レゾルバ１０の回転角度θに応じた検出角度φを生成する。
【0025】
［異常監視］
異常監視部１４０は、移相部１４１、反転部１４２ａ及び１４２ｂ、第１のコンパレータ１４３ａ、第２のコンパレータ１４３ｂ、第１の排他的論理和演算回路１４４ａ、第２の排他的論理和演算回路１４４ｂ、第１の判定部１４５ａ、第２の判定部１４５ｂ、及び論理和演算回路１４６を備える。
なお、第１の排他的論理和演算回路１４４ａと第２の排他的論理和演算回路１４４ｂとは、それ以降の論理を反転することにより、排他的論理和演算ＸＯＲの代わりに否定排他的論理和演算ＸＮＯＲを実行するようにしてもよい。
異常監視部１４０は、移相部１４１、反転部１４２ａ及び１４２ｂ、第１のコンパレータ１４３ａ、第２のコンパレータ１４３ｂ、第１の排他的論理和演算回路１４４ａ、第２の排他的論理和演算回路１４４ｂ、第１の判定部１４５ａ、第２の判定部１４５ｂ、及び論理和演算回路１４６を備える。
なお、第１の排他的論理和演算回路１４４ａと第２の排他的論理和演算回路１４４ｂとは、それ以降の論理を反転することにより、排他的論理和演算ＸＯＲの代わりに否定排他的論理和演算ＸＮＯＲを実行するようにしてもよい。
【0026】
第１の排他的論理和演算回路１４４ａの一方の入力には、基準信号生成部１２０からの基準信号ωＲｔが反転部１４２ａにより反転された反転データが供給される。
第２の排他的論理和演算回路１４４ｂの一方の入力には、第２相のレゾルバ信号の位相に合わせ、移相部１４１により＋９０°位相調整された第２相の基準信号ωＲｔ+９０°が反転部１４２ｂにより反転された反転データが供給される。移相部１４１における位相調整は、例えば、基準信号ωＲｔを構成するデジタルデータの上位２ビットの調整により実行される。
第２の排他的論理和演算回路１４４ｂの一方の入力には、第２相のレゾルバ信号の位相に合わせ、移相部１４１により＋９０°位相調整された第２相の基準信号ωＲｔ+９０°が反転部１４２ｂにより反転された反転データが供給される。移相部１４１における位相調整は、例えば、基準信号ωＲｔを構成するデジタルデータの上位２ビットの調整により実行される。
【0027】
第１のコンパレータ１４３ａは、第１相のレゾルバ信号ｓｉｎ（ωＲｔ＋φ－θ）を２値化して第１相レゾルバ信号２値データＤＲ１を生成する。第１のコンパレータ１４３ａは、生成した第１相レゾルバ信号２値データＤＲ１を第１の排他的論理和演算回路１４４ａの他方の入力に供給する。
第２のコンパレータ１４３ｂは、第２相のレゾルバ信号ｃｏｓ（ωＲｔ＋φ－θ）を２値化して第２相レゾルバ信号２値データＤＲ２を生成する。第２のコンパレータ１４３ｂは、生成した第１相レゾルバ信号２値データＤＲ２を第２の排他的論理和演算回路１４４ｂの他方の入力に供給する。
第２のコンパレータ１４３ｂは、第２相のレゾルバ信号ｃｏｓ（ωＲｔ＋φ－θ）を２値化して第２相レゾルバ信号２値データＤＲ２を生成する。第２のコンパレータ１４３ｂは、生成した第１相レゾルバ信号２値データＤＲ２を第２の排他的論理和演算回路１４４ｂの他方の入力に供給する。
【0028】
ここで、異常監視部１４０は、基準信号の位相とレゾルバ信号の位相とを比較する。
第１の排他的論理和演算回路１４４ａは、一方の入力である基準信号ωＲｔを構成するデジタルデータの最上位ビットの反転データと、他方の入力である第１相レゾルバ信号２値データＤＲ１との排他的論理和演算による位相比較を行い、２つの入力が一致する期間でＬレベルを出力し、２つの入力が不一致の期間でＨレベルを出力する。
なお、上記の「最上位ビットの反転データ」は、上位２ビットより得られた位相データの反転データであってもよい。以下、「最上位ビットまたは上位２ビットより得られた位相データの反転データ」を単に「最上位ビットの反転データ」と言う。
第２の排他的論理和演算回路１４４ｂは、一方の入力である基準信号ωＲｔ＋９０°を構成するデジタルデータの最上位ビットの反転データと、他方の入力である第２相レゾルバ信号２値データＤＲ２との排他的論理和演算による位相比較を行い、２つの入力が一致する期間でＬレベルを出力し、２つの入力が不一致の期間でＨレベルを出力する。
第１の排他的論理和演算回路１４４ａは、一方の入力である基準信号ωＲｔを構成するデジタルデータの最上位ビットの反転データと、他方の入力である第１相レゾルバ信号２値データＤＲ１との排他的論理和演算による位相比較を行い、２つの入力が一致する期間でＬレベルを出力し、２つの入力が不一致の期間でＨレベルを出力する。
なお、上記の「最上位ビットの反転データ」は、上位２ビットより得られた位相データの反転データであってもよい。以下、「最上位ビットまたは上位２ビットより得られた位相データの反転データ」を単に「最上位ビットの反転データ」と言う。
第２の排他的論理和演算回路１４４ｂは、一方の入力である基準信号ωＲｔ＋９０°を構成するデジタルデータの最上位ビットの反転データと、他方の入力である第２相レゾルバ信号２値データＤＲ２との排他的論理和演算による位相比較を行い、２つの入力が一致する期間でＬレベルを出力し、２つの入力が不一致の期間でＨレベルを出力する。
【0029】
この後、異常監視部１４０は、基準信号の位相とレゾルバ信号の位相との不一致の期間が閾値を超えているかを調べる。続いて、異常監視部１４０は、基準信号の位相とレゾルバ信号の位相との不一致の期間が閾値を超えていれば、レゾルバ／デジタル変換部１１０が異常であると判定する。
第１の判定部１４５ａは、第１の排他的論理和演算回路１４４ａの２つの入力の不一致の期間が閾値以下であれば正常であることを示すＬレベルを出力し、不一致の期間が閾値より大きければ異常と判定してＨレベルの異常判定信号を生成する。第１の判定部１４５ａは、ＬレベルまたはＨレベルの出力を論理和演算回路１４６の一方の入力に供給する。
第２の判定部１４５ｂは、第２の排他的論理和演算回路１４４ｂの２つの入力の不一致の期間が閾値以下であれば正常であることを示すＬレベルを出力し、不一致の期間が閾値より大きければ異常と判定してＨレベルの異常判定信号を生成する。第２の判定部１４５ｂは、ＬレベルまたはＨレベルの出力を論理和演算回路１４６の他方の入力に供給する。
第１の判定部１４５ａは、第１の排他的論理和演算回路１４４ａの２つの入力の不一致の期間が閾値以下であれば正常であることを示すＬレベルを出力し、不一致の期間が閾値より大きければ異常と判定してＨレベルの異常判定信号を生成する。第１の判定部１４５ａは、ＬレベルまたはＨレベルの出力を論理和演算回路１４６の一方の入力に供給する。
第２の判定部１４５ｂは、第２の排他的論理和演算回路１４４ｂの２つの入力の不一致の期間が閾値以下であれば正常であることを示すＬレベルを出力し、不一致の期間が閾値より大きければ異常と判定してＨレベルの異常判定信号を生成する。第２の判定部１４５ｂは、ＬレベルまたはＨレベルの出力を論理和演算回路１４６の他方の入力に供給する。
【0030】
この後、異常監視部１４０は、異常であるとの判定結果を予め定められた通知先に通知する。すなわち、論理和演算回路１４６は、第１の判定部１４５ａの出力と第２の判定部１４５ｂの出力との論理和演算を行い、第１の判定部１４５ａと第２の判定部１４５ｂとのいずれか一方からＨレベルの異常判定信号が出力された場合、予め定められた通知先に異常判定信号Ｅrrを出力する。予め定められた通知先としては、上位の制御装置または表示部などが該当する。
【0031】
［異常監視の原理説明］
レゾルバ１０から出力されるレゾルバ信号は、励磁信号に対して位相変調されて出力される。なお、励磁部１３０は、基準信号ωＲｔに対して検出角度φだけずれた位相を持つ位相出力ωＲｔ＋φに基づいて励磁信号を生成している。
このため、レゾルバ／デジタル変換部１１０が健全な状態すなわち正常であれば、レゾルバ１０の回転角度θと、レゾルバ／デジタル変換部１１０により生成されて出力される検出角度φとが一致する。この結果、レゾルバ信号の位相は、基準信号の位相と一致する。
レゾルバ１０から出力されるレゾルバ信号は、励磁信号に対して位相変調されて出力される。なお、励磁部１３０は、基準信号ωＲｔに対して検出角度φだけずれた位相を持つ位相出力ωＲｔ＋φに基づいて励磁信号を生成している。
このため、レゾルバ／デジタル変換部１１０が健全な状態すなわち正常であれば、レゾルバ１０の回転角度θと、レゾルバ／デジタル変換部１１０により生成されて出力される検出角度φとが一致する。この結果、レゾルバ信号の位相は、基準信号の位相と一致する。
【0032】
ここで、基準信号ωＲｔ、レゾルバ１０の回転角度θ、レゾルバ／デジタル変換部１１０により生成される検出角度φを用いると、励磁信号の位相とレゾルバ信号の位相とは、以下の通りとなる。
励磁信号の位相：ωＲｔ＋φ
レゾルバ信号の位相：ωＲｔ＋φ－θ
上記の関係となるレゾルバ信号の位相を基準信号の位相とを比較した場合、レゾルバ／デジタル変換部１１０が正常に動作している場合は、φ＝θとなり、レゾルバ信号の位相は基準信号の位相と同じになる。
励磁信号の位相：ωＲｔ＋φ
レゾルバ信号の位相：ωＲｔ＋φ－θ
上記の関係となるレゾルバ信号の位相を基準信号の位相とを比較した場合、レゾルバ／デジタル変換部１１０が正常に動作している場合は、φ＝θとなり、レゾルバ信号の位相は基準信号の位相と同じになる。
【0033】
一方、レゾルバ／デジタル変換部１１０が異常である場合には、レゾルバ／デジタル変換部１１０においてレゾルバ１０の回転角度θに一致する検出角度φが得られなくなる。この結果、レゾルバ信号と基準信号とは位相差を生じることとなる。従って、異常監視部１４０において、上記の位相差を検出し、予め設定した閾値を超えて位相がずれた場合にレゾルバ／デジタル変換部１１０を異常状態と判定する。これにより、レゾルバ／デジタル変換部１１０が正常であるか異常であるかを検出し、健全性を監視することができる。
異常監視部１４０は、論理回路を主要な構成要素としており、制御ＣＰＵを用いた先行技術と比較して、回路構成及び信号線取り回しを大幅に簡素化することが可能であり、判定の精度も向上する。
以上の閾値は、レゾルバ１０が取り付けられた装置の要求に応じて任意の値に定めることができる。
異常監視部１４０は、論理回路を主要な構成要素としており、制御ＣＰＵを用いた先行技術と比較して、回路構成及び信号線取り回しを大幅に簡素化することが可能であり、判定の精度も向上する。
以上の閾値は、レゾルバ１０が取り付けられた装置の要求に応じて任意の値に定めることができる。
【0034】
実施の形態２．
次に、実施の形態２における角度検出装置１００の基本的な構成について、図２と図３とを参照して説明する。図２は、実施の形態２の角度検出装置１００の構成を示す構成図である。図３は、実施の形態２の角度検出装置１００の主要部の構成を示す構成図である。
次に、実施の形態２における角度検出装置１００の基本的な構成について、図２と図３とを参照して説明する。図２は、実施の形態２の角度検出装置１００の構成を示す構成図である。図３は、実施の形態２の角度検出装置１００の主要部の構成を示す構成図である。
【0035】
［角度検出装置１００の構成と各部の処理］
図２において、図１と同一物には同一番号を付すことで、重複した説明を省略し、異なる部分を中心に説明する。
図２において、角度検出装置１００は、主に、レゾルバ／デジタル変換部１１０と、基準信号生成部１２０と、励磁部１３０と、異常監視部１４０とを有している。図２において、角度検出装置１００には、位相変調方式のレゾルバとして２相励磁／１相出力のレゾルバ１０が接続されている。
図２において、図１と同一物には同一番号を付すことで、重複した説明を省略し、異なる部分を中心に説明する。
図２において、角度検出装置１００は、主に、レゾルバ／デジタル変換部１１０と、基準信号生成部１２０と、励磁部１３０と、異常監視部１４０とを有している。図２において、角度検出装置１００には、位相変調方式のレゾルバとして２相励磁／１相出力のレゾルバ１０が接続されている。
【0036】
［信号生成］
基準信号生成部１２０は、所定の基準周波数ωＲに対応して時間基準を表す基準信号ωＲｔと、基準信号ωＲｔの余弦を表す基準余弦信号ｃｏｓωＲｔとを生成する。基準信号生成部１２０は、生成した基準信号ωＲｔをレゾルバ／デジタル変換部１１０と異常監視部１４０とに供給し、生成した基準余弦信号ｃｏｓωＲｔをレゾルバ／デジタル変換部１１０に供給する。
励磁部１３０は、レゾルバ／デジタル変換部１１０から供給される位相出力ωＲｔ＋φに基づいて、直交する２相の励磁信号として、第１相の励磁信号ｓｉｎ（ωＲｔ＋φ）と、第２相の励磁信号ｃｏｓ（ωＲｔ＋φ）とを生成し、レゾルバ１０の励磁巻線に供給する。
基準信号生成部１２０は、所定の基準周波数ωＲに対応して時間基準を表す基準信号ωＲｔと、基準信号ωＲｔの余弦を表す基準余弦信号ｃｏｓωＲｔとを生成する。基準信号生成部１２０は、生成した基準信号ωＲｔをレゾルバ／デジタル変換部１１０と異常監視部１４０とに供給し、生成した基準余弦信号ｃｏｓωＲｔをレゾルバ／デジタル変換部１１０に供給する。
励磁部１３０は、レゾルバ／デジタル変換部１１０から供給される位相出力ωＲｔ＋φに基づいて、直交する２相の励磁信号として、第１相の励磁信号ｓｉｎ（ωＲｔ＋φ）と、第２相の励磁信号ｃｏｓ（ωＲｔ＋φ）とを生成し、レゾルバ１０の励磁巻線に供給する。
【0037】
［角度検出］
２相励磁１相出力かつ位相変調方式のレゾルバ１０は、励磁部１３０から直交する２相の励磁信号（第１相の励磁信号ｓｉｎ（ωＲｔ＋φ）と、第２相の励磁信号ｃｏｓ（ωＲｔ＋φ））を供給されると、これら励磁信号により発生した磁束を検出巻線により検出し、回転角度θに応じた位相を持った１相の位相変調アナログ信号を、１相のレゾルバ信号として出力する。１相のレゾルバ信号は、回転角度θに応じた位相を持っており、ｓｉｎ（ωＲｔ＋φ－θ）と表すことができる。
２相励磁１相出力かつ位相変調方式のレゾルバ１０は、励磁部１３０から直交する２相の励磁信号（第１相の励磁信号ｓｉｎ（ωＲｔ＋φ）と、第２相の励磁信号ｃｏｓ（ωＲｔ＋φ））を供給されると、これら励磁信号により発生した磁束を検出巻線により検出し、回転角度θに応じた位相を持った１相の位相変調アナログ信号を、１相のレゾルバ信号として出力する。１相のレゾルバ信号は、回転角度θに応じた位相を持っており、ｓｉｎ（ωＲｔ＋φ－θ）と表すことができる。
【0038】
レゾルバ／デジタル変換部１１０は、実施の形態１と同様に、位相出力ωＲｔ＋φを励磁部１３０に向けて出力すると共に、レゾルバ１０からのレゾルバ信号を処理し、レゾルバ１０の回転角度θに応じた検出角度φを生成する。
【0039】
［異常監視］
異常監視部１４０は、反転部１４２、コンパレータ１４３、排他的論理和演算回路１４４、及び判定部１４５を備える。なお、排他的論理和演算回路１４４は、判定部１４５の論理を反転することにより、排他的論理和演算ＸＯＲの代わりに、否定排他的論理和演算ＸＮＯＲを実行するようにしてもよい。
異常監視部１４０は、反転部１４２、コンパレータ１４３、排他的論理和演算回路１４４、及び判定部１４５を備える。なお、排他的論理和演算回路１４４は、判定部１４５の論理を反転することにより、排他的論理和演算ＸＯＲの代わりに、否定排他的論理和演算ＸＮＯＲを実行するようにしてもよい。
【0040】
排他的論理和演算回路１４４の一方の入力には、基準信号生成部１２０からの基準信号ωＲｔが反転部１４２により反転された反転データが供給される。
コンパレータ１４３は、レゾルバ信号ｓｉｎ（ωＲｔ＋φ－θ）を２値化してレゾルバ信号２値データＤＲを生成する。コンパレータ１４３は、生成したレゾルバ信号２値データＤＲを排他的論理和演算回路１４４の他方の入力に供給する。
コンパレータ１４３は、レゾルバ信号ｓｉｎ（ωＲｔ＋φ－θ）を２値化してレゾルバ信号２値データＤＲを生成する。コンパレータ１４３は、生成したレゾルバ信号２値データＤＲを排他的論理和演算回路１４４の他方の入力に供給する。
【0041】
排他的論理和演算回路１４４は、一方の入力である基準信号ωＲｔを構成するデジタルデータの最上位ビットの反転データと、他方の入力であるレゾルバ信号２値データＤＲとの排他的論理和演算による位相比較を行い、２つの入力が一致する期間でＬレベルを出力し、２つの入力が不一致の期間でＨレベルを出力する。
【0042】
判定部１４５は、排他的論理和演算回路１４４の２つの入力の不一致の期間が閾値以下であれば正常であることを示すＬレベルを出力し、不一致の期間が閾値より大きければ異常と判定してＨレベルの異常判定信号を生成する。異常監視部１４０は、判定部１４５からＨレベルの異常判定信号が出力された場合、予め定められた通知先に異常判定信号Ｅrrを出力する。
【0043】
レゾルバ信号の位相と基準信号の位相とを比較した場合、レゾルバ／デジタル変換部１１０が正常に動作している場合は、φ＝θとなり、レゾルバ信号の位相は基準信号の位相と同じになる。一方、レゾルバ／デジタル変換部１１０が異常である場合には、レゾルバ／デジタル変換部１１０においてレゾルバ１０の回転角度に一致する検出角度φが得られなくなる。この結果、レゾルバ信号と基準信号とは位相差を生じることとなる。
従って、異常監視部１４０において、上記の位相差を検出し、予め設定した閾値を超えて位相がずれた場合をレゾルバ／デジタル変換部１１０の異常状態と判定する。これにより、レゾルバ／デジタル変換部１１０が正常であるか異常であるかを検出し、健全性を監視することができる。
従って、異常監視部１４０において、上記の位相差を検出し、予め設定した閾値を超えて位相がずれた場合をレゾルバ／デジタル変換部１１０の異常状態と判定する。これにより、レゾルバ／デジタル変換部１１０が正常であるか異常であるかを検出し、健全性を監視することができる。
【0044】
［実施の形態により得られる効果］
実施の形態１及び２によれば、以下のような効果を得ることができる。
２相励磁／２相出力または２相励磁／１相出力の位相変調方式のレゾルバ１０から出力されるレゾルバ信号をレゾルバ／デジタル変換部１１０において処理し、レゾルバ１０の回転角度θに応じた検出角度φを生成する際に、基準信号の位相とレゾルバ信号の位相とを、異常監視部１４０により比較し、位相差が閾値を超えた場合、レゾルバ／デジタル変換部１１０が異常であると判定する。
これにより、回路構成及び信号線取り回しを複雑にすることなく、位相変調方式のレゾルバ１０を用いた角度検出装置１００におけるレゾルバ／デジタル変換部１１０の異常を判定することができる。
実施の形態１及び２によれば、以下のような効果を得ることができる。
２相励磁／２相出力または２相励磁／１相出力の位相変調方式のレゾルバ１０から出力されるレゾルバ信号をレゾルバ／デジタル変換部１１０において処理し、レゾルバ１０の回転角度θに応じた検出角度φを生成する際に、基準信号の位相とレゾルバ信号の位相とを、異常監視部１４０により比較し、位相差が閾値を超えた場合、レゾルバ／デジタル変換部１１０が異常であると判定する。
これにより、回路構成及び信号線取り回しを複雑にすることなく、位相変調方式のレゾルバ１０を用いた角度検出装置１００におけるレゾルバ／デジタル変換部１１０の異常を判定することができる。
【0045】
２相励磁／２相出力の位相変調方式のレゾルバ１０から第１相のレゾルバ信号と第２相のレゾルバ信号とを出力する場合、基準信号と第１相のレゾルバ信号との位相を異常監視部１４０により比較し、基準信号に対して＋９０°位相をずらした第２相の基準信号と第２相のレゾルバ信号との位相を異常監視部１４０により比較する。
これにより、回路構成及び信号線取り回しを複雑にすることなく、２相励磁／２相出力の位相変調方式のレゾルバ１０を用いた角度検出装置１００におけるレゾルバ／デジタル変換部１１０の異常を判定することができる。
これにより、回路構成及び信号線取り回しを複雑にすることなく、２相励磁／２相出力の位相変調方式のレゾルバ１０を用いた角度検出装置１００におけるレゾルバ／デジタル変換部１１０の異常を判定することができる。
【0046】
基準信号を構成するデジタルデータの最上位ビットの反転データと、レゾルバ信号の２値データとの排他的論理和を排他的論理和演算回路により求め、排他的論理和演算回路の２つの入力が不一致の期間が閾値より大きい場合、判定部により異常と判定して異常判定信号を生成する。
これにより、位相変調方式のレゾルバ１０を用いた角度検出装置１００におけるレゾルバ／デジタル変換部１１０の異常を、簡素な回路構成及び信号線取り回しにより、デジタル的に高精度に判定することができる。
これにより、位相変調方式のレゾルバ１０を用いた角度検出装置１００におけるレゾルバ／デジタル変換部１１０の異常を、簡素な回路構成及び信号線取り回しにより、デジタル的に高精度に判定することができる。
【符号の説明】
【0047】
１０ レゾルバ、１００ 角度検出装置、１１０ レゾルバ／デジタル変換部、１１１ａ 第１の乗算器、１１１ｂ 第２の乗算器、１１２ 減算器、１１３ Ａ／Ｄ変換部、１１４ 制御則、１１５ アキュムレータ、１１６ 加算器、１２０ 基準信号生成部、１３０ 励磁部、１４０ 異常監視部、１４１ 移相部、１４２，１４２ａ，１４２ｂ 反転部、１４３ コンパレータ、１４３ａ 第１のコンパレータ、１４３ｂ 第２のコンパレータ、１４４ 排他的論理和演算回路、１４４ａ 第１の排他的論理和演算回路、１４４ｂ 第２の排他的論理和演算回路、１４５ 判定部、１４５ａ 第１の判定部、１４５ｂ 第２の判定部、１４６ 論理和演算回路、ＤＲ レゾルバ信号２値データ、ＤＲ１ 第１相レゾルバ信号２値データ、ＤＲ２ 第２相レゾルバ信号２値データ、Ｄε デジタル化差分、θ 回転角度、φ 検出角度、ε 第１中間信号と第２中間信号との差分、ω 角速度信号。
【図1】
【図2】
【図3】
