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(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】
(24)【登録日】2024-08-19
(45)【発行日】2024-08-27
(54)【発明の名称】絶対角度位置検出方法及び装置
(51)【国際特許分類】
G01D 5/20 20060101AFI20240820BHJP
G01D 5/244 20060101ALI20240820BHJP
【ＦＩ】
G01D5/20 110Q
G01D5/244 E
【請求項の数】
6
(21)【出願番号】P 2021091741
(22)【出願日】2021-05-31
(65)【公開番号】P2022184096
(43)【公開日】2022-12-13
【審査請求日】2023-12-18
(73)【特許権者】
【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
(72)【発明者】
【氏名】牛草 遼平
【審査官】菅藤 政明
(56)【参考文献】
【文献】特開２００５－３１５６３４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００５－３７２５４（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０１Ｄ ５／２０
Ｇ０１Ｄ ５／２４４－５／２４９
Ｇ０１Ｂ ７／３０
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
２相励磁／２相出力のレゾルバ（１）により多回転検出を行う絶対角度位置検出方法であって、通電時には、
切換部（１２０）が通電側に切り換えられ、
ＡＣ励磁部（１３２）において生成された互いに位相が９０°ずれた２相ＡＣ励磁信号を、前記切換部（１２０）経由で前記レゾルバ（１）の２つの励磁相に入力して２相励磁し、前記レゾルバ（１）から２相のレゾルバ信号を得るステップと、
前記２相のレゾルバ信号をレゾルバ／デジタル変換部（１３１）において処理して１回転データを生成するステップと、
前記２相ＡＣ励磁信号からタイミング部（１３３）において２相のタイミング信号を生成するステップと、
回転数カウント部（１４２）において前記２相のタイミング信号により前記２相のレゾルバ信号をカウントして通電時多回転カウントデータを生成するステップと、
前記１回転データと前記通電時多回転カウントデータとを演算部（１５０）において演算して絶対角度位置信号を生成するステップと、を有し、
停電時には、
前記切換部（１２０）が停電側に切り換えられ、
停電側に切り換えられた前記切換部（１２０）は、前記２つの励磁相を並列接続または直列接続し、パルス励磁部（１４１）において生成された１相パルス励磁信号を、前記切換部（１２０）経由で、前記並列接続または前記直列接続された前記２つの励磁相に入力して２相励磁し、前記レゾルバ（１）から前記２相のレゾルバ信号を得るステップと、
前記回転数カウント部（１４２）において前記１相パルス励磁信号により前記２相のレゾルバ信号をカウントして停電時多回転カウントデータを生成するステップと、
前記停電時多回転カウントデータを前記演算部（１５０）において演算して前記絶対角度位置信号を生成するステップと、を有する、
ことを特徴とする絶対角度位置検出方法。
【請求項2】
停電時には、前記パルス励磁部（１４１）と前記回転数カウント部（１４２）とがバックアップ電源により駆動される、ことを特徴とする請求項１に記載の絶対角度位置検出方法。
【請求項3】
前記回転数カウント部（１４２）は、前記通電時と前記停電時とにおいて共用され、前記通電時及び前記停電時を通して連続した多回転検出を行う、ことを特徴とする請求項１または２に記載の絶対角度位置検出方法。
【請求項4】
２相励磁／２相出力のレゾルバ（１）により多回転検出を行う絶対角度位置検出装置であって、互いに位相が９０°ずれた２相ＡＣ励磁信号を生成するＡＣ励磁部（１３２）と、
前記２相ＡＣ励磁信号を２相のタイミング信号に変換するタイミング部（１３３）と、
前記レゾルバ（１）から供給された２相のレゾルバ信号をデジタル変換して１回転データを生成するレゾルバ／デジタル変換部（１３１）と、
１相パルス励磁信号を生成するパルス励磁部（１４１）と、
前記２相のレゾルバ信号をカウントして通電時多回転カウントデータまたは停電時多回転カウントデータを生成する回転数カウント部（１４２）と、
前記２相ＡＣ励磁信号と前記１相パルス励磁信号との一方を切り換えて前記レゾルバ（１）に供給する切換部（１２０）と、
前記１回転データ、前記通電時多回転カウントデータ及び前記停電時多回転カウントデータを処理する演算部（１５０）と、を備え、
通電時には、
前記切換部（１２０）は、接続を通電側に切り換え、
２つの励磁相に前記２相ＡＣ励磁信号を入力して２相励磁し、前記レゾルバ（１）から前記２相のレゾルバ信号を得て、
前記２相のレゾルバ信号を前記レゾルバ／デジタル変換部（１３１）において処理して１回転データを生成し、
前記回転数カウント部（１４２）において前記２相のタイミング信号により前記２相のレゾルバ信号をカウントして前記通電時多回転カウントデータを生成し、
演算部（１５０）において前記１回転データと前記通電時多回転カウントデータとを演算して絶対角度位置信号を生成し、
停電時には、
前記切換部（１２０）は、接続を停電側に切り換え、
停電側に切り換えられた前記切換部（１２０）は、前記２つの励磁相を並列接続または直列接続し、前記並列接続または前記直列接続された前記２つの励磁相に前記１相パルス励磁信号を入力して２相励磁し、前記レゾルバ（１）から前記２相のレゾルバ信号を得て、
前記回転数カウント部（１４２）において前記１相パルス励磁信号により前記２相のレゾルバ信号をカウントして前記停電時多回転カウントデータを生成し、
前記演算部（１５０）において前記停電時多回転カウントデータを演算して前記絶対角度位置信号を生成する、
ことを特徴とする絶対角度位置検出装置。
【請求項5】
前記パルス励磁部（１４１）と前記回転数カウント部（１４２）とは、停電時において、バックアップ電源により駆動される、ことを特徴とする請求項４に記載の絶対角度位置検出装置。
【請求項6】
前記回転数カウント部（１４２）は、前記通電時と前記停電時とにおいて共用され、前記通電時及び前記停電時を通して連続した多回転検出を行う、ことを特徴とする請求項４または５に記載の絶対角度位置検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、絶対角度位置検出方法及び装置に関し、特に、２相励磁／２相出力のレゾルバを使用し、通電時及び停電時共に連続して多回転カウントデータを検出するための新規な改良に関する。
【背景技術】
【0002】
レゾルバを用いた絶対角度位置検出方法及び装置において、通電時はＡＣ励磁による励磁を行い、停電時は電池バックアップによるパルス励磁を行うことが提案されている。従来、用いられていたこの種の絶対角度位置検出方法及び装置としては、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。
【0003】
ここで、特許文献１に記載された絶対角度位置検出装置は、１相励磁／２相出力のレゾルバを使用しており、通電時には、レゾルバを１相ＡＣ励磁すると共に、レゾルバ／デジタル変換部からの１回転データと、回転数カウント部からの通電時多回転カウントデータとを演算回路にて演算し、多回転位置を示す絶対角度位置検出信号を生成する。
一方、停電時において、絶対角度位置検出装置は、レゾルバを１相パルス励磁すると共に、通電時と共通の回転数カウント部を用いて、停電時多回転カウントデータを生成するように構成されている。
一方、停電時において、絶対角度位置検出装置は、レゾルバを１相パルス励磁すると共に、通電時と共通の回転数カウント部を用いて、停電時多回転カウントデータを生成するように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特許第４７０９９６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
以上の特許文献１記載の絶対位置検出装置は、通電時と停電時とで連続した多回転カウントデータを得ることができるものの、１相励磁／２相出力のレゾルバを使用しているために高精度の絶対角度検出を行えない問題があった。
すなわち、１相励磁／２相出力のレゾルバは、２相の出力信号の振幅のアンバランスがそのまま誤差になる。このため、１相励磁／２相出力のレゾルバを用いた場合、高精度な絶対角度検出を実現することは難しいという課題があった。
すなわち、１相励磁／２相出力のレゾルバは、２相の出力信号の振幅のアンバランスがそのまま誤差になる。このため、１相励磁／２相出力のレゾルバを用いた場合、高精度な絶対角度検出を実現することは難しいという課題があった。
【0006】
本発明は、以上のような課題を解決するために、１相励磁／２相出力のレゾルバに比べて高精度な２相励磁／２相出力のレゾルバを用いた多回転検出による絶対角度検出を実現し、通電時と停電時とで連続した多回転カウントデータを得ることが可能な絶対角度位置検出方法及び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】
この発明に係る絶対角度位置検出方法は、２相励磁／２相出力のレゾルバにより多回転検出を行う絶対角度位置検出方法であって、通電時には、切換部が通電側に切り換えられ、ＡＣ励磁部において生成された互いに位相が９０°ずれた２相ＡＣ励磁信号を、切換部経由でレゾルバの２つの励磁相に入力して２相励磁し、レゾルバから２相のレゾルバ信号を得るステップと、２相の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て１回転データを生成するステップと、２相ＡＣ励磁信号からタイミング部において２相のタイミング信号を生成するステップと、回転数カウント部において２相のタイミング信号により２相のレゾルバ信号をカウントして通電時多回転カウントデータを生成するステップと、１回転データと通電時多回転カウントデータとを演算部において演算して絶対角度位置信号を生成するステップと、を有し、停電時には、切換部が停電側に切り換えられ、パルス励磁部において生成された１相パルス励磁信号を、切換部経由で、２つの励磁相に入力して２相励磁し、レゾルバから２相のレゾルバ信号を得るステップと、回転数カウント部において１相パルス励磁信号により２相のレゾルバ信号をカウントして停電時多回転カウントデータを生成するステップと、停電時多回転カウントデータを演算部において演算して絶対角度位置信号を生成するステップと、を有する、ことを特徴とする。
【0008】
この発明に係る絶対角度位置検出装置は、２相励磁／２相出力のレゾルバにより多回転検出を行う絶対角度位置検出装置であって、互いに位相が９０°ずれた２相ＡＣ励磁信号を生成するＡＣ励磁部と、２相ＡＣ励磁信号を２相のタイミング信号に変換するタイミング部と、レゾルバから供給された２相のレゾルバ信号をデジタル変換して１回転データを生成するレゾルバ／デジタル変換部と、１相パルス励磁信号を生成するパルス励磁部と、２相のレゾルバ信号をカウントして通電時多回転カウントデータまたは停電時多回転カウントデータを生成する回転数カウント部と、２相ＡＣ励磁信号と１相パルス励磁信号との一方を切り換えてレゾルバに供給する切換部と、１回転データ、通電時多回転カウントデータ及び停電時多回転カウントデータを処理する演算部と、を備え、通電時には、切換部は、接続を通電側に切り換え、２つの励磁相に２相ＡＣ励磁信号を入力して２相励磁し、レゾルバから２相のレゾルバ信号を得て、２相の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て１回転データを生成し、回転数カウント部において２相のタイミング信号により２相のレゾルバ信号をカウントして通電時多回転カウントデータを生成し、演算部において１回転データと通電時多回転カウントデータとを演算して絶対角度位置信号を生成し、停電時には、切換部は、接続を停電側に切り換え、２つの励磁相に１相パルス励磁信号を入力して２相励磁し、レゾルバから２相のレゾルバ信号を得て、回転数カウント部において１相パルス励磁信号により２相のレゾルバ信号をカウントして停電時多回転カウントデータを生成し、演算部において停電時多回転カウントデータを演算して絶対角度位置信号を生成する、ことを特徴とする。
【0009】
この発明において、切換部は、停電時に２つの励磁相を並列接続し、並列接続された２つの励磁相に１相パルス励磁信号を入力することを特徴とする。
この発明において、切換部は、停電時に２つの励磁相を直列接続し、直列接続された２つの励磁相に１相パルス励磁信号を入力する、ことを特徴とする。
この発明において、切換部は、停電時に２つの励磁相を直列接続し、直列接続された２つの励磁相に１相パルス励磁信号を入力する、ことを特徴とする。
【0010】
この発明において、停電時には、パルス励磁部と回転数カウント部とがバックアップ電源により駆動されることを特徴とする。
【0011】
この発明において、回転数カウント部は、通電時と停電時とにおいて共用され、通電時及び停電時を通して連続した多回転検出を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【0012】
この発明によれば、１相励磁／２相出力のレゾルバに比べて高精度な２相励磁／２相出力のレゾルバを用いて、２相のレゾルバ信号を使用した多回転検出により高精度な絶対角度検出を実現すると共に、通電時と停電時とで連続した多回転カウントデータを得ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】実施の形態１の絶対角度位置検出装置の構成を示す構成図である。
【図2】実施の形態１の絶対角度位置検出装置における励磁信号供給の切り換えの様子を示す構成図である。
【図3】実施の形態１の絶対角度位置検出処理時における励磁信号とレゾルバ信号の位相関係を示す説明図である。
【図4】実施の形態１の絶対角度位置検出方法の処理手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下、本発明の絶対角度位置検出方法と絶対角度位置検出装置の実施の形態につき、図面を用いて説明する。
【0015】
実施の形態１．
はじめに、実施の形態１における絶対角度位置検出装置１００の基本的な構成について、図１を参照して説明する。図１は、実施の形態１の絶対角度位置検出装置１００の構成を示す構成図である。なお、絶対角度位置検出装置１００は、絶対角度位置検出方法の各処理ステップを実行する装置である。
はじめに、実施の形態１における絶対角度位置検出装置１００の基本的な構成について、図１を参照して説明する。図１は、実施の形態１の絶対角度位置検出装置１００の構成を示す構成図である。なお、絶対角度位置検出装置１００は、絶対角度位置検出方法の各処理ステップを実行する装置である。
【0016】
［絶対角度位置検出装置１００の構成］
図１において、絶対角度位置検出方法を実行する絶対角度位置検出装置１００は、主に、電源監視部１１０と、切換部１２０と、第１信号処理部１３０と、第２信号処理部１４０と、演算部１５０と有している。絶対角度位置検出装置１００には、２相励磁／２相出力のレゾルバ１が接続されている。絶対角度位置検出装置１００には、通電時には図示されない通電動作用電源から電力の供給を受け、停電時には図示されないバックアップ電源から電力の供給を受ける。なお、バックアップ電源は、電池などを供給源とする停電時等のための限定的な電源である。
図１において、絶対角度位置検出方法を実行する絶対角度位置検出装置１００は、主に、電源監視部１１０と、切換部１２０と、第１信号処理部１３０と、第２信号処理部１４０と、演算部１５０と有している。絶対角度位置検出装置１００には、２相励磁／２相出力のレゾルバ１が接続されている。絶対角度位置検出装置１００には、通電時には図示されない通電動作用電源から電力の供給を受け、停電時には図示されないバックアップ電源から電力の供給を受ける。なお、バックアップ電源は、電池などを供給源とする停電時等のための限定的な電源である。
【0017】
電源監視部１１０は、通電動作用電源の状態、すなわち、通電時であるか停電時であるかを監視しており、通電時と停電時とで切換部１２０の切り換え状態を変更する切換制御信号を生成する。ここで、通電時とは通電動作用電源が有効であるときを意味しており、停電時とは通電動作用電源が無効であってバックアップ電源が有効であるときを意味している。
【0018】
切換部１２０は、電源監視部１１０からの切換制御信号に基づいて、通電動作用電源が有効な通電時には、第１信号処理部１３０からの２相のＡＣ励磁信号（以下、「２相ＡＣ励磁信号」）をレゾルバ１の２つの励磁相に供給する。また、切換部１２０は、電源監視部１１０からの切換制御信号に基づいて、通電動作用電源が無効であってバックアップ電源が有効な停電時には、第２信号処理部１４０からの１相パルス励磁信号をレゾルバ１の２つの励磁相に供給する。
【0019】
第１信号処理部１３０には、レゾルバ／デジタル変換部１３１と、ＡＣ励磁部１３２と、タイミング部１３３とが設けられている。ここで、第１信号処理部１３０は、通電動作用電源の供給を受け、通電時に動作する。
【0020】
レゾルバ／デジタル変換部１３１は、レゾルバ１から２相のレゾルバ信号を供給され、１回転データを生成し、生成した１回転データを演算部１５０に供給する。また、レゾルバ／デジタル変換部１３１は、２相ＡＣ励磁信号を生成するための２相励磁用データをＡＣ励磁部１３２に供給する。ＡＣ励磁部１３２は、レゾルバ／デジタル変換部１３１から２相励磁用データの供給を受け、互いに位相が９０°ずれた２相ＡＣ励磁信号を生成する。生成された２相ＡＣ励磁信号は、通電時に、切換部１２０を経由してレゾルバ１の２つの励磁相に供給される。タイミング部１３３は、２相ＡＣ励磁信号を２相のタイミング信号に変換し、後述する第２信号処理部１４０内の回転数カウント部１４２に供給する。
【0021】
第２信号処理部１４０には、パルス励磁部１４１と、回転数カウント部１４２とが設けられている。なお、第２信号処理部１４０は、通電動作用電源とバックアップ電源との供給を受け、通電時と停電時とに動作する。
【0022】
パルス励磁部１４１は、停電時にバックアップ電源により駆動され、１相パルス励磁信号を生成する。生成された１相パルス励磁信号は、停電時に、回転数カウント部１４２に供給されると共に、切換部１２０を経由してレゾルバ１の２つの励磁相に供給される。
回転数カウント部１４２は、通電時と停電時とに共に動作する。すなわち、通電時において、回転数カウント部１４２は、２相のタイミング信号により２相のレゾルバ信号をカウントし、通電時多回転カウントデータを生成する。また、停電時において、回転数カウント部１４２は、１相パルス励磁信号により２相のレゾルバ信号をカウントし、停電時多回転カウントデータを生成する。
回転数カウント部１４２は、通電時と停電時とに共に動作する。すなわち、通電時において、回転数カウント部１４２は、２相のタイミング信号により２相のレゾルバ信号をカウントし、通電時多回転カウントデータを生成する。また、停電時において、回転数カウント部１４２は、１相パルス励磁信号により２相のレゾルバ信号をカウントし、停電時多回転カウントデータを生成する。
【0023】
演算部１５０は、通電時において通電動作用電源を供給され、レゾルバ／デジタル変換部１３１からの１回転データと通電時多回転カウントデータとにより演算を行う。演算の結果、演算部１５０は、多回転位置を示す絶対角度位置信号を生成する。また、演算部１５０は、停電時においてバックアップ電源を供給され、回転数カウント部１４２からの停電時多回転カウントデータを受けて絶対角度位置信号を生成する。
【0024】
【0025】
ここで、切換部１２０は、第１信号処理部１３０からの２相ＡＣ励磁信号と、第２信号処理部１４０からの１相パルス励磁信号とのいずれか一方を、切換制御信号に応じて、レゾルバ１の２つの励磁相に供給する。
【0026】
図２の（ａ）は、通電時において電源監視部１１０から通電動作用電源が有効であるとの切換制御信号を受けた場合の切換部１２０内部の接続の切り換え状態を示している。この状態において、切換部１２０は、２相ＡＣ励磁信号のＡ相のａ１～ａ２をレゾルバ１の励磁相ＡのＡ１～Ａ２に供給し、２相ＡＣ励磁信号のＢ相のｂ１～ｂ２をレゾルバ１の励磁相ＢのＢ１～Ｂ２に供給する。この結果、通電時に、ＡＣ励磁部１３２からの２相ＡＣ励磁信号は、切換部１２０を経由して、レゾルバ１の２つの励磁相Ａ，Ｂに供給される。
【0027】
図２の（ｂ）は、停電時において電源監視部１１０から通電動作用電源が無効であってバックアップ電源が有効であるとの切換制御信号を受けた場合の切換部１２０内部の接続の第１の切り換え状態を示している。この接続状態において、切換部１２０は、レゾルバ１の励磁相ＡのＡ１と励磁相ＢのＢ１とを並列に接続し、励磁相ＡのＡ２と励磁相ＢのＢ２とを並列に接続している。この結果、停電時に、パルス励磁部１４１からの１相パルス励磁信号は、切換部１２０を経由して、並列接続されたレゾルバ１の励磁相Ａと励磁相Ｂとに同相で供給される。
【0028】
図２の（ｃ）は、停電時において電源監視部１１０から通電動作用電源が無効であってバックアップ電源が有効であるとの切換制御信号を受けた場合の切換部１２０内部の接続の第２の切り換え状態を示している。この接続状態において、切換部１２０は、レゾルバ１の励磁相ＡのＡ２と励磁相ＢのＢ１と接続することで、励磁相Ａと励磁相ＢとがＡ１～Ａ２～Ｂ１～Ｂ２のように直列になるように接続している。この結果、停電時に、パルス励磁部１４１からの１相パルス励磁信号は、切換部１２０を経由して、直列接続されたレゾルバ１の第１励磁相と第２励磁相とに供給される。
【0029】
［絶対角度位置検出方法の説明］
次に、実施の形態１の絶対角度位置検出装置１００において実行される絶対角度位置検出方法について説明する。
次に、実施の形態１の絶対角度位置検出装置１００において実行される絶対角度位置検出方法について説明する。
【0030】
実施の形態１において、絶対角度位置検出装置１００は、２相励磁／２相出力のレゾルバ１を使用するものであり、通電時のみ動作する第１信号処理部１３０と、通電時と停電時の両方で動作する第２信号処理部１４０とのそれぞれの機能を、２相励磁／２相出力のレゾルバ１に対応させて、通電時には２相ＡＣ励磁信号によりレゾルバ１を２相励磁することにより２相のレゾルバ信号を得ると共に、停電時には直列接続または並列接続された２つの励磁相に１相パルス励磁信号を入力してレゾルバ１を２相同相励磁することにより２相のレゾルバ信号を得ることで、通電時と停電時とで連続した多回転カウントデータを得ることを特徴としている。
【0031】
［通電時の２相ＡＣ励磁信号による２相励磁］
以下、通電時における、２相励磁／２相出力のレゾルバ１の２相ＡＣ励磁信号による２相励磁について詳細に説明する。
２相励磁／２相出力のレゾルバ１は、sinωtとcosωtの２相ＡＣ励磁信号を用いて励磁されると、レゾルバ１の角度θに応じて位相の変化を有する位相変調信号を、レゾルバ信号として出力する。
そして、出力信号の振幅のアンバランスがそのまま誤差になる１相励磁／２相出力のレゾルバと比較すると、２相励磁／２相出力のレゾルバ１は、ノイズの影響を受けにくい位相変調信号を用いるため高精度であるという特長を有している。
以下、通電時における、２相励磁／２相出力のレゾルバ１の２相ＡＣ励磁信号による２相励磁について詳細に説明する。
２相励磁／２相出力のレゾルバ１は、sinωtとcosωtの２相ＡＣ励磁信号を用いて励磁されると、レゾルバ１の角度θに応じて位相の変化を有する位相変調信号を、レゾルバ信号として出力する。
そして、出力信号の振幅のアンバランスがそのまま誤差になる１相励磁／２相出力のレゾルバと比較すると、２相励磁／２相出力のレゾルバ１は、ノイズの影響を受けにくい位相変調信号を用いるため高精度であるという特長を有している。
【0032】
ここで、レゾルバ１において、２相ＡＣ励磁信号の供給を受ける励磁相Ａ，Ｂについて、励磁相Ａは励磁巻線Ｒ１と励磁巻線Ｒ３により形成され、励磁相Ｂは励磁巻線Ｒ２と励磁巻線Ｒ４により形成されているとする。また、レゾルバ１において、２相のレゾルバ信号を出力する出力相Ａ，Ｂについて、出力相Ａは検出巻線Ｓ１と検出巻線Ｓ３により形成され、出力相Ｂは検出巻線Ｓ２と検出巻線Ｓ４により形成されているとする。
この場合、次のような出力電圧方程式(1)～(4)が成立する。ここで、Ｅは電圧、Ｋは変圧比、θはレゾルバ１の角度、ωは励磁角周波数を意味している。なお、説明を容易にするため、倍角数を１とする。
励磁相Ａ：ＥR1－R3＝Ｅcosωt …(1)
励磁相Ｂ：ＥR2－R4＝Ｅsinωt …(2)
出力相Ａ：ＥS1－S3＝Ｋ(ＥR2－R4・sinθ＋ＥR1－R3・cosθ)
＝ＫＥcos(ωt－θ) …(3)
出力相Ｂ：ＥS2－S4＝Ｋ(ＥR2－R4・cosθ－ＥR1－R3・sinθ)
＝ＫＥsin(ωt－θ) …(4)
この場合、次のような出力電圧方程式(1)～(4)が成立する。ここで、Ｅは電圧、Ｋは変圧比、θはレゾルバ１の角度、ωは励磁角周波数を意味している。なお、説明を容易にするため、倍角数を１とする。
励磁相Ａ：ＥR1－R3＝Ｅcosωt …(1)
励磁相Ｂ：ＥR2－R4＝Ｅsinωt …(2)
出力相Ａ：ＥS1－S3＝Ｋ(ＥR2－R4・sinθ＋ＥR1－R3・cosθ)
＝ＫＥcos(ωt－θ) …(3)
出力相Ｂ：ＥS2－S4＝Ｋ(ＥR2－R4・cosθ－ＥR1－R3・sinθ)
＝ＫＥsin(ωt－θ) …(4)
【0033】
以上の出力電圧方程式(3)と(4)とが示すとおり、２相励磁／２相出力のレゾルバ１の出力信号は位相変調信号である。この位相変調信号は、それぞれ電圧は等しく、位相がずれた励磁信号の振幅変調信号が合成された結果として得られるものである。従って、いずれか一方の励磁相のみを用いてレゾルバ１を励磁した場合、１相励磁／２相出力のレゾルバ信号と同じ振幅変調信号が得られることになる。よって、実施の形態１の絶対角度位置検出装置１００において実行される絶対角度位置検出方法は、レゾルバ１についての２相励磁／２相出力と１相励磁／２相出力とを併用可能な特徴的な性質を、積極的に利用する。
【0034】
絶対角度位置検出装置１００において、通電時にレゾルバ１を２相ＡＣ励磁信号により励磁している場合、レゾルバ信号の各励磁相に対する出力相の位相関係を基に、通電時多回転カウントデータを生成可能である。
【0035】
ここで、図３を参照してレゾルバ信号の位相関係を説明する。図３は、実施の形態１の絶対角度位置検出処理時における励磁信号とレゾルバ信号の位相関係を示す説明図である。図３において、２相励磁／２相出力のレゾルバ１を２相ＡＣ励磁信号により励磁した際の、レゾルバ角度毎の励磁信号とレゾルバ信号の位相関係を示している。
【0036】
図３は、レゾルバ１の角度０°～９０°、９０°～１８０°、１８０°～２７０°、２７０°～３６０°の象限ごとに、各励磁信号に対するそれぞれのレゾルバ信号の位相が、４種類の組合せに分けられることを示している。ここで、基準となる励磁信号に対して、レゾルバ信号の位相が０°～＋１８０°を「進み」と定義している。また、基準となる励磁信号に対して、レゾルバ信号の位相が－１８０°～０°を「遅れ」と定義している。
【0037】
図３における「進み」と「遅れ」の組み合わせの状態から、象限を判定することが可能であり、従来技術におけるＡ相信号、Ｂ相信号を生成できることが明らかである。従って、回転数カウント部１４２は、通電時において、２相のレゾルバ信号と、タイミング部１３３において２相ＡＣ励磁信号から生成した２相のタイミング信号とから、Ａ相／Ｂ相の通電時多回転カウントデータを生成することができる。
【0038】
［停電時の１相パルス励磁信号による２相励磁］
以下、停電時における、２相励磁／２相出力のレゾルバ１の１相パルス励磁信号による２相励磁について詳細に説明する。
以下、停電時における、２相励磁／２相出力のレゾルバ１の１相パルス励磁信号による２相励磁について詳細に説明する。
【0039】
停電時においては、レゾルバ１の２相ある励磁相を、電圧と位相の揃った同じパルス励磁信号で励磁すれば、レゾルバ信号は振幅変調信号として生成される。このため、従来の１相励磁／２相出力のレゾルバと同様の処理にて停電時多回転カウントデータを得ることができる。
停電時のレゾルバ１における１相パルス励磁信号と２相のレゾルバ信号とについて、パルス励磁信号をｆ(t)として、出力電圧方程式(1)～(4)における２相ＡＣ励磁信号のＥcosωtとＥsinωtを、パルス励磁信号のｆ(t)に入れ替えると、次のような出力電圧方程式(5)～(8)が成立する。なお、ここでも、Ｅは電圧、Ｋは変圧比、θはレゾルバ１の角度を意味しており、説明を容易にするために倍角数を１とする。
励磁相Ａ：ＥR1－R3＝ｆ(t) …(5)
励磁相Ｂ：ＥR2－R4＝ｆ(t) …(6)
出力相Ａ：ＥS1－S3＝Ｋ(ＥR2－R4・sinθ＋ＥR1－R3・cosθ)
＝√2・Ｋ・ｆ(t)・sin(θ＋45°) …(7)
出力相Ｂ：ＥS2－S4＝Ｋ(ＥR2－R4・cosθ－ＥR1－R3・sinθ)
＝√2・Ｋ・ｆ(t)・cos(θ＋45°) …(8)
停電時のレゾルバ１における１相パルス励磁信号と２相のレゾルバ信号とについて、パルス励磁信号をｆ(t)として、出力電圧方程式(1)～(4)における２相ＡＣ励磁信号のＥcosωtとＥsinωtを、パルス励磁信号のｆ(t)に入れ替えると、次のような出力電圧方程式(5)～(8)が成立する。なお、ここでも、Ｅは電圧、Ｋは変圧比、θはレゾルバ１の角度を意味しており、説明を容易にするために倍角数を１とする。
励磁相Ａ：ＥR1－R3＝ｆ(t) …(5)
励磁相Ｂ：ＥR2－R4＝ｆ(t) …(6)
出力相Ａ：ＥS1－S3＝Ｋ(ＥR2－R4・sinθ＋ＥR1－R3・cosθ)
＝√2・Ｋ・ｆ(t)・sin(θ＋45°) …(7)
出力相Ｂ：ＥS2－S4＝Ｋ(ＥR2－R4・cosθ－ＥR1－R3・sinθ)
＝√2・Ｋ・ｆ(t)・cos(θ＋45°) …(8)
【0040】
上の出力電圧方程式(5)～(8)によると、出力相Ａ及び出力相Ｂとして生成される２相のレゾルバ信号の振幅変調位置は、実際のレゾルバ角度より４５°ずれる。しかし、回転数カウント部１４２において予め多回転カウントデータを生成する際に、４５°のずれを考慮に入れて補正することで対処可能である。
【0041】
２つの励磁相Ａ，Ｂを同じパルス励磁信号ｆ(t)で２相同相励磁するには、２種類の接続が考えられる。すなわち、図２（ｂ）に示すように切換部１２０により２つの励磁相Ａ，Ｂを並列接続してパルス励磁信号ｆ(t)で２相同相励磁する手法と、図２（ｃ）に示すように切換部１２０により２つの励磁相Ａ，Ｂを直列接続してパルス励磁信号ｆ(t)で２相同相励磁する手法とが存在する。
【0042】
切換部１２０により２つの励磁相Ａ，Ｂを並列に接続してパルス励磁部１４１からのパルス励磁信号ｆ(t)により２相同相励磁した場合、上述した出力電圧方程式の(7)と(8)とが得られる。これは、２つの励磁相Ａ，Ｂの片側のみを励磁した場合に比べて、出力信号であるレゾルバ信号の信号レベルが√２倍されることになる。これは、信号強度が高まり、ノイズに対する耐性が上がる、すなわちＳＮ比が向上することを意味している。
【0043】
一方、２つの励磁相Ａ，Ｂは一般的に同等なインピーダンスであることから、切換部１２０により２つの励磁相Ａ，Ｂを直列に接続してパルス励磁部１４１からのパルス励磁信号ｆ(t)により２相同相励磁した場合、２つの励磁相を同じパルス励磁信号で励磁可能である。この場合、２つの励磁相のうち１つあたりに発生する励磁電圧は、分圧によりｆ(t)の半分になる。すなわち、従来と同じレゾルバ信号の信号レベルを保ちつつ、２つの励磁相Ａ，Ｂの全体の励磁電流を更に１／２程度に低減させ、回路全体の消費電流を抑えることが可能になる。
【0044】
［絶対角度位置検出の処理手順］
次に、絶対角度位置検出装置１００の動作である絶対角度位置検出方法について、図４を参照して説明する。図４は、実施の形態１の絶対角度位置検出方法の処理手順を示すフローチャートである。
次に、絶対角度位置検出装置１００の動作である絶対角度位置検出方法について、図４を参照して説明する。図４は、実施の形態１の絶対角度位置検出方法の処理手順を示すフローチャートである。
【0045】
まず、ステップＳ１００において、電源監視部１１０は、通常動作用電源が有効な通電時であるか、通常動作用電源が無効であってバックアップ電源が有効な停電時であるか、を監視している。この後、通電時には処理がステップＳ１１１に進み、停電時には処理がステップＳ１２１に進む。
【0046】
ステップＳ１１１において、通電時には、切換部１２０の接続は図２の（ａ）に示す通電側に切り換わる。この後、処理はステップＳ１１２に進む。
【0047】
ステップＳ１１２において、ＡＣ励磁部１３２は、２相ＡＣ励磁信号を生成し、生成した２相ＡＣ励磁信号を切換部１２０経由でレゾルバ１の２つの励磁相に供給する。この後、処理はステップＳ１１３に進む。
【0048】
ステップＳ１１３において、レゾルバ１は、２相励磁されて２相のレゾルバ信号を生成する。レゾルバ１は、生成した２相のレゾルバ信号をレゾルバ／デジタル変換部１３１と回転数カウント部１４２とに供給する。この後、処理はステップＳ１１４に進む。
【0049】
ステップＳ１１４において、レゾルバ／デジタル変換部１３１は、レゾルバ１から供給された２相のレゾルバ信号をデジタル変換して１回転データを生成し、生成した１回転データを演算部１５０に供給する。この後、処理はステップＳ１１５に進む。
【0050】
ステップＳ１１５において、タイミング部１３３は、２相ＡＣ励磁信号を２相のタイミング信号に変換し、第２信号処理部１４０内の回転数カウント部１４２に供給する。この後、処理はステップＳ１１６に進む。
【0051】
ステップＳ１１６において、回転数カウント部１４２は、レゾルバ１からの２相のレゾルバ信号と、タイミング部１３３からの２相のタイミング信号とを受け、２相のタイミング信号により２相のレゾルバ信号をカウントし、Ａ相／Ｂ相の通電時多回転カウントデータを生成する。この後、処理はステップＳ１１７に進む。
【0052】
ステップＳ１１７において、演算部１５０は、レゾルバ／デジタル変換部１３１からの１回転データと、回転数カウント部１４２からのＡ相／Ｂ相の通電時多回転カウントデータとを受けて演算することで、従来の１相励磁／２相出力のレゾルバよりも高精度な絶対角度位置信号を生成することができる。そして、処理はステップＳ１００に戻り、電源判定以降の処理を繰り返し実行する。
【0053】
一方、ステップＳ１２１において、停電時には、切換部１２０の接続が停電側に切り換わる。ここで、切換部１２０は、レゾルバ１の２つの励磁相を、図２の（ｂ）に示す並列接続、または図２の（ｃ）に示す直列接続にする。この後、処理はステップＳ１２２に進む。
【0054】
ステップＳ１２２において、パルス励磁部１４１は、バックアップ電源により駆動されて、１相パルス励磁信号を生成し、生成した１相パルス励磁信号を切換部１２０経由でレゾルバ１の２つの励磁相に供給する。この後、処理はステップＳ１２３に進む。
【0055】
ステップＳ１２３において、レゾルバ１は、１相パルス励磁信号により２相同相励磁されて２相のレゾルバ信号を生成する。レゾルバ１は、生成した２相のレゾルバ信号を回転数カウント部１４２に供給する。この後、処理はステップＳ１２４に進む。
【0056】
ステップＳ１２４において、回転数カウント部１４２は、バックアップ電源により駆動され、レゾルバ１において生成された２相同相励磁／２相出力のレゾルバ信号と、パルス励磁部１４１からの１相パルス励磁信号とを受け、２相のレゾルバ信号を１相パルス励磁信号のパルス幅によりカウントし、停電時多回転カウントデータを生成する。この後、処理はステップＳ１２５に進む。
【0057】
ステップＳ１２５において、演算部１５０は、回転数カウント部１４２からの停電時多回転カウントデータを受けて演算し、絶対角度位置信号を生成する。そして、処理はステップＳ１００に戻り、電源判定以降の処理を繰り返し実行する。
【0058】
以上のように、回転数カウント部１４２は、通電時と停電時とにおいて共用されるため、通電時及び停電時を通して連続した多回転検出を行うことができる。また、停電時には、レゾルバ１の２つの励磁相をパルス励磁信号によりパルス励磁することで、停電時の消費電流を低減することができる。
【0059】
［実施の形態により得られる効果］
実施の形態１に説明した絶対角度位置検出装置１００及び絶対角度位置検出方法によれば、２相励磁／２相出力のレゾルバ１を用いて、以下のように、高精度な絶対角度検出を実現する。
実施の形態１に説明した絶対角度位置検出装置１００及び絶対角度位置検出方法によれば、２相励磁／２相出力のレゾルバ１を用いて、以下のように、高精度な絶対角度検出を実現する。
【0060】
通電時には、切換部１２０が通電側に切り換えられ、ＡＣ励磁部１３２において生成された互いに位相が９０°ずれた２相ＡＣ励磁信号を、切換部１２０経由でレゾルバ１の２つの励磁相に入力して２相励磁し、レゾルバ１から２相のレゾルバ信号を得て、２相のレゾルバ信号をレゾルバ／デジタル変換部１３１において処理して１回転データを生成し、２相ＡＣ励磁信号からタイミング部１３３において２相のタイミング信号を生成し、回転数カウント部１４２において２相のタイミング信号により２相のレゾルバ信号をカウントして通電時多回転カウントデータを生成し、１回転データと通電時多回転カウントデータとを演算部１５０において演算して絶対角度位置信号を生成する。
一方、停電時には、切換部１２０が停電側に切り換えられ、パルス励磁部１４１において生成された１相パルス励磁信号を切換部１２０経由で直列接続または並列接続された２つの励磁相に入力して２相励磁し、レゾルバ１から２相のレゾルバ信号を得て、回転数カウント部１４２において１相パルス励磁信号により２相のレゾルバ信号をカウントして停電時多回転カウントデータを生成し、停電時多回転カウントデータを演算部１５０において演算して絶対角度位置信号を生成する。
一方、停電時には、切換部１２０が停電側に切り換えられ、パルス励磁部１４１において生成された１相パルス励磁信号を切換部１２０経由で直列接続または並列接続された２つの励磁相に入力して２相励磁し、レゾルバ１から２相のレゾルバ信号を得て、回転数カウント部１４２において１相パルス励磁信号により２相のレゾルバ信号をカウントして停電時多回転カウントデータを生成し、停電時多回転カウントデータを演算部１５０において演算して絶対角度位置信号を生成する。
【0061】
通電時には、１相励磁／２相出力のレゾルバに比べて高精度な２相励磁／２相出力のレゾルバ１を使用することで、絶対角度検出を実現することが可能になる。また、停電時には、間欠的なパルス励磁信号を用いてレゾルバ１の２つの励磁相をパルス励磁することで、通電時よりも消費電流を低減することができる。そして、回転数カウント部１４２は、通電時には通電時多回転カウントデータを生成し、停電時には停電時多回転カウントデータを生成するため、通電時及び停電時を通して連続した多回転検出を行うことができる。
【0062】
停電時において、レゾルバ１の２つの励磁相Ａ，Ｂを切換部１２０により並列に接続し、並列接続された２つの励磁相にパルス励磁部１４１からの１相パルス励磁信号を入力することにより、２つの励磁相Ａ，Ｂの片側のみを励磁した場合に比べてレゾルバ信号の信号レベルが上昇し、ノイズに対する耐性が上げることができる。
停電時において、レゾルバ１の２つの励磁相Ａ，Ｂを切換部１２０により直列に接続し、直列接続された２つの励磁相にパルス励磁部１４１からの１相パルス励磁信号を入力することにより、２つの励磁相Ａ，Ｂの全体の励磁電流を更に低減させ、回路全体の消費電流を抑えることが可能になる。
停電時において、レゾルバ１の２つの励磁相Ａ，Ｂを切換部１２０により直列に接続し、直列接続された２つの励磁相にパルス励磁部１４１からの１相パルス励磁信号を入力することにより、２つの励磁相Ａ，Ｂの全体の励磁電流を更に低減させ、回路全体の消費電流を抑えることが可能になる。
【0063】
停電時においてパルス励磁部１４１と回転数カウント部１４２とはバックアップ電源により駆動されるため、通電動作用電源からの電源供給が停止した場合であっても、レゾルバ１の励磁と回転数カウント部１４２でのカウントの動作を継続することができ、通電時及び停電時を通して連続した多回転検出を確実に行うことが可能になる。
【0064】
回転数カウント部１４２は、通電時と停電時とにおいて共用され、通電時及び停電時を通して連続した多回転検出を行うことにより、通電時及び停電時を通して、途切れることなく、連続した多回転検出を行うことが可能になる。
【産業上の利用可能性】
【0065】
以上説明してきた絶対角度位置検出装置１００は、レゾルバ１に限られず、シンクロと呼ばれる角度検出器に対して適用することも可能である。
【符号の説明】
【0066】
１ レゾルバ、１００ 絶対角度位置検出装置、１１０ 電源監視部、１２０ 切換部、１３０ 第１信号処理部、１３１ レゾルバ／デジタル変換部、１３２ ＡＣ励磁部、１３３ タイミング部、１４０ 第２信号処理部、１４１ パルス励磁部、１４２ 回転数カウント部、１５０ 演算部。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
