JP2001165707A - レゾルバの位相誤差補正方法及び装置 - Google Patents
レゾルバの位相誤差補正方法及び装置Info
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Abstract
差を補正することができるレゾルバの位相誤差補正装置
を提供する。 【解決手段】 回転速度検出手段2は、レゾルバ1のロ
ータの回転速度を検出する。また回転方向検出手段3
は、ロータの回転方向を検出する。更に回転角度検出手
段4は、レゾルバ1の出力を回転角度に変換して出力す
る。補正データ生成手段5は、予め測定したロータの特
定の回転速度における位置データに含まれる位相誤差と
回転速度検出手段2から得たロータの回転速度と、回転
方向検出手段3から得たロータの回転方向と、回転角度
検出手段4から得た回転角度とに基いて各回転速度にお
いて発生する位相誤差を減少させるための位相誤差補正
データを生成する。加算手段6は、位置データと位相誤
差補正データを加算して位相誤差を補正した位置データ
を出力する。
Description
される位置データの位相誤差を補正するレゾルバの位相
誤差補正装置及び方法に関するものである。
線及びステータ巻線を有しているために、電機子反作用
によりレゾルバから出力される位置データに位相誤差が
現れる。図3(A)〜(E)の波形は、山洋電気株式会
社がR03S2113A1の製品番号で製造販売するレ
ゾルバのロータを1000r.p.m.,2000r.p.m.,3
000r.p.m.,4000r.p.m.,4500r.p.m.で回転
させたときに、ステータ巻線から出力される位置データ
に含まれる位相誤差をそれぞれ示している。なお図3
(A)〜(E)において、縦軸は位相誤差であり、横軸
は回転角度(機械角度)であり、図中の滑らかな曲線は
位相誤差の細かい変動を平均化したものである。また横
軸はロータの回転角度を機械角で示しており、縦軸は位
相誤差を示している。位相誤差がなければ位相誤差は0
分となる。なお図3(A)〜(E)から分かるように、
ロータの回転数が変化すると、位相誤差の振幅も変化す
る。
誤差が含まれていることは当業者には周知の事項であ
る。しかし従来のレゾルバの用途は、レゾルバから出力
される位置データに位相誤差が含まれていたとしても差
し支えのないものであった。しかしながら最近になっ
て、レゾルバの用途でもできるだけ位相誤差を小さくす
ることが要求されるようになってきたが、回転速度と方
向を含んだレゾルバの位相誤差を補正する方法及び装置
は従来なかった。
位置データの位相誤差を補正することができるレゾルバ
の位相誤差補正装置及び方法を提供することにある。
位置データの位相誤差を補正する本発明のレゾルバの位
相誤差補正装置は、回転速度検出手段と、補正データ生
成手段と加算手段とから構成される。回転速度検出手段
は、レゾルバのロータの回転速度を検出する。また回転
方向検出手段は、ロータの回転方向を検出する。また回
転角度検出手段は、レゾルバの回転角度を電気角で検出
する。なお回転速度検出手段、回転方向検出手段と回転
角度検出手段が1つまたは2つの手段によって構成され
ていてもよいのは勿論である。回転速度だけでなく、回
転方向も検出するのは、回転方向によって電機子反作用
の表れ方が異なってくるため、同じ回転速度でも、回転
方向によって表れる位相誤差が相違するためである。
タの特定の回転速度における位置データに含まれる位相
誤差と、回転速度検出手段から得たロータの回転速度
と、回転方向検出手段から得たロータの回転方向と、回
転角度検出手段から得たロータの回転角度とに基いて各
回転速度において発生する位相誤差を減少させるための
位相誤差補正データを生成する。なお特定の回転速度
は、1つの回転速度であってもよいが、複数ヵ所の回転
速度であってもよい。すべての回転速度における位相誤
差を測定しておき、その測定した位相誤差に基いて補正
をすれば、位相誤差の補正精度が上がることは明白であ
る。しかしながら、物理的に同一なレゾルバを作ること
は不可能であり、1台ごとのレゾルバについて、すべて
の回転速度における位相誤差を測定することは非現実的
である。
ら、回転速度が変わると位相誤差の振幅は変わるもの
の、波形の周期には大きな変化がないという傾向がある
ことを見い出した。回転方向が変わった場合も、基本的
にこの傾向には変わりがない。そこで本発明では、特定
の回転速度における位置データに含まれる位相誤差とロ
ータの回転方向とに基いて各回転速度において発生する
位相誤差を減少させるための位相誤差補正データを生成
することにした。具体的には、回転速度の変化と振幅の
変化の相関関係が予め分かっていれば、この相関関係と
特定の回転速度における位置データに含まれる位相誤差
とに基いて、各回転速度における位相誤差補正データを
決定するこができる。そして各回転速度における位相誤
差補正データを位置データに加算すれば、位置データか
ら位相誤差分の主要部分を除去することができ、補正を
しない場合よりも位相誤差は小さくなる。なお「特定の
回転速度」は、基本的には任意であり、ロータの回転範
囲の全範囲に対して1つの「特定の回転速度における位
相誤差補正データ」を基準データとして用いてもよい。
また精度を高めるために、回転速度を複数の速度範囲に
別けて各速度範囲ごとに「特定の回転速度」を決めて、
その速度範囲においてはその特定の回転速度における位
相誤差補正データを基準データとして用いてもよい。
補正データαをα=(V/VO)×Hn×Pn×sin(nθ+
ρn)の式により求めて出力するように構成することが
できる。nは機械角で360°の範囲内において発生す
る位相誤差のサイクル数である。例えば、レゾルバが2
極対で4極であるとすると、機械角で360°の範囲内
において4サイクルの位相誤差が発生する。したがって
この場合にはn=4となる。機械角で360°の範囲内
において8サイクルの位相誤差が発生する場合には、n
=8となる。ここでVは回転速度であり、VOは前記特
定の回転速度であり、Hnは位相誤差がnサイクルのと
きで回転方向が正回転のときに+となり逆回転のときに
−となる係数、Pnは位相誤差がnサイクルのときで予
め測定した位相誤差の最大振幅値、θはレゾルバ回転角
の電気角である。(V/VO)×Hn×Pnが、回転速度
の変化と振幅の変化の相関関係を示している。またρn
は、位相誤差がnサイクルのときの補正カーブの位相を
合わせるための係数であり、固定値とすることができ
る。したがってHn、Pn及びρnは、位相誤差のサイク
ル数と対象となるレゾルバに応じて定められる。
に、α=(V/VO)×Hn×Pn×sin(nθ+ρn)の式
により求めた値を予めメモリに記憶しておき、このメモ
リに記憶したデータに基いて位相誤差補正データを得る
ようにしてもよい。
式は、前述の式に限定されるものではなく、補正精度を
高めるために他の式を用いることも当然にして本発明に
包含される。
る方法では、レゾルバのロータの特定の回転速度におけ
る位置データに含まれる位相誤差を測定し、測定した位
相誤差と、ロータの回転速度、回転方向及び回転角度と
に基いて、各回転速度において発生する位相誤差を減少
させるための位相誤差補正データを作り、ロータの回転
速度と回転方向と回転角度を検出して、検出した回転速
度と回転方向と回転角度に応じた位相誤差補正データに
基づいて位置データの各回転速度における位相誤差を補
正する。
の形態の一例を図面を参照して詳細に説明する。図1
は、本発明のレゾルバの位相誤差補正装置の構成を示す
図である。図1において、符号1で示す手段は、ロータ
巻線を備えたロータと、ステータ巻線を備えたステータ
とを備えたレゾルバであり、このレゾルバ1はモータ等
の回転機器の回転軸に取付られて、回転機器の回転軸の
回転位置を示す位置データSをアナログ信号として出力
する。この装置では、回転速度検出手段2と、回転方向
検出手段3と、回転角度検出手段4と、補正データ生成
手段5とを備えている。
ログ信号をデジタルの回転角度θに変換する。回転速度
検出手段2は回転角度θに基づいて回転速度Vを検出
し、回転方向検出手段4は、回転角度θの変化量からロ
ータの回転方向Hnを検出する。
ータの特定の回転速度における位置データに含まれる位
相誤差と回転速度検出手段2から得たロータの回転速度
Vと、回転方向検出手段3から得たロータの回転方向
(H)と、回転角度検出手段4から得たロータの回転角
度信号θに基いて各回転速度において発生する位相誤差
を減少させるための位相誤差補正データαを生成する。
特定の回転速度における位置データに含まれる位相誤差
の測定は、例えば次のようにして行った。まず補正の対
象となるレゾルバ1が取付けられたモータの回転軸に光
学式のエンコーダを取付け、モータを特定(一定)の回
転速度で回転させる。そしてこのときにエンコーダの出
力を位相誤差のない基準位置データとし所定のサンプリ
ング速度でサンプリングする。またこのときのレゾルバ
1から出力される位置データSも同じサンプリング速度
でサンプリングして、基準位置データと位置データSと
の差を、特定の回転速度における位相誤差とした。図3
(A)〜(E)は、このようにして測定した位相誤差で
ある。
m.で回転しているときに、図3(A)に示されるような
位相誤差を打ち消すことができる位相誤差補正データα
を補正データ生成手段5で生成して、この位相誤差補正
データαとレゾルバ1からの位置データSを電気角の回
転角度に変換した値θに加算(θ+α)すれば、位相誤
差が相殺されて位相誤差のない位置データが得られる。
しかしながらすべての回転速度における位相誤差を測定
し、その測定結果に基いて決定した位相誤差補正データ
αを予めメモリに保存しておくことは、非現実的であ
る。
5では、予め測定したロータの特定の回転速度における
位置データに含まれる位相誤差と回転速度検出手段2か
ら得たロータの回転速度Vと、回転方向検出手段3から
得たロータの回転方向と、回転角度検出手段4から得た
ロータの回転角度θとに基いて各回転速度において発生
する位相誤差を減少させるための位相誤差補正データα
を生成している。図3(A)〜(E)の波形(特に滑ら
か曲線で示した平均値)から分かるように、回転速度が
変わると位相誤差の振幅は正比例の相関関係をもって変
わるものの、波形の周期には大きな変化がない。回転方
向が変わった場合も、基本的にこの傾向には変わりがな
い。回転速度の変化と振幅の変化の相関関係が正比例の
関係にあることが分かっているため、この相関関係と特
定の回転速度における位置データに含まれる位相誤差と
に基いて、各回転速度における位相誤差補正データαを
決定するこができる。
における位相誤差が正弦波と同様の周期で振幅が変化し
ていると見做すことができる。そこでこの例では、補正
データ生成手段5は、位相誤差補正データαを理論的に
はα=(V/VO)×Hn×Pn×sin(nθ+ρn)の式に
より求めることにした。レゾルバが2極対,4極の場合
には、機械角360°(電気角で720°)の間に4サ
イクルの位相誤差が発生する。nはこの位相誤差のサイ
クル数を意味する。この例ではn=4となる。したがっ
て位相誤差補正データをα=(V/VO)×H4×P4×s
in(4θ+ρ4)の式より求める。ここでVは回転速度検出
手段2で検出した回転速度であり、VOは位相誤差を測
定した特定の回転速度である。またH4は、位相誤差が
4サイクルの場合において、回転方向検出手段3により
検出した回転方向が正回転のときに+となり逆回転のと
きに−となる係数である。例えばこの係数は、回転方向
が正回転のときに+1となり、逆回転のときに−0.8
となる係数である。回転方向によって係数が異なるの
は、回転方向によってレゾルバ1のロータとステータと
の間に発生する電機子反作用に差があるためである。こ
の係数はレゾルバによって任意に定めることになる。P
4は位相誤差が4サイクルの場合における予め測定した
位相誤差の最大振幅値(+極性の位相誤差の最大値と−
極性の位相誤差の最大値の絶対値を加算した値)であ
る。具体的には、図3(A)の波形から得た位相誤差の
最大振幅値は30分であり、図3(E)の波形から得た
位相誤差の最大振幅値は39分である。したがって特定
の回転速度を1000r.p.m.とすれば、P4を30分に
比例した値とすることになり、特定の回転速度を450
0r.p.m.とすれば、P4を39分に比例した値とするこ
とになる。そしてθは、回転角度検出手段4により検出
したロータの回転角度(電気角)である。この演算式に
おいて、(V/VO)×Hn×Pnとρnが、回転速度の変
化と振幅の変化の相関関係を示している。したがってH
n、Pn及びρnの値は、対象となるレゾルバに応じて適
宜に定められることになる。この演算を、マイクロコン
ピュータを用いて実施する場合には、デジタル値の位相
誤差補正データαを得ればよい。
り生成された位相誤差補正データαは、加算手段6で回
転角度θと加算される。これにより回転角度θに含まれ
る位相誤差が位相誤差補正データαによって補正され
て、位相誤差が小さくなる。
速度が680r.p.m.のときを前述の特定の回転速度とし
て位相誤差を測定して、この位相誤差を打ち消す位相誤
差補正データαを生成し、回転速度が680r.p.m.のと
きにこの位相誤差補正データαを位置データ(回転角度
θ)に加算した結果を示している。このときの位相誤差
の最大振幅値は約12分であった。図2(B)は、回転
速度が680r.p.m.のときに用いる位相誤差補正データ
αを回転速度が4200r.p.m.のときのレゾルバ1から
の位置データ(回転角度θ)に加算したときの、位相誤
差を示している。この場合の位相誤差の最大振幅値は約
39分であった。そして図2(C)は、回転速度が68
0r.p.m.のときの位相誤差から決定したHnとPnの係数
と前述の演算式を用いて得た位相誤差補正データαを回
転速度が4200r.p.m.のときのレゾルバ1からの位置
データ(回転角度θ)に加算したときの、位相誤差を示
している。この場合の位相誤差の最大振幅値は約17分
であった。図2(B)と図2(C)とを対比すると分か
るように、特定の回転速度における位相誤差からHnと
Pnの係数を定め、更に回転速度の相関関係(V/V0
)を用いて得た位相誤差補正データαにより位相補正
を行うと[図2(C)の場合]、回転速度を考慮せずに
一定の位相補正を行った場合[図2(B)の場合]と比
べて、大幅に位相誤差が小さくなっているのが分かる。
ρn)の式により求めた位相誤差補正データα´を予めメ
モリに記憶しておき、このメモリに記憶した位相誤差補
正データα´に基いて各回転速度における位相誤差補正
データα=(V/V0)×Hn×α´を生成してもよ
い。なおこの場合には、公知のデータ補間法を利用する
ことにより、メモリに記憶させておくデータ量を少なく
することが可能である。
は、前述の式に限定されるものではなく、補正精度を高
めるために他の式を用いてもよいの勿論である。
る位置データの位相誤差を補正することができるレゾル
バの位相誤差補正装置及び方法を得ることができる。特
に、本発明によれば、予め測定したロータの特定の回転
速度における位置データに含まれる位相誤差とロータの
回転速度と回転方向とに基いて各回転速度において発生
する位相誤差を減少させるための位相誤差補正データを
生成し、この位相誤差補正データに基づいてレゾルバか
ら出力される位置データを補正するため、少ない測定デ
ータで、各回転速度における位相誤差を補正することが
できる利点がある。
形態の一例の構成を示す図である。
誤差補正データを位置データに加算したときの位相誤差
を示しており、(B)は回転速度が680r.p.m.のとき
に用いる位相誤差補正データを回転速度が4200r.p.
m.のときのレゾルバからの位置データに加算したときの
位相誤差を示しており、(C)は回転速度が4200r.
p.m.のときのレゾルバからの位置データを図1の実施の
形態で補正したときの位相誤差を示している。
R03S2113Aの製品番号で製造販売するレゾルバの
ロータを1000r.p.m.,2000r.p.m.3000r.p.
m.,4000r.p.m.,4500r.p.m.で回転させたとき
に、ステータ巻線から出力される位置データに含まれる
位相誤差をそれぞれ示している。
Claims (5)
- 【請求項1】 レゾルバから出力される位置データの位
相誤差を補正するレゾルバの位相誤差補正装置であっ
て、 前記レゾルバの回転角度を検出して電気角として出力す
る回転角度検出手段と、 前記レゾルバの前記ロータの回転速度を検出する回転速
度検出手段と、 前記レゾルバの前記ロータの回転方向を検出する回転方
向検出手段と、 予め測定した前記ロータの特定の回転速度における前記
位置データに含まれる位相誤差と、前記回転速度検出手
段から得た前記ロータの回転速度と、前記回転方向検出
手段から得た前記ロータの前記回転方向と、前記回転角
度検出手段により検出した回転角度とに基いて各回転速
度において発生する位相誤差を減少させるための位相誤
差補正データを生成する補正データ生成手段と、 前記位置データを前記位相誤差補正データに基づいて前
記位置データに含まれる位相誤差を補正する手段とを具
備してなるレゾルバの位相誤差補正装置。 - 【請求項2】 レゾルバから出力される位置データの位
相誤差を補正するレゾルバの位相誤差補正装置であっ
て、 前記レゾルバの回転角度を検出して電気角として出力す
る回転角度検出手段と、 前記レゾルバの前記ロータの回転速度を検出する回転速
度検出手段と、 前記レゾルバの前記ロータの回転方向を検出する回転方
向検出手段と、 予め測定した前記ロータの特定の回転速度における前記
位置データに含まれる位相誤差と、前記回転速度検出手
段から得た前記ロータの回転速度と、前記回転方向検出
手段から得た前記ロータの前記回転方向と、前記回転角
度検出手段により検出した回転角度とに基いて各回転速
度において発生する位相誤差を減少させるための位相誤
差補正データを生成する補正データ生成手段と、 前記回転角度に前記位相誤差補正データを加算して前記
回転角度に含まれる位相誤差を補正する加算手段とを具
備してなるレゾルバの位相誤差補正装置。 - 【請求項3】 前記補正データ生成手段は、前記位相誤
差補正データαをα=(V/VO)×Hn×Pn×sin(nθ
+ρn)の式により求めて出力するように構成されている
(但しVは回転速度、VOは前記特定の回転速度、Hnは
機械角で360°の間における位相誤差がnサイクルの
場合における回転方向が正回転のときと逆回転のときに
異なる値となる係数、Pnは機械角で360°の間にお
ける位相誤差がnサイクルの場合における予め測定した
前記位相誤差の最大振幅値、θは前記ロータの回転角の
電気角であり、ρnは機械角で360°の間における位
相誤差がnサイクルの場合における位相を合わせるため
の係数である)請求項2に記載のレゾルバの位相誤差補
正装置。 - 【請求項4】 前記補正データ生成手段は、前記位相誤
差補正データαのHn×Pn×sin(nθ+ρn)の値を予めメ
モリに記憶している請求項3に記載のレゾルバの位相誤
差補正装置。 - 【請求項5】 レゾルバから出力される位置データの位
相誤差を補正する方法であって、 前記レゾルバのロータの特定の回転速度における前記位
置データに含まれる位相誤差を測定し、 測定した前記位相誤差と、前記ロータの回転速度、回転
方向及び回転角度とに基いて、各回転速度において発生
する位相誤差を減少させるための位相誤差補正データを
作り、 前記ロータの回転速度、回転方向及び回転角度を検出し
て、検出した回転速度と回転方向と回転角度に応じた前
記位相誤差補正データを前記位置データに加算して各回
転速度における位相誤差を補正することを特徴とするレ
ゾルバの位相誤差補正方法。
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JP2000302527A JP3665733B2 (ja) | 1999-09-30 | 2000-10-02 | レゾルバの位相誤差補正方法及び装置 |
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JP28010399 | 1999-09-30 | ||
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Publication Number | Publication Date |
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