JP3060525B2 - レゾルバ装置 - Google Patents
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Description
バ装置に関する。
ステータ歯間の空隙中のリラクタンスがロータ鉄心位置
により変化し、ロータ鉄心1回転でリラクタンス変化の
基本波成分が1周期となる構造のステータとロータを持
ち、前記リラクタンス変化を検出することにより回転角
度位置又は回転速度を検出する2極バリアブルリラクタ
ンス型レゾルバにおいて、3相交流励磁巻線と出力巻線
をそれぞれ別に持つ3個のステータ歯を120゜間隔で設
け、各相ステータ歯の180゜対称位置に同様の励磁巻線
と逆向きの出力巻線を持つステータ歯を設けてA組のス
テータ歯とし、これらの6個のA組のステータ歯に対し
各々90゜ずれた位置に6個のA組と同様な巻線を持つB
組のステータ歯を設けたことを特徴とするレゾルバが知
られている(特願平1−218344号公報)。このレゾルバ
装置では、各出力巻線からの出力信号を合成した出力電
圧と各励磁巻線に印加される励磁電圧の位相差(θ+π
/4)を検出し、−π/4の位置に基準点を置くことによ
り、ロータの回転角度位置θが検出される。
歯には、磁界を形成するための励磁巻線と、ロータ位置
により回転角度分だけ位相変調された出力信号を検出す
るための出力巻線の2種類の巻線が巻回されているの
で、巻線のための広いスペースが必要であると共に、前
記各ステータ歯において前記2種類の巻線間を絶縁する
必要があるという問題点がある。
たもので、ステータの各相の磁極に巻回される巻線のた
めのスペースを小さくすることができると共に、巻線間
を絶縁する必要のないレゾルバ装置を提供することを目
的としている。
ステータ鉄心の空隙中のリラクタンスがロータ鉄心位置
により変化するロータとステータから成るレゾルバを備
え、前記リラクタンス変化を検出することにより回転角
度位置又は回転速度を検出するレゾルバ装置において、
前記レゾルバは、ロータ鉄心の1回転でリラクタンスの
基本波成分が1周期となる構造の単極レゾルバを備え、
前記ステータは、120゜間隔で配置された少なくとも3
相の磁極と、該各磁極に巻回された1種類の巻線とを有
し、且つ前記各巻線に通電して前記各磁極を励磁する励
磁手段と、前記各巻線に流れる電流値を検出する電流検
出手段とが設けられ、該検出された電流値を用いて回転
角度位置又は回転速度を検出するように構成されている
ものである。
前記レゾルバは、前記単極レゾルバに加え、少なくとも
3相の磁極及び各磁極に巻回された1種類の巻線を有す
るステータを備え、ロータ鉄心1回転でリラクタンスの
基本波成分が複数周期となる構造の多極レゾルバを備
え、且つ検出された前記単極レゾルバ及び多極レゾルバ
の各巻線の前記電流値を用いて回転角度位置又は回転速
度を検出するレゾルバ・ディジタル変換器が設けられて
いるものである。
された1種類の各巻線に流れる電流値を検出し、この検
出された電流値を用いて回転角度位置又は回転速度が検
出される。
成図である。
トルクモータ2(メガトルクは登録商標)の回転子にロ
ータが夫々接続された単極レゾルバ3及び多極レゾルバ
4と、該各レゾルバ3,4の巻線に励磁信号を与えると共
に、各レゾルバ3,4の巻線に流れる電流値を検出し、こ
の検出した電流値を用いてデジタル位置信号φ及びアナ
ログ速度信号を検出するサーボドライバ5と、該サーボ
ドライバ5から出力されるデジタル位置信号φからメガ
トルクモータ2の回転角度位置を演算してその位置信号
を出力するマイクロコンピュータ等の制御手段(CPU)
6とが設けられている。
リアブルリラクタンス形レゾルバであり、ロータ鉄心30
aとステータ鉄心31aの空隙32中のリラクタンスがロータ
鉄心30aの位置により変化し、ロータ鉄心30aの1回転で
リラクタンス変化の基本波成分が1周期となる構造のロ
ータ30とステータ31を備えているものである。即ち、ロ
ータ30の内径中心O1はステータ31の内径中心と一致して
いるが、ロータ30の外径中心O2がその内径中心O1から一
定の偏心量Aだけ偏心するようにロータ鉄心30aの肉厚
を変化させてあり、これによって前記リラクタンスが上
述したようにロータ鉄心30aの位置により変化する。
相及びC相の3双の磁極と、該A相、B相及びC相に対
して夫々180゜ずれた所に配置された相、相及び
相の磁極とが配置されている。これら各相には、夫々3
つの磁極が配置されており、全部で18個の磁極331〜33
18がステータ31に設けられている。各磁極331〜3318に
は、1種類の巻線C1〜C18が巻回されている。そして、
第2図に示すように、A相の3本の巻線C1,C2,C3は直列
に接続されており、他の各相の3本の巻線もA相と同様
に直列に接続されている。また、A相の3本の巻線C1〜
C3は、共通端子34と電流検出用抵抗R1の一端との間に接
続されている。他の各相の3本の巻線も、A相と同様に
共通端子34と電流検出用抵抗R2〜R6の一端との間に夫々
接続されている。R1〜R6の各他端は内部でアースされて
いる。
ある周波数の正弦波が励磁信号として印加されると、ロ
ータ30が1回転する間に、A相、B相及びC相の各巻線
からは、各相毎に120゜ずつ位相のずれた1サイクルの
交流信号で、前記リラクタンス変化に応じて電流値が変
化した単極レゾルバ信号が、相、相及び相の各巻
線からは、A相、B相及びC相の信号に対し夫々180゜
位相のずれた単極レゾルバ信号が夫々出力される。
のロータ40とステータ41とを有し、該ロータ40の外径中
心はステータ41の内径中心と一致している。ロータ40の
外周面には、多数(例えば150個)の突極状の歯40aが形
成されている。ステータ41の内周部には、A相、B相及
びC相の各磁極が所定の間隔で交互に配置されており、
各相の磁極には巻線CA,CB,CCが夫々巻回されている。ス
テータ41の内周面には、各相が120゜ずつ電気角でずれ
るように、多数(例えば、ロータ40の歯40aが150個の場
合には144個)の突極状の歯が形成されている。各相の
巻線CA,CB,CCは、第5図に示すように、共通端子42と電
流検出用抵抗RA,RB,RCの一端との間に夫々接続されてい
る。RA,RB,RCの他端はアースされている。
ある周波数の正弦波が励磁信号として印加されると、ロ
ータ40が1回転する間に、3相の各相毎に150サイクル
の交流信号が多極レゾルバ信号として前記各巻線CA,CB,
CCから出力される。
出力する発振器50と、アンプ51とを有し、該アンプ51で
増幅された正弦波が励磁信号として前記単極レゾルバ3
及び多極レゾルバ4の各共通端子34及び42に同時に印加
される。また、このサーボドライバ5は、2つの電流/
電圧変換器52,53と、減算器54と、2つの3/2相変換器5
5,56と、アナログスイッチ57と、レゾルバ・ディジタル
変換器(RDC)58と、移相器59とを有している。
有し、単極レゾルバ3のA相、B相、C相、相、相
及び相の各巻線に流れる電流信号を電流検出用抵抗R1
〜R6により電圧信号に変換するものである。具体的に
は、この変換器52から、下記の電圧信号が減算器54に出
力される。A相信号は第6図(a)で、相信号は第6
図(b)で夫々示されている。
電圧信号を3相の単極レゾルバ信号(ABS信号)として3
/2相変換器55に出力するようになっている。
を有し、多極レゾルバ4のA相、B相及びC相の各巻線
に流れる電流信号(3相の交流信号)を電流検出用抵抗
RA,RB,RCにより電圧信号に変換し、この電圧信号を3相
の多極レゾルバ信号(INC信号)として3/2相変換器56に
出力するものである。
のABS信号を、2相の信号(下記のcos信号及びsin信
号)に変換し、この2相の信号をアナログスイッチ57に
出力するようになっている。cos信号は第7図(a)
で、sin信号は第7図(b)で夫々示されている。
で、電流/電圧変換器53から出力される前記3相の多極
レゾルバ信号(INC信号)を2相の信号(cos信号及びsi
n信号)に変換し、この2相の信号をアナログスイッチ5
7に出力するようになっている。
より切り換わるスイッチで、ドライバ電源投入時には3/
2相変換器55から2相の信号を選択して通し、その後3/2
相変換器56からの2相の信号を選択して通すようになっ
ている。
を遅らせ、前記ABS又はINCの各cos信号及びsin信号のう
ちのキャリア信号の位相と同期させたRef信号(sinω
t)をレゾルバ・ディジタル変換器58に出力するもので
ある。
ディジタル信号に変換するもので、一般に市販されてい
るものである。この変換器58として、例えば12ビット仕
様のものを用いると、前記2相のABS信号は、4096(パ
ルス/ロータ1回転)のディジタル位置信号φに変換さ
れる。即ち、この位置信号φは、単極レゾルバ3のロー
タ30が1回転する間に、0から4095までカウントアップ
されたディジタル値(第9図(b)を参照)となる。
8の場合、4096×150(前記突極状の歯40aの数)=61440
0(パルス/ロータ1回転)のディジタル位置信号φに
変換される。即ち、この位置信号φは、多極レゾルバ4
のロータ40が1回転する間に、0から4095までのカウン
トアップが150回されたディジタル値(第9図(a)を
参照)となる。
図に示すように、高速sin/cos乗算器81と、減算器82
と、エラーアンプ83と、同期整流器84と、積分器85と、
電圧/周波数変換器86と、カウンター87と、D/A変換器8
8とを有している。
os信号及びsin信号を、 cos信号=cosθ×sinωt sin信号=sinθ×sinωt とすると、 cosθ×sinωt×cosφの乗算、及び sinθ×sinωt×sinφの乗算を行ない、前者の乗算
値を減算値82のプラス側入力端子に、後者の乗算値をそ
のマイナス側入力端子に夫々出力するようになってい
る。ここで、cosφ及びsinφは、カウンター87のカウン
ト値φがD/A変換器88で2相のアナログ信号に変換され
た信号である。
nωt×sin(θ−φ)の減算を行なう。
流器84に入る。該同期整流器84には、前記移相器59から
Ref信号(sinωt)が入力されているので、該同期整流
器84からは、sin(θ−φ)の信号が積分器85に出力さ
れるようになっている。
ナログ速度信号を不図示の表示手段に出力するようにな
っている。
の電圧値に応じた周波数のパルス列をカウンター87に出
力するものである。
出力されるパルスをカウントする。
n/con乗算器81からD/A変換器88までのサーボ系が、sin
(θ−φ)=0となるように、即ちθ=φとなるように
追従するトラッキング型の信号処理部を採用しており、
θ=φとなったときのカウンター87のカウント値をディ
ジタル位置信号φとして出力するようになっている。
号及びsin信号がレゾルバ・ディジタル変換器58でディ
ジタル変換されたディジタル位置信号φの値をabsと
し、前記INCのcos信号及びsin信号が変換器58でディジ
タル変換されたディジタル位置信号φの値をincとする
と、 abs×150+(2048−inc)+offset値 の演算を行って回転角度位置を算出するようになってい
る。
回転すると、単極レゾルバ3のA相、B相、C相、
相、相及び相の各巻線には、その回転角度位置θに
応じたリラクタンス変化が電流値の変化として表された
電流が流れ、この6つの電流信号が電流/電圧変換器52
により電圧信号に変換され、A相、B相、C相、相、
相及び相の前記各信号が該変換器52から減算器54に
出力される。該変換器52は、上記減算を行ない、前記
〜の電圧信号を3相のABS信号として3/2相変換器55に
出力する。該3相のABS信号が、3/2相変換器55により、
2相のcos信号及びsin信号に変換され、この2相のABS
信号がアナログスイッチ57に出力される。
回転角度位置θに応じたサイクルの交流信号がA相、B
相及びC相の3相の各相毎に出力され、この3相の交流
信号が電流/電圧変換器53により電圧信号に変換され、
さらに、この3相の交流信号が3/2相変化器で2相のcos
信号及びsin信号に変換され、この2相のINC信号がアナ
ログスイッチ57に出力される。
2相変換器55からの2相のABS信号を選択して通し、その
後3/2相変換器56からの2相のINC信号を選択して通す。
に入力されたとき、該変換器58は、この2相のABS信号
(cos信号及びsin信号)を上述したようにディジタル変
換してディジタル位置信号φを制御手段6に出力する。
このときのφの値がabsである。
たとき、該変換器58は、この2相のINC信号(cos信号及
びsin信号)を上述したようにディジタル変換してディ
ジタル位置信号φを制御手段6に出力する。このときの
φの値がincである。
×150+(2048−inc)+offset値の演算を行ない、回転
角度位置θを算出する。
θ検出の分解能は、以下の通りである。
で、 多極レゾルバ4のロータ40の突極状の歯40aが150個の
とき、分解能は614400(パルス/1回転); 突極状の歯40aが120個のとき、分解能は491520(パル
ス/1回転); 突極状の歯40aが100個のとき、分解能は409600(パル
ス/1回転)となる。
の場合には、分解能は12ビット仕様の場合の4倍にな
る。
て、A相、B相、C相、相、相及び相の各相に
は、夫々3つの磁極が配置されており、且つA相、B相
及びC相に対して夫々180゜ずれた所に配置された
相、相及び相の磁極が配置されている構造により、
該レゾルバ3のロータ30の外径形状の製造誤差等による
悪影響を受けにくく、その分だけ回転角度位置の検出精
度が向上する。なお、前記各相の磁極の数は3つに限ら
れず、その数は例えば2つであってもよい。
タル変換器58では、その内部のサーボ系として、上述し
たようなトラッキング型の信号処理部を採用しているの
で、ディジタル変換の高精度化を容易に図ることができ
る。
構造にしてあるが、これを6相構造にしてもよい。
に係るレゾルバ装置によれば、ステータの各相の磁極に
巻回された1種類の各巻線に流れる電流値を検出し、こ
の検出された電流値を用いて回転角度位置又は回転速度
が検出される。従って、ステータの各相の磁極に巻回さ
れる巻線のためのスペースを小さくすることができると
共に、巻線間を絶縁する必要がなく、これによって、製
造工数及び製造コストを削減できる。
分が1周期となる構造の単極レゾルバを備えているの
で、ロータとステータとの間の絶対的な位置関係である
回転角位置を検出することができる。
方のレゾルバから得られた電流値に基づき、回転角度位
置や回転速度を検出するので、高分解能な回転角度位置
を検出することができる。
れる単極レゾルバを示す断面図、第2図は同レゾルバの
磁極に巻回された巻線の結線図、第3図は本発明の一実
施例に係るレゾルバ装置を示す概略構成図、第4図は同
レゾルバ装置に使用される多極レゾルバを示す断面図、
第5図は同レゾルバの磁極に巻回された巻線の結線図、
第6図(a),(b)は単極レゾルバのA相相の各巻
線から得られる電流信号を夫々電圧信号に変換したA相
信号,相信号を示す波形図、第7図(a),(b)は
単極レゾルバから得られる3相のレゾルバ信号を2相の
信号に変換したcos信号,sin信号を夫々示す波形図、第
8図はレゾルバ・ディジタル変換器を示す概略構成図、
第9図(a)はディジタル変換された多極レゾルバ信号
を示すグラフ、第9図(b)はディジタル変換された単
極レゾルバ信号を示すグラフである。 1……レゾルバ装置、3……単極レゾルバ(レゾル
バ)、30……ロータ、30a……ロータ鉄心、31……ステ
ータ、31a……ステータ鉄心、331〜3318……磁極、C1〜
C18……巻線、50……発振器(励磁手段)、52……電流
/電圧変換器(電流検出手段)、58……レゾルバ・ディ
ジタル変換器。
Claims (2)
- 【請求項1】ロータ鉄心とステータ鉄心の空隙中のリラ
クタンスがロータ鉄心位置により変化するロータとステ
ータから成るレゾルバを備え、前記リラクタンス変化を
検出することにより回転角度位置又は回転速度を検出す
るレゾルバ装置において、 前記レゾルバは、ロータ鉄心の1回転でリラクタンスの
基本波成分が1周期となる構造の単極レゾルバを備え、 前記ステータは、120゜間隔で配置された少なくとも3
相の磁極と、該各磁極に巻回された1種類の巻線とを有
し、且つ 前記各巻線に通電して前記各磁極を励磁する励磁手段
と、 前記各巻線に流れる電流値を検出する電流検出手段とが
設けられ、該検出された電流値を用いて回転角度位置又
は回転速度を検出するように構成されていることを特徴
とするレゾルバ装置。 - 【請求項2】前記レゾルバは、前記単極レゾルバに加
え、少なくとも3相の磁極及び各磁極に巻回された1種
類の巻線を有するステータを備え、ロータ鉄心1回転で
リラクタンスの基本波成分が複数周期となる構造の多極
レゾルバを備え、且つ 検出された前記単極レゾルバ及び多極レゾルバの各巻線
の前記電流値を用いて回転角度位置又は回転速度を検出
するレゾルバ・ディジタル変換器が設けられていること
を特徴とする請求項1記載のレゾルバ装置。
Priority Applications (2)
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US07/786,506 US5189353A (en) | 1990-11-02 | 1991-11-01 | Resolver system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2298473A JP3060525B2 (ja) | 1990-11-02 | 1990-11-02 | レゾルバ装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH04169816A JPH04169816A (ja) | 1992-06-17 |
JP3060525B2 true JP3060525B2 (ja) | 2000-07-10 |
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ID=17860162
Family Applications (1)
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JP2298473A Expired - Lifetime JP3060525B2 (ja) | 1990-11-02 | 1990-11-02 | レゾルバ装置 |
Country Status (2)
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JP (1) | JP3060525B2 (ja) |
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