JP4034690B2 - ２重化バリアブルリラクタンスレゾルバおよびそれを用いた複速度レゾルバシステム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、バリアブルリラクタンスレゾルバ（以下、「ＶＲレゾルバ」という）を信頼性を向上するために２重に冗長化し、複速度レゾルバシステムとしても機能させるようにした２重化バリアブルリラクタンスレゾルバおよびそれを用いた複速度レゾルバシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に機器の安全性や信頼性を向上するために、冗長化手段が採用されている。回転検出センサ、特にレゾルバにおいても例えば下記特許文献１に示されるように冗長化手段が採用されている。
【０００３】
下記特許文献１では、主幹制御器として２個のレゾルバを２重に冗長化するように構成し、どちらか一方のレゾルバに異常が発生した場合、異常が発生したレゾルバを制御系から開放し、残りのレゾルバにより主幹制御器としての機能を継続させるように構成されている。しかし、下記特許文献１では、２個のレゾルバを組み込む構造が不明であり、それに伴って２個のレゾルバの同期運転動作等の制御態様も不明である。
【０００４】
まず、従来のレゾルバの構成を示す。図７は従来のレゾルバの代表的な構成図である。図７（ａ）は従来のレゾルバの上面図、図７（ｂ）は図７（ａ）の側面図である。
【０００５】
図７のステータ巻線１０１は、ステータヨーク１０２上に設けた各磁極に渡り部ツメ部分１０３を介して順次連続的に形成される。前記ステータ巻線１０１の端部は、コネクタ部１０４にまとめて結線される。ロータ１０５の突極は、ステータ巻線１０１の出力信号の振幅がロータ１０５の位置に応じて全円周を１周期とするＳＩＮ波形で変化するように、ギャップパーミアンスの円周方向の位置に対する変化が適切になるような形状に構成されている。ロータ１０５の突極はこの例では７ある。
【０００６】
前記特許文献１には示されていないレゾルバの構造および配置を示すものとして例えば次の特許文献２がある。
【０００７】
冗長化手段の基本構造は下記特許文献２中の図５に示すように、軸方向に離間して設けた２個のステータにそれぞれ同一構成のレゾルバコイルを設ける構造を採用する。この構造をモータ内に組み込んだ例を図６に示す。
【０００８】
図６は従来の２重化レゾルバシステムの説明図である。図６（ａ）は従来の２重化レゾルバをモータに組み込んだ冗長化例の断面図、図６（ｂ）は従来の２重化レゾルバを用いた冗長化システムの概略図、図６（ｃ）は従来の２重化レゾルバの構成図、図６（ｄ）は従来のギヤ機構を備える２重化レゾルバを用いた複速度レゾルバシステムの概略図、図６（ｅ）は２重化レゾルバの出力信号の関係を説明する説明図である。
【０００９】
図６（ａ）では、モータのケーシング１０６内に、図の右側から左側に向けて、モータ構造、第２（Ｎｏ．２）レゾルバ構造、第１（Ｎｏ．１）レゾルバ構造が並設されている。ケーシング１０６の中央には軸受け１０７を介して回転軸１０８が挿通されている。回転軸１０８に、図の右側から左側に向けて、モータのロータ１０９、Ｎｏ．２のＶＲレゾルバのロータ１１０、およびＮｏ．１のＶＲレゾルバのロータ１１１が離間して設けられている。一方、ケーシング１０６には、前記各ロータ１０９、１１０、１１１に対向して、図の右側から左側に向けて、モータのステータ１１２、Ｎｏ．２のＶＲレゾルバのステータ１１３、およびＮｏ．１のＶＲレゾルバのステータ１１４が離間して設けられている。
【００１０】
図６（ａ）の両レゾルバを用いて冗長化システムを組むと図６（ｂ）に示すようになる。Ｎｏ．１ＶＲレゾルバとＮｏ．２ＶＲレゾルバは同じ構造を有する。ロータも同じ構造であり、その軸倍角は任意ｎＸのものが採用可能である。
【００１１】
前記軸倍角は、ロータの１回転で１周期のＳＩＮ波電圧を発生することができるとき「１Ｘ」と表すと定義されている。例えば、軸の１回転（３６０°）の間に、ステータ２次巻線の出力ｓｉｎ信号のｎ（任意整数）サイクル分が出力される場合をｎＸと表す。
【００１２】
ステータコイルは、種々の方式があり、例えば、１相励磁、２相出力の場合、１次巻線としてのＲｅｆ（参照）巻線１２１、１２１’、９０°の位相差をもって配置された２つの２次巻線としてのＳＩＮ巻線１２２、１２２’、ＣＯＳ巻線１２３、１２３’からなる。Ｒｅｆ巻線１２１、１２１’にはＲｅｆ信号（参照信号）としてｓｉｎωｔの信号を入力する。ＳＩＮ巻線１２２、１２２’およびＣＯＳ巻線１２３、１２３’には、それぞれロータ回転角θに応じて変調された出力信号ｓｉｎωｔｓｉｎθ、ｓｉｎωｔｃｏｓθが得られる。
【００１３】
Ｒ／Ｄコンバータ１２４、１２４’は、例えば、（図示しない）電圧制御発振器により制御される基準回転角φに応じた信号ｓｉｎφ、ｃｏｓφとロータ回転角θを含んだレゾルバ出力信号とから、ｓｉｎ（θ−φ）を算出し、その位相差（θ−φ）をゼロとするようにφに相当するカウント値を増減するＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ Ｌｏｃｋｅｄ Ｌｏｏｐ）制御を行う。その際、ＰＬＬ制御が収束している状態、すなわち（θ−φ）＝０の状態でのφを、ロータ回転角θの値として検出、出力する。
【００１４】
図６（ｂ）の、第１（Ｎｏ．１）レゾルバのＲ／Ｄコンバータ１２４の出力と、第２（Ｎｏ．２）レゾルバのＲ／Ｄコンバータ１２４’の出力とは比較器１２５で比較され、比較器１２５の偏差が所定範囲内に収まらないときには故障と判断される。
【００１５】
また、上述のレゾルバやＲ／Ｄコンバータ１２４、１２４’の異常検出を行うために、レゾルバの出力信号の参照信号成分を除去し、参照信号を振幅変調している変調信号ｓｉｎθ、ｃｏｓθを取り出す検波が行われる。これら２つの変調信号の間には、正常時において基本的にｓｉｎ2θ＋ｃｏｓ2θ＝１なる関係が成立する。そこで、検波により取り出したｓｉｎθ、ｃｏｓθの二乗和を計算し、当該二乗和が所定の閾値を下回るような変動が生じることにより、レゾルバ出力信号の異常を検知することもできる。
【００１６】
この従来例も精査すると問題があり、同じ特許文献２中には、さらに、軸方向に離間して設けた２個のステータにそれぞれ同一構成のレゾルバコイルを設けると軸方向の長さが長くなるという欠点を解消するための手段が一応述べられている。図６（ｃ）に示す手段では、レゾルバコイル１３０は１個の輪状ステータ１３１に設けた第１系統目レゾルバコイル１３２と第２系統目レゾルバコイル１３３とからなる少なくとも２重系で構成する。前記２重系をなす第１系統目レゾルバコイル１３２および第２系統目レゾルバコイル１３３は、前記輪状ステータ１３１上において９０°毎に区切られて設けられ、かつ、前記輪状ステータ１３１上において１８０°異なる対向位置に設けられている。
【００１７】
第１、第２系統目レゾルバコイル１３２、１３３は、２重冗長系を構成するもので、この輪状ステータ１３１を例えば自動車のエンジンの発電機に装着し、発電機の回転軸にロータ１３４を接続し、この発電機の回転状態を第１系統目レゾルバコイル１３２で周知のように電圧変化として検出し、万一この第１系統目レゾルバコイル１３２が断線等で故障した場合には、例えば、周知の切換器で第２系統目レゾルバコイル１３３に切換えて回転検出動作を継続することができる。
【００１８】
一方、上記２重化レゾルバの構成は、安全性や信頼性のためだけではなく、レゾルバ分野においては、複速度検出器として採用される構成でもある。
【００１９】
複速度検出器としては、種々の態様のものが提案されている。このうち、占有スペースの点から例えば下記特許文献３に示すものが提案されている。
【００２０】
下記特許文献３では、一体型多極複速度回転検出器において、ケーシング内に互いに異なる回転速度信号を出力する複数のレゾルバを設け、前記複数のレゾルバを同じくケーシング内に設けられたギヤ結合部により任意のギヤ比で相互結合するように構成されている。
【００２１】
図６（ｄ）は従来の複速度レゾルバの概略図である。図６（ｄ）に示すように、回転軸１４１に直結されたレゾルバ１（１４２）の出力は、任意軸倍角ｎＸのｎＸレゾルバ信号となり、前記回転軸１４１に対して回転軸１４１の回転数を１／ｎにおとすギヤ結合部となるギヤ機構１４４を介して接続されたレゾルバ２（１４３）の出力は、軸倍角１Ｘの１Ｘレゾルバ信号となる。前記各レゾルバ信号を例示すると図６（ｅ）のようになる。図６（ｅ）は、入力軸ｎ回転（機械角）に対するレゾルバ出力、この場合はＳＩＮ波出力を表し、軸倍角１ＸレゾルバのＳＩＮ信号波形と軸倍角ｎＸレゾルバ（ｎ＝２の場合）のＳＩＮ信号の関係を示す。
【００２２】
【特許文献１】
特開２００１−１９７６１０号公報
【００２３】
【特許文献２】
特開２０００−０１８９６８号公報
【００２４】
【特許文献３】
実開平０３−００２２６２号公報
【００２５】
【発明が解決しようとする課題】
上記特許文献１では、レゾルバを２個用いるので、収納空間がその分大きくなる問題があると共に、２個のレゾルバの同期動作等の制御が困難になる問題があった。
【００２６】
上記特許文献２では、両レゾルバのステータ巻線の巻範囲が共通に規定されるため、両レゾルバの軸倍角を相互に変えることが不可能となる問題があった。
【００２７】
前記特許文献３では、ギヤ結合部を有するため、機械加工誤差が必ず発生し、また、軸の繋ぎ目にギヤ結合部が設けられるので、その分だけ必ず軸方向長さが長くなる問題があった。
【００２８】
本発明の目的は、上記問題点に鑑み、バリアブルリラクタンスレゾルバを信頼性を向上するために２重に冗長化し、複速度レゾルバとしても機能させるようにした２重化バリアブルリラクタンスレゾルバおよびそれを用いた複速度レゾルバシステムを提供することにある。
【００２９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、下記の解決手段を採用する。
【００３０】
軸倍角１ＸのＶＲレゾルバのステータ磁極毎に設ける２次巻線の数（この場合磁極数と同じ）とその２次巻線の順番に応じた出力の関係が、軸倍角ｎＸのＶＲレゾルバにおいても、軸倍角１Ｘ分毎のステータ磁極毎に設ける２次巻線の数（この場合磁極数と同じ）とその２次巻線の順番に応じた出力の関係として成り立つとすると、前記関係が軸倍角ｎＸ分全てに成り立つものといえる。
【００３１】
そうとすると、前記関係にある２重化バリアブルリラクタンスレゾルバを用いて、対応するステータ磁極に設けた２次巻線の出力を比較することにより、前記両レゾルバの信頼性および安全性を検証することができる。また、軸倍角の異なる２重化バリアブルリラクタンスレゾルバを用いることにより、アブソリュートデジタル回転角信号を求めることができる。具体的には、以下のようになる。
（１）２重化バリアブルリラクタンスレゾルバにおいて、軸倍角１ＸのＶＲレゾルバと軸倍角ｎＸのＶＲレゾルバを同軸に設け、前記軸倍角ｎＸのＶＲレゾルバの１Ｘ分のステータ磁極の数を前記軸倍角１ＸのＶＲレゾルバのステータ磁極の数と同じにし、前記軸倍角ｎＸのＶＲレゾルバの１Ｘ分のステータ磁極に設けた２次巻線の出力を前記軸倍角１ＸのＶＲレゾルバの対応するステータ磁極に設けた２次巻線の出力と同じにしたことを特徴とする。
（２）前記（１）記載の２重化バリアブルリラクタンスレゾルバにおいて、前記各ＶＲレゾルバ毎のすべての２次巻線の巻回数をそれぞれ同じ巻回数にし、前記両ＶＲレゾルバのロータの形状を、両ＶＲレゾルバの対応するステータ磁極に設けた２次巻線の出力が同じになるように、形成したことを特徴とする。
（３）前記（１）又は（２）記載の２重化バリアブルリラクタンスレゾルバにおいて、前記両ＶＲレゾルバを同軸状態に積み重ねたとき、前記両ＶＲレゾルバのステータ磁極は同じ磁極位置に重ならないようにずらして設けたことを特徴とする。
（４）前記（３）記載の２重化バリアブルリラクタンスレゾルバにおいて、前記両ＶＲレゾルバのステータ磁極は同じ磁極位置に重ならないように互いに１磁極づつずらして設けたことを特徴とする。
（５）前記（３）記載の２重化バリアブルリラクタンスレゾルバにおいて、前記両ＶＲレゾルバのステータ磁極は同じ磁極位置に重ならないように機械角で９０°分の範囲づつ互い離間して設けたことを特徴とする。
（６）前記（１）乃至（５）のいずれか１項記載の２重化バリアブルリラクタンスレゾルバにおいて、前記両ＶＲレゾルバの各ロータは、同軸に設けられることを特徴とする。
（７）複速度レゾルバシステムにおいて、各ロータの１回転に応じて求まる前記（１）乃至（６）のいずれか１項記載の前記１ＸＶＲレゾルバおよび前記軸倍角ｎＸのＶＲレゾルバとの出力を、レゾルバ・デジタルコンバータにより三角波信号に変換し、測定時の両ＶＲレゾルバの出力値を元にして前記三角波信号から回転角を求めることを特徴とする。
【００３２】
【発明の実施の形態】
本発明の２重化ＶＲレゾルバについて実施の形態を図に基づいて以下詳細に説明する。順番は、（１）まず軸倍角の異なる２個のレゾルバを用いて冗長化手段が構成できることを説明し、（２）さらに自動巻を考慮した２重化の為のステータ構成、（３）同じく自動巻を考慮した２重化の為のロータ構成を説明し、最後に（４）複速度レゾルバを構成できることを説明する。
（１）軸倍角の異なる２個のレゾルバを用いて冗長化手段が構成できる説明：
（第１実施例）
図１は本発明の第１実施例の２重化ＶＲレゾルバにおけるそれぞれのレゾルバの断面図である。
【００３３】
２重化ＶＲレゾルバは、基本的に、軸倍角１ＸのＶＲレゾルバと軸倍角ｎＸのＶＲレゾルバ（但し、ｎは１以外の任意自然数）の組み合わせで構成する。
【００３４】
図１（ａ）は、軸倍角１ＸのＶＲレゾルバ、図１（ｂ）は、軸倍角ｎＸの例示としての軸倍角４ＸのＶＲレゾルバの断面図である。
【００３５】
図２は、ロータ形状（ステータ磁極面からロータ外側面までの距離を表す：実質的にはロータとステータ間のギャップパーミアンスを意味する）と磁極の関係を示す概略図である。図２（ａ）は前記図１（ａ）におけるロータ形状と磁極の関係を示す概略図であり、図２（ｂ）は前記図１（ｂ）におけるロータ形状と磁極の関係を示す概略図である。
【００３６】
軸倍角１ＸのＶＲレゾルバのステータ磁極１１毎に設ける２次巻線１２の数（この場合磁極数と同じ）とその２次巻線１２の順番（ロータの回転方向）に応じた出力の関係が、軸倍角ｎＸのＶＲレゾルバにおいても、軸倍角１Ｘ分毎のステータ磁極１１毎に設ける２次巻線１２の数（この場合磁極数と同じ）とその２次巻線１２の順番に応じた出力の関係として成り立つとすると、前記関係が軸倍角ｎＸ分全てに成り立つものといえる。
【００３７】
便宜上、すべてのステータ磁極１１の２次巻線１２の巻回数を同じとして考える。之に伴って、ステータ磁極１１面からロータ１３外側面までの距離を表す図２の「ロータ形状」の値に比例してステータ磁極１１の２次巻線１２の出力が求まるものとする。
【００３８】
前記図１（ａ）のロータ形状は、基本的には、軸倍角１Ｘ（１極）形状が採用される。前記図１（ａ）のロータ形状は、左右対称な任意形状、例えば楕円形に形成する。
【００３９】
図１（ａ）に示すように、通常のＶＲレゾルバは、軸倍角１Ｘの場合、４個のステータ磁極１１でレゾルバ信号を作ることが可能である。ステータ磁極１１の数は他方の軸倍角の大きなレゾルバにおいて実用上配置できる磁極数との兼ね合いできまる。
【００４０】
図２（ａ）に示す、図１（ａ）の各ステータ磁極１１の位置に対応するロータ形状の値を、比較の対象とすると、これと同じものを他方のレゾルバから出力することができれば、比較が可能となる。
【００４１】
そこで、図１（ｂ）のステータ磁極の数および位置並びにロータ形状を図２（ａ）の関係に設定する。
【００４２】
具体的には、図１（ａ）の軸倍角１Ｘ分のステータ磁極に相当する図１（ｂ）のステータ磁極２１を、例えば、ステータ磁極２１のＢ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４、Ｂ５と同じ数に設定したとき、該ステータ磁極２１のＢ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４、Ｂ５に対向するロータ形状（ステータ磁極面からロータ外側面までの距離を表す）の値を、図２（ａ）のステータ磁極１１Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４、Ａ１におけるロータ形状（ステータ磁極面からロータ外側面までの距離を表す）の値Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４、Ｄ１と同じ値に設定する。
【００４３】
即ち、軸倍角１ＸのＶＲレゾルバのステータ磁極１１Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４、Ａ１の２次巻線１２出力と、軸倍角４ＸのＶＲレゾルバのステータ磁極２１Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４、Ｂ５の２次巻線２２出力とを同じ値に設定する。この結果、図２（ａ）では、ロータ位置（機械角）Ｄ１（０°）から次のＤ１（３６０°）までの間のロータ位置は、均等に４分割されている。従って、Ｄ３位置が最低出力で、Ｄ１位置が最高出力、Ｄ２位置とＤ４位置が同じ値をとる。
【００４４】
図２（ｂ）では、ロータ位置（機械角）Ｃ１から次のＣ５までの間のロータ位置は、均等に４分割されている。従って、Ｃ１位置およびＣ５位置が最高出力で、Ｃ３位置が最低出力、Ｃ２位置とＣ４位置が同じ値をとる。
【００４５】
レゾルバ最高出力を両レゾルバにおいて同じ値に設定すると、両レゾルバにおける対応するロータ位置、例えば、Ｄ１位置とＣ１およびＣ５位置のレゾルバ（２次巻線）出力は同じになり、Ｄ２およびＤ４位置とＣ２およびＣ４位置のレゾルバ（２次巻線）出力は同じになり、Ｄ３位置とＣ３位置のレゾルバ（２次巻線）出力も同じになる。
【００４６】
図２（ｂ）のロータ位置Ｃ５〜Ｃ９の間、Ｃ９〜Ｃ１３の間、Ｃ１３〜Ｃ１の間も前記図２（ａ）のロータ位置Ｄ１〜Ｄ１の間と図２（ｂ）のＣ１〜Ｃ５の間の関係と同じに設定する。以下同様にロータ形状を設定すると図２（ｂ）になる。まとめると表１になる。
【００４７】
【表１】
【００４８】
他方のＶＲレゾルバのステータ磁極数は、前記一方のＶＲレゾルバのステータ磁極数（少ない方）の整数倍に設定する。
【００４９】
前記一方のレゾルバの軸倍角が１Ｘの場合、磁極が４極であったので、図１（ｂ）に示す他方のＶＲレゾルバは、軸倍角を１Ｘ以外の整数倍Ｘ、例えば４Ｘの場合、４極×４＝１６極になる。従って、
（条件１）：ステータ磁極数は、磁極数の多い方のレゾルバの磁極数を、磁極数の少ない方のレゾルバの磁極数の整数倍に設定する。
【００５０】
この条件１により、磁極数を１Ｘ単位毎に対応付けることが可能になる。
【００５１】
（条件２）：ステータ磁極面とロータ外側面との間の間隔を対応する磁極位置で同じ値にする。
【００５２】
この条件２により、軸倍角１Ｘ単位分のステータ磁極の位置とロータ形状を対応づけることが可能になる。
【００５３】
軸倍角ｎＸのＶＲレゾルバでも軸倍角１Ｘ分のステータ磁極の位置とロータの位置関係が軸倍角ｎＸ分全てに成り立つ。つまり、ロータとステータ磁極の位置関係が成り立てば、ステータの磁極はどの位置であっても問題ないことがわかる。従って、軸倍角の異なる２個のレゾルバを用いて冗長化手段が構成できることがわかる。
【００５４】
信頼性および安全性をテストするためには、軸倍角１ＸのＶＲレゾルバと軸倍角ｎＸのＶＲレゾルバの両ステータの磁極数を軸倍角１Ｘ単位毎に対応付け、軸倍角１Ｘ単位分のステータ磁極の位置とロータ形状を対応づけておき、前記対応づけのできている磁極の２次巻線出力を比較する。前記比較の結果、正常であれば所定範囲に収まるが、収まらないときには、異常と判断される。
【００５５】
次にコイル出力の値について説明する。
【００５６】
以上の説明は、便宜上、すべてのステータコイルの巻回数を同じとして考え、ステータ磁極面からロータ外側面までの距離を表す「ロータ形状」の値に比例してステータコイルの出力が求まるものとして説明した。
【００５７】
これらの制限以外の異なる条件でも成り立つ。例えば、図１（ａ）において、ロータ形状を外周が真円形状の歯型とし、ステータコイル巻回数を図２（ａ）のロータ形状の値に応じたコイル出力となるように設定する。
【００５８】
ロータ形状を等円面に歯を設ける形状、即ち、ステータ磁極面とロータ外周面の歯外面との間隔を機械角３６０°に渡り等しくした形状にし、ステータ磁極のコイル巻回数を図１（ａ）のロータ形状の特性曲線を上下反転した特性（即ち、Ｄ３の値を基準（ゼロレベル）値にし、Ｄ１の値を最高値にした特性）に対応するコイル出力となるように設定する。
（２）自動巻を考慮した２重化の為のステータ構成：
通常、自動巻を行うと、スペシャリストが意識的に巻くのとは異なり、巻線のボリューム（厚み）が発生する。このため、ステータヨークの両側より外側に巻線が突出することになり、従って、ステータヨークを密着して積み重ねることは難しくなる。本発明はこの問題に鑑み前記巻線の厚みを、同じ磁極位置に巻線を設けない手法により解決する。
【００５９】
図３は自動巻線機による自動巻を考慮した２重化の為のステータ構成図である。自動巻に適合するために、基本的、部分的にステータ磁極が設けられたステータヨークを複数個積み重ねて図１に示したステータを構成し、このステータに適合するために、即ち、部分的にステータ磁極が設けられたステータヨークに対応するためにロータも複数設ける。図３の実施例では、ステータは２個のステータヨークの積み重ね構造になっている。
【００６０】
図３（１）（ａ）〜（ｄ）は円周に沿って設けるステータ磁極を各ステータヨークに１つおきに設ける第２実施例の説明図であり、図３（２）（ａ）〜（ｄ）は円周に沿って設けたステータ磁極を各ステータヨークに所定角度範囲毎まとめて設ける第３実施例の説明図である。各図（ａ）〜（ｃ）は断面図、図（ｄ）は側面図である。此処で述べるステータ構成は、後で述べるロータ構成と組み合わされることを前提とする。
【００６１】
巻線機を用いることによる巻線厚みがステータヨーク厚みより突出する位置を選定するために、（２−１）隣接磁極間を広くするか、または、（２−２）巻回範囲を限定する必要がある。このため、一方側（Ａ側）レゾルバの磁極と他方側（Ｂ側）レゾルバの磁極が同一軸上に重合しない条件を選定する。前記（２−１）（２−２）について詳説する。
（２−１）隣接磁極間を広くする場合：
（第２実施例）
図３（１）（ａ）のＡ側ステータ磁極３１は、時計回りに見て、０°位置に磁極１、９０°位置に磁極３、１８０°位置に磁極５、２７０°位置に磁極７を配置する。図３（１）（ｂ）のＢ側ステータ磁極３１’は、時計回りに見て、４５°位置に磁極２、１３５°位置に磁極４、２２５°位置に磁極６、３１５°位置に磁極８を配置する。前記Ａ側レゾルバのステータヨーク３０とＢ側レゾルバのステータヨーク３０’を積み重ねると図３（１）（ｃ）になる。
【００６２】
図３（１）（ａ）と図３（１）（ｂ）のステータ磁極３１、３１’にそれぞれ自動巻線機により自動巻を行った後、図３（１）（ｃ）の関係に両ステータヨーク３０、３０’を積み重ねると図３（１）（ｄ）のように各ステータコイル３２の一部がステータヨーク３０の断面から突出する。このとき、両レゾルバのステータ磁極３１、３１’が同じ機械角の位置（同じ磁極位置）に設けられていないので、ステータ磁極３１、３１’の両断面側に突出するステータコイル３２の重なりがなくなり、従って、図３（１）（ｄ）のように積み重ねたとき両ステータヨークが密着して積み重ねができる。これとは逆に、同じ機械角の位置（同じ磁極位置）の磁極に自動巻した場合には、両ステータコイル３２の厚みにより両ステータヨーク３０、３０’が密着して積み重ねることができなくなることがあり、従って、両レゾルバの出力が不適切なものとなる恐れがある。
（２−２）巻回範囲を限定する場合：
(第３実施例)
前記第２実施例の他に、ステータ磁極を所定領域にまとめて設けることができる。このとき、ステータ磁極３１’’は、同じ磁極位置に重ならないように設ける必要から、原理的には、１領域として０°から１８０°の範囲に設けることはできないが、前記範囲以下の重ならない範囲であれば、２領域設けることが可能である。実用上の観点から、例えば０°〜９０°、１８０°〜２７０°の範囲に設ければ、必要な位置測定が可能となる。他の範囲、例えば９０°〜１８０°、２７０°〜３６０°の範囲は両端が重複することになり、設けることができない。また、自動巻線機による自動巻範囲を前記９０°範囲にすると、狭い角度範囲なので作業が容易になる。
【００６３】
図３（２）（ａ）のＡ側ステータ磁極３１’’は、時計回りに見て、０°位置に磁極１、３０°位置に磁極２、６０°位置に磁極３、９０°位置に磁極４を連設して設ける。
【００６４】
図３（２）（ｂ）のＢ側ステータ磁極３１’’’は、時計回りに見て、１８０°位置に磁極５、２１０°位置に磁極６、２４０°位置に磁極７、２７０°位置に磁極８を連設して設ける。
【００６５】
前記Ａ側レゾルバのステータヨーク３０’’とＢ側レゾルバのステータヨーク３０’’’を積み重ねると図３（２）（ｃ）になる。
【００６６】
図３（２）（ａ）と図３（２）（ｂ）のステータ磁極３１’’、３１’’’にそれぞれ自動巻線機により自動巻を行った後、図３（２）（ｃ）の関係に両ステータヨークを積み重ねると図３（２）（ｄ）のように各ステータコイル３２’の一部がステータヨーク３０’’、３０’’’の断面から突出する。このとき、両レゾルバの磁極が同じ機械角の位置（同じ磁極位置）に設けられていないので、ステータ磁極３１’’、３１’’’の両断面側に突出するステータコイル３２’の重なりがなくなり、従って、図３（２）（ｄ）のように積み重ねるとき両ステータヨーク３０’’、３０’’’が密着して積み重ねができる。
【００６７】
以上述べた第２および第３実施例の他に、種々の実施の態様が考えられる。自動巻を考慮した２重化の為のステータ構成は、少なくとも、一方側のステータヨークのステータ磁極位置と他方側のステータヨークのステータ磁極の位置が同じ機械角の位置（同じ磁極位置）に設けられていないことを条件とする。
（３）自動巻を考慮した２重化の為のロータ構成：
（第４実施例）
前記「自動巻を考慮した２重化の為のステータ構成」で説明した部分的にステータ磁極を設けたステータヨークを複数積み重ねたステータに対応するロータ構成を説明する。従って、ロータもステータヨークに対応して複数設けられる。
【００６８】
２重化レゾルバの積層ステータ構造は、前記図３（１）（ｄ）および図３（２）（ｄ）に示されるように、軸方向に形成されている。これに合わせるために、ロータ構造も軸方向に形成される。
【００６９】
図４は自動巻を考慮した２重化の為のロータ構成図である。図４（ａ）はＡ（一方側）・Ｂ（他方側）分割形ロータ構造を示す側面図、図４（ｂ）は前記（ａ）の斜視図、図４（ｃ）はＡ（一方側）・Ｂ（他方側）一体形ロータ構造を示す側面図、図４（ｄ）は前記（ｃ）の斜視図である。
【００７０】
図４（ａ）および図４（ｂ）では、Ａ側ロータ４１とＢ側ロータ４１’が軸方向に小さなギャップｇを設けて配置される。ロータ幅ｅはステータ幅ｆより小さく形成される。各ロータ４１、４１’は各ステータ４２、４２’幅内に納められる。この実施例はロータ４１とロータ４１’の間にギャップｇを設けたので、（図示しない）各ステータコイルの発生磁束がこの磁気抵抗の大きなギャップｇを透過せずに各ロータ４１、４１’を透過するようになるので、磁束の有効利用をはかることができるようになる。
【００７１】
図４（ｃ）および図４（ｄ）では、Ａ側ロータ４３とＢ側ロータ４３’が軸方向に密着して配置される。ロータ幅ｅ’とステータ幅ｆ’とが同じに形成されている。
【００７２】
Ａ側ロータ４３とＢ側ロータ４３’は軸方向に密着しているので、かしめ加工により両ロータの基準位置間の機械的な位相差を確実に保持することが可能になる。
【００７３】
各ロータ外周面の形状、即ち、突極形状は機械角で３６０°に渡って設けられている。各ロータ外周面の形状は、軸倍角が小さい方の突極形状を基本として、ステータ磁極の位置に対応して繰り返し形成される。
（４）複速度レゾルバシステム：
（第５実施例）
図５は本発明の２重化ＶＲレゾルバを用いた複速度レゾルバシステムの説明図である。図５（ａ）は複速度レゾルバシステムの構成図、図５（ｂ）は各レゾルバのＲ／Ｄ変換出力データを示すグラフである。
【００７４】
図５（ａ）では、複速度レゾルバシステムは、複速度レゾルバ５１とデジタル変換器５２から構成される。複速度レゾルバ５１は、回転軸に連結されるＡ側（一方側）軸倍角１ＸのＶＲレゾルバ５３とＢ側（他方側）軸倍角ｎＸのＶＲレゾルバ５４からなる。デジタル変換器５２は、Ｒ／Ｄ（レゾルバ−デジタル）コンバータ５５、５５’および合成回路５６により構成される。
【００７５】
Ａ側（一方側）軸倍角１ＸのＶＲレゾルバ５３、即ち、１回転検出レゾルバのステータ側の出力巻線から基準信号が入力された状態で偏心ロータ５７が回転されると、出力巻線からは偏心ロータ５７の回転角、即ち、（図示しない）励磁磁極と偏心ロータ５７との間隙によりその位置が決定される機械角３６０°を１周期とするＳＩＮ波信号、ＣＯＳ波信号が出力される。
【００７６】
このＳＩＮ波信号は、Ｒ／Ｄコンバータ５５によって直線状の出力データ（三角波信号）に変換される。
【００７７】
また、Ｂ側（他方側）軸倍角ｎＸ（多極）のＶＲレゾルバ５４のステータ側の出力巻線に基準信号が入力された状態で多極ロータ５８が回転されると、出力巻線からは多極ロータ５８の回転角、即ち多極ロータ５８の各突極と（図示しない）励磁磁極との位置関係によりその位置が決定される１極当たりの回転角を１周期とするＳＩＮ波信号、ＣＯＳ波信号が出力される。このＳＩＮ波信号はＲ／Ｄコンバータ５５’により各極に対応する複数の直線状の出力データ（極：三角波信号）に変換される。
【００７８】
システムの動作は、図５（ｂ）に示すように、まず初期位置θｋに対応する１ＸレゾルバおよびｎＸレゾルバの初期位置データＡｋ、Ｂｋを取り込む。次に、１Ｘレゾルバの初期位置（θｋ）データＡｋからｎＸレゾルバの初期極（直線状の出力データ）ＴＢｋが算出される。この初期極ＴＢＫとｎＸレゾルバの初期位置データＢｋとでアブソリュートデジタル回転位置データＢａｋが算出される。
【００７９】
以後、所定時間経過する毎に、多極レゾルバの出力データＢｋが取り込まれ、上記演算が行われてその時々の回転位置データが求められる。
【００８０】
【発明の効果】
本発明の効果を以下詳述する。本発明は、
（１）１ＸＶＲレゾルバのステータ磁極毎に設ける２次巻線の数（この場合磁極数と同じ）とその２次巻線の順番に応じた出力の関係が、軸倍角ｎＸのＶＲレゾルバにおいても、１Ｘ分毎のステータ磁極毎に設ける２次巻線の数（この場合磁極数と同じ）とその２次巻線の順番に応じた出力の関係として成り立つとすると、前記関係がｎＸ分全てに成り立つものとなるので、前記関係にある２重化バリアブルリラクタンスレゾルバを用いて、対応するステータ磁極に設けた２次巻線の出力を比較することにより、前記両ＶＲレゾルバの信頼性および安全性を検証することができる。また、軸倍角の異なる２重化バリアブルリラクタンスレゾルバを用いることにより、アブソリュートデジタル回転角信号を求めることができる。
（２）また、２重化バリアブルリラクタンスレゾルバにおいて、軸倍角１ＸのＶＲレゾルバと軸倍角ｎＸのＶＲレゾルバを同軸に設け、前記軸倍角ｎＸのＶＲレゾルバの１Ｘ分のステータ磁極の数を前記軸倍角１ＸのＶＲレゾルバのステータ磁極の数と同じにし、前記軸倍角ｎＸのＶＲレゾルバの１Ｘ分のステータ磁極に設けた２次巻線の出力を前記軸倍角１ＸのＶＲレゾルバの対応するステータ磁極に設けた２次巻線の出力と同じにしたので、対応するステータ磁極に設けた２次巻線の出力を比較することにより、前記両ＶＲレゾルバの信頼性および安全性を検証することができ、また、軸倍角の異なる２重化バリアブルリラクタンスレゾルバを用いることにより、アブソリュートデジタル回転角信号を求めることができる。
（３）また、前記（２）記載の２重化バリアブルリラクタンスレゾルバにおいて、前記各ＶＲレゾルバ毎のすべての２次巻線の巻回数をそれぞれ同じ巻回数にし、前記両ＶＲレゾルバのロータの形状を、両ＶＲレゾルバの対応するステータ磁極に設けた２次巻線の出力が同じになるように、形成したので、対応するステータ磁極に設けた２次巻線の出力を比較することにより、前記両ＶＲレゾルバの信頼性および安全性を検証することができ、また、軸倍角の異なる２重化バリアブルリラクタンスレゾルバを用いることにより、アブソリュートデジタル回転角信号を求めることができる。
（４）前記（２）又は（３）記載の２重化バリアブルリラクタンスレゾルバにおいて、前記両ＶＲレゾルバを同軸状態に積み重ねたとき、前記両ＶＲレゾルバのステータ磁極は同じ磁極位置に重ならないようにずらして設けたので、前記（１）から（３）の効果以外に、自動巻線機を用いた自動巻を行うことが可能になる効果を奏する。
（５）前記（４）記載の２重化バリアブルリラクタンスレゾルバにおいて、前記両ＶＲレゾルバのステータ磁極は同じ磁極位置に重ならないように互いに１磁極づつずらして設けたので、前記（１）から（３）の効果以外に、自動巻線機を用いた自動巻を行うことが可能になる効果を奏する。
（６）前記（４）記載の２重化バリアブルリラクタンスレゾルバにおいて、前記両ＶＲレゾルバのステータ磁極は同じ磁極位置に重ならないように機械角で９０°分の範囲づつ互い離間して設けたので、前記（１）から（３）の効果以外に、自動巻線機を用いた自動巻を行うことが可能になる効果を奏する。
（７）前記（２）乃至（６）のいずれか１項記載の２重化バリアブルリラクタンスレゾルバにおいて、前記両ＶＲレゾルバの各ロータは、同軸に設けられるので、前記（１）から（３）の効果以外に、自動巻線機を用いた自動巻を行うことが可能になると共に、ロータ相互の位置関係が確実になる効果を奏する。
（８）複速度レゾルバシステムにおいて、各ロータの１回転に応じて求まる前記（２）乃至（７）のいずれか１項記載の前記１ＸＶＲレゾルバおよび前記軸倍角ｎＸのＶＲレゾルバとの出力を、レゾルバ・デジタルコンバータにより三角波信号に変換し、測定時の両ＶＲレゾルバの出力値を元にして前記三角波信号から回転角を求めるので、アブソリュートデジタル回転角を求めることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例の２重化ＶＲレゾルバにおけるそれぞれのＶＲレゾルバの断面図である。図１（ａ）は、軸倍角１ＸのＶＲレゾルバ、図１（ｂ）は、軸倍角ｎＸの例示としての軸倍角４ＸのＶＲレゾルバの断面図である。
【図２】本発明のロータ形状（ステータ磁極面からロータ外側面までの距離を表す）と磁極の関係を示す概略図である。図２（ａ）は前記図１（ａ）におけるロータ形状と磁極の関係を示す概略図であり、図２（ｂ）は前記図１（ｂ）におけるロータ形状と磁極の関係を示す概略図である。
【図３】本発明の自動巻を考慮した２重化の為のステータ構成図である。図３（１）（ａ）〜（ｄ）は円周に沿って設けたステータ磁極を各レゾルバに１つおきに設ける実施例２の説明図であり、図３（２）（ａ）〜（ｄ）は円周に沿って設けたステータ磁極を各レゾルバに所定角度範囲毎まとめて設ける実施例の説明図である。
【図４】本発明の自動巻を考慮した２重化の為のロータ構成図である。図４（ａ）はＡ（一方側）・Ｂ（他方側）分割形ロータ構造を示す側面図、図４（ｂ）は前記（ａ）の斜視図、図４（ｃ）はＡ（一方側）・Ｂ（他方側）一体形ロータ構造を示す側面図、図４（ｄ）は前記（ｃ）の斜視図である。
【図５】本発明の２重化ＶＲレゾルバを用いた複速度レゾルバシステムの説明図である。図５（ａ）は複速度レゾルバシステムの構成図、図５（ｂ）は各ＶＲレゾルバのＲ／Ｄ変換出力データを示すグラフである。
【図６】従来の２重化ＶＲレゾルバシステムの説明図である。図６（ａ）は従来の２重化ＶＲレゾルバをモータに組み込んだ冗長化例の断面図、図６（ｂ）は従来の２重化ＶＲレゾルバを用いた冗長化システムの概略図、図６（ｃ）は従来の２重化ＶＲレゾルバの構成図、図６（ｄ）は従来のギヤ機構を備える２重化ＶＲレゾルバを用いた複速度レゾルバシステムの概略図、図６（ｅ）は２重化ＶＲレゾルバの出力信号の関係を説明する説明図である。
【図７】従来のレゾルバの代表的な構成図である。図７（ａ）は従来のレゾルバの上面図、図７（ｂ）は図７（ａ）の側面図である。
【符号の説明】
１、２、３、４、５、６、７、８ 磁極
１１、２１、３１、３１’、３１’’、３１’’’ ステータ磁極
１２、２２ ２次巻線
１３、２３ ロータ
３０、３０’、３０’’、３０’’’ ステータヨーク
３２、３２’ ステータコイル
４１、４３ Ａ側ロータ
４１’、４３’ Ｂ側ロータ
４２、４４ Ａ側ステータ
４２’、４４’ Ｂ側ステータ
５１ 複速度レゾルバ
５２ デジタル変換器
５３ １ＸＶＲレゾルバ
５４ ｎＸＶＲレゾルバ
５５、５５’ Ｒ／Ｄコンバータ
５６ 合成回路
５７ 偏心ロータ
５８ 多極ロータ
【発明の属する技術分野】
本発明は、バリアブルリラクタンスレゾルバ（以下、「ＶＲレゾルバ」という）を信頼性を向上するために２重に冗長化し、複速度レゾルバシステムとしても機能させるようにした２重化バリアブルリラクタンスレゾルバおよびそれを用いた複速度レゾルバシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に機器の安全性や信頼性を向上するために、冗長化手段が採用されている。回転検出センサ、特にレゾルバにおいても例えば下記特許文献１に示されるように冗長化手段が採用されている。
【０００３】
下記特許文献１では、主幹制御器として２個のレゾルバを２重に冗長化するように構成し、どちらか一方のレゾルバに異常が発生した場合、異常が発生したレゾルバを制御系から開放し、残りのレゾルバにより主幹制御器としての機能を継続させるように構成されている。しかし、下記特許文献１では、２個のレゾルバを組み込む構造が不明であり、それに伴って２個のレゾルバの同期運転動作等の制御態様も不明である。
【０００４】
まず、従来のレゾルバの構成を示す。図７は従来のレゾルバの代表的な構成図である。図７（ａ）は従来のレゾルバの上面図、図７（ｂ）は図７（ａ）の側面図である。
【０００５】
図７のステータ巻線１０１は、ステータヨーク１０２上に設けた各磁極に渡り部ツメ部分１０３を介して順次連続的に形成される。前記ステータ巻線１０１の端部は、コネクタ部１０４にまとめて結線される。ロータ１０５の突極は、ステータ巻線１０１の出力信号の振幅がロータ１０５の位置に応じて全円周を１周期とするＳＩＮ波形で変化するように、ギャップパーミアンスの円周方向の位置に対する変化が適切になるような形状に構成されている。ロータ１０５の突極はこの例では７ある。
【０００６】
前記特許文献１には示されていないレゾルバの構造および配置を示すものとして例えば次の特許文献２がある。
【０００７】
冗長化手段の基本構造は下記特許文献２中の図５に示すように、軸方向に離間して設けた２個のステータにそれぞれ同一構成のレゾルバコイルを設ける構造を採用する。この構造をモータ内に組み込んだ例を図６に示す。
【０００８】
図６は従来の２重化レゾルバシステムの説明図である。図６（ａ）は従来の２重化レゾルバをモータに組み込んだ冗長化例の断面図、図６（ｂ）は従来の２重化レゾルバを用いた冗長化システムの概略図、図６（ｃ）は従来の２重化レゾルバの構成図、図６（ｄ）は従来のギヤ機構を備える２重化レゾルバを用いた複速度レゾルバシステムの概略図、図６（ｅ）は２重化レゾルバの出力信号の関係を説明する説明図である。
【０００９】
図６（ａ）では、モータのケーシング１０６内に、図の右側から左側に向けて、モータ構造、第２（Ｎｏ．２）レゾルバ構造、第１（Ｎｏ．１）レゾルバ構造が並設されている。ケーシング１０６の中央には軸受け１０７を介して回転軸１０８が挿通されている。回転軸１０８に、図の右側から左側に向けて、モータのロータ１０９、Ｎｏ．２のＶＲレゾルバのロータ１１０、およびＮｏ．１のＶＲレゾルバのロータ１１１が離間して設けられている。一方、ケーシング１０６には、前記各ロータ１０９、１１０、１１１に対向して、図の右側から左側に向けて、モータのステータ１１２、Ｎｏ．２のＶＲレゾルバのステータ１１３、およびＮｏ．１のＶＲレゾルバのステータ１１４が離間して設けられている。
【００１０】
図６（ａ）の両レゾルバを用いて冗長化システムを組むと図６（ｂ）に示すようになる。Ｎｏ．１ＶＲレゾルバとＮｏ．２ＶＲレゾルバは同じ構造を有する。ロータも同じ構造であり、その軸倍角は任意ｎＸのものが採用可能である。
【００１１】
前記軸倍角は、ロータの１回転で１周期のＳＩＮ波電圧を発生することができるとき「１Ｘ」と表すと定義されている。例えば、軸の１回転（３６０°）の間に、ステータ２次巻線の出力ｓｉｎ信号のｎ（任意整数）サイクル分が出力される場合をｎＸと表す。
【００１２】
ステータコイルは、種々の方式があり、例えば、１相励磁、２相出力の場合、１次巻線としてのＲｅｆ（参照）巻線１２１、１２１’、９０°の位相差をもって配置された２つの２次巻線としてのＳＩＮ巻線１２２、１２２’、ＣＯＳ巻線１２３、１２３’からなる。Ｒｅｆ巻線１２１、１２１’にはＲｅｆ信号（参照信号）としてｓｉｎωｔの信号を入力する。ＳＩＮ巻線１２２、１２２’およびＣＯＳ巻線１２３、１２３’には、それぞれロータ回転角θに応じて変調された出力信号ｓｉｎωｔｓｉｎθ、ｓｉｎωｔｃｏｓθが得られる。
【００１３】
Ｒ／Ｄコンバータ１２４、１２４’は、例えば、（図示しない）電圧制御発振器により制御される基準回転角φに応じた信号ｓｉｎφ、ｃｏｓφとロータ回転角θを含んだレゾルバ出力信号とから、ｓｉｎ（θ−φ）を算出し、その位相差（θ−φ）をゼロとするようにφに相当するカウント値を増減するＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ Ｌｏｃｋｅｄ Ｌｏｏｐ）制御を行う。その際、ＰＬＬ制御が収束している状態、すなわち（θ−φ）＝０の状態でのφを、ロータ回転角θの値として検出、出力する。
【００１４】
図６（ｂ）の、第１（Ｎｏ．１）レゾルバのＲ／Ｄコンバータ１２４の出力と、第２（Ｎｏ．２）レゾルバのＲ／Ｄコンバータ１２４’の出力とは比較器１２５で比較され、比較器１２５の偏差が所定範囲内に収まらないときには故障と判断される。
【００１５】
また、上述のレゾルバやＲ／Ｄコンバータ１２４、１２４’の異常検出を行うために、レゾルバの出力信号の参照信号成分を除去し、参照信号を振幅変調している変調信号ｓｉｎθ、ｃｏｓθを取り出す検波が行われる。これら２つの変調信号の間には、正常時において基本的にｓｉｎ2θ＋ｃｏｓ2θ＝１なる関係が成立する。そこで、検波により取り出したｓｉｎθ、ｃｏｓθの二乗和を計算し、当該二乗和が所定の閾値を下回るような変動が生じることにより、レゾルバ出力信号の異常を検知することもできる。
【００１６】
この従来例も精査すると問題があり、同じ特許文献２中には、さらに、軸方向に離間して設けた２個のステータにそれぞれ同一構成のレゾルバコイルを設けると軸方向の長さが長くなるという欠点を解消するための手段が一応述べられている。図６（ｃ）に示す手段では、レゾルバコイル１３０は１個の輪状ステータ１３１に設けた第１系統目レゾルバコイル１３２と第２系統目レゾルバコイル１３３とからなる少なくとも２重系で構成する。前記２重系をなす第１系統目レゾルバコイル１３２および第２系統目レゾルバコイル１３３は、前記輪状ステータ１３１上において９０°毎に区切られて設けられ、かつ、前記輪状ステータ１３１上において１８０°異なる対向位置に設けられている。
【００１７】
第１、第２系統目レゾルバコイル１３２、１３３は、２重冗長系を構成するもので、この輪状ステータ１３１を例えば自動車のエンジンの発電機に装着し、発電機の回転軸にロータ１３４を接続し、この発電機の回転状態を第１系統目レゾルバコイル１３２で周知のように電圧変化として検出し、万一この第１系統目レゾルバコイル１３２が断線等で故障した場合には、例えば、周知の切換器で第２系統目レゾルバコイル１３３に切換えて回転検出動作を継続することができる。
【００１８】
一方、上記２重化レゾルバの構成は、安全性や信頼性のためだけではなく、レゾルバ分野においては、複速度検出器として採用される構成でもある。
【００１９】
複速度検出器としては、種々の態様のものが提案されている。このうち、占有スペースの点から例えば下記特許文献３に示すものが提案されている。
【００２０】
下記特許文献３では、一体型多極複速度回転検出器において、ケーシング内に互いに異なる回転速度信号を出力する複数のレゾルバを設け、前記複数のレゾルバを同じくケーシング内に設けられたギヤ結合部により任意のギヤ比で相互結合するように構成されている。
【００２１】
図６（ｄ）は従来の複速度レゾルバの概略図である。図６（ｄ）に示すように、回転軸１４１に直結されたレゾルバ１（１４２）の出力は、任意軸倍角ｎＸのｎＸレゾルバ信号となり、前記回転軸１４１に対して回転軸１４１の回転数を１／ｎにおとすギヤ結合部となるギヤ機構１４４を介して接続されたレゾルバ２（１４３）の出力は、軸倍角１Ｘの１Ｘレゾルバ信号となる。前記各レゾルバ信号を例示すると図６（ｅ）のようになる。図６（ｅ）は、入力軸ｎ回転（機械角）に対するレゾルバ出力、この場合はＳＩＮ波出力を表し、軸倍角１ＸレゾルバのＳＩＮ信号波形と軸倍角ｎＸレゾルバ（ｎ＝２の場合）のＳＩＮ信号の関係を示す。
【００２２】
【特許文献１】
特開２００１−１９７６１０号公報
【００２３】
【特許文献２】
特開２０００−０１８９６８号公報
【００２４】
【特許文献３】
実開平０３−００２２６２号公報
【００２５】
【発明が解決しようとする課題】
上記特許文献１では、レゾルバを２個用いるので、収納空間がその分大きくなる問題があると共に、２個のレゾルバの同期動作等の制御が困難になる問題があった。
【００２６】
上記特許文献２では、両レゾルバのステータ巻線の巻範囲が共通に規定されるため、両レゾルバの軸倍角を相互に変えることが不可能となる問題があった。
【００２７】
前記特許文献３では、ギヤ結合部を有するため、機械加工誤差が必ず発生し、また、軸の繋ぎ目にギヤ結合部が設けられるので、その分だけ必ず軸方向長さが長くなる問題があった。
【００２８】
本発明の目的は、上記問題点に鑑み、バリアブルリラクタンスレゾルバを信頼性を向上するために２重に冗長化し、複速度レゾルバとしても機能させるようにした２重化バリアブルリラクタンスレゾルバおよびそれを用いた複速度レゾルバシステムを提供することにある。
【００２９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、下記の解決手段を採用する。
【００３０】
軸倍角１ＸのＶＲレゾルバのステータ磁極毎に設ける２次巻線の数（この場合磁極数と同じ）とその２次巻線の順番に応じた出力の関係が、軸倍角ｎＸのＶＲレゾルバにおいても、軸倍角１Ｘ分毎のステータ磁極毎に設ける２次巻線の数（この場合磁極数と同じ）とその２次巻線の順番に応じた出力の関係として成り立つとすると、前記関係が軸倍角ｎＸ分全てに成り立つものといえる。
【００３１】
そうとすると、前記関係にある２重化バリアブルリラクタンスレゾルバを用いて、対応するステータ磁極に設けた２次巻線の出力を比較することにより、前記両レゾルバの信頼性および安全性を検証することができる。また、軸倍角の異なる２重化バリアブルリラクタンスレゾルバを用いることにより、アブソリュートデジタル回転角信号を求めることができる。具体的には、以下のようになる。
（１）２重化バリアブルリラクタンスレゾルバにおいて、軸倍角１ＸのＶＲレゾルバと軸倍角ｎＸのＶＲレゾルバを同軸に設け、前記軸倍角ｎＸのＶＲレゾルバの１Ｘ分のステータ磁極の数を前記軸倍角１ＸのＶＲレゾルバのステータ磁極の数と同じにし、前記軸倍角ｎＸのＶＲレゾルバの１Ｘ分のステータ磁極に設けた２次巻線の出力を前記軸倍角１ＸのＶＲレゾルバの対応するステータ磁極に設けた２次巻線の出力と同じにしたことを特徴とする。
（２）前記（１）記載の２重化バリアブルリラクタンスレゾルバにおいて、前記各ＶＲレゾルバ毎のすべての２次巻線の巻回数をそれぞれ同じ巻回数にし、前記両ＶＲレゾルバのロータの形状を、両ＶＲレゾルバの対応するステータ磁極に設けた２次巻線の出力が同じになるように、形成したことを特徴とする。
（３）前記（１）又は（２）記載の２重化バリアブルリラクタンスレゾルバにおいて、前記両ＶＲレゾルバを同軸状態に積み重ねたとき、前記両ＶＲレゾルバのステータ磁極は同じ磁極位置に重ならないようにずらして設けたことを特徴とする。
（４）前記（３）記載の２重化バリアブルリラクタンスレゾルバにおいて、前記両ＶＲレゾルバのステータ磁極は同じ磁極位置に重ならないように互いに１磁極づつずらして設けたことを特徴とする。
（５）前記（３）記載の２重化バリアブルリラクタンスレゾルバにおいて、前記両ＶＲレゾルバのステータ磁極は同じ磁極位置に重ならないように機械角で９０°分の範囲づつ互い離間して設けたことを特徴とする。
（６）前記（１）乃至（５）のいずれか１項記載の２重化バリアブルリラクタンスレゾルバにおいて、前記両ＶＲレゾルバの各ロータは、同軸に設けられることを特徴とする。
（７）複速度レゾルバシステムにおいて、各ロータの１回転に応じて求まる前記（１）乃至（６）のいずれか１項記載の前記１ＸＶＲレゾルバおよび前記軸倍角ｎＸのＶＲレゾルバとの出力を、レゾルバ・デジタルコンバータにより三角波信号に変換し、測定時の両ＶＲレゾルバの出力値を元にして前記三角波信号から回転角を求めることを特徴とする。
【００３２】
【発明の実施の形態】
本発明の２重化ＶＲレゾルバについて実施の形態を図に基づいて以下詳細に説明する。順番は、（１）まず軸倍角の異なる２個のレゾルバを用いて冗長化手段が構成できることを説明し、（２）さらに自動巻を考慮した２重化の為のステータ構成、（３）同じく自動巻を考慮した２重化の為のロータ構成を説明し、最後に（４）複速度レゾルバを構成できることを説明する。
（１）軸倍角の異なる２個のレゾルバを用いて冗長化手段が構成できる説明：
（第１実施例）
図１は本発明の第１実施例の２重化ＶＲレゾルバにおけるそれぞれのレゾルバの断面図である。
【００３３】
２重化ＶＲレゾルバは、基本的に、軸倍角１ＸのＶＲレゾルバと軸倍角ｎＸのＶＲレゾルバ（但し、ｎは１以外の任意自然数）の組み合わせで構成する。
【００３４】
図１（ａ）は、軸倍角１ＸのＶＲレゾルバ、図１（ｂ）は、軸倍角ｎＸの例示としての軸倍角４ＸのＶＲレゾルバの断面図である。
【００３５】
図２は、ロータ形状（ステータ磁極面からロータ外側面までの距離を表す：実質的にはロータとステータ間のギャップパーミアンスを意味する）と磁極の関係を示す概略図である。図２（ａ）は前記図１（ａ）におけるロータ形状と磁極の関係を示す概略図であり、図２（ｂ）は前記図１（ｂ）におけるロータ形状と磁極の関係を示す概略図である。
【００３６】
軸倍角１ＸのＶＲレゾルバのステータ磁極１１毎に設ける２次巻線１２の数（この場合磁極数と同じ）とその２次巻線１２の順番（ロータの回転方向）に応じた出力の関係が、軸倍角ｎＸのＶＲレゾルバにおいても、軸倍角１Ｘ分毎のステータ磁極１１毎に設ける２次巻線１２の数（この場合磁極数と同じ）とその２次巻線１２の順番に応じた出力の関係として成り立つとすると、前記関係が軸倍角ｎＸ分全てに成り立つものといえる。
【００３７】
便宜上、すべてのステータ磁極１１の２次巻線１２の巻回数を同じとして考える。之に伴って、ステータ磁極１１面からロータ１３外側面までの距離を表す図２の「ロータ形状」の値に比例してステータ磁極１１の２次巻線１２の出力が求まるものとする。
【００３８】
前記図１（ａ）のロータ形状は、基本的には、軸倍角１Ｘ（１極）形状が採用される。前記図１（ａ）のロータ形状は、左右対称な任意形状、例えば楕円形に形成する。
【００３９】
図１（ａ）に示すように、通常のＶＲレゾルバは、軸倍角１Ｘの場合、４個のステータ磁極１１でレゾルバ信号を作ることが可能である。ステータ磁極１１の数は他方の軸倍角の大きなレゾルバにおいて実用上配置できる磁極数との兼ね合いできまる。
【００４０】
図２（ａ）に示す、図１（ａ）の各ステータ磁極１１の位置に対応するロータ形状の値を、比較の対象とすると、これと同じものを他方のレゾルバから出力することができれば、比較が可能となる。
【００４１】
そこで、図１（ｂ）のステータ磁極の数および位置並びにロータ形状を図２（ａ）の関係に設定する。
【００４２】
具体的には、図１（ａ）の軸倍角１Ｘ分のステータ磁極に相当する図１（ｂ）のステータ磁極２１を、例えば、ステータ磁極２１のＢ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４、Ｂ５と同じ数に設定したとき、該ステータ磁極２１のＢ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４、Ｂ５に対向するロータ形状（ステータ磁極面からロータ外側面までの距離を表す）の値を、図２（ａ）のステータ磁極１１Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４、Ａ１におけるロータ形状（ステータ磁極面からロータ外側面までの距離を表す）の値Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４、Ｄ１と同じ値に設定する。
【００４３】
即ち、軸倍角１ＸのＶＲレゾルバのステータ磁極１１Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４、Ａ１の２次巻線１２出力と、軸倍角４ＸのＶＲレゾルバのステータ磁極２１Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４、Ｂ５の２次巻線２２出力とを同じ値に設定する。この結果、図２（ａ）では、ロータ位置（機械角）Ｄ１（０°）から次のＤ１（３６０°）までの間のロータ位置は、均等に４分割されている。従って、Ｄ３位置が最低出力で、Ｄ１位置が最高出力、Ｄ２位置とＤ４位置が同じ値をとる。
【００４４】
図２（ｂ）では、ロータ位置（機械角）Ｃ１から次のＣ５までの間のロータ位置は、均等に４分割されている。従って、Ｃ１位置およびＣ５位置が最高出力で、Ｃ３位置が最低出力、Ｃ２位置とＣ４位置が同じ値をとる。
【００４５】
レゾルバ最高出力を両レゾルバにおいて同じ値に設定すると、両レゾルバにおける対応するロータ位置、例えば、Ｄ１位置とＣ１およびＣ５位置のレゾルバ（２次巻線）出力は同じになり、Ｄ２およびＤ４位置とＣ２およびＣ４位置のレゾルバ（２次巻線）出力は同じになり、Ｄ３位置とＣ３位置のレゾルバ（２次巻線）出力も同じになる。
【００４６】
図２（ｂ）のロータ位置Ｃ５〜Ｃ９の間、Ｃ９〜Ｃ１３の間、Ｃ１３〜Ｃ１の間も前記図２（ａ）のロータ位置Ｄ１〜Ｄ１の間と図２（ｂ）のＣ１〜Ｃ５の間の関係と同じに設定する。以下同様にロータ形状を設定すると図２（ｂ）になる。まとめると表１になる。
【００４７】
【表１】
他方のＶＲレゾルバのステータ磁極数は、前記一方のＶＲレゾルバのステータ磁極数（少ない方）の整数倍に設定する。
【００４９】
前記一方のレゾルバの軸倍角が１Ｘの場合、磁極が４極であったので、図１（ｂ）に示す他方のＶＲレゾルバは、軸倍角を１Ｘ以外の整数倍Ｘ、例えば４Ｘの場合、４極×４＝１６極になる。従って、
（条件１）：ステータ磁極数は、磁極数の多い方のレゾルバの磁極数を、磁極数の少ない方のレゾルバの磁極数の整数倍に設定する。
【００５０】
この条件１により、磁極数を１Ｘ単位毎に対応付けることが可能になる。
【００５１】
（条件２）：ステータ磁極面とロータ外側面との間の間隔を対応する磁極位置で同じ値にする。
【００５２】
この条件２により、軸倍角１Ｘ単位分のステータ磁極の位置とロータ形状を対応づけることが可能になる。
【００５３】
軸倍角ｎＸのＶＲレゾルバでも軸倍角１Ｘ分のステータ磁極の位置とロータの位置関係が軸倍角ｎＸ分全てに成り立つ。つまり、ロータとステータ磁極の位置関係が成り立てば、ステータの磁極はどの位置であっても問題ないことがわかる。従って、軸倍角の異なる２個のレゾルバを用いて冗長化手段が構成できることがわかる。
【００５４】
信頼性および安全性をテストするためには、軸倍角１ＸのＶＲレゾルバと軸倍角ｎＸのＶＲレゾルバの両ステータの磁極数を軸倍角１Ｘ単位毎に対応付け、軸倍角１Ｘ単位分のステータ磁極の位置とロータ形状を対応づけておき、前記対応づけのできている磁極の２次巻線出力を比較する。前記比較の結果、正常であれば所定範囲に収まるが、収まらないときには、異常と判断される。
【００５５】
次にコイル出力の値について説明する。
【００５６】
以上の説明は、便宜上、すべてのステータコイルの巻回数を同じとして考え、ステータ磁極面からロータ外側面までの距離を表す「ロータ形状」の値に比例してステータコイルの出力が求まるものとして説明した。
【００５７】
これらの制限以外の異なる条件でも成り立つ。例えば、図１（ａ）において、ロータ形状を外周が真円形状の歯型とし、ステータコイル巻回数を図２（ａ）のロータ形状の値に応じたコイル出力となるように設定する。
【００５８】
ロータ形状を等円面に歯を設ける形状、即ち、ステータ磁極面とロータ外周面の歯外面との間隔を機械角３６０°に渡り等しくした形状にし、ステータ磁極のコイル巻回数を図１（ａ）のロータ形状の特性曲線を上下反転した特性（即ち、Ｄ３の値を基準（ゼロレベル）値にし、Ｄ１の値を最高値にした特性）に対応するコイル出力となるように設定する。
（２）自動巻を考慮した２重化の為のステータ構成：
通常、自動巻を行うと、スペシャリストが意識的に巻くのとは異なり、巻線のボリューム（厚み）が発生する。このため、ステータヨークの両側より外側に巻線が突出することになり、従って、ステータヨークを密着して積み重ねることは難しくなる。本発明はこの問題に鑑み前記巻線の厚みを、同じ磁極位置に巻線を設けない手法により解決する。
【００５９】
図３は自動巻線機による自動巻を考慮した２重化の為のステータ構成図である。自動巻に適合するために、基本的、部分的にステータ磁極が設けられたステータヨークを複数個積み重ねて図１に示したステータを構成し、このステータに適合するために、即ち、部分的にステータ磁極が設けられたステータヨークに対応するためにロータも複数設ける。図３の実施例では、ステータは２個のステータヨークの積み重ね構造になっている。
【００６０】
図３（１）（ａ）〜（ｄ）は円周に沿って設けるステータ磁極を各ステータヨークに１つおきに設ける第２実施例の説明図であり、図３（２）（ａ）〜（ｄ）は円周に沿って設けたステータ磁極を各ステータヨークに所定角度範囲毎まとめて設ける第３実施例の説明図である。各図（ａ）〜（ｃ）は断面図、図（ｄ）は側面図である。此処で述べるステータ構成は、後で述べるロータ構成と組み合わされることを前提とする。
【００６１】
巻線機を用いることによる巻線厚みがステータヨーク厚みより突出する位置を選定するために、（２−１）隣接磁極間を広くするか、または、（２−２）巻回範囲を限定する必要がある。このため、一方側（Ａ側）レゾルバの磁極と他方側（Ｂ側）レゾルバの磁極が同一軸上に重合しない条件を選定する。前記（２−１）（２−２）について詳説する。
（２−１）隣接磁極間を広くする場合：
（第２実施例）
図３（１）（ａ）のＡ側ステータ磁極３１は、時計回りに見て、０°位置に磁極１、９０°位置に磁極３、１８０°位置に磁極５、２７０°位置に磁極７を配置する。図３（１）（ｂ）のＢ側ステータ磁極３１’は、時計回りに見て、４５°位置に磁極２、１３５°位置に磁極４、２２５°位置に磁極６、３１５°位置に磁極８を配置する。前記Ａ側レゾルバのステータヨーク３０とＢ側レゾルバのステータヨーク３０’を積み重ねると図３（１）（ｃ）になる。
【００６２】
図３（１）（ａ）と図３（１）（ｂ）のステータ磁極３１、３１’にそれぞれ自動巻線機により自動巻を行った後、図３（１）（ｃ）の関係に両ステータヨーク３０、３０’を積み重ねると図３（１）（ｄ）のように各ステータコイル３２の一部がステータヨーク３０の断面から突出する。このとき、両レゾルバのステータ磁極３１、３１’が同じ機械角の位置（同じ磁極位置）に設けられていないので、ステータ磁極３１、３１’の両断面側に突出するステータコイル３２の重なりがなくなり、従って、図３（１）（ｄ）のように積み重ねたとき両ステータヨークが密着して積み重ねができる。これとは逆に、同じ機械角の位置（同じ磁極位置）の磁極に自動巻した場合には、両ステータコイル３２の厚みにより両ステータヨーク３０、３０’が密着して積み重ねることができなくなることがあり、従って、両レゾルバの出力が不適切なものとなる恐れがある。
（２−２）巻回範囲を限定する場合：
(第３実施例)
前記第２実施例の他に、ステータ磁極を所定領域にまとめて設けることができる。このとき、ステータ磁極３１’’は、同じ磁極位置に重ならないように設ける必要から、原理的には、１領域として０°から１８０°の範囲に設けることはできないが、前記範囲以下の重ならない範囲であれば、２領域設けることが可能である。実用上の観点から、例えば０°〜９０°、１８０°〜２７０°の範囲に設ければ、必要な位置測定が可能となる。他の範囲、例えば９０°〜１８０°、２７０°〜３６０°の範囲は両端が重複することになり、設けることができない。また、自動巻線機による自動巻範囲を前記９０°範囲にすると、狭い角度範囲なので作業が容易になる。
【００６３】
図３（２）（ａ）のＡ側ステータ磁極３１’’は、時計回りに見て、０°位置に磁極１、３０°位置に磁極２、６０°位置に磁極３、９０°位置に磁極４を連設して設ける。
【００６４】
図３（２）（ｂ）のＢ側ステータ磁極３１’’’は、時計回りに見て、１８０°位置に磁極５、２１０°位置に磁極６、２４０°位置に磁極７、２７０°位置に磁極８を連設して設ける。
【００６５】
前記Ａ側レゾルバのステータヨーク３０’’とＢ側レゾルバのステータヨーク３０’’’を積み重ねると図３（２）（ｃ）になる。
【００６６】
図３（２）（ａ）と図３（２）（ｂ）のステータ磁極３１’’、３１’’’にそれぞれ自動巻線機により自動巻を行った後、図３（２）（ｃ）の関係に両ステータヨークを積み重ねると図３（２）（ｄ）のように各ステータコイル３２’の一部がステータヨーク３０’’、３０’’’の断面から突出する。このとき、両レゾルバの磁極が同じ機械角の位置（同じ磁極位置）に設けられていないので、ステータ磁極３１’’、３１’’’の両断面側に突出するステータコイル３２’の重なりがなくなり、従って、図３（２）（ｄ）のように積み重ねるとき両ステータヨーク３０’’、３０’’’が密着して積み重ねができる。
【００６７】
以上述べた第２および第３実施例の他に、種々の実施の態様が考えられる。自動巻を考慮した２重化の為のステータ構成は、少なくとも、一方側のステータヨークのステータ磁極位置と他方側のステータヨークのステータ磁極の位置が同じ機械角の位置（同じ磁極位置）に設けられていないことを条件とする。
（３）自動巻を考慮した２重化の為のロータ構成：
（第４実施例）
前記「自動巻を考慮した２重化の為のステータ構成」で説明した部分的にステータ磁極を設けたステータヨークを複数積み重ねたステータに対応するロータ構成を説明する。従って、ロータもステータヨークに対応して複数設けられる。
【００６８】
２重化レゾルバの積層ステータ構造は、前記図３（１）（ｄ）および図３（２）（ｄ）に示されるように、軸方向に形成されている。これに合わせるために、ロータ構造も軸方向に形成される。
【００６９】
図４は自動巻を考慮した２重化の為のロータ構成図である。図４（ａ）はＡ（一方側）・Ｂ（他方側）分割形ロータ構造を示す側面図、図４（ｂ）は前記（ａ）の斜視図、図４（ｃ）はＡ（一方側）・Ｂ（他方側）一体形ロータ構造を示す側面図、図４（ｄ）は前記（ｃ）の斜視図である。
【００７０】
図４（ａ）および図４（ｂ）では、Ａ側ロータ４１とＢ側ロータ４１’が軸方向に小さなギャップｇを設けて配置される。ロータ幅ｅはステータ幅ｆより小さく形成される。各ロータ４１、４１’は各ステータ４２、４２’幅内に納められる。この実施例はロータ４１とロータ４１’の間にギャップｇを設けたので、（図示しない）各ステータコイルの発生磁束がこの磁気抵抗の大きなギャップｇを透過せずに各ロータ４１、４１’を透過するようになるので、磁束の有効利用をはかることができるようになる。
【００７１】
図４（ｃ）および図４（ｄ）では、Ａ側ロータ４３とＢ側ロータ４３’が軸方向に密着して配置される。ロータ幅ｅ’とステータ幅ｆ’とが同じに形成されている。
【００７２】
Ａ側ロータ４３とＢ側ロータ４３’は軸方向に密着しているので、かしめ加工により両ロータの基準位置間の機械的な位相差を確実に保持することが可能になる。
【００７３】
各ロータ外周面の形状、即ち、突極形状は機械角で３６０°に渡って設けられている。各ロータ外周面の形状は、軸倍角が小さい方の突極形状を基本として、ステータ磁極の位置に対応して繰り返し形成される。
（４）複速度レゾルバシステム：
（第５実施例）
図５は本発明の２重化ＶＲレゾルバを用いた複速度レゾルバシステムの説明図である。図５（ａ）は複速度レゾルバシステムの構成図、図５（ｂ）は各レゾルバのＲ／Ｄ変換出力データを示すグラフである。
【００７４】
図５（ａ）では、複速度レゾルバシステムは、複速度レゾルバ５１とデジタル変換器５２から構成される。複速度レゾルバ５１は、回転軸に連結されるＡ側（一方側）軸倍角１ＸのＶＲレゾルバ５３とＢ側（他方側）軸倍角ｎＸのＶＲレゾルバ５４からなる。デジタル変換器５２は、Ｒ／Ｄ（レゾルバ−デジタル）コンバータ５５、５５’および合成回路５６により構成される。
【００７５】
Ａ側（一方側）軸倍角１ＸのＶＲレゾルバ５３、即ち、１回転検出レゾルバのステータ側の出力巻線から基準信号が入力された状態で偏心ロータ５７が回転されると、出力巻線からは偏心ロータ５７の回転角、即ち、（図示しない）励磁磁極と偏心ロータ５７との間隙によりその位置が決定される機械角３６０°を１周期とするＳＩＮ波信号、ＣＯＳ波信号が出力される。
【００７６】
このＳＩＮ波信号は、Ｒ／Ｄコンバータ５５によって直線状の出力データ（三角波信号）に変換される。
【００７７】
また、Ｂ側（他方側）軸倍角ｎＸ（多極）のＶＲレゾルバ５４のステータ側の出力巻線に基準信号が入力された状態で多極ロータ５８が回転されると、出力巻線からは多極ロータ５８の回転角、即ち多極ロータ５８の各突極と（図示しない）励磁磁極との位置関係によりその位置が決定される１極当たりの回転角を１周期とするＳＩＮ波信号、ＣＯＳ波信号が出力される。このＳＩＮ波信号はＲ／Ｄコンバータ５５’により各極に対応する複数の直線状の出力データ（極：三角波信号）に変換される。
【００７８】
システムの動作は、図５（ｂ）に示すように、まず初期位置θｋに対応する１ＸレゾルバおよびｎＸレゾルバの初期位置データＡｋ、Ｂｋを取り込む。次に、１Ｘレゾルバの初期位置（θｋ）データＡｋからｎＸレゾルバの初期極（直線状の出力データ）ＴＢｋが算出される。この初期極ＴＢＫとｎＸレゾルバの初期位置データＢｋとでアブソリュートデジタル回転位置データＢａｋが算出される。
【００７９】
以後、所定時間経過する毎に、多極レゾルバの出力データＢｋが取り込まれ、上記演算が行われてその時々の回転位置データが求められる。
【００８０】
【発明の効果】
本発明の効果を以下詳述する。本発明は、
（１）１ＸＶＲレゾルバのステータ磁極毎に設ける２次巻線の数（この場合磁極数と同じ）とその２次巻線の順番に応じた出力の関係が、軸倍角ｎＸのＶＲレゾルバにおいても、１Ｘ分毎のステータ磁極毎に設ける２次巻線の数（この場合磁極数と同じ）とその２次巻線の順番に応じた出力の関係として成り立つとすると、前記関係がｎＸ分全てに成り立つものとなるので、前記関係にある２重化バリアブルリラクタンスレゾルバを用いて、対応するステータ磁極に設けた２次巻線の出力を比較することにより、前記両ＶＲレゾルバの信頼性および安全性を検証することができる。また、軸倍角の異なる２重化バリアブルリラクタンスレゾルバを用いることにより、アブソリュートデジタル回転角信号を求めることができる。
（２）また、２重化バリアブルリラクタンスレゾルバにおいて、軸倍角１ＸのＶＲレゾルバと軸倍角ｎＸのＶＲレゾルバを同軸に設け、前記軸倍角ｎＸのＶＲレゾルバの１Ｘ分のステータ磁極の数を前記軸倍角１ＸのＶＲレゾルバのステータ磁極の数と同じにし、前記軸倍角ｎＸのＶＲレゾルバの１Ｘ分のステータ磁極に設けた２次巻線の出力を前記軸倍角１ＸのＶＲレゾルバの対応するステータ磁極に設けた２次巻線の出力と同じにしたので、対応するステータ磁極に設けた２次巻線の出力を比較することにより、前記両ＶＲレゾルバの信頼性および安全性を検証することができ、また、軸倍角の異なる２重化バリアブルリラクタンスレゾルバを用いることにより、アブソリュートデジタル回転角信号を求めることができる。
（３）また、前記（２）記載の２重化バリアブルリラクタンスレゾルバにおいて、前記各ＶＲレゾルバ毎のすべての２次巻線の巻回数をそれぞれ同じ巻回数にし、前記両ＶＲレゾルバのロータの形状を、両ＶＲレゾルバの対応するステータ磁極に設けた２次巻線の出力が同じになるように、形成したので、対応するステータ磁極に設けた２次巻線の出力を比較することにより、前記両ＶＲレゾルバの信頼性および安全性を検証することができ、また、軸倍角の異なる２重化バリアブルリラクタンスレゾルバを用いることにより、アブソリュートデジタル回転角信号を求めることができる。
（４）前記（２）又は（３）記載の２重化バリアブルリラクタンスレゾルバにおいて、前記両ＶＲレゾルバを同軸状態に積み重ねたとき、前記両ＶＲレゾルバのステータ磁極は同じ磁極位置に重ならないようにずらして設けたので、前記（１）から（３）の効果以外に、自動巻線機を用いた自動巻を行うことが可能になる効果を奏する。
（５）前記（４）記載の２重化バリアブルリラクタンスレゾルバにおいて、前記両ＶＲレゾルバのステータ磁極は同じ磁極位置に重ならないように互いに１磁極づつずらして設けたので、前記（１）から（３）の効果以外に、自動巻線機を用いた自動巻を行うことが可能になる効果を奏する。
（６）前記（４）記載の２重化バリアブルリラクタンスレゾルバにおいて、前記両ＶＲレゾルバのステータ磁極は同じ磁極位置に重ならないように機械角で９０°分の範囲づつ互い離間して設けたので、前記（１）から（３）の効果以外に、自動巻線機を用いた自動巻を行うことが可能になる効果を奏する。
（７）前記（２）乃至（６）のいずれか１項記載の２重化バリアブルリラクタンスレゾルバにおいて、前記両ＶＲレゾルバの各ロータは、同軸に設けられるので、前記（１）から（３）の効果以外に、自動巻線機を用いた自動巻を行うことが可能になると共に、ロータ相互の位置関係が確実になる効果を奏する。
（８）複速度レゾルバシステムにおいて、各ロータの１回転に応じて求まる前記（２）乃至（７）のいずれか１項記載の前記１ＸＶＲレゾルバおよび前記軸倍角ｎＸのＶＲレゾルバとの出力を、レゾルバ・デジタルコンバータにより三角波信号に変換し、測定時の両ＶＲレゾルバの出力値を元にして前記三角波信号から回転角を求めるので、アブソリュートデジタル回転角を求めることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例の２重化ＶＲレゾルバにおけるそれぞれのＶＲレゾルバの断面図である。図１（ａ）は、軸倍角１ＸのＶＲレゾルバ、図１（ｂ）は、軸倍角ｎＸの例示としての軸倍角４ＸのＶＲレゾルバの断面図である。
【図２】本発明のロータ形状（ステータ磁極面からロータ外側面までの距離を表す）と磁極の関係を示す概略図である。図２（ａ）は前記図１（ａ）におけるロータ形状と磁極の関係を示す概略図であり、図２（ｂ）は前記図１（ｂ）におけるロータ形状と磁極の関係を示す概略図である。
【図３】本発明の自動巻を考慮した２重化の為のステータ構成図である。図３（１）（ａ）〜（ｄ）は円周に沿って設けたステータ磁極を各レゾルバに１つおきに設ける実施例２の説明図であり、図３（２）（ａ）〜（ｄ）は円周に沿って設けたステータ磁極を各レゾルバに所定角度範囲毎まとめて設ける実施例の説明図である。
【図４】本発明の自動巻を考慮した２重化の為のロータ構成図である。図４（ａ）はＡ（一方側）・Ｂ（他方側）分割形ロータ構造を示す側面図、図４（ｂ）は前記（ａ）の斜視図、図４（ｃ）はＡ（一方側）・Ｂ（他方側）一体形ロータ構造を示す側面図、図４（ｄ）は前記（ｃ）の斜視図である。
【図５】本発明の２重化ＶＲレゾルバを用いた複速度レゾルバシステムの説明図である。図５（ａ）は複速度レゾルバシステムの構成図、図５（ｂ）は各ＶＲレゾルバのＲ／Ｄ変換出力データを示すグラフである。
【図６】従来の２重化ＶＲレゾルバシステムの説明図である。図６（ａ）は従来の２重化ＶＲレゾルバをモータに組み込んだ冗長化例の断面図、図６（ｂ）は従来の２重化ＶＲレゾルバを用いた冗長化システムの概略図、図６（ｃ）は従来の２重化ＶＲレゾルバの構成図、図６（ｄ）は従来のギヤ機構を備える２重化ＶＲレゾルバを用いた複速度レゾルバシステムの概略図、図６（ｅ）は２重化ＶＲレゾルバの出力信号の関係を説明する説明図である。
【図７】従来のレゾルバの代表的な構成図である。図７（ａ）は従来のレゾルバの上面図、図７（ｂ）は図７（ａ）の側面図である。
【符号の説明】
１、２、３、４、５、６、７、８ 磁極
１１、２１、３１、３１’、３１’’、３１’’’ ステータ磁極
１２、２２ ２次巻線
１３、２３ ロータ
３０、３０’、３０’’、３０’’’ ステータヨーク
３２、３２’ ステータコイル
４１、４３ Ａ側ロータ
４１’、４３’ Ｂ側ロータ
４２、４４ Ａ側ステータ
４２’、４４’ Ｂ側ステータ
５１ 複速度レゾルバ
５２ デジタル変換器
５３ １ＸＶＲレゾルバ
５４ ｎＸＶＲレゾルバ
５５、５５’ Ｒ／Ｄコンバータ
５６ 合成回路
５７ 偏心ロータ
５８ 多極ロータ
Claims (7)
- 軸倍角１ＸのＶＲレゾルバと軸倍角ｎＸのＶＲレゾルバを同軸に設け、前記軸倍角ｎＸのＶＲレゾルバの軸倍角１Ｘ分のステータ磁極を前記軸倍角１ＸのＶＲレゾルバのステータ磁極の数と同じ数設け、
前記軸倍角ｎＸのＶＲレゾルバの軸倍角１Ｘ分のステータ磁極に設けた２次巻線の出力を前記軸倍角１ＸのＶＲレゾルバの対応するステータ磁極に設けた２次巻線の出力と同じ出力になるように巻回したことを特徴とする２重化バリアブルリラクタンスレゾルバ。 - 前記各ＶＲレゾルバ毎のすべての２次巻線の巻回数をそれぞれ同じ巻回数にし、前記両ＶＲレゾルバのロータの形状を、両ＶＲレゾルバの対応するステータ磁極に設けた２次巻線の出力が同じになるように、形成したことを特徴とする請求項１記載の２重化バリアブルリラクタンスレゾルバ。
- 前記両ＶＲレゾルバを同軸状態に積み重ねたとき、前記両ＶＲレゾルバのステータ磁極は同じ磁極位置に重ならないようにずらして設けたことを特徴とする請求項１又は２記載の２重化バリアブルリラクタンスレゾルバ。
- 前記両ＶＲレゾルバのステータ磁極は同じ磁極位置に重ならないように互いに１磁極づつずらして交互に設けたことを特徴とする請求項３記載の２重化バリアブルリラクタンスレゾルバ。
- 前記両ＶＲレゾルバのステータ磁極は同じ磁極位置に重ならないように機械角で９０°分の範囲づつ互い離間して設けたことを特徴とする請求項３記載の２重化バリアブルリラクタンスレゾルバ。
- 前記両ＶＲレゾルバの各ロータは、同軸に設けられることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項記載の２重化バリアブルリラクタンスレゾルバ。
- 各ロータの１回転に応じて求まる前記請求項１乃至６のいずれか１項記載の前記軸倍角１ＸのＶＲレゾルバおよび前記軸倍角ｎＸのＶＲレゾルバの出力を、レゾルバ・デジタルコンバータにより三角波信号に変換し、測定時の両ＶＲレゾルバの出力値を元にして前記三角波信号から回転角を求めることを特徴とする複速度レゾルバシステム。
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