(57)【要約】【課題】小型化を図り、メモリ容量を低減するのに好適な位置検出装置を提供する。【解決手段】中継装置２００は、ＲＤＣ６４のサンプリング周期よりも長い間隔で作成された粗補正データを記憶するメモリ６６を備え、レゾルバ信号をサンプリングして得られるデジタル角度信号値を取得し、取得したデジタル角度信号値のうち対応デジタル角度信号値を粗補正データに基づいて補正し、対応デジタル角度信号値以外のデジタル角度信号値について、そのデジタル角度信号値の時系列上前後にそれぞれ位置する粗補正データを補間し、その補間結果に基づいてそのデジタル角度信号値を補正する。【選択図】図４
2010019825.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出手段と被検出体の相対位置により変化する位置検出信号を出力するセンサから前記位置検出信号を入力し、入力した位置検出信号に基づいて前記被検出体の位置を検出する位置検出装置であって、
前記位置検出信号をサンプリングして得られる位置検出信号値を取得する位置検出信号値取得手段と、
前記サンプリング周期よりも長い所定間隔で作成された粗補正データを記憶する粗補正データ記憶手段と、
前記位置検出信号値取得手段で取得した位置検出信号値および前記粗補正データ記憶手段の粗補正データに基づいて前記被検出体の位置を補正する位置補正手段とを備え、
前記位置補正手段は、前記位置検出信号値のうち前記所定間隔に対応する対応位置検出信号値を前記粗補正データに基づいて補正し、前記対応位置検出信号値以外の位置検出信号値について、当該位置検出信号値の時系列上前後にそれぞれ位置する前記粗補正データを補間し、その補間結果に基づいて当該位置検出信号値を補正することを特徴とする位置検出装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記粗補正データは、前記センサの全検出範囲にわたって前記所定間隔で取得される前記位置検出信号に基づいて作成されていることを特徴とする位置検出装置。
【請求項３】
請求項１および２のいずれか１項において、
前記位置補正手段は、直線補間演算により前記粗補正データを補間することを特徴とする位置検出装置。
【請求項４】
請求項１および２のいずれか１項において、
前記位置補正手段は、多項式近似による補間演算により前記粗補正データを補間することを特徴とする位置検出装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項において、
前記センサは、回転子の回転角度に応じて変化する前記位置検出信号を出力する回転センサであることを特徴とする位置検出装置。
【請求項６】
請求項５において、
前記回転センサは、モータの回転軸に取り付けられていることを特徴とする位置検出装置。
【請求項７】
請求項５および６のいずれか１項において、
前記回転センサは、第１レゾルバステータおよび第１レゾルバロータを有し、前記第１レゾルバロータと前記第２レゾルバステータの間のリラクタンスが前記第１レゾルバロータの位置により変化し、前記第１レゾルバロータの１回転につき前記リラクタンス変化の基本波成分が１周期となる前記位置検出信号を出力する単極レゾルバと、
第２レゾルバステータおよび第２レゾルバロータを有し、前記第２レゾルバロータと前記第２レゾルバステータの間のリラクタンスが前記第２レゾルバロータの位置により変化し、前記第２レゾルバロータの１回転につき前記リラクタンス変化の基本波成分が多周期となる前記位置検出信号を出力する多極レゾルバとを備えることを特徴とする位置検出装置。
【請求項８】
検出手段と被検出体の相対位置により変化する位置検出信号を出力するセンサから前記位置検出信号を入力し、入力した位置検出信号に基づいて前記被検出体の位置を検出する位置検出方法であって、
前記位置検出信号をサンプリングして得られる位置検出信号値を取得する位置検出信号値取得ステップと、
前記サンプリング周期よりも長い所定間隔で作成された粗補正データを記憶する粗補正データ記憶手段の粗補正データ、および前記位置検出信号値取得ステップで取得した位置検出信号値に基づいて前記被検出体の位置を補正する位置補正ステップとを含み、
前記位置補正ステップは、前記位置検出信号値のうち前記所定間隔に対応する対応位置検出信号値を前記粗補正データに基づいて補正し、前記対応位置検出信号値以外の位置検出信号値について、当該位置検出信号値の時系列上前後にそれぞれ位置する前記粗補正データを補間し、その補間結果に基づいて当該位置検出信号値を補正することを特徴とする位置検出方法。
【請求項９】
回転子の１回転につき基本波成分が多周期となる位置検出信号を出力する多極レゾルバから前記位置検出信号を入力し、入力した位置検出信号に基づいて前記回転子の回転角度位置を検出する回転角度位置検出装置であって、
前記位置検出信号をサンプリングして得られる位置検出信号値を取得する位置検出信号値取得手段と、
前記多極レゾルバの機械角全周にわたって取得される前記位置検出信号のうち誤差の周期性の単位となる領域を含む前記機械角全周の一部の領域に属するものに基づいて作成された部分補正データを記憶する部分補正データ記憶手段と、
前記位置検出信号値取得手段で取得した位置検出信号値および前記部分補正データ記憶手段の部分補正データに基づいて前記回転子の回転角度位置を補正する回転角度位置補正手段とを備え、
前記回転角度位置補正手段は、前記機械角全周を前記誤差の周期性の単位で区分したときの各区分領域ごとに、当該区分領域に属する前記位置検出信号値を前記部分補正データに基づいて補正することを特徴とする回転角度位置検出装置。
【請求項１０】
請求項９において、
前記多極レゾルバは、複数の相のそれぞれに対応して複数の極が形成されかつ前記各相の極に巻き付けたコイルにより電機子巻線が形成されたレゾルバステータと、前記レゾルバステータの極に対向して円周方向に複数の歯が形成されたレゾルバロータとを有し、前記レゾルバロータと前記レゾルバステータとの間のリラクタンスが前記レゾルバロータの位置により変化するレゾルバであり、
前記多極レゾルバの相数をＮ、前記レゾルバステータの極数をｎsp、前記レゾルバロータの歯数をｎrtとし、前記一部の領域は、ｎrt／（ｎsp／Ｎ）であることを特徴とする回転角度位置検出装置。
【請求項１１】
請求項９および１０のいずれか１項において、
さらに、回転子の１回転につき基本波成分が１周期となる第２位置検出信号を出力する単極レゾルバの前記第２位置検出信号をサンプリングして得られる第２位置検出信号値を取得する第２位置検出信号値取得手段と、
前記第２位置検出信号値取得手段で取得した第２位置検出信号値に基づいて、前記区分領域における前記位置検出信号値の位置を特定する位置特定手段とを備え、
前記回転角度位置補正手段は、前記位置特定手段で特定した位置に対応する前記部分補正データに基づいて前記位置検出信号値を補正することを特徴とする回転角度位置検出装置。
【請求項１２】
請求項９ないし１１のいずれか１項において、
前記部分補正データは、前記各区分領域に属しかつ対応する前記位置検出信号の平均値に基づいて作成されていることを特徴とする回転角度位置検出装置。
【請求項１３】
請求項９ないし１１のいずれか１項において、
前記部分補正データは、前記各区分領域に属しかつ対応する前記位置検出信号の中央値に基づいて作成されていることを特徴とする回転角度位置検出装置。
【請求項１４】
回転子の１回転につき基本波成分が多周期となる位置検出信号を出力する多極レゾルバから前記位置検出信号を入力し、入力した位置検出信号に基づいて前記回転子の回転角度位置を検出する回転角度位置検出方法であって、
前記位置検出信号をサンプリングして得られる位置検出信号値を取得する位置検出信号値取得ステップと、
前記多極レゾルバの機械角全周にわたって取得される前記位置検出信号のうち誤差の周期性の単位となる領域を含む前記機械角全周の一部の領域に属するものに基づいて作成された部分補正データを記憶する部分補正データ記憶手段の部分補正データ、および前記位置検出信号値取得ステップで取得した位置検出信号値に基づいて前記回転子の回転角度位置を補正する回転角度位置補正ステップとを含み、
前記回転角度位置補正ステップは、前記機械角全周を前記誤差の周期性の単位で区分したときの各区分領域ごとに、当該区分領域に属する前記位置検出信号値を前記部分補正データに基づいて補正することを特徴とする回転角度位置検出方法。
【請求項１５】
請求項１ないし７のいずれか１項において、
前記粗補正データ記憶手段は、前記位置補正手段として実現される演算手段の内部メモリとして構成したことを特徴とする位置検出装置。
【請求項１６】
請求項９ないし１３のいずれか１項において、
前記部分補正データ記憶手段は、前記回転角度位置補正手段として実現される演算手段の内部メモリとして構成したことを特徴とする回転角度位置検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転センサ等の出力から位置を検出する装置および方法に係り、特に、小型化を図り、メモリ容量を低減するのに好適な位置検出装置および位置検出方法、並びに回転角度位置検出装置および回転角度位置検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
回転子の回転角度を検出するセンサとしては、レゾルバが用いられている。レゾルバは、モータ等の回転軸に回転自在に取り付けられ、レゾルバロータとレゾルバステータの間のリラクタンスがレゾルバロータの位置により変化し、その変化に応じた電圧のレゾルバ信号を出力する。これをデジタル信号に変換するレゾルバ用デジタル変換器（ＲＤＣ：Resolver Digital Converter）が用意されている。
【０００３】
レゾルバ信号は、誤差がない正弦波形であることが理想的である。しかしながら、実際は、レゾルバロータの形状のばらつき、コイルの特性、レゾルバロータとレゾルバステータのギャップのばらつき等の原因により、レゾルバ信号に振幅差、オフセットおよび位相誤差が生じる。
従来、高精度な回転角度位置を検出するレゾルバとしては、例えば、レゾルバロータの歯数に対するレゾルバステータのステータポール数（極数）を一定の関係に設定したＶＲ型レゾルバが知られている（特許文献１）。
【０００４】
また、レゾルバ信号の誤差を考慮して補正を行う技術としては、例えば、１度加減算した後の第２補正データを補正用ＲＯＭに加算して第１補正データを更新することにより高精度化する方法が知られている（特許文献２）。
【特許文献１】特開２０００−８１３４４号公報
【特許文献２】特開２００４−２０５３４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１記載の技術にあっては、精度を向上するには、ステータポール数を増やさなければならず、小型化を図るのが困難であるという問題があった。
また、特許文献２記載の技術にあっては、ＲＤＣの分解能に応じた容量の補正データが必要となるため、高分解能になるほどメモリ容量が増大するという問題があった。すなわち、補正データは、レゾルバの機械角全周（機械角３６０°）にわたってレゾルバから出力されるレゾルバ信号を所定周期でサンプリングし、サンプリングして得られた信号値と理想値との差分（誤差）として作成する。そして、ＲＤＣにおいて、同周期でサンプリングして得られた信号値から、これに対応する補正データを減算することにより補正を行う。したがって、各信号値を補正し高精度な出力を得るには、信号値と補正データとが１対１で対応する必要があるため、分解能（サンプリング周期）を向上させると、その分だけ補正データの容量も大きくなる。
【０００６】
そこで、本発明は、このような従来の技術の有する未解決の課題に着目してなされたものであって、小型化を図り、メモリ容量を低減するのに好適な位置検出装置および位置検出方法、並びに回転角度位置検出装置および回転角度位置検出方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
〔発明１〕  上記目的を達成するために、発明１の位置検出装置は、検出手段と被検出体の相対位置により変化する位置検出信号を出力するセンサから前記位置検出信号を入力し、入力した位置検出信号に基づいて前記被検出体の位置を検出する位置検出装置であって、前記位置検出信号をサンプリングして得られる位置検出信号値を取得する位置検出信号値取得手段と、前記サンプリング周期よりも長い所定間隔で作成された粗補正データを記憶する粗補正データ記憶手段と、前記位置検出信号値取得手段で取得した位置検出信号値および前記粗補正データ記憶手段の粗補正データに基づいて前記被検出体の位置を補正する位置補正手段とを備え、前記位置補正手段は、前記位置検出信号値のうち前記所定間隔に対応する対応位置検出信号値を前記粗補正データに基づいて補正し、前記対応位置検出信号値以外の位置検出信号値について、当該位置検出信号値の時系列上前後にそれぞれ位置する前記粗補正データを補間し、その補間結果に基づいて当該位置検出信号値を補正する。
【０００８】
このような構成であれば、位置検出信号値取得手段により、位置検出信号をサンプリングして得られる位置検出信号値が取得される。そして、位置補正手段により、取得された位置検出信号値のうち所定間隔に対応する対応位置検出信号値が粗補正データに基づいて補正される。一方、対応位置検出信号値以外の位置検出信号値について、その位置検出信号値の時系列上前後にそれぞれ位置する粗補正データが補間され、その補間結果に基づいてその位置検出信号値が補正される。これらの補正により被検出体の位置が補正される。
【０００９】
ここで、センサは、検出手段と被検出体の相対位置により変化する位置検出信号を出力するものであればどのようなものであってもよく、これには、例えば、回転角度を検出する回転センサ、および直線上の位置を検出するリニアセンサが含まれる。回転センサには、例えば、レゾルバ、ロータリーエンコーダ、ロータリーポテンショメータおよびテープスケールが含まれる。以下、発明８の位置検出方法において同じである。
【００１０】
また、補間の対象となる粗補正データとは、位置検出信号値の時系列上前および後にそれぞれ位置する粗補正データであればよく、時系列上前方に隣接して位置する粗補正データであってもよいし、時系列上２つ以上前方に位置する粗補正データであってもよい。時系列上後に位置する粗補正データについても同様であり、前後の位置関係は、同一であってもよいし、異なっていてもよい。精度の観点からは、隣接する粗補正データを対象とするのが好ましい。以下、発明８の位置検出方法において同じである。
【００１１】
また、所定間隔とは、サンプリング周期よりも長い間隔であればよく、サンプリング周期の整数倍の間隔が好ましいが、これに限られない。整数倍でない場合、対応位置検出信号値としては、例えば、時系列上、粗補正データの位置に最も近い位置検出信号値を採用することができる。以下、発明８の位置検出方法において同じである。
また、粗補正データ記憶手段は、粗補正データをあらゆる手段でかつあらゆる時期に記憶するものであり、粗補正データをあらかじめ記憶してあるものであってもよいし、粗補正データをあらかじめ記憶することなく、本装置の動作時に外部からの入力等によって粗補正データを記憶するようになっていてもよい。以下、発明８の位置検出方法において同じである。
【００１２】
〔発明２〕  さらに、発明２の位置検出装置は、発明１の位置検出装置において、前記粗補正データは、前記センサの全検出範囲にわたって前記所定間隔で取得される前記位置検出信号に基づいて作成されている。
【００１３】
〔発明３〕  さらに、発明３の位置検出装置は、発明１および２のいずれか１の位置検出装置において、前記位置補正手段は、直線補間演算により前記粗補正データを補間する。
このような構成であれば、位置補正手段により、対応位置検出信号値以外の位置検出信号値について、その位置検出信号値の時系列上前後にそれぞれ位置する粗補正データが直線補間演算により補間され、その補間結果に基づいてその位置検出信号値が補正される。
【００１４】
〔発明４〕  さらに、発明４の位置検出装置は、発明１および２のいずれか１の位置検出装置において、前記位置補正手段は、多項式近似による補間演算により前記粗補正データを補間する。
このような構成であれば、位置補正手段により、対応位置検出信号値以外の位置検出信号値について、その位置検出信号値の時系列上前後にそれぞれ位置する粗補正データが多項式近似による補間演算により補間され、その補間結果に基づいてその位置検出信号値が補正される。
【００１５】
〔発明５〕  さらに、発明５の位置検出装置は、発明１ないし４のいずれか１の位置検出装置において、前記センサは、回転子の回転角度に応じて変化する前記位置検出信号を出力する回転センサである。
このような構成であれば、回転子の回転角度位置が補正される。
【００１６】
〔発明６〕  さらに、発明６の位置検出装置は、発明５の位置検出装置において、前記回転センサは、モータの回転軸に取り付けられている。
【００１７】
〔発明７〕  さらに、発明７の位置検出装置は、発明５および６のいずれか１の位置検出装置において、前記回転センサは、第１レゾルバステータおよび第１レゾルバロータを有し、前記第１レゾルバロータと前記第２レゾルバステータの間のリラクタンスが前記第１レゾルバロータの位置により変化し、前記第１レゾルバロータの１回転につき前記リラクタンス変化の基本波成分が１周期となる前記位置検出信号を出力する単極レゾルバと、第２レゾルバステータおよび第２レゾルバロータを有し、前記第２レゾルバロータと前記第２レゾルバステータの間のリラクタンスが前記第２レゾルバロータの位置により変化し、前記第２レゾルバロータの１回転につき前記リラクタンス変化の基本波成分が多周期となる前記位置検出信号を出力する多極レゾルバとを備える。
【００１８】
このような構成であれば、第１レゾルバロータが回転すると、この回転により第１レゾルバロータと第１レゾルバステータの間のリラクタンスが変化する。そして、第１レゾルバロータの１回転につきリラクタンス変化の基本波成分が１周期となる位置検出信号が単極レゾルバから出力される。
また、第２レゾルバロータが回転すると、この回転により第２レゾルバロータと第２レゾルバステータの間のリラクタンスが変化する。そして、第２レゾルバロータの１回転につきリラクタンス変化の基本波成分が多周期となる位置検出信号が多極レゾルバから出力される。
【００１９】
〔発明８〕  一方、上記目的を達成するために、発明８の位置検出方法は、検出手段と被検出体の相対位置により変化する位置検出信号を出力するセンサから前記位置検出信号を入力し、入力した位置検出信号に基づいて前記被検出体の位置を検出する位置検出方法であって、前記位置検出信号をサンプリングして得られる位置検出信号値を取得する位置検出信号値取得ステップと、前記サンプリング周期よりも長い所定間隔で作成された粗補正データを記憶する粗補正データ記憶手段の粗補正データ、および前記位置検出信号値取得ステップで取得した位置検出信号値に基づいて前記被検出体の位置を補正する位置補正ステップとを含み、前記位置補正ステップは、前記位置検出信号値のうち前記所定間隔に対応する対応位置検出信号値を前記粗補正データに基づいて補正し、前記対応位置検出信号値以外の位置検出信号値について、当該位置検出信号値の時系列上前後にそれぞれ位置する前記粗補正データを補間し、その補間結果に基づいて当該位置検出信号値を補正する。
【００２０】
一方、本発明者は、鋭意検討を重ねた結果、多極レゾルバの機械角全周にわたって取得される位置検出信号に含まれる誤差が周期性を有することを見出した。そして、機械角全周のすべての領域について補正データを用意しなくても、誤差の周期性の単位となる領域を含む機械角全周の一部の領域について補正データを用意し、機械角全周を誤差の周期性の単位で区分したときの各区分領域ごとに、その区分領域に属する位置検出信号を補正データに基づいて補正すれば、誤差を効果的に低減できることを導き出した。すなわち、精度の低下を抑制しつつ補正データの容量を低減することができるのである。
【００２１】
〔発明９〕  そこで、上記目的を達成するために、発明９の回転角度位置検出装置は、回転子の１回転につき基本波成分が多周期となる位置検出信号を出力する多極レゾルバから前記位置検出信号を入力し、入力した位置検出信号に基づいて前記回転子の回転角度位置を検出する回転角度位置検出装置であって、前記位置検出信号をサンプリングして得られる位置検出信号値を取得する位置検出信号値取得手段と、前記多極レゾルバの機械角全周にわたって取得される前記位置検出信号のうち誤差の周期性の単位となる領域を含む前記機械角全周の一部の領域に属するものに基づいて作成された部分補正データを記憶する部分補正データ記憶手段と、前記位置検出信号値取得手段で取得した位置検出信号値および前記部分補正データ記憶手段の部分補正データに基づいて前記回転子の回転角度位置を補正する回転角度位置補正手段とを備え、前記回転角度位置補正手段は、前記機械角全周を前記誤差の周期性の単位で区分したときの各区分領域ごとに、当該区分領域に属する前記位置検出信号値を前記部分補正データに基づいて補正する。
【００２２】
このような構成であれば、位置検出信号値取得手段により、位置検出信号をサンプリングして得られる位置検出信号値が取得される。そして、回転角度位置補正手段により、機械角全周を誤差の周期性の単位で区分したときの各区分領域ごとに、その区分領域に属する位置検出信号値が部分補正データに基づいて補正される。
ここで、誤差の周期性の単位となる領域とは、多極レゾルバの機械角全周にわたって取得される位置検出信号に含まれる誤差の周期性について、その１周期を構成する領域をいう。誤差の周期が多次的である場合は、１次成分の１周期を構成する領域であってもよいし、２次以上の成分のうち任意の次数成分の１周期を構成する領域であってもよい。以下、発明１４の回転角度位置検出方法において同じである。
【００２３】
また、部分補正データ記憶手段は、部分補正データをあらゆる手段でかつあらゆる時期に記憶するものであり、部分補正データをあらかじめ記憶してあるものであってもよいし、部分補正データをあらかじめ記憶することなく、本装置の動作時に外部からの入力等によって部分補正データを記憶するようになっていてもよい。以下、発明１４の回転角度位置検出方法において同じである。
【００２４】
〔発明１０〕  さらに、発明１０の回転角度位置検出装置は、発明９の回転角度位置検出装置において、前記多極レゾルバは、複数の相のそれぞれに対応して複数の極が形成されかつ前記各相の極に巻き付けたコイルにより電機子巻線が形成されたレゾルバステータと、前記レゾルバステータの極に対向して円周方向に複数の歯が形成されたレゾルバロータとを有し、前記レゾルバロータと前記レゾルバステータとの間のリラクタンスが前記レゾルバロータの位置により変化するレゾルバであり、前記多極レゾルバの相数をＮ、前記レゾルバステータの極数をｎsp、前記レゾルバロータの歯数をｎrtとし、前記一部の領域は、ｎrt／（ｎsp／Ｎ）である。
【００２５】
このような構成であれば、部分補正データが、誤差の周期性の単位となる領域について作成された補正データとなる。したがって、誤差の周期性の単位となる領域について作成された部分補正データに基づいて、機械角全周をその領域の単位で区分したときの各区分領域ごとに補正が行われる。
【００２６】
〔発明１１〕  さらに、発明１１の回転角度位置検出装置は、発明９および１０のいずれか１の回転角度位置検出装置において、さらに、回転子の１回転につき基本波成分が１周期となる第２位置検出信号を出力する単極レゾルバの前記第２位置検出信号をサンプリングして得られる第２位置検出信号値を取得する第２位置検出信号値取得手段と、前記第２位置検出信号値取得手段で取得した第２位置検出信号値に基づいて、前記区分領域における前記位置検出信号値の位置を特定する位置特定手段とを備え、前記回転角度位置補正手段は、前記位置特定手段で特定した位置に対応する前記部分補正データに基づいて前記位置検出信号値を補正する。
【００２７】
このような構成であれば、第２位置検出信号値取得手段により、第２位置検出信号をサンプリングして得られる第２位置検出信号値が取得され、位置特定手段により、取得された第２位置検出信号値に基づいて、区分領域における位置検出信号値の位置が特定される。そして、回転角度位置補正手段により、特定された位置に対応する部分補正データに基づいて位置検出信号値が補正される。
【００２８】
〔発明１２〕  さらに、発明１２の回転角度位置検出装置は、発明９ないし１１のいずれか１の回転角度位置検出装置において、前記部分補正データは、前記各区分領域に属しかつ対応する前記位置検出信号の平均値に基づいて作成されている。
このような構成であれば、部分補正データが位置検出信号の平均値に基づいて作成されているので、精度の向上を図ることができる。
【００２９】
〔発明１３〕  さらに、発明１３の回転角度位置検出装置は、発明９ないし１１のいずれか１の回転角度位置検出装置において、前記部分補正データは、前記各区分領域に属しかつ対応する前記位置検出信号の中央値に基づいて作成されている。
このような構成であれば、部分補正データが位置検出信号の中央値に基づいて作成されているので、精度の向上を図ることができる。
【００３０】
〔発明１４〕  一方、上記目的を達成するために、発明１４の回転角度位置検出方法は、回転子の１回転につき基本波成分が多周期となる位置検出信号を出力する多極レゾルバから前記位置検出信号を入力し、入力した位置検出信号に基づいて前記回転子の回転角度位置を検出する回転角度位置検出方法であって、前記位置検出信号をサンプリングして得られる位置検出信号値を取得する位置検出信号値取得ステップと、前記多極レゾルバの機械角全周にわたって取得される前記位置検出信号のうち誤差の周期性の単位となる領域を含む前記機械角全周の一部の領域に属するものに基づいて作成された部分補正データを記憶する部分補正データ記憶手段の部分補正データ、および前記位置検出信号値取得ステップで取得した位置検出信号値に基づいて前記回転子の回転角度位置を補正する回転角度位置補正ステップとを含み、前記回転角度位置補正ステップは、前記機械角全周を前記誤差の周期性の単位で区分したときの各区分領域ごとに、当該区分領域に属する前記位置検出信号値を前記部分補正データに基づいて補正する。
【００３１】
〔発明１５〕  一方、上記目的を達成するために、発明１５の位置検出装置は、発明１ないし７のいずれか１の位置検出装置において、前記粗補正データ記憶手段は、前記位置補正手段として実現される演算手段の内部メモリとして構成した。
【００３２】
〔発明１６〕  一方、上記目的を達成するために、発明１６の回転角度位置検出装置は、発明９ないし１３のいずれか１の回転角度位置検出装置において、前記部分補正データ記憶手段は、前記回転角度位置補正手段として実現される演算手段の内部メモリとして構成した。
【発明の効果】
【００３３】
以上説明したように、発明１の位置検出装置、または発明８の位置検出方法によれば、サンプリング周期よりも長い所定間隔で作成された粗補正データを記憶するので、従来に比して、メモリ容量を低減することができるという効果が得られる。また、対応位置検出信号値以外の位置検出信号値は、粗補正データを補間して補正されるので、精度の低下を抑制することができるという効果も得られる。
【００３４】
さらに、発明３の位置検出装置によれば、直線補間演算を用いるので、演算処理が簡素となり、処理負担を低減することができるという効果が得られる。
さらに、発明７の位置検出装置によれば、精度の向上を図ることができるという効果が得られる。
一方、発明８の位置検出方法によれば、発明１の位置検出装置と同等の効果が得られる。
【００３５】
一方、発明９の回転角度位置検出装置によれば、補正データに基づいて多極レゾルバの位置検出信号が補正されるので、レゾルバステータの極数を増さなくてもすみ、従来に比して、小型化を図ることができるという効果が得られる。また、多極レゾルバの機械角全周の一部の領域に属する位置検出信号に基づいて作成された部分補正データを記憶するので、従来に比して、メモリ容量を低減することができるという効果も得られる。さらに、誤差の周期性を考慮し、機械角全周を誤差の周期性の単位で区分したときの各区分領域ごとに部分補正データに基づいて補正が行われるので、精度の低下を抑制することができるという効果も得られる。
【００３６】
さらに、発明１０の回転角度位置検出装置によれば、誤差の周期性の単位となる領域について作成された部分補正データに基づいて、機械角全周をその領域の単位で区分したときの各区分領域ごとに補正が行われるので、精度の低下をさらに抑制することができるという効果が得られる。
さらに、発明１２の回転角度位置検出装置によれば、部分補正データが位置検出信号の平均値に基づいて作成されているので、精度の向上を図ることができるという効果が得られる。
【００３７】
さらに、発明１３の回転角度位置検出装置によれば、部分補正データが位置検出信号の中央値に基づいて作成されているので、精度の向上を図ることができるという効果が得られる。
一方、発明１４の回転角度位置検出方法によれば、発明９の回転角度位置検出装置と同等の効果が得られる。
【００３８】
一方、発明１５の位置検出装置、または発明１６の回転角度位置検出装置によれば、外部メモリではなく内部メモリに補正データを記憶することにより、データの読込処理に要する時間を短縮することができるので、回転動作中に実回転角度位置に対し遅れの少ない位置検出データを出力することができるという効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
〔第１の実施の形態〕
以下、本発明の第１の実施の形態を図面を参照しながら説明する。図１ないし図５は、本発明に係る位置検出装置および位置検出方法、並びに回転角度位置検出装置および回転角度位置検出方法の第１の実施の形態を示す図である。
まず、本実施の形態に係るレゾルバ装置１００の構成を説明する。
【００４０】
図１は、レゾルバ装置１００の軸方向の断面図である。
レゾルバ装置１００は、図１に示すように、固定子であるステータ２２と、回転子であるロータ１２と、ロータ１２とステータ２２の間に介在してロータ１２を回転可能に支持するクロスローラ軸受１４と、ロータ１２の回転角度位置を検出する単極レゾルバ３０ａおよび多極レゾルバ３０ｉとを有して構成されている。ここで、レゾルバ３０ａ、３０ｉおよびクロスローラ軸受１４は、径方向内側からその順序で径方向の同一平面上に配置されている。
【００４１】
ステータ２２には、軸方向上方（図１の上方向）に突出した円環状の内壁体２２ａが形成され、内壁体２２ａよりも径方向外側には、軸方向上方に突出した円環状の外壁体２２ｂが形成されている。一方、ロータ１２には、軸方向下方（図１の下方向）に突出した円環状の内壁体１２ａが形成され、内壁体１２ａよりも径方向外側には、軸方向下方に突出した円環状の外壁体１２ｂが形成されている。そして、ステータ２２およびロータ１２は、ステータ２２の内壁体２２ａがロータ１２の内壁体１２ａと外壁体１２ｂの間に、ロータ１２の外壁体１２ｂがステータ２２の内壁体２２ａと外壁体２２ｂの間に位置するように互いに跨って配置されている。
【００４２】
クロスローラ軸受１４は、内輪１４ａと、外輪１４ｂと、内輪１４ａおよび外輪１４ｂの間で転動可能に設けられた複数のクロスローラ（ころ）１４ｃとを有して構成されている。クロスローラ１４ｃは、直径が長さよりわずかに大きな略円筒状で、軌道上偶数番目の回転軸と、軌道上奇数番目の回転軸が互いに９０°傾斜している。
内輪１４ａは、ステータ２２の内壁体２２ａに軸方向に押圧された状態で固定されている。具体的には、ステータ２２の内壁体２２ａの上端を内輪１４ａの下面に当接させ、内輪押え２６の押圧部２６ｂを内輪１４ａの上面に接触させ、内輪押え２６をボルト２６ａでステータ２２の内壁体２２ａに締結することにより固定される。
【００４３】
外輪１４ｂは、ロータ１２の外壁体１２ｂに軸方向に押圧された状態で固定されている。具体的には、ロータ１２の外壁体１２ｂの下端を外輪１４ｂの上面に当接させ、外輪押え２８の押圧部２８ｂを外輪１４ｂの下面に接触させ、外輪押え２８をボルト２８ａでロータ１２の外壁体１２ｂに締結することにより固定される。
なお、ステータ２２は、ボルト２４ａにより固定板２４に固定され、ロータ１２は、モータ（後述）の回転軸の外周面に嵌合している。
【００４４】
単極レゾルバ３０ａは、ＡＢＳ（Absolute）型のインナーロータ式レゾルバであって、中空環状の成層鉄心からなるレゾルバロータ１８ａと、レゾルバロータ１８ａと所定間隔をもって対向して配置された環状の成層鉄心からなるレゾルバステータ２０ａとを有して構成されている。レゾルバロータ１８ａは、クロスローラ軸受１４の軸心に対して偏心させた外周を有し、レゾルバステータ２０ａには、複数のステータポールが円周方向に等間隔に形成されている。そのため、レゾルバロータ１８ａの１回転につきリラクタンス変化の基本波成分が１周期となる単極レゾルバ信号を出力する。
【００４５】
多極レゾルバ３０ｉは、ＩＮＣ（Increment）型のインナーロータ式レゾルバであって、中空環状の成層鉄心からなるレゾルバロータ１８ｉと、レゾルバロータ１８ｉと所定間隔をもって対向して配置された環状の成層鉄心からなるレゾルバステータ２０ｉとを有して構成されている。レゾルバロータ１８ｉには、突極状の複数の歯が円周方向に等間隔に形成され、レゾルバステータ２０ｉには、複数のステータポールが円周方向に等間隔に形成されている。そのため、レゾルバロータ１８ｉの１回転につきリラクタンス変化の基本波成分が多周期となる多極レゾルバ信号を出力する。
【００４６】
レゾルバロータ１８ａ、１８ｉは、ロータ間座４２を介して微小な間隔をもって配置され、ボルト１８ｂによりロータ１２の内壁体１２ａの外周面に取り付けられている。一方、レゾルバステータ２０ａ、２０ｉは、ステータ間座４４を介して微小な間隔をもって配置され、ボルト２０ｂにより内輪押え２６の内周面に取り付けられ、内輪押え２６と一体にステータ２２の内壁体２２ａの内周面側に固定されている。
【００４７】
次に、本実施の形態に係る制御システムの構成を説明する。
図２は、制御システムの構成を示すブロック図である。
制御システムは、図２に示すように、モータ３１０と、モータ３１０の回転軸の外周面に嵌合するレゾルバ装置１００と、レゾルバ装置１００からのレゾルバ信号に基づいて回転角度位置を検出する中継装置２００と、中継装置２００で検出した回転角度位置に基づいてモータ３１０を制御するモータ制御装置３００とを有して構成されている。
【００４８】
中継装置２００は、発振器５０と、発振器５０から出力される励磁信号を適度な信号レベルに増幅する増幅器５２と、増幅器５２からの励磁信号をレゾルバ３０ａ、３０ｉのいずれかに供給する切換スイッチ５４とを有して構成されている。
切換スイッチ５４は、与えられたスイッチ切換信号に基づいて、増幅器５２と単極レゾルバ３０ａの共通端子ＣＯＭ１とを接続する接続状態、および増幅器５２と多極レゾルバ３０ｉの共通端子ＣＯＭ２とを接続する接続状態のいずれかに切り換える。
【００４９】
中継装置２００は、さらに、電流／電圧変換器５６ａ、５６ｂ、３／２相変換器５８ａ、５８ｂ、アナログスイッチ６０、移相器６２およびＲＤＣ６４を有して構成されている。
単極レゾルバ３０ａからは、互いに位相が１２０°異なる３相の単極レゾルバ信号が出力される。３相の単極レゾルバ信号は、電流／電圧変換器５６ａにより電流／電圧変換され、３／２相変換器５８ａにより２相の単極レゾルバ信号（sin信号、cos信号）に変換される。そして、２相の単極レゾルバ信号は、アナログスイッチ６０に出力される。
【００５０】
一方、多極レゾルバ３０ｉからは、互いに位相が１２０°異なる３相の多極レゾルバ信号が出力される。３相の多極レゾルバ信号は、電流／電圧変換器５６ｂにより電流／電圧変換され、３／２相変換器５８ｂにより２相の多極レゾルバ信号（sin信号、cos信号）に変換される。そして、２相の多極レゾルバ信号は、アナログスイッチ６０に出力される。
アナログスイッチ６０は、与えられたＡＢＳ／ＩＮＣ切換信号に基づいて、単極レゾルバ信号および多極レゾルバ信号のいずれかを通過させてＲＤＣ６４に供給する。
【００５１】
移相器６２は、発振器５０から出力される励磁信号の位相を遅らせ、２相の単極レゾルバ信号または多極レゾルバ信号のうちのキャリア信号の位相と同期させたＲｅｆ信号をＲＤＣ６４に供給する。
ＲＤＣ６４は、移相器６２からのＲｅｆ信号に基づいて、アナログスイッチ６０からの単極レゾルバ信号または多極レゾルバ信号を所定周期でサンプリングし、サンプリングして得られた信号値をデジタル角度信号φとして出力する。
【００５２】
中継装置２００は、さらに、ＲＤＣ６４のサンプリング周期よりも長い間隔で作成された粗補正データを記憶するメモリ６６と、ＲＤＣ６４からのデジタル角度信号φに基づいて回転角度位置を検出するＣＰＵ６８と、モータ制御装置３００との間で通信を行う制御信号入出力部７０、位置検出信号出力部７２および異常検出信号出力部７４とを有して構成されている。
【００５３】
ＣＰＵ６８は、電源投入後は、スイッチ切換信号を切換スイッチ５４に出力することにより単極レゾルバ３０ａに励磁信号を供給し、ＲＤＣ６４から単極レゾルバ信号のデジタル角度信号φを入力する。このとき、アナログスイッチ６０および切換スイッチ５４の切換タイミングが同期するように、アナログスイッチ６０にＡＢＳ／ＩＮＣ切換信号を出力する。次いで、スイッチ切換信号を切換スイッチ５４に出力することにより多極レゾルバ３０ｉに励磁信号を供給し、ＲＤＣ６４から多極レゾルバ信号のデジタル角度信号φを入力する。そして、この動作を所定周期で繰り返し行う。
【００５４】
ＣＰＵ６８は、メモリ６６の粗補正データに基づいて、単極レゾルバ信号のデジタル角度信号値および多極レゾルバ信号のデジタル角度信号値をそれぞれ補正して回転角度位置を算出し、算出したそれら回転角度位置を成分とする高精度な回転角度位置を示す回転角度位置検出データを生成する。
ＣＰＵ６８は、位置検出信号出力部７２を介して、回転角度位置検出データを示す回転角度位置検出信号をモータ制御装置３００に出力する。また、制御信号入出力部７０を介してモータ制御装置３００との間で制御信号を入出力し、異常検出信号出力部７４を介して異常検出信号をモータ制御装置３００に出力する。
【００５５】
次に、粗補正データのデータ構造を説明する。
図３は、粗補正データを時系列上にプロットしたグラフである。
多極レゾルバ信号用の粗補正データは、図３に示すように、多極レゾルバ３０ｉの機械角全周にわたって多極レゾルバ３０ｉから出力される多極レゾルバ信号をＲＤＣ６４のサンプリング周期のｎ（ｎは２以上の整数）倍の間隔でサンプリングし、サンプリングして得られた信号値と理想値との差分（誤差）として作成する。図３は、ｎ＝１６の例である。
【００５６】
単極レゾルバ信号用の粗補正データは、同様に、単極レゾルバ３０ａの機械角全周にわたって単極レゾルバ３０ａから出力される単極レゾルバ信号をＲＤＣ６４のサンプリング周期のｍ（ｍは２以上の整数）倍の間隔でサンプリングし、サンプリングして得られた信号値と理想値との差分として作成する。ｍ、ｎは、同一の値であってもよいし、異なる値であってもよい。
【００５７】
次に、ＣＰＵ６８で実行される処理を説明する。
ＣＰＵ６８は、マイクロプロセッシングユニット等からなり、メモリ６６の所定領域に格納されている所定のプログラムを起動させ、そのプログラムに従って、図４のフローチャートに示す回転角度位置算出処理を実行する。
【００５８】
図４は、多極レゾルバ３０ｉの回転角度位置算出処理を示すフローチャートである。
回転角度位置算出処理は、多極レゾルバ信号を補正して回転角度位置を算出する処理であって、ＣＰＵ６８で実行されると、図４に示すように、まず、ステップＳ１００に移行する。
ステップＳ１００では、サンプリングタイマを起動し、ステップＳ１０２に移行して、サンプリングタイマの値に基づいてサンプリングタイミングになったか否かを判定し、サンプリングタイミングになったと判定したとき(Yes)は、ステップＳ１０４に移行する。
【００５９】
ステップＳ１０４では、多極レゾルバ信号のデジタル角度信号値をＲＤＣ６４から取得し、ステップＳ１０６に移行して、取得したデジタル角度信号値およびメモリ６６の粗補正データに基づいて、下式（１）に示す直線補間演算式より回転角度位置Ｌを算出する。
Ｌ＝Ｋ−（Ｍm＋Ｏn×（（Ｍ(m+1)−Ｍm）／Ｎ））    …（１）
上式（１）において、Ｋはデジタル角度信号値を、Ｎは粗補正データの測定間隔をそれぞれ示す。図３の例では、Ｎ＝ｎとなる。
【００６０】
また、Ｍmは、多極レゾルバ３０ｉの機械角全周においてＫが出現するポイントをｊとし、ｍ＝INT（ｊ／Ｎ）番目の粗補正データを示す。ここで、「INT（）」は、括弧内の演算結果の小数点以下を切り捨てる演算式である。
また、Ｏnは、mod（ｊ／Ｎ）により得られる値を示す。ここで、「mod（）」は、括弧内の除算の余りを求める演算式である。
【００６１】
上式（１）によれば、デジタル角度信号値のうち粗補正データの測定ポイントに対応するもの（以下、対応デジタル角度信号値という。）Ｋについては、上式（１）においてＯn＝０となり、Ｌ＝Ｋ−Ｍmとなるので、粗補正データＭmを減算することにより補正される。
これに対し、対応デジタル角度信号値以外のデジタル角度信号値Ｋについては、上式（１）においてＯn＝１〜Ｎ−１となるので、そのデジタル角度信号値の時系列上前に位置する粗補正データＭmと、そのデジタル角度信号値の時系列上後に位置する粗補正データＭ(m+1)が補間され、その補間結果Ｍm＋Ｏn×（（Ｍ(m+1)−Ｍm）／Ｎ）を減算することにより補正される。
【００６２】
次いで、ステップＳ１０８に移行して、算出した回転角度位置Ｌをメモリ６６に格納し、一連の処理を終了して元の処理に復帰させる。
一方、ステップＳ１０２で、サンプリングタイミングになっていないと判定したとき(No)は、サンプリングタイミングになるまでステップＳ１０２で待機する。
なお、単極レゾルバ信号を補正して回転角度位置を算出する処理も、図４の回転角度位置算出処理と同様に構成される。そして、単極レゾルバ信号および多極レゾルバ信号について回転角度位置が算出されると、回転角度位置をメモリ６６から読み出し、読み出したそれら回転角度位置を成分とする高精度な回転角度位置を示す回転角度位置検出データを生成する。
【００６３】
次に、本実施の形態の動作を説明する。
以下、８０極の多極レゾルバ３０ｉを用い、ＲＤＣ６４の分解能が5242880[p/r]（１極を65536分割）、粗補正データの測定間隔が1024[p]である場合を例にとって説明する。
モータ３１０が回転すると、ロータ１２に回転トルクが付与され、ロータ１２が回転する。そして、レゾルバ３０ａ、３０ｉにより、ロータ１２と一体に回転するレゾルバロータ１８ａ、１８ｉとの間のリラクタンス変化が検出され、レゾルバ信号が出力される。
【００６４】
中継装置２００では、電流／電圧変換器５６ａ、５６ｂ、３／２相変換器５８ａ、５８ｂおよびアナログスイッチ６０を介してレゾルバ信号がＲＤＣ６４に入力される。そして、ＲＤＣ６４により、レゾルバ信号が所定周期でサンプリングされ、サンプリングして得られた信号値がデジタル角度信号φとして出力される。
中継装置２００では、サンプリングタイミングになると、ステップＳ１０４、Ｓ１０６を経て、ＣＰＵ６８により、多極レゾルバ信号のデジタル角度信号値が取得され、取得されたデジタル角度信号値およびメモリ６６の粗補正データに基づいて回転角度位置Ｌが算出される。
【００６５】
図５は、多極レゾルバ３０ｉの補正前後の位置検出誤差を示すグラフである。
デジタル角度信号には、図５（ａ）に示すように、多極レゾルバ３０ｉの一歯の電気角全周において正弦波状の誤差が含まれている。このデジタル角度信号値に対して、粗補正データに基づいて直線補間演算により補正を行うと、図５（ｂ）に示すように、対応デジタル角度信号値だけでなくそれ以外のデジタル角度信号値も比較的適切に補正される。その結果、誤差がほぼゼロとなり、高精度な回転角度位置Ｌを得ることができる。
【００６６】
また、従来では、全ポイント分の補正データを用意する必要があったので、補正データの容量は、１ポイント当たりの容量が２[byte]である場合、5242880[p/r]×２[byte]＝10.49[Mbyte]となる。これに対し、本実施の形態では、粗補正データの測定間隔が1024[p]であるので、粗補正データの容量は、5242880[p/r]／10244[p]×２[byte]＝10.24[Kbyte]となる。したがって、従来の1/1024ですむ。
【００６７】
中継装置２００では、ＣＰＵ６８により、同様に、単極レゾルバ信号のデジタル角度信号値が取得され、取得されたデジタル角度信号値およびメモリ６６の粗補正データに基づいて回転角度位置Ｌが算出される。そして、算出されたそれら回転角度位置を成分とする高精度な回転角度位置を示す回転角度位置検出データが出力される。
モータ制御装置３００では、回転角度位置検出データに基づいてモータ３１０が制御される。
【００６８】
一方、レゾルバ装置１００にモーメント荷重が加わると、レゾルバ装置１００がクロスローラ軸受１４を中心として傾くが、レゾルバ３０ａ、３０ｉがクロスローラ軸受１４と径方向同一平面上に配置されているので、レゾルバ３０ａ、３０ｉのギャップ変化を小さくすることができる。
また、レゾルバ３０ａ、３０ｉおよびクロスローラ軸受１４が径方向同一平面上に配置されているので、レゾルバ装置１００の高さ（軸方向の長さ）を小さくすることができる。
【００６９】
さらに、クロスローラ軸受１４の予圧を高くする等の方法を採用した場合は、ギャップ変化を抑制できる半面、クロスローラ軸受１４の寿命が短くなるという不具合を伴うところ、本実施の形態では、ギャップ変化が小さい位置にレゾルバ３０ａ、３０ｉを配置することによりギャップ変化を低減するので、クロスローラ軸受１４の長寿命化を図ることができる。
【００７０】
このようにして、本実施の形態では、中継装置２００は、ＲＤＣ６４のサンプリング周期よりも長い間隔で作成された粗補正データを記憶するメモリ６６を備え、レゾルバ信号をサンプリングして得られるデジタル角度信号値を取得し、取得したデジタル角度信号値のうち対応デジタル角度信号値を粗補正データに基づいて補正し、対応デジタル角度信号値以外のデジタル角度信号値について、そのデジタル角度信号値の時系列上前後にそれぞれ位置する粗補正データを補間し、その補間結果に基づいてそのデジタル角度信号値を補正する。
【００７１】
これにより、サンプリング周期よりも長い間隔で作成された粗補正データを記憶するので、従来に比して、メモリ容量を低減することができる。また、対応デジタル角度信号値以外のデジタル角度信号値は、粗補正データを補間して補正されるので、精度の低下を抑制することができる。
さらに、本実施の形態では、直線補間演算により粗補正データを補間する。
【００７２】
これにより、演算処理が簡素となり、処理負担を低減することができる。
さらに、本実施の形態では、レゾルバ装置１００は、単極レゾルバ３０ａおよび多極レゾルバ３０ｉを備え、メモリ６６の粗補正データに基づいて、単極レゾルバ信号のデジタル角度信号値および多極レゾルバ信号のデジタル角度信号値をそれぞれ補正して回転角度位置を算出し、算出したそれら回転角度位置を成分とする高精度な回転角度位置を示す回転角度位置検出データを生成する。
【００７３】
これにより、精度の向上を図ることができる。
さらに、本実施の形態では、レゾルバ装置１００は、内輪１４ａおよび外輪１４ｂを有するクロスローラ軸受１４と、内輪１４ａに支持されるステータ２２と、外輪１４ｂに支持されるロータ１２と、ロータ１２の回転角度位置を検出するレゾルバ３０ａ、３０ｉとを備え、レゾルバ３０ａ、３０ｉおよびクロスローラ軸受１４を径方向の同一平面上に配置した。
【００７４】
これにより、レゾルバ装置１００にモーメント荷重が加わっても、ギャップ変化が小さい位置にレゾルバ３０ａ、３０ｉが配置されているので、従来に比して、レゾルバ３０ａ、３０ｉのギャップ変化を小さくすることができ、レゾルバ３０ａ、３０ｉが誤検出する可能性を低減することができる。また、レゾルバ３０ａ、３０ｉおよびクロスローラ軸受１４が径方向同一平面上に配置されているので、レゾルバ装置１００の高さを小さくすることができる。さらに、クロスローラ軸受１４の予圧を高くする等の方法に比して、クロスローラ軸受１４の長寿命化を図ることができる。
【００７５】
さらに、本実施の形態では、クロスローラ軸受１４を採用した。
これにより、モーメント荷重、アキシャル荷重およびラジアル荷重を同時に受けることができるので、アキシャル荷重およびラジアル荷重に対する剛性を維持しつつ、モーメント荷重によるギャップ変化を低減することができる。
上記第１の実施の形態において、レゾルバ３０ａ、３０ｉは、発明５ないし７の回転センサに対応し、レゾルバロータ１８ａ、１８ｉは、発明１または８の被検出体に対応し、レゾルバステータ２０ａ、２０ｉは、発明１または８の検出手段に対応し、メモリ６６は、発明１または８の粗補正データ記憶手段に対応している。また、ステップＳ１０４は、発明１の位置検出信号値取得手段、または発明８の位置検出信号値取得ステップに対応し、ステップＳ１０６は、発明１若しくは３の位置補正手段、または発明８の位置補正ステップに対応している。
【００７６】
〔第１の実施の形態の変形例〕
なお、上記第１の実施の形態においては、直線補間演算により粗補正データを補間するように構成したが、これに限らず、多項式近似による補間演算により粗補正データを補間するように構成することもできる。
【００７７】
図６は、多項式近似による補間演算により粗補正データを補間する場合を示すグラフである。
粗補正データが図６に示すような場合は、例えば、多項近似式として下式（２）を用いる。
ｆ(ｘ)＝0.0008ｘ3−0.0586ｘ2＋1.9792ｘ−３×１０-12    …（２）
そして、回転角度位置Ｌは、下式（３）により算出することができる。
Ｌ＝Ｋ−ｆ(ｊ)    …（３）
上式（３）によれば、対応デジタル角度信号値以外のデジタル角度信号値Ｋについては、そのデジタル角度信号値の時系列上前に位置する粗補正データＭmと、そのデジタル角度信号値の時系列上後に位置する粗補正データＭ(m+1)が多項式近似による補間演算により補間され、その補間結果を減算することにより補正される。
【００７８】
また、上記第１の実施の形態においては、多極レゾルバ３０ｉの機械角全周にわたって多極レゾルバ３０ｉから出力されるレゾルバ信号をＲＤＣ６４のサンプリング周期のｎ（ｍ）倍の間隔でサンプリングし、サンプリングして得られた信号値と理想値との差分として粗補正データを作成したが、これに限らず、多極レゾルバ３０ｉの機械角の一部について作成することもできる。
【００７９】
図７は、多極レゾルバ３０ｉの補正前の位置検出誤差を示すグラフである。
本発明者は、鋭意検討を重ねた結果、図７に示すように、機械角全周において発生する誤差が周期性を有し、ステータポール数／相数ごとに誤差が繰り返されることを見出した。そこで、このような特性を利用し、粗補正データを作成する必要最小限の基準角度領域Ｒを求め、基準角度領域Ｒの粗補正データに基づいて機械角全周分の補正を行えば、メモリ容量をさらに低減することができる。
【００８０】
基準角度領域Ｒは、多極レゾルバ３０ｉの相数をＮ、レゾルバステータ２０ｉのステータポール数（極数）をｎsp、レゾルバロータ１８ｉの歯数をｎrtとし、下式（４）により求めることができる。なお、機械角全周とレゾルバロータ１８ｉの全歯数とは、位置検出処理上同等となるため、基準角度領域Ｒは、補正データに使用する歯の領域と同等となる。そして、機械角全周を基準角度領域Ｒの単位で区分し、各区分領域ごとに、基準角度領域Ｒの粗補正データに基づいてその区分領域のデジタル角度信号値を補正する。
Ｒ＝ｎrt／（ｎsp／Ｎ）    …（４）
例えば、８０歯３相の多極レゾルバ３０ｉについてステータポール数を２４個に設定した場合、基準角度領域Ｒは、８０×（２４／３）＝１０歯分となる。上記第１の実施の形態の例では、5242880[p/r]／10244[p]＝5120ポイント分の粗補正データが必要であったところ、この場合は、5120ポイント×１０歯／８０歯＝640ポイント分の粗補正データで足りる。したがって、粗補正データの容量は、640ポイント×２[byte]＝1.28[Kbyte]となり、上記第１の実施の形態のさらに1/8ですむ。従来との比較では、1/8192ですむ。
【００８１】
なお、補正データを間引くことなく、基準角度領域Ｒの全ポイント分の補正データを作成することにより、精度の向上をさらに図ることもできる。上記例において、基準角度領域Ｒで5120ポイント分の補正データを作成した場合は、上記第１の実施の形態でのメモリ容量で精度の向上をさらに図ることができる。
また、上記第１の実施の形態においては、ＲＤＣ６４でデジタル角度信号を補正しなかったが、これに限らず、補正機能付きＲＤＣに適用することもできる。
【００８２】
図８は、中継装置２００が補正機能付きＲＤＣを備える場合の制御システムの構成を示すブロック図である。
中継装置２００は、図８に示すように、補正データを記憶するメモリ７６と、メモリ７６の補正データに基づいてデジタル角度信号を補正するＲＤＣ７８とを有して構成されている。その他の構成は、図２と同様である。
【００８３】
ＲＤＣ７８は、上記第１の実施の形態のように粗補正データに基づいて補正を行ってもよいし、機械角の一部について作成した部分補正データに基づいて補正を行ってもよいし、その組み合わせにより補正を行ってもよい。
これにより、ＲＤＣ７８およびＣＰＵ６８の両方で補正を行うことができるので、精度の向上をさらに図ることができる。逆に、精度を同程度にしようとすれば、メモリ６６のメモリ容量を低減することができる。
【００８４】
また、上記第１の実施の形態においては、中継装置２００を設けて構成したが、これに限らず、中継装置２００の機能を実現する回路基板をレゾルバ装置１００に内蔵して構成することもできる。この場合、アナログ信号であるレゾルバ信号を伝送する線路長を短くすることができるので、ノイズ等の影響による精度の低下を抑制することができる。
また、上記第１の実施の形態においては、レゾルバ装置１００の内側が回転するインナーロータ式で構成したが、これに限らず、レゾルバ装置１００の外側が回転するアウターロータ式で構成することもできる。
【００８５】
また、上記第１の実施の形態においては、レゾルバロータ１８ａ、１８ｉをロータ１２の内壁体１２ａの外周面に、レゾルバステータ２０ａ、２０ｉを内輪押え２６の内周面に取り付けて構成したが、これに限らず、レゾルバステータ２０ａ、２０ｉをロータ１２の内壁体１２ａの外周面に、レゾルバロータ１８ａ、１８ｉを内輪押え２６の内周面に取り付けて構成することもできる。
【００８６】
また、上記第１の実施の形態においては、単極レゾルバ３０ａおよび多極レゾルバ３０ｉを設けて構成したが、これに限らず、単極レゾルバ３０ａのみから構成することもできるし、多極レゾルバ３０ｉのみから構成することもできるし、単極レゾルバ信号および多極レゾルバ信号を出力するＡＢＳ／ＩＮＣ一体型のレゾルバから構成することもできる。
また、上記第１の実施の形態においては、レゾルバ３０ａ、３０ｉおよびクロスローラ軸受１４を径方向内側からその順序で径方向の同一平面上に配置したが、これに限らず、レゾルバ３０ａ、３０ｉおよびクロスローラ軸受１４の配置順序は任意とすることができる。
【００８７】
〔第１の実施の形態の変形例〕
また、上記第１の実施の形態においては、クロスローラ軸受１４を適用したが、これに限定するものではなく、４点接触玉軸受、アンギュラ玉軸受、深溝玉軸受、円筒ころ軸受、円錐ころ軸受などを適用してもよい。この場合、モーメント荷重、アキシャル荷重およびラジアル荷重を同時に受けることができる転がり軸受を採用することが好ましい。かかる転がり軸受としては、例えば、４点接触玉軸受が該当する。
【００８８】
図９は、第１の実施の形態の変形例として、クロスローラ軸受１４を４点接触玉軸受１５に変更したレゾルバ装置１００の軸方向の断面図である。なお、図９に示す第１の実施の形態の変形例においては、ロータ１２を回転可能に支持する軸受として４点接触玉軸受１５を採用した以外は、図１〜図８に示す第１の実施形態と同様であるので、第１の実施形態と同じ符号を付した同様の構成については説明を省略する。
【００８９】
図９に示すように、４点接触玉軸受１５は、内輪１５ａと、外輪１５ｂと、内輪１５ａおよび外輪１５ｂの間で転動可能に設けられた複数の玉１５ｃとを有して構成されている。
内輪１５ａは、ステータ２２の内壁体２２ａに軸方向に押圧された状態で固定されている。具体的には、ステータ２２の内壁体２２ａの上端を内輪１５ａの下面に当接させ、内輪押え２６の押圧部２６ｂを内輪１５ａの上面に接触させ、内輪押え２６をボルト２６ａでステータ２２の内壁体２２ａに締結することにより固定される。
【００９０】
外輪１５ｂは、ロータ１２の外壁体１２ｂに軸方向に押圧された状態で固定されている。具体的には、ロータ１２の外壁体１２ｂの下端を外輪１５ｂの上面に当接させ、外輪押え２８の押圧部２８ｂを外輪１５ｂの下面に接触させ、外輪押え２８をボルト２８ａでロータ１２の外壁体１２ｂに締結することにより固定される。
このように、ロータ１２を回転可能に支持する軸受として４点接触玉軸受１５を採用することにより、耐荷重を保ちつつ、摩擦トルクを低く抑えることが可能となり、回転時の損失を低く抑えることができる。また、クロスローラ軸受に用いられる転動体（ころ）よりも玉軸受に用いられる転動体（玉）のほうが接触が少ないので、軸受の回転時の発熱を抑えることができ、より高速回転が可能な位置検出器が実現できる。
【００９１】
〔第２の実施の形態〕
次に、本発明の第２の実施の形態を図面を参照しながら説明する。図１０ないし図１５は、本発明に係る位置検出装置および位置検出方法、並びに回転角度位置検出装置および回転角度位置検出方法の第２の実施の形態を示す図である。
【００９２】
まず、本実施の形態に係るレゾルバ装置１００の構成を説明する。
図１０は、レゾルバ装置１００の軸方向の断面図である。
レゾルバ装置１００は、図１０に示すように、固定子であるステータ２２と、回転子であるロータ１２と、ロータ１２とステータ２２の間に介在してロータ１２を回転可能に支持するクロスローラ軸受１４と、ロータ１２の回転角度位置を検出する単極レゾルバ３０ａおよび多極レゾルバ３０ｉとを有して構成されている。ここで、レゾルバ３０ａ、３０ｉおよびクロスローラ軸受１４は、径方向内側からその順序で径方向の同一平面上に配置されている。
【００９３】
ステータ２２には、軸方向上方（図１０の上方向）に突出した円環状の内壁体２２ａが形成され、内壁体２２ａよりも径方向外側には、軸方向上方に突出した円環状の外壁体２２ｂが形成されている。一方、ロータ１２には、軸方向下方（図１０の下方向）に突出した円環状の内壁体１２ａが形成され、内壁体１２ａよりも径方向外側には、軸方向下方に突出した円環状の外壁体１２ｂが形成されている。そして、ステータ２２およびロータ１２は、ステータ２２の内壁体２２ａがロータ１２の内壁体１２ａと外壁体１２ｂの間に、ロータ１２の外壁体１２ｂがステータ２２の内壁体２２ａと外壁体２２ｂの間に位置するように互いに跨って配置されている。
【００９４】
クロスローラ軸受１４は、内輪１４ａと、外輪１４ｂと、内輪１４ａおよび外輪１４ｂの間で転動可能に設けられた複数のクロスローラ（ころ）１４ｃとを有して構成されている。クロスローラ１４ｃは、直径が長さよりわずかに大きな略円筒状で、軌道上偶数番目の回転軸と、軌道上奇数番目の回転軸が互いに９０°傾斜している。
内輪１４ａは、ステータ２２の内壁体２２ａに軸方向に押圧された状態で固定されている。具体的には、ステータ２２の内壁体２２ａの上端を内輪１４ａの下面に当接させ、内輪押え２６の押圧部２６ｂを内輪１４ａの上面に接触させ、内輪押え２６をボルト２６ａでステータ２２の内壁体２２ａに締結することにより固定される。
【００９５】
外輪１４ｂは、ロータ１２の外壁体１２ｂに軸方向に押圧された状態で固定されている。具体的には、ロータ１２の外壁体１２ｂの下端を外輪１４ｂの上面に当接させ、外輪押え２８の押圧部２８ｂを外輪１４ｂの下面に接触させ、外輪押え２８をボルト２８ａでロータ１２の外壁体１２ｂに締結することにより固定される。
なお、ステータ２２は、ボルト２４ａにより固定板２４に固定され、ロータ１２は、モータ（後述）の回転軸の外周面に嵌合している。
【００９６】
単極レゾルバ３０ａは、ＡＢＳ型のインナーロータ式レゾルバであって、中空環状の成層鉄心からなるレゾルバロータ１８ａと、レゾルバロータ１８ａと所定間隔をもって対向して配置された環状の成層鉄心からなるレゾルバステータ２０ａとを有して構成されている。レゾルバロータ１８ａは、クロスローラ軸受１４の軸心に対して偏心させた外周を有し、レゾルバステータ２０ａには、複数のステータポールが円周方向に等間隔に形成されている。そのため、レゾルバロータ１８ａの１回転につきリラクタンス変化の基本波成分が１周期となる単極レゾルバ信号を出力する。
【００９７】
多極レゾルバ３０ｉは、ＩＮＣ型のインナーロータ式レゾルバであって、中空環状の成層鉄心からなるレゾルバロータ１８ｉと、レゾルバロータ１８ｉと所定間隔をもって対向して配置された環状の成層鉄心からなるレゾルバステータ２０ｉとを有して構成されている。レゾルバロータ１８ｉには、突極状の複数の歯が円周方向に等間隔に形成され、レゾルバステータ２０ｉには、複数のステータポールが円周方向に等間隔に形成されている。そのため、レゾルバロータ１８ｉの１回転につきリラクタンス変化の基本波成分が多周期となる多極レゾルバ信号を出力する。
【００９８】
レゾルバロータ１８ａ、１８ｉは、ロータ間座４２を介して微小な間隔をもって配置され、ボルト１８ｂによりロータ１２の内壁体１２ａの外周面に取り付けられている。一方、レゾルバステータ２０ａ、２０ｉは、ステータ間座４４を介して微小な間隔をもって配置され、ボルト２０ｂにより内輪押え２６の内周面に取り付けられ、内輪押え２６と一体にステータ２２の内壁体２２ａの内周面側に固定されている。
【００９９】
次に、本実施の形態に係る制御システムの構成を説明する。
図１１は、制御システムの構成を示すブロック図である。
制御システムは、図１１に示すように、モータ３１０と、モータ３１０の回転軸の外周面に嵌合するレゾルバ装置１００と、レゾルバ装置１００からのレゾルバ信号に基づいて回転角度位置を検出する中継装置２００と、中継装置２００で検出した回転角度位置に基づいてモータ３１０を制御するモータ制御装置３００とを有して構成されている。
【０１００】
中継装置２００は、発振器５０と、発振器５０から出力される励磁信号を適度な信号レベルに増幅する増幅器５２と、増幅器５２からの励磁信号をレゾルバ３０ａ、３０ｉのいずれかに供給する切換スイッチ５４とを有して構成されている。
切換スイッチ５４は、与えられたスイッチ切換信号に基づいて、増幅器５２と単極レゾルバ３０ａの共通端子ＣＯＭ１とを接続する接続状態、および増幅器５２と多極レゾルバ３０ｉの共通端子ＣＯＭ２とを接続する接続状態のいずれかに切り換える。
【０１０１】
中継装置２００は、さらに、電流／電圧変換器５６ａ、５６ｂ、３／２相変換器５８ａ、５８ｂ、アナログスイッチ６０、移相器６２およびＲＤＣ６４を有して構成されている。
単極レゾルバ３０ａからは、互いに位相が１２０°異なる３相の単極レゾルバ信号が出力される。３相の単極レゾルバ信号は、電流／電圧変換器５６ａにより電流／電圧変換され、３／２相変換器５８ａにより２相の単極レゾルバ信号（sin信号、cos信号）に変換される。そして、２相の単極レゾルバ信号は、アナログスイッチ６０に出力される。
【０１０２】
一方、多極レゾルバ３０ｉからは、互いに位相が１２０°異なる３相の多極レゾルバ信号が出力される。３相の多極レゾルバ信号は、電流／電圧変換器５６ｂにより電流／電圧変換され、３／２相変換器５８ｂにより２相の多極レゾルバ信号（sin信号、cos信号）に変換される。そして、２相の多極レゾルバ信号は、アナログスイッチ６０に出力される。
アナログスイッチ６０は、与えられたＡＢＳ／ＩＮＣ切換信号に基づいて、単極レゾルバ信号および多極レゾルバ信号のいずれかを通過させてＲＤＣ６４に供給する。
【０１０３】
移相器６２は、発振器５０から出力される励磁信号の位相を遅らせ、２相の単極レゾルバ信号または多極レゾルバ信号のうちのキャリア信号の位相と同期させたＲｅｆ信号をＲＤＣ６４に供給する。
ＲＤＣ６４は、移相器６２からのＲｅｆ信号に基づいて、アナログスイッチ６０からの単極レゾルバ信号または多極レゾルバ信号を所定周期でサンプリングし、サンプリングして得られた信号値をデジタル角度信号φとして出力する。
【０１０４】
中継装置２００は、さらに、補正データを記憶するメモリ６６と、ＲＤＣ６４からのデジタル角度信号φに基づいて回転角度位置を検出するＣＰＵ６８と、モータ制御装置３００との間で通信を行う制御信号入出力部７０、位置検出信号出力部７２および異常検出信号出力部７４とを有して構成されている。
ＣＰＵ６８は、電源投入後は、スイッチ切換信号を切換スイッチ５４に出力することにより単極レゾルバ３０ａに励磁信号を供給し、ＲＤＣ６４から単極レゾルバ信号のデジタル角度信号φを入力する。このとき、アナログスイッチ６０および切換スイッチ５４の切換タイミングが同期するように、アナログスイッチ６０にＡＢＳ／ＩＮＣ切換信号を出力する。次いで、スイッチ切換信号を切換スイッチ５４に出力することにより多極レゾルバ３０ｉに励磁信号を供給し、ＲＤＣ６４から多極レゾルバ信号のデジタル角度信号φを入力する。そして、この動作を所定周期で繰り返し行う。
【０１０５】
ＣＰＵ６８は、メモリ６６の補正データに基づいて、単極レゾルバ信号のデジタル角度信号値および多極レゾルバ信号のデジタル角度信号値をそれぞれ補正して回転角度位置を算出し、算出したそれら回転角度位置を成分とする高精度な回転角度位置を示す回転角度位置検出データを生成する。
ＣＰＵ６８は、位置検出信号出力部７２を介して、回転角度位置検出データを示す回転角度位置検出信号をモータ制御装置３００に出力する。また、制御信号入出力部７０を介してモータ制御装置３００との間で制御信号を入出力し、異常検出信号出力部７４を介して異常検出信号をモータ制御装置３００に出力する。
【０１０６】
次に、補正データのデータ構造を説明する。
図１２は、多極レゾルバ３０ｉの補正前の位置検出誤差を示すグラフである。
多極レゾルバ３０ｉの機械角全周において発生する誤差は、図１２に示すように、ステータポール数／相数ごとに繰り返される。同図の例では、機械角４５°ごとに誤差が繰り返し発生している。そこで、このような特性を利用し、補正データを作成する必要最小限の基準角度領域Ｒを求め、基準角度領域Ｒの補正データを部分補正データとして用意する。
【０１０７】
基準角度領域Ｒは、多極レゾルバ３０ｉの相数をＮ、レゾルバステータ２０ｉのステータポール数（極数）をｎsp、レゾルバロータ１８ｉの歯数をｎrtとし、下式（１）により求めることができる。なお、機械角全周とレゾルバロータ１８ｉの全歯数とは、位置検出処理上同等となるため、基準角度領域Ｒは、補正データに使用する歯の領域と同等となる。
Ｒ＝ｎrt／（ｎsp／Ｎ）    …（１）
そして、多極レゾルバ信号用の部分補正データは、基準角度領域Ｒに属する多極レゾルバ信号をサンプリングし、サンプリングして得られた信号値と理想値との差分（誤差）として作成する。
【０１０８】
一方、単極レゾルバ信号用の補正データは、単極レゾルバ３０ａの機械角全周にわたって単極レゾルバ３０ａから出力される単極レゾルバ信号をサンプリングし、サンプリングして得られた信号値と理想値との差分として作成する。
【０１０９】
次に、ＣＰＵ６８で実行される処理を説明する。
ＣＰＵ６８は、マイクロプロセッシングユニット等からなり、メモリ６６の所定領域に格納されている所定のプログラムを起動させ、そのプログラムに従って、図１３および図１４のフローチャートに示す回転角度位置算出処理を実行する。
【０１１０】
初めに、単極レゾルバ３０ａの回転角度位置算出処理を説明する。
図１３は、単極レゾルバ３０ａの回転角度位置算出処理を示すフローチャートである。
回転角度位置算出処理は、単極レゾルバ信号を補正して回転角度位置を算出する処理であって、ＣＰＵ６８で実行されると、図１３に示すように、まず、ステップＳ２００に移行する。
【０１１１】
ステップＳ２００では、サンプリングタイマを起動し、ステップＳ２０２に移行して、サンプリングタイマの値に基づいてサンプリングタイミングになったか否かを判定し、サンプリングタイミングになったと判定したとき(Yes)は、ステップＳ２０４に移行する。
ステップＳ２０４では、単極レゾルバ信号のデジタル角度信号値をＲＤＣ６４から取得し、ステップＳ２０６に移行して、取得したデジタル角度信号値からメモリ６６の単極レゾルバ信号用の補正データを減算することにより回転角度位置を算出し、ステップＳ２０８に移行する。
【０１１２】
ステップＳ２０８に移行では、算出した回転角度位置をメモリ６６に格納し、一連の処理を終了して元の処理に復帰させる。
一方、ステップＳ２０２で、サンプリングタイミングになっていないと判定したとき(No)は、サンプリングタイミングになるまでステップＳ２０２で待機する。
【０１１３】
次に、多極レゾルバ３０ｉの回転角度位置算出処理を説明する。
図１４は、多極レゾルバ３０ｉの回転角度位置算出処理を示すフローチャートである。
回転角度位置算出処理は、多極レゾルバ信号を補正して回転角度位置を算出する処理であって、ＣＰＵ６８で実行されると、図１４に示すように、まず、ステップＳ３００に移行する。
ステップＳ３００では、サンプリングタイマを起動し、ステップＳ３０２に移行して、サンプリングタイマの値に基づいてサンプリングタイミングになったか否かを判定し、サンプリングタイミングになったと判定したとき(Yes)は、ステップＳ３０４に移行する。
【０１１４】
ステップＳ３０４では、多極レゾルバ信号のデジタル角度信号値をＲＤＣ６４から取得し、ステップＳ３０６に移行して、多極レゾルバ３０ｉの機械角全周を基準角度領域Ｒの単位で区分した場合に、取得したデジタル角度信号値が属する区分領域におけるそのデジタル角度信号値の位置（その区分領域の先頭からの位置）を、単極レゾルバ３０ａについて算出したメモリ６６の回転角度位置に基づいて特定し、ステップＳ３０８に移行する。
【０１１５】
ステップＳ３０８では、特定した位置に対応する多極レゾルバ信号用の部分補正データをメモリ６６から読み出し、ステップＳ３１０に移行して、取得したデジタル角度信号値から、読み出した部分補正データを減算することにより回転角度位置を算出し、ステップＳ３１２に移行する。
ステップＳ３１２では、算出した回転角度位置をメモリ６６に格納し、一連の処理を終了して元の処理に復帰させる。
【０１１６】
一方、ステップＳ３０２で、サンプリングタイミングになっていないと判定したとき(No)は、サンプリングタイミングになるまでステップＳ３０２で待機する。
なお、単極レゾルバ信号および多極レゾルバ信号について回転角度位置が算出されると、回転角度位置をメモリ６６から読み出し、読み出したそれら回転角度位置を成分とする高精度な回転角度位置を示す回転角度位置検出データを生成する。
【０１１７】
次に、本実施の形態の動作を説明する。
以下、８０歯３相の多極レゾルバ３０ｉを用い、ステータポール数が２４個、ＲＤＣ６４の分解能が5242880[p/r]（１極を65536分割）である場合を例にとって説明する。この場合、基準角度領域Ｒは、上式（１）により、８０×（２４／３）＝１０歯分となる。
モータ３１０が回転すると、ロータ１２に回転トルクが付与され、ロータ１２が回転する。そして、レゾルバ３０ａ、３０ｉにより、ロータ１２と一体に回転するレゾルバロータ１８ａ、１８ｉとの間のリラクタンス変化が検出され、レゾルバ信号が出力される。
【０１１８】
中継装置２００では、電流／電圧変換器５６ａ、５６ｂ、３／２相変換器５８ａ、５８ｂおよびアナログスイッチ６０を介してレゾルバ信号がＲＤＣ６４に入力される。そして、ＲＤＣ６４により、レゾルバ信号が所定周期でサンプリングされ、サンプリングして得られた信号値がデジタル角度信号φとして出力される。
中継装置２００では、サンプリングタイミングになると、ステップＳ２０４、Ｓ２０６を経て、ＣＰＵ６８により、単極レゾルバ信号のデジタル角度信号値が取得され、取得されたデジタル角度信号値およびメモリ６６の補正データに基づいて回転角度位置が算出される。
【０１１９】
同様に、ステップＳ３０４〜Ｓ３１０を経て、ＣＰＵ６８により、多極レゾルバ信号のデジタル角度信号値が取得され、取得されたデジタル角度信号値およびメモリ６６の部分補正データに基づいて回転角度位置が算出される。
【０１２０】
図１５は、多極レゾルバ３０ｉの補正前後の位置検出誤差を示すグラフである。
デジタル角度信号には、図１５（ａ）に示すように、多極レゾルバ３０ｉの機械角全周にわたって誤差が含まれている。同図の例では、機械角４５°ごとに誤差が繰り返し発生している。これらのデジタル角度信号値に対して、部分補正データに基づいて各区分領域ごとに補正を行うと、図１５（ｂ）に示すように、誤差が約１／３となり、高精度な回転角度位置を得ることができる。
【０１２１】
また、従来では、全ポイント分の補正データを用意する必要があったので、補正データの容量は、１ポイント当たりの容量が２[byte]である場合、5242880[p/r]×２[byte]＝10.49[Mbyte]となる。これに対し、本実施の形態では、全８０歯に対して基準角度領域Ｒが１０歯分であるので、部分補正データの容量は、5242880[p/r]×１０[歯]／８０[歯]×２[byte]＝1.31[Mbyte]となる。したがって、従来の１／８ですむ。
【０１２２】
中継装置２００では、単極レゾルバ信号および多極レゾルバ信号について回転角度位置が算出されると、算出されたそれら回転角度位置を成分とする高精度な回転角度位置を示す回転角度位置検出データが出力される。
モータ制御装置３００では、回転角度位置検出データに基づいてモータ３１０が制御される。
【０１２３】
一方、レゾルバ装置１００にモーメント荷重が加わると、レゾルバ装置１００がクロスローラ軸受１４を中心として傾くが、レゾルバ３０ａ、３０ｉがクロスローラ軸受１４と径方向同一平面上に配置されているので、レゾルバ３０ａ、３０ｉのギャップ変化を小さくすることができる。
また、レゾルバ３０ａ、３０ｉおよびクロスローラ軸受１４が径方向同一平面上に配置されているので、レゾルバ装置１００の高さ（軸方向の長さ）を小さくすることができる。
【０１２４】
さらに、クロスローラ軸受１４の予圧を高くする等の方法を採用した場合は、ギャップ変化を抑制できる半面、クロスローラ軸受１４の寿命が短くなるという不具合を伴うところ、本実施の形態では、ギャップ変化が小さい位置にレゾルバ３０ａ、３０ｉを配置することによりギャップ変化を低減するので、クロスローラ軸受１４の長寿命化を図ることができる。
【０１２５】
このようにして、本実施の形態では、中継装置２００は、基準角度領域Ｒに属する多極レゾルバ信号に基づいて作成された部分補正データを記憶するメモリ６６を備え、多極レゾルバ信号をサンプリングして得られるデジタル角度信号値を取得し、多極レゾルバ３０ｉの機械角全周を基準角度領域Ｒの単位で区分したときの各区分領域ごとに、その区分領域に属するデジタル角度信号値を部分補正データに基づいて補正する。
【０１２６】
これにより、補正データに基づいて多極レゾルバ信号が補正されるので、レゾルバステータ２０ｉのステータポール数を増さなくてもすみ、従来に比して、小型化を図ることができる。また、機械角全周の一部の領域である基準角度領域Ｒに属する多極レゾルバ信号に基づいて作成された部分補正データを記憶するので、従来に比して、メモリ容量を低減することができる。さらに、誤差の周期性を考慮し、基準角度領域Ｒと同一の大きさからなる各区分領域ごとに部分補正データに基づいて補正が行われるので、精度の低下を抑制することができる。
【０１２７】
さらに、本実施の形態では、レゾルバ装置１００は、単極レゾルバ３０ａおよび多極レゾルバ３０ｉを備え、メモリ６６の補正データに基づいて、単極レゾルバ信号のデジタル角度信号値および多極レゾルバ信号のデジタル角度信号値をそれぞれ補正して回転角度位置を算出し、算出したそれら回転角度位置を成分とする高精度な回転角度位置を示す回転角度位置検出データを生成する。
【０１２８】
これにより、精度の向上を図ることができる。
さらに、本実施の形態では、レゾルバ装置１００は、内輪１４ａおよび外輪１４ｂを有するクロスローラ軸受１４と、内輪１４ａに支持されるステータ２２と、外輪１４ｂに支持されるロータ１２と、ロータ１２の回転角度位置を検出するレゾルバ３０ａ、３０ｉとを備え、レゾルバ３０ａ、３０ｉおよびクロスローラ軸受１４を径方向の同一平面上に配置した。
【０１２９】
これにより、レゾルバ装置１００にモーメント荷重が加わっても、ギャップ変化が小さい位置にレゾルバ３０ａ、３０ｉが配置されているので、従来に比して、レゾルバ３０ａ、３０ｉのギャップ変化を小さくすることができ、レゾルバ３０ａ、３０ｉが誤検出する可能性を低減することができる。また、レゾルバ３０ａ、３０ｉおよびクロスローラ軸受１４が径方向同一平面上に配置されているので、レゾルバ装置１００の高さを小さくすることができる。さらに、クロスローラ軸受１４の予圧を高くする等の方法に比して、クロスローラ軸受１４の長寿命化を図ることができる。
【０１３０】
さらに、本実施の形態では、クロスローラ軸受１４を採用した。
これにより、モーメント荷重、アキシャル荷重およびラジアル荷重を同時に受けることができるので、アキシャル荷重およびラジアル荷重に対する剛性を維持しつつ、モーメント荷重によるギャップ変化を低減することができる。
上記第２の実施の形態において、メモリ６６は、発明９または１４の部分補正データ記憶手段に対応し、ステップＳ２０４は、発明１１の第２位置検出信号値取得手段に対応し、ステップＳ３０４は、発明９の位置検出信号値取得手段、または発明１４の位置検出信号値取得ステップに対応している。また、ステップＳ３０６は、発明１１の位置特定手段に対応し、ステップＳ３０８、Ｓ３１０は、発明９若しくは１１の回転角度位置補正手段、または発明１４の回転角度位置補正ステップに対応している。
【０１３１】
〔第２の実施の形態の変形例〕
なお、上記第２の実施の形態においては、基準角度領域Ｒに属する多極レゾルバ信号に基づいて作成された部分補正データを用いたが、これに限らず、各区分領域に属しかつ対応する多極レゾルバ信号の平均値に基づいて作成された部分補正データを用いることもできる。
【０１３２】
図１６は、各区分領域ごとの位置検出誤差を示すグラフである。
多極レゾルバ信号用の部分補正データは、図１６に示すように、各区分領域ごとに、多極レゾルバ３０ｉから出力される多極レゾルバ信号をサンプリングし、各区分領域における同一位置の多極レゾルバ信号の平均値を算出し、算出した平均信号値と理想値との差分として作成する。
【０１３３】
図１７は、多極レゾルバ３０ｉの補正前後の位置検出誤差を示すグラフである。
デジタル角度信号には、図１７（ａ）に示すように、多極レゾルバ３０ｉの機械角全周にわたって誤差が含まれている。これらのデジタル角度信号値に対して、平均値の部分補正データに基づいて各区分領域ごとに補正を行うと、図１７（ｂ）に示すように、誤差が約１／５となり、高精度な回転角度位置を得ることができる。
これにより、精度の向上をさらに図ることができる。
【０１３４】
また、上記第２の実施の形態においては、基準角度領域Ｒに属する多極レゾルバ信号に基づいて作成された部分補正データを用いたが、これに限らず、各区分領域に属しかつ対応する多極レゾルバ信号の中央値に基づいて作成された部分補正データを用いることもできる。この場合も、部分補正データは、平均値の場合と同様に作成することができる。
これにより、精度の向上をさらに図ることができる。
【０１３５】
また、上記第２の実施の形態においては、単極レゾルバ３０ａを用いて、多極レゾルバ信号のデジタル角度信号値の区分領域における位置を特定したが、これに限らず、アブゾリュート検出器、原点スイッチその他の手段を併用して特定することもできる。
これにより、さらに正確に特定することができるので、精度の向上をさらに向上することができる。
【０１３６】
また、上記第２の実施の形態においては、ＲＤＣ６４でデジタル角度信号を補正しなかったが、これに限らず、補正機能付きＲＤＣに適用することもできる。
図１８は、中継装置２００が補正機能付きＲＤＣを備える場合の制御システムの構成を示すブロック図である。
中継装置２００は、図１８に示すように、補正データを記憶するメモリ７６と、メモリ７６の補正データに基づいてデジタル角度信号を補正するＲＤＣ７８とを有して構成されている。その他の構成は、図１１と同様である。
【０１３７】
これにより、ＲＤＣ７８およびＣＰＵ６８の両方で補正を行うことができるので、精度の向上をさらに図ることができる。逆に、精度を同程度にしようとすれば、メモリ６６のメモリ容量を低減することができる。
また、上記第２の実施の形態においては、中継装置２００を設けて構成したが、これに限らず、中継装置２００の機能を実現する回路基板をレゾルバ装置１００に内蔵して構成することもできる。この場合、アナログ信号であるレゾルバ信号を伝送する線路長を短くすることができるので、ノイズ等の影響による精度の低下を抑制することができる。
【０１３８】
また、上記第２の実施の形態においては、レゾルバ装置１００の内側が回転するインナーロータ式で構成したが、これに限らず、レゾルバ装置１００の外側が回転するアウターロータ式で構成することもできる。
図１９は、アウターロータ式のレゾルバ装置１００の軸方向の断面図である。
図１９に示すように、レゾルバ装置１００は、固定子であるハウジングインナ１１０と、回転子であるロータ１２と、ロータ１２とハウジングインナ１１０の間に介在してロータ１２を回転可能に支持する４点接触玉軸受１５とを有して構成されている。
【０１３９】
４点接触玉軸受１５は、内輪１５ａと、外輪１５ｂと、内輪１５ａおよび外輪１５ｂの間で転動可能に設けられた複数の玉１５ｃとを有して構成されている。内輪１５ａは、ハウジングインナ１１０の外周面に嵌合し、内輪押え２６により軸方向に押圧された状態でハウジングインナ１１０に固定されている。外輪１５ｂは、ロータ１２の内周面に嵌合し、外輪押え２８により軸方向に押圧された状態でロータ１２に固定されている。
【０１４０】
ロータ１２、ハウジングインナ１１０、内輪押え２６および外輪押え２８は、軽量化を図るためにアルミで構成されている。また、これらは、鉄、ステンレス等、線膨張係数を考慮して材質を選択してもよい。
ロータ１２とハウジングインナ１１０の間には、ロータ１２の回転角度位置を検出するレゾルバ３０が設けられている。
【０１４１】
レゾルバ３０は、環状の成層鉄心からなるレゾルバロータ１８と、環状の成層鉄心（珪素鋼板）からなるレゾルバステータ２０とを有して構成されている。レゾルバロータ１８は、４点接触玉軸受１５の軸心に対して偏心させた内周を有し、レゾルバステータ２０と所定間隔をもって対向して配置されている。そして、レゾルバロータ１８は外輪押え２８の内周面に、レゾルバステータ２０は内輪押え２６の外周面にそれぞれ一体に取り付けられている。
【０１４２】
このように、レゾルバ装置１００の態様として、アウターロータ式を採用することにより、ハウジングインナ１１０の内周面によって形成される中空穴を固定し、ロータ１２が回転する機構に当該レゾルバ装置１００を組み込む場合に、設計が容易になる効果を奏する。
なお、ロータ１２を回転可能に支持する軸受の種類は、４点接触玉軸受１５に制限されることはなく、目的に応じて適宜選択される。４点接触玉軸受の他の軸受の種類としては、例えば、クロスローラ軸受、アンギュラ玉軸受、深溝玉軸受、円筒ころ軸受、円錐ころ軸受が挙げられる。これらの中でも、モーメント荷重、アキシャル荷重およびラジアル荷重を同時に受けることができる４点接触玉軸受が特に好ましい。
【０１４３】
また、上記第２の実施の形態においては、レゾルバロータ１８ａ、１８ｉをロータ１２の内壁体１２ａの外周面に、レゾルバステータ２０ａ、２０ｉを内輪押え２６の内周面に取り付けて構成したが、これに限らず、レゾルバステータ２０ａ、２０ｉをロータ１２の内壁体１２ａの外周面に、レゾルバロータ１８ａ、１８ｉを内輪押え２６の内周面に取り付けて構成することもできる。
【０１４４】
また、上記第２の実施の形態においては、単極レゾルバ３０ａおよび多極レゾルバ３０ｉを設けて構成したが、これに限らず、多極レゾルバ３０ｉのみから構成することもできるし、単極レゾルバ信号および多極レゾルバ信号を出力するＡＢＳ／ＩＮＣ一体型のレゾルバから構成することもできる。
また、上記第２の実施の形態においては、レゾルバ３０ａ、３０ｉおよびクロスローラ軸受１４を径方向内側からその順序で径方向の同一平面上に配置したが、これに限らず、レゾルバ３０ａ、３０ｉおよびクロスローラ軸受１４の配置順序は任意とすることができる。
【０１４５】
また、上記第２の実施の形態においては、クロスローラ軸受１４を適用したが、これに限定するものではなく、４点接触玉軸受、アンギュラ玉軸受、深溝玉軸受、円筒ころ軸受、円錐ころ軸受などを適用してもよい。この場合、モーメント荷重、アキシャル荷重およびラジアル荷重を同時に受けることができる転がり軸受を採用することが好ましい。かかる転がり軸受としては、例えば、４点接触玉軸受が該当する。
【０１４６】
〔第３の実施の形態〕
次に、本発明の第３の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
上記第１および第２の実施の形態においては、ＥＥＰＲＯＭ等からなるメモリ６６に補正データを記憶するように構成したが、ＣＰＵ６８の外部メモリとしてメモリ６６を配置した場合、データの読込処理に多くの時間を要する。結果として、回転動作中に中継装置２００より出力される回転角度位置検出データは、実回転角度位置に対し大きく遅れたものとなる可能性があった。
【０１４７】
そこで、次の構成を採用することができる。
図２０は、中継装置２００の構成の一部を示すブロック図である。
ＣＰＵ６８は、図２０に示すように、補正データ（粗補正データまたは部分補正データを含む。）を記憶する内部メモリ６８ａと、演算処理を行う演算部６８ｂとを有して構成されている。
【０１４８】
演算部６８ｂは、内部メモリ６８ａの補正データに基づいて、単極レゾルバ信号のデジタル角度信号値および多極レゾルバ信号のデジタル角度信号値をそれぞれ補正して回転角度位置を算出し、算出したそれら回転角度位置を成分とする高精度な回転角度位置を示す回転角度位置検出データを生成する。
このように、外部メモリではなく内部メモリ６８ａに補正データを記憶することにより、データの読込処理に要する時間を短縮することができるので、回転動作中に実回転角度位置に対し遅れの少ない回転角度位置検出データを出力することができる。内部メモリ６８ａは、データの読込が高速に行える半面、外部メモリに比して一般にメモリ容量が小さいが、上記第１および第２の実施の形態に示す補正方法を採用し、メモリ容量を低減することができるので、内部メモリ６８ａに補正データを記憶させるということが可能になるのである。
【０１４９】
なお、上記第１および第２の実施の形態の各変形例についても同様に適用することができる。
上記第３の実施の形態において、ＣＰＵ６８は、発明１５または１６の演算手段に対応し、内部メモリ６８ａは、発明１５の粗補正データ記憶手段、または発明１６の部分補正データ記憶手段に対応している。
【図面の簡単な説明】
【０１５０】
【図１】レゾルバ装置１００の軸方向の断面図である。
【図２】制御システムの構成を示すブロック図である。
【図３】粗補正データを時系列上にプロットしたグラフである。
【図４】多極レゾルバ３０ｉの回転角度位置算出処理を示すフローチャートである。
【図５】多極レゾルバ３０ｉの補正前後の位置検出誤差を示すグラフである。
【図６】多項式近似による補間演算により粗補正データを補間する場合を示すグラフである。
【図７】多極レゾルバ３０ｉの補正前の位置検出誤差を示すグラフである。
【図８】中継装置２００が補正機能付きＲＤＣを備える場合の制御システムの構成を示すブロック図である。
【図９】レゾルバ装置１００の軸方向の断面図である。
【図１０】レゾルバ装置１００の軸方向の断面図である。
【図１１】制御システムの構成を示すブロック図である。
【図１２】多極レゾルバ３０ｉの補正前の位置検出誤差を示すグラフである。
【図１３】単極レゾルバ３０ａの回転角度位置算出処理を示すフローチャートである。
【図１４】多極レゾルバ３０ｉの回転角度位置算出処理を示すフローチャートである。
【図１５】多極レゾルバ３０ｉの補正前後の位置検出誤差を示すグラフである。
【図１６】各区分領域ごとの位置検出誤差を示すグラフである。
【図１７】多極レゾルバ３０ｉの補正前後の位置検出誤差を示すグラフである。
【図１８】中継装置２００が補正機能付きＲＤＣを備える場合の制御システムの構成を示すブロック図である。
【図１９】レゾルバ装置１００の軸方向の断面図である。
【図２０】中継装置２００の構成の一部を示すブロック図である。
【符号の説明】
【０１５１】
１００              レゾルバ装置
１２                ロータ
１４                クロスローラ軸受
１４ａ              内輪
１４ｂ              外輪
１４ｃ              クロスローラ
３０ａ、３０ｉ      レゾルバ
１８ａ、１８ｉ      レゾルバロータ
２０ａ、２０ｉ      レゾルバステータ
２２                ステータ
１２ａ、２２ａ      内壁体
１２ｂ、２２ｂ      外壁体
２６                内輪押え
２８                外輪押え
２００              中継装置
５０                発振器
５２                増幅器
５４                切換スイッチ
５６ａ、５６ｂ      電流／電圧変換器
５８ａ、５８ｂ      ３／２相変換器
６０                アナログスイッチ
６２                移相器
６４、７８          ＲＤＣ
６６、７６          メモリ
６８                ＣＰＵ
７０                制御信号入出力部
７２                位置検出信号出力部
７４                異常検出信号出力部
３００              モータ制御装置
３１０              モータ
【図１】
2010019825.tif 000003
【図２】
2010019825.tif 000004
【図３】
2010019825.tif 000005
【図４】
2010019825.tif 000006
【図５】
2010019825.tif 000007
【図６】
2010019825.tif 000008
【図７】
2010019825.tif 000009
【図８】
2010019825.tif 000010
【図９】
2010019825.tif 000011
【図１０】
2010019825.tif 000012
【図１１】
2010019825.tif 000013
【図１２】
2010019825.tif 000014
【図１３】
2010019825.tif 000015
【図１４】
2010019825.tif 000016
【図１５】
2010019825.tif 000017
【図１６】
2010019825.tif 000018
【図１７】
2010019825.tif 000019
【図１８】
2010019825.tif 000020
【図１９】
2010019825.tif 000021
【図２０】
2010019825.tif 000022