(57)【要約】【課題】簡易な構成によって振幅補正を高精度に行なうことが可能なレゾルバ・デジタル変換器を提供すること。【解決手段】回転角がθで表されるレゾルバから入力されるｓｉｎ相の信号｛Ａ・ｓｉｎθ・ｆ（ｔ）｝及びｃｏｓ相の信号｛Ｂ・ｃｏｓθ・ｆ（ｔ）｝に基づいて角度信号φを出力するレゾルバ・デジタル変換器であって、｛Ａ・ｓｉｎφ・ｓｉｎθ・ｆ（ｔ）＋Ｂ・ｃｏｓφ・ｃｏｓθ・ｆ（ｔ）｝が、θ及びφに拘わらず一定値となるように振幅補正を行なう振幅補正手段を備え、該振幅補正手段は、同期検波位相を変更することにより前記振幅補正を行なうことを特徴とする、レゾルバ・デジタル変換器。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転角がθで表されるレゾルバから入力されるｓｉｎ相の信号｛Ａ・ｓｉｎθ・ｆ（ｔ）｝及びｃｏｓ相の信号｛Ｂ・ｃｏｓθ・ｆ（ｔ）｝に基づいて角度信号φを出力するレゾルバ・デジタル変換器であって、
｛Ａ・ｓｉｎφ・ｓｉｎθ・ｆ（ｔ）＋Ｂ・ｃｏｓφ・ｃｏｓθ・ｆ（ｔ）｝が一定値となるように振幅補正を行なう振幅補正手段を備え、
該振幅補正手段は、同期検波位相を変更することにより前記振幅補正を行なうことを特徴とする、
レゾルバ・デジタル変換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レゾルバから入力されるｓｉｎ相の信号とｃｏｓ相の信号に基づいて角度信号を出力するレゾルバ・デジタル変換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、非円形部分を有するロータとステータの間隔を磁気的方法により検出してロータの回転角を検出する可変リラクタンス型（ＶＲ型）レゾルバが広く用いられている。可変リラクタンス型（ＶＲ型）レゾルバでは、励磁用のコイルと検出用のコイルを、ロータの周方向に沿って並ぶようにステータに配置し、ロータとの距離変化に起因する磁気抵抗の変化を検出することによりロータの回転角を検出している。検出用コイルは、ロータの回転角のｓｉｎに比例した出力（ｓｉｎ相の信号）を得るように巻回されたｓｉｎ相の検出用コイル、及びロータの回転角のｃｏｓに比例した出力（ｃｏｓ相の信号）を得るように巻回されたｃｏｓ相の検出用コイルを含む。なお、本発明の適用対象は可変リラクタンス型（ＶＲ型）レゾルバに限られず、ｓｉｎ相の信号とｃｏｓ相の信号を出力する如何なるレゾルバにも適用可能である。
【０００３】
このように出力されるｓｉｎ相の信号とｃｏｓ相の信号は、レゾルバ・デジタル変換器によって角度信号に変換される。これに関連したアナログ信号のディジタル変換方法についての発明が開示されている（例えば、特許文献１参照）。この方法では、回転角検出信号（上記ｓｉｎ相の信号とｃｏｓ相の信号）を乗算型Ｄ／Ａ変換器に導入し、ディジタル角度出力の余弦及び正弦と相互演算した後に同期検波して制御偏差を求めている。そして、制御偏差が値ゼロに近付くようにディジタル角度出力を決定している。係る方式は、トラッキング方式と称される。
【０００４】
ところで、レゾルバからの信号に基づき角度信号を決定する際の課題として、ｓｉｎ相の信号とｃｏｓ相の信号において振幅が異なる場合があり、これを補正する必要があるという課題が存在する。係る課題を考慮し、振幅補正手段を備えたエレベータの制御装置（レゾルバ信号に基づいてモータを駆動している）についての発明が開示されている（例えば、特許文献２参照）。振幅補正手段は、正弦波信号（ｓｉｎ相の信号）のピーク値と余弦波信号（ｃｏｓ相の信号）のピーク値を比較し、その差分を振幅の大きい方の信号から差し引くことにより補正された正弦波信号又は余弦波信号を生成し、補正後の信号を用いて角度信号を決定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−３５３９５７号公報
【特許文献２】特開２００８−３０８９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献２に記載の装置では、単にピーク値の差分を差し引いて補正を行なっているため、補正精度が低くなるおそれがある。また、補正された信号を生成するための構成が必須であるため、回路規模が大きくなってしまう。
【０００７】
本発明はこのような課題を解決するためのものであり、簡易な構成によって振幅補正を高精度に行なうことが可能なレゾルバ・デジタル変換器を提供することを、主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するための本発明の第１の態様は、
回転角がθで表されるレゾルバから入力されるｓｉｎ相の信号｛Ａ・ｓｉｎθ・ｆ（ｔ）｝及びｃｏｓ相の信号｛Ｂ・ｃｏｓθ・ｆ（ｔ）｝に基づいて角度信号φを出力するレゾルバ・デジタル変換器であって、
｛Ａ・ｓｉｎφ・ｓｉｎθ・ｆ（ｔ）＋Ｂ・ｃｏｓφ・ｃｏｓθ・ｆ（ｔ）｝が一定値となるように振幅補正を行なう振幅補正手段を備え、
該振幅補正手段は、同期検波位相を変更することにより前記振幅補正を行なうことを特徴とする、
レゾルバ・デジタル変換器である。
【０００９】
この本発明の第１の態様によれば、簡易な構成によって振幅補正を高精度に行なうことができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、簡易な構成によって振幅補正を高精度に行なうことが可能なレゾルバ・デジタル変換器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施例に係るレゾルバ・デジタル変換器１のシステム構成例である。
【図２】デルタシグマ変調器１０及び２０に入力される信号の時間変化と、デルタシグマ変調器１０及び２０が出力するビットストリーム信号の時間変化を併せて示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら実施例を挙げて説明する。
【実施例】
【００１３】
以下、本発明の一実施例に係るレゾルバ・デジタル変換器１について説明する。図１は、本発明の一実施例に係るレゾルバ・デジタル変換器１のシステム構成例である。レゾルバ・デジタル変換器１には、レゾルバ１００が接続される。レゾルバ・デジタル変換器１は、レゾルバ１００から入力されるｓｉｎ相の信号とｃｏｓ相の信号に基づいて角度信号φを出力する装置である。
【００１４】
まず、レゾルバ１００の構成及び機能について概説する。レゾルバ１００は、例えば可変リラクタンス型レゾルバであり、電動モータ等の回転体に取り付けられる。レゾルバ１００は、取り付けられた回転体と一体回転するロータと、ケース等に固定されて用いられるステータとを有する。ロータは、ベアリング等によってステータに相対回転自在に連結されている。ロータの外形輪郭線は、一定の径ではなく周期的に変化する径により画成される。ステータは、例えば珪素鋼板を積層して構成され、ロータの外周面に対向する円環状の形状となっており、ロータの回転中心とステータの中心が一致するようにロータと連結される。
【００１５】
ステータには、ロータに対向する側（内側）に、ロータの周方向に沿って並ぶステータコア（歯）が突出するように形成されている。それぞれのステータコアには、電源装置に接続された励磁用コイル、及び発生した磁気に対する磁束抵抗を電圧に変換してレゾルバ・デジタル変換器１に出力するための検出用コイルが巻回されており、これによって、複数の励磁用コイル及び複数の検出用コイルがロータの周方向に沿って並ぶコイル列が配置されている。各コイルには、励磁用コイル、及び検出用コイルが同心状に巻回されている。検出用コイルは、ロータの回転角をθとすると、ｓｉｎθに比例した出力（ｓｉｎ相の信号）を得るように巻回されたｓｉｎ相の検出用コイルと、ｃｏｓθに比例した出力（ｃｏｓ相の信号）を得るように巻回されたｃｏｓ相の検出用コイルを含む。励磁用コイルの両端には、例えば数［ｋＨｚ］、数［Ｖｐ―ｐ］程度の交流が入力される。ｓｉｎ相の検出用コイル、及びｃｏｓ相の検出用コイルは、それぞれがレゾルバ・デジタル変換器１の入力端子に接続される。
【００１６】
励磁用コイルが励磁されてそれに磁気が発生すると、検出用コイルが起電する。そして、外力等によってロータが回転すると、検出用コイルとロータとの間隔が周期的に変化し、これに伴って、磁束抵抗が変化して、検出用コイルに誘起される電圧が変化する。励磁用コイルの両端に印可される入力電圧をｆ（ｔ）とすると、ｓｉｎ相の検出用コイルの出力電圧ＥＳＩＮ−ＧＮＤは、次式（１）で、ｃｏｓ相の検出用コイルの出力電圧ＥＣＯＳ−ＧＮＤは、次式（２）で、それぞれ表される。Ａ、Ｂは振幅である。これらのパラメータは、励磁巻線数、出力巻線数、ロータとステータの形状や材質等によって決定される。本実施例では、入力電圧ｆ（ｔ）をｃｏｓωｔと表現する。なお、本実施例においてＥＳＩＮ−ＧＮＤとＥＣＯＳ−ＧＮＤにおける位相変動は考慮しない。
【００１７】
ＥＳＩＮ−ＧＮＤ＝Ａ・ｓｉｎθ・ｆ（ｔ）  …（１）
ＥＣＯＳ−ＧＮＤ＝Ｂ・ｃｏｓθ・ｆ（ｔ）  …（２）
【００１８】
以下、これを前提として、レゾルバ・デジタル変換器１について説明する。図１に示す如く、レゾルバ・デジタル変換器１は、主要な構成として、デルタシグマ変調器１０及び２０と、ｃｏｓＲＯＭ１１と、ｓｉｎＲＯＭ２１と、乗算器１２及び２２と、デジタルフィルタ１３及び２３と、同期検波部１４及び２４と、減算器３０と、カウンタ回路３２と、検波信号生成部４０と、振幅検出用回路５０と、を備える。
【００１９】
デルタシグマ変調器１０には、ｓｉｎ相の信号ｓｉｎθ・ｆ（ｔ）が、デルタシグマ変調器２０には、ｃｏｓ相の信号ｃｏｓθ・ｆ（ｔ）が、それぞれ入力される。また、デジタルデータを｛…｝で表し、ビットストリームデータを［…］で表すこととする。
【００２０】
デルタシグマ変調器１０及び２０は、入力された信号をパルス密度変調し、それぞれビットストリーム信号［Ａ・ｓｉｎθ・ｆ（ｔ）］、［Ｂ・ｃｏｓθ・ｆ（ｔ）］に変換する。図２は、デルタシグマ変調器１０及び２０に入力される信号の時間変化と、デルタシグマ変調器１０及び２０が出力するビットストリーム信号の時間変化を併せて示す図である。図示する如く、パルス密度変調が行なわれると、入力信号値が高くなる程、Ｈｉ信号の密度が高くなり、入力信号値が低くなる程、Ｌｏ信号の密度が高くなる。
【００２１】
以下の構成は、デルタシグマ変調器１０及び２０の出力を用いてトラッキング方式により角度信号を決定するためのものである。
【００２２】
デルタシグマ変調器１０の出力信号［Ａ・ｓｉｎθ・ｆ（ｔ）］は、乗算器１２によってｃｏｓＲＯＭ１１の出力と乗算される。ｃｏｓＲＯＭ１１には、カウンタ回路３２が出力する角度信号φがフィードバック入力されており、ＲＯＭに記憶されたｃｏｓテーブルを参照してｃｏｓφを示す信号を出力する。従って、乗算器１２は、ビットストリーム信号［Ａ・ｃｏｓφ・ｓｉｎθ・ｆ（ｔ）］を出力する。
【００２３】
また、デルタシグマ変調器２０の出力信号［Ｂ・ｃｏｓθ・ｆ（ｔ）］は、乗算器２２によってｓｉｎＲＯＭ２１の出力と乗算される。ｓｉｎＲＯＭ２１には、カウンタ回路３２が出力する角度信号φがフィードバック入力されており、ＲＯＭに記憶されたｓｉｎテーブルを参照してｓｉｎφを示す信号を出力する。従って、乗算器２２はビットストリーム信号［Ｂ・ｓｉｎφ・ｃｏｓθ・ｆ（ｔ）］を出力する。
【００２４】
デジタルフィルタ１３は、乗算器１２の出力について移動平均を求める等の手法を適用し、乗算器１２の出力［Ａ・ｃｏｓφ・ｓｉｎθ・ｆ（ｔ）］をデジタルデータ｛Ａ・ｃｏｓφ・ｓｉｎθ・ｆ（ｔ）｝に復調する。同様に、デジタルフィルタ２３は、乗算器２２の出力について移動平均を求める等の手法を適用し、乗算器２２の出力［Ｂ・ｓｉｎφ・ｃｏｓθ・ｆ（ｔ）］をデジタルデータ｛Ｂ・ｓｉｎφ・ｃｏｓθ・ｆ（ｔ）｝に復調する。
【００２５】
同期検波部１４は、デジタルデータ｛Ａ・ｃｏｓφ・ｓｉｎθ・ｆ（ｔ）｝に、検波信号生成部４０から入力される参照データ｛ｇ（ｔ）｝を乗算してレゾルバ１００の励磁成分を除去し、減算器３０に出力する。同様に、同期検波部２４は、デジタルデータ｛Ｂ・ｓｉｎφ・ｃｏｓθ・ｆ（ｔ）｝に、検波信号生成部４０から入力される参照データ｛ｇ（ｔ）｝を乗算してレゾルバ１００の励磁成分を除去し、減算器３０に出力する。
【００２６】
本実施例では、参照データ｛ｇ（ｔ）｝をｃｏｓ（ωｔ＋γ）と表現する。検波信号生成部４０は、振幅検出用回路５０を介して入力される信号に基づいて、参照データ｛ｇ（ｔ）｝の位相をγ分ずらすことにより、振幅補正を行なう。
【００２７】
振幅検出用回路５０は、デルタシグマ変調器２０の出力信号［Ａ・ｃｏｓθ・ｆ（ｔ）］及びｃｏｓＲＯＭ１１の出力｛ｃｏｓφ｝が入力される乗算器５１と、デジタルシグマ変換器１０の出力信号［Ｂ・ｓｉｎθ・ｆ（ｔ）］及びｓｉｎＲＯＭ２１の出力｛ｓｉｎφ｝が入力される乗算器５２と、これらの出力を加算する加算器５３と、加算器５３の出力［Ａ・ｃｏｓφ・ｃｏｓθ・ｆ（ｔ）＋Ｂ・ｓｉｎφ・ｓｉｎθ・ｆ（ｔ）］をデジタルデータ｛Ａ・ｃｏｓφ・ｃｏｓθ・ｆ（ｔ）＋Ｂ・ｓｉｎφ・ｓｉｎθ・ｆ（ｔ）｝に変換するデジタルフィルタ５４と、を備える。
【００２８】
検波信号生成部４０は、デジタルデータとして入力されたＡ・ｃｏｓφ・ｃｏｓθ・ｆ（ｔ）＋Ｂ・ｓｉｎφ・ｓｉｎθ・ｆ（ｔ）＝｛１／２・（Ｂ−Ａ）・ｃｏｓ（θ＋φ）＋１／２・（Ｂ−Ａ）・ｃｏｓ（θ−φ）｝・ｆ（ｔ）が、θ及びφに拘わらず一定値となるように、振幅補正量を決定する。
【００２９】
ここで、参照データの位相と振幅補正の関係について説明する。例えば、｛Ａ・ｃｏｓφ・ｓｉｎθ・ｆ（ｔ）｝に｛ｃｏｓ（ωｔ＋γ）｝を乗算すると、次式（３）の結果が得られる。
【００３０】
Ａ・ｃｏｓφ・ｓｉｎθ・ｃｏｓωｔ・ｃｏｓ（ωｔ＋γ）
＝Ａ・ｃｏｓφ・ｓｉｎθ・ｃｏｓωｔ｛ｃｏｓωｔ・ｃｏｓγ−ｓｉｎωｔ・ｓｉｎγ｝
＝Ａｃｏｓφ・ｓｉｎθ・ｃｏｓγ・１／２・（ｃｏｓ２ωｔ＋１）−Ａｃｏｓφ・ｓｉｎθ・ｓｉｎγ・１／２ｓｉｎ２ωｔ  …（３）
【００３１】
式（３）の結果に平均化処理を施すと、｛Ａ・１／２・ｃｏｓφ・ｓｉｎθ・ｃｏｓγ｝が得られる。従って、γを変更することによって正確に振幅補正を行なうことができる。また、振幅検出用回路５０の構成は簡易な回路構成でよいため、回路規模が大きくなるのを防止することができる。
【００３２】
減算器３０では、同期検波部１４及び２４の出力の差分を演算し、制御偏差ε＝ｓｉｎ（θ−φ）を出力する。
【００３３】
カウンタ回路３２では、制御偏差εが値ゼロに近付くように、角度信号φを増減変更する。なお、この角度信号φの制御においては、比例成分、積分成分、一時遅れ成分等が考慮されてよい。
【００３４】
以上説明した本実施例のレゾルバ・デジタル変換器１によれば、簡易な構成によって振幅補正を高精度に行なうことができる。
【００３５】
以上、本発明を実施するための最良の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変形及び置換を加えることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明は、自動車製造業や自動車部品製造業等に利用可能である。
【符号の説明】
【００３７】
１  レゾルバ・デジタル変換器
１０、２０  デルタシグマ変調器
１１  ｃｏｓＲＯＭ
１２  ｓｉｎＲＯＭ
１２、２２、５１、５２  乗算器
１３、２３、５４  デジタルフィルタ
１４、２４  同期検波部
３０  減算器
３２  カウンタ回路
４０  検波信号生成部
５０  振幅検出用回路
５３  加算器
１００  レゾルバ
【図１】
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【図２】
2010164450.tif 000004