(57)【要約】【課題】  高周波信号を用いて、ノイズの影響の少ないレゾルバを提供すること。【解決手段】  励磁コイル１４、１５と、励磁コイル１４、１５に励磁信号を出力する励磁信号出力回路１１、１２と、励磁コイル１４、１５で発生する磁界を受けるサーチコイル１６と、サーチコイル１６で検出した検出信号を処理する出力信号処理回路１７とを有するレゾルバであって、励磁信号出力回路１１、１２の出力信号から、予めノイズを検出し、ノイズと逆相のキャンセル信号を、検出信号処理回路１７に出力するノイズキャンセル回路１８、１９を有する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
励磁コイルと、該励磁コイルに励磁信号を出力する励磁信号出力回路と、該励磁コイルで発生する磁界を受けるサーチコイルと、該サーチコイルで検出した検出信号を処理する検出信号処理回路とを有するレゾルバにおいて、
前記検出信号に、前記励磁信号または前記励磁信号の逆相の信号を合成するノイズキャンセル回路を有することを特徴とするレゾルバ。
【請求項２】
請求項１に記載するレゾルバにおいて、
前記ノイズキャンセル回路が、トランスを有することを特徴とするレゾルバ。
【請求項３】
請求項２に記載するレゾルバにおいて、
前記励磁コイルが、正弦波コイルと余弦波コイルの２つのコイルであり、
前記トランスが、前記正弦波コイルに対応する正弦波高周波用コアと、前記余弦波コイルに対応する余弦波高周波用コアと、前記正弦波高周波コアの出力と前記余弦波高周波用コアの出力を同時に受ける出力高周波用コアの３つのコアを有することを特徴とするレゾルバ。
【請求項４】
請求項１に記載するレゾルバにおいて、
前記ノイズキャンセル回路が、加算回路を有することを特徴とするレゾルバ。
【請求項５】
請求項４に記載するレゾルバにおいて、
前記ノイズキャンセル回路が、前記加算回路に前記キャンセル信号である所定の正弦波成分及び余弦波成分を与えるスイッチング回路、または抵抗、
を有することを特徴とするレゾルバ。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５に記載するレゾルバのいずれか１つにおいて、
前記励磁信号が、高周波信号を振幅変調したものであることを特徴とするレゾルバ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、自動車用モータの出力軸の回転角度を検出するために使用されるレゾルバに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド自動車や電気自動車においては、高出力のブラシレスモータが使用されており、今後もハイパワー化が予想されている。ハイブリッド自動車のブラシレスモータを制御するためには、モータの出力軸の回転角度を正確に把握する必要がある。ステータの各コイルへの通電切替えを制御するには、ロータの回転位置を正確に把握している必要があるからである。
このため、モータにはレゾルバが備えられ、正確に角度検出されることが望ましい。自動車の駆動機構に用いられるレゾルバには、耐環境性などに加えて駆動機構の回転数が高い為に高精度化が要求されることになる。そして、他の車載部品と同様にレゾルバにも小型化と共に低コスト化が要求されている。
【０００３】
特許文献１には、レゾルバの小型コンパクト化，軽量化及び低コスト化を実現するとともに、併せて検出精度の高度化を実現することを目的として、励磁信号が入力する励磁巻線、及び検出信号が出力する検出巻線を有し、励磁巻線又は検出巻線を設けた受動体の変位量に応じて変化する検出信号に基づいて受動体の変位量を検出するレゾルバを構成するに際し、励磁巻線に、励磁信号により高周波信号を振幅変調した変調信号を入力するとともに、検出巻線から出力する変調信号を復調して検出信号を得るようにした技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開2000-292205号公報
【発明の概要】
【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には、次のような問題がある。
励磁信号が励磁巻線に入力され、検出巻線より検出信号が、出力処理回路へ出力されるが、回路には、浮遊容量や、ハーネスの電磁誘導があり、励磁信号の成分がノイズとなって検出信号に乗り、検出精度が悪くなる問題があった。ノイズの発生は、高周波信号を用いた場合に、特に問題となる。
【０００６】
そこで、本発明はこのような課題を解決するために、高周波信号を用いても、ノイズの影響の少ないレゾルバを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成するために、本発明によるレゾルバは以下のような構成を有する。
（１）励磁コイルと、該励磁コイルに励磁信号を出力する励磁信号出力回路と、該励磁コイルで発生する磁界を受けるサーチコイルと、該サーチコイルで検出した検出信号を処理する検出信号処理回路とを有するレゾルバであって、検出信号に、励磁信号または励磁信号の逆相の信号を合成するノイズキャンセル回路を有する。
（２）（１）に記載するレゾルバにおいて、前記ノイズキャンセル回路が、トランスを有
することを特徴とする。
【０００８】
（３）（２）に記載するレゾルバにおいて、前記励磁コイルが、正弦波コイルと余弦波コイルの２つのコイルであり、前記トランスが、前記正弦波コイルに対応する正弦波高周波用コアと、前記余弦波コイルに対応する余弦波高周波用コアと、前記正弦波高周波コアの出力と前記余弦波高周波用コアの出力を同時に受ける出力高周波用コアの３つのコアを有することを特徴とする。
（４）（１）に記載するレゾルバにおいて、前記ノイズキャンセル回路が、加算回路を有することを特徴とする。
（５）（４）に記載するレゾルバにおいて、前記ノイズキャンセル回路が、前記加算回路に前記キャンセル信号である所定の正弦波成分及び余弦波成分を与えるスイッチング回路、または抵抗と、を有することを特徴とする。
（６）（１）乃至（５）に記載するレゾルバのいずれか１つにおいて、前記励磁信号が、高周波信号を振幅変調したものであることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
このような特徴を有する本発明によるレゾルバにより、以下のような作用、効果が得られる。
（１）励磁コイルと、該励磁コイルに励磁信号を出力する励磁信号出力回路と、該励磁コイルで発生する磁界を受けるサーチコイルと、該サーチコイルで検出した検出信号を処理することにより、該サーチコイルの位置を算出する検出信号処理回路とを有するレゾルバであって、励磁信号出力回路の出力信号から、予めノイズを検出し、ノイズと位相が同じで、振幅を反転させたキャンセル信号を、検出信号処理回路に出力するノイズキャンセル回路を有するので、浮遊容量や、ハーネスの電磁誘導等により、励磁信号に起因するノイズが発生しても、出力信号において、ノイズを除去できるため、検出精度を高くすることができる。
（２）また、（１）に記載するレゾルバにおいて、前記ノイズキャンセル回路が、トランスを有することを特徴とするので、余分な演算回路を必要とせずに、簡便にノイズを除去することができる。
【００１０】
（３）また、（２）に記載するレゾルバにおいて、前記励磁コイルが、正弦波コイルと余弦波コイルの２つのコイルであり、前記トランスが、前記正弦波コイルに対応する正弦波高周波用コアと、前記余弦波コイルに対応する余弦波高周波用コアと、前記正弦波高周波コアの出力と前記余弦波高周波用コアの出力を同時に受ける出力高周波用コアの３つのコアを有することを特徴とするので、コアが少なくて済む分コストダウンできるし、合流させたほうが、ノイズが逆の流れで入ることがない。すなわち、コアを別々とすると、別々のコアからの出力線を接続したときに、別のコアからノイズを受ける可能性があるが、本実施例のように、出力側のコアを１つにすることにより、ノイズを受ける危険性を回避できる。
【００１１】
（４）又は（５）に記載するレゾルバは、また、（１）に記載するレゾルバにおいて、前記ノイズキャンセル回路が、加算回路と、前記加算回路に前記キャンセル信号である所定の正弦波成分及び余弦波成分を与えるスイッチング回路、または抵抗と、を有することを特徴とするので、実際のレゾルバにおいて、回路のノイズ成分を測定し、測定したノイズ成分の逆位相の信号を精確に選択できるため、ノイズ成分を高精度で除去でき、検出精度を高くすることができる。
（６）また、（１）乃至（５）に記載するレゾルバのいずれか１つにおいて、前記励磁信号が、高周波信号を振幅変調したものであることを特徴とするので、高周波により多くのノイズが発生しても、それらのノイズを精確に除去することができ、検出精度を高くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態におけるレゾルバの構成を示すブロック図である。
【図２】理想線と測定データとを示す図である。
【図３】ノイズ波形の成分を示す図である。
【図４】キャンセル信号の成分を示す図である。
【図５】第１実施例のトランス式のキャンセル信号注入回路を示す図である。
【図６】第２実施例の加算式のキャンセル信号注入回路を示す図である。
【図７】加算回路の構成を示す図である。
【図８】第２実施例の変形例である加算回路の構成を示す図である。
【図９】加算回路のスイッチ動作を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
次に、本発明の第１実施例について、図面を参照しつつ説明する。
まず、本発明のレゾルバを実現した第１実施形態の構成を、図１を用いて説明する。本実施の形態のレゾルバは、２相励磁、１相検出方式である。レゾルバ本体１３は、正弦波コイル１４と、余弦波コイル１５と、サーチコイル１６を有している。正弦波コイル１４は、正弦波の励磁信号を出力するための励磁信号出力回路１１に接続している。余弦波コイル１５は、余弦波の励磁信号を出力するための励磁信号出力回路１２に接続している。サーチコイル１６は、出力処理回路１７に接続している。
また、励磁信号出力回路１１は、キャンセル信号注入回路１８を介して、出力処理回路１７と直接接続している。励磁信号出力回路１２は、キャンセル信号注入回路１９を介して、出力処理回路１７と直接接続している。
【００１４】
次に、キャンセル信号注入回路１８、１９について説明する。
始めに、ノイズの測定について説明する。図１のキャンセル信号注入回路１８、１９が接続されていない状態で、出力処理回路１７に入力されるサーチコイル１６からの出力信号からノイズを測定する。図２に測定結果を示す。縦軸が、レゾルバのセンサー出力角度（出力処理回路１７の出力）であり、横軸が、実際の電気角である。ノイズが全くなければ、データは、理想線Ｔ１を示す。しかし、実際は、回路の浮遊容量や、ハーネスの電磁誘導等により、ノイズがデータに乗るため、測定データは、実線で示す測定データＴ２のようになる。理想線Ｔ１と測定データＴ２との差分は、ノイズを表す。
図３にノイズ波形の１例としてノイズ波形Ｓ３を示す。ノイズ波形Ｓ３は、正弦波Ｓ１と余弦波Ｓ２との合成波形であると考えられる。
【００１５】
図４に、キャンセル信号注入回路１８、１９で注入するキャンセル信号を示す。
ノイズ波形のピークが０〜π／２の区間に存在する場合、正弦波励磁信号の成分（SIN）と余弦波励磁信号の成分（COS）の合成がノイズとなったものであるので、ノイズを打ち消すためには、キャンセル信号として、正弦波励磁信号の逆相成分（−SIN）と余弦波励磁信号の逆相成分（−COS）とを注入するとよい。
ノイズ波形のピークがπ／２〜πの区間に存在する場合、正弦波励磁信号の成分（SIN）と余弦波励磁信号の逆相成分（−COS）の合成がノイズとなったものであるので、  ノイズを打ち消すためには、キャンセル信号として、正弦波励磁信号の逆相成分（−SIN）と余弦波励磁信号の成分（COS）を注入するとよい。
ノイズ波形のピークがπ〜３π／２の区間に存在する場合、正弦波励磁信号の逆相成分（−SIN）と余弦波励磁信号の逆相成分（−COS）の合成がノイズとなったものであるので、ノイズを打ち消すためには、キャンセル信号として、正弦波励磁信号の成分（SIN）
と余弦波励磁信号の成分（COS）を注入するとよい。
ノイズ波形のピークが３π／２〜２πの区間に存在する場合、正弦波励磁信号の逆相成分（−SIN）と余弦波励磁信号の成分（COS）の合成がノイズとなったものであるので、ノイズを打ち消すためには、キャンセル信号として、正弦波励磁信号の成分（SIN）と余弦波励磁信号の逆相成分（−COS）を注入するとよい。
例えば、図３の例に示すように、０〜π／２の区間にピーク波形がある場合、ノイズ信号は、「SIN」と「COS」が合成された波形となっている。この場合には、逆位相である「−SIN」と「−COS」の波形をキャンセル信号として注入することにより、ノイズ信号とキャンセル信号とが打ち消しあい、ノイズを低減することができる。
【００１６】
次に、上記キャンセル信号を実際に発生させる具体例を説明する。
図５にキャンセル信号注入回路１８、１９を、トランスを用いて実現した回路を示す。
フェライト製の高周波用コア２３の一方には、正弦波コイル１４と励磁信号出力回路１１とを接続する接続線２１が巻き付けられている。高周波用コア２３の他方（例えば、直径方向で対向する部位）には、接続線２５の一端が巻き付けられている。接続線２５の他端は、高周波用コア２９の一方に巻き付けられている。接続線２５には、可変抵抗２６が接続されている。
同様に、フェライト製の高周波用コア２４の一方には、余弦波コイル１５と励磁信号出力回路１２とを接続する接続線２２が巻き付けられている。高周波用コア２４の他方（例えば、直径方向で対向する部位）には、接続線２７の一端が巻き付けられている。接続線２７の他端は、高周波用コア２９の一方に巻き付けられている。接続線２７には、可変抵抗２８が接続されている。
【００１７】
また、高周波用コア２９の他方には、一対の出力線３０の一方の線が巻き付けられている。出力線３０は、サーチコイル１６と出力処理回路１７とを接続する線であり、その途中で、出力線の一方が、高周波用コア２９の他方に巻き付けられているのである。
高周波用コア２３、２４、２９、接続線２１、２２、２５、２７、可変抵抗２６、２８、及び出力線３０により、キャンセル信号注入回路１８、１９が構成されている。
キャンセル信号注入回路１８、１９の特性は、高周波用コア２３、２４、２９に対する各接続線２１、２２、２５、２７、及び出力線３０のターン数（巻き付け回数）、巻き付け方向、及び可変抵抗２６、２８の抵抗値により決定される。すなわち、ノイズの位相及び大きさに基づいて、予めそれらの値を決定し、決定したターン数、巻き付け方向、抵抗値により、キャンセル信号注入回路１８、１９を構成しておく。
さらに、各接続線２１、２２、２５、２７を、ツイストペアにすること、またはシールド線とすることにより、よりノイズに強い構成とすることができる。
【００１８】
以上詳細に説明したように、第１実施例のレゾルバによれば、励磁コイル１４、１５と、励磁コイル１４、１５に励磁信号を出力する励磁信号出力回路１１、１２と、励磁コイル１４、１５で発生する磁界を受けるサーチコイル１６と、サーチコイル１６で検出した検出信号を処理することにより、サーチコイル１６の位置を算出する出力処理回路１７とを有するレゾルバであって、サーチコイル１６で検出した検出信号に含まれるノイズを除去するために、励磁信号を用いて生成したノイズと逆相のキャンセル信号を、検出信号に合成するキャンセル信号注入回路１８、１９を有するので、浮遊容量や、ハーネスの電磁誘導等により、励磁信号に同期したノイズが発生しても、出力信号において、ノイズを除去できるため、検出精度を高くすることができる。
【００１９】
また、キャンセル信号注入回路１８、１９が、トランスである高周波用コア２３、２４、２９を有するので、余分な演算回路を必要とせずに、簡便にノイズを除去することができる。
特に、励磁信号出力回路１１、１２から出力される励磁信号が、高周波信号を振幅変調したものであることを特徴とするので、高周波により多くのノイズが発生しても、それらのノイズを正確に除去することができ、検出精度を高くすることができる。
【００２０】
次に、本発明の第２の実施例について説明する。第２実施例が、第１実施例と相違するのは、キャンセル信号注入回路１８、１９を具体化する構成であるので、その点を中心に図６を用いて説明する。
レゾルバ本体１３は、正弦波コイル１４と、余弦波コイル１５と、サーチコイル１６を有している。正弦波を出力するための出力回路である波形回路４１は、波形を反転させる機能を有する増幅回路４２を介して、正弦波コイル１４に接続している。波形回路４１と増幅回路４２とを接続する接続線は、可変抵抗５６を介して接地されている。増幅回路４２と正弦波コイル１４とを接続する接続線は、可変抵抗５７を介して接地されている。
余弦波を出力するための出力回路である波形回路４３は、波形を反転させる機能を有する増幅回路４４を介して、余弦波コイル１５に接続している。波形回路４３と増幅回路４４とを接続する接続線は、可変抵抗５８を介して接地されている。増幅回路４４と余弦波コイル１５とを接続する接続線は、可変抵抗５９を介して接地されている。
【００２１】
可変抵抗５６、５７、５８、５９の可動端子は、加算回路４５に接続している。加算回路４５の詳細な構成を、図７に示す。第２実施例では、加算回路４５が、キャンセル信号注入回路１８，１９の機能を果たしている。
可変抵抗５７の可動端子は、スイッチ４６と抵抗５０を介して、オペアンプ５４のマイナス入力端子に接続している。同様に、可変抵抗５６の可動端子は、スイッチ４７と抵抗５１を介して、オペアンプ５４のマイナス入力端子に接続している。同様に、可変抵抗５９の可動端子は、スイッチ４８と抵抗５２を介して、オペアンプ５４のマイナス入力端子に接続している。同様に、可変抵抗５８の可動端子は、スイッチ４９と抵抗５３を介して、オペアンプ５４のマイナス入力端子に接続している。オペアンプ５４のマイナス入力端子と出力端子は、抵抗５５で接続されている。オペアンプ５４のプラス端子は接地されている。
一方、図７に示すように、サーチコイル１６は、オペアンプ５４のマイナス端子に、抵抗６９を介して接続している。加算回路４５の出力端子は、フィルタ６６の入力端子に接続している。フィルタ６６の出力端子は、増幅回路６７の入力端子に接続している。増幅回路６７の出力端子は、角度検出回路６８の入力端子に接続している。
【００２２】
上記構成を有する加算回路４５の作用を説明する。図９に、スイッチ４６、４７、４８、４９の切換え選択方法を示す。第１実施例と同様に、サーチコイル１６の出力に含まれているノイズ成分をキャンセルするために、スイッチ４６〜４９は、下記のように切り換えられる。
ノイズ成分が、SINとCOSの合成であるときには、−SINと−COSとを注入するために、スイッチ４７とスイッチ４９をオンする（閉じる）。また、ノイズ成分が、SINと−COSの合成であるときには、−SINとCOSとを注入するために、スイッチ４７とスイッチ４８をオンする（閉じる）。また、ノイズ成分が、−SINと−COSの合成であるときには、SINとCOSとを注入するために、スイッチ４６とスイッチ４８をオンする（閉じる）。また、ノイズ成分が、−SINとCOSの合成であるときには、SINと−COSとを注入するために、スイッチ４６とスイッチ４９をオンする（閉じる）。これらスイッチの選択動作は、必要に応じて切り替える。
選択されたキャンセル成分が、サーチコイル１６の出力に、加算されるため、サーチコイル１６の出力に含まれているノイズ成分をキャンセルすることができる。
キャンセル信号注入回路１８、１９として機能する加算回路４５の特性は、可変抵抗５６、５７、５８、５９の抵抗値、及びスイッチ４６、４７、４８、４９と接続する抵抗５０、５１、５２、５３の抵抗値により決定される。すなわち、サーチコイル１６の出力に含まれているノイズに応じて、予めそれらの値を決定し、決定した抵抗値により、加算回路４５を構成しておく。
なお、本実施例では、可変抵抗５６と抵抗５１、可変抵抗５７と抵抗５０、可変抵抗５８と抵抗５３、可変抵抗５９と抵抗５２が、それぞれ直列に接続されているが、可変抵抗と抵抗のどちらか一方があればよく、他方は省略可能である。抵抗５０、５１、５２、５３を省略してもよいし、可変抵抗５６、５７、５８、５９を省略してもよい。可変抵抗５６、５７、５８、５９を省略する場合は、波形回路４１の出力、増幅回路４２の出力、波形回路４３の出力、増幅回路４４の出力が、それぞれ加算回路４５に直接入力されるようにすればよい。
【００２３】
図８に、第２実施例の変形例を示す。図８に示す変形例は、ほとんどが第２実施例と同じなので、相違する点のみ説明し、重複する部分の説明は割愛する。
図８では、抵抗５０、５１、５２、５３、及びスイッチ４６、４７、４８、４９を用いていない。
そして、ノイズをキャンセルするために、注入成分として必要とされる信号成分の端子のみ、抵抗６２と抵抗６４を介してオペアンプ５４のマイナス端子に接続している。図８の例では、−SINと−COSとを注入する場合を示したが、ノイズの成分に応じて注入成分は変更する。
図８に示す変形例によれば、抵抗とスイッチの数を減らして、コストダウンすることができる。また、図７の実施例の場合と同様に、可変抵抗は省略可能である。
【００２４】
以上詳細に説明したように、第２実施例のレゾルバによれば、既存の回路をそのまま利用して、スイッチ４６、４７、４８、４９、抵抗５０、５１、５２、５３、オペアンプ５４等を追加するだけなので、コストを安く実現できる利点がある。また、実際のレゾルバにおいて、回路のノイズ成分を測定し、測定したノイズ成分の逆相の信号を正確に注入できるため、ノイズ成分を高精度で除去でき、検出精度を高くすることができる。
特に、励磁信号出力回路１１、１２から出力される励磁信号が、高周波信号を振幅変調
したであることを特徴とするので、高周波により多くのノイズが発生しても、それらのノイズを精確に除去することができ、検出精度を高くすることができる。
以上の実施例では、２相励磁、１相検出方式のレゾルバを用いて説明したが、本発明は、１相励磁、２相出力型のレゾルバにも適用可能である。その場合、励磁信号は１相のみとなるが、レゾルバの出力信号にノイズとして含まれる励磁信号の成分またはその逆相の成分をキャンセルするために、励磁信号の逆相の成分または励磁信号の成分を、レゾルバの出力信号に合成（注入）すればよい。なお、励磁信号または逆相の信号をレゾルバの出力信号に合成しノイズをキャンセルするための構成の例としては、２相励磁、１相検出方式のレゾルバの実施例と同様に、高周波用コアや、加算回路を用いることができるが、これらに限定されない。
【００２５】
以上において、実施形態に即して説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることは言うまでもない。
例えば、本実施例では、高周波用コア２９に、高周波用コア２３の出力と、高周波用コア２４の出力とを合流させているが、高周波用コア２９を２つに分けて、高周波用コア２３の出力を受けるものと、高周波用コア２４の出力を受けるものを別々にしてもよい。
ただし、本実施例のように、高周波用コア２９を１つとすると、コアが少なくて済む分コストダウンできるし、合流させたほうが、ノイズが逆の流れで入ることがない。すなわち、高周波用コア２３、２４の出力を受けるコアを別々とすると、これら別々のコアからの出力線を、高周波用コア２３、２４にそれぞれ接続したときに、別々のコアの一方に接続した高周波用コア２３または２４が、別のコアからノイズを受ける可能性があるが、本実施例のように、出力側のコアを高周波用コア２９の１つにすることにより、上記問題を解決できるのである。
【符号の説明】
【００２６】
１１、１２  励磁信号出力回路
１３  レゾルバ本体
１４  正弦波コイル
１５  余弦波コイル
１６  サーチコイル
１７  出力処理回路
１８、１９  キャンセル信号注入回路
２３、２４、２９  高周波用コア
４５  加算回路
４６、４７、４８、４９  スイッチ
５４  オペアンプ
【図１】
2010249800.tif 000003
【図２】
2010249800.tif 000004
【図３】
2010249800.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
2010249800.tif 000008
【図７】
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【図８】
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【図９】
2010249800.tif 000011