(57)【要約】【課題】レゾルバステータの軸芯ずれを高精度に補正するための方法を提案する。【解決手段】ロータ（３１）とステータ（３２）の間隙のリラクタンスの基本波成分がロータ（３１）の１回転により１周期となる単極レゾルバ（３０）のステータ（３２）の軸芯位置を調整する方法であって、複数の歯（３６）が円周等分に配された軸芯調整用ロータ（３５）をロータ（３１）に替えてステータ（３２）と同芯配置し、軸芯調整用ロータ（３５）を回転させることによりステータ（３２）に巻回されたステータコイル（Ｃ1〜Ｃ18）から出力されるレゾルバ信号を２相信号に変換し、２相信号をオシロスコープに入力して得られる波形を基にステータ（３２）の軸芯位置を調整する。【選択図】図１
2010060579.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータとステータの間隙のリラクタンスの基本波成分が前記ロータの１回転により１周期となる単極レゾルバのステータの軸芯位置を調整する方法であって、複数の歯が円周等分に配された軸芯調整用ロータを前記ロータに替えて前記ステータと同芯配置し、前記軸芯調整用ロータを回転させることにより前記ステータに巻回されたステータコイルから出力されるレゾルバ信号を２相信号に変換し、前記２相信号をオシロスコープに入力して得られる波形を基に前記ステータの軸芯位置を調整する、軸芯位置調整方法。
【請求項２】
請求項１に記載の軸芯位置調整方法であって、前記軸芯調整用ロータの歯数をＮ、前記ステータのステータポール数をＫ、Ｘを１以上の整数、Ｍを相数（３以上の整数）としたとき、Ｎ＝Ｋ×（Ｘ±１／Ｍ）である、軸芯位置調整方法。
【請求項３】
ロータとステータの間隙のリラクタンスの基本波成分が前記ロータの１回転により１周期となる単極レゾルバのステータの軸芯位置を調整する方法であって、前記ロータに替えて前記軸芯調整用ロータを前記ステータと同芯配置することにより前記軸芯調整用ロータと前記ステータの間隙を略一定にし、前記ステータに巻回されたステータコイルから出力されるレゾルバ信号を２相信号に変換し、前記２相信号をオシロスコープに入力して得られる波形を基に前記ステータの軸芯位置を調整する、軸芯位置調整方法。
【請求項４】
ロータとステータの間隙のリラクタンスが前記ロータの回転により変化するレゾルバのステータコイル位置を調整する方法であって、前記ロータが実装されていないステータ単体でステータコイルを励磁し、前記ステータコイルから出力されるレゾルバ信号を２相変換し、前記２相信号をオシロスコープに入力して得られる波形を基にステータコイル位置を調整する、ステータコイル位置調整方法。
【請求項５】
ロータとステータの間隙のリラクタンスが前記ロータの回転により変化するレゾルバの絶対精度を測定する方法であって、前記レゾルバから出力されるレゾルバ信号を速度信号に変換し、前記速度信号の速度リップル幅と絶対精度との関係に基づいてレゾルバの絶対精度を測定する、絶対精度測定方法。
【請求項６】
ロータとステータの間隙のリラクタンスの基本波成分が前記ロータの１回転により１周期となる単極レゾルバであって、複数の歯が円周等分に配された軸芯調整用ロータを前記ロータに替えて前記ステータと同芯配置し、前記軸芯調整用ロータを回転させることにより前記ステータに巻回されたステータコイルから出力されるレゾルバ信号を２相信号に変換し、前記２相信号をオシロスコープに入力して得られる波形を基に前記ステータの軸芯位置が調整されて成る、単極レゾルバ。
【請求項７】
請求項６に記載の単極レゾルバであって、前記軸芯調整用ロータの歯数をＮ、前記ステータのステータポール数をＫ、Ｘを１以上の整数、Ｍを相数（３以上の整数）としたとき、Ｎ＝Ｋ×（Ｘ±１／Ｍ）である、単極レゾルバ。
【請求項８】
ロータとステータの間隙のリラクタンスの基本波成分が前記ロータの１回転により１周期となる単極レゾルバであって、前記ロータに替えて前記軸芯調整用ロータを前記ステータと同芯配置することにより前記軸芯調整用ロータと前記ステータの間隙を略一定にし、前記ステータに巻回されたステータコイルから出力されるレゾルバ信号を２相信号に変換し、前記２相信号をオシロスコープに入力して得られる波形を基に前記ステータの軸芯位置が調整されて成る、単極レゾルバ。
【請求項９】
ロータとステータの間隙のリラクタンスが前記ロータの回転により変化するレゾルバであって、前記ロータが実装されていないステータ単体でステータコイルを励磁し、前記ステータコイルから出力されるレゾルバ信号を２相変換し、前記２相信号をオシロスコープに入力して得られる波形を基にステータコイル位置が調整されて成る、レゾルバ。
【請求項１０】
ロータとステータの間隙のリラクタンスが前記ロータの回転により変化するレゾルバであって、前記レゾルバから出力されるレゾルバ信号を速度信号に変換し、前記速度信号の速度リップル幅と絶対精度との関係に基づいてレゾルバの絶対精度が測定されて成る、レゾルバ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はレゾルバの調整方法に関し、特に、レゾルバステータの軸芯位置調整方法、ステータコイルの位置調整方法、及びレゾルバの絶対精度測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
減速器を介さずに負荷を直接駆動するＤＤモータ（ダイレクトドライブモータ）はバックラッシュ、ロストモーションのない高精度な位置決めが可能であるため、ＮＣ工作機などのインデックステーブル、搬送装置、組み立て装置のロボットアームなどの各種の用途に用いられており、より小型で高精度な位置決めを可能とするＤＤモータの開発が検討されている。ＤＤモータの角度位置を高精度に検出するための手段として、例えば、特開２０００−８１３４４号公報には、ステータコイルが巻回されたステータポールを円周等分に固定して成る環状のステータと、ステータポールに対向して円周方向に形成された歯を有してステータと同芯配置された環状のロータを備えた高精度ＶＲ型レゾルバが開示されている。この種のレゾルバを高精度な互換仕様として製作するにはレゾルバ側と位置検出回路側のそれぞれについて誤差を低減する必要がある。レゾルバの絶対精度を測定する手段として、従来では高精度・高分解能のロータリーエンコーダを用いる手法や、レゾルバから出力されるレゾルバ信号を２相信号（ｓｉｎ信号，ｃｏｓ信号）に変換してこれをオシロスコープに取り込み、Ｘ＝ｃｏｓ信号，Ｙ＝ｓｉｎ信号としてＸ−Ｙ波形を観察する手法などが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−８１３４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、レゾルバを高精度な互換仕様として製作する場合、ステータの軸芯が僅かにでもずれていると、レゾルバの絶対精度が低下する。特に、絶対位置検出用の単極レゾルバは相対位置検出用の多極レゾルバよりも軸芯ずれが絶対精度に与える影響は非常に大きいことが知られている。多極レゾルバではロータ１回転につき複数サイクルのレゾルバ信号を検出できるため、このレゾルバ信号を用いて軸芯ずれを補正することが可能であるが、単極レゾルバではロータ１回転につき１周期のレゾルバ信号しか出力されないため、レゾルバ信号の観測が困難であり、軸芯ずれを補正するためにレゾルバ信号を観測するにはロータを高速回転させる必要がある。このため、従来では１０μｍオーダーでの精度で軸芯ずれを補正するのは困難であった。
【０００５】
また、レゾルバの生産工程ではステータとロータはそれぞれ別工程で製造され、レゾルバの検査（ステータコイルの位置調整など）は両者を組み合わせた半完成品の状態でステータコイルに励磁信号を供給するとともにロータを回転させた状態でレゾルバ信号を検出することにより行われる。つまり、ロータとステータを組み合わせて半完成品とした上でロータを回転させないと、レゾルバ信号が得られないため、ステータコイルの位置調整ができず、高精度かつ互換性を備えたレゾルバを製作できない。特に、絶対位置検出用の単極レゾルバではロータ１回転につき１周期のレゾルバ信号しか出力されないため、ステータコイルの位置調整が更に困難であった。このため、予めスタータ単体で検査を済まし、ロータへの組み込みのみで互換性のある高精度のレゾルバを完成させる方法の実現が望まれていた。
【０００６】
例えば、ＤＤモータに使用する高分解能高精度レゾルバの分解能は６０万分割〜２６０万分割を超える製品もあり、最大回転数も１８０ｒｐｍから６００ｒｐｍ等の高速回転に対応している。それら高分解能品の検査基準器として対応できる光学式エンコーダになると、一般的には、最大回転数でも１２ｒｐｍ等の大変低速に抑えられてしまっている。また、レゾルバの絶対精度を測定するには、高精度であるほど超高性能基準器を基に測定検査を要するが、このような基準器として例えば光学式エンコーダを用いると、光学式エンコーダは高速回転ができないため、絶対精度の検査測定には多大な時間を要する。また、高性能・高分解能であるほど基準器の管理が困難である。これに対し、レゾルバ信号を２相信号に変換してオシロスコープのＸ−Ｙ波形を観測する手法では、大まかな精度測定は可能であるが、高精度な精度測定は不可能である。
【０００７】
そこで、本発明はレゾルバステータの軸芯ずれを高精度に補正するための方法及びこの方法によって軸芯ずれが補正された単極レゾルバを提案することを課題とする。また、本発明はレゾルバステータのコイル位置を高精度に補正するための方法及びこの方法によって軸芯ずれが補正されたレゾルバを提案することを課題とする。また、本発明は簡素な手法によりレゾルバの絶対精度を高精度に測定するための方法及びこの方法によって軸芯ずれが補正されたレゾルバを提案することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するため、本発明の軸芯位置調整方法は、ロータとステータの間隙のリラクタンスの基本波成分がロータの１回転により１周期となる単極レゾルバのステータの軸芯位置を調整する方法であって、複数の歯が円周等分に配された軸芯調整用ロータを前記ロータに替えてステータと同芯配置し、軸芯調整用ロータを回転させることによりステータに巻回されたステータコイルから出力されるレゾルバ信号を２相信号に変換し、２相信号をオシロスコープに入力して得られる波形を基に前記ステータの軸芯位置を調整する。複数の歯を備えた軸芯調整用ロータをステータに組み込んで回転させることにより軸芯調整用ロータの１回転につき複数サイクルのレゾルバ信号が検出できるため、ステータの軸芯位置調整に好適である。また、オシロスコープに表示される波形を観測することによりステータの軸芯ずれ方向を容易に判別できる。
【０００９】
軸芯調整用ロータの歯数をＮ、ステータのステータポール数をＫ、Ｘを１以上の整数、Ｍを相数（３以上の整数）としたとき、Ｎ＝Ｋ×（Ｘ±１／Ｍ）の関係を満たすように軸芯調整用ロータを形成するのが望ましい。これにより、軸芯調整用ロータの１回転につき複数サイクルのレゾルバ信号を検出できる。
【００１０】
本発明の軸芯位置調整方法は、ロータとステータの間隙のリラクタンスの基本波成分がロータの１回転により１周期となる単極レゾルバのステータの軸芯位置を調整する方法であって、前記ロータに替えて軸芯調整用ロータをステータと同芯配置することにより軸芯調整用ロータとステータの間隙を略一定にし、ステータに巻回されたステータコイルから出力されるレゾルバ信号を２相信号に変換し、２相信号をオシロスコープに入力して得られる波形を基に前記ステータの軸芯位置を調整する。この方法によれば、オシロスコープに表示される波形を観測することで、ステータの軸芯ずれ方向を容易に判別できるため、ステータの軸芯調整に好適である。
【００１１】
本発明のステータコイル位置調整方法は、ロータとステータの間隙のリラクタンスがロータの回転により変化するレゾルバのステータコイル位置を調整する方法であって、前記ロータが実装されていないステータ単体でステータコイルを励磁し、ステータコイルから出力されるレゾルバ信号を２相変換し、２相信号をオシロスコープに入力して得られる波形を基にステータコイル位置を調整する。この方法によれば、オシロスコープに表示される波形を観測することで、ステータコイルの位置ずれを容易に判別できるため、ステータコイルの位置調整に好適である。
【００１２】
本発明の絶対精度測定方法は、ロータとステータの間隙のリラクタンスがロータの回転により変化するレゾルバの絶対精度を測定する方法であって、レゾルバから出力されるレゾルバ信号を速度信号に変換し、速度信号の速度リップル幅と絶対精度との関係に基づいてレゾルバの絶対精度を測定する。速度リップル幅と絶対精度との関係を基に、速度リップル幅を絶対精度に換算することができるため、レゾルバの絶対精度を高精度かつ容易に測定できる。
【００１３】
本発明の単極レゾルバは、ロータとステータの間隙のリラクタンスの基本波成分がロータの１回転により１周期となる単極レゾルバであって、複数の歯が円周等分に配された軸芯調整用ロータを前記ロータに替えてステータと同芯配置し、軸芯調整用ロータを回転させることによりステータに巻回されたステータコイルから出力されるレゾルバ信号を２相信号に変換し、２相信号をオシロスコープに入力して得られる波形を基にステータの軸芯位置が調整されて成る。かかる構成によれば、ステータの軸芯位置のずれが補正された高精度な単極レゾルバを提供できる。
【００１４】
本発明の単極レゾルバにおいて、軸芯調整用ロータの歯数をＮ、ステータのステータポール数をＫ、Ｘを１以上の整数、Ｍを相数（３以上の整数）としたとき、Ｎ＝Ｋ×（Ｘ±１／Ｍ）の関係を満たすのが望ましい。これにより、軸芯調整用ロータの１回転につき複数サイクルのレゾルバ信号を検出することが可能となり、ステータの軸芯位置のずれが補正された高精度な単極レゾルバを提供できる。
【００１５】
本発明の単極レゾルバは、ロータとステータの間隙のリラクタンスの基本波成分がロータの１回転により１周期となる単極レゾルバであって、ロータに替えて軸芯調整用ロータをステータと同芯配置することにより軸芯調整用ロータとステータの間隙を略一定にし、ステータに巻回されたステータコイルから出力されるレゾルバ信号を２相信号に変換し、２相信号をオシロスコープに入力して得られる波形を基にステータの軸芯位置が調整されて成る。かかる構成によれば、オシロスコープに表示される波形を観測することで、ステータの軸芯ずれ方向を容易に判別できるため、ステータの軸芯位置のずれが補正された高精度な単極レゾルバを提供できる。
【００１６】
本発明のレゾルバは、ロータとステータの間隙のリラクタンスがロータの回転により変化するレゾルバであって、ロータが実装されていないステータ単体でステータコイルを励磁し、ステータコイルから出力されるレゾルバ信号を２相変換し、２相信号をオシロスコープに入力して得られる波形を基にステータコイル位置が調整されて成る。かかる構成によれば、オシロスコープに表示される波形を観測することで、ステータコイルの位置ずれを容易に判別できるため、ステータの軸芯位置のずれが補正された高精度なレゾルバを提供できる。
【００１７】
本発明のレゾルバは、ロータとステータの間隙のリラクタンスがロータの回転により変化するレゾルバであって、レゾルバから出力されるレゾルバ信号を速度信号に変換し、速度信号の速度リップル幅と絶対精度との関係に基づいてレゾルバの絶対精度が測定されて成る。かかる構成によれば、速度リップル幅と絶対精度との関係を基に、速度リップル幅を絶対精度に換算することができるため、レゾルバの絶対精度を高精度かつ容易に測定可能なレゾルバを提供できる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、ステータの軸芯調整及びステーコイルの位置調整を高精度に調整することができる。また、レゾルバの絶対精度を高精度かつ容易に測定できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】軸芯調整用ロータを組み込んだ単極レゾルバの断面図である。
【図２】従来の単極レゾルバの断面図である。
【図３】レゾルバを備えたドライブユニットの回路構成図である。
【図４】オシロスコープに表示されるＸ−Ｙ波形の説明図である。
【図５】軸芯調整用ロータを組み込んだ単極レゾルバの断面図である。
【図６】オシロスコープに表示されるＸ−Ｙ波形の説明図である。
【図７】ステータ単体の単極レゾルバの断面図である。
【図８】速度信号の波形図である。
【図９】絶対精度と速度リップル幅の関係を表したグラフである。
【図１０】オシロスコープに表示されるＸ−Ｙ波形の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、各図を参照して本発明の本実施例について説明する。各実施例は本発明の例示であり、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で様々な形態で実施できる。
【実施例１】
【００２１】
図２は絶対位置検出用の単極レゾルバの断面図である。単極レゾルバ３０はレゾルバロータ３１とレゾルバステータ３２との間隙（エアギャップ）のリラクタンスがレゾルバロータ３１の回転角度位置により変化し、レゾルバロータ３１の１回転でリラクタンス変化の基本波成分が１周期となるように構成された３相ＶＲ型レゾルバである。レゾルバステータ３２の外径中心、内径中心、及びレゾルバロータ３１の外径中心はＤＤモータ１９の回転中心Ｏ1と一致するが、レゾルバロータ３１の内径中心Ｏ2は回転中心Ｏ1に対してΔｘだけ偏心するようにレゾルバロータ３１の径方向の肉厚を連続的に変化させている。レゾルバステータ３２の外周には１２０°間隔でＡ相、Ｂ相、及びＣ相を構成する計１８個のステータポール３３が等間隔（円周等分）に外歯状に凸設されている。各々のステータポール３３にはステータコイルＣ1〜Ｃ18を巻回したコイルボビン３４が装着されている。コイルボビン３４の材質として、適度な弾力性のある非磁性体であれば、特に限定されるものではなく、例えば、スチレン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリフェニレンエーテル系樹脂、ナイロン、ポリブチレンテレフタレート樹脂などの可塑性樹脂が好適である。
【００２２】
図３は本実施形態のドライブユニットの回路構成を示している。ドライブユニット１０は、数ｋＨｚ程度の励磁信号（正弦波信号）を出力する発信器１１と、励磁信号を適度な信号レベルに増幅して単極レゾルバ３０に供給する増幅器１２と、単極レゾルバ３０から出力される電流信号を電圧信号（３相信号）に変換する電流／電圧変換器１３と、３相信号を２相信号（ｓｉｎ信号，ｃｏｓ信号）に変換する３相／２相変換器１４と、発信器１１から出力される励磁信号の位相を遅らせて２相信号のキャリア信号の位相と同期させたＲｅｆ信号（ｓｉｎωｔ）を生成する移相器１５と、２相信号をデジタル角度信号φに変換するとともに発信器１１の発振角周波数による同期整流後のアナログ速度信号を生成するＲ／Ｄ変換器（レゾルバ・デジタル・コンバータ）１６と、デジタル角度信号φからＤＤモータ１９の回転角度位置を演算してその回転角度位置信号を出力するＣＰＵ１７と、ＣＰＵ１７からの回転角度位置信号（指令信号）を受けてＤＤモータ１９を駆動するパワーアンプ１８を備えて構成されている。ここで、電流／電圧変換器１３はＡ相、Ｂ相、及びＣ相のレゾルバ信号を検出するためのセンス抵抗器Ｒ１〜Ｒ３を備えている。上述した電流／電圧変換器１３、３相／２相変換器１４、移相器１５、及びＲ／Ｄ変換器１６によって角度位置検出回路２０が構成されている。更に、発信器１１、増幅器１２、及び角度位置検出回路２０によってサーボドライバ２１が構成されている。単極レゾルバ３０はＤＤモータ１９の絶対角度位置を検出するための検出器である。
【００２３】
上述した単極レゾルバ３０ではレゾルバロータ３１が一回転する毎に１サイクルのレゾルバ信号しか出力されないため、レゾルバ信号の観測が困難である。そこで、図１に示すようにレゾルバロータ３１に替えて軸芯調整用ロータ（ダミーロータ）３５をレゾルバステータ３２に組み込み、軸芯調整用ロータ３５を回転させてレゾルバステータ３２の軸芯位置を調整する。レゾルバステータ３２と軸芯調整用ロータ３５のそれぞれの外径中心及び内径中心は全てＤＤモータ１９の回転中心Ｏと一致している。軸芯調整用ロータ３５の内周にはステータポール３３と対向する向きに複数の歯３６が円周方向に沿って等間隔（円周等分）に内歯状に凸設されている。歯３６の歯数は単極レゾルバ３０の相数やレゾルバステータ３２のステータポール数によって条件付けられる離散的な数値となる。例えば、同図に示す３相レゾルバの場合、歯３６の歯数をＮ、レゾルバステータ３２のステータポール数をＫ、Ｘを１以上の整数としたとき、Ｎ＝Ｋ×（Ｘ±１／３）の関係を満たすことが必要である。例えば、Ｋ＝１８、Ｘ＝１とすると、Ｎ＝１２又は２４となる。このような条件を満たす軸芯調整用ロータ３５を回転させると、電流／電圧変換器１３では軸芯調整用ロータ３５の一回転につき複数サイクル（Ｎサイクル）のレゾルバ信号φＡ〜φＣが検出される。レゾルバ信号φＡ〜φＣは（１）式〜（３）式のように記述できる。このレゾルバ信号φＡ〜φＣは（４）式〜（５）式に示すように３相／２相変換器１４にて２相信号（ｓｉｎ信号，ｃｏｓ信号）に変換される。
φＡ＝（Ａdc＋ＡacｓｉｎＮθ）ｓｉｎωｔ  …（１）
φＢ＝（Ｂdc＋ＢacｓｉｎＮ（θ−１２０））ｓｉｎωｔ  …（２）
φＣ＝（Ｃdc＋ＣacｓｉｎＮ（θ−２４０））ｓｉｎωｔ  …（３）
ｓｉｎ信号＝φＡ−（φＢ＋φＣ）／２  …（４）
ｃｏｓ信号＝√３（φＢ−φＡ）／２  …（５）
【００２４】
図３に示すようにレゾルバ信号φＡ〜φＣを３相／２相変換器１４にて２相信号（ｓｉｎ信号，ｃｏｓ信号）に変換した後、Ｘ＝ｃｏｓ信号、Ｙ＝ｓｉｎ信号として、この２相信号をオシロスコープ２２に入力し、Ｘ−Ｙ波形を観測する。レゾルバステータ３２の軸芯位置がずれてない場合にはＡdc＝Ｂdc＝Ｃdcとなる。このときオシロスコープ２２で観測されるＸ−Ｙ波形は、図４（Ａ）に示すように、２つの円が重なり合った状態になる。一方、レゾルバステータ３２の軸芯位置が機械的にずれている場合には、レゾルバステータ３２のＡ相、Ｂ相、及びＣ相のステータコイルＣ1〜Ｃ18は１２０度毎の機械角で配置されているため、各相のステータコイルＣ1〜Ｃ18と軸芯調整用ロータ３５との間隙が不均一になり、直流成分（Ａdc，Ｂdc，Ｃdc）の値がばらつく。例えば、レゾルバステータ３２の軸芯位置がＡ相方向にずれている場合には、図４（Ｂ）に示すように、２つの円がずれて観測される。同様に、レゾルバステータ３２の軸芯位置がＢ相方向、Ｃ相方向にずれている場合には、それぞれ図４（Ｃ）、図４（Ｄ）に示すように２つの円がずれて観測される。レゾルバステータ３２の軸芯ずれ方向と、オシロスコープ２２に表示される２つの円のずれ方向には関連性があるので、Ｘ−Ｙ波形を観測することで、レゾルバステータ３２の軸芯ずれ方向を判別できる。
【００２５】
本実施例の方法によれば、レゾルバロータ３１に替えて軸芯調整用ロータ３５をレゾルバステータ３２に組み込むことにより、軸芯調整用ロータ３５の一回転につき複数サイクル（Ｎサイクル）のレゾルバ信号を検出することが可能になるため、レゾルバロータ３１の一回転につき１サイクルのレゾルバ信号しか出力されない従来例と比較して軸芯調整が容易になる。また、オシロスコープ２２に表示されるＸ−Ｙ波形を観測することで、レゾルバステータ３２の芯ずれ方向を即座に判別できる。また、Ｘ−Ｙ波形を観測することにより１０μｍオーダーでの軸芯ずれを補正できるため、レゾルバステータ３２の歯先を接触変位計などで計測することにより軸芯ずれを補正していた従来の手法よりも軸芯調整を迅速かつ容易に行える。
【００２６】
尚、上述の例では軸芯調整用ロータ３５として、アウタロータタイプのものを使用したが、本発明はこれに限られるものではなく、インナロータタイプのものでもよい。また、レゾルバステータ３２のステータポール数や軸芯調整用ロータ３５の歯数などは一例を示すものであり、上述の例に限られるものではない。
【００２７】
以上の説明はＭ＝３（３相）の場合であり、それ以上の相数でも可能である。例えば４相レゾルバを用いると、Ｎ＝Ｋ×（Ｘ±１／４）となり、各相のレゾルバ信号は下式のようになる。
φＡ＝（Ａdc＋ＡacｓｉｎＮθ）ｓｉｎωｔ  …（６）
φＢ＝（Ｂdc＋ＢacｓｉｎＮ（θ−９０））ｓｉｎωｔ  …（７）
φＣ＝（Ｃdc＋ＣacｓｉｎＮ（θ−１８０））ｓｉｎωｔ  …（８）
φＤ＝（Ｄdc＋ＤacｓｉｎＮ（θ−２７０））ｓｉｎωｔ  …（９）
ｓｉｎ信号＝φＡ−φＣ  …（１０）
ｃｏｓ信号＝φＢ−φＤ  …（１１）
Ｘ＝ｃｏｓ信号、Ｙ＝ｓｉｎ信号として、この２相信号をオシロスコープ２２に入力し、Ｘ−Ｙ波形を観測すると、レゾルバステータの軸芯位置がずれてない場合にはＡdc＝Ｂdc＝Ｃdc＝Ｄdcとなる。このときオシロスコープ２２で観測されるＸ−Ｙ波形は図４（Ａ）に示すように、２つの円が重なり合った状態になる。一方、レゾルバステータの軸芯位置が機械的にずれている場合には、レゾルバステータのＡ相、Ｂ相、Ｃ相、及びＤ相のステータコイルは９０度（＝３６０度／４）毎の機械角で配置されているため、各相のステータコイルと軸芯調整用ロータとの間隙が不均一になり、直流成分（Ａdc，Ｂdc，Ｃdc，Ｄdc）の値がばらつく。例えば、レゾルバステータの軸芯位置がＡ相方向又はＣ相方向にずれている場合には、図１０（Ａ）に示すように２つの円が０度方向（＋Ｘ方向）又は１８０度方向（−Ｘ方向）にずれて観測される。同様にレゾルバステータの軸芯位置がＢ相方向又はＤ相方向にずれている場合には、図１０（Ｂ）に示すように２つの円が９０度方向（＋Ｙ方向）又は２７０度方向（−Ｙ方向）にずれて観測される。
【００２８】
６相レゾルバを用いると、Ｎ＝Ｋ×（Ｘ±１／６）となり、位相進角６０度（＝３６０度／６）の値が波形のずれ方向になる。
【実施例２】
【００２９】
本実施例はレゾルバステータ３２の軸芯調整を行うための他の実施例を提案するものである。本実施例では、図５に示すように、レゾルバロータ３１に替えて軸芯調整用ロータ（ダミーロータ）３７をレゾルバステータ３２に組み込み、軸芯調整用ロータ３７を回転させることなくレゾルバステータ３２の軸芯位置を調整する。レゾルバステータ３２と軸芯調整用ロータ３７のそれぞれの外径中心及び内径中心は全てＤＤモータ１９の回転中心Ｏと一致している。軸芯調整用ロータ３７の内周には歯等の突起物は形成されておらず、凹凸のない内周面を形成している。軸芯調整用ロータ３７の内周面とステータポール３３との距離はどの角度位置においても略一定である。ステータコイルＣ1〜Ｃ18を励磁すると、下式に示すレゾルバ信号φＡ〜φＣが検出される。
φＡ＝Ａdcｓｉｎωｔ  …（１２）
φＢ＝Ｂdcｓｉｎωｔ  …（１３）
φＣ＝Ｃdcｓｉｎωｔ  …（１４）
【００３０】
実施例１と同様にレゾルバ信号φＡ〜φＣを３相／２相変換器１４にて２相信号（ｓｉｎ信号，ｃｏｓ信号）に変換した後、Ｘ＝ｃｏｓ信号、Ｙ＝ｓｉｎ信号として、この２相信号をオシロスコープ２２に入力し、Ｘ−Ｙ波形を観測する。（１２）式〜（１４）式を２相信号に変換すると、ｓｉｎ信号＝ＤＣｓｉｎωｔ、ｃｏｓ信号＝ＤＣｃｏｓωｔとなる。ここで、ＤＣは一定値である。レゾルバステータ３２の軸芯位置がずれてない場合には、Ａdc＝Ｂdc＝Ｃdcとなり、このときオシロスコープ２２で観測されるＸ−Ｙ波形は図６（Ａ）に示すように２つの円が重なり合った状態になる。一方、レゾルバステータ３２の軸芯位置が機械的にずれている場合には、レゾルバステータ３２のＡ相、Ｂ相、及びＣ相のステータコイルＣ1〜Ｃ18は１２０度毎の機械角で配置されているため、各相のステータコイルＣ1〜Ｃ18と軸芯調整用ロータ３７との間隙が不均一になり、直流成分（Ａdc，Ｂdc，Ｃdc）の値がばらつく。例えば、レゾルバステータ３２の軸芯位置がＡ相方向にずれている場合には、図６（Ｂ）に示すようなＸ−Ｙ波形が観測される。これは、レゾルバステータ３２の軸芯位置がＡ相方向にずれることによりＡdc≧Ｂdc＝Ｃdcとなるので、ΔＡdc＝Ａdc−Ｂdcとすれば、ｃｏｓ信号＝ΔＡdcｓｉｎωｔ、ｓｉｎ信号＝ΔＡdcｓｉｎωｔとなるためである。同様に、レゾルバステータ３２の軸芯位置がＢ相方向、Ｃ相方向にずれている場合には、それぞれ図６（Ｃ）、図６（Ｄ）に示すようなＸ−Ｙ波形が観測される。レゾルバステータ３２の軸芯ずれ方向と、オシロスコープ２２に表示されるＸ−Ｙ波形には関連性があるので、Ｘ−Ｙ波形を観測することで、レゾルバステータ３２の軸芯ずれ方向を判別できる。
【００３１】
本実施例の方法によれば、接触変位計などを用いて機械的にレゾルバステータ３２の軸芯ずれを補正する必要もなく、更に、軸芯調整用ロータ３７を回転させる必要もなく、オシロスコープ２２に表示されるＸ−Ｙ波形を観測することで、レゾルバステータ３２の芯ずれ方向を即座に判別できる。また、Ｘ−Ｙ波形を観測することで、１０μｍオーダーでの軸芯ずれを補正できるため、軸芯調整を迅速かつ容易に行える。
【００３２】
尚、上述の例では軸芯調整用ロータ３７として、アウタロータタイプのものを使用したが、本発明はこれに限られるものではなく、インナロータタイプのものでもよい。また、レゾルバステータ３２のステータポール数や相数などは一例を示すものであり、上述の例に限られるものではない。
【実施例３】
【００３３】
本実施例はステータコイルＣ1〜Ｃ18の位置調整方法を提案するものである。本実施例では、図７に示すように、レゾルバステータ単体で、つまり、レゾルバステータ３２にレゾルバロータ３１が組み込まれる以前の段階（ロータ未実装）でステータコイルＣ1〜Ｃ18を励磁し、レゾルバ信号を検出することで、ステータコイルＣ1〜Ｃ18の位置調整を行う。レゾルバステータ単体から出力されるレゾルバ信号φＡ〜φＣは下式のように記述できる。
φＡ＝Ａdcｓｉｎωｔ  …（１５）
φＢ＝Ｂdcｓｉｎωｔ  …（１６）
φＣ＝Ｃdcｓｉｎωｔ  …（１７）
【００３４】
（１５）式〜（１７）式は上述した（１２）式〜（１４）式と同一である。実施例２と同様にこのレゾルバ信号を２相変換し、Ｘ＝ｃｏｓ信号、Ｙ＝ｓｉｎ信号として、この２相信号をオシロスコープ２２に入力し、Ｘ−Ｙ波形を観測すると、図６に示したＸ−Ｙ波形が観測される。２相信号を用いてステータコイルＣ1〜Ｃ18の位置ずれを検出する原理は実施例２と同様である。ステータコイルＣ1〜Ｃ18に位置ずれが生じてない場合には、図６（Ａ）に示すように２つの円が重なり合った状態のＸ−Ｙ波形が観測される。一方、Ａ相のステータコイルＣ1〜Ｃ6に位置ずれが生じている場合には、図６（Ｂ）に示すようなＸ−Ｙ波形が観測される。これは、Ａ相のステータコイルＣ1〜Ｃ6の位置がずれることによりＡdc≧Ｂdc＝Ｃdcとなるので、ΔＡdc＝Ａdc−Ｂdcとすれば、ｃｏｓ信号＝ΔＡdcｓｉｎωｔ、ｓｉｎ信号＝ΔＡdcｓｉｎωｔとなるためである。同様にＢ相のステータコイルＣ7〜Ｃ12、Ｃ相のステータコイルＣ8〜Ｃ18に位置ずれが生じている場合には、それぞれ図６（Ｃ）、図６（Ｄ）に示すようなＸ−Ｙ波形が観測される。位置ずれが生じているステータコイルＣ1〜Ｃ18と、オシロスコープ２２に表示されるＸ−Ｙ波形には関連性があるので、Ｘ−Ｙ波形を観測することで、どのステータコイルＣ1〜Ｃ18に位置ずれが生じているのかを判別できる。ステータコイルＣ1〜Ｃ18に位置ずれが生じている場合には、図６（Ａ）に示すようなＸ−Ｙ波形が得られるようにコイル位置を調整すればよい。
【００３５】
本実施例によれば、レゾルバステータ単体でステータコイルＣ1〜Ｃ18の位置調整が可能になるため、従来のようにレゾルバステータ３２とレゾルバロータ３１を組み合わせた半完成品の状態でレゾルバロータ３１を回転させてステータコイルＣ1〜Ｃ18の位置調整を行う必要がなく、作業工数を削減できる。また、レゾルバステータ単体でステータコイルＣ1〜Ｃ18の位置調整が可能になるため、レゾルバステータ３２にレゾルバロータ３１を組み込むだけで高精度かつ互換性を備えたレゾルバを製作することが可能になり、量産化に好適である。
【００３６】
尚、本実施例のステータコイルの位置調整方法は、単極レゾルバのステータコイルだけでなく、多極レゾルバのステータコイルの位置調整にも適用できる。
【実施例４】
【００３７】
本実施例はレゾルバの絶対精度の測定手法を提案するものである。図９はレゾルバの絶対精度と速度リップル幅の関係をグラフに表したものであり、絶対精度が速度リップル幅にほぼ比例する関係にあることを示している。このような関係を利用すれば、レゾルバの速度リップル幅を検出することで、絶対精度を高精度に求めることができる。本実施例の手法により絶対精度を測定する対象となるレゾルバとしては、例えば、実施例１に示したように、ＤＤモータ１９などのモータ部（駆動装置）によってレゾルバロータを直接回転させる手段を備え、更に、角度位置検出回路２０にて速度信号を生成する機能を備えたものであれば特に限定されることなく、各種のレゾルバに適用できる。尚、図９の絶対精度の数値はメガトルクモータを用いた代表例であり、レゾルバの仕様によって、速度リップルに対する絶対精度の数値は変わる。しかし、機種・仕様が変わっても、絶対精度と速度リップル幅はほぼ比例関係にあるので、同様の効果を得ることができる。
【００３８】
レゾルバの速度リップル幅を測定する場合、レゾルバロータを回転させる駆動系のリップルを十分に低減し、速度リップル幅を正確に測定できるように配慮する必要がある。レゾルバロータとモータ軸が結合しているＤＤモータによってレゾルバロータを回転させる場合、ＤＤモータのリップルが最小になるように低いゲインで一定速度で回転させ、速度波形に現れる成分がほぼレゾルバの誤差になるように調整する。図８はこのようにして測定した速度信号を示している。速度リップル幅は２２ｍＶｐ-ｐであるため、絶対精度は約１０秒と判断できる。
【００３９】
本実施例によれば、速度リップル幅から絶対精度を換算できるため、オシロスコープのＸ−Ｙ波形（リサージュ図形など）の楕円さ加減などで絶対精度を測定していた従来の手法よりも明確な判断基準で絶対精度を測定することができる。また、高精度なレゾルバの組み立て及び調整が可能になるとともに、高精度基準器を使用して絶対精度を測定する検査作業が不要になる。また、速度リップル幅から絶対精度を換算できるため、熟練作業者でなくてもばらつきの少ない迅速な測定を可能にできる。また、レゾルバと一体的に構成されているＤＤモータの動力でレゾルバを回転させて速度信号を検出する構成であるため、絶対精度を測定する目的でレゾルバを回転させるための特有の手段を必要とせず、生産設備の省スペース化が可能になる。また、レゾルバの絶対精度を高めることによって、互換性に優れたレゾルバを製造することが可能となり、ドライブユニットが故障した場合でも、レゾルバの交換のみで済むため、メンテナンス性に優れている。
【符号の説明】
【００４０】
１０…ドライブユニット  １１…発信器  １２…増幅器  １３…電流／電圧変換器  １４…３相／２相変換器  １５…移相器  １６…Ｒ／Ｄ変換器  １７…ＣＰＵ  １８…パワーアンプ  １９…ＤＤモータ  ２０…角度位置検出回路  ２１…サーボドライバ  ２２…オシロスコープ  ３０…単極レゾルバ  ３１…レゾルバロータ  ３２…レゾルバステータ  ３３…ステータポール  ３４…コイルボビン  ３５…軸芯調整用ロータ  ３６…歯  ３７…軸芯調整用ロータ
【図１】
2010060579.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2010060579.tif 000010
【図９】
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【図１０】
2010060579.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成21年12月18日(2009.12.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータとステータの間隙のリラクタンスが前記ロータの回転により変化するレゾルバであって、前記ロータが実装されていないステータ単体でステータコイルを励磁し、前記ステータコイルから出力されるレゾルバ信号を２相変換し、前記２相信号をオシロスコープに入力して得られる波形を基にステータコイル位置が調整されていることを特徴とするレゾルバ。
【請求項２】
前記レゾルバから出力されるレゾルバ信号を速度信号に変換し、前記速度信号の速度リップル幅と絶対精度との関係に基づいてレゾルバの絶対精度が測定されていることを特徴とする請求項１に記載のレゾルバ。