(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出対象に機械的に連結された稼動部の位置に関する検出信号を出力する出力手段を備えて且つ、該検出信号に基づき算出される位置を、前記稼動部の位置が基準位置となるタイミングを特定する特定手段に利用させる位置検出装置において、
前記稼動部の基準位置を含む規定領域において、前記検出信号に応じて算出される位置の変化速度を、前記検出対象の変位から想定される速度よりも大きくする変化速度増大手段を備え、
前記検出対象は、回転体であり、
前記稼動部は、ロータであり、
前記特定手段は、前記ロータの回転角度が前記基準位置としての基準角度となるタイミングを特定する手段であり、
前記出力手段は、周期的な励磁信号によって励磁される励磁用コイルと、該励磁用コイルに生じる磁束が鎖交する検出用コイルとを備え、前記励磁信号が振幅中心以外の任意の位相となるときにおいて前記検出用コイルを鎖交する磁束が前記ロータの回転に伴って変動するように、前記励磁用コイル、前記検出用コイルおよび前記ロータを設定することで、前記検出用コイルに誘起される電圧を前記検出信号として出力するものであり、
前記検出信号は、前記励磁信号が振幅中心以外の任意の位相にある場合についての前記検出用コイルに誘起される電圧が前記ロータの回転に応じて正弦波状に変化することを前提に、前記検出対象の回転角度情報として利用されるものであり、
前記変化速度増大手段は、前記ロータの基準角度を含む規定領域において、前記励磁信号が振幅中心以外の任意の位相にある場合についての前記検出用コイルに誘起される電圧の変化速度を、該電圧が前記ロータの回転に応じて正弦波状に変化するとした場合に前記規定領域において想定される変化速度よりも大きくするものであり、
前記検出用コイルは、前記ロータの互いに相違する３箇所以上の回転角度に対応して設けられた各検出用コイル部の直列接続体であり、
前記変化速度増大手段は、前記検出用コイル部のターン数の設定によって構成されるターン数設定手段を備えることを特徴とする位置検出装置。
【請求項２】
前記ターン数設定手段は、前記ロータを前記基準角度に対して前記検出用コイルの電圧の絶対値が増加する側にずらした際の前記検出用コイルおよび前記励磁用コイル間の相互インダクタンスが、前記正弦波状とするためのものよりも大きくなるように、前記正弦波状とするためのものに対して前記検出用コイル部の少なくとも１つのターン数の設定を変更することを特徴とする請求項１記載の位置検出装置。
【請求項３】
前記ターン数設定手段は、前記ロータを前記基準角度に対して前記検出用コイルの電圧の絶対値が減少する側にずらした際の前記検出用コイルおよび前記励磁用コイル間の相互インダクタンスが、前記正弦波状とするためのものよりも小さくなるように、前記正弦波状とするためのものに対して前記検出用コイル部の少なくとも１つのターン数の設定を変更することを特徴とする請求項１または２記載の位置検出装置。
【請求項４】
前記基準角度は、前記検出用コイルの電圧が極値となる回転角度であり、
前記ターン数設定手段は、前記ロータを前記基準角度に対して正負双方の回転方向にずらした際の前記検出用コイルおよび前記励磁用コイル間の相互インダクタンスが、前記正弦波状とするためのものよりも小さくなるように、前記正弦波状とするためのものに対して前記検出用コイル部の少なくとも１つのターン数の設定を変更することを特徴とする請求項１記載の位置検出装置。
【請求項５】
前記ターン数設定手段は、前記基準角度において前記ロータに最近接する前記検出用コイル部について、そのターン数を前記正弦波とするためのもの以上に設定することを特徴とする請求項４記載の位置検出装置。
【請求項６】
前記検出用コイルは、前記ロータの互いに相違する３箇所以上の回転角度に対応して設けられた各検出用コイル部の直列接続体であって且つ、誘起される電圧の位相が互いに相違する一対の直列接続体を備え、
前記ターン数設定手段は、前記一対の直列接続体の少なくとも一方を構成する前記検出用コイルのターン数の設定によって構成されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の位置検出装置。
【請求項７】
前記励磁用コイルおよび前記検出用コイルは、ステータに設けられるものであり、
前記ロータは、前記励磁用コイルおよび前記検出用コイル間の相互インダクタンスを、前記検出対象の回転に伴って変化させるものであり、
前記変化速度増大手段は、前記ロータおよび前記ステータの少なくとも一方の形状の設定によって構成される形状設定手段を備えることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の位置検出装置。
【請求項８】
前記形状設定手段は、前記ロータを前記基準角度から前記検出用コイルの電圧の絶対値を増加させる側に回転させる際の前記検出用コイルおよび前記励磁用コイル間の相互インダクタンスが、前記正弦波状とするためのものよりも大きくなるように、前記正弦波状とするためのものに対して前記ロータの形状の設定を変更することを特徴とする請求項７記載の位置検出装置。
【請求項９】
前記基準角度から前記検出用コイルの電圧の絶対値を増加させる側の回転方向は、前記基準角度の両側のそれぞれの回転方向であることを特徴とする請求項８記載の位置検出装置。
【請求項１０】
前記形状設定手段は、前記ロータを前記基準角度から前記検出用コイルの電圧の絶対値を減少させる側に回転させる際の前記検出用コイルおよび前記励磁用コイル間の相互インダクタンスが、前記正弦波状とするためのものよりも小さくなるように、前記正弦波状とするためのものに対して前記ロータの形状の設定を変更することを特徴とする請求項７記載の位置検出装置。
【請求項１１】
前記基準角度は、前記検出用コイルの電圧の絶対値が極大値となる回転角度であり、
前記形状設定手段は、前記ロータを前記基準角度の両側のそれぞれに回転させる際に前記検出用コイルおよび前記励磁用コイル間の相互インダクタンスが、前記正弦波状とするためのものよりも小さくなるように、前記正弦波状とするためのものに対して前記ロータの形状の設定を変更することを特徴とする請求項１０記載の位置検出装置。
【請求項１２】
前記形状設定手段は、前記ロータのうち前記ロータが前記基準角度にある際に前記検出用コイルとの距離が最小となる部分について、該部分と前記検出用コイルとの距離を前記正弦波状とするためのもの以下に設定することを特徴とする請求項１１記載の位置検出装置。
【請求項１３】
前記形状設定手段は、前記ロータの形状の設定によって構成されるロータ形状設定手段を備えることを特徴とする請求項７〜１２のいずれか１項に記載の位置検出装置。
【請求項１４】
前記基準角度は、該基準角度から正方向および負方向に前記ロータが回転した場合の前記検出用コイルの電圧の絶対値を増加させるものであり、
前記形状設定手段は、前記ロータの形状の設定によって構成されるロータ形状設定手段を備え、
前記ロータ形状設定手段は、前記ロータと前記検出用コイルとの距離が最小となる箇所における前記ロータと前記検出用コイルとの距離を前記正弦波状とするためのものよりも小さく設定することを特徴とする請求項７記載の位置検出装置。
【請求項１５】
前記形状設定手段は、ステータの形状の設定によって構成されるステータ形状設定手段を備えることを特徴とする請求項７〜１２のいずれか１項に記載の位置検出装置。
【請求項１６】
検出対象に機械的に連結された稼動部の位置に関する検出信号を出力する出力手段を備えて且つ、該検出信号に基づき算出される位置を、前記稼動部の位置が基準位置となるタイミングを特定する特定手段に利用させる位置検出装置において、
前記稼動部の基準位置を含む規定領域において、前記検出信号に応じて算出される位置の変化速度を、前記検出対象の変位から想定される速度よりも大きくする変化速度増大手段を備え、
前記検出対象は、回転体であり、
前記稼動部は、ロータであり、
前記特定手段は、前記ロータの回転角度が前記基準位置としての基準角度となるタイミングを特定する手段であり、
前記検出信号に基づき、前記ロータの回転角度と相関を有する角度相関量を算出する角度相関量算出手段と、
前記角度相関量を目標値にフィードバック制御するための操作量に基づき前記回転角度を算出する角度算出手段と、をさらに備え、
前記変化速度増大手段は、前記フィードバック制御のゲインを変更するゲイン変更手段を備えることを特徴とする位置検出装置。
【請求項１７】
検出対象に機械的に連結された稼動部の位置に関する検出信号を出力する出力手段を備えて且つ、該検出信号に基づき算出される位置を、前記稼動部の位置が基準位置となるタイミングを特定する特定手段に利用させる位置検出装置において、
前記稼動部の基準位置を含む規定領域において、前記検出信号に応じて算出される位置の変化速度を、前記検出対象の変位から想定される速度よりも大きくする変化速度増大手段を備え、
前記検出対象は、回転体であり、
前記稼動部は、ロータであり、
前記特定手段は、前記ロータの回転角度が前記基準位置としての基準角度となるタイミングを特定する手段であり、
前記出力手段は、周期的な励磁信号によって励磁される励磁用コイルと、該励磁用コイルに生じる磁束が鎖交する検出用コイルとを備え、前記励磁信号が振幅中心以外の任意の位相となるときにおいて前記検出用コイルを鎖交する磁束が前記ロータの回転に伴って変動するように、前記励磁用コイル、前記検出用コイルおよび前記ロータを設定することで、前記検出用コイルに誘起される電圧を前記検出信号として出力するものであり、
前記検出信号は、前記励磁信号が振幅中心以外の任意の位相にある場合についての前記検出用コイルに誘起される電圧が前記ロータの回転に応じて正弦波状に変化することを前提に、前記検出対象の回転角度情報として利用されるものであり、
前記変化速度増大手段は、前記ロータの基準角度を含む規定領域において、前記励磁信号が振幅中心以外の任意の位相にある場合についての前記検出用コイルに誘起される電圧の変化速度を、該電圧が前記ロータの回転に応じて正弦波状に変化するとした場合に前記規定領域において想定される変化速度よりも大きくするものであり、
前記検出信号に基づき、前記ロータの回転角度と相関を有する角度相関量を算出する角度相関量算出手段と、
前記角度相関量を目標値にフィードバック制御するための操作量に基づき前記回転角度を算出する角度算出手段と、をさらに備え、
前記角度相関量算出手段は、前記検出信号に前記角度算出手段によって算出される回転角度を独立変数とする擬似三角関数値を前記検出信号に乗算することで、前記ロータの回転角度と前記算出される回転角度との誤差に応じた信号を前記角度相関量として算出するものであり、
前記変化速度増大手段は、前記擬似三角関数値を三角関数値に対して変更する関数変更手段を備えることを特徴とする位置検出装置。
【請求項１８】
前記検出信号に基づき、前記ロータの回転角度と相関を有する角度相関量を算出する角度相関量算出手段と、
前記角度相関量を目標値にフィードバック制御するための操作量に基づき前記回転角度を算出する角度算出手段と、
をさらに備えることを特徴とする請求項１〜１７のいずれか１項に記載の位置検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検出対象に機械的に連結されたロータの回転角度の検出信号を出力する出力手段を備えて且つ、該検出信号に基づき算出される回転角度を、前記ロータの回転角度が基準角度となるタイミングを特定する特定手段に利用させる位置検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の回転角度算出装置としては、レゾルバの出力信号に基づき真の電気角θと算出される回転角度φとの差に応じた誤差相関量ｓｉｎ（θ―φ）を算出し、この誤差相関量をゼロにフィードバック制御すべく回転角度φを操作するものも提案されている（特許文献１、段落「００２１」）。
【０００３】
また、回転角度算出装置としては、レゾルバの出力信号に基づき算出される回転角度が基準角度となることで、その旨を通知する基準信号を出力するものも周知である。この基準信号は、回転速度の算出や回転角度の誤差補正に用いられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２９２４３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記のように算出される回転角度φを誤差相関量をゼロにフィードバック制御するためオン操作量とする場合、フィードバック制御によって回転角度φがハンチングする現象が生じうる。ここで、回転角度φが基準角度の進角側および遅角側間で振動する場合、上記基準信号が複数回出力されることとなる。そしてこの場合には、回転速度の算出精度が低下したり、誤差補正を適切に行なうことができなくなったりするなどの問題が生じうる。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決する過程でなされたものであり、その目的は、検出対象に機械的に連結されたロータの回転角度の検出信号を出力する出力手段を備えて且つ、該検出信号に基づき算出される回転角度を、前記ロータの回転角度が基準角度となるタイミングを特定する特定手段に利用させる新たな位置検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以下、上記課題を解決するための手段、およびその作用効果について記載する。
【０００８】
第１の発明は、検出対象に機械的に連結された稼動部の位置に関する検出信号を出力する出力手段を備えて且つ、該検出信号に基づき算出される位置を、前記稼動部の位置が基準位置となるタイミングを特定する特定手段に利用させる位置検出装置において、前記稼動部の基準位置を含む規定領域において、前記検出信号に応じて算出される位置の変化速度を、前記検出対象の変位から想定される速度よりも大きくする変化速度増大手段とを備えることを特徴とする。
【０００９】
上記発明では、基準位置を含む規定領域における上記位置の変化速度を検出対象の変位から想定される速度よりも大きくするために、検出対象の位置として認識される値が規定領域を通過する速度が検出対象の変位の速度から想定されるものよりも速くなる。このため、ノイズによって基準位置が誤って複数回認識される事態の発生確率を低減させたり、上述したフィードバック制御による位置の振動が基準位置で生じる確率を低減させたりすることができる。
【００１０】
第２の発明は、第１の発明において、前記検出対象は、回転体であり、前記稼動部は、ロータであり、前記特定手段は、前記ロータの回転角度が前記基準位置としての基準角度となるタイミングを特定する手段であり、前記出力手段は、周期的な励磁信号によって励磁される励磁用コイルと、該励磁用コイルに生じる磁束が鎖交する検出用コイルとを備え、前記励磁信号が振幅中心以外の任意の位相となるときにおいて前記検出用コイルを鎖交する磁束が前記ロータの回転に伴って変動するように、前記励磁用コイル、前記検出用コイルおよび前記ロータを設定することで、前記検出用コイルに誘起される電圧を前記検出信号として出力するものであり、前記検出信号は、前記励磁信号が振幅中心以外の任意の位相にある場合についての前記検出用コイルに誘起される電圧が前記ロータの回転に応じて正弦波状に変化することを前提に、前記検出対象の回転角度情報として利用されるものであり、前記変化速度増大手段は、前記ロータの基準角度を含む規定領域において、前記励磁信号が振幅中心以外の任意の位相にある場合についての前記検出用コイルに誘起される電圧の変化速度を、該電圧が前記ロータの回転に応じて正弦波状に変化するとした場合に前記規定領域において想定される変化速度よりも大きくするものであることを特徴とする。
【００１１】
第３の発明は、第２の発明において、前記検出用コイルは、前記ロータの互いに相違する３箇所以上の回転角度に対応して設けられた各検出用コイル部の直列接続体であり、前記変化速度増大手段は、前記検出用コイル部のターン数の設定によって構成されるターン数設定手段を備えることを特徴とする。
【００１２】
検出用コイルに誘起される電圧は、検出用コイルの鎖交磁束数に依存する。このため、検出用コイル部のターン数によって、検出用コイルに誘起される電圧を局所的に変更することが可能となる。そしてこの電圧の局所的な変更は、検出信号が規定領域を通過する速度を増大させるために利用することができる。上記発明では、この点に鑑み、ターン数設定手段を変化速度増大手段として採用した。
【００１３】
第４の発明は、第３の発明において、前記ターン数設定手段は、前記ロータを前記基準角度に対して前記検出用コイルの電圧の絶対値が増加する側にずらした際の前記検出用コイルおよび前記励磁用コイル間の相互インダクタンスが、前記正弦波状とするためのものよりも大きくなるように、前記正弦波状とするためのものに対して前記検出用コイル部の少なくとも１つのターン数の設定を変更することを特徴とする。
【００１４】
上記ターン数の設定によれば、ロータを基準角度に対して検出用コイルの電圧の絶対値が増加する側にずらした際に上記相互インダクタンスが正弦波状とするためのものよりも大きくなり、ひいては検出用コイルに誘起される電圧の絶対値が正弦波状の絶対値よりも大きくなる。このため、検出信号が上記増加する側の回転角度領域を通過する速度を増大させることができる。
【００１５】
第５の発明は、第３または４の発明において、前記ターン数設定手段は、前記ロータを前記基準角度に対して前記検出用コイルの電圧の絶対値が減少する側にずらした際の前記検出用コイルおよび前記励磁用コイル間の相互インダクタンスが、前記正弦波状とするためのものよりも小さくなるように、前記正弦波状とするためのものに対して前記検出用コイル部の少なくとも１つのターン数の設定を変更することを特徴とする。
【００１６】
上記ターン数の設定によれば、ロータを基準角度に対して検出用コイルの電圧の絶対値が減少する側にずらした際に上記相互インダクタンスが正弦波状とするためのものよりも小さくなり、ひいては検出用コイルに誘起される電圧の絶対値が正弦波状の絶対値よりも小さくなる。このため、検出信号が上記減少する側の回転角度領域を通過する速度を増大させることができる。
【００１７】
第６の発明は、第３の発明において、前記基準角度は、前記検出用コイルの電圧が極値となる回転角度であり、前記ターン数設定手段は、前記ロータを前記基準角度に対して正負双方の回転方向にずらした際の前記検出用コイルおよび前記励磁用コイル間の相互インダクタンスが、前記正弦波状とするためのものよりも小さくなるように、前記正弦波状とするためのものに対して前記検出用コイル部の少なくとも１つのターン数の設定を変更することを特徴とする。
【００１８】
上記ターン数の設定によれば、ロータを基準角度に対して正負双方の回転方向にずらした際に上記相互インダクタンスが正弦波状とするためのものよりも小さくなり、ひいては検出用コイルに誘起される電圧の絶対値が正弦波状の絶対値よりも小さくなる。このため、検出信号が基準角度の両側の領域を通過する速度を増大させることができる。
【００１９】
第７の発明は、第６の発明において、前記ターン数設定手段は、前記基準角度において前記ロータに最近接する前記検出用コイル部について、そのターン数を前記正弦波とするためのもの以上に設定することを特徴とする。
【００２０】
第８の発明は、第３〜７のいずれかの発明において、前記検出用コイルは、前記ロータの互いに相違する３箇所以上の回転角度に対応して設けられた各検出用コイル部の直列接続体であって且つ、誘起される電圧の位相が互いに相違する一対の直列接続体を備え、前記ターン数設定手段は、前記一対の直列接続体の少なくとも一方を構成する前記検出用コイルのターン数の設定によって構成されることを特徴とする。
【００２１】
第９の発明は、第２〜８のいずれかの発明において、前記励磁用コイルおよび前記検出用コイルは、ステータに設けられるものであり、前記ロータは、前記励磁用コイルおよび前記検出用コイル間の相互インダクタンスを、前記検出対象の回転に伴って変化させるものであり、前記変化速度増大手段は、前記ロータおよび前記ステータの少なくとも一方の形状の設定によって構成される形状設定手段を備えることを特徴とする。
【００２２】
検出用コイルに誘起される電圧は、検出用コイルの鎖交磁束数に依存する。このため、上記相互インダクタンスを特定の回転角度において正弦波とするためのものから変更することによって、検出用コイルに誘起される電圧を局所的に変更することが可能となる。そしてこの電圧の局所的な変更は、検出信号が規定領域を通過する速度を増大させるために利用することができる。一方、相互インダクタンスは、ステータおよびロータの形状に依存する。上記発明では、この点に鑑み、形状設定手段を変化速度増大手段として採用した。
【００２３】
第１０の発明は、第９の発明において、前記形状設定手段は、前記ロータを前記基準角度から前記検出用コイルの電圧の絶対値を増加させる側に回転させる際の前記検出用コイルおよび前記励磁用コイル間の相互インダクタンスが、前記正弦波状とするためのものよりも大きくなるように、前記正弦波状とするためのものに対して前記ロータの形状の設定を変更することを特徴とする。
【００２４】
上記設定によれば、基準角度から前記検出用コイルの電圧の絶対値を増加させる側に回転させる際の相互インダクタンスが正弦波状とするためのものよりも大きくなり、ひいては検出用コイルに誘起される電圧の絶対値が正弦波状の絶対値よりも大きくなる。このため、検出信号が上記増加する側の回転角度領域を通過する速度を増大させることができる。
【００２５】
第１１の発明は、第１０の発明において、前記基準角度から前記検出用コイルの電圧の絶対値を増加させる側の回転方向は、前記基準角度の両側のそれぞれの回転方向であることを特徴とする。
【００２６】
第１２の発明は、第９の発明において、前記形状設定手段は、前記ロータを前記基準角度から前記検出用コイルの電圧の絶対値を減少させる側に回転させる際の前記検出用コイルおよび前記励磁用コイル間の相互インダクタンスが、前記正弦波状とするためのものよりも小さくなるように、前記正弦波状とするためのものに対して前記ロータの形状の設定を変更することを特徴とする。
【００２７】
上記設定によれば、基準角度から前記検出用コイルの電圧の絶対値を減少させる側に回転させる際の相互インダクタンスが正弦波状とするためのものよりも小さくなり、ひいては検出用コイルに誘起される電圧の絶対値が正弦波状の絶対値よりも小さくなる。このため、検出信号が上記減少する側の回転角度領域を通過する速度を増大させることができる。
【００２８】
第１３の発明は、第１２の発明において、前記基準角度は、前記検出用コイルの電圧の絶対値が極大値となる回転角度であり、前記形状設定手段は、前記ロータを前記基準角度の両側のそれぞれに回転させる際に前記検出用コイルおよび前記励磁用コイル間の相互インダクタンスが、前記正弦波状とするためのものよりも小さくなるように、前記正弦波状とするためのものに対して前記ロータの形状の設定を変更することを特徴とする。
【００２９】
上記設定によれば、基準角度の両側のそれぞれに回転させる際に上記相互インダクタンスが正弦波状とするためのものよりも小さくなり、ひいては検出用コイルに誘起される電圧の絶対値が正弦波状の絶対値よりも小さくなる。このため、検出信号が基準角度の両側の領域を通過する速度を増大させることができる。
【００３０】
第１４の発明は、第１３の発明において、前記形状設定手段は、前記ロータのうち前記ロータが前記基準角度にある際に前記検出用コイルとの距離が最小となる部分について、該部分と前記検出用コイルとの距離を前記正弦波状とするためのもの以下に設定することを特徴とする。
【００３１】
第１５の発明は、第９〜１４のいずれかの発明において、前記形状設定手段は、前記ロータの形状の設定によって構成されるロータ形状設定手段を備えることを特徴とする。
【００３２】
第１６の発明は、第９の発明において、前記基準角度は、該基準角度から正方向および負方向に前記ロータが回転した場合の前記検出用コイルの電圧の絶対値を増加させるものであり、前記形状設定手段は、前記ロータの形状の設定によって構成されるロータ形状設定手段を備え、前記ロータ形状設定手段は、前記ロータと前記検出用コイルとの距離が最小となる箇所における前記ロータと前記検出用コイルとの距離を前記正弦波状とするためのものよりも小さく設定することを特徴とする。
【００３３】
上記設定によれば、基準角度よりも検出用コイルの電圧の絶対値が増加する側の回転角度において、検出用コイルの鎖交磁束数が正弦波状とするためのものよりも大きくなり、ひいては検出用コイルに誘起される電圧の絶対値が正弦波状の絶対値よりも大きくなる。このため、検出信号が上記増加する側の回転角度領域を通過する速度を増大させることができる。
【００３４】
第１７の発明は、第９〜１４のいずれかの発明において、前記形状設定手段は、ステータの形状の設定によって構成されるステータ形状設定手段を備えることを特徴とする。
【００３５】
第１８の発明は、第２の発明において、前記励磁用コイルおよび前記検出用コイルは、ステータに設けられるものであり、前記ロータは、前記励磁用コイルおよび前記検出用コイル間の相互インダクタンスを、前記検出対象の回転に伴って変化させるものであり、前記変化速度増大手段は、前記ロータおよび前記ステータの少なくとも一方を構成する部材の磁気特性の分布の設定によって構成される特性分布設定手段を備えることを特徴とする。
【００３６】
検出用コイルに誘起される電圧は、検出用コイルの鎖交磁束数に依存する。このため、上記相互インダクタンスを特定の回転角度において上記正弦波状とするためのものから変更することによって、検出用コイルに誘起される電圧を局所的に変更することが可能となる。そしてこの電圧の局所的な変更は、検出信号が規定領域を通過する速度を増大させるために利用することができる。一方、相互インダクタンスは、ステータおよびロータの特性に依存する。上記発明では、この点に鑑み、特性設定手段を変化速度増大手段として採用した。
【００３７】
第１９の発明は、第１の発明において、前記検出対象は、回転体であり、前記稼動部は、ロータであり、前記特定手段は、前記ロータの回転角度が前記基準位置としての基準角度となるタイミングを特定する手段であり、前記検出信号に基づき、前記ロータの回転角度と相関を有する角度相関量を算出する角度相関量算出手段と、前記角度相関量を目標値にフィードバック制御するための操作量に基づき前記回転角度を算出する角度算出手段と、をさらに備え、前記変化速度増大手段は、前記フィードバック制御のゲインを変更するゲイン変更手段を備えることを特徴とする。
【００３８】
フィードバック制御のゲインを変更すると、算出される回転角度の変化速度を局所的に変化させることができる。上記発明では、この点に鑑み、ゲイン変更手段によって変化速度増大手段を構成した。
【００３９】
第２０の発明は、第２の発明において、前記検出信号に基づき、前記ロータの回転角度と相関を有する角度相関量を算出する角度相関量算出手段と、
前記角度相関量を目標値にフィードバック制御するための操作量に基づき前記回転角度を算出する角度算出手段と、をさらに備え、前記角度相関量算出手段は、前記検出信号に前記角度算出手段によって算出される回転角度を独立変数とする擬似三角関数値を前記検出信号に乗算することで、前記ロータの回転角度と前記算出される回転角度との誤差に応じた信号を前記角度相関量として算出するものであり、前記変化速度増大手段は、前記擬似三角関数値を三角関数値に対して変更する関数変更手段を備えることを特徴とする。
【００４０】
擬似三角関数値を三角関数値に対して変更すると、算出される回転角度の変化速度を局所的に変化させることができる。上記発明では、この点に鑑み、関数変更手段によって変化速度増大手段を構成した。
【００４１】
第２１の発明は、第２〜２０のいずれかの発明において、前記検出信号に基づき、前記ロータの回転角度と相関を有する角度相関量を算出する角度相関量算出手段と、前記角度相関量を目標値にフィードバック制御するための操作量に基づき前記回転角度を算出する角度算出手段と、をさらに備えることを特徴とする。
【００４２】
上記発明では、フィードバック制御に起因して基準角度の進角側および遅角側間を算出される回転角度が振動するハンチング現象を生じるおそれがある。そしてこれにより特定手段によって基準角度となるタイミングが誤って複数回特定されるおそれがある。このため、基準角度となる領域を迅速に通過させる変化速度増大手段の利用価値が特に大きい。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】第１の実施形態にかかるシステム構成図。
【図２】同実施形態にかかるレゾルバの構成を示す図。
【図３】第２の実施形態にかかる検出用コイルのターン数の設定を示す図。
【図４】第３の実施形態にかかる検出用コイルのターン数の設定を示す図。
【図５】第４の実施形態にかかる検出用コイルのターン数の設定を示す図。
【図６】第５の実施形態にかかるロータの形状の設定を示す図。
【図７】第６の実施形態にかかるロータの形状の設定を示す図。
【図８】第７の実施形態にかかるロータの形状の設定を示す図。
【図９】第８の実施形態にかかるステータの形状の設定を示す図。
【図１０】第９の実施形態にかかるロータの特性分布を示す図。
【図１１】第１０の実施形態にかかるフィードバック制御ゲインの変更処理の手順を示す流れ図。
【図１２】第１１の実施形態にかかるシステム構成図。
【発明を実施するための形態】
【００４４】
＜第１の実施形態＞
以下、本発明にかかる回転角度算出装置を車載主機の回転角度算出装置に適用した第１の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００４５】
図１に、本実施形態にかかるシステム構成を示す。
【００４６】
図示されるモータジェネレータ１０は、車載主機であり、回転軸１０ａが図示しない駆動輪に機械的に連結されている。モータジェネレータ１０には、インバータＩＮＶが接続されており、インバータＩＮＶによって交流電圧が印加される。
【００４７】
モータジェネレータ１０の回転軸１０ａは、レゾルバ２０に機械的に連結されている。レゾルバ２０には、励磁用コイルＬ１に発振器１４から角速度ωの交流電流信号（励磁信号Ｓｃ）が入力される。これにより、検出用コイルＬ２，Ｌ３には、モータジェネレータ１０の回転軸１０ａの回転角度（機械角θＭ）に応じた信号が出力される。より詳しくは、本実施形態では、モータジェネレータ１０の極対数ｐが「２」であるものを採用しており、検出用コイルＬ２，Ｌ３には、それぞれ電気角θを周期とする正弦関数ｓｉｎθや余弦関数ｃｏｓθに略比例した電圧信号が出力される。
【００４８】
上記検出用コイルＬ２，Ｌ３の出力電圧は、アナログデジタル変換器３０，３２のそれぞれによって、デジタル信号ＳＩＮ，ＣＯＳに変換される。
【００４９】
一方、余弦関数算出部３６では、モータジェネレータ１０の電気角θの算出値（回転角度φ）を独立変数とする余弦関数ｃｏｓφが算出される。そして、乗算部３４では、デジタル信号ＳＩＮに、デジタル信号としての余弦関数ｃｏｓφが乗算される。また、正弦関数算出部４０では、回転角度φを独立変数とする正弦関数ｓｉｎφが算出される。そして、乗算部３８では、デジタル信号ＣＯＳに、デジタル信号としての正弦関数ｓｉｎφが乗算される。
【００５０】
減算部４２では、乗算部３４の出力から乗算部３８の出力が減算されることで誤差相関量εを算出する。これは、「ｓｉｎωｔ・ｓｉｎ（θ―φ）」に比例するデジタル値である。すなわち、検出用コイルＬ２の出力電圧は「ｓｉｎωｔ・ｓｉｎθ」に比例した値であり、検出用コイルＬ３の出力電圧は「ｓｉｎωｔ・ｃｏｓθ」に比例した値であるため、減算部４２の出力は、比例定数を無視すると、加法定理を用いて以下のように算出されるものとなる。
【００５１】
ｓｉｎωｔ・ｓｉｎθ・ｃｏｓφ＋ｓｉｎωｔ・ｃｏｓθ・ｓｉｎφ
＝ｓｉｎω・ｓｉｎ（θ―φ）
この誤差相関量εがゼロである場合、モータジェネレータ１０の電気角θと算出される回転角度φとが一致する。
【００５２】
比例ゲイン乗算部４４では、誤差相関量εに比例ゲインＫｐを乗算する。また、積分ゲイン乗算部４６では、誤差相関量εに積分ゲインＫｉを乗算する。加算部５０では、比例ゲイン乗算部４４の出力と、積分ゲイン乗算部４６の出力を入力とする積分要素４８の出力とを加算することで、回転角度φを算出する。この回転角度φは、上記余弦関数算出部３６および正弦関数算出部４０に入力される。これにより、回転角度φは、誤差相関量εをゼロにフィードバック制御するための操作量となる。
【００５３】
角度情報出力部５２では、回転角度φに基づき、一対の周期信号であるＡ相信号およびＢ相信号と、Ｚ信号とを生成して制御部５４に出力する。ここで、Ａ相信号とＢ相信号とは、その位相差で、回転方向を表現して且つ、パルスによって回転角度を表現する信号である。また、Ｚ信号は、電気角θの一周期内の特定の回転角度（基準角度θ０）を示すためのものである。なお、本実施形態では、基準角度θ０を０°に設定する。
【００５４】
制御部５４では、電流センサ１２によって検出されるモータジェネレータ１０を流れる電流や、角度情報出力部５２から出力される信号に基づき、インバータＩＮＶの操作信号を生成してインバータＩＮＶに出力する。これにより、モータジェネレータ１０の制御量（トルク等）が制御される。この際、制御部５４は、モータジェネレータ１０の回転速度を、Ｚ信号が入力される時間間隔に基づき算出し、これを制御量の制御に利用する。また、Ｚ信号が入力される時間間隔に基づき、レゾルバ２０による回転角度の検出誤差を補正する処理を行なう。この補正処理としては、周知の技術を利用すればよい。
【００５５】
ところで、上記回転角度φはフィードバック制御によって算出されるものであるため、モータジェネレータ１０の回転方向が一定であっても、進角側および遅角側に振動するおそれがある。ここで、回転角度φが基準角度θ０の進角側および遅角側間を振動する場合、Ｚ信号が短時間のうちに誤って複数回出力されるおそれがある。そしてこの場合には、回転速度の算出精度の低下等、不都合を生じるおそれがある。
【００５６】
そこで本実施形態では、回転角度φが基準角度θ０を通過する際の速度を、モータジェネレータ１０の回転速度（電気角速度）の変化に応じた速度よりも大きくすることで、回転角度φが基準角度θ０近傍に留まることを回避する。これは、レゾルバ２０の構造の設定によって実現することができる。
【００５７】
図２（ａ）に、本実施形態にかかるレゾルバ２０の構成を示す。
【００５８】
図示されるように、レゾルバ２０は、静止状態を維持するステータ２２と、ステータ２２内部に位置して且つ上記回転軸１０ａに機械的に連結されたロータ２４とを備えて構成されるインナーロータ型のものである。ここで、ステータ２２は、ロータ２４に向けて突出した複数のティース２２ａが円環上のリング部材２２ｂの周上に略等間隔で形成されたものである。そして、ティース２２ａは、互いに同一のターン数の励磁用コイル部Ｌ１ｐを鎖交している。励磁用コイルＬ１は、励磁用コイル部Ｌ１ｐの直列接続体である。
【００５９】
また、リング部材２２ｂは、一対のティース２２ａの軸の延長線によって挟まれた部分毎が、検出用コイル部Ｌ２ｐ，Ｌ３ｐを鎖交するようにして構成されている。ここで、検出用コイル部Ｌ２ｐの直列接続体が検出用コイルＬ２であり、検出用コイル部Ｌ３ｐの直列接続体が検出用コイルＬ３である。
【００６０】
一方、ロータ２４は、楕円状をしている。また、ステータ２２およびロータ２４は、ともに磁性体によって構成されている。
【００６１】
上記励磁用コイル部Ｌ１ｐは、隣接する励磁用コイル部Ｌ１ｐ同士を鎖交して且つそれらの軸の延長線に挟まれる検出用コイル部Ｌ２ｐ，Ｌ３ｐを鎖交するループ経路において、隣接する励磁用コイル部Ｌ１ｐに電流が流れることで生成される磁束のそれぞれの方向が互いに同一となるように設定されている。
【００６２】
図２（ｂ）に、本実施形態にかかる検出用コイルＬ２，Ｌ３の各検出用コイル部Ｌ２ｐ，Ｌ３ｐのターン数の設定を示す。図中、破線は、検出用コイルＬ２，Ｌ３に誘起される電圧を、正弦関数ｓｉｎθ、余弦関数ｃｏｓθに比例したものとするうえで要求されるものである。ただし、図２（ａ）に示されるように、検出用コイル部Ｌ２ｐ，Ｌ３ｐは、電気角θの離散的な値毎に設けられるものである。このため、図２（ｂ）の破線は、上記一対のティース２２ａの軸の延長線によって挟まれる領域毎に検出用コイル部Ｌ２ｐ，Ｌ３ｐを設ける場合、これら領域に対応する電気角θから要求されるターン数を規定するものという意味がある。
【００６３】
ここで、ロータ２４の回転に伴って、ティース２２ａや、励磁用コイル部Ｌ１ｐ、検出用コイル部Ｌ２ｐ，Ｌ３ｐとロータ２４との距離が周期的に変化する。このため、一対の励磁用コイル部Ｌ１ｐとこれらの軸の延長線によって挟まれた検出用コイル部Ｌ２ｐ，Ｌ３ｐとの間の相互インダクタンスが周期的に変化する。このため、励磁用コイルＬ１に交流電流信号としての励磁信号Ｓｃを入力することで、検出用コイルＬ２，Ｌ３に誘起される電圧も周期的に変化する。
【００６４】
すなわち、検出用コイルＬ２，Ｌ３に誘起される電圧は検出用コイル部Ｌ２ｐ，Ｌ３ｐのそれぞれを鎖交する磁束によって生じるものの総和であるものの、各検出用コイル部Ｌ２ｐ，Ｌ３ｐのターン数が相違するために、各検出用コイル部Ｌ２ｐ，Ｌ３ｐのそれぞれと励磁用コイル部Ｌ１ｐとの相互インダクタンスの総和は、ロータ２４の回転に伴って変化する。詳しくは、検出用コイル部Ｌ２ｐ，Ｌ３ｐのターン数が電気角θに応じて変化するために、検出用コイルＬ２，Ｌ３に誘起される電圧は電気角θに応じて変化する。特に、ターン数を電気角θに応じて正弦波状または余弦波状に変化させることで、検出用コイルＬ２，Ｌ３に誘起される電圧は、電気角θを独立変数とする正弦関数または余弦関数に比例するものとなる。
【００６５】
ただし、本実施形態では、図２（ｂ）に一点鎖線にて示すように、基準角度θ０よりも検出用コイルＬ２の電圧を増加させる側にロータ２４を回転させる際に、ロータ２４との距離がもっとも小さくなる検出用コイル部Ｌ２ｐのターン数を増加させる。また、ロータ２４を基準角度θ０よりも検出用コイルＬ２の電圧を減少させる側に回転させる際に、ロータ２４との距離が最も小さくなる検出用コイル部Ｌ２ｐのターン数を減少させる。これにより、ロータ２４を基準角度θ０からずらした際に検出用コイルＬ２に誘起される電圧が増加する領域において、検出用コイルＬ２に誘起される電圧が上記正弦関数に比例する電圧よりも高くなる。また、ロータ２４を基準角度θ０からずらした際に検出用コイルＬ２に誘起される電圧が減少する領域において、検出用コイルＬ２に誘起される電圧が上記正弦関数に比例する電圧よりも小さくなる。このため、検出用コイルＬ２に正弦関数に比例する電圧が誘起される場合に正しい電気角θを認識するように設定されたシステムにとっては、検出用コイルＬ２に誘起される電圧は、基準角度θ０近傍において実際の電気角θの変化に応じた電圧の変化よりも速く変化するように認識される。このため、レゾルバ２０の出力信号に含まれた回転角度情報が、基準角度θ０近傍（所定領域）を通過する時間を短縮することができる。
＜第２の実施形態＞
以下、第２の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【００６６】
図３に、本実施形態にかかる検出用コイルＬ２，Ｌ３の各検出用コイル部Ｌ２ｐ，Ｌ３ｐのターン数の設定を示す。図示されるように、本実施形態では、検出用コイルＬ３について、基準角度θ０の両側においてロータ２４との距離が最も小さくなる検出用コイル部Ｌ３ｐのターン数を、検出用コイルＬ３に誘起される電圧を余弦関数に比例したものとするうえで要求されるものよりも小さくする。これにより、基準角度θ０の両側において、検出用コイルＬ３に誘起される電圧が余弦関数に比例する電圧よりも小さくなる。このため、検出用コイルＬ３に余弦関数に比例する電圧が誘起される場合に正しい電気角θを認識するように設定されたシステムにとっては、検出用コイルＬ３に誘起される電圧は、基準角度θ０近傍において実際の電気角θの変化に応じた電圧の変化よりも速く変化するように認識される。このため、レゾルバ２０の出力信号に含まれた回転角度情報が、基準角度θ０近傍（所定領域）を通過する時間を短縮することができる。
＜第３の実施形態＞
以下、第３の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【００６７】
図４に、本実施形態にかかる検出用コイルＬ２，Ｌ３の各検出用コイル部Ｌ２ｐ，Ｌ３ｐのターン数の設定を示す。
【００６８】
本実施形態では、検出用コイルＬ２のターン数の設定を上記第１の実施形態のものとし、検出用コイルＬ３のターン数の設定を上記第２の実施形態のものとする。
＜第４の実施形態＞
以下、第４の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【００６９】
図５に、本実施形態にかかる検出用コイルＬ２，Ｌ３の各検出用コイル部Ｌ２ｐ，Ｌ３ｐのターン数の設定を示す。
【００７０】
図に破線にて示されるように、本実施形態では、励磁用コイルＬ１に生じる磁束が検出用コイル部Ｌ２ｐ，Ｌ３ｐを鎖交する場合にこれらに生じる電圧の極性が、検出用コイル部Ｌ２ｐ，Ｌ３ｐの配置箇所によって反転するように検出用コイル部Ｌ２ｐ，Ｌ３ｐを設定する。詳しくは、検出用コイルＬ２，Ｌ３に誘起される電圧を、正弦関数や余弦関数に比例して且つ、振幅中心をゼロとして正および負の値をとるものとする。
【００７１】
この場合、基準角度θ０を０°とすると、検出用コイルＬ２に誘起される電圧の絶対値は、基準角度θ０の両側で大きくなる。このため、本実施形態では、基準角度θ０の両側においてロータ２４との距離が最も小さくなる検出用コイル部Ｌ２ｐのターン数を増加させる。これにより、基準角度θ０の両側において、検出用コイルＬ２に誘起される電圧の絶対値は、上記正弦関数に比例する電圧よりも大きくなる。このため、検出用コイルＬ２に正弦関数に比例する電圧が誘起される場合に正しい電気角θを認識するように設定されたシステムにとっては、検出用コイルＬ２に誘起される電圧は、基準角度θ０近傍において実際の電気角θの変化に応じた電圧の変化よりも速く変化するように認識される。
＜第５の実施形態＞
以下、第５の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【００７２】
図６（ａ）に、本実施形態にかかる検出用コイルＬ２，Ｌ３の各検出用コイル部Ｌ２ｐ，Ｌ３ｐのターン数の設定を示す。図示されるように、本実施形態では、励磁用コイルＬ１に生じる磁束が検出用コイル部Ｌ２ｐ，Ｌ３ｐを鎖交する場合にこれらに生じる電圧の極性が、検出用コイル部Ｌ２ｐ，Ｌ３ｐの配置箇所によって反転するように検出用コイル部Ｌ２ｐ，Ｌ３ｐを設定する。しかも、検出用コイル部Ｌ２ｐについては、電気角θを独立変数とする正弦関数によって規定されるターン数とし、検出用コイル部Ｌ３ｐについては、電気角θを独立変数とする余弦関数によって規定されるターン数とする。
【００７３】
ただし、図６（ｂ）および図６（ｃ）に示すように、本実施形態では、ロータ２４の外周を変形させる。図中、破線にて示す形状が、検出用コイルＬ２に誘起される電圧を電気角θを独立変数とする正弦関数とするために要求されるものである。これに対し、本実施形態では、実線にて示すように、上記破線にて示す形状と検出用コイル部Ｌ２との距離が最も小さくなる部分の両側の形状を変形する。詳しくは、図中破線にて示した楕円の長軸と破線とが交わる部分の両側において、回転中心との距離を延ばした。このように、両側において距離を延ばしたのは、基準角度θ０において、その両側の検出用コイル部Ｌ２ｐの鎖交磁束の絶対値を等量ずつ増加させることで、検出用コイルＬ２に誘起される電圧を上記正弦関数に比例した値に維持するためである。
【００７４】
こうした設定によれば、ロータ２４のこの部分と、ティース２２ａ、励磁用コイルＬ１および検出用コイルＬ２との平均距離が、検出用コイルＬ２に誘起される電圧を電気角θを独立変数とする正弦関数に比例するものとするうえで要求されるものよりも小さくなる。この場合、基準角度θ０の両側において、上記相互インダクタンスが正弦関数に比例するものとするうえで要求されるものよりも大きくなることから、検出用コイルＬ２に誘起される電圧の絶対値が、上記正弦関数に比例するものよりも大きくなる。
＜第６の実施形態＞
以下、第６の実施形態について、先の第５の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【００７５】
本実施形態では、検出用コイルＬ３のみを備えるレゾルバにおいて検出用コイルＬ３に誘起される電圧に基づき、回転角度φを算出するものを前提とする。この場合、たとえば、検出用コイルＬ２のみを備えるレゾルバの検出信号を併せ用いることで、先の図１に示したシステムを用いて回転角度φを算出することができる。
【００７６】
図７（ａ）および図７（ｂ）に、本実施形態にかかるロータ形状を示す。図示されるように、本実施形態では、検出用コイルＬ３に誘起される電圧を電気角θを独立変数とする余弦関数とするうえで要求される形状（図中、破線）において回転中心との距離が最長となる部分の両側と回転中心との距離を短くする。
【００７７】
この場合、ロータ２４が基準角度θ０からずれることで、ロータ２４との距離が最も小さくなる検出用コイル部Ｌ３ｐとロータ２４との平均距離が長くなる。このため、検出用コイルＬ３および励磁用コイルＬ１間の相互インダクタンスが余弦関数に比例するものとするうえで要求されるものよりも小さくなることから、検出用コイルＬ３に誘起される電圧が、上記余弦関数に比例するものよりも小さくなる。
＜第７の実施形態＞
以下、第７の実施形態について、先の第５の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【００７８】
図８に、本実施形態にかかるロータ形状を示す。図示されるように、本実施形態では、ロータ２４のうち回転中心との距離が最も長くなる部分近傍と、ティース２２ａ、励磁用コイルＬ１および検出用コイルＬ２との距離を、検出用コイルＬ２に誘起される電圧を電気角θを独立変数とする正弦関数に比例するものとするうえで要求されるものよりも小さくする。この場合、基準角度θ０の両側において、上記相互インダクタンスが正弦関数に比例するものとするうえで要求されるものよりも大きくなることから、検出用コイルＬ２に誘起される電圧の絶対値が、上記正弦関数に比例するものよりも大きくなる。
＜第８の実施形態＞
以下、第８の実施形態について、先の第５の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【００７９】
図９に、本実施形態にかかるステータ２２の構造を示す。本実施形態では、ステータ２２のリング部材２２ｂのうち、隣接する一対のティース２２ａの軸の延長線に挟まれる領域の一部を他の部分と相違させる。詳しくは、その断面積を他の部分と比較して小さくする。これは、漏れ磁束を増加させるための一手法である。これにより、この領域の両側の一対のティース２２ａが鎖交する励磁用コイルＬ１に流れる電流によって生成される磁束が、この領域に対応する検出用コイル部Ｌ２ｐ，Ｌ３ｐを鎖交する量が減少する。このため、たとえば、この領域を、基準角度θ０においてロータ２４との距離が最も小さくなる部分の両側に対応する領域とするなら、検出用コイルＬ３に誘起される電圧は、余弦関数に比例した電圧よりも基準角度θ０の両側において小さくなる。
【００８０】
また、たとえば、検出用コイルＬ２に誘起される電圧の符号が反転しないように検出用コイル部Ｌ２ｐを設定し、この領域を、基準角度θ０よりも検出用コイルＬ２に誘起される電圧を減少させる側にロータ２４を回転させた場合にロータ２４との距離が最も小さくなる領域としてもよい。この場合、検出用コイルＬ２に誘起される電圧は、基準角度θ０よりも上記減少させる側の領域において、正弦関数に比例したものよりも小さくなる。このため、上記減少させる側の領域の通過速度を大きくすることができる。
＜第９の実施形態＞
以下、第９の実施形態について、先の第５の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【００８１】
図１０に、本実施形態にかかるロータを示す。図示されるように、本実施形態では、ロータ２４のうち回転中心との距離が最も長くなる部分近傍の特性を変更する。具体的には、上記距離が最も長くなる部分の両側に等しい距離を有する領域において、透磁率を大きくする。この場合、基準角度θ０の両側において、上記相互インダクタンスが正弦関数に比例するものとするうえで要求されるものよりも大きくなることから、検出用コイルＬ２に誘起される電圧の絶対値が、上記正弦関数に比例するものよりも大きくなる。
＜第１０の実施形態＞
以下、第１０の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【００８２】
本実施形態では、先の図１に示す比例ゲインＫｐや積分ゲインＫｉを変更することで、回転角度φが基準角度を通過する速度を、回転軸１０ａの回転速度から想定されるものよりも大きくする。
【００８３】
図１１に、本実施形態にかかるゲインの変更処理の手順を示す。この処理は、比例ゲイン乗算部４４や積分ゲイン乗算部４６を備えるハードウェア手段によって、たとえば所定周期で繰り返し実行される。
【００８４】
この一連の処理では、まずステップＳ１０において、回転角度φが、基準角度θ０から規定量Δ以内の領域（θ０−Δ≦φ≦θ０＋φ）であるか否かを判断する。そしてステップＳ１０において肯定判断される場合、ステップＳ１２において、比例ゲインＫｐや積分ゲインＫｉを変更する。ここでは、たとえば、回転角度φが増加する側に回転している状況下、基準角度θ０直前で誤差相関量εが正となる場合には、比例ゲインＫｐや積分ゲインＫｉを大きくして回転角度φが基準角度θ０を迅速に通過するようにすればよい。なお、誤差相関量εの符号によっては、比例ゲインＫｐや積分ゲインＫｉの符号を反転させる等の処理も有効である。
【００８５】
ちなみに、上記ステップＳ１２の処理が完了する場合や、ステップＳ１０において否定判断される場合には、この一連の処理を一旦終了する。
＜第１１の実施形態＞
以下、第１１の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【００８６】
本実施形態では、先の図１に示した余弦関数算出部３６や正弦関数算出部４０に代えて、擬似余弦関数算出部３６ａや擬似正弦関数算出部４０ａを備える。ここで、擬似余弦関数算出部３６ａでは、基本的には、回転角度φを独立変数とする余弦関数値を算出するものの、基準角度θ０の両側で、余弦関数値よりも小さい値を算出する。また、擬似正弦関数算出部４０ａでは、基本的には、回転角度φを独立変数とする正弦関数値を算出するものの、基準角度θ０近傍で正弦関数値よりも大きい絶対値を算出する。
＜その他の実施形態＞
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
【００８７】
「検出用コイル部の数について」
検出用コイルに誘起される電圧の一周期に対応する回転角度領域における検出用コイル部の数としては、先の図２に示した構成から把握される程度のものに限らない。極大値および極小値のいずれかに対応する角度と、一対の振幅中心値に対応する角度とに、互いにターン数の相違する検出用コイル部を備えることで、正弦関数や余弦関数を模擬できることに鑑みれば、互いに相違する３つ以上の箇所に検出用コイル部を備える構成であればよい。
【００８８】
もっとも、検出用コイル部が１つでもよいことについては、「ロータ形状設定手段について」の欄に記載したとおりである。
【００８９】
「ターン数設定手段について」
上記第１の実施形態等において、検出用コイルＬ２のうち基準角度θ０よりも電圧が増加する側のターン数と電圧が減少する側のターン数とのいずれか一方のみを変更してもよい。
【００９０】
上記第２の実施形態（図３）において、基準角度に対応する検出用コイル部Ｌ３ｐのターン数を正弦波とするためのものよりも多くしてもよい。これは、ティース２２ａの間隔を小さくして、ティース２２ａの間隔当たりの検出用コイル部Ｌ３ｐのターン数の変化速度を小さくする場合に特に有効である。すなわち、この場合、基準角度θ０の両側の検出用コイル部Ｌ３ｐのターン数を正弦波とするものよりも小さくすることで、基準角度θ０において検出用コイルＬ３に誘起される電圧が正弦波の極大値よりも小さくなるおそれがある。このため、基準角度θ０に対応する検出用コイル部Ｌ３ｐのターン数を増大させることで、これを補うことができる。
【００９１】
ロータとの距離が最も小さくなる検出用コイル部のターン数を正弦波とするものに対して変更するものに限らない。基準角度に対して検出用コイルの電圧の絶対値が増加する側にロータをずらした際に相互インダクタンスが正弦波とするものよりも大きくなるなら、いずれの箇所の検出用コイル部のターン数を変更しても構わない。
【００９２】
ロータ２４との距離の変化に伴う励磁用コイルおよび検出用コイル間の相互インダクタンスの変化を利用するものを適用対象とするものに限らない。たとえば、ロータに励磁用コイルを設け、これに周期的な電圧信号を励磁信号として与えるものであってもよい。この場合、励磁用コイルの軸方向に位置する検出用コイルのターン数が変化することで、検出用コイルの鎖交磁束数が変化し、ひいては検出用コイルの電圧を変化させることができる。このため、こうしたものにおいても、ターン数設定手段は有効である。
【００９３】
なお、検出用コイルがステータに設けられるものに限らない。すなわちたとえば、先の図２（ａ）におけるステータ２２を回転軸１０ａに連結させ、ロータ２４を固定したとしても、上記第１の実施形態と同様の効果を奏することができる。
【００９４】
「ロータ形状設定手段について」
上記第６の実施形態（図７）において、検出用コイルＬ２，Ｌ３のターン数の符号を反転させない設定としてもよい。
【００９５】
上記第７の実施形態（図８）において、ロータ２４が楕円であるとした場合の長軸側の一対の端部のいずれか一方に限って楕円からの形状変更をしてもよい。
【００９６】
検出用コイルに誘起される電圧の一周期に対応する回転角度領域において、互いに相違する３つ以上の箇所に検出用コイル部を備える構成を前提とするものに限らない。たとえば、検出用コイルが１箇所に配置されるものであってもよい。この場合であっても、基準角度から検出用コイルの電圧の絶対値を増加させる側にロータを回転させる際に検出用コイルとの距離が最も小さくなるロータ部分において、検出用コイルとの距離を正弦波とするためのものよりも小さく設定することで、上記増加させる側の回転方向の領域において検出用コイルに誘起される電圧の変化速度を上昇させることができる。また、基準角度から検出用コイルの電圧の絶対値を減少させる側にロータを回転させる際に検出用コイルとの距離が最も小さくなるロータ部分において、検出用コイルとの距離を正弦波とするためのものよりも大きく設定することも有効である。
【００９７】
「ステータ形状設定手段について」
上記第８の実施形態（図９）において例示したように、リング部材２２ｂのうち隣接する一対のティース２２ａの軸の延長線によって挟まれる部分の形状を変更することで漏れ磁束を変化させるものに限らない。たとえば、ティース２２ａの軸方向の長さを変化させることで、ティース２２ａの一部とロータ２４との平均的な距離を、他のものとは相違させるものであってもよい。具体的には、たとえば、ロータ２４の回転中心からの距離が最も長い部分が基準角度θ０において取る位置に対して、検出用コイルの電圧の絶対値が増大する側に対応するティース２２ａを伸長させたり、絶対値が減少する側に対応するティース２２ａを短縮したりすればよい。なお、この構成の場合、検出用コイルＬ２，Ｌ３のターン数の符号を反転させない設定としてもよく、また、基準角度θ０を、たとえば検出用コイルに誘起される電圧の振幅中心となる位相からずらしてもよい。
【００９８】
「特性分布設定手段について」
先の図７（ａ）における破線部分をロータの外周として且つ、破線と実線との間の部分の透磁率を他と比較して小さくしてもよい。
【００９９】
上記第９の実施形態（図１０）において例示したように、ロータ２４の磁気特性分布の設定によって構成されるものに限らず、ステータ２２の磁気特性分布の設定によって構成されるものであってもよい。
【０１００】
「ゲイン変更手段について」
比例ゲインＫｐと積分ゲインＫｉとの２つを変更するものに限らず、いずれか一方でもよい。また、角度算出手段が、比例要素、積分要素および微分要素の出力同士の和によって回転角度φを算出する場合、微分ゲインをも変更対象としてもよい。
【０１０１】
「関数変更手段について」
上記第１１の実施形態（図１２）では、正弦関数および余弦関数の双方を変更すべく、擬似正弦関数算出部４０ａ，擬似余弦関数算出部３６ａを備えたが、これに限らず、これらいずれか一方であってもよい。
【０１０２】
また、「角度相関量算出手段について」の記載のものとしてもよい。
【０１０３】
「角度相関量算出手段について」
たとえば乗算器３０の出力信号と「（ｓｉｎ２φ）／２」との差を誤差相関量としてこれをゼロにフィードバック制御するものであってもよい。この場合、関数変更手段を採用するなら、「ｓｉｎφ」と「ｓｉｎ２φ」との少なくとも一方を変更するものとすればよい。
【０１０４】
角度相関量として誤差相関量（目標値をゼロとするもの）を算出するものに限らない。たとえば、φ=「θ−π／４」とする際の減算部４２の出力信号を角度相関量としてもよい。この場合、角度相関量を目標値「１／√２」にフィードバック制御するための操作量として回転角度φが算出される。
【０１０５】
また、フィードバック操作量を直接、回転角度φとするものにも限らない。たとえば、先の図１に示したアナログデジタル変換器３０，３２の出力値の逆三角関数に基づき算出される回転角度φ１を用いて最終的な回転角度φを算出するに際し、フィードバック操作量を用いるものであってもよい。詳しくは、たとえば、最終的な回転角度φについての前回の値を角度相関量とし、これを目標値である今回の回転角度φ１にフィードバック制御するための操作量によって、回転角度φ１の微分演算によって算出される回転速度をローパスフィルタ処理した後に積分演算することで得られる値を補正することで、今回の回転角度φを算出するものであってもよい。
【０１０６】
「基準角度について」
検出対象（モータジェネレータ１０）の電気角θの一回転に一度であるものに限らない。たとえば、上記第１の実施形態において、モータジェネレータ１０の極対数ｐが「１」であるものを採用してもよい。この場合であっても、基準角度θ０を１電気角周期に１度、Ｚ信号を出力するために定義してもよいが、基準角度θ０を２回定義し、これらのそれぞれを制御部５４に出力するようにしてもよい。また、検出用コイルに誘起される電圧信号の一周期内において、複数の基準角度を設けてもよい。
【０１０７】
「特定手段について」
Ｚ信号を出力するものに限らないことについては、「基準角度について」の欄に記載したとおりである。
【０１０８】
また、たとえば、各相について電気角の半周期に一度スイッチング状態を切り替える矩形波制御を行なう場合、この切替の回転角度を基準角度として特定する手段であってもよい。こうした場合であっても、スイッチング状態の切替タイミングが短時間に誤って複数回特定されないように変化速度増大手段を備えることは有効である。なお、この場合、特定手段自体は、角度情報出力部５２に搭載されることなく、制御部５４に搭載されるようにしてもよい。もっとも、角度情報出力部５２と制御部５４とが通信可能な信号線で結ばれた各別のハードウェア手段である場合、特定手段を角度情報出力部５２側に備えることが、制御部５４においてモータジェネレータ１０の制御量の制御に際しての演算負荷の低減の観点からは望ましい。
【０１０９】
「励磁信号について」
固定された角速度ωを有するものに限らない。たとえば可聴周波数帯域において励磁信号に起因した音圧のピーク値を低減すべく、スペクトラム拡散技術を採用して角速度ωを変動させてもよい。この場合であっても、検出用コイル電圧のサンプリングタイミングを励磁信号の１の位相に同期させるなどすることで、回転角度情報を含む検出信号を適切に抽出することができる。
【０１１０】
またたとえば、上記第１の実施形態にかかる励磁信号Ｓｃに、ノイズ電圧信号を重畳させてもよい。この場合であっても、検出用コイルの電圧をサンプリングして回転角度φを算出する処理を行なうシステム側にとって、検出用コイルの電圧のサンプリングタイミングを、周期的な励磁信号の１の位相に同期させたのと同等となるなら、回転角度φを適切に検出することができる。
【０１１１】
「角度算出手段について」
角度相関量と目標値との差の比例要素および積分要素の出力同士の和として回転角度φを算出するものに限らないことについては、「ゲイン変更手段について」の欄に記載したとおりである。
【０１１２】
また、フィードバック操作量に基づき回転角度φを算出しなくても、ノイズ等に起因して基準角度θ０が特定手段によって誤って複数回特定されることを回避する上では、変化速度増大手段を備えることが有効である。
【０１１３】
「出力手段について」
ロータの１回転が、検出用コイルの電圧の変動の２周期に対応するものに限らず、１周期や３周期以上に対応するものであってもよい。
【０１１４】
また、インナーロータ型のものに限らず、アウターロータ型のものであってもよい。
【０１１５】
「検出対象について」
回転体にも限らない。たとえば直線的に変化するものである場合であってもよい。この場合であっても、基準位置となることで所定の処理をするものにあっては、基準位置が誤って複数回検出されることで不都合が生じるため、検出対象の位置を検出するリニアポジションセンサに変化速度増大手段を適用することは有効である。
【符号の説明】
【０１１６】
２０…レゾルバ、２２…ステータ、２４…ロータ、４４…比例ゲインＫｐ，４６…積分ゲイン、４８…積分要素、５０…加算部、５２…角度情報出力部、Ｌ１…励磁用コイル、Ｌ２，Ｌ３…検出用コイル。
【図１】
0005573758.tif 000002
【図２】
0005573758.tif 000003
【図３】
0005573758.tif 000004
【図４】
0005573758.tif 000005
【図５】
0005573758.tif 000006
【図６】
0005573758.tif 000007
【図７】
0005573758.tif 000008
【図８】
0005573758.tif 000009
【図９】
0005573758.tif 000010
【図１０】
0005573758.tif 000011
【図１１】
0005573758.tif 000012
【図１２】
0005573758.tif 000013