(57)【要約】  多相巻線を有する極対数ｍ(ｍは２以上)の回転機の回転位置に従って正弦波信号と余弦波信号を出力する極対数ｎ(ｎ＞ｍ)の角度検出器と、前記角度検出器の信号によって前記角度検出器の故障を判定する故障判定器と、を備え、前記角度検出器が１８０°位相が異なる第１および第２の正弦波信号、１８０°位相が異なる第１および第２の余弦波信号を出力し、前記故障判定器は、前記第１と第２の正弦波信号の和および前記第１と第２の余弦波信号の和を用いた第１の故障判定と、前記正弦波信号と前記余弦波信号の二乗和または二乗和平方根を用いた前記第２の故障判定と、の少なくとも一方で故障と判定されたときに前記角度検出器が故障していると判定する、回転機の角度検出器のための故障判定装置。
2017187600.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多相巻線を有する極対数ｍ(ｍは２以上の自然数)の回転機の回転位置に従って正弦波信号と余弦波信号を出力する極対数ｎ(ｎはｍより小さい自然数)の角度検出器と、
前記角度検出器の信号によって前記角度検出器の故障を判定する故障判定器と、
を備え、
前記角度検出器が出力する前記正弦波信号は、第１の正弦波信号と前記第１の正弦波信号と１８０°位相が異なる第２の正弦波信号であり、前記余弦波信号は、第１の余弦波信号と前記第１の余弦波信号と１８０°位相が異なる第２の余弦波信号であり、
前記故障判定器は、
前記第１の正弦波信号と前記第２の正弦波信号の和および前記第１の余弦波信号と前記第２の余弦波信号の和を用いた第１の故障判定と、
前記正弦波信号と前記余弦波信号の二乗和または二乗和平方根を用いた前記第２の故障判定と、
の少なくとも一方で故障と判定されたときに、前記角度検出器が故障していると判定する、
回転機の角度検出器のための故障判定装置。
【請求項２】
前記故障判定器は、前記第１の故障判定で故障と判定できない場合に前記第２の故障判定によって故障を判定する、請求項１に記載の回転機の角度検出器のための故障判定装置。
【請求項３】
前記第１の故障判定は、前記第１の正弦波信号と前記第２の正弦波信号の和および前記第１の余弦波信号と前記第２の余弦波信号の和の、初期値からの偏差を用いて故障判定する、請求項１または２に記載の回転機の角度検出器のための故障判定装置。
【請求項４】
前記第２の故障判定は、前記正弦波信号および前記余弦波信号の二乗和または二乗和平方根の、初期値からの偏差を用いて故障判定する、請求項１から３までのいずれか１項に記載の回転機の角度検出器のための故障判定装置。
【請求項５】
前記第２の故障判定は、前記第１の正弦波信号と前記第２の正弦波信号の差および前記第１の余弦波信号と前記第２の余弦波信号の差の二乗和または二乗和平方根を用いて故障判定する、請求項１から４までのいずれか１項に記載の回転機の角度検出器のための故障判定装置。
【請求項６】
前記故障判定器は、前記第１の正弦波信号と前記第２の正弦波信号の差が故障判定閾値より小さい、または、前記第１の余弦波信号と前記第２の余弦波信号の差が故障判定閾値より小さい故障時には、前記第２の故障判定を使用する、請求項１から５までのいずれか１項に記載の回転機の角度検出器のための故障判定装置。
【請求項７】
前記故障判定器は、前記第１の正弦波信号と前記第２の正弦波信号が同値、または、前記第１の余弦波信号と前記第２の余弦波信号が同値となる故障時には前記第２の故障判定２を使用する、請求項１から５までのいずれか１項に記載の回転機の角度検出器のための故障判定装置。
【請求項８】
請求項１から７までのいずれか１項に記載の回転機の角度検出器のための故障判定装置と、
前記角度検出器の信号から前記回電機の回転角を算出する角度演算器と、
を備え、
前記角度検出器が複数個設けられ、
前記角度演算器が、前記回転角の算出に使用している角度検出器が前記故障判定器によって故障と判定された場合に、故障していない角度検出器の信号を用いて回転角を算出する、回転機の角度検出装置。
【請求項９】
多相巻線を有する極対数ｍ(ｍは２以上の自然数)の回転機の回転位置に従って正弦波信号と余弦波信号を出力する極対数ｎ(ｎはｍより小さい自然数)の角度検出器の信号から回転角を算出し、
前記角度検出器の信号によって前記角度検出器の故障を判定し、
前記角度検出器が出力する前記正弦波信号は、第１の正弦波信号と前記第１の正弦波信号と１８０°位相が異なる第２の正弦波信号であり、前記余弦波信号は、第１の余弦波信号と前記第１の余弦波信号と１８０°位相が異なる第２の余弦波信号であり、
前記第１の正弦波信号と前記第２の正弦波信号の和および前記第１の余弦波信号と前記第２の余弦波信号の和を用いた第１の故障判定と、前記正弦波信号と前記余弦波信号の二乗和または二乗和平方根を用いた前記第２の故障判定２と、の少なくとも一方で故障と判定されたときに、前記角度検出器が故障していると判定する、
回転機の角度検出器のための故障判定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、回転機の角度検出器のための故障判定装置、回転機の角度検出装置、および回転機の角度検出器のための故障判定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば従来の下記特許文献１の異常判定装置においては、正弦波信号と余弦波信号の二乗和平方根が所定の範囲外にあるときに回転角検出装置が異常であると判定している。
また下記特許文献２の故障検出回路においては、信号＋ｓｉｎθと信号−ｓｉｎθの加算値、または信号＋ｃｏｓθと信号−ｃｏｓθの加算値が閾値を越えたときに異常であると判定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許５０１１８２４号公報
【特許文献２】特開２００５−４９０９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら上記特許文献１の異常判定装置では、回転機の極対数が角度検出器の極対数より大きい場合に、故障の誤検知または検知もれを招く恐がある。
また上記特許文献２の故障検出回路では、信号の加算値に変化が生じない場合には異常を検出できない。【０００５】
この発明は上記の課題を解決するためになされたもので、回転機の極対数ｍが角度検出器の極対数ｎに比べて大きい場合でも、ｍ＝ｎの場合と同等の故障検知精度を得ることができる回転機の角度検出器のための故障判定装置および故障判定方法等を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明は、多相巻線を有する極対数ｍ(ｍは２以上の自然数)の回転機の回転位置に従って正弦波信号と余弦波信号を出力する極対数ｎ(ｎはｍより小さい自然数)の角度検出器と、前記角度検出器の信号によって前記角度検出器の故障を判定する故障判定器と、を備え、前記角度検出器が出力する前記正弦波信号は、第１の正弦波信号と前記第１の正弦波信号と１８０°位相が異なる第２の正弦波信号であり、前記余弦波信号は、第１の余弦波信号と前記第１の余弦波信号と１８０°位相が異なる第２の余弦波信号であり、前記故障判定器は、前記第１の正弦波信号と前記第２の正弦波信号の和および前記第１の余弦波信号と前記第２の余弦波信号の和を用いた第１の故障判定と、前記正弦波信号と前記余弦波信号の二乗和または二乗和平方根を用いた前記第２の故障判定と、の少なくとも一方で故障と判定されたときに、前記角度検出器が故障していると判定する、回転機の角度検出器のための故障判定装置等にある。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、回転機の極対数ｍが角度検出器の極対数ｎに比べて大きい場合でも、ｍ＝ｎの場合と同等の故障検知精度を得ることができる回転機の角度検出器のための故障判定装置および故障判定方法等を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】この発明による回転機の角度検出器のための故障判定装置等を設けた回転機とその制御系の全体構成の一例を示す図である。
【図２】この発明の実施の形態１による故障判定装置の角度検出器の出力信号を示す図である。
【図３】この発明の実施の形態１による故障判定装置の故障判定器における、位相差１８０°の正弦波信号の和信号、位相差１８０°の余弦波信号の和信号を示す図である。
【図４】この発明の実施の形態１による故障判定装置の故障判定器における故障判定１の処理動作の一例を示すフローチャートである。
【図５】この発明の実施の形態１による故障判定装置の故障判定器における、位相差１８０°の正弦波信号の差信号、位相差１８０°の余弦波信号の差信号を示す図である。
【図６】この発明の実施の形態１による故障判定装置の故障判定器における、Ｓｉｎ＿ｄｉｆｆ１とＣｏｓ＿ｄｉｆｆ１の二乗和平方根Ｒ＿ｄｉｆｆ１を示す図である。
【図７】この発明の実施の形態１による故障判定装置の故障判定器における故障判定２の処理動作の一例を示すフローチャートである。
【図８】この発明の実施の形態１による故障判定装置の故障判定において正弦波信号１が地絡故障した場合の正弦波信号および余弦波信号の信号波形を示す図である。
【図９】この発明の実施の形態１による故障判定装置の故障判定において正弦波信号１が地絡故障した場合の和信号の信号波形を示す図である。
【図１０】この発明の実施の形態１による故障判定装置の故障判定において正弦波信号１が天絡故障した場合の正弦波信号および余弦波信号の信号波形を示す図である。
【図１１】この発明の実施の形態１による故障判定装置の故障判定において正弦波信号１が天絡故障した場合の和信号の信号波形を示す図である。
【図１２】この発明の実施の形態１による故障判定装置の故障判定において正弦波信号１と正弦波信号２が共に２．５Ｖに固着した場合の正弦波信号および余弦波信号の信号波形を示す図である。
【図１３】この発明の実施の形態１による故障判定装置の故障判定において正弦波信号１と正弦波信号２が共に２．５Ｖに固着した場合の和信号の信号波形を示す図である。
【図１４】この発明の実施の形態１による故障判定装置の故障判定において正弦波信号１と正弦波信号２が共に２．５Ｖに固着した場合の差信号の信号波形を示す図である。
【図１５】この発明の実施の形態１による故障判定装置の故障判定において正弦波信号１と正弦波信号２が共に２．５Ｖに固着した場合の二乗和平方根の信号波形を示す図である。
【図１６】この発明の実施の形態２による故障判定装置の故障判定器における故障判定１の処理動作の一例を示すフローチャートである。
【図１７】この発明の実施の形態３による故障判定装置の故障判定器における故障判定２の処理動作の一例を示すフローチャートである。
【図１８】回転機の極対数を説明するための図である。
【図１９】角度検出器の極対数を説明するための図(特許文献２の図１を引用)である。
【図２０】角度検出器の極対数を説明するための図(特許文献２の図２を引用)である。
【図２１】この発明における故障判定装置の主要部をコンピュータで構成する場合のコンピュータの概略的構成図である。
【図２２】従来の角度検出器の異常判定を説明するための図(特許文献１の図２を引用)である。
【図２３】従来の角度検出器の異常判定を説明するための図(特許文献１の図６を引用)である。
【図２４】従来の角度検出器の異常判定を説明するための図である。
【図２５】従来の角度検出器の異常判定を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
最初に上記従来技術についてもう少し詳しく説明する。
上記特許文献１の異常判定装置では、正弦波信号と余弦波信号の二乗和平方根に基づいて、検出値の二乗和平方根が上限閾値と下限閾値の間の領域内にあれば正常、領域外にあれば異常と判定する。誤差成分が無い場合であれば、上記特許文献１に示された図２２に示すような上下限閾値となる。また誤差成分がある場合には、角度に応じて二乗和平方根が異なることから上記特許文献１に示された図２３に示すような上下限閾値となる。確実に故障を検知するためには正常判定する領域を狭くしたいところであるが、回転角検出装置の出力である正弦波信号と余弦波信号は温度変化や経年変化などによって特性が変化することから、上限閾値と下限閾値との間には特性変化を見越してマージンを設ける必要がある。
【００１０】
極対数がｍの回転機に極対数がｎの回転角検出装置を搭載した場合について説明する。出力トルクが逆方向となるのは電気角が９０°以上真値とずれた場合である。このとき回転角検出装置で許容される角度誤差は(９０ｎ／ｍ)°未満である。ｍ＝ｎの場合のときには９０°未満であればよいため、中央値に対して±１００％の範囲に上下限閾値を設ければよい。
【００１１】
回転機では、出力トルクを向上させるために多極化する場合が多い。一方、回転角検出装置は誤差を補正しやすいように極対数を小さくする場合が多い。例えば、ｍ＝５、ｎ＝１の場合について説明する。上記特許文献１は、図２４のように上下限値の間であるハッチング部を正常と判定し、それ以外の部分を故障と判定するものである。内側の円の半径は下限閾値、外側の円の半径は上限閾値を、黒星印Ａは故障直前の状態を示す。正弦波信号に異常が発生した場合には、正弦波信号は矢印Ｂの範囲内で変化する。矢印Ｂの範囲内には符号Ｃで示すハッチング部からはみ出す箇所が存在し、この領域で故障と判定される。
【００１２】
回転機では電気角の誤差が９０°を越えると逆方向のトルクが出るため、角度検出器の故障判定はそれより前に実施する必要がある。電気角９０°は、回転機の極対数ｍが５で、角度検出器の極対数ｎが１の場合には、角度検出器から得られる回転角として１８°に相当する。すなわち、角度検出器の故障判定は誤差が１８°を越える前に実施する必要がある。図２５のように、１８°で故障するような場合を考える。矢印Ｂの範囲が内側の円の内部を通らなければ故障と判定できないため、下限閾値は正常時の二乗和平方根にＣＯＳ１８°を掛けた値よりも大きい値とする必要がある。すなわち、二乗和平方根のばらつきとして許容できるのは４．９％(＝１−ＣＯＳ１８°)となる。
【００１３】
故障検出を可能とするためには角度検出器の振幅の増減を４．９％以内に抑制する必要があるが、正弦波信号と余弦波信号は温度によってオフセットおよび振幅などが変化するため、安価なものでは温度変化による振幅の増減量をこの範囲内に抑えることは困難である。すなわち、回転機の極対数ｍが角度検出器の極対数ｎより大きい場合に、特許文献１の故障検知方法では故障の誤検知または検知もれを招く虞がある。
【００１４】
特許文献２の故障検出回路では、信号＋ｓｉｎθと信号−ｓｉｎθの加算値または信号＋ｃｏｓθと信号−ｃｏｓθの加算値が閾値を越えたときに異常と判定する。各信号が中点電圧(Ｖｃｃ／２)を基準とした正弦波信号であることを利用したものであるため、例えば、信号＋ｓｉｎθと信号−ｓｉｎθが隣り合うピンであってＶｃｃ／２付近で固着した場合など、信号の加算値に変化が生じない場合には異常を検出できない。
【００１５】
この発明によれば、回転機の極対数ｍが角度検出器の極対数ｎに比べて大きい場合でも、互いに逆位相の正弦波信号の和および互いに逆位相の余弦波信号の和を用いた第１の故障判定と、正弦波信号と余弦波信号の二乗和または二乗和平方根を用いた第２の故障判定で故障を判定することによって、ｍ＝ｎの場合と同等の故障検知精度を得ることができる。
【００１６】
以下、この発明による回転機の角度検出器のための故障判定装置および故障判定方法を各実施の形態に従って図面を用いて説明する。なお、各実施の形態において、同一もしくは相当部分は同一符号で示し、また重複する説明は省略する。
【００１７】
実施の形態１．
図１はこの発明による回転機の角度検出器のための故障判定装置を設けた回転機とその制御系の全体構成の一例を示す図である。
図１において、回転機１は、例えば３相巻線Ｕ、Ｖ、Ｗからなる多相巻線を有する永久磁石型同期回転機である。この発明では回転機１が永久磁石型同期回転機である場合について説明するが、回転機１は界磁巻線型同機回転機であってもよい。以下の説明では一例として極対数ｍが５である回転機１を扱うが、２以上の自然数であれば他の極対数であっても同様の効果が得られる。
【００１８】
直流電源１０は、後述する電力変換器７に直流電圧Ｖｄｃを出力する。この直流電源１０は、バッテリー、ＤＣ−ＤＣコンバータ、ダイオード整流器、ＰＷＭ整流器等の、直流電圧を出力する機器であればどのような機器でもよい。
【００１９】
角度検出器２は、ホール素子、ＴＭＲ素子、ＧＭＲ素子などの位置検出器であり、回転機１の回転位置を知るために、回転機１の回転位置に従った図２に示すような正弦波信号(Ｓｉｎ１ｐ，Ｓｉｎ１ｎ)および余弦波信号(Ｃｏｓ１ｐ，Ｃｏｓ１ｎ)を出力する。正弦波信号は、
第１の正弦波信号である正弦波信号１(Ｓｉｎ１ｐ)と、
正弦波信号１と１８０°位相の異なる第２の正弦波信号である正弦波信号２(Ｓｉｎ１ｎ)、
で構成される。余弦波信号は、
第１の余弦波信号である余弦波信号１(Ｃｏｓ１ｐ)と、
余弦波信号１と１８０°位相の異なる第２の余弦波信号である余弦波信号２(Ｃｏｓ１ｎ)、
で構成される。この説明では一例として極対数ｎが１の角度検出器２を扱うが、ｍより小さい０を含まない自然数であれば他の極対数であっても同様の効果が得られる。
【００２０】
なお、回転機１の極対数ｍとは、例えば図１８に示す回転機１の回転子１Ｒの磁極ｍｐの極対数である。この場合は極対数ｍ＝２となる。
【００２１】
角度検出器２は、例えば図１９に縦断面図で示すように、ケース２２内に、ケース２２に固定された平板状の支持部材(固定部)２３と、支持部材２３の上方に位置するカップ形状の回転部材２４とを有する。回転部材２４の中心には中心線０−０に沿ってケース２２の外部にＺ軸方向に延びる回転軸２５が固定されており、回転部材２４は回転軸２５を軸として回転自在に支持されている。回転機１の回転は回転軸２５に与えられる。
【００２２】
回転部材２４の内壁には、磁石Ｍ１，Ｍ２が固定されている。磁石Ｍ１，Ｍ２は互いの対向面にＮ極とＳ極が分極されて着磁されており、Ｎ極とＳ極を結ぶ方向が径方向である。図１９ではＮ極である磁石Ｍ１からＳ極である磁石Ｍ２に向かう磁界Ｈが点線で図示されており、磁界Ｈは回転部材２４の回転とともにその向きを変える。
【００２３】
支持部材２３上には、例えば図１９のＡ−Ａ線に沿った平面図である図２０に示すような４つの基板Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３，Ｋ４が中心軸０−０の周囲に設けられており、各基板上にはそれぞれ２個ずつ磁気抵抗効果素子Ｇ１−Ｇ８が設けられている。すなわち、基板Ｋ１には磁気抵抗効果素子Ｇ１，Ｇ２が、基板Ｋ２には磁気抵抗効果素子Ｇ３，Ｇ４が、基板Ｋ３には磁気抵抗効果素子Ｇ５，Ｇ６が、基板Ｋ４には磁気抵抗効果素子Ｇ７，Ｇ８が設けられている。中心軸０−０の周囲に対し、基板Ｋ１と基板Ｋ２とが軸対称に設けられ、基板Ｋ３と基板Ｋ４とが軸対称に設けられている。なお、各磁気抵抗効果素子Ｇ１−Ｇ８に付された矢印は、磁気抵抗効果素子を形成する固定磁性層の磁化の向きｅを示している。
【００２４】
基板Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３，Ｋ４は、回転部材２４の磁石Ｍ１，Ｍ２の内側に設けられており、回転部材２４とともに磁石Ｍ１，Ｍ２が基板Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３，Ｋ４の周囲を回転すると、各磁気抵抗効果素子Ｇ１−Ｇ８を形成するフリー磁性層の磁化の向きが、回転する磁石Ｍ１，Ｍ２間の磁界Ｈの向きに応じて変化する。
【００２５】
磁気抵抗効果素子Ｇ１−Ｇ８が有するインピーダンス成分のうちの抵抗Ｒ１ないしＲ８は、フリー磁性層の磁化の向きが固定磁性層の磁化の向きｅと一致するときに減少し、フリー磁性層の磁化の向きが固定磁性層の磁化の向きｅと逆であるとき上昇するようになっており、回転角をθｓとするとき、θｓを変数とするｓｉｎθｓ関数またはｃｏｓθｓ関数として得ることができる。
ここでは、磁界Ｈを対向する２つの磁石によって生成した磁界を用いて検出するが、回転軸２５の先端に取り付けた円盤状の磁石によって生成した磁界を用いるなど磁気抵抗効果素子やホール素子などを横切る磁界を生成できる構成であればよく、図１９の構成に限定するものでは無い。
【００２６】
そして、角度検出器２の極対数ｎとは、磁石Ｍ１，Ｍ２の対数である。この場合は極対数ｎ＝１となる。
【００２７】
角度演算器３は、角度検出器２から得られた正弦波信号および余弦波信号に基づいて回転機１の回転角θｓを生成する。例えば、下記の式(１)のように、回転角θｓは算出できる。
正弦波信号１と正弦波信号２の中点電圧はほぼ同等であることから、正弦波信号１から正弦波信号２を減算することで、ほぼ０Ｖを中点電圧とした正弦波(Ｓｉｎ＿ｄｉｆｆ１)を得ることができる。
余弦波信号１と余弦波信号２の中点電圧はほぼ同等であることから、余弦波信号１から余弦波信号２を減算することで、ほぼ０Ｖを中点電圧とした余弦波(Ｃｏｓ＿ｄｉｆｆ１)を得ることができる。
そして減算して得られた信号を用いて、ａｒｃｔａｎ{(Ｓｉｎ＿ｄｉｆｆ１)／(Ｃｏｓ＿ｄｉｆｆ１)}より回転角θｓを算出することで、回転１次の角度誤差を低減可能である。なお、ここでは一例として下記の式(１)を用いた回転角θｓの算出方法を説明したが、公知の方法を用いてオフセット、振幅、位相差の影響で生じる角度誤差を低減してもよい。
【００２８】
【数１】
2017187600.tif 000003
【００２９】
故障判定器４は、角度検出器２から得られた正弦波信号(Ｓｉｎ１ｐ，Ｓｉｎ１ｎ)および余弦波信号(Ｃｏｓ１ｐ，Ｃｏｓ１ｎ)に基づいて故障情報Ｅｒｒを生成する。故障判定器４は、
正弦波信号１と正弦波信号２の和および余弦波信号１と余弦波信号２の和を用いた故障判定１と、
正弦波信号と余弦波信号の二乗和または二乗和平方根を用いた故障判定２
から構成される。詳細は後述する。
【００３０】
電流検出器５は、シャント抵抗やホール素子等の電流検出器を用いて検出電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを得る。ここでは、３相とも検出している場合を示しているが、一部または全部を推定によって得たものであってもよい。
【００３１】
電圧指令演算器６は、回転機１を駆動するための電圧指令Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗを演算し、電力変換器７へ出力する。電圧指令Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗの演算方法としては、制御指令として回転機１の電流指令を設定し、電流検出器５より出力された検出電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗとの偏差に基づいて、その偏差を零とすべく比例積分制御によって電圧指令Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗを演算する電流フィードバック制御などを使用する。
【００３２】
電力変換器７では、図示を省略したパルス幅変調回路において、電圧指令演算器６から出力された電圧指令Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗに基づいてパルス幅変調(ＰＷＭ変調)することによって、電圧指令Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗに応じたパルス幅を持つスイッチング信号を生成する。そして同じく図示を省略したスイッチング回路において、生成されたスイッチング信号に従って、半導体スイッチをオンオフすることによって、直流電源１０から入力した直流電圧Ｖｄｃを電力変換して回転機１の３相巻線Ｕ、Ｖ、Ｗに電圧を印加する。スイッチング素子として、ＩＧＢＴ、バイポーラトランジスタ、ＭＯＳパワートランジスタ等の半導体スイッチと還流ダイオードを逆並列接続したものを用いる。ＰＷＭ変調する際には、直流電圧Ｖｄｃにより供給電圧が決まっているため、電圧利用率を向上するために公知の各種変調方法が用いられている。
【００３３】
なお、角度演算器３、故障判定器４、さらに電圧指令演算器６、さらにまた電力変換器７のパルス幅変調回路については、例えば１つのコンピュータで構成することができる。この場合のコンピュータの概略的構成の一例を図２１に示す。角度検出器２、電流検出器５からの入力信号、電力変換器７への出力信号、の入出力はインタフェース１０１を介して行われる。メモリ１０３には後述する制御のための各種機能のプログラム、および処理に必要な情報、データ等が格納または予め格納されている。プロセッサ１０２はインタフェース１０１を介して入力された信号に対して、メモリ１０３に格納された各種プログラム、情報、データに従って演算処理を行い、処理結果をインタフェース１０１を介して出力する。
また、角度演算器３、故障判定器４、電圧指令演算器６は１つのまたはそれぞれにディジタル回路で構成するようにしてもよい。
【００３４】
以下では、この発明の特徴部分である故障判定器４について詳しく説明する。
正弦波信号１と正弦波信号２の位相差は１８０°であるから、２つの信号の和信号(Ｓｉｎ＿ｓｕｍ１)は理想的には中点電圧(２．５Ｖ)の２倍の図３に示すように５Ｖとなる。
同様に、余弦波信号１と余弦波信号２の位相差は１８０°であるから、２つの信号の和信号(Ｃｏｓ＿ｓｕｍ１)は理想的には中点電圧の２倍となる。
４つの信号のいずれかが故障により真値に対してずれた場合には、Ｓｉｎ＿ｓｕｍ１またはＣｏｓ＿ｓｕｍ１が中点電圧の２倍からずれる。
【００３５】
第１の故障判定である故障判定１では、このずれ量に基づいて故障を判定する。回路ばらつき、温度変化、経年変化などによって、上述の２つの信号の和は、中点電圧の２倍から少し変動するため、故障判定の閾値としては幅を設ける必要がある。
【００３６】
故障判定１では、一例として図４のフローチャートに示した処理により故障を判定する。
ステップＳ１０１では、正弦波信号の和からＳｉｎ＿ｓｕｍ１を、余弦波信号の和からＣｏｓ＿ｓｕｍ１をそれぞれ算出する。
ステップＳ１０２では、Ｓｉｎ＿ｓｕｍ１が故障判定１の下限閾値Ｔｈｌ１以上で故障判定１の上限閾値Ｔｈｈ１以下であり、かつ、Ｃｏｓ＿ｓｕｍ１が下限閾値Ｔｈｌ１以上で上限閾値Ｔｈｈ１以下であるか否かを判定する。ただしＴｈｌ１＜Ｔｈｈ１とする。
上記条件が成立(ＹＥＳ)していればステップＳ１０３で正常、不成立(ＮＯ)であればステップＳ１０４で故障、と判定する。
なお、各種閾値は後述するものも含めて予め設定され、例えば、図１９に示したコンピュータ１００のメモリ１０３に格納して使用する。
【００３７】
正弦波信号１と正弦波信号２は位相差が１８０°でオフセット電圧はほぼ等しいため、正弦波信号１と正弦波信号２の差を用いると、図５に示すようにオフセット電圧が相殺された振幅が２倍の差信号Ｓｉｎ＿ｄｉｆｆ１を得ることができる。
余弦波信号１と余弦波信号２は位相差が１８０°でオフセット電圧はほぼ等しいため、余弦波信号１と余弦波信号２の差を用いると、同様に図５に示すようにオフセット電圧が相殺された振幅が２倍の差信号Ｃｏｓ＿ｄｉｆｆ１を得ることができる。
このときＳｉｎ＿ｄｉｆｆ１とＣｏｓ＿ｄｉｆｆ１の二乗和平方根Ｒ＿ｄｉｆｆ１は、理想的には正弦波信号１の振幅の２倍で一定となり、図６のようになる。
【００３８】
第２の故障判定である故障判定２では、この一定値からのずれ量に基づいて故障を判定する。回路ばらつき、温度変化、経年変化などによって、上述の２つの差信号の二乗和平方根Ｒ＿ｄｉｆｆ１は、上述の一定値から変動するため、故障判定の閾値としては幅を設ける必要がある。
【００３９】
故障判定２では、二乗和平方根Ｒ＿ｄｉｆｆ１が故障判定２の下限閾値Ｔｈｌ２以上で故障判定２の上限閾値Ｔｈｈ２以下であれば正常、下限閾値Ｔｈｌ２未満または上限閾値Ｔｈｈ２より大きければ故障と判定する。
【００４０】
回転機１が回転中に正弦波信号１(Ｓｉｎ１ｐ)が地絡故障した場合、正弦波信号２、余弦波信号１，２は図８のような信号波形となる。角度検出器２は正弦波信号１を位相が６０°までは正常に出力できているが、位相が６０°を越えると正弦波信号１は０Ｖになりそのままの状態を維持する。このときの和信号Ｓｉｎ＿ｓｕｍ１は図９のようになる。和信号Ｓｉｎ＿ｓｕｍ１は、正常時にはオフセットモニタ値２で示すように５Ｖ一定だったものが、故障後はオフセットモニタ値１で示すように０．５Ｖから４．５Ｖまでの間で変動している。従って、故障判定１の下限閾値Ｔｈｌ１を４．５Ｖより大きい値に設定できていれば、故障判定１により故障と判定することができる。
【００４１】
回転機１が回転中に正弦波信号１(Ｓｉｎ１ｐ)が天絡故障した場合、正弦波信号２、余弦波信号１，２は図１０のような信号波形となる。角度検出器２は正弦波信号１を位相が６０°までは正常に出力できているが、位相が６０°を越えると正弦波信号１は５Ｖになりそのままの状態を維持する。このときの和信号Ｓｉｎ＿ｓｕｍ１は図１１のようになる。和信号Ｓｉｎ＿ｓｕｍ１は、正常時にはオフセットモニタ値２で示すように正常時には５Ｖ一定だったものが、故障後はオフセットモニタ値１で示すように５．５Ｖから９．５Ｖの間で変動している。従って、故障判定１の上限閾値Ｔｈｈ１を５．５Ｖ未満に設定できていれば、故障判定１により故障と判定することができる。
【００４２】
回転機１が回転中に正弦波信号１(Ｓｉｎ１ｐ)と正弦波信号２(Ｓｉｎ１ｎ)が共に２．５Ｖに固着した場合、各正弦波信号、余弦波信号は図１２のような信号波形となる。角度検出器２は正弦波信号１，２を位相が６０°までは正常に出力できているが、位相が６０°を越えると正弦波信号１と正弦波信号２が共に２．５Ｖになりそのままの状態を維持する。このときの和信号Ｓｉｎ＿ｓｕｍ１は、図１３のようになる。和信号Ｓｉｎ＿ｓｕｍ１は、正常時、故障後ともに５Ｖ一定となるため、故障判定１では故障と判定できない。
【００４３】
このような故障モードに対して故障判定２を適用する。上記式(１)の正弦波信号１から正弦波信号２を減算した差信号Ｓｉｎ＿ｄｉｆｆ１、および余弦波信号１から余弦波信号２を減算した差信号Ｃｏｓ＿ｄｉｆｆ１は図１４のような波形となる。位相が６０°までは正常に出力できているが、位相が６０°を越えると０Ｖになりその状態を維持する。このとき二乗和平方根Ｒ＿ｄｉｆｆ１は図１５のようになる。正常時には４Ｖ一定だったものが、位相６０°での故障後は０Ｖから４Ｖまでの間で変動している。
【００４４】
故障判定２では、一例として図７のフローチャートに示した処置により故障を判定する。
ステップＳ１１１では、
正弦波信号１と正弦波信号２の差から差信号Ｓｉｎ＿ｄｉｆｆ１を求め、
余弦波信号１と余弦波信号２の差から差信号Ｃｏｓ＿ｄｉｆｆ１を求め、
差信号Ｓｉｎ＿ｄｉｆｆ１と差信号Ｃｏｓ＿ｄｉｆｆ１から二乗和平方根Ｒ＿ｄｉｆｆ１を算出する(Ｒ＿ｄｉｆｆ１＝√{(Ｓｉｎ＿ｄｉｆｆ１)2＋(Ｃｏｓ＿ｄｉｆｆ１)2})。
ステップＳ１１２では、二乗和平方根Ｒ＿ｄｉｆｆ１が故障判定２の下限閾値Ｔｈｌ２以上で故障判定２の上限閾値Ｔｈｈ２以下であるか否かを判定する。ただしＴｈｌ２＜Ｔｈｈ２とする。
上記条件が成立(ＹＥＳ)していればステップＳ１１３で正常、不成立(ＮＯ)であればステップＳ１１４で故障、と判定する。
【００４５】
従って、下限閾値Ｔｈｌ２が２Ｖ以上に設定できていれば、位相が６０°を越えて故障状態に入ると故障判定２により故障と判定することができる。ここでは二乗和平方根を用いて判定したが、二乗和{(Ｓｉｎ＿ｄｉｆｆ１)2＋(Ｃｏｓ＿ｄｉｆｆ１)2}を用いて判定しても同様の効果を得られることはいうまでも無い。
【００４６】
すなわち、故障判定１を用いて多くの故障モードを検知することによって、故障判定２で検知する故障モードを限定することによって、故障判定２の判定閾値を極対数によって決まる４．９％という小さな範囲にとらわれること無く決定することができる。すなわち故障判定１の下限閾値Ｔｈｌ１、
故障判定１の上限閾値Ｔｈｈ１、
故障判定２の下限閾値Ｔｈｌ２、および
故障判定２の上限閾値Ｔｈｈ２は、
回路ばらつき、温度変化、経年変化などのばらつき要因を考慮して決定し、故障判定１と故障判定２のいずれかで故障の判定をすることによって、角度検出器２が故障していることを判定することができるという従来に無い効果を得ることができる。
【００４７】
なお、故障判定１と故障判定２を常時実施して、いずれかで故障と判定された場合に角度検出器２が故障していると判定してもよいが、故障判定１を用いて多くの故障モードを検知するため、故障判定の頻度を減らして処理負荷を低減するため、故障判定１を主、故障判定２を従として、故障判定１で検知できなかったときに故障判定２を実施するという構成にしてもよい。
【００４８】
故障判定２は、正弦波信号１と正弦波信号２、および正弦波信号１と余弦波信号２がほぼ同一値に固着している懸念があるときに有効であるため、正弦波信号１と正弦波信号２の差信号(Ｓｉｎ＿ｄｉｆｆ１)が予め設定された故障判定選択閾値ＴｈｌＳより小さい、または、余弦波信号１と余弦波信号２の差信号(Ｃｏｓ＿ｄｉｆｆ１)が上述の故障判定選択閾値ＴｈｌＳより小さい場合に、実施することにしてもよい。
また、正弦波信号１と正弦波信号２が同じ値で差信号(Ｓｉｎ＿ｄｉｆｆ１)＝０、または、余弦波信号１と余弦波信号２が同じ値で差信号(Ｃｏｓ＿ｄｉｆｆ１) ＝０、の場合に実施することにしてもよい。
故障判定１で判定できない信号がほぼ同一値に固着する故障に対して故障判定２を用いることで検知可能となり、故障検知精度を向上できるという従来に無い効果を得ることができる。
【００４９】
また、故障判定２では差信号Ｓｉｎ＿ｄｉｆｆ１および差信号Ｃｏｓ＿ｄｉｆｆ１を用いて故障を検知したが、差信号Ｓｉｎ＿ｄｉｆｆ１の代わりに正弦波信号１Ｓｉｎ１ｐまたは正弦波信号２Ｓｉｎ１ｎを、差信号Ｃｏｓ＿ｄｉｆｆ１の代わりに余弦波信号１Ｃｏｓ１ｐまたは余弦波信号２Ｃｏｓ１ｎを用いても同様の効果を得られることは言うまでも無い。Ｓｉｎ１ｐ、Ｓｉｎ１ｎ、Ｃｏｓ１ｐおよびＣｏｓ１ｎの基準値が図２のように０Ｖから大きくずれる場合には、オフセット電圧分を予め減算してから二乗和または二乗和平方根を算出すれば同様の効果を得られる。
【００５０】
また、上記説明では角度検出器２を１個としたが、図１に破線で示すように複数個の角度検出器２が２ａ，２ｂを有する構成としてもよい。角度検出器の数は２個に限定されるものではない。複数個の角度検出器を持つ構成では、正常時に前記回転角算出に使用している角度検出器が故障判定器４によって故障と判定された場合に、角度演算器３は故障していない角度検出器の信号を用いて回転角を算出することで、正常時と同様に回転機を制御できる。
【００５１】
実施の形態２．
上記実施の形態１では、故障判定１で和信号Ｓｉｎ＿ｓｕｍ１および差信号Ｃｏｓ＿ｓｕｍ１と、故障判定１の下限閾値Ｔｈｌ１および上限閾値Ｔｈｈ１を比較して正常か故障かを判定している。しかしながら、図３は理想状態であり、検出値は初期状態でも理論値からずれる。この実施の形態２は、初期状態でのずれ分を考慮して故障判定１を実施することで、上下限閾値の設定範囲を不必要に拡げることを防止するものである。
正弦波信号および余弦波信号には次数成分誤差が重畳されているため、例えば下記式(２)で与えられる。ここでは、２次成分までしか記載しないが、さらに高次成分まで含む信号となる場合もある。
【００５２】
【数２】
2017187600.tif 000004
【００５３】
図３は、各係数が式(３)で与えられた場合のものであり、回路ばらつきによって初期状態から式(３)を満たさない。
【００５４】
【数３】
2017187600.tif 000005
【００５５】
例えば、オフセットがずれている場合には、例えば式(４)のような値となる。この場合、初期状態で和信号Ｓｉｎ＿ｓｕｍ１が４．９Ｖ、和信号Ｃｏｓ＿ｓｕｍ１が４．９Ｖとなる。理想値から０．１Ｖ小さい値となっており、図４に示したフローチャートで故障判定１を実施すると、上限閾値Ｔｈｈ１までの余裕代は０．１Ｖ増加するが、下限閾値Ｔｈｌ１までの余裕代が０．１Ｖ減少することになる。この分も加味して実施の形態１では上下限閾値を設定していたが、故障判定の精度を向上するためには上下限閾値の幅は小さいほどよい。
【００５６】
【数４】
2017187600.tif 000006
【００５７】
この実施の形態２では、故障判定器４の故障判定１において、一例として図１６のフローチャートに示した処理により故障を判定する。
ステップＳ１２１では、正弦波信号の和からＳｉｎ＿ｓｕｍ１を、余弦波信号の和からＣｏｓ＿ｓｕｍ１を算出する。
ステップＳ１２２では、
正弦波信号に関して、算出した正弦波信号の和信号Ｓｉｎ＿ｓｕｍ１と予め取得しておいた初期基準値Ｓｉｎ＿ｓｕｍ１＿ｉｎｉｔとの偏差Ｓｉｎ＿ｓｕｍ３を算出し、
余弦波信号に関して、算出した余弦波信号の和信号Ｃｏｓ＿ｓｕｍ１と予め取得しておいた初期基準値Ｃｏｓ＿ｓｕｍ１＿ｉｎｉｔとの偏差Ｃｏｓ＿ｓｕｍ３を算出する。
【００５８】
ステップＳ１２３では、偏差Ｓｉｎ＿ｓｕｍ３が故障判定１の下限閾値Ｔｈｌ３以上で故障判定１の上限閾値Ｔｈｈ３以下であり、かつ、偏差Ｃｏｓ＿ｓｕｍ３が下限閾値Ｔｈｌ３以上で上限閾値Ｔｈｈ３以下であるか否かを判定する。ただしＴｈｌ３＜Ｔｈｈ３とする。
上記条件が成立(ＹＥＳ)していればステップＳ１２４で正常、不成立(ＮＯ)であればステップＳ１２５で故障、と判定する。
【００５９】
初期基準値Ｓｉｎ＿ｓｕｍ１＿ｉｎｉｔは基準値であればよく、
算出した和信号Ｓｉｎ＿ｓｕｍ１の回転角１周期分を平均化する、
算出した和信号Ｓｉｎ＿ｓｕｍ１のＦＦＴ(高速フーリエ変換)結果の０次成分とする、
回転角０°での算出した和信号Ｓｉｎ＿ｓｕｍ１とする、
などの方法で取得する。
初期基準値Ｃｏｓ＿ｓｕｍ１＿ｉｎｉｔも基準値であればよく、
算出した和信号Ｃｏｓ＿ｓｕｍ１の回転角１周期分を平均化する、
算出した和信号Ｃｏｓ＿ｓｕｍ１のＦＦＴ(高速フーリエ変換)結果の０次成分とする、
回転角９０°での算出したＣｏｓ＿ｓｕｍ１とする、
などの方法で取得する。
取得した初期基準値Ｓｉｎ＿ｓｕｍ１＿ｉｎｉｔ、Ｃｏｓ＿ｓｕｍ１＿ｉｎｉｔは、例えば、図１９に示したコンピュータ１００のメモリ１０３に格納して使用する。
【００６０】
すなわち、上下限閾値と比較するのは初期値からの偏差であるため、初期状態で既に持つオフセット誤差分は上下限閾値の設定の際に盛り込む必要は無く、主に温度変化、経年変化に関する変化量を考慮すればよい。
なお上記の例では、オフセットに関して説明したが、和を算出する２つの信号で振幅ずれ、位相差ずれがある場合には初期値は理想値からずれるため、図１６の手順で故障判定することで同様の効果を得られる。
【００６１】
実施の形態３．
上記実施の形態２では、故障判定１で偏差Ｓｉｎ＿ｄｉｆｆ３およびＣｏｓ＿ｄｉｆｆ３と、下限閾値Ｔｈｌ３および上限閾値Ｔｈｈ３を比較して正常か故障かを判定した。しかしながら図６は理想状態であり、検出値は初期状態でも理論値からずれる。この実施の形態３は、初期状態でのずれ分を考慮して故障判定２を実施することで、上下限閾値の設定範囲を不必要に拡げることを防止するものである。
【００６２】
図６は、各係数が式(３)で与えられた場合のものであり、回路ばらつきによって初期状態から式(３)を満たさない。例えば、振幅がずれている場合には、例えば式(５)のような値となる。この場合、初期状態で二乗和平方根Ｒ＿ｄｉｆｆ１が４．２Ｖとなる。理想値から０．２Ｖ大きい値となっており、図７のようなフローチャートで故障判定２を実施すると、下限閾値Ｔｈｌ２までの余裕代は０．２Ｖ増加するが、上限閾値Ｔｈｈ２までの余裕代が０．２Ｖ減少することになる。この分も加味して実施の形態１では上下限閾値を設定していたが、故障判定の精度を向上するためには上下限閾値の幅は小さいほどよい。
【００６３】
【数５】
2017187600.tif 000007
【００６４】
この実施の形態３では、故障判定器４の故障判定２において、一例として図１７のフローチャートで示した処理により故障を判定する。
ステップＳ１３１では、
正弦波信号１と正弦波信号２の差から差信号Ｓｉｎ＿ｄｉｆｆ１を求め、
余弦波信号１と余弦波信号２の差から差信号Ｃｏｓ＿ｄｉｆｆ１を求め、
差信号Ｓｉｎ＿ｄｉｆｆ１と差信号Ｃｏｓ＿ｄｉｆｆ１から二乗和平方根Ｒ＿ｄｉｆｆ１を算出する(Ｒ＿ｄｉｆｆ１＝√{(Ｓｉｎ＿ｄｉｆｆ１)2＋(Ｃｏｓ＿ｄｉｆｆ１)2})。
【００６５】
ステップＳ１３２では、算出した二乗和平方根Ｒ＿ｄｉｆｆ１と予め取得しておいた初期基準値Ｒ＿ｄｉｆｆ１＿ｉｎｉｔとの偏差Ｒ＿ｄｉｆｆ４を算出する。
ステップＳ１３３では、偏差Ｒ＿ｄｉｆｆ４が故障判定２の下限閾値Ｔｈｌ４以上で故障判定２の上限閾値上限閾値Ｔｈｈ４以下であるか否かを判定する。ただしＴｈｌ４＜Ｔｈｈ４とする。
上記条件が成立(ＹＥＳ)していればステップＳ１３４で正常、不成立(ＮＯ)であればステップＳ１３５で故障、と判定する。
【００６６】
初期基準値Ｒ＿ｄｉｆｆ１＿ｉｎｉｔは基準値であればよく、
算出した二乗和平方根Ｒ＿ｄｉｆｆ１の回転角１周期分を平均化する、
算出した二乗和平方根Ｒ＿ｄｉｆｆ１のＦＦＴ(高速フーリエ変換)結果の０次成分とする、
回転角０°での算出した二乗和平方根Ｒ＿ｄｉｆｆ１とする、
などの方法で取得する。
取得した初期基準値Ｒ＿ｄｉｆｆ１＿ｉｎｉｔは、例えば、図２１に示したコンピュータ１００のメモリ１０３に格納して使用する。
【００６７】
すなわち、上下限閾値と比較するのは初期値からの偏差であるため、初期状態で既に持つ振幅誤差分は上下限閾値の設定に盛り込む必要は無く、主に温度変化、経年変化に関する変化量を考慮すればよい。
なお上記の例では振幅に関して説明したが、差を算出する２つの信号でオフセット、位相差ずれがある場合には初期値は理想値からずれるが、図１７の手順で故障判定することで同様の効果を得られる。
【００６８】
なおこの発明において、回転機の角度検出器のための故障判定装置は基本的に図１の角度検出器２，２ａ，２ｂ、故障判定器４で構成される。また回転機の角度検出装置は角度検出器２，２ａ，２ｂ、故障判定器４、角度演算器３で構成される。
また上記説明による回転機の角度検出器のための故障判定装置では、故障判定器４は全ての演算を自ら行っていたが、例えば差信号Ｓｉｎ＿ｄｉｆｆ１、Ｃｏｓ＿ｄｉｆｆ１等、角度演算器３と演算結果を共有して使用するようにしてもよい。この場合には故障判定装置は角度演算器３も含むことになる。
【００６９】
以上のようにこの発明によれば、多相巻線を有する極対数ｍ(ｍは２以上の自然数)の回転機の回転位置に従って正弦波信号と余弦波信号を出力する極対数ｎ(ｎはｍより小さい０を含まない自然数)の角度検出器と、前記角度検出器の信号によって前記角度検出器の故障を判定する故障判定器と、を備え、前記角度検出器が出力する前記正弦波信号は、第１の正弦波信号と前記第１の正弦波信号と１８０°位相が異なる第２の正弦波信号であり、前記余弦波信号は、第１の余弦波信号と前記第１の余弦波信号と１８０°位相が異なる第２の余弦波信号であり、前記故障判定器は、前記第１の正弦波信号と前記第２の正弦波信号の和および前記第１の余弦波信号と前記第２の余弦波信号の和を用いた第１の故障判定と、前記正弦波信号と前記余弦波信号の二乗和または二乗和平方根を用いた前記第２の故障判定と、の少なくとも一方で故障と判定されたときに、前記角度検出器が故障していると判定する、回転機の角度検出器のための故障判定装置とした。
これにより、信号和によるオフセットモニタまたは二乗和によるリサージュによって故障を判定することで、ｍ＞ｎでもｍ＝ｎのときと同等の故障検知精度を得ることができる。
【００７０】
また前記故障判定器は、前記第１の故障判定で故障と判定できない場合に前記第２の故障判定によって故障を判定する。
これにより、オフセットモニタ(主)、リサージュ(従)によって故障を判定する。
【００７１】
また、前記第１の故障判定は、前記第１の正弦波信号と前記第２の正弦波信号の和および前記第１の余弦波信号と前記第２の余弦波信号の和の、初期値からの偏差を用いて故障判定する。
これにより、初期値を用いることで，閾値をマージンを少なくして設定でき、初期状態でのズレを省いて判定を行うことで、故障範囲の精度を上げることができる。
【００７２】
また、前記第２の故障判定は、前記正弦波信号および前記余弦波信号の二乗和または二乗和平方根の、初期値からの偏差を用いて故障判定する。
これにより、初期値を用いることで，閾値をマージンを少なくして設定でき、初期状態でのズレを省いて判定を行うことで、故障範囲の精度を上げることができる。
【００７３】
また、前記第２の故障判定は、前記第１の正弦波信号と前記第２の正弦波信号の差および前記第１の余弦波信号と前記第２の余弦波信号の差の二乗和または二乗和平方根を用いて故障判定する。
これにより、差を用いることで温度特性による変化を相殺でき、閾値をマージンを少なくして設定でき、故障範囲の精度を上げることができる。
【００７４】
また、前記故障判定器は、前記第１の正弦波信号と前記第２の正弦波信号の差が故障判定閾値より小さい、または、前記第１の余弦波信号と前記第２の余弦波信号の差が故障判定閾値より小さい故障時には、前記第２の故障判定を使用する。
これにより、信号対が隣接する端子とのショートなどによって同一値に固着している懸念がある場合には、リサージュによる判定を使用することで故障検知精度が向上する。
【００７５】
また、前記故障判定器は、前記第１の正弦波信号と前記第２の正弦波信号が同値、または、前記第１の余弦波信号と前記第２の余弦波信号が同値となる故障時には前記第２の故障判定２を使用する。
これにより、信号対が隣接する端子とのショートなどによって同一値に固着している場合には、リサージュによる判定を使用することで故障検知精度を向上する。
【００７６】
また上述の故障判定装置と、前記角度検出器の信号から前記回電機の回転角を算出する角度演算器と、を備え、前記角度検出器が複数個設けられ、前記角度演算器が、前記回転角の算出に使用している角度検出器が前記故障判定器によって故障と判定された場合に、故障していない角度検出器の信号を用いて回転角を算出する、回転機の角度検出装置とした。
これにより、１つの角度検出器が故障しても正常な角度検出器の信号により回転角を算出できる。
【００７７】
また、多相巻線を有する極対数ｍ(ｍは２以上の自然数)の回転機の回転位置に従って正弦波信号と余弦波信号を出力する極対数ｎ(ｎはｍより小さい０を含まない自然数)の角度検出器(２)の信号から回転角を算出し、前記角度検出器の信号によって前記角度検出器の故障を判定し、前記角度検出器が出力する前記正弦波信号は、第１の正弦波信号と前記第１の正弦波信号と１８０°位相が異なる第２の正弦波信号であり、前記余弦波信号は、第１の余弦波信号と前記第１の余弦波信号と１８０°位相が異なる第２の余弦波信号であり、前記第１の正弦波信号と前記第２の正弦波信号の和および前記第１の余弦波信号と前記第２の余弦波信号の和を用いた第１の故障判定と、前記正弦波信号と前記余弦波信号の二乗和または二乗和平方根を用いた前記第２の故障判定２と、の少なくとも一方で故障と判定されたときに、前記角度検出器が故障していると判定する、回転機の角度検出器のための故障判定方法とした。
これにより、信号和によるオフセットモニタまたは二乗和によるリサージュによって故障を判定することで、ｍ＞ｎでもｍ＝ｎのときと同等の故障検知精度を得ることができる。
【産業上の利用の可能性】
【００７８】
この発明による回転機の角度検出器のための故障判定装置および故障判定方法等は、種々の分野の回転機の角度検出器のための故障判定に適用することができる。
【図１】
2017187600.tif 000008
【図２】
2017187600.tif 000009
【図３】
2017187600.tif 000010
【図４】
2017187600.tif 000011
【図５】
2017187600.tif 000012
【図６】
2017187600.tif 000013
【図７】
2017187600.tif 000014
【図８】
2017187600.tif 000015
【図９】
2017187600.tif 000016
【図１０】
2017187600.tif 000017
【図１１】
2017187600.tif 000018
【図１２】
2017187600.tif 000019
【図１３】
2017187600.tif 000020
【図１４】
2017187600.tif 000021
【図１５】
2017187600.tif 000022
【図１６】
2017187600.tif 000023
【図１７】
2017187600.tif 000024
【図１８】
2017187600.tif 000025
【図１９】
2017187600.tif 000026
【図２０】
2017187600.tif 000027
【図２１】
2017187600.tif 000028
【図２２】
2017187600.tif 000029
【図２３】
2017187600.tif 000030
【図２４】
2017187600.tif 000031
【図２５】
2017187600.tif 000032
【国際調査報告】
2017187600.tif 000033
2017187600.tif 000034
2017187600.tif 000035
2017187600.tif 000036