(57)【要約】  断線や短絡等の異常が発生しても正常時と同様に回転子の回転角度を検出することができるとともに、端子数を削減することができる回転角度検出装置を得る。出力巻線の空間次数１周期を電気角３６０°とした場合に、第一の出力巻線と第二の出力巻線との間、および第二の出力巻線と第三の出力巻線との間には、それぞれ電気角αの位相差が設けられ、かつα≠１８０°×ｎ（ｎは整数）となっている。
2017115414.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｎx個の突極を有する回転子と、
ｍを自然数として、周方向にティースＴ１〜Ｔｍが順に配置されている固定子と、
前記固定子のｉ番目のティースＴｉに装着される第一の励磁巻線Ｒａｉ（ｉ＝１〜ｍ）と、
前記固定子のｉ番目のティースＴｉに装着される第二の励磁巻線Ｒｂｉ（ｉ＝１〜ｍ）と、
前記固定子のｉ番目のティースＴｉに装着される第一の出力巻線Ｓａｉ（ｉ＝１〜ｍ）と、
前記固定子のｉ番目のティースＴｉに装着される第二の出力巻線Ｓｂｉ（ｉ＝１〜ｍ）と、
前記固定子のｉ番目のティースＴｉに装着される第三の出力巻線Ｓｃｉ（ｉ＝１〜ｍ）と、
直列に接続される第一の励磁巻線Ｒａ１〜Ｒａｍおよび第二の励磁巻線Ｒｂ１〜Ｒｂｍにそれぞれ交流の電圧を与える第一の励磁回路および第二の励磁回路と、
直列に接続される第一の出力巻線Ｓａ１〜Ｓａｍ、第二の出力巻線Ｓｂ１〜Ｓｂｍおよび第三の出力巻線Ｓｃ１〜Ｓｃｍの出力電圧から、前記回転子の回転角度を算出する角度算出器と、を備え、
出力巻線の空間次数１周期を電気角３６０°とした場合に、前記第一の出力巻線と前記第二の出力巻線との間、および前記第二の出力巻線と前記第三の出力巻線との間には、それぞれ電気角αの位相差が設けられ、かつα≠１８０°×ｎ（ｎは整数）となっている
回転角度検出装置。
【請求項２】
前記第一の出力巻線と前記第二の出力巻線との間、および前記第二の出力巻線と前記第三の出力巻線との間の電気角位相差αが、
３０°＋１８０°×ｎ≦α≦１５０°＋１８０°×ｎ（ｎは整数）
を満たす
請求項１に記載の回転角度検出装置。
【請求項３】
前記第一の出力巻線と前記第二の出力巻線との間、および前記第二の出力巻線と前記第三の出力巻線との間の電気角位相差αが、
５０°＋１８０°×ｎ≦α≦１３０°＋１８０°×ｎ（ｎは整数）
を満たす
請求項１に記載の回転角度検出装置。
【請求項４】
前記第一の出力巻線と前記第二の出力巻線との間、および前記第二の出力巻線と前記第三の出力巻線との間の電気角位相差αが、
α＝６０°±５°＋１８０°×ｎ（ｎは整数）またはα＝１２０°±５°＋１８０°×ｎ（ｎは整数）
を満たす
請求項１に記載の回転角度検出装置。
【請求項５】
前記第一の出力巻線、前記第二の出力巻線および前記第三の出力巻線は、それぞれ一端が互いに電気的に接続されて中性点を構成し、
前記中性点と、前記第一の出力巻線、前記第二の出力巻線および前記第三の出力巻線の他端とは、前記角度算出器と電気的に接続され、
前記角度算出器は、前記中性点と前記第一の出力巻線、前記第二の出力巻線および前記第三の出力巻線の他端とから得られる４つの出力電圧のうち、２つの出力電圧から前記回転角度を算出する
請求項４に記載の回転角度検出装置。
【請求項６】
前記回転子および前記固定子を有するレゾルバの外部には、
前記第一の励磁巻線および前記第二の励磁巻線の両端と、前記第一の励磁回路および前記第二の励磁回路とを接続する４つの励磁端子と、
前記第一の出力巻線、前記第二の出力巻線および前記第三の出力巻線の一端を互いに電気的に接続して構成される中性点と、前記第一の出力巻線、前記第二の出力巻線および前記第三の出力巻線のそれぞれの他端とを、前記角度算出器に接続する４つの出力端子と、が設けられ、
２つ以上の出力端子が、互いに隣接しないように配置されている
請求項５に記載の回転角度検出装置。
【請求項７】
前記第一の励磁巻線、前記第二の励磁巻線、前記第一の出力巻線、前記第二の出力巻線および前記第三の出力巻線は、前記ティース毎に径方向に整列して巻回されている
請求項１から請求項６までの何れか１項に記載の回転角度検出装置。
【請求項８】
前記第一の励磁巻線、前記第二の励磁巻線、前記第一の出力巻線、前記第二の出力巻線および前記第三の出力巻線は、前記ティース毎に周方向に整列して巻回され、かつ前記ティース毎に異なる順序で巻回されている
請求項１から請求項６までの何れか１項に記載の回転角度検出装置。
【請求項９】
請求項１から請求項８までの何れか１項に記載の回転角度検出装置が適用された回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、回転子と固定子とのギャップにおけるパーミアンスの変化を利用して回転子の回転角度を検出する回転角度検出装置およびこれを用いた回転電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、固定子に設けられた複数のティースのそれぞれに、互いに電気角１２０°の位相差を設けて３つの出力巻線を巻回し、それぞれの一端同士が電気的に接続されるとともに、それぞれの他端が出力端子に電気的に接続されている回転角度検出装置が知られている（例えば、特許文献１、２参照）。【０００３】
また、出力巻線が第一系統巻線と第二系統巻線とからなり、第一系統巻線および第二系統巻線が、それぞれ固定子のティースに対して１個飛びまたは２個飛びで巻回され、１つのティースには何れか一方の系統巻線のみが巻回されている回転角度検出装置が知られている（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−４４６７９号公報
【特許文献２】特開２０１３−２２１７４０号公報
【特許文献３】特開２０１３−２４７８２８号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】石崎  彰、外３名、「新方式ＶＲ形１Ｘレゾルバの理論と特性」、電気学会論文誌Ｄ、平成７年、第１１５巻、第５号、ｐ．５９８−６０４
【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、従来技術には、以下のような課題がある。
すなわち、特許文献１、２では、３つの出力巻線のそれぞれからの出力信号に基づいて回転子の回転角度を算出する必要がある。そのため、出力巻線の断線や短絡等の異常を検出することはできるものの、冗長化されておらず、異常が発生した際に正常時と同様に回転角度を検出することができないという問題がある。【０００７】
また、特許文献３では、固定子巻線が励磁巻線と２相の出力巻線とからなる第一系統巻線および第二系統巻線で構成されているため、冗長化された構造となっているものの、各系統巻線の引き出し箇所において、それぞれ端子数が６個ずつ、合計１２個となっているので、配線が複雑で、かつ小型化に適さないという問題もあった。【０００８】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、断線や短絡等の異常が発生しても正常時と同様に回転子の回転角度を検出することができるとともに、端子数を削減することができる回転角度検出装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明に係る回転角度検出装置は、Ｎx個の突極を有する回転子と、ｍを自然数として、周方向にティースＴ１〜Ｔｍが順に配置されている固定子と、固定子のｉ番目のティースＴｉに装着される第一の励磁巻線Ｒａｉ（ｉ＝１〜ｍ）と、固定子のｉ番目のティースＴｉに装着される第二の励磁巻線Ｒｂｉ（ｉ＝１〜ｍ）と、固定子のｉ番目のティースＴｉに装着される第一の出力巻線Ｓａｉ（ｉ＝１〜ｍ）と、固定子のｉ番目のティースＴｉに装着される第二の出力巻線Ｓｂｉ（ｉ＝１〜ｍ）と、固定子のｉ番目のティースＴｉに装着される第三の出力巻線Ｓｃｉ（ｉ＝１〜ｍ）と、直列に接続される第一の励磁巻線Ｒａ１〜Ｒａｍおよび第二の励磁巻線Ｒｂ１〜Ｒｂｍにそれぞれ交流の電圧を与える第一の励磁回路および第二の励磁回路と、直列に接続される第一の出力巻線Ｓａ１〜Ｓａｍ、第二の出力巻線Ｓｂ１〜Ｓｂｍおよび第三の出力巻線Ｓｃ１〜Ｓｃｍの出力電圧から、回転子の回転角度を算出する角度算出器と、を備え、出力巻線の空間次数１周期を電気角３６０°とした場合に、第一の出力巻線と第二の出力巻線との間、および第二の出力巻線と第三の出力巻線との間には、それぞれ電気角αの位相差が設けられ、かつα≠１８０°×ｎ（ｎは整数）となっているものである。
【発明の効果】
【００１０】
この発明に係る回転角度検出装置によれば、出力巻線の空間次数１周期を電気角３６０°とした場合に、第一の出力巻線と第二の出力巻線との間、および第二の出力巻線と第三の出力巻線との間には、それぞれ電気角αの位相差が設けられ、かつα≠１８０°×ｎ（ｎは整数）となっている。
そのため、断線や短絡等の異常が発生しても正常時と同様に回転子の回転角度を検出することができるとともに、端子数を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】この発明の実施の形態１に係る回転角度検出装置を示す構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る回転角度検出装置を示すブロック図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係る回転角度検出装置のレゾルバを示す断面図である。
【図４】この発明の実施の形態１に係る回転角度検出装置のレゾルバを示す正面図である。
【図５】この発明の実施の形態１に係る回転角度検出装置のレゾルバの延出部を示す断面図である。
【図６】この発明の実施の形態１に係る回転角度検出装置のレゾルバにおける第一および第二の励磁巻線の巻数とティース番号との関係を示す説明図である。
【図７】この発明の実施の形態１に係る回転角度検出装置のレゾルバにおける第一、第二および第三の出力巻線の巻数とティース番号との関係を示す説明図である。
【図８】この発明の実施の形態１に係る回転角度検出装置のレゾルバのティースに巻回された出力巻線の巻数の最大値と最小値との比と、出力巻線の電気角位相差との関係を示す説明図である。
【図９】この発明の実施の形態１に係る回転角度検出装置のレゾルバの１ティースに巻回する出力巻線の巻数を固定した場合の出力巻線の巻数の振幅と、固定子の周方向位置との関係を示す説明図である。
【図１０】この発明の実施の形態１に係る回転角度検出装置のレゾルバにおける出力巻線の合計巻数と、固定子の周方向位置との関係を示す説明図である。
【図１１】この発明の実施の形態２に係る回転角度検出装置のレゾルバにおける第一および第二の励磁巻線の巻数とティース番号との関係を示す説明図である。
【図１２】この発明の実施の形態２に係る回転角度検出装置のレゾルバにおける第一、第二および第三の出力巻線の巻数とティース番号との関係を示す説明図である。
【図１３】この発明の実施の形態３に係る回転角度検出装置のレゾルバを示す断面図である。
【図１４】この発明の実施の形態４に係る回転角度検出装置のレゾルバを示す断面図である。
【図１５】この発明の実施の形態４に係る回転角度検出装置のレゾルバにおけるティース番号と巻線巻回順序との関係を示す説明図である。
【図１６】この発明の実施の形態５に係る回転角度検出装置を示すブロック図である。
【図１７】この発明の実施の形態５に係る回転角度検出装置のレゾルバを示す正面図である。
【図１８】この発明の実施の形態５に係る回転角度検出装置のレゾルバにおける３相の出力巻線の出力電圧を示すベクトル図である。
【図１９】この発明の実施の形態５に係る回転角度検出装置のレゾルバにおいて、第一の出力巻線の正端子が断線した場合の出力巻線の出力電圧を示すベクトル図である。
【図２０】この発明の実施の形態５に係る回転角度検出装置のレゾルバの回転子の回転角度を算出するために必要な出力電圧の組み合わせを示す説明図である。
【図２１】この発明の実施の形態５に係る回転角度検出装置のレゾルバの延出部に設けられた端子間で起こり得る短絡を示す説明図である。
【図２２】この発明の実施の形態５に係る回転角度検出装置のレゾルバの端子間で短絡が起きた場合の回転子の回転角度を、１２通りの求め方で算出したときの角度誤差を示す説明図である。
【図２３】この発明の実施の形態６に係る回転角度検出装置のレゾルバを示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、この発明に係る回転角度検出装置およびこれを用いた回転電機の好適な実施の形態につき図面を用いて説明するが、各図において同一、または相当する部分については、同一符号を付して説明する。なお、この発明は、以下の記述に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
【００１３】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る回転角度検出装置を示す構成図である。図１において、回転角度検出装置１００は、角度算出器１０とレゾルバ２０とから構成されている。レゾルバ２０は、回転子３０と固定子４０とコイル５０とを備えている。また、回転子３０は、シャフト６０を介して回転電機７０や種々の装置の回転部と接続されている。
【００１４】
図２は、この発明の実施の形態１に係る回転角度検出装置を示すブロック図である。図２において、レゾルバ２０は、固定子４０のティースに巻回されたコイル５０である第一の出力巻線２１、第二の出力巻線２２、第三の出力巻線２３、第一の励磁巻線２４および第二の励磁巻線２５を有している。
【００１５】
第一の出力巻線２１、第二の出力巻線２２および第三の出力巻線２３は、それぞれ正端子Ｓａ＋、Ｓｂ＋、Ｓｃ＋および負端子Ｓａ−、Ｓｂ−、Ｓｃ−を介して角度算出器１０と接続されている。角度算出器１０は、レゾルバ２０の３相の出力巻線に発生する出力電圧から、回転子３０の回転角度を算出して出力する。
【００１６】
第一の励磁巻線２４および第二の励磁巻線２５は、それぞれ正端子Ｒａ＋、Ｒｂ＋および負端子Ｒａ−、Ｒｂ−を介して第一の励磁回路８１および第二の励磁回路８２と接続されている。第一の励磁回路８１および第二の励磁回路８２は、それぞれ第一の励磁巻線２４および第二の励磁巻線２５に交流の電圧を与える。
【００１７】
図３は、この発明の実施の形態１に係る回転角度検出装置のレゾルバを示す断面図である。図３において、この発明の実施の形態１による固定子４０のティース４１の数Ｎsは１２で、回転子３０の突極３１の数Ｎxは５としている。また、突極３１の数は、軸倍角とも呼ばれている。
【００１８】
また、固定子４０のティースＴ１〜Ｔ１２には、２相の励磁巻線２４、２５と３相の出力巻線２１〜２３とがそれぞれ巻回されている。なお、この発明の実施の形態１では、ティース４１の数Ｎsを１２とし、突極３１の数Ｎxを５として説明するが、上記の数に限定されず、これ以外の数であっても、同様の効果が得られる。
【００１９】
図４は、この発明の実施の形態１に係る回転角度検出装置のレゾルバを示す正面図である。また、図５は、この発明の実施の形態１に係る回転角度検出装置のレゾルバの延出部を示す断面図である。
【００２０】
図４、５において、第一の出力巻線２１、第二の出力巻線２２、第三の出力巻線２３、第一の励磁巻線２４および第二の励磁巻線２５は、それぞれレゾルバ２０の延出部２６に設けられた正端子Ｓａ＋、Ｓｂ＋、Ｓｃ＋、Ｒａ＋、Ｒｂ＋および負端子Ｓａ−、Ｓｂ−、Ｓｃ−、Ｒａ−、Ｒｂ−からなる端子２７を介して角度算出器１０、第一の励磁回路８１および第二の励磁回路８２と接続されている。
【００２１】
ここで、冗長化のためにレゾルバを２つ用いた場合や、１つのレゾルバに励磁巻線と２相の出力巻線とからなる２系統の巻線を巻回する場合の端子数が１２個であるのに対して、この発明の実施の形態１では、端子数を１０個にすることができるので、端子２７と角度算出器１０との配線が容易で、かつ小型化を実現することができる。
【００２２】
また、図３に示したレゾルバ２０では、ティース４１に２相の励磁巻線２４、２５を先に巻回し、その上から３相の出力巻線２１〜２３を巻回した構成を有している。このとき、第一の励磁巻線２４と第二の励磁巻線２５とは、どちらを先に巻回してもよく、第一の出力巻線２１と第二の出力巻線２２と第三の出力巻線２３とは、どのような順序で巻回してもよい。
【００２３】
また、第一の出力巻線２１、第二の出力巻線２２、第三の出力巻線２３、第一の励磁巻線２４および第二の励磁巻線２５は、ティースＴ１〜Ｔ１２のそれぞれに、何れも直列に巻回されている。レゾルバ２０には、３相の出力巻線２１〜２３のうち、何れか１相の出力巻線を巻回しないティース４１を設ける場合がある。また、巻線とティース４１とは、絶縁紙や塗装等によるインシュレータで絶縁されている。また、各相の巻線間は、絶縁紙等により絶縁されている。
【００２４】
この発明の実施の形態１では、３相の出力巻線２１〜２３を周方向に並べて巻回するので、固定子４０と回転子３０との間のギャップから第一の出力巻線２１、第二の出力巻線２２および第三の出力巻線２３までの距離が互いに同等となる。そのため、それぞれの出力巻線に鎖交する磁束が同等、すなわち出力信号の振幅が同等となるので、検出精度を向上させることができる。
【００２５】
図６は、この発明の実施の形態１に係る回転角度検出装置のレゾルバにおける第一および第二の励磁巻線の巻数とティース番号との関係を示す説明図である。図６では、励磁巻線の巻線分布を示している。なお、励磁巻線の巻数は、巻数の振幅で規格化している。図６において、レゾルバ２０の励磁巻線には、巻き方向（＋）および巻き方向（−）が定義されている。
【００２６】
ここで、あるコイルの巻き線の方向を巻き方向（＋）で表すと、巻き線が逆向きに巻かれているコイルは巻き方向（−）と表現する。また、巻き方向（＋）の巻数と巻き方向（−）の巻数とは、絶対値が同じである。すなわち、巻き方向（＋）の巻数を＋Ｘ回とすると、巻き方向（−）の巻数は、−Ｘ回となる。
【００２７】
この発明の実施の形態１では、励磁巻線は、（＋）および（−）の２ティース単位で固定子の周りをＮe回繰り返し巻いている。このとき、第一の励磁巻線２４および第二の励磁巻線２５の極対数Ｎeは、何れも６（＝Ｎs／２）である。
【００２８】
図７は、この発明の実施の形態１に係る回転角度検出装置のレゾルバにおける第一、第二および第三の出力巻線の巻数とティース番号との関係を示す説明図である。図７では、出力巻線の巻線分布を示している。なお、出力巻線の巻数は、巻数の振幅、すなわち後述するＮ1で規格化している。
【００２９】
図７において、固定子４０のティース４１には、３相（Ａ相、Ｂ相、Ｃ相）の出力巻線が巻回されている。ここで、出力巻線（Ａ相、Ｂ相、Ｃ相）のｉ番目のティース４１の巻数（ＮSai、ＮSbi、ＮSci）は、次式（１）で表される。
【００３０】
【数１】
2017115414.tif 000003
【００３１】
式（１）において、Ｎ1は出力巻線の巻数の振幅を示し、θteethはティース４１の周方向位置を示している。また、出力巻線は、ティース４１の周方向に正弦波状に分布している。また、巻数が小数になる場合は、四捨五入して整数としている。そのため、３相の出力巻線２１〜２３が有する位相差により、出力巻線（Ａ相、Ｂ相、Ｃ相）のｉ番目のティース４１の巻数（ＮSai、ＮSbi、ＮSci）は、それぞれ異なる。
【００３２】
また、ティースＴｉ（ｉ＝１〜Ｎs）に装着される第一の励磁巻線２４をＲａｉと表記すると、第一の励磁巻線Ｒａｉは、１〜Ｎsの順に直列に接続される。同様に、ティースＴｉ（ｉ＝１〜Ｎs）に装着される第二の励磁巻線２５をＲｂｉと表記すると、第二の励磁巻線Ｒｂｉは、１〜Ｎsの順に直列に接続される。
【００３３】
また、ティースＴｉ（ｉ＝１〜Ｎs）に装着される第一の出力巻線２１をＳａｉと表記すると、第一の出力巻線Ｓａｉは、１〜Ｎsの順に直列に接続される。同様に、ティースＴｉ（ｉ＝１〜Ｎs）に装着される第二の出力巻線２２をＳｂｉと表記すると、第二の出力巻線Ｓｂｉは、１〜Ｎsの順に直列に接続される。同様に、ティースＴｉ（ｉ＝１〜Ｎs）に装着される第三の出力巻線２３をＳｃｉと表記すると、第三の出力巻線Ｓｃｉは、１〜Ｎsの順に直列に接続される。
【００３４】
なお、ここでは、それぞれの巻線が１〜Ｎsの順に直列に接続されるとしたが、巻き始めのティース４１は任意のティースＴｉであって、かつ隣接するティース４１で順に直列に接続されていても、同様の効果が得られる。
【００３５】
続いて、励磁巻線の極対数をＮeとし、回転子３０の突極３１の数をＮxとしたとき、起磁力は空間Ｎe次で、ギャップのパーミアンスはＮx次となる。ここで、空間Ａ次とは、機械角３６０°内でＡ周期の成分のことを表す。また、極対数Ｎeは、固定子４０の磁極の対の数のことである。
【００３６】
また、レゾルバ２０の励磁巻線に流れる交流の励磁電流により、ギャップに磁束が生じ、その磁束が出力巻線に鎖交し、出力巻線に電圧が生じる。回転子３０の位置が変化すると、ギャップのパーミアンスが変化し、出力巻線に電圧変化が生じる。
【００３７】
このとき、各ティース４１に巻回される出力巻線のうち、２相の出力巻線に生じる電圧の包絡線から角度検出を行う。この包絡線は、出力電圧と呼ばれる。また、ギャップの磁束密度は、起磁力とギャップのパーミアンスとの積で表すことができる。なお、起磁力もパーミアンスも三角関数であるため、両者の積の三角関数の次数となる。
【００３８】
つまり、ギャップの磁束密度の空間次数（Ａ）は、三角関数の積和の式から、｜Ｎe±Ｎx｜次となる。ここで、｜Ａ｜はＡの絶対値を表している。また、このギャップの磁束密度の空間次数と出力巻線の空間次数とが一致すると、三角関数の直交性により出力巻線の鎖交磁束が発生する。このとき、励磁電流が交流であるので出力巻線には電圧が発生し、角度を検出することができる。
【００３９】
以上に述べたように、回転角度検出装置として機能するためには、ギャップに発生する磁束のうち、｜Ｎe±Ｎx｜に等しい空間次数の磁束を拾う必要がある。このことは、例えば非特許文献１の「＜２・１＞原理；ｐ．５９９」に記載されている。また、非特許文献１の式（７）から、回転角度φによって変化するのは｜Ｎe±Ｎx｜に等しい。
【００４０】
すなわち、この発明の実施の形態１によるレゾルバ２０では、角度検出に必要なギャップの磁束密度の空間次数が｜６±５｜＝１次、１１次となる。ここで、これらのギャップの磁束密度の空間次数である１次と１１次との間には、｜１±Ｎs｜＝１１次の関係が成立するため、ギャップの磁束密度の空間次数１次と１１次とは、等価であるといえる。
【００４１】
つまり、回転子３０の回転角度を検出するためには、空間次数１次、１１次の一方を出力巻線が拾う必要があり、ここでは、出力巻線の空間次数を１次として、回転子３０の回転角度を検出している。
【００４２】
この発明の実施の形態１では、レゾルバ２０が、振幅や構成が同一の励磁巻線を２相有しているので、第一の励磁巻線２４および第二の励磁巻線２５のうち、どちらか一方において断線や短絡等の異常が発生した場合であっても、レゾルバ２０を励磁することができるので、正常時と同様に回転子３０の回転角度を検出することができる。
【００４３】
また、この発明の実施の形態１によるレゾルバ２０の出力巻線は、第一の出力巻線Ｓａ１〜Ｓａ１２、第二の出力巻線Ｓｂ１〜Ｓｂ１２および第三の出力巻線Ｓｃ１〜Ｓｃ１２が、出力巻線の空間次数１周期を電気角３６０°とした場合に、それぞれ電気角αの位相差を設けて配置されている。
【００４４】
角度算出器１０は、これら３相の出力巻線２１〜２３に発生する出力電圧ＶSa、ＶSb、ＶScから、回転子３０の回転角度を算出して出力する。このとき、出力電圧ＶSa、ＶSb、ＶScは、回転子３０の突極３１の数（軸倍角）Ｎxを使って、式（２）〜（４）で表される。
【００４５】
【数２】
2017115414.tif 000004
【００４６】
【数３】
2017115414.tif 000005
【００４７】
【数４】
2017115414.tif 000006
【００４８】
式（２）〜（４）において、Ｅは励磁電圧の振幅を示し、ｋは変圧比を示し、θは回転子の回転角度を示し、αは第一の出力巻線２１と第二の出力巻線２２との間、および第二の出力巻線２２と第三の出力巻線２３との間の電気角位相差を示している。ただし、α≠１８０°×ｎ（ｎは整数）となっている。
【００４９】
続いて、式（２）、（３）から、回転子３０の回転角度θ、回転子の軸倍角Ｎx、第一の出力巻線２１と第二の出力巻線２２と第三の出力巻線２３との電気角位相差αの間には、次式（５）が成立する。
【００５０】
【数５】
2017115414.tif 000007
【００５１】
同様に、式（３）、（４）から、回転子３０の回転角度θ、回転子の軸倍角Ｎx、第一の出力巻線２１と第二の出力巻線２２と第三の出力巻線２３との電気角位相差αの間には、次式（６）が成立する。
【００５２】
【数６】
2017115414.tif 000008
【００５３】
同様に、式（２）、（４）から、回転子３０の回転角度θ、回転子の軸倍角Ｎx、第一の出力巻線２１と第二の出力巻線２２と第三の出力巻線２３との電気角位相差αの間には、次式（７）が成立する。
【００５４】
【数７】
2017115414.tif 000009
【００５５】
次に、式（２）〜（７）により、３相の出力巻線２１〜２３からは３つの出力信号が得られるが、そのうちの２つの出力信号から、次式により回転子３０の回転角度θ等を求めることができる。
【００５６】
【数８】
2017115414.tif 000010
【００５７】
すなわち、この発明の実施の形態１では、電気角位相差αを設けて３相の出力巻線２１〜２３を配置しているので、３相の出力巻線２１〜２３のうち、何れか１相において断線や短絡等の異常が発生した場合であっても、残りの２相の出力巻線により、正常時と同様に回転子３０の回転角度θを検出することができる。
【００５８】
ここで、出力巻線（Ａ相、Ｂ相、Ｃ相）のｉ番目のティース４１の巻数（ＮSai、ＮSbi、ＮSci）（ｉ＝１〜Ｎs）の合計巻数ＮSiの最大値をＮSmaxとし、最小値をＮSminとする。
【００５９】
図８は、この発明の実施の形態１に係る回転角度検出装置のレゾルバのティースに巻回された出力巻線の巻数の最大値と最小値との比と、出力巻線の電気角位相差との関係を示す説明図である。図８では、３相の出力巻線２１〜２３が有する電気角位相差に対するＮSmin／ＮSmaxの変動を示している。
【００６０】
図８において、３０°＋１８０°×ｎ≦α≦１５０°＋１８０°×ｎ（ｎは整数）とした場合には、ＮSmin／ＮSmaxが約３５％以上になっている。そこで、この発明の実施の形態１では、３０°＋１８０°×ｎ≦α≦１５０°＋１８０°×ｎを満たすように電気角位相差αを決定することにより、ＮSmin／ＮSmaxを約３５％以上として、実用上問題なく回転子３０の回転角度θを検出することができる。
【００６１】
一方、α＝１８０°×ｎとなる点において、ＮSmin／ＮSmax＝０、つまりＮSmin＝０であり、出力巻線（Ａ相、Ｂ相、Ｃ相）を何れも巻回しないティース４１が生じるため、回転子３０の回転角度θを検出することができず、レゾルバ２０として成立しない。
【００６２】
図９は、この発明の実施の形態１に係る回転角度検出装置のレゾルバの１ティースに巻回する出力巻線の巻数を固定した場合の出力巻線の巻数の振幅と、固定子の周方向位置との関係を示す説明図である。
【００６３】
図９では、３相の出力巻線２１〜２３が有する電気角位相差を横軸として、１ティース当たりに巻回する３相の出力巻線２１〜２３の合計巻数最大値を固定した場合の出力巻線の巻数の振幅、すなわち上記式（１）におけるＮ1を示している。なお、縦軸は、３相の出力巻線２１〜２３が有する電気角位相差α＝１２０°の値で規格化している。
【００６４】
図９において、５０°＋１８０°×ｎ≦α≦１３０°＋１８０°×ｎ（ｎは整数）とした場合には、１ティースに巻回できる最大巻数に対する出力巻線（Ａ相、Ｂ相、Ｃ相）の合計巻数の振幅が約０．９以上となる。そのため、コイルエンド等からのノイズがある場合であっても、ＳＮ比を向上させてノイズの影響を抑えることができる。
【００６５】
より好ましくは、α＝６０°＋１８０°×ｎ、１２０°＋１８０°×ｎとすることで出力巻線の巻数の振幅が最大となるため、ノイズの影響を最小限にすることができる。なお、α＝６０°±５°＋１８０°×ｎ、１２０°±５°＋１８０°×ｎとしても、１ティースに巻回できる最大巻数に対する出力巻線（Ａ相、Ｂ相、Ｃ相）の合計巻数の振幅が約０．９以上となるため、実用上問題ない。
【００６６】
図１０は、この発明の実施の形態１に係る回転角度検出装置のレゾルバにおける出力巻線の合計巻数と、固定子の周方向位置との関係を示す説明図である。図１０では、電気角位相差α＝１２０°とした場合における３相の出力巻線２１〜２３の巻数の絶対値の合計を示している。なお、３相の出力巻線２１〜２３の合計巻数は、１ティースに巻回できる最大巻数で規格化している。
【００６７】
図１０において、α＝１２０°とした場合には、何れのティース４１にも巻数を多く巻回することができる。そのため、ノイズによる影響を低減し、より精度よく回転子３０の回転角度θを検出することができる。
【００６８】
このように、レゾルバ２０が、２相の励磁巻線２４、２５と、電気角αの位相差を有する３相の出力巻線２１〜２３とから構成されているため、これら５相の巻線のうちの何れかにおいて断線や短絡等の異常が発生した場合であっても、正常時と同様に回転子３０の回転角度θを検出することができる冗長化された構成とすることができる。
【００６９】
以上のように、実施の形態１によれば、出力巻線の空間次数１周期を電気角３６０°とした場合に、第一の出力巻線と第二の出力巻線との間、および第二の出力巻線と第三の出力巻線との間には、それぞれ電気角αの位相差が設けられ、かつα≠１８０°×ｎ（ｎは整数）となっている。
そのため、断線や短絡等の異常が発生しても正常時と同様に回転子の回転角度を検出することができるとともに、端子数を削減することができる。
【００７０】
また、第一の出力巻線と第二の出力巻線との間、および第二の出力巻線と第三の出力巻線との間の電気角位相差αが、３０°＋１８０°×ｎ≦α≦１５０°＋１８０°×ｎ（ｎは整数）を満たしている。
そのため、第一、第二および第三の出力巻線の合計巻数のティース毎のばらつきを抑え、回転角度の検出精度を向上させることができる。
【００７１】
また、好ましくは、第一の出力巻線と第二の出力巻線との間、および第二の出力巻線と第三の出力巻線との間の電気角位相差αが、５０°＋１８０°×ｎ≦α≦１３０°＋１８０°×ｎ（ｎは整数）を満たしている。
そのため、第一、第二および第三の出力巻線の合計巻数のティース毎のばらつきを抑え、回転角度の検出精度を向上させることができる。
【００７２】
また、より好ましくは、第一の出力巻線と第二の出力巻線との間、および第二の出力巻線と第三の出力巻線との間の電気角位相差αが、α＝６０°±５°＋１８０°×ｎ（ｎは整数）またはα＝１２０°±５°＋１８０°×ｎ（ｎは整数）を満たしている。
そのため、第一、第二および第三の出力巻線の合計巻数のティース毎のばらつきを抑え、回転角度の検出精度を向上させることができる。
【００７３】
実施の形態２．
図１１は、この発明の実施の形態２に係る回転角度検出装置のレゾルバにおける第一および第二の励磁巻線の巻数とティース番号との関係を示す説明図である。図１１では、励磁巻線の巻線分布を示している。なお、励磁巻線の巻数は、巻数の振幅で規格化している。
【００７４】
また、この発明の実施の形態２によるレゾルバは、図３に示したレゾルバ２０と同様の構成を有し、固定子４０のティース４１の数Ｎsが１２で、回転子３０の突極３１の数Ｎxが５である。なお、この発明の実施の形態２では、ティース４１の数Ｎsを１２とし、突極３１の数Ｎxを５として説明するが、上記の数に限定されず、これ以外の数であっても、同様の効果が得られる。
【００７５】
図１１において、レゾルバ２０の励磁巻線には、巻き方向（＋）および巻き方向（−）が定義されている。ここで、あるコイルの巻き線の方向を巻き方向（＋）で表すと、巻き線が逆向きに巻かれているコイルは巻き方向（−）と表現する。また、巻き方向（＋）の巻数と巻き方向（−）の巻数とは、絶対値が同じである。すなわち、巻き方向（＋）の巻数を＋Ｘ回とすると、巻き方向（−）の巻数は、−Ｘ回となる。
【００７６】
この発明の実施の形態２では、励磁巻線は、（＋）、（＋）、（−）、（−）の４ティース単位で固定子の周りをＮe回繰り返し巻いている。このとき、第一の励磁巻線２４および第二の励磁巻線２５の極対数Ｎeは、何れも３（＝Ｎs／４）である。
【００７７】
図１２は、この発明の実施の形態２に係る回転角度検出装置のレゾルバにおける第一、第二および第三の出力巻線の巻数とティース番号との関係を示す説明図である。図１２では、出力巻線の巻線分布を示している。なお、出力巻線の巻数は、巻数の振幅で規格化している。
【００７８】
図１２において、固定子４０のティース４１には、３相（Ａ相、Ｂ相、Ｃ相）の出力巻線が巻回されている。ここで、出力巻線（Ａ相、Ｂ相、Ｃ相）のｉ番目のティース４１の巻数（ＮSai、ＮSbi、ＮSci）は、上記式（１）で表される。
【００７９】
この発明の実施の形態２では、励磁巻線の極対数Ｎeが３であり、回転子３０の突極３１の数Ｎxが５であることから、起磁力は空間３次で、ギャップのパーミアンスは５次となる。そのため、ギャップの磁束密度の空間次数は、三角関数の積和の式より、｜３±５｜次となる。
【００８０】
すなわち、この発明の実施の形態２によるレゾルバ２０では、角度検出に必要なギャップの磁束密度の空間次数が｜３±５｜＝８次、２次となり、ここでは、出力巻線の空間次数を２次として、回転子３０の回転角度を検出している。
【００８１】
この発明の実施の形態２によれば、レゾルバ２０が、振幅や構成が同一の励磁巻線を２相有しているので、第一の励磁巻線２４および第二の励磁巻線２５のうち、どちらか一方において断線や短絡等の異常が発生した場合であっても、レゾルバ２０を励磁することができるので、正常時と同様に回転子３０の回転角度を検出することができる。
【００８２】
実施の形態３．
図１３は、この発明の実施の形態３に係る回転角度検出装置のレゾルバを示す断面図である。図１３において、固定子４０のティースＴ１〜Ｔ１２には、２相の励磁巻線２４、２５と３相の出力巻線２１〜２３とがそれぞれ巻回されている。
【００８３】
また、図１３に示したレゾルバ２０では、ティース４１の内径側に２相の励磁巻線２４、２５を巻回し、その外径側に３相の出力巻線２１〜２３を巻回した構成を有している。このとき、第一の励磁巻線２４と第二の励磁巻線２５とは、どちらを先に巻回してもよく、第一の出力巻線２１と第二の出力巻線２２と第三の出力巻線２３とは、どのような順序で巻回してもよい。また、巻線とティース４１とは、絶縁紙や塗装等によるインシュレータで絶縁されている。
【００８４】
この発明の実施の形態３では、２相の励磁巻線２４、２５の全長と３相の出力巻線２１〜２３の全長とがそれぞれ同等となるため、巻線の電気抵抗も同等となり、回転角度の検出精度を向上させることができる。
【００８５】
なお、上記実施の形態３によれば、２相の励磁巻線２４、２５をティース４１の内径側に巻回し、３相の出力巻線２１〜２３を外径側に巻回するとしたが、これに限定されず、３相の出力巻線２１〜２３を内径側に巻回し、その外径側に２相の励磁巻線２４、２５を巻回しても同様の効果を得ることができる。
【００８６】
実施の形態４．
図１４は、この発明の実施の形態４に係る回転角度検出装置のレゾルバを示す断面図である。図１４において、固定子４０のティースＴ１〜Ｔ１２には、２相の励磁巻線２４、２５と３相の出力巻線２１〜２３とがそれぞれ巻回されている。
【００８７】
具体的には、ティースＴ１には、ティース４１に近い順に、第一の励磁巻線２４、第二の励磁巻線２５、第一の出力巻線２１、第二の出力巻線２２、第三の出力巻線２３が順に巻回されている。また、ティースＴ２には、ティース４１に近い順に、第三の出力巻線２３、第二の出力巻線２２、第一の出力巻線２１、第二の励磁巻線２５、第一の励磁巻線２４が順に巻回されている。
【００８８】
また、ティースＴ３には、ティース４１に近い順に、第三の出力巻線２３、第一の励磁巻線２４、第二の励磁巻線２５、第一の出力巻線２１、第二の出力巻線２２が順に巻回されている。また、ティースＴ４には、ティース４１に近い順に、第二の出力巻線２２、第一の出力巻線２１、第二の励磁巻線２５、第一の励磁巻線２４、第三の出力巻線２３が順に巻回されている。
【００８９】
また、ティースＴ５には、ティース４１に近い順に、第二の出力巻線２２、第三の出力巻線２３、第一の励磁巻線２４、第二の励磁巻線２５、第一の出力巻線２１が順に巻回されている。また、ティースＴ６には、ティース４１に近い順に、第一の出力巻線２１、第二の励磁巻線２５、第一の励磁巻線２４、第三の出力巻線２３、第二の出力巻線２２が順に巻回されている。
【００９０】
また、ティースＴ７には、ティース４１に近い順に、第一の出力巻線２１、第二の出力巻線２２、第三の出力巻線２３、第一の励磁巻線２４、第二の励磁巻線２５が順に巻回されている。また、ティースＴ８には、ティース４１に近い順に、第二の励磁巻線２５、第一の励磁巻線２４、第三の出力巻線２３、第二の出力巻線２２、第一の出力巻線２１が順に巻回されている。
【００９１】
また、ティースＴ９には、ティース４１に近い順に、第二の励磁巻線２５、第一の出力巻線２１、第二の出力巻線２２、第三の出力巻線２３、第一の励磁巻線２４が順に巻回されている。また、ティースＴ１０には、ティース４１に近い順に、第一の励磁巻線２４、第三の出力巻線２３、第二の出力巻線２２、第一の出力巻線２１、第二の励磁巻線２５が順に巻回されている。
【００９２】
また、ティースＴ１１には、ティース４１に近い順に、第一の励磁巻線２４、第二の励磁巻線２５、第一の出力巻線２１、第二の出力巻線２２、第三の出力巻線２３が順に巻回されている。また、ティースＴ１２には、ティース４１に近い順に、第三の出力巻線２３、第二の出力巻線２２、第一の出力巻線２１、第二の励磁巻線２５、第一の励磁巻線２４が順に巻回されている。
【００９３】
この発明の実施の形態４では、３相の出力巻線２１〜２３を周方向に並べて巻回するので、固定子４０と回転子３０との間のギャップから第一の出力巻線２１、第二の出力巻線２２および第三の出力巻線２３までの距離が互いに同等となる。そのため、それぞれの出力巻線に鎖交する磁束が同等、すなわち出力信号の振幅が同等となるので、検出精度を向上させることができる。
【００９４】
図１５は、この発明の実施の形態４に係る回転角度検出装置のレゾルバにおけるティース番号と巻線巻回順序との関係を示す説明図である。図１５では、２相の励磁巻線２４、２５および３相の出力巻線２１〜２３を、固定子４０のティースＴ１〜Ｔ１２に巻回する順序を示している。図１５において、固定子４０のティースＴ１〜Ｔ１２に巻回する順序は、ティース４１に近い順に１、２、３、４、５としている。
【００９５】
この発明の実施の形態４によれば、ティース毎に巻線を巻回する順序を変更することで、２相の励磁巻線２４、２５の全長と３相の出力巻線２１〜２３の全長とがそれぞれ同等となるため、巻線の電気抵抗も同等となり、回転角度の検出精度をより一層向上させることができる。
【００９６】
なお、上記実施の形態４において、巻線を巻回する順序はこの限りではなく、２相の励磁巻線２４、２５の全長と３相の出力巻線２１〜２３の全長とがそれぞれ同等となるように、つまりそれぞれの巻回順序の合計が等しくなるように、ティース毎に巻線を巻回する順序を変更することで、同様の効果を得ることができる。
【００９７】
実施の形態５．
図１６は、この発明の実施の形態５に係る回転角度検出装置を示すブロック図である。また、図１７は、この発明の実施の形態５に係る回転角度検出装置のレゾルバを示す正面図である。
【００９８】
図１６、１７において、固定子４０のティース４１には、２相の励磁巻線２４、２５と、それぞれ電気角１２０°の位相差を有する３相の出力巻線２１〜２３とからなるコイル５０が巻回されている。また、レゾルバ２０の延出部２６には、端子２７が８つ設けられており、ティース４１に巻回された励磁巻線および出力巻線と電気的に接続されている。
【００９９】
ここで、第一の励磁巻線２４および第二の励磁巻線２５の両端と電気的に接続された端子２７を、それぞれ第一の励磁巻線２４の正端子Ｒａ＋、第一の励磁巻線２４の負端子Ｒａ−、第二の励磁巻線２５の正端子Ｒｂ＋、第二の励磁巻線２５の負端子Ｒｂ−とする。
【０１００】
第一の励磁巻線２４は、それぞれ正端子Ｒａ＋および負端子Ｒａ−を介して第一の励磁回路８１と電気的に接続されている。また、第二の励磁巻線２５は、それぞれ正端子Ｒｂ＋および負端子Ｒｂ−を介して第二の励磁回路８２と電気的に接続されている。第一の励磁回路８１および第二の励磁回路８２は、それぞれ第一の励磁巻線２４および第二の励磁巻線２５に交流の電圧を与える。
【０１０１】
また、第一の出力巻線２１、第二の出力巻線２２および第三の出力巻線２３は、それぞれ一端が互いに電気的に接続されて中性点を構成しており、この中性点と電気的に接続された端子２７を中性点端子Ｄとする。また、第一の出力巻線２１、第二の出力巻線２２および第三の出力巻線２３の他端が接続された端子２７をそれぞれ第一の出力巻線２１の正端子Ｓａ＋、第二の出力巻線２２の正端子Ｓｂ＋、第三の出力巻線２３の正端子Ｓｃ＋とする。
【０１０２】
第一の出力巻線２１、第二の出力巻線２２および第三の出力巻線２３は、それぞれ中性点端子Ｄ、および正端子Ｓａ＋、Ｓｂ＋、Ｓｃを介して角度算出器１０と電気的に接続されている。角度算出器１０は、３相の出力巻線２１〜２３に発生する出力電圧から、回転子３０の回転角度θを算出して出力する。
【０１０３】
ここで、冗長化のためにレゾルバを２つ用いた場合や、１つのレゾルバに励磁巻線と２相の出力巻線とからなる２系統の巻線を巻回する場合の端子数が１２個であるのに対して、この発明の実施の形態５では、端子数を８個にすることができるので、端子２７と角度算出器１０との配線が容易で、かつ小型化を実現することができる。
【０１０４】
図１８は、この発明の実施の形態５に係る回転角度検出装置のレゾルバにおける３相の出力巻線の出力電圧を示すベクトル図である。図１８では、便宜的に端子を示している。図１８において、この発明の実施の形態５によるレゾルバ２０では、３相の出力巻線２１〜２３は、それぞれ電気角１２０°の位相差を有するので、これら３相の出力巻線２１〜２３による出力電圧をＶSa、ＶSb、ＶScとすると、次式（８）が成り立つ。
【０１０５】
【数９】
2017115414.tif 000011
【０１０６】
この発明の実施の形態５では、中性点端子Ｄと第一の出力巻線２１の正端子Ｓａ＋とから、第一の出力巻線２１の出力電圧ＶSaを検知することができる。また、中性点端子Ｄと第二の出力巻線２２の正端子Ｓｂ＋とから、第二の出力巻線２３の出力電圧ＶSbを検知することができる。また、中性点端子Ｄと第三の出力巻線２３の正端子Ｓｃ＋とから、第三の出力巻線２３の出力電圧ＶScを検知することができる。
【０１０７】
さらに、第一の出力巻線２１の正端子Ｓａ＋と第二の出力巻線２２の正端子Ｓｂ＋とから、ＶSa−ＶSbを検知することができる。また、第二の出力巻線２２の正端子Ｓｂ＋と第三の出力巻線２３の正端子Ｓｃ＋とから、ＶSb−ＶScを検知することができる。また、第三の出力巻線２３の正端子Ｓｃ＋と第一の出力巻線２１の正端子Ｓａ＋とから、ＶSc−ＶSaを検知することができる。
【０１０８】
ここで、ＶSa、ＶSb、ＶScは、上記式（２）〜（４）で表される。この発明の実施の形態５によるレゾルバ２０では、３相の出力巻線２１〜２３は、それぞれ電気角１２０°の位相差αを有するので、ＶSb−ＶSc、ＶSc−ＶSa、ＶSa−ＶSbは、それぞれ次式（９）〜（１１）で表わされる。
【０１０９】
【数１０】
2017115414.tif 000012
【０１１０】
【数１１】
2017115414.tif 000013
【０１１１】
【数１２】
2017115414.tif 000014
【０１１２】
このように、この発明の実施の形態５では、３相の出力巻線２１〜２３の出力電圧を、それぞれ２通りの出力端子を選択することで検知することができる。
【０１１３】
図１９は、この発明の実施の形態５に係る回転角度検出装置のレゾルバにおいて、第一の出力巻線の正端子が断線した場合の出力巻線の出力電圧を示すベクトル図である。図１９では、３相の出力巻線２１〜２３のうち、第一の出力巻線２１の正端子Ｓａ＋と角度算出器１０の間で断線が発生したときの電圧ベクトル図を示している。
【０１１４】
図１９において、第一の出力巻線２１の正端子Ｓａ＋と角度算出器１０との間で断線が発生すると、第一の出力巻線２１の正端子Ｓａ＋からの出力電圧を検知することができなくなるが、中性点端子Ｄと第二の出力巻線２２の正端子Ｓｂ＋とから、第二の出力巻線２２の出力電圧ＶSbを検知することができる。
【０１１５】
また、中性点端子Ｄと第三の出力巻線２３の正端子Ｓｃ＋とから、第三の出力巻線２３の出力電圧ＶScを検知することができる。また、第二の出力巻線２２の正端子Ｓｂ＋と第三の出力巻線２３の正端子Ｓｃ＋とから、ＶSb−ＶScを検知することができる。したがって、上記式（５）〜（７）により、正常時と同様に回転子３０の回転角度θを検出することができる。
【０１１６】
図２０は、この発明の実施の形態５に係る回転角度検出装置のレゾルバの回転子の回転角度を算出するために必要な出力電圧の組み合わせを示す説明図である。図２０では、３相の出力巻線２１〜２３の正端子Ｓａ＋、Ｓｂ＋、Ｓｃ＋および中性点端子Ｄのうち何れかが断線した場合に、回転子３０の回転角度θを算出するために必要な出力電圧の組合せを示している。
【０１１７】
図２０において、３相の出力巻線２１〜２３の正端子Ｓａ＋、Ｓｂ＋、Ｓｃ＋および中性点端子Ｄが断線する場合、それぞれに対して回転子３０の回転角度θの算出方法は、３通りずつある。そのため、回転子３０の回転角度θの算出方法は、合計で１２通りとなる。
【０１１８】
この発明の実施の形態５では、振幅や構成が同一の励磁巻線を２相有しているので、何れか一方の励磁巻線に断線が発生しても、レゾルバ２０を励磁し、正常時と同様に回転子３０の回転角度θを算出することができる。
【０１１９】
さらに、互いに電気角１２０°の位相差を設けて３相の出力巻線２１〜２３を配置し、これらの一端を互いに電気的に接続して中性点を構成しており、この中性点端子Ｄと、３相の出力巻線２１〜２３の正端子Ｓａ＋、Ｓｂ＋、Ｓｃ＋とを角度算出器１０に接続している。そのため、回転子３０の回転角度θの求め方が全部で１２通りあり、出力巻線に断線が発生しても、正常時と同様に回転子３０の回転角度θを算出することができる。
【０１２０】
図２１は、この発明の実施の形態５に係る回転角度検出装置のレゾルバの延出部に設けられた端子間で起こり得る短絡を示す説明図である。図２１では、それぞれの短絡ケースには、便宜的に短絡ケース番号を振っている。図２１において、短絡ケースは全部で２１通りあることがわかる。
【０１２１】
なお、任意の１相の出力巻線の正端子と他の任意の端子とが短絡するケースは、３相の出力巻線２１〜２３で等価であるため、ここでは、第三の出力巻線２３の正端子Ｓｃ＋については省略し、第一の出力巻線２１の正端子Ｓａ＋、第二の出力巻線２２の正端子Ｓｂ＋について示している。
【０１２２】
ここで、正常時と図２１に示した２１通りの短絡ケースとにおいて、図２０に示した１２通りの求め方で回転子３０の回転角度θを求めた場合の角度誤差を、図２２に示す。図２２は、この発明の実施の形態５に係る回転角度検出装置のレゾルバの端子間で短絡が起きた場合の回転子の回転角度を、１２通りの求め方で算出したときの角度誤差を示す説明図である。
【０１２３】
図２２において、角度誤差δは、出力電圧から角度算出器１０で求めた回転子３０の回転角度をθresolver、真の回転子３０の回転角度をθとすると、次式（１２）で表わされる。
【０１２４】
【数１３】
2017115414.tif 000015
【０１２５】
なお、角度誤差δは、真の回転子３０の回転角度θに応じて脈動するが、図２２には、それぞれの振幅を、短絡なしで、かつ正常時のＶSbとＶScとから求めた値、すなわち１．０で規格化して示している。
【０１２６】
この発明の実施の形態５によれば、レゾルバ２０の延出部２６に設けられた８つの端子間で短絡が起きた場合であっても、正常時と同様に回転子３０の回転角度θを算出することができる。
【０１２７】
実施の形態６．
上記実施の形態５において、図２２では、レゾルバ２０の延出部２６に設けられた８つの端子間で起こり得ると考えられる全２１通りの短絡ケースについて、回転子３０の回転角度θを全１２通りの求め方で算出したときの角度誤差を示した。図２２によると、正常時、短絡発生時の両方に共通して、角度誤差は３通りの求め方で同じ値となり、全部で４通りの値となっている。
【０１２８】
つまり、第一の出力巻線２１が断線した場合でも、回転子３０の回転角度θを算出可能である、中性点端子Ｄと第二の出力巻線２２の正端子Ｓｂ＋とから検出できる第二の出力巻線２２の出力電圧ＶSb、中性点端子Ｄと第三の出力巻線２３の正端子Ｓｃ＋とから検出できる第三の出力巻線２３の出力電圧ＶSc、または第二の出力巻線２２の正端子Ｓｂ＋と第三の出力巻線２３の正端子Ｓｃ＋とから検出できるＶSb−ＶScに基づいて算出される３通りの回転子３０の回転角度θは同等である。
【０１２９】
同様に、第二の出力巻線２２が断線した場合でも、回転子３０の回転角度θを算出可能である、中性点端子Ｄと第一の出力巻線２１の正端子Ｓａ＋とから検出できる第一の出力巻線２１の出力電圧ＶSa、中性点端子Ｄと第三の出力巻線２３の正端子Ｓｃ＋とから検出できる第三の出力巻線２３の出力電圧ＶSc、または第三の出力巻線２３の正端子Ｓｃ＋と第一の出力巻線２１の正端子Ｓａ＋とから検出できるＶSc−ＶSaに基づいて算出される３通りの回転子３０の回転角度θは同等である。
【０１３０】
同様に、第三の出力巻線２３が断線した場合でも、回転子３０の回転角度θを算出可能である、中性点端子Ｄと第一の出力巻線２１の正端子Ｓａ＋とから検出できる第一の出力巻線２１の出力電圧ＶSa、中性点端子Ｄと第二の出力巻線２２の正端子Ｓｂ＋とから検出できる第二の出力巻線２２の出力電圧ＶSb、または第一の出力巻線２１の正端子Ｓａ＋と第二の出力巻線２２の正端子Ｓｂ＋とから検出できるＶSa−ＶSbに基づいて算出される３通りの回転子３０の回転角度θは同等である。
【０１３１】
同様に、中性点端子Ｄが断線した場合でも、回転子３０の回転角度θを算出可能である、第一の出力巻線２１の正端子Ｓａ＋と第二の出力巻線２２の正端子Ｓｂ＋とから検出できるＶSa−ＶSb、第二の出力巻線２２の正端子Ｓｂ＋と第三の出力巻線２３の正端子Ｓｃ＋とから検出できるＶSb−ＶSc、第三の出力巻線２３の正端子Ｓｃ＋と第一の出力巻線２１の正端子Ｓａ＋とから検出できるＶSc−ＶSaに基づいて算出される３通りの回転子３０の回転角度θは同等である。
【０１３２】
また、短絡ケース毎に角度誤差最小値を比較すると、短絡ケース１〜１８では全て０．７となっているのに対し、短絡ケース１９〜２１では何れも２００以上となっている。つまり、３相の出力巻線２１〜２３の正端子Ｓａ＋、Ｓｂ＋、Ｓｃ＋および中性点端子Ｄのうちの任意の２つの端子間で短絡が起きると、角度誤差が著しく大きくなることがわかる。
【０１３３】
図２３は、この発明の実施の形態６に係る回転角度検出装置のレゾルバを示す正面図である。図２３において、レゾルバ２０の延出部２６には、左から第一の励磁巻線２４の正端子Ｒａ＋、第一の出力巻線２１の正端子Ｓａ＋、第一の励磁巻線２４の負端子Ｒａ−、第二の出力巻線２２の正端子Ｓｂ＋、第二の励磁巻線２５の正端子Ｒｂ＋、第三の出力巻線２３の正端子Ｓｃ＋、第二の励磁巻線２５の負端子Ｒｂ−、中性点端子Ｄの順に８つの端子が配置されている。
【０１３４】
この発明の実施の形態６によれば、出力巻線の端子同士、すなわち、３相の出力巻線２１〜２３の正端子Ｓａ＋、Ｓｂ＋、Ｓｃ＋および中性点端子Ｄのうちの任意の２つの端子間で短絡が起きるのを回避することができる。そのため、レゾルバ２０の延出部２６に設けられた隣接する２つの端子間で短絡が起きた場合であっても、正常時と同等の精度で回転子３０の回転角度θを算出することができる。
【０１３５】
なお、上記実施の形態６において、端子の配置順はこの限りではなく、３相の出力巻線２１〜２３の正端子Ｓａ＋、Ｓｂ＋、Ｓｃ＋と中性点端子Ｄとが隣接しない配置であれば、同様の効果を得ることができる。
【図１】
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【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】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【国際調査報告】
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