(57)【要約】【課題】  高い分解能の角度変位にも対応できる位相式レゾルバを提供すること。【解決手段】  算出器１６が、検出信号ゼロクロス点Ｘにおける相差Ｍ（Ｘ）から算出された角度θ（Ｘ）、前回の前記検出信号ゼロクロス点Ｘ−１における位相差Ｍ（Ｘ−１）から算出された角度θ（Ｘ−１）に基づいて、角度θ（Ｘ）における速度Ｖ（Ｘ）を求め、速度Ｖ（Ｘ）に基づいて、次回の検出信号ゼロクロス点Ｘ＋１における推定角度θ´（Ｘ＋１）を算出し、推定角度θ´（Ｘ＋１）と角度θ（Ｘ）との差を、所定の最小検出角度θＬＳＢに分割し、角度θ（Ｘ）以後、推定角度θ´（Ｘ＋１）以前の範囲においては、最小検出角度θＬＳＢに基づくリアルタイム角度出力を出力すること、を特徴とする。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
励磁信号が入力する励磁コイルと、検出信号を出力する検出コイルと、前記励磁コイルの励磁信号ゼロクロス点と前記検出信号の検出信号ゼロクロス点との位相差に基づいて、角度変位を算出する制御手段と、を有する位相差式レゾルバにおいて、
前記制御手段が、
前記検出信号ゼロクロス点Ｘにおける位相差Ｍ（Ｘ）から算出された角度θ（Ｘ）、前回の前記検出信号ゼロクロス点Ｘ−１における位相差Ｍ（Ｘ−１）から算出された角度θ（Ｘ−１）に基づいて、前記角度θ（Ｘ）における速度Ｖ（Ｘ）を求め、
前記速度Ｖ（Ｘ）に基づいて、次回の前記検出信号ゼロクロス点Ｘ＋１における推定角度θ（Ｘ＋１）を算出し、
前記推定角度θ（Ｘ＋１）と前記角度θ（Ｘ）との差を、所定の最小検出角度θＬＳＢに分割し、
前記角度θ（Ｘ）以後、前記推定角度θ（Ｘ＋１）以前の範囲においては、最小検出角度θＬＳＢに基づくリアルタイム角度出力を出力すること、
を特徴とする位相差式レゾルバ。
【請求項２】
請求項１に記載する位相差式レゾルバにおいて、
所定時間ＴθＬＸ＝θＬＳＢ／Ｖ（Ｘ）経過毎に、前記リアルタイム角度出力を出力すること、
を特徴とする位相差式レゾルバ。
【請求項３】
請求項２に記載する位相差式レゾルバにおいて、
前記リアルタイム信号が、θ（Ｘ）にθＬＳＢを加算または減算した角度であること、
を特徴とする位相差式レゾルバ。
【請求項４】
請求項１に記載する位相差式レゾルバにおいて、
前記リアルタイム信号として、任意に定めた時間が経過する毎に、そのタイミングにおける推定角度を算出して、前記推定角度を出力すること、
を特徴とする位相差式レゾルバ。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４に記載する位相差式レゾルバのいずれか１つにおいて、
前記速度Ｖ（Ｘ）を求めるのに、直前の複数のゼロクロス点における速度を求め、それらの平均値を前記速度Ｖ（Ｘ）とすることを特徴とする位相差式レゾルバ。
【請求項６】
請求項５に記載する位相差式レゾルバにおいて、
前記直前の複数のゼロクロス点の数が、４個または８個であることを特徴とする位相差式レゾルバ。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６に記載する位相差式レゾルバのいずれか１つにおいて、
前記推定角度θ（Ｘ＋１）と、前記励磁信号ゼロクロス点Ｘ＋１における位相差Ｍ（Ｘ＋１）から算出された角度θ（Ｘ＋１）とに誤差がある場合に、次回の前記励磁信号ゼロクロス点Ｘ＋１における速度Ｖ（Ｘ＋１）を算出するときに、前記誤差に基づく補正を行うことを特徴とする位相差式レゾルバ。
【請求項８】
請求項１乃至請求項３、請求項５、６に記載する位相差式レゾルバのいずれか１つにおいて、
前記最小検出角度θＬＳＢの加減算を行う間隔が、前記制御手段の基準クロックの整数倍であること、
を特徴とする位相差式レゾルバ。
【請求項９】
請求項８に記載する位相差式レゾルバにおいて、
前記誤差を前記基準クロックで除算した値に応じた回数分、前記最小検出角度θＬＳＢを加算する間隔を、前記基準クロック１周期分延ばすこと、
を特徴とする位相差式レゾルバ。
【請求項１０】
請求項８または請求項９に記載する位相差式レゾルバにおいて、
前記所定時間ＴθＬＸを出力するために、複数のパルス列を出力することを特徴とする位相差式レゾルバ。
【請求項１１】
請求項１乃至請求項１０に記載する位相差式レゾルバのいずれか１つにおいて、
前記推定角度θ（Ｘ＋１）と、前記励磁信号ゼロクロス時間Ｘにおける位相差Ｍ（Ｘ）から算出された角度θ（Ｘ）との差が所定値以下の場合は、現在の角度算出を行わないことを特徴とする位相差式レゾルバ。
【請求項１２】
励磁信号が入力する励磁コイルと、検出信号が出力する検出コイルと、前記励磁信号と前記検出信号との位相差に基づいて、角度変位を算出する制御手段と、を有する位相差式レゾルバにおいて、
前記制御手段が、
時間Ｔにおける前記励磁信号の値から励磁信号角度θＡを算出し、時間Ｔにおける前記検出信号の値から検出信号角度θＢを算出し、前記励磁信号角度θＡと前記検出信号角度θＢとの差に基づいて、現在の角度を推定することを特徴とする位相差式レゾルバ。
【請求項１３】
請求項１２に記載する位相差式レゾルバにおいて、
前記検出信号角度θＢを算出するときに、正弦波１周期を所定数で分割し、分割した途中の値を、経過時間により補正することを特徴とする位相差式レゾルバ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、励磁信号が入力する励磁コイルと、検出信号が出力する検出コイルと、前記励磁信号と前記検出信号との位相差に基づいて、角度変位を算出する制御手段と、を有する位相差式レゾルバに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ハイブリッド自動車や電気自動車において、高出力のブラシレスモータが使用されている。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位置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り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。特に、自動車においては、コギングがドライバビリティを悪くするので、コギングを減少させることが要望されているため、通電切替を正確に行いたいという要望が強い。
自動車のモータ軸の位置検出には、耐高温性、耐ノイズ性、耐振動性、耐高湿性等の機能を満足するために、レゾルバが使用されている。レゾルバは、モータの内部に組み込まれて、モータのロータ軸に直接取り付けられている。
【０００３】
例えば、特許文献１のレゾルバでは、正弦波及び余弦波で、高周波を振幅変調して、振幅変調された高周波を、励磁信号として励磁コイルに入力している。これにより、励磁コイルの巻線数を減少できる効果を奏する。ここで、正弦波、余弦波、及び高周波は、アナログ波を使用している。
そして、励磁コイルに入力した励磁信号のゼロクロス点と、サーチコイルからの検出信号のゼロクロス点との位相差に基づいて、制御装置が角度変位を算出している。
【０００４】
【特許文献１】特許第3047231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、従来の位相差式レゾルバには、次のような問題があった。
すなわち、励磁信号が入力する励磁コイルと、検出信号が出力する検出コイルと、前記励磁コイルの励磁信号ゼロクロス点と前記検出信号の検出信号ゼロクロス点との位相差に基づいて、角度変位を算出しているため、励磁信号の周期でしか角度変位を検出できず、さらに高い分解能を必要とする場合には、適応できない問題があった。
例えば、７．２ｋＨｚの励磁信号を使用している場合を仮定する。この場合、モータ回転数が３０００ｒｐｍのときには、角速度は１８０００度／秒であり、７．２ｋＨｚでは、検出できる最小角度は、１８０００度／７２００＝２．５度でしかない。
【０００６】
そこで、本発明は上記した問題点を解決するためになされたものであり、高い分解能の角度変位にも対応できる位相式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】
上記問題点を解決するためになされた本発明に係る位相式レゾルバは、次の構成を有している。
（１）励磁信号が入力する励磁コイルと、検出信号を出力する検出コイルと、前記励磁コイルの励磁信号ゼロクロス点と前記検出信号の検出信号ゼロクロス点との位相差に基づいて、角度変位を算出する制御手段と、を有する位相差式レゾルバであって、制御手段が、検出信号ゼロクロス点Ｘにおける位相差Ｍ（Ｘ）から算出された角度θ（Ｘ）、前回の検出信号ゼロクロス点Ｘ−１における位相差Ｍ（Ｘ−１）から算出された角度θ（Ｘ−１）に基づいて、角度θ（Ｘ）における速度Ｖ（Ｘ）を求め、速度Ｖ（Ｘ）に基づいて、次回の検出信号ゼロクロス点Ｘ＋１における推定角度θ（Ｘ＋１）を算出し、推定角度θ（Ｘ＋１）と角度θ（Ｘ）との差を、所定の最小検出角度θＬＳＢに分割し、角度θ（Ｘ）以後、推定角度θ（Ｘ＋１）以前の範囲においては、最小検出角度θＬＳＢに基づくリアルタイム角度出力を出力すること、を特徴とする。
（２）（１）に記載する位相差式レゾルバにおいて、所定時間ＴθＬＸ＝θＬＳＢ／Ｖ（Ｘ）経過毎に、前記リアルタイム角度出力を出力すること、を特徴とする。
（３）（２）に記載する位相差式レゾルバにおいて、前記リアルタイム信号が、θ（Ｘ）にθＬＳＢを加算または減算した角度であること、を特徴とする。
【０００８】
（４）（１）に記載する位相差式レゾルバにおいて、前記リアルタイム信号として、任意に定めた時間が経過する毎に、そのタイミングにおける推定角度を算出して、前記推定角度を出力すること、を特徴とする。
（５）（１）乃至請求項（４）に記載する位相差式レゾルバのいずれか１つにおいて、前記速度Ｖ（Ｘ）を求めるのに、直前の複数のゼロクロス点における速度を求め、それらの平均値を前記速度Ｖ（Ｘ）とすることを特徴とする。
（６）（５）に記載する位相差式レゾルバにおいて、前記直前の複数のゼロクロス点の数が、４個または８個であることを特徴とする。
【０００９】
（７）（１）乃至（６）に記載する位相差式レゾルバのいずれか１つにおいて、前記推定角度θ（Ｘ＋１）と、前記励磁信号ゼロクロス点Ｘ＋１における位相差Ｍ（Ｘ＋１）から算出された角度θ（Ｘ＋１）とに誤差がある場合に、次回の前記励磁信号ゼロクロス点Ｘ＋１における速度Ｖ（Ｘ＋１）を算出するときに、前記誤差に基づく補正を行うことを特徴とする。
（８）（１）乃至（３）、（５）、（６）に記載する位相差式レゾルバのいずれか１つにおいて、前記最小検出角度θＬＳＢの加減算を行う間隔が、前記制御手段の基準クロックの整数倍であること、を特徴とする。
【００１０】
（９）（８）に記載する位相差式レゾルバにおいて、前記誤差を前記基準クロックで除算した値に応じた回数分、前記最小検出角度θＬＳＢを加算する間隔を、前記基準クロック１周期分延ばすこと、を特徴とする。
（１０）（８）または（９）に記載する位相差式レゾルバにおいて、前記所定時間ＴθＬＸを出力するために、複数のパルス列を出力することを特徴とする。
（１１）（１）乃至（１０）に記載する位相差式レゾルバのいずれか１つにおいて、前記推定角度θ（Ｘ＋１）と、前記励磁信号ゼロクロス時間Ｘにおける位相差Ｍ（Ｘ）から算出された角度θ（Ｘ）との差が所定値以下の場合は、現在の角度算出を行わないことを特徴とする。
【００１１】
（１２）励磁信号が入力する励磁コイルと、検出信号が出力する検出コイルと、前記励磁信号と前記検出信号との位相差に基づいて、角度変位を算出する制御手段と、を有する位相差式レゾルバであって、制御手段が、時間Ｔにおける前記励磁信号の値から励磁信号角度θＡを算出し、時間Ｔにおける前記検出信号の値から検出信号角度θＢを算出し、前記励磁信号角度θＡと前記検出信号角度θＢとの差に基づいて、現在の角度を推定することを特徴とする。
（１３）（１２）に記載する位相差式レゾルバにおいて、前記検出信号角度θＢを算出するときに、正弦波１周期を所定数で分割し、分割した途中の値を、経過時間により補正することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
次に、上記構成を有する本発明の位相差式レゾルバの作用及び効果について説明する。
（１）励磁信号が入力する励磁コイルと、検出信号を出力する検出コイルと、前記励磁コイルの励磁信号ゼロクロス点と前記検出信号の検出信号ゼロクロス点との位相差に基づいて、角度変位を算出する制御手段と、を有する位相差式レゾルバであって、制御手段が、検出信号ゼロクロス点Ｘにおける位相差Ｍ（Ｘ）から算出された角度θ（Ｘ）、前回の検出信号ゼロクロス点Ｘ−１における位相差Ｍ（Ｘ−１）から算出された角度θ（Ｘ−１）に基づいて、角度θ（Ｘ）における速度Ｖ（Ｘ）を求め、速度Ｖ（Ｘ）に基づいて、次回の検出信号ゼロクロス点Ｘ＋１における推定角度θ（Ｘ＋１）を算出し、推定角度θ（Ｘ＋１）と角度θ（Ｘ）との差を、所定の最小検出角度θＬＳＢに分割し、角度θ（Ｘ）以後、推定角度θ（Ｘ＋１）以前の範囲においては、最小検出角度θＬＳＢに基づくリアルタイム角度出力を出力すること、を特徴とするので、直前の角度変化率である速度に基づいて、次のゼロクロス点までの角度変位を、短い経過時間毎に、出力できるため、高い分解能を必要とする場合にもリアルタイムで対応することができる。
本発明では、例えば、最小検出角度θＬＳＢ＝０．０８７９度を用いれば、ゼロクロス点のみによる場合の分解能２．５度（モータ回転数が３０００ｒｐｍのとき）と比較して、２．５／０．０８７９＝約２８倍の分解能を得ることができる。
【００１３】
（２）（１）に記載する位相差式レゾルバにおいて、所定時間ＴθＬＸ＝θＬＳＢ／Ｖ（Ｘ）経過毎に、前記リアルタイム角度出力を出力すること、を特徴とするので、最小検出角度θＬＳＢ分、角度が変化する毎に、リアルタイム信号が出力されるため、角度変化をリアルタイムで検出することができる。
（３）（２）に記載する位相差式レゾルバにおいて、前記リアルタイム信号が、θ（Ｘ）にθＬＳＢを加算または減算した角度であること、を特徴とするので、最小検出角度θＬＳＢが変化する毎に、そのときの推定角度を検出することができる。ここで、モータが正転しているときには、加算され、モータが逆転しているときには、減算される。
【００１４】
（４）（１）に記載する位相差式レゾルバにおいて、前記リアルタイム信号として、任意に定めた時間が経過する毎に、そのタイミングにおける推定角度を算出して、前記推定角度を出力すること、を特徴とするので、常に一定時間間隔で最新の角度を検出することができる。
（５）（１）乃至請求項（４）に記載する位相差式レゾルバのいずれか１つにおいて、前記速度Ｖ（Ｘ）を求めるのに、直前の複数のゼロクロス点における速度を求め、それらの平均値を前記速度Ｖ（Ｘ）とすることを特徴とするので、速度が大きく変化しているときに、リアルタイムで出力する推定角度の精度を高くすることができる。
（６）（５）に記載する位相差式レゾルバにおいて、前記直前の複数のゼロクロス点の数が、４個または８個であることを特徴とするので、ビットでの計算がしやすく、プログラムをシンプルにできる。ここで、１０個以上とすると、モータの回転角度検出に使用したときに次のような問題が懸念される。
すなわち、モータが１００００ｒｐｍ以上の回転数で回転しているときに、急速な減速が行われた場合に、１０個以上とると、誤差が１θＬＳＢを越えることが懸念され、急速に変化している速度Ｖ（Ｘ）の推定値を、精度よく推定できないからである。
【００１５】
（７）（１）乃至（６）に記載する位相差式レゾルバのいずれか１つにおいて、前記推定角度θ（Ｘ＋１）と、前記励磁信号ゼロクロス点Ｘ＋１における位相差Ｍ（Ｘ＋１）から算出された角度θ（Ｘ＋１）とに誤差がある場合に、次回の前記励磁信号ゼロクロス点Ｘ＋１における速度Ｖ（Ｘ＋１）を算出するときに、前記誤差に基づく補正を行うことを特徴とするので、角度変化率が急に変わった場合でも、次の角度変位予測に対して、迅速に補正を行うことができる。
（８）（１）乃至（３）、（５）、（６）に記載する位相差式レゾルバのいずれか１つにおいて、前記最小検出角度θＬＳＢの加減算を行う間隔が、前記制御手段の基準クロックの整数倍であること、を特徴とするので、所定時間ＴθＬＸを基本クロックで除したときの余りの積算が誤差となるため、容易に誤差を算出できる。
【００１６】
（９）（８）に記載する位相差式レゾルバにおいて、前記誤差を前記基準クロックで除算した値に応じた回数分、前記最小検出角度θＬＳＢを加算する間隔を、前記基準クロック１周期分延ばすこと、を特徴とするので、発生した誤差を修正するときに、急激に修正するのではなく、時間をかけてバランスを確保しながら、誤差の修正を行うことができる。
（１０）（８）または（９）に記載する位相差式レゾルバにおいて、前記所定時間ＴθＬＸを出力するために、複数のパルス列を出力することを特徴とするので、位相差式レゾルバの出力を容易に出すことができる。
（１１）（１）乃至（１０）に記載する位相差式レゾルバのいずれか１つにおいて、前記推定角度θ（Ｘ＋１）と、前記励磁信号ゼロクロス時間Ｘにおける位相差Ｍ（Ｘ）から算出された角度θ（Ｘ）との差が所定値以下の場合は、現在の角度算出を行わないことを特徴とするので、低回転時においても、逆回転であると誤判断することがない。
【００１７】
（１２）励磁信号が入力する励磁コイルと、検出信号が出力する検出コイルと、前記励磁コイルの励磁信号ゼロクロスと前記検出信号の検出信号ゼロクロスとの位相差に基づいて、角度変位を算出する制御手段と、を有する位相差式レゾルバにおいて、制御手段が、時間Ｔにおける励磁信号の値から励磁信号角度θＡを算出し、時間Ｔにおける検出信号の値から検出信号角度θＢを算出し、励磁信号角度θＡと検出信号角度θＢとの差に基づいて、現在の角度を推定することを特徴とするので、ゼロクロス点に限定されることなく、任意の時間において、角度変位を推定することができる。
（１３）（１２）に記載する位相差式レゾルバにおいて、前記検出信号角度θＢを算出するときに、正弦波１周期を所定数で分割し、分割した途中の値を、経過時間により補正すること、を特徴とするので、単純な計算で角度変位を算出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】位相差レゾルバの構成を示すブロック図である。
【図２】角度を推定する算出方法のアルゴリズムを示す図である。
【図３】位相差レゾルバにおける信号を示す図である。
【図４】ゼロクロス検出タイミングの途中で、角度を推定する方法を示す第１説明図である。
【図５】ゼロクロス検出タイミングの途中で、角度を推定する方法を示す第２説明図である。
【図６】図３から時間経過して、図３における推定ゼロクロス点Ｘ＋１が、実測値ゼロクロス点Ｘとなった状態を示す図である。
【図７】誤差βを修正する具体的方法を示す図である。
【図８】誤差βを修正する実施例を示す図である。
【図９】誤差βを修正する別の実施例を示す図である。
【図１０】リアルタイム信号Ｓを出力するためのパルス信号を示す図である。
【図１１】リアルタイム信号Ｓを出力するための別のパルス信号を示す図である。
【図１２】角度推定を行わない場合の説明図である。
【図１３】励磁信号のうちの正弦波Ｒ１＝αｓｉｎωｔと、検出信号Ｋ＝αβｓｉｎ（ωｔ＋γｔ）を示す図である。
【図１４】第１の補正方法を示す図である。
【図１５】第２の補正方法を示す図である。
【図１６】第３実施例の速度Ｖ（Ｘ）計算方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の位相差式レゾルバを具体化した第１実施形態について図面に基づいて詳細に説明する。図１に示すように、位相式レゾルバは、大きくセンサ部２と、制御部１とに分かれている。
第１励磁信号である７．２ｋＨｚの正弦波Ｒ１（Ａｓｉｎωｔ）を発生させる正弦波発生回路１１が、レゾルバステータの第１励磁コイル２１に接続している。また、第２励磁信号である７．２ｋＨｚの余弦波Ｒ２（Ａｃｏｓωｔ）を発生させる余弦波発生回路１２が、レゾルバステータの第２励磁コイル２２に接続している。
正弦波と余弦波とは、振幅が同じで、位相が９０度ずれている。
検出コイル２３では、出力信号ＫであるＡＢｓｉｎ（ωｔ＋θ）が誘起電流として発生する。出力信号Ｋは、ロータリィトランスコイル２４，２５を介して、ステータ側に設けられたコンパレータ１４に入力される。一方、正弦波発生回路１１から正弦波（Ａｓｉｎωｔ）がコンパレータ１３に入力される。
【００２０】
次に、上記構成を有するレゾルバの作用について説明する。図３に、レゾルバにおける信号を示す。横軸は時間軸である。
第１励磁コイル２１に、正弦波Ｒ１（Ａｓｉｎωｔ）が励磁され、第２励磁コイル２２に、余弦波Ｒ２が励磁されることにより、レゾルバロータの検出コイル２３には、出力信号ＫであるＡＢｓｉｎ（ωｔ＋θ）が誘起電流として発生する。正弦波Ｒ１と出力信号Ｋとの関係を図３の上段に示す。
出力信号Ｋは、ロータリィトランスコイル２４，２５を介して、ステータ側に設けられたコンパレータ１４に入力される。
一方、正弦波発生回路１１から正弦波Ｒ１（Ａｓｉｎωｔ）がコンパレータ１３に入力される。コンパレータ１３が検出する励磁信号である正弦波（Ａｓｉｎωｔ）のゼロクロス検出タイミングと、コンパレータ１４が検出する出力信号であるＡＢｓｉｎ（ωｔ＋θ）のゼロクロス検出タイミングのずれ（位相差Ｍ）から、角度算出器１６が、モータロータの回転角度を算出する。コンパレータ１３が検出する正弦波Ｒ１のゼロクロス検出タイミングを図３に、Ｓｒで示す。コンパレータ１４が検出する出力信号Ｋのゼロクロス検出タイミングを図３に、Ｓｓで示す。正弦波Ｒ１のゼロクロス検出タイミングと出力信号Ｋのゼロクロス検出タイミングのずれが位相差Ｍである。すなわち、位相差Ｍの単位は、時間である。
【００２１】
角度検出器１６は、位相差Ｍに基づいて角度変位を算出する。そして、算出した角度変位信号Ｐを出力ポート１７へ出力する。角度変位信号Ｐが出力ポート１７から出力されるタイミングは、出力信号Ｋのゼロクロス点とほぼ同時である。すなわち、角度算出器１６は、ほぼ瞬時に角度を算出して、角度変位信号Ｐを出力する。
図中、Ｘは、検出信号Ｋの検出信号ゼロクロス点を示す。Ｘ−１は、Ｘの１回前の検出信号ゼロクロス点を示し、Ｘ−２は、Ｘの２回前の検出信号ゼロクロス点を示し、Ｘ＋１は、Ｘの１回後の検出信号ゼロクロス点を示す。ただし、検出信号ゼロクロス点Ｘは、順次変更されてゆく。すなわち、検出信号Ｋの１回後のゼロクロス点の瞬間に、前の検出信号ゼロクロス点Ｘ＋１が、現在の検出信号ゼロクロス点Ｘに変更される。
位相差Ｍ（Ｘ）は、検出信号ゼロクロス点Ｘにおける位相差を示し、角度θ（Ｘ）は、検出信号ゼロクロス点Ｘにおける角度を示す。
角度変位信号Ｐは、励磁信号である正弦波Ｒ１とほぼ同じ周期でしか出力されないため、角度変位信号Ｐのみでは、角度変位の分解能は低い。本実施例では、７．２ｋＨｚの励磁信号を使用している。例えば、モータ回転数が３０００ｒｐｍのときには、角速度は１８０００度／秒であり、７．２ｋＨｚでは、検出できる最小角度は、１８０００度／７２００＝２．５度でしかない。
【００２２】
本実施の形態では、角度算出器１６が、ゼロクロス検出タイミングの途中で、角度変位を推定して、推定した角度変位を出力ポート１８へ、リアルタイム信号Ｓとして出力している。以下、リアルタイム信号Ｓについて説明する。図２に、リアルタイム信号Ｓを算出するためのアルゴリズムを示す。
始めに、直前の角度、位相差より速度Ｖ（Ｘ）を算出する（Ｓ１）。
Ｖ（Ｘ）＝（θ（Ｘ）−θ（Ｘ−１））／（Ｔｒ＋Ｍ（Ｘ）−Ｍ（Ｘ−１））
ここで、Ｔｒは、励磁信号の周期（時間）である。
次に、分解能角度である最小検出角度θＬＳＢの加減算を行う時間Ｔ´θＬＸを算出する（Ｓ２）。ここで、ＴθＬＸは、分解能角度である最小検出角度θＬＳＢに至る計算上の時間であり、ＴθＬＸ＝θＬＳＢ／Ｖ（Ｘ）、加算カウンタＫＮｘは、角度検出周期Ｔｒ＋Ｍ（Ｘ）−Ｍ（Ｘ−１）にθＬＳＢ分の角度変化の出力を行う回数であり、ＫＮｘ＝（Ｔｒ＋Ｍ（Ｘ）−Ｍ（Ｘ−１））／ＴθＬＸ（＝（θ（Ｘ）−θ（Ｘ−１））／θＬＳＢ）、そして、補正後カウンタＫ´Ｎｘは、加算カウンタに後の補正を加えたものであり、ＫＮ´ｘ＝ＫＮｘ＋α（αは補正数）とする。このとき、Ｔ´θＬＸ＝（Ｔｒ＋Ｍ（Ｘ）−Ｍ（Ｘ−１））／ＫＮ´ｘとなる。
次に、Ｔ´θＬＸ経過毎に、θＬＳＢを加減算して、現在推定角度θ´を推定する（Ｓ３）。
次に、実角度θ（Ｘ）検出時に、算出した実角度θ（Ｘ＋１）と推定角度θ´（Ｘ）との値に誤差βが存在しない場合には（Ｓ４；Ｙｅｓ）、α＝０をＳ２に入力する（Ｓ５）。また、誤差βが存在する場合には（Ｓ４；Ｎｏ）、α＝（θ´（Ｘ＋１）−θ（Ｘ））／θＬＳＢをＳ２に入力する（Ｓ６）。ここで、θ（Ｘ＋１）は、θ´（Ｘ１）で推定した角度に対応する実角度である。
【００２３】
次に、図２のアルゴリズムを用いた具体的な算出方法について説明する。
図４及び図５に、検出信号ゼロクロス検出タイミングの途中で、角度を推定する方法を示す。共に、横軸が時間軸であり、縦軸が角度を示している。
図４において、角度θ（Ｘ）は、検出信号ゼロクロス点Ｘにおける実測して算出した角度を示す。角度θ（Ｘ−１）は、検出信号ゼロクロス点Ｘの１回前の検出信号ゼロクロス点Ｘ−１における実測して算出した角度を示す。角度θ´（Ｘ＋１）は、検出信号ゼロクロス点Ｘの１回後の検出信号ゼロクロス点Ｘ＋１における推定角度を示す。ダッシュを付けた符号は、推定値を示している。
また、Ｔｒは、励磁信号の周期（時間）である。位相差Ｍ（Ｘ）は、検出信号ゼロクロス点Ｘにおける励磁信号Ｒ１と検出信号Ｋとのタイミングのずれ（時間）である。位相差Ｍ（Ｘ−１）は、検出信号ゼロクロス点Ｘ−１における励磁信号Ｒ１と検出信号Ｋとのタイミングのずれ（時間）である。推定位相差Ｍ´（Ｘ＋１）は、検出信号ゼロクロス点Ｘ＋１における推定位相差を示す。
【００２４】
角度変位θ（Ｘ）−θ（Ｘ−１）を、時間Ｔｒ＋Ｍ（Ｘ）−Ｍ（Ｘ−１）で除することにより、検出信号ゼロクロス点Ｘにおける角速度Ｖ（Ｘ）が求まる。そして、検出信号ゼロクロス点Ｘから１回後の検出信号ゼロクロス点Ｘ＋１の区間では、Ｖ（Ｘ）が等速で推移すると仮定する。すなわち、推定速度Ｖ´（Ｘ＋１）＝Ｖ（Ｘ）と仮定する。
次に、最小検出角度θＬＳＢを決定する。本実施例では、１２ｂｉｔの精度としている。これにより、３６０度を、２の１２乗である４０９６で除した数、０．０８７９度が、最小検出角度θＬＳＢとなる。
θ（Ｘ）から、最小検出角度θＬＳＢだけ回転するのに要する時間ＴθＬＸは、ＴθＬＸ＝θＬＳＢ／Ｖ（Ｘ）である。Ｖ´（Ｘ＋１）を等速と仮定しているので、図５に示すように、ＴθＬＸ時間が経過する毎に、θ（Ｘ）にθＬＳＢを加算（減算）することにより、現在の推定角度θ´を算出できる。
【００２５】
本実施例では、検出信号ゼロクロス点Ｘから検出信号ゼロクロス点Ｘ＋１の期間ΔＴｃにおいては、ＴθＬＸ時間経過するごとに、θ（Ｘ）にθＬＳＢを加算（減算）した角度を現在の推定角度θ´として、角度算出器が算出し、出力ポート１８にリアルタイム信号Ｓとして、出力ポート１８から出力している。すなわち、リアルタイム信号Ｓを、最小検出角度θＬＳＢ分、角度が変化したと推定したタイミングで出力している。
図５に示す時点においては、推定角度θ´は、θ（Ｘ）＋２θＬＳＢとして出力されている。
本実施例の最小検出角度θＬＳＢ＝０．０８７９度によれば、ゼロクロス点のみによる場合の分解能２．５度（モータ回転数が３０００ｒｐｍのとき）と比較して、２．５／０．０８７９＝約２８倍の分解能を得ることができる。
【００２６】
本実施例では、リアルタイム信号Ｓを、最小検出角度θＬＳＢ分、角度が変化したと推定したタイミング、すなわち、所定時間ＴθＬＸ＝θＬＳＢ／Ｖ（Ｘ）経過毎に、推定角度として、前記最小検出角度θＬＳＢを加算した角度を出力することを行っているので、検出信号を受ける側は、最小検出角度θＬＳＢ分変化したと推定する毎に、現在の推定角度を受けることができる。
ここで、最小検出角度θＬＳＢ分変化したと推定したときに、単純なタイミング信号であるリアルタイム信号Ｓを出すようにしても良い。この場合には、リアルタイム信号Ｓを受けた側で出力回数をカウントすることにより、推定角度を知ることができる。また、最小検出角度θＬＳＢ分、角度が変化したと推定する方法として、本実施例では、所定時間ＴθＬＸ＝θＬＳＢ／Ｖ（Ｘ）を用いているが、より複雑な計算方法を用いて精度を高めても良い。
【００２７】
次に、推定角度θ´（Ｘ＋１）と実測値との間に誤差が生じた場合について説明する。
図６に、図４から時間経過して、図４における推定検出信号ゼロクロス点Ｘ＋１が、実測値検出信号ゼロクロス点Ｘとなった状態を示す。図５においては、図４の検出信号ゼロクロス点Ｘを、１回前の検出信号ゼロクロス点Ｘ−１で表している。また、１回後の推定角度θ´（Ｘ＋１）をθ´（Ｘ）と表している。図５に示すように、検出信号ゼロクロス点Ｘにおける実測した角度θ（Ｘ）と、推定角度θ´（Ｘ）と間に誤差βが存在した場合である。
図６に示す時間Ｔ（Ｘ）の時点で誤差βが確認される。そのとき直ちに、または短時間で、レゾルバ側で誤差βを修正した場合には、モータの制御装置側において、モータが停止していると判断されたり、あるいは逆回転していると判断されたりする恐れがある。実際は、誤差βは発生しているが、通常の回転を行っているのに、逆回転等の判断がされると、誤った情報を与える問題が生じる。
本実施例では、その問題を解決するために、徐々に誤差βを修正する方法を採用している。すなわち、推定角度θ´（Ｘ）をそのまま維持したまま、次の推定角速度Ｖ´（Ｘ＋１）として、実測値θ（Ｘ）に基づいて角速度Ｖ（Ｘ）を算出し、推定角速度Ｖ´（Ｘ＋１）＝Ｖ（Ｘ）としている。
【００２８】
次に、誤差を低減する方法について説明する。
誤差を低減する具体的方法を図７に示す。具体的には、θＬＳＢで加減算を行うタイミングを修正することにより、誤差の低減を行っている。
θＬＳＢで加減算を行うタイミングは、実動作としては、基本クロック周期（本実施例では、基本クロックの周波数は、３０ＭＨｚ、周期は、３３ｎｓ）の整数倍の周期ｔθＬＸとなるため、ＴθＬＸを基本クロック周期で除した余りの積算が誤差となる。したがって、誤差を基本クロック周期で除した数だけ、θＬＳＢを加減算する間隔を、基本クロック１周期分延ばして、ｔθＬＸ＋１ＣＬＫ（３３ｎｓ）とすることにより、誤差を低減することができる。また、θＬＳＢを加減算する間隔を延ばす箇所をバランス良く均等に配分することにより、理想速度に近づけることができる。図７において、実線で示すＡ１が、誤差を含むリアルタイム信号を示し、破線で示すＡ２が、理想的なリアルタイム信号を示している。
例えば、ΔＴｃ＝１０２で、５段階で制御している場合を想定する。１０２／５＝２０余り２となるため、図８に示すように、５段階のうち、ｔθＬＮ＝２０ＣＬＫを３段階、ｔθＬＸ＋１ＣＬＫ＝２１ＣＬＫを２段階で行う。このとき、ｔθＬＸ＋１ＣＬＫの２つの段階を、ｔθＬＸの３つの段階の中間に配分しているので、全体の角度変位バランスを均等にすることができる。
【００２９】
図９に、誤差を低減する別の実施例を示す。具体的には、図８と同様に、θＬＳＢで加減算を行うタイミングを修正することにより、誤差の低減を行っている。
図９の方法では、例えば、Ｔ（Ｘ−１）からＴ（Ｘ）において、角度変化が１０θＬＳＢであるとする。本実施例では、最小検出角度θＬＳＢ＝３６０度／４０９６＝０．０８７９度としているので、検出信号ゼロクロス点Ｘから推定検出信号ゼロクロス点Ｘ＋１までの期間ΔＴｃにおいては、ＴθＬＸ時間経過する毎に、θ（Ｘ）にθＬＳＢを加算（減算）した角度を現在の推定角度θ´として、角度算出器が算出し、出力ポート１８にリアルタイム信号Ｓとして、出力ポート１８から出力している。
本実施例では、角度出力の精度は１２ｂｉｔであり、励磁信号の１周期（３６０度）を３６０×１２＝４０９６単位時間（基準クロック：基本クロック周期３０ＭＨｚ（周期３３ｎｓ）に対し、励磁信号周波数７３２４Ｈｚ）としている。よって、１単位時間（基本クロック＝３３ｎｓ）が、１θＬＳＢに相当する。ここで、Ｔ（Ｘ−１）からＴ（Ｘ）にかけて、＋１０θＬＳＢ分の角度変化があった場合（例えば、Ｍ（Ｘ−１）＝４０基本クロック、Ｍ（Ｘ）＝５０基本クロック）を考える。Ｔｒ＝４０９６単位時間であるので、ΔＴｃ（Ｔ（Ｘ−１）−Ｔ（Ｘ））＝ΔＴＢ（Ｔ（Ｘ）−Ｔ（Ｘ−１））＝Ｔｒ＋Ｍ（Ｘ）−Ｍ（Ｘ−１）＝４１０６と推定する。よって、４１０６基本クロックの間に、１０回１θＬＳＢの角度変化があったとの信号を出力する必要がある。しかし、４１０６／１０＝４１０．６であり、４１０．６基本クロック毎に、１θＬＳＢずつ変化すると推定できるが、これは基本クロック周期の整数倍でないため、このような制御はできない。ここで、０．６を切り捨て、４１０基本クロック毎に＋１θＬＳＢずつ角度変化があったとすると、４１００基本クロックの時点で、１０θＬＳＢの角度変化があったというリアルタイム信号を出力することになり、これでは誤差が発生する。本実施例では、上記誤差の発生を低減させる方法を示す。
【００３０】
最小検出角度θＬＳＢだけ角度変化した推定時間ｔθＬＸ（１）は、４１０６／１０＝４１０．６の小数点以下を切り捨てた値である４１０とする。本実施例では、基準クロックとして、周波数３０ＭＨｚ、周期３３ｎｓを用いているので、ｔθＬＸ（１）＝４１０＊３３ｎｓとなる。次に、２θＬＳＢだけ角度変化した推定時間ｔθＬＸ（２）は、（４１０６−４１０）／９＝４１０．６の小数点以下を切り捨てた値である４１０＊３３ｎｓとする。次に、３θＬＳＢだけ角度変化した推定時間ｔθＬＸ（３）は、（４１０６−４１０＊２）／８＝４１０．７の小数点以下を切り捨てた値である４１０＊３３ｎｓとする。次に、４θＬＳＢだけ角度変化した推定時間ｔθＬＸ（４）は、（４１０６−４１０＊３）／７＝４１０．８の小数点以下を切り捨てた値である４１０＊３３ｎｓとする。次に、５θＬＳＢだけ角度変化した推定時間ｔθＬＸ（５）は、（４１０６−４１０＊４）／６＝４１１の小数点以下を切り捨てた値である４１１＊３３ｎｓとする。
このように、順次計算を行い、小数点以下を切り捨てることにより、誤差の低減を行うことができるため、極めて簡易に誤差を低減することができる。すなわち、図８の方法では、予め区分け数ごとに配分等を決めておかなければならないが、図９の方法によれば、順次計算を行うだけで、必要な誤差の低減を行うことができるため、制御が容易である。
【００３１】
次に、ＴθＬＸ時間経過毎に、θ（Ｘ）にθＬＳＢを加算（減算）した角度を現在の推定角度θ´として、角度算出器が算出し、出力ポート１８にリアルタイム信号Ｓとして、
出力するために、角度算出器１６内で、ＴθＬＸ時間経過毎に信号を発生させている。図１０に、リアルタイム信号Ｓを出力するためのパルス信号を示す。
図１０に示すように、オン時間ＴθＬＸ、オフ時間ＴθＬＸのパルス列Ａを、ゼロクロス点Ｘの時間Ｔ（Ｘ）から推定時間Ｔ（Ｘ＋１）までの期間に発生させている。パルス列Ａの立上がり、立下りの両方のタイミングをとることにより、そのタイミングで、θＬＳＢを加算して、リアルタイム信号Ｓを出力する。
【００３２】
パルス列Ａの代わりの実施例として、図１１に示すように、２つのパルス列Ｂ、パルス列Ｃを発生させる方法もある。パルス列Ｂは、ゼロクロス点Ｘの時間Ｔ（Ｘ）から発生させる。パルス列Ｂのオン時間２ＴθＬＸ、オフ時間２ＴθＬＸである。一方、パルス列Ｂより時間ＴθＬＸだけ遅らせて、パルス列Ｃを発生させる。パルス列Ｃのオン時間２ＴθＬＸ、オフ時間２ＴθＬＸである。
２つのパルス列を用いることにより、エンコーダ出力が容易にでき、角度及び回転方向を検出することができる。すなわち、２つのパルス列の立上がりと立下りの順序を識別す
ることにより、容易に回転方向を判断することができる。
上記のように、最小分解能θＬＳＢの角度、またはその倍数に対応する時間、ＴθＬＸ、２ＴθＬＸ等をパルス列にて発生させることにより、現在の角度θ´を出力することができる。すなわち、パルス列の立上がり、立下り、またはその両方をカウントすると、そのカウント値が絶対角度を示すため、パラレル出力、シリアル出力することにより、現在の絶対角度を示すことができる。
【００３３】
本実施例では、検出信号ゼロクロス点Ｘ−１から検出信号ゼロクロス点Ｘまでの間に、２θＬＳＢ以上の角度変化があった場合にのみ、リアルタイムでの角度推定を行うこととしている。２θＬＳＢ未満の角度変化しかなかった場合には、角度推定を行わない。図１２に、角度推定を行わない場合の説明図を示す。
図１２を用いて、２θＬＳＢ未満の角度変化しかなかった場合には、角度推定を行わない理由を説明する。縦軸は、角度を示し、横軸は時間経過を示している。細い実線Ｍ１は、実際の角度変化を示し、破線Ｍ３は、常に角度推定を行った場合を示し、太い実線Ｍ２は、本実施例の、２θＬＳＢ未満の角度変化しかなかった場合には、角度推定を行わない場合を示している。実線Ｍ１が示すように、時間経過に対して、角度が僅かずつコンスタントに変化している場合である。
【００３４】
常に角度推定を行った場合には、破線Ｍ３で示すように、検出信号ゼロクロス点Ｘ＋１の時点Ｔ（Ｘ＋１）で、θＬＳＢの角度変化が計測されるため、その変化に基づいて検出信号ゼロクロス点Ｘ＋２における推定角度θ´（Ｘ＋２）を、＋２θＬＳＢと推定している。
次に、検出信号ゼロクロス点Ｘ＋２の時点で計測した角度は、推定角度である＋２θＬＳＢを下回っているため、その時点において検出信号ゼロクロス点Ｘ＋３における推定角度θ´（Ｘ＋３）は、＋θＬＳＢとなる。図に示すように、検出信号ゼロクロス点Ｘ＋２から検出信号ゼロクロス点Ｘ＋３において、逆回転が行われたこととなり、実際の角度変化Ｍ１と相違する問題がある。
これに対して、検出信号ゼロクロス点Ｘから次の検出信号ゼロクロス点Ｘ＋１の間で、角度変化が２θＬＳＢ未満の場合に推定を行わない場合には、実線Ｍ２に示すように、検出信号ゼロクロス点Ｘでは角度θは変化せず、検出信号ゼロクロス点Ｘ＋１の時点で、実際の計測値である＋θＬＳＢに、角度θが置き換えられる。同様に、検出信号ゼロクロス点Ｘ＋２では角度θは変化せず、検出信号ゼロクロス点Ｘ＋３の時点で、実際の計測値である＋２θＬＳＢに、角度θが置き換えられる。この方法によれば、角度がマイナス変化することがなく、モータの制御側が、モータが逆転したと誤検出することがない。
【００３５】
以上詳細に説明したように、第１実施例の位相差式レゾルバによれば、励磁信号が入力する励磁コイル２１，２２と、検出信号が出力する検出コイル２３と、励磁コイル２１，２２の励磁信号ゼロクロス点と前記検出信号の検出信号ゼロクロス点との位相差に基づいて、角度変位を算出する角度算出器１６と、を有する位相差式レゾルバであって、算出器１６が、検出信号ゼロクロス点Ｘにおける相差Ｍ（Ｘ）から算出された角度θ（Ｘ）、前回の前記検出信号ゼロクロス点Ｘ−１における位相差Ｍ（Ｘ−１）から算出された角度θ（Ｘ−１）に基づいて、角度θ（Ｘ）における速度Ｖ（Ｘ）を求め、速度Ｖ（Ｘ）に基づいて、次回の検出信号ゼロクロス点Ｘ＋１における推定角度θ´（Ｘ＋１）を算出し、推定角度θ´（Ｘ＋１）と角度θ（Ｘ）との差を、所定の最小検出角度θＬＳＢに分割し、角度θ（Ｘ）以後、推定角度θ´（Ｘ＋１）以前の範囲においては、最小検出角度θＬＳＢに基づくリアルタイム角度出力を出力すること、を特徴とするので、直前の角度変化率である速度に基づいて、次のゼロクロス点までの角度変位を、短い経過時間毎に、出力できるため、高い分解能を必要とする場合にもリアルタイムで対応することができる。
例えば、７．２ｋＨｚの励磁信号を使用している場合を仮定する。この場合、モータ回転数が３０００ｒｐｍのときには、角速度は１８０００度／秒であり、７．２ｋＨｚでは、検出できる最小角度は、１８０００度／７２００＝２．５度でしかない。これが、出力ポート１７からの出力である。
それと比較して、本実施例では、例えば、最小検出角度θＬＳＢ＝０．０８７９度を用いれば、ゼロクロス点のみによる場合の分解能２．５度（モータ回転数が３０００ｒｐｍのとき）と比較して、２．５／０．０８７９＝約２８倍の分解能を得ることができる。
【００３６】
具体的には、リアルタイム信号を、最小検出角度θＬＳＢ分、角度が変化したと推定したタイミングで出力すること、を特徴とするので、最小検出角度θＬＳＢ分、角度が変化する毎に、リアルタイム信号が出力されるため、角度変化をリアルタイムで検出することができる。
また、リアルタイム信号として、所定時間ＴθＬＸ＝θＬＳＢ／Ｖ（Ｘ）経過毎に、推定角度として、前記最小検出角度θＬＳＢを加算した角度を出力すること、を特徴とするので、最小検出角度θＬＳＢが変化する毎に、そのときの推定角度を検出することができる。
【００３７】
また、推定角度θ´（Ｘ＋１）と、励磁信号ゼロクロス点Ｘ＋１における位相差Ｍ（Ｘ＋１）から算出された角度θ（Ｘ＋１）とに誤差βがある場合に、次回の励磁信号ゼロクロス点Ｘ＋１における速度Ｖ（Ｘ＋１）を算出するときに、誤差βに基づく補正を行うことを特徴とするので、角度変化率が急に変わった場合でも、次の角度変位予測に対して、迅速に補正を行うことができる。
また、最小検出角度θＬＳＢの加減算を行う間隔が、角度算出器１６の基準クロックの整数倍であること、を特徴とするので、所定時間ＴθＬＸを基本クロックで除したときの余りの積算が誤差となるが、容易に誤差を低減することができる。
また、誤差を基準クロックで除算した値に応じた回数分、最小検出角度θＬＳＢを加減算する間隔を、基準クロック１周期分１ＣＬＫ延ばすこと、を特徴とするので、バランスを確保しながら、誤差の低減を行うことができる。
【００３８】
また、所定時間ＴθＬＸを出力するために、複数のパルス列を出力することを特徴とするので、位相差式レゾルバの出力を容易に出すことができる。
また、推定角度θ´（Ｘ＋１）と、励磁信号ゼロクロス時間Ｘにおける位相差Ｍ（Ｘ）から算出された角度θ（Ｘ）との差が所定値以下の場合は、現在の角度算出を行わないことを特徴とするので、低回転時においても、逆回転であると誤判断することがない。
【００３９】
次に、本発明の第２の実施例について説明する。第２実施例の位相差式レゾルバの基本構造は、第１実施例と同様であり、図１に示す通りである。相違するのは、角度算出器１６の作用のみであるので、相違する点のみ説明し、他の部分の説明を割愛する。
図１３に、励磁信号のうちの正弦波Ｒ１＝αｓｉｎωｔと、検出信号Ｋ＝αβｓｉｎ（ωｔ＋γｔ）を示す。任意の測定点Φ１における正弦波Ｒ１の値をＥＳｒＸとし、検出信号Ｋの値をＥＳｓＸとする。測定点Φ１における、励磁信号の角度情報θＳｒＸは、ａｒｃｓｉｎ（ＥＳｒＸ／α）であり、検出信号の角度情報θＳｓＸは、ａｒｃｓｉｎ（ＥＳｓＸ/（α＊β））である。ａｒｃｓｉｎは、−９０度以上、９０度以下の値しか取り得ないため、補正を行う必要がある。
【００４０】
第１の補正方法を図１４に示す。（ａ）は、補正前のデータを示し、（ｂ）は、補正後のデータを示す。
（ａ）において、実線Ｎ１は、ｓｉｎθの値であり、点線Ｎ２は、ａｒｃｓｉｎθの値である。（ａ）のデータの処理方法を説明する。ｓｉｎθ最小値で、演算値ａｒｃｓｉｎθ´を−９０度にセットし、（１）θが、−９０度以上９０度未満の範囲においては、補正値θ´＝θとする。（２）θが、９０度以上２７０度未満の範囲においては、補正値θ´＝１８０−θとする。
これにより、（ｂ）の補正後のデータを得ることができる。太い破線Ｎ３が、補正後のデータを示す。補正後のデータＮ３によれば、３６０度区間において、ａｒｃｓｉｎ出力を、折れ線ではなく直線とすることができる。
【００４１】
第２の補正方法を図１５に示す。（ａ）は、補正前のデータを示し、（ｂ）は、補正後のデータを示す。
（ａ）において、実線Ｎ１は、ｓｉｎθの値であり、点線Ｎ２は、ａｒｃｓｉｎθの値である。（ａ）のデータの処理方法を説明する。ｓｉｎθが演算値ａｒｃｓｉｎθ´を９０度にセットし、（１）θが、９０度以上２７０度未満の範囲においては、補正値θ´＝θとする。（２）θが、−９０度（２７０度）以上９０度未満の範囲においては、補正値θ´＝−１８０−θとする。これにより、（ｂ）の補正後のデータＮ３を得ることができる。補正後のデータＮ３によれば、３６０度区間において、ａｒｃｓｉｎ出力を、折れ線ではなく直線とすることができる。
任意の時点におけるレゾルバ角度ΦＸは、ΦＸ＝θ´Ｓｒ１−θ´Ｓｓ１（度）となる。常時レゾルバ角度を検出し、ΦＸが、最小検出角度θＬＳＢ＝０．０８７９度増加（減少）する毎に、リアルタイム信号Ｓを出力ポート１８から出力する。
【００４２】
以上詳細に説明したように、第２実施例の位相差式レゾルバによれば、励磁信号が入力する励磁コイル２１，２２と、検出信号が出力する検出コイル２３と、励磁コイル２１，２２の励磁信号ゼロクロスと検出信号の検出信号ゼロクロスとの位相差に基づいて、角度変位を算出する角度算出器１６と、を有する位相差式レゾルバにおいて、角度算出器１６が、時間Ｔにおける励磁信号の値から励磁信号角度θ´ＳｒＸを算出し、時間Ｔにおける検出信号の値から検出信号角度θ´ＳｓＸを算出し、励磁信号角度θ´ＳｒＸと検出信号角度θ´ＳｓＸとの差に基づいて、現在の角度を推定することを特徴とするので、ゼロク
ロス点に限定されることなく、任意の時間において、角度変位を推定することができる。
また、検出信号角度θ´ＳｓＸを算出するときに、ＳＩＮ１周期を所定数で分割し、分割した途中の値を、経過時間により補正することを特徴とするので、単純な計算で角度変位を算出することができる。
【００４３】
次に、本発明の第３実施例について説明する。第３実施例は、速度Ｖ（Ｘ）の求め方が第１実施例と相違しているだけで、他の方法は第１実施例と同じなので、相違する点のみ詳細に説明し、他の説明を割愛する。
図１６に、速度Ｖ（Ｘ）の求め方を示す。
（Ｘ−４）-（Ｘ−３）の区間における速度Ｖ´（Ｘ−３）＝（θ（Ｘ−３）-θ（Ｘ−４））/（Ｔｒ＋Ｍ（Ｘ−３）−Ｍ（Ｘ−４））を求める。
また、（Ｘ−３）-（Ｘ−２）の区間における速度Ｖ´（Ｘ−２）＝（θ（Ｘ−２）-θ（Ｘ−３））/（Ｔｒ＋Ｍ（Ｘ−２）−Ｍ（Ｘ−３））を求める。
また、（Ｘ−２）-（Ｘ−１）の区間における速度Ｖ´（Ｘ−１）＝（θ（Ｘ−１）-θ（Ｘ−２））/（Ｔｒ＋Ｍ（Ｘ−１）−Ｍ（Ｘ−２））を求める。
また、（Ｘ−１）-（Ｘ）の区間における速度Ｖ´（Ｘ）＝（θ（Ｘ）-θ（Ｘ−１））/（Ｔｒ＋Ｍ（Ｘ）−Ｍ（Ｘ−１））を求める。
【００４４】
そして、4つの区間の平均速度Ｖ（Ｘ）＝（Ｖ´（Ｘ―３）+Ｖ´（Ｘ―２）+Ｖ´（Ｘ―１）+Ｖ´（Ｘ））/（４Ｔｒ＋Ｍ（Ｘ）-Ｍ（Ｘ−４））を求める。
このＶ（Ｘ）を第１実施例のＶ（Ｘ）として使用する。
ここで、図１６の下段に示すように、４つの区間を1つとみなして、全体で平均速度Ｖ（Ｘ）＝（θ（Ｘ）-θ（Ｘ−４））/（４Ｔｒ＋Ｍ（Ｘ）−Ｍ（Ｘ−４））を算出して使用しても良い。
４個の速度Ｖ´の平均を計算するときに、本実施例では、各速度Ｖ´のデータは、１２ビットであるため、４個の合計値は、１４ビットとなる。このとき、単純に平均をとるならば、下２桁を削除して１２ビットデータとすればよいのであるが、本実施例では、下２桁の上位の桁が、１の場合には切り上げ、０の場合は切り捨てている。これにより、実際の速度により近づけることができる。
【００４５】
第３実施例によれば、速度Ｖ（Ｘ）を求めるのに、直前の複数のゼロクロス点（第３実施例では、例えば４個、現時点のゼロクロス点を入れれば５個）における速度Ｖ´を求め、それらの平均値を速度Ｖ（Ｘ）とすることを特徴とするので、速度Ｖ´が大きく変化しているときに、リアルタイムで出力する推定角度の精度を高くすることができる。
上記実施例では、４個のゼロクロス点により、速度Ｖ（Ｘ）を求めているが、８個のゼロクロス点を用いて、速度Ｖ（Ｘ）を求めれば、さらに精度を高くすることができる。
また、直前の複数のゼロクロス点の数が、４個または８個であることを特徴とするので、ビットでの計算がしやすく、プログラムをシンプルにできる。
【００４６】
ここで、１０個以上とすると、モータの回転角度検出に使用したときに次のような問題が懸念される。
すなわち、モータが１００００ｒｐｍ以上の回転数で回転しているときに、急速な減速が行われた場合に、１０個以上とると、誤差が１θＬＳＢを越えることが懸念され、急速に変化している速度Ｖ（Ｘ）の推定値を、精度よく推定できないからである。１０個以上とると、過去分のデータを多くとることになり、速度変化が急激な場合には、その分、推定する速度の誤差が大きくなる問題があるからである。
【００４７】
なお、この発明は前記実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱することのない範囲で以下のように実施することができる。
例えば、本実施例では、最小検出角度θＬＳＢ分、角度が変化したと推定するのに、所定時間ＴθＬＸ＝θＬＳＢ／Ｖ（Ｘ）を用いているが、他の計算式で、角度の変化を推定しても良い。さらに、最小検出角度θＬＳＢ分、角度が変化することを推定する代わりに、一定時間毎に、そのときの推定角度を算出して、一定時間毎に、算出した推定角度をリアルタイム信号Ｓとして、出力しても良い。
また、本実施例では、１２ｂｉｔの精度としているが、さらに大きなｂｉｔを用いて精度を高くしても良い。
本実施例では、モータが正転している場合について説明したが、モータが逆転しているときには、θＬＳＢ分、減算して推定角度を算出すれば良い。
【符号の説明】
【００４８】
１１    正弦波発生回路
１２    余弦波発生回路
１３，１４  コンパレータ
１６    角度検出器
１７，１８  出力ポート
２１    第１励磁コイル
２２    第２励磁コイル
２３    検出コイル
２４，２５  ロータリィトランスコイル
Ｘ    ゼロクロス点
Ｍ    位相差
Ｐ    角度変位信号
Ｓ    リアルタイム信号
θ    角度
θ´  推定角度
θＬＳＢ  最小検出角度
β    誤差
【図１】
2011022126.tif 000003
【図２】
2011022126.tif 000004
【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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