(57)【要約】【課題】正確な電気角を取得する技術の提供。【解決手段】１相励磁２相出力の回転検出器の励磁信号と出力信号とに基づいて前記回転検出器の電気角を取得する電気角取得システムであって、前記励磁信号の励磁周波数成分をフーリエ変換によって取得する励磁信号取得部と、２相の前記出力信号の励磁周波数成分をフーリエ変換によって取得する出力信号取得部と、前記励磁信号の励磁周波数成分と、２相の前記出力信号の励磁周波数成分とに基づいて、前記励磁信号と２相の前記出力信号との位相の関係を取得する位相関係取得部と、２相の前記出力信号の励磁周波数成分に基づいて、２相の前記出力信号の振幅を取得する振幅取得部と、前記位相の関係と２相の前記出力信号の前記振幅とに基づいて、前記回転検出器の電気角を取得する電気角取得部と、を備える電気角取得システムが構成される。【選択図】図１
2019086410.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１相励磁２相出力の回転検出器の励磁信号と出力信号とに基づいて前記回転検出器の電気角を取得する電気角取得システムであって、
前記励磁信号の励磁周波数成分をフーリエ変換によって取得する励磁信号取得部と、
２相の前記出力信号の励磁周波数成分をフーリエ変換によって取得する出力信号取得部と、
前記励磁信号の励磁周波数成分と、２相の前記出力信号の励磁周波数成分とに基づいて、前記励磁信号と２相の前記出力信号との位相の関係を取得する位相関係取得部と、
２相の前記出力信号の励磁周波数成分に基づいて、２相の前記出力信号の振幅を取得する振幅取得部と、
前記位相の関係と２相の前記出力信号の前記振幅とに基づいて、前記回転検出器の電気角を取得する電気角取得部と、
を備える電気角取得システム。
【請求項２】
前記励磁信号取得部は、
アナログの前記励磁信号をデジタルデータに変換し、フーリエ変換して励磁フーリエ信号を取得し、前記励磁フーリエ信号から励磁周波数成分を選択して取得し、
前記出力信号取得部は、
アナログの前記出力信号をデジタルデータに変換し、フーリエ変換して出力フーリエ信号を取得し、前記出力フーリエ信号から励磁周波数成分を選択して取得する、
請求項１に記載の電気角取得システム。
【請求項３】
前記励磁信号取得部が前記励磁信号をサンプリングするタイミングと、前記出力信号取得部が２相の前記出力信号をサンプリングするタイミングは同時である、
請求項２に記載の電気角取得システム。
【請求項４】
前記励磁信号取得部が前記励磁信号をサンプリングするタイミングと、前記出力信号取得部が２相の前記出力信号をサンプリングするタイミングは異なるタイミングである、
請求項２に記載の電気角取得システム。
【請求項５】
前記励磁信号取得部は、
アナログの前記励磁信号をサンプリング周波数ｆsでＮ（Ｎは２以上の整数）個サンプリングすることでデジタルデータに変換し、式（１）によってフーリエ変換して前記励磁フーリエ信号を取得し、前記励磁フーリエ信号から式（１）におけるＸ（ｍ）（ただし、ｍはＮ×ｆr／ｆsに等しい整数値であり、ｆrは励磁周波数である）に相当するデータを選択して前記励磁信号の励磁周波数成分として取得し、
前記出力信号取得部は、
アナログの前記出力信号をサンプリング周波数ｆsでＮ個サンプリングすることでデジタルデータに変換し、式（１）によってフーリエ変換して前記出力フーリエ信号を取得し、前記出力フーリエ信号から式（１）におけるＸ（ｍ）に相当するデータを選択して前記出力信号の励磁周波数成分として取得する、
【数１】
2019086410.tif 000006
請求項２〜請求項４のいずれかに記載の電気角取得システム。
【請求項６】
サンプリング周波数ｆs、サンプリング数Ｎ、励磁周波数ｆrの少なくとも１個を設定するパラメータ設定部を備える、
請求項１〜請求項５のいずれかに記載の電気角取得システム。
【請求項７】
前記励磁信号はアナログ増幅器で増幅された信号であり、
前記出力信号はアナログ増幅器で増幅された信号である、
請求項１〜請求項６のいずれかに記載の電気角取得システム。
【請求項８】
前記電気角取得部は、
前記回転検出器の特性によって決定される、前記位相の関係と２相の前記出力信号の前記振幅との組み合わせと、前記電気角との関係に基づいて、前記電気角を取得する、
請求項１〜請求項７のいずれかに記載の電気角取得システム。
【請求項９】
前記振幅取得部は、
一方の前記出力信号の前記振幅が他方の前記出力信号の前記振幅のｂ／ａ倍である（ａ≠ｂ）である場合、一方の前記出力信号の前記振幅をａ／ｂ倍に補正するか、または、他方の前記出力信号の前記振幅をｂ／ａ倍に補正する、
請求項１〜請求項８のいずれかに記載の電気角取得システム。
【請求項１０】
１相励磁２相出力の回転検出器の励磁信号と出力信号とに基づいて前記回転検出器の電気角を取得する電気角取得方法であって、
前記励磁信号の励磁周波数成分をフーリエ変換によって取得する励磁信号取得工程と、
２相の前記出力信号の励磁周波数成分をフーリエ変換によって取得する出力信号取得工程と、
前記励磁信号の励磁周波数成分と、２相の前記出力信号の励磁周波数成分とに基づいて、前記励磁信号と２相の前記出力信号との位相の関係を取得する位相関係取得工程と、
２相の前記出力信号の励磁周波数成分に基づいて、２相の前記出力信号の振幅を取得する振幅取得工程と、
前記位相の関係と２相の前記出力信号の前記振幅とに基づいて、前記回転検出器の電気角を取得する電気角取得工程と、
を含む電気角取得方法。
【請求項１１】
１相励磁２相出力の回転検出器の励磁信号と出力信号とに基づいて前記回転検出器の電気角を取得するコンピュータを、
前記励磁信号の励磁周波数成分をフーリエ変換によって取得する励磁信号取得部、
２相の前記出力信号の励磁周波数成分をフーリエ変換によって取得する出力信号取得部、
前記励磁信号の励磁周波数成分と、２相の前記出力信号の励磁周波数成分とに基づいて、前記励磁信号と２相の前記出力信号との位相の関係を取得する位相関係取得部、
２相の前記出力信号の励磁周波数成分に基づいて、２相の前記出力信号の振幅を取得する振幅取得部、
前記位相の関係と２相の前記出力信号の前記振幅とに基づいて、前記回転検出器の電気角を取得する電気角取得部、
として機能させる電気角取得プログラム。
【請求項１２】
１相励磁２相出力の回転検出器の励磁信号と出力信号とに基づいて前記回転検出器の電気角を取得する電気角取得システムであって、
２相の前記出力信号の励磁周波数成分をフーリエ変換によって取得する出力信号取得部と、
前記励磁信号と、２相の前記出力信号とに基づいて、前記励磁信号と２相の前記出力信号との位相の関係を取得する位相関係取得部と、
２相の前記出力信号の励磁周波数成分に基づいて、２相の前記出力信号の振幅を取得する振幅取得部と、
前記位相の関係と２相の前記出力信号の前記振幅とに基づいて、前記回転検出器の電気角を取得する電気角取得部と、
を備える電気角取得システム。
【請求項１３】
１相励磁２相出力の回転検出器の励磁信号と出力信号とに基づいて前記回転検出器の電気角を取得する電気角取得方法であって、
２相の前記出力信号の励磁周波数成分をフーリエ変換によって取得する出力信号取得工程と、
前記励磁信号と、２相の前記出力信号とに基づいて、前記励磁信号と２相の前記出力信号との位相の関係を取得する位相関係取得工程と、
２相の前記出力信号の励磁周波数成分に基づいて、２相の前記出力信号の振幅を取得する振幅取得工程と、
を含む電気角取得方法。
【請求項１４】
１相励磁２相出力の回転検出器の励磁信号と出力信号とに基づいて前記回転検出器の電気角を取得するコンピュータを、
２相の前記出力信号の励磁周波数成分をフーリエ変換によって取得する出力信号取得部、
前記励磁信号と、２相の前記出力信号とに基づいて、前記励磁信号と２相の前記出力信号との位相の関係を取得する位相関係取得部、
２相の前記出力信号の励磁周波数成分に基づいて、２相の前記出力信号の振幅を取得する振幅取得部、
として機能させる電気角取得プログラム。
【請求項１５】
１相励磁２相出力の回転検出器の励磁信号と出力信号とに基づいて前記回転検出器の電気角を取得する特性を測定する電気角取得特性測定システムであって、
前記励磁信号の励磁周波数成分をフーリエ変換によって取得する励磁信号取得部と、
２相の前記出力信号の励磁周波数成分をフーリエ変換によって取得する出力信号取得部と、
前記励磁信号の励磁周波数成分と、２相の前記出力信号の励磁周波数成分とに基づいて、前記励磁信号と２相の前記出力信号との位相の関係を取得する位相関係取得部と、
２相の前記出力信号の励磁周波数成分に基づいて、２相の前記出力信号の振幅を取得する振幅取得部と、
前記位相の関係と２相の前記出力信号の前記振幅とに基づいて、前記回転検出器の電気角を取得する電気角取得部と、
前記回転検出器のロータの機械角に基づいて、前記回転検出器の電気角の精度を取得する精度取得部と、
を備える電気角取得特性測定システム。
【請求項１６】
１相励磁２相出力の回転検出器の励磁信号と出力信号とに基づいて前記回転検出器の電気角を取得する特性を測定する電気角取得特性測定方法であって、
前記励磁信号の励磁周波数成分をフーリエ変換によって取得する励磁信号取得工程と、
２相の前記出力信号の励磁周波数成分をフーリエ変換によって取得する出力信号取得工程と、
前記励磁信号の励磁周波数成分と、２相の前記出力信号の励磁周波数成分とに基づいて、前記励磁信号と２相の前記出力信号との位相の関係を取得する位相関係取得工程と、
２相の前記出力信号の励磁周波数成分に基づいて、２相の前記出力信号の振幅を取得する振幅取得工程と、
前記位相の関係と２相の前記出力信号の前記振幅とに基づいて、前記回転検出器の電気角を取得する電気角取得工程と、
前記回転検出器のロータの機械角に基づいて、前記回転検出器の電気角の精度を取得する精度取得工程と、
を含む電気角取得特性測定方法。
【請求項１７】
１相励磁２相出力の回転検出器の励磁信号と出力信号とに基づいて前記回転検出器の電気角を取得する特性を測定するコンピュータを、
前記励磁信号の励磁周波数成分をフーリエ変換によって取得する励磁信号取得部、
２相の前記出力信号の励磁周波数成分をフーリエ変換によって取得する出力信号取得部、
前記励磁信号の励磁周波数成分と、２相の前記出力信号の励磁周波数成分とに基づいて、前記励磁信号と２相の前記出力信号との位相の関係を取得する位相関係取得部、
２相の前記出力信号の励磁周波数成分に基づいて、２相の前記出力信号の振幅を取得する振幅取得部、
前記位相の関係と２相の前記出力信号の前記振幅とに基づいて、前記回転検出器の電気角を取得する電気角取得部、
前記回転検出器のロータの機械角に基づいて、前記回転検出器の電気角の精度を取得する精度取得部、
として機能させる電気角取得特性測定プログラム。
【請求項１８】
１相励磁２相出力の回転検出器の励磁信号と出力信号とに基づいて前記回転検出器の電気角を取得する特性を測定する電気角取得特性測定システムであって、
２相の前記出力信号の励磁周波数成分をフーリエ変換によって取得する出力信号取得部と、
前記励磁信号と、２相の前記出力信号とに基づいて、前記励磁信号と２相の前記出力信号との位相の関係を取得する位相関係取得部と、
２相の前記出力信号の励磁周波数成分に基づいて、２相の前記出力信号の振幅を取得する振幅取得部と、
前記位相の関係と２相の前記出力信号の前記振幅とに基づいて、前記回転検出器の電気角を取得する電気角取得部と、
前記回転検出器のロータの機械角に基づいて、前記回転検出器の電気角の精度を取得する精度取得部と、
を備える電気角取得特性測定システム。
【請求項１９】
１相励磁２相出力の回転検出器の励磁信号と出力信号とに基づいて前記回転検出器の電気角を取得する特性を測定する電気角取得特性測定方法であって、
２相の前記出力信号の励磁周波数成分をフーリエ変換によって取得する出力信号取得工程と、
前記励磁信号と、２相の前記出力信号とに基づいて、前記励磁信号と２相の前記出力信号との位相の関係を取得する位相関係取得工程と、
２相の前記出力信号の励磁周波数成分に基づいて、２相の前記出力信号の振幅を取得する振幅取得工程と、
前記位相の関係と２相の前記出力信号の前記振幅とに基づいて、前記回転検出器の電気角を取得する電気角取得工程と、
前記回転検出器のロータの機械角に基づいて、前記回転検出器の電気角の精度を取得する精度取得工程と、
を含む電気角取得特性測定方法。
【請求項２０】
１相励磁２相出力の回転検出器の励磁信号と出力信号とに基づいて前記回転検出器の電気角を取得する特性を測定するコンピュータを、
２相の前記出力信号の励磁周波数成分をフーリエ変換によって取得する出力信号取得部、
前記励磁信号と、２相の前記出力信号とに基づいて、前記励磁信号と２相の前記出力信号との位相の関係を取得する位相関係取得部、
２相の前記出力信号の励磁周波数成分に基づいて、２相の前記出力信号の振幅を取得する振幅取得部、
前記位相の関係と２相の前記出力信号の前記振幅とに基づいて、前記回転検出器の電気角を取得する電気角取得部、
前記回転検出器のロータの機械角に基づいて、前記回転検出器の電気角の精度を取得する精度取得部、
として機能させる電気角取得特性測定プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転検出器の出力信号に基づいて電気角を取得する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、レゾルバの出力信号に基づいて、レゾルバの電気角を示すデジタルデータを出力するレゾルバ／デジタル変換器が知られている。例えば、特許文献１には、トラッキングループ型デジタル角度変換器が開示されている。
また、レゾルバには各種方式が知られており、特許文献１のような振幅変調方式以外にも位相変調方式が知られている。位相変調方式のレゾルバとしては、例えば、特許文献２が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許４２２６０４４号公報
【特許文献２】特開平４−１６７１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述の特許文献１のような従来技術においては、多くのアナログ回路によって複雑な信号処理を行っており、正確な電気角を取得することが困難であった。また、特許文献２のような位相変調方式のレゾルバの解析法は、出力信号の振幅を解析する振幅変調方式に対して適用することはできない。
本発明は、前記課題にかんがみてなされたもので、正確な電気角を取得することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の目的を達成するために、電気角取得システムは、１相励磁２相出力の回転検出器の励磁信号の励磁周波数成分をフーリエ変換によって取得する励磁信号取得部と、回転検出器の２相の出力信号の励磁周波数成分をフーリエ変換によって取得する出力信号取得部と、励磁信号の励磁周波数成分と、２相の出力信号の励磁周波数成分とに基づいて、励磁信号と２相の出力信号との位相の関係を取得する位相関係取得部と、２相の出力信号の励磁周波数成分に基づいて、２相の出力信号の振幅を取得する振幅取得部と、位相の関係と２相の出力信号の振幅とに基づいて、回転検出器の電気角を取得する電気角取得部と、を備える。
【０００６】
すなわち、電気角取得システムにおいては、回転検出器の励磁信号と出力信号とを取り込み、これらの信号に基づいて電気角を取得するが、この際、励磁信号と出力信号との位相の関係および出力信号の振幅に基づいて電気角が取得される。そして、電気角取得システムにおいては、励磁周波数成分を、フーリエ変換によって励磁信号および出力信号から抽出し、抽出した信号に基づいて電気角を取得する。この構成によれば、ノイズ等による影響を低減することができ、電気角を正確に取得することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】電気角取得システムの第１実施形態を示すブロック図である。
【図２】図２Ａは励磁信号とＳＩＮ信号とＣＯＳ信号の理想的な例を示す図、図２Ｂは励磁信号と出力信号との位相の関係を示す図、図２Ｃは振幅と電気角の関係を示す図である。
【図３】アナログデジタル変換とサンプリングとを説明するための図である。
【図４】図４Ａは複素平面の座標軸の回転を示す図、図４Ｂは電気角演算処理のフローチャートである。
【図５】電気角取得システムの第２実施形態を示すブロック図である。
【図６】位相の関係の取得例を示す図である。
【図７】電気角取得システムの第３実施形態を示すブロック図である。
【図８】アナログデジタル変換とサンプリングとを説明するための図である。
【図９】電気角取得システムの第４実施形態を示すブロック図である。
【図１０】電気角取得システムの第５実施形態を示すブロック図である。
【図１１】電気角取得システムの第６実施形態を示すブロック図である。
【図１２】電気角取得システムの第７実施形態を示すブロック図である。
【図１３】電気角取得システムの第８実施形態を示すブロック図である。
【図１４】電気角取得システムの第９実施形態を示すブロック図である。
【図１５】出力信号の振幅が不一致である場合の楕円補正を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
ここでは、下記の順序に従って本発明の実施の形態について説明する。
（１）電気角取得システムの構成：
（２）第２実施形態：
（３）第３実施形態：
（４）第４〜第８実施形態：
（５）第９実施形態：
（６）他の実施形態：
【０００９】
（１）電気角取得システムの構成：
図１は、本発明の一実施形態にかかる電気角取得システム１０の構成を示すブロック図である。本実施形態において、電気角取得システム１０は、励磁信号取得部２０と出力信号取得部３０と位相関係取得部４０と振幅取得部５０と電気角取得部６０とパラメータ設定部７０とを備えている。また、電気角取得システム１０は、励磁信号発生部１３と増幅器１３ａ〜１３ｃを備えている。これらの励磁信号発生部１３と増幅器１３ａ〜１３ｃは、電気角取得システム１０の外部に備えられていてもよい。図１においては、励磁信号発生部１３が電気角取得システム１０の外部に存在する状態が破線によって示されている。
【００１０】
電気角取得システム１０は、回転検出器の例であるレゾルバ１１の電気角を取得するシステムであり、レゾルバ１１に接続されている。すなわち、励磁信号発生部１３が発生させた励磁信号は、増幅器１２に入力され、増幅後の励磁信号がレゾルバ１１に入力される。また、レゾルバ１１から出力された信号は電気角取得システム１０に取り込まれる。なお、本実施形態においては、増幅器１２によって増幅された励磁信号も電気角取得システム１０に取り込まれる。むろん、レゾルバ１１の励磁の負荷が小さい場合などにおいて増幅器１２が設けられない構成であっても良い。
【００１１】
レゾルバ１１は、１相励磁２相出力のレゾルバであり、本実施形態においてレゾルバ１１は振幅変調型である。すなわち、レゾルバ１１は、１相の励磁巻線と２相の出力巻線とロータとを備えている。励磁巻線と出力巻線とは、既定の関係で配置されており、増幅器１２で増幅された励磁信号が励磁巻線に供給されると、ロータの機械角および軸倍角（極対数）に応じて変調された出力信号が２相の出力巻線から出力される。
【００１２】
機械角と電気角との理想的な対応関係はレゾルバ１１の構成によって決まる。ロータの軸倍角が２以上であれば、機械角が０°〜３６０°の角度を１周する過程において電気角が０°〜３６０°の角度を軸倍角と同数だけ回転する。本実施形態は任意の軸倍角について適用可能であるが、以下、簡単のために軸倍角は１、すなわち、機械角が１周する過程で電気角も１周する構成を例に説明を行う。
【００１３】
本実施形態において、２相の出力巻線は各巻線の出力信号が直交するように配置されている。本実施形態においては、２相の出力巻線から出力される信号の一方をＳＩＮ信号、他方をＣＯＳ信号とも呼ぶ。励磁信号は正弦波形の信号であり、本実施形態においては図１に示すＲ１−Ｒ２として電気角取得システム１０に取り込まれる。出力巻線からの出力信号は図１に示すＳ２−Ｓ４およびＳ１−Ｓ３として電気角取得システム１０に取り込まれる。ここでは、Ｓ２−Ｓ４をＳＩＮ信号、Ｓ１−Ｓ３をＣＯＳ信号とする。
【００１４】
電気角取得システム１０に取り込まれた励磁信号は、増幅器１３ａによって増幅される。本実施形態においては増幅器１３ａによって増幅された後の励磁信号をＥｓｉｎ（２πｆrｔ）と表記する。ここで、Ｅは増幅後の励磁信号の振幅、ｆrは励磁信号の周波数（励磁周波数）、ｔは時間（秒）である。また、励磁信号がＥｓｉｎ（２πｆrｔ）である場合のＳＩＮ信号が増幅器１３ｂで増幅された後の信号をＫｓｉｎθe・ｓｉｎ（２πｆrｔ）と表記し、ＣＯＳ信号が増幅器１３ｃで増幅された後の信号をＫｃｏｓθe・ｓｉｎ（２πｆrｔ）と表記する。ここで、Ｋは増幅後の出力信号の振幅であり、θeは電気角、ｆrは励磁周波数、ｔは時間である。
【００１５】
図２Ａは、励磁信号とＳＩＮ信号とＣＯＳ信号の理想的な例を示す図である。図２Ａにおいては、励磁信号とＳＩＮ信号とＣＯＳ信号とを並べて示している。また、図２Ａにおいては、ロータが固定されており、電気角θｅが特定の値（１３５°）である場合についての信号の例を示している。励磁信号とＳＩＮ信号とＣＯＳ信号とは、ともにｓｉｎ（２πｆrｔ）という成分を含んでいる。そして、励磁信号はｓｉｎ（２πｆrｔ）という成分の振幅Ｅが一定値であるのに対し、ＳＩＮ信号とＣＯＳ信号はｓｉｎ（２πｆrｔ）という成分の振幅がｓｉｎθeまたはｃｏｓθeに従って変化する。
【００１６】
このため、ロータが回転する場合、図２Ａに示すようなＳＩＮ信号とＣＯＳ信号の振幅は励磁周波数ｆrで変化するとともに、電気角θeの周波数でも変化する。実際のレゾルバにおいて、励磁周波数ｆr（例えば、１０ｋＨｚ）は、電気角θeの周波数（例えば、数Ｈｚ〜数百Ｈｚ）より大きいため、多くの場合、ＳＩＮ信号とＣＯＳ信号の振幅は、励磁周波数ｆrで頻繁に変化しつつ、電気角θeの周波数でもゆっくりと変化し、包落線に電気角θeのｓｉｎθeやｃｏｓθeが現れたような信号となる。本実施形態においては、電気角θeの周波数が励磁周波数ｆrよりも小さいことを利用し、現在以前の所定期間内の信号に基づいて現在の電気角θeを取得する。例えば、図２Ａに示す例において、現在時刻ｔ0である場合、期間Ｔの信号に基づいて時刻ｔ0の電気角θeを取得する。
【００１７】
すなわち、ある電気角θeにおける励磁信号と出力信号との位相の関係や、出力信号の振幅の関係は、レゾルバ１１の特性（巻線の構成等）に依存する。従って、特定のレゾルバ１１を利用する場合に、励磁信号と出力信号との位相の関係と、２相の出力信号の振幅との組み合わせを、電気角θeに対応づけておけば、当該位相の関係および振幅の組み合わせと電気角θeとの関係に基づいて、電気角θeを取得することができる。
【００１８】
例えば、図２Ａに示す例は、あるレゾルバ１１における電気角θeが１３５°である場合の励磁信号とＳＩＮ信号とＣＯＳ信号である。電気角θeが１３５°である場合、ＳＩＮ信号に含まれるｓｉｎθeは１／２1/2，ＣＯＳ信号に含まれるｃｏｓθeは−１／２1/2である。従って、ＳＩＮ信号は、励磁周波数ｆrで変化するｓｉｎ（２πｆrｔ）と同相の波形となる。一方、ＣＯＳ信号は、励磁周波数ｆrで変化するｓｉｎ（２πｆrｔ）と逆相の波形となる。さらに、ｓｉｎθeは１／２1/2，ｃｏｓθeは−１／２1/2であるため、絶対値は等しく、ＳＩＮ信号とＣＯＳ信号の振幅が等しい。このように、励磁信号とＳＩＮ信号との位相の関係および励磁信号とＣＯＳ信号との位相の関係を特定し、ＳＩＮ信号とＣＯＳ信号の振幅を特定すれば、これらの組み合わせから電気角θeを特定することが可能になる。
【００１９】
図２Ｂは、本実施形態にかかるレゾルバ１１における、電気角θeによる励磁信号と出力信号との位相の関係の変化を示す図である。図２Ｂにおいては、レゾルバの電気角θeが０°〜３６０°に変化した場合における、励磁信号とＣＯＳ信号との位相の関係と、励磁信号とＳＩＮ信号との位相の関係とを示している。例えば、電気角θeが１３５°である範囲に着目すると、励磁信号とＣＯＳ信号とが逆相であり、励磁信号とＳＩＮ信号とが同相である。この状況は、図２Ａと整合している。
【００２０】
図２Ｃは、本実施形態にかかるレゾルバ１１における、電気角θeによるＳＩＮ信号とＣＯＳ信号との振幅の変化を示す図である。なお、ＳＩＮ信号、ＣＯＳ信号の振幅は、励磁信号と同相の時に正、逆相の時に負としている。図２Ｃにおいては、ＣＯＳ信号の振幅を横軸、ＳＩＮ信号の振幅を縦軸とし、当該軸で規定される平面上に（ＣＯＳ信号の振幅，ＳＩＮ信号の振幅）で表される座標をプロットした点を一点鎖線で示している。ＣＯＳ信号の振幅はＫｃｏｓθe、ＳＩＮ信号の振幅はＫｓｉｎθeであるため、図２Ｃに示す平面上のプロットは、一点鎖線で示されるように円形となる。また、電気角θeは、図２Ｃに示すように、ＣＯＳ軸正方向と、原点から円上の座標に延びる線との間の角度である。電気角θeが１３５°である場合、ｓｉｎθeは１／２1/2，ｃｏｓθeは−１／２1/2であるため、ＳＩＮ信号の振幅はＫ／２1/2、ＣＯＳ信号の振幅は−Ｋ／２1/2となる。従って、（ＣＯＳ信号の振幅，ＳＩＮ信号の振幅）で表される座標が特定されると、電気角θeを特定することができる。
【００２１】
本実施形態においては、２相の出力信号の振幅（絶対値）を取得する構成を採用しており、振幅の絶対値が取得された状態においては電気角θeの候補が４点発生する。例えば、図２Ｃに示す例において、ＳＩＮ信号の振幅の絶対値がＫ／２1/2、ＣＯＳ信号の振幅の絶対値がＫ／２1/2となる点は４カ所（４５°、１３５°、２２５°、３１５°）存在する。そこで、本実施形態においては、励磁信号とＣＯＳ信号との位相の関係および励磁信号とＳＩＮ信号との位相の関係に基づいて電気角θeの範囲を特定する（図２Ｃに示す４個の象限のいずれであるのかを特定する）ことで、電気角θeを特定する。
【００２２】
以上のように、励磁信号と出力信号を解析すれば、レゾルバ１１の電気角θeを取得することが可能である。ただし、上述の図２Ａのような信号の関係は、理想化された状態であり、実際の信号はより複雑に変化し得る。例えば、電気角取得システム１０において解析対象とする励磁信号、ＳＩＮ信号およびＣＯＳ信号は、増幅器（増幅器１２や増幅器１３ａ〜１３ｃ）による増幅後の信号である。これらの増幅器はアナログ増幅回路であり、一般的に抵抗素子、コンデンサ素子、インダクタンス素子等を含むため、増幅後の信号は位相等が変化し得る。また、各種の要因によるノイズが含まれる。
【００２３】
このため、図２Ａのような理想的な関係になるとは限らず、図２Ａのような励磁信号に対して出力信号の位相がずれた状態となる場合や、振幅が複雑に変化することで励磁周波数ｆr以外の周波数成分が含まれている場合がある。従って、増幅器１３ａ〜１３ｃから出力されるアナログの信号に基づいて電気角θeを取得すると、電気角θeに誤差が生じてしまう。そこで、本実施形態においては、増幅器１３ａ〜１３ｃから出力される励磁信号、ＳＩＮ信号、ＣＯＳ信号に対してフーリエ変換を行い、励磁周波数成分を抽出して解析を行う構成が採用されている。
【００２４】
励磁信号取得部２０は、励磁信号の励磁周波数成分をフーリエ変換によって取得するための回路を備えている。具体的には、励磁信号取得部２０は、アナログデジタル変換部２１ａとフーリエ変換部２２ａとを備えている。アナログデジタル変換部２１ａは、増幅器１３ａが出力したアナログの励磁信号をデジタルデータに変換する回路である。すなわち、アナログデジタル変換部２１ａは、アナログの励磁信号をサンプリング周波数ｆsによってサンプリングし、デジタルデータ列として出力する機能を有している。
【００２５】
図３は、アナログデジタル変換とサンプリングとを説明するための図であり、図２Ａに示す信号を例にしてアナログデジタル変換およびサンプリングを示している。図３においてはサンプリング周波数ｆsで規定されるサンプリング周期（１／ｆs）が破線によって示されている。アナログデジタル変換部２１ａにおいては、図３に示すように、サンプリング周期（１／ｆs）毎にアナログの励磁信号をデジタル値に変換してデジタルデータ列を生成する。図３においては、白丸によってサンプリングされたデータの例を示している。
【００２６】
フーリエ変換部２２ａは、アナログデジタル変換部２１ａが出力したデジタルデータ列をフーリエ変換する回路である。フーリエ変換は例えば、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform）等で実施可能である。すなわち、フーリエ変換部２２ａは、アナログデジタル変換部２１ａが出力するデジタルデータ列を受け取り、サンプリング数Ｎ個のデジタルデータ列に基づいてフーリエ変換を行い、デジタルデータ列として出力する機能を有している。ここでは、フーリエ変換後の励磁信号を励磁フーリエ信号と呼ぶ。また、サンプリング数Ｎが１６である場合にフーリエ変換の対象となるデジタルデータ列をｐ（０）〜ｐ（１５）とする。図３においては、サンプリング数Ｎが１６の場合におけるデジタルデータ列の最初と最後（ｐ（０）、ｐ（１５））を示している。
【００２７】
フーリエ変換部２２ａは、このようにしてサンプリングしたＮ個のデジタルデータを式（１）によってフーリエ変換する。
【数１】
2019086410.tif 000003
【００２８】
以上の式（１）によって励磁フーリエ信号が生成されると、フーリエ変換部２２ａは、当該励磁フーリエ信号から励磁周波数成分を選択して出力する。すなわち、式（１）による変換が行われて励磁フーリエ信号が得られると、ｋが０〜Ｎ−１個のそれぞれについてＸ（ｋ）が得られた状態になる。そして、フーリエ変換の周波数分解能をｆ0（ｆ0＝ｆs／Ｎ）とするとｋ×ｆ0が周波数に相当するため、Ｘ（ｋ）は周波数ｋ×ｆ0の信号と見なすことができる。
【００２９】
そこで、本実施形態においてフーリエ変換部２２ａは、ｋ×ｆ0が励磁周波数ｆrであるｋ、またはｋ×ｆ0が励磁周波数ｆrに最も近いｋを選択することで励磁周波数成分を取得する。ここでは、フーリエ変換された励磁フーリエ信号から励磁周波数成分を取得することができればよく、ｋの選択には種々の態様が採用可能である。本実施形態においては、ｋ×ｆ0が、励磁周波数ｆrと等しいｋが必ず存在するように、後述のパラメータ設定部７０によってＮ，ｆr，ｆsが予め決められる。すなわち、本実施形態においては、ｍ＝Ｎ×ｆr／ｆsとしたとき、ｍが整数になるようにＮ，ｆr，ｆsが予め決められる。
【００３０】
このようにＮ，ｆr，ｆsが決められている場合、ｍ×ｆs／Ｎ＝ｆr（すなわち、ｍ×ｆ0＝ｆr）とすることができ、ｍ×ｆ0が励磁周波数ｆrであるｍを選択することが可能になる。ただし、フーリエ変換のサンプリング定理により、ｆs＞２ｆrである。本実施形態においては、このように、ｍ＝Ｎ×ｆr／ｆsが整数になるように設定されており、フーリエ変換部２２ａは、ｍ×ｆ0が励磁周波数ｆrであるｍを選択し、フーリエ変換によって得られた励磁フーリエ信号Ｘ（ｋ）（ｋ＝０〜Ｎ−１）からＸ（ｍ）を選択することにより、励磁信号の励磁周波数成分を取得する。
【００３１】
以後、フーリエ変換によって得られた励磁フーリエ信号から抽出された励磁周波数成分をＰ（ｍ）＝Ｐｒ＋ｉＰｉと表記する。ここで、Ｐｒはフーリエ変換によって得られた実数部であり、Ｐｉはフーリエ変換によって得られた虚数部であり、Ｐｉの前のｉは虚数単位である。
【００３２】
出力信号取得部３０は、２相の出力信号の励磁周波数成分をフーリエ変換によって取得するための回路を備えている。具体的には、出力信号取得部３０は、アナログデジタル変換部３１ｂ，３１ｃとフーリエ変換部３２ｂ，３２ｃとを備えている。アナログデジタル変換部３１ｂ，３１ｃは、増幅器１３ｂ，１３ｃが出力したアナログのＳＩＮ信号，ＣＯＳ信号をデジタルデータに変換する回路である。すなわち、アナログデジタル変換部３１ｂ，３１ｃは、アナログの出力信号をサンプリング周波数ｆsによってサンプリングし、デジタルデータ列として出力する機能を有している。図３に示す例においては、アナログデジタル変換部３１ｂ，３１ｃによって、サンプリング周期（１／ｆs）毎にサンプリングが行われたアナログの出力信号がデジタル値に変換された様子が白丸によって示されている。
【００３３】
フーリエ変換部３２ｂ，３２ｃは、アナログデジタル変換部３１ｂ，３１ｃが出力したデジタルデータ列をフーリエ変換する回路である。すなわち、フーリエ変換部３２ｂ，３２ｃは、アナログデジタル変換部３１ｂ，３１ｃが出力するデジタルデータ列を受け取り、サンプリング数Ｎ個のデジタルデータ列に基づいてフーリエ変換を行い、デジタルデータ列として出力する機能を有している。ここでは、フーリエ変換後の出力信号を出力フーリエ信号と呼ぶ。また、サンプリング数Ｎが１６である場合にフーリエ変換の対象となるＳＩＮ信号のデジタルデータ列をｓ（０）〜ｓ（１５）とする。また、サンプリング数Ｎが１６である場合にフーリエ変換の対象となるＣＯＳ信号のデジタルデータ列をｃ（０）〜ｃ（１５）とする。
【００３４】
フーリエ変換部３２ｂ，３２ｃは、このようにしてサンプリングしたＮ個のデジタルデータを上述の式（１）によってフーリエ変換する。以上の式（１）によって出力フーリエ信号が生成されると、フーリエ変換部３２ｂ，３２ｃは、当該出力フーリエ信号から励磁周波数成分を選択して出力する。すなわち、式（１）による変換が行われて出力フーリエ信号が得られると、ｋが０〜Ｎ−１個のそれぞれについてＸ（ｋ）が得られた状態になる。また、上述のように、ｍ＝Ｎ×ｆr／ｆsとしたとき、ｍが整数になるようにＮ，ｆr，ｆsが予め決められている。そこで、フーリエ変換部３２ｂ，３２ｃは、ｍ×ｆ0が励磁周波数ｆrであるｍを選択し、フーリエ変換によって得られた出力フーリエ信号Ｘ（ｋ）（ｋ＝０〜Ｎ−１）からＸ（ｍ）を選択する。
【００３５】
このような選択がフーリエ変換部３２ｂ，３２ｃのそれぞれで行われることにより、出力信号としてのＳＩＮ信号の励磁周波数成分と、出力信号としてのＣＯＳ信号の励磁周波数成分とが取得される。以後、フーリエ変換によって得られた出力フーリエ信号であるＳＩＮ信号から抽出された励磁周波数成分をＳ（ｍ）＝Ｓｒ＋ｉＳｉと表記する。ここで、Ｓｒはフーリエ変換によって得られた実数部であり、Ｓｉはフーリエ変換によって得られた虚数部であり、Ｓｉの前のｉは虚数単位である。また、フーリエ変換によって得られた出力フーリエ信号であるＣＯＳ信号から抽出された励磁周波数成分をＣ（ｍ）＝Ｃｒ＋ｉＣｉと表記する。ここで、Ｃｒはフーリエ変換によって得られた実数部であり、Ｃｉはフーリエ変換によって得られた虚数部であり、Ｃｉの前のｉは虚数単位である。
【００３６】
なお、本実施形態においては、励磁信号取得部２０のアナログデジタル変換部２１ａがアナログの励磁信号をサンプリングするタイミングと、出力信号取得部３０のアナログデジタル変換部３１ｂ，３１ｃが出力信号（ＳＩＮ信号，ＣＯＳ信号）をサンプリングするタイミングは同時である。すなわち、本実施形態にかかる電気角取得システム１０は、図１に示すように、アナログデジタル変換部２１ａ，３１ｂ，３１ｃが並列に設けられており、それぞれの変換部に励磁信号、ＳＩＮ信号、ＣＯＳ信号が入力される。そして、図３に示すように、各変換部においてサンプリング周波数ｆsで同時にサンプリングが行われる。以上の構成によれば、サンプリングタイミングのずれによる位相のずれを考慮することなく、励磁信号と出力信号との関係を解析することができる。なお、ここでは、位相のずれを考慮する必要がない程度にサンプリングタイミングが一致していれば良く、この範囲でサンプリングタイミングがずれることは許容される。
【００３７】
さらに、本実施形態においては、励磁信号、ＳＩＮ信号、ＣＯＳ信号のそれぞれをフーリエ変換するためのフーリエ変換部２２ａ，３２ｂ，３２ｃを設け、３種の信号を並列的にフーリエ変換している。しかし、フーリエ変換に時間がかかることを許容できる状態であれば、１個または２個のフーリエ変換部を設ける構成とし、励磁信号、ＳＩＮ信号、ＣＯＳ信号の少なくとも２種の信号が１個のフーリエ変換部でフーリエ変換される構成であってもよい（以下、他の実施形態においても同様）。
【００３８】
位相関係取得部４０は、励磁信号の励磁周波数成分と、２相の出力信号の励磁周波数成分とに基づいて、励磁信号と２相の出力信号との位相の関係を取得するための回路を備えている。すなわち、位相関係取得部４０は、励磁信号とＳＩＮ信号とが同相または逆相のいずれであるのか特定し、励磁信号とＣＯＳ信号とが同相または逆相のいずれであるのかを特定する。
【００３９】
位相の関係の取得は、種々の手法で実施されて良く、本実施形態においては、フーリエ変換後の実数部および虚数部をプロット可能な複素平面の座標軸の回転を利用して位相の関係を取得する。図４Ａは、複素平面を示しており、横軸が実軸Ｒｅ、縦軸が虚軸Ｉｍである。本実施形態において、位相関係取得部４０は、励磁信号の励磁周波数成分Ｐ（ｍ）＝Ｐｒ＋ｉＰｉの当該複素平面上へのプロット位置に基づいて座標軸の回転角を特定する。
【００４０】
すなわち、位相関係取得部４０は、励磁信号の励磁周波数成分Ｐ（ｍ）の位相角αを座標軸の回転角として取得する。なお、位相角αは、ａｒｃｔａｎ（Ｐｉ／Ｐｒ）であるが、位相角αの演算の際にはＰｒが０であっても不定とならない手法（例えば、ａｔａｎ２（Ｐｉ／Ｐｒ）等）で算出することが好ましい。以下、説明を簡略化するため、科学や工学の分野において一般的に用いられているａｔａｎ２（ｙ，ｘ）関数を使用する。なお、標準的なａｒｃｔａｎ（ｙ／ｘ）とは以下の関係がある。
ｘ＞０の場合、        ａｔａｎ２（ｙ、ｘ）＝ａｒｃｔａｎ（ｙ／ｘ）
ｙ≧０、ｘ＜０の場合、ａｔａｎ２（ｙ、ｘ）＝ａｒｃｔａｎ（ｙ／ｘ）＋π
ｙ＜０、ｘ＜０の場合、ａｔａｎ２（ｙ、ｘ）＝ａｒｃｔａｎ（ｙ／ｘ）−π
ｙ＞０、ｘ＝０の場合、ａｔａｎ２（ｙ、ｘ）＝π／２
ｙ＜０、ｘ＝０の場合、ａｔａｎ２（ｙ、ｘ）＝−π／２
ｙ＝０、ｘ＝０の場合、ａｔａｎ２（ｙ、ｘ）＝未定義
座標軸を位相角αだけ回転させた場合、図４Ａにおいて一点鎖線で示すように座標軸が回転し、実軸Ｒｅは実軸Ｒｅ'となり、虚軸Ｉｍは虚軸Ｉｍ'となる。この結果、回転後の実軸Ｒｅ'、虚軸Ｉｍ'において、励磁信号の励磁周波数成分Ｐ（ｍ）は実数部のみが残り（これをＰｒ'と表記する）、虚数部は０になる。なお、Ｐｒ'＝Ｐｒ×ｃｏｓα＋Ｐｉ×ｓｉｎαである。
【００４１】
座標軸が回転されたとしても励磁信号と２相の出力信号との位相の関係は不変である。従って、回転後の実軸Ｒｅ'、虚軸Ｉｍ'に基づいてＳＩＮ信号およびＣＯＳ信号の励磁周波数成分を表現し、Ｐｒ'との関係を特定することで位相の関係を特定することができる。そこで、位相関係取得部４０は、ＳＩＮ信号の励磁周波数成分を回転後の座標軸で表現した場合の実数部Ｓｒ'をＳｒ'＝Ｓｒ×ｃｏｓα＋Ｓｉ×ｓｉｎαとして取得する。なお、ＳＩＮ信号の励磁周波数成分は、本来、励磁信号の励磁周波数成分と同期しており、位相のずれは小さいはずであるため、虚数部Ｓｉ'を無視することができる。
【００４２】
また、位相関係取得部４０は、ＣＯＳ信号の励磁周波数成分を回転後の座標軸で表現した場合の実数部Ｃｒ'をＣｒ'＝Ｃｒ×ｃｏｓα＋Ｃｉ×ｓｉｎαとして取得する。なお、ＣＯＳ信号の励磁周波数成分も、本来、励磁信号の励磁周波数成分と同期しており、位相のずれは小さいはずであるため、虚数部Ｃｉ'を無視することができる。
【００４３】
以上の座標軸変換が行われると、Ｐｒ'とＳｒ'の符号を比較することで、励磁信号とＳＩＮ信号との位相の関係を特定することができ、Ｐｒ'とＣｒ'の符号を比較することで、励磁信号とＣＯＳ信号との位相の関係を特定することができる。そこで、位相関係取得部４０は、Ｐｒ'とＳｒ'の符号を比較し、同符号であれば励磁信号とＳＩＮ信号とが同相、異符号なら励磁信号とＳＩＮ信号とが逆相であると判定する。位相関係取得部４０は、Ｐｒ'とＣｒ'の符号を比較し、同符号であれば励磁信号とＣＯＳ信号とが同相、異符号なら励磁信号とＣＯＳ信号とが逆相であると判定する。
【００４４】
以上のように、複素平面の座標軸を回転して位相の関係を取得する構成によれば、ＳＩＮ信号およびＣＯＳ信号における虚数部を演算する必要がなく、演算量を低減することが可能である。むろん、演算量を重視しないのであれば、虚数部を演算する構成であっても良い。さらに、本実施形態のような位相の関係の取得法においては、位相が同相または逆相のいずれであるのかを判定することができればよい。従って、励磁信号に対するＳＩＮ信号およびＣＯＳ信号の位相のずれが±９０°より小さければ、正確に位相の関係を取得することができる。当該ずれの許容範囲は、従来のトラッキングループ型デジタル角度変換器（許容範囲は±１０°や±４５°）と比較して各段に広い。なお、ここでは実軸ＲｅをＰ（ｍ）と重なるように回転させたが、虚軸ＩｍをＰ（ｍ）と重なるように回転させ、虚数部で判定してもよい
【００４５】
位相関係取得部４０は、以上のような判定を行うと、判定結果を示す信号を出力する。本実施形態において位相関係取得部４０は、励磁信号とＳＩＮ信号との位相の関係を示すＤｉｒＳｉｎ信号と、励磁信号とＣＯＳ信号との位相の関係を示すＤｉｒＣｏｓ信号とを出力する。なお、励磁信号とＳＩＮ信号とが同相の場合ＤｉｒＳｉｎ＝１を示す信号が出力され、逆相の場合ＤｉｒＳｉｎ＝−１を示す信号が出力される。また、励磁信号とＣＯＳ信号とが同相の場合ＤｉｒＣｏｓ＝１を示す信号が出力され、逆相の場合ＤｉｒＣｏｓ＝−１を示す信号が出力される。
【００４６】
振幅取得部５０は、２相の出力信号（ＳＩＮ信号およびＣＯＳ信号）の励磁周波数成分に基づいて、２相の出力信号の振幅を取得するための回路である。すなわち、振幅取得部５０は、ＳＩＮ信号の励磁周波数成分Ｓ（ｍ）を取得し、実数部Ｓｒと虚数部Ｓｉとに基づいて振幅ＰｗｒＳｉｎ＝（Ｓｒ2＋Ｓｉ2）1/2を取得する。そして、振幅取得部５０は、ＳＩＮ信号の振幅を示す信号ＰｗｒＳｉｎを出力する。また、振幅取得部５０は、ＣＯＳ信号の励磁周波数成分Ｃ（ｍ）を取得し、実数部Ｃｒと虚数部Ｃｉとに基づいて振幅ＰｗｒＣｏｓ＝（Ｃｒ2＋Ｃｉ2）1/2を取得する。そして、振幅取得部５０は、ＣＯＳ信号の振幅を示す信号ＰｗｒＣｏｓを出力する。
【００４７】
電気角取得部６０は、位相の関係と２相の出力信号の振幅とに基づいて、レゾルバ１１の電気角θeを取得するための回路である。すなわち、電気角取得部６０は、位相の関係を示すＤｉｒＳｉｎおよびＤｉｒＣｏｓと、振幅を示すＰｗｒＳｉｎおよびＰｗｒＣｏｓに基づいて電気角θeを取得する。電気角θeは、種々の手法で取得されて良く、本実施形態においては、電気角取得部６０が図４Ｂに示す電気角演算処理を実行することによって電気角を取得する。なお、ここでは、図２Ｂに示した励磁信号と出力信号との位相の関係と、図２Ｃに示した振幅毎の電気角θeを適宜参照して説明を行う。図２Ｃにおいては、電気角θeの範囲を９０°毎に分割し、０°〜９０°の範囲を第１象限Ｚ1、９０°〜１８０°の範囲を第２象限Ｚ2、１８０°〜２７０°の範囲を第３象限Ｚ3、２７０°〜３６０°の範囲を第4象限Ｚ4として説明する。
【００４８】
具体的には、電気角取得部６０は、励磁信号とＣＯＳ信号との位相の関係を示すＤｉｒＣｏｓが１であるか否か、すなわち、励磁信号とＣＯＳ信号とが同相であるか否かを判定する（ステップＳ１００）。ステップＳ１００において、ＤｉｒＣｏｓが１（励磁信号とＣＯＳ信号とが同相）であると判定された場合、図２Ｂに示されるように電気角θeは０°〜９０°または２７０°〜３６０°である。従って、電気角θeは図２Ｃに示す第１象限Ｚ1または第４象限Ｚ4のいずれかに含まれる。
【００４９】
ステップＳ１００において、ＤｉｒＣｏｓが１であると判定された場合、電気角取得部６０は、励磁信号とＳＩＮ信号との位相の関係を示すＤｉｒＳｉｎが１であるか否か、すなわち、励磁信号とＳＩＮ信号とが同相であるか否かを判定する（ステップＳ１０５）。ステップＳ１０５において、ＤｉｒＳｉｎが１（励磁信号とＳＩＮ信号とが同相）であると判定された場合、図２Ｂに示されるように電気角θeは０°〜９０°または９０°〜１８０°である。従って、電気角θeは図２Ｃに示す第１象限Ｚ1に含まれる。そこで、ステップＳ１０５において、ＤｉｒＳｉｎが１であると判定された場合、電気角取得部６０は、上述のａｔａｎ２関数を利用し、電気角θeをａｔａｎ２（ＰｗｒＳｉｎ，ＰｗｒＣｏｓ）によって算出する（ステップＳ１１０）。
【００５０】
一方、ステップＳ１０５において、ＤｉｒＳｉｎが１であると判定されない場合、励磁信号とＳＩＮ信号とが逆相である。従って、図２Ｂに示されるように電気角θeは１８０°〜２７０°または２７０°〜３６０°である。このため、電気角θeは図２Ｃに示す第４象限Ｚ4に含まれる。そこで、ステップＳ１０５において、ＤｉｒＳｉｎが１であると判定されない場合、電気角取得部６０は、電気角θeをａｔａｎ２（−ＰｗｒＳｉｎ，ＰｗｒＣｏｓ）によって算出する（ステップＳ１１５）。以上のように、本実施形態においては、振幅ＰｗｒＳｉｎ，ＰｗｒＣｏｓが正の値として取得されているため、位相の関係に基づいて正負の関係を特定した状態でａｔａｎ２を算出することで電気角θeを取得する。
【００５１】
ステップＳ１００において、ＤｉｒＣｏｓが１であると判定されない場合、励磁信号とＣＯＳ信号とが逆相であるため、図２Ｂに示されるように電気角θeは９０°〜１８０°または１８０°〜２７０°である。従って、電気角θeは図２Ｃに示す第２象限Ｚ2または第３象限Ｚ3のいずれかに含まれる。
【００５２】
ステップＳ１００において、ＤｉｒＣｏｓが１であると判定されない場合、電気角取得部６０は、励磁信号とＳＩＮ信号との位相の関係を示すＤｉｒＳｉｎが１であるか否か、すなわち、励磁信号とＳＩＮ信号とが同相であるか否かを判定する（ステップＳ１２０）。ステップＳ１２０において、ＤｉｒＳｉｎが１（励磁信号とＳＩＮ信号とが同相）であると判定された場合、図２Ｂに示されるように電気角θeは０°〜９０°または９０°〜１８０°である。従って、電気角θeは図２Ｃに示す第２象限Ｚ2に含まれる。そこで、ステップＳ１２０において、ＤｉｒＳｉｎが１であると判定された場合、電気角取得部６０は、電気角θeをａｔａｎ２（ＰｗｒＳｉｎ，−ＰｗｒＣｏｓ）によって算出する（ステップＳ１２５）。
【００５３】
一方、ステップＳ１２０において、ＤｉｒＳｉｎが１であると判定されない場合、励磁信号とＳＩＮ信号とが逆相である。従って、図２Ｂに示されるように電気角θeは１８０°〜２７０°または２７０°〜３６０°である。このため、電気角θeは図２Ｃに示す第３象限Ｚ3に含まれる。そこで、ステップＳ１２０において、ＤｉｒＳｉｎが１であると判定されない場合、電気角取得部６０は、電気角θeをａｔａｎ２（−ＰｗｒＳｉｎ，−ＰｗｒＣｏｓ）によって算出する（ステップＳ１３０）。
【００５４】
以上の処理によって電気角θeが演算されると、電気角取得部６０は、電気角θeを示す信号を出力する。このため、電気角取得システム１０の外部において当該電気角取得部６０の出力信号を取得することにより、電気角を特定することが可能になる。なお、以上の電気角演算処理においては、励磁信号とＳＩＮ信号との位相を比較し、励磁信号とＣＯＳ信号との位相を比較したが、ＳＩＮ信号とＣＯＳ信号の位相は一定の関係にあるためこの関係を利用して判定を行ってもよい。すなわち、励磁信号とＳＩＮ信号との位相を比較し、ＳＩＮ信号とＣＯＳ信号の位相を比較する構成であってもよいし、励磁信号とＣＯＳ信号との位相を比較し、ＳＩＮ信号とＣＯＳ信号の位相を比較する構成であってもよく、これらの例は上述の図４Ｂに示す例と実質的に等価である。
【００５５】
パラメータ設定部７０は、サンプリング周波数ｆs、サンプリング数Ｎ、励磁周波数ｆrの少なくとも１個を入力するための回路である。すなわち、パラメータ設定部７０は、電気角取得システム１０の外部から信号線を接続可能なインタフェースを備えており、利用者は当該インタフェースを介してサンプリング周波数ｆs、サンプリング数Ｎ、励磁周波数ｆrを入力することができる。インタフェースは、種々の仕様であってよく、例えば、シリアル通信による入力、Ｉ／Ｏ端子による入力、電圧値による入力の少なくとも１個を備える仕様等を採用可能である。なお、シリアル通信は、例えば、ＩＩＣバス等の各種規格を想定可能である。Ｉ／Ｏ端子による入力は、端子に対して異なる電圧値の電圧を印加し、１以上の電圧値が示すコードで情報を入力する態様等を想定可能である。電圧値による入力は、印加電圧のレベルで入力情報を指定する態様等を想定可能である。また、スイッチやつまみ等で調整可能であってもよい。
【００５６】
いずれにしても、パラメータ設定部７０は、サンプリング周波数ｆs、サンプリング数Ｎ、励磁周波数ｆrの少なくとも１個を示す情報を受け付けることが可能であり、受け付けたパラメータによって各部を動作させることができる。すなわち、パラメータ設定部７０は、信号線等を介して励磁信号発生部１３と接続されており、利用者が入力した励磁周波数ｆrを励磁信号発生部１３に対して出力する。励磁信号発生部１３は、信号線等を介して入力された周波数で正弦波を生成することができる。従って、励磁信号は、利用者が入力した励磁周波数ｆrの正弦波となる。パラメータ設定部７０は、サンプリング周波数ｆs、サンプリング数Ｎ、励磁周波数ｆrの全てを入力可能であっても良いし、一部が入力可能であっても良い。一部が入力可能である場合、入力されないパラメータは予め決められている。
【００５７】
また、パラメータ設定部７０は、信号線等を介して励磁信号取得部２０および出力信号取得部３０と接続されている。利用者が入力したサンプリング周波数ｆsは、信号線等を介して励磁信号取得部２０のアナログデジタル変換部２１ａに供給され、出力信号取得部３０のアナログデジタル変換部３１ｂ，３１ｃに供給される。アナログデジタル変換部２１ａ，３１ｂ，３１ｃは、信号線等を介して入力された周波数でアナログ信号をサンプリングしてデジタルデータ列を生成することができる。従って、アナログデジタル変換部２１ａ，３１ｂ，３１ｃは、増幅器１３ａ〜１３ｃから入力されたアナログ信号をサンプリング周波数ｆsでサンプリングしたデジタルデータ列を生成し、出力する。
【００５８】
さらに、利用者が入力したサンプリング数Ｎは、信号線等を介して励磁信号取得部２０のフーリエ変換部２２ａに供給され、出力信号取得部３０のフーリエ変換部３２ｂ，３２ｃに供給される。フーリエ変換部２２ａ，３２ｂ，３２ｃは、信号線等を介して入力されたサンプリング数のデジタルデータを取得してフーリエ変換を行うことができる。従って、フーリエ変換部２２ａ，３２ｂ，３２ｃは、アナログデジタル変換部２１ａ，３１ｂ，３１ｃが生成したデジタルデータ列をサンプリング数Ｎでサンプリングしてフーリエ変換して励磁フーリエ信号および出力フーリエ信号を生成することができる。
【００５９】
以上のように、本実施形態においては、パラメータ設定部７０に対して利用者が入力した励磁周波数ｆrの励磁信号を生成し、励磁信号や出力信号をサンプリング周波数ｆsでサンプリング数Ｎ個でサンプリングしてフーリエ変換を行うことができる。従って、利用者は、ｍ＝Ｎ×ｆr／ｆsが整数になるように容易に設定することができる。
【００６０】
なお、電気角取得システム１０を構成する各部は、専用の回路（例えばＩＣチップ等）で構成されても良いし、汎用の回路（例えば、ＣＰＵ、ＲＡＭ，ＲＯＭ等のプログラム実行環境）をプログラムによって動作させることで実現されても良く、種々の構成を採用可能である。むろん、１個または複数個の機能が１個のチップで構成されても良いし、複数のチップで構成されても良い。また、製造後にプログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）や、内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサ（Ｒｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｂｌｅ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）が利用されても良い。また、半導体技術の進歩又は派生する別技術により、ＬＳＩに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行ってもよい。
【００６１】
以上のような本実施形態においては、フーリエ変換によって励磁周波数成分を抽出して励磁信号と出力信号の位相の関係や出力信号の振幅を解析している。従って、フーリエ変換を行わないで位相の関係や振幅を解析する構成と比較して、正確に電気角θeを取得することができる。特に、本実施形態のように励磁信号や出力信号が増幅器１３ａ〜１３ｃで増幅されることで位相が理想の信号と異なっていたり、ノイズが含まれていたりしても、正確に電気角θeを取得することができる。
【００６２】
また、特許文献１に挙げたような従来のトラッキングループ型デジタル角度変換器においては、ＳＩＮ信号やＣＯＳ信号に対してｃｏｓφやｓｉｎφを乗じ、得られた信号の和からｓｉｎ（θe−φ）ｓｉｎ（２πｆrｔ）を生成し、同期検波して制御偏差ｓｉｎ（θe−φ）を抽出し、当該制御偏差が０になるようにフィードバック制御することでφが電気角θeと見なせる状況を生成する。従って、ｃｏｓφやｓｉｎφを乗じるための回路、同期検波を行うための回路、フィードバック制御のための回路（電圧制御発振器やカウンタ）など、複雑なアナログ回路を含んでいる。
【００６３】
このため、従来の構成においては、全体構成を簡略化しにくく、低コスト化、高信頼性、利便性を達成することは困難である。しかし、本実施形態においては、複雑なアナログ回路は不要であり、アナログ回路としては単純な増幅器を備えていれば良い。また、アナログデジタル変換部２１ａ，３１ｂ，３１ｃ以後の信号処理はデジタル信号処理であるため、フーリエ変換部２２ａ，３２ｂ，３２ｃや位相関係取得部４０、振幅取得部５０、電気角取得部６０は、簡易な構成の回路によって実現可能である。また、アナログ回路はデジタル回路に比べて回路面積が大きく、ＩＣ化の際にチップ面積が大きくなりコストアップになる。従って、本実施形態は、従来技術と比較して低コストで実現可能である。
【００６４】
さらに、アナログ回路は温度により特性が変化するため、温度補正回路が必要となるが、本実施形態においてはアナログ回路で構成される機能は少なく、電気角θeの算出のための処理はデジタル回路またはデジタル信号処理で実現される。従って、温度補正回路は不要であり、高い信頼性で電気角θeを取得する構成を容易に実現することができる。
【００６５】
さらに、複雑なアナログ回路によって電気角取得システムを構成する場合、電気角θeの取得精度を高めるために、回路特性を調整して作りこみを行う必要がある。このため、回路定数の変更は極端に制限され、例えば、レゾルバの励磁周波数が１０ｋＨｚに限定されるなど、特定用途向けになってしまう。しかし、本実施形態においては、励磁周波数等の調整が可能であり、特定用途に限定されない。
【００６６】
さらに、上述の従来技術においては、制御偏差ε＝ｓｉｎ（θe−φ）＝０となるようにフィードバックループが構成されるため、安定化までに時間を要し、動作が遅くなる。また動作を速めようとすると発振対策が必要となる。しかし、本実施形態においてフィードバックループは存在せず、Ｎ個のサンプリングが行われれば即座に電気角θeを取得することができる。従って、高速に電気角θeを出力するシステムを提供することができる。
【００６７】
さらに、従来の技術においては、入力信号である励磁信号やＳＩＮ信号、ＣＯＳ信号等のノイズを減らす必要があり、ノイズの程度に応じてアナログノイズフィルタ回路を追加するなどの検討が必要である。しかし、本実施形態においては、フーリエ変換によって励磁周波数成分を取得する構成であるため、励磁周波数成分以外のノイズの影響が少ない状態で電気角θeを取得することができる。従って、ノイズに強く、従来技術と比較してノイズ対策の必要性は低い。このため、本実施形態においては、漏洩磁束などのノイズが含まれ得る状況において、高度なノイズ対策を行わなくても高精度に電気角θeを取得することができる。
【００６８】
さらに、従来技術においては、励磁信号とＳＩＮ信号、ＣＯＳ信号との位相のずれは、出力される角度の精度劣化や応答速度の低下につながるため、位相のずれを少なくしなければならない。通常は、±１０度、もしくは±４５度以下が求められる。しかし、本実施形態においては、励磁信号とＳＩＮ信号、ＣＯＳ信号との位相のずれは±９０°より小さければ良い。従って、本実施形態においては高度な位相ずれ対策を行わなくても高精度に電気角θeを取得することができる。
【００６９】
（２）第２実施形態：
上述の第１実施形態においては、フーリエ変換によって得られた励磁フーリエ信号と出力フーリエ信号に基づいて位相の関係と振幅の関係を取得していたが、フーリエ変換が行われていないデジタルデータ列に基づいて位相の関係が取得されても良い。図５は、フーリエ変換が行われていないデジタルデータ列に基づいて位相の関係を取得する構成例を示す図である。
【００７０】
図５においては、図１と同様の構成に図１と同一の符号を付して示している。ここでは、図１と異なる構成について説明し、図１と同一の構成については説明を省略する。図５に示す電気角取得システム１００は、フーリエ変換によって励磁周波数成分を取得する励磁信号取得部２０を備えていない。むろん、電気角θeの算出以外の目的（例えば断線検出等）で励磁信号をレゾルバ１１に入力しても良い。
【００７１】
ただし、本実施形態においては励磁信号発生部１３０と位相関係取得部４００とが接続されている。励磁信号発生部１３０は、パラメータ設定部７０で設定された励磁周波数ｆrで正弦波信号を生成する機能を有しており、励磁周波数ｆrの正弦波信号のデジタルデータを生成し、当該正弦波信号のアナログ信号を増幅器１２に出力する機能を有している。本実施形態において励磁信号発生部１３０は、当該正弦波信号のデジタルデータに基づいて、励磁信号として出力した正弦波信号の任意のタイミングでの振幅を出力可能である。従って、励磁信号発生部１３０は、サンプリング周波数ｆsで正弦波信号をサンプリングした場合と同等のデジタルデータ列を位相関係取得部４００に出力することができる。位相関係取得部４００においては、この出力に基づいて、励磁信号のデジタルデータ列を取得することができる。
【００７２】
出力信号取得部３００は、上述の第１実施形態における出力信号取得部３０と同等の機能（アナログデジタル変換部３１ｂ，３１ｃおよびフーリエ変換部３２ｂ，３２ｃ）を備えているが、信号配線が異なっている。すなわち、アナログデジタル変換部３１ｂ，３１ｃの出力は、フーリエ変換部３２ｂ，３２ｃに供給されるとともに、位相関係取得部４００にも供給される。
【００７３】
位相関係取得部４００は、励磁信号と出力信号（ＳＩＮ信号およびＣＯＳ信号）との位相の関係を取得する回路であるが、上述の第１実施形態とは異なる演算法で位相の関係を取得する。すなわち、位相関係取得部４００は、励磁信号の正負を示す値と、出力信号との積によって位相の関係を取得する。
【００７４】
具体的には、位相関係取得部４００は、励磁信号を示すデジタルデータ列ｐ（ｎ）を取得しながら、当該ｐ（ｎ）の値が正、負、０のいずれであるのかに基づいてｐ（ｎ）をｐ'（ｎ）に変換する。すなわち、位相関係取得部４００は、ｐ（ｎ）＞０ならばｐ'（ｎ）＝１、ｐ（ｎ）＜０ならばｐ'（ｎ）＝−１、ｐ（ｎ）＝０ならばｐ'（ｎ）＝０と変換する。ここで、ｎは０〜Ｎ−１である。図６は、位相関係取得部４００による処理の例を示す図であり、最上部には図３に示す励磁信号と同様の励磁信号ｐ（ｎ）が示されている。なお、サンプリングタイミングにおけるデジタルデータ列は白丸で示されている。図６においては、励磁信号ｐ（ｎ）の下部に変換後のｐ'（ｎ）も示されている。これらの図に示されるように、変換後のｐ'（ｎ）は、励磁信号の値の正負または０に応じて１，−１，０のいずれかを取るデジタルデータ列となる。このような変換によれば、励磁信号の振幅の影響を除外して位相の関係を評価することができる。なお、ｐ'（ｎ）は、ｐ（ｎ）から変換するのではなく、回路で生成する構成等であっても良い。
【００７５】
位相関係取得部４００は、このようにして得られたｐ'（ｎ）とＳＩＮ信号ｓ（ｎ）との積の和に基づいて励磁信号とＳＩＮ信号との位相の関係を取得する。すなわち、位相関係取得部４００は、以下の式（２）に基づいて判定指標Ｄisを算出する。そして、位相関係取得部４００は、判定指標Ｄisが正であれば励磁信号とＳＩＮ信号とが同相であると判定し、判定指標Ｄisが負であれば励磁信号とＳＩＮ信号とが逆相であると判定する。
【数２】
2019086410.tif 000004
【００７６】
なお、ｓ（ｎ）は、アナログデジタル変換部３１ｂから位相関係取得部４００に供給されたデジタルデータ列である。図６においては、ＳＩＮ信号ｓ（ｎ）の例も示されており、当該ＳＩＮ信号ｓ（ｎ）とｐ'（ｎ）との積も示されている。この例の場合、ＳＩＮ信号ｓ（ｎ）とｐ'（ｎ）との積は正であるため判定指標Ｄisも正となり、同相であると判定される。この判定結果は、図６に示す励磁信号とＳＩＮ信号との位相の関係に整合している。以上のような判定を行った結果、励磁信号とＳＩＮ信号とが同相であれば、位相関係取得部４００はＤｉｒＳｉｎ＝１であることを示す信号を出力する。また、励磁信号とＳＩＮ信号とが逆相であれば、位相関係取得部４００はＤｉｒＳｉｎ＝−１であることを示す信号を出力する。
【００７７】
さらに、位相関係取得部４００は、ｐ'（ｎ）とＣＯＳ信号ｃ（ｎ）との積の和に基づいて励磁信号とＣＯＳ信号との位相の関係を取得する。すなわち、位相関係取得部４００は、以下の式（３）に基づいて判定指標Ｄicを算出する。そして、位相関係取得部４００は、判定指標Ｄicが正であれば励磁信号とＣＯＳ信号とが同相であると判定し、判定指標Ｄicが負であれば励磁信号とＣＯＳ信号とが逆相であると判定する。
【数３】
2019086410.tif 000005
【００７８】
なお、ｃ（ｎ）は、アナログデジタル変換部３１ｃから位相関係取得部４００に供給されたデジタルデータ列である。図６においては、ＣＯＳ信号ｃ（ｎ）の例も示されており、当該ＣＯＳ信号ｃ（ｎ）とｐ'（ｎ）との積も示されている。この例の場合、ＣＯＳ信号ｃ（ｎ）とｐ'（ｎ）との積は負であるため判定指標Ｄicも負となり、逆相であると判定される。この判定結果は、図６に示す励磁信号とＣＯＳ信号との位相の関係に整合している。以上のような判定を行った結果、励磁信号とＣＯＳ信号とが同相であれば、位相関係取得部４００はＤｉｒＣｏｓ＝１であることを示す信号を出力する。また、励磁信号とＣＯＳ信号とが逆相であれば、位相関係取得部４００はＤｉｒＣｏｓ＝−１であることを示す信号を出力する。なお、以上の演算は一例であり、例えば、式（２）式（３）においてｐ'（ｎ）ではなくｐ（ｎ）がｓ（ｎ）やｃ（ｎ）に乗じられる構成等であっても良い。
【００７９】
以上のようにして位相関係取得部４００から出力される信号（ＤｉｒＳｉｎ、Ｄｉｒｃｏｓ）は、上述の第１実施形態と同様であり、本実施形態における振幅取得部５０は第１実施形態と同様である。従って、本実施形態における電気角取得部６０は、位相関係取得部４００の出力信号と振幅取得部５０の出力信号とに基づいて、第１実施形態と同様の処理によって電気角を取得することができる。以上の構成においても、フーリエ変換によって出力信号の励磁周波数成分が取得されるため、励磁周波数成分以外の信号の影響を除外した状態で電気角θeを取得することができ、ノイズや位相のずれ等が生じたとしても正確に電気角θeを取得することができる。
【００８０】
（３）第３実施形態：
上述の第１実施形態においては、励磁信号がサンプリングされるタイミングと、出力信号がサンプリングされるタイミングは同時であったが、励磁信号取得部が励磁信号をサンプリングするタイミングと、出力信号取得部が２相の出力信号をサンプリングするタイミングは異なるタイミングであってもよい。図７は、励磁信号と２相の出力信号のサンプリングタイミングが異なる構成例を示す図である。
【００８１】
図７においては、図１と同様の構成に図１と同一の符号を付して示している。ここでは、図１と異なる構成について説明し、図１と同一の構成については説明を省略する。図７に示す電気角取得システム１１０は、励磁信号取得部と出力信号取得部とが一部の機能を共有することで実現されている。この意味で、図７においては、励磁信号取得部と出力信号取得部とを１個の矩形内に示し、１個の符号３１０を付して示している。
【００８２】
符号３１０で示される励磁信号取得部および出力信号取得部は、マルチプレクサ２１１ａとアナログデジタル変換部２１０ａと、フーリエ変換部２２ａ，３２ｂ，３２ｃを備えている。フーリエ変換部２２ａ，３２ｂ，３２ｃの構成は第１実施形態と同様である。マルチプレクサ２１１ａは３入力１出力のマルチプレクサであり、増幅器１３ａ〜１３ｃの出力が接続されている。すなわち、マルチプレクサ２１１ａは、一定のタイミングで入力と出力との関係を切り替える回路である。本実施形態においてマルチプレクサ２１１ａは、パラメータ設定部７０で設定されたサンプリング周波数ｆsからサンプリング周期１／ｆsを特定し、当該サンプリング周期１／ｆsの１／３の周期で入力と出力との関係を切り替える機能を有している。
【００８３】
なお、本実施形態においてマルチプレクサ２１１ａは、励磁信号、ＳＩＮ信号、ＣＯＳ信号の順に出力する構成となっており、ＣＯＳ信号の後には再び励磁信号を出力する。従って、マルチプレクサ２１１ａは、励磁信号、ＳＩＮ信号、ＣＯＳ信号の順に出力する動作を繰り返す。むろん、各信号の順序は一例であり、順序は任意である。
【００８４】
アナログデジタル変換部２１０ａは、励磁信号、ＳＩＮ信号、ＣＯＳ信号のそれぞれをサンプリング周波数ｆsでサンプリングしたデジタルデータ列を生成するための回路である。すなわち、アナログデジタル変換部２１０ａは、パラメータ設定部７０で設定されたサンプリング周波数ｆsからサンプリング周期１／ｆsを特定し、アナログデジタル変換部２１０ａに入力されたアナログ信号を当該サンプリング周期１／ｆsの１／３の周期でデジタルデータ列に変換する。
【００８５】
図８は、励磁信号、ＳＩＮ信号、ＣＯＳ信号がサンプリングされる様子を説明する図である。同図８に示す各信号は、図３に示した各信号と同等である。ここでは、このような各信号からサンプリング周波数ｆsでサンプリング数Ｎ＝８のデータを生成する例を説明する。アナログデジタル変換部２１０ａは、サンプリング周期１／ｆsの１／３の周期で励磁信号、ＳＩＮ信号、ＣＯＳ信号の順にサンプリングを行うが、図８においては、最初にサンプリングされる信号はＣＯＳ信号である例が示されており、サンプリングによってＣＯＳ信号のデジタルデータｃ（０）が生成される。この後、サンプリング周期１／ｆsの１／３の時間が経過すると、アナログデジタル変換部２１０ａにはマルチプレクサ２１１ａによって励磁信号が入力された状態となっている。従って、アナログデジタル変換部２１０ａが次のサンプリングをすると、励磁信号のデジタルデータｐ（０）が生成される。
【００８６】
さらに、サンプリング周期１／ｆsの１／３の時間が経過すると、アナログデジタル変換部２１０ａにはマルチプレクサ２１１ａによってＳＩＮ信号が入力された状態となっている。従って、アナログデジタル変換部２１０ａが次のサンプリングをすると、ＳＩＮ信号のデジタルデータｓ（０）が生成される。アナログデジタル変換部２１０ａは、以後、サンプリング周期１／ｆsの１／３の周期でサンプリングを行うため、Ｎ×３回のデジタル変換が行われることで、ＣＯＳ信号ｃ（０）〜ｃ（７）、励磁信号ｐ（０）〜ｐ（７）、ＳＩＮ信号ｓ（０）〜ｓ（７）が生成される。
【００８７】
さらに、アナログデジタル変換部２１０ａは、フーリエ変換部２２ａ，３２ｂ，３２ｃに接続されており、サンプリング周期１／ｆsの１／３の周期で出力先を切り替える。すなわち、マルチプレクサ２１１ａから励磁信号が出力されているタイミングにおいてアナログデジタル変換部２１０ａがアナログデジタル変換を行った場合、アナログデジタル変換部２１０ａは、変換後のデジタルデータをフーリエ変換部２２ａに出力する。マルチプレクサ２１１ａからＳＩＮ信号が出力されているタイミングにおいてアナログデジタル変換部２１０ａがアナログデジタル変換を行った場合、アナログデジタル変換部２１０ａは、変換後のデジタルデータをフーリエ変換部３２ｂに出力する。マルチプレクサ２１１ａからＣＯＳ信号が出力されているタイミングにおいてアナログデジタル変換部２１０ａがアナログデジタル変換を行った場合、アナログデジタル変換部２１０ａは、変換後のデジタルデータをフーリエ変換部３２ｃに出力する。
【００８８】
本実施形態においては、アナログデジタル変換部２１０ａがこの切り替えをサンプリング周期１／ｆsの１／３の周期で実施して繰り返すことにより、フーリエ変換部２２ａには、第１実施形態と同様に励磁信号を示すデジタルデータ列ｐ（ｎ）が入力される。同様に、フーリエ変換部３２ｂには、第１実施形態と同様にＳＩＮ信号を示すデジタルデータ列ｓ（ｎ）が入力される。さらに、フーリエ変換部３２ｃには、第１実施形態と同様にＣＯＳ信号を示すデジタルデータ列ｃ（ｎ）が入力される。
【００８９】
以上のようにしてフーリエ変換部２２ａ，３２ｂ，３２ｃに入力される信号（ｐ（ｎ），ｓ（ｎ），ｃ（ｎ））は、上述の第１実施形態と同様であり、本実施形態におけるフーリエ変換部２２ａ，３２ｂ，３２ｃ、位相関係取得部４０、振幅取得部５０、電気角取得部６０は第１実施形態と同様である。従って、フーリエ変換部２２ａ，３２ｂ，３２ｃ、位相関係取得部４０、振幅取得部５０、電気角取得部６０が第１実施形態と同様の動作を行うことにより、電気角を取得することができる。以上の構成においても、フーリエ変換によって励磁信号および出力信号の励磁周波数成分が取得されるため、励磁周波数成分以外の信号の影響を除外した状態で電気角θeを取得することができ、ノイズや位相のずれ等が生じたとしても正確に電気角θeを取得することができる。
【００９０】
なお、本実施形態においては、マルチプレクサ２１１ａおよびアナログデジタル変換部２１０ａによって順番に励磁信号、ＳＩＮ信号、ＣＯＳ信号のデジタル変換を実施するため、各信号の異なるタイミングにおけるデジタルデータが取り込まれる状態になる。従って、各デジタルデータが示す信号の位相がずれた状態となっている。そこで、本実施形態においては、当該位相のずれを補償する構成を備えていても良い。
【００９１】
このような位相のずれの補償は、例えば、上述の第１実施形態における回転後の座標軸による励磁周波数成分の表現において、ＳＩＮ信号の励磁周波数成分の実数部Ｓｒ'をＳｒ'＝Ｓｒ×ｃｏｓ（α＋β）＋Ｓｉ×ｓｉｎ（α＋β）として取得する構成等によって実現可能である。なお、βは、位相のずれ、すなわち、２π／（３ｆs）である。ＣＯＳ信号においては、励磁周波数成分の実数部Ｃｒ'をＣｒ'＝Ｃｒ×ｃｏｓ（α−β）＋Ｃｉ×ｓｉｎ（α−β）として取得すればよい。以上の構成においては、ＳＩＮ信号およびＣＯＳ信号の位相のずれが±９０°より小さければ、励磁信号とＳＩＮ信号、ＣＯＳ信号との位相の関係を正確に特定することが可能である。なお、図８の例では、ｆs／ｆr＝８／３＝２．６６７＞２であり、サンプリング定理ｆs＞２ｆrを満たしており、正確に電気角θeを取得することができる。なお、第３実施形態のように、マルチプレクサを使用する構成においては、例えば、第１実施形態等と比較してアナログデジタル変換部の数を低減することができる。従って、より低いコストで電気角取得システムを構成することができる。
【００９２】
（４）第４〜第８実施形態：
他にも、上述の実施形態における特徴を組み合わせた任意の実施形態を構成することが可能である。図９は、図５に示す第２実施形態のように増幅器を介することなく励磁信号発生部から励磁信号のデジタルデータ列を位相関係取得部４００に供給し、さらに、図７に示す第３実施形態のようにマルチプレクサを備える構成を示す図である。当該図９に示す第４実施形態においても、上述の実施形態と同様の構成には同一の符号が付してある。
【００９３】
図９に示す構成においては、マルチプレクサ２２１ａが２入力１出力の構成であり、１個のアナログデジタル変換部２２０ａによってＳＩＮ信号とＣＯＳ信号のそれぞれを順番にデジタルデータ化する。なお、マルチプレクサ２２１ａは、２入力であるため、アナログデジタル変換部２２０ａのサンプリング周期は、１／（２ｆs）である。このようにしてデジタルデータ列とされたＳＩＮ信号とＣＯＳ信号と、励磁信号発生部１３０が出力する励磁信号のデジタルデータ列が位相関係取得部４００に入力される。また、アナログデジタル変換部２２０ａによってデジタルデータ化されたＳＩＮ信号とＣＯＳ信号は、フーリエ変換部３２ｂ，３２ｃのそれぞれでフーリエ変換され、励磁周波数成分が取得される。
【００９４】
図１０は、図１に示す第１実施形態から、励磁信号を増幅して取り込む増幅器１３ａや励磁信号取得部２０を省略し、替わりに図５に示す第２実施形態と同様に励磁信号発生部１３０から位相関係取得部４０に励磁信号が供給される構成である。ただし、当該図１０に示す第５実施形態においては、励磁信号発生部１３０が出力する励磁信号のデジタルデータを、フーリエ変換部２４０ａでフーリエ変換するように構成されている。フーリエ変換部２４０ａでフーリエ変換された励磁フーリエ信号は位相関係取得部４０に供給され、第１実施形態と同様の処理によって位相の関係が取得される。
【００９５】
図１１は、図１に示す第１実施形態から、位相の関係を取得するためにフーリエ変換を行う構成を省略した構成である。ただし、当該図１１に示す第６実施形態においては、励磁信号が増幅器１３ａによって増幅された信号を取り込むため、アナログデジタル変換部２５０ａで励磁信号をデジタルデータ化する。アナログデジタル変換部２５０ａでデジタルデータとされた励磁信号は位相関係取得部４００に入力される。また、アナログデジタル変換部３１ｂ，３１ｃによってデジタルデータとされたＳＩＮ信号およびＣＯＳ信号が位相関係取得部４００に入力される。位相関係取得部４００においては、第２実施形態と同様の処理によって位相の関係を取得する。
【００９６】
図１２は、図９に示す第４実施形態の位相関係取得部４００を位相関係取得部４０に置換し、フーリエ変換後の励磁信号、ＳＩＮ信号およびＣＯＳ信号に基づいて位相の関係を取得するように構成された第７実施形態を示す図である。なお、当該第７実施形態においては、励磁信号発生部１３０が出力した励磁信号のデジタルデータをフーリエ変換するため、フーリエ変換部３６０ａが設けられている。
【００９７】
図１３は、図７に示す第３実施形態において、フーリエ変換していないデジタルデータ列から位相の関係を取得するように構成した第８実施形態を示す図である。すなわち、第３実施形態においてフーリエ変換部２２ａを省略し、位相関係取得部４０を位相関係取得部４００に置換する。そして、アナログデジタル変換部２１０ａの出力信号を位相関係取得部４００に供給する構成とすることで第８実施形態を構成することができる。
【００９８】
（５）第９実施形態：
さらに、電気角取得システムは、レゾルバ１１の運用過程においてレゾルバの電気角を測定する構成以外にも、種々の目的に使用可能である。図１４は、レゾルバ１１が取得する電気角の取得特性を測定する電気角取得特性測定システム１９０の構成例を示す図である。すなわち、レゾルバ１１の製造過程等においては、レゾルバ１１における電気角の取得特性を特定した上で出荷される場合が多い。このような場合に、レゾルバ１１の特性を測定する際にも電気角取得システムを使用することができる。
【００９９】
さらに、上述の第１実施形態においては、励磁信号取得部２０および出力信号取得部３０がアナログの励磁信号および出力信号を取得していたが、既にデジタルデータ化された励磁信号および出力信号を取得する構成であっても良い。図１４の電気角取得特性測定システム１９０は、デジタルデータ化された励磁信号および出力信号を取得する構成を備えている。
【０１００】
本実施形態においては、データ収集システム２００によって励磁信号および出力信号がデジタルデータ化される。データ収集システム２００は、上述の第１実施形態と同様の増幅器１３ａ〜１３ｃと、アナログデジタル変換部２１ａ，３１ｂ，３１ｃを備えている。これらの機能は第１実施形態と同一である。従って、増幅器１２で増幅された励磁信号が増幅器１３ａでさらに増幅され、アナログデジタル変換部２１ａでデジタルデータ列に変換される。また、レゾルバ１１からの出力信号であるＳＩＮ信号は増幅器１３ｂで増幅され、アナログデジタル変換部３１ｂでデジタルデータ列に変換される。レゾルバ１１からの出力信号であるＣＯＳ信号は増幅器１３ｃで増幅され、アナログデジタル変換部３１ｃでデジタルデータ列に変換される。
【０１０１】
データ収集システム２００は、ＦＩＦＯメモリ２０１を備えている。また、データ収集システム２００は、通信ケーブルによって電気角取得特性測定システム１９０に接続されている。ＦＩＦＯメモリ２０１は、アナログデジタル変換部２１ａ，３１ｂ，３１ｃが出力するデジタルデータ列を記録し、先入れ先出し形式で電気角取得特性測定システム１９０にデジタルデータ列を出力する。なお、データ収集システム２００と電気角取得特性測定システム１９０とを接続する通信ケーブルは種々のケーブルであって良く、例えば、ＵＳＢケーブル等を採用可能である。
【０１０２】
本実施形態において、モータ１５ａのシャフト（またはシャフトに連動して回転する部位）には、レゾルバ１１のロータとエンコーダ１５ｃが取り付けられている。モータ１５ａはモータドライバ１５ｂから供給される電力によってシャフトを回転させる。エンコーダ１５ｃは、ロータの回転角度に応じた信号（ＡＢＺ信号）を出力する。むろん、エンコーダ１５ｃの出力態様は一例であり、絶対角が取得される構成等であっても良い。エンコーダ１５ｃの出力信号は、データ収集システム２００に入力され、他の信号と同時にサンプリングされる。
【０１０３】
データ収集システム２００は、エンコーダ１５ｃの出力信号を取り込む機械角変換部２０２を備えている。機械角変換部２０２は、エンコーダ１５ｃの出力信号を機械角に変換する機能を有する回路である。すなわち、機械角変換部２０２は、エンコーダ１５ｃの出力信号に基づいて、ロータの機械角（０°〜３６０°）を示すデータを生成し、ＦＩＦＯメモリ２０１に記憶させる。当該機械角を示すデータも、先入れ先出し形式で電気角取得特性測定システム１９０に出力される。なお、本実施形態においては、エンコーダ１５ｃの出力信号から得られた機械角がリファレンスとなる。
【０１０４】
電気角取得特性測定システム１９０は、汎用的なコンピュータであり、ＣＰＵ等を含む図示しない制御部を備えている。当該制御部は、図示しないプログラムを実行することが可能であり、当該プログラムにより、メモリ１９１を適宜利用して第１実施形態と同様の種々の機能を実行することができる。すなわち、制御部は、励磁信号取得部２９０、出力信号取得部３９０、位相関係取得部４０、振幅取得部５０、電気角取得部６０、パラメータ設定部７００として機能する。ここで、第１実施形態と同一の機能は同一の符号で表記している。なお、制御部は、これらの機能以外にも精度取得部８００として機能する。
【０１０５】
電気角取得特性測定システム１９０においては、利用者が与えたトリガ等に応じてメモリ１９１におけるデータの取り込みの開始や停止を実施可能である。取り込みが開始されると、データ収集システム２００から出力された励磁信号および出力信号のデジタルデータや機械角を示すデータがメモリ１９１に記録される。
【０１０６】
励磁信号取得部２９０は、フーリエ変換部２２ａを有しており、第１実施形態と同様のフーリエ変換を実施可能である。すなわち、励磁信号取得部２９０は、メモリ１９１を参照してデジタルデータ化された励磁信号を取得し、フーリエ変換部２２ａの機能によって励磁信号の励磁周波数成分Ｐ（ｍ）を取得し、出力する。出力信号取得部３９０は、フーリエ変換部３２ｂ，３２ｃを有しており、第１実施形態と同様のフーリエ変換を実施可能である。すなわち、出力信号取得部３９０は、メモリ１９１を参照してデジタルデータ化されたＳＩＮ信号を取得し、フーリエ変換部３２ｂの機能によってＳＩＮ信号の励磁周波数成分Ｓ（ｍ）を取得し、出力する。また、出力信号取得部３９０は、メモリ１９１を参照してデジタルデータ化されたＣＯＳ信号を取得し、フーリエ変換部３２ｃの機能によってＣＯＳ信号の励磁周波数成分Ｃ（ｍ）を取得し、出力する。
【０１０７】
位相関係取得部４０、振幅取得部５０、電気角取得部６０は、第１実施形態と同様の機能を有している。ただし、本実施形態において、これらの機能はソフトウェアによって実現される。電気角取得部６０が電気角θeを取得すると、精度取得部８００は、取得された電気角θeとリファレンスとのずれを示す情報を取得し、出力する。
【０１０８】
精度取得部８００は、ロータの機械角に基づいて、電気角取得部６０が取得した電気角の精度を取得する機能を有している。すなわち、データ収集システム２００においては、機械角変換部２０２がエンコーダ１５ｃの出力信号に基づいてロータの機械角を取得してリファレンスとするため、本実施形態では当該リファレンスに基づいて電気角の精度を取得する。
【０１０９】
電気角の精度は、種々の指標で特定されて良く、本実施形態においては、機械角誤差＝（電気角−（軸倍角×機械角））／軸倍角が精度を示す指標である。精度取得部８００は、エンコーダ１５ｃの出力信号から得られた機械角と、電気角取得部６０が取得した電気角θeと軸倍角とに基づいて機械角誤差を取得する。なお、軸倍角が２以上の場合、軸倍角×機械角が３６０°より大きくなる場合があるため、軸倍角×機械角が３６０°より大きい場合、軸倍角×機械角が３６０°未満になるまで３６０°を減じる処理を繰り返す。
【０１１０】
機械角誤差が取得されると、精度取得部８００は機械角誤差を出力する。なお、出力態様は、種々の態様であって良く、例えば、機械角を横軸とし、機械角誤差を縦軸としたグラフ等であっても良いし、機械角誤差の統計値等であっても良く、種々の態様を想定可能である。また、電気角の精度は、ロータの機械角に基づいて評価されれば良く、当該機械角を電気角に変換し、変換後の電気角と電気角取得部６０が取得した電気角θeとの差分等によって精度が評価されても良く、種々の構成を採用可能である。また、出力先も限定されず、図示しないディスプレイ以外にも、測定データを記録するための図示しないデータベースや、図示しないプリンター等が出力先となる構成等であっても良い。
【０１１１】
なお、本実施形態において、パラメータ設定部７００は、キーボード等の入力部による利用者の入力に基づいてパラメータの入力を受け付けることができる。パラメータ設定部７００は、上述の第１実施形態と同様にサンプリング数Ｎを受け付けることが可能であり、受け付けたパラメータでフーリエ変換部２２ａ，３２ｂ，３２ｃにフーリエ変換を実施させることができる。従って、例えば、励磁信号発生部１３における励磁信号の励磁周波数ｆrが１０ｋＨｚであり、アナログデジタル変換部２１ａ，３１ｂ，３１ｃにおけるサンプリング周波数ｆsが３２０ｋＨｚに設定されている場合等において、利用者は、ｆｒ／ｆｓが１／３２であることに基づいてＮを３２，６４などと設定することにより、ｍ＝Ｎ×ｆｒ／ｆｓを整数にすることが可能である。
【０１１２】
むろん、パラメータ設定部７００においてサンプリング周波数ｆs、励磁周波数ｆrを受け付け、データ収集システム２００におけるアナログデジタル変換のサンプリング周波数を制御可能であっても良いし、励磁信号発生部１３における励磁信号の励磁周波数を制御可能であっても良い。
【０１１３】
本実施形態において、パラメータ設定部７００は、さらに、モータ１５ａを制御するためのパラメータの入力を受け付けることができ、当該パラメータでモータ１５ａを制御することができる。この意味で、パラメータ設定部７００はモータ制御部として機能する。すなわち、パラメータ設定部７００は、モータ１５ａを動作させるためのパラメータ、例えば、回転速度や、一定期間毎に一定角度回転させる際の期間および角度等を設定することができる。
【０１１４】
モータ１５ａを操作させるためのパラメータが入力されると、パラメータ設定部７００からモータドライバ１５ｂに対してパラメータに応じた制御信号が出力される。この結果モータドライバ１５ｂは、当該パラメータが示す動作でモータ１５ａが駆動するようにモータ１５ａを制御する。
【０１１５】
以上の構成において、利用者の指示等により測定開始トリガが発生すると、パラメータ設定部７００がモータ制御部として機能し、モータ１５ａの動作パラメータに応じた制御信号をモータドライバ１５ｂに出力する。この結果モータドライバ１５ｂがモータ１５ａを回転駆動させ、パラメータに応じた回転を行わせる。
【０１１６】
また、電気角取得特性測定システム１９０は、測定開始トリガに応じてメモリ１９１に対する取り込みを開始する。この結果、励磁信号および出力信号のデジタルデータや機械角を示すデータがメモリ１９１に記録される。この後、電気角取得特性測定システム１９０は、ＦＩＦＯメモリ２０１がオーバーフローしないように、定期的にＦＩＦＯメモリ２０１のデータを取り込む。
【０１１７】
機械角０°〜３６０°に相当するデジタルデータ列がメモリ１９１に取り込まれると、パラメータ設定部７００は、モータドライバ１５ｂに制御信号を出力してモータ１５ａの回転を停止させる。さらに、励磁信号取得部２９０および出力信号取得部３９０は、フーリエ変換処理を開始する。なお、エンコーダ１５ｃの出力信号に基づいて機械角が取得された時点での電気角を計算する際にフーリエ変換に算入されるデータは、種々の手法で特定されて良い。例えば、当該時点を中心に前後ほぼ等しい数のデータをサンプリング数Ｎ個収集してフーリエ変換に算入する構成等を採用可能である。なお、サンプルの収集は、当該時点を含む前後の期間におけるサンプルがＮ個収集される構成であれば良い。
【０１１８】
以上のようにして、Ｎ個のサンプルが収集されると、フーリエ変換部２２ａ、３２ｂ，３２ｃがフーリエ変換を行い、その結果に基づいて位相関係取得部４０が位相の関係を取得し、振幅取得部５０が振幅を取得する。そして、これらの結果に基づいて電気角取得部６０が電気角θeを取得し、精度取得部８００が機械角誤差を取得する。このような処理は、エンコーダ１５ｃの出力信号によって特定された複数の機械角について実施され、当該複数の機械角のそれぞれにおける機械角誤差が取得される。以上の構成によれば、数秒程度で機械角毎の機械角誤差が取得される。上述の特許文献１のようなトラッキングループ型デジタル角度変換器を使用して電気角取得特性測定システムを構築する場合、測定データが落ち着くまで時間がかかることや、ＦＩＦＯメモリが備わっていないため、ロータが停止した状態で測定し、移動させ、再度停止させて測定する作業を繰り返す必要がある。このため、例えば、１周で７２点の機械角誤差を取得するのに、回転を開始してから数分を要していた。しかし、本実施形態においてはモータ１５ａを停止させる必要はなく、例えば、１周５１２点の機械角誤差を取得するのに、モータ１５ａの回転開始から数秒程度で機械角誤差が取得され、レゾルバ１１の特性として評価することが可能になる。従って、製造段階でレゾルバ１１の良否の判定等に多大な効果がある。
【０１１９】
なお、電気角取得特性測定システム１９０において電気角を取得するための構成は、図１４に示す構成以外にも種々の構成を採用可能である。例えば、電気角を取得するための構成が、第２実施形態〜第８実施形態のいずれかの構成であってもよい。従って、例えば、フーリエ変換されていない励磁信号および出力信号のデジタルデータに基づいて励磁信号と出力信号との位相の関係が取得されても良い。また、例えば、データ収集システム２００において励磁信号や出力信号を取り込む際に、マルチプレクサが利用されても良い。さらに、ロータがモータ１５ａ以外の動力によって回転駆動されても良い。例えば、手動や空気圧、油圧、バネ等の弾性力等によってロータが回転駆動される構成等が採用されてもよい。さらに、モータ１５ａの回転がギア等を介してロータに伝達されても良いし、モータ１５ａのシャフトがギアを介して回転する構成等であっても良い。
【０１２０】
（６）他の実施形態：
以上の実施形態は本発明を実施するための一例であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において他にも種々の実施形態を採用可能である。例えば、電気角取得システムや電気角取得特性測定システムがノイズ低減のためのフィルタを備えていても良い。フィルタは各所に配置可能であるが、例えば、デジタルデータ列に対してフィルタリングするのであれば、アナログデジタル変換部２１ａ，３１ｂ，３１ｃのそれぞれとフーリエ変換部２２ａ，３２ｂ，３２ｃのそれぞれとの間にデジタルフィルタを配置する構成等を採用可能である。デジタルフィルタは、種々の態様であって良く、ＦＩＲ（Finite impulse response）、ＩＩＲ（Infinite impulse response）、バタワース形式のローパスフィルタやバンドパスフィルタ等を採用可能である。むろん、電気角θeを取得し、さらに他の値、例えば、ロータの回転速度等を取得する構成であってもよい。
【０１２１】
さらに、振幅の最大値が一致していないＳＩＮ信号とＣＯＳ信号に基づいて楕円補正を行う構成であっても良い。すなわち、上述の実施形態においては、ＳＩＮ信号の振幅はＫｓｉｎθeでありＣＯＳ信号の振幅はＫｃｏｓθeであるため、振幅の最大値が
一致する。しかし、両信号の振幅の最大値を完全に一致させるために増幅器１３ｂ，１３ｃの増幅率や、出力巻線の巻線数を詳細に調整することが必要になると、電気角θeを取得するための準備が煩雑になる場合がある。
【０１２２】
そこで、ＳＩＮ信号とＣＯＳ信号における振幅の最大値が不一致である状態で測定を行ってもよい。すなわち、増幅器１３ｂによる増幅後のＳＩＮ信号がｂ・ｓｉｎθe・ｓｉｎ（２πｆrｔ）、増幅器１３ｃによる増幅後のＣＯＳ信号がａ・ｃｏｓθe・ｓｉｎ（２πｆrｔ）である場合を想定する。ただし、ｂ≠ａである。
【０１２３】
この場合において、図２Ｃに示すような電気角θeによるＳＩＮ信号とＣＯＳ信号との振幅の変化を示す図を作成すると、振幅値のプロットが円にならず楕円になる。図１５は、ａ＞ｂである場合における電気角θeによるＳＩＮ信号とＣＯＳ信号との振幅の変化を示す図である。図１５においては、振幅値のプロットを二点鎖線で示しており、同図１５に示すようにプロット結果は楕円になる。一方、ＳＩＮ信号とＣＯＳ信号の振幅の最大値が等しい場合における振幅値のプロットは、一点鎖線で示すような円形になる。
【０１２４】
ここで、ＣＯＳ信号の振幅値がｘとなる場合の振幅値を、振幅値が不一致の場合についてｙ、振幅値が一致する場合についてｙ'とすると、ｙ'＝（ａ／ｂ）ｙとなる。従って、この関係を利用すれば、振幅値が不一致である場合の電気角θeを取得することが可能になる。具体的には、例えば、第１実施形態において、振幅取得部５０が、一方の出力信号であるＳＩＮ信号の振幅をａ／ｂ倍に補正するか、または、他方の出力信号であるＣＯＳ信号の振幅をｂ／ａ倍に補正する構成を採用可能である。すなわち、振幅取得部５０が、上述のＰｗｒＳｉｎを（ａ／ｂ）ＰｗｒＳｉｎに補正する構成や、ＰｗｒＣｏｓを（ｂ／ａ）ＰｗｒＣｏｓに補正する構成等を採用可能である。以上の構成の場合、補正は電気角θeを取得する段階で１度実行すればよく、演算量を低減することができる。また、ＳＩＮ信号をデジタルデータ化したデータ列をｓ（ｎ）、ＣＯＳ信号をデジタルデータ化したデータ列をｃ（ｎ）とした場合において、ｓ（ｎ）を（ａ／ｂ）ｓ（ｎ）と補正する構成や、ｃ（ｎ）を（ｂ／ａ）ｃ（ｎ）と補正する構成等を採用可能である。なお、この構成において、補正は、サンプリング毎に行われる。なお、ａ，ｂは、増幅器１３ｂ，１３ｃの出力信号における振幅の最大値を測定して取得する構成や、パラメータ設定部７０によって設定される構成等を採用可能であり、種々の構成を採用可能である。なお、前者の場合、ロータを複数回回転させて振幅の最大値を測定すれば、より正確な値を取得することができる。
【０１２５】
さらに、電気角取得システムにおいては、ある瞬間の電気角θeを取得するためにサンプリング数Ｎのサンプルの収集を必要とするため、当該サンプリング数Ｎの収集の過程でロータが回転すると、測定値と現在の値とで誤差が発生し得る。そこで、このような誤差を補正する構成が採用されてもよい。例えば、サンプリング数Ｎの収集に要する期間をロータの回転速度から演算したり、ロータの回転速度に対する誤差の特性を予め演算や統計等によって算出したりすれば、誤差の特性を特定することができる。そこで、当該特性に基づいて特定される誤差を、電気角θeから減じた値を電気角θeとして取得する構成が採用されてもよい。なお、誤差の特性は、例えば、回転速度に対する誤差の関係を示す関数等によって特定可能である。この場合、ロータの回転速度と誤差との関係がパラメータ設定部７０によって設定され、ロータの回転速度に応じて誤差が特定され、電気角θeが補正される構成等を採用可能である。
【０１２６】
さらに、パラメータ設定部７０，７００においては、上述のサンプリング周波数ｆs、サンプリング数Ｎ、励磁周波数ｆr以外にも種々のパラメータを設定可能に構成されて良い。例えば、軸倍角、レゾルバ１１と電気角取得システムとの結線情報（結線によって図２Ｂ，図２Ｃの特性が変化し得る）、励磁信号の振幅Ｅ、励磁信号や出力信号の振幅の中心電圧（例えば、異常検出に利用可能）、上述の出力信号の振幅ａ，ｂ、ノイズフィルタの特性（例えば、パラメータによってフィルタリング特性を指定可能にする等）、電気角出力の形式（シリアル、パラレル、電圧、Ａ  Ｂ  Ｚ、Ｕ  Ｖ  Ｗ等）、励磁信号に対するＳＩＮ信号、ＣＯＳ信号の位相ずれ（既知のずれを補正可能にする）、機械角、電気角の原点ずれ（例えば、レゾルバ１１を装置に任意の角度で固定し、後で機械角０度の位置と電気角０度の位置を調整できる構成とする等）、Ｎ個のサンプリングの間における電気角θeのずれ（ロータの回転速度による誤差の補正値）等が入力可能であっても良い。
【０１２７】
回転検出器は、１相励磁２相出力の構成であれば良く、励磁巻線が１相存在し、出力巻線が２相存在し、励磁巻線に対して励磁信号が入力された状態で、２相の出力巻線から出力信号が出力される構成であれば良い。すなわち、出力信号がロータの回転に応じて変調され、当該出力信号と励磁信号とに基づいて、電気角を特定することができればよい。励磁巻線や出力巻線、ロータの態様は、各種の態様とされて良い。
【０１２８】
励磁信号取得部は、励磁信号の励磁周波数成分をフーリエ変換によって取得することができればよい。すなわち、励磁信号取得部は、励磁信号を取り込み、電気角を取得するために必要な成分である励磁周波数成分を抽出することができればよい。励磁信号取得部においては、励磁信号の励磁周波数成分を取得することができればよく、励磁信号取得部が取り込む励磁信号の態様は種々の態様であって良い。
【０１２９】
例えば、励磁信号取得部に対してアナログの励磁信号が入力されてもよいし、励磁信号取得部に対してデジタルの励磁信号が入力されても良い。前者であれば、励磁信号取得部においてデジタルアナログ変換が行われる。後者においては、励磁信号取得部が励磁信号をデジタルデータとして取り込むことができればよく、デジタルデータとしての励磁信号は、パラメータに基づいて生成された信号であっても良いし、回転検出器に供給されたアナログの励磁信号がデジタルアナログ変換された信号であっても良く、種々の構成が採用可能である。なお、励磁信号の発生源は、電気角取得システムに備えられていても良いし、電気角取得システムの外部に備えられていても良い。
【０１３０】
励磁周波数は、励磁信号の周波数であり、当該励磁周波数で振動する種々の信号を励磁信号とすることができる。励磁信号は、典型的には正弦波等の三角関数で表現される信号であり、励磁信号が生成された段階では単一の周波数成分を有する。
【０１３１】
フーリエ変換は、時間空間の信号である励磁信号を周波数空間の信号に変換することができればよく、励磁信号の励磁周波数成分を抽出できるように変換が行われればよい。従って、複数の周波数成分を示すデジタルデータ列が生成され、デジタルデータ列の中から励磁周波数成分が選択されてもよいし、励磁周波数成分に相当するデータが算出される構成等であっても良い。
【０１３２】
励磁周波数成分の抽出は、種々の態様で実行されてよい。例えば、フーリエ変換において、励磁周波数と等しい周波数成分が得られている場合、当該周波数成分が励磁周波数成分として取得される。また、励磁周波数と等しい周波数成分が得られていない場合、フーリエ変換によって得られた複数の周波数成分のデータの中から、励磁周波数に最も近い周波数の成分や励磁周波数から既定範囲内の周波数の成分が選択されて励磁周波数成分と見なされても良い。このようなフーリエ変換の特徴は、出力信号取得部も同様である。従って、励磁信号取得部と出力信号取得部とは、同一のフーリエ変換部によって実現されても良く、この場合、順番に励磁信号と出力信号とのそれぞれについてフーリエ変換が行われる。
【０１３３】
出力信号取得部は、２相の出力信号の励磁周波数成分をフーリエ変換によって取得することができればよい。すなわち、出力信号は、回転検出器のロータの回転に応じて変調された状態で出力される。そして、当該出力信号は、励磁信号によって励磁された信号であるため、振幅等が変調したとしても、励磁信号の周波数と同等の周波数で変化する信号となって出力される。出力信号が変調された様子を特定するための基準は励磁信号であり、励磁信号は励磁周波数の信号であるため、出力信号において電気角を取得するために必要な成分は励磁周波数成分である。そこで、出力信号取得部は、出力信号を取り込み、電気角を取得するために必要な成分である励磁周波数成分を抽出することができればよい。
【０１３４】
２相の出力信号は、回転検出器から出力される信号であり、これらの２相の出力信号に基づいて電気角が取得可能であれば良い。出力信号取得部が取り込む出力信号の態様は種々の態様であって良い。例えば、出力信号取得部に対してアナログの出力信号が入力されてもよいし、出力信号取得部に対してデジタルの出力信号が入力されても良い。前者であれば、出力信号取得部においてデジタルアナログ変換が行われる。後者であれば、出力信号取得部の外部で出力信号がデジタルアナログ変換される。
【０１３５】
位相関係取得部は、励磁信号と、２相の出力信号とに基づいて、励磁信号と２相の出力信号との位相の関係を取得することができればよい。すなわち、回転検出器の特性（巻線の結線等）が変化しなければ、励磁信号と２相の出力信号とにおける位相の関係は固定的である。従って、位相の関係が判明すれば、電気角の象限（電気角が属する角度範囲）が特定される。位相関係取得部は、このような電気角の取得の基になる情報として位相の関係を取得することができればよい。
【０１３６】
位相の関係を取得するための構成としては、種々の構成を採用可能であり、上述のような座標軸の回転以外にも種々の手法を採用可能である。例えば、励磁信号とＳＩＮ信号との内積によって両者の位相の関係が取得され、励磁信号とＣＯＳ信号との内積によって両者の位相の関係が取得される構成を採用可能である。より具体的には、励磁信号の励磁周波数成分Ｐ（ｍ）とＳＩＮ信号をフーリエ変換した出力フーリエ信号であるＳ（ｍ）の内積、すなわち、Ｓｒ・Ｐｒ＋Ｓｉ・Ｐｉを計算し、計算結果が正であれば同相、負であれば逆相とする構成を採用可能である。また、励磁信号の励磁周波数成分Ｐ（ｍ）とＣＯＳ信号をフーリエ変換した出力フーリエ信号であるＣ（ｍ）の内積、すなわち、Ｃｒ・Ｐｒ＋Ｃｉ・Ｐｉを計算し、計算結果が正であれば同相、負であれば逆相とする構成を採用可能である。
【０１３７】
振幅取得部は、２相の出力信号の励磁周波数成分に基づいて、２相の出力信号の振幅を取得することができればよい。すなわち、回転検出器の特性が変化しなければ、２相の出力信号の振幅によって電気角の角度の候補が特定される。振幅取得部は、このような電気角の取得の基になる情報として振幅を取得することができればよい。振幅を取得するための構成としては、種々の構成を採用可能であり、上述のような実数部と虚数部の２乗の平方根以外の手法で取得されても良い。例えば、上述の座標軸回転が行われた後の実数部が振幅と見なされる構成等が採用されてもよい。
【０１３８】
電気角取得部は、位相の関係と２相の出力信号の振幅とに基づいて、回転検出器の電気角を取得することができればよい。すなわち、電気角取得部は、振幅の比によって特定される角度の候補から、位相の関係に基づいて特定された電気角の象限内に含まれる角度を選択して電気角とすることができればよい。
【０１３９】
さらに、フーリエ変換結果Ｘ（ｋ）から励磁周波数成分を取得する際には、ｋ＝ｍであり、ｍ＝Ｎ×ｆr／ｆsが整数となることが好ましいが、Ｎ×ｆr／ｆsが整数値でない場合であっても、ｍがＮ×ｆr／ｆsに近ければよい。すなわち、ｍがＮ×ｆr／ｆsに近ければ、フーリエ変換結果Ｘ（ｍ）が励磁周波数成分であると見なすことが可能である。ｍとＮ×ｆr／ｆsとの差分が生じている場合、その差分に応じて電気角θeの誤差が変化するため、誤差が許容範囲にあるｍが選択できるのであれば、Ｘ（ｍ）が励磁周波数成分であると見なす構成であると言える。
【０１４０】
なお請求項に記載された各手段の機能は、構成自体で機能が特定されるハードウェア資源、プログラムにより機能が特定されるハードウェア資源、又はそれらの組み合わせにより実現される。また、これら各手段の機能は、各々が物理的に互いに独立したハードウェア資源で実現されるものに限定されない。さらに、本発明は、方法としても、コンピュータプログラムとしても、コンピュータプログラムの記録媒体としても成立する。むろん、そのコンピュータプログラムの記録媒体は、磁気記録媒体であってもよいし光磁気記録媒体であってもよいし、今後開発されるいかなる記録媒体であってもよい。
【符号の説明】
【０１４１】
１０…電気角取得システム、１１…レゾルバ、１２…増幅器、１３…励磁信号発生部、１３ａ…増幅器、１３ｂ…増幅器、１３ｃ…増幅器、１５ａ…モータ、１５ｂ…モータドライバ、１５ｃ…エンコーダ、２０…励磁信号取得部、２１ａ…アナログデジタル変換部、２２ａ…フーリエ変換部、３０…出力信号取得部、３１ｂ…アナログデジタル変換部、３１ｃ…アナログデジタル変換部、３２ｂ…フーリエ変換部、３２ｃ…フーリエ変換部、４０…位相関係取得部、５０…振幅取得部、６０…電気角取得部、７０…パラメータ設定部
【図１】
2019086410.tif 000007
【図２】
2019086410.tif 000008
【図３】
2019086410.tif 000009
【図４】
2019086410.tif 000010
【図５】
2019086410.tif 000011
【図６】
2019086410.tif 000012
【図７】
2019086410.tif 000013
【図８】
2019086410.tif 000014
【図９】
2019086410.tif 000015
【図１０】
2019086410.tif 000016
【図１１】
2019086410.tif 000017
【図１２】
2019086410.tif 000018
【図１３】
2019086410.tif 000019
【図１４】
2019086410.tif 000020
【図１５】
2019086410.tif 000021