(57)【要約】【課題】静的誤差の補正が行われた補正検出位置を更に補正して位置の検出精度を高めることができるレゾルバの検出位置補正装置を提供する。【解決手段】  位置検出回路５は、静的誤差を補正した補正検出位置信号を出力する。微分回路１１は補正検出位置信号を微分して、レゾルバの回転速度を得る。位相データ記憶手段１５及びピーク値記憶手段１７は、微分回路１１から出力された回転速度を示す信号に基づいて、位相データ記憶手段１５から読み出した動的誤差信号の位相の変化とピーク値記憶手段１７から読み出した動的誤差の振幅のピーク値とを乗算手段１９に出力する。乗算手段１９は推定動的誤差を演算し、減算手段２１により補正検出位置信号から推定動的誤差が取り除かれる。【選択図】図４
2005037305.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レゾルバの回転子が静止している状態において発生する実位置からの誤差としての静的誤差を補正する静的誤差補正を行って、前記レゾルバの検出位置を補正するレゾルバの検出位置補正方法であって、
前記静的誤差補正により前記検出位置を補正して得た補正検出位置に対して、前記回転子が回転しているときに発生する実位置からの誤差としての動的誤差を補正する動的誤差補正を更に行うことを特徴とするレゾルバの検出位置補正方法。
【請求項２】
高速で回転するレゾルバの回転子が静止している状態において発生する実位置からの誤差としての静的誤差を補正する静的誤差補正を行って得た補正検出位置信号を更に補正するレゾルバの検出位置補正方法であって、
前記回転子の１回転当たり前記レゾルバの極対数の２倍の数のリップルを含む動的誤差信号を前記補正検出位置信号から除去する動的誤差補正を行うことを特徴とするレゾルバの検出位置補正方法。
【請求項３】
前記動的誤差補正では、
前記回転子の回転位置の変化に応じて変わる前記動的誤差信号の位相の変化を前記回転速度に応じて予め測定しておき、
前記回転子の回転速度の変化に応じて変わる前記動的誤差信号の振幅のピーク値の変化を前記回転速度に応じて予め測定しておき、
前記回転子の前記回転速度に応じた前記位相の変化と前記動的誤差信号の振幅のピーク値とを乗算して推定動的誤差を求め、
前記補正検出位置信号から前記推定動的誤差を差し引くことを特徴とする請求項１に記載のレゾルバの検出位置補正方法。
【請求項４】
レゾルバの回転子が静止している状態において発生する実位置からの誤差としての静的誤差を補正して得た補正検出位置信号を出力する補正位置検出回路から出力される前記補正検出位置信号を更に補正するレゾルバの検出位置補正装置であって、
前記回転子が回転しているときに発生する実位置からの誤差としての動的誤差を前記補正検出位置信号から除去する補正を行う動的誤差補正回路を更に備えたことを特徴とするレゾルバの検出位置補正装置。
【請求項５】
高速回転するレゾルバの回転子が静止している状態において発生する実位置からの誤差としての静的誤差を補正して得た補正検出位置信号を出力する位置検出回路から出力される前記補正検出位置信号を更に補正するレゾルバの検出位置補正装置であって、
前記回転子の１回転当たり前記レゾルバの極対数の２倍の数のリップルを含む動的誤差を前記補正検出位置信号から除去する補正を行う動的誤差補正回路を更に備えていることを特徴とするレゾルバの検出位置補正装置。
【請求項６】
前記動的誤差補正回路は、
前記回転子の回転位置の変化に応じて変わる前記動的誤差信号の位相の変化を前記回転速度に応じて予め測定して得た動的誤差位相データを記憶する位相データ記憶手段と、
前記回転子の回転速度の変化に応じて変わる前記動的誤差信号の振幅のピーク値の変化を前記回転速度に応じて予め測定して得た動的誤差振幅ピーク値データを記憶するピーク値記憶手段と、
前記位置検出回路の出力を微分して前記回転速度を得る微分回路と、
前記微分回路の出力に基いて、前記位相データ記憶手段から読み出した前記位相の変化と前記ピーク値記憶手段から読み出した前記振幅のピーク値とを乗算して推定動的誤差を求める乗算手段と、
前記補正検出位置信号から前記推定動的誤差を減算する減算回路とを備えていることを特徴とする請求項５に記載のレゾルバの検出位置補正装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レゾルバの検出位置補正方法及び装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許第２５４１１６９号公報及び特開平７−３３６９７９号公報等には、従来のレゾルバの検出位置の補正技術が示されている。これら従来の技術では、レゾルバの回転子が静止している状態において発生する実位置からの誤差としての静的誤差を補正する静的誤差補正を行って、レゾルバの検出位置を補正している。
【０００３】
特に、特許第２５４１１６９号公報に記載された従来の技術では、特許請求の範囲で特定されているように、電動機を定速回転させたときのレゾルバの位置検出信号を微分し、その微分信号から、回転位置に対応した位置補正データを演算して演算結果をメモリしておく。そして電動機制御時には、レゾルバの位置検出信号に対応する位置補正データをメモリから読み出して補正を行い補正後のデータを位置信号として用いる。この従来技術では、補正の対象とする位置検出信号に対しては事前に前述の静的誤差の補正は実施されていない。したがって電動機を定速回転させて求める位置補正データは、静的誤差の補正のためのデータである。このことは、特許公報の第２頁第４欄の第１８行〜第２１行に、「速度リップルの程度で大きいものは、１回転で極対数だけ現れるリップルであるが、速度制御の周波数特性は一定回転時の極対数リップルより十分小さくされているものとする。」と記載され、また特許公報の第２頁第３欄の第４８行及び第４９行に「多極レゾルバの場合は機械角の１回転において、極対の数だけこの補正を繰り返せばよい。」と記載されており、補正の対象とする誤差（リップル）が１回転で極対数だけ現れるリップルすなわち静的誤差であることが明記されていることから明らかである。
【０００４】
また特開平７−３３６９７９号公報には、静的誤差を補正して得た補正検出速度信号と補正検出位置信号とから、信号処理の遅れや、データサンプリング間の補間を目的に位置を予測して誤差の改善を行うことが記載されている。
【特許文献１】特許第２５４１１６９号公報  特許請求の範囲  第３欄第４８行及び                第４９行  第４欄第１８行〜第２１行
【特許文献２】特開平７−３３６９７９号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来は、レゾルバの静的誤差の影響だけに注目しており、従来技術の補正の対象は静的誤差だけであった。これは従来、レゾルバを使用する電動機の毎分回転数は、５０００min−１より低いものが大半であり、この程度の回転数領域では、静的誤差を補正しておくだけで、特に問題が生じなかったためである。したがって従来の当業者の常識では、レゾルバに対しては、静的誤差の補正だけを行えばよかった。例えば電動機の回転数が４，５００min−１程度であれば、特に誤差は問題にならない。しかしレゾルバの回転子の回転数が１０，０００min−１以上になると、レゾルバの出力に対して静的誤差を補正しているにもかかわらず誤差（動的誤差）が生じることが分かった。例えば、レゾルバの回転子の回転数が２０，０００min−１、３０，０００min−１と増加するとこの動的誤差が大きくなって、位置検出精度が非常に悪くなる。この問題は、従来レゾルバを高速回転での位置検出に使用していなかったため、知られていなかった問題である。
【０００６】
本発明の目的は、静的誤差の補正が行われた補正検出位置を更に補正して位置の検出精度を高めることができるレゾルバの検出位置補正方法及び装置を提供することにある。
【０００７】
本発明の他の目的は、高速回転するレゾルバの回転子の１回転当たりに発生するレゾルバの極対数の２倍の数のリップルを含む動的誤差信号を除去して、レゾルバの検出精度を高めることができるレゾルバの検出位置補正方法及び装置を提供することにある。
【０００８】
本発明の他の目的は、レゾルバの回転子の回転速度の変化に応じて変動する動的誤差の補正を簡単且つ確実に行えるレゾルバの検出位置補正方法及び装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、レゾルバの回転子が静止している状態において発生する実位置からの誤差としての静的誤差を補正する静的誤差補正を行って、レゾルバの検出位置を補正するレゾルバの検出位置補正方法を改良の対象とする。本発明では、静的誤差補正により検出位置を補正して得た補正検出位置に対して、回転子が回転しているときに発生する実位置からの誤差としての動的誤差を補正する動的誤差補正を更に行う。ここで動的誤差とは、静的誤差を補正したにもかかわらず、回転子の回転に伴って発生し且つ変動する誤差を意味する。本発明のように、静的誤差補正を行った補正検出位置に対して更に動的誤差を補正すれば、レゾルバの回転子の速度変化に応じて変動する動的誤差も補正することができるので、レゾルバの位置の検出精度を従来よりも高めることができる。特に、本発明によれば、レゾルバの回転子の回転速度が高速になった場合においても、レゾルバの位置検出精度を高めることができる。
【００１０】
具体的には、レゾルバの回転子の速度が低速でもまたレゾルバの回転子が高速回転（例えば１０，０００min−１以上）する場合等においても、動的誤差はレゾルバの回転時に回転子の１回転当たりの極対数の２倍の数のリップルを含む。そこで回転子の１回転当たりレゾルバの極対数の２倍の数のリップルを含む動的誤差信号を補正検出位置信号から除去する動的誤差補正を行えば、静的誤差を補正した補正検出位置信号に含まれる動的誤差を確実に取り除くことができる。
【００１１】
動的誤差補正の具体的な方法は、任意である。例えば、動的誤差補正を次のように実施してもよい。まず回転子の回転位置の変化に応じて変わる動的誤差信号の位相の変化を回転速度に応じて予め測定しおく。また回転子の回転速度の変化に応じて変わる動的誤差信号の振幅のピーク値の変化を回転速度に応じて予め測定しておく。そして回転子の回転速度に応じた動的誤差信号の位相の変化と動的誤差信号の振幅のピーク値とを乗算して推定動的誤差を求める。その後、補正検出位置信号から推定動的誤差を差し引けばよい。このような方法を採用すると、予め測定した位相の変化と動的誤差信号の振幅のピーク値の変化と回転子の回転速度とに基づいて、推定動的誤差を簡単に求めることできる。またこの推定動的誤差を補正検出位置信号から差し引くだけでよいため、動的誤差の補正の演算を簡単且つ確実に行える。
【００１２】
本発明のレゾルバの検出位置補正装置は、レゾルバの回転子が静止している状態において発生する実位置からの誤差としての静的誤差を補正して得た補正検出位置信号を出力する位置検出回路から出力される補正検出位置信号を更に補正するために、回転子が回転しているときに発生する実位置からの誤差としての動的誤差を補正検出位置信号から除去する補正を行う動的誤差補正回路を備えている。
【００１３】
動的誤差補正回路は、回転子の１回転当たりレゾルバの極対数の２倍の数のリップルを含む動的誤差を補正検出位置信号から除去する補正を行うように構成することができる。より具体的には、動的誤差補正回路は、回転子の回転位置の変化に応じて変わる動的誤差信号の位相の変化を回転速度に応じて予め測定して得た動的誤差位相データを記憶する位相データ記憶手段と、回転子の回転速度の変化に応じて変わる動的誤差信号の振幅のピーク値の変化を回転速度に応じて予め測定して得た動的誤差振幅ピーク値データを記憶するピーク値記憶手段と、位置検出回路の出力を微分して回転速度を得る微分回路と、微分回路の出力に基いて、位相データ記憶手段から読み出した位相の変化とピーク値記憶手段から読み出した前記振幅のピーク値とを乗算して推定動的誤差を求める乗算手段と、補正検出位置信号から前記推定動的誤差を減算する減算回路とから構成することができる。このような構成を用いると、動的誤差補正回路を簡単に構成することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のように、静的誤差補正を行った補正検出位置に対して更に動的誤差を補正すれば、レゾルバの回転子の速度変化に応じて変動する誤差も補正することができるので、レゾルバの位置の検出精度を従来よりも高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下本発明の実施の形態の一例を図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明のレゾルバの検出位置補正方法を実施するレゾルバの検出位置補正装置の実施の形態の一例の構成を示すブロック図である。
【００１６】
図１において、符号１を付した部品は、図示しない回転子と、励磁巻線とを備えたレゾルバである。図には示していないが、レゾルバ１は例えばモータ等の回転機器の回転軸に取り付けられて、回転機器の回転軸の回転位置を示すアナログ信号を出力する。この装置は、レゾルバ１から出力される回転子の位置を示す検出信号から静的誤差だけでなく動的誤差を除く補正をするために、励磁回路３、位置検出回路５、これら励磁回路３及び位置検出回路５に基準信号Ｓを供給する基準信号発振器７、並びに動的誤差補正回路９を備えている。
【００１７】
レゾルバ１の固定子巻線に、励磁回路３から出力される励磁信号Ｓ１１としてｓｉｎωｔのアナログ励磁信号が入力されると、レゾルバ１からは、位置信号としてのアナログ信号Ｓ２１としてｓｉｎθ０・ｓｉｎωｔの信号が出力され、アナログ信号Ｓ２１としてｃｏｓθ０・ｓｉｎωｔの信号が出力される。これらの信号は、位置検出回路５に入力される。このレゾルバ１からの出力信号には、いわゆる静的誤差が含まれている。この静的誤差は、レゾルバ１の回転子が静止している状態において発生する実位置からの誤差として定義される。静的誤差は、固定子と回転子の電磁鋼板の磁気特性やコイルのインピーダンスに僅かなアンバランスがあるために、回転子の静止状態において発生する誤差である。この静的誤差は、回転子が機械角で３６０°１回転する間に極対数分の数のリップルとして発生する。位置検出回路５は、この静的誤差をレゾルバ１の出力から取り除く補正を行って補正検出位置信号θ０として出力するように構成されている。静的誤差の補正方法は任意であり、例えば、背景技術の欄に記載した公知の補正方法等を用いることができる。
【００１８】
位置検出回路５から出力された静的誤差を補正した補正検出位置信号θ０には、レゾルバ１の回転子の回転に伴って変化（通常増加）する動的誤差すなわち動的誤差信号が含まれている。動的誤差補正回路９は、この動的誤差の成分（動的誤差信号）を補正検出位置信号θ０から除去する補正を行う。この動的誤差は、回転子の速度の変化に応じて位相及び振幅のピーク値が変化する。動的誤差信号の振幅のピーク値は、図２に示すように回転子の回転数即ち速度が増加するのに従って増大する傾向を示す。
【００１９】
また動的誤差の成分（動的誤差信号）は、回転子の位置変化に応じて、図３に示すように、基準位置（誤差がない位置）に対する位相が変化する。動的誤差は、静的誤差と異なって、レゾルバ１の回転時に回転子の１回転当たり極対数の２倍の数のリップルを含む。図３は、ある速度における回転子の位置に対する動的誤差の位相の変化の基準値を示している。図３の基準値に図２に示されたその速度における動的誤差の振幅のピーク値を乗算すると、推定動的誤差信号となる。
【００２０】
補正検出位置信号θ０に含まれる動的誤差の成分（動的誤差信号）の波形に関しては、例えば補正検出位置信号θ０の微分信号をアナログのＦＶコンバータにかけて速度変動とし、オシロスコープで見ることによりその変動分から振幅のピーク値を知ることができる。そしてこの変動分を高速フーリエ・コサイン・サイン変換（ＦＦＴ）にかけ周波数分析すると周波数成分を知ることができる。このようにして図２に示すピーク値と、図３に示すような、極対数の２倍のリップルを含む動的誤差の位相変化の波形を測定することができる。なおこの測定を行う場合には、高速領域までレゾルバを回転させた後に、モータからレゾルバを切り離し、惰性でレゾルバ１の回転子の回転速度を減速させながら行うと、各速度毎の動的誤差の振幅のピーク値を正確に測定することができる。
【００２１】
動的誤差補正回路９は、補正検出位置信号θ０を微分する微分回路１１と動的誤差を推定する動的誤差推定回路１３とを備えている。動的誤差補正回路９は、予め測定したデータに基づいてレゾルバ１の回転子の回転速度に対応した動的誤差を演算により推定して推定動的誤差とし、この推定動的誤差を補正検出位置信号θ０から差し引くことにより、動的誤差を補正する。
【００２２】
図４は、動的誤差補正回路９の構成の一例を示す図である。この動的誤差推定回路１３は、位相データ記憶手段１５と、ピーク値記憶手段１７と、乗算手段１９と、減算回路２１とから構成されている。位相データ記憶手段１５は、レゾルバ１の回転子の回転速度の変化に応じて変わる動的誤差信号の位相の変化を回転子の位置の変化に応じて予め測定して得た図３に示すような波形に関する動的誤差位相データとして記憶している。またピーク値記憶手段１７は、回転子の回転速度の変化に応じて変わる動的誤差信号の振幅のピーク値の変化を回転速度に応じて予め測定して得た動的誤差振幅ピーク値データθＬ（図２に示すような特性を示すデータ）として記憶している。位相データ記憶手段１５及びピーク値記憶手段１７は、位置検出回路５から出力された補正検出位置信号θ０補正位置微分回路１１から出力された回転子の回転速度θ０´を示す信号と基づいて、それぞれその位相データ記憶手段１５から読み出した位相の変化とピーク値記憶手段１７から読み出した動的誤差の振幅のピーク値とを乗算手段１９に出力する。乗算手段１９は、位相データ記憶手段１５から読み出した動的誤差位相データθＬとピーク値記憶手段１７から読み出した動的誤差の振幅のピーク値θＨとを乗算して推定動的誤差θＥを出力する。減算回路２１は、補正検出位置信号θ０から推定動的誤差θＥを減算して動的誤差を取り除き、補正された位置データとして出力する。
【００２３】
実際上、上記の実施の形態で回転子の回転速度を１０，０００min−１以上にして試験を行ったところ、補正された位置データからは動的誤差がほぼ取り除かれていることが確認された。これにより、従来レゾルバの適用範囲外と考えられていた高速運転される回転電機へのレゾルバの適用が可能になった。なお本発明を従来と同様の低速回転で使用されるレゾルバの出力の補正に適用してもよいのは勿論である。
【００２４】
なお本発明の適用は、レゾルバの構造や励磁方式に限定されるものではなく、各種の構造またはタイプのレゾルバの出力の補正に本発明を適用してもよいのは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
本発明によれば、レゾルバの回転速度が増加するに従って増加する動的誤差を補正することが可能となり、低速から高速まで誤差の少ない位置検出が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の方法を実施する本発明のレゾルバの検出位置補正装置の実施の形態の一例の構成を示すブロック図である。
【図２】予め測定する動的誤差信号の振幅のピーク値と速度との関係の一例を示す図である。
【図３】動的誤差信号の位相の変化を回転速度に応じて予め測定して得た動的誤差位相データの一例を示す図である。
【図４】図１の動的誤差補正回路の一例を示すブロックである。
【符号の説明】
【００２７】
１  レゾルバ
３  励磁回路
５  位置検出回路
７  基準発振器
９  動的誤差補正回路
１１  微分回路
１３  動的誤差推定回路
１５  位相データ記憶手段
１７  ピーク値記憶手段
１９  乗算手段
２１  減算回路
【図１】
2005037305.tif 000003
【図２】
2005037305.tif 000004
【図３】
2005037305.tif 000005
【図４】
2005037305.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成16年7月20日(2004.7.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レゾルバの回転子が静止している状態において発生する実位置からの誤差としての静的誤差を補正する静的誤差補正を行って、前記レゾルバの検出位置を補正するレゾルバの検出位置補正方法であって、
前記静的誤差補正により前記検出位置を補正して得た補正検出位置に対して、前記回転子が回転しているときに発生する実位置からの誤差としての動的誤差を補正する動的誤差補正を更に行うことを特徴とするレゾルバの検出位置補正方法。
【請求項２】
高速で回転するレゾルバの回転子が静止している状態において発生する実位置からの誤差としての静的誤差を補正する静的誤差補正を行って得た補正検出位置信号を更に補正するレゾルバの検出位置補正方法であって、
前記回転子の１回転当たり前記レゾルバの極対数の２倍の数のリップルを含む動的誤差信号を前記補正検出位置信号から除去する動的誤差補正を行うことを特徴とするレゾルバの検出位置補正方法。
【請求項３】
前記動的誤差補正では、
前記回転子の回転位置の変化に応じて変わる前記動的誤差信号の位相の変化を前記回転速度に応じて予め測定しておき、
前記回転子の回転速度の変化に応じて変わる前記動的誤差信号の振幅のピーク値の変化を前記回転速度に応じて予め測定しておき、
前記回転子の前記回転速度に応じた前記位相の変化と前記動的誤差信号の振幅のピーク値とを乗算して推定動的誤差を求め、
前記補正検出位置信号から前記推定動的誤差を差し引くことを特徴とする請求項２に記載のレゾルバの検出位置補正方法。
【請求項４】
レゾルバの回転子が静止している状態において発生する実位置からの誤差としての静的誤差を補正して得た補正検出位置信号を出力する位置検出回路から出力される前記補正検出位置信号を更に補正するレゾルバの検出位置補正装置であって、
前記回転子が回転しているときに発生する実位置からの誤差としての動的誤差を前記補正検出位置信号から除去する補正を行う動的誤差補正回路を更に備えたことを特徴とするレゾルバの検出位置補正装置。
【請求項５】
高速回転するレゾルバの回転子が静止している状態において発生する実位置からの誤差としての静的誤差を補正して得た補正検出位置信号を出力する位置検出回路から出力される前記補正検出位置信号を更に補正するレゾルバの検出位置補正装置であって、
前記回転子の１回転当たり前記レゾルバの極対数の２倍の数のリップルを含む動的誤差を前記補正検出位置信号から除去する補正を行う動的誤差補正回路を更に備えていることを特徴とするレゾルバの検出位置補正装置。
【請求項６】
前記動的誤差補正回路は、
前記回転子の回転位置の変化に応じて変わる前記動的誤差信号の位相の変化を前記回転速度に応じて予め測定して得た動的誤差位相データを記憶する位相データ記憶手段と、
前記回転子の回転速度の変化に応じて変わる前記動的誤差信号の振幅のピーク値の変化を前記回転速度に応じて予め測定して得た動的誤差振幅ピーク値データを記憶するピーク値記憶手段と、
前記位置検出回路の出力を微分して前記回転速度を得る微分回路と、
前記微分回路の出力に基いて、前記位相データ記憶手段から読み出した前記位相の変化と前記ピーク値記憶手段から読み出した前記振幅のピーク値とを乗算して推定動的誤差を求める乗算手段と、
前記補正検出位置信号から前記推定動的誤差を減算する減算回路とを備えていることを特徴とする請求項５に記載のレゾルバの検出位置補正装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レゾルバの検出位置補正方法及び装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許第２５４１１６９号公報及び特開平７−３３６９７９号公報等には、従来のレゾルバの検出位置の補正技術が示されている。これら従来の技術では、レゾルバの回転子が静止している状態において発生する実位置からの誤差としての静的誤差を補正する静的誤差補正を行って、レゾルバの検出位置を補正している。
【０００３】
特に、特許第２５４１１６９号公報に記載された従来の技術では、特許請求の範囲で特定されているように、電動機を定速回転させたときのレゾルバの位置検出信号を微分し、その微分信号から、回転位置に対応した位置補正データを演算して演算結果をメモリしておく。そして電動機制御時には、レゾルバの位置検出信号に対応する位置補正データをメモリから読み出して補正を行い補正後のデータを位置信号として用いる。この従来技術では、補正の対象とする位置検出信号に対しては事前に前述の静的誤差の補正は実施されていない。したがって電動機を定速回転させて求める位置補正データは、静的誤差の補正のためのデータである。このことは、特許公報の第２頁第４欄の第１８行〜第２１行に、「速度リップルの程度で大きいものは、１回転で極対数だけ現れるリップルであるが、速度制御の周波数特性は一定回転時の極対数リップルより十分小さくされているものとする。」と記載され、また特許公報の第２頁第３欄の第４８行及び第４９行に「多極レゾルバの場合は機械角の１回転において、極対の数だけこの補正を繰り返せばよい。」と記載されており、補正の対象とする誤差（リップル）が１回転で極対数だけ現れるリップルすなわち静的誤差であることが明記されていることから明らかである。
【０００４】
また特開平７−３３６９７９号公報には、静的誤差を補正して得た補正検出速度信号と補正検出位置信号とから、信号処理の遅れや、データサンプリング間の補間を目的に位置を予測して誤差の改善を行うことが記載されている。
【特許文献１】特許第２５４１１６９号公報  特許請求の範囲  第３欄第４８行及び                第４９行  第４欄第１８行〜第２１行
【特許文献２】特開平７−３３６９７９号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来は、レゾルバの静的誤差の影響だけに注目しており、従来技術の補正の対象は静的誤差だけであった。これは従来、レゾルバを使用する電動機の毎分回転数は、５０００min−１より低いものが大半であり、この程度の回転数領域では、静的誤差を補正しておくだけで、特に問題が生じなかったためである。したがって従来の当業者の常識では、レゾルバに対しては、静的誤差の補正だけを行えばよかった。例えば電動機の回転数が４，５００min−１程度であれば、特に誤差は問題にならない。しかしレゾルバの回転子の回転数が１０，０００min−１以上になると、レゾルバの出力に対して静的誤差を補正しているにもかかわらず誤差（動的誤差）が生じることが分かった。例えば、レゾルバの回転子の回転数が２０，０００min−１、３０，０００min−１と増加するとこの動的誤差が大きくなって、位置検出精度が非常に悪くなる。この問題は、従来レゾルバを高速回転での位置検出に使用していなかったため、知られていなかった問題である。
【０００６】
本発明の目的は、静的誤差の補正が行われた補正検出位置を更に補正して位置の検出精度を高めることができるレゾルバの検出位置補正方法及び装置を提供することにある。
【０００７】
本発明の他の目的は、高速回転するレゾルバの回転子の１回転当たりに発生するレゾルバの極対数の２倍の数のリップルを含む動的誤差信号を除去して、レゾルバの検出精度を高めることができるレゾルバの検出位置補正方法及び装置を提供することにある。
【０００８】
本発明の他の目的は、レゾルバの回転子の回転速度の変化に応じて変動する動的誤差の補正を簡単且つ確実に行えるレゾルバの検出位置補正方法及び装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、レゾルバの回転子が静止している状態において発生する実位置からの誤差としての静的誤差を補正する静的誤差補正を行って、レゾルバの検出位置を補正するレゾルバの検出位置補正方法を改良の対象とする。本発明では、静的誤差補正により検出位置を補正して得た補正検出位置に対して、回転子が回転しているときに発生する実位置からの誤差としての動的誤差を補正する動的誤差補正を更に行う。ここで動的誤差とは、静的誤差を補正したにもかかわらず、回転子の回転に伴って発生し且つ変動する誤差を意味する。本発明のように、静的誤差補正を行った補正検出位置に対して更に動的誤差を補正すれば、レゾルバの回転子の速度変化に応じて変動する動的誤差も補正することができるので、レゾルバの位置の検出精度を従来よりも高めることができる。特に、本発明によれば、レゾルバの回転子の回転速度が高速になった場合においても、レゾルバの位置検出精度を高めることができる。
【００１０】
具体的には、レゾルバの回転子の速度が低速でもまたレゾルバの回転子が高速回転（例えば１０，０００min−１以上）する場合等においても、動的誤差はレゾルバの回転時に回転子の１回転当たりの極対数の２倍の数のリップルを含む。そこで回転子の１回転当たりレゾルバの極対数の２倍の数のリップルを含む動的誤差信号を補正検出位置信号から除去する動的誤差補正を行えば、静的誤差を補正した補正検出位置信号に含まれる動的誤差を確実に取り除くことができる。
【００１１】
動的誤差補正の具体的な方法は、任意である。例えば、動的誤差補正を次のように実施してもよい。まず回転子の回転位置の変化に応じて変わる動的誤差信号の位相の変化を回転速度に応じて予め測定しおく。また回転子の回転速度の変化に応じて変わる動的誤差信号の振幅のピーク値の変化を回転速度に応じて予め測定しておく。そして回転子の回転速度に応じた動的誤差信号の位相の変化と動的誤差信号の振幅のピーク値とを乗算して推定動的誤差を求める。その後、補正検出位置信号から推定動的誤差を差し引けばよい。このような方法を採用すると、予め測定した位相の変化と動的誤差信号の振幅のピーク値の変化と回転子の回転速度とに基づいて、推定動的誤差を簡単に求めることできる。またこの推定動的誤差を補正検出位置信号から差し引くだけでよいため、動的誤差の補正の演算を簡単且つ確実に行える。
【００１２】
本発明のレゾルバの検出位置補正装置は、レゾルバの回転子が静止している状態において発生する実位置からの誤差としての静的誤差を補正して得た補正検出位置信号を出力する位置検出回路から出力される補正検出位置信号を更に補正するために、回転子が回転しているときに発生する実位置からの誤差としての動的誤差を補正検出位置信号から除去する補正を行う動的誤差補正回路を備えている。
【００１３】
動的誤差補正回路は、回転子の１回転当たりレゾルバの極対数の２倍の数のリップルを含む動的誤差を補正検出位置信号から除去する補正を行うように構成することができる。より具体的には、動的誤差補正回路は、回転子の回転位置の変化に応じて変わる動的誤差信号の位相の変化を回転速度に応じて予め測定して得た動的誤差位相データを記憶する位相データ記憶手段と、回転子の回転速度の変化に応じて変わる動的誤差信号の振幅のピーク値の変化を回転速度に応じて予め測定して得た動的誤差振幅ピーク値データを記憶するピーク値記憶手段と、位置検出回路の出力を微分して回転速度を得る微分回路と、微分回路の出力に基いて、位相データ記憶手段から読み出した位相の変化とピーク値記憶手段から読み出した前記振幅のピーク値とを乗算して推定動的誤差を求める乗算手段と、補正検出位置信号から前記推定動的誤差を減算する減算回路とから構成することができる。このような構成を用いると、動的誤差補正回路を簡単に構成することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のように、静的誤差補正を行った補正検出位置に対して更に動的誤差を補正すれば、レゾルバの回転子の速度変化に応じて変動する誤差も補正することができるので、レゾルバの位置の検出精度を従来よりも高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下本発明の実施の形態の一例を図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明のレゾルバの検出位置補正方法を実施するレゾルバの検出位置補正装置の実施の形態の一例の構成を示すブロック図である。
【００１６】
図１において、符号１を付した部品は、図示しない回転子と、励磁巻線とを備えたレゾルバである。図には示していないが、レゾルバ１は例えばモータ等の回転機器の回転軸に取り付けられて、回転機器の回転軸の回転位置を示すアナログ信号を出力する。この装置は、レゾルバ１から出力される回転子の位置を示す検出信号から静的誤差だけでなく動的誤差を除く補正をするために、励磁回路３、位置検出回路５、これら励磁回路３及び位置検出回路５に基準信号Ｓを供給する基準信号発振器７、並びに動的誤差補正回路９を備えている。
【００１７】
レゾルバ１の固定子巻線に、励磁回路３から出力される励磁信号Ｓ１１としてｓｉｎωｔのアナログ励磁信号が入力されると、レゾルバ１からは、位置信号としてのアナログ信号Ｓ２１としてｓｉｎθ０・ｓｉｎωｔの信号が出力され、アナログ信号Ｓ２２としてｃｏｓθ０・ｓｉｎωｔの信号が出力される。これらの信号は、位置検出回路５に入力される。このレゾルバ１からの出力信号には、いわゆる静的誤差が含まれている。この静的誤差は、レゾルバ１の回転子が静止している状態において発生する実位置からの誤差として定義される。静的誤差は、固定子と回転子の電磁鋼板の磁気特性やコイルのインピーダンスに僅かなアンバランスがあるために、回転子の静止状態において発生する誤差である。この静的誤差は、回転子が機械角で３６０°１回転する間に極対数分の数のリップルとして発生する。位置検出回路５は、この静的誤差をレゾルバ１の出力から取り除く補正を行って補正検出位置信号θ０として出力するように構成されている。静的誤差の補正方法は任意であり、例えば、背景技術の欄に記載した公知の補正方法等を用いることができる。
【００１８】
位置検出回路５から出力された静的誤差を補正した補正検出位置信号θ０には、レゾルバ１の回転子の回転に伴って変化（通常増加）する動的誤差すなわち動的誤差信号が含まれている。動的誤差補正回路９は、この動的誤差の成分（動的誤差信号）を補正検出位置信号θ０から除去する補正を行う。この動的誤差は、回転子の速度の変化に応じて位相及び振幅のピーク値が変化する。動的誤差信号の振幅のピーク値は、図２に示すように回転子の回転数即ち速度が増加するのに従って増大する傾向を示す。
【００１９】
また動的誤差の成分（動的誤差信号）は、回転子の位置変化に応じて、図３に示すように、基準位置（誤差がない位置）に対する位相が変化する。動的誤差は、静的誤差と異なって、レゾルバ１の回転時に回転子の１回転当たり極対数の２倍の数のリップルを含む。図３は、ある速度における回転子の位置に対する動的誤差の位相の変化の基準値を示している。図３の基準値に図２に示されたその速度における動的誤差の振幅のピーク値を乗算すると、推定動的誤差信号となる。
【００２０】
補正検出位置信号θ０に含まれる動的誤差の成分（動的誤差信号）の波形に関しては、例えば補正検出位置信号θ０の微分信号をアナログのＦＶコンバータにかけて速度変動とし、オシロスコープで見ることによりその変動分から振幅のピーク値を知ることができる。そしてこの変動分を高速フーリエ・コサイン・サイン変換（ＦＦＴ）にかけ周波数分析すると周波数成分を知ることができる。このようにして図２に示すピーク値と、図３に示すような、極対数の２倍のリップルを含む動的誤差の位相変化の波形を測定することができる。なおこの測定を行う場合には、高速領域までレゾルバを回転させた後に、モータからレゾルバを切り離し、惰性でレゾルバ１の回転子の回転速度を減速させながら行うと、各速度毎の動的誤差の振幅のピーク値を正確に測定することができる。
【００２１】
動的誤差補正回路９は、補正検出位置信号θ０を微分する微分回路１１と動的誤差を推定する動的誤差推定回路１３とを備えている。動的誤差補正回路９は、予め測定したデータに基づいてレゾルバ１の回転子の回転速度に対応した動的誤差を演算により推定して推定動的誤差とし、この推定動的誤差を補正検出位置信号θ０から差し引くことにより、動的誤差を補正する。
【００２２】
図４は、動的誤差補正回路９の構成の一例を示す図である。この動的誤差推定回路１３は、位相データ記憶手段１５と、ピーク値記憶手段１７と、乗算手段１９と、減算回路２１とから構成されている。位相データ記憶手段１５は、レゾルバ１の回転子の回転速度の変化に応じて変わる動的誤差信号の位相の変化を回転子の位置の変化に応じて予め測定して得た図３に示すような波形に関する動的誤差位相データθＬとして記憶している。またピーク値記憶手段１７は、回転子の回転速度の変化に応じて変わる動的誤差信号の振幅のピーク値の変化を回転速度に応じて予め測定して得た動的誤差振幅ピーク値データθＨ（図２に示すような特性を示すデータ）として記憶している。位相データ記憶手段１５及びピーク値記憶手段１７は、位置検出回路５から出力された補正検出位置信号θ０と補正位置微分回路１１から出力された回転子の回転速度θ０´を示す信号とに基づいて、それぞれその位相データ記憶手段１５から読み出した位相の変化とピーク値記憶手段１７から読み出した動的誤差の振幅のピーク値とを乗算手段１９に出力する。乗算手段１９は、位相データ記憶手段１５から読み出した動的誤差位相データθＬとピーク値記憶手段１７から読み出した動的誤差の振幅のピーク値θＨとを乗算して推定動的誤差θＥを出力する。減算回路２１は、補正検出位置信号θ０から推定動的誤差θＥを減算して動的誤差を取り除き、補正された位置データとして出力する。
【００２３】
実際上、上記の実施の形態で回転子の回転速度を１０，０００min−１以上にして試験を行ったところ、補正された位置データからは動的誤差がほぼ取り除かれていることが確認された。これにより、従来レゾルバの適用範囲外と考えられていた高速運転される回転電機へのレゾルバの適用が可能になった。なお本発明を従来と同様の低速回転で使用されるレゾルバの出力の補正に適用してもよいのは勿論である。
【００２４】
なお本発明の適用は、レゾルバの構造や励磁方式に限定されるものではなく、各種の構造またはタイプのレゾルバの出力の補正に本発明を適用してもよいのは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
本発明によれば、レゾルバの回転速度が増加するに従って増加する動的誤差を補正することが可能となり、低速から高速まで誤差の少ない位置検出が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の方法を実施する本発明のレゾルバの検出位置補正装置の実施の形態の一例の構成を示すブロック図である。
【図２】予め測定する動的誤差信号の振幅のピーク値と速度との関係の一例を示す図である。
【図３】動的誤差信号の位相の変化を回転速度に応じて予め測定して得た動的誤差位相データの一例を示す図である。
【図４】図１の動的誤差補正回路の一例を示すブロックである。
【符号の説明】
【００２７】
１  レゾルバ
３  励磁回路
５  位置検出回路
７  基準発振器
９  動的誤差補正回路
１１  微分回路
１３  動的誤差推定回路
１５  位相データ記憶手段
１７  ピーク値記憶手段
１９  乗算手段
２１  減算回路