(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レゾルバにおいて検出された信号から角度信号を検出する角度検出器と、
前記検出された角度信号を参照して位置誤差を算出し、当該位置誤差を微分して速度誤
差信号を算出し、当該速度誤差信号を周波数分析して各周波数成分ごとの検出誤差を算出
し、算出した検出誤差を合成して推定角度誤差信号を生成する角度誤差推定器と、
前記生成した推定角度誤差信号を用いて前記検出された角度信号を補正する角度信号補
正回路と
を有する、レゾルバの角度検出装置。
【請求項２】
前記角度誤差推定器は、前記周波数分析としてフーリエ変換を行う、
請求項１に記載のレゾルバの角度検出装置。
【請求項３】
前記角度誤差推定器は、
位置理想値と、前記検出された角度信号を参照して位置誤差を算出し、当該位置誤差を
微分して速度誤差信号を算出して速度リップルを作成する、ｍ分割角度毎速度データ作成
部と、
前記ｍ分割角度毎速度データ作成部において生成されたｍ分割角度毎速度データについ
てフーリエ変換を行うフーリエ変換部と、
該フーリエ変換部においてフーリエ変換された結果について、各次の成分のフーリエ変
換係数を積算して各次係数積算値信号を算出する各次係数積算部と、
該各次係数積算部において算出された各次係数積算値信号を合成して前記推定角度誤差
信号を作成するｍ分割誤差角度データ作成部と
を有する、
請求項２に記載のレゾルバの角度検出装置。
【請求項４】
前記各次係数積算部において、前記フーリエ変換係数より小さな利得を前記各次の成分
のフーリエ変換係数に乗じて、該乗じた値を積算して各次係数積算値信号を算出する、
請求項３に記載のレゾルバの角度検出装置。
【請求項５】
レゾルバにおいて検出された信号から角度信号を検出する工程と、
前記検出された角度信号を参照して位置誤差を算出し、当該位置誤差を微分して速度誤
差信号を算出し、当該速度誤差信号を周波数分析して各周波数成分ごとの検出誤差を算出
し、算出した検出誤差を合成して推定角度誤差信号を生成する工程と、
該生成した推定角度誤差信号を用いて前記検出された角度信号を補正する角度信号補正
工程と
を有するレゾルバの角度検出方法。
【請求項６】
ＳＩＮ巻線と、ＣＯＳ巻線と、ロータ巻線とを有するレゾルバ本体と、
前記ＳＩＮ巻線および前記ＣＯＳ巻線にそれぞれ励磁電圧を印加する励磁電圧印加部、
または、前記ロータ巻線に励磁電圧を印加する励磁電圧印加部と、
前記ロータ巻線から検出された信号、または、前記ＳＩＮ巻線および前記ＣＯＳ巻線か
ら検出された信号から角度信号を検出する角度検出器と、
前記検出された角度信号を参照して位置誤差を算出し、当該位置誤差を微分して速度誤
差信号を算出し、当該速度誤差信号を周波数分析して各周波数成分ごとの検出誤差を算出
し、算出した検出誤差を合成して推定角度誤差信号を生成する角度誤差推定器と、
前記生成した推定角度誤差信号を用いて前記検出された角度信号を補正する角度信号補
正回路と
を有するレゾルバ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はレゾルバ装置およびその角度検出装置とその方法に関する。
より特定的には、本発明は検出精度を高めたレゾルバの角度検出装置その方法と、および、当該角度検出装置とレゾルバとを有するレゾルバ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１はレゾルバ本体７の構成図である。
１点鎖線で包囲したレゾルバ本体７は、ＳＩＮ巻線４と、このＳＩＮ巻線４と機械的に９０度ずれて配設されたＣＯＳ巻線５と、ロータ巻線６とを備えている。ロータ巻線６に回転角度（または回転位置）を検出する対象、たとえば、モータの軸（図示せず）が接続される。
レゾルバは、２相励磁１出力方式と、１相励磁２出力方式とが知られている。以下、２相励磁１出力方式を例示する。
ＳＩＮ巻線４とＣＯＳ巻線５にそれぞれＳＩＮ巻線電圧Ｖ１およびＣＯＳ巻線電圧Ｖ２が印加され、ロータ巻線６から回転角度検出対象の回転角度に相当する信号が検出される。すなわち、回転角度検出対象が回転するとロータ巻線６が回転し、ＳＩＮ巻線４およびＣＯＳ巻線５との磁束の鎖交状態が変化する。その状態をロータ巻線６からロータ巻線電圧Ｖ３として取り出して演算処理することにより、回転角度検出対象の回転角度または位置を検出することができる。
【０００３】
レゾルバは、機械的に堅牢であり、劣悪な環境にも耐えるという利点を有しているので、種々の回転角度（または回転位置）の検出に利用されている。
しかしながら、レゾルバは、サーボモータなどの回転角度の検出に使用されているエンコーダと比較すると、検出誤差が大きく検出精度が低いという欠点を有する。そのため、検出誤差を補正することが行われている。
【０００４】
図２はレゾルバの検出誤差の１例を示すグラフである。横軸は実際の角度（実角度）を示し、縦軸は検出角度を示す。
直線ＣＶ１が誤差がない実際の正確な角度を示し、直線ＣＶ１の上下に変動している曲線ＣＶ２が検出誤差を含む実際の検出角度を示す。
レゾルバの検出誤差は、図２に例示したように、個々のレゾルバについて、角度に対してその誤差の大きさと方向とが決まっている。したがって、各レゾルバについて再現性はあるものの、検出誤差に関してレゾルバの固体差が大きく、図２の曲線ＣＶ２に例示した検出誤差の波形も各レゾルバごとに異なる。したがって、検出精度を高めるため検出誤差を補正する処理もレゾルバ個々に行っていた。
【０００５】
その補正方法の例として、誤差波形をテーブルに格納し、検出した角度に対応する誤差をテーブルから読みだして、その値を検出した角度に加算または減算して、位置フィードバック制御系または速度フィードバック系の角度検出信号として利用する方法が知られている。
図３はそのような推定角度生成回路の回路構成を示す図である。
推定角度生成回路１４Ａは、テーブル番号取得部３５と、誤差角度データ参照部３８と、減算部３７とを有する。誤差角度データ参照部３８はＲＯＭ３８ａを有する。
事前に、各レゾルバについて、図２に例示したように、実際の角度と検出角度とを求めて検出誤差を検出し（算出し）、検出した誤差の波形信号をＲＯＭ３８ａにテーブルとして格納しておく。実際に検出誤差を補正して角度を算出するとき、レゾルバのロータ巻線６から検出した角度検出信号Ｓ１１（Ｖ３）からテーブル番号取得部３５においてＲＯＭ３８ａに格納された誤差の波形信号を読み出すためのアドレス信号Ｓ３５を生成し、誤差角度データ参照部３８がアドレス信号Ｓ３５に基づいてＲＯＭ３８ａから対応する誤差角度データＳ３６を読みだす。さらに、減算部３７において、角度検出信号Ｓ１１から誤差角度データＳ３６を減じて角度検出信号Ｓ１１の補正を行う。
このように補正した角度を、たとえば、位置フィードバック制御系または速度フィードバック系の角度検出信号として利用する。
【０００６】
しかしながら、この方法は、レゾルバ個々に対して予め誤差の波形を測定し、測定した波形データを、図３に図解した誤差角度データ参照部３８のＲＯＭ３８ａに格納する必要がある。すなわち、非常に手間がかかるという問題がある。
特に、実際の使用においては、レゾルバと角度検出装置とが１対１に対応していなければならないという制限があり、そのような角度検出装置を用いてレゾルバ個々にそのような作業を行う必要があり、このような手法は汎用のサーボモータ、サーボアンプへの適用には向いていないという不具合がある。
【０００７】
レゾルバの検出誤差を補正する他の方法として、たとえば、特許文献１に、１相励磁２出力方式のレゾルバ装置について、アナログ回路を用いてトラッキング方式で角度を算出する方法（特許文献１、図４）、および、このアナログ回路を用いた方法を改善するため、フーリエ変換を用いてデジタル信号処理によって角度を検出する方法が開示されている。
【０００８】
１相励磁２出力方式のレゾルバについてのフーリエ変換法について述べる。
１相励磁２出力方式のレゾルバの（Ｓ−ｓｉｎ）信号と、（Ｓ−ｃｏｓ）信号と、励磁信号（ｓｉｎωｔ）とを入力してＡ／Ｄ変換し、Ａ／Ｄ変換した（Ｓ−ｓｉｎ）信号と（Ｓ−ｃｏｓ）信号とをデジタル的に乗算して乗算結果ＳＡ１と、Ａ／Ｄ変換した励磁信号（ｓｉｎωｔ）にｃｏｓωｔを乗じて乗算結果ＳＢ１を求める処理を、サンプリング数ｎ回だけ反復する。同様に、ｃｏｓ信号にｓｉｎωｔを乗じて乗算結果ＣＡ２、ＣＢ２を求める。ＳＡ１とＳＢ１との絶対値からｓｉｎθの絶対値を求め、ＣＡ２とＣＢ２との絶対値からｃｏｓθの絶対値を求め、ｓｉｎθとｃｏｓθとのｔａｎ−θを求めてｔａｎ− テーブルから、デジタル角度θを求める。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平１１−１１８５２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
レゾルバ１台毎に、その都度、検出誤差の補正値を決定する場合、たとえば、サーボモータに大きなイナーシャ（慣性体）を取り付け、そのイナーシャの回転慣性を利用して脈動のない一定の回転を実現し、その一定の回転の際に実角度と検出角度を測定して検出角度に含む検出誤差を検出し、検出した検出誤差を整理して、コンピュータのメモリに、実角度と検出角度とを対応させたテーブルとして格納する。そして、上述した方法で、実際に検出角度について検出誤差を補正する。
イナーシャを用いて回転の変動のない状態で実角度と検出角度から検出誤差を測定することは補正の精度を高める上で利点がある。しかしながら、回転位置の測定の対象となるモータは、たとえば、ロボットや搬送機に取り付けられた状態で電源が投入されて回転する場合が多く、現実には、そのようなイナーシャをモータなどに取り付けることは困難な場合が多い。
【００１１】
特許文献１にはコンピュータによるソフトウェアによる信号処理によるフーリエ変換法のみ開示されている。しかしながら、ソフトウェアによる信号処理では、フーリエ変換処理を始めとし、種々の複雑な演算処理を行うのに処理時間がかかりすぎ、実時間で角度検出対象の角度を検出することができない。したがって、たとえば、高速に回転する回転体、たとえば、モータの回転角度を迅速に検出という用途には適用できない。
【００１２】
迅速な演算を実現するため、コンピュータに代えて、仮に高速な演算処理装置、たとえば、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）を用いたとしても、実時間の角度検出には適さない。また装置の価格が高価になる。
【００１３】
また、特許文献１に開示されている方法は、１相励磁２出力方式のレゾルバを対象としており、レゾルバからの２つの検出信号を用いるので、特許文献１に開示されている方法を適用するとフーリエ変換などの信号処理が複雑になる。
【００１４】
以上から、上述した課題を克服したレゾルバの角度検出装置の提供が望まれている。
本発明は、個々のレゾルバの検出誤差を正確に補正可能な方法と装置、および、レゾルバ装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
検出誤差の補正方法
本発明のレゾルバの角度検出装置における検出誤差の補正方法の基本的な技術思想について述べる。
図４は図２に図解した誤差成分のみを取り出したグラフである。横軸は実角度を示し、縦軸は検出誤差を含む検出角度を示す。
レゾルバにおける検出誤差の要因は、レゾルバ内の巻線のアンバランスや巻線の相互干渉によって発生したものであるから、その成分は再現性があり、個々のレゾルバについて限られた成分に集中する。そのような成分を抽出する方法として、検出角度信号について周波数分析を行う。たとえば、周波数分析として、フーリエ変換を行う。
【００１６】
図５は図４に図解した検出誤差成分をフーリエ変換した結果の例を示すグラフである。横軸は成分次数を示し、縦軸はフーリエ変換した強度（スペクトル）を示す。
レゾルバ固有の検出誤差成分は限られた成分に集中するから、主要次数成分で複製（復元）した信号波形は殆ど、そのレゾルバの誤差の実際の波形と一致する。
このことから、本願発明者は、たとえば、誤差の波形信号を図３を参照して例示したＲＯＭ３８ａなどのテーブルとして持つのではなく、回転角度検出対象の１回転の基本波に対する高調波成分の係数として持つことが可能であることを見いだした。
本発明のレゾルバの角度検出装置およびその方法はかかる知見に基づく。
【００１７】
すなわち、本発明においては、レゾルバの誤差波形がレゾルバ固有の決められたｎ次成分から構成されていることを利用して、また、再現性があることから次の処理を行う。
ａ．誤差を含む角度検出信号から生成した誤差成分を含む速度信号を、好ましくは、速度信号の高周波成分を周波数変換、たとえば、フーリエ変換して複数に分割した各成分ごとの検出誤差の大きさを算出する。
ｂ．算出した検出誤差を合成して、検出した角度信号に含まれる検出誤差を復元した誤差波形信号を生成する。
ｃ．この誤差波形信号を用いて検出誤差を含む角度検出信号を補正する。
【００１８】
ｄ．なお、検出誤差を収束させるため、好ましくは、フーリエ変換の各成分の大きさ（スペクトル）に、ゲイン（利得）を乗じて積算する。
ｅ．収束した各次成分の正弦波および各次成分の余弦波信号を加算して、誤差角度データを算出して推定角度誤差信号とする。
【００１９】
上述した基本思想を実現した本発明によれば、レゾルバにおいて検出された信号から角度信号を検出する角度検出器と、前記検出された角度信号を参照して位置誤差を算出し、位置誤差を微分して速度誤差を算出し、当該速度誤差を周波数分析して各周波数成分ごとの検出誤差を算出し、該算出した検出誤差を合成して推定角度誤差信号を生成する角度誤差推定器と、該生成した推定角度誤差信号を用いて前記検出された角度信号を補正する角度信号補正回路とを有するレゾルバの角度検出装置が提供される。
【００２０】
好ましくは、前記角度誤差推定器は、前記周波数分析としてフーリエ変換を行う。
【００２１】
好ましくは、前記角度誤差推定器は、前記検出された角度信号を参照して位置誤差を算出し、位置誤差を微分して速度誤差を算出するｍ分割角度毎速度データ作成部と、該ｍ分割角度毎速度データ作成部において生成されたｍ分割角度毎速度データについてフーリエ変換を行うフーリエ変換部と、該フーリエ変換部においてフーリエ変換された結果について、各次の成分のフーリエ変換係数を積算して各次係数積算値信号を算出する各次係数積算部と、該各次係数積算部において算出された各次係数積算値信号を合成して前記推定角度誤差信号を作成するｍ分割誤差角度データ作成部とを有する。
【００２２】
さらに好ましくは、前記各次係数積算部において、前記フーリエ変換係数より小さな利得を前記各次の成分のフーリエ変換係数に乗じて、該乗じた値を積算して各次係数積算値信号を算出する。
【００２３】
また本発明によれば、レゾルバにおいて検出された信号から角度信号を検出する工程と、前記検出した角度信号から速度信号を検出する工程と、前記検出された角度信号を参照して位置誤差を算出し、位置誤差を微分して速度誤差を算出し、当該速度誤差を周波数分析して各周波数成分ごとの検出誤差を算出し、該算出した検出誤差を合成して推定角度誤差信号を生成する工程と、該生成した推定角度誤差信号を用いて前記角度検出信号を補正する角度信号補正工程とを有するレゾルバの角度検出方法が提供される。
【００２４】
さらに本発明によれば、ＳＩＮ巻線と、ＣＯＳ巻線と、ロータ巻線とを有するレゾルバ本体と、前記ＳＩＮ巻線および前記ＣＯＳ巻線にそれぞれ励磁電圧を印加する励磁電圧印加部、または、前記ロータ巻線に励磁電圧を印加する励磁電圧印加部と、前記ロータ巻線から検出された信号、または、前記ＳＩＮ巻線および前記ＣＯＳ巻線から検出された信号に基づいて角度信号を検出し、前記検出された角度信号を参照して位置誤差を算出し、当該位置誤差を微分して速度誤差を算出し、当該速度誤差を周波数分析して各周波数成分ごとの検出誤差を算出し、該算出した検出誤差を合成して推定角度誤差信号を生成し、該生成した推定角度誤差信号を用いて前記角度検出信号を補正する、レゾルバの角度検出装置とを有する、レゾルバ装置が提供される。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、位置誤差から求めた速度誤差について周波数分析、たとえば、フーリエ変換を行うことにより、個々のレゾルバの検出誤差を正確に算出することができる。そして、求めた検出誤差を用いて検出された角度信号を補正することにより、正確な角度検出信号を提供できる。
【００２６】
また本発明によれば、レゾルバとこの角度検出装置を設置したサイト（現場）においてレゾルバを回転角度検出対象に取り付けた後でも、レゾルバの検出誤差を簡単に補正することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】図１はレゾルバの概略構成を示す図である。
【図２】図２はレゾルバの検出誤差を示す例示的なグラフである。
【図３】図３は従来の推定角度生成回路の回路構成を示す図である。
【図４】図４は図２に図解した誤差成分と実角度との関係を図解したグラフである。
【図５】図５は誤差成分をフーリエ変換した結果の例を示すグラフである。
【図６】図６は、本発明の第１実施の形態としてのレゾルバとその角度検出装置の構成図である。
【図７】図７は、図６におけるＳＩＮ巻線およびＣＯＳ巻線に印加されるＳＩＮ巻線電圧およびＣＯＳ巻線電圧を図解したグラフである。
【図８】図８は図４に示した角度検出器の回路構成図である。
【図９】図９は、図８に図解した角度検出器における、基準波形生成回路の出力信号とコンパレータ回路の出力信号とを示すグラフである。
【図１０】図１０は図６に図解した速度検出器の回路構成である。
【図１１】図１１は図６に図解した第１実施の形態の角度誤差推定器の回路構成図である。
【図１２】図１２は、図１１に図解した角度誤差推定器におけるハイパスフィルタ部から出力されるＡＣ成分速度検出信号Ｓ２５と、図６に図解した角度検出器から出力される角度検出信号Ｓ１１とを示すグラフである。
【図１３】図１３は、図１１に図解した角度誤差推定器における各次係数積算部の回路構成例を示す図である。
【図１４】図１４は、図１１に図解した角度誤差推定器内のｍ分割誤差データ作成部の回路構成を示す図である。
【図１５】図１５は図６に図解した推定角度生成回路の回路構成を示す図である。
【図１６】図１６は、本発明の第２実施の形態の概要を示すグラフである。
【図１７】図１７は、図１６の拡大図である。
【図１８】図１８は図６に図解した第２実施の形態の角度誤差推定器の回路構成図である。
【図１９】図１９は、本発明の第２実施の形態としてのレゾルバとその角度検出装置の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
本発明の実施の形態としてのレゾルバの角度検出装置を添付図面を参照して述べる。
【００２９】
第１実施の形態
レゾルバとその角度検出装置
図６は本発明の実施の形態としてのレゾルバとその角度検出装置の構成図である。
図６において、レゾルバ本体７は、図１を参照して述べたものと同様、固定子側に機械的に９０度ずれて配設されたＳＩＮ巻線４およびＣＯＳ巻線５と、回転部に配設されたロータ巻線６を有する。
【００３０】
レゾルバは、２相励磁１出力方式と１相励磁２出力方式とが知られている。
２相励磁１相出力方式のレゾルバにおいては、ＳＩＮ巻線４とＣＯＳ巻線５にそれぞれＳＩＮ巻線電圧Ｓ８およびＣＯＳ巻線電圧Ｓ９が印加され、ロータ巻線６から回転角度（または回転位置）検出対象（図示せず）の回転角度（または回転位置）に相当する信号Ｓ６が検出される。
他方、１相励磁２相出力方式のレゾルバにおいては、正弦波電圧がロータ巻線６に印加され、ロータ巻線６と固定子の角度θによって正弦波励磁電圧が振幅変調された電圧がＳＩＮ巻線４とＣＯＳ巻線５とに出力される。
【００３１】
以下、１実施の形態として、２相励磁１出力方式のレゾルバを例示して述べる。
なお、１相励磁２相出力方式のレゾルバは、角度検出器１１からの角度検出信号Ｓ１１の出力方法が異なる他は、下記に述べる内容と同じである。
【００３２】
２相励磁１出力方式のレゾルバの角度検出装置１００は、レゾルバ本体７のロータ巻線６が検出したロータ巻線電圧Ｓ６を用いて、ロータ巻線６に接続された回転角度（または回転位置）検出対象、たとえば、ロボットのアームなどの駆動のために回転するモータの軸の回転角度θを検出する。
以下、ロータ巻線６に接続される角度検出対象を、たとえば、ロボットのアームなどを駆動するモータの軸を例示して述べる。
また以下の記述においては、説明を簡単にするため、モータが１方向にのみ回転する場合を例示する。
【００３３】
角度検出装置１００は、励磁カウンタ１６と、第１励磁電圧発生器８と、第２励磁電圧発生器９と、受信フィルタ回路１０とを有する。
レゾルバの角度検出装置１００はまた、角度検出器１１と、速度検出器１２と、誤差推定器１３と、推定角度生成回路１４とを有する。
【００３４】
本願明細書において、レゾルバ装置とは、レゾルバ本体７およびレゾルバの角度検出装置１００を総称した装置を言う。
他方、本願明細書において、レゾルバの角度検出装置は、図６に図解したレゾルバ本体７を除く部分、すなわち、励磁カウンタ１６と、第１励磁電圧発生器８と、第２励磁電圧発生器９と、受信フィルタ回路１０と、角度検出器１１と、速度検出器１２と、誤差推定器１３と、推定角度生成回路１４とを含んだものを言う。
ただし、後述した記載から明らかなように、機能的には、レゾルバ本体７を駆動する、励磁カウンタ１６、第１励磁電圧発生器８および第２励磁電圧発生器９をレゾルバ本体７とともに、「レゾルバ」として総称し、レゾルバの角度検出装置からは除くことができる。
【００３５】
励磁カウンタ
励磁カウンタ１６は、第１励磁電圧発生器８および第２励磁電圧発生器９においてＳＩＮ巻線電圧Ｓ８およびＣＯＳ巻線電圧Ｓ９を発生させるためのカウンタ出力パルス信号Ｓ１６を生成する。
励磁カウンタ１６は、レゾルバの角度検出精度（分解能）を規定する所定周波数のクロックパルスを発振するクロックパルス発振器と、そのクロックパルスを計数するカウンタを有しており、当該カウンタで計数したクロックパルスをカウンタ出力パルス信号Ｓ１６として、第１励磁電圧発生器８、第２励磁電圧発生器９および角度検出器１１に出力する。
【００３６】
第１励磁電圧発生器、第２励磁電圧発生器
第１励磁電圧発生器８および第２励磁電圧発生器９はそれぞれ、カウンタ出力パルス信号Ｓ１６に基づいて、図７に例示したように、ＳＩＮ巻線４およびＣＯＳ巻線５を励磁するＳＩＮ巻線電圧Ｓ８およびＣＯＳ巻線電圧Ｓ９を発生して、ＳＩＮ巻線４およびＣＯＳ巻線５にそれぞれ印加する。
図７は、ＳＩＮ巻線電圧Ｓ８およびＣＯＳ巻線電圧Ｓ９を図解したグラフである。
【００３７】
なお、ＳＩＮ巻線電圧Ｓ８の位相とＣＯＳ巻線電圧Ｓ９の位相は、９０度の位相差があれば、いずれが進んでいてもよい。
また、図７に例示した正弦波に代えて、ＰＷＭ（パルス幅変調）波形とすることもできる。
【００３８】
たとえば、励磁カウンタ１６における励磁周波数を５ｋＨｚ、カウンタクロック（クロックパルス）の周波数を５０ＭＨｚとした場合、励磁カウンタ１６は２００μｓで、回転角度検出対象の１回転角度範囲、０〜３６０度を表す数値として、”００００”から”９９９９”まで増加するカウンタ出力パルス信号Ｓ１６を出力し、”９９９９”を越えるとリセットされて、再び、”００００”から”９９９９”まで増加するカウンタ出力パルス信号Ｓ１６を出力する。励磁カウンタ１６はこの動作を反復する。
【００３９】
第１励磁電圧発生器８および第２励磁電圧発生器９の具体的な回路例としては、たとえば、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）を用いた余弦関数発生器および正弦関数発生器として構成し、カウンタ出力パルス信号Ｓ１６をアドレス信号とするＲＯＭを用いたテーブルルックアップ方式でＳＩＮ、ＣＯＳの値を読みだすことができる。
たとえば、カウンタ出力パルス信号Ｓ１６が印加される度に、ＲＯＭを有する第１励磁電圧発生器８はカウンタ出力パルス信号Ｓ１６をｓｉｎαの角度αに相当するアドレス信号としてＲＯＭに入力し、図７に図解した波形のＳＩＮ巻線電圧Ｓ８を生成する。
同様に、カウンタ出力パルス信号Ｓ１６が印加される度に、ＲＯＭを有する第２励磁電圧発生器９はカウンタ出力パルス信号Ｓ１６をｃｏｓαの角度αに相当するアドレス信号としてＲＯＭに入力し、図７に図解した波形のＣＯＳ巻線電圧Ｓ９を生成する。
【００４０】
なお、第１励磁電圧発生器８および第２励磁電圧発生器９における関数発生器は、角度αについて０〜３６０度の全てを網羅する必要はなく、４５度または９０度の範囲のｓｉｎαおよびｃｏｓαの値を発生することができればよい。
さらに、ｓｉｎαとｃｏｓαとが位相９０度ずれてはいるが、波形は同じであることを利用して、すなわち、角度を調整することにより、第１励磁電圧発生器８と第２励磁電圧発生器９とを共用することもできる。その結果、第１励磁電圧発生器８および第２励磁電圧発生器９の回路構成は一層簡単になる。
【００４１】
ＳＩＮ巻線４が上述した方法で発生されたＳＩＮ巻線電圧Ｓ８によって励磁され、ＣＯＳ巻線５が上述した方法で発生された第２励磁電圧発生器９によって励磁された状態において、ロータ巻線６に接続された回転角度検出対象、たとえば、モータの回転角度（または回転位置）がロータ巻線６においてロータ巻線電圧Ｓ６として検出されて受信フィルタ回路１０に印加される。
【００４２】
受信フィルタ回路
受信フィルタ回路１０は、ロータ巻線６で検出したロータ巻線電圧Ｓ６に含まれる所定成分の信号、特に、励磁周波数付近の周波数成分を通過させるアナログのフィルタ回路、たとえば、アナログのローパスフィルタまたはアナログのバンドパスフィルタである。
レゾルバ本体７は雑音を含む環境に設置されたり、ロータ巻線電圧Ｓ６の伝送経路に雑音成分が存在し、受信フィルタ回路１０に至るまでにロータ巻線電圧Ｓ６に雑音が重畳されている場合があるから、受信フィルタ回路１０においてそのような雑音成分を除去して、励磁周波数付近の、後述する信号処理に有効な成分を抽出することが望ましい。
このように、受信フィルタ回路１０は、レゾルバの角度検出装置１００の構成に必須の要素ではないが、現実には上記目的を達成するため、設けることが望ましい。
【００４３】
角度検出器
角度検出器１１は、受信フィルタ回路１０で雑音を除去した回転角度検出対象の回転位置または角度を示すロータ巻線検出信号Ｓ１０をもとに、励磁カウンタ１６からのカウンタ出力パルス信号Ｓ１６を用いてロータの角度（または回転位置）を検出する。
この詳細は図８を参照して後述する。
【００４４】
速度検出器
速度検出器１２は、角度検出器１１で検出した角度検出信号Ｓ１１からロータ巻線６に接続されているモータの回転速度を検出する。
速度検出器１２の詳細は図１０を参照して後述する。
【００４５】
角度誤差推定器
角度誤差推定器１３は、速度検出器１２で検出した回転速度信号Ｓ１２と、角度検出器１１で検出した角度検出信号Ｓ１１とを用いてロータ巻線６で検出した検出誤差を含むロータの検出角度の内の検出誤差を推定して推定角度誤差信号Ｓ１３を出力する。
角度誤差推定器１３の詳細は図１１を参照して後述する。
【００４６】
推定角度生成回路
推定角度生成回路１４は、角度誤差推定器１３において推定した推定角度誤差信号Ｓ１３を用いて角度検出器１１において検出した角度検出信号Ｓ１１を補正して推定角度検出信号Ｓ１４を生成する。この推定角度検出信号Ｓ１４は検出誤差が補正された正確な角度を示す。
推定角度生成回路１４の詳細は、図１５を参照して述べる。
推定角度検出信号Ｓ１４が、制御対象かつ回転角度検出対象である、たとえば、ロボットのアームを駆動するモータの制御装置に、角度検出信号として出力される。
【００４７】
角度検出器
図８は角度検出器１１の回路構成図である。
角度検出器１１は、基準波形生成回路１７と、ロータ巻線検出信号Ｓ１０が入力されるコンパレータ回路１８と、位相差カウント（計数）回路１９と、カウンタクロック発生器２０とを有し、位相差カウント回路１９から角度検出信号Ｓ１１を出力する。
図９は基準波形生成回路１７の出力信号Ｓ１７とコンパレータ回路１８の出力信号とを示すグラフである。
【００４８】
基準波形生成回路１７は、励磁カウンタ１６からのカウンタ出力パルス信号Ｓ１６が入力されて回転角度検出対象の１回転の基準波形信号を生成する。具体的には、図９に図示したように、カウンタ出力パルス信号Ｓ１６による励磁周波数の１周期（１周期τ＝１／励磁周波数）でオン・オフする（ハイレベル“Ｈ“とローレベル“Ｌ“とが交互に出力される）基準波形の基準波形信号Ｓ１７を生成する。
【００４９】
コンパレータ回路１８は、ロータ巻線電圧Ｓ６が受信フィルタ回路１０を通過したロータ巻線検出信号Ｓ１０が、正から負に変化するとき、およびその逆の負から正に変化するときに通過する「０ボルト」電圧の位置、すなわち、ゼロクロス位置を検出する。コンパレータ回路１８は、たとえば、ロータ巻線検出信号Ｓ１０が正から負に変化したときをローレベル“Ｌ“、ロータ巻線検出信号Ｓ１０が負から正に変化したときをハイレベル“Ｈ“の矩形波に変換して比較結果パルス信号Ｓ１８を生成する。
【００５０】
カウンタクロック発生器２０は、基準波形信号Ｓ１７と比較結果パルス信号Ｓ１８との位相差を検出するための分解能を持つクロック信号Ｓ２０を生成して位相差カウント回路１９に出力する。
【００５１】
位相差カウント回路１９は、カウンタクロック発生器２０からのクロック信号Ｓ２０に基づいて、基準波形信号Ｓ１７と比較結果パルス信号Ｓ１８との位相差αを検出して（図９）、位相差αを示す角度検出信号Ｓ１１として出力する。
たとえば、位相差カウント回路１９は、基準波形信号Ｓ１７からの立ち上がり時点からクロック信号Ｓ２０を計数し、比較結果パルス信号Ｓ１８の立ち上がり時点でクロック信号Ｓ２０の計数を停止する。位相差カウント回路１９におけるこの計数値が位相差αを示し、この位相差αが回転角度検出対象の検出すべき回転角度に相当しており、ロータ巻線６の固定子との角度θに相当する。
【００５２】
たとえば、励磁カウンタ１６における励磁周波数が５ｋＨｚで、カウンタクロック発生器２０のクロック信号Ｓ２０の周波数が５０ＭＨｚの場合、励磁カウンタ１６について上述したように、”００００”から”９９９９”で０〜３６０度に対応しているから、たとえば、位相差カウント回路１９のカウント値が「２４９９」の場合は角度θは９０度となる。
【００５３】
速度検出器１２
図１０は速度検出器１２の回路構成である。
速度検出器１２は、１サンプリングディレイ回路２３と、減算回路２４とで構成されている。
速度は、位置または角度を微分する、または、位置または角度を差分することにより求めることができる。速度検出器１２はこの方法により位置または角度を微分して速度を検出する。
１サンプリングディレイ回路２３は角度検出信号Ｓ１１を１サンプリング時間遅延する。減算回路２４は、今回の角度検出信号Ｓ１１と１サンプリングディレイ回路２３を経由した１サンプリング遅延された前回の角度検出信号Ｓ１１との差分を算出する。この差分演算により、角度検出信号Ｓ１１の速度に相当する信号、すなわち、速度検出信号Ｓ１２が得られる。
１サンプリングディレイ回路２３における、角度検出信号Ｓ１１を１サンプリング時間遅延することは、実際は、たとえば、前回の角度検出信号Ｓ１１を保存しておき、今回の演算にその保存結果を利用することを意味しており、１サンプリングディレイ回路２３はメモリあるいはレジスタなどで構成される。
【００５４】
角度誤差推定器１３
図１１は角度誤差推定器１３の回路構成図である。
角度誤差推定器１３は、上述した検出誤差の補正方法についての基本思想に従って、すなわち、レゾルバの角度検出誤差波形がレゾルバ固有の決められたｎ次成分から構成されていることを利用して、検出された誤差を含む角度信号から生成した検出誤差を含む速度信号を周波数分析、たとえば、フーリエ変換処理して複数に分割した各成分ごとの検出誤差の大きさを算出し、算出した検出誤差を合成してロータ巻線電圧Ｓ６に含まれる検出誤差を復元して、誤差波形信号を生成する。
なお、検出誤差を収束させるため、好ましくは、フーリエ変換の各成分の大きさ（スペクトル）に、ゲイン（利得）を乗じて積算する。収束した各次成分の正弦波および各次成分の余弦波を加算して、誤差角度データを算出して推定角度誤差信号とする。
生成したこの誤差波形信号が、後述する推定角度生成回路１４において、ロータ巻線６および角度検出器１１で検出された角度検出信号を補正するための推定角度誤差信号Ｓ１３である。
【００５５】
角度誤差推定器１３の詳細を述べる。
角度誤差推定器１３は、ハイパスフィルタ部２５と、ｍ分割角度毎速度リップルデータ作成部２６と、フーリエ変換部２７と、各次係数積算部２８と、ｍ分割誤差データ作成部２９とを有する。
図１２はハイパスフィルタ部２５から出力されるＡＣ成分速度検出信号Ｓ２５と、角度検出信号Ｓ１１とを示すグラフである。図１２において横軸は角度を示し、縦軸はそれぞれの角度領域における信号の振幅を示す。
図１２において、角度検出信号Ｓ１１は、０度から３６０度に向かって増加し、３６０度に達すると０にリセットされ、再び、０度から３６０度に向かって増加する鋸歯状の信号として図解されている。
【００５６】
ハイパスフィルタ部２５は速度検出器１２から入力された検出誤差成分を含む速度検出信号Ｓ１２のうち高周波成分、すなわち、ＡＣ成分を通過させたＡＣ成分速度検出信号Ｓ２５を生成する。
ハイパスフィルタ部２５は、たとえば、アナログのハイパスフィルタ部２５である。
【００５７】
ｍ分割角度毎速度リップルデータ作成部２６は、角度検出器１１から入力された角度検出信号Ｓ１１とＡＣ成分速度検出信号Ｓ２５とを入力して、図１２に例示した、０度から３６０度に変化する角度検出信号Ｓ１１に基づいて、検出誤差成分を含むＡＣ成分速度検出信号Ｓ２５を複数領域、たとえば、ｍ領域に分割し、分割した各領域毎のＡＣ成分速度検出信号Ｓ２５の速度リップル（変動）値を算出して、ｍ分割角度毎速度リップルデータＳ２６として出力する。
なお、同じ領域で何回もサンプリングできる場合は、その平均値を用いて、精度を高めることができる。
【００５８】
フーリエ変換部２７は、ｍ分割角度毎速度リップルデータ作成部２６において生成されたｍ分割角度毎速度リップルデータＳ２６についてフーリエ変換を行い、各次数の成分を求める。
一般的なフーリエ変換を下記の式（１−１）〜（１−４）に示す。
【００５９】
【数１】
0005281102.tif 000002
【００６０】
ｍ分割角度毎速度リップルデータ作成部２６において０〜３６０度の角度範囲をｍ領域に分割した場合のフーリエ変換は、下記式（２−１）〜（２−４）で表すことができる。
【００６１】
【数２】
0005281102.tif 000003
【００６２】
角度の波形を示す信号をｆ１ （ｋ）とすると、角度ｆ１ （ｋ）を微分したその速度波形を示す信号ｆｆ１ ’ （ｋ）は下記式で表すことができる。
【００６３】
【数３】
0005281102.tif 000004
【００６４】
ｍ分割角度毎速度リップルデータ作成部２６において生成した速度波形信号ｆ ’ （ｋ）についてのｍ分割角度毎速度リップルデータＳ２６のフーリエ変換式ｆ2 （ｋ）を下記式（４−１）で定義する。
【００６５】
【数４】
0005281102.tif 000005
【００６６】
式（３−１）と式（４−１）との係数を比較すると、下記式（５−１）〜（５−４）となる。
【００６７】
【数５】
0005281102.tif 000006
【００６８】
最終的には、各係数は下記式（６−１）、（６−２）で表すことができる。
【００６９】
【数６】
0005281102.tif 000007
【００７０】
フーリエ変換部２７は、速度波形信号ｆ１ ’ （ｋ）についてのｍ分割角度毎速度リップルデータＳ２６について上述した演算を行い、式（６−１）、（６−２）で示されたｎ次成分の係数ａｎ、ｂｎを有するフーリエ変換係数Ｓ２７として出力する。
すなわち、フーリエ変換部２７は、速度波形信号ｆ１ ’ （ｋ）についてのｍ分割角度毎速度リップルデータＳ２６について、式（６−１）、（６−２）の演算を行う。
【００７１】
フーリエ変換部２７として、式（６−１）、（６−２）におけるＳＩＮ、ＣＯＳの演算は、コンピュータを用いたソフトウェア信号処理としてそのまま行うことができる。
なお、フーリエ変換部２７におけるフーリエ変換は、主要次数成分について処理すればよく、全ての周波数範囲について行う必要はない。その結果、フーリエ変換部２７、および、フーリエ変換部２７以降の処理回路の構成は簡単になり、信号処理時間も短縮される。
また、フーリエ変換部２７におけるフーリエ変換処理としては、たとえば、乗算処理を極力減らして演算処理速度を向上させる、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）技術を適用することができる。
【００７２】
他方、演算時間を短縮するため、そして、簡便に実現するため、コンピュータを用いたソフトウェア演算は行わず、たとえば、第１励磁電圧発生器８および第２励磁電圧発生器９について述べたと同様、関数発生器の１例としてのリードオンリーメモリ（ＲＯＭ）に正弦波関数と余弦波関数としてテーブルにし、角度パラメータをＲＯＭのアドレス信号として用いて、テーブルルックアップ方式で式（６−１）、（６−２）におけるＳＩＮ、ＣＯＳの値を生成することができる。
【００７３】
各次係数積算部２８
図１３は各次係数積算部２８の回路構成例を示す図である。
各次係数積算部２８はフーリエ変換部２７において得られた各次数を積算する。
各次係数積算部２８は、利得（ゲイン）乗算器３０と、加算器３２と、１サンプリングディレイ回路３１とを有する。
利得乗算器３０は、フーリエ変換係数Ｓ２７として出力されたフーリエ変換によって得られたｎ次成分のフーリエ変換係数に利得（ゲイン）Ｒｇを乗ずる。
なお、利得Ｒｇは、本実施の形態においては、検出誤差を収束させるため、１より小さな値とする。利得Ｒｇは、ノイズやばらつきを平均化して検出誤差が収束していくように、状態に合わせて調整することが望ましい。
【００７４】
加算器３２と１サンプリングディレイ回路３１とで積分回路を構成している。例えば、１サンプリングディレイ回路３１は前回の値を保持しているメモリまたはレジスタとして構成され、加算器３２において利得乗算器３０からの今回の出力値と、１サンプリングディレイ回路３１からの前回の加算器３２とを加算することにより、利得乗算器３０からの結果を積分する。
このようにして得られたｎ次の各係数の積算値を含む各次係数積算値信号Ｓ２８が、ｍ分割誤差データ作成部２９に出力される。
【００７５】
ｍ分割誤差角度データ作成部２９
図１４はｍ分割誤差角度データ作成部２９の回路構成を示す図である。
ｍ分割誤差角度データ作成部２９は、ｍ分割ＳＩＮ成分波形生成部３３ａと、ｍ分割ＣＯＳ成分波形生成部３３ｂと、加算器３４とを有する。
ｍ分割ＳＩＮ成分波形生成部３３ａは、各次係数積算部２８から出力される各次係数積算値信号Ｓ２８に含まれるｎ次成分の係数積算値に対応して設けられたｎ個のｍ分割ｎ次ＳＩＮ成分波形生成部、たとえば、ｍ分割１次ＳＩＮ成分波形生成部３３ａ−１、ｍ分割２次ＳＩＮ成分波形生成部３３ａ−２〜ｍ分割ｎ次ＳＩＮ成分波形生成部３３ａ−ｎを有する。
ｍ分割ＣＯＳ成分波形生成部３３ｂは、各次係数積算部２８から出力される各次係数積算値信号Ｓ２８に含まれるｎ次成分の係数積算値に対応して設けられたｎ個のｍ分割ｎ次ＣＯＳ成分波形生成部、すなわち、ｍ分割１次ＣＯＳ成分波形生成部３３ｂ−１、ｍ分割２次ＣＯＳ成分波形生成部３３ｂ−２〜ｍ分割ｎ次ＣＯＳ成分波形生成部３３ｂ−ｎを有する。
【００７６】
ｍ分割ＳＩＮ成分波形生成部３３ａにおいて、図１２に図解したように回転角度検出対象の１回転、０〜３６０度の角度範囲がｍ領域に分割された各領域について下記に述べる信号処理を行う。
ｍ分割１次ＳＩＮ成分波形生成部３３ａ−１においては各次係数積分値信号Ｓ２８に含まれる１次成分のフーリエ変換係数積算値を用いて１次のＳＩＮ成分の波形信号を生成する。
ｍ分割２次ＳＩＮ成分波形生成部３３ａ−２においては各次係数積分値信号Ｓ２８に含まれる２次成分のフーリエ変換係数積算値を用いて２次のＳＩＮ成分の波形信号を生成する。
以下同様に、ｍ分割ｎ次ＳＩＮ成分波形生成部３３ａ−ｎにおいては各次係数積分値信号Ｓ２８に含まれるｎ次成分のフーリエ変換係数積算値を用いてｎ次のＳＩＮ成分の波形信号を生成する。
【００７７】
ｍ分割ＣＯＳ成分波形生成部３３ｂにおいても、図１２に図解したように回転角度検出対象の１回転、０〜３６０度の角度範囲がｍ領域に分割された各領域について下記に述べる信号処理を行う。
ｍ分割１次ＣＯＳ成分波形生成部３３ｂ−１においては各次係数積分値信号Ｓ２８に含まれる１次成分のフーリエ変換係数積算値を用いて１次のＣＯＳ成分の波形信号を生成する。
ｍ分割２次ＣＯＳ成分波形生成部３３ｂ−２においては各次係数積分値信号Ｓ２８に含まれる２次成分のフーリエ変換係数積算値を用いて２次のＣＯＳ成分の波形信号を生成する。
以下、同様に、ｍ分割ｎ次ＣＯＳ成分波形生成部３３ｂ−ｎにおいては各次係数積分値信号Ｓ２８に含まれるｎ次成分のフーリエ変換係数積算値を用いてｎ次のＣＯＳ成分の波形信号を生成する。
【００７８】
ｍ分割ＳＩＮ成分波形生成部３３ａにおいて求めたｍ分割領域各々の領域について１次〜ｎ次ＳＩＮ成分波形信号と、同様に、ｍ分割ＣＯＳ成分波形生成部３３ｂにおいて求めたｍ分割領域各々の領域について１次〜ｎ次ＣＯＳ成分波形信号とが加算器３４において加算されて、検出誤差を復元した、推定角度誤差信号Ｓ１３として生成される。
【００７９】
角度誤差推定器１３の全体動作
図１１〜図１４を参照して述べた、角度検出器１１で検出した角度検出信号Ｓ１１と、速度検出器１２で検出した回転速度信号Ｓ１２とを用いて推定角度誤差信号Ｓ１３を生成する角度誤差推定器１３の全体動作を整理して述べる。
ハイパスフィルタ部２５において検出誤差を含む速度検出信号Ｓ１２のＡＣ成分を通過させたＡＣ成分速度検出信号Ｓ２５を生成し、ｍ分割角度毎速度リップルデータ作成部２６において角度検出信号Ｓ１１に基づいて検出誤差を含むＡＣ成分速度検出信号Ｓ２５をｍ領域に分割してｍ分割角度毎速度リップルデータＳ２６を生成する。
フーリエ変換部２７において、検出誤差を含むｍ分割角度毎速度リップルデータＳ２６をフーリエ変換して、フーリエ変換係数Ｓ２７を生成する。
各次係数積算部２８がフーリエ変換係数Ｓ２７に含まれる各次数のフーリエ変換係数を積分して、各次係数積算値信号Ｓ２８を算出する。
ｍ分割誤差角度データ作成部２９が各次係数積算値信号Ｓ２８を合成して推定角度誤差信号Ｓ１３を生成する。
【００８０】
推定角度生成回路１４
図１５は推定角度生成回路１４の回路構成を示す図である。
推定角度生成回路１４は、角度検出器１１から出力される検出誤差を含んでいる角度検出信号Ｓ１１を、角度誤差推定器１３から出力される推定角度誤差信号Ｓ１３で補正して推定角度検出信号Ｓ１４を生成する。
推定角度生成回路１４は、テーブル番号取得部３５と、誤差角度データ参照部３６と、減算部３７とを有する。
【００８１】
誤差角度データ参照部３６は、メモリとして構成され、このメモリ内に誤差角度データ格納部３６ａが設けられており（規定されており）、この誤差角度データ格納部３６ａに角度誤差推定器１３で生成した推定角度誤差信号Ｓ１３を格納する。
テーブル番号取得部３５は、角度検出信号Ｓ１１から誤差角度データ格納部３６ａに格納された推定角度誤差信号Ｓ１３を読み出すためのアドレス信号Ｓ３５を生成する。
誤差角度データ参照部３６は、アドレス信号Ｓ３５に基づいて誤差角度データ格納部３６ａから対応する誤差角度データＳ３６を読みだす。
減算部３７は、角度検出信号Ｓ１１から誤差角度データＳ３６を減じて角度検出信号Ｓ１１を補正し、推定角度検出信号Ｓ１４を生成する。なお、減算器３７に代えて、加算器を用いて、角度検出信号Ｓ１１に誤差角度データＳ３６を加算して角度検出信号Ｓ１１を補正することもできる。
【００８２】
以上の処理により、図２を参照して述べた大きな検出誤差を含む角度検出信号Ｓ１１の検出誤差が補正された精度の高い角度検出信号が得られる。
【００８３】
上述したレゾルバの角度検出装置１００における、角度検出器１１、速度検出器１２、角度誤差推定器１３を用いた処理動作は、通常、ロータ巻線に回転角度検出対象を取り付け、レゾルバと角度検出装置１００とを結合した初期状態のみ行われる。
角度誤差推定器１３は比較的処理時間のかかるフーリエ変換部２７を含むが、実時間で角度を検出するより前の事前処理であるので、実際に角度を補正する上で処理時間的な負担とはならない。
回転角度検出対象の角度を実時間で得るとき、図６に示した推定角度生成回路１４において、上述して得られた推定角度誤差信号Ｓ１３を用いて角度検出信号Ｓ１１を補正するだけであるから、実時間に対応できる。すなわち、本発明の実施の形態のレゾルバの角度検出装置によれば、実時間で精度のよい角度（または回転位置）信号を提供することができる。すなわち、実時間で誤差角度データＳ３６を生成することができ、それを用いて実時間で回転角度検出対象の角度センサとして使用することができる。
このように、本実施の形態は、特許文献１に記載された技術では得られない、実時間で精度のよい角度検出が可能である。
【００８４】
さらに、出荷後のサイト（現場）で、レゾルバ本体７を回転角度検出対象に取り付けた後、簡単に検出誤差を補正することができる。
【００８５】
以上から、レゾルバの角度検出装置１００を、サーボモータの角度センサとして堅牢なレゾルバを用いた場合でも、利用者が実機の運転において検出誤差を補正することが可能となる。
【００８６】
なお、本実施の形態として、好適な例として、フーリエ変換部２７において、フーリエ変換を用いた場合について例示しているが、一般的には、フーリエ変換部２７に代えて、広く周波数分析技術を適用することができる。
そのような周波数分析技術としては、たとえば、離散コサイン変換など演算時間を短縮した公知の技術を適用することができる。
【００８７】
以上、２相励磁１出力方式のレゾルバ装置を例示したが、本発明は１相励磁２出力方式のレゾルバ装置についても適用できる。
１相励磁２出力方式のレゾルバ装置においては、図６において、正弦波励磁電圧がロータ巻線６に印加されて、ロータ巻線６と固定子の角度θによって正弦波励磁電圧が振幅変調された電圧が、ＳＩＮ巻線４およびＣＯＳ巻線５で検出される。
１相励磁２出力方式のレゾルバにおいて、ＳＩＮ巻線４およびＣＯＳ巻線５で検出された信号から、角度信号を検出する方法は、公知の方法、たとえば、特許文献１に記載された方法と同様の方法で行うことができる。
検出した角度検出信号Ｓ１１から速度検出信号Ｓ１２を生成する方法以下の方法および装置構成は、上述したと同じである。
そのようにして推定角度誤差信号Ｓ１３を算出し、その推定角度誤差信号Ｓ１３を用いて検出角度を補正することにより、１相励磁２出力方式のレゾルバについても、精度の高い角度信号を、実時間で提供することができる。
【００８８】
また、上記実施の形態は、２極レゾルバについて述べたが、たとえば、機械的１回転で１回や４回転などの電気角が変化する「多極レゾルバ」に適用することもできる。この場合も、上記同様に、モータ１回転をｍ分割して使用する。
【００８９】
また、検出した信号を保持する電子回路がバッテリィバックアップされていて、検出角度の絶対値が保持されている場合は、電源を投入するたびに、誤差推定を行う必要はない。
【００９０】
上述した本実施の形態の回路構成は、既存の比較的簡単な構成の回路を組み合わせることによって実現できる。したがって、レゾルバの角度検出装置１００を実現することは容易であり、規模を大きくすることなく、低価格で製造することができる。
【００９１】
第２実施の形態
本発明の第２実施の形態について述べる。
第２実施の形態は、上述した第１実施の形態を改良したものである。
図１３に図解したｍ分割角度毎速度リップルデータ作成部２６は、角度検出器１１から入力された角度検出信号Ｓ１１とＡＣ成分速度検出信号Ｓ２５とを入力して、図１１に例示した、０度から３６０度に変化する角度検出信号Ｓ１１に基づいて、検出誤差成分を含むＡＣ成分速度検出信号Ｓ２５を複数領域、たとえば、ｍ領域に分割し、分割した各領域毎のＡＣ成分速度検出信号Ｓ２５の速度リップル（変動）値を算出して、ｍ分割角度毎速度リップルデータＳ２６として出力する。
しかしながら、角度検出信号Ｓ１１とＡＣ成分速度検出信号Ｓ２５とを用いて速度リップル値を求めると、速度リップル値が変動し、周期関数とならず、フーリエ変換部２７において正確にフーリエ変換処理ができない場合が生ずることがある。
第２実施の形態はこの不具合を改善する。
【００９２】
第２実施の形態において、速度リップルデータは、図１６に図解したように、位置理想値直線４１と角度検出データＳ１１との差から求めた位置誤差４０を微分して求める。
図１７は、図１６の拡大図を示す。
【００９３】
角度誤差推定器
第２実施の形態において、角度誤差推定器１３Ａは、角度検出器１１で検出した角度検出信号Ｓ１１を用いてロータ巻線６で検出した検出誤差を含む検出角度の内の検出誤差を推定して推定角度誤差信号Ｓ１３Ａを出力する。
第２実施の形態の角度誤差推定器１３Ａの詳細は図１８を参照して述べる。
図１８に図解した角度誤差推定器１３Ａは、ｍ分割角度毎速度リップルデータ作成部２６Ａと、フーリエ変換部２７Ａと、各次係数積算部２８と、ｍ分割誤差データ作成部２９とを有する。
図１１に図解した角度誤差推定器１３と対比すると、図１８に図解した角度誤差推定器１３Ａは、ハイパスフィルタ部２５を有さず、速度検出データＳ１２を用いない。
【００９４】
レゾルバの角度検出装置
したがって、第２実施の形態のレゾルバの角度検出装置１００Ａは、図１９に図解したように、速度検出器１２を有せず、速度検出器１２から速度検出信号Ｓ１２が角度誤差推定器１３Ａに入力されない構成となる。
【００９５】
ｍ分割角度毎速度リップルデータ作成部２６Ａは、角度検出器１１から入力された角度検出信号Ｓ１１を入力して、位置誤差信号Ｓ２６Ａを求める。
図１７に図解のように、位置理想値４１は、角度検出信号Ｓ１１のデータ１点を始点として、１サンプリング毎に進む理論パルス数４１ａをサンプリング毎に加算した値である。ｍ分割角度毎速度リップルデータ作成部２６Ａにおいて位置理想値４１を算出する。
ｍ分割角度毎速度リップルデータ作成部２６Ａにおいて、位置理想値４１は０以上で（ｍ−１）以下の制限を設け、理想位置値４１と角度検出信号Ｓ１１との差を求めて位置誤差４０を求め、さらに、位置誤差４０を微分して速度リップル信号Ｓ２６Ａを求める。
なお、この実施の形態においては、ｍ分割した検出位置がゼロクロスした直後の角度検出信号Ｓ１１を初期値とした。
【００９６】
位置誤差４０を微分して速度リップル信号Ｓ２６Ａを求める回路例としては、図１０に図解した速度検出器１２と同様の回路構成をとることができる。すなわち、位置誤差４０を１サンプリングディレーして、１サンプリングディレーした位置誤差と、元の位置誤差４０とを加算する。
【００９７】
フーリエ変換部２７Ａは、ｍ分割角度毎速度リップルデータ作成部２６Ａにおいて生成された位置誤差を微分したｍ分割角度毎速度リップルデータＳ２６Ａについてフーリエ変換を行い、各次数の成分を求める。
このとき、検出角度誤差波形を式（２  １）の関数ｆ（ｘ）とすることにより、各計数
は、式（２  ２）〜（２−４）で表すことができる。
このように、フーリエ変換部２７Ａを上述した算出式に変更することにより、フーリエ変換処理を行う。
すなわち、フーリエ変換部２７Ａは、リップルデータＳ２６Ａについて、式（６−１）、（６−２）の演算を行う。
【００９８】
フーリエ変換部２７Ａとして、式（６−１）、（６−２）におけるＳＩＮ、ＣＯＳの演算はコンピュータを用いたソフトウェア信号処理としてそのまま行うことができる。
なお、フーリエ変換部２７Ａにおけるフーリエ変換は、主要次数成分について処理すればよく、全ての周波数範囲について行う必要はない。その結果、フーリエ変換部２７、および、フーリエ変換部２７以降の処理回路の構成は簡単になり、信号処理時間も短縮される。
また、フーリエ変換部２７Ａにおけるフーリエ変換処理としては、たとえば、乗算処理を極力減らして演算処理速度を向上させて、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）技術を適用することができる。
【００９９】
他方、演算時間を短縮するため、そして、簡便に実現するため、コンピュータを用いたソフトウェア演算は行わず、たとえば、第１励磁電圧発生器８および第２励磁電圧発生器９について述べたと同様、関数発生器の１例としてのリードオンリーメモリ（ＲＯＭ）に正弦波関数と余弦波関数としてテーブルにし、角度パラメータをＲＯＭのアドレス信号として用いて、テーブルルックアップ方式で式（６−１）、（６−２）におけるＳＩＮ、ＣＯＳの値を生成することができる。
【０１００】
各次係数積算部２８は、図１３に図解した、利得（ゲイン）乗算器３０と、加算器３２と、１サンプリングディレイ回路３１とを有し、フーリエ変換部２７において得られた各次数を積算する。
利得乗算器３０は、フーリエ変換係数Ｓ２７として出力されたフーリエ変換によって得られたｎ次成分のフーリエ変換係数に利得（ゲイン）Ｒｇを乗ずる。なお、利得Ｒｇは、本実施の形態においては、検出誤差を収束させるため、１より小さな値とする。また、利得Ｒｇは、ノイズやばらつきを平均化して検出誤差が収束していくように、状態に合わせて調整することが望ましい。
加算器３２と１サンプリングディレイ回路３１とで積分回路を構成している。例えば、１サンプリングディレイ回路３１は前回の値を保持しているメモリまたはレジスタとして構成され、加算器３２において利得乗算器３０からの今回の出力値と、１サンプリングディレイ回路３１からの前回の加算器３２とを加算することにより、利得乗算器３０からの結果を積分する。
このようにして得られたｎ次の各係数の積算値を含む各次係数積算値信号Ｓ２８が、ｍ分割誤差データ作成部２９に出力される。
【０１０１】
ｍ分割誤差角度データ作成部２９は、図１４に図解したように、ｍ分割ＳＩＮ成分波形生成部３３ａと、ｍ分割ＣＯＳ成分波形生成部３３ｂと、加算器３４とを有する。
ｍ分割ＳＩＮ成分波形生成部３３ａは、各次係数積算部２８から出力される各次係数積算値信号Ｓ２８に含まれるｎ次成分の係数積算値に対応して設けられたｎ個のｍ分割ｎ次ＳＩＮ成分波形生成部、たとえば、ｍ分割１次ＳＩＮ成分波形生成部３３ａ−１、ｍ分割２次ＳＩＮ成分波形生成部３３ａ−２〜ｍ分割ｎ次ＳＩＮ成分波形生成部３３ａ−ｎを有する。
同様に、ｍ分割ＣＯＳ成分波形生成部３３ｂは、各次係数積算部２８から出力される各次係数積算値信号Ｓ２８に含まれるｎ次成分の係数積算値に対応して設けられたｎ個のｍ分割ｎ次ＣＯＳ成分波形生成部、すなわち、ｍ分割１次ＣＯＳ成分波形生成部３３ｂ−１、ｍ分割２次ＣＯＳ成分波形生成部３３ｂ−２〜ｍ分割ｎ次ＣＯＳ成分波形生成部３３ｂ−ｎを有する。
【０１０２】
ｍ分割ＳＩＮ成分波形生成部３３ａにおいて、図１２に図解したように回転角度検出対象の１回転、０〜３６０度の角度範囲がｍ領域に分割された各領域について下記に述べる信号処理を行う。
ｍ分割１次ＳＩＮ成分波形生成部３３ａ−１においては各次係数積分値信号Ｓ２８に含まれる１次成分のフーリエ変換係数積算値を用いて１次のＳＩＮ成分の波形信号を生成する。
ｍ分割２次ＳＩＮ成分波形生成部３３ａ−２においては各次係数積分値信号Ｓ２８に含まれる２次成分のフーリエ変換係数積算値を用いて２次のＳＩＮ成分の波形信号を生成する。
以下同様に、ｍ分割ｎ次ＳＩＮ成分波形生成部３３ａ−ｎにおいては各次係数積分値信号Ｓ２８に含まれるｎ次成分のフーリエ変換係数積算値を用いてｎ次のＳＩＮ成分の波形信号を生成する。
【０１０３】
ｍ分割ＣＯＳ成分波形生成部３３ｂにおいても、図１２に図解したように回転角度検出対象の１回転、０〜３６０度の角度範囲がｍ領域に分割された各領域について下記に述べる信号処理を行う。
ｍ分割１次ＣＯＳ成分波形生成部３３ｂ−１においては各次係数積分値信号Ｓ２８に含まれる１次成分のフーリエ変換係数積算値を用いて１次のＣＯＳ成分の波形信号を生成する。
ｍ分割２次ＣＯＳ成分波形生成部３３ｂ−２においては各次係数積分値信号Ｓ２８に含まれる２次成分のフーリエ変換係数積算値を用いて２次のＣＯＳ成分の波形信号を生成する。
以下、同様に、ｍ分割ｎ次ＣＯＳ成分波形生成部３３ｂ−ｎにおいては各次係数積分値信号Ｓ２８に含まれるｎ次成分のフーリエ変換係数積算値を用いてｎ次のＣＯＳ成分の波形信号を生成する。
【０１０４】
以上のようにして、ｍ分割ＳＩＮ成分波形生成部３３ａにおいて求めたｍ分割領域各々の領域について１次〜ｎ次ＳＩＮ成分波形信号と、同様に、ｍ分割ＣＯＳ成分波形生成部３３ｂにおいて求めたｍ分割領域各々の領域について１次〜ｎ次ＣＯＳ成分波形信号とが加算器３４において加算されて、検出誤差を復元した、推定角度誤差信号Ｓ１３として生成される。
【０１０５】
第２実施の形態の角度誤差推定器１３Ａの全体動作を整理して述べる。
ｍ分割角度毎速度リップルデータ作成部２６Ａにおいて角度検出信号Ｓ１１に基づいて基準位置４０に対する位置誤差を微分したｍ分割角度毎速度リップルデータＳ２６Ａを生成する。
フーリエ変換部２７Ａにおいて、ｍ分割角度毎速度リップルデータＳ２６Ａをフーリエ変換して、フーリエ変換係数Ｓ２７を生成する。
各次係数積算部２８がフーリエ変換係数Ｓ２７に含まれる各次数のフーリエ変換係数を積分して、各次係数積算値信号Ｓ２８を算出する。
ｍ分割誤差角度データ作成部２９が各次係数積算値信号Ｓ２８を合成して推定角度誤差信号Ｓ１３を生成する。
【０１０６】
以上の処理により、大きな検出誤差を含む角度検出信号Ｓ１１の検出誤差が補正され、第１実施の形態によりも、精度の高い角度検出信号が得ることができる。
【０１０７】
上述したレゾルバの角度検出装置１００Ａにおける、角度検出器１１、速度検出器１２、角度誤差推定器１３を用いた処理動作は、通常、ロータ巻線に回転角度検出対象を取り付け、レゾルバと角度検出装置１００とを結合した初期状態のみ行われる。
角度誤差推定器１３は比較的処理時間のかかるフーリエ変換部２７Ａを含むが、実時間で角度を検出するより前の事前処理であるので、実際に角度を補正する上で処理時間的な負担とはならない。
回転角度検出対象の角度を実時間で得るとき、推定角度生成回路１４において、上述して得られた推定角度誤差信号Ｓ１３を用いて角度検出信号Ｓ１１を補正するだけであるから、実時間に対応できる。
このように、本発明の第２実施の形態のレゾルバの角度検出装置によれば、実時間で精度のよい角度（または回転位置）信号を提供することができる。すなわち、実時間で誤差角度データＳ３６を生成することができ、それを用いて実時間で回転角度検出対象の角度センサとして使用することができる。
【０１０８】
さらに、出荷後のサイトで、レゾルバ本体７を回転角度検出対象に取り付けた後、簡単に検出誤差を補正することができる。
以上から、レゾルバの角度検出装置１００Ａを、サーボモータの角度センサとして堅牢なレゾルバを用いた場合でも、利用者が実機の運転において検出誤差を補正することが可能となる。
【０１０９】
なお、第２実施の形態として、好適な例として、フーリエ変換部２７Ａにおいて、フーリエ変換を用いた場合について例示しているが、一般的には、フーリエ変換部２７Ａに代えて、広く周波数分析技術を適用することができる。
そのような周波数分析技術としては、たとえば、離散コサイン変換など演算時間を短縮した公知の技術を適用することができる。
【０１１０】
以上、第１および第２実施の形態として、２相励磁１出力方式のレゾルバ装置を例示したが、本発明は１相励磁２出力方式のレゾルバ装置についても適用でき、１相励磁２出力方式のレゾルバについても、精度の高い角度信号を、実時間で提供することができる。
【０１１１】
また、上記実施の形態は、２極レゾルバについて述べたが、たとえば、機械的１回転で１回や４回転などの電気角が変化する「多極レゾルバ」に適用することもできる。この場合も、上記同様に、モータ１回転をｍ分割して使用する。
【０１１２】
また、上述した電子回路がバッテリィバックアップされていて、検出角度の絶対値が保持されている場合は、電源を投入するたびに、誤差推定を行う必要はない。
【０１１３】
上述した本実施の形態の回路構成は、既存の比較的簡単な構成の回路を組み合わせることによって実現できる。したがって、本実施の形態のレゾルバの角度検出装置１００、１００Ａを実現することは容易であり、規模を大きくすることなく、低価格で製造することができる。
【０１１４】
上述した実施の形態は、例示であり、本発明のレゾルバの角度検出装置の実施に際しては、例示した上記回路構成に限定されないことは自明である。
したがって、本発明の上述した技術思想を適用した種々の変形態様を当業者はとることができるが、そのような変形態様も本願発明に含まれる。
【符号の説明】
【０１１５】
７…レゾルバ本体
４…ＳＩＮ巻線、５…ＣＯＳ巻線、６…ロータ巻線、Ｓ６…ロータ巻線電圧
１００：１００Ａ…レゾルバの角度検出装置
８…第１励磁電圧発生器、Ｓ８…ＳＩＮ巻線電圧
９…第２励磁電圧発生器、Ｓ９…ＣＯＳ巻線電圧
１０…受信フィルタ回路、
１１…角度検出器、
１７…基準波形生成回路、Ｓ１７…基準波形信号
１８…コンパレータ回路、Ｓ１８…比較結果パルス信号
１９…位相差カウント回路、
２０…カウンタクロック発生器、Ｓ２０…クロック信号
１２…速度検出器１２
２３…１サンプリングディレイ回路、
２４…減算回路、
１３、１３Ａ…角度誤差推定器、Ｓ１３…推定角度誤差信号、
２５…ハイパスフィルタ部、
２６、２６Ａ…ｍ分割角度毎速度リップルデータ作成部、
２７、２７Ａ…フーリエ変換部、Ｓ２７…フーリエ変換係数
２８…各次係数積算部、Ｓ２８…各次係数積算値信号
３０…利得（ゲイン）乗算器、
３１…１サンプリングディレイ回路、
３２…加算器、
２９…ｍ分割誤差角度データ作成部、Ｓ２９…ｍ分割誤差角度データ
３３ａ…ｍ分割ＳＩＮ成分波形生成部、
３３ｂ…ｍ分割ＣＯＳ成分波形生成部、
３４…加算器、
１４…推定角度生成回路、Ｓ１４…推定角度検出信号、
３５…テーブル番号取得部、
３６…誤差角度データ参照部、
３６ａ…誤差角度データテーブル、
３７…減算部。
【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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