(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの励磁コイルと２つの検出コイルを有するバリアブルリラクタンス型レゾルバであって、
前記２つの励磁コイルは互いに異なる周波数で励磁されるものとされ、
ティース数をｎ、ティース番号をｉ（ｉ＝１，２，…，ｎ）とした時、ステータの各ティースに対する前記２つの励磁コイルの巻数Ｎx1i，Ｎx2i及び 前記２つの検出コイルの巻数Ｎs1i，Ｎs2iが、
Ｎx1i＝Ｎxmax・ｒx1・cos（ｍx1Ψｉ＋θx1）
Ｎx2i＝Ｎxmax・ｒx2・cos（ｍx2Ψｉ＋θx2）
Ｎs1i＝Ｎsmax・｛ｒs1・cos（ｍs1Ψｉ＋θs1）＋ｒs2・cos（ｍs2Ψｉ＋θs2）｝
Ｎs2i＝Ｎsmax・｛ｒs1・sin（ｍs1Ψｉ＋θs1）＋ｒs2・sin（ｍs2Ψｉ＋θs2）｝
但し、Ｎxmax    ：励磁コイルの最大巻数    Ｎsmax    ：検出コイルの最大巻数
ｍx1，ｍx2：励磁コイル極対数        ｍs1，ｍs2：検出コイル極対数
θx1，θx2：励磁コイルの位相        θs1，θs2：検出コイルの位相
ｒx1，ｒx2：励磁コイルの係数        ｒs1，ｒs2：検出コイルの係数
Ψｉ     ：ティース角度
とされ、
ｍx1，ｍx2，ｍs1，ｍs2及びロータの極対数ｍｒが、ｍx1±ｍs1＝±ｍｒもしくはｍx1±ｍs2＝±ｍｒの計８条件のうちの１つを満たし、さらにｍx2±ｍs1＝±ｍｒもしくはｍx2±ｍs2＝±ｍｒの計８条件のうちの１つを満たすように設定されていることを特徴とするバリアブルリラクタンス型レゾルバ。
【請求項２】
請求項１記載のバリアブルリラクタンス型レゾルバと、
前記レゾルバの２つの励磁コイルにそれぞれ励磁信号を供給する第１及び第２の励磁回路と、
前記レゾルバの２つの検出コイルの出力信号を、前記第１の励磁回路の励磁信号周波数で同期検波して角度演算を行う第１のＲ／Ｄコンバータと、
前記２つの検出コイルの出力信号を、前記第２の励磁回路の励磁信号周波数で同期検波して角度演算を行う第２のＲ／Ｄコンバータと、
前記２つの検出コイルの一方の出力信号を、前記第１及び第２の励磁回路の各励磁信号周波数成分に分離する第１の信号分離器と、
前記２つの検出コイルの他方の出力信号を、前記各励磁信号周波数成分に分離する第２の信号分離器と、
前記第１の信号分離器で分離された成分を用いて角度演算を行う第３のＲ／Ｄコンバータと、
前記第２の信号分離器で分離された成分を用いて角度演算を行う第４のＲ／Ｄコンバータと、
を具備することを特徴とする回転角検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はバリアブルリラクタンス型レゾルバに関し、特に冗長性を有するバリアブルリラクタンス型レゾルバとそのレゾルバを用いる回転角検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば自動車の駆動系のモータ制御システムに用いられるレゾルバには冗長性が求められている。図７はこの種のレゾルバの従来例として、特許文献１に記載されている構成を示したものであり、図７中、１１はステータを示し、１２は第１冗長系レゾルバコイル、１３は第２冗長系レゾルバコイル、１４はロータを示す。
【０００３】
この例では１つのステータ１１に第１冗長系レゾルバコイル１２と第２冗長系レゾルバコイル１３が９０°毎に区切られて設けられており、第１冗長系レゾルバコイル１２は１８０°異なる対向位置に一対で配設され、第２冗長系レゾルバコイル１３も１８０°異なる対向位置に一対で配設されている。このように、この例では１つのステータ１１に２系統のコイルを設けることで、冗長性を持たせたものとなっている。
【０００４】
一方、図８は特許文献２に記載されている回転角検出装置の構成を示したものであり、回転角検出装置は回転角検出部２０と、信号処理部３０と、回転角検出部２０と信号処理部３０との間の信号線であるワイヤハーネス４１〜４６を備えている。
【０００５】
回転角検出部２０は２つのレゾルバ２１，２２を備えており、２つのレゾルバ２１，２２を例えば同一の回転軸に同軸に配置することによって冗長性を確保することができるものとなっている。レゾルバ２１，２２はバリアブルリラクタンス型レゾルバとされ、レゾルバ２１は励磁コイル２３と検出コイル２４，２５を備え、レゾルバ２２は励磁コイル２６と検出コイル２７，２８を備えており、それぞれ１相励磁・２相出力とされている。この例では２つのレゾルバ２１，２２のsin相を形成する検出コイル２４と検出コイル２７は直列に接続され、cos相を形成する検出コイル２５と検出コイル２８も直列に接続されている。
【０００６】
信号処理部３０はそれぞれ励磁コイル２３，２６にワイヤハーネス４１，４６を介して接続される交流電源３１，３２と、レゾルバ２１，２２の検出信号をワイヤハーネス４２〜４５を介して検波する検波回路３３と、検波回路３３の出力信号が入力されるＲ／Ｄコンバータ３４，３５を備えている。交流電源３１，３２は互いに異なる周波数の励磁信号を励磁コイル２３，２６に供給する。
【０００７】
レゾルバ２１の検出コイル２４，２５には第１の周波数の検出信号が誘起され、レゾルバ２２の検出コイル２７，２８には第２の周波数の検出信号が誘起される。検出コイル２４と検出コイル２７は直列接続されているため、検出コイル２４に誘起された第１の周波数のsin相の検出信号と検出コイル２７に誘起された第２の周波数のsin相の検出信号とが多重化した第１の多重化信号が検波回路３３に入力される。また、検出コイル２５に誘起された第１の周波数のcos相の検出信号と検出コイル２８に誘起された第２の周波数のcos相の検出信号とが多重化した第２の多重化信号が検波回路３３に入力される。
【０００８】
検波回路３３はこれら入力された第１及び第２の多重化信号をそれぞれ第１の周波数の検出信号と第２の周波数の検出信号に分離する。Ｒ／Ｄコンバータ３４，３５には検波回路３３によって分離された信号が入力される。Ｒ／Ｄコンバータ３４は第１の周波数のsin相の出力信号とcos相の出力信号に基づいて、レゾルバ２１によって検出される回転角θ１を算出し、同様にＲ／Ｄコンバータ３５は第２の周波数のsin相の出力信号とcos相の出力信号に基づいて、レゾルバ２２によって検出される回転角θ２を算出する。レゾルバ２１，２２が同一の回転軸に隣接して配置された場合、これら回転角θ１，θ２は等しいものとなり、冗長性を確保することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特許第４１５７９３０号公報
【特許文献２】特開２００８−２１６１４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、図７に示したレゾルバでは、第１冗長系レゾルバコイルと第２冗長系レゾルバコイルとは別個のものとされており、よって例えば１相励磁・２相出力のレゾルバとした場合、第１冗長系レゾルバコイルと第２冗長系レゾルバコイルにそれぞれ励磁コイルと２つの検出コイルが必要となるため、レゾルバへの配線数は合計で１２本となり、よって配線が煩雑になるという問題がある。
【００１１】
一方、図８に示した構成では、２つのレゾルバを同一の回転軸に配置することによって冗長性を確保することができるものとなっており、２つのレゾルバの励磁信号の周波数を変えることによって検出信号の多重化を可能とし、配線数（ワイヤハーネス数）の増加を抑えることができるものとなっている。
【００１２】
しかしながら、この図８に示した構成では、２つのレゾルバが必要であり、さらには断線等の異常が一方のレゾルバの励磁コイルに発生した場合にのみ、冗長性は確保されるものの、検出コイルのいずれか１つにでも断線等の異常が発生した場合には、回転角を検出することが不可能となってしまい、冗長性が損なわれるものとなっている。
【００１３】
この発明の目的はこのような状況に鑑み、２つの励磁コイルと２つの検出コイルの合計４つのコイルで冗長性を持たせることができるようにし、よって従来、例えば１２本必要であった配線数を８本にすることができ、その分、組み立てが簡易となってコストダウンを図ることができるようにしたバリアブルリラクタンス型レゾルバを提供することにあり、さらにそのレゾルバを備えた回転角検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
請求項１の発明によれば、２つの励磁コイルと２つの検出コイルを有するバリアブルリラクタンス型レゾルバは、２つの励磁コイルが互いに異なる周波数で励磁されるものとされ、ティース数をｎ、ティース番号をｉ（ｉ＝１，２，…，ｎ）とした時、ステータの各ティースに対する２つの励磁コイルの巻数Ｎx1i，Ｎx2i及び ２つの検出コイルの巻数Ｎs1i，Ｎs2iが、
Ｎx1i＝Ｎxmax・ｒx1・cos（ｍx1Ψｉ＋θx1）
Ｎx2i＝Ｎxmax・ｒx2・cos（ｍx2Ψｉ＋θx2）
Ｎs1i＝Ｎsmax・｛ｒs1・cos（ｍs1Ψｉ＋θs1）＋ｒs2・cos（ｍs2Ψｉ＋θs2）｝
Ｎs2i＝Ｎsmax・｛ｒs1・sin（ｍs1Ψｉ＋θs1）＋ｒs2・sin（ｍs2Ψｉ＋θs2）｝
但し、Ｎxmax    ：励磁コイルの最大巻数    Ｎsmax    ：検出コイルの最大巻数
ｍx1，ｍx2：励磁コイル極対数        ｍs1，ｍs2：検出コイル極対数
θx1，θx2：励磁コイルの位相        θs1，θs2：検出コイルの位相
ｒx1，ｒx2：励磁コイルの係数        ｒs1，ｒs2：検出コイルの係数
Ψｉ     ：ティース角度
とされ、ｍx1，ｍx2，ｍs1，ｍs2及びロータの極対数ｍｒが、ｍx1±ｍs1＝±ｍｒもしくはｍx1±ｍs2＝±ｍｒの計８条件のうちの１つを満たし、さらにｍx2±ｍs1＝±ｍｒもしくはｍx2±ｍs2＝±ｍｒの計８条件のうちの１つを満たすように設定されているものとされる。
【００１５】
請求項２の発明によれば、回転角検出装置は、請求項１記載のバリアブルリラクタンス型レゾルバと、前記レゾルバの２つの励磁コイルにそれぞれ励磁信号を供給する第１及び第２の励磁回路と、前記レゾルバの２つの検出コイルの出力信号を、第１の励磁回路の励磁信号周波数で同期検波して角度演算を行う第１のＲ／Ｄコンバータと、前記２つの検出コイルの出力信号を、第２の励磁回路の励磁信号周波数で同期検波して角度演算を行う第２のＲ／Ｄコンバータと、前記２つの検出コイルの一方の出力信号を、第１及び第２の励磁回路の各励磁信号周波数成分に分離する第１の信号分離器と、前記２つの検出コイルの他方の出力信号を、前記各励磁信号周波数成分に分離する第２の信号分離器と、第１の信号分離器で分離された成分を用いて角度演算を行う第３のＲ／Ｄコンバータと、第２の信号分離器で分離された成分を用いて角度演算を行う第４のＲ／Ｄコンバータと、を具備するものとされる。
【発明の効果】
【００１６】
この発明によれば、４つのコイルで冗長性を持つレゾルバを構成することができる。これにより、従来、例えば１２本必要であった配線数を８本に減らすことができ、その分、組み立てが簡易となり、またコイルの巻線時間も低減することができ、よってコストダウンを図ることができる。
【００１７】
さらに、図７に示した従来例のように所定の角度領域にコイルが巻かれている場合、コイルが巻かれていない方向にステータやロータの軸ずれが発生すると、出力信号が低下し、角度精度が悪化する。この発明では全周にわたってコイルが巻かれるため、ステータの軸ずれや、ロータの軸ずれに対する影響を低減することができ、良好な角度精度を得ることができる。
【００１８】
また、この発明による回転角検出装置によれば、レゾルバのいずれのコイルが故障した場合でも、良好にレゾルバ角度を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】極対数の設定条件と、それにより得られる出力信号の関係を示す表。
【図２】この発明による回転角検出装置の一実施例の構成を示すブロック図。
【図３】出力信号とその励磁周波数（ω１，ω２）成分の一例を示すグラフ。
【図４】レゾルバの構成概要を示す図。
【図５】励磁Ａ，Ｂコイル及び検出Ａ，Ｂコイルの各ティースに対する巻数の一例を示す表。
【図６】この発明による回転角検出装置の他の実施例の構成を示すブロック図。
【図７】冗長性を有するレゾルバの従来構成例を示す図。
【図８】回転角検出装置の従来構成例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
まず、最初に従来のバリアブルリラクタンス型レゾルバの原理を説明する。
レゾルバのステータの各ティースには励磁コイルと検出コイルが巻かれる。例えば、１相励磁・２相出力（cos出力及びsin出力）のレゾルバの場合、励磁コイルと各検出コイル（cosコイル及びsinコイル）の巻数は一般に下記のようにされる。
励磁コイル巻数   Ｎxi＝Ｎxmax・cos（ｍｘΨｉ）
検出コイル巻数  Ｎcosi＝Ｎsmax・cos（ｍｓΨｉ＋θｓ）  … cosコイル
Ｎsini＝Ｎsmax・sin（ｍｓΨｉ＋θｓ）  … sinコイル
但し、ｉ＝１，２，…，ｎ（ｎ：ティース数）
Ｎxmax：励磁コイルの最大巻数     Ｎsmax：検出コイルの最大巻数
ｍｘ：励磁コイル極対数          ｍｓ：検出コイル極対数
Ψｉ：ティース角度              θｓ：検出コイルの位相
【００２１】
ロータの変調度（ロータ形状）は下記のように表される。
ロータ変調度  Ｓｒ＝（１／Ｒ０）・｛１＋αcos（ｍｒ（θ＋Ψｉ））｝
但し、Ｒ０：ギャップリラクタンス平均値    α：ギャップ変化率
ｍｒ：ロータ極対数（＝軸倍角）      θ：ロータ回転角
【００２２】
ここで、励磁信号をsin（ω１ｔ）とすると、各ティースのcosコイル及びsinコイルの出力信号Ｖcosｉ，Ｖsinｉは次のようになる。
Ｖcosｉ＝Ｎxi・Ｎcosｉ・Ｓｒ・sin（ω１ｔ）
Ｖsinｉ＝Ｎxi・Ｎsinｉ・Ｓｒ・sin（ω１ｔ）
【００２３】
レゾルバの出力信号Ｖcos，Ｖsinは各ティースのコイル出力信号の和となるから、下記のようになる。
Ｖcos＝Σｉ｛Ｎxi・Ｎcosｉ・Ｓｒ・sin（ω１ｔ）｝
Ｖsin＝Σｉ｛Ｎxi・Ｎsinｉ・Ｓｒ・sin（ω１ｔ）｝
【００２４】
例えば、cosコイル出力信号Ｖcosについて、上式を計算すると、
Ｖcos＝Σi[Ｎxmaxcos(ｍxΨi)・Ｎsmaxcos(ｍsΨi＋θs)・(1/Ｒ0)・
{1＋αcos(ｍr(θ+Ψi))}・sin(ω1ｔ)]
＝Σi[Ｎxmax・Ｎsmax・(1/Ｒ0)・{cos(ｍxΨi)・cos(ｍsΨi＋θs)＋
αcos(ｍxΨi)・cos(ｍsΨi＋θs)・cos(ｍr(θ＋Ψi))}・sin(ω1ｔ)]
＝Σi[(1/2)・Ｎxmax・Ｎsmax・(1/Ｒ0)・{cos((ｍx＋ｍs)Ψi＋θs)＋
cos((ｍx−ｍs)Ψi−θs)}・sin(ω1ｔ)
＋(1/2)・Ｎxmax・Ｎsmax・(1/Ｒ0)・α・{cos((ｍx−ｍs−ｍr)Ψi−ｍrθ−
θs)＋cos((ｍx＋ｍs−ｍr)Ψi−ｍrθ＋θs)＋cos((ｍx−ｍs＋ｍr)Ψi＋ｍrθ
−θs)＋cos((ｍx＋ｍs＋ｍr)Ψi＋ｍrθ＋θs)}・sin(ω1ｔ)］    …(１)
となる。Ψｉは等間隔に３６０°にわたって分布しているため、ｉで積分すると、Ψｉがあるcosはゼロとなる。通常、レゾルバとして機能させるためには、｜ｍx｜≠｜ｍs｜であるから、(１)式における［  ］内の前項はゼロとなり、Ｖcosは、
Ｖcos∝Σi{cos((ｍx−ｍs−ｍr)Ψi−ｍrθ−θs)
＋cos((ｍx＋ｍs−ｍr)Ψi−ｍrθ＋θs)
＋cos((ｍx−ｍs＋ｍr)Ψi＋ｍrθ−θs)
＋cos((ｍx＋ｍs＋ｍr)Ψi＋ｍrθ＋θs)}
・sin(ω1ｔ)      …(２)
と表わすことができる。同様に、Ｖsinは、
Ｖsin∝Σi{−sin((ｍx−ｍs−ｍr)Ψi−ｍrθ−θs)
＋sin((ｍx＋ｍs−ｍr)Ψi−ｍrθ＋θs)
−sin((ｍx−ｍs＋ｍr)Ψi＋ｍrθ−θs)
＋sin((ｍx＋ｍs＋ｍr)Ψi＋ｍrθ＋θs)}
・sin(ω1ｔ)      …(３)
と表わすことができる。Ψｉがあるsin，cosは上述したように、ｉで積分すると０となる。そこで、ｍｘ−ｍｓ−ｍｒ＝０となるように各パラメータを設定すれば、(２)式及び（３）式はそれぞれ｛  ｝内の第１項のみが残って下記のようになる。
cosコイル出力信号    Ｖcos ∝ cos（ｍｒθ＋θｓ）・sin（ω１ｔ）
sinコイル出力信号    Ｖsin ∝ sin（ｍｒθ＋θｓ）・sin（ω１ｔ）
【００２５】
一方、ｍｘ＋ｍｓ−ｍｒ＝０となるように各パラメータを設定すれば、｛  ｝内の第２項のみが残って下記のようになる。
cosコイル出力信号    Ｖcos ∝ cos（ｍｒθ−θｓ）・sin（ω１ｔ）
sinコイル出力信号    Ｖsin ∝ −sin（ｍｒθ−θｓ）・sin（ω１ｔ）
【００２６】
また、ｍｘ−ｍｓ＋ｍｒ＝０となるように各パラメータを設定すれば、｛  ｝内の第３項のみが残って下記のようになる。
cosコイル出力信号    Ｖcos ∝ cos（ｍｒθ−θｓ）・sin（ω１ｔ）
sinコイル出力信号    Ｖsin ∝ −sin（ｍｒθ−θｓ）・sin（ω１ｔ）
【００２７】
さらに、ｍｘ＋ｍｓ＋ｍｒ＝０となるように各パラメータを設定すれば、｛  ｝内の第４項のみが残って下記のようになる。
cosコイル出力信号    Ｖcos ∝ cos（ｍｒθ＋θｓ）・sin（ω１ｔ）
sinコイル出力信号    Ｖsin ∝ sin（ｍｒθ＋θｓ）・sin（ω１ｔ）
以上が従来のバリアブルリラクタンス型レゾルバの原理であり、cosコイル出力信号とsinコイル出力信号からレゾルバ角度を算出することができる。
【００２８】
これに対して、この発明は、レゾルバに励磁コイルを２つ、検出コイルを２つ持ち、２つの励磁コイルには異なる周波数の励磁信号を供給する。２つの検出コイルより得られる検出信号は、２つの周波数成分を持つので、それを信号分離機で分離し、Ｒ／Ｄコンバータにより角度を算出する。このように構成することで、励磁コイル、検出コイルに故障があっても正常な角度を算出できるため、冗長性を有する。
【００２９】
次に、この発明によるバリアブルリラクタンス型レゾルバの巻線方法について説明する。この発明では２つの励磁コイルと２つの検出コイルの合計４つのコイルを用いて冗長性を実現する。励磁コイルと検出コイルの巻数は下記のようにする。
励磁コイル巻数  Ｎx1i＝Ｎxmax・ｒx1・cos（ｍx1Ψｉ＋θx1）  …  励磁Ａコイル
Ｎx2i＝Ｎxmax・ｒx2・cos（ｍx2Ψｉ＋θx2）  …  励磁Ｂコイル
検出コイル巻数  Ｎs1i＝Ｎsmax・｛ｒs1・cos（ｍs1Ψｉ＋θs1）
＋ｒs2・cos(ｍs2Ψi＋θs2)}        …  検出Ａコイル
Ｎs2i＝Ｎsmax・｛ｒs1・sin（ｍs1Ψｉ＋θs1）
＋ｒs2・sin(ｍs2Ψi＋θs2)}        …  検出Ｂコイル
但し、ｍx1，ｍx2：励磁コイル極対数    ｍs1，ｍs2：検出コイル極対数
θx1，θx2：励磁コイルの位相    θs1，θs2：検出コイルの位相
ｒx1，ｒx2：励磁コイルの係数    ｒs1，ｒs2：検出コイルの係数
【００３０】
励磁Ａコイル及び励磁Ｂコイルに供給する励磁信号をそれぞれsin（ω１ｔ），sin（ω２ｔ）とする。ω１，ω２は励磁信号周波数であり、ω１≠ω２である。この時のレゾルバの出力信号、即ち検出Ａコイルの出力信号Ｖs1及び検出Ｂコイルの出力信号Ｖs2は、前述のレゾルバの原理説明における計算と同様に計算することにより、下記のようになる。
Ｖs1∝Σi{cos((mx1-ms1-mr)Ψi-mrθ+θx1-θs1)
+cos((mx1-ms1+mr)Ψi+mrθ+θx1-θs1)
+cos((mx1+ms1-mr)Ψi-mrθ+θx1+θs1)+cos((mx1+ms1+mr)Ψi+mrθ+θx1+θs1)
+cos((mx1-ms2-mr)Ψi-mrθ+θx1-θs2)+cos((mx1-ms2+mr)Ψi+mrθ+θx1-θs2)
+cos((mx1+ms2-mr)Ψi-mrθ+θx1+θs2)+cos((mx1+ms2+mr)Ψi+mrθ+θx1+θs2)}・
sin(ω1t)
+Σi{cos((mx2-ms1-mr)Ψi-mrθ+θx2-θs1)+cos((mx2-ms1+mr)Ψi+mrθ+θx2-θs1)
+cos((mx2+ms1-mr)Ψi-mrθ+θx2+θs1)+cos((mx2+ms1+mr)Ψi+mrθ+θx2+θs1)
+cos((mx2-ms2-mr)Ψi-mrθ+θx2-θs2)+cos((mx2-ms2+mr)Ψi+mrθ+θx2-θs2)
+cos((mx2+ms2-mr)Ψi-mrθ+θx2+θs2)+cos((mx2+ms2+mr)Ψi+mrθ+θx2+θs2)}・
sin(ω2t)
Ｖs2∝Σi{-sin((mx1-ms1-mr)Ψi-mrθ+θx1-θs1)
-sin((mx1-ms1+mr)Ψi+mrθ+θx1-θs1)
+sin((mx1+ms1-mr)Ψi-mrθ+θx1+θs1)+sin((mx1+ms1+mr)Ψi+mrθ+θx1+θs1)
-sin((mx1-ms2-mr)Ψi-mrθ+θx1-θs2)-sin((mx1-ms2+mr)Ψi+mrθ+θx1-θs2)
+sin((mx1+ms2-mr)Ψi-mrθ+θx1+θs2)+sin((mx1+ms2+mr)Ψi+mrθ+θx1+θs2)}・
sin(ω1t)
+Σi{-sin((mx2-ms1-mr)Ψi-mrθ+θx2-θs1)-sin((mx2-ms1+mr)Ψi+mrθ+θx2-θs1)
+sin((mx2+ms1-mr)Ψi-mrθ+θx2+θs1)+sin((mx2+ms1+mr)Ψi+mrθ+θx2+θs1)
-sin((mx2-ms2-mr)Ψi-mrθ+θx2-θs2)-sin((mx2-ms2+mr)Ψi+mrθ+θx2-θs2)
+sin((mx2+ms2-mr)Ψi-mrθ+θx2+θs2)+sin((mx2+ms2+mr)Ψi+mrθ+θx2+θs2)}・
sin(ω2t)
【００３１】
ここで、Ψｉがあるsin，cosは前述したように、ｉで積分すると０となる。そこで、極対数ｍx1，ｍx2，ｍs1，ｍs2，ｍrを所定の関係となるように選択すると、検出Ａコイルの出力信号Ｖs1及び検出Ｂコイルの出力信号Ｖs2は図１の表１に示したようになる。表１では出力信号Ｖs1，Ｖs2をω１成分とω２成分に分けて示している。また、極対数の所定の関係は表１に示したように、ω１成分で（ア）〜（ク）の８通り、ω２成分で（ケ）〜（タ）の８通りとなる。
【００３２】
例えば、表１においてω１成分から（ア）ｍx1−ｍs1−ｍｒ＝０，ω２成分から（ス）ｍx2−ｍs2−ｍｒ＝０を選び、それら（ア）及び（ス）の式を満たすように各パラメータを設定すれば、検出Ａコイルの出力信号Ｖs1及び検出Ｂコイルの出力信号Ｖs2は下式となる。
検出Ａコイル出力信号  Ｖs1＝ｋ・cos(ｍrθ−θx1＋θs1)・sin(ω1ｔ)
＋ｋ・cos(ｍrθ−θx2＋θs2)・sin(ω2ｔ)
検出Ｂコイル出力信号  Ｖs2＝ｋ・sin(ｍrθ−θx1＋θs1)・sin(ω1ｔ)
＋ｋ・sin(ｍrθ−θx2＋θs2)・sin(ω2ｔ)
さらに、θ０＝−θx1＋θs1 ，−θx2＋θs2＝θ０−９０°とすると、
検出Ａコイル出力信号  Ｖs1＝ｋ・cos(ｍrθ＋θ0)・sin(ω1ｔ)
＋ｋ・sin(ｍrθ＋θ0)・sin(ω2ｔ)  …（４）
検出Ｂコイル出力信号  Ｖs2＝ｋ・sin(ｍrθ＋θ0)・sin(ω1ｔ)
−ｋ・cos(ｍrθ＋θ0)・sin(ω2ｔ)  …（５）
となる。これが、この発明によるレゾルバの出力信号であり、１つのコイルの出力信号にcos成分とsin成分が重畳したものとなる。なお、極対数の条件はω１成分の（ア）〜（ク）から１つ、ω２成分の（ケ）〜（タ）から１つ、それぞれ選んで各パラメータを設定すればよく、よって８×８＝６４通りの組み合わせがある。
【００３３】
次に、上記のような出力信号を出力するレゾルバを用いる回転角検出装置について説明する。
図２はこの発明による回転角検出装置の一実施例の機能構成を示したものであり、回転角検出装置はレゾルバ５０と励磁回路６１，６２とＲ／Ｄコンバータ７１〜７４と信号分離器８１，８２とによって構成されている。
レゾルバ５０は詳細図示を省略しており、２つの励磁コイル（励磁Ａコイル，励磁Ｂコイル）と２つの検出コイル（検出Ａコイル，検出Ｂコイル）のみを示している。
励磁回路６１は励磁Ａコイル５１に励磁信号sin（ω１ｔ）を供給し、励磁回路６２は励磁Ｂコイル５２に励磁信号sin（ω２ｔ）を供給する。
【００３４】
Ｒ／Ｄコンバータ７１には検出Ａコイル５３の出力信号と検出Ｂコイル５４の出力信号が入力される。Ｒ／Ｄコンバータ７１はこれら出力信号に対して励磁信号周波数ω１で同期検波を行う。検出Ａコイル５３及び検出Ｂコイル５４の出力信号が前述の（４）式及び（５）式で表される信号とすると、励磁信号周波数ω１での同期検波により、下記の成分を取り出すことができる。
検出Ａコイル  ：ｋ・cos（ｍｒθ＋θ０）
検出Ｂコイル  ：ｋ・sin（ｍｒθ＋θ０）
よって、レゾルバ角度：ｍｒθ＋θ０を算出することができる。
【００３５】
Ｒ／Ｄコンバータ７２には検出Ａコイル５３の出力信号と検出Ｂコイルの出力信号が入力され、Ｒ／Ｄコンバータ７２はこれら出力信号に対して励磁信号周波数ω２で同期検波を行う。（４）式及び（５）式の出力信号を励磁信号周波数ω２で同期検波することにより、下記の成分を取り出すことができ、レゾルバ角度：ｍｒθ＋θ０を算出することができる。
検出Ａコイル  ：  ｋ・sin（ｍｒθ＋θ０）
検出Ｂコイル  ：−ｋ・cos（ｍｒθ＋θ０）
【００３６】
一方、信号分離器８１には検出Ａコイル５３の出力信号と励磁信号周波数ω１，ω２の信号が入力される。信号分離器８１は同期検波回路８１ａ，８１ｂを有し、同期検波回路８１ａは検出Ａコイル５３の出力信号に対して励磁信号周波数ω１で同期検波をかけ、同期検波回路８１ｂは検出Ａコイル５３の出力信号に対して励磁信号周波数ω２で同期検波をかける。これにより、（４）式の出力信号から下記の成分を取り出すことができる。
ω１で同期検波  ：ｋ・cos（ｍｒθ＋θ０）
ω２で同期検波  ：ｋ・sin（ｍｒθ＋θ０）
これら取り出された成分はＲ／Ｄコンバータ７３に入力され、Ｒ／Ｄコンバータ７３はレゾルバ角度：ｍｒθ＋θ０を算出する。
【００３７】
信号分離器８２には検出Ｂコイル５４の出力信号と励磁信号周波数ω１，ω２の信号が入力される。信号分離器８２は同期検波回路８２ａ，８２ｂを有し、同期検波回路８２ａは検出Ｂコイル５４の出力信号に対して励磁信号周波数ω１で同期検波をかけ、同期検波回路８２ｂは検出Ｂコイル５４の出力信号に対して励磁信号周波数ω２で同期検波をかける。これにより、（５）式の出力信号から下記の成分を取り出すことができる。
ω１で同期検波  ：  ｋ・sin（ｍｒθ＋θ０）
ω２で同期検波  ：−ｋ・cos（ｍｒθ＋θ０）
これら取り出された成分はＲ／Ｄコンバータ７４に入力され、Ｒ／Ｄコンバータ７４はレゾルバ角度：ｍｒθ＋θ０を算出する。
【００３８】
このように、この例では４つのＲ／Ｄコンバータ７１〜７４はいずれもレゾルバ角度を算出することができるものとなっており、即ち４通りの処理によってレゾルバ角度を検出することができるものとなっている。これは、レゾルバ５０が励磁Ａコイル５１、励磁Ｂコイル５２、検出Ａコイル５３及び検出Ｂコイル５４といった４つのコイルを備え、それらの極対数とロータの極対数との関係が前述したように所定の関係に設定されることによる。レゾルバ５０には実質的に下記４つの組み合わせのレゾルバが構成されていることになる。
・励磁Ａコイル、検出Ａコイル、検出Ｂコイル
・励磁Ｂコイル、検出Ａコイル、検出Ｂコイル
・励磁Ａコイル、励磁Ｂコイル、検出Ａコイル
・励磁Ａコイル、励磁Ｂコイル、検出Ｂコイル
【００３９】
従って、４つのコイルのうち、１つのコイルが故障（断線等の異常発生）しても、他の３つのコイルの組み合わせによりレゾルバとしての機能が保たれるものとなっている。詳述すれば、下記のようになる。
・励磁Ａコイルが故障した時
検出Ａコイル出力信号のω２成分と検出Ｂコイル出力信号のω２成分より角度を算
出
・励磁Ｂコイルが故障した時
検出Ａコイル出力信号のω１成分と検出Ｂコイル出力信号のω１成分より角度を算
出
・検出Ａコイルが故障した時
検出Ｂコイル出力信号のω１成分とω２成分より角度を算出
・検出Ｂコイルが故障した時
検出Ａコイル出力信号のω１成分とω２成分より角度を算出
【００４０】
次に、具体的数値例を示して説明する。
例えば１２ティースのステータに軸倍角２のレゾルバを構成するためには、以下のような条件で巻線を施す。
ｍx1＝６ ，ｍx2＝３ ，ｍs1＝４ ，ｍs2＝１ ，ｍｒ＝２
レゾルバの回転数を30,000ｒｐｍとし、励磁信号周波数をω１＝１０ｋＨｚ，ω２＝２０ｋＨｚとすると、検出Ａコイル出力信号Ｖs1及び検出Ｂコイル出力信号Ｖs2は図３（ａ），（ｂ）の上段に示したようになる。図３（ａ），（ｂ）の中段及び下段は出力信号Ｖs1，Ｖs2をそれぞれ励磁周波数（ω１，ω２）成分毎に分けたものである。
【００４１】
図４はティース数１６、軸倍角３のレゾルバの概要を示したものであり、図中、５５はステータを示し、５６はティース、５７はロータを示す。なお、コイルの図示は省略している。
１６ティースのステータに軸倍角３のレゾルバを構成する場合、以下のような条件で巻線を施す。
ｍx1＝８ ，ｍx2＝４ ，ｍs1＝５ ，ｍs2＝１ ，ｍｒ＝３
さらに、
Ｎxmax＝３０ ，Ｎsmax＝１００ ，ｒx1＝ｒx2＝１ ，ｒs1＝ｒs2＝１
とする。
【００４２】
上記のような条件とした時、各ティースの励磁Ａ，Ｂコイルの巻数Ｎx1i，Ｎx2i及び検出Ａ，Ｂコイルの巻数Ｎs1i，Ｎs2iは図５の表２に示したようになる。なお、巻数の正，負は巻き方向を示し、正はＣＷ，負はＣＣＷを示す。
【００４３】
以上、この発明によるレゾルバ及び回転角検出装置について説明したが、回転角検出装置は図６に示したような構成とすることもできる。図２に示した回転角検出装置では検出Ａ，Ｂコイル５３，５４の出力信号をそれぞれ励磁信号周波数成分に分離する信号分離器８１，８２は同期検波によってω１成分とω２成分に分離するものとなっていたが、図６に示した回転角検出装置ではフィルタによってω１成分とω２成分に分離する。図６では信号分離器９１，９２はそれぞれフィルタ９１ａ，９１ｂ及び９２ａ，９２ｂを有する。なお、この場合、励磁周波数成分は残ることになるので、後段のＲ／Ｄコンバータ７３’，７４’において同期検波が必要となる。
【符号の説明】
【００４４】
１１  ステータ                        １２  第１冗長系レゾルバコイル
１３  第２冗長系レゾルバコイル        １４  ロータ
２０  回転角検出部                    ２１，２２  レゾルバ
２３  励磁コイル                      ２４，２５  検出コイル
２６  励磁コイル                      ２７，２８  検出コイル
３０  信号処理部                      ３１，３２  交流電源
３３  検波回路                        ３４，３５  Ｒ／Ｄコンバータ
４１〜４６  ワイヤハーネス            ５０  レゾルバ
５１  励磁Ａコイル                    ５２  励磁Ｂコイル
５３  検出Ａコイル                    ５４  検出Ｂコイル
５５  ステータ                        ５６  ティース
５７  ロータ                          ６１，６２  励磁回路
７１，７２，７３，７４，７３’，７４’  Ｒ／Ｄコンバータ
８１，８２  信号分離器
８１ａ，８１ｂ，８２ａ，８２ｂ  同期検波回路
９１，９２  信号分離器
９１ａ，９１ｂ，９２ａ，９２ｂ  フィルタ
【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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