JP2558145B2

JP2558145B2 - 磁気抵抗シンクロ・レゾルバ

Info

Publication number: JP2558145B2
Application number: JP63102804A
Authority: JP
Inventors: アールペリンスアレン
Original assignee: Superior Electric Co
Current assignee: Superior Electric Co
Priority date: 1987-04-27
Filing date: 1988-04-27
Publication date: 1996-11-27
Anticipated expiration: 2011-11-27
Also published as: JPS6457119A; EP0294929A2; DE3873631T2; EP0294929A3; EP0294929B1; DE3873631D1; ATE79494T1; US4733117A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、一般に、シンクロ・レゾルバ装置に関する
ものであり、さらに詳しくは、レゾルバに基づく信号を
クンクロから直接作り出す技術に関する。

〔従来の技術及び発明が解決しようとする課題〕

たとえば、ロボットなどのように、多くのサーボの用
途に、直接駆動モータが使用されるために、モータ軸の
位置を示すデータを提供するきわめて正確な位置センサ
ーの需要が増大している。従来使用されているセンサ
ー、たとえば、ホール効果センサー、エンコーダおよび
タコメータの精度は、約１〜２゜である。位置センサー
として用いられるシンクロレゾルバは、直接駆動ディジ
タルサーボ位置決め装置に必要な高い解像度または精度
を有しないことが多い。

一般に、レゾルバは、極数が20〜30極と限られている
ために、約＋１〜30分（角度）の精度を示すにすぎな
い。その上、レゾルバは、固定子巻線の直角位相のため
に、それが使用されるモータとは、一般に異なった固定
子および回転子部品を用いて作られている。従って、モ
ータのものとは異なった形状の固定子および回転子を有
するレゾルバを用いるには余計な費用がかかる。

シンクロは、一般にレゾルバよりも、位置精度が高
く、それが用いられている駆動モータのものと、同じ形
状の固定子および回転子を用いて作られている。しか
し、レゾルバでは、固定子入力部での信号振幅が、モー
タ軸角の正弦、余弦に応じて変化するが、これに対して
シンクロでは、固定子出力信号は、他の固定子出力信号
から、120゜位相はずれとなっている。レゾルバ・ディ
ジタル変換器は、レゾルバ準拠信号、すなわち正弦およ
び余弦から作動するから、シンクロ固定子出力は、所要
のレゾルバ正弦余弦信号関係を示すには、スコットＴ変
圧器または電子回路を用いて、変換あるいは変成しなく
てはならない。

位置センサーとして、既知のシンクロを用いる場合の
もう一つの欠点は、各固定子巻線を流れる相電流を検知
するに必要な精密で、一般に高価な部品を必要とするこ
とである。位相と直列関係にある精密電流検知抵抗器に
電圧降下が起こり、この電圧信号が増幅され、上述のよ
うに処理されるか、あるいは、出力として、ディジタル
・シンクロ位置信号を出す特製のシンクロ・ディジタル
変換器モジュールに入力される。一般に、電流検知抵抗
器に発生する電圧信号の大きさは、きわめて小さく、実
質上、増幅する必要がある。

従って、本発明の一般的目的は、既知のシンクロ位置
センサーの欠点を克服するようなシンクロ位置センサー
を提供することにある。

本発明のもう一つの目的は、高価な精密電流検知抵抗
器、またはその他の変換装置を用いずに、その出力部か
ら直接、レゾルバ準拠信号を作り出すシンクロ位置セン
サーを提供することである。

本発明の、さらにもう一つの目的は、構造が複雑でな
く、あまり複雑な回路部品を用いず、比較的大きい出力
信号を出すシンクロ位置センサーを提供することであ
る。

〔課題を解決するための手段及び作用〕

本発明によれば、レゾルバ準拠信号は、可変磁気抵抗
シンクロから、直接作り出される。３つの相A,Bおよび
Ｃに関連ある極部分は、４本巻線の４つの導線の各々に
関連する巻線をもつ１つの相の各極部分と、直角に巻か
れている。交流電源は、相A,BおよびＣに関連ある各極
部分で、第１の巻線に関連ある第１の導線に励磁信号を
与える。４本巻縁は、直列助成および直列反対配列に接
続されてレゾルバ準拠R/cosθ信号を示す2B−2C電圧出
力を出し、別の４本巻線は、直列助成および直列反対配
列に接続されて、レゾルバ準拠R/sinθ出力信号を示す2
A−Ｂ−Ｃ出力信号を出す。

〔実施例〕

レゾルバによって検知される軸位置を示す位置信号
は、R/sinθおよびR/cosθの形をとる。一般に、シンク
ロ／レゾルバは、可変磁気抵抗モータと同様の構造であ
り、モータと実質上、同一の固定子と回転子をもってい
る。

第１図で、巻線12、14および16は、相A,BおよびＣに
接続され、モータの巻線の各相に対応している。シンク
ロ／レゾルバは、モータの場合のように磁気抵抗の変化
に応じて、トルクを生じる代わりに交流電源10から、巻
線12、14、16に交流電流が供給される。回転子が回転す
るにつれて、誘導リアクタンスの変化が、交流負荷の変
動によって示される。交流によって、各相と直列関係に
ある電流検知抵抗器に、電圧降下が起こり、これらの電
流検知抵抗器は、概略図では、それぞれ相A,BおよびＣ
と直列に示されている。各抵抗器上に生じた電圧の差に
よって、入力相電圧が、スコット変圧器24へ送られ、こ
こで、３相入力信号は通常のやり方で所要のレゾルバ準
拠信号へと変換される。

電流検知抵抗器18、20および22上に生じた電圧は、振
幅変調（AM）信号によって表わすことができ、ここで信
号の山は、歯の不整列を、また谷は、歯の整列を示す。
AM信号の表現は、技術に精通した者には、一般によく知
られており、次のとおり表される。

KcsinWct（１＋K_msinθ）従って、スコットＴ変圧器へ入力時には、各信号の形
は、（k_mWct）（K_msinθ）となり、ここで K_csinWct は、搬送信号、つまり、交流電源が出す励磁信号を示
す。

相Ａのための電圧信号は、 K_csinWc（１＋K_msinθ）によって表され、相Ｂについては電圧は K_csinWct（１＋K_msin（θ＋120）により、また相Ｃの電圧信号は、 K_csinWct（１＋K_msin（θ＋240）によって表される。

レゾルバ準拠信号と、シンクロ出力信号の関係は、次
の各式により示される。

sinθ＝2A−Ｂ−Ｃ cosθ＝Ｂ−Ｃここで、Ａは相Ａの電圧信号、Ｂは相Ｂの電圧信号、
Ｃは相Ｃの電圧信号であるここで第２図に移って、シンクロから直接、レゾルバ
準拠信号を出すように配置されたシンクロが、26で示さ
れている。シンクロ26には、多数の積重ねた積層からな
る固定子組立品28と、これも多数の積層からなる回転子
30が含まれている。１つの相、たとえば、相Ａの各巻線
は、極部分１、３、４および６のまわりに、時計方向
に、また極部分２と５のまわりに、反時計方向に巻かれ
ている。あとの相Ｂと相Ｃは、同じように巻かれてい
る。各相に関連ある極部分は、互いに向き合った位置に
あり、機械的不整列、曲がり、その他の異常は平均化さ
れ、精度を向上させるようになっている。第２図に示す
通り、回転子の歯が固定子の歯と並んだときに、通路32
と34に磁束が流れ、これによって、高いインダクタンス
が生じ、巻線内に高い電流が流れ、巻線上に高い電圧が
生じる。回転子の回転につれて、回転子の歯が、固定子
極の歯と不整列となると、電流は低下し、巻線上の電圧
も降下する。従って、巻線上に生じる電圧は、回転子の
位置に関係があることがわかる。

第３図に移って、４本巻線、つまり４つの平行な導線
35が、その関連する相のそれぞれの極のまわりに巻かれ
ている。たとえば、導線A₁は、相Ａに関係ある各極のま
わりに巻かれている。同様に、導線A₂、A₃およびA₄も、
相Ａに関係ある各極部分のまわりに巻かれている。相Ｂ
とＣも、同じように巻かれている。

第４図に移って、図のようにシンクロの巻線を接続す
ることによって、レゾルバ準拠出力電圧 RsinθおよびRcosθ が生じる。交流電源36は、5KHzの周波数で6VのRMS信号
を出す。導線A₁、B₁およびC₁は図のように、直列を助成
するように接続され、導線A₁の一端38が、電源36の一方
の側に接続され、導線C₁の一端40が、電源のもう一方の
側に接続されている。cosθレゾルバ準拠信号は、導線B
₂、B₃およびC₂の直列接続によって作り出され、出力端
子42、44上に出力信号2B−2Cを出す。回路内で損失があ
るから、端子42および44上の出力電圧信号は、 R₂cosθ として表わされ、ここで、R₂は本発明の基礎となる式で
の変調と搬送定数を示している。

sinθレゾルバ準拠信号の頃は、 2A−Ｂ−Ｃとして表され、これはA₂とA₃の接続によって作り出さ
れ、直列助成配列され、導線B₄とC₄が接続され、A₂とA₃
の相に対抗する。端子46と48上に出力電圧信号が生じ、
これは、レゾルバ準拠項、Rsinθを示すが、ここで、R₁
は定数であり、変調定数と回路内の損失によって定ま
る。

本発明の１つの実施例では、各極巻線は31番のワイヤ
を25回巻いたもので、導線42を44上で約75VRMSの R₂cosθ 電圧信号を出し、導線46と48上で、約9VRMSの R₁cosθ の電圧信号を出した。交流電源は、6VRMS、5KHzであっ
た。

第５図に移って、本発明によるシンクロ／レゾルバ
は、ボックス26によって示され、その出力導線46、48上
で、R₁sinθの電圧が生じ、差動増幅器50へ入力され
る。

R₂cosθ の電圧を示す導線42、44上の出力は、差動増幅器52へ入
力される。出力信号は、地電位または共通の基準電位に
照合されないから、同相モード除去の問題は回避され、
回路は高いノイズ免疫性を示す。増幅器50の出力54は、
利得調整ポテンショメータ58をもつ演算増幅器56へと供
給される。増幅器52の出力60は、利得調整ポテンショメ
ータ64をもつ演算増幅器62へと供給される。利得調整ポ
テンショメータ58と64は、レゾルバ・ディジタル変換器
への入力66および68での各電圧の大きさが等しくなるよ
う調整される。すなわち、導線66上の Rsinθ 信号の大きさは、導線60上の Rcosθ 信号の大きさに等しい。レゾルバ・ディジタル変換器チ
ップ70は、技術上よく知られており、その出力バス72
で、ディジタル符号化ワードを提供する。

以上、可変磁気抵抗シンクロ／レゾルバを説明した。
本発明の趣旨と範囲を逸脱することなしに、多くの代替
法や変更が可能であり、従って、本発明は、上記の説明
に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

本発明のその他の特徴ならびに利点は、図面を用いた以
下の説明と、特許請求の範囲から、容易に明らかとな
る。第１図は、３相シンクロ出力を、レゾルバ準拠信号に変
換するための、従来の技術による相電流検知回路の概略
図、第２図は、本発明によるシンクロ／レゾルバの概略
図であり、シンクロから直接、レゾルバ準拠信号を作り
出す際の、１つの相についての極巻線の構成を示す図、
第３図は、シンクロの３つの相について、４本巻線配列
を示した概略図、第４図は、シンクロから直接、レゾル
バ準拠信号を作り出すための、４本巻線の相互接続配列
を示す概略図、第５図は、レゾルバ・ディジタル変換器
モジュールに接続した、本発明によレゾルバの概略図で
ある。 2,5……第１の突起した極部分 1,3,4,6……第２の突起した極部分 28……固定子手段 30……回転子手段 36……交流電源 38……第１導線 42,44,46,48……他端 A₁,B₁,C₁……第１巻線 A₂,B₂ C₂……第２巻線 A₃,B₃ C₃……第３巻線 A₄,B₄ C₄……第４巻線

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の第１（2,5）および第２の（1,3,4,
6）突起した極部分を有し、前記極部分のうちの２個
（1,3）、（4,6）が、前記の第１の極部分（2,5）の反
対側に、間隔を置いて配置され、前記の第１の極部分１
個と、第２の極部分２個が、３つの相A,BおよびＣの各
々と関連し、固定子組立品（28）の周囲に次々と配置さ
れ、１つの相に関連ある極部分が、同じ相に関連ある極
部分の反対側に配置されている固定子組立品手段（28）
と、前記の第１および第２の極部分のそれぞれに１個ずつ配
置され、１つの相に関連ある前記第１（2,5）および第
２の（1,3,4,6）極部分の各々が前記極部分と反対方向
に巻かれた前記第１極部分により４本線で巻かれ、１つ
の相の前記極部分の各々が、前記４本巻線の４本の導線
のそれぞれに関連ある１本の巻線をもっている複数の通
電可能な巻線と、前記第１（2,5）および第２の（1,3,4,6）の極部分に隣
接して配置され、前記４本巻線のインダクタンスを前記
第１（2,5）および第２の（1,3,4,6）の極部分に対し回
転子（30）の位置の関数として変化させるため、これら
第１および第２極部分に対して可動な回転子手段（30）
と、前記の相A,BおよびＣのそれぞれに関連ある前記極部分
の各々で、第１巻線（A1,B1,C1）に関連ある第１導線
（38）に励磁信号を提供し、前記各第１巻線が、直列助
成配列に接続されている交流電源（36）とにより構成さ
れ、相Ｂに関連ある前記各極部分で、第２巻線（B2）と関連
ある第２導線と、相Ｂに関連ある前記各極部分で、第３
巻線（B3）と関連ある第３導線が、直列助成配列に接続
され、相Ｃに関連ある前記各極部分で、第２巻線（C2）
と関連ある第２導線と、相Ｃに関連ある前記各極部分
で、第３巻線（C3）と関連ある第３導線が、直列助成配
列に接続され、前記Ｂ直列助成および前記Ｃ直列助成配
列の１端が、直列反対配列を作り出すように接続され、
大きさが、2B−2Cであり、レゾルバ準拠信号Rcosθを示
す前記ＢおよびＣの直列配置の他端（42,44）で、出力
電圧信号を作り出し、前記の相Ａの各極部分で、第２巻線と関連ある第２導線
（A2）と前記の相Ｂの各極部分で、第３巻線（B3）と関
連ある第３導線が、直列助成配列に接続され、前記相Ａ
の各極部分で、第４巻線（B4）と関連ある第４導線と、
前記相Ｃの各極部分で、第４巻線（C4）と関連ある第４
導線が、直列助成配列に接続され、前記のＡ直列助成お
よび前記B,C直列助成配列の１端が、直列反対配列を作
り出すように接続され、大きさが2A−Ｂ−Ｃに等しく、
レゾルバ準拠信号Rsinθを示す前記Ａおよび前記B,C直
列配列の他端（46,48）上の出力電圧信号を作り出すよ
う構成された可変磁気抵抗シンクロ・レゾルバ（26）。