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JP6022817B2 - Variable reluctance resolver and rotation angle detector - Google Patents

Variable reluctance resolver and rotation angle detector Download PDF

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JP6022817B2
JP6022817B2 JP2012134896A JP2012134896A JP6022817B2 JP 6022817 B2 JP6022817 B2 JP 6022817B2 JP 2012134896 A JP2012134896 A JP 2012134896A JP 2012134896 A JP2012134896 A JP 2012134896A JP 6022817 B2 JP6022817 B2 JP 6022817B2
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Description

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2つの励磁コイルと1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とそのレゾルバを用いる回転角検出装置に関する。   The present invention relates to a variable reluctance resolver, and more particularly to a variable reluctance resolver having two excitation coils and one detection coil, and a rotation angle detection device using the resolver.

2つの励磁コイルと1つの検出コイルを有するレゾルバとしては、2相励磁1相出力方式のレゾルバが一般的であり、従来の2相励磁1相出力方式のレゾルバでは、2つの励磁コイルを空間的に(機械的に)90°位相をずらしたティースに巻き、それぞれの励磁コイルをVsinωt及びVcosωt(V:振幅)の励磁信号で励磁するものとなっている。そして、検出コイルから出力される出力信号と励磁信号の位相差を検出し、その位相差からロータ角度を算出して求めるものとなっている(例えば、特許文献1,2参照)。   As a resolver having two excitation coils and one detection coil, a two-phase excitation one-phase output type resolver is generally used. In a conventional two-phase excitation one-phase output type resolver, two excitation coils are spatially separated. (Mechanically) are wound around teeth that are 90 ° out of phase, and the respective excitation coils are excited by excitation signals of Vsin ωt and V cos ωt (V: amplitude). The phase difference between the output signal output from the detection coil and the excitation signal is detected, and the rotor angle is calculated from the phase difference (see, for example, Patent Documents 1 and 2).

特公昭62−58445号公報Japanese Examined Patent Publication No. 62-58445 特開2009−156852号公報JP 2009-156852 A

上述したように、従来の2相励磁1相出力方式のレゾルバは、位相差からロータ角度(レゾルバ角度)を算出するため、高い精度でロータ角度を検出するためには位相差を高い分解能で検出する必要があり、そのためには高速なクロックやカウンタが必要となるという問題があった。   As described above, the conventional two-phase excitation and one-phase output type resolver calculates the rotor angle (resolver angle) from the phase difference, and therefore detects the phase difference with high resolution in order to detect the rotor angle with high accuracy. For this purpose, there is a problem that a high-speed clock or counter is required.

一方、レゾルバは一般にモータ制御に使用されるため、モータからの漏れ磁束の影響が外乱ノイズの主な要因となる。このモータからの漏れ磁束の影響によるノイズは励磁信号の周波数よりも低い周波数で印加されるため、例えば励磁信号1周期について見ると、このノイズはオフセットノイズとして作用する。   On the other hand, since the resolver is generally used for motor control, the influence of leakage magnetic flux from the motor is a main factor of disturbance noise. Since noise due to the influence of leakage magnetic flux from the motor is applied at a frequency lower than the frequency of the excitation signal, this noise acts as offset noise when one period of the excitation signal is viewed, for example.

図6は励磁信号と検出コイルから出力される出力信号の関係を例示したものであり、励磁信号と出力信号の位相差は、理想的な出力信号の場合、Δθであるのに対し、オフセットノイズの影響を受けてオフセットした出力信号ではΔθと大きく異なるΔθ′となる。よって、検出精度の悪化は免れえず、検出角度が大きく変動し、誤検出に至る。   FIG. 6 exemplifies the relationship between the excitation signal and the output signal output from the detection coil. The phase difference between the excitation signal and the output signal is Δθ in the case of an ideal output signal, while offset noise. The output signal that is offset due to the influence of Δθ ′ becomes Δθ ′ that is significantly different from Δθ. Therefore, the deterioration of detection accuracy cannot be avoided, and the detection angle varies greatly, leading to erroneous detection.

この発明の目的はこのような問題に鑑み、従来のように高速なクロックやカウンタを必要とすることなく、ロータ角度を精度良く検出することができ、かつオフセットノイズの影響を受けず、その点で外乱ノイズに対して強い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。   In view of these problems, the object of the present invention is to detect the rotor angle accurately without requiring a high-speed clock or counter as in the prior art, and is not affected by offset noise. The object of the present invention is to provide a variable reluctance resolver that is strong against disturbance noise, and to provide a rotation angle detection device equipped with the resolver.

請求項1の発明によれば、2つの励磁コイルと1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周波数が異なる第1の励磁信号及び第2の励磁信号でそれぞれ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1つの検出コイルの巻数Nsiが、
x1i=Nx1max・cos(mx1Ψi+θx1
x2i=Nx2max・cos(mx2Ψi+θx2
si=Nsmax{rs1・cos(ms1Ψi+θs1)+rs2・cos(ms2Ψi+θs2)}
但し、Nx1max,Nx2max:励磁コイルの最大巻数
smax :検出コイルの最大巻数
x1,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
Ψi :ティース角度 rs1,rs2:検出コイルの係数
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、検出コイルの出力信号に含まれる第1の励磁信号の周波数成分と第2の励磁信号の周波数成分のロータ角度θに対する位相差が−90°または+90°となるように励磁コイル及び検出コイルの位相が設定され、出力信号に含まれる第1の励磁信号の周波数成分と第2の励磁信号の周波数成分の振幅が等しくなるように励磁コイルの最大巻数、検出コイルの係数、第1及び第2の励磁信号の振幅が設定される。
According to the first aspect of the present invention, in the variable reluctance resolver having two excitation coils and one detection coil, the two excitation coils are respectively excited by the first excitation signal and the second excitation signal having different frequencies. is a shall, the number teeth n, a tooth number i (i = 1,2, ..., n) when the number of turns n x1i two excitation coils for each tooth of the stator, n x2i and one detection coil The number of turns N si is
N x1i = N x1max · cos (m x1 Ψ i + θ x1 )
N x2i = N x2max · cos ( m x2 Ψ i + θ x2)
N si = N smax {r s1 · cos (m s1 ψ i + θ s1 ) + r s2 · cos (m s2 ψ i + θ s2 )}
However, N x1max , N x2max : Maximum number of excitation coil turns
N smax : Maximum number of detection coil turns
m x1 , m x2 : Excitation coil pole pair number m s1 , m s2 : Detection coil pole pair number
θ x1 , θ x2 : Excitation coil phase θ s1 , θ s2 : Detection coil phase
Ψ i : Teeth angle r s1 , r s2 : Coefficient of detection coil, m x1 , m x2 , m s1 , m s2 and the number of pole pairs m r of the rotor are m x1 ± m s1 = ± m r or m x1 Satisfies one of eight conditions of ± m s2 = ± m r and further satisfies one of eight conditions of m x2 ± m s1 = ± m r or m x2 ± m s2 = ± m r The excitation coil is set so that the phase difference between the frequency component of the first excitation signal and the frequency component of the second excitation signal included in the output signal of the detection coil with respect to the rotor angle θ is −90 ° or + 90 °. And the phase of the detection coil are set, and the maximum number of turns of the excitation coil, the coefficient of the detection coil, the first coil coefficient so that the amplitude of the frequency component of the first excitation signal and the frequency component of the second excitation signal included in the output signal are equal. The amplitudes of the first and second excitation signals are set.

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、第1の励磁信号を生成する第1の励磁回路と、第2の励磁信号を生成する第2の励磁回路と、前記出力信号を第1及び第2の励磁信号の周波数成分に分離する信号分離器と、信号分離器で分離された成分を用いてロータ角度θを計算する角度計算器とを具備する。   According to a second aspect of the present invention, a rotation angle detecting device includes a variable reluctance resolver according to the first aspect, a first excitation circuit that generates a first excitation signal, and a second excitation signal that generates a second excitation signal. Two excitation circuits, a signal separator that separates the output signal into frequency components of the first and second excitation signals, and an angle calculator that calculates the rotor angle θ using the components separated by the signal separator; It comprises.

この発明によれば、検出コイルより得られる出力信号を第1及び第2の励磁周波数成分に分離することで、それら分離した2つの信号の振幅比によってロータ角度を得ることができるものとなっている。よって、従来の励磁信号と出力信号の位相差からロータ角度を算出する方式と異なり、高速なクロックやカウンタを必要とすることなく、ロータ角度を精度良く検出することができる。   According to this invention, by separating the output signal obtained from the detection coil into the first and second excitation frequency components, the rotor angle can be obtained by the amplitude ratio of the two separated signals. Yes. Therefore, unlike the conventional method of calculating the rotor angle from the phase difference between the excitation signal and the output signal, the rotor angle can be detected with high accuracy without requiring a high-speed clock or counter.

また、出力信号がオフセットしても振幅は変わらないため、オフセットノイズの影響によって検出精度が悪化するといったことは発生せず、その点で外乱ノイズに対して強いバリアブルリラクタンス型レゾルバを得ることができる。   In addition, since the amplitude does not change even if the output signal is offset, the detection accuracy does not deteriorate due to the influence of the offset noise, and a variable reluctance resolver that is strong against disturbance noise can be obtained in that respect. .

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。The table | surface which shows the relationship between the setting conditions of the number of pole pairs, and the output signal obtained by it. 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。The block diagram which shows the structure of one Example of the rotation angle detection apparatus by this invention. 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。The graph which shows an example of an output signal and its excitation frequency ((omega) 1 , (omega) 2 ) component. 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。The block diagram which shows the structure of the other Example of the rotation angle detection apparatus by this invention. CPUを用いた場合の回転角検出装置の構成例を説明するための図。The figure for demonstrating the structural example of the rotation angle detection apparatus at the time of using CPU. 従来の2相励磁1相出力方式のレゾルバにおけるオフセットノイズの影響を説明するためのグラフ。The graph for demonstrating the influence of the offset noise in the resolver of the conventional 2 phase excitation 1 phase output system.

まず、最初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原理を説明する。   First, the principle of the variable reluctance resolver according to the present invention will be described.

レゾルバのステータの各ティースには、2つの励磁コイルと1つの検出コイルを巻く。各励磁コイルと検出コイルの巻数は下記のようにする。   Two excitation coils and one detection coil are wound around each tooth of the stator of the resolver. The number of turns of each excitation coil and detection coil is as follows.

励磁コイル巻数
x1i=Nx1max・cos(mx1Ψi+θx1)…励磁1コイル
x2i=Nx2max・cos(mx2Ψi+θx2)…励磁2コイル
検出コイル巻数
si=Nsmax{rs1・cos(ms1Ψi+θs1)+rs2・cos(ms2Ψi+θs2)}
但し、i=1,2,…,n(n:ティース数)
x1max,Nx2max:励磁コイルの最大巻数
smax :検出コイルの最大巻数
x1,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
Ψi :ティース角度 rs1,rs2:検出コイルの係数
ロータの変調度(ロータ形状)は下記のように表される。
Exciting coil turns N x1i = N x1max · cos ( m x1 Ψ i + θ x1) ... exciting first coil N x2i = N x2max · cos ( m x2 Ψ i + θ x2) ... exciting second coil detecting coil turns N si = N smax { r s1 · cos (m s1 ψ i + θ s1 ) + r s2 · cos (m s2 ψ i + θ s2 )}
Where i = 1, 2,..., N (n: number of teeth)
N x1max , N x2max : Maximum number of excitation coil turns
N smax : Maximum number of detection coil turns
m x1 , m x2 : Excitation coil pole pair number m s1 , m s2 : Detection coil pole pair number
θ x1 , θ x2 : Excitation coil phase θ s1 , θ s2 : Detection coil phase
Ψ i : Teeth angle r s1 , r s2 : Coefficient of detection coil The degree of rotor modulation (rotor shape) is expressed as follows.

ロータ変調度 Sri=(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
r:ロータ極対数(=軸倍角) θ:ロータ角度
励磁1コイル及び励磁2コイルにそれぞれ供給する第1の励磁信号Vx1及び第2の励磁信号Vx2をそれぞれ下記とする。
Rotor modulation degree S ri = (1 / R 0 ) · {1 + α cos (m r (θ + Ψ i ))}
Where R 0 : gap reluctance average value α: gap change rate
m r : rotor pole pair number (= shaft double angle) θ: rotor angle The first excitation signal V x1 and the second excitation signal V x2 supplied to the excitation 1 coil and the excitation 2 coil, respectively, are as follows.

x1=V1sin(ω1t)
x2=V2sin(ωt)
ω1,ω2は励磁信号周波数であり、ω1≠ω2である。V1,V2は振幅である。
V x1 = V 1 sin (ω 1 t)
V x2 = V 2 sin (ω 2 t)
ω 1 and ω 2 are excitation signal frequencies, and ω 1 ≠ ω 2 . V 1 and V 2 are amplitudes.

この時、検出コイルの出力信号Vsは次のようになる。 At this time, the output signal V s of the detection coil is as follows.

s=Vx1・KC・Σi(Nx1i・Nsi・Sri)+Vx2・KC・Σi(Nx2i・Nsi・Sri
但し、KC:磁束−電圧変換係数
上記を計算すると、検出コイルの出力信号Vsは下記のようになる。
V s = V x1 · K C · Σ i (N x1i · N si · S ri ) + V x2 · K C · Σ i (N x2i · N si · S ri )
However, K C : Magnetic flux-voltage conversion coefficient When the above is calculated, the output signal V s of the detection coil is as follows.

Figure 0006022817
Figure 0006022817
Figure 0006022817
Figure 0006022817

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。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、検出コイルの出力信号Vsは図1の表1に示したようになる。表1では出力信号Vsをω1成分とω2成分に分けて示している。極対数の所定の関係(組み合わせ)は表1に示したように、ω1成分,ω2成分それぞれ8通りとなる。 Since ψ i is distributed over 360 ° at equal intervals, when integrated with i, cos with ψ i becomes zero. Therefore, selecting the pole pairs m x1, m x2, m s1 , m s2, m r to a predetermined relationship, the output signal V s of the detection coil is as shown in Table 1 of FIG. In Table 1, the output signal V s is shown separately for the ω 1 component and the ω 2 component. As shown in Table 1, there are eight predetermined relationships (combinations) of the number of pole pairs for each of the ω 1 component and ω 2 component.

まず、ω1成分,ω2成分それぞれ8通りの極対数の組み合わせの中から、ω1成分,ω2成分それぞれどれか1つが成り立つように、mx1,mx2,ms1,ms2,mrを選択する。 First, omega 1 component, from the combinations of omega 2 components pole pairs each eight, omega 1 component, as is any one omega 2 components respectively hold, m x1, m x2, m s1, m s2, m Select r .

次に、選択した極対数の組み合わせの、ω1成分とω2成分の出力信号のθに対する位相差(表1の位相項)が−90°となるように、励磁コイル及び検出コイルの位相θx1,θx2,θs1,θs2を設定する。 Next, the phase θ of the excitation coil and the detection coil is set so that the phase difference (phase term in Table 1) with respect to θ of the output signal of the ω 1 component and ω 2 component of the combination of the number of pole pairs selected is −90 °. Set x1 , θx2 , θs1 , and θs2 .

さらに、選択した極対数の組み合わせの、ω1成分とω2成分の振幅が等しくなるように、つまりk11・V1またはk12・V1と、k21・V2またはk22・V2が等しくなるように、励磁コイルの最大巻数Nx1max,Nx2max、検出コイルの係数rs1,rs2及び第1及び第2の励磁信号Vx1,Vx2の振幅V1,V2を設定する。このようにすることで、ロータ角度θに対してcos成分とsin成分を有する信号を生成することができる。 Further, the amplitudes of the ω 1 component and the ω 2 component of the selected combination of pole pairs are equal, that is, k 11 · V 1 or k 12 · V 1 and k 21 · V 2 or k 22 · V 2. Are set so that the maximum number of turns N x1max and N x2max of the exciting coil, the coefficients r s1 and r s2 of the detection coil, and the amplitudes V 1 and V 2 of the first and second exciting signals V x1 and V x2 are set. . By doing so, it is possible to generate a signal having a cos component and a sin component with respect to the rotor angle θ.

以下に一例を示す。   An example is shown below.

例えば、mx1=mx2,rs2=0とし、mx1−ms1−mr=0及びmx2−ms2−mr=0とすると、出力信号Vsは、 For example, if m x1 = m x2 and r s2 = 0, and m x1 −m s1 −m r = 0 and m x2 −m s2 −m r = 0, then the output signal V s is

Figure 0006022817
Figure 0006022817

となる。さらに、−θx1+θs1=0,−θx2+θs2=−90°とし、k=k11・V1=k22・V2とすると、出力信号Vsは下記のようになる。 It becomes. Further, assuming that −θ x1 + θ s1 = 0, −θ x2 + θ s2 = −90 °, and k = k 11 · V 1 = k 22 · V 2 , the output signal V s is as follows.

Figure 0006022817
Figure 0006022817

これが、この発明によるレゾルバの出力信号であり、出力信号Vsはcos成分とsin成分が重畳した信号となる。cos成分とsin成分はそれぞれ励磁周波数が異なるため、同期検波処理やフィルタを使用することで、分離することができる。 This is the output signal of the resolver according to the present invention, and the output signal V s is a signal in which the cos component and the sin component are superimposed. Since the cos component and the sin component have different excitation frequencies, they can be separated by using synchronous detection processing or a filter.

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。   Next, a rotation angle detection apparatus using a resolver that outputs the above output signal will be described.

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10と第1及び第2の励磁回路21,22とアンプ31とA/Dコンバータ32と信号分離器33と角度計算器34とによって構成されている。   FIG. 2 shows a functional configuration of an embodiment of a rotation angle detection device according to the present invention. The rotation angle detection device includes a resolver 10, first and second excitation circuits 21, 22, an amplifier 31, and an A / D. The converter 32, the signal separator 33, and the angle calculator 34 are comprised.

レゾルバ10は詳細図示を省略しており、2つの励磁コイル(励磁1コイル,励磁2コイル)と検出コイルのみを示している。   The detailed illustration of the resolver 10 is omitted, and only two excitation coils (excitation 1 coil, excitation 2 coil) and a detection coil are shown.

励磁回路21は励磁信号Vx1=V1sin(ω1t)を生成して励磁1コイル11に供給し、励磁回路22は励磁信号Vx2=V2sin(ω2t)を生成して励磁2コイル12に供給する。 The excitation circuit 21 generates an excitation signal V x1 = V 1 sin (ω 1 t) and supplies it to the excitation 1 coil 11, and the excitation circuit 22 generates an excitation signal V x2 = V 2 sin (ω 2 t). Supply to excitation 2 coil 12.

検出コイル13の出力信号はアンプ31により増幅され、A/Dコンバータ32でA/D変換されて信号分離器33に入力される。信号分離器33は同期検波回路33a,33bを有し、同期検波回路33aは検出コイルの出力信号に対して励磁信号周波数ω1で同期検波を行い、同期検波回路33bは検出コイルの出力信号に対して励磁信号周波数ω2で同期検波を行う。これにより、上記(1)式の出力信号から下記の成分を取り出すことができる。 The output signal of the detection coil 13 is amplified by the amplifier 31, A / D converted by the A / D converter 32, and input to the signal separator 33. The signal separator 33 includes synchronous detection circuits 33a and 33b. The synchronous detection circuit 33a performs synchronous detection at the excitation signal frequency ω 1 with respect to the output signal of the detection coil, and the synchronous detection circuit 33b outputs the output signal of the detection coil. On the other hand, synchronous detection is performed at the excitation signal frequency ω 2 . Thereby, the following components can be extracted from the output signal of the above expression (1).

Figure 0006022817
Figure 0006022817

これら取り出された成分は角度計算器34に入力され、角度計算器34は下式によりロータ角度θを計算して求める。   These extracted components are input to the angle calculator 34, and the angle calculator 34 calculates and obtains the rotor angle θ by the following equation.

Figure 0006022817
Figure 0006022817

このように、この例では検出コイルの出力信号から分離したcos成分とsin成分の振幅比によってロータ角度θを求めるものとなっている。なお、ω1成分とω2成分の出力信号のθに対する位相差(表1の位相項)は+90°であってもよい。その場合は(2)式の計算結果がマイナスとなるので、計算結果に−1を掛ければ、ロータ角度θとなる。 Thus, in this example, the rotor angle θ is obtained from the amplitude ratio of the cos component and the sin component separated from the output signal of the detection coil. Note that the phase difference (the phase term in Table 1) with respect to θ of the output signals of the ω 1 component and the ω 2 component may be + 90 °. In this case, since the calculation result of equation (2) is negative, the rotor angle θ is obtained by multiplying the calculation result by -1.

次に、具体的数値例を示す。   Next, specific numerical examples are shown.

例えば16ティースのステータで軸倍角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。   For example, in order to construct a resolver having a shaft angle multiplier of 2 with a 16-tooth stator, winding is performed under the following conditions.

x1=4,mx2=4,ms1=2,ms2=2,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、検出コイルの出力信号Vsは図3(a)に示したようになる。図3(b)及び(c)は出力信号Vsをそれぞれ励磁周波数(ω1,ω2)成分毎に分けたものである。
m x1 = 4, m x2 = 4, m s1 = 2, m s2 = 2, m r = 2
If the rotational speed of the resolver is 30,000 rpm, and the excitation signal frequencies are ω 1 = 10 kHz and ω 2 = 20 kHz, the output signal V s of the detection coil is as shown in FIG. 3B and 3C show the output signal V s divided for each excitation frequency (ω 1 , ω 2 ) component.

図4はこの発明による回転角検出装置の他の実施例の機能構成を示したものである。図2に示した回転角検出装置では信号分離器33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4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4では信号分離器35はフィルタ35a,35b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、後段の角度計算器34′において同期検波が必要となる。 FIG. 4 shows a functional configuration of another embodiment of the rotation angle detecting device according to the present invention. Although the rotation angle detecting device shown in FIG. 2 is a signal separator 33 had become a separated into omega 1 component and omega 2 components by synchronous detection, omega 1 components by the filter in the rotation angle detecting device shown in FIG. 4 And ω 2 components. In FIG. 4, the signal separator 35 has filters 35a and 35b. In this case, since the excitation frequency component remains, synchronous detection is required in the subsequent angle calculator 34 '.

一方、図5はCPUを用いた場合の回転角検出装置の構成例を示したものである。レゾルバは一般的にはモータ制御に使用される。モータ制御には通常CPUが用いられる。レゾルバには上述したように2つの励磁信号を供給するが、これらの励磁信号はモータ制御に使用しているCPUを用いれば簡単に生成することができる。励磁信号は前述した原理の説明においては正弦波としているが、これは矩形波でも支障はない。例えば、ω1=10kHz,ω2=20kHzとすれば、図5に示したようにCPU40のタイマ機能を使用して10kHz,20kHzの矩形波を生成する。 On the other hand, FIG. 5 shows a configuration example of a rotation angle detection device in the case of using a CPU. The resolver is generally used for motor control. A CPU is usually used for motor control. As described above, two excitation signals are supplied to the resolver. These excitation signals can be easily generated by using the CPU used for motor control. In the explanation of the principle described above, the excitation signal is a sine wave, but this may be a rectangular wave. For example, if ω 1 = 10 kHz and ω 2 = 20 kHz, 10 kHz and 20 kHz rectangular waves are generated using the timer function of the CPU 40 as shown in FIG.

レゾルバ10の励磁1コイル11及び励磁2コイル12には一般的に数十mA〜数百mA程度の励磁電流を流すが、CPU40の出力信号ではそのような電流を流せないため、励磁アンプ23,24を用いる。励磁アンプ23,24は電流をスイッチングする回路であり、FETなどのスイッチング素子を用いることで簡単に構成することができる。   An excitation current of about several tens mA to several hundred mA is generally applied to the excitation 1 coil 11 and the excitation 2 coil 12 of the resolver 10, but such current cannot be supplied to the output signal of the CPU 40. 24 is used. The excitation amplifiers 23 and 24 are circuits for switching current, and can be easily configured by using switching elements such as FETs.

検出コイル13からの出力信号の検出にはCPU40内蔵のA/Dコンバータを用いることができる。出力信号が小さいときにはA/Dコンバータの前段に規定の振幅となるようにアンプ31を挿入すればよい。A/Dコンバータによりデジタル化された信号は、ソフトウェアにて同期検波をし、アークタンジェントの計算により角度演算を行うことでロータ角度θを算出する。
このように、この発明では高速なクロックやカウンタが不要のため、CPUなどに搭載されているA/Dコンバータで信号を取り込み、ソフトウェアで処理することでロータ角度θを算出することができる。
An A / D converter with a built-in CPU 40 can be used to detect an output signal from the detection coil 13. When the output signal is small, the amplifier 31 may be inserted so as to have a prescribed amplitude before the A / D converter. The signal digitized by the A / D converter is synchronously detected by software, and the rotor angle θ is calculated by calculating the angle by calculating the arc tangent.
As described above, since the present invention does not require a high-speed clock or counter, the rotor angle θ can be calculated by capturing a signal with an A / D converter mounted on a CPU or the like and processing it with software.

10 レゾルバ 11 励磁1コイル
12 励磁2コイル 13 検出コイル
21,22 励磁回路 23,24 励磁アンプ
31 アンプ 32 A/Dコンバータ
33 信号分離器 33a,33b 同期検波回路
34,34′ 角度計算器 35 信号分離器
35a,35b フィルタ 40 CPU
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Resolver 11 Excitation 1 coil 12 Excitation 2 coil 13 Detection coil 21 and 22 Excitation circuit 23 and 24 Excitation amplifier 31 Amplifier 32 A / D converter 33 Signal separator 33a, 33b Synchronous detection circuit 34, 34 'Angle calculator 35 Signal separation 35a, 35b Filter 40 CPU

Claims (2)

2つの励磁コイルと1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周波数が異なる第1の励磁信号及び第2の励磁信号でそれぞれ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1つの検出コイルの巻数Nsiが、
x1i=Nx1max・cos(mx1Ψi+θx1
x2i=Nx2max・cos(mx2Ψi+θx2
si=Nsmax{rs1・cos(ms1Ψi+θs1)+rs2・cos(ms2Ψi+θs2)}
但し、Nx1max,Nx2max:励磁コイルの最大巻数
smax :検出コイルの最大巻数
x1,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
Ψi :ティース角度 rs1,rs2:検出コイルの係数
とされ、
x1,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、
前記検出コイルの出力信号に含まれる前記第1の励磁信号の周波数成分と前記第2の励磁信号の周波数成分のロータ角度θに対する位相差が−90°または+90°となるように前記励磁コイル及び検出コイルの位相が設定され、
前記出力信号に含まれる前記第1の励磁信号の周波数成分と前記第2の励磁信号の周波数成分の振幅が等しくなるように前記励磁コイルの最大巻数、前記検出コイルの係数、前記第1及び第2の励磁信号の振幅が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。
A variable reluctance resolver having two excitation coils and one detection coil,
The two excitation coils are respectively excited by a first excitation signal and a second excitation signal having different frequencies.
The number of teeth n, a tooth number i (i = 1,2, ..., n) when the number of turns N x1i of the two excitation coils for each tooth of the stator, N x2i and turns N of the one detection coil si
N x1i = N x1max · cos (m x1 Ψ i + θ x1 )
N x2i = N x2max · cos ( m x2 Ψ i + θ x2)
N si = N smax {r s1 · cos (m s1 ψ i + θ s1 ) + r s2 · cos (m s2 ψ i + θ s2 )}
However, N x1max , N x2max : Maximum number of excitation coil turns
N smax : Maximum number of detection coil turns
m x1 , m x2 : Excitation coil pole pair number m s1 , m s2 : Detection coil pole pair number
θ x1 , θ x2 : Excitation coil phase θ s1 , θ s2 : Detection coil phase
Ψ i : Teeth angle r s1 , r s2 : Coefficient of detection coil,
m x1 , m x2 , m s1 , m s2 and the number of pole pairs m r satisfy one of eight conditions: m x1 ± m s1 = ± m r or m x1 ± m s2 = ± m r Furthermore, m x2 ± m s1 = ± m r or m x2 ± m s2 = ± m r is set to satisfy one of eight conditions,
The excitation coil and the phase difference between the frequency component of the first excitation signal and the frequency component of the second excitation signal contained in the output signal of the detection coil with respect to the rotor angle θ are −90 ° or + 90 °. The phase of the detection coil is set,
The maximum number of turns of the excitation coil, the coefficient of the detection coil, the first and second coefficients so that the amplitude of the frequency component of the first excitation signal and the frequency component of the second excitation signal included in the output signal are equal. A variable reluctance resolver, wherein the amplitude of the excitation signal of 2 is set.
請求項1記載のバリアブルリラクタンス型レゾルバと、
前記第1の励磁信号を生成する第1の励磁回路と、
前記第2の励磁信号を生成する第2の励磁回路と、
前記出力信号を前記第1及び第2の励磁信号の周波数成分に分離する信号分離器と、
前記信号分離器で分離された成分を用いて前記ロータ角度θを計算する角度計算器とを具備することを特徴とする回転角検出装置。
The variable reluctance resolver according to claim 1,
A first excitation circuit for generating the first excitation signal;
A second excitation circuit for generating the second excitation signal;
A signal separator for separating the output signal into frequency components of the first and second excitation signals;
An angle calculator that calculates the rotor angle θ using the components separated by the signal separator.
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Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5979808A (en) * 1982-10-29 1984-05-09 Okuma Mach Works Ltd Resolver and detection circuit therefor
JP4181380B2 (en) * 2002-11-01 2008-11-12 三菱電機株式会社 Rotation angle detector and rotating electric machine
JP4395163B2 (en) * 2006-12-28 2010-01-06 日本航空電子工業株式会社 Variable reluctance resolver
JP2008216142A (en) * 2007-03-06 2008-09-18 Toyota Motor Corp Rotation angle detector

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106124876A (en) * 2016-06-23 2016-11-16 安徽金帅洗衣机有限公司 A kind of motor for washer Coil Detector technique
CN106124876B (en) * 2016-06-23 2019-01-01 安徽金帅洗衣机有限公司 A kind of motor for washer Coil Detector technique

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