JP2000105133A - Position detecting apparatus - Google Patents

Position detecting apparatus

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JP2000105133A
JP2000105133A JP10275669A JP27566998A JP2000105133A JP 2000105133 A JP2000105133 A JP 2000105133A JP 10275669 A JP10275669 A JP 10275669A JP 27566998 A JP27566998 A JP 27566998A JP 2000105133 A JP2000105133 A JP 2000105133A
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JP
Japan
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winding
phase
output
rotor
windings
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JP10275669A
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Japanese (ja)
Inventor
Akira Ishizaki
彰 石崎
Yukio Nakayama
幸雄 中山
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Nippon Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Nippon Electric Industry Co Ltd
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Publication date
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  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a position detecting apparatus whose accuracy is practically sufficient. SOLUTION: A position detecting apparatus is composed of a stator which contains an exciting winding and an output winding. In addition, it is composed of a stator which contains a core only having N pieces as integral numbers of salient poles equal to the sum or the difference of the number of pole pairs of the exciting winding and the output winding and which does not contain a winding. An output signal which expresses the position of the angle of rotation of the rotor is obtained from the output winding. In the position detecting apparatus, a conversion means 40 which converts the output signal into a digital signal is provided, and a correction means 50 which receives the digital signal, which corrects a position error generated due to the shape of the rotor and which outputs a digital position signal is provided.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は工作機械、ロボッ
ト、FA機器等の位置決めを必要とする機械装置に広く
利用される位置検出装置に属し、特に、工作機械の角度
位置センサ、原子力の制御棒の位置センサ、及びダムの
水位測定の位置センサなどに採用される位置検出装置に
属する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a position detecting device widely used for a machine device requiring positioning of a machine tool, a robot, an FA device, and the like. And a position detection device employed for a position sensor for measuring the water level of a dam.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の位置決めを必要とする機械装置に
広く利用される位置検出装置としては、ロータリエンコ
ーダ及びレゾルバが知られている。このうちロータリエ
ンコーダは光を利用するものが主流であるが、このロー
タリエンコーダの場合、周囲の環境条件の悪い場所で使
用すると誤差を生ずるという問題点がある。
2. Description of the Related Art A rotary encoder and a resolver are known as position detecting devices widely used in conventional mechanical devices requiring positioning. Of these, rotary encoders that use light are mainly used, but this rotary encoder has a problem that an error occurs when used in a place where environmental conditions are poor.

【0003】一方、レゾルバは、回転子の励磁巻線に電
流を供給するためにスリップリング又は回転トランスが
用いられているが、前者では保守上の問題があり、後者
は構造が複雑で高価になるという問題がある。
[0003] On the other hand, the resolver uses a slip ring or a rotary transformer to supply current to the excitation winding of the rotor, but the former has a problem in maintenance, and the latter has a complicated structure and is expensive. Problem.

【0004】この問題を解決するために、励磁巻線及び
出力巻線を固定子に設け、回転子には巻線を設けないV
R形のレゾルバが知られているが、これは精度に問題が
あるため実用されていなかった。
In order to solve this problem, an exciting winding and an output winding are provided on a stator, and a rotor is not provided with a winding.
An R-type resolver is known, but has not been put to practical use due to a problem in accuracy.

【0005】本発明者の一人は、先に、実用上十分な精
度を有し、かつ構造が簡単なVR形のレゾルバを用いた
位置検出装置を、特許第2698013号公報で提案し
た。
One of the present inventors has previously proposed in Japanese Patent No. 2698013 a position detecting device using a VR-type resolver having sufficient practical accuracy and a simple structure.

【0006】ところで、一般に、レゾルバは、入力であ
る回転角度θにより電源周波数(搬送波sinωt)の
交流電圧の振幅を変調し、回転角度θの三角関数の出力
信号(交流電圧)として送出する。この出力電圧は、図
9に示すごとく、回転角度θに対する二相状の三角関数
である。
In general, the resolver modulates the amplitude of an AC voltage of a power supply frequency (carrier wave sinωt) according to an input rotation angle θ and sends out the signal as a trigonometric function output signal (AC voltage) of the rotation angle θ. This output voltage is a two-phase trigonometric function with respect to the rotation angle θ as shown in FIG.

【0007】図10に示すように、レゾルバ30の回転
角度θ情報を表す交流電圧(アナログ量)を2進のデジ
タル量に変換するものをR/D変換器(レゾルバ対デジ
タル変換器)40と呼んでいる。また、図10に示した
電源20に接続したレゾルバ30とR/D変換器40と
の組み合わせシステムでは、レゾルバ30は入力の回転
角をアナログ電圧に変換する角度対電気信号の電気機器
的なトランスデューサであり、他方のR/D変換器40
は、レゾルバ30によって変換された電気信号を再びデ
ジタル信号に変換する静止型変換器である。
As shown in FIG. 10, an R / D converter (resolver-to-digital converter) 40 converts an AC voltage (analog amount) representing rotation angle θ information of the resolver 30 into a binary digital amount. Calling. Further, in the combination system of the resolver 30 and the R / D converter 40 connected to the power supply 20 shown in FIG. 10, the resolver 30 converts an input rotation angle into an analog voltage, and converts the rotation angle of the input into an analog voltage. And the other R / D converter 40
Is a static converter for converting the electric signal converted by the resolver 30 into a digital signal again.

【0008】なお、R/D変換器40の出力データは、
通常のA/D変換器40のデータと同様にコンピュータ
へ出力することができる。
The output data of the R / D converter 40 is
The data can be output to a computer in the same manner as the data of the ordinary A / D converter 40.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】前記特許で提案されて
いるレゾルバでは、励磁巻線を単相として出力巻線を2
相とした場合に、出力巻線に誘導される電圧は、回転子
が全円周の1/N動くときに位相が2π変化するsin
波電圧、及びcos波電圧となることを利用して位置を
検出する。この場合、位置検出の誤差の原因となるの
は、出力巻線の誘導電圧波形に含まれる高調波成分であ
るが、突極によるギャップパーミアンスの回転子位置に
よる変動を利用しているので、高調波成分に最も影響が
あるのは回転子の突極の形状である。
In the resolver proposed in the above patent, the excitation winding is single-phase and the output winding is two-phase.
In the case of a phase, the voltage induced in the output winding is sin which changes by 2π when the rotor moves 1 / N of the entire circumference.
The position is detected using the wave voltage and the cos wave voltage. In this case, the cause of the position detection error is the harmonic component included in the induced voltage waveform of the output winding.However, since the variation due to the rotor position of the gap permeance due to the salient pole is used, the harmonic component is used. The shape of the salient pole of the rotor has the greatest influence on the wave component.

【0010】そこで、この高調波成分が最小になるよう
な回転子の形状としているが、この形状を導出した論理
は磁束線が半径方向に通るという仮定のもとに展開され
ているので、ギャップパーミアンス係数において高調波
成分を含む場合がある。
Therefore, the rotor shape is such that the harmonic components are minimized. The logic derived from this shape is developed under the assumption that the magnetic flux lines pass in the radial direction. The permeance coefficient may include a harmonic component.

【0011】したがって、実用的な回転子形状の場合に
は幾分の誤差を含む欠点がある。この誤差は、A/D変
換器40を通してディジタル変換しても除去されない。
Therefore, there is a disadvantage that a practical rotor shape includes some errors. This error is not removed by digital conversion through the A / D converter 40.

【0012】それ故に、本発明の課題は、回転子の形状
によって生ずる位置のデジタル信号における誤差の除去
を簡単にできる位置検出装置を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a position detecting device which can easily remove an error in a digital signal of a position caused by the shape of a rotor.

【0013】また、本発明の他の課題は、簡単な構造で
保守が不要であり実用上充分な精度の位置検出を可能と
する位置検出装置を提供することにある。
It is another object of the present invention to provide a position detecting device which has a simple structure, requires no maintenance, and can detect a position with sufficient accuracy for practical use.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】本発明によれば、極対数
の異なる励磁巻線と出力巻線とが鉄心に設けたスロット
に納められた固定子と、前記励磁巻線と前記出力巻線と
の極対数の和または差に等しい整数N個の突極の鉄心の
みで巻線を有しない回転子とからなり、前記励磁巻線が
単相のとき前記出力巻線は2相又は3相であり、前記励
磁巻線が2相のとき前記出力巻線は単相であり、前記回
転子の回転角度位置を表す出力信号を前記出力巻線から
得る位置検出装置において、前記出力信号をデジタル信
号に変換する変換手段と、該デジタル信号を受け、前記
回転子の形状によって生ずる位置の誤差を補正して、補
正したデジタル位置信号を出力する補正手段とを有して
いることを特徴とする位置検出装置が得られる。
According to the present invention, a stator in which excitation windings and output windings having different numbers of pole pairs are accommodated in slots provided in an iron core, the excitation windings and the output windings are provided. A rotor having no winding with only an integer N salient poles equal to the sum or difference of the number of pole pairs, and when the excitation winding is single-phase, the output winding is two-phase or three-phase. Wherein the output winding is single-phase when the excitation winding is two-phase, and a position detection device that obtains an output signal indicating the rotation angle position of the rotor from the output winding, wherein the output signal is digitally output. A converter for receiving the digital signal, correcting a position error caused by the shape of the rotor, and outputting a corrected digital position signal. A position detecting device is obtained.

【0015】また、本発明によれば、極対数の異なる励
磁巻線と出力巻線とが鉄心に設けたスロットに納められ
た固定子と、前記励磁巻線と前記出力巻線の極対数の和
または差に等しい整数N個の突極の鉄心のみで巻線を有
しない回転子とからなり、該回転子の前記突極の中央を
原点として、回転子円周の位置を表わす空間角をθ2
するとき、前記突極の中央の最小エアギャップ長をδ1
とし、kが1と2との間の値をとるとき、前記θ2 の位
置におけるエアギャップ長が、kδ1 /{1+(k−
1)cos(Nθ2 )}となる回転子を有し、前記励磁巻線
が単相のとき前記出力巻線は2相又は3相であり、前記
励磁巻線が2相のとき前記出力巻線は単相であり、前記
回転子の回転角度位置を表す出力信号を前記出力巻線か
ら得る位置検出装置において、前記出力信号をデジタル
信号に変換する変換手段と、該デジタル信号を受け、前
記回転子の形状によって生ずる位置の誤差を補正して、
補正したデジタル位置信号を出力する補正手段とを有し
ていることを特徴とする位置検出装置が得られる。
Further, according to the present invention, a stator in which exciting windings and output windings having different numbers of pole pairs are accommodated in slots provided in an iron core, and a stator having the same number of pole pairs as the exciting windings and the output windings. A rotor having no winding with only an integer N cores of salient poles equal to the sum or difference, and taking the center of the salient poles of the rotor as an origin, a spatial angle representing the position of the rotor circumference is defined as When θ 2 , the minimum air gap length at the center of the salient pole is δ 1
And then, when k takes a value between 1 and 2, the air gap length in the position of the theta 2 is, kδ 1 / {1+ (k-
1) a rotor having cos (Nθ 2 )}, wherein the output winding is two-phase or three-phase when the excitation winding is single-phase, and the output winding is two-phase or three-phase when the excitation winding is two-phase The line is single-phase, and in a position detection device that obtains an output signal representing the rotation angle position of the rotor from the output winding, a conversion unit that converts the output signal into a digital signal, and receives the digital signal, Correct the position error caused by the shape of the rotor,
And a correcting means for outputting a corrected digital position signal.

【0016】[0016]

【作用】本発明による位置検出装置においては、励磁巻
線と出力巻線とを異なった極数として、いずれも固定子
鉄心のスロットに納め、励磁巻線の極対数をp1 、出力
巻線の極対数をp2 として、回転子はN個の突極を有す
る鉄心で巻線を設けない構造とする。即ち、p1 +p2
=N、又はp1 −p2 =±Nとし、励磁巻線を単相と
し、出力巻線を2相又は3相とした場合には、回転子の
全円周の1/Nの動きを1周期とする正弦波の2相又は
3相電圧が出力巻線に誘導される。
In the position detecting device according to the present invention, the exciting winding and the output winding have different numbers of poles, all of which are housed in slots of the stator core, the number of pole pairs of the exciting winding is p 1 , and the output winding is p. of pole pairs as p 2, the rotor is constructed without the windings in core having N salient poles. That is, p 1 + p 2
= N or p 1 −p 2 = ± N, when the excitation winding is single-phase and the output winding is two-phase or three-phase, the movement of 1 / N of the entire circumference of the rotor is A two-phase or three-phase sine wave voltage having one cycle is induced in the output winding.

【0017】励磁巻線を2相として出力巻線を単相とし
た場合には、出力巻線に誘導される電圧は、回転子が全
円周の1/N動くときに位相が2π変化する正弦波電圧
となる。
When the excitation winding has two phases and the output winding has a single phase, the voltage induced in the output winding changes by 2π when the rotor moves 1 / N of the entire circumference. It becomes a sine wave voltage.

【0018】いずれの場合も、位置検出の誤差の原因と
なるのは、出力巻線の誘導電圧波形に含まれる高調波成
分である。これは回転子の位置によって変化するが、回
転子の形状によって一定である。この誤差を予め求め、
補正データとして補正テーブルに記憶させておく。
In any case, the cause of the position detection error is a harmonic component contained in the induced voltage waveform of the output winding. This varies with the position of the rotor, but is constant with the shape of the rotor. Find this error in advance,
The correction data is stored in a correction table.

【0019】出力巻線からのアナログの位置検出信号
を、ディジタル変換し、このディジタル信号を補正テー
ブルの補正データによって補正し、正しい位置を示すデ
ィジタル信号を得る。
The analog position detection signal from the output winding is converted into a digital signal, and this digital signal is corrected by the correction data in the correction table to obtain a digital signal indicating a correct position.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】図1は本発明の位置検出装置の一
実施の形態例を示している。なお、図10に示した従来
の位置検出装置と同じ部分には同じ符号を付して説明す
る。
FIG. 1 shows an embodiment of a position detecting device according to the present invention. Note that the same parts as those of the conventional position detecting device shown in FIG.

【0021】図1を参照して、一実施の形態例における
位置検出装置は、電源20によって電源供給されるレゾ
ルバ30と、その出力をディジタル変換するR/D変換
器40を有し、更に、R/D変換器40による変換後の
出力信号を補正する補正処理回路50を有している。
Referring to FIG. 1, a position detecting device according to an embodiment has a resolver 30 supplied with power from a power supply 20 and an R / D converter 40 for converting the output of the resolver 30 into digital signals. A correction processing circuit 50 for correcting the output signal after the conversion by the R / D converter 40 is provided.

【0022】補正処理回路50は、補正データ(関数)
を有するリード・オンリー・メモリROM(以下「補正
テーブル」と呼ぶ)50Aと入力されるディジタル信号
を補正テーブル50Aの補正データにもとづいて補正す
る演算回路からなる補正処理回路50Bを有している。
なお、補正処理回路50Bは、マイクロコンピュータあ
るいはパーソナルコンピュータで実現できる。
The correction processing circuit 50 stores correction data (function)
And a correction processing circuit 50B comprising an arithmetic circuit for correcting a digital signal input thereto based on the correction data of the correction table 50A.
Note that the correction processing circuit 50B can be realized by a microcomputer or a personal computer.

【0023】R/D変換器40の出力信号は、前述した
通り、通常、誤差成分Δε及びΔαを含み、θ+Δε+
Δαのディジタル信号である。
As described above, the output signal of the R / D converter 40 usually includes error components Δε and Δα, and θ + Δε +
Δα is a digital signal.

【0024】誤差成分Δεは、回転子10の形状誤差に
起因しており、一定の誤差成分であり、補正テーブル5
0Aにその補正データが記憶されている。
The error component Δε is caused by a shape error of the rotor 10 and is a fixed error component.
The correction data is stored in 0A.

【0025】一方、誤差成分Δαはリゾルバ30の製造
上の問題によって発生する誤差であるので、これは極め
て微小な成分として精度上問題にならない。従って、誤
差成分Δαはほぼ0と見なすことができるので、ここで
は無視するものとする。
On the other hand, since the error component Δα is an error generated due to a problem in manufacturing the resolver 30, it is not a problem in accuracy as a very small component. Accordingly, the error component Δα can be regarded as substantially zero, and is ignored here.

【0026】この位置検出装置では、補正テーブル50
Aに補正データとして関数表を予め作っておき、R/D
変換器40の後に,この補正テーブル50Aを有する補
正処理回路50をおくことにより、誤差成分Δεを補正
して、最終的な出力信号を理想的なデジタル出力に限り
なく近づけるものである。
In this position detecting device, the correction table 50
A function table is created in advance as correction data in A, and R / D
By providing a correction processing circuit 50 having this correction table 50A after the converter 40, the error component Δε is corrected, and the final output signal is made as close as possible to an ideal digital output.

【0027】次に、図2から図7までを参照して、レゾ
ルバ30の具体的構造について説明する。
Next, a specific structure of the resolver 30 will be described with reference to FIGS.

【0028】図2は鉄心である回転子10及び固定子1
1を示している。固定子11には、その内周全体に等間
隔にスロット11aが形成され(図2にはスロット11
aの一部のみが示されている)、このスロット11aに
は、後述する極対数p1 の励磁巻線と極対数p2 の出力
巻線が納められている。回転子10には、その外周にN
個の突極10aが形成され、上記の極対数p1 ,p2
突極(回転子突極)10aの個数Nとの間には、 p1 +p2 =N …(1) または p1 −p2 =±N …(2) のいずれかの関係が満足されるように選ばれている。
FIG. 2 shows a rotor 10 and a stator 1 which are iron cores.
1 is shown. In the stator 11, slots 11a are formed at equal intervals on the entire inner circumference thereof.
only a portion of a is shown), this slot 11a, the output winding of the excitation winding and pole pairs p 2 of pole pairs p 1 to be described later is housed. The rotor 10 has N
The number of salient poles 10a is formed, and between the number of pole pairs p 1 and p 2 and the number N of salient poles (rotor salient poles) 10a, p 1 + p 2 = N (1) or p 1 −p 2 = ± N (2)

【0029】この場合、励磁巻線を単相とし、出力巻線
を2相又は3相とすれば、出力巻線には回転子の全円周
の1/Nの動きを1周期として正弦波形で振幅変化をす
る2相又は3相電圧が得られる。
In this case, assuming that the excitation winding has a single phase and the output winding has two or three phases, the output winding has a sinusoidal waveform with 1 / N movement of the entire circumference of the rotor as one cycle. To obtain a two-phase or three-phase voltage whose amplitude changes.

【0030】なお、図2において、θ1 は固定子11に
設定された座標であり、θ2 は回転子10の位置を表す
空間角である。また、図2において、θ1 は一つの極の
励磁巻線を構成するコイル全体の中央を原点として、固
定子内周の任意の点を空間角で示す座標であり、θ2
t=0の瞬間にθ1 の原点に最も近い位置にある回転子
突極の中央を原点として回転子に固定された座標であっ
て空間角で表せる。
[0030] Incidentally, in FIG. 2, theta 1 is a coordinates set on the stator 11, .theta.2 is the spatial angle representing the position of the rotor 10. Further, in FIG. 2, as the origin the center of the entire coil theta 1 is constituting the excitation winding of one pole, the coordinates indicated by the spatial angle of any point circumferential inside the stator, .theta.2 is the t = 0 instant a coordinates fixed to the rotor a central rotor salient pole as the origin in the position closest to the theta 1 origin expressed by spatial angle.

【0031】また、励磁巻線を2相とし、出力巻線を単
相とすれば、回転子10が全円周の1/N動く時に位相
が2π変化する正弦波電圧が得られる。これらの電圧が
回転角度位置を示す出力信号となる。
If the excitation winding has two phases and the output winding has a single phase, a sine wave voltage whose phase changes by 2π when the rotor 10 moves 1 / N of the entire circumference can be obtained. These voltages become output signals indicating the rotational angle position.

【0032】しかし、出力巻線の誘導電圧が完全な正弦
波でなく、高調波成分が含まれるときには、それが誤差
の原因になるので、高調波成分も最小にすることが必要
である。このため第3高調波を零にする巻線を使用する
ことも一つの方法である。出力巻線が3相の場合には端
子電圧には3の整数倍の高調波成分は誘導されない。単
相又は2相巻線の場合でも、3相巻線の二つの相の巻線
を図3に示すように、U相巻線12とV相巻線13とに
よって接続して一つの相の巻線として用いれば、3相巻
線の場合と同様に3の整数倍の高調波成分は誘導されな
い。また、この巻線を励磁巻線に用いれば、励磁電流に
よる起磁力にも3の整数倍の高調波は含まれない。
However, when the induced voltage of the output winding is not a perfect sine wave but contains a harmonic component, which causes an error, it is necessary to minimize the harmonic component. For this reason, one method is to use a winding that makes the third harmonic zero. When the output winding has three phases, no harmonic component of an integral multiple of three is induced in the terminal voltage. Even in the case of a single-phase or two-phase winding, two-phase windings of a three-phase winding are connected by a U-phase winding 12 and a V-phase winding 13 as shown in FIG. If used as a winding, no harmonic component that is an integral multiple of 3 is induced, as in the case of a three-phase winding. Also, if this winding is used as the exciting winding, the magnetomotive force generated by the exciting current does not include harmonics that are integral multiples of three.

【0033】他方、本発明者の一人は、回転子10の突
極10aの形状が出力巻線の誘導電圧の高調波成分に大
きな影響を与えることに鑑み、この高調波成分を最小に
する突極10aの形状として次に示す(3)式とすれば
よいことを、前記特許において明らかにした。
On the other hand, one of the present inventors considers that the shape of the salient poles 10a of the rotor 10 has a large effect on the harmonic components of the induced voltage of the output winding, and thus minimizes the salient pole components. It has been clarified in the patent that the shape of the pole 10a may be expressed by the following equation (3).

【0034】 Rθ2 =R1 −kδ1 /{1+(k−1)cos(Nθ2 )} …(3) 図4は、N=4の場合の突極10aの形状の例を示し、
特に、有害な高調波成分を低減する突極10aの例を示
している。
R θ2 = R 1 −kδ 1 / {1+ (k−1) cos (Nθ 2 )} (3) FIG. 4 shows an example of the shape of the salient pole 10a when N = 4.
Particularly, an example of the salient pole 10a for reducing harmful harmonic components is shown.

【0035】ここで、Rθ2 は空間角θ2 の位置におけ
る回転子鉄心の外周と中心との距離、R1 は固定子鉄心
の内周の半径、δ1 は最小ギャップ長である。したがっ
てδ1 の寸法およびkの値を決めれば、回転子10の外
周形状、すなわち突極10a形状を確定することができ
る。
Here, R θ2 is the distance between the outer circumference and the center of the rotor core at the space angle θ 2 , R 1 is the radius of the inner circumference of the stator core, and δ 1 is the minimum gap length. Therefore, determined the value of the dimensions and k in [delta] 1, the outer peripheral shape of the rotor 10, that is, to determine the salient poles 10a shape.

【0036】ところで、(3)式に示す形状は磁束線が
半径方向に通るという仮定のもとに展開されているの
で、上記(3)式で得られた回転子形状で得られる磁束
密度において高調波成分を含む場合がある。ここでは、
特に精度が問題となるN=1の場合について説明する。
Incidentally, since the shape shown in the expression (3) is developed under the assumption that the magnetic flux lines pass in the radial direction, the magnetic flux density obtained by the rotor shape obtained by the expression (3) is It may contain harmonic components. here,
In particular, a case where N = 1 where accuracy is a problem will be described.

【0037】今、図5に示した固定子11のモデルを例
として説明する。固定子11のスロット数をZ1 =12
とし、巻線の配置は、図6及び図7に示すように、出力
巻線11c,11dは2極の2相巻線、励磁巻線11b
は4極の単相巻線である。励磁巻線11bは、上に述べ
たように3の整数倍の高調波成分は生じない巻線とす
る。
Now, the model of the stator 11 shown in FIG. 5 will be described as an example. The number of slots of the stator 11 is Z 1 = 12
As shown in FIGS. 6 and 7, the output windings 11c and 11d are two-phase two-phase windings and the exciting windings 11b.
Is a 4-pole single-phase winding. As described above, the exciting winding 11b is a winding that does not generate a harmonic component that is an integral multiple of three.

【0038】この構造において、励磁巻線11bに角周
波数ωの電流を流したときに、出力巻線11c及び11
dに誘導される電圧は、数1の(4)式、及び数2の
(5)式となる。
In this structure, when a current having an angular frequency ω flows through the exciting winding 11b, the output windings 11c and 11c
The voltage induced in d is given by equation (4) of equation (1) and equation (5) of equation (2).

【0039】[0039]

【数1】 (Equation 1)

【数2】 (Equation 2)

【0040】このことは、特許第2698013号公報
に記載されている。ここで、θはエアギャップ長が最小
の位置を示すθ1 の座標である。また、γは回転子10
の形状によるギャップパーミアンスの脈動の次数を表
す。この場合、実際に位置検出に使用する有効な成分は
γ=−1に対応する成分であり、γの絶対値が2以上の
成分は回転子形状によって生じるものであるので、この
成分を最小にするために上記(3)式で示す形状とする
ことによってこれを最小にすることが考えられている
が、この形状でも多少の成分が残り誤差の原因となる。
This is described in Japanese Patent No. 2698013. Here, θ is the coordinate of θ 1 indicating the position where the air gap length is minimum. Γ is the rotor 10
Represents the order of the pulsation of the gap permeance due to the shape of. In this case, an effective component actually used for position detection is a component corresponding to γ = −1, and a component having an absolute value of γ of 2 or more is caused by the rotor shape. In order to achieve this, it is considered to minimize this by using the shape shown in the above formula (3), but even with this shape, some components remain and cause errors.

【0041】例えば図5に示したモデル例の鉄心形状
で、δ1 =0.4[mm]、k=1.6に対応する場合
の回転子10の形状によって生ずる誤差は図8に示すよ
うになる。これは回転子10の形状が同一であれば、ほ
ぼ同一となることは検証されている。
For example, in the iron core shape of the model example shown in FIG. 5, when δ 1 = 0.4 [mm] and k = 1.6, an error caused by the shape of the rotor 10 is as shown in FIG. become. It has been verified that this is almost the same if the rotor 10 has the same shape.

【0042】従って、R/D変換器40の出力を、補正
処理回路50Bにて、この誤差分Δε(θ)だけ修正す
ることによって正しい回転角度θを得ることができる。
Accordingly, the correct rotation angle θ can be obtained by correcting the output of the R / D converter 40 by the error Δε (θ) in the correction processing circuit 50B.

【0043】レゾルバに高精度エンコーダを直結して使
用した精密測定により角度θを、R/D変換器40の出
力E(θ)とにより、Δε(θ)=E(θ)−θを求
め、出力E(θ)とΔε(θ)の補正表を補正テーブル
50Aを作る。
The angle θ is obtained by precision measurement using a high precision encoder directly connected to the resolver, and Δε (θ) = E (θ) −θ is obtained from the output E (θ) of the R / D converter 40. A correction table for the output E (θ) and Δε (θ) is created as a correction table 50A.

【0044】[0044]

【発明の効果】以上説明したように本発明の位置検出装
置によれば、R/D変換器の後に、予め用意した補正テ
ーブルを有する補正回路を置くことにより、回転子の形
状によって生ずる誤差を補正することによって、最終的
な出力信号を理想的なデジタル出力に限りなく近づけ、
正しい位置検出が容易に可能となる。
As described above, according to the position detecting device of the present invention, by providing a correction circuit having a correction table prepared in advance after the R / D converter, errors caused by the shape of the rotor can be reduced. By compensating, the final output signal will be as close as possible to the ideal digital output,
Correct position detection can be easily performed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の位置検出装置の一実施の形態例におけ
るシステムを示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a system in an embodiment of a position detecting device according to the present invention.

【図2】本発明の位置検出装置の原理を説明するための
鉄心断面図である。
FIG. 2 is a sectional view of an iron core for explaining the principle of the position detecting device of the present invention.

【図3】本発明の位置検出装置の巻線構成の一例を示し
た説明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing an example of a winding configuration of the position detection device of the present invention.

【図4】本発明で有害な高調波成分を低減する突極の形
状の一例を示す回転子の断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view of a rotor showing an example of the shape of a salient pole for reducing harmful harmonic components in the present invention.

【図5】本発明の位置検出装置においてN=1の場合の
一実施の形態例を示した説明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing an embodiment of the position detection device of the present invention when N = 1.

【図6】本発明の位置検出装置においてN=1の場合の
スロット内の巻線配置の一例を示した固定子鉄心の展開
図である。
FIG. 6 is a development view of a stator core showing an example of a winding arrangement in a slot when N = 1 in the position detection device of the present invention.

【図7】本発明の位置検出装置においてN=1の場合の
巻線の形状及び配置の一例を示した説明図である。
FIG. 7 is an explanatory diagram showing an example of the shape and arrangement of windings when N = 1 in the position detecting device of the present invention.

【図8】本発明の回転子の形状によって生ずる出力の誤
差成分と回転角度との関係を示したグラフである。
FIG. 8 is a graph showing a relationship between an error component of an output caused by a shape of a rotor of the present invention and a rotation angle.

【図9】従来の位置検出装置におけるレゾルバの出力電
圧と回転角度との関係を示すグラフである。
FIG. 9 is a graph showing a relationship between an output voltage of a resolver and a rotation angle in a conventional position detection device.

【図10】従来の位置検出装置におけるディジタル処理
システムを示すブロック図である。
FIG. 10 is a block diagram showing a digital processing system in a conventional position detecting device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 回転子 10a 突極 11 固定子 11a スロット 11b 励磁巻線 11c,11d 出力巻線 12 U相巻線 13 V相巻線 20 電源 30 レゾルバ 40 R/D変換器 50 補正回路 50A 補正テーブル 50B 補正処理回路 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Rotor 10a Salient pole 11 Stator 11a Slot 11b Excitation winding 11c, 11d Output winding 12 U-phase winding 13 V-phase winding 20 Power supply 30 Resolver 40 R / D converter 50 Correction circuit 50A Correction table 50B Correction processing circuit

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2F063 AA35 BA21 BA22 BA24 BC04 BD16 CA40 CB20 CC01 DA01 DA24 DB07 EA20 GA22 LA20 LA23 LA29 2F077 AA20 FF34 PP26 TT06 TT38 TT66 VV01  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 2F063 AA35 BA21 BA22 BA24 BC04 BD16 CA40 CB20 CC01 DA01 DA24 DB07 EA20 GA22 LA20 LA23 LA29 2F077 AA20 FF34 PP26 TT06 TT38 TT66 VV01

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 極対数の異なる励磁巻線と出力巻線とが
鉄心に設けたスロットに納められた固定子と、前記励磁
巻線と前記出力巻線との極対数の和または差に等しい整
数N個の突極の鉄心のみで巻線を有しない回転子とから
なり、前記励磁巻線が単相のとき前記出力巻線は2相又
は3相であり、前記励磁巻線が2相のとき前記出力巻線
は単相であり、前記回転子の回転角度位置を表す出力信
号を前記出力巻線から得る位置検出装置において、 前記出力信号をデジタル信号に変換する変換手段と、該
デジタル信号を受け、前記回転子の形状によって生ずる
位置の誤差を補正して、補正したデジタル位置信号を出
力する補正手段とを有していることを特徴とする位置検
出装置。
1. A stator in which exciting windings and output windings having different numbers of pole pairs are accommodated in slots provided in an iron core, and equal to the sum or difference of the number of pole pairs between the exciting windings and the output windings. A rotor having only an integral number of N salient poles and no winding, wherein the output winding is two-phase or three-phase when the excitation winding is single-phase, and the excitation winding is two-phase. When the output winding is a single phase, in a position detection device that obtains an output signal representing the rotational angle position of the rotor from the output winding, a conversion unit that converts the output signal into a digital signal; A position detecting device for receiving a signal, correcting a position error caused by the shape of the rotor, and outputting a corrected digital position signal.
【請求項2】 極対数の異なる励磁巻線と出力巻線とが
鉄心に設けたスロットに納められた固定子と、前記励磁
巻線と前記出力巻線の極対数の和または差に等しい整数
N個の突極の鉄心のみで巻線を有しない回転子とからな
り、該回転子の前記突極の中央を原点として、回転子円
周の位置を表わす空間角をθ2 とするとき、前記突極の
中央の最小エアギャップ長をδ1 とし、kが1と2との
間の値をとるとき、前記θ2 の位置におけるエアギャッ
プ長が、kδ1 /{1+(k−1)cos(Nθ2 )}とな
る回転子を有し、前記励磁巻線が単相のとき前記出力巻
線は2相又は3相であり、前記励磁巻線が2相のとき前
記出力巻線は単相であり、前記回転子の回転角度位置を
表す出力信号を前記出力巻線から得る位置検出装置にお
いて、 前記出力信号をデジタル信号に変換する変換手段と、該
デジタル信号を受け、前記回転子の形状によって生ずる
位置の誤差を補正して、補正したデジタル位置信号を出
力する補正手段とを有していることを特徴とする位置検
出装置。
2. A stator in which excitation windings and output windings having different numbers of pole pairs are accommodated in slots provided in an iron core, and an integer equal to the sum or difference of the number of pole pairs between the excitation windings and the output windings. When the rotor is composed of a rotor having no windings with only N cores of salient poles and the center of the salient poles of the rotor as an origin, and a spatial angle representing the position of the rotor circumference as θ 2 , When the minimum air gap length at the center of the salient pole is δ 1 and k takes a value between 1 and 2, the air gap length at the position of θ 2 is k δ 1 / {1+ (k−1). cos (Nθ 2 )}, wherein the output winding is two-phase or three-phase when the excitation winding is single-phase, and the output winding is two-phase or three-phase when the excitation winding is two-phase. A position detection device that is single-phase and obtains an output signal representing the rotational angle position of the rotor from the output winding, And a correction unit that receives the digital signal, corrects a position error caused by the shape of the rotor, and outputs a corrected digital position signal. Position detection device.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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