CN102980594B - 可变磁阻型分解器及旋转角检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明的可变磁阻型分解器具有两个励磁线圈和两个检测线圈。两个励磁线圈以相互不同的频率被励磁。在设齿数、齿号为n、i(i＝1，2，…，n)时，对各齿的两个励磁线圈的匝数N_x1i、N_x2i及所述两个检测线圈的匝数N_s1i、N_s2i为N_x1i＝N_xmax·r_x1·cos(m_x1Ψ_i+θ_x1)、N_x2i＝N_xmax·r_x2·cos(m_x2Ψ_i+θ_x2)、N_s1i＝N_smax·{r_s1·cos(m_s1Ψ_i+θ_s1)+r_s2·cos(m_s2Ψ_i+θ_s2)}、N_s2i＝N_smax·{r_s1·sin(m_s1Ψ_i+θ_s1)+r_s2·sin(m_s2Ψ_i+θ_s2)}。N_xmax、N_smax是励磁线圈、检测线圈的最大匝数，m_x1和m_x2、θ_x1和θ_x2、r_x1和r_x2是两个励磁线圈的极对数、相位、系数。m_s1和m_s2、θ_s1和θ_s2、r_s1和r_s2是两个检测线圈的极对数、相位、系数，ψ_i是齿角度。设定m_x1、m_x2、m_s1、m_s2、以及转子的极对数m_r，以使它们有规定的关系。

Description

可变磁阻型分解器及旋转角检测装置

技术领域

本发明涉及可变磁阻型分解器(variable reluctance resolver)，特别涉及具有冗余性的可变磁阻型分解器及使用该分解器的旋转角检测装置。

背景技术

例如，在汽车的驱动系统的电机控制系统所使用的分解器中被要求冗余性。图1作为这种分解器的以往例，表示在日本专利第4157930号公报(专利公开2000-18968号公报)所记载的结构，在图1中，11表示定子，12表示第1冗余系分解器线圈，13表示第2冗余系分解器线圈，14表示转子。

在本例子中，一个定子11上每90°分开设置第1冗余系分解器线圈12和第2冗余系分解器线圈13，第1冗余系分解器线圈12以一对方式配置在180°不同的对置位置上，第2冗余系分解器线圈13也以一对方式配置在180°不同的对置位置上。于是，在本例子中通过一个定子11上设置两系统的线圈，具有冗余性。

另一方面，图2表示在日本专利公开2008-216142号公报所记载的旋转角检测装置的结构，旋转角检测装置包括旋转角检测单元20、信号处理单元30、作为旋转角检测单元20和信号处理单元30之间的信号线的线束41～46。

旋转角检测单元20包括两个分解器21、22，通过将两个分解器21、22例如同轴地配置在同一旋转轴上而成为可以确保冗余性的旋转角检测单元。分解器21、22为可变磁阻型分解器，分解器21包括励磁线圈23和检测线圈24、25，分解器22包括励磁线圈26和检测线圈27、28，分别为单相励磁和双相输出。在本例子中形成两个分解器21、22的正弦相(sin phase)的检测线圈24和检测线圈27被串联地连接，形成余弦相(cos phase)的检测线圈25和检测线圈28也被串联地连接。

信号处理单元30包括：分别通过线束41、46连接到励磁线圈23、26的交流电源31、32；将分解器21、22的检测信号通过线束42～45进行检波的检波电路33；以及被输入检波电路33的输出信号的R/D变换器34、35。交流电源31、32对励磁线圈23、26供给相互不同频率的励磁信号。

在分解器21的检测线圈24、25中感应第1频率的检测信号，在分解器22的检测线圈27、28中感应第2频率的检测信号。由于检测线圈24和检测线圈27被串联连接，所以对检测线圈24中感应的第1频率的正弦相的检测信号和检测线圈27中感应的第2频率的正弦相的检测信号多路复用所得的第1多路复用信号被输入到检波电路33。此外，对检测线圈25中感应的第1频率的余弦相的检测信号和检测线圈28中感应的第2频率的余弦相的检测信号多路复用所得的第2多路复用信号被输入到检波电路33。

检波电路33将这些输入的第1多路复用信号和第2多路复用信号分别分离为第1频率的检测信号和第2频率的检测信号。在R/D变换器34、35中输入由检波电路33分离出的信号。R/D变换器34基于第1频率的正弦相的输出信号和余弦相的输出信号，计算由分解器21检测的旋转角θ₁，同样地R/D变换器35基于第2频率的正弦相的输出信号和余弦相的输出信号，计算由分解器22检测的旋转角θ₂。在分解器21、22相邻配置在同一旋转轴上的情况下，这些旋转角θ₁、θ₂为相等的角，可以确保冗余性。

可是，在图1所示的分解器中，第1冗余系分解器线圈12和第2冗余系分解器线圈13是独立的线圈，因此例如在为单相励磁和双相输出的分解器的情况下，在第1冗余系分解器线圈12和第2冗余系分解器线圈13中分别需要励磁线圈和两个检测线圈，所以对分解器的布线数合计为12条，因而有布线烦杂的问题。

另一方面，在图2所示的结构中，通过将两个分解器21、22配置在同一旋转轴上而可以确保冗余性，通过改变两个分解器21、22的励磁信号的频率而可进行检测信号的多路复用，可以抑制布线数(线束数)的增加。

但是，在该图2所示的结构中，需要两个分解器21、22，而且仅在一方的分解器的励磁线圈中发生了断线等异常的情况下，尽管冗余性被确保，但在检测线圈的即使任何一个中发生了断线等异常的情况下，成为不能检测旋转角，冗余性受到损害的情况。

发明内容

本发明的目的在于提供可变磁阻型分解器，以两个励磁线圈和两个检测线圈的合计四个线圈而可以具有冗余性，因而可以使以往例如需要12条的布线数为8条，可以使相应该部分的组装简单而实现成本降低，而且本发明提供包括该分解器的可变磁阻型。

根据本发明，在具有两个励磁线圈和两个检测线圈的可变磁阻型分解器中，两个励磁线圈是以相互不同的频率被励磁的线圈，在设齿数为n、齿号为i，其中i＝1，2，...，n时，对定子的各齿的两个励磁线圈的匝数N_x1i、N_x2i及所述两个检测线圈的匝数N_s1i、N_s2i为

N_x1i＝N_xmax·r_x1·cos(m_x1Ψ_i+θ_x1)

N_x2i＝N_xmax·r_x2·cos(m_x2Ψ_i+θ_x2)

N_s1i＝N_smax·{r_s1·cos(m_s1Ψ_i+θ_s1)+r_s2·cos(m_s2Ψ_i+θ_s2)}

N_s2i＝N_smax·{r_s1·sin(m_s1Ψ_i+θ_s1)+r_s2·sin(m_s2Ψ_i+θ_s2)}

其中，N_xmax：励磁线圈的最大匝数   N_smax：检测线圈的最大匝数

m_x1、m_x2：励磁线圈极对数          m_s1、m_s2：检测线圈极对数

θ_x1、θ_x2：励磁线圈的相位       θ_s1、θ_s2：检测线圈的相位

r_x1、r_x2：励磁线圈的系数          r_s1、r_s2：检测线圈的系数

ψ_i：齿角度

，并进行设定，以使m_x1、m_x2、m_s1、m_s2及转子的极对数m_r满足m_x1±m_s1＝±m_r或m_x1±m_s2＝±m_r的共计8条件中的一个条件，而且满足m_x2±m_s1＝±m_r或m_x2±m_s2＝±m_r的共计8条件中的一个条件。

根据本发明，旋转角检测装置包括：上述的可变磁阻型分解器；对分解器的两个励磁线圈分别供给励磁信号的第1励磁电路及第2励磁电路；将分解器的两个检测线圈的输出信号以第1励磁电路的励磁信号频率进行同步检波来进行角度运算的第1R/D变换器；将两个检测线圈的输出信号以第2励磁电路的励磁信号频率进行同步检波来进行角度运算的第2R/D变换器；将两个检测线圈一方的输出信号分离为第1励磁电路及第2励磁电路的各励磁信号频率成分的第1信号分离器；将两个检测线圈另一方的输出信号分离为各励磁信号频率成分的第2信号分离器；使用由第1信号分离器分离出的成分进行角度运算的第3R/D变换器；以及使用由第2信号分离器分离出的成分进行角度运算的第4R/D变换器。

根据本发明，可以用四个线圈构成具有冗余性的分解器。由此，可以将以往例如需要12条的布线数减少到8条，可以使相应该部分的组装简单，还可以降低线圈的绕线时间，因而可以实现成本降低。

而且，如图1所示的以往例那样，在规定的角度区域中卷绕线圈的情况下，在未卷绕线圈的方向上发生定子或转子的轴偏移时，输出信号下降，角度精度恶化。在本发明中，由于整个周边卷绕线圈，所以可以降低对定子的轴偏移或转子的轴偏移的影响，可以获得良好的角度精度。

此外，根据本发明的旋转角检测装置，即使分解器的任一线圈发生了故障，也可以良好地检测分解器角度。

附图说明

图1表示具有冗余性的分解器的以往结构例子的图。

图2表示旋转角检测装置的以往结构例子的图。

图3表示极对数的设定条件和由此获得的输出信号之间关系的表。

图4表示本发明的旋转角检测装置的一实施例的结构的方框图。

图5A表示一例检测A线圈的输出信号和其励磁频率(ω₁、ω₂)成分的曲线图。

图5B表示一例检测B线圈的输出信号和其励磁频率(ω₁、ω₂)成分的曲线图。

图6表示分解器的结构概要的图。

图7表示一例励磁A、B线圈及检测A、B线圈的对各齿的匝数的表。

图8表示本发明的旋转角检测装置的另一实施例的结构的方框图。

具体实施方式

首先，最先说明以往的可变磁阻型分解器的原理。

在分解器的定子的各齿上卷绕励磁线圈和检测线圈。例如，在单相励磁和双相输出(余弦输出及正弦输出)的分解器的情况下，励磁线圈和各检测线圈(余弦线圈及正弦线圈)的匝数一般如下表示。

励磁线圈匝数N_xi＝N_xmax·cos(m_xΨ_i)

检测线圈匝数N_cosi＝N_smax·cos(m_sΨ_i+θ_s)          余弦线圈

N_sini＝N_smax·sin(m_sΨ_i+θ_s)                      正弦线圈

其中，i＝1，2，…，n(n：齿数)

N_xmax：励磁线圈的最大匝数              N_smax：检测线圈的最大匝数

m_x：励磁线圈极对数                     m：检测线圈极对数

ψ_i：齿角度                            θ_s：检测线圈的相位

转子的调制度(转子形状)如下表示。

转子调制度S_r＝(1/R₀)·{1+αcos(m_r(θ+Ψ_i))}

其中，R₀：气隙(gap)磁阻平均值          α：气隙变化率

m_r：转子极对数(＝轴倍角)               θ：转子旋转角

这里，若励磁信号设为sin(ω₁t)，则各齿的余弦线圈及正弦线圈的输出信号V_cosi、V_sini如下所示。

V_cos i＝N_xi·N_cos i·S_r·sin(ω₁t)

V_sin i＝N_xi·N_sin i·S_r·sin(ω₁t)

分解器的输出信号V_cos、V_sin为各齿的线圈输出信号之和，所以如下所示。

V_cos＝∑_i{N_xi·N_cos i·S_r·sin(ω₁t)}

V_sin＝∑_i{N_xi·N_sin i·S_r·sin(ω₁t)}

例如，对余弦输出信号V_cos，计算上式时，为

V_cos＝∑_i[N_xmax cos(m_xΨ_i)·N_smax cos(m_sΨ_i+θ_s)·(1/R₀)·{1+αcos(m_r(θ+Ψ_i))}·sin(ω₁t)]

＝∑_i[N_xmax·N_smax·(1/R₀)·{cos(m_xΨ_i)·cos(m_sΨ_i+θ_s)+αcos(m_xΨ_i)·cos(m_sΨ_i+θ_s)·cos(m_r(θ+Ψ_i))}·sin(ω₁t)]

＝∑_i[(1/2)·N_xmax·N_smax·(1/R₀)·{cos((m_x+m_s)Ψ_i+θ_s)+cos((m_x-m_s)Ψ_i-θ_s)}·sin(ω₁t)

+(1/2)·N_xmax·N_smax·(1/R₀)·α·{cos((m_x-m_s-m_r)Ψ_i-m_rθ-θ_s)

+cos((m_x+m_s-m_r)Ψ_i-m_rθ+θ_s)+cos((m_x-m_s+m_r)Ψ_i+m_rθ-θ_s)

+cos((m_x+m_s+m_r)Ψ_i+m_rθ+θ_s)}·sin(ω₁t)]         ...(1)

。由于ψ_i等间隔遍布360°地分布，所以以i积分时，含有ψ_i的余弦为零。通常，为了具有分解器功能，|m_x|≠|m_s|，所以式(1)中的[]内的前项为零，V_cos可以表示为

V_cos∝∑_i{cos((m_x-m_s-m_r)Ψ_i-m_rθ-θ_s)

+cos((m_x+m_s-m_r)Ψ_i-m_rθ+θ_s)

+cos((m_x-m_s+m_r)Ψ_i+m_rθ-θ_s)

+cos((m_x+m_s+m_r)Ψ_i+m_rθ+θ_s)}

·sin(ω₁t)               ...(2)

。同样地，V_sin可以表示为

V_sin∝∑_i{-sin((m_x-m_s-m_r)Ψ_i-m_rθ-θ_s)

+sin((m_x+m_s-m_r)Ψ_i-m_rθ+θ_s)

-sin((m_x-m_s+m_r)Ψ_i+m_rθ-θ_s)

+sin((m_x+m_s+m_r)Ψ_i+m_rθ+θ_s)}

·sin(ω₁t)               ...(3)

。含有ψ_i的正弦、余弦如上述那样，以i积分时为0。因此，若如m_x-m_s-m_r＝0那样设定各参数，则式(2)及式(3)各自仅剩余{}内的第1项，如下所示。

余弦线圈输出信号     V_cos∝cos(m_rθ+θ_s)·sin(ω₁t)

正弦线圈输出信号     V_sin∝sin(m_rθ+θ_s)·sin(ω₁t)

另一方面，若如m_x+m_s-m_r＝0那样设定各参数，则仅剩余{}内的第2项，如下所示。

余弦线圈输出信号     V_cos∝cos(m_rθ-θ_s)·sin(ω₁t)

正弦线圈输出信号     V_sin∝-sin(m_rθ-θ_s)·sin(ω₁t)

此外，若如m_x-m_s+m_r＝0那样设定各参数，则仅剩余{}内的第3项，如下所示。

余弦线圈输出信号     V_cos∝cos(m_rθ-θ_s)·sin(ω₁t)

正弦线圈输出信号     V_sin∝-sin(m_rθ-θ_s)·sin(ω₁t)

而且，若如m_x+m_s+m_r＝0那样设定各参数，则仅剩余{}内的第4项，如下所示。

余弦线圈输出信号     V_cos∝cos(m_rθ+θ_s)·sin(ω₁t)

正弦线圈输出信号     V_sin∝sin(m_rθ+θ_s)·sin(ω₁t)

以上是以往的可变磁阻型分解器的原理，可以从余弦线圈输出信号和正弦线圈输出信号来计算分解器角度。

相对于此，本发明中，分解器中具有两个励磁线圈、两个检测线圈，对两个励磁线圈供给不同频率的励磁信号。由两个检测线圈获得的检测信号具有两个频率成分，所以将其用信号分离机进行分离，由R/D变换器计算角度。

通过这样地构成，即使在励磁线圈、检测线圈中有故障，也可以算出正常的角度，所以具有冗余性。

接着，说明本发明的可变磁阻型分解器的绕线方法。在本发明中使用两个励磁线圈和两个检测线圈的合计四个线圈来实现冗余性。励磁线圈和检测线圈的匝数如下所示。

励磁线圈匝数N_x1i＝N_xmax·r_x1·cos(m_x1Ψ_i+θ_x1)…   励磁A线圈

N_x2i＝N_xmax·r_x2·cos(m_x2Ψ_i+θ_x2)            …   励磁B线圈

检测线圈匝数N_s1i＝N_smax·{r_s1·cos(m_s1Ψ_i+θ_s1)

+r_s2·cos(m_s2Ψ_i+θ_s2)}                       …   检测A线圈

N_s2i＝N_smax·{r_s1·sin(m_s1Ψ_i+θ_s1)

+r_s2·sin(m_s2Ψ_i+θ_s2)}                       …   检测B线圈

其中，m_x1、m_x2：励磁线圈极对数  m_s1、m_s2：检测线圈极对数

θ_x1、θ_x2：励磁线圈的相位  θ_s1、θ_x2：检测线圈的相位

 r_x1、r_x2：励磁线圈的系数  r_s1、r_s2：检测线圈的系数

将对励磁A线圈及励磁B线圈供给的励磁信号分别设为sin(ω₁t)、sin(ω₂t)。ω₁、ω₂是励磁信号频率，ω₁≠ω₂。此时的分解器的输出信号、即检测A线圈的输出信号V_s1及检测B线圈的输出信号V_s2，通过与上述分解器的原理说明中的计算同样地计算，如下所示。

V_s1∝∑_i{cos((m_x1-m_s1-m_r)Ψ_i-m_rθ+θ_x1-θ_s1)

+cos((m_x1-m_s1+m_r)Ψ_i+m_rθ+θ_x1-θ_s1)

+cos((m_x1+m_s1-m_r)Ψ_i-m_rθ+θ_x1+θ_s1)+cos((m_x1+m_s1+m_r)Ψ_i+m_rθ+θ_x1+θ_s1)

+cos((m_x1-m_s2-m_r)Ψ_i-m_rθ+θ_x1-θ_s2)+cos((m_x1-m_s2+m_r)Ψ_i+m_rθ+θ_x1-θ_s2)

+cos((m_x1+m_s2-m_r)Ψ_i-m_rθ+θ_x1+θ_s2)+cos((m_x1+m_s2+m_r)Ψ_i+m_rθ+θ_x1+θ_s2)}·

sin(ω₁t)

+∑_i{cos((m_x2-m_s1-m_r)Ψ_i-m_rθ+θ_x2-θ_s1)+cos((m_x2-m_s1+m_r)Ψ_i+m_rθ+θ_x2-θ_s1)

+cos((m_x2+m_s1-m_r)Ψ_i-m_rθ+θ_x2+θ_s1)+cos((m_x2+m_s1+m_r)Ψ_i+m_rθ+θ_x2+θ_s1)

+cos((m_x2-m_s2-m_r)Ψ_i-m_rθ+θ_x2-θ_s2)+cos((m_x2-m_s2+m_r)Ψ_i+m_rθ+θ_x2-θ_s2)

+cos((m_x2+m_s2-m_r)Ψ_i-m_rθ+θ_x2+θ_s2)+cos((m_x2+m_s2+m_r)Ψ_i+m_rθ+θ_x2+θ_s2)}·

sin(ω₂t)

V_s2∝∑_i{-sin((m_x1-m_s1-m_r)Ψ_i-m_rθ+θ_x1-θ_s1)

-sin((m_x1-m_s1+m_r)Ψ_i+m_rθ+θ_x1-θ_s1)

+sin((m_x1+m_s1-m_r)Ψ_i-m_rθ+θ_x1+θ_s1)+sin((m_x1+m_s1+m_r)Ψ_i+m_rθ+θ_x1+θ_s1)

-sin((m_x1-m_s2-m_r)Ψ_i-m_rθ+θ_x1-θ_s2)-sin((m_x1-m_s2+m_r)Ψ_i+m_rθ+θ_x1-θ_s2)

+sin((m_x1+m_s2-m_r)Ψ_i-m_rθ+θ_x1+θ_s2)+sin((m_x1+m_s2+m_r)Ψ_i+m_rθ+θ_x1+θ_s2)}·

sin(ω₁t)

+∑_i{-sin((m_x2-m_s1-m_r)Ψ_i-m_rθ+θ_x2-θ_s1)-sin((m_x2-m_s1+m_r)Ψ_i+m_rθ+θ_x2-θ_s1)

+sin((m_x2+m_s1-m_r)Ψ_i-m_rθ+θ_x2+θ_s1)+sin((m_x2+m_s1+m_r)Ψ_i+m_rθ+θ_x2+θ_s1)

-sin((m_x2-m_s2-m_r)Ψ_i-m_rθ+θ_x2-θ_s2)-sin((m_x2-m_s2+m_r)Ψ_i+m_rθ+θ_x2-θ_s2)

+sin((m_x2+m_s2-m_r)Ψ_i-m_rθ+θ_x2+θ_s2)+sin((m_x2+m_s2+m_r)Ψ_i+m_rθ+θ_x2+θ_s2)}·

sin(ω₂t)

这里，含有ψ_i的正弦、余弦如上述那样，以i积分时为0。因此，以规定的关系那样选择极对数m_x1、m_x2、m_s1、m_s2、m_r时，检测A线圈的输出信号V_s1及检测B线圈的输出信号V_s2如图3的表1所示。在表1中，将输出信号V_s1、V_s2分为ω₁成分和ω₂成分来表示。此外，极对数的规定的关系如表1所示那样，在ω₁成分中为(C1)～(C8)的8组，在ω₂成分中为(C11)～(C18)的8组。

例如，若在表1中从ω₁成分中选择(C1)m_x1-m_s1-m_r＝0，从ω₂成分中选择(C15)m_x2-m_s2-m_r＝0，设定各参数以满足这些(C1)及(C15)的算式，则检测A线圈的输出信号V_s1及检测B线圈的输出信号V_s2为下式。

检测A线圈输出信号V_s1＝k·cos(m_rθ-θ_x1+θ_s1)·sin(ω₁t)

+k·cos(m_rθ-θ_x2+θ_s2)·sin(ω₂t)

检测B线圈输出信号V_s2＝k·sin(m_rθ-θ_x1+θ_s1)·sin(ω₁t)

+k·sin(m_rθ-θ_x2+θ_s2)·sin(ω₂t)

而且，若θ₀＝-θ_x1+θ_s1，-θ_x2+θ_s2＝θ₀-90°，则

检测A线圈输出信号为V_s1＝k·cos(m_rθ+θ₀)·sin(ω₁t)

+k·sin(m_rθ+θ₀)·sin(ω₂t)...(4)

检测B线圈输出信号为V_s2＝k·sin(m_rθ+θ₀)·sin(ω₁t)

-k·cos(m_rθ+θ₀)·sin(ω₂t)...(5)

。这是本发明的分解器的输出信号，成为在一个线圈的输出信号中重叠了余弦成分和正弦成分的信号。再有，极对数的条件从ω₁成分的(C1)～(C8)中选择一个、从ω₂成分的(C11)～(C18)中选择一个来设定各参数即可，因而有8×8＝64组的组合。

接着，说明采用输出上述那样的输出信号的分解器的旋转角检测装置。

图4是表示本发明的旋转角检测装置的一实施例的功能结构的图，旋转角检测装置由分解器50、励磁电路61、62、R/D变换器71～74和信号分离器81、82构成。

分解器50省略了详细图示，仅示出两个励磁线圈(励磁A线圈、励磁B线圈)和两个检测线圈(检测A线圈、检测B线圈)。

励磁电路61对励磁A线圈51供给励磁信号sin(ω₁t)，励磁电路62对励磁B线圈52供给励磁信号sin(ω₂t)。

检测A线圈53的输出信号和检测B线圈54的输出信号被输入到R/D变换器71。R/D变换器71对于这些输出信号以励磁信号频率ω₁进行同步检波。检测A线圈53及检测B线圈54的输出信号设为以上述式(4)及式(5)表示的信号时，通过励磁信号频率ω₁下的同步检波，可以取出下述成分。

检测A线圈：k·cos(m_rθ+θ₀)

检测B线圈：k·sin(m_rθ+θ₀)

因此，可以算出分解器角度：m_rθ+θ₀。

检测A线圈53的输出信号和检测B线圈54的输出信号被输入到R/D变换器72。R/D变换器72对于这些输出信号以励磁信号频率ω₂进行同步检波。通过以励磁信号频率ω₂来同步检波式(4)及式(5)的输出信号，可以取出下述成分，可以算出分解器角度：m_rθ+θ₀。

检测A线圈：k·sin(m_rθ+θ₀)

检测B线圈：-k·cos(m_rθ+θ₀)

另一方面，检测A线圈53的输出信号和励磁信号频率ω₁、ω₂的信号被输入到信号分离器81。信号分离器81具有同步检波电路81a、81b，同步检波电路81a对于检测A线圈53的输出信号以励磁信号频率ω₁施加同步检波，同步检波电路81b对于检测A线圈53的输出信号以励磁信号频率ω₂施加同步检波。由此，可以从式(4)的输出信号中取出下述成分。

以ω₁同步检波：k·cos(m_rθ+θ₀)

以ω₂同步检波：k·sin(m_rθ+θ₀)

这些取出的成分被输入到R/D变换器73，R/D变换器73算出分解器角度：m_rθ+θ₀。

检测B线圈54的输出信号和励磁信号频率ω₁、ω₂的信号被输入到信号分离器82。信号分离器82具有同步检波电路82a、82b，同步检波电路82a对于检测B线圈54的输出信号以励磁信号频率ω₁施加同步检波，同步检波电路82b对于检测B线圈54的输出信号以励磁信号频率ω₂施加同步检波。由此，可以从式(5)的输出信号中取出下述成分。

以ω₁同步检波：k·sin(m_rθ+θ₀)

以ω₂同步检波：-k·cos(m_rθ+θ₀)

这些取出的成分被输入到R/D变换器74，R/D变换器74算出分解器角度：m_rθ+θ₀。

这样，在本例子中四个R/D变换器71～74都可以算出分解器角度，即可以通过四组的处理来检测分解器角度。这是因为分解器50包括励磁A线圈51、励磁B线圈52、检测A线圈53及检测B线圈54这样的四个线圈，它们的极对数和转子的极对数之间的关系如上述那样被设定为规定的关系。在分解器50中实质性地构成下述四个组合的分解器。

·励磁A线圈、检测A线圈、检测B线圈

·励磁B线圈、检测A线圈、检测B线圈

·励磁A线圈、励磁B线圈、检测A线圈

·励磁A线圈、励磁B线圈、检测B线圈

因此，四个线圈中，即使一个线圈发生故障(发生断线等异常)，通过其他的三个线圈的组合来保持作为分解器的功能。若进行详述，则如下那样。

·励磁A线圈发生了故障时

根据检测A线圈输出信号的ω₂成分和检测B线圈的ω₂成分来算出角度

·励磁B线圈发生了故障时

根据检测A线圈输出信号的ω₁成分和检测B线圈的ω₁成分来算出角度

·检测A线圈发生了故障时

根据检测B线圈输出信号的ω₁成分和ω₂成分来算出角度

·检测B线圈发生了故障时

根据检测A线圈输出信号的ω₁成分和ω₂成分来算出角度

接着，示出具体的数值例子进行说明。

例如为了在12齿的定子中构成轴倍角2的分解器，按以下那样的条件实施绕线。

m_x1＝6，m_x2＝3，m_s1＝4，m_s2＝1，m_r＝2

假设分解器的转数为30000rpm，励磁信号频率为ω₁＝10kHz、ω₂＝20kHz，检测A线圈输出信号V_s1及检测B线圈输出信号V_s2如图5A、图5B的上段所示。图5A、图5B的中段及下段分别是将输出信号V_s1、V_s2分为每个励磁频率(ω₁、ω₂)成分的频率成分。

图6是表示齿数16、轴倍角3的分解器的概要的图，在图6中，55表示定子，56表示齿，57表示转子。再有，省略了线圈的图示。

在16齿的定子中构成轴倍角3的分解器的情况下，按以下那样的条件实施绕线。

m_x1＝8，m_x2＝4，m_s1＝5，m_s2＝1，m_r＝3

而且，

N_xmax＝30，N_smax＝100，r_x1＝r_x2＝1，r_s1＝r_s2＝1。

在为上述那样的条件时，各齿的励磁A、B线圈的匝数N_x1i、N_x2i及检测A、B线圈的匝数N_s1i、N_s2i如图7的表2所示。再有，匝数的正、负表示卷绕方向，正表示CW，负表示CCW。

以上，说明了本发明的分解器及旋转角检测装置，但旋转角检测装置也可以为图8所示的结构。在图4所示的旋转角检测装置中，将检测A、B线圈53、54的输出信号分别分离为励磁信号频率成分的信号分离器81、82通过同步检波来分离为ω₁成分和ω₂成分，但在图8所示的旋转角检测装置中通过滤波器分离为ω₁成分和ω₂成分。在图8中信号分离器91、92分别具有滤波器91a、91b及92a、92b。再有，该情况下，由于励磁频率成分残留，所以在后级的R/D变换器73’、74’中需要同步检波。

Claims (2)

1.可变磁阻型分解器，其特征在于，

具有两个励磁线圈和两个检测线圈，

所述两个励磁线圈是以相互不同的频率被励磁的线圈，

在设齿数为n、齿号为i，其中i＝1，2，...，n时，对定子的各齿的所述两个励磁线圈的匝数N_x1i、N_x2i及所述两个检测线圈的匝数N_s1i、N_s2i为

N_x1i＝N_xmax·r_x1·cos(m_x1Ψ_i+θ_x1)

N_x2i＝N_xmax·r_x2·cos(m_x2Ψ_i+θ_x2)

N_s1i＝N_smax·{r_s1·cos(m_s1Ψ_i+θ_s1)+r_s2·cos(m_s2Ψ_i+θ_s2)}

N_s2i＝N_smax·{r_s1·sin(m_s1Ψ_i+θ_s1)+r_s2·sin(m_s2Ψ_i+θ_s2)}

其中，N_xmax：励磁线圈的最大匝数N_smax：检测线圈的最大匝数

m_x1、m_x2：励磁线圈极对数m_s1、m_s2：检测线圈极对数

θ_x1、θ_x2：励磁线圈的相位θ_s1、θ_s2：检测线圈的相位

r_x1、r_x2：励磁线圈的系数r_s1、r_s2：检测线圈的系数

ψ_i：齿角度

，并进行设定，以使m_x1、m_x2、m_s2、m_s2及转子的极对数m_r满足m_x1±m_s1＝±m_r或m_x1±m_s2＝±m_r的共计8条件中的一个条件，而且满足m_x2±m_s1＝±m_r或m_x2±m_s2＝±m_r的共计8条件中的一个条件。

2.旋转角检测装置，其特征在于，包括：

权利要求1所述的可变磁阻型分解器；

对所述分解器的两个励磁线圈分别供给励磁信号的第1励磁电路及第2励磁电路；

将所述分解器的两个检测线圈的输出信号以所述第1励磁电路的励磁信号频率进行同步检波来进行角度运算的第1R/D变换器；

将所述两个检测线圈的输出信号以所述第2励磁电路的励磁信号频率进行同步检波来进行角度运算的第2R/D变换器；

将所述两个检测线圈的一方的输出信号分离为所述第1励磁电路及第2励磁电路的各励磁信号频率成分的第1信号分离器；

将所述两个检测线圈的另一方的输出信号分离为所述各励磁信号频率成分的第2信号分离器；

使用由所述第1信号分离器分离出的成分进行角度运算的第3R/D变换器；以及

使用由所述第2信号分离器分离出的成分进行角度运算的第4R/D变换器。