JP2002039795A - レゾルバおよび、レゾルバの断線検出方法 - Google Patents
レゾルバおよび、レゾルバの断線検出方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 応答速度が速く、何れの回転位置でも正確に
断線状態を検出でき、しかも比較的簡単な構成で、小型
で低コスト、消費電流も少ないレゾルバ、およびその断
線検出方法を提供する。 【解決手段】 少なくとも１相の励磁巻線１と、２相以
上の出力巻線２ａ２ｂ，３ａ３ｂとを有するレゾルバで
あって、前記出力巻線２ａ２ｂ，３ａ３ｂは、それぞれ
中間出力端子ｊ，ｋを有し、この中間出力端子ｊ，ｋと
両端子ｃｄ，ｅｆ間の電圧により断線を検出することが
可能な構成のレゾルバとした。
断線状態を検出でき、しかも比較的簡単な構成で、小型
で低コスト、消費電流も少ないレゾルバ、およびその断
線検出方法を提供する。 【解決手段】 少なくとも１相の励磁巻線１と、２相以
上の出力巻線２ａ２ｂ，３ａ３ｂとを有するレゾルバで
あって、前記出力巻線２ａ２ｂ，３ａ３ｂは、それぞれ
中間出力端子ｊ，ｋを有し、この中間出力端子ｊ，ｋと
両端子ｃｄ，ｅｆ間の電圧により断線を検出することが
可能な構成のレゾルバとした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、回転体の回転量、
変位量を検出するレゾルバのフェールセーフ機構に関
し、特にレゾルバの断線検出方法に関する。
変位量を検出するレゾルバのフェールセーフ機構に関
し、特にレゾルバの断線検出方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、用いられていたレゾルバ断線検出
方法としては、例えば、実開平５−５０３７０号公報、
特開平８−３３４３０６号公報に記載されているよう
に、出力線の電流や電圧の有無により断線を検出する手
法が用いられている。また、特開平８−２１０８７４号
公報に記載されているように、レゾルバ信号である回転
角度信号の電圧を予め決められた基準値と比較し、ｓｉ
ｎ側及びｃｏｓ側の両者とも、この基準値より低い場合
を断線と判断するといった手法が用いられていた。
方法としては、例えば、実開平５−５０３７０号公報、
特開平８−３３４３０６号公報に記載されているよう
に、出力線の電流や電圧の有無により断線を検出する手
法が用いられている。また、特開平８−２１０８７４号
公報に記載されているように、レゾルバ信号である回転
角度信号の電圧を予め決められた基準値と比較し、ｓｉ
ｎ側及びｃｏｓ側の両者とも、この基準値より低い場合
を断線と判断するといった手法が用いられていた。
【０００３】しかし、前述の方法においては、励磁系の
励磁ラインの断線の場合には全角度範囲において正確に
断線が検出できるが、出力系の断線の場合には、異常電
圧が生じるため、正常な信号との区別が付かず、これが
原因で誤動作を生じるなどの問題を有していた。
励磁ラインの断線の場合には全角度範囲において正確に
断線が検出できるが、出力系の断線の場合には、異常電
圧が生じるため、正常な信号との区別が付かず、これが
原因で誤動作を生じるなどの問題を有していた。
【０００４】図４にこのような従来のレゾルバを示す。
図において、レゾルバは、励磁巻線１とsin出力巻線２
とcos出力巻線３とを有する。
図において、レゾルバは、励磁巻線１とsin出力巻線２
とcos出力巻線３とを有する。
【０００５】いま、励磁巻線１の端子ａ，ｂ間に励磁電
圧 Ｅ10＝ｋ・sin ωt を印加すると、ロータの回転角θに応じて、各出力巻線
２，３の端子ｃ，ｄ、およびｅ，ｆには、それぞれ出力
電圧 Ｅ11＝ｋｓ・sin ωt・sin θ Ｅ12＝ｋｃ・sin ωt・cos θ が出力される。ここで、 ｋ：励磁信号の振幅係数 ｋｓ：sin出力巻線の誘起電圧係数 ｋｃ：cos出力巻線の誘起電圧係数 である。そして、これらの三角関数を解くことにより、
回転量θの値を得ることができる。
圧 Ｅ10＝ｋ・sin ωt を印加すると、ロータの回転角θに応じて、各出力巻線
２，３の端子ｃ，ｄ、およびｅ，ｆには、それぞれ出力
電圧 Ｅ11＝ｋｓ・sin ωt・sin θ Ｅ12＝ｋｃ・sin ωt・cos θ が出力される。ここで、 ｋ：励磁信号の振幅係数 ｋｓ：sin出力巻線の誘起電圧係数 ｋｃ：cos出力巻線の誘起電圧係数 である。そして、これらの三角関数を解くことにより、
回転量θの値を得ることができる。
【０００６】いま、図４においてｘ点が断線したときに
は、出力電圧Ｅ11 、Ｅ12 共に０Ｖととなるため、断線
状態を検出することができる。しかし、ｙ点が断線した
ときには、sin出力巻線の出力電圧Ｅ11 は０Ｖとなる
が、正常な状態でもロータの回転角度θがｎπ（ｎ＝
０，１，２・・・）のときには出力電圧Ｅ11 は０Ｖと
なり、正常か異常（断線状態）かの判別ができない。同
様に、ｚ点が断線したときには、cos出力巻線の出力電
圧Ｅ12 は０Ｖとなるが、正常な状態でもロータの回転
角度θがπ／２＋ｎπ（ｎ＝０，１，２・・・）のとき
には出力電圧Ｅ12 は０Ｖとなり、正常か異常（断線状
態）かの判別ができない。
は、出力電圧Ｅ11 、Ｅ12 共に０Ｖととなるため、断線
状態を検出することができる。しかし、ｙ点が断線した
ときには、sin出力巻線の出力電圧Ｅ11 は０Ｖとなる
が、正常な状態でもロータの回転角度θがｎπ（ｎ＝
０，１，２・・・）のときには出力電圧Ｅ11 は０Ｖと
なり、正常か異常（断線状態）かの判別ができない。同
様に、ｚ点が断線したときには、cos出力巻線の出力電
圧Ｅ12 は０Ｖとなるが、正常な状態でもロータの回転
角度θがπ／２＋ｎπ（ｎ＝０，１，２・・・）のとき
には出力電圧Ｅ12 は０Ｖとなり、正常か異常（断線状
態）かの判別ができない。
【０００７】このような問題を解決する手段として、例
えば、特開２０００−１３１０９６号公報に記載されて
いるような方法が知られている。この公報には、出力巻
線に直流バイアス電流を印加することにより、断線時に
回転角度信号よりも高い電圧値を検出することによって
断線の検出を行うようにしたレゾルバ断線検出方法が記
載されている。
えば、特開２０００−１３１０９６号公報に記載されて
いるような方法が知られている。この公報には、出力巻
線に直流バイアス電流を印加することにより、断線時に
回転角度信号よりも高い電圧値を検出することによって
断線の検出を行うようにしたレゾルバ断線検出方法が記
載されている。
【０００８】しかし、このような出力巻線に直流電流を
印加する方法は、直流電源や、直流電流を印加する回
路、直流電流を取り出す回路が必要であり、消費電流が
増加し、装置が大型化すると共に、回路構成が複雑とな
る等といった問題を有している。
印加する方法は、直流電源や、直流電流を印加する回
路、直流電流を取り出す回路が必要であり、消費電流が
増加し、装置が大型化すると共に、回路構成が複雑とな
る等といった問題を有している。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、応答
速度が速く、何れの回転位置でも正確に断線状態を検出
でき、しかも比較的簡単な構成で、小型で低コスト、消
費電流も少ないレゾルバ、およびその断線検出方法を提
供することである。
速度が速く、何れの回転位置でも正確に断線状態を検出
でき、しかも比較的簡単な構成で、小型で低コスト、消
費電流も少ないレゾルバ、およびその断線検出方法を提
供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】すなわち、上記目的は以
下の構成により達成される。 （１） 少なくとも１相の励磁巻線（１）と、２相以上
の出力巻線（２ａ２ｂ，３ａ３ｂ）とを有するレゾルバ
であって、前記出力巻線（２ａ２ｂ，３ａ３ｂ）は、そ
れぞれ中間出力端子（ｊ，ｋ）を有し、この中間出力端
子（ｊ，ｋ）と両端子（ｃｄ，ｅｆ）間の電圧により断
線を検出することが可能なレゾルバ。 （２） 前記中間出力端子（ｊ，ｋ）と両端子（ｃｄ，
ｅｆ）間のそれぞれの電圧の和を求め、この値と基準値
を比較する断線検出手段を有する上記（１）のレゾル
バ。 （３） 上記（１）または（２）のレゾルバを２つ有
し、それぞれの出力巻線（２ａ２ｂ、５ａ５ｂ）同士が
接続され、一方の励磁巻線（１）から励磁信号を入力
し、他方の励磁巻線（４）から出力信号を取り出すレゾ
ルバ。 （４） 前記励磁信号が入力される側のレゾルバ（１０
１）の中間出力端子（ｊ，ｋ）は接地され、出力信号を
取り出す側のレゾルバ（１０２）の中間端子（ｍ，ｎ）
からの信号により断線を検出する上記（３）のレゾル
バ。 （５） 少なくとも１相の励磁巻線と、２相以上の出力
巻線とを有するレゾルバの断線検出方法であって、前記
出力巻線の中間点から中間出力を取り出し、この中間出
力と両端子間の電圧により断線を検出するレゾルバの断
線検出方法。
下の構成により達成される。 （１） 少なくとも１相の励磁巻線（１）と、２相以上
の出力巻線（２ａ２ｂ，３ａ３ｂ）とを有するレゾルバ
であって、前記出力巻線（２ａ２ｂ，３ａ３ｂ）は、そ
れぞれ中間出力端子（ｊ，ｋ）を有し、この中間出力端
子（ｊ，ｋ）と両端子（ｃｄ，ｅｆ）間の電圧により断
線を検出することが可能なレゾルバ。 （２） 前記中間出力端子（ｊ，ｋ）と両端子（ｃｄ，
ｅｆ）間のそれぞれの電圧の和を求め、この値と基準値
を比較する断線検出手段を有する上記（１）のレゾル
バ。 （３） 上記（１）または（２）のレゾルバを２つ有
し、それぞれの出力巻線（２ａ２ｂ、５ａ５ｂ）同士が
接続され、一方の励磁巻線（１）から励磁信号を入力
し、他方の励磁巻線（４）から出力信号を取り出すレゾ
ルバ。 （４） 前記励磁信号が入力される側のレゾルバ（１０
１）の中間出力端子（ｊ，ｋ）は接地され、出力信号を
取り出す側のレゾルバ（１０２）の中間端子（ｍ，ｎ）
からの信号により断線を検出する上記（３）のレゾル
バ。 （５） 少なくとも１相の励磁巻線と、２相以上の出力
巻線とを有するレゾルバの断線検出方法であって、前記
出力巻線の中間点から中間出力を取り出し、この中間出
力と両端子間の電圧により断線を検出するレゾルバの断
線検出方法。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明のレゾルバは、少なくとも
１相の励磁巻線１と、２相以上の出力巻線２，３とを有
するレゾルバであって、前記出力巻線２，３は、それぞ
れ極対巻線の中間出力端子（以後、単に中間出力端子と
称する）ｊ、ｋを有する。そして、好ましくはこの中間
出力端子ｊ、ｋと両端子ｃｄ，ｅｆ間の電圧により断線
を検出する断線検出手段を有するものである。また、好
ましくは前記断線検出手段は、中間出力端子ｊ，ｋと両
端子ｃｄ，ｅｆ間のそれぞれの電圧の和を求め、この値
と基準値とを比較する。
１相の励磁巻線１と、２相以上の出力巻線２，３とを有
するレゾルバであって、前記出力巻線２，３は、それぞ
れ極対巻線の中間出力端子（以後、単に中間出力端子と
称する）ｊ、ｋを有する。そして、好ましくはこの中間
出力端子ｊ、ｋと両端子ｃｄ，ｅｆ間の電圧により断線
を検出する断線検出手段を有するものである。また、好
ましくは前記断線検出手段は、中間出力端子ｊ，ｋと両
端子ｃｄ，ｅｆ間のそれぞれの電圧の和を求め、この値
と基準値とを比較する。
【００１２】このように、出力巻線に中間端子を設け、
この中間端子と両端子間の電圧を検出することで、比較
的簡単な構成で、正確かつ速やかに断線を検出すること
ができる。
この中間端子と両端子間の電圧を検出することで、比較
的簡単な構成で、正確かつ速やかに断線を検出すること
ができる。
【００１３】図１に、本発明のレゾルバ、特に好ましく
はバリアブルリラクタンス型レゾルバの断線検出装置の
基本構成を示す。図１において、レゾルバは、励磁巻線
１と、sin出力巻線２ａ，２ｂと、cos出力巻線３ａ，３
ｂとを有する。そして、各出力巻線２ａ−２ｂ、３ａ−
３ｂには、中間出力端子ｊ，ｋを有する。この中間出力
端子ｊ，ｋは、各出力巻線２ａ−２ｂ、３ａ−３ｂのほ
ぼ中間点にある。つまり、例えば極対巻線の極性がＳ−
ＮであればＳとＮの中間、Ｓ−Ｎ−Ｓ−ＮであればＳ−
ＮとＳ−Ｎの中間から出力を取り出すものである。
はバリアブルリラクタンス型レゾルバの断線検出装置の
基本構成を示す。図１において、レゾルバは、励磁巻線
１と、sin出力巻線２ａ，２ｂと、cos出力巻線３ａ，３
ｂとを有する。そして、各出力巻線２ａ−２ｂ、３ａ−
３ｂには、中間出力端子ｊ，ｋを有する。この中間出力
端子ｊ，ｋは、各出力巻線２ａ−２ｂ、３ａ−３ｂのほ
ぼ中間点にある。つまり、例えば極対巻線の極性がＳ−
ＮであればＳとＮの中間、Ｓ−Ｎ−Ｓ−ＮであればＳ−
ＮとＳ−Ｎの中間から出力を取り出すものである。
【００１４】そして、好ましくはこの中間出力端子ｊ、
ｋと両端子ｃｄ，ｅｆ間の電圧により断線を検出する断
線検出手段を有する。
ｋと両端子ｃｄ，ｅｆ間の電圧により断線を検出する断
線検出手段を有する。
【００１５】つまり、図において、中間出力端子ｊと、
両端子ｃｄ間の電圧Ｅ1 ，Ｅ2 は、 Ｅ1 ＝ｋａ・sin ωt ＋１／２ｋｓ・sin ωt ・sin θ （１） Ｅ2 ＝ｋａ・sin ωt −１／２ｋｓ・sin ωt ・sin θ （２） ｋａ・sin ωt ：バイアス電圧となる。同様に、中間出
力端子ｋと、両端子ｅｆ間の電圧Ｅ3 ，Ｅ4 は、 Ｅ3 ＝ｋｂ・sin ωt ＋１／２ｋｃ・sin ωt ・cos θ （３） Ｅ4 ＝ｋｂ・sin ωt −１／２ｋｃ・sin ωt ・cos θ （４） ｋｂ・sin ωt ：バイアス電圧となる。ここで、電圧Ｅ
1 ，Ｅ2 の和をＥ5 とすると、 Ｅ5 ＝Ｅ1 ＋Ｅ2 ＝２ｋａ・sin ωt （５） 同様に、電圧Ｅ3 ，Ｅ4 の和をＥ6 とすると、 Ｅ6 ＝Ｅ3 ＋Ｅ4 ＝２ｋｂ・sin ωt （６） となる。レゾルバが正常に動作しているときには、式
（５）、（６）に示すように、電圧Ｅ5 ，Ｅ6 の値はロ
ータの位置（回転角）θに関係なく一定となる。
両端子ｃｄ間の電圧Ｅ1 ，Ｅ2 は、 Ｅ1 ＝ｋａ・sin ωt ＋１／２ｋｓ・sin ωt ・sin θ （１） Ｅ2 ＝ｋａ・sin ωt −１／２ｋｓ・sin ωt ・sin θ （２） ｋａ・sin ωt ：バイアス電圧となる。同様に、中間出
力端子ｋと、両端子ｅｆ間の電圧Ｅ3 ，Ｅ4 は、 Ｅ3 ＝ｋｂ・sin ωt ＋１／２ｋｃ・sin ωt ・cos θ （３） Ｅ4 ＝ｋｂ・sin ωt −１／２ｋｃ・sin ωt ・cos θ （４） ｋｂ・sin ωt ：バイアス電圧となる。ここで、電圧Ｅ
1 ，Ｅ2 の和をＥ5 とすると、 Ｅ5 ＝Ｅ1 ＋Ｅ2 ＝２ｋａ・sin ωt （５） 同様に、電圧Ｅ3 ，Ｅ4 の和をＥ6 とすると、 Ｅ6 ＝Ｅ3 ＋Ｅ4 ＝２ｋｂ・sin ωt （６） となる。レゾルバが正常に動作しているときには、式
（５）、（６）に示すように、電圧Ｅ5 ，Ｅ6 の値はロ
ータの位置（回転角）θに関係なく一定となる。
【００１６】従って、Ｅ5 またはＥ6 を一定値（リファ
レンス電圧）Ｖｒと比較して Ｅ5 またはＥ6 ≒Ｖｒ：正常 Ｅ5 またはＥ6 ≠Ｖｒ：異常（断線） と判断することができる。
レンス電圧）Ｖｒと比較して Ｅ5 またはＥ6 ≒Ｖｒ：正常 Ｅ5 またはＥ6 ≠Ｖｒ：異常（断線） と判断することができる。
【００１７】また、sin 巻線とcos 巻線の巻線構成は概
ね等しいので、 ２ｋａ・sin ωt −２ｋｂ・sin ωt ≒０ （７） とすることができる。従って、 ２ｋａ・sin ωt −２ｋｂ・sin ωt ≒０：正常 ２ｋａ・sin ωt −２ｋｂ・sin ωt ≠０：異常 と判断することができる。
ね等しいので、 ２ｋａ・sin ωt −２ｋｂ・sin ωt ≒０ （７） とすることができる。従って、 ２ｋａ・sin ωt −２ｋｂ・sin ωt ≒０：正常 ２ｋａ・sin ωt −２ｋｂ・sin ωt ≠０：異常 と判断することができる。
【００１８】つまり、断線検出手段は、電圧Ｅ5 、また
は電圧Ｅ6 をリファレンス電圧Ｖｒと比較して、Ｖｒと
略等しくない場合には異常と判断するか、電圧Ｅ5 −電
圧Ｅ 6 の値が０と略等しくない場合には異常と判断すれ
ばよい。なお、電圧Ｅ5 −電圧Ｅ6 は、電圧Ｅ5 に方向
を反転した電圧Ｅ6 を加えればよい。
は電圧Ｅ6 をリファレンス電圧Ｖｒと比較して、Ｖｒと
略等しくない場合には異常と判断するか、電圧Ｅ5 −電
圧Ｅ 6 の値が０と略等しくない場合には異常と判断すれ
ばよい。なお、電圧Ｅ5 −電圧Ｅ6 は、電圧Ｅ5 に方向
を反転した電圧Ｅ6 を加えればよい。
【００１９】このように、中間出力を取り出すことによ
り、簡単な構成で、精度よく異常（断線）を検出するこ
とができる。
り、簡単な構成で、精度よく異常（断線）を検出するこ
とができる。
【００２０】電圧Ｖｒ、や０Ｖと比較するための手段
は、通常用いられている電圧比較手段を用いればよい。
例えば、作動増幅回路、コンパレータ回路等の電圧比較
用の回路を用いてもよいし、簡素化してゲート回路を応
用してもよい。あるいは、Ａ／Ｄ変換してデジタル処
理、プロセッサによる演算処理により行ってもよい。
は、通常用いられている電圧比較手段を用いればよい。
例えば、作動増幅回路、コンパレータ回路等の電圧比較
用の回路を用いてもよいし、簡素化してゲート回路を応
用してもよい。あるいは、Ａ／Ｄ変換してデジタル処
理、プロセッサによる演算処理により行ってもよい。
【００２１】次に、本発明の第２の実施の形態について
説明する。
説明する。
【００２２】自動車用のパワーステアリング装置のよう
に、入力軸を回転させることによって、トーションバー
をねじりながら入力軸および出力軸が回転するととも
に、このときの入力軸と出力軸との相対回転量をレゾル
バを介して検出してトルクを算出、測定する用途があ
る。この場合、入力軸および出力軸の回転量（変位角）
をそれぞれレゾルバを用いて測定し、これらの回転量か
ら相対的な回転量を求める手法が用いられている。
に、入力軸を回転させることによって、トーションバー
をねじりながら入力軸および出力軸が回転するととも
に、このときの入力軸と出力軸との相対回転量をレゾル
バを介して検出してトルクを算出、測定する用途があ
る。この場合、入力軸および出力軸の回転量（変位角）
をそれぞれレゾルバを用いて測定し、これらの回転量か
ら相対的な回転量を求める手法が用いられている。
【００２３】この場合、図２に示すように、２つのレゾ
ルバ１０１，１０２の出力巻線同士を接続するとよい。
つまり、この例のレゾルバは、同一軸上で円周方向に回
動自在に配置された入力側ロータと出力側ロータとを有
し、これら入力側ロータと出力側ロータとの相対回転量
を検出する測定装置である。
ルバ１０１，１０２の出力巻線同士を接続するとよい。
つまり、この例のレゾルバは、同一軸上で円周方向に回
動自在に配置された入力側ロータと出力側ロータとを有
し、これら入力側ロータと出力側ロータとの相対回転量
を検出する測定装置である。
【００２４】そして、前記入力側ロータと周方向に対向
する位置には所定間隔をおいて入力側ステータを有し、
前記出力側ロータと周方向に対向する位置には所定間隔
をおいて出力側ステータを有し、前記入力側ステータと
出力側ステータは、それぞれ励磁巻線１，４および出力
巻線２ａ２ｂ，３ａ３ｂ，５ａ５ｂ，６ａ６ｂを有し、
かつこの入力側ステータの出力巻線２ａ２ｂ，３ａ３ｂ
と出力側ステータの出力巻線５ａ５ｂ，６ａ６ｂとが相
互に接続されている。
する位置には所定間隔をおいて入力側ステータを有し、
前記出力側ロータと周方向に対向する位置には所定間隔
をおいて出力側ステータを有し、前記入力側ステータと
出力側ステータは、それぞれ励磁巻線１，４および出力
巻線２ａ２ｂ，３ａ３ｂ，５ａ５ｂ，６ａ６ｂを有し、
かつこの入力側ステータの出力巻線２ａ２ｂ，３ａ３ｂ
と出力側ステータの出力巻線５ａ５ｂ，６ａ６ｂとが相
互に接続されている。
【００２５】つまり、入力側ロータを有する第１のレゾ
ルバ１０１は、励磁巻線１と、sin出力巻線２ａ，２ｂ
と、cos出力巻線３ａ，３ｂとを有する。また、各出力
巻線２ａ−２ｂ、３ａ−３ｂには、中間出力端子ｊ，ｋ
を有する。一方、出力側ロータを有する第２のレゾルバ
１０２は、励磁巻線４と、sin出力巻線５ａ，５ｂと、c
os出力巻線６ａ，６ｂとを有する。また、各出力巻線５
ａ−５ｂ、６ａ−６ｂには、中間出力端子ｎ，ｍを有す
る。
ルバ１０１は、励磁巻線１と、sin出力巻線２ａ，２ｂ
と、cos出力巻線３ａ，３ｂとを有する。また、各出力
巻線２ａ−２ｂ、３ａ−３ｂには、中間出力端子ｊ，ｋ
を有する。一方、出力側ロータを有する第２のレゾルバ
１０２は、励磁巻線４と、sin出力巻線５ａ，５ｂと、c
os出力巻線６ａ，６ｂとを有する。また、各出力巻線５
ａ−５ｂ、６ａ−６ｂには、中間出力端子ｎ，ｍを有す
る。
【００２６】そして、第１のレゾルバ１０１のsin出力
巻線２ａ，２ｂは第２のレゾルバ１０２のsin出力巻線
５ａ，５ｂと接続され、第１のレゾルバ１０１のcos出
力巻線３ａ，３ｂは、第２のレゾルバ１０２のcos出力
巻線６ａ，６ｂと接続されている。
巻線２ａ，２ｂは第２のレゾルバ１０２のsin出力巻線
５ａ，５ｂと接続され、第１のレゾルバ１０１のcos出
力巻線３ａ，３ｂは、第２のレゾルバ１０２のcos出力
巻線６ａ，６ｂと接続されている。
【００２７】また、前記中間出力端子ｊ，ｋは接地され
ている。
ている。
【００２８】そして、前記入力側ステータの励磁巻線に
励磁信号を入力し、出力側ステータの励磁巻線から出力
信号を得る。
励磁信号を入力し、出力側ステータの励磁巻線から出力
信号を得る。
【００２９】すなわち下記式の入力信号 ＥＲＩ＝Ｅｓｉｎωｔ を端子ａ，ｂ間に与えると、入力側のロータの変位量θ
に応じて、出力巻線２ａ２ｂ，３ａ３ｂの端子ｃ−ｄ、
ｅ−ｆ間には、 ＥＳｃ−ｄ＝ＫｉＥｓｉｎωｔ・ｃｏｓ（Ｘ・θ） ＥＳｅ−ｆ＝ＫｉＥｓｉｎωｔ・ｓｉｎ（Ｘ・θ） が表れる。そして、これが出力巻線５ａ５ｂ，６ａ６ｂ
の端子ｏ−ｐ、ｑ−ｒ間に印加されるので、出力側の励
磁巻線４の端子ｓ，ｔ間には、出力側のロータの変位量
φに応じて、出力電圧 ＥＲｏ＝Ｋｏｓｉｎωｔ・ｓｉｎＸ（θ−φ） （Ｋｉ、Ｋｏ：変圧比、Ｘ：軸倍角（Ｘ＝１〜８、特に
２〜８）） が得られる。
に応じて、出力巻線２ａ２ｂ，３ａ３ｂの端子ｃ−ｄ、
ｅ−ｆ間には、 ＥＳｃ−ｄ＝ＫｉＥｓｉｎωｔ・ｃｏｓ（Ｘ・θ） ＥＳｅ−ｆ＝ＫｉＥｓｉｎωｔ・ｓｉｎ（Ｘ・θ） が表れる。そして、これが出力巻線５ａ５ｂ，６ａ６ｂ
の端子ｏ−ｐ、ｑ−ｒ間に印加されるので、出力側の励
磁巻線４の端子ｓ，ｔ間には、出力側のロータの変位量
φに応じて、出力電圧 ＥＲｏ＝Ｋｏｓｉｎωｔ・ｓｉｎＸ（θ−φ） （Ｋｉ、Ｋｏ：変圧比、Ｘ：軸倍角（Ｘ＝１〜８、特に
２〜８）） が得られる。
【００３０】得られた出力波形は励磁信号Ｅｓｉｎωｔ
が重畳しているので、これを検波回路、整流回路等によ
り重畳している励磁信号成分を除去することにより、変
位角、つまりねじれ量に対応した信号、 ＫｓｉｎＸ（θ−φ） 〔Ｋ：変圧比（係数）〕 が得られる。
が重畳しているので、これを検波回路、整流回路等によ
り重畳している励磁信号成分を除去することにより、変
位角、つまりねじれ量に対応した信号、 ＫｓｉｎＸ（θ−φ） 〔Ｋ：変圧比（係数）〕 が得られる。
【００３１】このとき、第１のレゾルバ１０１の中間端
子ｊ，ｋは接地されているので、第２のレゾルバ１０２
の出力巻線５ａ−５ｂ、６ａ−６ｂの中間端子ｎ，ｍに
は、対接地電圧として以下の電圧が現れる。 Ｅ7 ≒１／２（Ｅ1 ＋Ｅ2 ） （７） Ｅ8 ≒１／２（Ｅ3 ＋Ｅ4 ） （８） そして、これらの電圧Ｅ7 、Ｅ8 は、上記のように正常
時には一定となるので、 Ｅ7 −Ｅ8 ≒０ ：正常 Ｅ7 −Ｅ8 ≠０ ：異常（断線） と判断することができる。
子ｊ，ｋは接地されているので、第２のレゾルバ１０２
の出力巻線５ａ−５ｂ、６ａ−６ｂの中間端子ｎ，ｍに
は、対接地電圧として以下の電圧が現れる。 Ｅ7 ≒１／２（Ｅ1 ＋Ｅ2 ） （７） Ｅ8 ≒１／２（Ｅ3 ＋Ｅ4 ） （８） そして、これらの電圧Ｅ7 、Ｅ8 は、上記のように正常
時には一定となるので、 Ｅ7 −Ｅ8 ≒０ ：正常 Ｅ7 −Ｅ8 ≠０ ：異常（断線） と判断することができる。
【００３２】なお、上記例のレゾルバでは、得られた信
号のうち、線形領域のみを抽出して用いることが好まし
い。すなわち、回転量のうち３６０°全角を測定する必
要はなく、通常のステアリングであれば、±２０°以
内、好ましくは±１５°以内の変位角を測定できれば十
分である。このため、得られた出力信号、 ｓｉｎＸ（θ−φ） のうち、線形領域が上記測定角の中にあるようにすれ
ば、変位量（ねじれ量）を線形信号に置き換えることが
できる。
号のうち、線形領域のみを抽出して用いることが好まし
い。すなわち、回転量のうち３６０°全角を測定する必
要はなく、通常のステアリングであれば、±２０°以
内、好ましくは±１５°以内の変位角を測定できれば十
分である。このため、得られた出力信号、 ｓｉｎＸ（θ−φ） のうち、線形領域が上記測定角の中にあるようにすれ
ば、変位量（ねじれ量）を線形信号に置き換えることが
できる。
【００３３】本発明で用いられるロータは、変形した円
筒ないし円盤状の磁性体であって、その外側面と、ステ
ータの各磁極とのギャップが回転動作により変化し、励
磁巻線、出力巻線により回転変位量に応じた出力信号が
得られるように形成されている。この形状は、その中心
軸が固定子の中心軸とずれた円盤状、あるいは円筒状の
回転体としてもよいが、後述のように、高調波歪を除去
するために、所定の極数でその外周が特殊曲線の突部を
有する形状とすることが好ましい。
筒ないし円盤状の磁性体であって、その外側面と、ステ
ータの各磁極とのギャップが回転動作により変化し、励
磁巻線、出力巻線により回転変位量に応じた出力信号が
得られるように形成されている。この形状は、その中心
軸が固定子の中心軸とずれた円盤状、あるいは円筒状の
回転体としてもよいが、後述のように、高調波歪を除去
するために、所定の極数でその外周が特殊曲線の突部を
有する形状とすることが好ましい。
【００３４】ロータの好ましい形状について説明する。
ロータの形状は、通常のバリアブルリラクタンス型レゾ
ルバの回転子の形状を決定する手法を用いることができ
るが、好ましくは、特許第２６９８０１３号に記載され
ている手法を用いる。
ロータの形状は、通常のバリアブルリラクタンス型レゾ
ルバの回転子の形状を決定する手法を用いることができ
るが、好ましくは、特許第２６９８０１３号に記載され
ている手法を用いる。
【００３５】ロータはＮ個の突極を有する磁性材で巻線
を設けない構造において、励磁巻線の電流によって生ず
る起磁力と突極によるギャップパーミアンスの変動との
作用で、ロータが全円周の１／Ｎ動くときに、その磁束
密度のピーク値の空間的位置は全円周の１／Ｎ動くこと
を利用する。
を設けない構造において、励磁巻線の電流によって生ず
る起磁力と突極によるギャップパーミアンスの変動との
作用で、ロータが全円周の１／Ｎ動くときに、その磁束
密度のピーク値の空間的位置は全円周の１／Ｎ動くこと
を利用する。
【００３６】この磁束密度による出力巻線への誘導電圧
は、励磁巻線を単相とし、出力巻線を２相または３相と
した場合には、ロータの全円周の１／Ｎの動きを１周期
とする正弦波形の２相または３相電圧となり、励磁巻線
を２相とし、出力巻線を単相とした場合には、ロータが
全円周の１／Ｎ動くときに振幅が一周期（電気角２π）
変化する正弦波電圧となる。これらの電圧と回転子位置
との関係は、現在使用されているレゾルバあるいはシン
クロの場合と同一である。
は、励磁巻線を単相とし、出力巻線を２相または３相と
した場合には、ロータの全円周の１／Ｎの動きを１周期
とする正弦波形の２相または３相電圧となり、励磁巻線
を２相とし、出力巻線を単相とした場合には、ロータが
全円周の１／Ｎ動くときに振幅が一周期（電気角２π）
変化する正弦波電圧となる。これらの電圧と回転子位置
との関係は、現在使用されているレゾルバあるいはシン
クロの場合と同一である。
【００３７】この方式においては、誤差の原因となる出
力巻線の誘導電圧に含まれる高調波成分を最小にするこ
とが重要である。本発明では、Ｎ個の突極によるギャッ
プパーミアンス係数のロータ位置θによる変動がｃｏｓ
（Ｎθ)に比例する値となり、これに対する高調波成分
が極めて小さくなるような突極形状とすることによっ
て、これを実現できる。
力巻線の誘導電圧に含まれる高調波成分を最小にするこ
とが重要である。本発明では、Ｎ個の突極によるギャッ
プパーミアンス係数のロータ位置θによる変動がｃｏｓ
（Ｎθ)に比例する値となり、これに対する高調波成分
が極めて小さくなるような突極形状とすることによっ
て、これを実現できる。
【００３８】また、前記入力側ロータと周方向に対向す
る位置には所定間隔をおいて入力側ステータを有し、前
記出力側ロータと周方向に対向する位置には所定間隔を
おいて入力側ステータを有する。これらのステータはレ
ゾルバケース等に固定されている。
る位置には所定間隔をおいて入力側ステータを有し、前
記出力側ロータと周方向に対向する位置には所定間隔を
おいて入力側ステータを有する。これらのステータはレ
ゾルバケース等に固定されている。
【００３９】ステータは、中空環状の磁性体であって、
その軸中心方向には突出した複数の磁極を有し、これら
の磁極間に巻線が巻回されるスロットを有する構成とな
っている。
その軸中心方向には突出した複数の磁極を有し、これら
の磁極間に巻線が巻回されるスロットを有する構成とな
っている。
【００４０】このようなステータの磁極には、励磁巻線
と出力巻線とが巻回される。励磁巻線は磁界発生用の巻
線であり、出力巻線はこの励磁巻線により発生し、ロー
タの回転移動によって変化する磁界により励起される励
起電圧を取り出す巻線である。出力巻線は発生する誘起
電圧分布が正弦波分布となるように分布巻きにすること
が好ましい。
と出力巻線とが巻回される。励磁巻線は磁界発生用の巻
線であり、出力巻線はこの励磁巻線により発生し、ロー
タの回転移動によって変化する磁界により励起される励
起電圧を取り出す巻線である。出力巻線は発生する誘起
電圧分布が正弦波分布となるように分布巻きにすること
が好ましい。
【００４１】
【実施例】次に、実施例を示し、本発明をより具体的に
説明する。
説明する。
【００４２】図３は、本発明のレゾルバの実施例を示し
た回路図である。図において、入力側ロータを有する第
１のレゾルバ１０１は、励磁巻線１と、sin出力巻線２
ａ，２ｂと、cos出力巻線３ａ，３ｂとを有する。ま
た、各出力巻線２ａ−２ｂ、３ａ−３ｂには、中間端子
ｊ，ｋを有する。一方、出力側ロータを有する第２のレ
ゾルバ１０２は、励磁巻線４と、sin出力巻線５ａ，５
ｂと、cos出力巻線６ａ，６ｂとを有する。また、各出
力巻線５ａ−５ｂ、６ａ−６ｂには、中間端子ｎ，ｍを
有する。
た回路図である。図において、入力側ロータを有する第
１のレゾルバ１０１は、励磁巻線１と、sin出力巻線２
ａ，２ｂと、cos出力巻線３ａ，３ｂとを有する。ま
た、各出力巻線２ａ−２ｂ、３ａ−３ｂには、中間端子
ｊ，ｋを有する。一方、出力側ロータを有する第２のレ
ゾルバ１０２は、励磁巻線４と、sin出力巻線５ａ，５
ｂと、cos出力巻線６ａ，６ｂとを有する。また、各出
力巻線５ａ−５ｂ、６ａ−６ｂには、中間端子ｎ，ｍを
有する。
【００４３】そして、第１のレゾルバ１０１のsin出力
巻線２ａ，２ｂは第２のレゾルバ１０２のsin出力巻線
５ａ，５ｂと接続され、第１のレゾルバ１０１のcos出
力巻線３ａ，３ｂは、第２のレゾルバ１０２のcos出力
巻線６ａ，６ｂと接続されている。
巻線２ａ，２ｂは第２のレゾルバ１０２のsin出力巻線
５ａ，５ｂと接続され、第１のレゾルバ１０１のcos出
力巻線３ａ，３ｂは、第２のレゾルバ１０２のcos出力
巻線６ａ，６ｂと接続されている。
【００４４】また、前記第１のレゾルバ１０１の中間端
子ｊ，ｋは接地されている。一方、第２のレゾルバ１０
２の中間端子ｎ，ｍは、それぞれ制限抵抗Ｒ１，Ｒ２を
介して接地されている。さらに、前記中間端子ｍは作動
増幅回路２１のプラス入力（＋）と接続され、中間端子
ｎは作動増幅回路２１のマイナス入力（−）と接続され
ている。この作動増幅回路２１の出力は同期整流回路２
２に入力され、同期整流回路２２の出力はローパスフィ
ルタ２３に入力され、ローパスフィルタ２３の出力は、
判断手段２４に入力されている。その他の構成は、図２
のレゾルバと同様であり、同一構成要素には同一符号を
付して説明を省略する。
子ｊ，ｋは接地されている。一方、第２のレゾルバ１０
２の中間端子ｎ，ｍは、それぞれ制限抵抗Ｒ１，Ｒ２を
介して接地されている。さらに、前記中間端子ｍは作動
増幅回路２１のプラス入力（＋）と接続され、中間端子
ｎは作動増幅回路２１のマイナス入力（−）と接続され
ている。この作動増幅回路２１の出力は同期整流回路２
２に入力され、同期整流回路２２の出力はローパスフィ
ルタ２３に入力され、ローパスフィルタ２３の出力は、
判断手段２４に入力されている。その他の構成は、図２
のレゾルバと同様であり、同一構成要素には同一符号を
付して説明を省略する。
【００４５】このような構成のレゾルバにおいて、中間
端子ｍに現れる電圧Ｅ7 は作動増幅回路２１のプラス入
力（＋）に入力され、中間端子ｎに現れる電圧Ｅ8 は作
動増幅回路２１のマイナス入力（−）に入力される。こ
のため、作動増幅回路２１では、電圧Ｅ7 −Ｅ8 が増幅
され、出力される。作動増幅回路２１から出力された電
圧Ｅ7 −Ｅ8 は、同期整流回路２２で励磁電圧成分が除
去された後、ローパスフィルタ２３で高周波成分が除去
されて判断手段２４に入力される。
端子ｍに現れる電圧Ｅ7 は作動増幅回路２１のプラス入
力（＋）に入力され、中間端子ｎに現れる電圧Ｅ8 は作
動増幅回路２１のマイナス入力（−）に入力される。こ
のため、作動増幅回路２１では、電圧Ｅ7 −Ｅ8 が増幅
され、出力される。作動増幅回路２１から出力された電
圧Ｅ7 −Ｅ8 は、同期整流回路２２で励磁電圧成分が除
去された後、ローパスフィルタ２３で高周波成分が除去
されて判断手段２４に入力される。
【００４６】判断手段２４では、電圧Ｅ7 −Ｅ8 の信号
を０Ｖと比較し、 電圧Ｅ7 −Ｅ8 の信号≒０Ｖ：正常 電圧Ｅ7 −Ｅ8 の信号≠０Ｖ：異常 の判断を行う。従って、例えば図中ｘ〜ｖの各点で断線
が生じると、電圧Ｅ7 −Ｅ8 の信号≠０Ｖと判断され、
異常（断線）と判断される。
を０Ｖと比較し、 電圧Ｅ7 −Ｅ8 の信号≒０Ｖ：正常 電圧Ｅ7 −Ｅ8 の信号≠０Ｖ：異常 の判断を行う。従って、例えば図中ｘ〜ｖの各点で断線
が生じると、電圧Ｅ7 −Ｅ8 の信号≠０Ｖと判断され、
異常（断線）と判断される。
【００４７】このような判断は、通常用いられている電
圧比較手段を用いればよい。例えば、作動増幅回路、コ
ンパレータ回路等を用いて、０Ｖあるいは基準電圧と比
較してもよいし、簡素化して一方の入力を０Ｖあるいは
基準電圧としたゲート回路を応用してもよい。あるい
は、Ａ／Ｄ変換してデジタル処理により判断したり、プ
ロセッサによる演算処理により判断を行ってもよい。
圧比較手段を用いればよい。例えば、作動増幅回路、コ
ンパレータ回路等を用いて、０Ｖあるいは基準電圧と比
較してもよいし、簡素化して一方の入力を０Ｖあるいは
基準電圧としたゲート回路を応用してもよい。あるい
は、Ａ／Ｄ変換してデジタル処理により判断したり、プ
ロセッサによる演算処理により判断を行ってもよい。
【００４８】さらに、この判断手段２４の結果を、他の
制御手段、特にレゾルバのデータを利用している制御回
路、あるいは制御用プロセッサなどに与えてもよい。
制御手段、特にレゾルバのデータを利用している制御回
路、あるいは制御用プロセッサなどに与えてもよい。
【００４９】このように、中間出力を取り出すという簡
単な構成で、レゾルバの断線を正確かつ速やかに検出で
きることがわかる。
単な構成で、レゾルバの断線を正確かつ速やかに検出で
きることがわかる。
【００５０】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、応答速
度が速く、何れの回転位置でも正確に断線状態を検出で
き、しかも比較的簡単な構成で、小型で低コスト、消費
電流も少ないレゾルバ、およびその断線検出方法を提供
することができる。
度が速く、何れの回転位置でも正確に断線状態を検出で
き、しかも比較的簡単な構成で、小型で低コスト、消費
電流も少ないレゾルバ、およびその断線検出方法を提供
することができる。
【図１】本発明のレゾルバの基本構成を示した回路図で
ある。
ある。
【図２】本発明のレゾルバの第２の基本構成を示した回
路図である。
路図である。
【図３】本発明のレゾルバの実施例を示した回路図であ
る。
る。
【図４】従来のレゾルバの構成を示す回路図である。
１ 励磁巻線 ２ａ，２ｂ sin 出力巻線 ３ａ，３ｂ cos 出力巻線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０１Ｌ 5/22 Ｇ０１Ｌ 5/22 25/00 25/00 Ａ Ｇ０１Ｐ 3/42 Ｇ０１Ｐ 3/42 Ｋ Ｆターム(参考） 2F051 AA01 AB05 AC07 BA03 2F063 AA35 CA03 DA05 DD03 EA03 GA22 2F077 AA03 CC02 FF34 TT42 3D033 DB02 DB05
Claims (5)
- 【請求項１】 少なくとも１相の励磁巻線（１）と、２
相以上の出力巻線（２ａ２ｂ，３ａ３ｂ）とを有するレ
ゾルバであって、 前記出力巻線（２ａ２ｂ，３ａ３ｂ）は、それぞれ中間
出力端子（ｊ，ｋ）を有し、この中間出力端子（ｊ，
ｋ）と両端子（ｃｄ，ｅｆ）間の電圧により断線を検出
することが可能なレゾルバ。 - 【請求項２】 前記中間出力端子（ｊ，ｋ）と両端子
（ｃｄ，ｅｆ）間のそれぞれの電圧の和を求め、この値
と基準値を比較する断線検出手段を有する請求項１のレ
ゾルバ。 - 【請求項３】 請求項１または２のレゾルバを２つ有
し、 それぞれの出力巻線（２ａ２ｂ、５ａ５ｂ）同士が接続
され、 一方の励磁巻線（１）から励磁信号を入力し、他方の励
磁巻線（４）から出力信号を取り出すレゾルバ。 - 【請求項４】 前記励磁信号が入力される側のレゾルバ
（１０１）の中間出力端子（ｊ，ｋ）は接地され、 出力信号を取り出す側のレゾルバ（１０２）の中間端子
（ｍ，ｎ）からの信号により断線を検出する請求項３の
レゾルバ。 - 【請求項５】 少なくとも１相の励磁巻線と、２相以上
の出力巻線とを有するレゾルバの断線検出方法であっ
て、 前記出力巻線の中間点から中間出力を取り出し、この中
間出力と両端子間の電圧により断線を検出するレゾルバ
の断線検出方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000226377A JP2002039795A (ja) | 2000-07-27 | 2000-07-27 | レゾルバおよび、レゾルバの断線検出方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000226377A JP2002039795A (ja) | 2000-07-27 | 2000-07-27 | レゾルバおよび、レゾルバの断線検出方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002039795A true JP2002039795A (ja) | 2002-02-06 |
Family
ID=18720006
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000226377A Pending JP2002039795A (ja) | 2000-07-27 | 2000-07-27 | レゾルバおよび、レゾルバの断線検出方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002039795A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012025999A1 (ja) * | 2010-08-25 | 2012-03-01 | トヨタ自動車株式会社 | トルク検出装置 |
| JP4911271B1 (ja) * | 2010-12-24 | 2012-04-04 | トヨタ自動車株式会社 | トルク検出装置 |
| JP2013152204A (ja) * | 2011-01-28 | 2013-08-08 | Nsk Ltd | レゾルバデジタルコンバータマッチング回路、レゾルバ装置、モータ装置及びモータドライブユニット |
| JP2013257230A (ja) * | 2012-06-13 | 2013-12-26 | Jtekt Corp | 回転角センサ及び回転角センサの異常検出装置 |
| JP2013257284A (ja) * | 2012-06-14 | 2013-12-26 | Japan Aviation Electronics Industry Ltd | 冗長型レゾルバ装置 |
-
2000
- 2000-07-27 JP JP2000226377A patent/JP2002039795A/ja active Pending
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012025999A1 (ja) * | 2010-08-25 | 2012-03-01 | トヨタ自動車株式会社 | トルク検出装置 |
| JP5051404B2 (ja) * | 2010-08-25 | 2012-10-17 | トヨタ自動車株式会社 | トルク検出装置 |
| EP2610601A1 (en) * | 2010-08-25 | 2013-07-03 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Torque detection device |
| US8656791B2 (en) | 2010-08-25 | 2014-02-25 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Torque detection apparatus |
| EP2610601A4 (en) * | 2010-08-25 | 2014-12-10 | Toyota Motor Co Ltd | TORQUE DETECTION DEVICE |
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| WO2012086045A1 (ja) * | 2010-12-24 | 2012-06-28 | トヨタ自動車株式会社 | トルク検出装置 |
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| JP2013152204A (ja) * | 2011-01-28 | 2013-08-08 | Nsk Ltd | レゾルバデジタルコンバータマッチング回路、レゾルバ装置、モータ装置及びモータドライブユニット |
| JP2013257230A (ja) * | 2012-06-13 | 2013-12-26 | Jtekt Corp | 回転角センサ及び回転角センサの異常検出装置 |
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