JP2003083769A - 回転検出装置 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 出力リップルを容易に大幅に低減し得る回転
検出装置を提供する。 【解決手段】 回転検出手段（Ｃ１）の出力信号を回転
角検出部（４５）および角速度検出部（４７）において
回転角と角速度に変換し、周期数ゲイン調整部（５１）
において回転角１回転当たりのリップル周期数を回転角
に乗じ、それに位相調整部（４９）からの所定の位相角
を加算して得られる角度を、その正弦値を出力する正弦
演算部（５５）および正弦演算部（５５）の出力に所定
のゲインを乗じるゲイン調整部（５７）を介して角速度
に乗じるとともに、減算器（６１）において角速度から
乗算器（５９）での演算結果を減じて角速度信号とす
る。
検出装置を提供する。 【解決手段】 回転検出手段（Ｃ１）の出力信号を回転
角検出部（４５）および角速度検出部（４７）において
回転角と角速度に変換し、周期数ゲイン調整部（５１）
において回転角１回転当たりのリップル周期数を回転角
に乗じ、それに位相調整部（４９）からの所定の位相角
を加算して得られる角度を、その正弦値を出力する正弦
演算部（５５）および正弦演算部（５５）の出力に所定
のゲインを乗じるゲイン調整部（５７）を介して角速度
に乗じるとともに、減算器（６１）において角速度から
乗算器（５９）での演算結果を減じて角速度信号とす
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術の分野】本発明は、出力信号に内在
するリップル成分を低減させることにより回転機等のト
ルクリップルを低減することができる回転検出装置に関
する。
するリップル成分を低減させることにより回転機等のト
ルクリップルを低減することができる回転検出装置に関
する。
【０００２】
【従来の技術】モータの出力トルクには一般にリップル
が存在する。このトルクリップルはサーボモータの速度
むらや位置誤差の要因となるため、たとえばＮＣ（数値
制御）装置においては加工精度を悪化させる原因とな
り、エレベータにおいては乗りかごが加振され乗り心地
を損なわせる要因となっている。
が存在する。このトルクリップルはサーボモータの速度
むらや位置誤差の要因となるため、たとえばＮＣ（数値
制御）装置においては加工精度を悪化させる原因とな
り、エレベータにおいては乗りかごが加振され乗り心地
を損なわせる要因となっている。
【０００３】この種のトルクリップルを検出する場合、
得られるトルクリップルには、減速機を含むモータ本体
に起因する内的なものと、回転検出センサに起因して外
的に発生するものとがある。前者はモータ固定子と回転
子の工作精度や回転子軸受けの偏心、モータ内部の磁界
の高調波および減速機の組立て精度に起因している。前
者のトルクリップルの低減方法は従来から種々検討され
提案されており、たとえば、特開平７−１２９２５１号
公報に見られるように、減速機の発生するトルクリップ
ルに着目してトルクリップル調整ゲインをＡ、減速機の
回転角をθ、初期位相をα１として、補正信号Ｔcomp
（＝Ａ・sin（θ＋α１））を演算し、モータの回転周
期に同期させてフィードフォワード的に目標トルク指令
に加算してトルクリップルを打ち消す方法や、特開平１
１−２９９２７７号公報に見られるように、トルクリッ
プルがモータの回転角と相関性を持つことからこの相関
関係を記憶装置に記憶させ、モータ回転角に基づいてこ
れと対応するトルクリップルデータを読み出し、トルク
指令値からリップル分を差し引いたものを新たなトルク
指令値とする方法等がある。
得られるトルクリップルには、減速機を含むモータ本体
に起因する内的なものと、回転検出センサに起因して外
的に発生するものとがある。前者はモータ固定子と回転
子の工作精度や回転子軸受けの偏心、モータ内部の磁界
の高調波および減速機の組立て精度に起因している。前
者のトルクリップルの低減方法は従来から種々検討され
提案されており、たとえば、特開平７−１２９２５１号
公報に見られるように、減速機の発生するトルクリップ
ルに着目してトルクリップル調整ゲインをＡ、減速機の
回転角をθ、初期位相をα１として、補正信号Ｔcomp
（＝Ａ・sin（θ＋α１））を演算し、モータの回転周
期に同期させてフィードフォワード的に目標トルク指令
に加算してトルクリップルを打ち消す方法や、特開平１
１−２９９２７７号公報に見られるように、トルクリッ
プルがモータの回転角と相関性を持つことからこの相関
関係を記憶装置に記憶させ、モータ回転角に基づいてこ
れと対応するトルクリップルデータを読み出し、トルク
指令値からリップル分を差し引いたものを新たなトルク
指令値とする方法等がある。
【０００４】一方、後者の回転検出センサに起因するト
ルクリップルは結果的にモータトルクリップルとして現
れるため、モータの制御装置に上述のような制御方法を
適用してリップルを低減することにより問題とならない
ことが多い。しかし、回転検出センサの出力値に検出対
象の回転角に起因するリップルが含まれると、リップル
の振幅が検出対象の角速度に比例して大きくなるため、
モータのトルクや回転速度を制御する際に角速度フィー
ドバックゲインを大きくすることができないという問題
が生じ、制御装置に多大な負担がかかるばかりでなく、
装置コストの上昇を招いていた。
ルクリップルは結果的にモータトルクリップルとして現
れるため、モータの制御装置に上述のような制御方法を
適用してリップルを低減することにより問題とならない
ことが多い。しかし、回転検出センサの出力値に検出対
象の回転角に起因するリップルが含まれると、リップル
の振幅が検出対象の角速度に比例して大きくなるため、
モータのトルクや回転速度を制御する際に角速度フィー
ドバックゲインを大きくすることができないという問題
が生じ、制御装置に多大な負担がかかるばかりでなく、
装置コストの上昇を招いていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】このように、従来の回
転検出装置にあっては、その出力にリップルが含まれて
いても回転検出装置が装備される回転機のトルクリップ
ルや速度むらとなって顕在化しないよう回転機の駆動装
置や制御装置内で種々の制御方式が適用されていた。こ
のため、回転機の駆動装置や制御装置が複雑になり信頼
性の低下やコストの上昇を招くという問題があった。し
かも、電動機のトルクリップルには、回転検出装置出力
のリップルのほかにも、減速機の組立て精度やモータ本
体の工作精度、磁界の高調波等の要因もあり、回転検出
装置出力のリップルはこれら要因の特定を困難にするも
のであり、センサとしての機能を十分に果たしていると
は言えない状況にあった。
転検出装置にあっては、その出力にリップルが含まれて
いても回転検出装置が装備される回転機のトルクリップ
ルや速度むらとなって顕在化しないよう回転機の駆動装
置や制御装置内で種々の制御方式が適用されていた。こ
のため、回転機の駆動装置や制御装置が複雑になり信頼
性の低下やコストの上昇を招くという問題があった。し
かも、電動機のトルクリップルには、回転検出装置出力
のリップルのほかにも、減速機の組立て精度やモータ本
体の工作精度、磁界の高調波等の要因もあり、回転検出
装置出力のリップルはこれら要因の特定を困難にするも
のであり、センサとしての機能を十分に果たしていると
は言えない状況にあった。
【０００６】本発明は、かかる事情に基づきなされたも
ので、その目的とするところは、出力リップルを低減
し、回転検出装置が装備される回転機等のアクチュエー
タのトルクリップルや速度むらの削減、アクチュエータ
駆動装置や制御装置の簡素化、コストの低減化および信
頼性を向上させることができる回転検出装置を提供する
ことにある。
ので、その目的とするところは、出力リップルを低減
し、回転検出装置が装備される回転機等のアクチュエー
タのトルクリップルや速度むらの削減、アクチュエータ
駆動装置や制御装置の簡素化、コストの低減化および信
頼性を向上させることができる回転検出装置を提供する
ことにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に係る発明は、回転体の回転運動を検出す
る回転検出手段と、回転検出手段の出力に基づき回転体
の回転角を検出する回転角検出部および回転体の角速度
を検出する角速度検出部を含む回転演算手段とを備える
回転検出装置において、回転演算手段は、回転角検出部
によって検出された回転角の正弦値を演算する三角関数
演算部と、三角関数演算部によって算出された正弦値に
所定のゲインを乗じるゲイン調整部と、ゲイン調整部の
出力に角速度検出部の出力を乗じる乗算部と、角速度検
出部の出力から乗算部の出力を減じて角速度信号とする
減算部とを備えていることを特徴とする。
に、請求項１に係る発明は、回転体の回転運動を検出す
る回転検出手段と、回転検出手段の出力に基づき回転体
の回転角を検出する回転角検出部および回転体の角速度
を検出する角速度検出部を含む回転演算手段とを備える
回転検出装置において、回転演算手段は、回転角検出部
によって検出された回転角の正弦値を演算する三角関数
演算部と、三角関数演算部によって算出された正弦値に
所定のゲインを乗じるゲイン調整部と、ゲイン調整部の
出力に角速度検出部の出力を乗じる乗算部と、角速度検
出部の出力から乗算部の出力を減じて角速度信号とする
減算部とを備えていることを特徴とする。
【０００８】請求項２に係る発明は、請求項１記載の回
転検出装置において、三角関数演算部が、回転角検出部
によって検出された回転角の位相を調整する位相調整手
段を備えていることを特徴とする。
転検出装置において、三角関数演算部が、回転角検出部
によって検出された回転角の位相を調整する位相調整手
段を備えていることを特徴とする。
【０００９】請求項３に係る発明は、請求項１記載の回
転検出装置において、回転検出手段が、回転体の回転角
に応じた出力を生じるレゾルバを備えていることを特徴
とする。
転検出装置において、回転検出手段が、回転体の回転角
に応じた出力を生じるレゾルバを備えていることを特徴
とする。
【００１０】請求項４に係る発明は、請求項１記載の回
転検出装置において、回転検出手段が、回転体の角速度
に応じた電圧を出力する発電機を備えていることを特徴
とする。
転検出装置において、回転検出手段が、回転体の角速度
に応じた電圧を出力する発電機を備えていることを特徴
とする。
【００１１】請求項５に係る発明は、請求項１記載の回
転検出装置において、回転検出手段が、回転体の回転角
に応じた出力を生じるエンコーダを備えていることを特
徴とする。
転検出装置において、回転検出手段が、回転体の回転角
に応じた出力を生じるエンコーダを備えていることを特
徴とする。
【００１２】請求項６に係る発明は、請求項１記載の回
転検出装置において、回転検出手段が、回転演算手段か
ら離隔して配置されていることを特徴とする。
転検出装置において、回転検出手段が、回転演算手段か
ら離隔して配置されていることを特徴とする。
【００１３】請求項７に係る発明は、請求項１記載の回
転検出装置において、回転検出手段が回転演算手段を内
包していることを特徴とする。
転検出装置において、回転検出手段が回転演算手段を内
包していることを特徴とする。
【００１４】請求項８に係る発明は、請求項１記載の回
転検出装置において、回転演算手段が、角速度のリップ
ル成分を低減する手段を備えていることを特徴とする。
請求項９に係る発明は、請求項１記載の回転検出装置に
おいて、回転演算手段が、回転角をθ、角速度をω、ゲ
イン調整部のゲインをＧ、位相調整部の調整位相値を
Ψ、回転体１回転当たりの回転角検出部の出力に含まれ
るリップル周期数をｎとして、 ωｏｕｔ＝ω（１−Ｇ・sin（ｎθ＋Ψ）） ・・・（１） として得られる角速度ωｏｕｔを演算することを特徴と
する。
転検出装置において、回転演算手段が、角速度のリップ
ル成分を低減する手段を備えていることを特徴とする。
請求項９に係る発明は、請求項１記載の回転検出装置に
おいて、回転演算手段が、回転角をθ、角速度をω、ゲ
イン調整部のゲインをＧ、位相調整部の調整位相値を
Ψ、回転体１回転当たりの回転角検出部の出力に含まれ
るリップル周期数をｎとして、 ωｏｕｔ＝ω（１−Ｇ・sin（ｎθ＋Ψ）） ・・・（１） として得られる角速度ωｏｕｔを演算することを特徴と
する。
【００１５】請求項１０に係る発明は、請求項１記載の
回転検出装置において、回転演算手段が、回転角のリッ
プル成分を低減する手段を備えていることを特徴とす
る。
回転検出装置において、回転演算手段が、回転角のリッ
プル成分を低減する手段を備えていることを特徴とす
る。
【００１６】請求項１１に係る発明は、請求項１記載の
回転検出装置において、回転角検出部が、角速度検出部
の出力を積分して回転角を得る積分器を備えていること
を特徴とする。
回転検出装置において、回転角検出部が、角速度検出部
の出力を積分して回転角を得る積分器を備えていること
を特徴とする。
【００１７】請求項１２に係る発明は、請求項１記載の
回転検出装置において、回転演算手段が角速度出力ω
ｏｕｔを積分する積分器を備えていることを特徴とす
る。
回転検出装置において、回転演算手段が角速度出力ω
ｏｕｔを積分する積分器を備えていることを特徴とす
る。
【００１８】請求項１３に係る発明は、請求項１記載の
回転検出装置において、回転演算手段が、回転角のリッ
プル成分を低減した回転角信号および角速度のリップル
成分を低減した角速度信号を出力することを特徴とす
る。
回転検出装置において、回転演算手段が、回転角のリッ
プル成分を低減した回転角信号および角速度のリップル
成分を低減した角速度信号を出力することを特徴とす
る。
【００１９】請求項１４に係る発明は、請求項１記載の
回転検出装置において、回転演算手段が、複数段直列に
設けられていることを特徴とする。
回転検出装置において、回転演算手段が、複数段直列に
設けられていることを特徴とする。
【００２０】請求項１５に係る発明は、請求項２記載の
回転検出装置において、位相調整部が複数の調整位相値
を有し、回転体のトルクの符号に応じて複数の調整位相
値のうち一つを選択的に出力することを特徴とする。
回転検出装置において、位相調整部が複数の調整位相値
を有し、回転体のトルクの符号に応じて複数の調整位相
値のうち一つを選択的に出力することを特徴とする。
【００２１】請求項１６に係る発明は、請求項１記載の
回転検出装置において、ゲイン調整部が、回転体の回転
子回転軸に作用する重力方向の外力に応じて所定のゲイ
ンを変動させることを特徴とする。
回転検出装置において、ゲイン調整部が、回転体の回転
子回転軸に作用する重力方向の外力に応じて所定のゲイ
ンを変動させることを特徴とする。
【００２２】＜発明の原理＞本発明は回転検出手段の出
力に含まれるリップル成分、特に測定対象物の回転周期
に依存して出現するリップル成分を効果的に除去するこ
とができる。そして、当該回転検出手段の出力が複数の
リップル成分を持つ場合にはそれぞれのリップルに対応
する回転演算手段を複数個設けることですべてのリップ
ル成分を効果的に低減することが可能である。すなわ
ち、検出対象の回転角をθ０とすれば、振幅ａのリップ
ルを持つ回転検出手段の出力は回転角検出部により次式
の回転角出力θに変換される。
力に含まれるリップル成分、特に測定対象物の回転周期
に依存して出現するリップル成分を効果的に除去するこ
とができる。そして、当該回転検出手段の出力が複数の
リップル成分を持つ場合にはそれぞれのリップルに対応
する回転演算手段を複数個設けることですべてのリップ
ル成分を効果的に低減することが可能である。すなわ
ち、検出対象の回転角をθ０とすれば、振幅ａのリップ
ルを持つ回転検出手段の出力は回転角検出部により次式
の回転角出力θに変換される。
【００２３】
θ＝θ０−ａ・cos（nθ０＋φ） ・・・（２）
ただし、nは検出対象１回転当たりのリップル周期数、
φは回転検出対象に回転検出手段を取付ける際の初期位
相差である。
φは回転検出対象に回転検出手段を取付ける際の初期位
相差である。
【００２４】ここで本発明では、たとえば角速度検出部
で回転角出力θを時間微分して次式の角速度出力ωを得
る。
で回転角出力θを時間微分して次式の角速度出力ωを得
る。
【００２５】
ω＝dθ０/dt（１＋a・n・sin（nθ０＋φ）） ・・・（３）
回転演算手段が、たとえば式（１）に基づいて当該手段
の出力ωｏｕｔを演算するとすれば、出力ωｏｕｔは、
式（１）に式（２）および式（３）を代入して、 ωｏｕｔ＝dθ０/dt（１−Ｇ・sin（Ψ−ａ・ｎ・cos（ｎθ０＋φ）＋ｎ θ０） ＋ａ・ｎ・sin（ｎθ０＋φ） −ａ・ｎ・Ｇ・sin（Ψ−ａ・ｎ・cos（ｎθ０＋φ） ＋ｎθ０）sin（ｎθ０＋φ）） ・・・（４） と表されることになる。ここで、dθ０/dtは検出対象の
角速度である。
の出力ωｏｕｔを演算するとすれば、出力ωｏｕｔは、
式（１）に式（２）および式（３）を代入して、 ωｏｕｔ＝dθ０/dt（１−Ｇ・sin（Ψ−ａ・ｎ・cos（ｎθ０＋φ）＋ｎ θ０） ＋ａ・ｎ・sin（ｎθ０＋φ） −ａ・ｎ・Ｇ・sin（Ψ−ａ・ｎ・cos（ｎθ０＋φ） ＋ｎθ０）sin（ｎθ０＋φ）） ・・・（４） と表されることになる。ここで、dθ０/dtは検出対象の
角速度である。
【００２６】式（４）は、リップルの振幅が一般に小さ
く、ａ≪１とみなせることから、三角関数を角度ゼロの
近傍で線形近似して展開すると、 ωｏｕｔ＝dθ０/dt（１−Ｇ・sin（Ψ＋ｎθ０） ＋ａ・ｎ・Ｇ・cos（Ψ＋ｎθ０）cos（ｎθ０＋φ） ＋ａ・ｎ・sin（ｎθ０＋φ） −ａ・ｎ・Ｇ・sin（Ψ−ａ・ｎ・cos（ｎθ０＋φ） ＋ｎθ０）sin（ｎθ０＋φ）） ・・・（５） となる。さらに、ａ・Ｇ＝０とみなせば、 ωｏｕｔ＝dθ０/dt（１−Ｇ・sin（ｎθ０＋Ψ） ＋ａ・ｎ・sin（ｎθ０＋φ）） ・・・（６） を得る。式（６）は、式（１）においてゲインＧをリッ
プル含有率ａ・ｎに等しく設定し、かつ調整位相Ψを初
期位相差φに等しく設定できれば、回転演算手段の出力
ωｏｕｔが検出対象の角速度dθ０/dtと等しくなること
を示しており、回転角検出手段の出力に含まれていたリ
ップル成分を除去することができることを示している。
く、ａ≪１とみなせることから、三角関数を角度ゼロの
近傍で線形近似して展開すると、 ωｏｕｔ＝dθ０/dt（１−Ｇ・sin（Ψ＋ｎθ０） ＋ａ・ｎ・Ｇ・cos（Ψ＋ｎθ０）cos（ｎθ０＋φ） ＋ａ・ｎ・sin（ｎθ０＋φ） −ａ・ｎ・Ｇ・sin（Ψ−ａ・ｎ・cos（ｎθ０＋φ） ＋ｎθ０）sin（ｎθ０＋φ）） ・・・（５） となる。さらに、ａ・Ｇ＝０とみなせば、 ωｏｕｔ＝dθ０/dt（１−Ｇ・sin（ｎθ０＋Ψ） ＋ａ・ｎ・sin（ｎθ０＋φ）） ・・・（６） を得る。式（６）は、式（１）においてゲインＧをリッ
プル含有率ａ・ｎに等しく設定し、かつ調整位相Ψを初
期位相差φに等しく設定できれば、回転演算手段の出力
ωｏｕｔが検出対象の角速度dθ０/dtと等しくなること
を示しており、回転角検出手段の出力に含まれていたリ
ップル成分を除去することができることを示している。
【００２７】さらにまた、回転演算手段の出力ωｏｕｔ
と検出対象の角速度dθ０/dtとの間の誤差ｅｒｒは式
（６）から、 ｅｒｒ＝ω−dθ０/dt ＝（ａ・ｎ・sin（ｎθ０＋φ）−Ｇ・sin（ｎθ０＋Ψ））dθ０/dt ・・・（７） となる。
と検出対象の角速度dθ０/dtとの間の誤差ｅｒｒは式
（６）から、 ｅｒｒ＝ω−dθ０/dt ＝（ａ・ｎ・sin（ｎθ０＋φ）−Ｇ・sin（ｎθ０＋Ψ））dθ０/dt ・・・（７） となる。
【００２８】式（７）を展開整理すると、
【数１】
を得る。
【００２９】誤差ｅｒｒの振幅は、たとえば０〜２ａｎ
の範囲のゲインＧおよび、−π＋φ〜π＋φの範囲の調
整位相Ψに対して極小値がゼロとなる唯一の極小点を持
つ凹形関数となるため適当な値のＧやΨから出発して簡
単に最小値ゼロを探し当てることができる。また、リッ
プル含有率ａｎや初期位相φが既知の場合にはＧやΨを
当初から既知の値に設定すればよいことは言うまでもな
い。
の範囲のゲインＧおよび、−π＋φ〜π＋φの範囲の調
整位相Ψに対して極小値がゼロとなる唯一の極小点を持
つ凹形関数となるため適当な値のＧやΨから出発して簡
単に最小値ゼロを探し当てることができる。また、リッ
プル含有率ａｎや初期位相φが既知の場合にはＧやΨを
当初から既知の値に設定すればよいことは言うまでもな
い。
【００３０】このように、本発明では回転検出装置の出
力リップルを低減することができ、回転検出装置の装備
される回転機等のアクチュエータのトルクリップルや速
度むらを低減することができる。また、式（１）の簡単
な演算で出力リップルを低減することができるので、ア
クチュエータ駆動装置や制御装置の簡素化、コストの低
減化を図ることができる。さらに、式（８）から明らか
なように、誤差ｅｒｒの振幅がゼロであれば、検出対象
の回転速度のいかんに係わらずリップル成分を低減させ
ることができるので、回転検出装置の精度および信頼性
の向上を図ることができる。
力リップルを低減することができ、回転検出装置の装備
される回転機等のアクチュエータのトルクリップルや速
度むらを低減することができる。また、式（１）の簡単
な演算で出力リップルを低減することができるので、ア
クチュエータ駆動装置や制御装置の簡素化、コストの低
減化を図ることができる。さらに、式（８）から明らか
なように、誤差ｅｒｒの振幅がゼロであれば、検出対象
の回転速度のいかんに係わらずリップル成分を低減させ
ることができるので、回転検出装置の精度および信頼性
の向上を図ることができる。
【００３１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図に
基づいて詳細に説明する。
基づいて詳細に説明する。
【００３２】＜第１の実施の形態＞本発明の第１の実施
の形態を図１ないし図７を参照して説明する。
の形態を図１ないし図７を参照して説明する。
【００３３】図１および図２には、第１の実施の形態に
おける回転検出装置が全体として符号１で示されてい
る。この回転検出装置１は回転検出手段Ｃ１および回転
演算手段Ｃ２，Ｃ２’を備えている。
おける回転検出装置が全体として符号１で示されてい
る。この回転検出装置１は回転検出手段Ｃ１および回転
演算手段Ｃ２，Ｃ２’を備えている。
【００３４】本実施の形態における回転検出手段Ｃ１は
検出対象としての回転電動機１１の回転子回転軸１３に
取付けられ、回転子回転軸１３の回転角に比例した電圧
を出力するレゾルバ１５と、レゾルバ１５の図示してい
ない回転子に直結された回転入力軸１７と、回転子回転
軸１３に接続され回転子回転軸１３の回転をレゾルバ１
５の回転入力軸１７に伝達する回転伝達手段１９とで構
成されている。
検出対象としての回転電動機１１の回転子回転軸１３に
取付けられ、回転子回転軸１３の回転角に比例した電圧
を出力するレゾルバ１５と、レゾルバ１５の図示してい
ない回転子に直結された回転入力軸１７と、回転子回転
軸１３に接続され回転子回転軸１３の回転をレゾルバ１
５の回転入力軸１７に伝達する回転伝達手段１９とで構
成されている。
【００３５】回転伝達手段１９は、たとえばユニバーサ
ルジョイントやカップラーを備えており、レゾルバ１５
の回転入力軸１７は回転子回転軸１３に対して理想的に
は互いの軸心が一致して回転する。レゾルバ１５は巻線
を施された図示しない回転子および同じく巻線を備えた
固定子２１で構成されるとともに、回転入力軸１７の所
定の原点からの回転角０〜２π（rad）ごとに回転角に
対応する電圧、たとえば０〜５（Ｖ）の電圧を出力する
信号処理部２３を備えている。レゾルバ１５の固定子２
１は台板２５上に支持部材２７により所定の方法で固定
されている。
ルジョイントやカップラーを備えており、レゾルバ１５
の回転入力軸１７は回転子回転軸１３に対して理想的に
は互いの軸心が一致して回転する。レゾルバ１５は巻線
を施された図示しない回転子および同じく巻線を備えた
固定子２１で構成されるとともに、回転入力軸１７の所
定の原点からの回転角０〜２π（rad）ごとに回転角に
対応する電圧、たとえば０〜５（Ｖ）の電圧を出力する
信号処理部２３を備えている。レゾルバ１５の固定子２
１は台板２５上に支持部材２７により所定の方法で固定
されている。
【００３６】検出対象である回転電動機１１について説
明する。回転電動機１１はベース２９上に載置されスト
ッパ３１によって固定されており、結果的にベース２９
と一体化されている。回転電動機１１は回転子回転軸１
３のほかに、回転電動機１１の固定子を内蔵する固定子
ハウジング３３、固定子ハウジング３３の円筒底面中央
部で回転子回転軸１３を回転可能に支持する軸受け３
５、回転子回転軸１３の出力端側に取付けられ回転電動
機１１の負荷に対して図示していない所定の方法で動力
を伝達するプーリ３７、回転検出装置１の出力に基づい
て回転子回転軸１３の回転速度を制御するためのトルク
指令値を演算する速度制御装置３９、三相交流電源４１
から電力を受けるとともに速度制御装置３９の出力に基
づいて回転子回転軸１３にトルク指令値に等しいトルク
を発生させる駆動装置４３を備えている。
明する。回転電動機１１はベース２９上に載置されスト
ッパ３１によって固定されており、結果的にベース２９
と一体化されている。回転電動機１１は回転子回転軸１
３のほかに、回転電動機１１の固定子を内蔵する固定子
ハウジング３３、固定子ハウジング３３の円筒底面中央
部で回転子回転軸１３を回転可能に支持する軸受け３
５、回転子回転軸１３の出力端側に取付けられ回転電動
機１１の負荷に対して図示していない所定の方法で動力
を伝達するプーリ３７、回転検出装置１の出力に基づい
て回転子回転軸１３の回転速度を制御するためのトルク
指令値を演算する速度制御装置３９、三相交流電源４１
から電力を受けるとともに速度制御装置３９の出力に基
づいて回転子回転軸１３にトルク指令値に等しいトルク
を発生させる駆動装置４３を備えている。
【００３７】回転検出手段Ｃ１の出力信号は回転演算手
段Ｃ２に導入される。この出力信号には、回転伝達手段
１９の取付け偏心誤差などで生じる回転子回転軸１３の
回転周期で変動する第１のリップル成分や、レゾルバ１
５の図示していない巻線の不均一な巻装が電磁気的に作
用して生じる回転子回転軸１３の回転周期の整数倍、た
とえば４倍で変動する第２のリップル成分が含まれてい
る。これらのリップル成分を低減し、検出される回転角
に正しく対応する信号を得るために回転演算手段Ｃ２，
Ｃ２’が備えられている。回転演算手段Ｃ２は、信号処
理部２３の出力信号を回転子回転軸１３の回転角信号に
変換する回転角検出部４５、その回転角信号を回転子回
転軸１３の角速度信号に変換する角速度検出部４７、回
転角検出部４５の出力信号に対する位相角を調節するた
めの位相調整部４９、回転子回転軸１３が１回転する間
に回転角検出部４５の出力に含まれる除去すべきリップ
ルの周期数、たとえば４を入力信号に乗じる周期数ゲイ
ン乗算部５１、位相調整部４９の出力と周期数ゲイン乗
算部５１の出力とを加算する加算器５３、加算器５３の
出力を入力するとともに入力した値の正弦値を計算する
正弦演算部５５、正弦演算部５５の出力に調整可能なゲ
インを乗じるゲイン調整部５７、ゲイン調整部５７の出
力と角速度演算部４７の出力とを乗算する乗算器５９、
および角速度演算部４７の出力から乗算器５９の出力を
減じる減算器６１を備えている。そして、位相調整部４
９、周期数ゲイン乗算部５１、加算器５３および正弦演
算部５５は全体として三角関数演算部Ｃ３を構成してい
る。
段Ｃ２に導入される。この出力信号には、回転伝達手段
１９の取付け偏心誤差などで生じる回転子回転軸１３の
回転周期で変動する第１のリップル成分や、レゾルバ１
５の図示していない巻線の不均一な巻装が電磁気的に作
用して生じる回転子回転軸１３の回転周期の整数倍、た
とえば４倍で変動する第２のリップル成分が含まれてい
る。これらのリップル成分を低減し、検出される回転角
に正しく対応する信号を得るために回転演算手段Ｃ２，
Ｃ２’が備えられている。回転演算手段Ｃ２は、信号処
理部２３の出力信号を回転子回転軸１３の回転角信号に
変換する回転角検出部４５、その回転角信号を回転子回
転軸１３の角速度信号に変換する角速度検出部４７、回
転角検出部４５の出力信号に対する位相角を調節するた
めの位相調整部４９、回転子回転軸１３が１回転する間
に回転角検出部４５の出力に含まれる除去すべきリップ
ルの周期数、たとえば４を入力信号に乗じる周期数ゲイ
ン乗算部５１、位相調整部４９の出力と周期数ゲイン乗
算部５１の出力とを加算する加算器５３、加算器５３の
出力を入力するとともに入力した値の正弦値を計算する
正弦演算部５５、正弦演算部５５の出力に調整可能なゲ
インを乗じるゲイン調整部５７、ゲイン調整部５７の出
力と角速度演算部４７の出力とを乗算する乗算器５９、
および角速度演算部４７の出力から乗算器５９の出力を
減じる減算器６１を備えている。そして、位相調整部４
９、周期数ゲイン乗算部５１、加算器５３および正弦演
算部５５は全体として三角関数演算部Ｃ３を構成してい
る。
【００３８】回転演算手段Ｃ２’は、回転演算手段Ｃ２
の出力である角速度を積分する積分器としての回転角検
出部４５’、回転角検出部４５’の出力に対する位相角
を調節するための位相調整部４９’、位相調整部４９’
の出力と回転角検出部４５’の出力とを加算する加算器
５３’、加算器５３’の出力を入力するとともに入力し
た値の正弦値を計算する正弦演算部５５’、正弦演算部
５５’の出力に調整可能なゲインを乗じるゲイン調整部
５７’、ゲイン調整部５７’の出力と回転演算手段Ｃ２
の出力とを乗算する乗算器５９’、回転演算手段Ｃ２の
出力から乗算器５９’の出力を減じる減算器６１’、お
よび減算器６１’の出力である角速度を積分する積分器
６３’を備えている。なお、位相調整部４９’、加算器
５３’および正弦演算部５５’によって三角関数演算部
Ｃ３’を構成している。
の出力である角速度を積分する積分器としての回転角検
出部４５’、回転角検出部４５’の出力に対する位相角
を調節するための位相調整部４９’、位相調整部４９’
の出力と回転角検出部４５’の出力とを加算する加算器
５３’、加算器５３’の出力を入力するとともに入力し
た値の正弦値を計算する正弦演算部５５’、正弦演算部
５５’の出力に調整可能なゲインを乗じるゲイン調整部
５７’、ゲイン調整部５７’の出力と回転演算手段Ｃ２
の出力とを乗算する乗算器５９’、回転演算手段Ｃ２の
出力から乗算器５９’の出力を減じる減算器６１’、お
よび減算器６１’の出力である角速度を積分する積分器
６３’を備えている。なお、位相調整部４９’、加算器
５３’および正弦演算部５５’によって三角関数演算部
Ｃ３’を構成している。
【００３９】ここで、理解を容易にするため速度制御装
置３９および駆動装置４３について説明する。速度制御
装置３９は、回転子回転軸１３の角速度が追従すべき角
速度目標パターンを出力する角速度目標パターン発生器
６５、角速度目標パターン発生器６５の出力、および回
転演算手段Ｃ２’が備える減算器６１’の角速度出力に
基づいて、回転子回転軸１３の回転速度を目標パターン
に追従させるためのトルク指令値を演算するトルク指令
演算部６７を備えている。また、駆動装置４３は、三相
交流電源４１からの交流電力を直流電力に変換するコン
バータ６９、トルク指令演算部６７の出力および積分器
６３’の出力に基づいてトルク指令値と等しいトルクを
回転電動機１１が発生するようにコンバータ６９からの
直流電力を入力として所要の三相交流電力を出力するイ
ンバータ７１を備えている。ここで、インバータ７１
は、所定のトルクを発生させる三相交流電流を回転電動
機１１に供給するようにトルク指令演算部６７の出力お
よび積分器６３’の出力に基づいてサイリスタ点弧角を
制御する点弧角制御部７３、および点弧角制御部７３の
出力によりに回転電動機１１に三相交流電流を供給する
サイリスタ部７５を備えている。
置３９および駆動装置４３について説明する。速度制御
装置３９は、回転子回転軸１３の角速度が追従すべき角
速度目標パターンを出力する角速度目標パターン発生器
６５、角速度目標パターン発生器６５の出力、および回
転演算手段Ｃ２’が備える減算器６１’の角速度出力に
基づいて、回転子回転軸１３の回転速度を目標パターン
に追従させるためのトルク指令値を演算するトルク指令
演算部６７を備えている。また、駆動装置４３は、三相
交流電源４１からの交流電力を直流電力に変換するコン
バータ６９、トルク指令演算部６７の出力および積分器
６３’の出力に基づいてトルク指令値と等しいトルクを
回転電動機１１が発生するようにコンバータ６９からの
直流電力を入力として所要の三相交流電力を出力するイ
ンバータ７１を備えている。ここで、インバータ７１
は、所定のトルクを発生させる三相交流電流を回転電動
機１１に供給するようにトルク指令演算部６７の出力お
よび積分器６３’の出力に基づいてサイリスタ点弧角を
制御する点弧角制御部７３、および点弧角制御部７３の
出力によりに回転電動機１１に三相交流電流を供給する
サイリスタ部７５を備えている。
【００４０】回転検出装置１、速度制御装置３９および
駆動装置４３において、これらの装置の動作に必要な電
力は単相交流電源７７から供給される。なお、以下のブ
ロック図において、矢印線は信号経路を、また棒線は回
転電動機１１および回転検出装置１周辺の電力経路を示
している。
駆動装置４３において、これらの装置の動作に必要な電
力は単相交流電源７７から供給される。なお、以下のブ
ロック図において、矢印線は信号経路を、また棒線は回
転電動機１１および回転検出装置１周辺の電力経路を示
している。
【００４１】次に、以上のように構成された本実施の形
態に係る回転検出装置の動作について説明する。
態に係る回転検出装置の動作について説明する。
【００４２】装置が待機状態、すなわち三相交流電源４
１および単相交流電源７７が投入されるとともに回転検
出装置１、速度制御装置３９および駆動装置４３が稼動
状態であるが角速度目標パターン発生器６５がゼロを出
力している状態のときは、回転子回転軸１３は角速度ゼ
ロの状態を維持している。やがて、角速度目標パターン
発生器６５がたとえば図３に示すような台形パターンを
発生し目標角速度が増加し始めると、トルク指令演算部
６７において減算器６１’から出力される現在の回転子
回転軸１３の角速度と目標パターン発生器６５の角速度
目標値に基づいて回転電動機１１が発生すべきトルク指
令値が演算され、その演算結果が駆動装置４３に出力さ
れる。そうすると点弧角制御部７３は回転電動機１１が
指令値どおりのトルクを発生するようにサイリスタ部７
５に対する点弧角を制御し、インバータ７１の出力電流
により回転電動機１１は指令値どおりのトルクをもって
所定回転速度で回転する。このようにして回転電動機１
１の発生トルクによりプーリ３７が回転子回転軸１３と
ともに回転を開始する。
１および単相交流電源７７が投入されるとともに回転検
出装置１、速度制御装置３９および駆動装置４３が稼動
状態であるが角速度目標パターン発生器６５がゼロを出
力している状態のときは、回転子回転軸１３は角速度ゼ
ロの状態を維持している。やがて、角速度目標パターン
発生器６５がたとえば図３に示すような台形パターンを
発生し目標角速度が増加し始めると、トルク指令演算部
６７において減算器６１’から出力される現在の回転子
回転軸１３の角速度と目標パターン発生器６５の角速度
目標値に基づいて回転電動機１１が発生すべきトルク指
令値が演算され、その演算結果が駆動装置４３に出力さ
れる。そうすると点弧角制御部７３は回転電動機１１が
指令値どおりのトルクを発生するようにサイリスタ部７
５に対する点弧角を制御し、インバータ７１の出力電流
により回転電動機１１は指令値どおりのトルクをもって
所定回転速度で回転する。このようにして回転電動機１
１の発生トルクによりプーリ３７が回転子回転軸１３と
ともに回転を開始する。
【００４３】回転子回転軸１３の回転は回転伝達手段１
９および回転入力軸１７を介してレゾルバ１５に伝達さ
れ、信号処理部２３では回転子回転軸１３の回転角の増
加に対応して出力電圧が上昇する。信号処理部２３の出
力電圧に基づいて、一方で回転角検出部４５において回
転子回転軸１３の回転角が検出され、他方で角速度検出
部４７においてたとえば微分器等を通して角速度が検出
される。この時、信号処理部２３の出力電圧には上述の
理由により第１のリップル成分や第２のリップル成分が
含まれることになる。
９および回転入力軸１７を介してレゾルバ１５に伝達さ
れ、信号処理部２３では回転子回転軸１３の回転角の増
加に対応して出力電圧が上昇する。信号処理部２３の出
力電圧に基づいて、一方で回転角検出部４５において回
転子回転軸１３の回転角が検出され、他方で角速度検出
部４７においてたとえば微分器等を通して角速度が検出
される。この時、信号処理部２３の出力電圧には上述の
理由により第１のリップル成分や第２のリップル成分が
含まれることになる。
【００４４】回転角検出部４５で得られる回転角に対し
て、周期数ゲイン乗算部５１で回転子回転軸１３の１回
転当たりのリップル周期数、ここでは４が乗算され、加
算器５３において位相調整部４９の所定の位相角との和
がとられて正弦演算部５５に導入され、加算器５３の出
力値の正弦値が演算される。正弦演算部５５の出力には
ゲイン調整部５７で所定のゲインが乗ぜられた後、乗算
器５９において角速度検出部４７からの角速度が乗ぜら
れる。乗算器５９の出力は、角速度検出部４７からの角
速度とともに減算器６１に導入され、角速度検出部４７
の出力から減算され、その結果が回転演算手段Ｃ２の出
力となる。つまり、回転子回転軸１３の回転角および角
速度に対し、上述の式（１）における演算結果が角速度
として回転演算手段Ｃ２から出力されることになる。し
たがって、回転演算手段Ｃ２から出力される角速度では
第２のリップル成分が除去されている。
て、周期数ゲイン乗算部５１で回転子回転軸１３の１回
転当たりのリップル周期数、ここでは４が乗算され、加
算器５３において位相調整部４９の所定の位相角との和
がとられて正弦演算部５５に導入され、加算器５３の出
力値の正弦値が演算される。正弦演算部５５の出力には
ゲイン調整部５７で所定のゲインが乗ぜられた後、乗算
器５９において角速度検出部４７からの角速度が乗ぜら
れる。乗算器５９の出力は、角速度検出部４７からの角
速度とともに減算器６１に導入され、角速度検出部４７
の出力から減算され、その結果が回転演算手段Ｃ２の出
力となる。つまり、回転子回転軸１３の回転角および角
速度に対し、上述の式（１）における演算結果が角速度
として回転演算手段Ｃ２から出力されることになる。し
たがって、回転演算手段Ｃ２から出力される角速度では
第２のリップル成分が除去されている。
【００４５】回転演算手段Ｃ２の角速度出力はさらに回
転演算手段Ｃ２’に導入される。ここでは、積分器を備
えた回転角検出部４５’で角速度が積分されて回転角に
変換される。一方、第１のリップル成分の初期位相角に
相当する所定の位相角が位相調整部４９’から出力され
ており、回転角検出部４５’および位相調整部４９’の
出力が加算器５３’に導入される。ここで、回転演算手
段Ｃ２では回転角検出部４５’と加算器５３’の間に介
在した周期数ゲイン乗算部５１が存在しないのは、除去
すべき第１のリップル成分が回転子回転軸と同期してい
るためである。正弦演算部５５’では、加算器５３’が
出力する回転角の正弦値が計算され、ゲイン調整部５
７’で正弦演算部５５’の出力値に第１のリップル成分
の振幅に相当する所定のゲインが乗算される。ゲイン調
整部５７’の出力は乗算器５９’において回転演算手段
Ｃ２から出力された角速度を乗ぜられ、減算器６１’に
おいて乗算器５９’の出力を引く数として回転演算手段
Ｃ２から出力された角速度に関して減算が行われる。つ
まり、ここにおいて第１のリップル成分について式
（１）における演算結果が角速度として減算器６１’か
ら出力されることになる。したがって、減算器６１’か
ら出力される角速度では、すべてのリップル成分が除去
されていることになる。減算器６１’の角速度出力はそ
のまま回転演算手段Ｃ２’の第１の出力として速度制御
装置３９に導入される一方、積分器６３’に導入され回
転角に変換される。積分器６３’の回転角出力は回転演
算手段Ｃ２’の第２の出力として駆動装置４３に導入さ
れる。ここで、角速度目標値の増加に伴って増大する回
転子回転軸１３の回転角および角速度が正確にトルク指
令演算部６７および点弧角制御部７３に入力されること
になるため、回転電動機１１には角速度の増加に伴う異
常振動や角速度一定時のトルクリップルが発生せず、図
３に示す角速度目標パターンに良好に追従する角速度を
もってプーリ３７が回転する。やがて目標角速度がゼロ
になるとプーリ３７の角速度もゼロとなり、回転電動機
１１は再び待機状態となる。
転演算手段Ｃ２’に導入される。ここでは、積分器を備
えた回転角検出部４５’で角速度が積分されて回転角に
変換される。一方、第１のリップル成分の初期位相角に
相当する所定の位相角が位相調整部４９’から出力され
ており、回転角検出部４５’および位相調整部４９’の
出力が加算器５３’に導入される。ここで、回転演算手
段Ｃ２では回転角検出部４５’と加算器５３’の間に介
在した周期数ゲイン乗算部５１が存在しないのは、除去
すべき第１のリップル成分が回転子回転軸と同期してい
るためである。正弦演算部５５’では、加算器５３’が
出力する回転角の正弦値が計算され、ゲイン調整部５
７’で正弦演算部５５’の出力値に第１のリップル成分
の振幅に相当する所定のゲインが乗算される。ゲイン調
整部５７’の出力は乗算器５９’において回転演算手段
Ｃ２から出力された角速度を乗ぜられ、減算器６１’に
おいて乗算器５９’の出力を引く数として回転演算手段
Ｃ２から出力された角速度に関して減算が行われる。つ
まり、ここにおいて第１のリップル成分について式
（１）における演算結果が角速度として減算器６１’か
ら出力されることになる。したがって、減算器６１’か
ら出力される角速度では、すべてのリップル成分が除去
されていることになる。減算器６１’の角速度出力はそ
のまま回転演算手段Ｃ２’の第１の出力として速度制御
装置３９に導入される一方、積分器６３’に導入され回
転角に変換される。積分器６３’の回転角出力は回転演
算手段Ｃ２’の第２の出力として駆動装置４３に導入さ
れる。ここで、角速度目標値の増加に伴って増大する回
転子回転軸１３の回転角および角速度が正確にトルク指
令演算部６７および点弧角制御部７３に入力されること
になるため、回転電動機１１には角速度の増加に伴う異
常振動や角速度一定時のトルクリップルが発生せず、図
３に示す角速度目標パターンに良好に追従する角速度を
もってプーリ３７が回転する。やがて目標角速度がゼロ
になるとプーリ３７の角速度もゼロとなり、回転電動機
１１は再び待機状態となる。
【００４６】この場合のトルク指令演算部６７のトルク
指令値は図４に示す波形（図３の各速度パターンの微分
値相当）となるが、従来のように回転子回転軸１３の回
転情報が回転検出手段Ｃ１から直に速度制御装置３９に
入力されると、図３の角速度の増加に伴って、図５に示
すようにトルク指令にリップルが発生する。このリップ
ルの振動数と振幅は回転子回転軸１３の角速度の増加に
伴って最大角速度に到達するまで増大し、やがて角速度
の減少に伴って消滅する。このようにトルク指令値にゼ
ロから最大角速度運転時の周波数に至るリップルが含ま
れると、回転電動機１１に連結されるシステムに特定周
波数の共振を励起することがある。システムに共振を励
起すると回転子回転軸１３が特定の角速度になるとシス
テムから騒音や振動が発生することになり、場合によっ
てはシステムの破損を招くことになる。こうした現象を
防止しシステムの信頼性を向上させるためには、回転電
動機１１を含むシステム全体の剛性を上げ、共振周波数
を上昇させればよい。しかし、システムの剛性を上げる
には高強度の材料や補強が必要なため、結果として回転
電動機１１に連結されるシステム全体のコスト上昇を招
く。しかし、本実施の形態においては、図４に示すよう
にトルク指令にリップルが含まれないため、上述のよう
なコスト上昇を招くことがない。
指令値は図４に示す波形（図３の各速度パターンの微分
値相当）となるが、従来のように回転子回転軸１３の回
転情報が回転検出手段Ｃ１から直に速度制御装置３９に
入力されると、図３の角速度の増加に伴って、図５に示
すようにトルク指令にリップルが発生する。このリップ
ルの振動数と振幅は回転子回転軸１３の角速度の増加に
伴って最大角速度に到達するまで増大し、やがて角速度
の減少に伴って消滅する。このようにトルク指令値にゼ
ロから最大角速度運転時の周波数に至るリップルが含ま
れると、回転電動機１１に連結されるシステムに特定周
波数の共振を励起することがある。システムに共振を励
起すると回転子回転軸１３が特定の角速度になるとシス
テムから騒音や振動が発生することになり、場合によっ
てはシステムの破損を招くことになる。こうした現象を
防止しシステムの信頼性を向上させるためには、回転電
動機１１を含むシステム全体の剛性を上げ、共振周波数
を上昇させればよい。しかし、システムの剛性を上げる
には高強度の材料や補強が必要なため、結果として回転
電動機１１に連結されるシステム全体のコスト上昇を招
く。しかし、本実施の形態においては、図４に示すよう
にトルク指令にリップルが含まれないため、上述のよう
なコスト上昇を招くことがない。
【００４７】なお、上記の第１の実施の形態では回転検
出手段がレゾルバ１５を備えているが、これは回転検出
手段の構成を何ら限定するものではなく、種々の変更が
可能である。たとえば、回転入力軸１７の角速度に比例
した出力電圧が得られる発電機であっても何ら差し支え
ない。また、回転電動機１１の回転を回転伝達手段１９
および回転入力軸１７により伝達しているが、これは回
転伝達手段１９の形態や回転入力軸１７の使用を何ら制
限するものではなく、たとえば、図６に示すように回転
子回転軸１３の端部周囲に等間隔の縞模様７９を形成
し、信号処理部２３’に含まれる光学素子８１によって
これを読み取る、回転検出手段Ｃ１としての光学式エン
コーダ８３であったり、図７に示すように回転子回転軸
１３の回転を回転伝達手段としてのローラ８５を介して
ロータリーエンコーダ８７に伝達したりするものであっ
てもよい。
出手段がレゾルバ１５を備えているが、これは回転検出
手段の構成を何ら限定するものではなく、種々の変更が
可能である。たとえば、回転入力軸１７の角速度に比例
した出力電圧が得られる発電機であっても何ら差し支え
ない。また、回転電動機１１の回転を回転伝達手段１９
および回転入力軸１７により伝達しているが、これは回
転伝達手段１９の形態や回転入力軸１７の使用を何ら制
限するものではなく、たとえば、図６に示すように回転
子回転軸１３の端部周囲に等間隔の縞模様７９を形成
し、信号処理部２３’に含まれる光学素子８１によって
これを読み取る、回転検出手段Ｃ１としての光学式エン
コーダ８３であったり、図７に示すように回転子回転軸
１３の回転を回転伝達手段としてのローラ８５を介して
ロータリーエンコーダ８７に伝達したりするものであっ
てもよい。
【００４８】＜第２の実施の形態＞次に、本発明の第２
の実施の形態を図８および図９を参照して説明する。
の実施の形態を図８および図９を参照して説明する。
【００４９】第１の実施の形態では、回転検出手段Ｃ１
の出力信号が直列に設けられた２つの回転演算手段Ｃ
２，Ｃ２’で処理されているが、これは回転演算手段の
個数や構成を何ら限定するものではなく、回転検出手段
の出力信号が有するリップル成分の特徴に合わせ、回転
演算手段の個数や構成を変更してもなんら差し支えない
ものである。たとえば、レゾルバ１５に代えてロータリ
ーエンコーダ８７を備えた回転検出手段Ｃ１’にあって
は、レゾルバ１５に起因する第２のリップル成分は存在
しない。一方、たとえばカップリングで構成される回転
伝達手段１９にガタが存在するような場合には、回転電
動機１１のトルクの方向に応じて調整位相が変動するこ
とになる。また、回転電動機１１の負荷が軸心を歪ませ
る方向の外力を回転子回転軸１３に作用させる場合に
は、負荷の大きさに従って回転子回転軸１３の軸心とロ
ータリーエンコーダ８７の図示しない回転軸に直結する
回転入力軸１７の軸心にズレが生じてリップル成分の振
幅が変動する場合もあり得る。このような場合には、ト
ルク指令部６７の出力の正負符号で調整位相値を変える
ことのできる位相調整部４９”、および軸心を歪ませる
方向の外力を検出しその大きさで補償用ゲインを変える
ことのできるゲイン調整部５７”を備えた回転演算手段
Ｃ２”を用いてもよい。図８および図９は、このような
実施形態を示すものである。
の出力信号が直列に設けられた２つの回転演算手段Ｃ
２，Ｃ２’で処理されているが、これは回転演算手段の
個数や構成を何ら限定するものではなく、回転検出手段
の出力信号が有するリップル成分の特徴に合わせ、回転
演算手段の個数や構成を変更してもなんら差し支えない
ものである。たとえば、レゾルバ１５に代えてロータリ
ーエンコーダ８７を備えた回転検出手段Ｃ１’にあって
は、レゾルバ１５に起因する第２のリップル成分は存在
しない。一方、たとえばカップリングで構成される回転
伝達手段１９にガタが存在するような場合には、回転電
動機１１のトルクの方向に応じて調整位相が変動するこ
とになる。また、回転電動機１１の負荷が軸心を歪ませ
る方向の外力を回転子回転軸１３に作用させる場合に
は、負荷の大きさに従って回転子回転軸１３の軸心とロ
ータリーエンコーダ８７の図示しない回転軸に直結する
回転入力軸１７の軸心にズレが生じてリップル成分の振
幅が変動する場合もあり得る。このような場合には、ト
ルク指令部６７の出力の正負符号で調整位相値を変える
ことのできる位相調整部４９”、および軸心を歪ませる
方向の外力を検出しその大きさで補償用ゲインを変える
ことのできるゲイン調整部５７”を備えた回転演算手段
Ｃ２”を用いてもよい。図８および図９は、このような
実施形態を示すものである。
【００５０】回転演算手段Ｃ２”は、位相調整部４９”
と、ゲイン調整部５７”と、トルク指令演算部６７の出
力を入力しその正負を判定する符号判定器８９とを備え
ている。符号判定器８９の出力は位相調整部４９”に導
入されており、これにより位相調整部４９”はトルク指
令部６７の出力の正負に基づいて正負それぞれ対応した
所定の位相調整値を出力する。また、たとえば重力方向
の外力が回転子回転軸１３の軸心を歪ませる場合には、
外力検出手段９３の出力に基づいてゲイン調整部５７”
のゲインを増減し、当該ゲインは常に上述の第１のリッ
プル成分の振幅に等しい値に調整される。外力検出手段
９３はベース２９の四隅位置と図示していない床面との
間に介在して重力方向の力に応じた電圧信号を出力する
４つのロードセル９１と、それぞれのロードセル９１の
出力から重力方向の外力を計算する外力演算手段９５を
備えており、外力演算手段９５からは当該外力の演算結
果が出力される。つまり、符号判定器８９および外力検
出手段９３は回転検出装置１の動作環境がいかなるもの
であっても、式（８）における誤差ｅｒｒをゼロに等し
くさせるための手段として作用している。ここで、回転
演算手段Ｃ２”中の周期数ゲイン乗算部５１のゲインが
１に設定されていることは言うまでもない。また、本実
施の形態では、三角関数演算部Ｃ３”が位相調整部４
９”、周期数ゲイン乗算部５１、加算器５３および正弦
演算部５５によって構成されている。
と、ゲイン調整部５７”と、トルク指令演算部６７の出
力を入力しその正負を判定する符号判定器８９とを備え
ている。符号判定器８９の出力は位相調整部４９”に導
入されており、これにより位相調整部４９”はトルク指
令部６７の出力の正負に基づいて正負それぞれ対応した
所定の位相調整値を出力する。また、たとえば重力方向
の外力が回転子回転軸１３の軸心を歪ませる場合には、
外力検出手段９３の出力に基づいてゲイン調整部５７”
のゲインを増減し、当該ゲインは常に上述の第１のリッ
プル成分の振幅に等しい値に調整される。外力検出手段
９３はベース２９の四隅位置と図示していない床面との
間に介在して重力方向の力に応じた電圧信号を出力する
４つのロードセル９１と、それぞれのロードセル９１の
出力から重力方向の外力を計算する外力演算手段９５を
備えており、外力演算手段９５からは当該外力の演算結
果が出力される。つまり、符号判定器８９および外力検
出手段９３は回転検出装置１の動作環境がいかなるもの
であっても、式（８）における誤差ｅｒｒをゼロに等し
くさせるための手段として作用している。ここで、回転
演算手段Ｃ２”中の周期数ゲイン乗算部５１のゲインが
１に設定されていることは言うまでもない。また、本実
施の形態では、三角関数演算部Ｃ３”が位相調整部４
９”、周期数ゲイン乗算部５１、加算器５３および正弦
演算部５５によって構成されている。
【００５１】＜第３の実施の形態＞本発明の第３の実施
の形態を図１０および図１１を参照して説明する。
の形態を図１０および図１１を参照して説明する。
【００５２】第１および第２の実施の形態では、回転検
出手段（Ｃ１，Ｃ１’）と回転演算手段（Ｃ２，Ｃ
２’，Ｃ２”）が隣接し、それらが全体として回転検出
装置１を構成していたが、これは回転検出手段と回転演
算手段の距離および構成位置をなんら限定するものでは
なく、図１０および図１１に示すように、回転演算手段
Ｃ２が速度制御装置３９’や駆動装置４３’に組み込ま
れていても良い。ここで、駆動装置４３’では回転角情
報が必要なため、回転演算手段Ｃ２の出力は積分器６
３’を介して点弧角制御部７３に入力されている。ま
た、回転演算手段Ｃ２’が用いられていないのは、回転
伝達手段に起因する上述の第１のリップル成分が十分小
さいためである。本実施の形態では、回転検出手段Ｃ１
を回転電動機１１に装着すれば良く、装置の取付けが簡
単になるという利点がある。
出手段（Ｃ１，Ｃ１’）と回転演算手段（Ｃ２，Ｃ
２’，Ｃ２”）が隣接し、それらが全体として回転検出
装置１を構成していたが、これは回転検出手段と回転演
算手段の距離および構成位置をなんら限定するものでは
なく、図１０および図１１に示すように、回転演算手段
Ｃ２が速度制御装置３９’や駆動装置４３’に組み込ま
れていても良い。ここで、駆動装置４３’では回転角情
報が必要なため、回転演算手段Ｃ２の出力は積分器６
３’を介して点弧角制御部７３に入力されている。ま
た、回転演算手段Ｃ２’が用いられていないのは、回転
伝達手段に起因する上述の第１のリップル成分が十分小
さいためである。本実施の形態では、回転検出手段Ｃ１
を回転電動機１１に装着すれば良く、装置の取付けが簡
単になるという利点がある。
【００５３】＜他の実施の形態＞上記各実施の形態で
は、回転演算手段Ｃ２，Ｃ２’，Ｃ２”はアナログ演算
方式のものとして説明されているが、これはアナログ演
算方式に限定されるものではなく、デジタル演算方式の
ものであってもよい。
は、回転演算手段Ｃ２，Ｃ２’，Ｃ２”はアナログ演算
方式のものとして説明されているが、これはアナログ演
算方式に限定されるものではなく、デジタル演算方式の
ものであってもよい。
【００５４】また、上記各実施の形態では回転の検出対
象が回転電動機であるとして説明したが、これは回転検
出装置による検出対象をなんら限定するものではなく、
回転体でさえあれば何でも良い。たとえば発電機であっ
てもよいし、さらには可動子の直線移動距離を車輪を介
してロータリーエンコーダで回転角に変換するリニアモ
ータ等が検出対象であっても良い。
象が回転電動機であるとして説明したが、これは回転検
出装置による検出対象をなんら限定するものではなく、
回転体でさえあれば何でも良い。たとえば発電機であっ
てもよいし、さらには可動子の直線移動距離を車輪を介
してロータリーエンコーダで回転角に変換するリニアモ
ータ等が検出対象であっても良い。
【００５５】このほか、本発明の要旨を逸脱しない範囲
で種々変更可能である。
で種々変更可能である。
【００５６】
【発明の効果】以上のように、本発明の回転検出装置に
よれば、回転検出手段自体に起因して出力信号に混入し
得るリップル成分を大幅に低減することができるので、
回転角検出手段が原因で発生する電動機や各種アクチュ
エータのトルクリップルを低減することができ、これら
アクチュエータの制御性能を向上させることができる。
よれば、回転検出手段自体に起因して出力信号に混入し
得るリップル成分を大幅に低減することができるので、
回転角検出手段が原因で発生する電動機や各種アクチュ
エータのトルクリップルを低減することができ、これら
アクチュエータの制御性能を向上させることができる。
【００５７】また、回転検出手段が原因で発生するトル
クリップル成分を除去することができるので、他の要因
で発生するトルクリップルの原因特定が容易になる。
クリップル成分を除去することができるので、他の要因
で発生するトルクリップルの原因特定が容易になる。
【００５８】さらに、簡単な演算で回転検出手段の出力
リップルを低減することができるので、アクチュエータ
駆動装置や制御装置の簡素化およびコストの低減化を達
成することができる。
リップルを低減することができるので、アクチュエータ
駆動装置や制御装置の簡素化およびコストの低減化を達
成することができる。
【００５９】加えて、回転検出対象の回転速度に係わら
ずリップル成分を低減することができるので、回転検出
装置の精度および信頼性を向上させることができる。
ずリップル成分を低減することができるので、回転検出
装置の精度および信頼性を向上させることができる。
【図１】本発明の第１の実施の形態の全体的な構造を示
す斜視図。
す斜視図。
【図２】第１の実施の形態における全体的な構成を示す
ブロック図。
ブロック図。
【図３】第１の実施の形態における目標角速度と時間と
の関係を示すパターン図。
の関係を示すパターン図。
【図４】第１の実施の形態におけるトルク指令値と時間
との関係を示すパターン図。
との関係を示すパターン図。
【図５】従来技術によるトルク指令値と時間との関係を
示すパターン図。
示すパターン図。
【図６】第１の実施の形態における回転検出手段の変形
例を示す斜視図。
例を示す斜視図。
【図７】第１の実施の形態における回転検出手段の他の
変形例を示す斜視図。
変形例を示す斜視図。
【図８】本発明の第２の実施の形態の全体的な構造を示
す斜視図。
す斜視図。
【図９】第２の実施の形態における全体的な構成を示す
ブロック図。
ブロック図。
【図１０】本発明の第３の実施の形態の全体的な構造を
示す斜視図。
示す斜視図。
【図１１】第３の実施の形態における全体的な構成を示
すブロック図。
すブロック図。
Ｃ１，Ｃ１’ 回転検出手段
Ｃ２，Ｃ２’，Ｃ２” 回転演算手段
Ｃ３，Ｃ３’，Ｃ３” 三角関数演算手段
１ 回転検出装置
１１ 回転電動機
１３ 回転子回転軸
１５ レゾルバ
１７ 回転入力軸
１９ 回転伝達手段
２１ 固定子
２３，２３’ 信号処理部
２５ 台板
２７ 支持部材
２９ ベース
３１ ストッパ
３３ 固定子ハウジング
３５ 軸受け
３７ プーリ
３９，３９’ 速度制御装置
４１ 三相交流電源
４３，４３’ 駆動装置
４５，４５’ 回転角検出部
４７ 角速度検出部
４９，４９’，４９” 位相調整部
５１ 周期数ゲイン乗算部
５３ 加算器
５５，５５’ 正弦演算部
５７，５７’，５７” ゲイン調整部
５９，５９’ 乗算器
６１，６１’ 減算器
６３’ 積分器
６５ 角速度目標パターン発生器
６７ トルク指令演算部
６９ コンバータ
７１ インバータ
７３ 点弧角制御部
７５ サイリスタ部
７７ 単相交流電源
７９ 縞模様
８１ 光学素子
８３ 光学式エンコーダ
８５ ローラ
８７ ロータリーエンコーダ
８９ 符号判定器
９１ ロードセル
９３ 外力検出手段
９５ 外力演算手段
Claims (16)
- 【請求項１】回転体の回転運動を検出する回転検出手段
と、前記回転検出手段の出力に基づき前記回転体の回転
角を検出する回転角検出部および前記回転体の角速度を
検出する角速度検出部を含む回転演算手段とを備える回
転検出装置において、前記回転演算手段は、前記回転角
検出部によって検出された回転角の正弦値を演算する三
角関数演算部と、前記三角関数演算部によって算出され
た正弦値に所定のゲインを乗じるゲイン調整部と、前記
ゲイン調整部の出力に前記角速度検出部の出力を乗じる
乗算部と、前記角速度検出部の出力から前記乗算部の出
力を減じて角速度信号とする減算部とを備えていること
を特徴とする回転検出装置。 - 【請求項２】前記三角関数演算部は、前記回転角検出部
によって検出された回転角の位相を調整する位相調整手
段を備えていることを特徴とする請求項１記載の回転検
出装置。 - 【請求項３】前記回転検出手段は、前記回転体の回転角
に応じた出力を生じるレゾルバを備えていることを特徴
とする請求項１記載の回転検出装置。 - 【請求項４】前記回転検出手段は、前記回転体の角速度
に応じた電圧を出力する発電機を備えていることを特徴
とする請求項１記載の回転検出装置。 - 【請求項５】前記回転検出手段は、前記回転体の回転角
に応じた出力を生じるエンコーダを備えていることを特
徴とする請求項１記載の回転検出装置。 - 【請求項６】前記回転検出手段は、前記回転演算手段か
ら離隔して配置されていることを特徴とする請求項１記
載の回転検出装置。 - 【請求項７】前記回転検出手段は前記回転演算手段を内
包していることを特徴とする請求項１記載の回転検出装
置。 - 【請求項８】前記回転演算手段は、前記角速度のリップ
ル成分を低減する手段を備えていることを特徴とする請
求項１記載の回転検出装置。 - 【請求項９】前記回転演算手段は、前記回転角をθ、前
記角速度をω、前記ゲイン調整部のゲインをＧ、前記位
相調整部の調整位相値をΨ、前記回転体１回転当たりの
前記回転角検出部の出力に含まれるリップル周期数をｎ
として、 ωｏｕｔ＝ω（１−Ｇ・sin（ｎθ＋Ψ）） として得られる角速度ωｏｕｔを演算することを特徴と
する請求項１記載の回転検出装置。 - 【請求項１０】前記回転演算手段は、前記回転角のリッ
プル成分を低減する手段を備えていることを特徴とする
請求項１記載の回転検出装置。 - 【請求項１１】前記回転角検出部は、前記角速度検出部
の出力を積分して回転角を得る積分器を備えていること
を特徴とする請求項１記載の回転検出装置。 - 【請求項１２】前記回転演算手段が前記角速度出力ω
ｏｕｔを積分する積分器を備えていることを特徴とする
請求項１記載の回転検出装置。 - 【請求項１３】前記回転演算手段は、前記回転角のリッ
プル成分を低減した回転角信号および前記角速度のリッ
プル成分を低減した角速度信号を出力することを特徴と
する請求項１記載の回転検出装置。 - 【請求項１４】前記回転演算手段は、複数段直列に設け
られていることを特徴とする請求項１記載の回転検出装
置。 - 【請求項１５】前記位相調整部は複数の調整位相値を有
し、前記回転体のトルクの符号に応じて前記複数の調整
位相値のうち一つを選択的に出力することを特徴とする
請求項２記載の回転検出装置。 - 【請求項１６】前記ゲイン調整部は、前記回転体の回転
子回転軸に作用する重力方向の外力に応じて前記所定の
ゲインを変動させることを特徴とする請求項１記載の回
転検出装置。
Priority Applications (8)
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|---|---|---|---|
| JP2001280030A JP3540300B2 (ja) | 2001-09-14 | 2001-09-14 | 回転検出装置 |
| TW091121024A TW536624B (en) | 2001-09-14 | 2002-09-13 | Rotary detector |
| MYPI20023431A MY129883A (en) | 2001-09-14 | 2002-09-14 | Rotary detector |
| KR10-2004-7003745A KR100536039B1 (ko) | 2001-09-14 | 2002-09-17 | 회전 검출 장치 |
| US10/488,922 US7054783B2 (en) | 2001-09-14 | 2002-09-17 | Rotational speed detector with ripple compensation |
| CNB028178432A CN1247962C (zh) | 2001-09-14 | 2002-09-17 | 旋转式检测器 |
| EP02798847A EP1426736B1 (en) | 2001-09-14 | 2002-09-17 | Rotation sensor |
| PCT/JP2002/009515 WO2003025516A1 (fr) | 2001-09-14 | 2002-09-17 | Detecteur de rotation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001280030A JP3540300B2 (ja) | 2001-09-14 | 2001-09-14 | 回転検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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Family
ID=19104104
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US7054783B2 (ja) |
| EP (1) | EP1426736B1 (ja) |
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| KR (1) | KR100536039B1 (ja) |
| CN (1) | CN1247962C (ja) |
| MY (1) | MY129883A (ja) |
| TW (1) | TW536624B (ja) |
| WO (1) | WO2003025516A1 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007285856A (ja) * | 2006-04-17 | 2007-11-01 | Mitsubishi Electric Corp | 回転角度検出装置 |
| US7357041B2 (en) | 2004-01-23 | 2008-04-15 | Toshiba Elevator Kabushiki Kaisha | Rotation detection device |
| JP2010504731A (ja) * | 2006-09-26 | 2010-02-12 | シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト | 磁界オリエンテーション制御の量の評価による異常検知 |
| DE112010005998T5 (de) | 2010-11-15 | 2013-08-14 | Mitsubishi Electric Corporation | Motorsteuervorrichtung |
| CN113632370A (zh) * | 2019-04-11 | 2021-11-09 | 三菱电机株式会社 | 电动机的控制装置 |
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