JP2010002250A - 位置センサシステム及び位置センサ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ボルト等の締結部材による接続構造を有し、周辺装置の仕様に合わせて出力軸の形状を容易に変更することが可能な位置センサシステム及び位置センサ装置を提供する。
【解決手段】回転角度位置検出装置１００を、回転子の回転角度に応じて３相のレゾルバ信号（ＡＢＳ信号、ＩＮＣ信号）を出力するレゾルバ装置３０と、レゾルバ信号に基づきモータ２００の回転子の回転角度位置を検出するレゾルバ制御装置４０と、形状の異なる複数種類の出力軸３０ｓとを含んだ構成とした。そして、レゾルバ装置３０のロータ１２にボルト８０を介して任意の出力軸３０ｓを付け替え可能に固定できる構成とし、出力軸３０ｓとモータ回転軸２１０とをボルト、キー、ナットなどの締結部材を用いて直接接続できる構成にすると共に、カップリング、補助軸などの補助部材及び前記締結部材を介して間接的に固定接続できる構成とした。
【選択図】図１

Description

本発明は、モータなどのアクチュエータの回転駆動力によって回転する回転子の回転角度に応じて位相の異なる複数の信号を出力する位置センサ装置に関する。

従来、回転子の回転角度位置を検出する位置検出センサとして、例えば、レゾルバ、ロータリエンコーダなどが用いられている。
例えば、ＶＲ（可変リラクタンス）型のレゾルバを搭載したレゾルバ装置は、レゾルバロータがそのロータに、レゾルバステータがそのステータにそれぞれ取り付けられており、そのロータに固定又はロータと一体に形成された出力軸がモータ等のアクチュエータの回転軸に回転可能に接続されて使用される。そして、ロータとステータの間のリラクタンスがロータの位置により変化し、レゾルバがその変化に応じた電圧のレゾルバ信号を出力する。レゾルバ装置からの多相出力信号（例えば、３相のレゾルバ信号）は、例えば、モータを駆動制御するドライブユニット内に取り込まれる。そして、ドライブユニットでは、取り込んだ多相出力信号を相変換回路により２相出力（ＳｌＮ、ＣＯＳ）信号に変換し、このアナログの信号をＲ／Ｄコンバータ（ＲＤＣ）でデジタルの信号に変換し、更に、該変換して得られた角度データを補正データにより補正して、最終的なデジタル位置信号を得る。

このようなレゾルバ装置は、ロータに固定又はロータと一体的に形成された出力軸の形状に応じて、該出力軸を位置検出対象の回転軸に直接、またはカップリング等を介して該回転軸と共に回転可能に接続して使用される。
位置センサ装置の出力軸を回転軸に接続する技術として、例えば、特許文献１に記載の光学式ロータリーエンコーダで採用されている技術がある。

かかる光学式ロータリーエンコーダは、中空穴の内部に、モータシャフトを挿入時に押圧力を発生して軸を保持することができる形状のスリーブが設けられており、このスリーブによって、広範囲な径のモータシャフトを回転ディスク（出力軸）に接続でき且つモータシャフトの脱着が容易な構造としている。また、モータシャフトの代わりに単体の軸を挿入することで、軸接続タイプのロータリエンコーダとして使用することもできる。
特開平６−２６９１４７号公報

しかしながら、上記特許文献１の従来技術においては、モータシャフトの脱着を容易とするために、スリーブの押圧力によってモータシャフト又は単体の軸を保持する構成となっているため、特に、高分解能、高精度の位置センサ装置に対してこの構造を適用したときに、ボルト等の締結部材で固定接続する構造と比較して、取付位置精度の不足や動作中の軸心ズレなどが生じる可能性が高くなる恐れがあり、位置センサ装置の性能を十分に発揮させられない可能性がある。

そこで、本発明は、このような従来の技術の有する未解決の課題に着目してなされたものであって、ボルト等の締結部材による接続構造を有し、周辺装置の仕様に合わせて出力軸の形状を容易に変更することが可能な位置センサシステム及び位置センサ装置を提供することを目的としている。

〔発明１〕 上記目的を達成するために、発明１の位置センサシステムは、軸心部を囲んで配設された環状のハウジングと、該ハウジングに固定されたステータと、該ステータに対向させ軸受を介して回転自在に前記ハウジング内に支持されたロータと、該ロータの回転角度に応じて位相の異なる複数の信号を出力するセンサとを有する位置センサ装置を備えた位置センサシステムであって、回転角度位置の検出対象である回転体に直接的又は間接的に接続される出力軸であって、軸形状の異なる複数種類の独立した出力軸と、前記複数種類の独立した出力軸を、それぞれ付け替え可能に第１締結部材を介して前記ロータに固定する第１固定手段と、前記複数種類の独立した出力軸を、それぞれ付け替え可能に第２締結部材を介して前記回転体に固定接続する第２固定手段と、を備える。

このような構成であれば、軸形状の異なる複数種類の独立した（別体の）出力軸から任意の出力軸を選択し、該選択した出力軸を、第１固定手段によって、ロータに対して取り付けたり取り外したり自在にできる構成で、ボルト、ナット、ねじ、リベットなどの第１締結部材を介してロータに固定することができる。更に、第２固定手段によって、ボルト、ナット、ねじ、リベットなどの第２締結部材を介して、ロータに固定された出力軸に、回転角度位置の検出対象となる回転体を直接的又は間接的に接続することができる。

これによって、複数種類の出力軸のなかからモータ等の回転体（回転軸など）を有する周辺装置の仕様に応じて適切な軸形状の出力軸を選択してロータに固定することができるので、利用形態に応じて軸形状を柔軟に対応させることができる。
更に、第１締結部材を介して出力軸をロータに固定するようにし、第２締結部材を介してロータに固定された出力軸と回転体とを固定接続するようにしたので、従来のスリーブを介して回転体と出力軸（回転ディスク）とを接続する構成と比較して、より強固に固定接続することができる。従って、従来と比較して、取付位置精度を向上することができると共に、動作中の軸心ズレの発生を低減することができる。

ここで、上記センサは、レゾルバ、ロータリエンコーダなどの回転体の回転角度位置を示す信号又は回転角度位置を求めるための信号を出力するものが該当する。以下、発明７に記載の位置センサ装置において同じである。
また、上記複数種類の独立した出力軸は、例えば、アクチュエータの回転軸などの検出対象の回転体の回転に伴って回転するように固定接続されるものであり、軸形状の種類として、例えば、ロータに固定時に出力軸が位置センサ装置のハウジングの一端から突出する軸部を有する形状、出力軸が軸心部と同心の中空穴を有する形状などがある。前者の形状であれば、出力軸は、例えば、回転体とカップリングを介してボルト等の締結部材で固定接続され、後者の形状であれば、回転軸を中空穴内に内嵌して更にボルト等の締結部材で固定することで固定接続される。以下、発明７に記載の位置センサ装置において同じである。

また、上記形状が異なる複数種類の独立した出力軸は、形状が全く異なるもの、同形でサイズの異なるものなどを含む。例えば、突出した軸部を有する凸形状の出力軸であれば、同じ凸形状で突出した軸部の径が異なるものなども含む。同様に、中空穴部を有する形状の出力軸であれば、中空穴の径が異なるものなども含む。つまり、出力軸は、接続する回転体の形状だけでなく、回転体の軸の径などの接続部のサイズに柔軟に対応できるように様々な種類を揃えるのが望ましい。以下、発明７に記載の位置センサ装置において同じである。

〔発明２〕 更に、発明２の位置センサシステムは、発明１に記載の位置センサシステムにおいて、前記ロータの軸方向の一端に前記出力軸を固定する固定部を設け、前記ハウジングの前記固定部側の一端に前記固定部を外部に露出させる開口部を設け、前記第１固定手段は、前記出力軸を前記第１締結部材を介して前記固定部に固定し、前記第１締結部材を取り外すことで前記出力軸を前記ロータから取り外せる構成とした。

このような構成であれば、固定手段によって、ハウジングの開口部から外部に晒された固定部に対して、出力軸をボルト等の第１締結部材を介して固定することができる。更に、第１締結部材を取り外すことで、出力軸を取り外すことができるので、簡易に出力軸の固定及び取り外しを行うことができる。

〔発明３〕 更に、発明３の位置センサシステムは、発明１又は２に記載の位置センサシステムにおいて、前記出力軸は、軸形状が板形状のものを含む。
このような構成であれば、軸形状が板形状の出力軸を第２締結部材を介してロータに固定することができる。例えば、水平方向に延在する板状の面部を有する回転体に対して、該面部と出力軸の板面とを対面接触させて両者を第１締結部材を介して接続することができる。これによって強固な接続が可能である。

ここで、板形状は、矩形状、円盤状（楕円を含む）など、回転体の仕様に応じて様々な形状のものが該当する。
また、形状の異なる複数種類の独立した出力軸として、形状の全く異なるもの、同形でサイズの異なるものなどを含む。例えば、矩形の縦横のサイズや、円盤の径などの板形状のサイズが異なるものなども含む。

〔発明４〕 更に、発明４の位置センサシステムは、発明１乃至３のいずれか１に記載の位置センサシステムにおいて、前記出力軸は、軸形状が凸形状のものを含む。
このような構成であれば、例えば、回転体が中空穴構造を有している場合に、この中空穴の径の大きさにあった径を有する凸形状の出力軸をロータに固定することで、出力軸を中空穴に内嵌して且つ第１締結部材を介して固定接続することができる。また、例えば、回転体が回転軸であれば、この回転軸の径と同じ大きさの径を有する凸形状の出力軸をロータに固定することで、回転軸と出力軸とをカップリングを介して接続することができる。カップリングが対応していれば、両者の径の大きさが異なっていてもよい。これらの構成によって強固な接続が可能である。

〔発明５〕 更に、発明５の位置センサシステムは、発明１乃至４のいずれか１に記載の位置センサシステムにおいて、前記軸心部を軸方向に貫通する貫通穴を有し、前記出力軸は、前記ロータに固定したときに前記貫通穴内に軸方向に突出する穴部の形成された軸形状のものを含む。
このような構成であれば、例えば、回転体が貫通穴よりも小さい径の回転軸であれば、この軸の径の大きさにあった径の穴部を有する凹形状の出力軸をロータに固定することで、出力軸の穴部に、回転軸を内嵌して且つ第２締結部材を介して接続することができる。これにより強固な接続が可能である。

〔発明６〕 更に、発明６の位置センサシステムは、発明１乃至５のいずれか１に記載の位置センサシステムにおいて、前記軸心部を軸方向に貫通する貫通穴を有し、前記出力軸は、前記ロータに固定したときに前記貫通穴内に軸方向に突出する該貫通穴の径よりも小さい径の貫通した中空穴を有する貫通穴部の形成された軸形状のものを含む。
このような構成であれば、例えば、回転体が回転軸であれば、この軸の径の大きさにあった径の中空穴を有する出力軸をロータに固定することで、出力軸の中空穴に、回転軸を内嵌して且つ第２締結部材を介して接続することができる。これにより強固な接続が可能である。

〔発明７〕 一方、上記目的を達成するために、発明７の位置センサ装置は、軸心部を囲んで配設された環状のハウジングと、該ハウジングに固定されたステータと、該ステータに対向させ軸受を介して回転自在に前記ハウジング内に支持されたロータと、該ロータの回転角度に応じて位相の異なる複数の信号を出力するセンサと、を備えた位置センサ装置において、回転角度位置の検出対象である回転体に直接的又は間接的に接続される出力軸であって、前記回転体に第１の締結部材を介して固定接続される構成の軸形状の異なる複数種類の独立した出力軸を、それぞれ付け替え可能に第２の締結部材を介して前記ロータに固定する固定手段を備える。

このような構成であれば、軸形状の異なる複数種類の独立した（別体の）出力軸から任意の出力軸を選択し、該選択した出力軸を、固定手段によって、ロータに対して取り付けたり取り外したり自在にできる構成で、ボルト、ナット、ねじ、リベットなどの第２の締結部材を介してロータに固定することができる。更に、ボルト、ナット、ねじ、リベットなどの第１の締結部材を介して、ロータに固定された出力軸に、回転角度位置の検出対象となる回転体を直接的又は間接的に接続することができる。

これによって、複数種類の出力軸のなかからモータ等の回転体（回転軸など）を有する周辺装置の仕様に応じて適切な軸形状の出力軸を選択してロータに固定することができるので、利用形態に応じて軸形状を柔軟に対応させることができる。
更に、第２の締結部材を介して出力軸をロータに固定するようにし、第１の締結部材を介してロータに固定された出力軸と回転体とを固定接続するようにしたので、従来のスリーブを介して回転体と出力軸（回転ディスク）とを接続する構成と比較して、より強固に固定接続することができる。従って、従来と比較して、取付位置精度を向上することができると共に、動作中の軸心ズレの発生を低減することができる。

以上説明したように、本発明に係る位置センサシステム及び位置センサ装置によれば、形状の異なる複数種類の出力軸のなかから、周辺装置の仕様に応じて適切な軸形状の出力軸を選択してロータに固定することができるので、利用形態に応じて軸形状を柔軟に対応させることができるという効果が得られる。更に、第１締結部材を介して出力軸をロータに固定し、第２締結部材を介して出力軸を回転体に固定接続するようにしたので、従来のスリーブを介して回転体と接続する構成と比較して、より強固に且つより高精度（位置精度）に出力軸と回転体とを固定接続することができるという効果が得られる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。図１〜図９は、本発明に係る位置センサシステム及び位置センサ装置の実施の形態を示す図である。
まず、本発明に係る位置センサシステムを適用したモータ制御システム１の構成を図１に基づき説明する。図１は、本発明に係るモータ制御システム１の構成を示すブロック図である。

モータ制御システム１は、図１に示すように、回転角度位置検出装置１００と、モータ２００と、モータ２００の動作を制御するモータ制御装置３００とを含んで構成される。
回転角度位置検出装置１００は、位置センサ装置の１種であるレゾルバ装置３０と、レゾルバ装置３０と互いに電気信号を送受信可能に接続されたレゾルバ制御装置４０と、レゾルバ装置３０に取り付けられて使用される、形状の異なる複数種類の独立した出力軸３０ｓとを含んで構成される。なお、出力軸３０ｓの種類や詳細な構成については後述する。

レゾルバ装置３０は、単極の３相のＶＲ（可変リラクタンス）型レゾルバであって、ロータの回転角度位置に応じた３相の単極レゾルバ（ＡＢＳ（Absolute））信号を出力する単極レゾルバ３０ａを含んで構成される。更に、レゾルバ装置３０は、多極の３相のＶＲ型レゾルバであって、ロータの回転角度位置に応じた３相の多極レゾルバ（ＩＮＣ（Increment））信号を出力する多極レゾルバ３０ｉを含んで構成される。

レゾルバ制御装置４０は、レゾルバ装置３０からの３相のレゾルバ信号（ＡＢＳ信号及びＩＮＣ信号）を受信し、該受信したレゾルバ信号に基づき検出対象である回転体の回転角度位置を検出し、該検出した回転角度位置を示す角度位置信号を生成する。
モータ２００は、本実施の形態において、回転子として、モータハウジングから突出するモータ回転軸２１０を備えたＶＲ型のステッピングモータである。

具体的に、図示しないモータロータとモータステータとを備え、モータステータは複数の歯列が形成されて熊手状に内側に突出した磁極を円周方向に等間隔に複数個有する電磁石を備えて構成され、隣接する磁極相互ではその歯列は所定ピッチずらした位相をもって配設されている。そして、モータステータの内側に、鉄心の歯を有するモータロータが同軸に配設されている。その鉄心の歯は前記モータステータの電磁石の磁極の歯列とは異なるピッチでロータ外側に均一に突出して形成され、両歯列が僅かのギャップを隔てて対向する構造となっている。モータ回転軸２１０はモータロータに固定されており、モータステータのコイルにモータ制御装置３００を介して電流を流すことでモータステータの各歯が所定の順序に励磁されてモータロータが回転し、この回転に伴ってモータ回転軸２１０が回転する。

本実施の形態において、モータ回転軸２１０と、レゾルバ装置３０に取り付けられる出力軸３０ｓとは、モータ２００を含む周辺装置の仕様（形状やサイズや配設位置など）と出力軸３０ｓの種類とに応じて、様々な形態で（直接的または間接的に）固定接続される。 これにより、モータ回転軸２１０の回転と共にレゾルバ装置３０の回転子に取り付けられた出力軸３０ｓが回転すると、回転子に取り付けられた単極レゾルバ３０ａ及び多極レゾルバ３０ｉの各レゾルバロータが回転する。これにより、レゾルバ装置３０からは、モータ出力軸の回転角度に応じた３相のレゾルバ信号が出力される。

モータ制御装置３００は、レゾルバ制御装置４０から入力された角度位置信号に基づき、モータ２００を制御する制御信号（速度指令信号、位置指令信号など）を生成する。更に、モータ制御装置３００は、電気ケーブルを介して互いに電気信号の送受信を可能にモータ２００と接続されている。そして、前記生成した制御信号を電気ケーブルを介してモータ２００に出力して、該モータ２００の動作を制御する。

次に、図２に基づき、レゾルバ装置３０の構造を説明する。
ここで、図２は、レゾルバ装置３０の軸方向断面図である。
レゾルバ装置３０は、図２に示すように、固定子であるステータ２２と、回転子であるロータ１２と、ロータ１２とステータ２２の間に介在してロータ１２を回転可能に支持するクロスローラ軸受１４と、ロータ１２の回転角度位置を検出する単極レゾルバ３０ａおよび多極レゾルバ３０ｉとを有して構成されている。ここで、レゾルバ３０ａ、３０ｉおよびクロスローラ軸受１４は、径方向内側からその順序で径方向の同一平面上に配置されている。

ステータ２２には、軸心部を囲んで、これと同心の軸方向上方（図１の上方向）に突出した円環状の内壁体２２ａが形成され、内壁体２２ａよりも径方向外側には、軸心部と同心の円環状のロータ１２を間に挟んで、軸方向上方に突出した円環状の外壁体２２ｂが形成されている。これにより、軸心部を囲む内壁体２２ａによって軸方向に貫通する貫通穴２７が形成される。一方、ロータ１２の軸方向上方（図２の上方向）の端面には、出力軸３０ｓを固定するための固定部１２ａが形成され、固定部１２ａには出力軸３０ｓをボルトで締結して固定するための、めねじの切られたボルト穴１２ｂが形成されている。そして、ステータ２２の内壁体２２ａおよび外壁体２２ｂは、軸方向下方において、ロータ１２を跨って接続され、レゾルバ装置３０のハウジングの大部分を形成している。

クロスローラ軸受１４は、内輪１４ａと、外輪１４ｂと、内輪１４ａおよび外輪１４ｂの間で転動可能に設けられた複数のクロスローラ（ころ）１４ｃとを有して構成されている。クロスローラ１４ｃは、直径が長さよりわずかに大きな略円筒状で、軌道上偶数番目の回転軸と、軌道上奇数番目の回転軸が互いに９０°傾斜している。
内輪１４ａは、ロータ１２に軸方向に押圧された状態で固定されている。具体的には、ロータ１２の押圧部１２ｃを内輪１４ａの上面に接触させ、内輪押さえ２６の押圧部２６ｂを内輪１４ａの下面に当接させ、内輪押え２６をボルト２６ａでロータ１２に締結することにより固定される。

外輪１４ｂは、ステータ２２の外壁体２２ｂに軸方向に押圧された状態で固定されている。具体的には、外輪押え２８の押圧部２８ｂを外輪１４ｂの上面に当接させ、外壁体２２ｂの押圧部２２ｃを外輪１４ｂの下面に接触させ、外輪押え２８をボルト２８ａでステータ２２の外壁体２２ｂに締結することにより固定される。
なお、ステータ２２には、ボルト２４ａにより固定板２４が固定されている。

単極レゾルバ３０ａは、中空環状の成層鉄心からなるレゾルバロータ１８ａと、レゾルバロータ１８ａと所定間隔をもって対向して配置された環状の成層鉄心からなるレゾルバステータ２０ａとを有して構成されている。レゾルバロータ１８ａは、クロスローラ軸受１４の軸心に対して偏心させた内周を有し、レゾルバステータ２０ａには、複数のステータポールが円周方向に等間隔に形成されている。そのため、レゾルバロータ１８ａの１回転につきリラクタンス変化の基本波成分が１周期となる単極レゾルバ信号を出力する。

多極レゾルバ３０ｉは、中空環状の成層鉄心からなるレゾルバロータ１８ｉと、レゾルバロータ１８ｉと所定間隔をもって対向して配置された環状の成層鉄心からなるレゾルバステータ２０ｉとを有して構成されている。レゾルバロータ１８ｉには、突極状の複数の歯が円周方向に等間隔に形成され、レゾルバステータ２０ｉには、複数のステータポールが円周方向に等間隔に形成されている。そのため、レゾルバロータ１８ｉの１回転につきリラクタンス変化の基本波成分が多周期となる多極レゾルバ信号を出力する。

レゾルバロータ１８ａ、１８ｉは、ロータ間座６２を介して微小な間隔をもって配置され、ボルト１８ｂによりロータ１２の内周面側に取り付けられている。一方、レゾルバステータ２０ａ、２０ｉは、ステータ間座６４を介して微小な間隔をもって配置され、ボルト２０ｂによりステータ２２の内壁体２２ａの外周面側に固定されている。

次に、図３に基づき、レゾルバ制御装置４０の詳細な構成を説明する。
ここで、図３は、レゾルバ制御装置４０の詳細な構成を示すブロック図である。
レゾルバ制御装置４０は、図３に示すように、レゾルバに励磁信号を供給する励磁回路４１と、励磁信号を供給するレゾルバを択一的に切り替える切替スイッチ４１ａと、単極レゾルバ３０ａの出力する３相のＡＢＳ電流信号を電圧信号に変換するＩ／Ｖ変換回路４２ａと、多極レゾルバ３０ｉの出力する３相のＩＮＣ電流信号を電圧信号に変換するＩ／Ｖ変換回路４２ｂと、電圧信号に変換された３相のＡＢＳ信号を２相のＡＢＳ信号に変換する相変換回路４３ａと、電圧信号に変換された３相のＩＮＣ信号を２相のＩＮＣ信号に変換する相変換回路４３ｂとを含んで構成される。

励磁回路４１は、発振器を備え、絶対回転角を検出するための正弦波信号からなる交流信号を切替スイッチ４１ａを介して各レゾルバ３０ａ、３０ｉに出力する。
切替スイッチ４１ａは、励磁回路４１から単極レゾルバ３０ａ及び多極レゾルバ３０ｉへの励磁信号供給経路上に配されており、ＡＳＩＣ(Application Specific Integrated Circuit)４７からのＩＮＣ／ＡＢＳ切換信号によって、これらのレゾルバ３０ａ、３０ｉへの励磁信号の供給経路を択一的に切り換える。

Ｉ／Ｖ変換回路４２ａは、単極レゾルバ３０ａのＡ相、Ｂ相、Ｃ相の各コイルに接続された抵抗Ｒ₁、Ｒ₂、Ｒ₃から構成されており、これらの抵抗によって、各コイルを介して流れ込む電流信号を電圧信号に変換する。
Ｉ／Ｖ変換回路４２ｂは、多極レゾルバ３０ｉのＡ相、Ｂ相、Ｃ相の各コイルに接続された抵抗Ｒ_a、Ｒ_b、Ｒ_cから構成されており、これらの抵抗によって、各コイルを介して流れ込む電流信号を電圧信号に変換する。

相変換回路４３ａは、Ｉ／Ｖ変換回路４２ａにおいて信号電圧に変換された３相のＡＢＳ信号を、２相のＡＢＳ信号（ｓｉｎ信号，ｃｏｓ信号）に変換して、ＩＮＣ／ＡＢＳ切替回路４４に出力する。励磁回路４１の発信角周波数をωとし、高次成分を無視すると、Ｉ／Ｖ変換回路４２ａで得られる各相のレゾルバ信号は下式（１）〜（３）に示す通りとなる。

ここでは、説明の便宜上、Ａ相を基準としてＢ相及びＣ相の位相がそれぞれ１２０[°]遅れる場合を例示する。また、相変換回路４３ａで得られる２相信号を下式（４）〜（５）に示す。下式（５）において、ｓｑｒ（ｘ）は引数ｘの平方根を返す関数とする。

φＡ＝（Ａ１＋Ａ２ｓｉｎθ）・ｓｉｎωｔ …（１）
φＢ＝｛Ｂ１＋Ｂ２ｓｉｎ（θ−２π／３）｝・ｓｉｎωｔ …（２）
φＣ＝｛Ｃ１＋Ｃ２ｓｉｎ（θ−４π／３）｝・ｓｉｎωｔ …（３）
ｓｉｎ信号＝φＡ−（φＢ＋φＣ）／２ …（４）
ｃｏｓ信号＝ｓｑｒ（３／４）・（φＢ−φＣ） …（５）

相変換回路４３ｂは、Ｉ／Ｖ変換回路４２ｂにおいて信号電圧に変換された３相のＩＮＣ信号を、２相のＩＮＣ信号（ｓｉｎ信号，ｃｏｓ信号）に変換して、ＩＮＣ／ＡＢＳ切替回路４４（後述）に出力する。

レゾルバ制御装置４０は、更に、ＲＤＣ４５に出力する信号（ＡＢＳ信号、ＩＮＣ信号）を切り替えるＩＮＣ／ＡＢＳ切替回路４４と、アナログのＡＢＳ信号及びＩＮＣ信号をデジタルの信号に変換するＲＤＣ４５と、ＡＢＳ信号及びＩＮＣ信号に基づきモータ回転軸２１０の回転角度位置を検出すると共に、各回路の動作を制御するＡＳＩＣ４７と、補正データに基づきＡＳＩＣ４７で検出された回転角度位置の誤差を補正するＤＳＰ（Digital Signal Processor）４８と、補正データを記憶するメモリ４９と、位置出力信号をモータ制御装置３００に出力するためのラインドライバ５０と、異常出力信号をモータ制御装置３００に出力するラインに設けられ、出力端子と外部制御装置の入力端子とを絶縁するフォトカプラ５１と、断線を検出する断線検出回路５２とを含んで構成される。

ＩＮＣ／ＡＢＳ切替回路４４は、トランジスタなどのアナログスイッチを含んで構成されており、ＡＳＩＣ４７からのＩＮＣ／ＡＢＳ切換信号に応じて、例えば、該切換信号がローレベルであれば相変換回路４３ａからのＡＢＳ信号をＲＤＣ４５に出力するようにスイッチを切り替える。一方、ＡＳＩＣ４７からのＩＮＣ／ＡＢＳ切換信号がハイレベルであれば相変換回路４３ｂからのＩＮＣ信号をＲＤＣ４５に出力するようにスイッチを切り替える。

ＲＤＣ４５は、１２ビットのＡ／Ｄ変換器を有しており、ＩＮＣ／ＡＢＳ切替回路４４を介して入力される、アナログの２相のＡＢＳ信号又はアナログの２相のＩＮＣ信号を、デジタルの角度信号φに変換する。
具体的に、２相のＡＢＳ信号は、レゾルバロータ１回転あたり４０９６（＝２¹²）パルスのデジタル角度信号φに変換される。つまり、ＡＢＳ信号は単極レゾルバ３０ａが一回転する間に、０から４０９５までカウントアップされたデジタル値となる。一方、２相のＩＮＣ信号は、レゾルバロータ１回転あたり４０９６×２４（極歯３５の総数）＝９８３０４パルスのデジタル角度信号φに変換される。つまり、ＩＮＣ信号は、多極レゾルバ３０ｉが一回転する間に、０から４０９５までのカウントアップが２４回繰り返されたデジタル値となる。

ＡＳＩＣ４７は、カスタムのＩＣチップであって、各回路の動作を制御する各種制御信号を生成して、これらを各回路に出力すると共に、ＲＤＣ４５からのＡＢＳ信号及びＩＮＣ信号のデジタルの角度信号φに基づき、モータ回転軸２１０の回転角度位置を検出し、該検出した回転角度位置をＤＳＰ４８に出力する。
具体的に、ＩＮＣ／ＡＢＳ切替信号を生成し、これをＩＮＣ／ＡＢＳ切替スイッチ４１ａ又はＩＮＣ／ＡＢＳ切替回路４４に出力して各スイッチを切り替えさせる。スイッチの切替のタイミングとしては、先に単極レゾルバ３０ａに励磁信号を供給するようにＩＮＣ／ＡＢＳ切替スイッチ４１ａのスイッチを切り替えると共に、相変換回路４３ａからのＡＢＳレゾルバ信号をＲＤＣ４５に出力するようにＩＮＣ／ＡＢＳ切替回路４４のスイッチを切り替える。そして、ＡＳＩＣ４７がＲＤＣ４５を介してＡＢＳ信号のデジタル角度信号φの値（ 後述するａｂｓ）を取得した後には、励磁信号を多極レゾルバ３０ｉに供給するようにＩＮＣ／ＡＢＳ切替スイッチ４１ａのスイッチを切り替えると共に、相変換回路４３ｂからのＩＮＣ信号をＲＤＣ４５に出力するようにＩＮＣ／ＡＢＳ切替回路４４のスイッチを切り替える。

更に、ＡＳＩＣ４７は、ＲＤＣ４５からのＡＢＳ信号及びＩＮＣ信号のデジタル角度信号φに基づき、モータ回転軸２１０の回転角度位置を検出する。
ここで、ＡＢＳ信号の基本成分波の始点に相当する回転角０度を基準とし、ＩＮＣ信号の２４周期の基本波成分のうち一つの基本波成分とのずれの値をｏｆｆｓｅｔ値とする。 そして、２相のＡＢＳ信号がＲＤＣ４５でデジタル信号に変換されたデジタル角度信号φの値をａｂｓとし、２相のＩＮＣ信号がＲＤＣ４５でデジタル信号に変換されたデジタル角度信号φの値をｉｎｃとすれば、回転角度位置は、ａｂｓ×２４＋（２０４８−ｉｎｃ）＋ｏｆｆｓｅｔ値の演算により求めることができる。

更に、ＡＳＩＣ４７は、断線検出回路５２からの断線検出信号に基づき、断線が確認された場合に異常出力信号を生成し、これをＤＳＰ４８及びフォトカプラ５１を介してモータ制御装置３００に出力する。

次に、ＤＳＰ４８は、メモリ４９に記憶された補正データに基づき、ＡＳＩＣ４７から入力されるＡ相、Ｂ相、Ｚ相の回転角度位置を示す角度位置信号に含まれる誤差を補正する。更に、補正後の回転角度位置から位置出力信号を生成し、該生成した位置出力信号をラインドライバ５０を介してモータ制御装置３００に出力する。
なお、角度位置信号に含まれる誤差は、モータ２に固有の誤差であり、その補正データを予め用意して、メモリ４９に記憶しておく。
メモリ４９は、補正データを記憶するフラッシュメモリやＥＥＰＲＯＭ等から構成されたメモリ部と、メモリ部からＤＳＰ４８にデータを伝送するインターフェース回路とを含んで構成されている。

断線検出回路５２は、単極レゾルバ３０ａと相変換回路４３ａとの間の各相のラインの断線、及び多極レゾルバ３０ｉと相変換回路４３ｂとの間の各相のラインの断線の有無を検出し、該検出結果を示す断線検出信号をＡＳＩＣ４７に出力する。

次に、図４〜図５に基づき、レゾルバ装置３０に取り付けられる出力軸３０ｓについて詳細に説明する。
ここで、図４（ａ）、（ｃ）は、出力軸３０ｓの形状例を示す縦断面図であり、（ｂ）は、（ａ）を上面から見たテーブル形状例を示す図である。また、図５（ａ）、（ｃ）は、出力軸３０ｓの形状例を示す縦断面図であり、（ｂ）は、補助軸５００と出力軸３０ｓとの接続構成の一例を示す縦断面図である。

本実施の形態においては、出力軸３０ｓの形状の種類として、図４（ａ）に示すように、板状のテーブル部７０と、該テーブル部７０の軸方向下面に設けられた、径方向内側に下方に突出する環状の凸部７１ｂを有する環状の固定部７１とから構成されたテーブルタイプのものがある。固定部７１には、出力軸３０ｓをロータ１２にボルトで固定するための貫通した複数のボルト穴７１ａが設けられている。更に、ボルト穴７１ａには、固定時にボルトの頭部がテーブル部７０の板面から飛び出さないように深ザグリが設けられている。また、テーブル部７０には、レゾルバ装置３０の回転角度位置の検出対象の回転体（本実施の形態ではモータ回転軸２１０）をボルトで出力軸３０ｓに締結して固定接続するための、めねじの切られたボルト穴７０ｈが設けられている。

また、出力軸３０ｓのテーブル部７０の形状としては、軸方向上側からテーブル部７０を見たときに、例えば、図４（ｂ）に示すように、長方形、正方形、円形、楕円形などの形状がある。なお、本実施の形態では、テーブル形状を円形とし、同じ形状で、図４（ａ）中のＬ１（直径）のサイズで種別されたものが出力軸３０ｓの各種類として用意されている。また、円形以外の形状の場合は、縦横のサイズ、短径、長径のサイズなどによって種別される。

更に、出力軸３０ｓの他の形状の種類として、図４（ｃ）に示すように、テーブル部７０の軸方向上面に上方向に突出形成された軸部７２と、テーブル部７０の軸方向下面に設けられた、径方向内側に下方に突出する環状の凸部７１ｂを有する環状の固定部７１とから構成された凸軸タイプのものがある。このタイプも、固定部７１には、出力軸３０ｓをロータ１２にボルトで固定するための複数のボルト穴７１ａが設けられている。そして、本実施の形態では、形状種類が凸軸タイプで、図４（ｃ）中の軸部７２の径Ｌ２のサイズで種別されたものが出力軸３０ｓの各種類として用意されている。

更に、出力軸３０ｓの他の形状の種類として、図５（ａ）に示すように、テーブル部７０の軸方向下面に突出形成された径方向内側に貫通穴７３を有する中空軸部７４と、テーブル部７０の軸方向下面に下方向に突出形成された、径方向内側に下方に突出する環状の凸部７１ｂを有する環状の固定部７１とから構成された中空穴タイプのものがある。このタイプも、固定部７１には、出力軸３０ｓをロータ１２にボルトで固定するためのボルト穴７１ａが設けられている。また、テーブル部７０には、補助軸（後述）をボルトで出力軸３０ｓに締結して固定接続するための、めねじの切られたボルト穴７０ｈが複数設けられている。

ここで、補助軸は、中空穴タイプを凸軸タイプに変更する機能や、出力軸３０ｓを、レゾルバ装置３０の底面側で回転角度位置の検出対象の回転体（本実施の形態ではモータ回転軸２１０）と接続する機能などを提供する補助具である。
例えば、図５（ｂ）に示す補助軸５００のように、軸部５００ａと、その一端に設けられた板状のテーブル部５００ｔとから構成されたものがある。更に、テーブル部５００ｔには、複数の貫通したボルト穴５００ｈが設けられている。そして、このボルト穴５００ｈと出力軸３０ｓのボルト穴７０ｈとが対向するようにテーブル部５００ｔの軸方向下面とテーブル部７０の軸方向上面とを当接し、ボルト穴５００ｈ及び７０ｈにボルト８２の軸部を挿通し且つ捩じ込んで、出力軸３０ｓにボルト８２を締結することで補助軸５００を出力軸３０ｓに固定する。これにより、補助軸５００の軸部５００ａが、レゾルバ装置３０の底面側に突出するので、この軸部５００ａと、モータ回転軸２１０とをカップリングなどを介して接続することで、出力軸３０ｓにモータ回転軸２１０を間接的に固定接続することができる。なお、この場合に、補助軸５００の長さは、レゾルバ装置３０の中空穴の軸方向の長さより長く且つ中空軸部７４の軸方向の長さよりも長くなるように構成する。

また、本実施の形態では、形状種類が中空穴タイプで、図５（ａ）中の貫通穴７３の径Ｌ３のサイズで種別されたものが出力軸３０ｓの各種類として用意されている。
更に、出力軸３０ｓの他の形状の種類として、図５（ｃ）に示すように、テーブル部７０の軸方向下面に下方向に突出形成された穴部７５を有する凹軸部７６と、テーブル部７０の軸方向下面に突出形成された、径方向内側に下方に突出する環状の凸部７１ｂを有する環状の固定部７１とから構成された凹軸タイプのものがある。このタイプも、固定部７１には、出力軸３０ｓをロータ１２にボルトで固定するための複数のボルト穴７１ａが設けられている。そして、本実施の形態では、形状種類が凹軸タイプで、図５（ｃ）中の穴部７５の径Ｌ４のサイズで種別されたものが出力軸３０ｓの各種類として用意されている。

次に、図６〜図７に基づき、出力軸３０ｓのロータ１２への固定方法について説明する。
ここで、図６（ａ）は、テーブルタイプの固定例を示す図であり、（ｂ）は、凸軸タイプの固定例を示す図である。また、図７（ａ）は、貫通穴タイプの固定例を示す図であり、（ｂ）は、凹軸タイプの固定例を示す図である。

まず、テーブルタイプの出力軸３０ｓは、図６（ａ）に示すように、レゾルバ装置３０のロータ１２の固定部１２ａの上面に出力軸３０ｓの固定部７１の下面を当接する。これにより、出力軸３０ｓの凸部７１ｂが固定部１２ａの径方向内側の壁に当接し径方向への位置ズレを防ぐ。また、この位置において、固定部７１の複数のボルト穴７１ａとロータ１２の複数のボルト穴１２ｂとがそれぞれ対向する。つまり、固定部７１の下面を適正位置で固定部１２ａの上面に当接させると、出力軸３０ｓのボルト穴７１ａとロータ１２のボルト穴１２ｂとは対向し、ボルトを挿通可能な状態となる。そして、複数のボルト穴７１ａ及び１２ｂにボルト８０の軸部をそれぞれ挿通し且つ捩じ込んで、複数のボルト８０をロータ１２に締結することで、出力軸３０ｓをロータ１２に固定する。このとき、テーブルの中心とレゾルバ装置３０の軸心とが一致（又は略一致）した状態で固定される（予めそうなる位置関係に設計されている）。なお、先述したように、ボルト穴７１ａ及び１２ｂは、出力軸３０ｓ及び固定部１２ａの複数箇所にそれぞれ設けられているので、出力軸３０ｓは、複数のボルト８０によって、ロータ１２に強固に固定される。一方、ボルト８０を取り外すことで、出力軸３０ｓをロータ１２から簡易に取り外すことができ、他の種類の出力軸３０ｓに付け替えることができる。

次に、凸軸タイプの出力軸３０ｓは、図６（ｂ）に示すように、上記テーブルタイプと同様に、まず、固定部７１の下面を固定部１２ａの上面に適正位置で当接する。そして、これにより対向した複数のボルト穴７１ａ及び１２ｂにボルト８０の軸部をそれぞれ挿通し且つ捩じ込んで、ロータ１２に複数のボルト８０を締結することで出力軸３０ｓをロータ１２に固定する。このとき、中空軸部の軸心とレゾルバ装置３０の軸心とが一致（又は略一致）した状態で固定される。これにより、出力軸３０ｓは、複数のボルト８０によって、ロータ１２に強固に固定される。一方、ボルト８０を取り外すことで、出力軸３０ｓをロータ１２から簡易に取り外すことができ、他の種類の出力軸３０ｓに付け替えることができる。

次に、貫通穴タイプの出力軸３０ｓは、図７（ａ）に示すように、まず、中空軸部７４を、レゾルバ装置３０の貫通穴２７内に挿通させると共に、ロータ１２の固定部１２ａの上面に出力軸３０ｓの固定部７１の下面を適正位置で当接する。そして、これにより対向した複数のボルト穴７１ａ及び１２ｂにボルト８０の軸部をそれぞれ挿通し且つ捩じ込んで、ロータ１２に複数のボルト８０を締結することで出力軸３０ｓをロータ１２に固定する。このとき、中空軸部７４の貫通穴７３の中心とレゾルバ装置３０の軸心とが一致（又は略一致）した状態で固定される。つまり、中空軸部７４を貫通穴２７内に挿通する以外は、上記各タイプと同様となる。これにより、出力軸３０ｓは、複数のボルト８０によって、ロータ１２に強固に固定される。一方、ボルト８０を取り外すことで、出力軸３０ｓをロータ１２から簡易に取り外すことができ、他の種類の出力軸３０ｓに付け替えることができる。

次に、凹軸タイプの出力軸３０ｓは、図７（ｂ）に示すように、まず、穴部７５を、レゾルバ装置３０の貫通穴２７内に挿通させると共に、ロータ１２の固定部１２ａの上面に出力軸３０ｓの固定部７１の下面を適正位置で当接する。そして、これにより対向した複数のボルト穴７１ａ及び１２ｂにボルト８０の軸部をそれぞれ挿通し且つ捩じ込んで、複数のボルト８０をロータ１２に締結することで出力軸３０ｓをロータ１２に固定する。このとき、穴部７５の中心とレゾルバ装置３０の軸心とが一致（又は略一致）した状態で固定される。つまり、穴部７５を貫通穴２７内に挿通する以外は、上記各タイプと同様となる。これにより、出力軸３０ｓは、複数のボルト８０によって、ロータ１２に強固に固定される。一方、ボルト８０を取り外すことで、出力軸３０ｓをロータ１２から簡易に取り外すことができ、他の種類の出力軸３０ｓに付け替えることができる。

次に、図８〜図９に基づき、出力軸３０ｓとモータ回転軸２１０との接続構成について例を挙げて説明する。
ここで、図８（ａ）、（ｂ）は、テーブルタイプ、凸軸タイプの出力軸３０ｓとモータ回転軸２１０との接続構成の一例を示す図である。また、図９（ａ）、（ｂ）は、貫通穴タイプ、凹軸タイプの出力軸３０ｓとモータ回転軸２１０との接続構成の一例を示す図である。

まず、図８（ａ）に示すように、モータ回転軸２１０がレゾルバ装置３０の軸方向上方にあり、且つその下端に出力軸３０ｓとの接続用の複数の貫通したボルト穴２１０ｈを有する板状のテーブル部２１０ｔを有している場合の出力軸３０ｓとの接続構成を説明する。
この場合は、モータ回転軸２１０側の接続部が板状となっているので、出力軸３０ｓとして、システムの有する複数種類の出力軸３０ｓの中からテーブル部２１０ｔの形状やサイズなどに適切な形状及びサイズのテーブルタイプのものを選択し、これをロータ１２にボルト８０で締結して固定する。

更に、ロータ１２に固定されたテーブルタイプの出力軸３０ｓのテーブル部７０の上面とモータ回転軸２１０のテーブル部２１０ｔの下面とを複数のボルト穴７０ｈと２１０ｈとが対向するように当接する。そして、各ボルト８２の軸部をボルト穴２１０ｈ及び７０ｈに挿通し且つ捩じ込んで、各ボルト８２を出力軸３０ｓに締結することでモータ回転軸２１０と出力軸３０ｓとを固定接続する。

次に、図８（ｂ）に示すように、モータ回転軸２１０がレゾルバ装置３０の軸方向上方にある場合の出力軸３０ｓとの接続構成を説明する。
この場合は、軸方向上方にあるモータ本体からモータ回転軸２１０が下方に突出して伸びているので、出力軸３０ｓとしては、他の周辺装置の状況に応じて上記４タイプのうちからテーブルタイプ以外のものを選択する。ここでは、出力軸３０ｓとして、モータ回転軸２１０の径の大きさ、接続に用いるカップリングの仕様などに応じて、適切な径の凸軸タイプのものを選択し、テーブルタイプと同様に、ロータ１２にボルト８０で締結して固定する。

凸軸タイプを選択した場合は、軸同士を接続する構成となるので、例えば、図８（ｃ）に示すように、カップリングとしてフランジ継手４００を使用し、締結部材として、キー、ボルト及びナットを用いてモータ回転軸２１０と出力軸３０ｓとを固定接続する。フランジ継手４００は、２軸の接合関係が一直線となる場合に適しており、両者が対向する位置に複数のボルト穴が形成されたフランジ４００ａ及び４００ｂを含んで構成されている。

まず、フランジ４００ａにモータ回転軸２１０をキー止めし、フランジ４００ｂに出力軸３０ｓの軸部７２をキー止めする。そして、フランジ４００ａ及び４００ｂとを互いのボルト穴が対向するように当接し、対向するボルト穴にボルト８４ｂの軸部を一方から挿通し且つ他方においてナット８４ｎに螺合して締め付けることで、モータ回転軸２１０と出力軸３０ｓとを固定接続する。

次に、図９（ａ）に示すように、モータ回転軸２１０がレゾルバ装置３０の軸方向下方にある場合の出力軸３０ｓとの接続構成を説明する。
この場合は、軸方向下方にあるモータ本体からレゾルバ装置３０の底面に向かってモータ回転軸２１０が上方に伸びており、且つレゾルバ装置３０のロータ１２の固定部１２ａは軸方向上面側にある。つまり、レゾルバ装置の出力軸３０ｓとモータ回転軸とが対向する位置に無い。このような場合は、出力軸３０ｓとして、上記４タイプのうちから貫通穴タイプのものを選択し、これと、レゾルバ装置３０の底面側で接続するために、オプションとして、先述した補助軸５００とを併用する。
具体的に、まず、補助軸５００の軸部５００ａの径の大きさなどに応じて、適切な径の貫通穴を有する貫通穴タイプの出力軸３０ｓを選択し、上記テーブルタイプと同様に、ロータ１２にボルト８０で締結して固定する。

次に、補助軸５００の軸部５００ａを、貫通穴タイプの出力軸３０ｓの中空軸部７４の貫通穴７３内に挿通すると共に、テーブル部５００ｔの軸方向下面と出力軸３０ｓのテーブル部７０の上面とを、ボルト穴５００ｈと７０ｈとが対向するように当接する。そして、ボルト８２を、対向するボルト穴５００ｈと７０ｈに挿通し且つ捩じ込むことで、ボルト８２を出力軸３０ｓに締結して補助軸５００を出力軸３０ｓに固定する。

軸部５００ａの長さは、レゾルバ装置３０の貫通穴２７及び中空軸部７４の軸方向の長さよりも長いので、軸部５００ａは、貫通穴２７及び貫通穴７３の双方を貫通して、底面側から軸方向下方に突出する。そして、この突出した軸部５００ａとモータ回転軸２１０とを、上記凸軸タイプと同様に、図９（ｂ）に示すように、フランジ継手４００などのカップリングを介して接続することで、モータ回転軸２１０と出力軸３０ｓとを間接的に固定接続する。

次に、図９（ｂ）に示すように、モータ回転軸２１０がレゾルバ装置３０の軸方向上方にある場合の出力軸３０ｓとの接続構成を説明する。
同様の条件で、凸軸タイプを用いる例を先述したが、ここでは、凹軸タイプを用いる場合を説明する。まず、モータ回転軸２１０の径の大きさや軸の長さなどに応じて、適切なサイズの穴部７５を有した出力軸３０ｓを選択する。

凹軸タイプの出力軸３０ｓのロータ１２への固定は、上記テーブルタイプと同様で、ボルト８０で締結して固定する。
凹軸タイプの場合は、モータ回転軸２１０を嵌合する穴部７５が設けられているので、まず、軸方向上方にあるモータ本体から下方に伸びるモータ回転軸２１０を、穴部７５に嵌合する。そして、例えば、締結部材としてキーを用いて、モータ回転軸２１０を出力軸３０ｓにキー止めすることで、モータ回転軸２１０と出力軸３０ｓとを固定接続する。この場合において、穴部７５にはキー溝が設けられている。

次に、レゾルバ制御装置４０の動作を中心に本システムの具体的な動作を説明する。
まず、上記説明したように、モータ２００の仕様や接続位置などに応じて、上記いずれかのタイプの出力軸３０ｓを選択して、この出力軸３０ｓをレゾルバ装置３０に固定し、上記いずれかの接続構成を用いて、出力軸３０ｓとモータ回転軸２１０とを直接的に又は補助軸やカップリング等を介して間接的に固定接続することで、回転角度位置検出装置１００を動作させるための事前準備を行う。その他にも各装置の接続などを行ない。これら事前準備が完了すると、モータ制御システム１は実行待機状態となる。

レゾルバ制御装置４０のＡＳＩＣ４７は、システム停止時において、電源投入を検知すると、ＩＮＣ／ＡＢＳ切替スイッチ４１ａを、単極レゾルバ３０ａ側に接続するようにＩＮＣ／ＡＢＳ切替信号を出力する。これにより、励磁回路４１から出力される励磁信号は単極レゾルバ３０ａに出力される。
一方、励磁信号が供給されたことによって、レゾルバ装置３０の単極レゾルバ３０ａからは、回転角度位置に対応したリラクタンス変化が電流信号として出力され、この電流信号がＩ／Ｖ変換回路４２ａに入力される。

Ｉ／Ｖ変換回路４２ａは、この電流信号を電圧信号に変換した後、相変換回路４３ａに出力する。相変換回路４３ａは、この３相の電圧信号を２相信号に変換し、ＩＮＣ／ＡＢＳ切替回路４４に出力する。ＡＳＩＣ４７はＩＮＣ／ＡＢＳ切替回路４４を通過すべき信号として２相のＡＢＳ信号を選択するようにＩＮＣ／ＡＢＳ切替信号を出力する。
２相のＡＢＳ信号はＩＮＣ／ＡＢＳ切替回路４４を通過してＲＤＣ４５でデジタル信号に変換され、デジタル角度信号φとしてＡＳＩＣ４７に出力される。ＡＳＩＣ４７はこのデジタル角度信号φの値をａｂｓとして取得する。

次いで、ＡＳＩＣ４７は、ＩＮＣ／ＡＢＳ切替スイッチ４１ａを多極レゾルバ３０ｉ側に接続するようにＩＮＣ／ＡＢＳ切替信号を出力する。これにより、励磁回路４１から出力される励磁信号は多極レゾルバ３０ｉに出力される。
一方、励磁信号が供給されたことによって、レゾルバ装置３０の多極レゾルバ３０ｉからは、回転角度位置に対応したリラクタンス変化が電流信号としてＩ／Ｖ変換回路４２ｂに出力される。

Ｉ／Ｖ変換回路４２ｂは、この電流信号を電圧信号に変換した後、相変換回路４３ｂに出力する。相変換回路４３ｂは、この３相の電圧信号を２相信号に変換し、ＩＮＣ／ＡＢＳ切替回路４４に出力する。ＡＳＩＣ４７はＩＮＣ／ＡＢＳ切替回路４４を通過すべき信号として２相のＩＮＣ信号を選択するようにＩＮＣ／ＡＢＳ切替信号を出力する。
２相のＩＮＣ信号はＩＮＣ／ＡＢＳ切替回路４４を通過してＲＤＣ４５でデジタル信号に変換され、デジタル角度信号φとしてＡＳＩＣ４７に出力される。ＡＳＩＣ４７はこのデジタル角度信号φの値をｉｎｃとして取得する。

ＡＳＩＣ４７は、ｉｎｃを取得すると、該ｉｎｃと先に取得したａｂｓとに基づき、回転子の回転角度位置を上記した演算方法で算出し、該算出した回転角度位置を、ＤＳＰ４８に出力する。
ＤＳＰ４８は、ＡＳＩＣ４７からの回転角度位置を、メモリ４９のメモリ部に記憶された補正データに基づき補正し、該補正後の回転角度位置に基づき、Ａ相、Ｂ相、Ｚ相の位置出力信号を生成する。そして、該生成した位置出力信号をラインドライバ５０を介してモータ制御装置３００に出力する。

一方、ＡＳＩＣ４７は、断線検出回路５２からの断線検出信号に基づき断線が検出されると、異常検出信号を、ＤＳＰ４７及びフォトカプラ５１を介してモータ制御装置３００に出力する。
モータ制御装置３００は、レゾルバ制御装置４０からの位置出力信号を取得すると、該位置出力信号に基づき、モータ２００の動作を制御する制御信号を生成し、これを内部のパワーアンプで増幅後に電気ケーブルを介してモータ２００に出力する。

レゾルバ制御装置４０では、電源がＯＦＦになるまでは、ＡＳＩＣ４７がＩＮＣ／ＡＢＳ切替スイッチ４１ａが多極レゾルバ３０ｉ側に接続したままの状態になるよう制御する一方で、ＩＮＣ／ＡＢＳ切替回路４４を通過する信号が２相のＩＮＣ信号に維持されるように制御する。ＡＳＩＣ４７は電源ＯＦＦを検知すると上記一連の処理を終了する。
以上、本実施の形態のレゾルバ装置３０は、回転角度位置の検出対象の回転体を含む周辺装置の仕様や接続位置などに応じて、軸形状の異なる複数種類の出力軸３０ｓのうちから適切な形状の出力軸３０ｓを選択し、これをレゾルバ装置３０のロータ１２にボルト８０で固定することができる。

これによって、レゾルバ装置３０自体の構造を特別変更することなく、出力軸３０ｓを様々な形状のものに付け替えることができるので、回転角度位置の検出対象の回転体を含む周辺装置の仕様や接続位置などに応じて、適切な出力軸を選択して付け替えるだけで、出力軸３０ｓと回転体との接続構成に対して柔軟に対応することができる。
また、本実施の形態のレゾルバ装置３０は、上記各出力軸３０ｓに複数のボルト穴７１ａを設け、ロータ１２の固定部１２ａに複数のボルト穴１２ｂを設け、出力軸３０ｓを複数のボルト８０を用いてロータ１２に固定することができる。更に、出力軸３０ｓの固定部７１に環状の凸部７１ｂを設け、この環状の凸部７１ｂをロータ１２の内周面に当接（嵌合）して固定するようにした。

これによって、比較的高い位置精度で出力軸３０ｓをロータ１２に固定することができるので、出力軸３０ｓのロータ１２への固定構造による軸心の位置精度の不足や動作時の軸心位置のズレなどの発生を低減することができる。
更に、ボルト８０を取り外すことによって、出力軸３０ｓを簡易に取り外すことができるので、他の種類の出力軸３０ｓへの付け替えを容易に行うことができる。

また、本実施の形態のレゾルバ装置３０は、上記各タイプの出力軸３０ｓと位置検出対象の回転体との接続において、ボルト、ナット、キー、カップリングなどの締結部材を用いて強固に接続を行うことができる。
これによって、出力軸３０ｓと回転体との接続構造による軸心の位置精度の不足や動作時の軸心位置のズレなどの発生を低減することができる。

上記実施の形態において、レゾルバ装置３０は、発明１又は７に記載の位置センサ装置に対応し、単極レゾルバ３０ａ及び多極レゾルバ３０ｉは、発明１又は７に記載のセンサに対応し、出力軸３０ｓは、発明１乃至７のいずれか１に記載の出力軸に対応する。
また、上記実施の形態において、図４（ａ）に示す出力軸３０ｓは、発明３に記載の軸形状が板状の出力軸に対応し、図４（ｂ）に示す出力軸３０ｓは、発明４に記載の軸形状が凸形状の出力軸に対応し、図５（ａ）に示す出力軸３０ｓは、発明６に記載の貫通穴部の形成された軸形状の出力軸に対応し、図５（ｃ）に示す出力軸３０ｓは、軸方向に突出する穴部の形成された軸形状の出力軸に対応する。

また、上記実施の形態において、固定部１２ａ、ボルト穴１２ｂ、固定部７１、ボルト穴７１ａ、凸部７１ｂ及びボルト８０による出力軸３０ｓをロータ１２に固定する手段は、形態１若しくは２に記載の第１固定手段又は形態７に記載の固定手段に対応し、ボルト８０は、形態１若しくは２に記載の第１締結部材又は形態７に記載の第２の締結部材に対応し、ボルト穴７０ｈ、ボルト８２及びボルト穴２１０ｈによる出力軸３０ｓとモータ回転軸２１０との固定接続手段、又はカップリング（フランジ継手４００）、ボルト８４ｂ、ナット８４ｎ及びキーによる出力軸３０ｓとモータ回転軸２１０との固定接続手段、並びにキーによる固定接続手段は、形態１に記載の第２固定手段に対応する。

なお、上記実施の形態においては、テーブルタイプ、凸軸タイプ、貫通穴タイプ、凹軸タイプの大まかに分けて４つのタイプの出力軸３０ｓを例に挙げて説明したが、これに限らず、他の形状タイプのものを含んだ構成としてもよい。
また、上記実施の形態においては、上記４つのタイプにおいて、テーブルのサイズＬ１や、各軸タイプの径の長さＬ２〜Ｌ４によって種別された複数種類の出力軸３０ｓを用意する構成としたが、これだけに限らず、例えば、凸軸タイプの軸長、凹軸タイプの穴の深さなど他のサイズを変更した種類も含む構成としてもよい。

また、上記実施の形態においては、単極レゾルバと多極レゾルバとの２つのレゾルバを含む構成としたが、これに限らず、単極レゾルバ単体や、単極レゾルバと極数の異なる複数の多極レゾルバとの組み合わせなど他の構成としてもよい。
また、上記実施の形態においては、ボルト、ナット、キー、カップリングなどの締結部材を用いて、出力軸３０ｓをロータ１２に固定し、出力軸３０ｓとモータ回転軸２１０とを固定接続する構成としたが、これに限らず、用途やレゾルバ装置３０、出力軸３０ｓのサイズなどに応じて、リベット、ビスなどの他の締結部材を用いて固定する構成としてもよい。

また、上記実施の形態においては、レゾルバはロータの１回転につきリラクタンス変化の基本波成分が１周期となるように構成したが、これに限らず、３相の信号を得られる構造であれば、ロータの１回転のリラクタンス変化の基本波成分は何周期でもよい。
また、上記実施の形態においては、３相の位置検出センサとして３相のレゾルバを適用したが、適用するセンサは、これに限らず、例えば、アナログホールＩＣを３つ備えた３相出力のセンサ等でもよい。

また、上記実施の形態においては、位置センサ装置としてレゾルバ装置を適用したが、これに限らず、ロータリエンコーダなど他の位置センサ装置を適用してもよい。
また、上記実施の形態においては、モータ２００として、ＶＲ形ステッピングモータとしたものを説明したが、これに限らず、ＰＭ形，ＨＢ形等のステッピングモータやブラシレスＤＣモータ，ＡＣサーボモータ等のその他のモータに本発明を適用することも可能である。

本発明に係るモータ制御システム１の構成を示すブロック図である。 レゾルバ装置３０の軸方向断面図である。 レゾルバ制御装置４０の構成を示すブロック図である。 （ａ）、（ｃ）は、出力軸３０ｓの形状例を示す縦断面図であり、（ｂ）は、（ａ）を上面から見たテーブル形状例を示す図である。 （ａ）、（ｃ）は、出力軸３０ｓの形状例を示す縦断面図であり、（ｂ）は、補助軸５００と出力軸３０ｓとの接続構成の一例を示す縦断面図である。 テーブルタイプの固定例を示す図であり、（ｂ）は、凸軸タイプの固定例を示す図である。 （ａ）は、貫通穴タイプの固定例を示す図であり、（ｂ）は、凹軸タイプの固定例を示す図である。 （ａ）、（ｂ）は、テーブルタイプ、凸軸タイプの出力軸３０ｓとモータ回転軸２１０との接続構成の一例を示す図である。 （ａ）、（ｂ）は、貫通穴タイプ、凹軸タイプの出力軸３０ｓとモータ回転軸２１０との接続構成の一例を示す図である。

符号の説明

１ モータ制御システム
１００ 回転角度位置検出装置
２００ モータ
２１０ モータ回転軸
３００ モータ制御装置
４００ フランジ継手
５００ 補助軸
１２ ロータ
１２ａ 固定部
１２ｂ ボルト穴
２２ ステータ
２７ 貫通穴
３０ レゾルバ装置
３０ａ 単極レゾルバ
３０ｉ 多極レゾルバ
３０ｓ 出力軸
４０ レゾルバ制御装置
４１ 励磁回路
７０ テーブル部
７０ｈ，７１ａ ボルト穴
７１ 固定部
７１ｂ 凸部
８０，８２，８４ｂ ボルト
８４ｎ ナット

Claims (7)

1. 軸心部を囲んで配設された環状のハウジングと、該ハウジングに固定されたステータと、該ステータに対向させ軸受を介して回転自在に前記ハウジング内に支持されたロータと、該ロータの回転角度に応じて位相の異なる複数の信号を出力するセンサとを有する位置センサ装置を備えた位置センサシステムであって、
   回転角度位置の検出対象である回転体に直接的又は間接的に接続される出力軸であって、軸形状の異なる複数種類の独立した出力軸と、
   前記複数種類の独立した出力軸を、それぞれ付け替え可能に第１締結部材を介して前記ロータに固定する第１固定手段と、
   前記複数種類の独立した出力軸を、それぞれ付け替え可能に第２締結部材を介して前記回転体に固定接続する第２固定手段と、を備えることを特徴とする位置センサシステム。
2. 前記ロータの軸方向の一端に前記出力軸を固定する固定部を設け、
   前記ハウジングの前記固定部側の一端に前記固定部を外部に露出させる開口部を設け、
   前記第１固定手段は、前記出力軸を前記第１締結部材を介して前記固定部に固定し、
   前記第１締結部材を取り外すことで前記出力軸を前記ロータから取り外せる構成としたことを特徴とする請求項１に記載の位置センサシステム。
3. 前記出力軸は、軸形状が板形状のものを含むことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の位置センサシステム。
4. 前記出力軸は、軸形状が凸形状のものを含むことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の位置センサシステム。
5. 前記軸心部を軸方向に貫通する貫通穴を有し、
   前記出力軸は、前記ロータに固定したときに前記貫通穴内に軸方向に突出する穴部の形成された軸形状のものを含むことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の位置センサシステム。
6. 前記軸心部を軸方向に貫通する貫通穴を有し、
   前記出力軸は、前記ロータに固定したときに前記貫通穴内に軸方向に突出する該貫通穴の径よりも小さい径の貫通した中空穴を有する貫通穴部の形成された軸形状のものを含むことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の位置センサシステム。
7. 軸心部を囲んで配設された環状のハウジングと、該ハウジングに固定されたステータと、該ステータに対向させ軸受を介して回転自在に前記ハウジング内に支持されたロータと、該ロータの回転角度に応じて位相の異なる複数の信号を出力するセンサと、を備えた位置センサ装置において、
   回転角度位置の検出対象である回転体に直接的又は間接的に接続される出力軸であって、前記回転体に第１の締結部材を介して固定接続される構成の軸形状の異なる複数種類の独立した出力軸を、それぞれ付け替え可能に第２の締結部材を介して前記ロータに固定する固定手段を備えることを特徴とする位置センサ装置。

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