JP2011149724A - Rotation angle detection device, rotating electric machine, and electric power steering device - Google Patents

Rotation angle detection device, rotating electric machine, and electric power steering device Download PDF

Info

Publication number
JP2011149724A
JP2011149724A JP2010009107A JP2010009107A JP2011149724A JP 2011149724 A JP2011149724 A JP 2011149724A JP 2010009107 A JP2010009107 A JP 2010009107A JP 2010009107 A JP2010009107 A JP 2010009107A JP 2011149724 A JP2011149724 A JP 2011149724A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ecos
rotation angle
esin
output signals
correction
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2010009107A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP4916556B2 (en
Inventor
Masatsugu Nakano
正嗣 中野
Satoru Akutsu
悟 阿久津
Shinsuke Henmi
晋介 逸見
Yosuke Sugino
陽介 杉野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP2010009107A priority Critical patent/JP4916556B2/en
Priority to DE102010023333A priority patent/DE102010023333A1/en
Priority to FR1055013A priority patent/FR2955388B1/en
Publication of JP2011149724A publication Critical patent/JP2011149724A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4916556B2 publication Critical patent/JP4916556B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/14Electronic commutators
    • H02P6/16Circuit arrangements for detecting position
    • H02P6/18Circuit arrangements for detecting position without separate position detecting elements
    • H02P6/185Circuit arrangements for detecting position without separate position detecting elements using inductance sensing, e.g. pulse excitation
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/14Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
    • G01D5/20Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying inductance, e.g. by a movable armature
    • G01D5/204Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying inductance, e.g. by a movable armature by influencing the mutual induction between two or more coils
    • G01D5/2073Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying inductance, e.g. by a movable armature by influencing the mutual induction between two or more coils by movement of a single coil with respect to two or more coils
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/244Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains
    • G01D5/24471Error correction
    • G01D5/2448Correction of gain, threshold, offset or phase control
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/10Arrangements for controlling torque ripple, e.g. providing reduced torque ripple

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To solve the problem that the second harmonic effect cannot be completely removed because the phase is not taken into account although the magnitude of the second harmonic is known, and that the structure is complicated because the correction of a zero point parameter and the correction of the second harmonic are performed by separate means in a conventional calibration device for rotation angle detection. <P>SOLUTION: The rotation angle detection device has an axial double angle of N (N is a positive integer), for detecting a rotation angle using sinusoidal two-phase output signals having phases shifted from each other. The rotation angle detection device includes a correction means for adding a correction value that is constant with respect to the rotation angle to at least one of two-phase output signals Esin, Ecos, as a means for canceling an angle error N-th order component (angle error of mechanical angle 360 degrees period is taken as the first-order) generated depending on the amplitude and phase of the second harmonic component when the two-phase output signals are denoted as Esin, Ecos and when the DC components of the Esin, Ecos and the N-th order components of the Esin, Ecos are taken as the fundamental wave components. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

この発明は、レゾルバなどの回転角度検出装置、それを具備した回転電機装置および電動パワーステアリング装置に関するものである。詳しくは、出力信号に含まれる直流成分や高調波成分の影響を除去して角度誤差を低減し、角度検出の精度を向上することのできる回転角度検出装置、それを具備した回転電機装置および電動パワーステアリング装置に関するものである。   The present invention relates to a rotation angle detection device such as a resolver, a rotating electrical machine device including the rotation angle detection device, and an electric power steering device. Specifically, a rotation angle detection device capable of reducing the angle error by removing the influence of the direct current component and the harmonic component contained in the output signal and improving the accuracy of angle detection, the rotating electrical machine device including the same, and the electric motor The present invention relates to a power steering device.

車両用モータの回転角度検出の用途などには、光学式エンコーダと比べて安価で耐環境性に優れたレゾルバが一般に用いられている。レゾルバの製造ばらつきなどが原因で、出力信号には高調波成分が含まれ、歪んだ波形となっている場合がある。歪みを含んだ出力信号から角度検出を行なうと、角度誤差が発生し、回転角度検出の精度が低下する。このような課題に対して、歪みを含む出力信号をディジタル的に処理し、歪みを除去するようにした信号校正装置が、例えば特許文献1で提案されている。   For the purpose of detecting the rotation angle of a vehicle motor, a resolver that is inexpensive and superior in environmental resistance as compared with an optical encoder is generally used. Due to the manufacturing variations of resolvers, the output signal may contain harmonic components and have a distorted waveform. If angle detection is performed from an output signal including distortion, an angle error occurs, and the accuracy of rotation angle detection decreases. For such a problem, for example, Patent Document 1 proposes a signal calibration apparatus that digitally processes an output signal including distortion and removes the distortion.

特開平4−96131号公報JP-A-4-96131

特許文献1の信号校正装置にあっては、第2高調波の大きさが分かるものの、その位相を考慮できていないという問題点があり、第2高調波の影響を完全に除去できないことがあった。また、特許文献1の信号校正装置では、ゼロ点パラメータの補正と第2高調波の補正を別々の手段で行なっているため、構造が複雑となってしまうという課題があった。   In the signal calibration apparatus of Patent Document 1, although the magnitude of the second harmonic is known, there is a problem that the phase cannot be considered, and the influence of the second harmonic cannot be completely removed. It was. Further, in the signal calibration apparatus of Patent Document 1, since the zero point parameter correction and the second harmonic correction are performed by different means, there is a problem that the structure becomes complicated.

この発明は、上記のような問題点を改善するためになされたものであり、第2高調波の位相をも考慮して角度誤差を低減できる回転角度検出装置、それを具備した回転電機装置および電動パワーステアリング装置を提案するものである。   The present invention has been made to improve the above-described problems, and a rotation angle detection device capable of reducing an angle error in consideration of the phase of the second harmonic, a rotating electrical machine device including the same, and An electric power steering apparatus is proposed.

この発明に係る回転角度検出装置は、軸倍角がN(Nは正の整数)であり、互いに位相のずれた正弦波状の2相の出力信号を用いて回転角度を表わす回転角度信号を出力する回転角度検出装置であって、前記2相の出力信号をそれぞれEsin、Ecosとしたとき、Esin、Ecosの直流成分、およびEsin、EcosのN次成分を基本波成分としたときの第2高調波成分の振幅と位相に依存して発生する、機械角360度周期の角度誤差を一次としたときの角度誤差N次成分を打ち消す手段として、前記回転角度に対して一定となる補正量を、Esin、Ecosの少なくとも一方に加算する補正手段を有することを特徴とする。   The rotation angle detection device according to the present invention outputs a rotation angle signal representing a rotation angle using a sinusoidal two-phase output signal having a shaft multiplication angle of N (N is a positive integer) and shifted in phase from each other. A rotation angle detection device, where the two-phase output signals are Esin and Ecos, respectively, and the second harmonic when the Esin and Ecos DC components and the Nth order component of Esin and Ecos are the fundamental wave components. As means for canceling the angular error N-order component when the angular error of the mechanical angle of 360 degrees, which is generated depending on the amplitude and phase of the component, is primary, a correction amount that is constant with respect to the rotation angle is defined as Esin And correction means for adding to at least one of Ecos.

また、この発明に係る回転電機装置は、前記回転角度検出装置を含む回転電機装置であって、回転電機と、この回転電機と一体に組合されたコントローラを備え、前記コントローラは、前記補正手段と記憶装置を有し、前記回転電機を駆動制御し、前記補正手段が、前記2相の出力信号Esin、Ecosの少なくとも一方に加算する補正量は、前記コントローラと前記回転電機を組合わせた状態で測定された前記出力信号Esin、Ecosに基づいて演算され、前記記憶装置は、前記補正量を記憶することを特徴とする。   A rotating electrical machine apparatus according to the present invention is a rotating electrical machine apparatus including the rotation angle detection device, and includes a rotating electrical machine and a controller integrated with the rotating electrical machine, and the controller includes the correction unit. A correction amount that the correction means adds to at least one of the two-phase output signals Esin and Ecos in a state where the controller and the rotary electric machine are combined. It is calculated based on the measured output signals Esin and Ecos, and the storage device stores the correction amount.

また、この発明に係る電動パワーステアリング装置は、回転電機と、この回転電機の回転子の回転角度を表わす回転角度信号を発生する回転角度検出装置と、前記回転電機を駆動制御するコントローラとを備え、前記回転電機の回転子を車両のステアリングホイールに結合した車両用の電動パワーステアリング装置であって、前記回転角度検出装置は、軸倍角がN(Nは正の整数)であり、互いに位相のずれた正弦波状の2相の出力信号を用いて前記回転子の回転角度を表わす回転角度信号を出力する信号処理ユニットを有し、
この信号処理ユニットは、前記2相の出力信号をEsin、Ecosとしたとき、
機械角360度周期の角度誤差を1次としたとしたときの角度誤差N次成分を打ち消す手段として、前記回転子の回転角度に対して一定となる補正量を、Esin、Ecosの少なくとも一方に加算する補正手段を有し、
前記補正量は、前記2相の出力信号Esin、Ecosの直流成分、および前記2相の出力信号Esin、EcosのN次成分を基本波成分としたときの第2高調波成分の振幅と位相から決定され、前記コントローラは記憶装置を有し、前記記憶装置は、前記補正量を記憶することを特徴とする。
An electric power steering apparatus according to the present invention includes a rotating electrical machine, a rotational angle detection device that generates a rotational angle signal representing a rotational angle of a rotor of the rotating electrical machine, and a controller that controls driving of the rotating electrical machine. An electric power steering device for a vehicle in which a rotor of the rotating electrical machine is coupled to a steering wheel of a vehicle, wherein the rotation angle detection device has an axial multiplication angle of N (N is a positive integer), A signal processing unit that outputs a rotation angle signal representing a rotation angle of the rotor using a shifted sinusoidal two-phase output signal;
This signal processing unit, when the two-phase output signal is Esin, Ecos,
As means for canceling the angular error N-order component when the angular error of the mechanical angle of 360 degrees is the primary, a correction amount that is constant with respect to the rotational angle of the rotor is set to at least one of Esin and Ecos. Having correction means for adding,
The correction amount is based on the amplitude and phase of the second harmonic component when the two-phase output signals Esin and Ecos are DC components and the N-order component of the two-phase output signals Esin and Ecos is the fundamental component. The controller has a storage device, and the storage device stores the correction amount.

この発明に係る回転角度検出装置によれば、機械角360度周期の角度誤差を一次としたときの角度誤差N次成分を大幅に低減し、角度検出の精度を大幅に向上できる。また、回転角度に対して一定となる補正量をEsin、Ecosの少なくとも一方に加えるだけで、直流成分、およびEsin、EcosのN次成分を基本波成分としたときの第2高調波成分の振幅と位相を考慮してその影響を除去できるので、出力信号の第2高調波成分の補正を行なう従来技術と比べて、装置の構成が簡単となるという効果も奏する。   According to the rotation angle detection device of the present invention, the angle error N-order component when the angle error of the mechanical angle of 360 degrees is made primary is greatly reduced, and the angle detection accuracy can be greatly improved. In addition, the amplitude of the second harmonic component when the DC component and the Nth-order component of Esin and Ecos are used as the fundamental component simply by adding a correction amount that is constant with respect to the rotation angle to at least one of Esin and Ecos. Therefore, the effect of the apparatus can be simplified as compared with the conventional technique in which the second harmonic component of the output signal is corrected.

また、この発明に係る回転電機装置によれば、2相の出力信号に角度誤差が生じても、出力信号Esin、Ecosの少なくとも一方に補正量を加えることができるので、角度誤差N次成分を十分に低減することができ、結果として、回転電機のトルク脈動を低減し、低振動、低騒音の回転電機装置を得ることができる。   Further, according to the rotating electrical machine apparatus of the present invention, even if an angle error occurs in the two-phase output signal, a correction amount can be added to at least one of the output signals Esin and Ecos. As a result, the torque pulsation of the rotating electrical machine can be reduced, and a rotating electrical machine apparatus with low vibration and low noise can be obtained.

また、この発明に係る電動パワーステアリング装置によれば、複数の要因によって発生する角度誤差を、簡単な構成により大幅に低減することが可能となる。また、回転角度検出装置の角度誤差が大幅に低減できるので、回転電機のトルク脈動が小さくなり、良好な操舵感覚を得ることができる。記憶装置には補正量を記憶するだけでよいので、従来技術と比べて必要な記憶容量が小さくてすむという効果もある。   In addition, according to the electric power steering apparatus of the present invention, it is possible to greatly reduce the angle error caused by a plurality of factors with a simple configuration. In addition, since the angle error of the rotation angle detection device can be greatly reduced, the torque pulsation of the rotating electrical machine is reduced, and a good steering feeling can be obtained. Since only the correction amount needs to be stored in the storage device, there is an effect that a necessary storage capacity is reduced as compared with the conventional technique.

図1は、この発明による回転角度検出装置の実施の形態1で信号発生装置として使用されるレゾルバの断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view of a resolver used as a signal generator in Embodiment 1 of the rotation angle detection device according to the present invention. 図2は、実施の形態1で使用されるレゾルバの巻線の説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram of the winding of the resolver used in the first embodiment. 図3は、実施の形態1で使用されるレゾルバの励磁巻線と出力巻線の電圧波形と電圧波形から得られる信号波形を示す説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram showing a voltage waveform of the excitation winding and output winding of the resolver used in the first embodiment and a signal waveform obtained from the voltage waveform. 図4は、実施の形態1で使用されるレゾルバの信号波形の説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram of signal waveforms of the resolver used in the first embodiment. 図5は、実施の形態1で使用されるレゾルバの信号波形の周波数分析結果を示す説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram showing the frequency analysis result of the signal waveform of the resolver used in the first embodiment. 図6は、実施の形態1によるレゾルバ信号のリサージュ波形の説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram of a Lissajous waveform of a resolver signal according to the first embodiment. 図7は、実施の形態1によるレゾルバ信号のリサージュ波形の説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram of a Lissajous waveform of the resolver signal according to the first embodiment. 図8は、実施の形態1によるレゾルバ信号のリサージュ波形の説明図である。FIG. 8 is an explanatory diagram of a Lissajous waveform of the resolver signal according to the first embodiment. 図9は、実施の形態1による角度誤差をベクトル量として捉え振幅と位相に応じてプロットした図である。FIG. 9 is a diagram in which the angle error according to the first embodiment is regarded as a vector quantity and plotted according to amplitude and phase. 図10は、実施の形態1によるレゾルバ信号のリサージュ波形の中心移動についての説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram regarding the center shift of the Lissajous waveform of the resolver signal according to the first embodiment. 図11は、従来例による角度誤差波形についての説明図である。FIG. 11 is an explanatory diagram of an angle error waveform according to a conventional example. 図12は、実施の形態1による角度誤差波形についての説明図である。FIG. 12 is an explanatory diagram of an angle error waveform according to the first embodiment. 図13は、実施の形態1による角度誤差波形の周波数分析結果を示す説明図である。FIG. 13 is an explanatory diagram showing the frequency analysis result of the angle error waveform according to the first embodiment. 図14は、実施の形態1における信号処理ユニットを示すブロック図である。FIG. 14 is a block diagram showing a signal processing unit in the first embodiment. 図15は、この発明による回転角度検出装置の実施の形態2で信号発生装置として使用される磁気式センサの斜視図である。FIG. 15 is a perspective view of a magnetic sensor used as a signal generator in Embodiment 2 of the rotation angle detection device according to the present invention. 図16は、実施の形態2で使用される磁気式センサの出力信号の波形の説明図である。FIG. 16 is an explanatory diagram of a waveform of an output signal of the magnetic sensor used in the second embodiment. 図17は、この発明による回転角度検出装置の実施の形態3における信号処理ユニットを示すブロック図である。FIG. 17 is a block diagram showing a signal processing unit in Embodiment 3 of the rotation angle detection device according to the present invention. 図18は、実施の形態1〜3による角度誤差低減効果を示す説明図である。FIG. 18 is an explanatory diagram showing the effect of reducing the angle error according to the first to third embodiments. 図19は、この発明による回転電機装置の実施の形態4の構成図である。FIG. 19 is a configuration diagram of a fourth embodiment of the rotating electrical machine apparatus according to the present invention. 図20は、実施の形態4における回転電機の断面図である。FIG. 20 is a cross-sectional view of the rotating electrical machine in the fourth embodiment. 図21は、この発明による電動パワーステアリング装置の実施の形態5の構成図である。FIG. 21 is a configuration diagram of Embodiment 5 of the electric power steering apparatus according to the present invention.

次に、この発明による回転角度検出装置、回転電機装置、および電動パワーステアリング装置のいくつかの実施の形態について、図面を参照して説明する。   Next, several embodiments of a rotation angle detection device, a rotating electrical machine device, and an electric power steering device according to the present invention will be described with reference to the drawings.

実施の形態1.
この発明による回転角度検出装置の実施の形態1は、回転角度検出装置100であり、信号発生装置200と信号処理ユニット300とを組み合わせて構成される。信号発生装置200には、レゾルバまたは磁気式センサが使用されるが、実施の形態1では、レゾルバ210が使用される。この実施の形態1の回転角度検出装置100は、レゾルバ210を使用して角度誤差を低減するように構成される。まず、信号発生装置200として使用されるレゾルバ210について説明し、その後で、信号処理ユニット300について説明する。
Embodiment 1 FIG.
Embodiment 1 of the rotation angle detection device according to the present invention is a rotation angle detection device 100, which is configured by combining a signal generation device 200 and a signal processing unit 300. For the signal generator 200, a resolver or a magnetic sensor is used, but in the first embodiment, a resolver 210 is used. The rotation angle detection apparatus 100 according to the first embodiment is configured to reduce an angle error using a resolver 210. First, the resolver 210 used as the signal generator 200 will be described, and then the signal processing unit 300 will be described.

図1は、実施の形態1の回転角度検出装置100で、信号発生装置200として使用されるレゾルバ210を示す断面図である。このレゾルバ210は、具体的には、バリアブルリラクタンス型のレゾルバである。レゾルバ210は、ステータ1と、ロータ2を有する。ステータ1は筒状に構成され、その内周には、複数の磁極1aが、互いに等しい角度間隔で形成され、各磁極1aには、それぞれ巻線3が配置される。ロータ2は、各磁極1aと対向するように、ステータ1の内周に配置され、回転軸2aに取り付けられる。図1は、回転軸2aに垂直な平面における断面図であり、巻線3に対するインシュレータや巻線3の結線部、コネクタなどの詳細は省略している。   FIG. 1 is a cross-sectional view showing a resolver 210 used as a signal generation device 200 in the rotation angle detection device 100 of the first embodiment. Specifically, the resolver 210 is a variable reluctance type resolver. The resolver 210 has a stator 1 and a rotor 2. The stator 1 is formed in a cylindrical shape, and a plurality of magnetic poles 1a are formed on the inner periphery thereof at equal angular intervals, and a winding 3 is disposed on each magnetic pole 1a. The rotor 2 is disposed on the inner periphery of the stator 1 so as to face each magnetic pole 1a, and is attached to the rotating shaft 2a. FIG. 1 is a cross-sectional view in a plane perpendicular to the rotating shaft 2a, and details of an insulator for the winding 3, a connection portion of the winding 3, a connector, and the like are omitted.

各磁極1aに配置された巻線3は、それぞれ励磁巻線3aと、第1出力巻線3bと、第2出力巻線3cで構成されている。各磁極1aに配置された励磁巻線3a、第1出力巻線3b、および第2出力巻線3cの接続態様には各種の接続態様があるが、例えば、各磁極1aに配置された励磁巻線3aは互いに直列に接続され、各磁極1aに配置された第1出力巻線3aも互いに直列に接続され、また、各磁極1aに配置された第2出力巻線3bも互いに直列に接続される。ロータ2はステータ1の各磁極1aとのギャップパーミアンスが、ロータ2の回転角度によって変動するような形状となっている。図1では、機械角で360度の回転範囲において、ギャップパーミアンスが4回脈動するような形状にロータ2が形成され、4Xレゾルバ、すなわち軸倍角N=4のレゾルバとして動作する。   The windings 3 arranged on each magnetic pole 1a are respectively composed of an excitation winding 3a, a first output winding 3b, and a second output winding 3c. There are various connection modes for the excitation winding 3a, the first output winding 3b, and the second output winding 3c arranged in each magnetic pole 1a. For example, the excitation winding arranged in each magnetic pole 1a. The wires 3a are connected in series with each other, the first output windings 3a arranged on each magnetic pole 1a are also connected in series with each other, and the second output windings 3b arranged on each magnetic pole 1a are also connected in series with each other. The The rotor 2 has such a shape that the gap permeance with each magnetic pole 1 a of the stator 1 varies depending on the rotation angle of the rotor 2. In FIG. 1, the rotor 2 is formed in a shape in which the gap permeance pulsates four times in the rotation range of 360 degrees in mechanical angle, and operates as a 4 × resolver, that is, a resolver with a shaft angle multiplier N = 4.

図2は、レゾルバ210の巻線3の説明図である。励磁巻線3aには励磁電源4が接続されており、交流電圧が印加され、励磁電流が流れる。励磁電源4の励磁電圧の周波数は、例えば10(kHz)である。第1出力巻線3bと第2出力巻線3cは、互いに電気角90度の位相差を成すように、巻数や配置が決定されている。図2は模式図であり、レゾルバ210の巻線構造についての理解を助けるために、第1出力巻線3bと第2出力巻線3cを、互いに直交する方向に配置して示している。第1出力巻線3bと第2出力巻線3cが互いに電気角90度の位相差となっているので、それらの出力電圧E1、E2はSINとCOSの関係となる。以下、第1出力巻線3bの出力電圧E1をSIN、第2出力巻線3cの出力電圧E2をCOSに対応させるものとする。ロータ2が回転すると、第1出力巻線3bと第2出力巻線3cには、ロータ2の回転角度に応じた振幅の出力電圧E1、E2が現れることになる。   FIG. 2 is an explanatory diagram of the winding 3 of the resolver 210. An excitation power source 4 is connected to the excitation winding 3a, an AC voltage is applied, and an excitation current flows. The frequency of the excitation voltage of the excitation power supply 4 is, for example, 10 (kHz). The number of turns and the arrangement of the first output winding 3b and the second output winding 3c are determined so as to form a phase difference of 90 electrical degrees. FIG. 2 is a schematic diagram showing the first output winding 3b and the second output winding 3c arranged in directions orthogonal to each other to facilitate understanding of the winding structure of the resolver 210. Since the first output winding 3b and the second output winding 3c have a phase difference of 90 degrees in electrical angle, their output voltages E1 and E2 have a relationship between SIN and COS. Hereinafter, it is assumed that the output voltage E1 of the first output winding 3b corresponds to SIN, and the output voltage E2 of the second output winding 3c corresponds to COS. When the rotor 2 rotates, output voltages E1 and E2 having an amplitude corresponding to the rotation angle of the rotor 2 appear in the first output winding 3b and the second output winding 3c.

図3は、励磁巻線3aと出力巻線3b、3cで発生される出力電圧E1、E2を表わす出力電圧波形および出力巻線3b、3cの出力電圧波形から抽出される出力信号波形を示す説明図であり、レゾルバ210のロータ2がある一定速度で回転しているときに測定した出力電圧波形および出力信号波形である。図3(a)は、励磁巻線3aの励磁電圧波形5を示す。図3(b)は、第1出力巻線3bで発生される出力電圧E1を表わす出力電圧波形6と、この出力電圧波形6から抽出される出力信号波形7を示す。図3(c)は、第2出力巻線3cで発生される出力電圧E2を表わす出力電圧波形8と、この出力電圧波形8から抽出される出力信号波形9を示す。図3(a)(b)(c)の横軸は、ロータ2の回転角度であり、レゾルバ210の電気角で示している。なお、レゾルバ210の電気角と機械角の関係は、軸倍角をN(Nは正の整数)とすると、
(電気角)=(軸倍角N)×(機械角)
の関係となる。
FIG. 3 shows an output voltage waveform representing the output voltages E1 and E2 generated by the excitation winding 3a and the output windings 3b and 3c, and an output signal waveform extracted from the output voltage waveforms of the output windings 3b and 3c. FIG. 6 is an output voltage waveform and an output signal waveform measured when the rotor 2 of the resolver 210 is rotating at a constant speed. FIG. 3A shows an excitation voltage waveform 5 of the excitation winding 3a. FIG. 3B shows an output voltage waveform 6 representing the output voltage E1 generated at the first output winding 3b, and an output signal waveform 7 extracted from the output voltage waveform 6. FIG. 3C shows an output voltage waveform 8 representing the output voltage E2 generated in the second output winding 3c, and an output signal waveform 9 extracted from the output voltage waveform 8. 3A, 3 </ b> B, and 3 </ b> C is the rotation angle of the rotor 2, and is represented by the electrical angle of the resolver 210. The relationship between the electrical angle and the mechanical angle of the resolver 210 is as follows. When the shaft multiple angle is N (N is a positive integer),
(Electrical angle) = (shaft double angle N) x (mechanical angle)
It becomes the relationship.

図3(a)に示した励磁電圧波形5は、励磁電源4から一定の振幅の交流電圧が印加されるので、ロータ2の回転角度によって振幅の変化しない波形となっている。図3(b)に示した出力電圧波形6は、励磁電圧波形5により第1出力巻線3bに誘導される誘導電圧波形であり、出力信号波形7は、出力電圧波形6と励磁電圧波形5の周波数に同期させて、出力電圧波形6のピーク値を検出した信号波形である。出力信号波形7は、ちょうど出力電圧波形6の包絡線を抽出した波形となっている。出力信号波形7は、レゾルバ210のSIN信号に対応する。図3(c)に示した出力電圧波形8は、励磁電圧波形5により第2出力巻線3cに誘導される誘導電圧波形であり、出力信号波形9は、出力電圧波形8と励磁電圧波形5の周波数に同期させて、出力電圧波形8のピーク値を検出した信号波形である。出力信号波形9は、レゾルバ210のCOS信号に対応する。出力信号波形7、9は、信号処理手段300に含まれる図14、図17の信号抽出手段15により、出力電圧E1、E2を表わす出力電圧波形6、8から抽出される。   The excitation voltage waveform 5 shown in FIG. 3A is a waveform in which the amplitude does not change depending on the rotation angle of the rotor 2 because an AC voltage having a constant amplitude is applied from the excitation power supply 4. The output voltage waveform 6 shown in FIG. 3B is an induced voltage waveform induced in the first output winding 3 b by the excitation voltage waveform 5, and the output signal waveform 7 is the output voltage waveform 6 and the excitation voltage waveform 5. This is a signal waveform in which the peak value of the output voltage waveform 6 is detected in synchronization with the frequency. The output signal waveform 7 is a waveform obtained by extracting the envelope of the output voltage waveform 6. The output signal waveform 7 corresponds to the SIN signal of the resolver 210. The output voltage waveform 8 shown in FIG. 3C is an induced voltage waveform that is induced in the second output winding 3 c by the excitation voltage waveform 5, and the output signal waveform 9 is the output voltage waveform 8 and the excitation voltage waveform 5. This is a signal waveform in which the peak value of the output voltage waveform 8 is detected in synchronization with the frequency. The output signal waveform 9 corresponds to the COS signal of the resolver 210. The output signal waveforms 7 and 9 are extracted from the output voltage waveforms 6 and 8 representing the output voltages E1 and E2 by the signal extraction means 15 of FIGS. 14 and 17 included in the signal processing means 300.

なお、ここでは、出力信号波形7、9は、出力電圧波形6、8のピーク値を検出するとしたが、これに限らない。ノイズ対策のため時間間隔を置いた複数の検出点から推定した値としてもよいし、出力電圧波形が台形波となるようにして、そのピーク値を検出するなどしてもよい。この出力信号波形7、9、すなわちレゾルバ210のSIN信号とCOS信号から回転角度を検出することができ、これは、例えば、SIN信号とCOS信号の逆正接を求めることで実現できる。   Although the output signal waveforms 7 and 9 detect the peak values of the output voltage waveforms 6 and 8 here, the present invention is not limited to this. For noise countermeasures, a value estimated from a plurality of detection points spaced at time intervals may be used, or the peak value may be detected by making the output voltage waveform a trapezoidal wave. The rotation angle can be detected from the output signal waveforms 7 and 9, that is, the SIN signal and COS signal of the resolver 210, and this can be realized, for example, by obtaining the arctangent of the SIN signal and the COS signal.

次に、出力電圧E1、E2を表わす出力信号波形7、9の具体例として、レゾルバ210を4Xレゾルバとして構成した場合の出力信号波形を図4に示す。図4は、レゾルバ210を4Xレゾルバとした場合の出力巻線3b、3cの出力信号波形であり、横軸はレゾルバ210のロータ2の回転角度を機械角で表わす。第1出力巻線3bの出力電圧波形6から得たSIN信号に対応する出力信号波形7aと、第2出力巻線3cの出力電圧波形8から得たCOS信号に対応する出力信号波形9aは、ともに正弦波状の波形となっていて、機械角360度の範囲で、軸倍角Nと一致する回数(この例では4回)だけ脈動している。また、これらの出力信号波形7aと出力信号波形9aは、互いに位相がずれており、その位相差は、機械角22.5度、すなわちレゾルバ210の電気角で、
4×22.5=90度
である。
Next, as a specific example of the output signal waveforms 7 and 9 representing the output voltages E1 and E2, output signal waveforms when the resolver 210 is configured as a 4 × resolver are shown in FIG. FIG. 4 shows output signal waveforms of the output windings 3b and 3c when the resolver 210 is a 4 × resolver, and the horizontal axis represents the rotation angle of the rotor 2 of the resolver 210 in mechanical angle. An output signal waveform 7a corresponding to the SIN signal obtained from the output voltage waveform 6 of the first output winding 3b and an output signal waveform 9a corresponding to the COS signal obtained from the output voltage waveform 8 of the second output winding 3c are: Both have sinusoidal waveforms, and pulsate within the range of 360 ° mechanical angle, the number of times that coincides with the shaft angle multiplier N (four times in this example). The output signal waveform 7a and the output signal waveform 9a are out of phase with each other, and the phase difference is 22.5 degrees mechanical angle, that is, the electrical angle of the resolver 210.
4 × 22.5 = 90 degrees.

理想的なレゾルバであれば、これらの出力信号波形7aと出力信号波形9aは、高調波成分を含まない正弦波となっているが、実機では、波形が歪み、この波形の歪みが、角度誤差の原因となることがある。図4のSIN信号に対応する出力信号波形7aと、COS信号に対応する出力信号波形9aを周波数分析した結果を図5に示す。レゾルバ210が4Xレゾルバであるので、4次成分が基本波成分となっているが、その他の次数成分が見られる。ここでは、4次成分以外の大きな成分として、0次成分(直流成分)と8次成分(2N次成分)に着目する。4次成分が基本波成分であるので、8次成分は、2N次成分であり、基本波に対する第2高調波成分である。   In the case of an ideal resolver, the output signal waveform 7a and the output signal waveform 9a are sine waves that do not include harmonic components. However, in an actual machine, the waveform is distorted, and the distortion of the waveform is an angular error. It may cause. FIG. 5 shows the result of frequency analysis of the output signal waveform 7a corresponding to the SIN signal of FIG. 4 and the output signal waveform 9a corresponding to the COS signal. Since the resolver 210 is a 4 × resolver, the fourth-order component is the fundamental wave component, but other order components can be seen. Here, attention is focused on a zero-order component (DC component) and an eighth-order component (2N-order component) as large components other than the fourth-order component. Since the 4th order component is the fundamental wave component, the 8th order component is the 2Nth order component and is the second harmonic component with respect to the fundamental wave.

軸倍角Nのレゾルバ210から出力される出力信号波形7または7a、9または9aに対応する2相の出力信号をEsin、Ecosとし、その基本波成分であるN次成分の振幅で規格化すると、ロータ2の回転角度θの関数で表わした出力信号Esin(θ)、Ecos(θ)は、理想的には、
Esin(θ)=sinNθ (1)
Ecos(θ)=cosNθ (2)
と表わすことができる。式(1)(2)において、Nは軸倍角である。
When the output signal waveform 7 or 7a, 9 or 9a output from the resolver 210 having a shaft angle multiplier N is set to Esin and Ecos, and normalized by the amplitude of the Nth order component that is the fundamental wave component, The output signals Esin (θ) and Ecos (θ) expressed as a function of the rotation angle θ of the rotor 2 are ideally
Esin (θ) = sinNθ (1)
Ecos (θ) = cosNθ (2)
Can be expressed as In the expressions (1) and (2), N is an axial double angle.

2相の出力信号Esin、Ecosが、基本波成分と0次成分(直流成分)を含む出力信号E'sin、E'cosである場合、ロータ2の回転角度θの関数で表わした出力信号E'sin(θ)、E'cos(θ)は、
E'sin(θ)=sinNθ+es (3)
E'cos(θ)=cosNθ+ec (4)
と表わすことができる。式(3)(4)の出力信号E'sin、E'cosは、基本波成分(4次成分)と0次成分以外の成分は、含まないとしている。この式(3)(4)において、es、ecは一定の値であり、任意の実数である。この出力信号E'sin、E'cosが、0次成分を含むときには、機械角360度周期を1次とした角度誤差N次成分が発生する。この角度誤差N次成分をレゾルバ210の電気角でε(rad)とすると、式(1)(2)(3)(4)から、角度誤差N次成分εは、次の式(5)と近似することができる。
When the two-phase output signals Esin and Ecos are output signals E′sin and E′cos including a fundamental wave component and a zero-order component (DC component), the output signal E expressed as a function of the rotation angle θ of the rotor 2 'sin (θ), E'cos (θ) is
E'sin (θ) = sinNθ + es (3)
E'cos (θ) = cosNθ + ec (4)
Can be expressed as The output signals E′sin and E′cos in Expressions (3) and (4) do not include components other than the fundamental wave component (fourth order component) and the zeroth order component. In the expressions (3) and (4), es and ec are constant values and are arbitrary real numbers. When the output signals E′sin and E′cos include a zeroth order component, an angular error Nth order component having a mechanical angle of 360 ° as a first order is generated. When this angular error N-order component is ε (rad) in terms of the electrical angle of the resolver 210, the angular error N-order component ε is expressed by the following equation (5) from Equations (1), (2), (3), and (4). Can be approximated.

Figure 2011149724
ただし、式(5)のξについて、cosξ、sinξは次の式(6)とした。
Figure 2011149724
However, for ξ in the equation (5), cos ξ and sin ξ are set to the following equation (6).

Figure 2011149724
Figure 2011149724

一方、2相の出力信号Esin、Ecosが、基本波成分と2N次成分(第2高調波成分)を含む出力信号E''sin,E''cosである場合、ロータ2の回転角度θの関数で表わした出力信号E''sin(θ)、E''cos(θ)は、2N次成分の振幅をes2N、ec2Nとし、その位相をα2N、β2Nとすると、
E''sin(θ)=sinNθ+es2N×sin(2Nθ+α2N) (7)
E''cos(θ)=cosNθ+ec2N×sin(2Nθ+β2N) (8)
で表わすことできる。式(7)(8)の出力信号E''sin、E''cosは、基本波成分(4次成分)と2N次成分(第2高調波成分)以外の成分は、含まないとしている。このとき、角度誤差としては一般にN次成分と3N次成分が発生するが、角度誤差N次成分は、式(1)、(2)、(7)、(8)から近似的に、次の式(9)と書くことができる。
On the other hand, when the two-phase output signals Esin and Ecos are output signals E ″ sin and E ″ cos including a fundamental wave component and a 2N-order component (second harmonic component), the rotation angle θ of the rotor 2 is The output signals E ″ sin (θ) and E ″ cos (θ) expressed as functions are expressed as follows. The amplitude of the 2N order component is es2N and ec2N, and the phases are α2N and β2N.
E ″ sin (θ) = sinNθ + es2N × sin (2Nθ + α2N) (7)
E''cos (θ) = cosNθ + ec2N × sin (2Nθ + β2N) (8)
Can be expressed as The output signals E ″ sin and E ″ cos in Expressions (7) and (8) do not include components other than the fundamental wave component (fourth order component) and the 2N order component (second harmonic component). At this time, an N-order component and a 3N-order component are generally generated as the angle error. However, the angle error N-order component is approximately expressed by the following equations (1), (2), (7), and (8). Equation (9) can be written.

Figure 2011149724
Figure 2011149724

ただし、式(9)において、ζは位相であり、振幅es2N、ec2N、位相α2N、β2Nによって決まる値である。このように、レゾルバ210の角度誤差N次成分の原因としては、出力信号Esin、Ecosに含まれる0次成分(直流成分)と2N次成分(第2高調波成分)がある。   In Equation (9), ζ is a phase and is a value determined by amplitudes es2N and ec2N and phases α2N and β2N. As described above, the cause of the angular error N-order component of the resolver 210 includes a zero-order component (DC component) and a 2N-order component (second harmonic component) included in the output signals Esin and Ecos.

図6は、レゾルバ210の第1出力巻線3bから抽出したSIN信号、すなわち出力信号Esinを縦軸に、その第2出力巻線3cから抽出したCOS信号、すなわち出力信号Ecosを横軸に描いたリサージュ波形である。式(3)(4)のように、出力信号Esin、Ecosが、0次成分(直流成分)を含む出力信号E'sin、E'cosである場合には、図6に示すリサージュ波形10aとなる。このリサージュ波形10aでは、中心ずれが発生する。図6に示すリサージュ波形10aの中心は、原点からずれており、リサージュ中心11aの位置にずれている。このようなリサージュ波形10aから回転角度を求めると、角度誤差として式(5)で示したように、機械角360度周期の角度誤差を1次としたときに、角度誤差N次成分が含まれる。   6 shows the SIN signal extracted from the first output winding 3b of the resolver 210, that is, the output signal Esin on the vertical axis, and the COS signal extracted from the second output winding 3c, that is, the output signal Ecos on the horizontal axis. This is a Lissajous waveform. When the output signals Esin and Ecos are the output signals E′sin and E′cos including the zeroth order component (DC component) as in the equations (3) and (4), the Lissajous waveform 10a shown in FIG. Become. In the Lissajous waveform 10a, a center shift occurs. The center of the Lissajous waveform 10a shown in FIG. 6 is shifted from the origin, and is shifted to the position of the Lissajous center 11a. When the rotation angle is obtained from such a Lissajous waveform 10a, the angular error N-order component is included when the angular error of the mechanical angle of 360 degrees is set to the first order as shown in the equation (5) as the angular error. .

次に、式(7)(8)のように、出力信号Esin、Ecosが、2N次成分(第2高調波成分)を含む出力信号E''sin、E''cosである場合には、図7に示すリサージュ波形10bとなる。図7の縦軸は、図6と同様に、レゾルバ210の第1出力巻線3bから抽出したSIN信号、すなわち出力信号Esinであり、その横軸は、レゾルバ210の第2出力巻線3cから抽出したCOS信号、すなわち出力信号Ecosである。リサージュ波形10bが、円形から歪んだ波形となっていることがわかる。ただし、出力信号E''sin、E''cosに0次成分がないため、リサージュ波形10bの中心11bは原点に一致している。このようなリサージュ波形10bから回転角度を求めると、角度誤差として式(9)で示したように、機械角360度周期の角度誤差を1次としたときに、角度誤差N次成分が含まれることになる。   Next, when the output signals Esin and Ecos are output signals E ″ sin and E ″ cos including a 2N-order component (second harmonic component) as in the equations (7) and (8), The Lissajous waveform 10b shown in FIG. 7 is obtained. The vertical axis in FIG. 7 is the SIN signal extracted from the first output winding 3b of the resolver 210, that is, the output signal Esin, as in FIG. 6, and the horizontal axis is from the second output winding 3c in the resolver 210. The extracted COS signal, that is, the output signal Ecos. It can be seen that the Lissajous waveform 10b is a waveform distorted from a circle. However, since the output signals E ″ sin and E ″ cos have no zero-order component, the center 11b of the Lissajous waveform 10b coincides with the origin. When the rotation angle is obtained from such a Lissajous waveform 10b, an angular error N-order component is included when the angular error of a mechanical angle of 360 degrees is set as the primary as shown in the equation (9) as an angular error. It will be.

さらに、出力信号Esin、Ecosが、0次成分(直流成分)と2N次成分(第2高調波成分)の両方を含む場合には、図8に示すリサージュ波10cとなる。この図8では、出力信号Esin、Ecosが、基本波成分と0次成分(直流成分)と2N次成分(第2高調波成分)を含み、それら以外の成分は含まないとしている。図8のリサージュ波形10cは、円形ではなく歪んでおり、リサージュ波形10cの中心11cは原点からずれている。このようなリサージュ波形10cから回転角度を求めると、式(5)で示した角度誤差N次成分に加えて、式(9)で示した角度誤差N次成分を合成した角度誤差となる。実機においては、中心ずれがまったくなかったり、また2N次成分(第2高調波)がまったくないという状態はほとんどなく、程度の差はあれ、図8のようなリサージュ波形11cとなるのが通常である。したがって、中心ずれを補正して原点に移動するだけでは、角度誤差を低減できないと考えられる。   Further, when the output signals Esin and Ecos include both the 0th order component (DC component) and the 2Nth order component (second harmonic component), the Lissajous wave 10c shown in FIG. 8 is obtained. In FIG. 8, it is assumed that the output signals Esin and Ecos include a fundamental wave component, a zero-order component (DC component), and a 2N-order component (second harmonic component), and no other components. The Lissajous waveform 10c in FIG. 8 is distorted instead of circular, and the center 11c of the Lissajous waveform 10c is deviated from the origin. When the rotation angle is obtained from such a Lissajous waveform 10c, an angular error obtained by synthesizing the angular error Nth order component represented by Expression (9) in addition to the angular error Nth order component represented by Expression (5) is obtained. In an actual machine, there is almost no state where there is no center shift or no 2N-order component (second harmonic), and a Lissajous waveform 11c as shown in FIG. is there. Therefore, it is considered that the angle error cannot be reduced simply by correcting the center shift and moving to the origin.

また、特許文献1の第1図、第2図によると、ゼロ点パラメータ算出手段、第二高調波誤差補正用パラメータ算出手段が別々に設けられ、さらに正規化手段と第二高調波除去手段が別々に設けられていて構成が複雑となっているという課題がある。また、第二高調波の大きさが分かるものの、その位相を考慮できていないという問題点があり、第二高調波の影響を完全に除去できないことがあった。さらに、コサイン信号の中心ずれのない場合はmax(x)=min(x)でgx=0となり、サイン信号の中心ずれのない場合はmax(y)=min(y)でgy=0であるので、この場合、特許文献1に記載された式(1)(2)は定数となってしまい意味を成さず、適切に回転角度が検出できないという課題があった。   Further, according to FIGS. 1 and 2 of Patent Document 1, the zero point parameter calculation means and the second harmonic error correction parameter calculation means are provided separately, and the normalization means and the second harmonic removal means are further provided. There is a problem that it is provided separately and the configuration is complicated. In addition, although the magnitude of the second harmonic is known, there is a problem that the phase cannot be considered, and the influence of the second harmonic cannot be completely removed. Further, when there is no center deviation of the cosine signal, max (x) = min (x) and gx = 0, and when there is no center deviation of the sine signal, max (y) = min (y) and gy = 0. Therefore, in this case, the equations (1) and (2) described in Patent Document 1 become constants and do not make sense, and there is a problem that the rotation angle cannot be detected properly.

この発明は、以上のような課題を改善するためになされたものであり、この発明による回転角度検出装置では、簡単な構成で、複数の要因によって発生している角度誤差を同時に低減できる。以下にその内容を説明する。   The present invention has been made in order to improve the above-described problems, and the rotational angle detection device according to the present invention can simultaneously reduce angular errors caused by a plurality of factors with a simple configuration. The contents will be described below.

図9は、角度誤差N次成分をベクトル量として捉え、振幅と位相に応じてプロットした図である。図9の横軸をX、縦軸をY(単位はいずれもレゾルバ電気角のrad)とし、N次成分の角度誤差ε(rad)が、次の式(10)で表わされるものとする。
ε=E_N×sin(Nθ+η) (10)
ただし、式(10)において、E_Nは任意の実数、ηは任意の実数、θはロータ2の回転角度(機械角ラジアン)とした。式(10)の角度誤差εは、式(5)で表わされる出力信号Esin、Ecosの0次成分(直流成分)に起因する角度誤差と、式(9)で表わされる出力信号Esin、EcosのN次成分を基本波成分としたときの2N次成分(第2高調波成分)に起因する角度誤差との和に等しい。図9では、角度誤差N次成分は、ベクトル12cで表わされ、このベクトル12cは、原点から点(X、Y)までの大きさを持つ。点(X、Y)のX軸に対応するX値、Y軸に対応するY値を次の式(11)、(12)とした。
X=E_N×cosη (11)
Y=E_N×sinη (12)
このベクトル12cの長さはE_Nであり、X軸と成す角度13cはηに一致する。
FIG. 9 is a diagram in which the angular error Nth order component is regarded as a vector quantity and plotted according to the amplitude and phase. In FIG. 9, the horizontal axis is X, the vertical axis is Y (the unit is rad of resolver electrical angle), and the angular error ε (rad) of the Nth order component is expressed by the following equation (10).
ε = E_N × sin (Nθ + η) (10)
In Equation (10), E_N is an arbitrary real number, η is an arbitrary real number, and θ is a rotation angle of the rotor 2 (mechanical angle radians). The angle error ε in the equation (10) is equal to the angle error caused by the 0th-order component (DC component) of the output signals Esin and Ecos expressed by the equation (5) and the output signals Esin and Ecos expressed by the equation (9). This is equal to the sum of the angular error caused by the 2Nth order component (second harmonic component) when the Nth order component is the fundamental wave component. In FIG. 9, the angular error Nth order component is represented by a vector 12c, and this vector 12c has a size from the origin to the point (X, Y). The X value corresponding to the X axis of the point (X, Y) and the Y value corresponding to the Y axis were defined as the following equations (11) and (12).
X = E_N × cosη (11)
Y = E_N × sinη (12)
The length of the vector 12c is E_N, and the angle 13c formed with the X axis coincides with η.

既に説明したとおり、レゾルバ210の角度誤差N次成分の原因としては、出力信号Esin、Ecosの0次成分(直流成分)と、出力信号Esin、EcosのN次成分を基本波成分としたときの2N次成分(第2高調波成分)がある。角度誤差N次成分は、これら2つの成分に起因する角度誤差の合成と捉えることができる。出力信号Esin、Ecosの0次成分に起因する角度誤差N次成分を、X軸と成す角度13a(式(5)ではξとした)のベクトル12aであるとし、出力信号Esin、Ecosの2N次成分に起因する角度誤差N次成分を、X軸と成す角度13b(式(9)ではζとした)のベクトル12bであるとすると、レゾルバ210の角度誤差N次成分のベクトル12cは、ベクトル12aとベクトル12bの和となる。   As described above, the cause of the angular error N-order component of the resolver 210 is that the zero-order component (DC component) of the output signals Esin and Ecos and the N-order component of the output signals Esin and Ecos are the fundamental wave components. There is a 2N order component (second harmonic component). The angular error Nth order component can be regarded as a composition of angular errors caused by these two components. Assume that the Nth-order component of the angle error due to the zeroth-order component of the output signals Esin and Ecos is a vector 12a of an angle 13a (referred to as ξ in equation (5)) formed with the X axis, and the second-order of the output signals Esin and Ecos. Assuming that the angular error Nth order component due to the component is a vector 12b of an angle 13b (referred to as ζ in the equation (9)) formed with the X axis, the vector 12c of the angular error Nth order component of the resolver 210 is the vector 12a. And the vector 12b.

このベクトル12cで表わされる角度誤差N次成分を低減するには、ベクトル12cをキャンセルする角度誤差を発生させるようにレゾルバ出力信号Esin、Ecosを補正すればよい。言い換えれば、ベクトル(X、Y)、すなわちベクトル12cを反転させたベクトル(−X、−Y)、すなわちベクトル12dを発生させ、このベクトル12dにより、出力信号Esin、Ecosを補正すればよい。   In order to reduce the angular error N-order component represented by the vector 12c, the resolver output signals Esin and Ecos may be corrected so as to generate an angular error that cancels the vector 12c. In other words, the vector (X, Y), that is, the vector (−X, −Y) obtained by inverting the vector 12c, that is, the vector 12d is generated, and the output signals Esin and Ecos may be corrected by the vector 12d.

ここで、角度誤差N次成分は、出力信号Esin、Ecosの0次成分と2N次成分から発生するが、式(5)(6)に着目すると、リサージュ中心を移動させることにより、任意の振幅と位相の角度誤差N次成分を発生させることが可能であることが理解される。この発明は、この理解に基づいて、リサージュ中心を移動させることにより、出力信号Esin、Ecosの0次成分と2N次成分の両方の成分に起因するベクトル12cで示す角度誤差N次成分を低減するために、ベクトル12dに対応する補正値を発生し、このベクトル12dに対応する補正値を出力信号Esin、Ecosに加算するものである。そこで、ベクトル(−X、−Y)、すなわちベクトル12dを発生させるための出力信号Esin、Ecosの0次成分を求める。   Here, the angular error Nth order component is generated from the 0th order component and the 2Nth order component of the output signals Esin and Ecos. Focusing on the equations (5) and (6), an arbitrary amplitude can be obtained by moving the Lissajous center. It is understood that it is possible to generate an N-order component of the phase angle error. Based on this understanding, the present invention reduces the angular error Nth order component indicated by the vector 12c resulting from both the 0th order component and the 2Nth order component of the output signals Esin and Ecos by moving the Lissajous center. Therefore, a correction value corresponding to the vector 12d is generated, and the correction value corresponding to the vector 12d is added to the output signals Esin and Ecos. Therefore, the 0th-order component of the output signals Esin and Ecos for generating the vector (−X, −Y), that is, the vector 12d is obtained.

式(3)(4)の場合について考える。この式(3)(4)の場合は、規格化したCOS、SIN信号の平面を考えると、リサージュ中心が、原点からずれて、点(ec、es)に移動する。このときの角度誤差N次成分は、式(5)(6)で表されるので、式(10)(11)(12)から、角度誤差N次成分はベクトル(ec、es)に対応することになる。したがって、角度誤差ベクトル(Xe、Ye)をリサージュ中心のずれ(Xc、Yc)に変換するには、
Xc=−Xe、Yc=Ye (13)
とすればよい。式(13)において、Xeにマイナスが付くのは、式(6)のcosξのマイナスが付いているからである。したがって、角度誤差N次成分を低減するベクトル(−X、−Y)、すなわちベクトル12dを発生させるためのリサージュ中心のずれ(Xc、Yc)、すなわち出力信号Esin、Ecosの0次成分は、
Xc=X、 Yc=−Y (14)
となる。以上のことから、リサージュ中心を元のリサージュ中心から(X、−Y)だけ移動させれば、角度誤差N次成分をキャンセルすることができる。このベクトルを誤差補正ベクトルと呼ぶことにする。
Consider the cases of equations (3) and (4). In the case of these formulas (3) and (4), the Lissajous center shifts from the origin and moves to the point (ec, es) when considering the normalized plane of the COS and SIN signals. Since the angular error Nth order component at this time is expressed by equations (5) and (6), the angular error Nth order component corresponds to the vector (ec, es) from equations (10), (11), and (12). It will be. Therefore, to convert the angle error vector (Xe, Ye) to the Lissajous center shift (Xc, Yc),
Xc = −Xe, Yc = Ye (13)
And it is sufficient. The reason why Xe is minus in equation (13) is because cosξ in equation (6) is minus. Therefore, the vector (−X, −Y) for reducing the angular error Nth order component, that is, the Lissajous center shift (Xc, Yc) for generating the vector 12d, that is, the 0th order component of the output signals Esin and Ecos,
Xc = X, Yc = -Y (14)
It becomes. From the above, if the Lissajous center is moved by (X, -Y) from the original Lissajous center, the angular error Nth order component can be canceled. This vector is called an error correction vector.

以上のことを、リサージュ波形を用いて説明する。図10はリサージュ波形を示す。横軸はCOS信号を、縦軸はSIN信号をそれぞれ規格化して示す。簡単にするため、高調波によるリサージュの歪みは省略し、円形で示している。リサージュ波形10dは、出力信号Esin、Ecosに0次成分が含まれていて、そのリサージュ中心11dは原点からずれている。このリサージュ波形10dの中心ずれによって発生する角度誤差は、図9のベクトル12aに対応する。さらに、出力信号Esin、Ecosに2N次成分が含まれてリサージュが歪んでいたとすると、これにより発生する角度誤差は、図9のベクトル12bに対応する。これらのベクトル和であるベクトル12cが角度誤差N次成分となり、これをキャンセルするためのベクトルが(−X、−Y)、すなわちベクトル12dとなる。このベクトル12dを発生させる出力信号Esin、Ecosの0次成分は式(14)から求められ、図10のベクトル14がそれに相当する。元のリサージュ中心のベクトル11dに誤差補正ベクトル14を加えたベクトル11eにリサージュ中心を移動させるようにすれば、角度誤差N次成分を大幅に低減できることになる。   The above will be described using a Lissajous waveform. FIG. 10 shows a Lissajous waveform. The horizontal axis shows the COS signal and the vertical axis shows the SIN signal normalized. For simplicity, the Lissajous distortion due to harmonics is omitted and shown in a circle. In the Lissajous waveform 10d, the output signals Esin and Ecos include a zero-order component, and the Lissajous center 11d is deviated from the origin. The angular error caused by the center shift of the Lissajous waveform 10d corresponds to the vector 12a in FIG. Furthermore, if the 2N order component is included in the output signals Esin and Ecos and the Lissajous is distorted, the angle error generated thereby corresponds to the vector 12b in FIG. The vector 12c, which is the sum of these vectors, becomes the angular error Nth-order component, and the vector for canceling this becomes (−X, −Y), that is, the vector 12d. The zero-order component of the output signals Esin and Ecos that generate the vector 12d is obtained from the equation (14), and the vector 14 in FIG. 10 corresponds to it. If the Lissajous center is moved to the vector 11e obtained by adding the error correction vector 14 to the original Lissajous center vector 11d, the angular error Nth order component can be greatly reduced.

別の表現で説明すると以下のようになる。出力巻線3b、3cの出力信号Esin、Ecosから得られる角度誤差N次成分を、式(10)で表されるとし、出力信号Esin、Ecosの基本波成分(ロータ2の1回転を1周期とする成分を1次としたときのN次成分)の振幅をEsin0、Ecos0(単位:V)としたとき、
出力信号Esin、Ecosに、ロータ2の回転角度に対して一定となる補正値、すなわち、
Esin0×E_N×cosη (単位:V)、
−Ecos0×E_N×sinη (単位:V)
をそれぞれ加算すると、出力信号Esin、Ecosの直流成分(0次成分)、およびEsin、Ecosの2次高調波成分(2N次成分)の振幅と位相に依存する角度誤差N次成分を大幅に低減できることになる。
In other words, it is as follows. The angular error Nth order component obtained from the output signals Esin and Ecos of the output windings 3b and 3c is expressed by equation (10), and the fundamental component of the output signals Esin and Ecos (one rotation of the rotor 2 is one cycle). When the amplitude of the N component when the component is the first order is Esin0 and Ecos0 (unit: V),
Correction values that are constant with respect to the rotation angle of the rotor 2 are added to the output signals Esin and Ecos,
Esin0 × E_N × cosη (unit: V),
-Ecos0 × E_N × sinη (Unit: V)
Are added to the output signal Esin, Ecos DC component (0th order component) and Esin, Ecos second harmonic component (2N order component) amplitude and phase dependent angle error Nth order component is greatly reduced It will be possible.

出力巻線3b、3cの出力信号Esin、Ecosを規格化して議論するなら、出力信号Esin、Ecosを、その基本波成分の振幅Esin0、Ecos0でそれぞれ規格化したとき、出力信号Esin、Ecosに、ロータ2の回転角度に対して一定となる補正値として、
E_N×cosη
−E_N×sinη
をそれぞれ加算することで同様の効果が得られる。
If the output signals Esin and Ecos of the output windings 3b and 3c are standardized and discussed, when the output signals Esin and Ecos are normalized by the fundamental component amplitudes Esin0 and Ecos0, respectively, the output signals Esin and Ecos are As a correction value that is constant with respect to the rotation angle of the rotor 2,
E_N × cosη
−E_N × sinη
The same effect can be obtained by adding each of.

また、式(10)で表わされる角度誤差N次成分は、式(5)で表わされる角度誤差N次成分と、式(9)で表わされる角度誤差N次成分とを加えたものであるので、出力信号Esin、Ecosに加算される、ロータ2の回転角度に対して一定となる補正値は、式(5)で表わされる角度誤差N次成分と、式(9)で表わされる角度誤差N次成分の和として、演算することもできる。この場合、2相の出力信号Esin、Ecosの直流成分をes、ec(es、ecは任意の実数)とし、前記2相の出力信号Esin、Ecosの第2高調波成分の振幅をes2N、ec2N(es2N,ec2Nは任意の実数)とし、前記第2高調波成分の位相をα2N、β2N(α2N、β2Nは任意の実数)としたときに、前記補正量は、前記直流成分es、ecと、前記振幅es2N、ec2Nと、前記位相α2N、β2Nとから演算されることとなる。   Further, the angular error Nth order component represented by Expression (10) is obtained by adding the angular error Nth order component represented by Expression (5) and the angular error Nth order component represented by Expression (9). The correction values which are added to the output signals Esin and Ecos and become constant with respect to the rotation angle of the rotor 2 are the angle error N-order component expressed by the equation (5) and the angle error N expressed by the equation (9). It can also be calculated as the sum of the next components. In this case, the DC components of the two-phase output signals Esin and Ecos are es and ec (es and ec are arbitrary real numbers), and the amplitude of the second harmonic component of the two-phase output signals Esin and Ecos is es2N and ec2N (Es2N, ec2N are arbitrary real numbers) and the phase of the second harmonic component is α2N, β2N (α2N, β2N are arbitrary real numbers), the correction amount is the DC components es, ec, It is calculated from the amplitudes es2N and ec2N and the phases α2N and β2N.

上記の手法の効果を検証するために、リサージュ波形を用いて角度誤差低減の検討を行なった。4Xレゾルバとして構成されたレゾルバ210の出力巻線3b、3cの出力信号Esin、Ecosを測定し、角度誤差波形を求めた。得られた角度誤差波形を図11に示す。図11は、従来例による角度誤差波形についての説明図であり、その横軸はロータ2の回転角度を機械角で表わす。波形Aは、元の角度誤差波形であり、この波形Aは出力信号Esin、Ecosに補正処理を行なわず、そのまま角度情報に変換し、真の角度との差を取ったものである。ロータ2の1回転で4回脈動する成分が見られている。これが角度誤差N次成分(Nは軸倍角、ここではN=4)である。   In order to verify the effect of the above method, we examined the reduction of the angle error using the Lissajous waveform. The output signals Esin and Ecos of the output windings 3b and 3c of the resolver 210 configured as a 4X resolver were measured to obtain an angle error waveform. The obtained angle error waveform is shown in FIG. FIG. 11 is an explanatory diagram of an angle error waveform according to a conventional example, and the horizontal axis represents the rotation angle of the rotor 2 in mechanical angle. Waveform A is the original angle error waveform. This waveform A is obtained by converting the output signals Esin and Ecos into angle information as it is without correcting the output signals Esin and Ecos and taking the difference from the true angle. A component that pulsates four times in one rotation of the rotor 2 is seen. This is the angular error Nth-order component (N is an axial multiple angle, here N = 4).

まず、この角度誤差N次成分の低減を目的として、出力信号Esin、Ecosの0次成分(直流成分)だけに対応して、リサージュ波形の中心ずれを原点に移動させる処理を行なった。その結果が図11の角度誤差波形Bであり、この角度誤差波形Bは、従来例に対応する波形であり、単に図6に示すリサージュ波形の中心ずれだけを原点に移動させる処理を行なった場合の波形である。角度誤差波形Bでは、誤差波形に変化が見られるものの、4次成分がほとんど低減できておらず、角度誤差の振幅があまり変化していない。これは、リサージュ波形に歪みが生じていて、出力信号Esin、Ecosに図5に示すように0次成分のほか、8次(2N次)成分が含まれているからである。リサージュ中心を原点に移動させることで、出力信号Esin、Ecosの0次成分に起因する角度誤差4次成分(角度誤差N次成分)は低減できたものの、出力信号Esin、Ecosの8次(2N次)成分に起因する角度誤差4次成分を低減できなかったことが原因である。すなわち、出力信号Esin、Ecosの0次成分(直流成分)だけに対応して、リサージュ中心ずれを補正するだけでは、角度誤差を十分低減できない。   First, for the purpose of reducing the angular error Nth order component, processing for moving the center shift of the Lissajous waveform to the origin corresponding to only the 0th order component (DC component) of the output signals Esin and Ecos was performed. The result is the angle error waveform B in FIG. 11. This angle error waveform B is a waveform corresponding to the conventional example, and the case where only the center shift of the Lissajous waveform shown in FIG. 6 is moved to the origin is performed. It is a waveform. In the angle error waveform B, although a change is observed in the error waveform, the fourth-order component is hardly reduced, and the amplitude of the angle error does not change much. This is because the Lissajous waveform is distorted, and the output signals Esin and Ecos contain an 8th-order (2Nth-order) component in addition to the 0th-order component as shown in FIG. By moving the Lissajous center to the origin, the fourth-order angle error component (the Nth-order angle error component) due to the zeroth-order component of the output signals Esin and Ecos can be reduced, but the eighth order (2N of the output signals Esin and Ecos). This is because the quaternary component of angular error due to the (next) component could not be reduced. That is, the angle error cannot be sufficiently reduced only by correcting the Lissajous center deviation corresponding to only the zeroth order component (DC component) of the output signals Esin and Ecos.

次に、図10に示すように、この発明により、出力信号Esin、Ecosの0次成分(直流成分)、およびその8次成分(2N次成分)の両方の成分に起因する角度誤差を考慮して、リサージュ波形の中心をずらす手法を適用した。結果を図12に示す。図12は、この発明の実施の形態1による角度誤差波形についての説明図である。角度誤差波形Cが、この発明の実施の形態1に対応する波形である。角度誤差4次成分が大幅に低減され、角度誤差のピークからピーク値(p−p値)が約1/2まで低減できている。   Next, as shown in FIG. 10, according to the present invention, the angle error caused by both the zero-order component (DC component) and the eighth-order component (2N-order component) of the output signals Esin and Ecos is considered. Thus, a method of shifting the center of the Lissajous waveform was applied. The results are shown in FIG. FIG. 12 is an explanatory diagram of the angle error waveform according to the first embodiment of the present invention. Angular error waveform C is a waveform corresponding to the first embodiment of the present invention. The angular error quaternary component is greatly reduced, and the peak value (pp value) of the angle error can be reduced to about ½.

効果を詳しく確認するため、角度誤差の周波数分析を行なった結果を図13に示す。図13は、実施の形態1による角度誤差波形の周波数分析結果を示す説明図であり、図13の横軸は、角度誤差の次数であり、縦軸は、0値からピーク値までの角度誤差(0−p)である。この図13において、白い棒グラフは、元の角度誤差波形Aに対応する角度誤差を示し、ハッチングを付けた棒グラフは、従来例の角度誤差波形Bに対応する角度誤差を示し、黒い棒グラフは、この発明の実施の形態1による角度誤差波形Cに対応する角度誤差である。角度誤差4次(N次)成分が、従来例では低減できていないのに対し、この発明の実施の形態1では、大幅に低減できている。この発明の実施の形態1では、元の角度誤差波形Aの4次成分が、僅か3%にまで低減できている。今回の例では角度誤差8次成分があるため、角度誤差のp−p値では約半分となっているが、角度誤差の8次成分のほとんどないレゾルバであれば、この発明の効果をさらに発揮できることになる。   In order to confirm the effect in detail, the result of frequency analysis of the angle error is shown in FIG. FIG. 13 is an explanatory diagram showing the frequency analysis result of the angle error waveform according to the first embodiment. The horizontal axis of FIG. 13 is the order of the angle error, and the vertical axis is the angle error from 0 value to the peak value. (0−p). In FIG. 13, the white bar graph shows the angle error corresponding to the original angle error waveform A, the hatched bar graph shows the angle error corresponding to the angle error waveform B of the conventional example, and the black bar graph shows this It is an angle error corresponding to the angle error waveform C according to the first embodiment of the invention. The angular error quaternary (Nth order) component cannot be reduced in the conventional example, but is significantly reduced in the first embodiment of the present invention. In the first embodiment of the present invention, the fourth-order component of the original angular error waveform A can be reduced to only 3%. In this example, since there is an angular error eighth-order component, the angle error has a pp value of about half, but if the resolver has almost no angular error eighth-order component, the effect of the present invention is further exhibited. It will be possible.

さて、図14は、実施の形態1の回転角度検出装置100に使用される信号処理ユニット300の具体例を示すブロック図である。この図14では、信号処理ユニット300は、信号処理ユニット310として構成される。この信号処理ユニット310は、信号発生装置200、例えばレゾルバ210と組み合わせて使用される。この信号処理ユニット310は、信号抽出手段15、補正手段16と、角度演算手段17と、リサージュ中心の補正量出力手段18と含む。これらの信号抽出手段15、補正手段16と、角度演算手段17と、リサージュ中心の補正量出力手段18は、例えばマイクロコンピュータを用いて構成される。軸倍角Nのレゾルバ210の出力巻線3b、3cの出力電圧E1、E2は、信号抽出手段15に入力される。信号抽出手段15は、出力電圧E1、E2から2相の出力信号Esin、Ecosを抽出し、この出力信号Esin、Ecosを補正手段16へ出力する。リサージュ波形中心の補正量出力手段18では、出力信号Esin、Ecosに含まれる0次成分と2N次成分からリサージュ中心の補正用のベクトル量を演算し、補正量Esin0×E_N×cosη、およびEcos0×E_N×sinηを演算し、これらの補正量を補正手段16へ出力する。補正手段16では、補正量出力手段18により得られた補正値Esin0×E_N×cosη、およびEcos0×E_N×sinηを受けて、出力信号Esin、Ecosに、補正量Esin0×E_N×cosη、およびEcos0×E_N×sinηを加算し、リサージュ波形の中心を移動させる。換言すれば、出力信号Esin、Ecosに0次成分として、補正量Esin0×E_N×cosη、およびEcos0×E_N×sinηをそれぞれ加える。   FIG. 14 is a block diagram showing a specific example of the signal processing unit 300 used in the rotation angle detection device 100 of the first embodiment. In FIG. 14, the signal processing unit 300 is configured as a signal processing unit 310. The signal processing unit 310 is used in combination with a signal generator 200, for example, a resolver 210. The signal processing unit 310 includes a signal extraction unit 15, a correction unit 16, an angle calculation unit 17, and a Lissajous center correction amount output unit 18. These signal extraction means 15, correction means 16, angle calculation means 17, and Lissajous center correction amount output means 18 are configured using, for example, a microcomputer. Output voltages E1 and E2 of the output windings 3b and 3c of the resolver 210 having a shaft angle multiplier N are input to the signal extraction means 15. The signal extraction unit 15 extracts the two-phase output signals Esin and Ecos from the output voltages E1 and E2, and outputs the output signals Esin and Ecos to the correction unit 16. The Lissajous waveform center correction amount output means 18 calculates a Lissajous center correction vector amount from the 0th order component and the 2Nth order component included in the output signals Esin and Ecos, and the correction amounts Esin0 × E_N × cosη and Ecos0 × E_N × sin η is calculated, and these correction amounts are output to the correction means 16. The correction unit 16 receives the correction values Esin0 × E_N × cos η and Ecos0 × E_N × sin η obtained by the correction amount output unit 18, and receives the correction amounts Esin0 × E_N × cos η and Ecos 0 × in the output signals Esin and Ecos. Add E_N x sin η and move the center of the Lissajous waveform. In other words, correction amounts Esin0 × E_N × cosη and Ecos0 × E_N × sinη are added to the output signals Esin and Ecos as zero-order components, respectively.

言い換えれば、レゾルバ210の角度誤差ε(rad)を、
ε=E_N×sin(Nθ+η) (10) (再掲)
としたとき、補正手段16は、出力信号Esin、Ecosに、
Esin0×E_N×cosη (単位:V)、
−Ecos0×E_N×sinη (単位:V)
をそれぞれ加算する。ただし、Esin0、Ecos0(単位:V)はレゾルバ信号の基本波信号(ロータ2の1回転を1周期とする成分を1次としたときのN次成分)の振幅とした。なお、出力信号Esin、Ecosに加算する補正値Esin0×E_N×cosη、およびEcos0×E_N×sinηは、リアルタイムに出力信号Esin、Ecosをモニタしながら演算してもよいし、予め測定しておいた出力信号Esin、Ecosから計算した補正値を記憶装置に記憶しておく方式でもよい。そして、補正手段16から出力される出力信号、すなわち補正量Esin0×E_N×cosη、およびEcos0×E_N×sinηを加算した出力信号Esin、Ecosは、角度演算手段17によってロータ2の回転角度θに変換される。角度演算手段17は、例えば、補正手段16から出力される出力信号Esin、Ecosからその逆正接、tan-1(Esin/Ecos)を求めることで回転角度θを演算する。
In other words, the angle error ε (rad) of the resolver 210 is
ε = E_N × sin (Nθ + η) (10) (repost)
When the correction means 16 outputs the output signals Esin and Ecos,
Esin0 × E_N × cosη (unit: V),
-Ecos0 × E_N × sinη (Unit: V)
Are respectively added. However, Esin0 and Ecos0 (unit: V) are the amplitudes of the fundamental wave signal of the resolver signal (the N-order component when the component having one rotation of the rotor 2 as one cycle is primary). The correction values Esin0 × E_N × cosη and Ecos0 × E_N × sinη to be added to the output signals Esin and Ecos may be calculated while monitoring the output signals Esin and Ecos in real time, or measured in advance. A correction value calculated from the output signals Esin and Ecos may be stored in a storage device. The output signals Esin and Ecos obtained by adding the correction signals Esin0 × E_N × cosη and Ecos0 × E_N × sinη are converted into the rotation angle θ of the rotor 2 by the angle calculating unit 17. Is done. The angle calculation means 17 calculates the rotation angle θ by, for example, obtaining the arc tangent, tan-1 (Esin / Ecos), from the output signals Esin and Ecos output from the correction means 16.

特許文献1の第1図においては、信号波形の0次に起因する角度誤差と2N次に起因する角度誤差に対して、ゼロ点パラメータ算出手段と正規化手段、さらに第二高調波誤差補正用パラメータ算出手段と第二高調波除去手段を設けている。これでは、角度誤差低減のプロセスが複雑であり、信号波形の0次成分と2N次成分(特許文献1では第二高調波としている)を別々に対処する必要が生じ、演算負荷が大きくなってしまうという課題があった。しかしながら、この発明の構成では、リサージュ波形の中心を移動させる処理だけで信号波形の0次成分に起因する角度誤差と2N次成分に起因する角度誤差の両方に対応できる。すなわち、簡単な構成で複数の要因によって発生している角度誤差を同時に低減できるのである。したがって、角度誤差低減のプロセスが単純化され、演算負荷も小さくできるという効果がある。演算負荷が小さくなるので、レゾルバ210を搭載したモータを駆動する場合、コントローラに使われるCPUのコスト低減ができるという効果もある。
また、出力信号Esin、Ecosの2N次成分の位相をも考慮できるので、2N次成分の影響をほぼ完全に除去できるという効果もある。さらに、リサージュ波形に中心ずれがなく,原点と一致している場合、特許文献1では検出できないという課題があったが、この発明では問題なく角度検出可能となる。
In FIG. 1 of Patent Document 1, zero point parameter calculation means, normalization means, and second harmonic error correction for the angle error caused by the 0th order and the 2N order angle error of the signal waveform. Parameter calculation means and second harmonic elimination means are provided. In this case, the process of reducing the angle error is complicated, and it is necessary to deal with the 0th-order component and the 2Nth-order component of the signal waveform (the second harmonic is used in Patent Document 1), which increases the calculation load. There was a problem of ending up. However, with the configuration of the present invention, it is possible to deal with both the angle error caused by the 0th order component and the angle error caused by the 2Nth order component of the signal waveform only by moving the center of the Lissajous waveform. That is, the angle error caused by a plurality of factors can be simultaneously reduced with a simple configuration. Accordingly, the angle error reduction process is simplified, and the calculation load can be reduced. Since the calculation load is reduced, when driving a motor equipped with the resolver 210, there is also an effect that the cost of the CPU used for the controller can be reduced.
In addition, since the phase of the 2N-order component of the output signals Esin and Ecos can be considered, there is an effect that the influence of the 2N-order component can be almost completely removed. Further, when the Lissajous waveform has no center deviation and coincides with the origin, there is a problem that the patent document 1 cannot detect the angle. However, in the present invention, the angle can be detected without any problem.

なお、実施の形態1では、軸倍角N=4のレゾルバ210について示したが、当然これに限らない。任意の軸倍角N(Nは正の整数)で適用可能である。   In the first embodiment, the resolver 210 having a shaft angle multiplier N = 4 is shown, but the present invention is not limited to this. The present invention can be applied at an arbitrary shaft angle multiplier N (N is a positive integer).

以上により、軸倍角がN(Nは正の整数)であり、互いに位相のずれた正弦波状の2相の出力信号を用いて回転角度を表わす回転角度信号を出力する回転角度検出装置100であって、
前記2相の出力信号をそれぞれEsin、Ecosとしたとき、Esin、Ecosの直流成分、およびEsin、EcosのN次成分を基本波成分としたときの第2高調波成分の振幅と位相に依存して発生する、機械角360度周期の角度誤差を1次としたときの角度誤差N次成分を打ち消す手段として、前記回転角度に対して一定となる補正値を、Esin、Ecosの少なくとも一方に加算する補正手段16を有することにより、角度誤差N次成分を大幅に低減でき、角度誤差の小さい回転角度検出装置100を得ることができる。
As described above, the rotation angle detection device 100 outputs a rotation angle signal representing a rotation angle using a sinusoidal two-phase output signal having a shaft multiplication angle of N (N is a positive integer) and out of phase with each other. And
When the two-phase output signal is Esin and Ecos, respectively, it depends on the amplitude and phase of the second harmonic component when the DC component of Esin and Ecos and the Nth component of Esin and Ecos are the fundamental wave components. As a means for canceling the angular error Nth order component when the angular error of the mechanical angle of 360 ° is generated as a first order, a correction value that is constant with respect to the rotation angle is added to at least one of Esin and Ecos By including the correcting means 16 for performing the rotation, the angular error N-order component can be greatly reduced, and the rotation angle detecting device 100 with a small angular error can be obtained.

また、実施の形態1では、信号発生装置200としてバリアブルリラクタンス型のレゾルバ210を使用したが、これに限ったことではない。ブラシレスレゾルバでも同様の効果が得られるし、その他の構成でも角度演算のための信号がSIN、COSの関係となっている回転角度検出装置であれば、同様の効果が得られることは言うまでもない。   In the first embodiment, the variable reluctance resolver 210 is used as the signal generator 200, but the present invention is not limited to this. The same effect can be obtained with a brushless resolver, and it goes without saying that the same effect can be obtained with other configurations as long as the angle detection signal has a relationship between SIN and COS.

また、信号処理ユニット310のリサージュ中心の補正量出力手段18は、補正量Esin0×E_N×cosη、およびEcos0×E_N×sinηを演算し、これらの補正量を補正手段16へ出力するように構成したが、リサージュ中心の補正量出力手段18が、補正量Esin0×E_N×cosη、およびEcos0×E_N×sinηを構成する個々の補正要素Esin0、E_N、sinηおよびcosηを演算し、補正手段16がこれらの個々の補正要素に基いて、補正量Esin0×E_N×cosη、およびEcos0×E_N×sinηを演算し、これらの補正量を出力信号Esin、Ecosに加算するようにすることもできる。   The Lissajous center correction amount output means 18 of the signal processing unit 310 is configured to calculate correction amounts Esin0 × E_N × cosη and Ecos0 × E_N × sinη and output these correction amounts to the correction means 16. The Lissajous center correction amount output means 18 calculates the individual correction elements Esin0, E_N, sinη and cosη constituting the correction amounts Esin0 × E_N × cosη and Ecos0 × E_N × sinη, and the correction means 16 It is also possible to calculate correction amounts Esin0 × E_N × cos η and Ecos0 × E_N × sin η based on the individual correction elements and add these correction amounts to the output signals Esin and Ecos.

実施の形態2.
図15は、この発明による回転角度検出装置の実施の形態2で使用される磁気式センサ220を示す斜視図である。この磁気式センサ220は、信号発生装置200を構成し、実施の形態1におけるレゾルバ210に代わって使用される。この磁気式センサ220では、N極とS極が、一定の領域(図15では、円周を二分する180度の領域)で切替わるように着磁された円筒状の永久磁石20が、シャフト21に機械的に接続されていて、永久磁石20とシャフト21はともに自在に回転可能となっている。永久磁石20にギャップを介して対向するように、ホールセンサ22が配置されている。このホールセンサ22は、シャフト21の回転方向に互いに90度だけ異なる回転位置に配置された2つのホール素子を含む。永久磁石20が回転することにより、ホールセンサ22付近の磁界が変化し、ホールセンサ22の各ホール素子のホール電圧が正弦波状に変化する。
Embodiment 2. FIG.
FIG. 15 is a perspective view showing a magnetic sensor 220 used in Embodiment 2 of the rotation angle detection device according to the present invention. This magnetic sensor 220 constitutes the signal generator 200 and is used in place of the resolver 210 in the first embodiment. In this magnetic sensor 220, the cylindrical permanent magnet 20 magnetized so that the N pole and the S pole are switched in a certain region (a region of 180 degrees that bisects the circumference in FIG. 15) The permanent magnet 20 and the shaft 21 are both rotatable freely. A hall sensor 22 is arranged so as to face the permanent magnet 20 via a gap. The hall sensor 22 includes two hall elements arranged at rotational positions different from each other by 90 degrees in the rotational direction of the shaft 21. As the permanent magnet 20 rotates, the magnetic field in the vicinity of the Hall sensor 22 changes, and the Hall voltage of each Hall element of the Hall sensor 22 changes in a sine wave shape.

この磁気式センサ220では、レゾルバ210のように励磁巻線3aを使用しないので、図14の信号抽出手段15を使用せずに、ホールセンサ22から、直接出力信号Esin、Ecosを出力することができる。したがって、この磁気式センサ220を使用する場合には、信号処理ユニット300の信号抽出手段15が省略される。ホールセンサ22の各ホール素子の出力信号の波形を図16に示す。2相の正弦波状の出力信号7b、9bが、互いに90度位相がずれた波形となっている。出力信号7bがSIN信号、すなわちEsinであり、出力信号9bがCOS信号、すなわちEcosである。出力信号7b、9bに0次成分や第2高調波成分が含まれると角度誤差N次成分が発生するが、このような磁気式センサ220に、図14に示す信号抽出手段15を削除した信号処理ユニット300を組合わせた回転角度検出装置においても、この発明は同じ効果を得ることができる。   Since this magnetic sensor 220 does not use the excitation winding 3a unlike the resolver 210, the output signals Esin and Ecos can be directly output from the hall sensor 22 without using the signal extraction means 15 of FIG. it can. Therefore, when this magnetic sensor 220 is used, the signal extraction means 15 of the signal processing unit 300 is omitted. The waveform of the output signal of each Hall element of the hall sensor 22 is shown in FIG. The two-phase sinusoidal output signals 7b and 9b have waveforms that are 90 degrees out of phase with each other. The output signal 7b is a SIN signal, that is, Esin, and the output signal 9b is a COS signal, that is, Ecos. When the output signals 7b and 9b include the 0th order component and the second harmonic component, an angular error Nth order component is generated. A signal obtained by eliminating the signal extraction unit 15 shown in FIG. The present invention can achieve the same effect even in a rotation angle detection device that combines the processing units 300.

実施の形態3.
実施の形態1では、軸倍角がNのレゾルバ210において、出力信号Esin、Ecosの0次成分と2N次成分に起因する角度誤差N次成分を除去するため、リサージュ波形の中心を移動する手法および構成について述べた。この実施の形態1では、角度誤差N次成分は低減できるが、その他の成分が大きい場合には角度誤差のp−p値を十分低減できない。例えば、Esin、Ecosの基本波成分の振幅が異なる場合には、2N次の角度誤差成分が発生するので、この角度誤差2N次成分を補正する手段を設ければよい。
Embodiment 3 FIG.
In the first embodiment, in the resolver 210 with an axial multiplication angle of N, a method of moving the center of the Lissajous waveform in order to remove the angular error Nth order component caused by the 0th order component and the 2Nth order component of the output signals Esin and Ecos, and The configuration was described. In the first embodiment, the angular error Nth-order component can be reduced, but when the other components are large, the angle error pp value cannot be sufficiently reduced. For example, when the amplitudes of the fundamental wave components of Esin and Ecos are different, a 2Nth-order angular error component is generated, and means for correcting this angular error 2Nth-order component may be provided.

図17は、この発明による回転角度検出装置の実施の形態3で使用される信号処理ユニット320を示すブロック図である。この信号処理ユニット320は、信号処理ユニット300を構成し、例えば実施の形態1で使用されたレゾルバ210と組み合わせて使用される。この信号処理ユニット320は、実施の形態1で使用された信号処理ユニット310に、振幅補正量出力手段19を追加したものである。   FIG. 17 is a block diagram showing a signal processing unit 320 used in Embodiment 3 of the rotation angle detection device according to the present invention. This signal processing unit 320 constitutes the signal processing unit 300 and is used in combination with, for example, the resolver 210 used in the first embodiment. This signal processing unit 320 is obtained by adding an amplitude correction amount output means 19 to the signal processing unit 310 used in the first embodiment.

この信号処理ユニット320では、軸倍角Nのレゾルバ210の出力巻線3b、3cの出力電圧E1、E2から、信号抽出手段15で抽出した2相の出力信号Esin、Ecosは、補正手段16に送られる。リサージュ波形中心の補正量出力手段18では、出力信号Esin、Ecosに含まれる0次成分と2N次成分からリサージュ中心の補正量Esin0×E_N×cosη、およびEcos0×E_N×sinηを演算し、これらの補正量を補正手段16へ出力する。補正手段16では、補正量出力手段18により得られた補正値Esin0×E_N×cosη、およびEcos0×E_N×sinηを受けて、出力信号Esin、Ecosに、補正量Esin0×E_N×cosη、およびEcos0×E_N×sinηを加算し、リサージュ波形の中心を移動させる。換言すれば、出力信号Esin、Ecosに0次成分として、補正量Esin0×E_N×cosη、およびEcos0×E_N×sinηをそれぞれ加える。   In this signal processing unit 320, the two-phase output signals Esin and Ecos extracted by the signal extraction means 15 from the output voltages E 1 and E 2 of the output windings 3 b and 3 c of the resolver 210 having a shaft angle multiplier N are sent to the correction means 16. It is done. The Lissajous waveform center correction amount output means 18 calculates a Lissajous center correction amount Esin0 × E_N × cosη and Ecos0 × E_N × sinη from the 0th order component and the 2Nth order component included in the output signals Esin and Ecos. The correction amount is output to the correction means 16. The correction unit 16 receives the correction values Esin0 × E_N × cos η and Ecos0 × E_N × sin η obtained by the correction amount output unit 18, and receives the correction amounts Esin0 × E_N × cos η and Ecos 0 × in the output signals Esin and Ecos. Add E_N x sin η and move the center of the Lissajous waveform. In other words, correction amounts Esin0 × E_N × cosη and Ecos0 × E_N × sinη are added to the output signals Esin and Ecos as zero-order components, respectively.

言い換えれば、レゾルバ210の角度誤差ε(レゾルバの電気角のrad)を、
ε=E_N×sin(Nθ+η) (10) (再掲)
としたとき、補正手段16は、出力信号Esin、Ecosに、
Esin0×E_N×cosη (単位:V)、
−Ecos0×E_N×sinη (単位:V)
をそれぞれ加算する。ただし、Esin0、Ecos0(単位:V)は、出力信号Esin、Ecosの基本波成分(ロータ2の1回転を1周期とする成分を1次としたときのN次成分)の振幅とした。なお、出力信号Esin、Ecosに加算する補正量は、リアルタイムに出力信号Esin、Ecosをモニタしながら演算してもよいし、予め測定しておいた出力信号から計算した補正量を記憶装置に記憶しておく方式でもよい。
In other words, the angle error ε of the resolver 210 (rad of the resolver electrical angle) is
ε = E_N × sin (Nθ + η) (10) (repost)
When the correction means 16 outputs the output signals Esin and Ecos,
Esin0 × E_N × cosη (unit: V),
-Ecos0 × E_N × sinη (Unit: V)
Are respectively added. However, Esin0 and Ecos0 (unit: V) are the amplitudes of the fundamental components of the output signals Esin and Ecos (the Nth order component when the component having one cycle of the rotor 2 as one cycle is the first order). The correction amount added to the output signals Esin and Ecos may be calculated while monitoring the output signals Esin and Ecos in real time, or the correction amount calculated from the output signal measured in advance is stored in the storage device. It may be a method to keep.

さらに、信号処理ユニット320では、出力信号の振幅補正量出力手段19を設けている。この振幅補正量出力手段19は、出力信号Esin、Ecosの基本波成分の振幅がEsinとEcosで異なっている場合に、それらの出力信号Esin、Ecosいずれか一方、あるいは両方の信号に乗算される振幅補正量を演算し、この振幅補正量を補正手段16へ出力する。この振幅補正量は、出力信号Esin、Ecosのいずれか一方、あるいは両方に乗算される定数である。補正手段16は、出力信号Esin、Ecosに補正量Esin0×E_N×cosη(単位:V)、−Ecos0×E_N×sinη(単位:V)を加算する処理を行なうとともに、出力信号Esin、Ecosにいずれか一方、あるいは両方に、前記振幅補正量を乗じて、出力信号Esin、Ecosの基本波成分の振幅を一致させる処理を行なう。そして、補正手段16から出力された信号Esin、Ecosは、角度演算手段17によってロータの回転角度θに変換される。角度演算手段17は、例えば、補正手段16から出力される信号Esin、Ecosから、それらの逆正接、tan-1(Esin/Ecos)を求めることで回転角度θを演算する。なお、信号処理ユニット320が磁気式センサ220に組合される場合には、信号抽出手段15は省略される。   Further, the signal processing unit 320 is provided with output signal amplitude correction amount output means 19. This amplitude correction amount output means 19 multiplies one or both of the output signals Esin and Ecos when the amplitudes of the fundamental wave components of the output signals Esin and Ecos are different between Esin and Ecos. An amplitude correction amount is calculated, and this amplitude correction amount is output to the correction means 16. This amplitude correction amount is a constant that is multiplied by one or both of the output signals Esin and Ecos. The correction means 16 performs a process of adding correction amounts Esin0 × E_N × cosη (unit: V) and −Ecos0 × E_N × sinη (unit: V) to the output signals Esin and Ecos, and any one of the output signals Esin and Ecos. Either or both are multiplied by the amplitude correction amount to perform processing for matching the amplitudes of the fundamental components of the output signals Esin and Ecos. Then, the signals Esin and Ecos output from the correction unit 16 are converted into the rotor rotation angle θ by the angle calculation unit 17. For example, the angle calculation means 17 calculates the rotation angle θ by obtaining the arc tangent, tan-1 (Esin / Ecos), of the signals Esin and Ecos output from the correction means 16. When the signal processing unit 320 is combined with the magnetic sensor 220, the signal extraction means 15 is omitted.

このような構成の信号処理ユニット320を使用することによって、角度誤差2N次成分を除去することが可能となり、実施の形態1よりも、角度検出誤差の低減効果が大きい。また、特許文献1の第1図よりも簡単な構成で角度誤差低減が可能となり、角度誤差低減のプロセスが単純化され、演算負荷も小さくできるという効果がある。演算負荷が小さくなるので、レゾルバ210を搭載したモータを駆動する場合、コントローラに使われるCPUのコスト低減ができるという効果もある。   By using the signal processing unit 320 having such a configuration, it is possible to remove the 2N-order component of the angle error, and the effect of reducing the angle detection error is greater than that of the first embodiment. Further, the angle error can be reduced with a simpler configuration than that of FIG. 1 of Patent Document 1, and the angle error reduction process is simplified, and the calculation load can be reduced. Since the calculation load is reduced, when driving a motor equipped with the resolver 210, there is also an effect that the cost of the CPU used for the controller can be reduced.

図18は、実施の形態3の効果を説明するために、角度誤差を比較して示した図であ る。図18の縦軸は角度誤差のp−p値を、図11、12の波形Aで示す元の角度誤差波形で規格化した値である。棒グラフaは、元の角度誤差波形を示す波形Aに対応する角度誤差であり、規格化され、大きさは1.000である。棒グラフbは、従来例を示す図11の波形Bに対応し、リサージュの中心ずれを原点に移動させた場合の角度誤差であり、大きさは、0.997である。棒グラフcは、実施の形態1で述べた出力信号の0次成分と2N次成分を考慮してリサージュ中心を移動させた場合の角度誤差であり、大きさは、0.554である。棒グラフdは、実施の形態3で述べた、出力信号の0次成分と2N次成分を考慮してリサージュ中心を移動させる手法と、出力信号Esin、Ecosの振幅を合せる手法の両方を適用した場合の角度誤差であり、大きさは0.357である。実施の形態1では角度誤差が約1/2に低減されており、また実施の形態3では角度誤差が約36%にまで低減されていることがわかる。   FIG. 18 is a diagram comparing angle errors in order to explain the effect of the third embodiment. The vertical axis in FIG. 18 is a value obtained by normalizing the pp value of the angle error with the original angle error waveform indicated by the waveform A in FIGS. The bar graph a is an angle error corresponding to the waveform A indicating the original angle error waveform, and is normalized and has a size of 1.000. A bar graph b corresponds to the waveform B in FIG. 11 showing the conventional example, and is an angle error when the center shift of the Lissajous is moved to the origin, and the size is 0.997. The bar graph c is an angle error when the Lissajous center is moved in consideration of the 0th order component and the 2Nth order component of the output signal described in the first embodiment, and the magnitude is 0.554. The bar graph d is obtained by applying both the method of moving the Lissajous center in consideration of the 0th and 2Nth order components of the output signal and the method of combining the amplitudes of the output signals Esin and Ecos described in the third embodiment. And the size is 0.357. It can be seen that the angular error is reduced to about ½ in the first embodiment, and the angular error is reduced to about 36% in the third embodiment.

実施の形態4.
図19は、この発明による回転電機装置の実施の形態4を示す。この実施の形態4の回転電機装置400は、回転電機410にコントローラ430を一体に組合わせて構成される。回転電機410は、具体的には永久磁石型モータであり、信号発生装置200、例えばレゾルバ210または磁気式センサ220を組込で構成される。コントローラ430は、信号処理ユニット300と記憶装置350を含む。信号処理ユニット300は、実施の形態1における回転角度信号処理ユニット310または実施の形態3における信号処理ユニット320を使用して構成される。記憶装置350は、信号処理ユニット300とともに、コントローラ430に組込まれる。この記憶装置350は、信号処理ユニット300におけるリサージュ中心の補正量出力手段18が出力する補正量を記憶し、補正手段16に供給する。信号処理ユニット300が、実施の形態3の信号処理ユニット320で構成される場合には、記憶装置350は、リサージュ中心の補正量出力手段18が出力する補正量とともに、振幅補正量出力手段19が出力する振幅補正量を記憶し、補正手段16に供給する。信号発生装置200と、信号処理ユニット300と、記憶装置350は、回転角度検出装置100を構成する。
Embodiment 4 FIG.
FIG. 19 shows Embodiment 4 of the rotating electrical machine apparatus according to the present invention. The rotating electrical machine apparatus 400 according to the fourth embodiment is configured by integrally combining a rotating electrical machine 410 with a controller 430. The rotating electric machine 410 is specifically a permanent magnet type motor, and is configured by incorporating the signal generator 200, for example, the resolver 210 or the magnetic sensor 220. The controller 430 includes a signal processing unit 300 and a storage device 350. The signal processing unit 300 is configured using the rotation angle signal processing unit 310 in the first embodiment or the signal processing unit 320 in the third embodiment. The storage device 350 is incorporated in the controller 430 together with the signal processing unit 300. The storage device 350 stores the correction amount output from the Lissajous center correction amount output unit 18 in the signal processing unit 300 and supplies the correction amount to the correction unit 16. When the signal processing unit 300 includes the signal processing unit 320 according to the third embodiment, the storage device 350 includes the amplitude correction amount output unit 19 together with the correction amount output from the Lissajous center correction amount output unit 18. The output amplitude correction amount is stored and supplied to the correction means 16. The signal generation device 200, the signal processing unit 300, and the storage device 350 constitute the rotation angle detection device 100.

図20は、回転電機410として使用される永久磁石型モータ420を示す断面図である。この図20は、永久磁石型モータ420について、回転軸に平行な平面上の断面図を示したものである。永久磁石型モータ420は、回転子430と、固定子440と、信号発生装置200を備えている。信号発生装置200は、例えばレゾルバ210である。回転子430の回転子鉄心431の表面に、永久磁石432が設けられている。回転子鉄心431にシャフト433が圧入されており、このシャフト433は、軸受441、442を介して固定子440により、回転自在となるように支持されている。回転子430には、2相の出力電圧E1、E2を発生するレゾルバ210が設けられている。   FIG. 20 is a cross-sectional view showing a permanent magnet type motor 420 used as the rotating electrical machine 410. FIG. 20 shows a sectional view on a plane parallel to the rotation axis of the permanent magnet type motor 420. The permanent magnet type motor 420 includes a rotor 430, a stator 440, and a signal generator 200. The signal generator 200 is, for example, a resolver 210. A permanent magnet 432 is provided on the surface of the rotor core 431 of the rotor 430. A shaft 433 is press-fitted into the rotor core 431, and the shaft 433 is supported by a stator 440 via bearings 441 and 442 so as to be rotatable. The rotor 430 is provided with a resolver 210 that generates two-phase output voltages E1 and E2.

このレゾルバ210は、ステータ1を固定子440に固定し、ロータ2は、シャフト433に固定される。ステータ1には、巻線3が配置される。固定子440の固定子鉄心443は、永久磁石432にギャップを介して対向するように設けられる。固定子鉄心443は、例えば電磁鋼板を積層して構成されたり、圧粉鉄心によって構成されていてもよい。固定子鉄心443には電機子巻線444が巻回されている。固定子440は、フレーム450に圧入や焼きばめなどによって固定され、さらにフレーム450は、ハウジング460に固定されている。   The resolver 210 fixes the stator 1 to the stator 440, and the rotor 2 is fixed to the shaft 433. A winding 3 is disposed on the stator 1. The stator core 443 of the stator 440 is provided so as to face the permanent magnet 432 through a gap. The stator core 443 may be configured, for example, by laminating electromagnetic steel plates or may be configured by a dust core. An armature winding 444 is wound around the stator core 443. The stator 440 is fixed to the frame 450 by press-fitting or shrink fitting, and the frame 450 is further fixed to the housing 460.

このような永久磁石型モータ420においては、電機子巻線444に通電することにより、回転子430が回転駆動される。レゾルバ210に角度誤差が発生すると、ロータ2の回転角度が正しく検出できず、電機子巻線444に通電される電流位相が理想的な位相からずれてしまう。角度誤差は脈動するので、電流の位相もそれに応じて脈動し、結果としてトルク脈動になる。軸倍角Nのレゾルバ210では、ロータ2の機械角360度周期の角度誤差を1次成分としたときの角度誤差N次成分があり、トルク脈動もN次成分や倍の次数2N次成分が現れる。トルク脈動が発生すると、騒音や振動が大きくなるため、静粛性が要求される電動パワーステアリング装置に使用する場合にはトルク脈動を小さくする必要がある。   In such a permanent magnet type motor 420, the rotor 430 is rotated by energizing the armature winding 444. When an angle error occurs in the resolver 210, the rotation angle of the rotor 2 cannot be detected correctly, and the phase of the current supplied to the armature winding 444 deviates from the ideal phase. Since the angular error pulsates, the phase of the current also pulsates accordingly, resulting in torque pulsation. In the resolver 210 having a shaft angle multiplier N, there is an angle error Nth order component when the angular error of the 360 degree mechanical angle of the rotor 2 is taken as a first order component, and the torque pulsation also shows an Nth order component and a double order 2Nth order component. . When torque pulsation occurs, noise and vibration increase. Therefore, it is necessary to reduce torque pulsation when used in an electric power steering apparatus that requires quietness.

このような構成にしておけば、レゾルバ210に角度誤差が生じても、出力信号Esin、Ecosの少なくとも一方に補正量を加えることができるので、角度誤差N次成分を十分に低減することができ、結果として、永久磁石型モータ420のトルク脈動を低減し、低振動、低騒音の永久磁石型モータ420を得ることができる。   With such a configuration, even if an angle error occurs in the resolver 210, a correction amount can be added to at least one of the output signals Esin and Ecos, so that the angular error Nth-order component can be sufficiently reduced. As a result, the torque pulsation of the permanent magnet type motor 420 can be reduced, and the permanent magnet type motor 420 with low vibration and low noise can be obtained.

記憶装置350に記憶させる補正値Esin0×E_N×cosη(単位:V)、−Ecos0×E_N×sinη(単位:V)は、リアルタイムに出力信号Esin、Ecosをモニタしながら補正量出力手段18により演算してもよいし、予め測定しておいた出力信号Esin、Ecosから計算した補正値でもよい。予め測定しておいた出力信号Esin、Ecosから計算した補正値を記憶しておけば、角度演算の計算負荷を減らすことができ、演算装置を安価にできるという効果もある。特許文献1の構成よりも簡単な構成により、複数の要因によって発生する角度誤差を、大幅に低減することが可能となる。   Correction values Esin0 × E_N × cosη (unit: V) and −Ecos0 × E_N × sinη (unit: V) stored in the storage device 350 are calculated by the correction amount output means 18 while monitoring the output signals Esin and Ecos in real time. Alternatively, a correction value calculated from the output signals Esin and Ecos measured in advance may be used. If the correction values calculated from the output signals Esin and Ecos measured in advance are stored, it is possible to reduce the calculation load of the angle calculation and to reduce the calculation device. With an arrangement that is simpler than that of Patent Document 1, it is possible to significantly reduce the angle error caused by a plurality of factors.

また、永久磁石型モータ420とコントローラ430が一体となっているので、永久磁石型モータ420に搭載されたレゾルバ210の角度誤差にばらつきが生じても、予め測定しておいた出力信号Esin、Ecosから計算した補正値を記憶しておけば、ばらつきの影響を低減し、トルク脈動の小さいモータを得ることができるという効果もある。   Further, since the permanent magnet type motor 420 and the controller 430 are integrated, even if the angular error of the resolver 210 mounted on the permanent magnet type motor 420 varies, the output signals Esin and Ecos measured in advance are measured. If the correction value calculated from the above is stored, it is possible to reduce the influence of variation and obtain a motor with small torque pulsation.

実施の形態5.
図21は、この発明による電動パワーステアリング装置の実施の形態5を示す構成図である。この実施の形態5の電動パワーステアリング装置500は、実施の形態4による回転電機装置400を使用して構成される。
Embodiment 5 FIG.
FIG. 21 is a block diagram showing Embodiment 5 of the electric power steering apparatus according to the present invention. The electric power steering apparatus 500 according to the fifth embodiment is configured using the rotating electrical machine apparatus 400 according to the fourth embodiment.

図21において、電動パワーステアリング装置500には、自動車のステアリングホイール502から操舵力を伝えるためのコラムシャフト503が設けられている。コラムシャフト503には、例えばウォームギヤで構成されるギヤ504(図では詳細は省略し、ギヤボックスのみ示している)が接続されており、コントローラ430によって駆動される永久磁石型モータ420の出力(トルク、回転数)を、回転方向を直角に変えながら伝達し、同時に減速し、アシストトルクを増加させる。ハンドルジョイント505は、操舵力を伝えると共に、回転方向も変える。ステアリングギヤ506(図では詳細は省略し、ギヤボックスのみ示している)は、コラムシャフト503の回転を減速し、同時にラック507の直線運動に変換し、所要の変位を得る。このラック507の直線運動により車輪を動かし、車両の方向転換等を可能とする。   In FIG. 21, the electric power steering apparatus 500 is provided with a column shaft 503 for transmitting a steering force from a steering wheel 502 of an automobile. The column shaft 503 is connected with a gear 504 (for example, only a gear box is omitted in the figure, which is a worm gear), and the output (torque) of the permanent magnet type motor 420 driven by the controller 430 is connected to the column shaft 503. , The number of revolutions) is transmitted while changing the direction of rotation to a right angle, and at the same time, the speed is reduced to increase the assist torque. The handle joint 505 transmits the steering force and also changes the rotation direction. A steering gear 506 (details are omitted in the figure, only the gear box is shown) decelerates the rotation of the column shaft 503, and at the same time, converts it into a linear motion of the rack 507 to obtain a required displacement. The wheels are moved by the linear movement of the rack 507, and the direction of the vehicle can be changed.

このような電動パワーステアリング装置500においては、永久磁石型モータ420の回転角度検出装置100として、光学式エンコーダに比べて低コストで耐環境性に優れたレゾルバ210が用いられることが多い。しかしながら、レゾルバ210に角度誤差が発生すると、角度誤差の次数に応じた次数のトルク脈動が発生し、騒音、振動の原因になったり、良好な操舵感覚を得ることができないという課題があった。   In such an electric power steering apparatus 500, the resolver 210 that is lower in cost and superior in environmental resistance than the optical encoder is often used as the rotation angle detection apparatus 100 of the permanent magnet type motor 420. However, when an angle error occurs in the resolver 210, torque pulsation of the order corresponding to the order of the angle error occurs, which causes noise and vibration, and a good steering feeling cannot be obtained.

軸倍角がN(Nは正の整数)であるレゾルバ210の第1出力巻線3bと第2出力巻線3cの出力信号をそれぞれEsin、Ecosとしたとき、レゾルバ210の機械角360度周期の角度誤差を1次としたときの角度誤差N次成分を打ち消す手段として、レゾルバ210の回転角度に対して一定となる補正値Esin0×E_N×cosη(単位:V)、−Ecos0×E_N×sinη(単位:V)をEsin、Ecosの少なくとも一方に加算する補正手段16を備えており、この一定となる補正値は、これまでの実施の形態で述べたようにEsin、Ecosの直流成分、およびEsin、EcosのN次成分を基本波成分としたときの第2高調波の振幅と位相から決定されるとした。さらに、コントローラ430には記憶装置350が具備され、この記憶装置350は、出力信号Esin、Ecosに加算する前記補正値を記憶することとした。   When the output signals of the first output winding 3b and the second output winding 3c of the resolver 210 whose shaft double angle is N (N is a positive integer) are Esin and Ecos, respectively, the mechanical angle of the resolver 210 is 360 degrees. Correction means Esin0 × E_N × cos η (unit: V), −Ecos0 × E_N × sin η (unit: V) which are constant with respect to the rotation angle of the resolver 210, as means for canceling the N-order component of the angular error when the angular error is primary. The correction means 16 for adding the unit (V) to at least one of Esin and Ecos is provided, and this constant correction value is the same as that described in the previous embodiments, Esin, the DC component of Ecos, and Esin. The Nth-order component of Ecos is determined from the amplitude and phase of the second harmonic when the fundamental wave component is used. Further, the controller 430 includes a storage device 350, and the storage device 350 stores the correction value to be added to the output signals Esin and Ecos.

このような構成とすることで、複数の要因によって発生する角度誤差を、簡単な構成により大幅に低減することが可能となる。また、回転角度検出装置100の角度誤差が大幅に低減できるので、永久磁石型モータ420のトルク脈動が小さくなり、良好な操舵感覚を得ることができる。実施の形態1の信号処理ユニット310を使用する場合、記憶装置350には、2つの補正値、すなわちレゾルバ210の回転角度に対して一定となる補正値Esin0×E_N×cosη(単位:V)、−Ecos0×E_N×sinη(単位:V)を記憶するだけでよいので、従来と比べて必要な記憶容量が小さくてすむという効果もある。   With such a configuration, it is possible to significantly reduce the angle error caused by a plurality of factors with a simple configuration. In addition, since the angle error of the rotation angle detection device 100 can be significantly reduced, the torque pulsation of the permanent magnet type motor 420 is reduced, and a good steering feeling can be obtained. When the signal processing unit 310 of the first embodiment is used, the storage device 350 has two correction values, that is, a correction value Esin0 × E_N × cosη (unit: V) that is constant with respect to the rotation angle of the resolver 210, Since it is only necessary to store -Ecos0 × E_N × sin η (unit: V), there is also an effect that a necessary storage capacity can be reduced as compared with the conventional case.

さらに、永久磁石型モータ420とコントローラ430を車両に組み付ける前に、角度誤差低減のための補正量Esin0×E_N×cosη(単位:V)、−Ecos0×E_N×sinη(単位:V)を記憶させる場合、永久磁石型モータ420に備えられた回転角度検出装置100の角度誤差にばらつきが生じても、予め測定しておいた出力信号Esin、Ecosから計算した補正値を記憶しておけば、ばらつきに影響されず、トルク脈動の小さい電動パワーステアリング装置を得ることができるという効果もある。   Further, before assembling the permanent magnet type motor 420 and the controller 430 to the vehicle, correction amounts Esin0 × E_N × cosη (unit: V) and −Ecos0 × E_N × sinη (unit: V) for reducing the angle error are stored. In this case, even if a variation occurs in the angle error of the rotation angle detection device 100 provided in the permanent magnet type motor 420, if the correction value calculated from the output signals Esin and Ecos measured in advance is stored, the variation will occur. There is also an effect that an electric power steering device with a small torque pulsation can be obtained without being influenced by the above.

この発明による回転角度検出装置は、例えば回転電機の回転角度検出装置として利用することができ、またこの発明による回転電機装置は、例えば車両用の電動パワーステアリング装置に利用することができ、また、この発明による電動パワーステアリング装置は、車両に利用することができる。   The rotation angle detection device according to the present invention can be used, for example, as a rotation angle detection device for a rotating electrical machine, and the rotation electrical machine device according to the present invention can be used, for example, in an electric power steering device for a vehicle. The electric power steering apparatus according to the present invention can be used in a vehicle.

100:回転角度検出装置、200:信号発生装置、210:レゾルバ、
220:磁気式センサ、300、310、320:信号処理ユニット、
350:記憶装置400、回転電機装置、410:回転電機、
420:永久磁石型モータ、430:コントローラ、
500:電動パワーステアリング装置、
1:ステータ、2:ロータ、3a:励磁巻線、3b:第1出力巻線、
3c:第2出力巻線、3:巻線、4:励磁電源、5:励磁電圧波形、
6:第1出力巻線の電圧波形、7:第1出力巻線の出力信号、
16:補正手段、17:角度演算手段、18:リサージュ中心の補正量出力手段、
19:振幅補正量出力手段。
100: rotation angle detector, 200: signal generator, 210: resolver,
220: Magnetic sensor, 300, 310, 320: Signal processing unit,
350: storage device 400, rotating electrical machine device, 410: rotating electrical machine,
420: Permanent magnet type motor, 430: Controller
500: Electric power steering device,
1: stator, 2: rotor, 3a: excitation winding, 3b: first output winding,
3c: second output winding, 3: winding, 4: excitation power supply, 5: excitation voltage waveform,
6: voltage waveform of the first output winding, 7: output signal of the first output winding,
16: Correction means, 17: Angle calculation means, 18: Lissajous center correction amount output means,
19: Amplitude correction amount output means.

Claims (10)

軸倍角がN(Nは正の整数)であり、互いに位相のずれた正弦波状の2相の出力信号を用いて回転角度を表わす回転角度信号を出力する回転角度検出装置であって、
前記2相の出力信号をそれぞれEsin、Ecosとしたとき、Esin、Ecosの直流成分、およびEsin、EcosのN次成分を基本波成分としたときの第2高調波成分の振幅と位相に依存して発生する、機械角360度周期の角度誤差を1次としたときの角度誤差N次成分を打ち消す手段として、前記回転角度に対して一定となる補正量を、Esin、Ecosの少なくとも一方に加算する補正手段を有することを特徴とする回転角度検出装置。
A rotation angle detection device that outputs a rotation angle signal representing a rotation angle using a sinusoidal two-phase output signal having a shaft angle multiplier of N (N is a positive integer) and out of phase with each other,
When the two-phase output signal is Esin and Ecos, respectively, it depends on the amplitude and phase of the second harmonic component when the DC component of Esin and Ecos and the Nth component of Esin and Ecos are the fundamental wave components. As a means to cancel the angular error N-order component when the angular error of the mechanical angle of 360 degrees is generated as a first order, a correction amount that is constant with respect to the rotation angle is added to at least one of Esin and Ecos A rotation angle detection device comprising correction means for performing the correction.
請求項1記載の回転角度検出装置であって、信号発生装置と信号処理ユニットを備え、前記信号発生装置は、励磁巻線と2相の出力巻線を有するステータと、前記ステータとの間のギャップパーミアンスを回転角度に応じて変動させるロータとを有し、前記2相の出力巻線が、2相の出力電圧を発生し、前記信号処理ユニットは、前記2相の出力電圧に基づいて、前記2相の出力信号Esin、Ecosを発生し、また、前記ロータの回転角度を表わす回転角度信号を出力することを特徴とする回転角度検出装置。   The rotation angle detection device according to claim 1, comprising a signal generation device and a signal processing unit, wherein the signal generation device is provided between an excitation winding and a stator having a two-phase output winding, and the stator. A rotor that varies the gap permeance according to the rotation angle, the two-phase output winding generates a two-phase output voltage, and the signal processing unit is based on the two-phase output voltage, A rotation angle detection device that generates the two-phase output signals Esin and Ecos and outputs a rotation angle signal representing a rotation angle of the rotor. 請求項1記載の回転角度検出装置であって、前記2相の出力信号Esin、Ecosから得られる角度誤差N次成分を、
ε=E_N×sin(Nθ+η)(単位は電気角のラジアン)
ただし、E_Nは任意の実数、ηは任意の実数、θは回転角度(機械角ラジアン)とし、
前記2相の出力信号Esin、Ecosの基本波の振幅をEsin0、Ecos0(単位(V))としたとき、前記補正手段が、前記2相の出力信号Esin、Ecosに、前記補正量として、
Esin0×E_N×cosη (単位(V))、
−Ecos0×E_N×sinη (単位(V))
をそれぞれ加算することを特徴とする回転角度検出装置。
The rotation angle detection device according to claim 1, wherein an angular error Nth order component obtained from the two-phase output signals Esin and Ecos is expressed as follows:
ε = E_N × sin (Nθ + η) (Unit: electrical angle radians)
Where E_N is an arbitrary real number, η is an arbitrary real number, θ is a rotation angle (mechanical angle radians),
When the amplitudes of the fundamental waves of the two-phase output signals Esin and Ecos are set to Esin0 and Ecos0 (unit (V)), the correction means adds the correction amount to the two-phase output signals Esin and Ecos as the correction amount,
Esin0 × E_N × cosη (unit (V)),
-Ecos0 × E_N × sinη (Unit (V))
Are added, respectively.
請求項1記載の回転角度検出装置であって、前記2相の出力信号Esin,Ecosから得られる角度誤差N次成分を、
ε=E_N×sin(Nθ+η)(単位は電気角のラジアン)
ただし、E_Nは任意の実数、ηは任意の実数、θは回転角度(機械角ラジアン)とし、
前記2相の出力信号Esin、Ecosの基本波成分の振幅をEsin0、Ecos0(単位は(V))とし、
前記2相の出力信号Esin、Ecosを、前記基本波成分の振幅をEsin0、Ecos0でそれぞれ規格化したときに、前記補正手段が、前記2相の出力信号Esin、Ecosに、前記補正量として、
E_N×cosη、
−E_N×sinη
をそれぞれ加算することを特徴とする回転角度検出装置。
The rotation angle detection device according to claim 1, wherein an angular error N-order component obtained from the two-phase output signals Esin and Ecos is expressed as follows:
ε = E_N × sin (Nθ + η) (Unit: electrical angle radians)
Where E_N is an arbitrary real number, η is an arbitrary real number, θ is a rotation angle (mechanical angle radians),
The amplitudes of the fundamental components of the two-phase output signals Esin and Ecos are Esin0 and Ecos0 (unit is (V)),
When the two-phase output signals Esin and Ecos are normalized by the amplitude of the fundamental component with Esin0 and Ecos0, respectively, the correction means converts the two-phase output signals Esin and Ecos into the correction amounts as
E_N × cosη,
−E_N × sinη
Are added, respectively.
請求項1記載の回転角度検出装置であって、前記2相の出力信号Esin、Ecosの直流成分をes、ec(es、ecは任意の実数)とし、前記2相の出力信号Esin、Ecosの第2高調波成分の振幅をes2N、ec2N(es2N、ec2Nは任意の実数)とし、前記第2高調波成分の位相をα2N、β2N(α2N、β2Nは任意の実数)としたときに、前記補正量が、前記直流成分es、ecと、前記振幅es2N、ec2Nと、前記位相α2N、β2Nとから演算されることを特徴とする回転角度検出装置。   2. The rotation angle detecting device according to claim 1, wherein DC components of the two-phase output signals Esin and Ecos are es and ec (es and ec are arbitrary real numbers), and the two-phase output signals Esin and Ecos When the amplitude of the second harmonic component is es2N and ec2N (es2N and ec2N are arbitrary real numbers) and the phase of the second harmonic component is α2N and β2N (α2N and β2N are arbitrary real numbers), the correction is performed. A rotation angle detection device characterized in that a quantity is calculated from the DC components es, ec, the amplitudes es2N, ec2N, and the phases α2N, β2N. 請求項1記載の回転角度検出装置であって、信号処理ユニットを備え、この信号処理ユニットは、前記補正手段とともに、補正量出力手段と、回転角度演算手段を有し、
前記2相の出力信号Esin、Ecosの直流成分に起因する角度誤差N次成分を表わす第1ベクトルと前記2相の出力信号Esin、Ecosの第2高調波成分に起因する角度誤差N次成分を表わす第2ベクトルとのベクトルの和を、前記角度誤差N次成分を表わす第3ベクトルとしたとき、
前記補正量出力手段は、前記第3ベクトルを反転させた第4ベクトルから、リサージュ中心を移動させる誤差補正ベクトルを前記補正量として求め、
前記補正手段は、前記誤差補正ベクトルを前記2相の出力信号Esin、Ecosに加算してリサージュ中心の補正を行ない、
前記回転角度演算手段は、前記誤差補正ベクトルが加算された前記2相の出力信号Esin、Ecosに基づいて、前記回転角度信号を出力することを特徴とする回転角度検出装置。
The rotation angle detection device according to claim 1, further comprising a signal processing unit, the signal processing unit having a correction amount output means and a rotation angle calculation means together with the correction means,
A first vector representing an angular error N-order component caused by the DC component of the two-phase output signals Esin and Ecos and an angular error N-order component caused by the second harmonic component of the two-phase output signals Esin and Ecos. When the sum of the vector with the second vector to be represented is the third vector representing the angular error Nth order component,
The correction amount output means obtains an error correction vector for moving the Lissajous center as the correction amount from the fourth vector obtained by inverting the third vector,
The correction means adds the error correction vector to the two-phase output signals Esin and Ecos to correct the Lissajous center,
The rotation angle calculation unit outputs the rotation angle signal based on the two-phase output signals Esin and Ecos added with the error correction vector.
請求項1記載の回転角度検出装置であって、さらに、前記2相の出力信号Esin、Ecosの振幅を合わせる振幅補正量出力手段を有することを特徴とする回転角度検出装置。   2. The rotation angle detection device according to claim 1, further comprising amplitude correction amount output means for matching the amplitudes of the two-phase output signals Esin and Ecos. 請求項1記載の回転角度検出装置を含む回転電機装置であって、回転電機と、この回転電機と一体に組合されたコントローラを備え、
前記コントローラは、前記補正手段と記憶装置を有し、前記回転電機を駆動制御し、
前記補正手段が、前記2相の出力信号Esin、Ecosの少なくとも一方に加算する補正量は、前記コントローラと前記回転電機を組合わせた状態で測定された前記出力信号Esin、Ecosに基づいて演算され、
前記記憶装置は、前記補正量を記憶することを特徴とする回転電機装置。
A rotating electrical machine apparatus including the rotation angle detecting device according to claim 1, comprising a rotating electrical machine and a controller combined with the rotating electrical machine,
The controller includes the correction unit and a storage device, and drives and controls the rotating electrical machine.
The correction amount that the correction means adds to at least one of the two-phase output signals Esin and Ecos is calculated based on the output signals Esin and Ecos measured in a state where the controller and the rotating electrical machine are combined. ,
The rotating electrical machine apparatus, wherein the storage device stores the correction amount.
回転電機と、この回転電機の回転子の回転角度を表わす回転角度信号を発生する回転角度検出装置と、前記回転電機を駆動制御するコントローラとを備え、前記回転電機の回転子を車両のステアリングホイールに結合した車両用の電動パワーステアリング装置であって、
前記回転角度検出装置は、軸倍角がN(Nは正の整数)であり、互いに位相のずれた正弦波状の2相の出力信号を用いて前記回転子の回転角度を表わす回転角度信号を出力する信号処理ユニットを有し、
この信号処理ユニットは、前記2相の出力信号をEsin、Ecosとしたとき、
機械角360度周期の角度誤差を1次としたとしたときの角度誤差N次成分を打ち消す手段として、前記回転子の回転角度に対して一定となる補正量を、Esin、Ecosの少なくとも一方に加算する補正手段を有し、
前記補正量は、前記2相の出力信号Esin、Ecosの直流成分、および前記2相の出力信号Esin、EcosのN次成分を基本波成分としたときの第2高調波成分の振幅と位相から決定され、
前記コントローラは記憶装置を有し、前記記憶装置は、前記補正量を記憶することを特徴とする電動パワーステアリング装置。
A rotating electrical machine, a rotational angle detection device that generates a rotational angle signal representing the rotational angle of the rotor of the rotating electrical machine, and a controller that controls the driving of the rotating electrical machine, the rotor of the rotating electrical machine being a steering wheel of a vehicle An electric power steering device for a vehicle coupled to
The rotation angle detection device outputs a rotation angle signal representing a rotation angle of the rotor by using a sinusoidal two-phase output signal having a shaft multiplication angle of N (N is a positive integer) and shifted in phase from each other. A signal processing unit
This signal processing unit, when the two-phase output signal is Esin, Ecos,
As means for canceling the angular error N-order component when the angular error of the mechanical angle of 360 degrees is the primary, a correction amount that is constant with respect to the rotational angle of the rotor is set to at least one of Esin and Ecos. Having correction means for adding,
The correction amount is based on the amplitude and phase of the second harmonic component when the two-phase output signals Esin and Ecos are DC components and the N-order component of the two-phase output signals Esin and Ecos is the fundamental component. Determined,
The controller includes a storage device, and the storage device stores the correction amount.
請求項9記載の電動パワーステアリング装置であって、前記記憶装置には、前記補正量が、車両に組み付ける前に記憶されていることを特徴とする電動パワーステアリング装置。   10. The electric power steering apparatus according to claim 9, wherein the correction amount is stored in the storage device before being assembled to a vehicle.
JP2010009107A 2010-01-19 2010-01-19 Rotation angle detection device, rotating electrical machine device, and electric power steering device Active JP4916556B2 (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010009107A JP4916556B2 (en) 2010-01-19 2010-01-19 Rotation angle detection device, rotating electrical machine device, and electric power steering device
DE102010023333A DE102010023333A1 (en) 2010-01-19 2010-06-10 Rotary Angle Detector, Electric Lathe Equipment and Electric Power Steering Equipment
FR1055013A FR2955388B1 (en) 2010-01-19 2010-06-23 ROTATION ANGLE DETECTION APPARATUS, ROTATIONAL ELECTRIC MACHINE EQUIPMENT, AND POWER ASSISTED STEERING EQUIPMENT

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010009107A JP4916556B2 (en) 2010-01-19 2010-01-19 Rotation angle detection device, rotating electrical machine device, and electric power steering device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2011149724A true JP2011149724A (en) 2011-08-04
JP4916556B2 JP4916556B2 (en) 2012-04-11

Family

ID=44257084

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2010009107A Active JP4916556B2 (en) 2010-01-19 2010-01-19 Rotation angle detection device, rotating electrical machine device, and electric power steering device

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JP4916556B2 (en)
DE (1) DE102010023333A1 (en)
FR (1) FR2955388B1 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013160524A (en) * 2012-02-01 2013-08-19 Ichinomiya Denki:Kk In-vehicle angle detection apparatus
CN108351197A (en) * 2015-11-26 2018-07-31 三菱电机株式会社 Angle detection device and electric power-assisted steering apparatus
CN110754038A (en) * 2017-06-21 2020-02-04 株式会社电装 Motor control device and motor system
CN113008120A (en) * 2019-12-19 2021-06-22 重庆理工大学 Capacitive linear displacement sensor and movable ruler thereof
WO2023286521A1 (en) * 2021-07-14 2023-01-19 パナソニックIpマネジメント株式会社 Position detection device and imaging device

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5836026B2 (en) * 2011-09-08 2015-12-24 三菱重工業株式会社 Error frequency component acquisition device, rotation angle acquisition device, and motor control device
KR101664567B1 (en) 2014-10-20 2016-10-10 현대자동차주식회사 Apparatus and Method for Compensating Position Information Error of Resolver
JP6005781B2 (en) * 2015-03-05 2016-10-12 日本航空電子工業株式会社 Resolver device
DE112018006832T5 (en) * 2018-01-11 2020-09-17 Mitsubishi Electric Corporation Rotation angle detection device
JP7240387B2 (en) * 2018-05-11 2023-03-15 株式会社三共製作所 angle detector
CN114910112B (en) * 2022-07-15 2022-09-23 泉州昆泰芯微电子科技有限公司 Signal error correction method, magnetic encoder, and optical encoder

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0496131A (en) * 1990-08-09 1992-03-27 Mitsubishi Kasei Corp Signal calibrating device
JPH05296793A (en) * 1992-04-21 1993-11-09 Olympus Optical Co Ltd Offset automatic regulator of encoder output signal
JPH11118521A (en) * 1997-10-13 1999-04-30 Tamagawa Seiki Co Ltd Vr type resolver and resolver signal processing circuit
JP2001057761A (en) * 1999-08-16 2001-02-27 Okuma Corp Assembly device for resolver
JP2007057316A (en) * 2005-08-23 2007-03-08 Yaskawa Electric Corp Resolver interface device

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3139572A (en) * 1958-10-23 1964-06-30 North American Aviation Inc Means for increasing the accuracy of synchros or the like
US4989001A (en) * 1989-04-20 1991-01-29 Advanced Micro Controls, Inc. Microcontroller based resolver-to-digital converter
JP3938501B2 (en) * 2001-10-16 2007-06-27 三菱電機株式会社 Rotation angle detection device, permanent magnet type rotating electrical machine using the same, and electric power steering device using permanent magnet type rotating electrical machine
JP4713123B2 (en) * 2004-10-13 2011-06-29 株式会社ミツトヨ Encoder output signal correction device

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0496131A (en) * 1990-08-09 1992-03-27 Mitsubishi Kasei Corp Signal calibrating device
JPH05296793A (en) * 1992-04-21 1993-11-09 Olympus Optical Co Ltd Offset automatic regulator of encoder output signal
JPH11118521A (en) * 1997-10-13 1999-04-30 Tamagawa Seiki Co Ltd Vr type resolver and resolver signal processing circuit
JP2001057761A (en) * 1999-08-16 2001-02-27 Okuma Corp Assembly device for resolver
JP2007057316A (en) * 2005-08-23 2007-03-08 Yaskawa Electric Corp Resolver interface device

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013160524A (en) * 2012-02-01 2013-08-19 Ichinomiya Denki:Kk In-vehicle angle detection apparatus
CN108351197A (en) * 2015-11-26 2018-07-31 三菱电机株式会社 Angle detection device and electric power-assisted steering apparatus
CN108351197B (en) * 2015-11-26 2020-09-29 三菱电机株式会社 Angle detection device and electric power steering device
CN110754038A (en) * 2017-06-21 2020-02-04 株式会社电装 Motor control device and motor system
CN110754038B (en) * 2017-06-21 2023-05-23 株式会社电装 Motor control device and motor system
CN113008120A (en) * 2019-12-19 2021-06-22 重庆理工大学 Capacitive linear displacement sensor and movable ruler thereof
CN113008120B (en) * 2019-12-19 2023-09-22 通用技术集团国测时栅科技有限公司 Capacitive linear displacement sensor and movable ruler thereof
WO2023286521A1 (en) * 2021-07-14 2023-01-19 パナソニックIpマネジメント株式会社 Position detection device and imaging device

Also Published As

Publication number Publication date
DE102010023333A1 (en) 2011-07-21
JP4916556B2 (en) 2012-04-11
FR2955388B1 (en) 2018-06-01
FR2955388A1 (en) 2011-07-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4916556B2 (en) Rotation angle detection device, rotating electrical machine device, and electric power steering device
JP4227132B2 (en) Resolver
JP5127923B2 (en) Rotation angle detector
JP3938501B2 (en) Rotation angle detection device, permanent magnet type rotating electrical machine using the same, and electric power steering device using permanent magnet type rotating electrical machine
EP2533019B1 (en) System and method for providing control of an electric motor using inductive rotary sensor
US8378598B2 (en) Motor control apparatus and motor control method
JP5892196B2 (en) Resolver device, motor and actuator
KR100788597B1 (en) Resolver reference position adjustment method
JP6199239B2 (en) Resolver
JP2013257231A (en) Rotation angle sensor
JP2013044678A (en) Rotation sensor, and rotation angle detector
JP2008504799A (en) Device for determining the position of a rotor of a rotating electrical device
JP6669318B2 (en) Electric power steering apparatus and method for detecting rotation angle of motor for electric power steering apparatus
JP3911670B2 (en) Rotation position detector
JP4158174B2 (en) Resolver
JPWO2020152762A1 (en) A rotation angle detection device and an electric power steering device including the rotation angle detection device.
JP4991991B2 (en) Resolver
JP4991992B2 (en) Resolver
JP2002350181A (en) Resolver and rotation-angle detector
JP2021197895A (en) Three-phase brushless motor and rotational position detection method for three-phase brushless motor
WO2001042743A1 (en) Variable reluctance type angle detector
JP2012005327A (en) Resolver
JP5573758B2 (en) Position detection device
JP5538758B2 (en) Liquid-tight servomotor device incorporating a leakage flux detection type rotational position detector
JP2009261121A (en) Motor control apparatus

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20111209

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20120110

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20120124

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150203

Year of fee payment: 3

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 4916556

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150203

Year of fee payment: 3

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250