JP2012093215A - 回転角度検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】励磁回路を簡略化することでコストを低減し、かつ出力信号にオフセットが発生した場合でも正確に角度を検出できるようにする。
【解決手段】回転角度検出装置１００ａは、励磁コイルＬ１、出力コイルＬ２、Ｌ３を有するレゾルバ１と、励磁信号を生成して励磁コイルＬ１に与える励磁信号生成回路５３と、出力コイルＬ２、Ｌ３の出力信号の振幅を所定周期で検出し、当該検出値に基づいて回転角度を算出するＣＰＵ３０ａとを備える。ＣＰＵ３０ａは、オフセット補正値が記憶されたオフセット補正値記憶部３４を有しており、出力コイルＬ２、Ｌ３の各出力信号から得られる２つのサンプリング信号に対して、オフセット補正値によりオフセット補正を行う。角度算出部３３は、オフセットが除去された各サンプリング信号に基づいて、回転角度を算出する。
【選択図】図１

Description

本発明は、レゾルバを用いてモータ等の回転角度を検出する装置に関し、特に、単一の励磁回路を用いた片励磁方式の回転角度検出装置に関する。

レゾルバは、軸に連結されたロータの周囲に、励磁コイルと２つの出力コイルとを備えた回転角度センサである。回転角度センサには、レゾルバの他にロータリエンコーダがあるが、ロータリエンコーダは、光学素子や磁気抵抗素子を用いているため、温度、ノイズ、塵埃等の影響を受けやすく、耐環境性の点で劣る。これに対して、レゾルバは、基本的にコイルと鉄心だけで構成されていて、上記のような素子を用いないため、厳しい環境条件下でも使用することができ、例えば、自動車におけるモータやステアリングの回転角度の検出に用いられている。

レゾルバの励磁コイルに正弦波信号を印加すると、各出力コイルには、軸の回転角度に応じて、正弦波状に振幅変調された２相の電圧が誘起される。すなわち、一方の出力コイルからは、振幅のピーク値がｓｉｎ関数で変化する信号が出力され、他方の出力コイルからは、振幅のピーク値がｃｏｓ関数で変化する信号が出力される。したがって、各出力信号の振幅を所定周期で検出し、そのｔａｎ^−１を求めることにより、軸の回転角度を算出することができる。

図６は、レゾルバを用いた回転角度検出装置のブロック図である。回転角度検出装置１００は、レゾルバ１と制御部５０とから構成される。レゾルバ１は、一次側の励磁コイルＬ１と、二次側の出力コイルＬ２、Ｌ３とを備えている。これらのコイルＬ１〜Ｌ３は、ロータ（回転子）１１の周囲に配置されている。

図７は、レゾルバ１の概略構造を示した図である。ロータ１１は、軸１３に連結されていて、軸１３と共に回転する。軸１３は、モータ等の回転軸またはそれに連結された軸である。ロータ１１の周囲には、ステータ（固定子）１２が設けられている。ステータ１２には、円周方向にわたって等間隔に磁極（図示省略）が形成されており、この磁極にコイルＬ（Ｌ１〜Ｌ３をまとめて符号Ｌで示す）が巻回されている。

ここに示したレゾルバ１は、可変リラクタンス型のレゾルバである。ロータ１１とステータ１２との間隙のリラクタンス（磁気抵抗）がロータ１１の回転角度に応じて周期的に変化して、出力コイルＬ２、Ｌ３に正弦波状に振幅変調された電圧が誘起されるように、ロータ１１の形状が設計されている。ここでは、ロータ１１が楕円形であり、ロータ１１が１回転する間に、正弦波状に振幅変調された２周期分の電圧が出力コイルＬ２、Ｌ３から取り出される。ロータ１１の形状としては、他にも十字形など種々の形状がある。

制御部５０は、ＣＰＵ５１、励磁回路５２、信号増幅回路５５を備えている。励磁回路５２は、図８（ａ）のような正弦波信号ｓｉｎ（ωｔ）からなる励磁信号を生成し、この励磁信号を励磁コイルＬ１へ与える。ロータ１１が回転すると、出力コイルＬ２からは、図８（ｂ）のような振幅のピーク値がｓｉｎ関数で変化する信号（以下、「ｓｉｎ信号」という。）が出力される。この信号は、α・ｓｉｎ（θ）・ｓｉｎ（ωｔ）で表される。ここで、αはレゾルバ１の信号変圧比、θはロータ１１（軸１３）の回転角度である。また、出力コイルＬ３からは、（ｃ）のような振幅のピーク値がｃｏｓ関数で変化する信号（以下、「ｃｏｓ信号」という。）が出力される。この信号は、α・ｃｏｓ（θ）・ｓｉｎ（ωｔ）で表される。

出力コイルＬ２から出力されるｓｉｎ信号は、信号増幅回路５５で増幅され、図８（ｄ）のようなβ・α・ｓｉｎ（θ）・ｓｉｎ（ωｔ）で表される信号となる。また、出力コイルＬ３から出力されるｃｏｓ信号は、信号増幅回路５５で増幅され、図８（ｅ）のようなβ・α・ｃｏｓ（θ）・ｓｉｎ（ωｔ）で表される信号となる。ここで、βは信号増幅回路５５の増幅率である。増幅された各信号は、ＣＰＵ５１へ入力される。

ＣＰＵ５１では、入力されたｓｉｎ信号およびｃｏｓ信号に対して、所定周期でサンプリングを行う。その結果、ｓｉｎ信号に対して、図８（ｆ）のようなβ・α・ｓｉｎ（θ）で表されるサンプリング信号が抽出され、ｃｏｓ信号に対して、図８（ｇ）のようなβ・α・ｃｏｓ（θ）で表されるサンプリング信号が抽出される。ＣＰＵ５１は、各サンプリング時点における２つのサンプリング信号の振幅値の比、すなわちｓｉｎ（θ）／ｃｏｓ（θ）＝ｔａｎ（θ）を演算する。そして、この演算結果に基づき、θ＝ｔａｎ^−１［ｓｉｎ（θ）／ｃｏｓ（θ）］から回転角度θを検出する。

ところで、レゾルバの励磁方式としては、従来から両励磁式が一般的であった。両励磁式においては、励磁回路５２に、励磁信号を生成する励磁信号生成回路と、励磁信号と１８０°位相の異なる反転励磁信号を生成する反転励磁信号生成回路とが設けられる（例えば、特許文献１参照）。

図９は、両励磁式を用いた回転角度検出装置２００のブロック図である。図９では、図６と同一部分に同一符号を付してある。励磁回路５２は、励磁信号生成回路５３および反転励磁信号生成回路５４からなる。励磁信号生成回路５３で生成された励磁信号は、端子Ｔ１を介してレゾルバ１の励磁コイルＬ１の一端に与えられ、反転励磁信号生成回路５４で生成された反転励磁信号は、端子Ｔ２を介して励磁コイルＬ１の他端に与えられる。励磁信号と反転励磁信号とは、振幅が同じで位相が１８０°異なっている。励磁コイルＬ１には、これらを合成した信号が印加される。

信号増幅回路５５は、ｓｉｎ信号増幅回路５６およびｃｏｓ信号増幅回路５７からなる。ｓｉｎ信号増幅回路５６は、出力コイルＬ２から端子Ｔ３、Ｔ４へ入力されるｓｉｎ信号を増幅する。ｃｏｓ信号増幅回路５７は、出力コイルＬ３から端子Ｔ５、Ｔ６へ入力されるｃｏｓ信号を増幅する。ＣＰＵ５１における回転角度の検出方法については、図６で説明したとおりである。

特開２００８−３０４３２６号公報 特開平３−５６８１８号公報 特開２００４−４５２８６号公報

上述した両励磁式の回転角度検出装置２００においては、励磁回路５２に、励磁信号生成回路５３と反転励磁信号生成回路５４の２つの回路を必要とするため、コストが高くなるという問題がある。また、上記特許文献２には、コイルを差動的に巻回した励磁突極対における２つの突極の各々を、互いに位相の異なる信号により励磁し、各コイルの中点から出力される合成信号に基づいて回転角度を検出するレゾルバが記載されているが、この方式でも、位相の異なる信号を生成する複数の信号源が必要となる。

本発明は、上述した問題点に鑑み、励磁回路を簡略化することでコストを低減した回転角度検出装置を提供することを課題とする。本発明の他の課題は、出力コイルから出力される信号にオフセットが発生した場合でも、正確に角度を検出することが可能な回転角度検出装置を提供することにある。

本発明では、回転軸に連結されるロータの周囲に励磁コイル、第１出力コイル、および第２出力コイルが設けられたレゾルバと、励磁信号を生成して励磁コイルに与える励磁信号生成回路と、第１出力コイルおよび第２出力コイルの各出力信号に対して所定周期でサンプリングを行い、その結果得られる２つのサンプリング信号に基づいて回転軸の回転角度を算出する回転角度算出手段とを備えた回転角度検出装置において、励磁信号生成回路が、単一の励磁信号を生成する片励磁式の励磁信号生成回路で構成される。また、各サンプリング信号に対して、第１出力コイルおよび第２出力コイルの各出力信号に含まれるオフセットの補正を行うオフセット補正部が設けられる。そして、回転角度算出手段は、オフセット補正部でオフセットが補正された各サンプリング信号に基づいて、回転角度を算出する。

このようにすると、１つの励磁信号生成回路を用いた片励磁式により、回路構成が簡略化されるので、コストを低減することができる。また、第１出力コイルおよび第２出力コイルからの出力信号に含まれるオフセットの補正が行われる結果、片励磁方式を採用した場合でも、オフセットに影響されずに、回転角度算出手段により正確な回転角度を検出することができる。

本発明において、オフセット補正部は、オフセットを補正するためのオフセット補正値があらかじめ記憶された記憶部を有していてもよい。

このようにすると、オフセット補正値を記憶部にあらかじめ設定しておくので、当該補正値をその都度演算して算出する必要がなく、回転角度算出手段における処理が軽減される。

また、これに代えて、オフセット補正部は、オフセットを補正するためのオフセット補正値を演算する演算部を有していてもよい。

このようにすると、オフセット補正値が演算により求められるので、記憶部にあらかじめ補正値を記憶しておく必要がない。また、オフセット補正値は固定値ではなく、リアルタイムに更新されるので、オフセットをより効果的に除去することができ、角度検出の精度が向上する。

本発明の好ましい実施形態においては、オフセット補正値は、２つのサンプリング信号の振幅が等しくなる第１タイミングにおける第１振幅値と、当該２つのサンプリング信号の振幅が等しくなる第２タイミングにおける第２振幅値との平均値である。

このようにすると、２つのタイミングにおける各サンプリング信号の交点を検出することで、最適のオフセット補正値を簡単に算出することができる。

本発明によれば、片励磁式の採用により回路構成が簡略化されるので、コストを低減することができるとともに、オフセットに影響されずに、正確な回転角度を検出することが可能な回転角度検出装置を提供することができる。

本発明の第１実施形態に係る回転角度検出装置のブロック図である。 励磁信号生成回路の具体例を示す回路図である。 信号増幅回路の具体例を示す回路図である。 サンプリング信号の一周期の変化を表したグラフである。 本発明の第２実施形態に係る回転角度検出装置のブロック図である。 一般的な回転角度検出装置のブロック図である。 レゾルバの概略構造を示した図である。 図６の各部における信号波形を示す図である。 両励磁式の回転角度検出装置のブロック図である。 線間容量の影響を説明するための回路図である。 オフセットを説明するための波形図である。 両励磁式の場合の角度誤差を説明する図である。 片励磁式の場合の角度誤差を説明する図である。

以下、本発明の実施形態につき、図面を参照しながら説明する。各図において、同一部分または対応する部分には、同一符号を付してある。

図１は、本発明の第１実施形態に係る回転角度検出装置のブロック図である。回転角度検出装置１００ａは、レゾルバ１と制御部１０ａとから構成される。レゾルバ１に関しては、図６および図７で説明した通りであるので、ここでは説明を省略し、以下では制御部１０ａの詳細について説明する。

制御部１０ａは、励磁信号生成回路５３と、信号増幅回路５５と、ＣＰＵ３０ａとを備えている。制御部１０ａには、図９の反転励磁信号生成回路５４は設けられておらず、励磁信号生成回路５３のみが設けられている。すなわち、この回転角度検出装置１００ａは、１つの励磁信号生成回路５３を用いて、単一の励磁信号を生成する片励磁式の回転角度検出装置である。

励磁信号生成回路５３の出力（励磁信号）は、端子Ｔ１を介して、励磁コイルＬ１の一端に与えられる。励磁コイルＬ１の他端は、端子Ｔ２を介して、グランドに接続（すなわち接地）されている。出力コイルＬ２の一端は、端子Ｔ３を介して、信号増幅回路５５におけるｓｉｎ信号増幅回路５６に入力される。出力コイルＬ２の他端は、端子Ｔ４を介して、グランドに接続されている。出力コイルＬ３の一端は、端子Ｔ５を介して、信号増幅回路５５におけるｃｏｓ信号増幅回路５７に入力される。出力コイルＬ３の他端は、端子Ｔ６を介して、グランドに接続されている。

ＣＰＵ３０ａは、サンプリング処理部３１、オフセット補正部３２ａ、角度算出部３３を備えている。これらのブロックは、機能ブロックとして表したもので、各ブロックの機能は、実際にはＣＰＵ３０ａのソフトウェア処理により実現される。オフセット補正部３２ａは、オフセット補正値記憶部３４、演算器３５および演算器３６を有している。ＣＰＵ３０ａは、本発明における回転角度算出手段を構成する。

図２は、励磁信号生成回路５３の具体的な回路の一例を示している。励磁信号生成回路５３は、演算増幅器ＯＰ１と、この演算増幅器ＯＰ１の反転入力端子（−端子）に接続された抵抗Ｒ１と、演算増幅器ＯＰ１の出力端子と反転入力端子との間に接続された抵抗Ｒ２と、演算増幅器ＯＰ１の出力端子に接続されたコンデンサＣとを備えている。演算増幅器ＯＰ１の非反転入力端子（＋端子）は、グランドに接続されている。Ｖｄは演算増幅器ＯＰ１の直流電源である。演算増幅器ＯＰ１の反転入力端子には、抵抗Ｒ１を介して、ＣＰＵ３０ａから正弦波信号が入力される。演算増幅器ＯＰ１は、この正弦波信号に基づいて生成した励磁信号を、コンデンサＣを介して励磁コイルＬ１へ出力する。

図３は、ｓｉｎ信号増幅回路５６の具体的な回路の一例を示している。ｃｏｓ信号増幅回路５７の構成も、これと同様である。ｓｉｎ信号増幅回路５６は、演算増幅器ＯＰ２と、この演算増幅器ＯＰ２の反転入力端子（−端子）に接続された抵抗Ｒ３と、演算増幅器ＯＰ２の出力端子と反転入力端子との間に接続された抵抗Ｒ４とを備えている。演算増幅器ＯＰ２の非反転入力端子（＋端子）は、グランドに接続されている。Ｖｄは演算増幅器ＯＰ２の直流電源である。演算増幅器ＯＰ２の反転入力端子には、抵抗Ｒ３を介して、出力コイルＬ２からｓｉｎ信号が入力される。演算増幅器ＯＰ２は、このｓｉｎ信号を増幅して、ＣＰＵ３０ａへ出力する。

以上の構成からなる回転角度検出装置１００ａの動作は、ＣＰＵ３０ａでの回転角度の検出方法を除いて、図６で説明した動作と基本的に同様である。ＣＰＵ３０ａにおける回転角度検出については、後で詳しく説明する。

ところで、片励磁式を採用した場合は、励磁回路として励磁信号生成回路５３のみを設ければよいので、回路構成が簡略化される。しかし、その一方で、ｓｉｎ信号およびｃｏｓ信号にオフセットが発生するため、このオフセットが原因で検出角度に誤差が生じるのを回避するための対策が必要となる。以下、これについて説明する。

片励磁式の場合は、図１のように、一次側の励磁コイルＬ１と、二次側の出力コイルＬ２、Ｌ３とが共通のグランドに接続される。このようにグランドが共通であると、図１０に示すように、励磁コイルＬ１と出力コイルＬ２、Ｌ３との間に存在する線間容量Ｃｘが問題となる。すなわち、レゾルバ１の一次側に流れる電流Ｉ１の一部が、Ｉｘのように線間容量Ｃｘを通って二次側に流れ、二次側の誘起電圧に基づく電流Ｉ２に影響する。このため、出力コイルＬ２、Ｌ３から出力されるｓｉｎ信号、ｃｏｓ信号にオフセットが発生する。このオフセットに関し、図１１〜図１３に基づいて、更に詳しく説明する。

図１１は、出力コイルＬ２から出力されるｓｉｎ信号（細実線）とそのサンプリング信号（太実線）の波形を示している。図１１（ａ）は、両励磁式の場合（図９）の波形、図１１（ｂ）は、片励磁式の場合（図１）の波形をそれぞれ表している。図中の破線は、励磁コイルＬ１に与えられる励磁信号の波形である。

両励磁式の場合は、励磁コイルと出力コイル間の線間容量が問題とならないので、ｓｉｎ信号にオフセットが発生しない。このため、図１１（ａ）において、Ａ１＝Ａ２となり、ｓｉｎ信号およびサンプリング信号は、振幅０に対して＋側と−側とで対称となる。これに対して、片励磁式の場合は、前述の線間容量Ｃｘに起因して、励磁コイルＬ１の電流が出力コイルＬ２の出力に影響するので、図１１（ｂ）のように、ｓｉｎ信号と励磁信号（破線）とが同じ振幅方向のときは、ｓｉｎ信号の振幅が大きくなる。一方、ｓｉｎ信号と励磁信号とが逆の振幅方向のときは、ｓｉｎ信号の振幅が小さくなる。このため、図１１（ｂ）において、Ａ１＞Ａ２となり、ｓｉｎ信号およびサンプリング信号は振幅０に対して＋側と−側とで非対称となる。この場合、Ａ１−Ａ２がオフセットとなる。以上のことは、ｃｏｓ信号についても言える。

図１２は、両励磁式の場合の角度誤差を説明する図である。（ａ）はサンプリング信号の波形、（ｂ）は角度誤差を表している。両励磁式では、サンプリング信号にオフセットが発生しないので、図１２（ｂ）のように、角度誤差が発生しない。

図１３は、片励磁式の場合の角度誤差を説明する図である。（ａ）はサンプリング信号の波形、（ｂ）は角度誤差を表している。片励磁式では、サンプリング信号にオフセットδが発生するので、図１３（ｂ）のように、角度誤差が発生する。この角度誤差は、ロータ１１の回転角度に応じて変化する。

以上のように、片励磁式の回転角度検出装置では、レゾルバの出力（ｓｉｎ信号、ｃｏｓ信号）に発生するオフセットに基づいて、検出角度に誤差が発生するという問題がある。そこで、本実施形態の回転角度検出装置１００ａにおいては、ＣＰＵ３０ａに備わるオフセット補正部３２ａにより、レゾルバ１の出力にオフセットがあっても、検出角度に誤差が生じないようにしている。

以下、回転角度検出装置１００ａにおける回転角度の検出手順について詳述する。

励磁信号生成回路５３は、ＣＰＵ３０ａからの正弦波信号に基づいて励磁信号を生成し、この励磁信号をレゾルバ１の励磁コイルＬ１へ与える。このときの励磁信号Ｖｉは、
Ｖｉ＝ｓｉｎ（ωｔ） ・・・（１）
で表される。ロータ１１の回転により、出力コイルＬ２からはｓｉｎ信号（Ｖｓ１とする）が出力され、出力コイルＬ３からはｃｏｓ信号（Ｖｃ１とする）が出力されるが、前述したオフセットのため、これらの信号Ｖｓ１、Ｖｃ１は、次式のようにオフセット項δを含んだものとなる。
Ｖｓ１＝Ｇ・（ｓｉｎ（θ）＋δ）・ｓｉｎ（ωｔ） ・・・（２）
Ｖｃ１＝Ｇ・（ｃｏｓ（θ）＋δ）・ｓｉｎ（ωｔ） ・・・（３）
ここで、Ｇはレゾルバ１の信号変圧比、θはロータ１１（回転軸１３）の回転角度である。

上記のｓｉｎ信号Ｖｓ１は、信号増幅回路５５のｓｉｎ信号増幅回路５６で増幅される。ｓｉｎ信号増幅回路５６の出力Ｖｓ２は、
Ｖｓ２＝β・Ｖｓ１＝β・Ｇ・（ｓｉｎ（θ）＋δ）・ｓｉｎ（ωｔ） ・・・（４）
となる。βは、ｓｉｎ信号増幅回路５６の増幅率である。また、上記のｃｏｓ信号Ｖｃ１は、信号増幅回路５５のｃｏｓ信号増幅回路５７で増幅される。ｃｏｓ信号増幅回路５７の出力Ｖｃ２は、
Ｖｃ２＝β・Ｖｃ１＝β・Ｇ・（ｃｏｓ（θ）＋δ）・ｓｉｎ（ωｔ） ・・・（５）
となる。増幅された各信号は、ＣＰＵ５０ａのサンプリング処理部３１へ入力される。

サンプリング処理部３１は、上記信号Ｖｓ２、Ｖｃ２に対して、所定の周期でサンプリングを行い、各サンプリング時点における信号の振幅値を検出する。その結果、信号Ｖｓ２から、
Ｖｓ３＝β・Ｇ・（ｓｉｎ（θ）＋δ） ・・・（６）
で表されるサンプリング信号が抽出され、信号Ｖｃ２から、
Ｖｃ３＝β・Ｇ・（ｃｏｓ（θ）＋δ） ・・・（７）
で表されるサンプリング信号が抽出される。これらの各サンプリング信号は、オフセット補正部３２ａに入力される。

オフセット補正部３２ａにおいて、オフセット補正値記憶部３４には、オフセットδを補正するための補正値があらかじめ記憶されている。この補正値は、工場出荷時にオフセット補正値記憶部３４に設定される。オフセット補正部３２ａは、この補正値を用いて、演算器３５により、サンプリング処理部３１から出力されるサンプリング信号Ｖｓ３（式（６））に含まれているオフセット項δを消去する処理を行う。この結果、演算器３５の出力Ｖｓ４は、
Ｖｓ４＝β・Ｇ・（ｓｉｎ（θ）） ・・・（８）
となる。また、オフセット補正部３２ａは、上記補正値を用いて、演算器３６により、サンプリング処理部３１から出力されるサンプリング信号Ｖｃ３（式（７））に含まれているオフセット項δを消去する処理を行う。この結果、演算器３６の出力Ｖｃ４は、
Ｖｃ４＝β・Ｇ・（ｃｏｓ（θ）） ・・・（９）
となる。演算器３５、３６の出力Ｖｓ４、Ｖｃ４は、角度算出部３３へ入力される。

角度算出部３３は、Ｖｓ４とＶｃ４に基づいて、これらの信号の振幅比、すなわち、Ｖｓ４／Ｖｃ４＝ｓｉｎ（θ）／ｃｏｓ（θ）＝ｔａｎ（θ）を演算する。そして、この演算結果に基づき、
θ＝ｔａｎ^−１［ｓｉｎ（θ）／ｃｏｓ（θ）］ ・・・（１０）
から回転角度θを検出する。

このように、第１実施形態では、オフセット補正部３２ａにオフセット補正値記憶部３４を設け、この補正値により、出力コイルＬ２、Ｌ３から出力されるｓｉｎ信号、ｃｏｓ信号に対するオフセット補正を行うようにしている。このため、角度算出部３３に入力される信号は、前記の式（８）および式（９）のように、オフセットが除去されたものとなる。したがって、片励磁方式を採用した場合でも、角度算出部３３は、オフセットに影響されずに、式（１０）に基づいて正確な回転角度θを検出することができる。

また、オフセット補正値をオフセット補正値記憶部３４にあらかじめ設定しておくので、当該補正値をその都度演算して算出する必要がなく、角度算出部３３における処理が軽減される。

次に、上述したオフセット補正値の決定方法の一例を、図４により説明する。図４は、ｓｉｎ信号から得られるサンプリング信号ＳＰｓ、およびｃｏｓ信号から得られるサンプリング信号ＳＰｃの一周期の変化を表したグラフである。横軸は時間、縦軸は電圧（振幅値）を表している。δはオフセットである。

図４からわかるように、各サンプリング信号ＳＰｓ、ＳＰｃは、一周期の間で２回交差する。その交点が、図中のａ点およびｂ点である。ａ点（第１タイミング）では、サンプリング信号ＳＰｓの振幅値と、サンプリング信号ＳＰｃの振幅値とが等しくなり、ｂ点（第２タイミング）でも各サンプリング信号ＳＰｓ、ＳＰｃの振幅値が等しくなる。ａ点の振幅値をＶａ（第１振幅値）、ｂ点の振幅値をＶｂ（第２振幅値）とした場合、オフセットδは、
δ＝（Ｖａ＋Ｖｂ）／２ ・・・（１１）
となる。

このオフセットδを除去するには、オフセット補正値γをγ＝δとすればよいから、式（１１）より、オフセット補正値γは、
γ＝（Ｖａ＋Ｖｂ）／２ ・・・（１２）
となる。したがって、ａ点およびｂ点の振幅値Ｖａ、Ｖｂの平均値を算出することにより、オフセットδを消去するための最適のオフセット補正値γを取得することができる。

オフセット補正値γを得るには、上記の方法以外にも、サンプリング信号の最大値と最小値との平均値を算出する方法などがある（例えば、特許文献３参照）。しかしながら、この方法では、信号の変化を追跡して最大値と最小値を検出しなければならないので、演算処理が煩雑となる。また、最大値と最小値の検出までに時間を要し、高速処理が困難となる。これに対して、図４の方法によれば、各サンプリング信号ＳＰｓ、ＳＰｃの振幅が等しくなった点を検出すればよいので、演算処理が簡単で、高速処理が可能となる。

図５は、本発明の第２実施形態に係る回転角度検出装置のブロック図である。回転角度検出装置１００ｂは、レゾルバ１と制御部１０ｂとから構成される。レゾルバ１に関しては、図６および図７で説明した通りであるので、ここでは説明を省略する。また、制御部１０ｂにおける励磁信号生成回路５３と、信号増幅回路５５は、図１におけるそれらと同じであるので、これらについても説明を省略する。以下ではＣＰＵ３０ｂについて説明する。

ＣＰＵ３０ｂのオフセット補正部３２ｂにおいては、図１のオフセット補正値記憶部３４に代えて、オフセット補正値演算部３７が設けられている。ＣＰＵ３０ｂのその他の構成に関しては、図１のＣＰＵ３０ａと同じである。オフセット補正値演算部３７は、サンプリング処理部３１から出力される各サンプリング信号に基づいて、オフセット補正値を演算する。このオフセット補正値も、図４で説明した方法によって演算することができる。そして、演算したオフセット補正値を、演算器３５および演算器３６へ出力する。以降の動作は、図１の場合と同様である。

このように、第２実施形態では、オフセット補正部３２ｂにオフセット補正値演算部３７を設け、このオフセット補正値演算部３７で演算された補正値により、出力コイルＬ２、Ｌ３から出力されるｓｉｎ信号、ｃｏｓ信号に対するオフセット補正を行うようにしている。このため、角度算出部３３に入力される信号は、前記の式（８）および式（９）のように、オフセットが除去されたものとなる。したがって、片励磁方式を採用した場合でも、角度算出部３３は、オフセットに影響されずに、式（１０）に基づいて正確な回転角度θを検出することができる。

また、オフセット補正値は、オフセット補正値演算部３７での演算によって求められるので、記憶部にあらかじめ補正値を記憶しておく必要がない。さらに、オフセット補正値は固定値ではなく、サンプリング処理部３１からの出力に基づいてリアルタイムに更新されるので、オフセットをより効果的に除去することができ、角度検出の精度が向上する。

本発明では、以上述べた以外にも種々の実施形態を採用することができる。例えば、図１においては、オフセット補正値記憶部３４をＣＰＵ３０ａの内部に設けた例を示したが、オフセット補正値記憶部３４をＣＰＵ３０ａの外部のメモリに設けてもよい。

また、上記実施形態では、励磁信号生成回路５３として図２の回路を例に挙げ、ｓｉｎ信号増幅回路５６およびｃｏｓ信号増幅回路５７として図３の回路を例に挙げたが、これらの回路は一例であって、他の回路を採用してもよい。

また、図４では、サンプリング信号ＳＰｓ、ＳＰｃの２つの交点ａ，ｂにおける各振幅値の平均値を算出し、これをオフセット補正値としたが、このことは、前述したサンプリング信号の最大値および最小値からオフセット補正値を算出する方法の採用を妨げるものではない。

１ レゾルバ
１０ａ、１０ｂ 制御部
１１ ロータ
１３ 回転軸
３０ａ、３０ｂ ＣＰＵ（回転角度算出手段）
３２ａ、３２ｂ オフセット補正部
３３ 角度算出部
３４ オフセット補正値記憶部
３７ オフセット補正値演算部
５３ 励磁信号生成回路
５５ 信号増幅回路
Ｌ１ 励磁コイル（第１コイル）
Ｌ２、Ｌ３ 出力コイル（第２コイル）
１００ａ、１００ｂ 回転角度検出装置

Claims (4)

1. 回転軸に連結されるロータの周囲に励磁コイル、第１出力コイル、および第２出力コイルが設けられたレゾルバと、
   励磁信号を生成して前記励磁コイルに与える励磁信号生成回路と、
   前記第１出力コイルおよび第２出力コイルの各出力信号に対して所定周期でサンプリングを行い、その結果得られる２つのサンプリング信号に基づいて前記回転軸の回転角度を算出する回転角度算出手段と、
   を備えた回転角度検出装置において、
   前記励磁信号生成回路は、単一の励磁信号を生成する片励磁式の励磁信号生成回路で構成されており、
   前記各サンプリング信号に対して、前記第１出力コイルおよび前記第２出力コイルの各出力信号に含まれるオフセットの補正を行うオフセット補正部が設けられ、
   前記回転角度算出手段は、前記オフセット補正部でオフセットが補正された前記各サンプリング信号に基づいて、前記回転角度を算出することを特徴とする回転角度検出装置。
2. 請求項１に記載の回転角度検出装置において、
   前記オフセット補正部は、前記オフセットを補正するためのオフセット補正値があらかじめ記憶された記憶部を有することを特徴とする回転角度検出装置。
3. 請求項１に記載の回転角度検出装置において、
   前記オフセット補正部は、前記オフセットを補正するためのオフセット補正値を演算する演算部を有することを特徴とする回転角度検出装置。
4. 請求項２または請求項３に記載の回転角度検出装置において、
   前記オフセット補正値は、前記２つのサンプリング信号の振幅が等しくなる第１タイミングにおける第１振幅値と、当該２つのサンプリング信号の振幅が等しくなる第２タイミングにおける第２振幅値との平均値であることを特徴とする回転角度検出装置。

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