JP2015094635A - レゾルバデジタル化回路構造およびレゾルバ - Google Patents

Abstract

【課題】 デジタル出力機能と精度補正回路を併せ持ったレゾルバを実現することのできる、レゾルバデジタル化回路構造およびレゾルバを提供すること。【解決手段】 レゾルバデジタル化回路構造１０は、レゾルバ１が取得した角度変位情報（レゾルバ信号）をデジタル信号に変換するためのＲ／Ｄ変換回路２と、レゾルバ１ならびにその取付状況によりデジタル信号に発生し得る固有の誤差を補正するための誤差補正回路４と、誤差補正回路４により得られた補正後デジタル信号を出力するためのデジタルインターフェース回路（デジタルＩ／Ｆ）５とからなる構成とする。【選択図】 図１

Description

本発明はレゾルバデジタル化回路構造およびレゾルバに係り、特に、デジタル出力機能と精度補正回路を持ったレゾルバを実現することのできる、レゾルバデジタル化回路構造およびレゾルバに関するものである。

レゾルバによる角度変位情報の取得はアナログ信号により行われ、通常はこれをデジタルデータに変換して利用される。レゾルバにおいて検出された信号の補正によるモータの制御精度の向上や検出精度の向上については、従来からの課題であり、これについての技術的提案も種々なされている。

たとえば後掲特許文献１には、車両の走行用モータ制御装置において、製造ばらつき等に起因する誤差を含む検出結果を補正してモータの制御精度を向上させるために、ＲＤ変換部からのＡ，Ｂ，Ｚ各相信号に対して、Ａ，Ｂ各相信号の排他的論理和である実パルスを出力する排他的論理和演算部、Ｚ相信号のパルス発生毎に直前のＺ相信号パルスに基づき以後の回転で分解角回転するのに要する時間を推定し推定パルスを出力する推定角度パルス信号生成部、推定パルスをカウントして出力する推定パルスカウンタ、実パルスの出力タイミング毎に補正カウンタからの補正カウント値が推定カウント値に一致するよう補正カウント値を更新させる補正量計算部、からなる構成が開示されている。

また、特許文献２には、レゾルバの誤差波形がレゾルバ固有の決められたｎ次成分から構成されていることを利用して、角度誤差推定器において検出した角度信号から位置誤差を求め、さらに微分して速度誤差を求め、それをフーリエ変換して複数に分割した各成分ごとの誤差の大きさを算出し、それにより検出誤差を復元した誤差波形信号を生成し、これを用いて角度信号補正回路において誤差波形信号を用いて検出誤差を含む角度信号を補正する、というレゾルバ装置が開示されている。

また、特許文献３には、レゾルバの角度誤差に起因する回転依存性を持つ誤差を補正することを目的として、デジタル出力角度が入力されてそのデジタル出力角度に対するレゾルバの角度誤差を補正データとして出力する補正データ部と、角度演算回路の伝達関数と同一特性を有し補正データが入力されるフィルタと、デジタル出力角度からフィルタの出力を減算して補正後角度を出力する減算器とによって構成された角度補正回路が開示されている。

特開２０１１−３６０４１号公報「車両の走行用モータ制御装置」（特許４８０３２８６号） 特開２０１２−１４５３７１号公報「レゾルバ装置、レゾルバの角度検出装置およびその方法」（特許５２８１１０２号） 特開２０１１−１３１７４号公報「角度補正回路、ＲＤコンバータ及び角度検出装置」（特許４７６３８２１） 特開２００８−７６０７８号公報「角度信号補正方法」

さて、レゾルバから出力される角度変位情報は、位相の異なるアナログ信号である２種の正弦波の組合わせにより表現されるため、通常センサを制御しているデジタルシステムに組み込むためには、別途Ｒ／Ｄ変換回路等を用意する必要がある。また、レゾルバから出力される角度変位情報には、レゾルバの個体差、レゾルバの取付け状況により、センサを組み込んだ機器毎に固有の誤差が含まれる。

かかる誤差を補正するために本願出願人は以前、補正データテーブルを使用した補正方法を開示した（上記特許文献４）。これは、デジタル角度信号を補正する補正部を、レゾルバ搭載機器の温度条件および運用条件に応じた補正データの格納された補正データテーブルを設けた構成とし、テーブルからの選択・入力によって角度検出精度を向上させるというものである。

しかしながら、補正データテーブルのみによる誤差補正方法では、レゾルバおよびＲ／Ｄ変換回路の繰返し誤差は補正しきれるものではない。また、補正された信号をデジタルデータとして外部に出力することができれば、レゾルバを正にデジタル機器として扱えるようになり、使用者がアナログ信号をデジタルデータに変換する回路を用意する必要もなくなり、システム全体のデジタルバスにも容易に接続できるようになり、これによって複数のレゾルバをバス接続して省線化を図ることも可能となる。かかる技術は上記各文献にも開示されていない。

そこで本発明が解決しようとする課題は、かかる従来技術の状況を踏まえ、デジタル出力機能と精度補正回路を併せ持ったレゾルバを実現することのできる、レゾルバデジタル化回路構造およびレゾルバを提供することである。そしてそれにより、レゾルバをデジタル機器として扱えること、使用者におけるアナログ信号をデジタルデータに変換する回路の用意を不要とすること、システム全体のデジタルバスにも容易に接続でき、複数のレゾルバをバス接続して省線化を図ることも可能とする、レゾルバデジタル化回路構造およびレゾルバを提供することである。

本願発明者は上記課題について検討した結果、Ｒ／Ｄ変換回路、デジタルＩ／Ｆ回路、誤差補正回路、および繰返し誤差を改善するための平均化回路を備えたレゾルバとすることによって課題を解決できることに想到し、これに基づいて本発明を完成するに至った。すなわち、上記課題を解決するための手段として本願で特許請求される発明、もしくは少なくとも開示される発明は、以下の通りである。

〔１〕 レゾルバが取得した角度変位情報（以下、「レゾルバ信号」という。）をデジタル信号に変換するためのＲ／Ｄ変換回路と、該レゾルバならびにその取付状況により該デジタル信号に発生し得る固有の誤差を補正するための誤差補正回路と、該誤差補正回路により得られた補正後デジタル信号を出力するためのデジタルインターフェース回路（以下、「デジタルＩ／Ｆ回路」という。）とからなる、レゾルバデジタル化回路構造。
〔２〕 前記Ｒ／Ｄ変換回路におけるＲ／Ｄ変換繰り返し誤差を軽減するための平均化回路が設けられていることを特徴とする、〔１〕に記載のレゾルバデジタル化回路構造。

〔３〕 前記誤差補正回路では、前記レゾルバのデジタル信号と前記固有の誤差補正用のデータに基づいて該デジタル信号の補正がなされることを特徴とする、〔１〕または〔２〕に記載のレゾルバデジタル化回路構造。
〔４〕 前記固有の誤差補正用のデータは、前記レゾルバを取付対象機器に取り付けた後に測定される誤差データに基づき作成されたものであることを特徴とする、〔３〕に記載のレゾルバデジタル化回路構造。

〔５〕 〔１〕ないし〔４〕のいずれかに記載のレゾルバデジタル化回路構造を備えていることによりバス接続可能であることを特徴とする、レゾルバ。
〔６〕 前記レゾルバデジタル化回路構造がレゾルバに一体化されて設けられていることを特徴とする、〔５〕に記載のレゾルバ。
〔７〕 前記レゾルバデジタル化回路構造がレゾルバ本体に接続されていることを特徴とする、〔５〕に記載のレゾルバ。

本発明のレゾルバデジタル化回路構造およびレゾルバは上述のように構成されるため、これによれば、デジタル出力機能と精度補正回路を併せ持ったレゾルバを実現することができる。つまり本発明に係るレゾルバは、精度補正回路を備えることにより、これを精度良く使用することができる。また、平均化回路を備えることにより、繰返し誤差を十分に小さくすることができる。

本発明のレゾルバデジタル化回路構造およびレゾルバによれば、レゾルバをデジタル機器として扱えるようになり、使用者におけるアナログ信号をデジタルデータに変換する回路の用意を不要とすることができる。また本発明に係るレゾルバは、システム全体のデジタルバスにも容易に接続することができるため、複数のレゾルバをバス接続して省線化を図ることも可能となる。

本発明のレゾルバデジタル化回路構造の基本構成を示すブロック図である。 本発明のレゾルバデジタル化回路構造の別の基本構成を示すブロック図である。 本発明のレゾルバデジタル化回路構造の実施例を示すブロック図である。

以下、図面により本発明を詳細に説明する。
図１は、本発明のレゾルバデジタル化回路構造の基本構成を示すブロック図である。図示するように本レゾルバデジタル化回路構造１０は、レゾルバ１が取得した角度変位情報（レゾルバ信号）をデジタル信号に変換するためのＲ／Ｄ変換回路２と、レゾルバ１ならびにその取付状況によりデジタル信号に発生し得る固有の誤差を補正するための誤差補正回路４と、誤差補正回路４により得られた補正後デジタル信号を出力するためのデジタルインターフェース回路（デジタルＩ／Ｆ）５とからなることを、主たる構成とする。

かかる構成により本レゾルバデジタル化回路構造１０では、レゾルバ１が取得したレゾルバ信号は、Ｒ／Ｄ変換回路２においてデジタル信号に変換され、誤差補正回路４においてレゾルバ１ならびにその取付状況によりデジタル信号に発生し得る固有の誤差が補正され、誤差補正回路４により得られた補正後デジタル信号は、デジタルＩ／Ｆ回路５によって出力される。

つまり、レゾルバ１で測定された角度変位が電気的に精度補正され、最終的にデジタルＩ／Ｆ回路５によってデジタルデータとして出力される角度センサが実現される。したがって、特にデジタル信号に変換する手段を要することなくレゾルバをデジタル機器として扱えるようになり、またデジタルバスへの接続も容易となり、省線化できる等便利である。

なお、本レゾルバデジタル化回路構造１０は、その全体または一部が、レゾルバと一体化している構成・仕様とすることも、また一方、ケーブル等を介して別の場所に置かれる等、別体となった構成・仕様することもできる。したがって、使用者の求める仕様によって任意に設計、選択することができる。

図２は、本発明のレゾルバデジタル化回路構造の別の基本構成を示すブロック図である。図示するように本レゾルバデジタル化回路構造１１０は、図１で説明した構成に加えて、Ｒ／Ｄ変換回路１２におけるＲ／Ｄ変換繰り返し誤差を軽減するための平均化回路１３が設けられたものである。かかる構成により、Ｒ／Ｄ変換回路１２におけるＲ／Ｄ変換繰り返し誤差が、平均化回路１３によって軽減され、十分に小さくすることができる。

またレゾルバデジタル化回路構造１１０は、誤差補正回路１４において、レゾルバ１１のデジタル信号および固有の誤差補正用のデータに基づいて、デジタル信号の補正がなされる構成とすることができる。ここで固有の誤差補正用のデータの扱いには、補正用のデータが格納された補正データテーブルを用いることができる。格納する補正用データとしては、上述のようにレゾルバ搭載機器の温度条件および運用条件に応じた補正用データ、その他有用な補正用データを適宜用いることができる。

図３は、本発明のレゾルバデジタル化回路構造の実施例を示すブロック図である。図示するように本例のレゾルバデジタル化回路構造２１０は、図１および２で説明した構成に加えて、誤差補正回路２４に接続するＲＯＭ２８を備えたものとすることができる。ＲＯＭ２８には固有の誤差補正用のデータが格納され、、誤差補正回路２４における補正に供される。誤差補正用のデータには、レゾルバ２１を取付対象機器に取り付けた後に測定される誤差データに基づき作成されたデータを用いるものとすることができる。

なお、以上説明したレゾルバデジタル化回路構造１０（１１０、２１０）を備えていることによってバス接続可能なレゾルバ１（１１、２１）自体もまた、本発明の範囲内である。

なおまた、かかるバス接続可能なレゾルバ１（１１、２１）は、レゾルバデジタル化回路構造１０（１１０、２１０）がこれに一体化された形態であっても、レゾルバ１（１１、２１）本体に接続されて用いられる形態であってもよい。

本発明のレゾルバデジタル化回路構造およびレゾルバによれば、デジタル出力機能と精度補正回路を併せ持ったレゾルバを実現することができ、レゾルバをデジタル機器として扱えるようになり、デジタルバスにも容易に接続することができる。したがって、当該分野および関連する全分野において、産業上利用性が高い発明である。

１、１１、２１…レゾルバ
２、１２、２２…Ｒ／Ｄ変換回路
４、１４、２４…誤差補正回路
５、１５、２５…デジタルインターフェース回路（デジタルＩ／Ｆ）
１０、１１０、２１０…レゾルバデジタル化回路構造
１３、２３…平均化回路
２８…ＲＯＭ
２９…レゾルバ励磁回路

Claims (7)

1. レゾルバが取得した角度変位情報（以下、「レゾルバ信号」という。）をデジタル信号に変換するためのＲ／Ｄ変換回路と、該レゾルバならびにその取付状況により該デジタル信号に発生し得る固有の誤差を補正するための誤差補正回路と、該誤差補正回路により得られた補正後デジタル信号を出力するためのデジタルインターフェース回路（以下、「デジタルＩ／Ｆ回路」という。）とからなる、レゾルバデジタル化回路構造。
2. 前記Ｒ／Ｄ変換回路におけるＲ／Ｄ変換繰り返し誤差を軽減するための平均化回路が設けられていることを特徴とする、請求項１に記載のレゾルバデジタル化回路構造。
3. 前記誤差補正回路では、前記レゾルバのデジタル信号と前記固有の誤差補正用のデータに基づいて該デジタル信号の補正がなされることを特徴とする、請求項１または２に記載のレゾルバデジタル化回路構造。
4. 前記固有の誤差補正用のデータは、前記レゾルバを取付対象機器に取り付けた後に測定される誤差データに基づき作成されたものであることを特徴とする、請求項３に記載のレゾルバデジタル化回路構造。
5. 請求項１ないし４のいずれかに記載のレゾルバデジタル化回路構造を備えていることによりバス接続可能であることを特徴とする、レゾルバ。
6. 前記レゾルバデジタル化回路構造がレゾルバに一体化されて設けられていることを特徴とする、請求項５に記載のレゾルバ。
7. 前記レゾルバデジタル化回路構造がレゾルバ本体に接続されていることを特徴とする、請求項５に記載のレゾルバ。