JP2018040660A - 位相変調方式の冗長系2相出力型レゾルバ及びその信号出力方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は、従来の1相励磁/2相出力型のレゾルバのわずかな改良により、冗長系とすることである。【解決手段】本発明による位相変調方式の冗長系2相出力型レゾルバ及びその信号出力方法は、励磁巻線(50)は、互いに位相が異なる第1、第2励磁巻線(40,41)からなると共に励磁信号(100)は2相よりなり、前記第1、第2励磁巻線(40,41)及び第1、第2出力巻線(43,44)のうちの何れか1つのみが断線した場合でも少なくとも1相の出力信号(101)を得ることができるようにした構成と方法である。【選択図】図1
Description
本発明は、位相変調方式の冗長系2相出力型レゾルバ及びその信号出力方法に関し、特に、2相励磁/2相出力のレゾルバとすることにより、冗長系を保つことができるようにするための新規な改良に関する。
従来、用いられていたこの種のレゾルバとしては、例えば、特許文献1の「レゾルバ」及び特許文献2の「冗長系角度検出構造」の各構成を挙げることができる。
まず、特許文献1の「レゾルバ」の構成においては、図3、図4及び図5に示されるように、ティース30が周方向に間隔をおいて形成されたステータコア21と、各ティース30に導線が巻回して構成された、1相の励磁巻線40,41及び2相の出力巻線と、ステータコア21の中心に回転可能に設けられ、回転角度に応じてステータコア21との間でのギァップパーミアンスが正弦波状に変化する外周曲線を有するロータ(図4のVR型ロータ20に相当とを備え、ロータの回転に伴うギャップパーミアンスの変化を出力巻線からの出力電圧として検出し、この出力電圧からロータの回転角度を検出するレゾルバにおいて、ステータコア21には、励磁電圧がそれぞれに印加される2組の励磁巻線40,41が組み込まれている。
まず、特許文献1の「レゾルバ」の構成においては、図3、図4及び図5に示されるように、ティース30が周方向に間隔をおいて形成されたステータコア21と、各ティース30に導線が巻回して構成された、1相の励磁巻線40,41及び2相の出力巻線と、ステータコア21の中心に回転可能に設けられ、回転角度に応じてステータコア21との間でのギァップパーミアンスが正弦波状に変化する外周曲線を有するロータ(図4のVR型ロータ20に相当とを備え、ロータの回転に伴うギャップパーミアンスの変化を出力巻線からの出力電圧として検出し、この出力電圧からロータの回転角度を検出するレゾルバにおいて、ステータコア21には、励磁電圧がそれぞれに印加される2組の励磁巻線40,41が組み込まれている。
すなわち、図4で示した周知の振幅変調方式のレゾルバの励磁巻線は、2組の1相の第1励磁巻線40及び第2励磁巻線41からなる励磁巻線50と、2相の第1出力巻線43及び第2出力巻線44とから構成されており、図3のように、ステータコア21には、第1励磁巻線40、第2励磁巻線41が装着された後に、第1出力巻線43、第2出力巻線44が装着されている。
従って、前記ステータコアに設けられたインシュレータ34に形成された隔壁42を境にしてティース30の外径側には、第1の励磁巻線40が配設されている。
また、前記隔壁42を境にしてティース30の内径側には、第2の励磁巻線41が配設されている。
前記各励磁巻線40,41は、その巻き数が同一であると共に、互いに結線されていないため、各1相で互いに独立し、各々1相の冗長系をなす励磁巻線40,41として設けられている。
従って、図4の構成において、前記VR型ロータ20を回転させることにより、前記第1出力巻線43及び第2出力巻線44からは、図5で示されるように、2相の出力信号ScosとSsinを得ることができる。
また、前述の特許文献2の冗長型角度検出構造においては、図示していない2個のレゾルバが並設、又は、直列配設された構成である。
また、前記隔壁42を境にしてティース30の内径側には、第2の励磁巻線41が配設されている。
前記各励磁巻線40,41は、その巻き数が同一であると共に、互いに結線されていないため、各1相で互いに独立し、各々1相の冗長系をなす励磁巻線40,41として設けられている。
従って、図4の構成において、前記VR型ロータ20を回転させることにより、前記第1出力巻線43及び第2出力巻線44からは、図5で示されるように、2相の出力信号ScosとSsinを得ることができる。
また、前述の特許文献2の冗長型角度検出構造においては、図示していない2個のレゾルバが並設、又は、直列配設された構成である。
また、図2で示される従来構成は、従来から主流として用いられている従来周知の振幅変調方式による非冗長系のレゾルバの構成であり、1相励磁の2相出力構成である。
すなわち、励磁巻線50は、1個の第1励磁巻線40のみで構成され、輪状ステータ21の内側には、巻線を有しないVR型ロータ20が回転自在に内設されている。
すなわち、励磁巻線50は、1個の第1励磁巻線40のみで構成され、輪状ステータ21の内側には、巻線を有しないVR型ロータ20が回転自在に内設されている。
前記第1励磁巻線40に対応する出力巻線60は、2相出力を構成する第1、第2出力巻線43,44より形成されている。
従って、図2の従来構成によれば、周知の下記出力電圧方程式により、振幅変調方式による2相の第1、第2出力電圧ES1−S3,ES2−S4を得ることができる。
すなわち、図4の構成における1相入力/2相出力の出力電圧方程式は下記に示す通りである。
出力電圧方程式
励磁電圧 ER1−R2=Esinωt
第1出力電圧 ES1−S3=kER1-R2 cos Nθ
第2出力電圧 ES2−S4=kER1-R2 sin Nθ
E:電圧
ω:励磁周波数(角速度)
t:時間
k:変圧比
N:軸倍角
θ:回転角度
従って、図2の従来構成によれば、周知の下記出力電圧方程式により、振幅変調方式による2相の第1、第2出力電圧ES1−S3,ES2−S4を得ることができる。
すなわち、図4の構成における1相入力/2相出力の出力電圧方程式は下記に示す通りである。
出力電圧方程式
励磁電圧 ER1−R2=Esinωt
第1出力電圧 ES1−S3=kER1-R2 cos Nθ
第2出力電圧 ES2−S4=kER1-R2 sin Nθ
E:電圧
ω:励磁周波数(角速度)
t:時間
k:変圧比
N:軸倍角
θ:回転角度
従来のレゾルバは、以上のように構成されていたため、次のような課題が存在していた。
すなわち、前述の特許文献1のレゾルバの場合、図3から図5で示されるように、励磁巻線50として、一対の第1、第2励磁巻線40,41が設けられているが、1相励磁の冗長系を構成しているのみであった。
また、特許文献2のレゾルバの場合、一対のレゾルバを並列又は直列配置としているため、冗長系レゾルバとしては、全体形状が大きくなり、小型化が必要とされる傾向に対して逆の傾向となるものであった。
また、図2の従来構成の場合、励磁側が1相のみの励磁巻線50であるため、励磁巻線50に断線が発生すると、レゾルバ自体が機能不全となっていた。
すなわち、前述の特許文献1のレゾルバの場合、図3から図5で示されるように、励磁巻線50として、一対の第1、第2励磁巻線40,41が設けられているが、1相励磁の冗長系を構成しているのみであった。
また、特許文献2のレゾルバの場合、一対のレゾルバを並列又は直列配置としているため、冗長系レゾルバとしては、全体形状が大きくなり、小型化が必要とされる傾向に対して逆の傾向となるものであった。
また、図2の従来構成の場合、励磁側が1相のみの励磁巻線50であるため、励磁巻線50に断線が発生すると、レゾルバ自体が機能不全となっていた。
本発明は、以上のような課題を解決するためになされたもので、特に、2相励磁/2相出力のレゾルバとすることにより、励磁側及び出力側の各巻線の何れか1つのみが断線した場合でも冗長系を保つことができるようにした位相変調方式の冗長系2相出力型レゾルバ及びその信号出力方法を提供することを目的とする。
本発明による位相変調方式の冗長系2相出力型レゾルバは、VR型ロータが内設された輪状ステータの励磁巻線に対して、励磁信号が印加され、前記輪状ステータに設けられた第1、第2出力巻線から2相の出力信号を出力するようにした2相出力型レゾルバにおいて、前記励磁巻線は、互いに位相が異なる第1、第2励磁巻線からなると共に前記励磁信号は2相よりなり、前記第1、第2励磁巻線及び前記第1、第2出力巻線のうちの何れか1つのみが断線した場合でも少なくとも1相の出力信号を得ることができるようにした構成であり、また、前記第1、第2出力巻線の何れか一方が断線した場合、他方の第1出力巻線又は第2出力巻線から1相の出力信号を得ることができるようにした構成であり、また、前記第1、第2励磁巻線の何れか一方が断線した場合、前記第1、第2出力巻線から2相の出力信号を得ることができるようにした構成であり、また、本発明による位相変調方式の冗長系2相出力型レゾルバの信号出力方法は、VR型ロータが内設された輪状ステータの励磁巻線に対して、励磁信号が印加され、前記輪状ステータに設けられた第1、第2出力巻線から2相の出力信号を出力するようにした2相出力型レゾルバの信号出力方法において、前記励磁巻線は、互いに位相が異なる第1、第2励磁巻線からなると共に前記励磁信号は2相よりなり、前記第1、第2励磁巻線及び前記第1、第2出力巻線のうちの何れか1つのみが断線した場合でも少なくとも1相の出力信号を得る方法であり、また、前記第1、第2出力巻線の何れか一方が断線した場合、他方の第1出力巻線又は第2出力巻線から1相の出力信号を得る方法であり、また、前記第1、第2励磁巻線の何れか一方が断線した場合、前記第1、第2出力巻線から2相の出力信号を得る方法である。
本発明による位相変調方式の冗長系2相出力型レゾルバ及びその信号出力方法は、以上のように構成されているため、次のような効果を得ることができる。
すなわち、VR型ロータが内設された輪状ステータの励磁巻線に対して、励磁信号が印加され、前記輪状ステータに設けられた第1、第2出力巻線から2相の出力信号を出力するようにした2相出力型レゾルバ及びその信号出力方法において、前記励磁巻線は、互いに位相が異なる第1、第2励磁巻線からなると共に前記励磁信号は2相よりなり、前記第1、第2励磁巻線及び前記第1、第2出力巻線のうちの何れか1つのみが断線した場合でも少なくとも1相の出力信号を得ることができるようにした構成と方法であるため、励磁系、出力系の何れにおいて断線が発生した場合でもレゾルバ出力を得ることができ、レゾルバの信頼性を大きく向上させることができる。
また、前記第1、第2出力巻線の何れか一方が断線した場合、他方の第1出力巻線又は第2出力巻線から1相の出力信号を得ることができることにより、信頼性の向上が得られる。
また、前記第1、第2励磁巻線の何れか一方が断線した場合、前記第1、第2出力巻線から2相の出力信号を得ることができることにより、従来と同様のレゾルバ出力を得ることができ、冗長系を達成することができる。
すなわち、VR型ロータが内設された輪状ステータの励磁巻線に対して、励磁信号が印加され、前記輪状ステータに設けられた第1、第2出力巻線から2相の出力信号を出力するようにした2相出力型レゾルバ及びその信号出力方法において、前記励磁巻線は、互いに位相が異なる第1、第2励磁巻線からなると共に前記励磁信号は2相よりなり、前記第1、第2励磁巻線及び前記第1、第2出力巻線のうちの何れか1つのみが断線した場合でも少なくとも1相の出力信号を得ることができるようにした構成と方法であるため、励磁系、出力系の何れにおいて断線が発生した場合でもレゾルバ出力を得ることができ、レゾルバの信頼性を大きく向上させることができる。
また、前記第1、第2出力巻線の何れか一方が断線した場合、他方の第1出力巻線又は第2出力巻線から1相の出力信号を得ることができることにより、信頼性の向上が得られる。
また、前記第1、第2励磁巻線の何れか一方が断線した場合、前記第1、第2出力巻線から2相の出力信号を得ることができることにより、従来と同様のレゾルバ出力を得ることができ、冗長系を達成することができる。
本発明による位相変調方式の冗長系2相出力型レゾルバ及びその信号出力方法は、2相励磁/2相出力のレゾルバとすることにより、冗長系を保つことができるようにすることである。
以下、図面と共に本発明による位相変調方式の冗長系2相出力型レゾルバ及びその信号出力方法の好適な実施の形態について説明する。
尚、従来例と同一又は同等部分には、同一符号を付して説明する。
図1において、符号20で示されるものは、輪状ステータ21の内側で回転自在に内設されて軸支されたVR型ロータであり、前記輪状ステータ21の図示しない各磁極には、励磁信号100を印加するための2相の励磁巻線50及び出力信号101を得るための2相の出力巻線60が設けられている。
尚、従来例と同一又は同等部分には、同一符号を付して説明する。
図1において、符号20で示されるものは、輪状ステータ21の内側で回転自在に内設されて軸支されたVR型ロータであり、前記輪状ステータ21の図示しない各磁極には、励磁信号100を印加するための2相の励磁巻線50及び出力信号101を得るための2相の出力巻線60が設けられている。
前記励磁巻線50は、互いに90度位相が異なる2相配置の第1、第2励磁巻線40,41によって構成され、前記第1励磁巻線40の両端の入力端には、第1励磁電圧ES1−S3が入力されている。
前記第2の励磁巻線41の両端の入力端には、第2励磁電圧ES2−ES4が入力されている。
前記第2の励磁巻線41の両端の入力端には、第2励磁電圧ES2−ES4が入力されている。
前記出力巻線60は、互いに90度位相が異なる2相配置の第1、第2出力巻線43,44によって構成され、前記第1出力巻線43の両端の出力端からは第1出力電圧ER1−R3が出力されるように構成されている。
前記第2出力巻線44の両端の出力端からは第2出力電圧ER2−R4が出力されるように構成されている。
前記第2出力巻線44の両端の出力端からは第2出力電圧ER2−R4が出力されるように構成されている。
前述の図1の本発明による位相変調方式の冗長系2相出力型レゾルバにおいて、2相出力を得る状態を、次の出力電圧方程式によって説明する。
すなわち、図1の構成における2相入力/2相出力の出力電圧方程式は、下記に示す通りである。
出力電圧方程式
第1励磁電圧 ES1-S3=Esin ωt
第2励磁電圧 ES2-S4=Ecos ωt
第1出力電圧 ER1-R3=kES1-S3 cos Nθ-kES2-S4 sin Nθ
=kE sin ωt・cos Nθ-kE cos ωt・sin Nθ
=kE sin(ωt- Nθ)
第2出力電圧 ER2-R4=kES1-S3 cos Nθ+kES2-S4 sin Nθ
=kE sin ωt・cos Nθ+kE cos ωt・sin Nθ
=kE cos(ωt- Nθ)
従って、2相の励磁信号である前記第1、第2励磁電圧を前記励磁巻線50に入力することにより、前記出力巻線60から2相出力信号である前記第1、第2出力電圧を前述の出力電圧方程式によって得ることができる。
すなわち、図1の構成における2相入力/2相出力の出力電圧方程式は、下記に示す通りである。
出力電圧方程式
第1励磁電圧 ES1-S3=Esin ωt
第2励磁電圧 ES2-S4=Ecos ωt
第1出力電圧 ER1-R3=kES1-S3 cos Nθ-kES2-S4 sin Nθ
=kE sin ωt・cos Nθ-kE cos ωt・sin Nθ
=kE sin(ωt- Nθ)
第2出力電圧 ER2-R4=kES1-S3 cos Nθ+kES2-S4 sin Nθ
=kE sin ωt・cos Nθ+kE cos ωt・sin Nθ
=kE cos(ωt- Nθ)
従って、2相の励磁信号である前記第1、第2励磁電圧を前記励磁巻線50に入力することにより、前記出力巻線60から2相出力信号である前記第1、第2出力電圧を前述の出力電圧方程式によって得ることができる。
また、前述の図1の回路図及び出力電圧方程式において、第1、第2出力電圧ER1−R3,ER2−R4は各々において、角度信号を出力することができるため、第1、第2出力電圧ER1−R3,ER2−R4の何れか一方が断線となった場合、他方の第1、第2出力電圧ER1−R3,ER2−R4から角度検出を行うことが可能である。
また、前述の第1、第2励磁電圧ES1−S3,ES2−S4の何れか一方が断線によって励磁電圧0(ゼロ)となった場合には、第1、第2出力電圧ER1−R3,ER2−R4の何れかの項が0(ゼロ)となるため、従来の1相入力/2相出力の振幅変調方式と同じとなり、角度検出が可能となる。
従って、図1の回路構成において、励磁巻線50及び出力巻線60の何れか1相のみの巻線40,41,43,44が断線した場合でも、角度検出が可能であるため、図1の回路構成は、冗長系を有していると云うことができる。
また、前述の第1、第2励磁電圧ES1−S3,ES2−S4の何れか一方が断線によって励磁電圧0(ゼロ)となった場合には、第1、第2出力電圧ER1−R3,ER2−R4の何れかの項が0(ゼロ)となるため、従来の1相入力/2相出力の振幅変調方式と同じとなり、角度検出が可能となる。
従って、図1の回路構成において、励磁巻線50及び出力巻線60の何れか1相のみの巻線40,41,43,44が断線した場合でも、角度検出が可能であるため、図1の回路構成は、冗長系を有していると云うことができる。
本発明による位相変調方式の冗長系2相出力型レゾルバ及びその信号出力方法の要旨とするところは、以下の通りである。
すなわち、VR型ロータ20が内設された輪状ステータ21の励磁巻線50に対して、励磁信号100が印加され、前記輪状ステータ21に設けられた第1、第2出力巻線43,44から2相の出力信号101を出力するようにした2相出力型レゾルバにおいて、前記励磁巻線50は、互いに位相が異なる第1、第2励磁巻線40,41からなると共に前記励磁信号100は2相よりなり、前記第1、第2励磁巻線40,41及び前記第1、第2出力巻線43,44のうちの何れか1つのみが断線した場合でも少なくとも1相の出力信号101を得ることができるようにした構成と方法であり、また、前記第1、第2出力巻線43,44の何れか一方が断線した場合、他方の第1出力巻線43又は第2出力巻線44から1相の出力信号101を得ることができるようにした構成と方法であり、また、前記第1、第2励磁巻線40,41の何れか一方が断線した場合、前記第1、第2出力巻線43,44から2相の出力信号101を得ることができるようにした構成と方法である。
すなわち、VR型ロータ20が内設された輪状ステータ21の励磁巻線50に対して、励磁信号100が印加され、前記輪状ステータ21に設けられた第1、第2出力巻線43,44から2相の出力信号101を出力するようにした2相出力型レゾルバにおいて、前記励磁巻線50は、互いに位相が異なる第1、第2励磁巻線40,41からなると共に前記励磁信号100は2相よりなり、前記第1、第2励磁巻線40,41及び前記第1、第2出力巻線43,44のうちの何れか1つのみが断線した場合でも少なくとも1相の出力信号101を得ることができるようにした構成と方法であり、また、前記第1、第2出力巻線43,44の何れか一方が断線した場合、他方の第1出力巻線43又は第2出力巻線44から1相の出力信号101を得ることができるようにした構成と方法であり、また、前記第1、第2励磁巻線40,41の何れか一方が断線した場合、前記第1、第2出力巻線43,44から2相の出力信号101を得ることができるようにした構成と方法である。
本発明による位相変調方式の冗長系2相出力型レゾルバ及びその信号出力方法は、各励磁巻線及び各出力巻線の何れか1つのみの巻線に断線が発生した場合でも、少なくとも1相の出力信号を得ることができるため、信頼性の高い冗長系を得ることかできる。
20 VR型ロータ
21 輪状ステータ
40 第1励磁巻線
41 第2励磁巻線
43 第1出力巻線
44 第2出力巻線
50 励磁巻線
60 出力巻線
100 励磁信号
101 出力信号
ES1−S3 第1励磁巻線
ES2−S4 第2励磁巻線
ER1−R3 第1出力電圧
ER2−R4 第2出力電圧
21 輪状ステータ
40 第1励磁巻線
41 第2励磁巻線
43 第1出力巻線
44 第2出力巻線
50 励磁巻線
60 出力巻線
100 励磁信号
101 出力信号
ES1−S3 第1励磁巻線
ES2−S4 第2励磁巻線
ER1−R3 第1出力電圧
ER2−R4 第2出力電圧
Claims (6)
- VR型ロータ(20)が内設された輪状ステータ(21)の励磁巻線(50)に対して、励磁信号(100)が印加され、前記輪状ステータ(21)に設けられた第1、第2出力巻線(43,44)から2相の出力信号(101)を出力するようにした2相出力型レゾルバにおいて、
前記励磁巻線(50)は、互いに位相が異なる第1、第2励磁巻線(40,41)からなると共に前記励磁信号(100)は2相よりなり、
前記第1、第2励磁巻線(40,41)及び前記第1、第2出力巻線(43,44)のうちの何れか1つのみが断線した場合でも少なくとも1相の出力信号を得ることができる構成としたことを特徴とする位相変調方式の冗長系2相出力型レゾルバ。 - 前記第1、第2出力巻線(43,44)の何れか一方が断線した場合、他方の第1出力巻線(43)又は第2出力巻線(44)から1相の出力信号(101)を得ることができるように構成したことを特徴とする請求項1記載の位相変調方式の冗長系2相出力型レゾルバ。
- 前記第1、第2励磁巻線(40,41)の何れか一方が断線した場合、前記第1、第2出力巻線(43,44)から2相の出力信号を得ることができるように構成したことを特徴とする請求項1記載の位相変調方式の冗長系2相出力型レゾルバ。
- VR型ロータ(20)が内設された輪状ステータ(21)の励磁巻線(50)に対して、励磁信号(100)が印加され、前記輪状ステータ(21)に設けられた第1、第2出力巻線(43,44)から2相の出力信号(101)を出力するようにした2相出力型レゾルバの信号出力方法において、
前記励磁巻線(50)は、互いに位相が異なる第1、第2励磁巻線(40,41)からなると共に前記励磁信号(100)は2相よりなり、
前記第1、第2励磁巻線(40,41)及び前記第1、第2出力巻線(43,44)のうちの何れか1つのみが断線した場合でも少なくとも1相の出力信号を得ることを特徴とする位相変調方式の冗長系2相出力型レゾルバの信号出力方法。 - 前記第1、第2出力巻線(43,44)の何れか一方が断線した場合、他方の第1出力巻線(43)又は第2出力巻線(44)から1相の出力信号(101)を得ることを特徴とする請求項4記載の位相変調方式の冗長系2相出力型レゾルバの信号出力方法。
- 前記第1、第2励磁巻線(40,41)の何れか一方が断線した場合、前記第1、第2出力巻線(43,44)から2相の出力信号(101)を得ることを特徴とする請求項4記載の位相変調方式の冗長系2相出力型レゾルバの信号出力方法。
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Cited By (2)
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