JP2018205112A - レゾルバを用いた回転角度検出方法及び装置並びにモータ - Google Patents

Abstract

【課題】レゾルバロータの残留磁化に起因した検出誤差の発生を抑制して回転角度の検出精度を向上させる。【解決手段】シャフトの所定回転数におけるレゾルバ信号に含まれる磁化影響成分の基本波成分に対する位相差、及び磁化影響成分の基本波成分に対する最大振幅比を取得し（Ｓ１０）、シャフトの任意の回転状態において、当該回転時の回転数における磁化影響成分を、予め取得した位相差及び最大振幅比に基づいて導出し（Ｓ３０）、シャフトの任意の回転状態におけるレゾルバ信号から、磁化影響成分を減算補正して基本波成分を取り出し（Ｓ４０）、この基本波成分から回転角度を算出する（Ｓ５０）。【選択図】図６

Description

本発明は、レゾルバを用いてモータの回転角度を検出する回転角度検出方法及び回転角度検出装置並びにこの装置を備えたモータに関する。

従来、モータ（特にブラシレスモータ）には、その回転数や回転角度（回転位置）を検出するための検出器（センサ）が付設される。検出器としてはレゾルバがあり、このレゾルバは角度分解能及び堅牢性が高いことから、例えば車両駆動用のモータやパワーステアリング用のモータ等に使用されている。レゾルバの構成としては、例えば、モータの回転軸と一体回転するレゾルバロータと、複数の突極を持つレゾルバステータとを備えるとともに、複数の突極のそれぞれに励磁コイルと二つの出力コイルとを巻回したものが知られている。

このようなレゾルバによって得られる検出情報には誤差が含まれるため、この検出誤差を補正する技術が種々開発されている。例えば、特許文献１には、レゾルバロータの静止時に生じる実位置からの誤差としての静的誤差を補正するのに加えて、レゾルバロータの高回転時に顕著になる動的誤差を補正する技術が開示されている。また、特許文献２には、スイッチングノイズに起因する検出誤差を補正する技術が開示されている。

特開２００５−３７３０５号公報 特開２０１０−２７５９６６号公報

ところで、レゾルバによる検出誤差には、レゾルバロータの磁化に起因するものもあるが、特許文献１，２ではこの点は考慮されていない。つまり、レゾルバロータは、例えば鉄等の強磁性体で形成されるため、レゾルバロータには僅かながら残留磁化が存在する。この残留磁化によって、レゾルバステータの突極に巻回されたコイルに誘導起電圧が発生して、レゾルバによる検出誤差の発生原因になっている。

本発明はこのような課題に着目して創案されたものであり、レゾルバロータの磁化影響による残留磁化に起因した検出誤差の発生を抑制して回転角度の検出精度を向上させることを目的の一つとする。なお、この目的に限らず、後述する発明を実施するための形態に示す各構成により導かれる作用効果であって、従来の技術によっては得られない作用効果を奏することも本件の他の目的である。

（１）本発明にかかる回転角度検出方法は、回転するシャフトに固定されたレゾルバロータと、前記レゾルバロータの周囲に配置されたレゾルバステータと、を具備した可変リラクタンス型（ＶＲ型）のレゾルバから出力されるレゾルバ信号（電圧値）を処理して回転角度検出信号として出力する回転角度検出方法であって、前記シャフトの所定回転数における前記レゾルバ信号に含まれ前記レゾルバロータの磁化に起因する成分である磁化影響成分の基本波成分に対する位相差である位相情報、及び前記磁化影響成分の前記基本波成分に対する最大振幅比である振幅情報を取得して記憶する残留磁化成分情報取得工程と、前記シャフトの任意の回転状態において、当該回転時の回転数における前記磁化影響成分を前記磁化影響成分情報取得工程で記憶された前記位相情報及び前記振幅情報に基づいて導出する磁化影響成分導出工程と、前記レゾルバ信号から前記磁化影響成分導出工程で導出された前記磁化影響成分を減算補正して前記基本波成分を取り出す補正工程と、を有し、前記補正工程により取り出された前記基本波成分から前記回転角度を算出する回転角度算出工程を有することを特徴とする。
（２）前記磁化影響成分情報取得工程は、前記レゾルバを使用する前の準備工程（例えば、キャリブレーション時）に実施されることが好ましい。
（３）前記磁化影響成分情報取得工程では、前記レゾルバ信号が前記基本波成分と前記磁化影響成分との和であるとして、前記シャフトが前記所定回転数で回転しているときに得られる前記レゾルバ信号に基づいて、前記磁化影響成分の前記位相情報及び前記振幅情報を演算によって取得することが好ましい。
（４）前記磁化影響成分導出工程は、前記レゾルバ信号から前記シャフトの回転角度検出時点の回転数である検出時回転数を検知する回転数検知工程と、前記振幅情報である前記所定回転数での前記最大振幅比に前記検出時回転数と前記所定回転数との比率を乗算して、前記検出時回転数での前記磁化影響成分の最大振幅比を算出する振幅算出工程と、前記振幅算出工程で算出した前記最大振幅比と前記磁化影響成分情報取得工程で記憶された前記位相情報である前記位相差とに基づいて前記磁化影響成分を算出する磁化影響成分算出工程とを有することが好ましい。
（５）前記レゾルバは、軸倍角が１であることが好ましい。

（６）本発明にかかる回転角度検出装置は、回転するシャフトに固定されたレゾルバロータと、前記レゾルバロータの周囲に配置されたレゾルバステータと、を具備した可変リラクタンス型（ＶＲ型）のレゾルバを有し、前記レゾルバから出力されるレゾルバ信号（電圧値）を処理して回転角度検出信号として出力する回転角度検出装置であって、前記シャフトの所定回転数における前記レゾルバ信号に含まれ前記レゾルバロータの磁化に起因する成分である磁化影響成分の基本波成分に対する位相差である位相情報、及び前記磁化影響成分の前記基本波成分に対する最大振幅比である振幅情報を記憶する記憶手段と、前記シャフトの任意の回転状態において、当該回転時の回転数における前記磁化影響成分を前記記憶手段に記憶された前記位相情報及び前記振幅情報に基づいて導出する磁化影響成分導出手段と、前記レゾルバ信号から前記磁化影響成分導出手段によって導出された前記磁化影響成分を減算補正して前記基本波成分を取り出す補正手段と、を有し、前記補正手段により取り出された前記基本波成分から前記回転角度検出信号を算出することを特徴とする。
（７）前記記憶手段に記憶される前記位相情報及び前記振幅情報は、前記レゾルバ信号が前記基本波成分と前記磁化影響成分との和であるとして、前記シャフトが前記所定回転数で回転しているときに得られる前記レゾルバ信号から演算されたものであることが好ましい。
（８）前記レゾルバステータは、励磁用交流電源に接続されｓｉｎ波信号を出力する出力端子が接続されたコイルが巻回され、互いに１８０度位相をずらして配置された一対の突極からなる第１の突極対と、前記励磁用交流電源に接続されｃｏｓ波信号を出力する出力端子が接続されたコイルが巻回され、互いに１８０度位相をずらし且つ前記第１の突極対と９０度位相をずらして配置された一対の突極からなる第２の突極対と、を有し、前記第１の突極対の各突極から出力される前記ｓｉｎ波信号（電圧値）を処理する第１差動増幅器と、前記第２の突極対の各突極から出力される前記ｃｏｓ波信号（電圧値）を処理する第２差動増幅器と、前記第１差動増幅器及び前記第２差動増幅器から出力される信号（電圧値）の一方を位相シフト処理したうえで加算する加算器と、を有し、前記加算器で処理された信号を前記レゾルバ信号（電圧値）として出力する信号処理装置を備え、前記磁化影響成分導出手段は、前記信号処理装置から出力された前記レゾルバ信号から前記シャフトの回転角度検出時点の回転数である検出時回転数を検知する回転数検知部と、前記記憶手段に記憶された前記所定回転数での前記最大振幅比に前記検出時回転数と前記所定回転数との比率を乗算して、前記検出時回転数での前記磁化影響成分の最大振幅比を算出する振幅算出部と、前記振幅算出部により算出された前記最大振幅比と前記記憶手段に記憶された前記位相差とから前記磁化影響成分を算出する磁化影響成分算出部と、を備えていることが好ましい。
（９）前記レゾルバは、軸倍角が１であることが好ましい。

（１０）本発明にかかるモータは、（６）〜（９）のいずれかに記載の回転角度検出装置と、前記シャフトと一体回転するモータロータと、ハウジングに固定されたモータステータと、を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、レゾルバロータの残留磁化に起因した検出誤差の発生が抑制されるため、回転角度の検出精度を向上させることができるようになる。

実施形態に係るレゾルバの主要部を軸方向から見た模式的な平面図であり、シャフトのみを断面で示す。 実施形態に係る回転角度検出装置が内蔵されるモータを示す模式的な断面図である。 図１に示すレゾルバの電気系統の構成を示す回路図である。 実施形態に係る回転角度検出装置の構成を示すブロックである。 基本波成分に磁化影響成分の誤差が含まれたレゾルバ信号とその基本波成分及び磁化影響成分を例示する図である。 実施形態に係る回転角度検出方法を示すフローチャートである。

以下図面を参照して、実施形態にかかる回転角度検出方法及び装置並びにモータについて説明する。以下に示す実施形態はあくまでも例示に過ぎず、以下の実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。本実施形態の各構成は、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。また、必要に応じて取捨選択することができ、あるいは適宜組み合わせることができる。

［１．構成］
（レゾルバの構造）
本件に係るレゾルバは、レゾルバステータの各突極に対向するレゾルバロータの筒状外周面をシャフトの回転中心からの距離が周方向に周期的に変動するように構成し、突極とレゾルバロータの筒状外周面との距離（隙間、以下ギャップという）Ｇの変化によるレゾルバ信号の変動を利用して回転角度を検出する可変リラクタンス型（ＶＲ型）のレゾルバである。
また、本実施形態では、軸倍角が１の１Ｘレゾルバを例示する。
なお、以下の説明で記載する「回転数」は、単位時間当たりの回転数であり回転速度に相当する。

図１は、本実施形態に係るレゾルバ１を軸方向から見た模式的な平面図であり、シャフト４（回転軸）のみを断面で示す。本実施形態のレゾルバ１は、例えば図２に示すようなモータ９に組み込まれる。モータ９は、ハウジング９Ｃに固定されたモータステータ９Ａと、シャフト４と一体回転するモータロータ９Ｂと、ハウジング９Ｃに内蔵されたレゾルバ１とを備えたブラシレスモータ（例えばサーボモータ）である。レゾルバ１は、モータ９のシャフト４上に配置されて、モータ９の回転角度（回転位置）を検出する。

図１に示すように、レゾルバ１は、回転するシャフト４に固定されてシャフト４の回転中心Ｃからの距離が周方向に周期的に変動する筒状外周面１１（円筒形状を含む）を有するレゾルバロータ２と、巻回されたコイル５を有する環状のレゾルバステータ３とを備える。本実施形態のレゾルバ１は１Ｘ構造であることから、レゾルバロータ２の筒状外周面１１の形状は機械角３６０°で１周期の変動をする。すなわち、本実施形態のレゾルバロータ２は、筒状外周面１１が回転中心Ｃに対して偏心して配置される。以下、筒状外周面１１の中心軸を「偏心軸Ｃｅ」と呼ぶ。レゾルバロータ２の中央部に形成された円形の孔は、シャフト４が嵌合される取付孔２ｈであり、その中心軸は回転中心Ｃと一致する。

レゾルバステータ３の環状のステータコア３０には、径方向内側に向かって同一形状の四個の突極３１Ａ〜３１Ｄ（以下、突極３１Ａ〜３１Ｄを個々に区別しない場合は符号３１で示す）が突設されている。これらの突極３１Ａ〜３１Ｄは、周方向において等間隔に（位相が９０度ずれて）配置される。各突極３１は、径方向に延設されたアーム３１ａと、アーム３１ａの径方向内側の端部に設けられた羽根３１ｂとを有し、平面視でＴ字状をなす。突極３１Ａ〜３１Ｄの各アーム３１ａにはそれぞれ、コイル５Ａ〜５Ｄ（以下、コイル５Ａ〜５Ｄを個々に区別しない場合は符号５で示す）が巻回される。これらのコイル５は励磁電流が印加される入力コイルであり、同一巻線で同一巻き数に構成されるが、隣接する突極３１間では逆向きに巻回される。また、各羽根３１ｂは、アーム３１ａの端部から周方向に沿って両側に延設される。

各突極３１の径方向内側の端面３１ｃは、いずれも回転中心Ｃから等距離に配置され、この端面３１ｃとレゾルバロータ２の筒状外周面１１との間には、ギャップＧが設けられる。偏心軸Ｃｅは回転中心Ｃに対して偏心していることから、ギャップＧの大きさ（径方向寸法）はレゾルバロータ２の回転角度によって異なる。図１に示すレゾルバロータ２の回転角度の場合、図１中の左側のギャップＧが最小とされ、図１中の右側のギャップＧが最大とされ、上下のギャップＧが同一とされる。なお、本実施形態では、レゾルバロータ２のこの回転角度を０度（基準位置）とする。

（レゾルバの回路構成）
図３に示すように、突極３１Ａ〜３１Ｄの入力用のコイル５Ａ〜５Ｄの巻線の一端５１ａは交流電源４０の一端子４０ａに接続され、コイル５Ａ〜５Ｄの巻線の他端５１ｂはそれぞれシャント抵抗４１Ａ〜４１Ｄを介して交流電源４０の他端子４０ｂに接続されている。各コイル５Ａ〜５Ｄとそのシャント抵抗４１Ａ〜４１Ｄとの間には、それぞれ出力端子４２Ａ〜４２Ｄが設けられている。

ここでは、コイル５Ａの出力端子４２Ａからｓｉｎ波信号が出力され、コイル５Ｃの出力端子４２Ｃから出力端子４２Ａとは逆位相のｓｉｎ波信号が出力され、コイル５Ｂの出力端子４２Ｂからｃｏｓ波信号が出力され、コイル５Ｄの出力端子４２Ｄから出力端子４２Ｂとは逆位相のｃｏｓ波信号が出力される。

コイル５Ａ〜５Ｄの出力端子４２Ａ〜４２Ｄから出力されるｓｉｎ波信号，ｃｏｓ波信号は、Ｒ／Ｄ（Resolver-Digital）コンバータ部６内に入力される。Ｒ／Ｄコンバータ部６内には、第１差動増幅器としてのオペアンプ（operational amplifier）６１と、第２差動増幅器としてのオペアンプ６２と、位相シフタ６３と、加算器６４とが備えられ、加算器６４の後工程にＡ／Ｄ変換装置（不図示）により、入力されるアナログ信号をデジタル変換して各処理を行う。

互いに１８０度位相をずらして配置され、何れもｓｉｎ波信号を出力するコイル５Ａ，５Ｃを有する突極３１Ａ及び突極３１Ｃは、第１の突極対３１Ｓ１をなしており、突極３１Ａのコイル５Ａの出力端子４２Ａは、オペアンプ６１のプラス入力端子に接続され、突極３１Ｃのコイル５Ｃの出力端子４２Ｃは、オペアンプ６１のマイナス入力端子に接続される。

同様に、互いに１８０度位相をずらして配置され、何れもｃｏｓ波信号を出力するコイル５Ｂ，５Ｄを有する突極３１Ｂ及び突極３１Ｄは、第２の突極対３１Ｓ２をなしており、突極３１Ｂのコイル５Ｂの出力端子４２Ｂは、オペアンプ６２のプラス入力端子に接続され、突極３１Ｄのコイル５Ｄの出力端子４２Ｄは、オペアンプ６２のマイナス入力端子に接続される。

また、オペアンプ６２の出力端子には位相を９０度シフトさせる位相シフタ６３が接続され、オペアンプ６１の出力端子は加算器６４の第１入力端子に接続され、位相シフタ６３の出力端子は加算器６４の第２入力端子に接続される。
これによって、Ｒ／Ｄコンバータ部６において以下の処理が行われる。

（レゾルバの回路による処理）
各出力端子４２から出力されるレゾルバ信号（シャント電圧）Ｖには、レゾルバロータ２の残留磁化に起因した誤差成分が含まれている。
ここで、出力端子４２Ａから出力されるレゾルバ信号をＶ₀、出力端子４２Ｂから出力されるレゾルバ信号をＶ₉₀、出力端子４２Ｃから出力されるレゾルバ信号をＶ₁₈₀、出力端子４２Ｄから出力されるレゾルバ信号をＶ₂₇₀とし、レゾルバ信号Ｖ₀に含まれる誤差成分をＣ₀、レゾルバ信号Ｖ₉₀に含まれる誤差成分をＣ₉₀、レゾルバ信号Ｖ₁₈₀に含まれる誤差成分をＣ₁₈₀、レゾルバ信号Ｖ₂₇₀に含まれる誤差成分をＣ₂₇₀とすると、出力端子４２Ａ，４２Ｃ，４２Ｂ，４２Ｄからの各レゾルバ信号Ｖ₀〜Ｖ₂₇₀について次式（１）〜（４）が成立する。

なお、式（１）〜（４）において、ａはレゾルバ信号の平均値、ｂはレゾルバ信号の変動振幅、θはレゾルバロータ２の基準位置を０度とした回転角度である。回転角度θはレゾルバロータ２（モータ９）の角速度ωmの時間積分の値（角速度ωmと時間ｔの積：ωmｔ）で表せる。
また、ωeは励磁電源の周波数ｆeに応じた角速度（ωe＝２πｆe）であり、ｔは基準時点からの時間である。なお、周波数ｆeは例えば５ｋＨｚ程度とされる。
さらに、誤差成分に起因する正弦波電圧と、ギャップＧの変化に応じた真の正弦波（以下、基本波ともいう）の電圧とは、位相差αがある。

オペアンプ６１では、式（１）の各辺から式（２）の各辺を減算する処理が行われ、オペアンプ６２では、式（３）の各辺から式（４）の各辺を減算する処理が行われる。
この結果、オペアンプ６１からの出力は次式（５）の右辺に、オペアンプ６２からの出力は次式（６Ａ）の右辺に示すようになる。

位相シフタ６３では、オペアンプ６２の出力である式（６Ａ）のｃｏｓ相を交流励磁電流の角度０．５π（９０度）分だけ遅延シフトするので、式（６Ａ）の「sinωeｔ」は「−cosωeｔ」にシフトし、位相シフタ６３からの出力は次式（６）に示すようになる。
なお、レゾルバロータ２（モータ９）の回転角度θを変化させる角速度ωm（∝モータの回転周波数ｆm）は、励磁電源の角速度ωe（励磁電源の周波数ｆe）に比べて十分に低い(すなわち、ωm≪ωe或いはｆm≪ｆe)ので、位相シフタ６３によるsinθ，cosθの変化は無視する。

加算器６４では、オペアンプ６１からの出力と、位相シフタ６３からの出力とを加算するので、式（５）の各辺と式（６）の各辺とを加算する処理が行われ、加算器６４からの出力は次式（７）の右辺に示すようになる。

ここで、ωeは励磁電源の周波数ｆeに応じた角速度（ωe＝２πｆe）であり、θはレゾルバロータ２（モータ９）の周波数ｆmに応じた角速度ωm（ωm＝２πｆm）と時間ｔの積（θ＝２πｆmｔ）なので、式（７）の角速度ωe，ωmを周波数ｆe，ｆmに置き換えると、

加算器６４からの出力を周波数分析すれば、ｆe＋ｆmとｆmとにそれぞれピークを検出することができる。そして、これらのｆe＋ｆmとｆmとピーク値から、式８の右辺の第１項の〔−２ｂ・cos２πｔ（ｆe＋ｆm）〕の最大振幅｜−２ｂ｜、及び、式８の右辺の第２項の〔２√２ｃ・sin（２πｆmｔ＋π／４＋α）〕の最大振幅｜２√２ｃ｜を導出することができる。

誤差成分に起因する正弦波電圧と、ギャップＧの変化に応じた基本波電圧との位相差αは、例えばレゾルバロータ２或いはモータロータ９Ｂの基準回転角度（例えば、ギャップＧが最小と最大との中間となる何れかの回転角度、或いは最大又は最小となる回転角度）を定め、この基準回転角度を検出するタイミングと、加算器６４からの出力波形から把握できる基準回転角度に対応する信号を検出するタイミングとの時間差から位相差αを求めることができる。

上記の式（８）の右辺の第２項の２√２ｃ・sin（２πｆmｔ＋α＋π／４）がロータの磁化に起因する成分（磁化影響成分）であり、この磁化影響成分が検出角度の誤差成分となる。本装置では、レゾルバ信号からこの誤差成分（磁化影響成分）を減算補正して、ギャップＧの変動に起因した基本波の信号を取り出すために、図４のブロック図に示す処理装置（信号処理部）７が備えられている。
なお、処理装置７は、マイクロコンピュータを主体に構成されており、予め格納されたプログラムをＣＰＵで実行することによるソフトウェア処理及び電子回路によるハードウェア処理により、レゾルバ信号を処理する。

処理装置７には、機能要素として、検出角度を取得する検出角度取得部７１と、検出角度を取得した時点（角度検出時）の回転数を検知する回転数検知部７２と、予め取得されたモータ９のシャフト４の所定回転数Ｎms（或いは所定周波数ｆms）の磁化影響成分情報（位相情報，振幅情報からなる）を記憶した記憶部（メモリ）７３と、角度検出時の磁化影響成分を導出する磁化影響成分導出部７４と、検出角度を磁化影響成分で減算補正する補正部７５と、補正で得られた基本波成分から回転角度を算出する回転角度算出部７６とを備えている。

検出角度取得部７１では、Ｒ／Ｄコンバータ部６から出力されるレゾルバ信号Ｖ〔Ｖ：レゾルバ信号Ｖ₀，Ｖ₁₈₀，Ｖ₉₀ ，Ｖ₂₇₀の合成値、Ｖ＝（Ｖ₀ −Ｖ₁₈₀）＋Ｆ（Ｖ₉₀ −Ｖ₂₇₀）〕を検出角度の値として取得する。

回転数検知部７２では、検出角度取得部７１で取得された検出角度信号（単に、検出角度ともいう）Ｖからその検出時点のシャフト４の回転数を検知する。
例えば図５（ａ）は、ある回転状態における、オペアンプ６１から出力されるレゾルバ信号Ｖ₀−Ｖ₁₈₀（式５）の例を模式的に示している。図５（ａ），（ｂ）に例示するように、レゾルバ信号Ｖ₀−Ｖ₁₈₀は励磁電源の周波数ｆeの波とモータ９の回転周波数ｆmの波との合成波となる。

図５（ａ）に示すレゾルバ信号Ｖ₀−Ｖ₁₈₀は、図５（ｂ）に模式的に示す検出したい回転角度情報（ギャップＧの変化に対応した基本波の電圧情報）と、図５（ｃ）に模式的に示す誤差成分（磁化影響成分の電圧情報）とが合成されてなるものと考えられる。磁化影響成分の基本波に対する位相差は、図示するように時間差Δｔに対応する。この磁化影響成分によってレゾルバ信号Ｖは基本波に対して時間差Δｔｔに対応する位相差が発生してしまう。

図５（ｂ）に例示する誤差成分（磁化影響成分）を含んでいない本来の回転角度情報は、図５（ｂ）に示すように適正なｓｉｎ波又はｃｏｓ波となるが、実際の検出情報（検出角度信号）は誤差成分を含むため、図５（ａ）に示すようにｓｉｎ波又はｃｏｓ波が歪むと共に位相ずれした波形の信号となる。

したがって、検出情報（検出角度信号）の振幅から誤差成分（磁化影響成分）を減算補正すれば、検出したい回転角度情報としての振幅が得られる。つまり、図５（ｃ）に例示する誤差成分を求めることができれば、検出したい適正な回転角度情報が得られる。

磁化影響成分は、検出したい回転角度情報に対して一定の位相差αを有し、モータ９の回転周波数ｆm（回転速度）に応じた振幅（最大振幅）Ａを有する。また、この振幅Ａはモータ９の回転周波数ｆmに対して比例関係を有している。
前述のように、モータ９を所定回転数Ｎms（所定周波数ｆms）で定速回転させて得られる検出情報から周波数分析することで、この所定周波数ｆmsの誤差成分波電圧の振幅及びギャップＧの変化に応じた基本波電圧の振幅を求めることができ、また、前記のように、位相差αも求めることができる。なお、所定回転数Ｎmsは、モータ９の実使用回転数の最大値の８０〜１００％の値を適用することが好ましい。

記憶部７３には、このようにして求められたモータ９の所定回転数Ｎmsにおける磁化影響成分の情報、つまり、所定回転数Ｎmsでの磁化影響成分波の基本波に対する位相差（位相情報）αs、及び磁化影響成分の振幅情報が記憶されている。なお、ここでは、磁化影響成分の振幅情報を、磁化影響成分の基本波に対する最大振幅比（振幅情報）Ａsとしている。

磁化影響成分導出部７４は、記憶部７３に記憶された磁化影響成分情報（位相情報αs，振幅情報Ａs）と、回転数検知部７２で検知されたシャフト４の検出時回転数Ｎm（周波数ｆ）とから、回転位置検出時点の磁化影響成分情報（位相情報α，振幅情報Ａ）を導出する。

前述のように、磁化影響成分波のギャップＧ変動による基本波に対する位相差αはシャフト４（即ち、レゾルバロータ２）の回転状態に関わらず一定になるため、磁化影響成分情報の位相情報α_Ｓをそのまま利用することができる。一方、磁化影響成分のギャップＧ変動による波成分に対する最大振幅比Ａはシャフト４（モータ９及びレゾルバロータ２）の回転数Ｎm（又は周波数ｆ）に応じて増減する。

ここでは、最もシンプルに、最大振幅比Ａが回転数Ｎmに比例するものとして、磁化影響成分情報の振幅情報Ａs，回転数Ｎm_Ｓ及び検出時回転数Ｎmから、次式（９）により検出時回転数Ｎmにおける最大振幅比Ａを算出する（磁化影響成分の振幅算出部７４ａ）。この場合、最大振幅比Ａと回転数Ｎmとの比例関係をマップ化して用いてもよい。
Ａ＝（Ｎm／Ｎms）Ａs ・・・（９）

このように、検出時回転数Ｎmにおける位相差α及び最大振幅比Ａが求められると、式（８）に示す磁化影響成分（＝誤差成分）を演算により導出することができる（磁化影響成分算出部７４ｂ）。
ただし、最大振幅比Ａと回転数とを比例関係とすると、最大振幅比Ａの算出値に無視できない誤差が生じる場合は、最大振幅比Ａと回転数との関係をマップ化又は演算式で算出可能にして、これを用いて検出時回転数Ｎmにおける最大振幅比Ａを算出すればよい。

補正部７５では、検出角度信号Ｖを、磁化影響成分導出部７４で導出した磁化影響成分（＝誤差成分）で減算補正して基本波成分を取り出す。例えば図５にＷ１で示す検出角度信号Ｖの値から、図５にＷ３で示す磁化影響波成分を減算して除去することで、図５にＷ２で示す基本波成分を取り出すことができる。

回転角度算出部７６では、予め既知である検出角度信号Ｖと機械的な検出角度θとの関係から、補正部７５で補正された検出角度信号Ｖ´に基づいて検出角度θを算出する。

［２．作用及び効果］
本実施形態に係る回転角度検出装置は、上述のように構成されているので、例えば、図６に示すような手順（回転角度検出方法）で、シャフト４（即ち、モータ９）の回転角度を検出することができる。

つまり、はじめに、シャフト４を所定回転数Ｎmsで一定回転させながら、例えば図５の曲線Ｗ１で示すような波形データを得て、このデータに基づいて、磁化影響成分情報（所定回転数Ｎmsにおける、基本波成分に対する位相差αs、及び基本波成分に対する最大振幅比Ａs）を取得して、これを記憶する（ステップＳ１０、磁化影響成分情報取得工程）。この工程は、レゾルバ１を使用する前の準備工程（キャリブレーション時）に実施する。そして、この磁化影響成分情報を記憶部７３に記憶する。準備工程は、例えば、レゾルバの生産工程内で実施する。

次に、回転数検知部７２で、検出角度取得部７１で取得された検出角度信号Ｖからその検出時点のシャフト４の回転数（検出時回転数）を検知する（ステップＳ２０）。
そして、磁化影響成分導出部７４により、検出時回転数Ｎmにおける位相差α及び最大振幅比Ａ_ｋを求めて、磁化影響成分（誤差成分）を演算により導出する（ステップＳ３０、磁化影響成分導出工程）。この磁化影響成分導出工程では、まず、磁化影響成分情報の振幅情報Ａs，所定回転数Ｎms及び検出時回転数Ｎmから、検出時回転数Ｎmにおける最大振幅比Ａを算出し（ステップＳ３２、振幅算出工程）、振幅算出工程で算出した最大振幅比Ａと記憶された位相差αs（＝α）とに基づいて磁化影響成分を算出する（ステップＳ３４、磁化影響成分算出工程）。

そして、補正部７５で、検出角度信号（レゾルバ信号）Ｖを、磁化影響成分導出部７４で導出した磁化影響成分（誤差成分）で減算補正して基本波成分を取り出す（ステップＳ４０、補正工程）。
さらに、回転角度算出部７６は、補正部７５で補正された検出角度信号Ｖ´に基づいて検出角度θを算出する（ステップＳ５０、回転角度算出工程）。

このようにして、シャフト４の所定回転数Ｎmsにおける磁化影響成分情報を予め取得して記憶しておくだけで、回転角度検出段階では回転数に応じた補正情報（残留磁化に起因した磁化影響成分情報）を簡便に取得しながら、これを用いて検出角度信号（レゾルバ信号）Ｖを補正して誤差成分が除去された検出角度信号Ｖ´（基本波成分）を取り出すことができるので、検出角度θの検出精度を向上させることができる。

磁化影響成分情報の取得及び記憶を、装置のキャリブレーション時等の準備工程で一連の作業として行うことによって、効率よく処理することができる。
また、シャフト４を所定回転数Ｎmsで一定回転させながら、波形データ（図５の曲線Ｗ１参照）を得るだけのシンプルな処理で、磁化影響成分情報を取得することができる。

磁化影響成分の導出も、磁化影響成分情報の振幅情報Ａs，所定回転数Ｎms及び検出時回転数Ｎmから、極めてシンプルな処理で検出時回転数Ｎmにおける最大振幅比Ａ_ｋを算出できるので、補正のための処理負担も少ない。

特に、軸倍角を１としているので、レゾルバ１自体の構成も、検出装置や検出方法の構成も簡素になる。

［３．その他］
上述した方法及び装置の構成は一例であって、上述したものに限られない。
例えば、上記実施形態では、軸倍角を１としているが、軸倍角が自然数のものであれば、本発明を適用することができる。
上述では、補正を行う前にＡ／Ｄ変換を行っているが、アナログ信号のまま補正を行い、補正後にＡ／Ｄ変換を行ってもよい。

また、本装置のレゾルバ信号の補正は、レゾルバロータ２の残留磁化に起因した磁化影響成分に着目しているが、他の補正に加えて本装置のレゾルバ信号の補正を実施してもよい。
また、上記の実施形態では、オペアンプ６２の出力位相を位相シフタ６３で９０度シフトさせているが、オペアンプ６１の出力位相を位相シフタ（図示せず）で−９０度シフトさせてもよい。また、オペアンプ６１の出力位相を位相シフタ（図示せず）で−４５度シフトさせると共にオペアンプ６２の出力位相を位相シフタ６３で＋４５度シフトさせるようにしてもよい。

１ レゾルバ
２ レゾルバロータ
３ レゾルバステータ
４ シャフト
５，５Ａ〜５Ｄ 入力コイル（コイル）
７ 処理装置（信号処理部，信号処理装置）
９ モータ
９Ａ モータステータ
９Ｂ モータロータ
９Ｃ ハウジング
３０ ステータコア
３１，３１Ａ〜３１Ｄ 突極
３１Ｓ１ 第１の突極対
３１Ｓ２ 第２の突極対
６１ 第１差動増幅器としてのオペアンプ
６２ 第２差動増幅器としてのオペアンプ
６３ 位相シフタ
６４ 加算器
７１ 検出角度取得部
７２ 回転数検知部
７３ 記憶部（メモリ，記憶手段）
７４ 磁化影響成分導出部（磁化影響成分導出手段）
７４ａ 磁化影響振幅算出部（振幅算出部）
７４ｂ 磁化影響成分算出部
７５ 補正部（補正手段）
７６ 回転角度算出部（回転角度算出手段）
Ｃ 回転中心
Ｃｅ 偏心軸

Claims (10)

1. 回転するシャフトに固定されたレゾルバロータと、前記レゾルバロータの周囲に配置されたレゾルバステータと、を具備した可変リラクタンス型のレゾルバから出力されるレゾルバ信号を処理して回転角度検出信号として出力する回転角度検出方法であって、
   前記シャフトを所定回転数で一定回転させることにより前記レゾルバ信号に含まれる前記レゾルバロータの磁化に起因する成分である磁化影響成分の基本波成分に対する位相差である位相情報、及び前記磁化影響成分の前記基本波成分に対する最大振幅比である振幅情報を取得して記憶する磁化影響成分情報取得工程と、
   前記シャフトの任意の回転状態において、当該回転時の回転数における前記磁化影響成分を前記磁化影響成分情報取得工程で記憶された前記位相情報及び前記振幅情報に基づいて導出する磁化影響成分導出工程と、
   前記レゾルバ信号から前記磁化影響成分導出工程で導出された前記磁化影響成分を減算補正して前記基本波成分を取り出す補正工程と、
   前記補正工程により取り出された前記基本波成分から前記回転角度を算出する回転角度算出工程と、を有する
   ことを特徴とする回転角度検出方法。
2. 前記磁化影響成分情報取得工程は、前記レゾルバを使用する前の準備工程に実施される
   ことを特徴とする請求項１記載の回転角度検出方法。
3. 前記磁化影響成分情報取得工程では、前記レゾルバ信号が前記基本波成分と前記磁化影響成分との和であるとして、前記シャフトが前記所定回転数で回転しているときに得られる前記レゾルバ信号に基づいて、前記磁化影響成分の前記位相情報及び前記振幅情報を演算によって取得する
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の回転角度検出方法。
4. 前記磁化影響成分導出工程は、
   前記レゾルバ信号から前記シャフトの回転角度検出時点の回転数である検出時回転数を検知する回転数検知工程と、
   前記振幅情報である前記所定回転数での前記最大振幅比に前記検出時回転数と前記所定回転数との比率を乗算して、前記検出時回転数での前記磁化影響成分の最大振幅比を算出する振幅算出工程と、
   前記振幅算出工程で算出した前記最大振幅比と前記磁化影響成分情報取得工程で記憶された前記位相情報である前記位相差とに基づいて前記磁化影響成分を算出する磁化影響成分算出工程とを有する
   ことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の回転角度検出方法。
5. 前記レゾルバは、軸倍角が１である
   ことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の回転角度検出方法。
6. 回転するシャフトに固定されたレゾルバロータと、前記レゾルバロータの周囲に配置されたレゾルバステータと、を具備した可変リラクタンス型のレゾルバを有し、前記レゾルバから出力されるレゾルバ信号を処理して回転角度検出信号として出力する回転角度検出装置であって、
   前記シャフトの所定回転数における前記レゾルバ信号に含まれる前記レゾルバロータの磁化に起因する成分である磁化影響成分の基本波成分に対する位相差である位相情報、及び前記磁化影響成分の前記基本波成分に対する最大振幅比である振幅情報を記憶する記憶手段と、
   前記シャフトの任意の回転状態において、当該回転時の回転数における前記磁化影響成分を前記記憶手段に記憶された前記位相情報及び前記振幅情報に基づいて導出する磁化影響成分導出手段と、
   前記レゾルバ信号から前記磁化影響成分導出手段によって導出された前記磁化影響成分を減算補正して前記基本波成分を取り出す補正手段と、
   前記補正手段により取り出された前記基本波成分から前記回転角度検出信号を算出する回転角度算出手段と、を有している
   ことを特徴とする回転角度検出装置。
7. 前記記憶手段に記憶される前記位相情報及び前記振幅情報は、前記レゾルバ信号が前記基本波成分と前記磁化影響成分との和であるとして、前記シャフトが前記所定回転数で回転しているときに得られる前記レゾルバ信号から演算されたものである
   ことを特徴とする請求項６に記載の回転角度検出装置。
8. 前記レゾルバステータは、励磁用交流電源に接続されｓｉｎ波信号を出力する出力端子が接続されたコイルが巻回され、互いに１８０度位相をずらして配置された一対の突極からなる第１の突極対と、前記励磁用交流電源に接続されｃｏｓ波信号を出力する出力端子が接続されたコイルが巻回され、互いに１８０度位相をずらし且つ前記第１の突極対と９０度位相をずらして配置された一対の突極からなる第２の突極対と、を有し、
   前記第１の突極対の各突極から出力される前記ｓｉｎ波信号を処理する第１差動増幅器と、前記第２の突極対の各突極から出力される前記ｃｏｓ波信号を処理する第２差動増幅器と、前記第１差動増幅器及び前記第２差動増幅器から出力される信号の一方を位相シフト処理したうえで加算する加算器と、を有し、前記加算器で処理された信号を前記レゾルバ信号として出力する信号処理装置を備え、
   前記磁化影響成分導出手段は、
   前記信号処理装置から出力された前記レゾルバ信号から前記シャフトの回転角度検出時点の回転数である検出時回転数を検知する回転数検知部と、
   前記記憶手段に記憶された前記所定回転数での前記最大振幅比に前記検出時回転数と前記所定回転数との比率を乗算して、前記検出時回転数での前記磁化影響成分の最大振幅比を算出する振幅算出部と、
   前記振幅算出部により算出された前記最大振幅比と前記記憶手段に記憶された前記位相差とから前記磁化影響成分を算出する磁化影響成分算出部と、を備えている
   ことを特徴とする請求項６又は７に記載の回転角度検出装置。
9. 前記レゾルバは、軸倍角が１である
   ことを特徴とする請求項６〜８の何れか１項に記載の回転角度検出装置。
10. 請求項６〜９のいずれか１項に記載の回転角度検出装置と、
    前記シャフトと一体回転するモータロータと、
    ハウジングに固定されたモータステータと、を備えた
    ことを特徴とする、モータ。

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