JP2518556Y2 - 位相型位置検出器 - Google Patents

位相型位置検出器

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JP2518556Y2
JP2518556Y2 JP1986170264U JP17026486U JP2518556Y2 JP 2518556 Y2 JP2518556 Y2 JP 2518556Y2 JP 1986170264 U JP1986170264 U JP 1986170264U JP 17026486 U JP17026486 U JP 17026486U JP 2518556 Y2 JP2518556 Y2 JP 2518556Y2
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JP1986170264U
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渉 市川
秀一 田中
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株式会社 エスジー
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  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)

Description

【考案の詳細な説明】 【考案の属する技術分野】
この考案は、互いに位相の異なる複数の1次交流信号
によって複数相の1次巻線を励磁し、検出対象位置に応
じて電気的位相角をシフトした出力交流信号を生じる位
相型位置検出器に関し、特に1次巻線の励磁法を改良し
たものに関する。
【従来の技術】
位相型位置検出器の従来例としては、特開昭57-70406
号公報に示されたものがある。このような位相型位置検
出器において、複数相の1次巻線は、互いに位相の異な
る複数の1次交流信号によって夫々励磁されるのである
が、従来、この励磁用1次交流信号は基本波成分のみか
らなるものであった。
【考案が解決しようとする課題】
励磁用1次交流信号が基本波成分のみからなると、理
論上、位置検出器の出力信号における位相シフト量は検
出対象位置に対してリニアな関係で与えられる。ところ
で、位相型位置検出器の機械的特性により、検出対象位
置と出力交流信号における電気的位相シフト量との関係
がリニア特性になる場合とノンリニア特性になる場合と
がある。上述のように励磁用1次交流信号が基本波成分
のみからなる場合は、位置検出器の機械的特性に依存し
て、検出対象位置と出力信号における電気的位相シフト
量との関係がリニア特性又はノンリニア特性になる。そ
のため、リニアな機械的特性を持つ位置検出器を用いて
ノンリニアな特性の出力信号を得たい場合は、あるいは
その逆に、ノンリニアな機械的特性を持つ位置検出器を
用いてリニアな特性の出力信号を得たい場合は、従来は
そのようなことは容易にはできなかった。 例えば、人体断層X線画像を得るためのX線スキャナ
においては機械系が往復運動系となるので、一定回転の
モータの運動を往復運動に変換しただけではその動きは
どうしてもノンリニア(非線形)特性を示す。そのよう
な場合に、モータの時々刻々の回転位置を検出してその
位置に応じてモータ速度を非線形制御することにより、
往復運動機械系の線形範囲(定速移動範囲)を広げるこ
とができる。そうすれば、X線スキャナの撮影範囲は通
常、往復運動機械系の線形範囲(定速移動範囲)で行う
ので、撮影範囲を広げることができる、という利点をも
たらす。そのような場合に、回転位置に応じてモータ速
度を非線形制御するための手法として、回転位置検出デ
ータそのものを所望の非線形特性で得るようにすれば、
そのような非線形特性の位置検出データを使用してサー
ボ制御を行うサーボ制御系においては、見かけ上、線形
的な定速制御を行うことにより、結果として、回転位置
に応じたモータ速度の非線形制御、というきわめて複雑
な制御を達成することができるので、モータ速度の非線
形制御を極めて簡便に行うことができるという優れた利
点をもたらす。そのような場合において、ノンリニア
(非線形)特性の位置検出データを得る技術が有効であ
る。 この考案は上述の点に鑑みてなされたもので、検出対
象位置と出力交流信号における電気的位相シフト量との
関係をリニア特性に又はノンリニア特性に簡単に設定で
きるようにするために、励磁用1次交流信号による1次
巻線の励磁方法を改良することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
この考案に係る位相型位置検出器は、3相の1次巻線
とそれに対応する2次巻線とを含む巻線手段と、検出対
象位置に応じて前記巻線手段に対して相対的に変位し、
前記巻線手段の各相毎の1次及び2次巻線間の磁気結合
をこの相対的変位に対応して変化させる可変磁気結合手
段と、前記3相の1次巻線を夫々励磁するために、互い
に120度づつ電気的位相角がずれた3相の1次交流信号
を発生する励磁交流信号発生手段と、前記各2次巻線の
誘導出力信号を合成してその合成信号として前記検出対
象位置に対応してその電気的位相角をシフトした出力交
流信号を生じさせる出力手段と、前記励磁交流信号発生
手段から発生する前記各1次交流信号に所定倍の高調波
成分を含有させ、これにより、高調波成分を含有する1
次交流信号によって前記1次巻線を励磁することによ
り、前記検出対象位置に対する前記出力交流信号の電気
的位相シフト量を非線形的に変調して、検出対象位置と
出力位相シフト量の関係を所望の線形又は非線形特性に
選択的に設定し、かつ、前記各1次交流信号に含有させ
る前記高調波成分の次数、振幅及び初期位置をパラメー
タとして可変設定することにより前記選択的に設定され
る前記所望の特性を制御する制御手段とを備えたことを
特徴とするものである。
【作用】
励磁用の1次交流信号に所定倍の高調波成分を含有し
ていることにより、検出対象位置と出力信号における電
気的位相シフト量との関係が非線形つまりノンリニアと
なる。これにより、例えば位相型位置検出器の機械的特
性に依存する検出対象位置と出力信号における電気的位
相シフト量との関係がリニアな場合は、1次交流信号に
含有させる高調波成分の次数及び振幅や初期位相等のパ
ラメータを適宜に設定することにより、所望のノンリニ
ア特性からなる検出対象位置対出力位相シフト量の関係
を得ることができる。また、逆に、位相型位置検出器の
機械的特性に依存する検出対象位置対出力位相シフト量
の関係がノンリニアな場合は、1次交流信号に含有させ
る高調波成分の上述のパラメータを適宜に設定すること
により、最終的に得られる検出対象位置対出力位相シフ
ト量の関係をリニア特性に修正することができる。
【実施例】
以下、添付図面を参照してこの考案の実施例を詳細に
説明しよう。 第1図における位相型位置検出器10は、非接触式可変
磁気抵抗型の回転位置検出器であり、6極型のステータ
1と8歯のロータ2を具え、各1次巻線は互いに120度
づつ位相のずれた3種の1次交流信号によって3相励磁
されるようになっている。ロータ2の各歯の少なくとも
凸起部分は磁性体からなり、ステータ極部とロータ歯の
対応が回転位置に応じて変化し、この対応関係に応じた
磁気抵抗がステータ各極毎の磁気回路に生じる。ロータ
2の各歯は磁性体に代えて良導電体を使用し、渦電流損
に応じた磁気抵抗変化が得られるようにしてもよい。 60度の間隔で配されたステータ極A1,B1,C1における
各極とロータ歯との対応関係はその磁気抵抗変化が120
度づつ順次ずれるようになっており(この場合、磁気抵
抗変化の1サイクルすなわち360度はロータ歯1ピッチ
分の回転変位に対応している)、更に60度の間隔で配さ
れたステータ極A2,B2,C2における各極とロータ歯との
対応関係もその磁気抵抗変化が120度づつ順次ずれるよ
うになっている。従って、A1とA2は同相、B1とB2
同相、C1とC2も同相である。ステータ極A1には1次
コイルLa1と2次コイルLa2が設けられており、他のステ
ータ極B1〜C2にも同様に1次コイルと2次コイルが設
けられている。 ここにおいて、A1及びA2の1次コイルをsinωtで
励磁し、B1及びB2の1次コイルをsin(ωt−120°)
で励磁し、C1及びC2の1次コイルをsin(ωt−240
°)で励磁した場合、位置検出器10の機械的特性に依存
する検出対象位置対出力位置シフト量の関係がリニアで
あれば、各極の2次コイル出力の合成出力信号Yとして Y=Ksin(ωt−Nθ) …(1) が得られることが知られている。ここでKは定数、Nは
ロータ2の歯数、θは回転角度、である。出力信号Yに
おける位相ずれNθを測定することにより1/N回転内に
おける回転位置を検出することができるのである。この
場合、検出対象たる回転角度θと出力位相シフト量Nθ
との関係は第2図(a)に示すようにリニアである。 この実施例では、発振部11から発生した各相に対応す
る1次交流信号Esinωt,Esin(ωt−120°)、Esin
(ωt−240°)を直ちに各1次コイルに入力せずに、
加算部12,13,14で所定倍(n倍)の高調波成分En sin
〔n(ωt−α)〕,En sin〔n(ωt−120°−
α)〕,En sin〔n(ωt−240°−α)〕を夫々に加算
することによりこれらの1次交流信号に高調波成分を含
有させ、この高調波成分を含有する1次交流信号Esinω
t+En sin〔n(ωt−α)〕,Esin(ωt−120°)+
En sin〔n(ωt−120°−α)〕,Esin(ωt−240
°)+En sin〔n(ωt−240°−α)〕を夫々に対応
する1次コイルに入力し、このように高調波成分を含有
する1次交流信号によって各1次コイルを励磁するよう
にしている。Eは基本周波数成分の振幅、Enはn倍高調
波成分の振幅であり、EnはEに比べて小さい。αは適宜
の初期位相である。なお、位相差検出回路15は出力信号
Yを入力し、この信号Yにおける基準信号sinωtの位
相に対する位相ずれ量を検出し、検出したデータを回転
位置検出データDθとして出力するものである。 このようなn倍の高調波成分を含有する1次交流信号
による励磁によって次式のように、出力信号Yの電気的
位相ずれ成分Nθにn′倍の位相ずれ成分Psin〔n′
(Nθ−γ)〕が重畳されるようになる。 Y=Ksin{ωt−Nθ−Psin〔n′(Nθ−γ)〕}…
(2) ここで、位相誤差の振幅Pは小さな位相角(例えば1
°や2°のような値)に対応しており、γは適宜の初期
位相である。この場合、検出対象たる回転角度θに出力
位相シフト量Nθ−Psin〔n′(Nθ−γ)〕との関係
は第2図(b)のようにノンリニア(Nθ=0〜360°
の範囲の位相シフト量に対してn′サイクルの位相誤差
成分を含有するノンリニア特性)となる。 1次交流信号に含有させる高調波の次数nと振幅比En
/Eに対する位相誤差振幅P及び位相誤差成分のサイクル
数n′の実験値を次表に示す。 このことから、1次交流信号に2倍又は4倍の高調波
成分を含有させることにより3Hz(Nθ=0〜360°の位
相ずれに対して3サイクル)の位相誤差が約1.2°の振
幅で生じることがわかった。なお、PはEn/Eによってあ
る程度制御可能である。 同様の実験結果を2相型の位相型位置検出器(1次交
流信号としてsinωtとcosωtを用いるもの)に関して
示すと次表のようである。 3相型に比べて2相型では位相誤差成分の現われ方が
少ないことがわかる。 例えば、位置検出器10の機械的特性に依存する検出対
象位置対出力位相シフト量の関係が第2図(a)のよう
にリニアな場合において、この考案に従ってn=2倍の
高調波成分を1次交流信号に含有させるようにすれば、
出力信号Yが前記(2)式のようになり、第1表から判
かるようにn′=3Hzの位相誤差成分を含む出力信号Y
を得ることができ、第2図(b)のように検出対象位置
対出力位相シフト量の関係をノンリニアにすることがで
きる。検出対象位置に対してノンリニアな関係の位置検
出信号を得て、これをモータその他の機械の位置制御や
速度・加速度制御に利用しようとする場合に、上述のよ
うな応用を行えばよい。 反対に、位置検出器10の機械的特性に依存する検出対
象位置対出力位相シフト量の関係が第2図(b)のよう
にノンリニアであって、これがNθ=0〜360°の範囲
に関して仮りに3Hzの位相誤差を有している場合は、こ
の考案に従ってn=2倍の高調波成分を1次交流信号に
含有させるようにし、かつこれに起因するn′=3Hzの
位相誤差成分が上記検出器10それ自体の3Hzの位相誤差
成分とは逆相に現われるように各パラメータの条件を設
定すれば、機械的特性による位相誤差成分と電気的に設
定した位相誤差成分とが相殺されて、最終的に得られる
出力信号Yにおける位相シフト量は検出対象位置に対し
て第2図(a)のようにリニアな特性を示すものとな
る。機械的特性に起因するノンリニアな位置誤差成分を
除去しようとする場合に、上述のような応用を行えばよ
い。 なお、この考案は回転位置検出器に限らず直線位置検
出器にも適用できる。
【考案の効果】
以上の通り、この考案によれば、1次交流信号に所定
倍の高調波成分を含有させる、という極めて簡単な処理
により、出力交流信号における検出対象位置に応じた電
気的位相シフト量に位相シフト量1サイクルにつき所定
倍のサイクル数の位相誤差成分を含ませることができ、
検出対象位置と出力交流信号における電気的位相シフト
量との関係を検出器の機械的特性に応じてリニア特性に
設定したりノンリニア特性に設定したりすることを極め
て簡単に行うことができるようになる、という優れた効
果を奏する。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの考案の一実施例を示すブロック図、 第2図(a),(b)は検出対象位置と出力交流信号に
おける電気的位相シフト量との関係の一例を夫々示す
図、である。 1……ステータ、2……ロータ、La1……1次コイル、L
a2……2次コイル、10……位相型位置検出器、11……発
振部、12,13,14……加算部、15……位相差検出回路。

Claims (1)

    (57)【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】3相の1次巻線とそれに対応する2次巻線
    とを含む巻線手段と、 検出対象位置に応じて前記巻線手段に対して相対的に変
    位し、前記巻線手段の各相毎の1次及び2次巻線間の磁
    気結合をこの相対的変位に対応して変化させる可変磁気
    結合手段と、 前記3相の1次巻線を夫々励磁するために、互いに120
    度づつ電気的位相角がずれた3相の1次交流信号を発生
    する励磁交流信号発生手段と、 前記各2次巻線の誘導出力信号を合成してその合成信号
    として前記検出対象位置に対応してその電気的位相角を
    シフトした出力交流信号を生じさせる出力手段と、 前記励磁交流信号発生手段から発生する前記各1次交流
    信号に所定倍の高調波成分を含有させ、これにより、高
    調波成分を含有する1次交流信号によって前記1次巻線
    を励磁することにより、前記検出対象位置に対する前記
    出力交流信号の電気的位相シフト量を非線形的に変調し
    て、検出対象位置と出力位相シフト量の関係を所望の線
    形又は非線形特性に選択的に設定し、かつ、前記各1次
    交流信号に含有させる前記高調波成分の次数、振幅及び
    初期位相をパラメータとして可変設定することにより前
    記選択的に設定される前記所望の特性を制御する制御手
    段と を備えたことを特徴とする位相型位置検出器。
JP1986170264U 1986-11-07 1986-11-07 位相型位置検出器 Expired - Lifetime JP2518556Y2 (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS5917781A (ja) * 1982-07-21 1984-01-30 Toshiba Corp Rfモジユレ−タ回路
JPH0753021B2 (ja) * 1983-02-08 1995-06-05 株式会社安川電機 誘導子形レゾルバの位相誤差補償励磁方法

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