JP3014955B2 - 回転角度検出装置及び回転角検出信号生成回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、モータ等の出力軸
の絶対回転角を検出する回転角度検出装置、及び、この
回転角度検出装置に用いられる回転角検出信号生成回路
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、回転角検出装置には、それぞれリ
ラクタンス型である１回転検出レゾルバ及び多極検出レ
ゾルバからなり、両レゾルバが検出する回転角の検出信
号に基づき、サーボモータ等の出力軸の１回転における
絶対回転角を検出するようにしたものがある。

【０００３】各レゾルバは、複数個の相対向する励磁突
極対が設けられるステータと、各励磁突極に巻回される
各励磁コイルのインダクタンスを回転角に応じて変化さ
せるロータとから構成されている。各レゾルバでは、複
数の励磁コイル対にて回転角検出回路が構成されてい
る。そして、この回転角検出回路には正弦波信号からな
る交流信号が印加され、この交流信号がロータの回転角
に対応する各励磁コイル対のインダクタンスの変化に基
づいて振幅変調されて回転角検出信号が生成される。こ
の回転角検出信号に基づき、ロータ即ち出力軸の絶対回
転角が求められる。

【０００４】図１０は、８個の励磁コイルＬ1 〜Ｌ8 か
らなる多極レゾルバの回転角検出回路５０を示してい
る。この回転角検出回路５０の両端に、基準信号ＶSTD
及び反転した基準信号ＶINV が印加されると、インダク
タンスの変化の位相が同相である励磁コイルＬ1 ，Ｌ5
の直列回路と、この励磁コイルＬ1 ，Ｌ5 の直列回路に
対して位相が１８０°ずれる励磁コイルＬ3 ，Ｌ7 の直
列回路との間からは、正弦波状の第１の回転角検出信号
Ｖ1 が出力される。一方、励磁コイルＬ1 ，Ｌ5の直列
回路に対してインダクタンスの変化の位相が９０°ずれ
る励磁コイルＬ2，Ｌ6 の直列回路と、励磁コイルＬ2
，Ｌ6 の直列回路に対して位相が１８０°ずれる励磁
コイルＬ4 ，Ｌ8 の直列回路との間からは、第１の回転
角検出信号Ｖ1 に対して位相が９０°ずれた正弦波状の
第２の回転角検出信号Ｖ2 が出力される。

【０００５】この両回転角検出信号Ｖ1 ，Ｖ2 は増幅回
路５１を介して公知のレゾルバ／デジタルコンバータ
（以下、ＲＤコンバータと略記する）５２に出力され、
出力軸の絶対回転角に対応した回転角データに変換され
る。

【０００６】ところで、１極レゾルバ及び多極レゾルバ
はモータに内蔵され、各レゾルバの回転角検出回路はモ
ータ駆動回路、基準信号の発振器、ＲＤコンバータ等が
一体化されたモータ制御ユニットに接続されている。従
って、モータ制御ユニットとモータとの間は、モータの
駆動電流の電線、基準信号の電線、両検出信号の電線で
連絡されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、各電線は接
近して設けられているため、各回転角検出信号Ｖ1 ，Ｖ
2 に駆動電流によるノイズが乗る。又、モータが設置さ
れる環境で発生するノイズによっても、各回転角検出信
号Ｖ1 ，Ｖ2 にノイズが乗る。

【０００８】図１１（ａ），（ｂ）は、ノイズＮが乗っ
た状態の第１の回転角検出信号Ｖ1及び第２の回転角検
出信号Ｖ2 を示している。ノイズＮは、各回転角検出信
号Ｖ1 ，Ｖ2 の同じ位置において、同じ方向に同じ大き
さで乗る。この各回転角検出信号Ｖ1 ，Ｖ2 がＲＤコン
バータ５２に入力されると、ＲＤコンバータ５２が生成
する回転角データは、実際の絶対回転角に対応する回転
角データに対して誤差を持った回転角データになる。従
って、レゾルバによる絶対回転角の検出精度が低下する
ことになる。

【０００９】本発明は、上記問題点を解決するためにな
されたものであって、その目的は、回転角検出信号にノ
イズが乗っても、高い精度で絶対回転角を検出すること
ができる回転角度検出装置、及び、この回転角度検出装
置に用いられる回転角検出信号生成回路を提供すること
にある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
め、請求項１に記載の発明は、複数の励磁突極が設けら
れ、各励磁突極には励磁コイルがそれぞれ巻回されたス
テータと、前記各励磁コイルのインダクタンスをその回
転角に応じて変化させるロータと、前記各励磁コイルに
て構成され、外部から印加される交流信号をインダクタ
ンスの変化で振幅変調した、互いに位相が異なる回転角
検出信号を生成する回転角検出信号生成部と、前記回転
角検出信号に基づき、絶対回転角データを生成する絶対
回転角データ生成手段と、前記絶対回転角データに基づ
き、前記ロータの絶対回転角を算出する絶対回転角算出
手段とを備えた回転角度検出装置において、前記回転角
検出信号生成部は、前記各励磁コイルにて構成され、前
記交流信号をそのインダクタンスの変化で振幅変調した
第１の回転角検出信号を生成する第１の励磁コイル対
と、同じく前記第１の回転角検出信号に対して位相が１
８０°ずれた第２の回転角検出信号を生成する第２の励
磁コイル対と、同じく前記第１の回転角検出信号に対し
て位相が９０°ずれた第３の回転角検出信号を生成する
第３の励磁コイル対と、同じく前記第３の回転角検出信
号に対して位相が１８０°ずれた第４の回転角検出信号
を生成する第４の励磁コイル対とからなる回転角検出部
と、前記第１の回転角検出信号と前記第２の回転角検出
信号とから、両者の差分からなる第１の差分検出信号を
生成する第１の差分信号生成部と、前記第３の回転角検
出信号と前記第４の回転角検出信号とから、両者の差分
からなる第２の差分検出信号を生成する第２の差分信号
生成部とからなる差分信号生成部とから構成されるもの
とした。

【００１１】請求項２に記載の発明は、外部から印加さ
れる交流信号をそのインダクタンスの変化で振幅変調し
た第１の回転角検出信号を生成する第１の励磁コイル対
と、同じく前記第１の回転角検出信号に対して位相が１
８０°ずれた第２の回転角検出信号を生成する第２の励
磁コイル対と、同じく前記第１の回転角検出信号に対し
て位相が９０°ずれた第３の回転角検出信号を生成する
第３の励磁コイル対と、同じく前記第３の回転角検出信
号に対して位相が１８０°ずれた第４の回転角検出信号
を生成する第４の励磁コイル対とからなる回転角検出部
と、前記第１の回転角検出信号と前記第２の回転角検出
信号とから、両者の差分からなる第１の差分検出信号を
生成する第１の差分信号生成部と、前記第３の回転角検
出信号と前記第４の回転角検出信号とから、両者の差分
からなる第２の差分検出信号を生成する第２の差分信号
生成部とからなる差分信号生成部とから構成した。

【００１２】請求項３に記載の発明は、請求項２に記載
の発明の作用に加えて、前記第１の励磁コイル対と前記
第３の励磁コイル対とを直列接続して、その両端に前記
交流信号を印加するとともに、前記第２の励磁コイル対
と前記第４の励磁コイル対とを直列接続して、その両端
に前記交流信号を印加するようにした。

【００１３】従って、請求項１に記載の発明によれば、
回転角検出信号生成部にて、外部から印加される交流信
号を、ステータに対するロータの回転角に応じた各励磁
コイルのインダクタンスの変化に基づいて振幅変調し
た、互いに位相が異なる回転角検出信号が生成される。
この回転角検出信号生成部の回転角検出部において、第
１の励磁コイル対にて生成される第１の回転角検出信号
と、同じく第２の励磁コイル対にて生成される第２の回
転角検出信号とは、位相が互いに１８０°ずれた信号に
なる。従って、差分信号生成部の第１の差分信号生成部
にて生成される第１の差分検出信号は、第１及び第２の
各回転角検出信号の同じ位置において同じ方向で同じ大
きさで乗ったノイズが除去された信号となる。又、回転
角検出部において、同じく第３の励磁コイル対にて生成
される第３の検出信号と、同じく第４の励磁コイル対に
て生成される第４の回転角検出信号とは、位相が１８０
°ずれた信号になる。従って、差分信号生成部の第２の
差分信号生成部にて生成される第２の差分検出信号は、
第３及び第４の各回転角検出信号の同じ位置において同
じ方向で同じ大きさで乗ったノイズが除去された信号と
なる。回転角データ生成手段が、この互いに位相が９０
°ずれた第１の差分検出信号及び第２の差分検出信号か
ら生成する絶対回転角データはノイズの影響が排除され
た絶対回転角データになる。従って、絶対回転角生成手
段にて、この絶対回転角データに基づいて算出される絶
対回転角は、ノイズの影響が排除された絶対回転角とな
る。

【００１４】請求項２に記載の発明によれば、回転角検
出部において、外部から印加される交流信号をその各励
磁コイルのインダクタンスの変化に基づいて振幅変調し
た、第１の励磁コイル対にて生成される第１の回転角検
出信号と、同じく第２の励磁コイル対にて生成される第
２の回転角検出信号とは、位相が１８０°ずれる。従っ
て、差分信号生成部の第１の差分信号生成部にて生成さ
れる第１の差分検出信号は、第１及び第２の各回転角検
出信号の同じ位置において同じ方向で同じ大きさで乗っ
たノイズが除去された信号になる。又、回転角検出部に
おいて、同じく第３の励磁コイル対にて生成される第３
の検出信号と、同じく第４の励磁コイル対にて生成され
る第４の回転角検出信号とは、位相が１８０°ずれる。
従って、差分信号生成部の第２の差分信号生成部にて生
成される第２の差分検出信号は、第３及び第４の各回転
角検出信号の同じ位置において同じ方向で同じ大きさで
乗ったノイズが除去された信号になる。従って、互いに
位相が９０°ずれた第１の差分検出信号及び第２の差分
検出信号とから各回転角検出信号に乗ったノイズの影響
が排除された絶対回転角データを生成することが可能に
なる。

【００１５】請求項３に記載の発明によれば、請求項２
に記載の発明の作用に加えて、第１の励磁コイル対と第
３の励磁コイル対が直列接続されるとともに、第２の励
磁コイル対と第４の励磁コイル対が直列接続されるた
め、各励磁コイル対を並列接続する場合に比較して、必
要な交流信号の電流が少なくなる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した回転角
検出装置の一実施の形態を図１〜図５に従って説明す
る。

【００１７】図２に示すように、絶対回転角が制御され
るサーボモータ（以下、モータと略称する）１には、こ
のモータ１を制御するモータ制御ユニット２が接続され
ている。モータ１は、モータ部３、１回転検出レゾルバ
４、１８極検出レゾルバ５及び１３２極検出レゾルバ６
とから構成されている。一方、モータ制御ユニット２
は、モータ駆動回路７、発振器８、反転回路９、信号処
理回路１０、切換スイッチ１１、レゾルバ／デジタルコ
ンバータ（以下、ＲＤコンバータと略記する）１１２及
びマイコン部１３等にて構成されている。

【００１８】次に、１３２極検出レゾルバ６の構成を詳
述する。尚、説明の便宜上、１３２極を６極に簡略化し
て説明する。図３に示すように、１３２極（図では、６
極）検出レゾルバ６は、ステータ１４及び多極ロータ１
５にて構成されている。多極ロータ１５は、モータ部３
の出力軸１６に固着されている。ステータ１４には、時
計方向に順に８個の励磁突極１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃ，
１７Ｄ，１７Ｅ，１７Ｆ，１７Ｇ，１７Ｈが等角度間隔
で形成されている。各励磁突極１７Ａ〜１７Ｈには、時
計方向に順に８個の励磁コイルＬ1 ，Ｌ2 ，Ｌ3 ，Ｌ4
，Ｌ5 ，Ｌ6 ，Ｌ7 ，Ｌ8 がそれぞれ巻回されてい
る。従って、励磁コイルＬ1 と励磁コイルＬ5 、励磁コ
イルＬ2 と励磁コイルＬ6 、励磁コイルＬ3 と励磁コイ
ルＬ7 、及び、励磁コイルＬ4 と励磁コイルＬ8 は、そ
れぞれ相対向する励磁突極１７Ａ〜１７Ｈに巻回されて
いる。又、多極ロータ１５には、６個の突極１８Ａ，１
８Ｂ，１８Ｃ，１８Ｄ，１８Ｅ，１８Ｆが等角度間隔で
形成されている。

【００１９】従って、例えば、ステータ１４の励磁突極
１７Ａにロータ１５の突極１８Ａが相対向すると、相対
向する励磁突極１７Ｅに突極１８Ｄが相対向する。この
とき、各励磁突極１７Ｃ，１７Ｇには、どの突極１８Ａ
〜１８Ｈも相対向しない。又、各励磁突極１７Ｂ，１７
Ｄ，１７Ｆ，１７Ｈには、それぞれ突極１８Ｂ，１８
Ｃ，１８Ｅ，１８Ｆの一部が相対向する。出力軸１６が
回動すると、各突極１８Ａ〜１８Ｆが、各励磁突極１７
Ａ〜１７Ｈに順次相対向する。

【００２０】次に、モータ制御ユニット２の電気的構成
を説明する。モータ駆動回路７は、モータ部３を回転制
御するための駆動電流をモータ部３に出力する。発振器
８は、絶対回転角を検出するための正弦波信号からなる
基準信号ＶSTD を各レゾルバ４，５，６に出力する。反
転回路９は発振器８から基準信号ＶSTD を入力して反転
した基準信号（以下、反転基準信号という）ＶINV を各
レゾルバ４，５，６に出力する。本実施の形態では、基
準信号ＶSTD 及び反転基準信号ＶINV にて、交流信号が
構成されている。

【００２１】１回転検出レゾルバ４は、出力軸１６の１
回転に対応して１周期となる、互いに位相が９０°ずれ
た一対の回転角検出信号ＶA1，ＶA2を切換スイッチ１１
に出力する。１８極検出レゾルバ５は、出力軸１６の１
８分の１回転に対応して１周期となる、互いに位相が９
０°ずれた一対の回転角検出信号ＶB1，ＶB2を切換スイ
ッチ１１に出力する。１３２極検出レゾルバ６は、出力
軸１６の１３２分の１回転に対応して１周期となる、互
いに位相がずれた回転角検出信号Ｖ1 ，Ｖ2 ，Ｖ3 ，Ｖ
4 を切換スイッチ１１に出力する。

【００２２】図１は１３２極検出レゾルバ６と信号処理
回路１０の電気回路を示す。１３２極検出レゾルバ６の
各励磁コイルＬ1 〜Ｌ8 にて、回転角検出信号生成部及
び回転角検出部としての回転角検出回路２０が構成され
ている。回転角検出回路２０は、励磁コイルＬ1 、励磁
コイルＬ3 、励磁コイルＬ2 及び励磁コイルＬ4 が、こ
の順で直列に接続されている。又、回転角検出回路２０
は、励磁コイルＬ7 、励磁コイルＬ5 、励磁コイルＬ8
及び励磁コイルＬ6 が、この順で直列に接続されてい
る。この直列接続された励磁コイルＬ1 〜Ｌ4 と励磁コ
イルＬ5 〜Ｌ8 とは、並列に接続されている。

【００２３】回転角検出回路２０の一端には前記基準信
号ＶSTD が印加され、回転角検出回路２０の他端には反
転基準信号ＶINV が印加されている。回転角検出回路２
０は、基準信号ＶSTD 及び反転基準信号ＶINV に基づ
き、励磁コイルＬ1 と励磁コイルＬ3 との間から、図４
（ａ）にその一部を示すように、出力軸１６の１３２分
の１回転に対応して１周期となる第１の回転角検出信号
Ｖ1 を信号処理回路１０に出力する。回転角検出回路２
０は、励磁コイルＬ7 と励磁コイルＬ5 との間から、図
４（ｂ）にその一部を示すように、出力軸１６の１３２
分の１回転に対応して１周期となるとともに第１の回転
角検出信号Ｖ1 に対して位相が１８０°ずれた第２の回
転角検出信号Ｖ2 を信号処理回路１０に出力する。

【００２４】又、回転角検出回路２０は、励磁コイルＬ
2 と励磁コイルＬ4 との間から、図４（ｃ）にその一部
を示すように、出力軸１６の１３２分の１回転に対応し
て１周期となるとともに第１の回転角検出信号Ｖ1 に対
して位相が９０°ずれた第３の回転角検出信号Ｖ3 を信
号処理回路１０に出力する。回転角検出回路２０は、励
磁コイルＬ6 と励磁コイルＬ8 との間から、図４（ｄ）
にその一部を示すように、１３２分の１回転に対応して
１周期となるとともに第３の回転角検出信号Ｖ3 に対し
て位相が１８０°ずれた第４の回転角検出信号Ｖ4 を信
号処理回路１０に出力する。本実施の形態では、励磁コ
イルＬ1 ，Ｌ3 にて第１の励磁コイル対２１が形成さ
れ、励磁コイルＬ5 ，Ｌ7 にて第２の励磁コイル対２２
が形成されている。又、本実施の形態では、励磁コイル
Ｌ2 ，Ｌ4 にて第３の励磁コイル対２３が形成され、励
磁コイルＬ6 ，Ｌ8 にて第４の励磁コイル対２４が形成
されている。

【００２５】信号処理回路１０は、第１の差動増幅器２
５及び第２の差動増幅器２６にて構成されている。第１
の差動増幅器２５は第１の回転角検出信号Ｖ1 と第２の
回転角検出信号Ｖ2 を入力し、図５（ａ）に示すよう
に、第１の回転角検出信号Ｖ1から第２の回転角検出信
号Ｖ2 を差し引いた信号を生成し、この信号を第１の差
分検出信号ＶDEF1として切換スイッチ１１を介してＲＤ
コンバータ１２に出力する。第２の差動増幅器２６は、
第３の回転角検出信号Ｖ3 と第４の回転角検出信号Ｖ4
を入力し、図５（ｂ）に示すように、第３の回転角検出
信号Ｖ3 から第４の回転角検出信号Ｖ4 を差し引いた信
号を生成し、この信号を第２の差分検出信号ＶDEF2とし
て切換スイッチ１１を介してＲＤコンバータ１２に出力
する。本実施の形態では、信号処理回路１０にて、回転
角検出信号生成部及び差分信号生成部が構成されてい
る。

【００２６】切換スイッチ１１は、１回転検出レゾルバ
４からの各回転角検出信号ＶA1，ＶA2、１８極検出レゾ
ルバ５からの各回転角検出信号ＶB1，ＶB2、及び、１３
２極検出レゾルバ６からの第１の差分検出信号ＶDEF1と
第２の差分検出信号ＶDEF2のいずれかが選択的にＲＤコ
ンバータ１２に出力されるように切り換えを行う。

【００２７】絶対回転角データ生成手段としてのＲＤコ
ンバータ１２は、各レゾルバ４，５，６から入力する１
周期の各回転角検出信号を、例えば１２ビットのデジタ
ル回転角データに変換してマイコン部１３に出力する。
即ち、ＲＤコンバータ１２は、１回転検出レゾルバ４か
ら入力する各回転角検出信号ＶA1，ＶA2に基づき、出力
軸１６の１回転に対応して０から４０９５（１２ビット
の場合）まで変化するデジタルの回転角データを生成す
る。ＲＤコンバータ１２は、１８極検出レゾルバ５から
入力する各回転角検出信号ＶB1，ＶB2に基づき、出力軸
１６の１８分の１回転に対応して０から４０９５まで変
化するデジタルの回転角データを生成する。又、ＲＤコ
ンバータ１２は、１３２極検出レゾルバ６から信号処理
回路１０を介して入力する各差分検出信号ＶDEF1，ＶDE
F2 に基づき、出力軸１６の１３２分の１回転に対応し
て０から４０９５まで変化するデジタルの回転角データ
を生成する。

【００２８】絶対回転角算出手段としてのマイコン部１
３は、各レゾルバ４，５，６の各回転角データに基づ
き、出力軸１６の１回転における絶対回転角を算出す
る。即ち、先ず、マイコン部１３は、モータ制御ユニッ
ト２の電源が立ち上げられた後、モータ部３が駆動され
る前段階において切換スイッチ１１を制御して、初期位
置、即ち、電源が立ち上げられた時点においてモータ部
３が駆動される前における出力軸１６の絶対回転角に対
応した１回転検出レゾルバ４からの各回転角検出信号に
基づく回転角データを入力する。そして、マイコン部３
は、この回転角データに基づき、初期位置に対応する１
８極検出レゾルバ５の検出極を特定する。

【００２９】又、マイコン部１３は、切換スイッチ１１
を制御して、初期位置に対応した１８極検出レゾルバ５
からの各回転角検出信号に基づく回転角データを入力す
る。そして、マイコン部１３は、求めた１８極レゾルバ
５の検出極、及び、１８極レゾルバ５の回転角データに
基づき、初期位置に対応する１３２極レゾルバ６の検出
極を特定する。さらに、マイコン部１３は、切換スイッ
チ１１を制御して、初期位置に対応した１３２極検出レ
ゾルバ６からの各回転角データに基づく回転角データを
入力する。そして、マイコン部１３は、特定した１３２
極検出レゾルバ６の検出極、及び、１３２極検出レゾル
バ６の各回転角検出データに基づき、初期位置における
絶対回転角を算出する。

【００３０】次に、マイコン部１３は、モータ部３が駆
動されると、出力軸１６の回動に伴って周期的に変化す
る１３２極検出レゾルバ６からの各差分検出信号ＶDEF
1，ＶDEF2に対応した回転角データの周期的変化を判別
するとともに初期位置における１３２極レゾルバ６の検
出極に基づき、現在位置に対応する１３２極検出レゾル
バ６の検出極を求める。そして、マイコン部１３は、求
めた現在位置における１３２極検出レゾルバ６の検出極
と、１３２極レゾルバ６からの両差分信号に対応する回
転角データに基づき、現在位置に対応した１回転におけ
る絶対回転角を算出する。

【００３１】次に、以上のように構成された回転角度検
出装置の作用について説明する。モータ制御ユニット２
の電源が立ち上げられると、マイコン部１３が、１回転
検出レゾルバ４の回転角データ、１８極検出レゾルバ５
の回転角データ及び１３２極検出レゾルバ６の回転角デ
ータに基づき、初期位置における絶対回転角を算出す
る。

【００３２】このとき、１３２極検出レゾルバ６から出
力される第１の回転角検出信号Ｖ1及び第２の回転角検
出信号Ｖ2 にノイズがのると、図４（ａ），（ｂ）に示
すように、第１の回転角検出信号Ｖ1 と第２の回転角検
出信号Ｖ2 の同じ位置において同じ方向に同じ大きさで
ノイズＮが乗る。従って、第１の差動増幅器２５にて、
第１の回転角検出信号Ｖ1 から第２の回転角検出信号Ｖ
2 を差し引いて得られる第１の差分検出信号ＶDEF1は、
図５（ａ）に示すように、ノイズＮが相殺されて除去さ
れた信号となる。

【００３３】同様に、図４（ｃ），（ｄ）に示すよう
に、第３の回転角検出信号Ｖ3 及び第４の回転角検出信
号Ｖ4 には、同じ位置にノイズＮがのる。従って、第２
の差動増幅器２６にて第３の回転角検出信号Ｖ3 から第
４の回転角検出信号Ｖ4 を差し引いて得られる第２の差
分検出信号ＶDEF2は、図５（ｂ）に示すように、ノイズ
Ｎが相殺されて除去された信号となる。

【００３４】この第１の差分検出信号ＶDEF1及び第２の
差分検出信号ＶDEF2が、ＲＤコンバータ１２に入力され
ると、ノイズＮによる誤差が除去された、初期位置に対
応する１３２極検出レゾルバ６の回転角データがマイコ
ン部１３に出力される。その結果、誤差のない回転角デ
ータに基づき、初期位置の絶対回転角が高い精度で算出
される。

【００３５】モータ部３が駆動されると、マイコン部１
３は、１３２極検出レゾルバ６からの各差分検出信号Ｖ
DEF1，ＶDEF2にて生成される回転角データに基づき、現
在位置における絶対回転角を算出する。

【００３６】このときも同様に、ノイズＮが乗った第１
の回転角検出信号Ｖ1 及び第２の回転角検出信号Ｖ2 か
ら、ノイズＮが除去された第１の差分検出信号ＶDEF1が
生成され、ＲＤコンバータ１２に出力される。又、ノイ
ズＮが乗った第３の回転角検出信号Ｖ3 及び第４の回転
角検出信号Ｖ4 から、ノイズＮが除去された第２の差分
検出信号ＶDEF2が生成され、ＲＤコンバータ１２に出力
される。

【００３７】このため、ＲＤコンバータ１２からは、ノ
イズＮによる誤差のない１３２極検出レゾルバ６の回転
角データがマイコン部１３に出力される。その結果、図
５（ｃ）に示すように、誤差のない回転角データが生成
され、この回転角データに基づき、現在位置の絶対回転
角が高い精度で算出される。

【００３８】以上詳述したように、本実施の形態の回転
角度検出装置によれば、以下（ａ），（ｂ）の効果を得
ることができる。 （ａ） 第１の励磁コイル対Ｌ1 ，Ｌ3 にて生成される
第１の回転角検出信号Ｖ1 と、第２の励磁コイル対Ｌ5
，Ｌ7 にて生成される第２の回転角検出信号Ｖ2 と
は、位相が１８０°ずれているため、両回転角検出信号
Ｖ1 ，Ｖ2 の差分からなる第１の差分検出信号ＶDEF1
は、各回転角検出信号Ｖ1 ，Ｖ2 の同じ位置に乗ったノ
イズＮが除去された信号になる。同様に、第３の励磁コ
イル対Ｌ2 ，Ｌ4 にて生成される第３の検出信号Ｖ3
と、第４の励磁コイル対Ｌ6 ，Ｌ8 にて生成される第４
の回転角検出信号Ｖ4 とは、位相が１８０°ずれている
ため、両回転角検出信号Ｖ3 ，Ｖ4 の差分からなる第２
の差分検出信号ＶDEF2は、各回転角検出信号Ｖ3 ，Ｖ4
の同じ位置に乗ったノイズＮが除去された信号になる。
第１の差分検出信号ＶDEF1と第２の差分検出信号ＶDEF2
とは、位相が互いに９０°ずれるため、ノイズＮが除去
された両差分信号に基づき出力軸１６の絶対回転角が算
出される。従って、各回転角検出信号Ｖ1 ，Ｖ2 ，Ｖ3
，Ｖ4 にノイズＮが乗っても、出力軸１６の絶対回転
角を高い精度で算出することができる。

【００３９】（ｂ） 第１の励磁コイル対Ｌ1 ，Ｌ3 と
第３の励磁コイル対Ｌ2 ，Ｌ4 が直列接続されるととも
に、第２の励磁コイル対Ｌ5 ，Ｌ7 と第４の励磁コイル
対Ｌ6 ，Ｌ8 が直列接続されるため、各励磁コイル対Ｌ
1 ，Ｌ3 、Ｌ2 ，Ｌ4 、Ｌ5，Ｌ7 、Ｌ6 ，Ｌ8 を並列
接続する場合に比較して、必要な基準信号ＶSTD ，ＶIN
V の電流が少なくなる。従って、各励磁コイル対Ｌ1 ，
Ｌ3 、Ｌ2 ，Ｌ4 、Ｌ5 ，Ｌ7 、Ｌ6 ，Ｌ8 を並列接続
する場合に比較して、発振器９が供給する電流を低減す
ることができる。

【００４０】尚、本発明は上記実施の形態に限定される
ものではなく、以下のように構成することもできる。 （１） 回転角検出回路２０の代わりに、図６に示す回
転角検出回路３０としてもよい。即ち、各励磁コイル対
２１〜２４を並列に接続する。そして、各励磁コイル対
２１〜２４の両端に基準信号ＶSTD 及び反転基準信号Ｖ
INV を印加し、励磁コイル対Ｌ1 ，Ｌ3 の中点から第５
の回転角検出信号Ｖ5 を第１の差動増幅器２５に取り出
し、励磁コイル対Ｌ2 ，Ｌ4 の中点から第６の回転角検
出信号Ｖ6 を第１の差動増幅器２５に取り出す。又、励
磁コイル対Ｌ5 ，Ｌ7 の中点から第７の回転角検出信号
Ｖ7 を第２の差動増幅器２６に取り出し、励磁コイル対
Ｌ6 ，Ｌ8 の中点から第８の回転角検出信号Ｖ8 を第２
の差動増幅器２６に取り出す。

【００４１】この回転角検出回路３０では、第５の回転
角検出信号Ｖ5 は、図７（ａ）に示すように、基準信号
ＶSTD が正弦波状に変調された信号になり、第６の回転
角検出信号Ｖ6 は、図７（ｂ）に示すように、第５の回
転角検出信号Ｖ5 に対して位相が１８０°ずれた信号と
なる。又、第７の回転角検出信号Ｖ7 は、図８（ａ）に
示すように、第５の回転角検出信号Ｖ5 に対して位相が
９０°ずれた信号となり、第８の回転角検出信号Ｖ8
は、図８（ｂ）に示すように、第７の回転角検出信号Ｖ
7 に対して位相が１８０°ずれた信号となる。

【００４２】従って、第１の差動増幅器２５から出力さ
れる第１の差分検出信号ＶDEF1は、第５の回転角検出信
号Ｖ5 と第６の回転角検出信号Ｖ6 とが互いに位相が１
８０°ずれているため、図７（ｃ）に示すように、両回
転角検出信号Ｖ5 ，Ｖ6 の振幅が加算された信号にな
る。このとき、差分により各回転角検出信号Ｖ5 ，Ｖ6
の同じ位置に乗ったノイズＮが除去されるため、ノイズ
Ｎによる影響のない第１の差分検出信号ＶDEF1が得られ
る。

【００４３】又、第２の差動増幅器２６から出力される
第２の差分検出信号ＶDEF2は、第７の回転角検出信号Ｖ
7 と第８の回転角検出信号Ｖ8 とが互いに位相が１８０
°ずれているため、図８（ｃ）に示すように、両回転角
検出信号Ｖ7 ，Ｖ8 の振幅が加算された信号になる。こ
のとき、差分により各回転角検出信Ｖ7 ，Ｖ8 の同じ位
置に乗ったノイズＮが除去されるため、ノイズＮによる
影響がなく、第１の差分検出信号ＶDEF1に対して位相が
９０°ずれた第２の差分検出信号ＶDEF2が得られる。

【００４４】従って、第１の差分検出信号ＶDEF1及び第
２の差分検出信号ＶDEF2により、各回転角検出信号Ｖ5
，Ｖ6 ，Ｖ7 ，Ｖ8 に乗ったノイズＮによる誤差のな
い回転角データを算出することができるため、出力軸１
６の絶対回転角を高い精度で求めることができる。

【００４５】（２） 上記（１）における回転角検出回
路３０において、各励磁コイル対２１〜２４に反転基準
信号ＶINV を印加する代わりに、接地するようにしても
よい。この構成にて生成される各回転角検出信号Ｖ5 〜
Ｖ8 は、上記実施の形態の各回転角検出信号Ｖ1 〜Ｖ4
と同様に、正弦波状とならない。従って、第５の回転角
検出信号Ｖ5 と第６の回転角検出信号Ｖ6 の差分を取る
ことにより、正弦波状の第１の差分検出信号ＶDEF1を生
成する。同様に、第７回転角検出信号Ｖ7 と第８回転角
検出信号Ｖ8 との差分を取ることにより、正弦波状の第
２の差分検出信号ＶDEF2を生成する。この両差分信号を
ＲＤコンバータ１２に入力することにより、回転角デー
タを得る。この場合においても、各回転角検出信号Ｖ5
〜Ｖ8 に乗ったノイズＮが除去された両差分検出信号Ｖ
DEF1，ＶDEF2により、出力軸１６の絶対回転角を高い精
度で求めることができる。

【００４６】（３） 上記実施の形態では、回転角検出
回路２０の一端に基準信号ＶSTD を印加し、同じく他端
に反転基準信号ＶINV を印加した。これは、上記実施の
形態の回転角検出装置では、図９に示すように、１３２
極レゾルバ６の回転角検出回路２０に対して、従来例に
おける回転角検出回路５０と同じ回路構成である１回転
検出レゾルバ４の回転角検出回路４０、及び、１８極検
出レゾルバ５の回転角検出回路４１を並列に接続してい
ることによるものである。この構成では、１回転検出レ
ゾルバ４及び１８極検出レゾルバ５の各回転角検出回路
４０，４１には基準信号ＶSTD 及び反転基準信号ＶINV
を供給するとともに、１３２極レゾルバ６の回転角検出
回路２０における消費電流を小さくすることができる。

【００４７】ところで、回転角検出回路２０では、励磁
コイル対２１，２２にて互いに位相が１８０°ずれた回
転角検出信号Ｖ1 ，Ｖ2 を生成し、励磁コイル対２３，
２４にて互いに位相が１８０°ずれた回転角検出信号Ｖ
3 ，Ｖ4 を生成している。このため、回転角検出回路２
０に対して、基準信号ＶSTD を印加しても、あるいは、
反転基準信号ＶINV を印加しても、各回転角検出信号Ｖ
1 ，Ｖ2 ，Ｖ3 ，Ｖ4が生成される。従って、１回転検
出レゾルバ４及び１８極検出レゾルバ５を設けず１３２
極検出レゾルバ６のみで回転角データを得るモータ１の
モータ制御ユニット２の場合には、反転基準信号ＶINV
が不用になるため、反転回路９を設ける必要がなくな
る。

【００４８】又、同様に、上記（１）における回転角検
出回路３０において、各励磁コイル対２１〜２４の両端
に同一の基準信号ＶSTD を印加するように構成してもよ
い。この場合においても、各回転角検出信号Ｖ5 〜Ｖ8
を得ることができる。

【００４９】（４） 上記実施の形態の回転角検出回路
２０において、各励磁コイルＬ3 と励磁コイルＬ2 との
間（即ち、励磁コイルＬ5 と励磁コイルＬ8 との間）を
接地してもよい。この場合においても、各回転角検出信
号Ｖ1 〜Ｖ4 を得ることができる。

【００５０】（５） １３２極検出レゾルバ６において
実施したが、１８極検出レゾルバ５において実施しても
よい。この場合、運転開始時において、初期位置に対応
する１３２極検出レゾルバ６の検出極を高い精度で特定
することができる。又、１回転検出レゾルバ４に実施し
てもよい。

【００５１】さらに、１８極、１３２極以外の極数の多
極レゾルバに実施してもよい。 （６） ８個の励磁コイルＬ1 〜Ｌ8 からなる回転角検
出回路２０を備えた１３２極検出レゾルバ６に実施した
が、８の倍数の励磁コイルからなる回転角検出回路２０
を備えた１回転検出レゾルバ又は多極レゾルバに実施し
てもよい。この場合、インダクタンスの変化が同相とな
る励磁コイルを直列接続して、各励磁コイル対を構成す
る。

【００５２】（７） モータ制御ユニット２の内部に、
信号処理回路１０を一体的に形成したが、モータ制御ユ
ニット２をモータ駆動回路７、発振器８、切換スイッチ
９、ＲＤコンバータ１２及びマイコン部１３で構成し、
信号処理回路１０をモータ制御ユニット２と別体で形成
して、モータ１からのケーブルの端部に接続するように
してもよい。この構成では、従来のモータ制御ユニット
２に、信号処理回路１０を含む回転角度検出装置を接続
するだけで、各回転角検出信号に乗るノイズを除去し
て、出力軸１６の絶対回転角を高い精度で算出すること
ができる。

【００５３】前記実施の形態から把握できる請求項以外
の技術的思想について、以下にその効果とともに記載す
る。 （１） 請求項１に記載の回転角度検出装置は、１回転
検出レゾルバ４を備えたものとする。このような構成に
よれば、原点復帰を行うことなく出力軸１６の絶対回転
角を求めることができる。

【００５４】

【発明の効果】以上詳述したように、請求項１に記載の
発明によれば、回転角検出信号にノイズが乗っても、高
い精度で絶対回転角を検出することができる。

【００５５】請求項２に記載の発明によれば、ノイズが
除去された回転角検出信号を生成することができる。請
求項３に記載の発明によれば、請求項２に記載の発明の
効果に加えて、交流信号を生成する発振器が供給する電
流を小さくすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 多極検出レゾルバの回転角検出回路の回路
図。

【図２】 レゾルバ内蔵モータ及びモータ制御ユニット
のブロック図。

【図３】 多極検出レゾルバの平面模式図。

【図４】 （ａ）第１の回転角検出信号のグラフ、
（ｂ）第２の回転角検出信号のグラフ、（ｃ）第３の回
転角検出信号のグラフ、（ｄ）第４の回転角検出信号の
グラフ。

【図５】 （ａ）第１の差分信号のグラフ、（ｂ）第２
の差分信号のグラフ、（ｃ）回転角データのグラフ。

【図６】 別例の多極検出レゾルバの回転角検出回路の
回路図。

【図７】 （ａ）第５の回転角検出信号のグラフ、
（ｂ）第６の回転角検出信号のグラフ、（ｃ）第１の差
分信号のグラフ。

【図８】 （ａ）第７の回転角検出信号のグラフ、
（ｂ）第８の回転角検出信号のグラフ、（ｃ）第２の差
分信号のグラフ。

【図９】 同じく回転角検出回路の回路図。

【図１０】 従来例の多極レゾルバの回転角検出回路の
回路図。

【図１１】 （ａ）第１の回転角検出信号のグラフ、
（ｂ）第２の回転角検出信号のグラフ。

【符号の説明】

１０…回転角検出信号生成部及び差分信号生成部として
の信号処理回路、１２…絶対回転角データ生成手段とし
てのレゾルバ／デジタルコンバータ、１３…絶対回転角
算出手段としてのマイコン部、１４…ステータ、１５…
ロータ、１７Ａ〜１７Ｈ…励磁突極、２０…回転角検出
信号生成部及び回転角検出部としての回転角検出回路、
２１…第１の励磁コイル対、２２…第２の励磁コイル
対、２３…第３の励磁コイル対、２４…第４の励磁コイ
ル対、２５…第１の差分信号生成部としての第１の差動
増幅器、２６…第２の差分信号生成部としての第２の差
動増幅器、Ｌ1 〜Ｌ8 …励磁コイル、Ｖ1 …第１の回転
角検出信号、Ｖ2 …第２の回転角検出信号、Ｖ3 …第３
の回転角検出信号、Ｖ4 …第４の回転角検出信号、ＶDE
F1…第１の差分信号、ＶDEF2…第２の差分信号、ＶINV
…交流信号としての反転基準信号、ＶSTD …交流信号と
しての基準信号。

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の励磁突極（１７Ａ〜１７Ｈ）が設
   けられ、各励磁突極（１７Ａ〜１７Ｈ）には励磁コイル
   （Ｌ１〜Ｌ８）がそれぞれ巻回されたステータ（１４）
   と、 前記各励磁コイル（Ｌ１〜Ｌ８）のインダクタンスを、
   その回転角に応じて変化させるロータ（１５）と、 前記各励磁コイル（Ｌ１〜Ｌ８）にて構成され、外部か
   ら印加される交流信号（ＶSTD ，ＶINV ）をインダクタ
   ンスの変化で振幅変調した、互いに位相が異なる回転角
   検出信号を生成する回転角検出信号生成部と、 前記回転角検出信号に基づき、絶対回転角データを生成
   する絶対回転角データ生成手段（１２）と、 前記絶対回転角データに基づき、前記ロータ（１５）の
   絶対回転角を算出する絶対回転角算出手段（１３）とを
   備えた回転角度検出装置において、 前記回転角検出信号生成部は、 前記各励磁コイル（Ｌ１〜Ｌ８）にて構成され、前記交
   流信号（ＶSTD ，ＶINV ）をそのインダクタンスの変化
   で振幅変調した第１の回転角検出信号（Ｖ1 ）を生成す
   る第１の励磁コイル対（２１）と、 同じく前記第１の回転角検出信号（Ｖ1 ）に対して位相
   が１８０°ずれた第２の回転角検出信号（Ｖ2 ）を生成
   する第２の励磁コイル対（２２）と、 同じく前記第１の回転角検出信号（Ｖ1 ）に対して位相
   が９０°ずれた第３の回転角検出信号（Ｖ3 ）を生成す
   る第３の励磁コイル対（２３）と、 同じく前記第３の回転角検出信号（Ｖ3 ）に対して位相
   が１８０°ずれた第４の回転角検出信号（Ｖ4 ）を生成
   する第４の励磁コイル対（２４）とからなる回転角検出
   部（２０）と、 前記第１の回転角検出信号（Ｖ1 ）と前記第２の回転角
   検出信号（Ｖ2 ）とから、両者の差分からなる第１の差
   分信号（ＶDEF1）を生成する第１の差分信号生成部（２
   ５）と、 前記第３の回転角検出信号（Ｖ3 ）と前記第４の回転角
   検出信号（Ｖ4 ）とから、両者の差分からなる第２の差
   分検出信号（ＶDEF2）を生成する第２の差分信号生成部
   （２６）とからなる差分信号生成部（１０）とから構成
   されるものである回転角度検出装置。
2. 【請求項２】 外部から印加される交流信号（ＶSTD ，
   ＶINV ）をそのインダクタンスの変化で振幅変調した第
   １の回転角検出信号（Ｖ1 ）を生成する第１の励磁コイ
   ル対（２１）と、 同じく前記第１の回転角検出信号（Ｖ1 ）に対して位相
   が１８０°ずれた第２の回転角検出信号（Ｖ2 ）を生成
   する第２の励磁コイル対（２２）と、 同じく前記第１の回転角検出信号（Ｖ1 ）に対して位相
   が９０°ずれた第３の回転角検出信号（Ｖ3 ）を生成す
   る第３の励磁コイル対（２３）と、 同じく前記第３の回転角検出信号（Ｖ3 ）に対して位相
   が１８０°ずれた第４の回転角検出信号（Ｖ4 ）を生成
   する第４の励磁コイル対（２４）とからなる回転角検出
   部（２０）と、 前記第１の回転角検出信号（Ｖ1 ）と前記第２の回転角
   検出信号（Ｖ2 ）とから、両者の差分からなる第１の差
   分信号（ＶDEF1）を生成する第１の差分信号生成部（２
   ５）と、 前記第３の回転角検出信号（Ｖ3 ）と前記第４の回転角
   検出信号（Ｖ4 ）とから、両者の差分からなる第２の差
   分検出信号（ＶDEF2）を生成する第２の差分信号生成部
   （２６）とからなる差分信号生成部（１０）とにより構
   成される回転角検出信号生成回路。
3. 【請求項３】 前記第１の励磁コイル対（２１）と前記
   第３の励磁コイル対（２３）とを直列接続して、その両
   端に前記交流信号（ＶSTD ，ＶINV ）を印加するととも
   に、前記第２の励磁コイル対（２２）と前記第４の励磁
   コイル対（２４）とを直列接続して、その両端に前記交
   流信号（ＶSTD ，ＶINV ）を印加するようにした請求項
   ２に記載の回転角検出信号生成回路。