JP3665732B2 - 絶対位置検出方法 - Google Patents

絶対位置検出方法 Download PDF

Info

Publication number
JP3665732B2
JP3665732B2 JP2000301511A JP2000301511A JP3665732B2 JP 3665732 B2 JP3665732 B2 JP 3665732B2 JP 2000301511 A JP2000301511 A JP 2000301511A JP 2000301511 A JP2000301511 A JP 2000301511A JP 3665732 B2 JP3665732 B2 JP 3665732B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
rotating shaft
sub
winding
magnetic pole
rotation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP2000301511A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2002107178A (ja
Inventor
明秀 高柳
秀幸 石井
栄 岸
茂晴 加藤
徹 宮島
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sanyo Denki Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Denki Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sanyo Denki Co Ltd filed Critical Sanyo Denki Co Ltd
Priority to JP2000301511A priority Critical patent/JP3665732B2/ja
Publication of JP2002107178A publication Critical patent/JP2002107178A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3665732B2 publication Critical patent/JP3665732B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数台のリラクタンスレゾルバを用いて絶対位置を検出する方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
被動体の移動に従って決まった回転比で回転する複数の歯車の回転角によって移動体の絶対位置を決定する方法としては、特公平5−38243号公報に以下の記載がある。被動体の移動に伴う機械的変化量L(x)を、被動体の機械的運動に対応する機械的周期運動の周期(P1、P2、P3)と1周期未満の変化量を検出する検出器の出力Δp1、Δp2,Δp3の測定値の組を用いると、P1、P2、P3を互いに素の整数を選ぶことによって、
L(x)=N1xP1+Δp1
L(x)=N2xP2+Δp2
L(x)=N3xP3+Δp3
の関係を満足するN1、N2、N3がただ1つ存在する。この関係から絶対位置L(x)を求めることができる。更にP1、P2、P3以下の分解能を得るために引例1では5Xレゾルバを用いている。
【0003】
また、特公平5−21166公報では第1軸に5Xレゾルバと1Xレゾルバを用いている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
前者の方法では被動体の機械的運動の検出器に5Xレゾルバを用いることによって1Xレゾルバを用いる場合に比べて分解能は5倍に向上するが、測定範囲が1/5に縮小すると言う問題がある。また後者の方法では第1軸に1Xレゾルバと10Xレゾルバを取り付けて、測定範囲を変えずに分解能を10倍に高めている。しかしながら部材が増えて構造が複雑になるという問題が生ずる。
【0005】
本発明の目的は、広い測定範囲と高い分解能と簡単な構造の装置を用いた絶対位置の検出方法を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明は、被検出側の軸に固定される主回転軸を中心にして回転する誘導子形の主ロータと、前記主ロータを囲むように配置されて、ヨーク及び該ヨークによって磁気的に連結されたn×m個(但しnは4の倍数、mは1以上の整数)の磁極部を備えて構成され、機械角で360°/mの角度範囲内にn個の前記磁極部を有するステータコア、前記n×m個の磁極部のうち一つ置きの前記磁極部に交互に巻線方向が異なるように巻線導体が巻回されて形成された複数の検出用巻線部が直列に接続されて構成された第1の検出用巻線、前記n×m個の磁極部のうち残りの一つ置きの前記磁極部に交互に巻線方向が異なるように巻線導体が巻回されて形成された複数の検出用巻線部が直列に接続されて構成された第2の検出用巻線、及び前記n×m個の磁極部をそれぞれ交互に異なる極性に励磁する励磁巻線を有するステータとを具備し、前記主ロータの回転に応じて、前記角度範囲内のn個の前記磁極部に設けられたn個の検出用巻線部のインダクタンスが、電気角で90°の位相差を持って周期的に変化するように前記n×m個の磁極部の位置と前記主ロータの形状とが定められているmXリラクタンスレゾルバと、
前記主回転軸の軸線方向の一方側で前記主ロータと対向する位置に軸線が前記主回転軸の軸線と平行になるように配置された複数本の副回転軸、前記複数本の副回転軸を回転自在に支持する副回転軸支持手段及び前記主回転軸と前記副回転軸とを所定の歯車比で連結する複数の連結用歯車機構からなる伝達機構と、
前記複数本の副回転軸を中心にしてそれぞれ回転する複数の副ロータと、前記複数の副ロータを囲むようにそれぞれ配置され、ヨーク及び該ヨークによって磁気的に連結されたn個の磁極部を備えて構成され、機械角で360°の角度範囲内にn個の前記磁極部を有する副ステータコア、前記n個の磁極部のうち一つ置きの前記磁極部に交互に巻線方向が異なるように巻線導体が巻回されて形成された2つの検出用巻線部が直列に接続されて構成された第1の副検出用巻線、前記n個の磁極部のうち残りの一つ置きの前記磁極部に交互に巻線方向が異なるように巻線導体が巻回されて形成された2つの検出用巻線部が直列に接続されて構成された第2の副検出用巻線及び前記n個の磁極部をそれぞれ交互に異なる極性に励磁する励磁巻線とを有する複数の副ステータとからそれぞれ構成され、前記副ロータの回転に応じて、前記角度範囲内のn個の磁極部に設けられたn個の前記検出用巻線部のインダクタンスが、電気角で90°の位相差を持って周期的に変化するようにn個の前記磁極部の位置と前記副ロータの形状とが定められている複数の1Xリラクタンスレゾルバとを用いて絶対位置を検出する方法であって、
Tn:主回転軸に固定された駆動歯車の歯数、
Ti:i番目の副回転軸に固定されたi番目の従動歯車の歯数(i=1から N)、
Pn:回転軸(被移動体)の絶対位置、
Δ:検出角度幅としたきに、
Pn=kΔ+θnであり、
但し、kは整数であり、θnはΔより小さい角度であり、
i番目の副回転軸に固定されたi番目の従動歯車の歯数Ti(i=1からN)は互いに素で、かみ合う歯数同士の歯数相互の差が1であり、1回転内の絶対位置判定にも用いる第1の副回転軸の従動歯車の歯数T1は、これとかみ合う主回転軸側の駆動歯車の歯数を主回転軸によって駆動されるレゾルバの極数nと互いに素の関係に保ち、
まずi番目の副回転軸の従動歯車に固定されたレゾルバからの位置データθiを下記の式で求め、
θi=(Tn/Ti)・Pn−iFiX[(Tn/Ti)・Pn/Δ]・Δ
但し、iFiX[A]はAの整数部であり、
ここで第1の副回転軸の位置データθ1と主回転軸の位置データθ0とを
θ10=θ1−θ0/n
の式に入れて求め、
次に第2の副回転軸以降のi番目の副回転軸についてθ0がPnの一周期内で360度変化するようなθ0’を用いて差分値を下記の式で求め、
θi0=θi−θ0’(i=2からN)
ここでθ0’は、θ0を機械角の1回転内で360°変化する値に変換したものであり、
i番目の副回転軸の位置データθiを実測して、θi0の実測値を求め、i番目の副回転軸の回転数Riを求め、
次に、これらのR1、R2、...RNの組み合わせにより、モータの回転軸の回転数yを下記の式で求め、
y=Ni*Pi+Ri (但しi=1からNまで)
次に第1の副回転軸の回転角yyを多回転数yを求める際に求めた整数N1、P1と、θ10の実測値から求めたRR1(角度)を用いて、
yy=N1*P1+R1+RR1=y+RR1
上記式で求めることを特徴とする絶対位置検出方法である。
【0007】
本発明によれば、広い測定範囲と高い分解能とを簡単な構造の装置を用いた検出法をを実現することが出来る。
【0008】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態の一例を図面を参照して詳細に説明する。図1は本発明のリラクタンスレゾルバを用いた絶対位置検出器1のハードウエアの構成を概念的に示すブロックである。この実施の形態の例では、モータ3の回転軸5の絶対位置を検出するために、1台の4Xリラクタンスレゾルバ7と、3台の1Xリラクタンスレゾルバ9,11及び13を用いる。ここで4Xリラクタンスレゾルバとは、回転軸に直接連結されたロータが1回転する間に4周期分の絶対位置データ信号が出力されるリラクタンスレゾルバであり、1Xリラクタンスレゾルバとは、回転軸に直接連結されたロータが1回転する間に1周期分の絶対位置データ信号が出力されるリラクタンスレゾルバである。この例では、4Xリラクタンスレゾルバ7の主回転軸8がモータ3の回転軸5に連結されている。この主回転軸8には、第1及び第2の駆動歯車15及び17が固定されている。また第1の1Xリラクタンスレゾルバ9の第1の副回転軸10には、第1の駆動歯車15と噛み合う第1の従動歯車19が固定されている。そして第2の1Xリラクタンスレゾルバ11の第2の副回転軸12には、第2の駆動歯車17と噛み合う第2の従動歯車21が固定されている。更に第3の1Xリラクタンスレゾルバ13の第3の副回転軸14には、第2の駆動歯車17と噛み合う第3の従動歯車23が固定されている。各駆動歯車と従動歯車の歯車比は図1に示すとおりである。歯車15乃至23によって3つの歯車機構からなる伝達機構が構成されている。第1の駆動歯車15と第1の従動歯車19の歯車比は25:26であり、前2の駆動歯車17と第2の従動歯車21の歯車比は28:27であり、第2の駆動歯車17と第3の従動歯車23の歯車比は28:29である。
【0009】
図2及び図3は、図1の構成を1つの構造物として具体的に実現したリラクタンスレゾルバを用いた絶対位置検出器の構造の概略図及び断面図である。なお図2においては、巻線の図示は省略してある。これらの図において、図1に示した部材と同じ部材には、図1に付した符号と同じ符号を付す。まず4Xリラクタンスレゾルバ7は、モータ3の回転軸5に固定される主回転軸8を中心にして回転する誘導子形の主ロータ25とを有している。この主ロータ25は、第1乃至第3の副回転軸10,12,14が位置する側に向かって開口するカップ状の回転体27の外周部に誘導子29が固定された構造を有している。誘導子29は、機械角で360°間隔の間に4つの同じ誘導部を有している。そしてこの主ロータ25を囲むように主ステータ39が配置されている。主ステータ39は、主ロータ25を囲むように配置された環状のヨーク41と、このヨーク41によって磁気的に連結された16個(4m個)の磁極部43…,44…とを備えて構成されたステータコア45を備えている。このステータコア45は、機械角で90°[即ち360°/m(但しmは2以上の整数)]の角度範囲内に4つの磁極部43,44を有している。各磁極部には検出用巻線と励磁巻線をそれぞれ別個に巻装できる2つの環状の溝a,bを備えたボビン47が装着されている。この16個(4m個)の磁極部43,44のうち一つ置きの磁極部43…のボビン47の溝aには、交互に巻線方向が異なるように巻線導体が巻回されて複数の検出用巻線部49がそれぞれ形成されており、これら複数の検出用巻線部49が直列に接続されて第1の検出用巻線51が構成されている。また16個(4m個)の磁極部のうち残りの一つ置きの磁極部44のボビン47の溝aにも、交互に巻線方向が異なるように巻線導体が巻回されて複数の検出用巻線部53が形成されている。そしてこれらの検出用巻線部53が直列に接続されて第2の検出用巻線55が構成されている。そして16個の磁極部43,44のボビン47の溝bには、各磁極部をそれぞれ交互に異なる極性に励磁する励磁巻線57が巻装されている。58は、第1及び第2の検出用巻線51及び55並びに励磁巻線57が電気的に接続される配線パターンと信号処理回路が実装された第1の回路基板である。この回路基板58は、環状形状を有している。
【0010】
主ロータ25の回転に応じて、90°の角度範囲内の4つの磁極部43,44に設けられた4つの検出用巻線部49,53のインダクタンスが、電気角で0°,90°,180°及び270°の位相差を持って周期的に変化するように。16個(4m個)の磁極部43,44の位置と主ロータ25の形状とが定められている。なおこの例では、ヨーク41がフレーム構造体59を構成する第1のフレーム構造部分61を構成している。第1のフレーム構造部分61の上には、第2のフレーム構造部分63が嵌合構造を用いて嵌合されており、ネジ部材65を用いて両者は、モータ3のケーシングに固定されている。
【0011】
第1乃至第3の副回転軸10,12,14は、主回転軸8の軸線方向の一方側で主ロータ25と対向する位置に軸線が主回転軸8の軸線と平行になるように配置されている。第1乃至第3の副回転軸10,12,14は、これらを回転自在に支持するベアリング67を介して第2のフレーム構造部分63に支持されている。この例では、ベアリング67とフレーム構造部分63とにより副回転軸支持手段が構成されている。
【0012】
1Xリラクタンスレゾルバ9,11,13の構造も前述の4Xリラクタンスレゾルバ7の構造と基本的に変わるところがない。1Xリラクタンスレゾルバ9,11,13は、それぞれ第1乃至第3の副回転軸10,12,14を中心にしてそれぞれ回転する第1乃至第3の副ロータ69,71,73を有している。また1Xリラクタンスレゾルバ9,11,13の副ステータ70,72,74は、第1乃至第3の副ロータ69,71,73を囲むようにそれぞれ配置され、ヨーク75,77,79と該ヨークによって磁気的に連結された4個の磁極部43,44を備えて構成され、機械角で360°の角度範囲内に4つの磁極部43,44を有する副ステータコア81,83,85とを備えている。各磁極部43,44には前述と同様のボビン47がそれぞれ嵌合されている。そして4個の磁極部のうち一つ置きの磁極部43に交互に巻線方向が異なるように巻線導体が巻回されて形成された2つの検出用巻線部87が直列に接続されて構成された第1の副検出用巻線89と、4個の磁極部のうち残りの一つ置きの磁極部44に交互に巻線方向が異なるように巻線導体が巻回されて形成された2つの検出用巻線部91が直列に接続されて構成された第2の副検出用巻線93及び4個の磁極部43,44をそれぞれ交互に異なる極性に励磁する励磁巻線95とを有している。副ロータ69,71,73の回転に応じて、機械角で360°の角度範囲内の4つの磁極部43,44に設けられた4つの検出用巻線部のインダクタンスが、電気角で0°,90°,180°及び270°の位相差を持って周期的に変化するように4つの磁極部43,44の位置と副ロータ69,71,73の誘導子の形状とが定められている。97は、各1Xリラクタンスレゾルバの巻線が電気的に接続される配線パターンと信号処理回路が実装された回路基板である。
【0013】
なおフレーム構造体59は、主ステータ39が固定される第1のフレーム構造部分61と副回転軸支持手段及び第1乃至第3の副ステータ70,72,74が固定される第2のフレーム構造部分63とが組み合わされて構成されている。このように、この実施の形態では、主ステータ39、副回転軸支持手段及び第1乃至第3の副ステータ70,72,74が、フレーム構造体59に固定されており、伝達機構が主ロータ25の回転体27の内部に位置しているので、4つのリラクタンスレゾルバが組み合わされた絶対位置検出器をコンパクトに構成できる。
【0014】
次に、以下に本発明の絶対位置検出器により絶対位置を検出する思想を一般的な式を用いて説明する。本発明では、主回転軸に設けられたnXリラクタンスレゾルバ(nは2以上の整数)と主回転軸に固定された駆動歯車とi番目の副回転軸に固定されて駆動歯車とかみ合うi番目の従動歯車の回転によって回転駆動される1Xリラクタンスレゾルバ(1極レゾルバ)が複数個(N個)配置された構成を採用する。
【0015】
以下の説明で用いる記号の内容は下記の通りである。
【0016】
Tn:主回転軸に固定された駆動歯車の歯数である。
【0017】
Ti:i番目の副回転軸に固定されたi番目の従動歯車の歯数(i=1から N)である。
【0018】
Pn:回転軸(被移動体)の絶対位置である。
【0019】
Δ:検出角度幅(実際には360度である。)
ここでPn=kΔ+θn ・・・(1)
の関係がある。但し、kは整数であり、θnはΔより小さい角度である。そしてi番目の副回転軸に固定されたi番目の従動歯車の歯数Ti(i=1からN)は互いに素で、かみ合う歯数同士の歯数相互の差が1である。1回転内の絶対位置判定にも用いる第1の副回転軸の従動歯車の歯数T1は、これとかみ合う主回転軸側の駆動歯車の歯数を主回転軸によって駆動されるレゾルバの極数nと互いに素の関係に保つものとする。
【0020】
まずi番目の副回転軸の従動歯車に固定されたレゾルバからの位置データθiは絶対位置Pnの関数として次式によって計算することができる。
【0021】
θi=(Tn/Ti)・Pn−iFiX[(Tn/Ti)・Pn/Δ]・Δ・・・(2)
但し、iFiX[A]はAの整数部とする。絶対位置Pnは角度の単位で表したものである。またi=0は主回転軸の番号を表している。i番目の位置データθiは、各1Xレゾルバからのsin信号、cos信号から計算で求めた角度(電気角)である。位置データθiは0とΔ(360度)の間の値になる。
【0022】
ここで第1の副回転軸の位置データθ1と主回転軸の位置データθ0とを
θ10=θ1−θ0/n ・・・(3)
の式に入れて求めたθ10は、1回転内のアブソリュート位置(機械角)の判定に利用できる。但し、θ10が0より小さい値になる場合には、θ10が0からΔの範囲になるように、θ10にΔを加算する(θ10+Δ)。主回転軸の位置データθ0と第1の副回転軸の位置データθ1からθ10の実測値を計算し、この実測値とθ10とPnの計算結果から第1の副回転軸の回転数R1(0〜T1−1回転)と1回転をn等分した角度のどの位置RR1に回転軸が位置するのかを判定する。
【0023】
次に第2の副回転軸以降のi番目の副回転軸についてθ0がPnの一周期内で360度変化するようなθ0’を用いて差分値を下記の式のように求める。
【0024】
θi0=θi−θ0’(i=2からN) ・・・(4)
ここでθ0’は、θ0を機械角の1回転内で360°変化するような(1Xレゾルバを用い場合に相当する)値に変換したものである。言いかえると、θ0’はPnが360度変化したときにθ0が360度変化するように変換した角度である。θi0は、絶対位置Pnの関数として計算される。この場合にももしθi0が0より小さい場合には、θi0が0とΔの間になるようにθi0にΔを加算する。そしてこの式に基づいて、i番目の副回転軸の位置データθiを実測して、θi0の実測値を求め、i番目の副回転軸の回転数Riを求める。
【0025】
次に、これらのR1、R2、...RNの組み合わせにより、モータの回転軸の回転数yは下記の式で表される。
【0026】
y=Ni*Pi+Ri (但しi=1からNまで) ・・・(5)
上記(5)式を満たす整数Niの組がただ1組存在する。yは主回転軸を駆動するモータの回転数である。ここでNiは回転数Riの周期Piが何回来ているかを示す整数、Piはθi0とPnの関係式から得られるRiの最大値で、θi0とPnの関係の一周期の幅に相当する。
【0027】
次に第1の副回転軸の回転角yyを多回転数yを求める際に求めた整数N1、P1と、θ10の実測値から求めたRR1(角度)を用いて下記の式で求める。
【0028】
yy=N1*P1+R1+RR1=y+RR1 ・・・(6)
この式により1回転の1/nの分解能まで正確に求めることがきる。このyyは被動体の絶対位置Rnを角度単位で表してものである。
【0029】
次に図1乃至図3に示した具体的な実施の形態において、絶対位置を検出する場合を具体的に説明する。先に説明した通り、各歯車の歯数は下記の通りである。
【0030】
Figure 0003665732
また主回転軸側歯車のレゾルバは4Xレゾルバである。この場合、主回転軸8の位置データθ0を絶対位置Pnとの関係から下記(7)式を利用して求める。
【0031】
θ0=4Pn−iFiX(Pn/90)・360 ・・・(7)
この式から求められるθ0は、周期90°で、高さ360°の鋸波になる。
【0032】
次に上記(2)式に基づいて1Xレゾルバ9(RS1)により得られる位置データθ1を求めると下記のようになる。
【0033】
θ1=(25/26)Pn−iFiX[(25/26)Pn/360]・360
このθ1は、周期が360°×(26/25)で、高さ360°の鋸波になる。
【0034】
同様にして、上記(2)式に基づいて1Xレゾルバ11(RS2)により得られる位置データθ2を求めると下記のようになる。
【0035】
θ2=(28/27)Pn−iFiX[(28/27)Pn/360]・360
このようにして求めたθ2は、周期が360°×(27/28)で、高さ360°の鋸波になる。
【0036】
同様にして、上記(2)式に基づいて1Xレゾルバ13(RS3)により得られる位置データθ3を求めると下記のようになる。
【0037】
θ3=(28/29)Pn−iFiX[(28/29)Pn/360]・360
このようにして求めたθ3は、周期が360°×(29/28)で、高さが360°の鋸波になる。
【0038】
以上のようにして求めたθ0乃至θ3を絶対位置Pnの関数として図4に示す。
【0039】
次に上記(3)式に基づいて、θ10=(θ0/4)−θ1の演算を行うと下記のようになる。
【0040】
θ10=(1/26)Pn−iFiX(Pn/90)・90+iFiX((25/26)Pn/360)・360 mod(360)
この関係を図5に示す。上記式の第2項で90度毎に90度階段状に減少し、第3項によって、360°×(26/25)毎に360°増加することになる。mod(360)の記号はθ10が0と360度の間に入らないときは、この範囲にはいるように360を加減するという記号である。以下の説明においても同じである。
【0041】
図5に基づいてθ10の実測値からR1を求めることができる。更にθ10の実測値からR1の1回転の360°の区間の中で90度の角度の単位の区間のどの区間にあるかが分かる。つまり、360°の1周期内の分解能が90°の何段目に相当するかがわかる。例えば図5でPn=5400〜5490の区間では、図5より、R1=15、RR1=0となり、この範囲では、これはθ10が5400/26=207.7°から5490/26=211.15°の範囲にあることになる。図3でこのようなθ10の区間に相当するR1,RR1は上記の値以外には存在しない。即ち、θ10の値からR1とRR1が一意的に決まる。次に同様にして、θ20を求めると下記の式のようになる。
【0042】
θ20=θ2−θ0’=(1/27)Pn+iFiX(Pn/360)・360−iFiX((28/27)Pn/360)・360=(1/27)Pn mod(360)
この関係を図6に示す。またθ0’のグラフを図7に示す。図4のθ20は周期が360°×27=9720°で0°から360°の間を変化する鋸波になる。θ20が0°から360°の範囲に入るように360°度加減してある。このθ20とPnの関係を与える図6のグラフを用いれば、θ20の実測値から、R2を求めることができる。
【0043】
次に同様にして、θ20を求めると下記の式のようになる。
【0044】
θ30=θ0’−θ3=(1/29)Pn+iFiX(Pn/360)・360−iFiX((28/29)Pn/360)・360=(1/29)Pn mod(360)
この関係を図8に示す。図8から分かるように、θ30は周期360°×29=19440°で0から360°の間を変化する鋸波になる。θ30が0から360°の範囲に入るように360°加減してある。図8に示されるθ30とPnの関係を示す与えるグラフを用いて、θ30の実測値からR3を求める。
【0045】
次に下記3つの式を用いて、回転数R1,R2,R3,yを求める。
【0046】
y=N1*26+R1 ・・・(8a)
y=N2*27+R2 ・・・(8b)
y=N3*29+R3 ・・・(8c)
この式を用いて、先に求めた整数値R1、R2、R3の組からN1、N2、N3とyの整数値を求める。これらは一意的に決まる。R1、R2、R3と回転数yの関係を図9に示す。図9に示す表によると例えば、R1=15、R2=14、R3=12のときに、y=41となる。
【0047】
更に回転軸の回転角yyを多回転数yを求める際に求めた整数N1、P1、と前記θ10とPnの関係の実測値から求めたRR1を用いて求めると、下記のようになる。
【0048】
yy=N1*R1+R1+RR1=y+RR1=41+0=41
これによって、1回転の1/4の分解能までyyの値を正確に求めることができる。
【0049】
このような方法によって、広い測定範囲で高い分解能を簡単に得ることができる。
【0050】
【発明の効果】
本発明によれば、広い測定範囲と高い分解能とを簡単な構造の装置を用いた検出法を実現することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の方法を実施するリラクタンスレゾルバを用いた絶対位置検出器のハードウエアの構成を概念的に示すブロックである。
【図2】図1の構成を1つの構造物として具体的に実現したリラクタンスレゾルバを用いた絶対位置検出器の構造の概略図である。
【図3】図2の絶対位置検出器の断面図である。
【図4】θ0乃至θ3を絶対位置Pnの関数として示す図である。
【図5】θ10=(θ0/4)−θ1を絶対位置Pnの関数として示す図である。
【図6】θ2−θ0’を絶対位置Pnの関数として示す図である。
【図7】θ0’を絶対位置Pnの関数として示す図である。
【図8】θ0’−θ3を絶対位置Pnの関数として示す図である。
【図9】R1,R2,R3と回転数yの関係を示す図である。
【符号の説明】
1 絶対位置検出器
3 モータ
5 回転軸
7 4Xリラクタンスレゾルバ
8 主回転軸
9,11,13 1Xリラクタンスレゾルバ
10,12,14 副回転軸
15,17 駆動歯車
19,21,23 従動歯車
25 主ロータ
27 回転体
29 誘導子
39 ステータ
41 ヨーク
43,44 磁極部
45 ステータコア
47 ボビン
49,53,87,91 検出用巻線部
51,55 検出用巻線
57,95 励磁巻線
58,97 回路基板
59 フレーム構造体
61,63 フレーム構造体部分
65 ネジ部材
67 ベアリング
69,71,73 副ロータ
70,72,74 副ステータ
81,83,85 副ステータコア
89,93 副検出用巻線

Claims (1)

  1. 被検出側の軸に固定される主回転軸を中心にして回転する誘導子形の主ロータと、前記主ロータを囲むように配置されて、ヨーク及び該ヨークによって磁気的に連結されたn×m個(但しnは4の倍数、mは1以上の整数)の磁極部を備えて構成され、機械角で360°/mの角度範囲内にn個の前記磁極部を有するステータコア、前記n×m個の磁極部のうち一つ置きの前記磁極部に交互に巻線方向が異なるように巻線導体が巻回されて形成された複数の検出用巻線部が直列に接続されて構成された第1の検出用巻線、前記n×m個の磁極部のうち残りの一つ置きの前記磁極部に交互に巻線方向が異なるように巻線導体が巻回されて形成された複数の検出用巻線部が直列に接続されて構成された第2の検出用巻線、及び前記n×m個の磁極部をそれぞれ交互に異なる極性に励磁する励磁巻線を有するステータとを具備し、前記主ロータの回転に応じて、前記角度範囲内のn個の前記磁極部に設けられたn個の検出用巻線部のインダクタンスが、電気角で90°の位相差を持って周期的に変化するように前記n×m個の磁極部の位置と前記主ロータの形状とが定められているmXリラクタンスレゾルバと、前記主回転軸の軸線方向の一方側で前記主ロータと対向する位置に軸線が前記主回転軸の軸線と平行になるように配置された複数本の副回転軸、前記複数本の副回転軸を回転自在に支持する副回転軸支持手段及び前記主回転軸と前記副回転軸とを所定の歯車比で連結する複数の連結用歯車機構からなる伝達機構と、
    前記複数本の副回転軸を中心にしてそれぞれ回転する複数の副ロータと、前記複数の副ロータを囲むようにそれぞれ配置され、ヨーク及び該ヨークによって磁気的に連結されたn個の磁極部を備えて構成され、機械角で360°の角度範囲内にn個の前記磁極部を有する副ステータコア、前記n個の磁極部のうち一つ置きの前記磁極部に交互に巻線方向が異なるように巻線導体が巻回されて形成された2つの検出用巻線部が直列に接続されて構成された第1の副検出用巻線、前記n個の磁極部のうち残りの一つ置きの前記磁極部に交互に巻線方向が異なるように巻線導体が巻回されて形成された2つの検出用巻線部が直列に接続されて構成された第2の副検出用巻線及び前記n個の磁極部をそれぞれ交互に異なる極性に励磁する励磁巻線とを有する複数の副ステータとからそれぞれ構成され、前記副ロータの回転に応じて、前記角度範囲内のn個の磁極部に設けられたn個の前記検出用巻線部のインダクタンスが、電気角で90°の位相差を持って周期的に変化するようにn個の前記磁極部の位置と前記副ロータの形状とが定められている複数の1Xリラクタンスレゾルバとを用いて絶対位置を検出する方法であって、
    Tn:主回転軸に固定された駆動歯車の歯数、
    Ti:i番目の副回転軸に固定されたi番目の従動歯車の歯数(i=1から N)、
    Pn:回転軸(被移動体)の絶対位置、
    Δ:検出角度幅としたきに、
    Pn=kΔ+θnであり、
    但し、kは整数であり、θnはΔより小さい角度であり、
    i番目の副回転軸に固定されたi番目の従動歯車の歯数Ti(i=1からN)は互いに素で、かみ合う歯数同士の歯数相互の差が1であり、1回転内の絶対位置判定にも用いる第1の副回転軸の従動歯車の歯数T1は、これとかみ合う主回転軸側の駆動歯車の歯数を主回転軸によって駆動されるレゾルバの極数nと互いに素の関係に保ち、
    まずi番目の副回転軸の従動歯車に固定されたレゾルバからの位置データθiを下記の式で求め、
    θi=(Tn/Ti)・Pn−iFiX[(Tn/Ti)・Pn/Δ]・Δ
    但し、iFiX[A]はAの整数部であり、
    ここで第1の副回転軸の位置データθ1と主回転軸の位置データθ0とを
    θ10=θ1−θ0/n
    の式に入れて求め、
    次に第2の副回転軸以降のi番目の副回転軸についてθ0がPnの一周期内で360度変化するようなθ0’を用いて差分値を下記の式で求め、
    θi0=θi−θ0’(i=2からN)
    ここでθ0’は、θ0を機械角の1回転内で360°変化する値に変換したものであり、
    i番目の副回転軸の位置データθiを実測して、θi0の実測値を求め、i番目の副回転軸の回転数Riを求め、
    次に、これらのR1、R2、...RNの組み合わせにより、モータの回転軸の回転数yを下記の式で求め、
    y=Ni*Pi+Ri (但しi=1からNまで)
    次に第1の副回転軸の回転角yyを多回転数yを求める際に求めた整数N1、P1と、θ10の実測値から求めたRR1(角度)を用いて、
    yy=N1*P1+R1+RR1=y+RR1
    上記式で求めることを特徴とする絶対位置検出方法。
JP2000301511A 2000-09-29 2000-09-29 絶対位置検出方法 Expired - Lifetime JP3665732B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000301511A JP3665732B2 (ja) 2000-09-29 2000-09-29 絶対位置検出方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000301511A JP3665732B2 (ja) 2000-09-29 2000-09-29 絶対位置検出方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2002107178A JP2002107178A (ja) 2002-04-10
JP3665732B2 true JP3665732B2 (ja) 2005-06-29

Family

ID=18783043

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000301511A Expired - Lifetime JP3665732B2 (ja) 2000-09-29 2000-09-29 絶対位置検出方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3665732B2 (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013008634A1 (ja) 2011-07-12 2013-01-17 オリエンタルモーター株式会社 アブソリュート変位量を算出する装置及びその方法
WO2013073319A1 (ja) 2011-11-14 2013-05-23 オリエンタルモーター株式会社 多回転アブソリュート回転角検出装置及びアブソリュート回転角を検出する方法
US9513142B2 (en) 2011-01-07 2016-12-06 Oriental Motor Co., Ltd. Device for detecting multi-turn absolute rotation angle and method for detecting the same

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4562355B2 (ja) * 2003-05-14 2010-10-13 アルプス電気株式会社 回転角検出装置及び回転角検出方法
JP5147531B2 (ja) * 2008-05-15 2013-02-20 アルプス電気株式会社 回転角検出装置及びその製造方法
JP6098535B2 (ja) * 2014-01-31 2017-03-22 株式会社デンソーウェーブ アクチュエータ
JP2017127969A (ja) * 2017-02-22 2017-07-27 株式会社デンソーウェーブ アクチュエータ
US11169000B2 (en) * 2019-09-06 2021-11-09 Measurement Specialties, Inc. Multi-turn measurement system

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9513142B2 (en) 2011-01-07 2016-12-06 Oriental Motor Co., Ltd. Device for detecting multi-turn absolute rotation angle and method for detecting the same
WO2013008634A1 (ja) 2011-07-12 2013-01-17 オリエンタルモーター株式会社 アブソリュート変位量を算出する装置及びその方法
KR20140048124A (ko) 2011-07-12 2014-04-23 오리엔탈모터가부시끼가이샤 절대 변위량을 산출하는 장치 및 그 방법
US9841947B2 (en) 2011-07-12 2017-12-12 Oriental Motor Co., Ltd. Device and method for calculating absolute amount of displacement, and method for same
WO2013073319A1 (ja) 2011-11-14 2013-05-23 オリエンタルモーター株式会社 多回転アブソリュート回転角検出装置及びアブソリュート回転角を検出する方法
KR20140099867A (ko) 2011-11-14 2014-08-13 오리엔탈모터가부시끼가이샤 다회전 앱솔루트 회전각 검출 장치 및 앱솔루트 회전각을 검출하는 방법
US9528855B2 (en) 2011-11-14 2016-12-27 Oriental Motor Co., Ltd. Multi-turn absolute rotation angle detection device and method of detecting absolute rotation angle

Also Published As

Publication number Publication date
JP2002107178A (ja) 2002-04-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5052515B2 (ja) 同心巻線を有する電気機械
JP5127923B2 (ja) 回転角度検出装置
JP3938501B2 (ja) 回転角度検出装置、それを用いた永久磁石型回転電機、及び、永久磁石型回転電機を用いた電動パワーステアリング装置
CN102437710B (zh) 移动磁场产生装置
JP4692923B2 (ja) レゾルバ装置及びレゾルバ装置を搭載したモータ装置
JP4369384B2 (ja) 回転電機
JP5892196B2 (ja) レゾルバ装置、モータ及びアクチュエータ
JPH0469042A (ja) ハイブリッド形ステッピングモータ
JP3665732B2 (ja) 絶対位置検出方法
EP2853861B1 (en) Position detection device
JP3704462B2 (ja) リラクタンスレゾルバを用いた絶対位置検出器
JP2003250254A (ja) 電動パワーステアリング装置用永久磁石型ブラシレスモータ
US7902709B2 (en) Brush-less motor and electric power steering device having brush-less motor
JP2002252961A (ja) 永久磁石式12主極形ステッピングモータ
JP2007306798A (ja) 電動パワーステアリング装置用永久磁石型ブラシレスモータ
WO1999050952A1 (fr) Moteur pas-a-pas, dispositif d'impression utilisant ce moteur ou dispositif alimentateur de papier, et imprimante
JP2010249743A (ja) レゾルバ及びレゾルバの製造方法
WO2001071288A1 (fr) Dispositif de mesure de la grandeur d'une torsion
JP2000081344A (ja) 高精度vr型レゾルバ
JP2004201404A (ja) 同軸多重位置検出器およびそれを用いた回転電機
JP2013110819A (ja) レゾルバ及びレゾルバの製造方法
JP5331672B2 (ja) 回転角センサ
JP4744022B2 (ja) 永久磁石3相ステッピングモータ
JP4645279B2 (ja) 回転検出器
JPH0622388B2 (ja) レゾルバ

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20041026

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20050308

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20050404

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080408

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090408

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100408

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100408

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110408

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120408

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130408

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140408

Year of fee payment: 9

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250