JP4262753B2 - 短絡検出回路、ｒｄコンバータ及びデジタル角度検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、レゾルバに接続された信号線路の短絡を検出する短絡検出回路、それを具備するＲＤコンバータ及びデジタル角度検出装置に関する。

角度検出を行うセンサの一つにレゾルバがある。レゾルバは、励磁信号が供給される励磁コイルと、励磁コイルによって電磁誘導されたＳＩＮ相とＣＯＳ相の２相の検出信号をそれぞれ出力する２つの検出コイルとを具備し、当該２相の検出信号をロータの回転角度を示す信号として出力するセンサである。励磁コイルと検出コイルの何れかがロータに固定された回転子とされ、他方が固定子とされる。レゾルバから出力された２相の検出信号は、ＲＤ（Resolver-Degital）コンバータに入力され、ＲＤコンバータは、トラッキングループを採ることにより、ロータの回転角度（固定子に対する回転子の回転角度）のデジタル角度を算出する。

レゾルバには、それに接続された信号線路が電源へ短絡する（「天絡」と呼ぶ）故障モードや、グランドへ短絡する（「地絡」と呼ぶ）故障モードが存在する。特許文献１には、このようなレゾルバの天絡や地絡を検出する方法が開示されている。特許文献１の方法では、レゾルバに供給された励磁信号に応じてそのレゾルバから出力されるＳＩＮ相信号及びＣＯＳ相信号のそれぞれの２乗和を求め、それが所定値を下回るときに天絡又は地絡が生じていると判定する。

また、特許文献２には、レゾルバからの出力信号を検波して得られる正弦波信号又は、余弦波信号に基づいて、レゾルバの異常を検出する方法が開示されている。特許文献２の方法では、正弦波信号または、余弦波信号のうちの少なくとも一方と、所定の閾値とを比較して矩形波信号を出力し、当該矩形波信号のデューティもしくは前記矩形波信号の周期に基づいて、レゾルバの異常を判定する。
特開２００５−１８１１８６号公報 特開２００５−２４４９３号公報

しかし、特許文献１の方法では、レゾルバに励磁信号を供給する信号線路で短絡が生じているのか、レゾルバから検出信号を出力する信号線路で短絡が生じているのかを知ることができず、また、検出した短絡が天絡であるのか地絡であるのかも知ることができない。その結果、異常部位の探求が困難となり、修復が困難となる。また、励磁信号を供給する信号線路又は検出信号を出力する信号線路の何れか一方のみの短絡を検出したり、天絡又は地絡の一方のみを検出したりすることもできない。
また、特許文献１の方法では、短絡検出を行うためにアナログデータであるＳＩＮ相信号とＣＯＳ相信号とをそれぞれ２乗しなければならず、回路構成が複雑になってしまうという問題点もある。

さらに、レゾルバから出力される検出信号は、励磁信号が供給された励磁コイルによって検出コイルが電磁誘導されて得られるものである。そのため、検波前の検出信号は、励磁信号の位相成分とロータの回転角度に応じた位相成分とを具備する。特許文献２の方法では、レゾルバから出力された検出信号を検波することによって、ロータの回転角度に応じた位相成分のみを抽出し、励磁信号の位相成分を有しない正弦波信号又は余弦波信号をレゾルバの異常検出に用いている。そのため、特許文献２の方法は、レゾルバのロータが規則的に回転する場合にしか適用できない。つまり、特許文献２の方法では、ロータが不規則に回転している状態やロータが停止している状態で異常を検出ことができない。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、単純な回路構成によって、レゾルバに接続された信号線路毎及び／又は天絡・地絡毎に個別に短絡を検出することができ、なおかつ、ロータが不規則に回転している状態やロータが停止している状態でも短絡を検出することが可能な技術を提供することを目的とする。

本発明では上記課題を解決するために、励磁コイルに励磁信号が供給され、２つの検出コイルにそれぞれ電磁誘導されたＳＩＮ相とＣＯＳ相の２相の検出信号を出力するレゾルバに接続された信号線路の短絡を検出する短絡検出回路において、プッシュプル方式で励磁信号が供給される励磁コイルの両端の電位を比較し、その比較結果を示す矩形波信号である励磁パルス信号のデューティに基づき、励磁信号の信号線路の地絡及び天絡の少なくとも一方を検出し、その検出結果を示す励磁ライン異常検出信号を出力する励磁ライン異常検出回路と、検波前の２相の検出信号の少なくとも一方の電位と所定の基準電位とを比較し、その比較結果を示す矩形波信号である検出パルス信号のデューティに基づき、検出信号の信号線路の地絡及び天絡の少なくとも一方を検出し、その検出結果を示す検出ライン異常検出信号を出力する検出ライン異常検出回路と、のうち、少なくとも一方を備える短絡検出回路が提供される。

ここで、プッシュプル方式で励磁コイルに励磁信号が供給される場合、励磁コイルに励磁信号を供給する信号線路に天絡や地絡がなければ、励磁コイルの両端電位の位相は相互に反転したものになる。この場合、励磁コイルの両端電位の比較結果を示す励磁パルス信号のデューティは、理想的には一定の値（例えば、５０％）となる。一方、励磁コイルに励磁信号を供給する信号線路に短絡が生じた場合、短絡が生じた信号線路と、短絡が天絡であるか地絡であるかとに応じ、励磁パルス信号のデューティが変化する。本発明では、この励磁パルス信号のデューティの変化を用いて、励磁コイルに励磁信号を供給する信号線路の地絡及び天絡の少なくとも一方を検出する。そして、励磁パルス信号のデューティがどのように変化するかによって短絡モードを検出できる（詳細は後述）。なお、「プッシュプル方式で励磁コイルに励磁信号を供給する」とは、位相が１８０°相違する励磁信号を、励磁コイルの一端と他端とにそれぞれ供給することを意味する（詳細は後述）。

また、検出信号を伝送する信号線路に天絡や地絡がなければ、検波前の検出信号の電位と所定の基準電位との比較結果を示す検出パルス信号のデューティは、理想的には一定の値となる。一方、検出信号を伝送する信号線路に天絡や地絡が生じた場合、短絡が生じた信号線路と、短絡が天絡であるか地絡であるかとに応じて、検出パルス信号のデューティが変化する。本発明では、この検出パルス信号のデューティの変化に基づき、検出信号を伝送する信号線路の地絡及び天絡の少なくとも一方を検出する。そして、検出パルス信号のデューティがどのように変化するかによって短絡モードを検出できる（詳細は後述）。

また、本発明では、アナログデータである励磁コイルの両端の電位や検出信号を、矩形波信号である励磁パルス信号や検出パルス信号に変換して短絡検出を行うため、短絡検出のためにアナログデータであるＳＩＮ相信号とＣＯＳ相信号とをそれぞれ２乗しなければならない特許文献１の場合に比べ、回路構成を簡易にすることができる。

また、本発明では、特許文献２とは異なり、検波前の検出信号の電位と所定の基準電位とを比較して検出パルス信号を生成する。即ち、本発明の処理に使用される検出信号は、レゾルバに供給される励磁信号の位相成分とレゾルバのロータの回転角度に応じた位相成分とを具備する。よって、レゾルバのロータが規則的に回転していなくても、検出パルス信号のデューティに基づき、検出信号の信号線路の短絡を検出できる。

また、本発明において好ましくは、励磁ライン異常検出回路は、励磁コイルの両端の電位を比較して励磁パルス信号を生成し、生成した当該励磁パルス信号を出力するコンパレータと、励磁パルス信号が入力され、当該励磁パルス信号のデューティに対応する値を抽出して出力するデューティ検出部と、励磁パルス信号のデューティに対応する値が入力され、所定の下限値に対応する値及び上限値に対応する値の少なくとも一方と当該励磁パルス信号のデューティに対応する値とを比較することにより、励磁信号の信号線路の地絡及び天絡の少なくとも一方を検出し、励磁ライン異常検出信号を出力するしきい値比較部と、を備える。

ここで、所定の下限値に対応する値及び上限値に対応する値の少なくとも一方と励磁パルス信号のデューティに対応する値とを比較し、励磁信号の信号線路の地絡及び天絡の少なくとも一方を検出するため、励磁信号の信号線路が所定の抵抗を持って地絡や天絡した場合にも、その短絡を検出することが可能となる。

また、本発明において好ましくは、検出ライン異常検出回路は、検出コイルの一端から出力された検出信号が反転入力端子に入力され、当該検出コイルの他端から出力された検出信号が非反転入力端子に入力され、所定の中点電位を基準に、これらの検出信号を増幅し、増幅された信号を出力する差動増幅器と、差動増幅器の非反転入力端子の電位と基準電位とを比較して検出パルス信号を生成し、生成した当該検出パルス信号を出力するコンパレータと、検出パルス信号が入力され、当該検出パルス信号のデューティに対応する値を抽出して出力するデューティ検出部と、検出パルス信号のデューティに対応する値が入力され、所定の下限値に対応する値及び上限値に対応する値の少なくとも一方と当該検出パルス信号のデューティに対応する値とを比較することにより、検出信号の信号線路の地絡及び天絡の少なくとも一方を検出し、検出ライン異常検出信号を出力するしきい値比較部と、を備える。

ここで、検出信号の信号線路の地絡や天絡が発生した際における検出パルス信号のデューティの変化量は、レゾルバの構成や検出ライン異常検出回路の構成によって相違する（詳細は後述）。所定の下限値及び上限値の少なくとも一方と検出パルス信号のデューティに対応する値とを比較し、検出信号の信号線路の地絡及び天絡の少なくとも一方を検出する構成の場合、レゾルバの構成や検出ライン異常検出回路の構成によって相違する短絡時における検出パルス信号のデューティの変化を適切に検出できる。

また、本発明において好ましくは、基準電位は、差動増幅器の非反転入力端子の電位の最小値以上であって中点電位未満であるか、或いは、中点電位を超える電位であって差動増幅器の非反転入力端子の電位の最大値以下である。

基準電位と中点電位とが同一である場合、レゾルバのロータの回転角度が所定の角度にあるときに、励磁信号の全位相において、差動増幅器の非反転入力端子の電位と基準電位とが等しくなる（詳細は後述）。この場合、検出パルス信号を生成するコンパレータの出力が不定となり、検出パルス信号が生成できなくなる。一方、基準電位と中点電位とを相違させた場合、少なくとも励磁信号の何れかの位相において、差動増幅器の非反転入力端子の電位と基準電位とが相違することになる。その結果、励磁信号の全位相においてコンパレータの出力が不定となり、検出パルス信号が生成できなくなるといった事態を防止できる。

さらに、本発明において好ましくは、中点電位をＶｃとし、Ｇを定数とし、基準電位をＧ・Ｖｃとし、差動増幅器のゲインをＫとし、検出コイルの反転入力端子側の一端が地絡した場合における当該検出コイルの他端での電位の振幅をＢとし、下限値をＤｙ（ｍｉｎ）とした場合に、1/2>Dy(min)>1/2-(1/π)・sin^-1[{Vc/(B・K)}・{G(1+K)-1}]を満たし、検出コイルの非反転入力端子側の一端が天絡した場合における当該検出コイルの他端での電位の振幅をＡとし、天絡電位をＶｐとし、上限値をＤｙ（ｍａｘ）とした場合に、1/2<Dy(max)<1/2-(1/π)・sin^-1[{Vc/(A・K)}・{G(1+K)-1}-(Vp/A)]を満たす。

このような関係を満たすように各パラメータを設定した場合、検出コイルの両端の何れかで天絡や地絡が生じた際の検出パルス信号は、必ず、下限値未満又は上限値を超える値となる。すなわち、この場合、天絡や地絡が生じているにも拘らず、検出パルス信号が下限値以上上限値以下の範囲に収まり、天絡や地絡が検出されないといった事態を防止できる。

また、本発明では、上述した短絡検出回路と、レゾルバへ供給する励磁信号を生成する励磁信号生成回路と、レゾルバから出力された検出信号をデジタル角度信号に変換する角度算出部と、を具備するＲＤコンバータが提供される。

以上のように本発明では、単純な回路構成によって、レゾルバに接続された信号線路毎及び／又は天絡・地絡毎に個別に短絡を検出することができ、なおかつ、ロータが不規則に回転している状態やロータが停止している状態でも短絡を検出することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面を参照して説明する。
以下では、本形態の各構成について説明した後、各動作を説明する。

〔全体の構成〕
図１は、本形態のＲＤコンバータと電流バッファとレゾルバとの接続関係を例示するブロック図である。

レゾルバ１０は、励磁信号が供給される励磁コイル１１と、検出信号が電磁誘導される２つの検出コイル１２,１３とを具備する。励磁コイル１１と検出コイル１２,１３との何れかが回転子とされ、他方が固定子とされる。そして、２つの検出コイル１２，１３にそれぞれ電磁誘導されたＳＩＮ相とＣＯＳ相の２相の検出信号が回転子の回転角度を示す信号として出力される。

本形態のＲＤコンバータ３０は、レゾルバ１０へ供給する励磁信号を生成する励磁信号生成回路３１と、検出信号をデジタル角度信号に変換する角度算出部３２と、レゾルバ１０に接続された信号線路の短絡を検出する短絡検出回路３３と、を具備する。また、短絡検出回路３３は、レゾルバ１０へ励磁信号を供給する信号線路の短絡を検出する励磁ライン異常検出回路３４と、レゾルバ１０から出力された検出信号をＲＤコンバータ３０に伝送する信号線路の短絡を検出する検出ライン異常検出回路３５と、を具備する。また、検出ライン異常検出回路３５は、検出コイル１２の両端におけるＳＩＮ相の検出信号が入力され、差動増幅信号を出力する検出信号入力部回路３５１と、検出コイル１３の両端におけるＣＯＳ相の検出信号が入力され、差動増幅信号を出力する検出信号入力部回路３５２と、ＳＩＮ相の検出信号に関する検出ライン異常検出信号を出力する検出ライン短絡検出回路３６１と、ＣＯＳ相の検出信号に関する検出ライン異常検出信号を出力する検出ライン短絡検出回路３６２と、を具備する。
また、電流バッファ２０は、非反転増幅を行うゲインｋの増幅器２１と、反転増幅を行うゲイン−ｋの増幅器２２とを具備し、プッシュプル方式で励磁コイル１１に励磁信号を供給する。

〔励磁ライン異常検出回路３４の構成例〕
本形態で例示する励磁ライン異常検出回路３４は、プッシュプル方式で励磁信号が供給される励磁コイル１１の両端の電位を比較し、その比較結果を示す矩形波信号である励磁パルス信号のデューティに基づき、励磁信号の信号線路の地絡及び天絡を検出し、その検出結果を示す励磁ライン異常検出信号を出力する。

図２（ａ）は、励磁ライン異常検出回路３４の構成を例示した回路図である。
図２（ａ）の例の励磁ライン異常検出回路３４は、励磁コイル１１の両端の電位を比較して励磁パルス信号を生成し、生成した当該励磁パルス信号を出力するコンパレータ３４１と、励磁パルス信号が入力され、当該励磁パルス信号のデューティに対応する値を抽出して出力するデューティ検出部３４２と、励磁パルス信号のデューティに対応する値が入力され、この値と、所定の下限値に対応する値及び上限値に対応する値とを比較することにより、励磁信号の信号線路の地絡及び天絡を検出し、励磁ライン異常検出信号を出力するしきい値比較部３４３と、を具備する。また、しきい値比較部３４３は、励磁パルス信号のデューティに対応する値と上限値（＋側しきい値）に対応する値とを比較するコンパレータ３４３ａと、励磁パルス信号に対応する値のデューティと下限値（−側しきい値）に対応する値とを比較するコンパレータ３４３ｂと、を具備する。

この例のコンパレータ３４１の＋側入力端子は、信号線路を通じて増幅器２１（図１）の出力側及び励磁コイル１１の一端と電気的に接続され、−側入力端子は、信号線路を通じて増幅器２２の出力側及び励磁コイル１１の他端と電気的に接続される。また、コンパレータ３４１の出力端子は、デューティ検出部３４２と電気的に接続される。デューティ検出部３４２の出力端子は、コンパレータ３４３ａの−側入力端子及びコンパレータ３４３ｂの＋側入力端子と電気的に接続される。コンパレータ３４３ａの＋側入力端子には、上限値（＋側しきい値）に対応する値を供給する信号線路が電気的に接続され、コンパレータ３４３ｂの−側入力端子には、下限値（−側しきい値）に対応する値を供給する信号線路が電気的に接続される。なお、上限値（＋側しきい値）及び下限値（−側しきい値）の内容については後述する。また、コンパレータ３４３ａ，３４３ｂの出力端子は、それぞれ、励磁ライン異常検出信号（ａ），（ｂ）を伝送する信号線路と電気的に接続される。

＜デューティ検出部３４２の構成例＞
なお、デューティ検出部３４２は、例えば、ローパスフィルタで構成される。この場合、デューティ検出部３４２から出力される励磁パルス信号のデューティに対応する値は、励磁パルス信号のデューティに比例した直流電圧値となる。この場合、コンパレータ３４３ａ，３４３ｂに入力される上限値（＋側しきい値）や下限値（−側しきい値）は、デューティの上限値（＋側しきい値）や下限値（−側しきい値）に比例した直流電圧値となる。

また、デューティ検出部３４２の別の構成例として、クロック信号をカウンタに入力し、励磁パルス信号のハイレベル時にのみクロック信号をカウントし、そのカウント値を出力する回路を用いてもよい。この場合、励磁パルス信号のデューティに対応する値は、励磁パルス信号のハイレベル時におけるクロック数を示すデジタル値となる。図２（ｂ）は、このようなデューティ検出部３４２の一例を示したデジタル回路である。

図２（ｂ）の例のデューティ検出部３４２は、カウンタ３４２ａとＦ／Ｆ（フリップフロップ）３４２ｂとを具備する。カウンタ３４２ａは、励磁パルス信号が入力されるＥＮ端子及びＲＳＴ端子と、クロック信号（この例ではクロック周波数Ｆｃ＝４０ＭＨｚ）が入力されるＣＫ端子と、カウント値を出力するＤＡＴＡ端子とを具備する。また、Ｆ／Ｆ３４２ｂは、カウント値が入力されるＤ端子と、励磁パルス信号が入力されるＣＫ端子と、ＣＫ端子の入力に応じ、Ｄ端子への入力値を出力するＱ端子とを具備する。

カウンタ３４２ａは、ＥＮ端子に入力された励磁パルス信号のハイレベル時にＣＫ端子に入力されたクロック信号をカウントし、そのカウント値をＤＡＴＡ端子から出力する。また、カウンタ３４２ａでカウントされたカウント値はＲＳＴ端子に入力された励磁パルス信号の立ち下げ時にリセットされる。カウンタ３４２ａのＤＡＴＡ端子から出力されたカウント値は、Ｆ／Ｆ３４２ｂのＤ端子に入力される。Ｆ／Ｆ３４２ｂは、ＣＫ端子に入力された励磁パルス信号の立ち下げ時におけるＤ端子の入力値をＱ端子から出力する。このＱ端子からの出力値は、励磁パルス信号の１周期におけるハイレベル期間のクロック数に相当する。すなわち、クロック周波数Ｆｃ［Ｈｚ］とし、励磁パルス信号の周波数をＦ［Ｈｚ］とし、デューティをＤｙ［％］とすると、このＱ端子からの出力値Ｐは、
P=(Fc/F)・(Dy/100)
となる。

図２（ｂ）の例のデューティ検出部３４２に対応する上限値（＋側しきい値）や下限値（−側しきい値）は、励磁パルス信号の１周期のクロック数に上限値（＋側しきい値）や下限値（−側しきい値）を掛けた値となる。このようなしきい値の生成は、例えば、図２（ｂ）のしきい値生成部３４４によって生成できる。

しきい値生成部３４４は、カウンタ３４４ａとＦ／Ｆ（フリップフロップ）３４４ｂと掛算部３４４ｃ，３４４ｄを具備する。

カウンタ３４４ａは、クロック信号（この例ではクロック周波数Ｆｃ＝４０ＭＨｚ）が入力されるＣＫ端子と、励磁パルス信号の立ち上がりエッジ信号が入力されるＲＳＴ端子と、カウント値を出力するＤＡＴＡ端子とを具備する。また、Ｆ／Ｆ３４４ｂは、カウント値が入力されるＤ端子と、励磁パルス信号の立ち上がりエッジ信号が入力されるＣＫ端子と、ＣＫ端子の入力に応じ、Ｄ端子への入力値を出力するＱ端子とを具備する。

カウンタ３４４ａは、ＣＫ端子に入力されたクロック信号をカウントし、そのカウント値をＤＡＴＡ端子から出力する。また、カウンタ３４４ａのカウント値は、ＲＳＴに励磁パルス信号の立ち上がりエッジ信号が入力された際にリセットされる。カウンタ３４４ａのＤＡＴＡ端子から出力されたカウント値は、Ｆ／Ｆ３４４ｂのＤ端子に入力される。Ｆ／Ｆ３４４ｂは、ＣＫ端子に入力された励磁パルス信号の立ち上がりエッジ信号入力時におけるＤ端子の入力値をＱ端子から出力する。このＱ端子からの出力値は、励磁パルス信号の１周期分のクロック数（デューティ１００％に相当するパルス数、Ｆｃ／Ｆ）となる。Ｆ／Ｆ３４４ｂのＱ端子からの出力値は、掛算部３４４ｃ，３４４ｄに入力される。掛算部３４４ｃには、さらにデューティの上限値（図２の例では０．７（７０％））が入力され、掛算部３４４ｃは、Ｆ／Ｆ３４４ｂのＱ端子からの出力値に０．７を掛けた値を上限値（＋側しきい値）として出力する。また、掛算部３４４ｄには、さらにデューティの下限値（図２の例では０．３（３０％））が入力され、掛算部３４４ｄは、Ｆ／Ｆ３４４ｂのＱ端子からの出力値に０．３を掛けた値を下限値（−側しきい値）として出力する。

〔検出ライン異常検出回路３５の構成例〕
本形態で例示する検出ライン異常検出回路３５は、検波前の２相の検出信号の電位と所定の基準電位とを比較し、比較結果を示す矩形波信号である検出パルス信号のデューティに基づき、検出信号の信号線路の地絡及び天絡を検出し、その検出結果を示す検出ライン異常検出信号を出力する。

図３（ａ）は、検出ライン異常検出回路３５を構成する検出信号入力部回路３５１及び検出ライン短絡検出回路３６１の構成例の構成を例示した回路図である。
図３（ａ）の例の検出信号入力部回路３５１は、抵抗Ｒ１，Ｒ１’，Ｒ２，Ｒ２’と、検出コイルの一端から出力された検波前の検出信号が抵抗Ｒ１を介して反転入力端子に入力され、当該検出コイルの他端から出力された検波前の検出信号が抵抗Ｒ１’を介して非反転入力端子に入力され、所定の中点電位を基準に、これらの検出信号を増幅し、増幅された信号を出力する差動増幅器３５１ａと、を具備する。なお、抵抗Ｒ１，Ｒ１’の抵抗値は互いに等しく、抵抗Ｒ２，Ｒ２’の抵抗値は互いに等しい。なお、差動増幅器３５１ａを用いるのは外部から混入するコモンモードノイズを除去するためである。

抵抗Ｒ１の一端は、検出コイル１２の一端に電気的に接続され、抵抗Ｒ１’の一端は、検出コイル１２の他端に電気的に接続される。抵抗Ｒ１の他端は、抵抗Ｒ２の一端及び差動増幅器３５１ａの−側入力端子（反転入力端子）と電気的に接続され、抵抗Ｒ２の他端は差動増幅器３５１ａの出力端子と電気的に接続され、差動増幅器３５１ａの出力端子は、角度算出部３２と電気的に接続される。抵抗Ｒ１’の他端は、差動増幅器３５１ａの＋側入力端子（非反転入力端子）と、抵抗Ｒ２’の一端とに電気的に接続され、抵抗Ｒ２’の他端の電位は中点電位（Ｖｃ）とされる。

図３（ａ）の例の検出ライン短絡検出回路３６１は、差動増幅器３５１ａの非反転入力端子の電位と基準電位とを比較して検出パルス信号を生成し、生成した当該検出パルス信号を出力するコンパレータ３６１ａと、検出パルス信号が入力され、当該検出パルス信号のデューティに対応する値を抽出し、当該検出パルス信号のデューティに対応する値を出力するデューティ検出部３６１ｂと、検出パルス信号のデューティに対応する値が入力され、所定の下限値に対応する値及び上限値に対応する値と当該検出パルス信号のデューティに対応する値とを比較することにより、検出信号の信号線路の地絡及び天絡を検出し、検出ライン異常検出信号を出力するしきい値比較部３６１ｃとを具備する。また、しきい値比較部３６１ｃは、コンパレータ３６１ｃａ，３６１ｃｂを具備する。

コンパレータ３６１ａの＋側入力端子は、差動増幅器３５１ａの＋側入力端子（非反転入力端子）と電気的に接続され、コンパレータ３６１ａの−側入力端子の電位は中点電位（Ｖｃ）とされる。なお、コンパレータ３６１ａの−側入力端子の電位が「基準電位」に相当する。デューティ検出部３６１ｂの入力端子には、上述のコンパレータ３６１ａの出力端子が電気的に接続され、デューティ検出部３６１ｂの出力端子には、コンパレータ３６１ｃａの−側入力端子と、コンパレータ３６１ｃｂの＋側入力端子とが電気的に接続される。また、コンパレータ３６１ｃａの＋側入力端子には、上限値（＋側しきい値）に対応する値を供給する信号線路が電気的に接続され、コンパレータ３６１ｃｂの−側入力端子には、下限値（−側しきい値）に対応する値を供給する信号線路が電気的に接続される。また、コンパレータ３６１ｃａ，３６１ｃｂの出力端子は、それぞれ、検出ライン異常検出信号（ｃ），（ｄ）を出力する信号線路と電気的に接続される。

＜デューティ検出部３６１ｂの構成例＞
なお、デューティ検出部３６１ｂには、例えば、クロック信号をカウンタに入力し、検出パルス信号のハイレベル時にのみクロック信号をカウントし、そのカウント値を出力する回路を用いることができる。この場合、検出パルス信号のデューティに対応する値は、検出パルス信号のハイレベル時におけるクロック数を示すデジタル値となる。図３（ｂ）は、このようなデューティ検出部３６１ｂの一例を示したデジタル回路である。

図３（ｂ）の例のデューティ検出部３６１ｂは、図２（ｂ）のデューティ検出部３４２と同様に構成され、カウンタ３６１ｂａとＦ／Ｆ（フリップフロップ）３６１ｂｂとを具備する。デューティ検出部３６１ｂのＱ端子からの出力値は、検出パルス信号の１周期におけるハイレベル期間のクロック数に相当する。すなわち、クロック周波数Ｆｃ［Ｈｚ］とし、検出パルス信号の周波数をＦ［Ｈｚ］とし、デューティをＤｙ［％］とすると、このＱ端子からの出力値Ｐは、
P=(Fc/F)・(Dy/100)
となる。
また、図３（ｂ）の例のデューティ検出部３６１ｂからの出力に対応する上限値（＋側しきい値）や下限値（−側しきい値）は、検出パルス信号の１周期のクロック数に上限値（＋側しきい値）や下限値（−側しきい値）を掛けた値となる。このようなしきい値の生成は、例えば、図３（ｂ）のしきい値生成部３６１ｄによって生成できる。

しきい値生成部３６１ｄは、図２（ｂ）のしきい値生成部３４４と同様に構成され、カウンタ３６１ｄａとＦ／Ｆ（フリップフロップ）３６１ｄｂと掛算部３６１ｄｃ，３６１ｄｄを具備する。Ｆ／Ｆ３６１ｄｂのＱ端子からの出力値は、検出パルス信号の１周期分のクロック数（デューティ１００％に相当するパルス数Ｆｃ／Ｆ）に相当する。また、掛算部３６１ｄｃは、Ｆ／Ｆ３６１ｄｂのＱ端子からの出力値に０．７を掛けた値を上限値（＋側しきい値）として出力し、掛算部３６１ｄｄは、Ｆ／Ｆ３６１ｄｂのＱ端子からの出力値に０．３を掛けた値を下限値（−側しきい値）として出力する。なお、図２（ｂ）のしきい値生成部３４４と図３（ｂ）のしきい値生成部３６１ｄとを共用してもよい。

なお、検出信号入力部回路３５２及び検出ライン短絡検出回路３６２の構成は、検出信号入力部回路３５１及び検出ライン短絡検出回路３６１の構成と同様であり、検出コイル１３のＣＯＳ相の検出信号を取り扱う点のみが検出信号入力部回路３５１及び検出ライン短絡検出回路３６１の構成例と相違する。ここでは、検出信号入力部回路３５２及び検出ライン短絡検出回路３６２の構成の説明を省略する。

〔電流バッファ２０の構成例〕
本形態の例の電流バッファ２０は、励磁信号生成回路３１から供給された励磁信号をプッシュプル方式で励磁コイル１１の両端に供給する。なお、レゾルバの励磁コイルに励磁信号を供給するための構成には、特許文献１の図６の構成のものもあるが、特許文献１の図６の構成では、中点電位の直流電圧の負荷を励磁コイルに印加しないように出力部にコンデンサ（Ｃ１１７）を備える必要がある。しかし、このコンデンサは、レゾルバの励磁電流を流せる特性のものでなければならず、体積が大きく高価なものとなる。本形態で使用するプッシュプル方式の電流バッファ２０では、このような特性のコンデンサを必要としない点でも優れている。なお、本形態で例示する電流バッファ２０は、単電源電流バッファであるが、電流バッファ２０としてプッシュプル方式両電源電流バッファを用いてもよい。

図４（ａ）は、本形態の電流バッファ２０の構成を例示した回路図である。
図４（ａ）に例示するように、本形態の電流バッファ２０は、入力された励磁信号を非反転増幅する増幅器２１と、入力された励磁信号を反転増幅する増幅器２２とを具備する。増幅器２１，２２の入力端子は、励磁信号生成回路３１と電気的に接続される。また、増幅器２１の出力端子は、励磁ライン異常検出回路３４のコンパレータ３４１の＋側入力端子及び励磁コイル１１の一端と電気的に接続され、増幅器２２の出力端子は、励磁ライン異常検出回路３４のコンパレータ３４１の−側入力端子及び励磁コイル１１の他端と電気的に接続される。

図４（ｂ）は、本形態の電流バッファ２０の具体的構成を例示した回路図である。
図４（ｂ）の例では、増幅器２１は、単電源動作の増幅回路２１１，２１２及びコンデンサ２１３によって構成され、増幅器２２は、単電源動作の増幅回路２２１及びコンデンサ２２２によって構成される。

この例では、励磁信号生成回路３１と増幅回路２１２の−側入力端子及びコンデンサ２２２の一端とが電気的に接続され、コンデンサ２２２の他端が増幅回路２２１の−側入力端子と電気的に接続される。また、増幅回路２１２の＋側入力端子と増幅回路２１１の＋側入力端子と増幅回路２２１の＋側入力端子が電気的に接続され、それらの電位が中点電位（Ｖｃ’）とされる（例えばＶｃ’＝２．５Ｖ）。また、増幅回路２１２の出力端子がコンデンサ２１３の一端と電気的に接続され、コンデンサ２１３の他端が増幅回路２１１の−側入力端子と電気的に接続される。そして、増幅回路２１１の出力端子が増幅器２１の出力端子とされ、増幅回路２２１の出力端子が増幅器２２の出力端子とされる。

〔励磁信号の信号線路の地絡・天絡の検出〕
次に、レゾルバ１０の励磁コイル１１に励磁信号を供給する信号線路の地絡・天絡を検出する方法について説明する。まず、本形態の励磁ライン異常検出回路３４で励磁信号の信号線路の地絡・天絡が検出できる理由について説明する。

＜正常時＞
図５（ａ）は、励磁コイル１１に励磁信号を供給する信号線路に短絡が生じていない場合における、コンパレータ３４１の＋側入力端子の電位とコンパレータ３４１の−側入力端子の電位とを示したグラフである。また、図５（ｂ）は、その場合のコンパレータ３４１の出力端子から出力される励磁パルス信号の電位を示したグラフである。
増幅器２１と増幅器２２とは、ゲインの絶対値が同一であって、相互に位相が反転している。よって、励磁コイル１１に励磁信号を供給する信号線路に短絡が生じていない場合、増幅器２１から出力されてコンパレータ３４１の＋側入力端子に入力される励磁信号（１）の電位と、増幅器２２から出力されてコンパレータ３４１の−側入力端子に入力される励磁信号（２）の電位とは、図５（ａ）に示すように、振幅が同一で位相が反転したものとなる。その結果、コンパレータ３４１の出力端子から出力される励磁パルス信号（３）は、理想的には、図５（ｂ）に示すようなデューティ５０％の矩形波信号となる。

＜励磁信号の信号線路が完全に地絡した場合＞
図６（ａ）は、励磁信号（２）の信号線路が完全に地絡した場合における、コンパレータ３４１の＋側入力端子の電位とコンパレータ３４１の−側入力端子の電位とを示したグラフである。また、図６（ｂ）は、その場合のコンパレータ３４１の出力端子から出力される励磁パルス信号の電位を示したグラフである。
励磁信号（２）の信号線路が完全に地絡した場合、増幅器２２から出力されてコンパレータ３４１の−側入力端子に入力される励磁信号（２）の電位はグランド電位となる（図６（ａ））。その結果、コンパレータ３４１の出力端子から出力される励磁パルス信号（３）は、常時Ｈ状態となり、そのデューティは１００％となる（図６（ｂ））。

図６（ｃ）は、励磁信号（１）の信号線路が地絡した場合における、コンパレータ３４１の＋側入力端子の電位とコンパレータ３４１の−側入力端子の電位とを示したグラフである。また、図６（ｄ）は、その場合のコンパレータ３４１の出力端子から出力される励磁パルス信号の電位を示したグラフである。
励磁信号（１）の信号線路が完全に地絡した場合、増幅器２２から出力されてコンパレータ３４１の＋側入力端子に入力される励磁信号（１）の電位はグランド電位となる（図６（ｃ））。その結果、コンパレータ３４１の出力端子から出力される励磁パルス信号（３）は、常時Ｌ状態となり、そのデューティは０％となる（図６（ｄ））。

＜励磁信号の信号線路が完全に天絡した場合＞
図７（ａ）は、励磁信号（２）の信号線路が完全に天絡した場合における、コンパレータ３４１の＋側入力端子の電位とコンパレータ３４１の−側入力端子の電位とを示したグラフである。また、図７（ｂ）は、その場合のコンパレータ３４１の出力端子から出力される励磁パルス信号の電位を示したグラフである。
励磁信号（２）の信号線路が完全に天絡した場合、増幅器２２から出力されてコンパレータ３４１の−側入力端子に入力される励磁信号（２）の電位は電源電位となる（図７（ａ））。その結果、コンパレータ３４１の出力端子から出力される励磁パルス信号（３）は、常時Ｌ状態となり、そのデューティは０％となる（図７（ｂ））。

図７（ｃ）は、励磁信号（１）の信号線路が天絡した場合における、コンパレータ３４１の＋側入力端子の電位とコンパレータ３４１の−側入力端子の電位とを示したグラフである。また、図７（ｄ）は、その場合のコンパレータ３４１の出力端子から出力される励磁パルス信号の電位を示したグラフである。
励磁信号（１）の信号線路が完全に天絡した場合、増幅器２２から出力されてコンパレータ３４１の＋側入力端子に入力される励磁信号（１）の電位は電源電位となる（図７（ｃ））。その結果、コンパレータ３４１の出力端子から出力される励磁パルス信号（３）は、常時Ｈ状態となり、そのデューティは１００％となる（図７（ｄ））。

＜励磁信号（２）の信号線路がある抵抗値を持って地絡した場合＞
図８（ａ）は、励磁信号（２）の信号線路がある抵抗値を持って地絡した場合における、コンパレータ３４１の＋側入力端子の電位とコンパレータ３４１の−側入力端子の電位とを示したグラフである。また、図８（ｂ）は、その場合のコンパレータ３４１の出力端子から出力される励磁パルス信号の電位を示したグラフである。

励磁信号（２）の信号線路がある抵抗値を持って地絡した場合、励磁信号（２）の波形は、正常時に対して、中点電位が低下し、振幅も減少する（図８（ａ））。その結果、コンパレータ３４１の出力端子から出力される励磁パルス信号（３）のデューティは５０％と１００％との間の値となる。

同様に、励磁信号（１）の信号線路がある抵抗値を持って地絡した場合、励磁パルス信号（３）のデューティは０％と５０％との間の値となる。また、励磁信号（２）の信号線路がある抵抗値を持って天絡した場合、励磁パルス信号（３）のデューティは０％と５０％との間の値となる。また、励磁信号（１）の信号線路がある抵抗値を持って天絡した場合、励磁パルス信号（３）のデューティは５０％と１００％との間の値となる。

＜天絡・地絡と励磁パルス信号のデューティとの関係＞
以上より、励磁信号の信号線路の天絡・地絡と、励磁パルス信号のデューティとは以下の関係にあることがわかる。

つまり、励磁パルス信号のデューティを観測することで、励磁信号の信号線路の地絡や天絡を検出することができる。本形態では、励磁パルス信号のデューティの正常範囲定める上限値（＋側しきい値）と下限値（−側しきい値）とを設定し、それらと励磁パルス信号のデューティとを比較することで励磁信号の信号線路の天絡や地絡を検出する。

なお、どの程度抵抗値を持って天絡や地絡が生じるかは、信号線路や電源の配置等の装置構造に起因する。そのため、天絡や地絡が生じた際に励磁パルス信号のデューティがどの程度の値になるかは、設計段階である程度特定可能である。よって、事前に上限値（＋側しきい値）と下限値（−側しきい値）とを設定しておくことも可能である。具体的には、例えば、下限値（−側しきい値）を、励磁信号（１）の信号線路の地絡や励磁信号（２）の信号線路の天絡が生じた際の励磁パルス信号のデューティの予測値以上５０％未満の値（例えば、３０％）に設定し、上限値（＋側しきい値）を、５０％を超え、励磁信号（１）の信号線路の天絡や励磁信号（２）の信号線路の地絡が生じた際の励磁パルス信号のデューティの予測値未満の値（例えば、７０％）に設定する。

＜励磁ライン異常検出回路３４での励磁信号の信号線路の地絡・天絡検出処理＞
次に、図１，２を用い、本形態の励磁ライン異常検出回路３４での励磁信号の信号線路の地絡・天絡検出処理を説明する。

励磁信号生成回路３１で生成された励磁信号は電流バッファ２０に供給され、電流バッファ２０の増幅器２１，２２は、励磁電流を励磁コイル１１の両端に供給する（図１）。増幅器２１の出力端子から出力された励磁信号（１）は励磁ライン異常検出回路３４のコンパレータ３４１（図２）の＋側入力端子に入力され、増幅器２２の出力端子から出力された励磁信号（２）は励磁ライン異常検出回路３４のコンパレータ３４１の−側入力端子に入力される。

コンパレータ３４１は、入力された励磁信号（１）と励磁信号（２）との電位を比較し、励磁信号（１）の電位＞励磁信号（２）の電位である場合にＨとなり、励磁信号（１）の電位＜励磁信号（２）の電位である場合にＬとなる矩形波信号である励磁パルス信号（３）を出力する。

励磁パルス信号（３）は、デューティ検出部３４２に入力され、デューティ検出部３４２は、前述したように（図２等）、励磁パルス信号（３）のデューティに対応する値を生成して出力する。

デューティ検出部３４２から出力されたデューティに対応する値は、コンパレータ３４３ａの−側入力端子とコンパレータ３４３ｂの＋側入力端子とに入力される。コンパレータ３４３ａの＋側入力端子には、前述したように（図２等）、上限値（＋側しきい値）に対応する値が入力され、コンパレータ３４３ｂの−側入力端子には、下限値（−側しきい値）に対応する値が入力される。
この場合、コンパレータ３４３ａ，３４３ｂからそれぞれ出力される励磁ライン異常検出信号（ａ），（ｂ）は、以下のようになる。

この表から分かるように、コンパレータ３４３ａ，３４３ｂからそれぞれ出力された励磁ライン異常検出信号（ａ），（ｂ）のＨ，Ｌを検証することにより、励磁信号を供給する信号線路の２つの短絡状態を識別できる。
励磁ライン異常検出回路３４から出力された励磁ライン異常検出信号（ａ），（ｂ）は、角度算出部３２に送られ、レゾルバ１０の回転子の回転角度算出処理（例えば、励磁ライン異常検出信号が入力された際に回転角度算出処理を停止する等）に利用される他、ＲＤコンバータ３０から異常検出信号として出力される。

〔検出信号の信号線路の地絡・天絡の検出〕
次に、レゾルバ１０の検出コイル１２，１３から出力される検出信号の信号線路の地絡・天絡を検出する方法について説明する。まず、本形態の検出ライン異常検出回路３５で検出信号の信号線路の地絡・天絡が検出できる理由ついて説明する。

レゾルバ１０の検出コイル１２，１３からそれぞれ出力されるＳＩＮ相検出信号とＣＯＳ相検出信号とを以下のように定義する。
ＳＩＮ相検出信号：A・sinθ・sinωt …〔1〕
ＣＯＳ相検出信号：A・cosθ・cosωt …〔2〕
ただし、θはレゾルバ１０の回転子の固定子に対する回転角度を示し、ωは励磁コイル１１に供給される励磁信号の角周波数を示し、ｔは時間を示す。

本形態では、式〔1〕〔2〕に示すような励磁信号の位相成分を含む検波前の検出信号を用いて短絡検出を行う。なお、ＳＩＮ相の検出信号からその信号線路の短絡を検出する方法と、ＣＯＳ相検出信号からその信号線路の短絡を検出する方法とは同様であるため、以下では、ＳＩＮ相検出信号からその信号線路の短絡を検出する方法のみを説明する。

＜正常時＞
図３（ａ）に示すように、検出コイル１２から出力されたＳＩＮ相の検出信号（４），（５）は、それぞれ抵抗Ｒ１，Ｒ１’を経由し、差動増幅器３５１ａの−側入力端子，＋側入力端子に入力される。検出コイル１２から出力されたＳＩＮ相の検出信号（４），（５）の信号線路に短絡がない場合、差動増幅器３５１ａの＋側入力端子の電位Ｖαは以下のようになる。ただし、A'=(‐R2 / 2・R1)・A・sinθである。

Vα=A'・sinωt + Vc …〔3〕
図３（ａ）に示すように、コンパレータ３６１ａの＋側入力端子は、差動増幅器３５１ａの＋側入力端子と電気的に接続されてその電位はＶαとなっており、コンパレータ３６１ａの−側入力端子の電位は中点電位Ｖｃとなっている。よって、正常時におけるコンパレータ３６１ａの出力端子から出力される検出パルス信号は、デューティ５０％の矩形波となる。

＜ＳＩＮ相の検出信号の信号線路（５）側が地絡した場合＞
図９は、検出コイル１２の信号線路（５）側が地絡した状態を示した図である。

検出コイル１２の信号線路（５）側が地絡した場合、Ｒ１＝Ｒ１’＝Ｒ，Ｒ２＝Ｒ２’＝Ｓ・Ｒ（Ｓ＞０）とすると、
Vα={R1'/(R1'+R2')}・Vc={R/(R+S・R)}・Vc=Vc/(1+S)
が成立し、
Vα-Vc={-S/(1+S)}・Vc …〔4〕
が成立する。ここで、Ｓ＞０でありＶｃ＞０であるため、式〔4〕の右辺は０未満となる。よって、図９の場合におけるコンパレータ３６１ａの出力端子から出力される検出パルス信号（６）は常時Ｌとなり、そのデューティは０％となる。

＜ＳＩＮ相の検出信号の信号線路（４）側が地絡した場合＞
図１０（ａ）は、検出コイル１２の信号線路（４）側が地絡した状態を示した図である。
検出コイル１２の信号線路（４）側が地絡した場合、Ｒ１＝Ｒ１’＝Ｒ，Ｒ２＝Ｒ２’＝Ｓ・Ｒ（Ｓ＞０）とし、そのときの検出コイル１２の電位をＶ１とすると、
Vα={R2'/(R1'+R2')}・(V1-Vc)+Vc
={S・R/(R+S・R)}・(V1-Vc)+Vc
={S/(1+S)}・(V1-Vc)+Vc
が成立し、
Vα-Vc={S/(1+S)}・(V1-Vc) …〔5〕
が成立する。

ここで、Ｖ１＜Ｖｃである場合、Ｓ＞０であるため、式〔5〕の右辺は負となり、Ｖα＜Ｖｃとなる。この場合、コンパレータ３６１ａの出力端子から出力される検出パルス信号（６）は常時Ｌとなり、そのデューティは０％となる。
一方、Ｖ１＜Ｖｃである場合には、検出パルス信号（６）は以下のようになる。

式〔5〕においてV1=B・sinωt（ＢはＶ１の振幅）とし、Vα=Vcとなるωtを求めると以下のようになる。

0={S/(1+S)}・(B・sinωt-Vc)
S>0であるため B・sinωt =Vc
sinωt=Vc/B
ωt=sin^-1 Vc/B …〔6〕
よって、コンパレータ３６１ａの＋側入力端子の電位は、ωt=sin^-1 Vc/Bで中点電位Ｖｃを横切る波形となり、検出パルス信号のデューティは、
Dy=(1/2)‐(1/π)・sin^-1Vc/B …〔7〕
となる。一例としてＶ１の振幅Ｂを３Ｖとし、中点電位Ｖｃを２．５Ｖとすると、式〔6〕より、
ωt=sin^-1 2.5/3=0.313π [rad]
となる。この場合、コンパレータ３６１ａの＋側入力端子の電位は、図１０（ｂ）に示すようなωt=0.313πで中点電位Ｖｃを横切る波形となる。このとき、コンパレータ３６１ａの出力端子から出力される検出パルス信号のデューティは
Dy=0.5‐0.313≒0.19
より、約１９％となる。

＜ＳＩＮ相の検出信号の信号線路（５）側が天絡した場合＞
図１１は、検出コイル１２の信号線路（５）側が天絡した状態を示した図である。

検出コイル１２の信号線路（５）側が天絡した場合、Ｒ１＝Ｒ１’＝Ｒ，Ｒ２＝Ｒ２’＝Ｓ・Ｒ（Ｓ＞０）とし、天絡電位をＶｐとすると、
Vα={R2'/(R1'+R2')}・(Vp-Vc)+Vc
={S・R/(R+S・R)}・(Vp-Vc)+Vc
={S/(1+S)}・(Vp-Vc)+Vc
が成立し、
Vα-Vc={S/(1+S)}・(Vp-Vc) …〔8〕
が成立する。

天絡電位Ｖｐは電源電位であり、必ずＶｐ＞Ｖｃの関係が成立する。
式〔8〕より、Ｖｐ＞Ｖｃのとき、必ずＶα＞Ｖｃとなる。この場合、図１１のコンパレータ３６１ａの出力端子から出力される検出パルス信号は常時Ｈとなり、そのデューティは１００％となる。

＜ＳＩＮ相の検出信号の信号線路（４）側が天絡した場合＞
図１２（ａ）は、検出コイル１２の信号線路（４）側が天絡した状態を示した図である。

検出コイル１２の信号線路（４）側が天絡した場合、Ｒ１＝Ｒ１’＝Ｒ，Ｒ２＝Ｒ２’＝Ｓ・Ｒ（Ｓ＞０）とし、そのときの検出コイル１２の電位をＶ１とし、天絡電位をＶｐとすると、
Vα={R2'/(R1'+R2')}・(V1+Vp-Vc)+Vc
={S・R/(R+S・R)}・(V1+Vp-Vc)+Vc
={S/(1+S)}・(V1+Vp-Vc)+Vc
が成立し、
Vα-Vc={S/(1+S)}・{(V1+Vp)-Vc} …〔9〕
が成立する。

ここで、（Ｖ１＋Ｖｐ）＞Ｖｃのとき、Ｓ＞０であるため、式［9］の右辺は正となり、必ずＶα＞Ｖｃとなる。この場合、図１２（ａ）のコンパレータ３６１ａの出力端子から出力される検出パルス信号は常時Ｈとなり、そのデューティは１００％となる。

一方、（Ｖ１＋Ｖｐ）＜Ｖｃのときは、検出パルス信号（６）は以下のようになる。
式〔9〕においてV1=A・sinωt（AはＶ１の振幅）とし、Vα=Vcとなるωtを求めると以下のようになる。

0={S/(1+S)}・{(A・sinωt +Vp)-Vc}
0=A・sinωt +Vp-Vc
sinωt=(Vc-Vp)/A
ωt=sin^-1 (Vc-Vp)/A …〔10〕
よって、コンパレータ３６１ａの＋側入力端子の電位は、ωt=sin^-1 (Vc-Vp)/Aで中点電位Ｖｃを横切る波形となり、検出パルス信号のデューティは、
Dy=(1/2)‐(1/π)・sin^-1(Vc-Vp)/A …〔11〕
となる。

一例として、天絡電位Ｖｐを５Ｖとし、Ｖ１の振幅Ａを３Ｖとし、中点電位Ｖｃを２．５Ｖとすると、式〔10〕より、
ωt=sin^-1 (‐2.5/3)=‐0.313π[rad]
となる。この場合、コンパレータ３６１ａの＋側入力端子の電位は、図１２（ｂ）に示すようなωt=‐0.313πで中点電位Ｖｃを横切る波形となる。このとき、コンパレータ３６１ａの出力端子から出力される検出パルス信号のデューティは
Dy=0.5+0.313≒0.81
より、約８１％となる。

＜天絡・地絡と検出パルス信号のデューティとの関係＞
以上より、検出信号の信号線路の天絡・地絡と、検出パルス信号のデューティとは以下の関係にあることがわかる。

つまり、検出パルス信号のデューティを観測することで、検出信号の信号線路の地絡や天絡を検出することができる。本形態では、検出パルス信号のデューティの正常範囲定める上限値（＋側しきい値）と下限値（−側しきい値）とを設定し、それらと検出パルス信号のデューティとを比較することで検出信号の信号線路の天絡や地絡を検出する。

なお、表３に示すように、検出パルス信号のデューティは、パラメータＶ１，Ｖｃ，Ｖｐ，Ａ，Ｂが全て定まれば確定する。ここで、パラメータＶ１，Ｖｃ，Ｖｐ，Ａ，Ｂの値は、信号線路や電源の配置等の装置構造によって定まる。そのため、各状態における検出パルス信号のデューティがどの程度の値になるかは、設計段階である程度特定可能である。よって、事前に上限値（＋側しきい値）と下限値（−側しきい値）とを設定しておくことも可能である。

また、各パラメータＶ１，Ｖｃ，Ｖｐ，Ａ，Ｂは、下限値（−側しきい値）をＤｙ（ｍｉｎ）とした場合に、
1/2>Dy(min)>1/2-(1/π)・sin^-1(Vc/B) …〔12〕
を満たし、上限（＋側しきい値）値をＤｙ（ｍａｘ）とした場合に、
1/2<Dy(max)<1/2-(1/π)・sin^-1[(Vc-Vp/A)] …〔13〕
を満たすように設定されることが望ましい。式〔12〕〔13〕を満たす場合、天絡や地絡が生じているにも拘らず、検出パルス信号のデューティが上限値（＋側しきい値）と下限値（−側しきい値）との間に収まってしまい、天絡や地絡が検出できなくなってしまうことはない。

＜検出ライン異常検出回路３５での検出信号の信号線路の地絡・天絡検出処理＞
次に、図１，３を用い、本形態の検出ライン異常検出回路３５での検出信号の信号線路の地絡・天絡検出処理を説明する。なお、以下では、ＳＩＮ相の検出信号の信号線路の地絡・天絡検出処理のみを説明するが、ＣＯＳ相の検出信号の信号線路の地絡・天絡検出処理も同様に実行される。

レゾルバ１０の検出コイル１２の両端のＳＩＮ相の検出信号（４）（５）は、抵抗Ｒ１，Ｒ１’を介して、それぞれ検出信号入力部回路３５１の差動増幅器３５１ａの−側入力端子（反転入力端子），＋側入力端子（非反転入力端子）に入力される。コンパレータ３６１ａの＋側入力端子には、差動増幅器３５１ａの＋側入力端子の電位Ｖαが加えられ、コンパレータ３６１ａの−側入力端子には、中点電位Ｖｃが加えられる。

コンパレータ３６１ａは、これらの電位を比較し、＋側入力端子の電位＞−側入力端子の電位である場合にＨとなり、＋側入力端子の電位＜−側入力端子の電位である場合にＬとなる矩形波信号である検出パルス信号（６）を出力する。

検出パルス信号（６）は、デューティ検出部３６１ｂに入力され、デューティ検出部３６１ｂは、前述したように（図３等）、検出パルス信号（６）のデューティに対応する値を生成して出力する。

デューティ検出部３６１ｂから出力されたデューティに対応する値は、コンパレータ３６１ｃａの−側入力端子とコンパレータ３６１ｃｂの＋側入力端子とに入力される。コンパレータ３６１ｃａの＋側入力端子には、前述したように（図３等）、上限値（＋側しきい値）に対応する値が入力され、コンパレータ３６１ｃｂの−側入力端子には、下限値（−側しきい値）に対応する値が入力される。

ここで、式〔12〕〔13〕を満たす場合、コンパレータ３６１ｃａ，３６１ｃｂからそれぞれ出力される検出ライン異常検出信号（ｃ），（ｄ）は、以下のようになる。

この表から分かるように、コンパレータ３６１ｃａ，３６１ｃｂからそれぞれ出力された検出ライン異常検出信号（ｃ），（ｄ）のＨ，Ｌを検証することにより、検出信号の信号線路の短絡状態を識別できる。
検出ライン異常検出回路３５から出力された検出ライン異常検出信号（ｃ），（ｄ）は、角度算出部３２に送られ、レゾルバ１０の回転子の回転角度算出処理（例えば、検出ライン異常検出信号が入力された際に回転角度算出処理を停止する等）に利用される他、ＲＤコンバータ３０から異常検出信号として出力される。

〔検出信号の特異点対策〕
前述したように、レゾルバ１０の検出コイル１２，１３からそれぞれ出力されるＳＩＮ相検出信号，ＣＯＳ相検出信号は、以下のようになる。

ＳＩＮ相検出信号：A・sinθ・sinωt …〔14〕
ＣＯＳ相検出信号：A・cosθ・cosωt …〔15〕
ここで、レゾルバ１０の回転子の固定子に対する回転角度θ＝０，πではＳＩＮ相検出信号が０になり、θ＝π／２，３π／２ではＣＯＳ相検出信号が０になる。この場合、検出パルス信号を生成するコンパレータ（ＳＩＮ相検出信号についてはコンパレータ３６１ａ）の−側入力端子と＋側入力端子とが常時等しくなり、コンパレータの出力が不定となる。

この対策として、例えば、θ＝０±δ，π±δではＳＩＮ相検出信号の信号線路の短絡検出を行わず、θ＝π／２±δ，３π／２±δではＣＯＳ相検出信号の信号線路の短絡検出を行わないとする処置が考えられる（δは、例えば０.０５６π[ｒａｄ]程度とする）。

また、別の対策として、検出パルス信号を生成するコンパレータ（ＳＩＮ相検出信号についてはコンパレータ３６１ａ）の−側入力端子の電位（基準電位）を、差動増幅器の非反転入力端子の電位の最小値以上であって中点電位未満であるか、或いは、中点電位を超える電位であって差動増幅器の非反転入力端子の電位の最大値以下としてもよい。

なお、地絡検出の場合には、中点電位をＶｃとし、基準電位をＧ・Ｖｃとし、差動増幅器のゲインをＫとし、検出コイルの反転入力端子側の一端が地絡した場合における当該検出コイルの他端での電位の振幅をＢとし、下限値をＤｙ（ｍｉｎ）とした場合に、Ｇ＜１とし、
1/2>Dy(min)>1/2-(1/π)・sin^-1[{Vc/(B・K)}・{G(1+K)-1}] …〔16〕
を満たすことが望ましい。また、天絡検出の場合には、検出コイルの非反転入力端子側の一端が天絡した場合における当該検出コイルの他端での電位の振幅をＡとし、天絡電位をＶｐとし、上限値をＤｙ（ｍａｘ）とした場合に、Ｇ＞１とし、
1/2<Dy(max)<1/2-(1/π)・sin^-1[{Vc/(A・K)}・{G(1+K)-1}-(Vp/A)] …〔17〕
を満たすことが望ましい。式〔16〕或いは〔17〕を満たす場合、地絡や天絡が生じているにも拘らず、検出パルス信号のデューティが上限値（＋側しきい値）と下限値（−側しきい値）との間に収まってしまい、地絡或いは天絡が検出できなくなってしまうことはないからである。

このようにすることにより、上述したＳＩＮ相検出信号，ＣＯＳ相検出信号の特異点において、検出パルス信号を生成するコンパレータの出力が常時不定とならないため、レゾルバ１０の回転子の固定子に対する回転角度がいかなる角度にある場合でも、良好に短絡を検出することができる。

図１３は、コンパレータ３６１ａの−側入力端子の電位（基準電位）を、中点電位Ｖｃよりも小さく設定する場合の構成例である。図１３の例では、コンパレータ３６１ａの−側入力端子に抵抗Ｒ３の一端が電気的に接続され、抵抗Ｒ３の他端に中点電位（Ｖｃ）が加えられ、さらにコンパレータ３６１ａの−側入力端子に他端が接地された抵抗Ｒ４が接続される。

なお、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではない。例えば、本形態では、短絡検出回路３３が、励磁ライン異常検出回路３４と検出ライン異常検出回路３５とを具備する構成としたが、励磁ライン異常検出回路３４と検出ライン異常検出回路３５の何れか一方のみを具備する構成であってもよい。なお、検出ライン異常検出回路３５のみを具備する構成の場合、電流バッファ２０はプッシュプル方式でなくてもよい。

また、本形態では、検出ライン異常検出回路３５がＳＩＮ相検出信号の信号線路とＣＯＳ相検出信号の信号線路との短絡を検出できる構成としたが、何れか一方の信号線路の短絡のみを検出する構成であってもよい。
また、本形態では、天絡と地絡とを検出する構成としたが、いずれか一方のみを検出する構成であってもよい。
その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能であることはいうまでもない。

また、短絡検出回路３３の少なくとも一部をコンピュータによって実現してもよい。この場合、各装置が有すべき機能の処理内容はプログラムによって記述される。そして、このプログラムをコンピュータで実行することにより、上記処理機能がコンピュータ上で実現される。

この処理内容を記述したプログラムは、コンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録しておくことができる。コンピュータで読み取り可能な記録媒体としては、例えば、磁気記録装置、光ディスク、光磁気記録媒体、半導体メモリ等どのようなものでもよいが、具体的には、例えば、磁気記録装置として、ハードディスク装置、フレキシブルディスク、磁気テープ等を、光ディスクとして、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、ＤＶＤ−ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disc Read Only Memory）、ＣＤ−Ｒ（Recordable）／ＲＷ（ReWritable）等を、光磁気記録媒体として、ＭＯ（Magneto-Optical disc）等を、半導体メモリとしてＥＥＰ−ＲＯＭ（Electronically Erasable and Programmable-Read Only Memory）等を用いることができる。

また、このプログラムの流通は、例えば、そのプログラムを記録したＤＶＤ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬型記録媒体を販売、譲渡、貸与等することによって行う。さらに、このプログラムをサーバコンピュータの記憶装置に格納しておき、ネットワークを介して、サーバコンピュータから他のコンピュータにそのプログラムを転送することにより、このプログラムを流通させる構成としてもよい。

このようなプログラムを実行するコンピュータは、例えば、まず、可搬型記録媒体に記録されたプログラムもしくはサーバコンピュータから転送されたプログラムを、一旦、自己の記憶装置に格納する。そして、処理の実行時、このコンピュータは、自己の記録媒体に格納されたプログラムを読み取り、読み取ったプログラムに従った処理を実行する。

本発明の産業上の利用分野としては、例えば、停止したり、不規則な回転を行ったりする回転体の回転角度を検出するレゾルバとＲＤコンバータとを接続する信号線路の短絡検出を例示できる。

図１は、ＲＤコンバータと電流バッファとレゾルバとの接続関係を例示するブロック図である。 図２（ａ）は、励磁ライン異常検出回路の構成を例示した回路図である。図２（ｂ）は、デューティ検出部の一例を示したデジタル回路である。 図３（ａ）は、検出ライン異常検出回路を構成する検出信号入力部回路及び検出ライン短絡検出回路の構成例の構成を例示した回路図である。図３（ｂ）は、デューティ検出部の一例を示したデジタル回路である。 図４（ａ）は、電流バッファの構成を例示した回路図である。図４（ｂ）は、電流バッファの具体的構成を例示した回路図である。 図５（ａ）は、励磁コイルに励磁信号を供給する信号線路に短絡が生じていない場合における、コンパレータの＋側入力端子の電位との−側入力端子の電位とを示したグラフである。また、図５（ｂ）は、その場合のコンパレータの出力端子から出力される励磁パルス信号の電位を示したグラフである。 図６（ａ）は、励磁信号（２）の信号線路が完全に地絡した場合における、コンパレータの＋側入力端子の電位と−側入力端子の電位とを示したグラフである。また、図６（ｂ）は、その場合のコンパレータの出力端子から出力される励磁パルス信号の電位を示したグラフである。図６（ｃ）は、励磁信号（１）の信号線路が地絡した場合における、コンパレータの＋側入力端子の電位と−側入力端子の電位とを示したグラフである。また、図６（ｄ）は、その場合のコンパレータの出力端子から出力される励磁パルス信号の電位を示したグラフである。 図７（ａ）は、励磁信号（２）の信号線路が完全に天絡した場合における、コンパレータの＋側入力端子の電位と−側入力端子の電位とを示したグラフである。また、図７（ｂ）は、その場合のコンパレータの出力端子から出力される励磁パルス信号の電位を示したグラフである。図７（ｃ）は、励磁信号（１）の信号線路が天絡した場合における、コンパレータの＋側入力端子の電位と−側入力端子の電位とを示したグラフである。また、図７（ｄ）は、その場合のコンパレータの出力端子から出力される励磁パルス信号の電位を示したグラフである。 図８（ａ）は、励磁信号（２）の信号線路がある抵抗値を持って地絡した場合における、コンパレータの＋側入力端子の電位と−側入力端子の電位とを示したグラフである。また、図８（ｂ）は、その場合のコンパレータの出力端子から出力される励磁パルス信号の電位を示したグラフである。 図９は、検出コイルの信号線路（５）側が地絡した状態を示した図である。 図１０（ａ）は、検出コイルの信号線路（４）側が地絡した状態を示した図である。図１０（ｂ）は、コンパレータの＋側入力端子の電位を励磁したグラフである。 図１１は、検出コイルの信号線路（５）側が天絡した状態を示した図である。 図１２（ａ）は、検出コイルの信号線路（４）側が天絡した状態を示した図である。図１２（ｂ）は、コンパレータの＋側入力端子の電位を励磁したグラフである。 図１３は、コンパレータの−側入力端子の電位（基準電位）を、中点電位Ｖｃよりも小さく設定する場合の構成例である

符号の説明

１０ レゾルバ
１１ 励磁コイル
１２，１３ 検出コイル
２０ 電流バッファ
３０ ＲＤコンバータ
３３ 短絡検出回路
３４ 励磁ライン異常検出回路
３５ 検出ライン異常検出回路

Claims (6)

1. 励磁コイルに励磁信号が供給され、２つの検出コイルにそれぞれ電磁誘導されたＳＩＮ相とＣＯＳ相の２相の検出信号を出力するレゾルバに接続された信号線路の短絡を検出する短絡検出回路において、
   プッシュプル方式で上記励磁信号が供給される上記励磁コイルの両端の電位を比較し、その比較結果を示す矩形波信号である励磁パルス信号のデューティに基づき、上記励磁信号の信号線路の地絡及び天絡の少なくとも一方を検出し、その検出結果を示す励磁ライン異常検出信号を出力する励磁ライン異常検出回路を備え、
   上記励磁ライン異常検出回路は、
   上記励磁コイルの両端の電位を比較して上記励磁パルス信号を生成し、生成した当該励磁パルス信号を出力するコンパレータと、
   上記励磁パルス信号が入力され、当該励磁パルス信号のデューティに対応する値を抽出して出力するデューティ検出部と、
   上記励磁パルス信号のデューティに対応する値が入力され、所定の下限値に対応する値及び上限値に対応する値の少なくとも一方と当該励磁パルス信号のデューティに対応する値とを比較することにより、上記励磁信号の信号線路の地絡及び天絡の少なくとも一方を検出し、上記励磁ライン異常検出信号を出力するしきい値比較部と、
   を備えることを特徴とする短絡検出回路。
2. 励磁コイルに励磁信号が供給され、２つの検出コイルにそれぞれ電磁誘導されたＳＩＮ相とＣＯＳ相の２相の検出信号を出力するレゾルバに接続された信号線路の短絡を検出する短絡検出回路において、
   検波前の上記２相の検出信号の少なくとも一方の電位と所定の基準電位とを比較し、その比較結果を示す矩形波信号である検出パルス信号のデューティに基づき、上記検出信号の信号線路の地絡及び天絡の少なくとも一方を検出し、その検出結果を示す検出ライン異常検出信号を出力する検出ライン異常検出回路を備え、
   上記検出ライン異常検出回路は、
   上記検出コイルの一端から出力された検出信号が反転入力端子に入力され、当該検出コイルの他端から出力された検出信号が非反転入力端子に入力され、所定の中点電位を基準に、これらの検出信号を増幅し、増幅された信号を出力する差動増幅器と、
   上記差動増幅器の非反転入力端子の電位と上記基準電位とを比較して上記検出パルス信号を生成し、生成した当該検出パルス信号を出力するコンパレータと、
   上記検出パルス信号が入力され、当該検出パルス信号のデューティに対応する値を抽出して出力するデューティ検出部と、
   上記検出パルス信号のデューティに対応する値が入力され、所定の下限値に対応する値及び上限値に対応する値の少なくとも一方と当該検出パルス信号のデューティに対応する値とを比較することにより、上記検出信号の信号線路の地絡及び天絡の少なくとも一方を検出し、上記検出ライン異常検出信号を出力するしきい値比較部と、
   を備えることを特徴とする短絡検出回路。
3. 請求項２に記載の短絡検出回路において、
   上記基準電位は、
   上記差動増幅器の非反転入力端子の電位の最小値以上であって上記中点電位未満であるか、或いは、上記中点電位を超える電位であって上記差動増幅器の非反転入力端子の電位の最大値以下である、
   ことを特徴とする短絡検出回路。
4. 請求項２又は３に記載の短絡検出回路において、
   上記中点電位をＶｃとし、Ｇを定数とし、上記基準電位をＧ・Ｖｃとし、上記差動増幅器のゲインをＫとし、上記検出コイルの上記反転入力端子側の一端が地絡した場合における当該検出コイルの他端での電位の振幅をＢとし、上記下限値をＤｙ（ｍｉｎ）とした場合に、
   1/2>Dy(min)>1/2-(1/π)・sin^-1[{Vc/(B・K)}・{G(1+K)-1}]
   を満たし、
   上記検出コイルの上記非反転入力端子側の一端が天絡した場合における当該検出コイルの他端での電位の振幅をＡとし、天絡電位をＶｐとし、上記上限値をＤｙ（ｍａｘ）とした場合に、
   1/2<Dy(max)<1/2-(1/π)・sin^-1[{Vc/(A・K)}・{G(1+K)-1}-(Vp/A)]
   を満たす、
   ことを特徴とする短絡検出回路。
5. 請求項１から４の何れかに記載の短絡検出回路と、
   レゾルバへ供給する励磁信号を生成する励磁信号生成回路と、
   上記レゾルバから出力された検出信号をデジタル角度信号に変換する角度算出部と、を具備すること、
   を特徴とするＲＤコンバータ。
6. レゾルバと、
   上記レゾルバの励磁コイルへプッシュプル方式で供給する励磁信号を増幅する電流バッファと、
   請求項５に記載するＲＤコンバータと、
   を具備することを特徴とするデジタル角度検出装置。

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