JP4702526B2 - Angular position detection apparatus and method - Google Patents

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Description

本発明は、角度位置検出装置及び方法に関し、例えばダイレクトドライブモータに用いられる角度位置検出装置に適用して好適なものである。   The present invention relates to an angular position detection apparatus and method, and is suitable for application to an angular position detection apparatus used in, for example, a direct drive motor.

従来、減速器を用いずに負荷を直接駆動するモータとしてダイレクトドライブモータがある。ダイレクトドライブモータは、バッククラッシュ、ロストモーションのない高精度ない位置決めが可能であるため、NC工作機などのインデックステーブル、搬送装置及び組み立て装置のロボットアームなどの各種の用途に用いられている。また近年では、ダイレクトドライブモータの用途の多様化に伴って、より小型で高精度な位置決めを可能とするダイレクトドライブモータの開発が望まれている。   Conventionally, there is a direct drive motor as a motor that directly drives a load without using a speed reducer. The direct drive motor is capable of positioning without backlash and lost motion with high accuracy, and is therefore used in various applications such as an index table for an NC machine tool, a transfer device, and a robot arm for an assembly device. In recent years, with the diversification of applications of direct drive motors, it is desired to develop a direct drive motor that enables positioning with higher precision and smaller size.

このようなダイレクトドライブモータの回転軸の回転角度を検出するために用いられる角度検出装置として、単極レゾルバと多極レゾルバとを組み合わせたものが知られている。この種の角度検出装置において、単極レゾルバは、そのメカ的芯ずれなどが絶対精度に影響し易く、特に径を小さくして小型化しようとすると、絶対精度の向上が困難となる。一方、多極レゾルバの極数を多くして分解能を高めようとすると、単極レゾルバに多極レゾルバの1極分以下の精度が要求されるため、誤差の許容値が小さくなる。従って、この種の角度検出装置では、高分解能と絶対測定の両立が困難であった。   As an angle detection device used to detect the rotation angle of the rotation shaft of such a direct drive motor, a combination of a monopolar resolver and a multipolar resolver is known. In this type of angle detection device, the mechanical misalignment or the like of the monopolar resolver is likely to affect the absolute accuracy, and it is difficult to improve the absolute accuracy especially when trying to reduce the size by reducing the diameter. On the other hand, if an attempt is made to increase the resolution by increasing the number of poles of the multipolar resolver, the single pole resolver is required to have an accuracy equal to or less than one pole of the multipolar resolver, so that the error tolerance becomes small. Therefore, with this type of angle detection device, it is difficult to achieve both high resolution and absolute measurement.

かかる問題を解決するための1つの方法として、従来、予め多極レゾルバの出力に基づいて単極レゾルバの出力誤差を測定し、この測定結果に基づいて単極レゾルバの出力誤差を補正するための補正量を算出してこれを記憶しておき、実際の角度検出装置の使用時に、この記憶した補正量を用いて単極レゾルバの出力を補正する方法が提案されている(特許文献1参照)。この方法によれば、簡単な装置構成で高分解能と絶対測定を両立させる得る角度位置検出装置を構築することができる。   As one method for solving such a problem, conventionally, an output error of a monopolar resolver is previously measured based on the output of a multipolar resolver, and an output error of the monopolar resolver is corrected based on the measurement result. A method has been proposed in which a correction amount is calculated and stored, and the output of the monopolar resolver is corrected using the stored correction amount when the actual angle detection device is used (see Patent Document 1). . According to this method, it is possible to construct an angular position detection device that can achieve both high resolution and absolute measurement with a simple device configuration.

ここで、この方法におけるかかる補正量の取得手法は、以下の手順に従って行われる。1)まずダイレクトドライブモータのサーボをオン状態にして(すなわちダイレクトドライブモータに対する駆動電流の供給を開始して)、ダイレクトドライブモータを多極レゾルバの基準位置(検出角度が「0」の位置)に位置決めする。2)その後、駆動電流供給時に発生する振動を停止させるためにダイレクトモータのサーボをオフ状態にする(すなわちダイレクトドライブモータに対する駆動電流の供給を停止させる)と共に、このときの単極レゾルバの出力を検出する。そして、多極レゾルバを用いて位置決めしたダイレクトドライブモータの位置と、そのときの単極レゾルバにより検出された位置との間の誤差を検出する。   Here, the correction amount acquisition method in this method is performed according to the following procedure. 1) First, turn on the servo of the direct drive motor (that is, start supplying drive current to the direct drive motor), and set the direct drive motor to the reference position of the multipolar resolver (position where the detection angle is “0”). Position. 2) After that, in order to stop the vibration generated when the drive current is supplied, the servo of the direct motor is turned off (that is, the supply of the drive current to the direct drive motor is stopped), and the output of the unipolar resolver at this time is To detect. Then, an error is detected between the position of the direct drive motor positioned using the multipolar resolver and the position detected by the monopolar resolver at that time.

3)次いで、ダイレクトドライブモータのサーボを再度オン状態にして、4)その後、多極レゾルバの出力に基づいてダイレクトドライブモータを次の補正量の測定ポイントに位置決めする。5)そして、その後上述の2)〜4)のステップを繰り返す。この際、2)のステップでは、今回の測定ポイントにおいて検出した上記誤差と、前回の測定ポイントにおいて検出した上記誤差との平均を算出して、これを今回の測定ポイントにおける補正量として記憶する。
特開2005−062098号公報
3) Next, the servo of the direct drive motor is turned on again. 4) Thereafter, the direct drive motor is positioned at the next correction amount measurement point based on the output of the multipolar resolver. 5) Then, the above steps 2) to 4) are repeated. At this time, in step 2), an average of the error detected at the current measurement point and the error detected at the previous measurement point is calculated and stored as a correction amount at the current measurement point.
Japanese Patent Laying-Open No. 2005-062098

ところがかかる方法では、例えばダイレクトドライブモータが磁石付きモータである場合、上述の2)のステップにおいて、ダイレクトドライブモータのサーボをオフしたときにロータがコギングトルクの影響により回転し、そのとき単極レゾルバにより検出される位置が本来検出すべき位置からずれることがある。   However, in this method, for example, when the direct drive motor is a motor with a magnet, the rotor rotates under the influence of the cogging torque when the servo of the direct drive motor is turned off in the above step 2). May cause the position detected by deviating from the position to be detected.

この結果、2)のステップにおいて、多極レゾルバを用いて位置決めしたダイレクトドライブモータの位置と、そのとき単極レゾルバが検出する位置との間にコギングによる回転分のずれが生じて、その測定ポイントにおける多極レゾルバの出力を基準とした単極レゾルバの位置検出誤差を正確に得ることができず、信頼性の高い補正量を取得し得ない問題があった。このことは、かかる補正量を用いて単極レゾルバの出力を補正したとしても正確な補正を行い得ず、角度位置検出装置自体の信頼性が低くなることを意味する。   As a result, in step 2), there is a difference in rotation due to cogging between the position of the direct drive motor positioned using the multipolar resolver and the position detected by the monopolar resolver at that time, and the measurement point However, the position detection error of the single pole resolver based on the output of the multipolar resolver cannot be obtained accurately, and a highly reliable correction amount cannot be obtained. This means that even if the output of the unipolar resolver is corrected using such a correction amount, accurate correction cannot be performed, and the reliability of the angular position detection device itself is lowered.

そしてこのように角度位置検出装置の信頼性が低いと、このダイレクトドライブモータにより駆動される例えばNC工作機のインデックステーブルや、搬送装置により搬送される搬送物、又は組み立て装置のロボットアームなどを精度良く指定された位置に位置させることができず、不具合が生じる問題がある。   If the reliability of the angular position detection device is low in this way, the accuracy of the index table of an NC machine tool driven by this direct drive motor, the transported material transported by the transport device, the robot arm of the assembly device, etc. There is a problem in that it cannot be located at a well-designated position, causing a problem.

本発明は以上の点を考慮してなされたもので、信頼性の高い角度位置検出装置及び角度位置検出装置の信頼性を向上させ得る補正量検出方法を提案しようとするものである。   The present invention has been made in consideration of the above points, and intends to propose a highly reliable angular position detection device and a correction amount detection method capable of improving the reliability of the angular position detection device.

かかる課題を解決するため、本発明は、コギングトルクを発生するモータの回転軸の回転角度を検出する角度検出装置において、それぞれ前記モータの前記回転軸の回転角度位置に応じた信号を出力するように構成され、互いに異なる極数を有する複数のレゾルバと、前記複数のレゾルバのうちの多数極側の出力を基準とした少極側のレゾルバの出力誤差を所定の測定ポイント毎に測定し、当該測定結果に基づいて前記測定ポイント毎の補正量を取得する補正量取得手段と、取得した前記補正量を記憶する記憶手段と、各前記測定ポイント毎に、前記記憶手段に記憶された対応する前記補正量に基づいて、前記少極側のレゾルバの出力を補正する補正手段とを備え、各前記測定ポイントは、それぞれ前記モータのサーボをオフした場合に、前記回転軸が回転しない回転角度位置であることを特徴とする。 In order to solve such a problem, the present invention provides an angle detection device that detects a rotation angle of a rotation shaft of a motor that generates cogging torque, and outputs a signal corresponding to the rotation angle position of the rotation shaft of the motor. A plurality of resolvers having different numbers of poles and an output error of a resolver on the small pole side with respect to an output on the majority pole side of the plurality of resolvers, for each predetermined measurement point, A correction amount acquisition unit that acquires a correction amount for each measurement point based on a measurement result, a storage unit that stores the acquired correction amount, and a corresponding stored in the storage unit for each measurement point based on the correction amount, wherein a correcting means for correcting the output of the low pole side of the resolver, each of said measurement point, when each off servo of the motor, before Wherein the rotary shaft is a rotary angle position which does not rotate.

この結果この角度検出装置では、多数極側の出力を基準とした少極側のレゾルバの出力誤差を測定する際に、モータのサーボをオフ状態にした場合においても回転軸がコキングトルクの影響により回転することがないため、各測定ポイントにおける正確な補正量を取得することができる。従って、この補正量に基づいて、少極側のレゾルバの出力を精度良く補正することができる。   As a result, in this angle detection device, when measuring the output error of the resolver on the small pole side based on the output on the multipole side, the rotating shaft is affected by the coking torque even when the motor servo is turned off. Since it does not rotate, an accurate correction amount at each measurement point can be acquired. Therefore, it is possible to accurately correct the output of the resolver on the small pole side based on this correction amount.

また本発明の角度検出方法は、コギングトルクを発生するモータの回転軸の回転角度を検出する角度検出方法において、それぞれ前記モータの前記回転軸の回転角度位置に応じた信号を出力するように構成され、互いに異なる極数を有する複数のレゾルバのうちの多数極側の出力を基準とした少極側のレゾルバの出力誤差を所定の測定ポイント毎に測定し、当該測定結果に基づいて前記測定ポイント毎の補正量を取得して記憶する第1のステップと、各前記測定ポイント毎に、前記記憶手段に記憶された対応する前記補正量に基づいて、前記少極側のレゾルバの出力を補正する第2のステップとを備え、各前記測定ポイントは、それぞれ前記モータのサーボをオフした場合に、前記回転軸が回転しない回転角度位置であることを特徴とする。 The angle detection method of the present invention is configured to output a signal corresponding to the rotation angle position of the rotation shaft of the motor in the angle detection method of detecting the rotation angle of the rotation shaft of the motor that generates cogging torque. The output error of the resolver on the minor pole side with respect to the output on the majority pole side among the plurality of resolvers having different pole numbers is measured for each predetermined measurement point, and the measurement point based on the measurement result The first step of acquiring and storing the correction amount for each and the corresponding correction amount stored in the storage means for each measurement point, and correcting the output of the resolver on the low pole side And each measurement point is a rotation angle position where the rotation shaft does not rotate when the servo of the motor is turned off .

この結果この角度検出方法によれば、多数極側の出力を基準とした少極側のレゾルバの出力誤差を測定する際に、モータのサーボをオフ状態にした場合においても回転軸がコキングトルクの影響により回転することがないため、各測定ポイントにおける正確な補正量を取得することができる。従って、この補正量に基づいて、少極側のレゾルバの出力を精度良く補正することができる。   As a result, according to this angle detection method, when measuring the output error of the resolver on the small pole side with respect to the output on the multiple pole side, the rotating shaft is not affected by the coking torque even when the motor servo is turned off. Since there is no rotation due to the influence, an accurate correction amount at each measurement point can be acquired. Therefore, it is possible to accurately correct the output of the resolver on the small pole side based on this correction amount.

本発明によれば、小極側のレゾルバの出力を精度良く補正することができ、信頼性の高い角度検出装置及び方法を実現できる。   According to the present invention, the output of the resolver on the small pole side can be corrected with high accuracy, and a highly reliable angle detection device and method can be realized.

以下図面について、本発明の一実施の形態を詳述する。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

(1)本実施の形態によるモータシステム構成
図1は本実施形態のダイレクトドライブモータの断面図である。同図に示すように、ダイレクトドライブモータ10では、中空筒型のインナハウジング11の外周側面に固設された軸受13を介して回転軸12が回転自在に軸支されている。回転軸12は、その内部にインナハウジング11を重装できるように、中空円筒体として構成されている。
(1) Motor system configuration according to the present embodiment FIG. 1 is a sectional view of a direct drive motor according to the present embodiment. As shown in the figure, in the direct drive motor 10, a rotary shaft 12 is rotatably supported via a bearing 13 fixed to the outer peripheral side surface of a hollow cylindrical inner housing 11. The rotary shaft 12 is configured as a hollow cylindrical body so that the inner housing 11 can be overlaid therein.

回転軸12は、筒壁の肉厚が凹凸状に変化しており、インナハウジング11との間隙に単極レゾルバ20と多極レゾルバ30を収容するための室内空間1と、モータ部16を収容するための室内空間2を画成している。これらの室内空間1及び2は、軸受13によって分離画成されており、モータ部16からの漏れ磁束が室内空間1に及ばないようにある程度の距離をおいて隔てられている。室内空間1及び2の間には軸受13などが介在せず、両者が近接している場合には、モータ部16からの漏れ磁束が室内空間1に及ばないように遮蔽部材を設けるのが望ましい。   The rotating shaft 12 has a cylindrical wall thickness that changes in an uneven shape, and accommodates the indoor space 1 for accommodating the monopolar resolver 20 and the multipolar resolver 30 in the gap with the inner housing 11, and the motor unit 16. An indoor space 2 is defined. These indoor spaces 1 and 2 are separated by a bearing 13 and are separated by a certain distance so that the leakage magnetic flux from the motor unit 16 does not reach the indoor space 1. When the bearing 13 or the like is not interposed between the indoor spaces 1 and 2 and both are close to each other, it is desirable to provide a shielding member so that the leakage magnetic flux from the motor unit 16 does not reach the indoor space 1. .

モータ部16は、回転子14と固定子15から構成されるアウタロータ式のPMモータである。回転子14は、回転軸12の内壁において円周方向に沿ってN極及びS極が交互に固着された永久磁石から成る。固定子15は、薄い鉄板を複数積層して成るモータコアであり、微小のエアギャップをおいて回転子14と対向するようにインナハウジング11の外壁に固定されている。ここでは、モータ部16として、アウタロータ式のPMモータを例示するが、インナロータ式のPMモータを採用してもよい。   The motor unit 16 is an outer rotor type PM motor including a rotor 14 and a stator 15. The rotor 14 is formed of a permanent magnet having N poles and S poles fixed alternately along the circumferential direction on the inner wall of the rotating shaft 12. The stator 15 is a motor core formed by laminating a plurality of thin iron plates, and is fixed to the outer wall of the inner housing 11 so as to face the rotor 14 with a minute air gap. Here, an outer rotor type PM motor is illustrated as the motor unit 16, but an inner rotor type PM motor may be employed.

一方、単極レゾルバ20は、回転軸12の内周面に固定された環状のレゾルバロータ21と、このレゾルバロータ21に対向するようにインナハウジング11の外周壁に固定されたレゾルバステータ22とを備えて構成されている。同様に多極レゾルバ30は、回転軸12の内周面に固定された環状のレゾルバロータ31と、このレゾルバロータ31に対向するようにインナハウジング11の外壁に固定されたレゾルバステータ32とを備えて構成されている。   On the other hand, the monopolar resolver 20 includes an annular resolver rotor 21 fixed to the inner peripheral surface of the rotating shaft 12 and a resolver stator 22 fixed to the outer peripheral wall of the inner housing 11 so as to face the resolver rotor 21. It is prepared for. Similarly, the multipolar resolver 30 includes an annular resolver rotor 31 fixed to the inner peripheral surface of the rotating shaft 12, and a resolver stator 32 fixed to the outer wall of the inner housing 11 so as to face the resolver rotor 31. Configured.

単極レゾルバ20と多極レゾルバ30はロータ間座18とステータ間座19とを介して上下二段の積層構造となるように室内空間1内において微小な空隙をおいて固定されている。すなわち、回転軸12の内周壁に複数のボルト18aにより固定されるレゾルバロータ21及び31の間にはロータ間座18が介装される一方で、インナハウジング11の外周壁にボルト19aにより固定されるレゾルバステータ22及び32の間にはステータ間座19が介装されている。   The monopolar resolver 20 and the multipolar resolver 30 are fixed with a minute gap in the indoor space 1 so as to have a two-stage stacked structure via a rotor spacer 18 and a stator spacer 19. That is, the rotor spacer 18 is interposed between the resolver rotors 21 and 31 fixed to the inner peripheral wall of the rotating shaft 12 by a plurality of bolts 18a, while being fixed to the outer peripheral wall of the inner housing 11 by the bolts 19a. A stator spacer 19 is interposed between the resolver stators 22 and 32.

室内空間1を画成するインナハウジング11及び回転軸12と、室内空間1内に装着されるロータ間座18及びステータ間座19はそれぞれ非磁性体で構成するのが好ましい。室内空間1を画成するこれらの部材を非磁性体で構成することにより、モータ部16からの漏れ磁束が室内空間1に及ばないように構成することができる。   The inner housing 11 and the rotating shaft 12 that define the indoor space 1, and the rotor spacer 18 and the stator spacer 19 that are mounted in the indoor space 1 are preferably made of nonmagnetic materials. By configuring these members that define the indoor space 1 with a non-magnetic material, the leakage magnetic flux from the motor unit 16 can be configured not to reach the indoor space 1.

図2は、単極レゾルバ20の平面図である。同図に示すように、単極レゾルバ20は、レゾルバロータ21とレゾルバステータ22との間隙のリラクタンスがレゾルバロータ21の回転角度位置により変化し、レゾルバロータ21の1回転でリラクタンス変化の基本波成分が1周期となるように構成された3相VR型レゾルバである。すなわち、レゾルバステータ22の外径中心、内径中心、及びレゾルバロータ21の外径中心はダイレクトドライブモータの回転中心O1と一致するが、レゾルバロータ21の内径中心O2は回転中心O1に対してΔxだけ偏心するように、レゾルバロータ21の径方向の肉厚を連続的に変化させている。 FIG. 2 is a plan view of the monopolar resolver 20. As shown in the figure, in the single pole resolver 20, the reluctance of the gap between the resolver rotor 21 and the resolver stator 22 varies depending on the rotational angle position of the resolver rotor 21, and the fundamental wave component of the reluctance change by one revolution of the resolver rotor 21. Is a three-phase VR resolver configured to have one cycle. That is, the outer diameter center and inner diameter center of the resolver stator 22 and the outer diameter center of the resolver rotor 21 coincide with the rotation center O 1 of the direct drive motor, but the inner diameter center O 2 of the resolver rotor 21 is relative to the rotation center O 1. Therefore, the thickness of the resolver rotor 21 in the radial direction is continuously changed so as to be eccentric by Δx.

レゾルバステータ22の外周には120度間隔でA相、B相及びC相を構成する計18個のステータポール23が等間隔に外歯状に凸設されている。各々のステータポール23にはステータコイルC1〜C18を巻回したコイルボビン24が装着されている。コイルボビン24の材質として、適度な弾力性のある非磁性体であれば、特に限定されるものではなく、例えば、スチレン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリフェニレンエーテル系樹脂、ナイロン、ポリブチレンテレフタレート樹脂などの熱可塑性樹脂であれば、射出成形が容易である。 On the outer periphery of the resolver stator 22, a total of 18 stator poles 23 constituting an A phase, a B phase, and a C phase at 120 degree intervals are projected in an outer tooth shape at equal intervals. A coil bobbin 24 around which stator coils C 1 to C 18 are wound is mounted on each stator pole 23. The material of the coil bobbin 24 is not particularly limited as long as it is a non-magnetic material having appropriate elasticity. For example, styrene resin, polycarbonate resin, polyphenylene ether resin, nylon, polybutylene terephthalate resin, etc. If it is a thermoplastic resin, injection molding is easy.

ステータコイルC1〜C18の共通端子に励磁信号が印加されると、レゾルバロータ21が1回転する間にA相、B相及びC相の各ステータコイルC1〜C18からは120度位相がずれた1サイクルの電流信号が各々出力される。単極レゾルバ20から出力される単極レゾルバ信号により絶対的な回転角度位置を検出することができる。 When an excitation signal is applied to the common terminals of the stator coils C 1 to C 18, the phase of the stator coils C 1 to C 18 of A phase, B phase, and C phase is 120 degrees during one revolution of the resolver rotor 21. One cycle of current signals that are shifted from each other are output. The absolute rotation angle position can be detected by the monopolar resolver signal output from the monopolar resolver 20.

図3は単極レゾルバ20のステータポール23に巻回された各々のステータコイルC1〜C18の結線図である。共通端子COMに励磁信号が印加されると、A相、B相及びC相を構成するステータコイルC1〜C6,C7〜C12,C13〜C18を流れる電流信号の各々は検出抵抗R1,R2,R3から成る電流/電圧変換器41aによって電圧信号に変換される。この電圧信号は単極レゾルバ信号(ABS信号)として後述する3/2相変換器42aに供給される。 FIG. 3 is a connection diagram of the stator coils C 1 to C 18 wound around the stator pole 23 of the single pole resolver 20. The excitation signal to the common terminal COM is applied, A-phase, B-phase and C-phase stator coil C 1 -C 6 constituting a, C 7 ~C 12, C 13 ~C 18 each current signal flowing through the detection It is converted into a voltage signal by a current / voltage converter 41a composed of resistors R 1 , R 2 and R 3 . This voltage signal is supplied as a unipolar resolver signal (ABS signal) to a 3 / 2-phase converter 42a described later.

図4は多極レゾルバ30の平面図である。同図に示すように、多極レゾルバ30は、レゾルバロータ31の内径中心Oがレゾルバステータ32の内径中心Oと一致しており、レゾルバロータ31とレゾルバステータ32との間隙のリラクタンスがレゾルバロータ31の回転角度位置により変化し、レゾルバロータ31の1回転でリラクタンス変化の基本波成分が複数周期となる構造を備えている。レゾルバロータ31の内周面には、等間隔に径方向に向けて内歯状に凸設された極歯35が計160個形成されている。レゾルバステータ32の外周面にはA相、B相及びC相が120度の電気角でずれるように計48個のステータポール33が等間隔に径方向に向けて外歯状に凸設され、これら各ステータポール33の先端部にそれぞれ2個の極片歯34が突設されている。   FIG. 4 is a plan view of the multipolar resolver 30. As shown in the figure, in the multipolar resolver 30, the inner diameter center O of the resolver rotor 31 coincides with the inner diameter center O of the resolver stator 32, and the reluctance of the gap between the resolver rotor 31 and the resolver stator 32 is the resolver rotor 31. The fundamental wave component of the reluctance change is a plurality of cycles in one rotation of the resolver rotor 31. A total of 160 pole teeth 35 are formed on the inner peripheral surface of the resolver rotor 31 so as to protrude in an inner tooth shape at equal intervals in the radial direction. A total of 48 stator poles 33 are protruded in the outer peripheral surface of the resolver stator 32 in a radially outward direction at equal intervals so that the A phase, the B phase, and the C phase are shifted by an electrical angle of 120 degrees. Two pole piece teeth 34 project from the tip of each stator pole 33.

各ステータポール33には、それぞれステータコイルCa〜Ccが巻回されている。ステータコイルCa〜Ccの共通線に励磁信号が供給されると、レゾルバロータ31が1回転する間に各相毎に160サイクルの交流信号が出力される。多極レゾルバ30から出力される多極レゾルバ信号により相対的な回転角度位置を検出することができる。 Stator coils C a to C c are wound around the respective stator poles 33. When excitation signals are supplied to the common lines of the stator coils C a to C c , 160 cycles of AC signals are output for each phase while the resolver rotor 31 rotates once. The relative rotation angle position can be detected by the multipolar resolver signal output from the multipolar resolver 30.

図5は多極レゾルバ30のステータポール33に巻回された各々のステータコイルCa〜Ccの結線図である。共通端子COMに励磁信号が印加されると、A相、B相及びC相を構成するステータコイルCa,Cb,Ccを流れるレゾルバ信号の各々は検出抵抗Ra,Rb,Rcから成る電流/電圧変換器41bによって電圧信号に変換される。この電圧信号は多極レゾルバ信号(INC信号)として後述する3/2相変換器42bに供給される。 FIG. 5 is a connection diagram of the respective stator coils C a to C c wound around the stator pole 33 of the multipolar resolver 30. When an excitation signal is applied to the common terminal COM, the resolver signals flowing through the stator coils C a , C b , and C c constituting the A phase, the B phase, and the C phase are detected by the detection resistors R a , R b , and R c, respectively. Is converted into a voltage signal by a current / voltage converter 41b. This voltage signal is supplied as a multipolar resolver signal (INC signal) to a 3 / 2-phase converter 42b described later.

なお、ステータポール32の数は相数(この例では3)の倍数であればよく、48個に限定されるものではない。また、この例では、極歯35が160個形成されているが、この極歯35の数は160に限定されるものではない。また、上記の説明では、単極レゾルバ20及び多極レゾルバ30のステータポールを外歯とし、レゾルバステータの外側にレゾルバロータが配される構成を例示したが、これに限らず、ステータポールを内歯とし、レゾルバステータの内側にレゾルバロータが配される構成としてもよい。また、レゾルバ信号の相数についても、3相レゾルバに限らず、2相レゾルバ、4相レゾルバ、6相レゾルバなどを用いることもできる。   The number of stator poles 32 may be a multiple of the number of phases (3 in this example), and is not limited to 48. In this example, 160 pole teeth 35 are formed, but the number of pole teeth 35 is not limited to 160. In the above description, the stator poles of the single-pole resolver 20 and the multi-pole resolver 30 are external teeth, and the resolver rotor is disposed outside the resolver stator. It is good also as a structure which is set as a tooth | gear and a resolver rotor is distribute | arranged inside a resolver stator. Further, the number of phases of the resolver signal is not limited to the three-phase resolver, and a two-phase resolver, a four-phase resolver, a six-phase resolver, or the like can be used.

図6は本実施形態の角度位置検出装置を含むブロック構成図である。角度位置検出装置は、ダイレクトドライブモータ10に組み込まれた単極レゾルバ20及び多極レゾルバ30と、これらを制御するドライブユニット60の一部から構成される。ドライブユニット60は、単極レゾルバ20と多極レゾルバ30の何れか一方に励磁信号を供給してレゾルバ信号を取り込み、ディジタル角度信号φを出力するサーボドライバ50と、ディジタル角度信号φから回転角度位置信号を生成し、パワーアンプ62を介してダイレクトドライブモータ10に電力を供給するCPU61とを備えて構成されている。ドライブユニット60と単極レゾルバ20及び多極レゾルバ30はレゾルバケーブル71で結線されており、同ユニット60とモータ部16はモータケーブル72で結線されている。   FIG. 6 is a block diagram showing the angular position detection device of this embodiment. The angular position detection device includes a monopolar resolver 20 and a multipolar resolver 30 incorporated in the direct drive motor 10 and a part of a drive unit 60 that controls them. The drive unit 60 supplies an excitation signal to one of the single-pole resolver 20 and the multi-pole resolver 30, takes in the resolver signal, outputs a digital angle signal φ, and a rotation angle position signal from the digital angle signal φ. And a CPU 61 that supplies power to the direct drive motor 10 via a power amplifier 62. The drive unit 60, the monopolar resolver 20, and the multipolar resolver 30 are connected by a resolver cable 71, and the unit 60 and the motor unit 16 are connected by a motor cable 72.

サーボドライバ50は、発信器51から出力される励磁信号を増幅器52にて適度な信号レベルに増幅し、単極レゾルバ20及び多極レゾルバ30の共通端子COMに励磁信号を供給する。   The servo driver 50 amplifies the excitation signal output from the transmitter 51 to an appropriate signal level by the amplifier 52, and supplies the excitation signal to the common terminal COM of the unipolar resolver 20 and the multipolar resolver 30.

単極レゾルバ20から出力される電流信号は電流/電圧変換器41aによってABS信号に変換された後、3/2相変換器42aによって2相信号(sin信号,cos信号)に変換されてアナログスイッチ43に供給される。   The current signal output from the unipolar resolver 20 is converted into an ABS signal by the current / voltage converter 41a, and then converted into a two-phase signal (sin signal, cos signal) by the 3 / 2-phase converter 42a. 43.

ここで、発信器51の発信角周波数をωとし、高次成分を無視すると、電流/電圧変換器41aで得られる各相のレゾルバ信号は下記の(1)式〜(3)式に示す通りとなる。ここでは、説明の便宜上、A相を基準としてB相及びC相の位相がそれぞれ120度遅れる場合を例示する。また、3/2相変換器42aで得られる2相信号を(4)式〜(5)式に示す。(5)式において、sqr(x)は引数xの平方根を返す関数とする。   Here, if the transmission angular frequency of the transmitter 51 is ω and the higher-order components are ignored, the resolver signal of each phase obtained by the current / voltage converter 41a is as shown in the following equations (1) to (3). It becomes. Here, for convenience of explanation, a case where the phases of the B phase and the C phase are respectively delayed by 120 degrees with respect to the A phase is illustrated. Further, the two-phase signals obtained by the 3 / 2-phase converter 42a are shown in the equations (4) to (5). In equation (5), sqr (x) is a function that returns the square root of the argument x.

(数1)
φA=(A1+A2sinθ)・sinωt …(1)
(数2)
φB={B1+B2sin(θ−2π/3)}・sinωt …(2)
(数3)
φC={C1+C2sin(θ−4π/3)}・sinωt …(3)
(数4)
sin信号=φA−(φB+φC)/2 …(4)
(数5)
cos信号=sqr(3/4)・(φB−φC) …(5)
(Equation 1)
φA = (A 1 + A 2 sin θ) · sin ωt (1)
(Equation 2)
φB = {B 1 + B 2 sin (θ−2π / 3)} · sin ωt (2)
(Equation 3)
φC = {C 1 + C 2 sin (θ−4π / 3)} · sin ωt (3)
(Equation 4)
sin signal = φA− (φB + φC) / 2 (4)
(Equation 5)
cos signal = sqr (3/4) · (φB−φC) (5)

一方、励磁信号は多極レゾルバ30にも供給される。多極レゾルバ30から出力される電流信号は、電流/電圧変換器41bによってINC信号に変換された後、3/2相変換器42bによって2相信号(sin信号,cos信号)に変換されてアナログスイッチ43に供給される。   On the other hand, the excitation signal is also supplied to the multipolar resolver 30. The current signal output from the multipolar resolver 30 is converted into an INC signal by the current / voltage converter 41b, and then converted into a two-phase signal (sin signal, cos signal) by the 3 / 2-phase converter 42b. It is supplied to the switch 43.

アナログスイッチ43はCPU61からのABS/INC切換信号によって切り換え制御されるスイッチ素子であり、2相のABS信号と2相のINC信号の何れか一方を選択的に通過させて位置検出回路(RDC)44へ供給する。   The analog switch 43 is a switch element that is switched and controlled by an ABS / INC switching signal from the CPU 61, and selectively passes either one of a two-phase ABS signal and a two-phase INC signal, and a position detection circuit (RDC). 44.

移相器45は、発信器51から出力される励磁信号の位相を遅らせ、2相に変換されたABS信号又はINC信号のsin信号及びcos信号のうちのキャリア信号の位相と同期させたRef信号を位置検出回路44に供給する。位置検出回路44は、アナログスイッチ43から供給される2相信号をディジタル化し、CPU61にディジタル角度信号φを出力する。位置検出回路44からは、発信器51の発振角周波数による同期整流後のアナログ速度信号が出力される。補正量記憶メモリ63は、フラッシュROMなどの記憶装置からなり、後述の補正量を記憶する。   The phase shifter 45 delays the phase of the excitation signal output from the transmitter 51, and synchronizes with the phase of the carrier signal of the sin signal and cos signal of the ABS signal or INC signal converted into two phases. Is supplied to the position detection circuit 44. The position detection circuit 44 digitizes the two-phase signal supplied from the analog switch 43 and outputs a digital angle signal φ to the CPU 61. The position detection circuit 44 outputs an analog speed signal after synchronous rectification based on the oscillation angular frequency of the transmitter 51. The correction amount storage memory 63 includes a storage device such as a flash ROM, and stores a correction amount described later.

なお、上述の説明においては、単極レゾルバ20として3相レゾルバを用いる構成を例示したが、本発明はこれに限られるものではなく、単極レゾルバ20として6相レゾルバを用いることもできる。6相レゾルバを用いる場合には、レゾルバ信号として、上述の(1)式〜(3)式に替えて下記の(6)式〜(11)式が用いられるので、図7に示すように、電流/電圧変換器41aと3/2相変換器42aとの間に減算器46aを介在させればよい。減算器46aは各相のレゾルバ信号の差分dA,dB,dCを演算して6相レゾルバ信号を(12)式〜(14)式の3相レゾルバ信号に変換する。同式の3相レゾルバ信号は3/2相変換器42aによって2相信号に変換される。   In the above description, a configuration using a three-phase resolver as the monopolar resolver 20 is illustrated, but the present invention is not limited to this, and a six-phase resolver can also be used as the monopolar resolver 20. When using a 6-phase resolver, the following equations (6) to (11) are used instead of the above equations (1) to (3) as the resolver signal, so as shown in FIG. A subtractor 46a may be interposed between the current / voltage converter 41a and the 3 / 2-phase converter 42a. The subtractor 46a calculates the difference dA, dB, dC of the resolver signal of each phase and converts the 6-phase resolver signal into a 3-phase resolver signal of the expressions (12) to (14). The three-phase resolver signal of the same formula is converted into a two-phase signal by the 3/2 phase converter 42a.

(数6)
φA+=(A1+A2sinθ)・sinωt …(6)
(数7)
φA−=(A1+A2sin(θ−π))・sinωt …(7)
(数8)
φB+={B1+B2sin(θ−2π/3)}・sinωt …(8)
(数9)
φB−={B1+B2sin(θ−2π/3−π)}・sinωt …(9)
(数10)
φC+={C1+C2sin(θ−4π/3)}・sinωt …(10)
(数11)
φC−={C1+C2sin(θ−4π/3−π)}・sinωt …(11)
(数12)
dA=2A2sinθ・sinωt …(12)
(数13)
dB=2B2sin(θ−2π/3)・sinωt …(13)
(数14)
dC=2C2sin(θ−4π/3)・sinωt …(14)
(Equation 6)
φA + = (A 1 + A 2 sin θ) · sin ωt (6)
(Equation 7)
φA − = (A 1 + A 2 sin (θ−π)) · sin ωt (7)
(Equation 8)
φB + = {B 1 + B 2 sin (θ−2π / 3)} · sin ωt (8)
(Equation 9)
φB − = {B 1 + B 2 sin (θ−2π / 3−π)} · sin ωt (9)
(Equation 10)
φC + = {C 1 + C 2 sin (θ−4π / 3)} · sin ωt (10)
(Equation 11)
φC − = {C 1 + C 2 sin (θ−4π / 3−π)} · sin ωt (11)
(Equation 12)
dA = 2A 2 sin θ · sin ωt (12)
(Equation 13)
dB = 2B 2 sin (θ-2π / 3) · sin ωt (13)
(Equation 14)
dC = 2C 2 sin (θ-4π / 3) · sinωt (14)

さらに、例えば、2相レゾルバ、4相レゾルバなどの他の種類のレゾルバを用いる場合には、それぞれの場合に合わせて適宜検出回路部40の構成を変更すればよい。   Furthermore, for example, when other types of resolvers such as a two-phase resolver and a four-phase resolver are used, the configuration of the detection circuit unit 40 may be appropriately changed according to each case.

また、上述の説明においては励磁信号が単極レゾルバ20及び多極レゾルバ30の双方に供給される構成となっているが、本発明はこれに限られるものではなく、励磁信号が単極レゾルバ20又は多極レゾルバ30の何れかに供給されるように選択的に切り換えることにより、レゾルバ相互間の磁気的干渉を防止するようにしてもよい。   In the above description, the excitation signal is supplied to both the monopolar resolver 20 and the multipolar resolver 30, but the present invention is not limited to this, and the excitation signal is not limited to the monopolar resolver 20. Alternatively, the magnetic interference between the resolvers may be prevented by selectively switching so as to be supplied to any of the multipolar resolvers 30.

図8はディジタル変換されたレゾルバ信号を表すものである。位置検出回路44として12ビット仕様の変換器を用いると、2相のABS信号は同図(B)に示すように、レゾルバロータ1回転あたり4096(=212)パルスのディジタル角度信号φに変換される。つまり、ABS信号は単極レゾルバ20が一回転する間に、0から4095までカウントアップされたディジタル値となる。一方、2相のINC信号は同図(A)に示すように、レゾルバロータ1回転あたり4096×160(極歯35の総数)=655360パルスのディジタル角度信号φに変換される。つまり、INC信号は、多極レゾルバ30が一回転する間に、0から4095までのカウントアップが160回繰り返されたディジタル値となる。 FIG. 8 shows a digitally converted resolver signal. When a 12-bit converter is used as the position detection circuit 44, the two-phase ABS signal is converted into a digital angle signal φ of 4096 (= 2 12 ) pulses per revolution of the resolver rotor as shown in FIG. Is done. That is, the ABS signal becomes a digital value counted up from 0 to 4095 while the single pole resolver 20 makes one rotation. On the other hand, the two-phase INC signal is converted into a digital angle signal φ of 4096 × 160 (total number of pole teeth 35) = 655360 pulses per revolution of the resolver rotor, as shown in FIG. That is, the INC signal is a digital value in which the count up from 0 to 4095 is repeated 160 times while the multipolar resolver 30 makes one rotation.

同図において、offset値とは、ABS信号の基本成分波の始点に相当する回転角0度を基準とした場合に、INC信号の160周期の基本波成分のうち一つの基本波成分とのずれの値のことである。   In the figure, the offset value is a deviation from one of the fundamental components of 160 periods of the INC signal when the rotation angle corresponding to the starting point of the fundamental component of the ABS signal is 0 degree. Is the value of.

CPU61はこれらのディジタル角度信号φを取り込み、ダイレクトドライブモータ10の回転角度位置を演算する。2相のABS信号が位置検出回路44でディジタル信号に変換されたディジタル角度信号φの値をabsとし、2相のINC信号が位置検出回路44でディジタル信号に変換されたディジタル角度信号φの値をincとすれば、回転角度位置は、(15)式の演算により求めることができる。補正量記憶メモリ63に後述の補正量が記憶されている場合は、absの値は補正後の値を用いる。
(数15)
abs×160+(2048−inc)+offset値 …(15)
The CPU 61 takes in these digital angle signals φ and calculates the rotational angle position of the direct drive motor 10. The value of the digital angle signal φ converted from the two-phase ABS signal to the digital signal by the position detection circuit 44 is abs, and the value of the digital angle signal φ converted from the two-phase INC signal to the digital signal by the position detection circuit 44 , Inc, the rotational angle position can be obtained by the calculation of equation (15). When a correction amount described later is stored in the correction amount storage memory 63, the corrected value is used as the value of abs.
(Equation 15)
abs × 160 + (2048−inc) + offset value (15)

CPU61は、パワーアンプ62を介してダイレクトドライブモータ10に電力を供給するように、回転角度位置信号を出力する。   The CPU 61 outputs a rotation angle position signal so as to supply power to the direct drive motor 10 via the power amplifier 62.

なお、レゾルバ信号からディジタル角度信号φを得るためには、必ずしもハードウェア(3/2相変換器、位置検出回路など)で処理する必要はなく、レゾルバ信号をA/D変換し、ソフトウエアによる情報処理でディジタル角度信号φを得るように構成してもよい。   In order to obtain the digital angle signal φ from the resolver signal, it is not always necessary to process it with hardware (3/2 phase converter, position detection circuit, etc.). A digital angle signal φ may be obtained by information processing.

(2)本実施の形態による補正量算出処理及び補正処理
次に、かかる補正量記憶メモリ63に記憶させる上記補正量の算出処理及びこれに基づく単極レゾルバ20の出力の補正処理について説明する。かかる補正量の算出処理は、ダイレクトドライブモータ10の出荷前などに、ダイレクトドライブモータ10毎に行われる処理であり、単極レゾルバ20の出力の補正処理は、その後のダイレクトドライブモータ10の使用時に行われる処理である。
(2) Correction amount calculation processing and correction processing according to the present embodiment Next, the correction amount calculation processing stored in the correction amount storage memory 63 and the output correction processing of the unipolar resolver 20 based thereon will be described. The correction amount calculation process is a process performed for each direct drive motor 10 before the direct drive motor 10 is shipped. The correction process for the output of the monopolar resolver 20 is performed when the direct drive motor 10 is used thereafter. This is a process to be performed.

まず上記補正量の算出処理の原理について説明する。ダイレクトドライブモータ10におけるコギングトルクの発生箇所は、モータ部16の回転子14(ロータ磁石)及び固定子15側のスロットの位置関係により決まる。例えば、UVWの3相をもつスロットのある相に対し、回転子14(ロータ磁石)が1極対(S極及びN極それぞれ1個)分の回転を及ぼす角度をモータ電気角の360度とした場合、図9に示すように、このモータ電気角の0〜360度の範囲内において6箇所のコギングトルクの変動が発生する。これはモータ電気角の360度毎に6箇所の安定位置が存在することを意味する。   First, the principle of the correction amount calculation process will be described. The location where the cogging torque is generated in the direct drive motor 10 is determined by the positional relationship between the rotor 14 (rotor magnet) of the motor unit 16 and the slots on the stator 15 side. For example, the angle at which the rotor 14 (rotor magnet) rotates by one pole pair (one S pole and one N pole) with respect to a phase with a slot having three phases of UVW is 360 degrees of the motor electrical angle. In this case, as shown in FIG. 9, fluctuations in cogging torque occur at six locations within the range of 0 to 360 degrees of the motor electrical angle. This means that there are six stable positions for every 360 degrees of motor electrical angle.

そこで、コギングの安定位置(以下、これをコギング安定位置と呼ぶ)を狙って単極レゾルバ20の出力を測定するようにすれば、モータ部16のサーボをオフした場合においてもコギングトルクの影響によってダイレクトドライブモータ10の回転軸12が回転するのを防止でき、この結果、単極レゾルバ20の出力を補正するための補正量を取得する際のコギングによる悪影響を未然かつ有効に防止して、単極レゾルバ20の出力誤差を精度良く検出することができる。   Therefore, if the output of the unipolar resolver 20 is measured aiming at a stable position of cogging (hereinafter referred to as a cogging stable position), even when the servo of the motor unit 16 is turned off, the influence of the cogging torque is applied. It is possible to prevent the rotation shaft 12 of the direct drive motor 10 from rotating, and as a result, the adverse effect due to cogging when acquiring the correction amount for correcting the output of the single pole resolver 20 can be effectively prevented. The output error of the polar resolver 20 can be detected with high accuracy.

なお、以下においては、モータ部16が11極対(S極及びN極を合わせて22極)で3相のモータであるものとして説明する。従って、本実施の形態によるダイレクトドライブモータ10(モータ部16)の場合、図10に示すモータ電気角の0〜360度分の範囲内に6箇所のコギング安定位置が存在することとなり、機械角度の0〜360度の範囲内では、その11倍の66箇所のコギング安定位置が存在することになる。つまり、このダイレクトドライブモータ10では、機械角度の5.45(=360/66)度毎にコギング安定位置が存在することになる。   In the following description, it is assumed that the motor unit 16 is a three-phase motor with 11 pole pairs (22 poles including S pole and N pole). Therefore, in the case of the direct drive motor 10 (motor unit 16) according to the present embodiment, there are six cogging stable positions within the range of 0 to 360 degrees of the motor electrical angle shown in FIG. Within the range of 0 to 360 degrees, there are 66 cogging stable positions that are 11 times as large. That is, in this direct drive motor 10, there is a stable cogging position every 5.45 (= 360/66) mechanical angles.

そこで、本実施の形態においては、5.45度毎に単極レゾルバ20の出力誤差を測定し、これらの測定ポイント(各コギング安定位置)におけるかかる単極レゾルバ20の出力の補正量を順次取得するようにする。   Therefore, in the present embodiment, the output error of the unipolar resolver 20 is measured every 5.45 degrees, and the correction amount of the output of the unipolar resolver 20 at these measurement points (each cogging stable position) is sequentially obtained. To do.

図11は、このような補正量の取得処理に関するCPU61の一連の処理手順を示すものである。CPU61は、ステップS1において電源ONとなったことを検出すると、続くステップS2において単極レゾルバ20の出力に基づくディジタル角度信号φの値absを読み取る。単極レゾルバ20の出力を読み取ったら、ステップS3に進んで、単極レゾルバ20の位置信号absが0となる位置に最も近く、かつコギングトルクが発生しない位置までの回転指令をパワーアンプ62に与えてモータ72を回転させる。このような位置は設計により定めることができるので、予めCPU61に与えておくことは可能である。なお、この位置をモータ72のコギング安定位置となるように設計すると、その後の測定を行い易くすることができる。   FIG. 11 shows a series of processing procedures of the CPU 61 relating to such correction amount acquisition processing. When detecting that the power is turned on in step S1, the CPU 61 reads the value abs of the digital angle signal φ based on the output of the monopolar resolver 20 in the subsequent step S2. When the output of the monopolar resolver 20 is read, the process proceeds to step S3, and a rotation command to the position closest to the position where the position signal abs of the monopolar resolver 20 is 0 and no cogging torque is generated is given to the power amplifier 62. The motor 72 is rotated. Since such a position can be determined by design, it can be given to the CPU 61 in advance. If this position is designed to be the cogging stable position of the motor 72, the subsequent measurement can be facilitated.

次に、ステップS4以降の誤差測定処理に移行する。具体的には、モータのロータを5.45度ずつ回転させ、その位置毎の多極レゾルバ30の出力を基準とした単極レゾルバ20の出力誤差を測定する。図11の例では、CPU61は、まずステップS5において、5.45度の回転指令信号をパワーアンプ62に与え、次のコギング安定位置までモータ72を回転させる。その際の位置決めは、多極レゾルバ30の出力に基づくディジタル角度信号φの値incをもとに行うことにより、真値に近い位置決めが可能である。   Next, the process proceeds to error measurement processing after step S4. Specifically, the rotor of the motor is rotated by 5.45 degrees, and the output error of the monopolar resolver 20 with respect to the output of the multipolar resolver 30 at each position is measured. In the example of FIG. 11, first, in step S5, the CPU 61 gives a rotation command signal of 5.45 degrees to the power amplifier 62, and rotates the motor 72 to the next cogging stable position. The positioning at that time is performed based on the value inc of the digital angle signal φ based on the output of the multipolar resolver 30, whereby positioning close to the true value is possible.

またCPU61は、続くステップSP6において、回転後の位置における単極レゾルバ20の位置信号absを読み込む。そしてステップS7において、真値との差を算出し、単極レゾルバ20の誤差Eとする。次にステップS8において、上記単極レゾルバの誤差に基づいて補正量データを作成する。具体的には、n回目の測定における単極レゾルバの誤差E(n)と、前回の測定における単極レゾルバの誤差E(n−1)の平均値を算出し、これを補正量とする。   In the subsequent step SP6, the CPU 61 reads the position signal abs of the monopolar resolver 20 at the position after rotation. In step S7, the difference from the true value is calculated and set as the error E of the unipolar resolver 20. Next, in step S8, correction amount data is created based on the error of the unipolar resolver. Specifically, an average value of the error E (n) of the unipolar resolver in the n-th measurement and the error E (n−1) of the unipolar resolver in the previous measurement is calculated and used as the correction amount.

さらにCPU61は、ステップS9において、作成した補正量データを補正量記憶メモリ63に記憶させる。この後、CPU61は、以上の動作を繰り返し、1周分(この実施の形態では66箇所)の位置決め、測定及び補正量データの作成が終了したら(ステップS10:YES)、一連の処理を終了する。   Furthermore, the CPU 61 stores the created correction amount data in the correction amount storage memory 63 in step S9. After that, the CPU 61 repeats the above operation, and when the positioning, measurement, and creation of correction amount data for one round (in this embodiment, 66 locations) are completed (step S10: YES), the series of processing ends. .

図12は、CPU61の位置検出処理ルーチンを記述したフローチャートである。上記の処理によって算出及び記憶された補正量データに従って、アブソリュート位置が補正される。   FIG. 12 is a flowchart describing the position detection processing routine of the CPU 61. The absolute position is corrected according to the correction amount data calculated and stored by the above processing.

すなわちCPU61は、ステップS11において電源がONとなったことを検出すると、続くステップS12において、その位置における単極レゾルバ20の出力を取り込む。詳しくは、発信器51から出力される励磁信号が単極レゾルバ20に供給され、回転角度位置に対応したリラクタンスが電流信号として検出回路部40に供給される。検出回路部40ではこの電流信号を電流/電圧変換器41aで電圧信号に変換した後、3/2相変換器42aによって2相信号に変換し、アナログスイッチ43に供給する。CPU61はアナログスイッチ43を通過すべき信号として2相のABS信号を選択するようにABS/INC切換信号を出力する。2相のABS信号はアナログスイッチ43を通過してRDC44でディジタル信号に変換され、ディジタル角度信号φとしてCPU61に供給される。CPU61はこのディジタル角度信号φの値をabsとして取得する。   That is, when the CPU 61 detects that the power is turned on in step S11, the CPU 61 takes in the output of the monopolar resolver 20 at that position in the subsequent step S12. Specifically, the excitation signal output from the transmitter 51 is supplied to the monopolar resolver 20, and the reluctance corresponding to the rotation angle position is supplied to the detection circuit unit 40 as a current signal. In the detection circuit unit 40, the current signal is converted into a voltage signal by the current / voltage converter 41 a, converted into a two-phase signal by the 3 / 2-phase converter 42 a, and supplied to the analog switch 43. The CPU 61 outputs an ABS / INC switching signal so as to select a two-phase ABS signal as a signal to pass through the analog switch 43. The two-phase ABS signal passes through the analog switch 43, is converted into a digital signal by the RDC 44, and is supplied to the CPU 61 as a digital angle signal φ. The CPU 61 acquires the value of the digital angle signal φ as abs.

次にステップS13において、CPU61は、上記補正量データを補正量記憶メモリ63から読み取り、この補正量に基づいてアブソリュート位置データを補正する。つまり、補正量が正であれば、単極レゾルバに基づくディジタル角度信号の値absから補正量を差し引く。   Next, in step S13, the CPU 61 reads the correction amount data from the correction amount storage memory 63 and corrects the absolute position data based on the correction amount. That is, if the correction amount is positive, the correction amount is subtracted from the value abs of the digital angle signal based on the unipolar resolver.

そしてCPU61は、続くステップS14において、多極レゾルバ30の出力を取り込む。詳しくは、発信器51から出力される励磁信号が多極レゾルバ30に供給され、回転角度位置に対応したリラクタンスが電流信号として検出回路部40に供給される。検出回路部40ではこの電流信号を電流/電圧変換器41bで電圧信号に変換した後、3/2相変換器42bによって2相信号に変換し、アナログスイッチ43に供給する。CPU61はアナログスイッチ43を通過すべき信号として2相のINC信号を選択するようにABS/INC切換信号を出力する。2相のINC信号はアナログスイッチ43を通過してRDC44でディジタル信号に変換され、ディジタル角度信号φとしてCPU61に供給される。CPU61はこのディジタル角度信号φの値をincとして取得する。   And CPU61 takes in the output of the multipolar resolver 30 in the following step S14. Specifically, the excitation signal output from the transmitter 51 is supplied to the multipolar resolver 30, and the reluctance corresponding to the rotation angle position is supplied to the detection circuit unit 40 as a current signal. In the detection circuit unit 40, the current signal is converted into a voltage signal by the current / voltage converter 41 b, converted into a two-phase signal by the 3 / 2-phase converter 42 b, and supplied to the analog switch 43. The CPU 61 outputs an ABS / INC switching signal so as to select a two-phase INC signal as a signal to pass through the analog switch 43. The two-phase INC signal passes through the analog switch 43, is converted into a digital signal by the RDC 44, and is supplied to the CPU 61 as a digital angle signal φ. The CPU 61 acquires the value of the digital angle signal φ as inc.

以上の処理により、電源投入直後のアブソリュート位置を正確に得ることができる。アブソリュート位置は、電源投入直後のみ必要な情報であり、以降の駆動はincつまり多極レゾルバの位置信号を用いた駆動となる。そしてCPU61は、この後電源OFFを検知すると(ステップS15)、この処理手順を終了する。   With the above processing, the absolute position immediately after the power is turned on can be obtained accurately. The absolute position is information necessary only immediately after the power is turned on, and the subsequent driving is driving using inc, that is, the position signal of the multipolar resolver. Then, when the CPU 61 detects that the power is turned off (step S15), the processing procedure ends.

このように本実施の形態においては、単極レゾルバ30の出力誤差をコギング安定位置において測定し、この測定結果に基づいて補正量を算出するようにしているため、モータ部16に対するサーボをオフした場合においてもコギングトルクの影響によってダイレクトドライブモータ10の回転軸12が回転することがなく、コギングに起因する悪影響を未然かつ有効に防止して、単極レゾルバ20の出力を補正するための補正量データとして精度の良いデータを得ることができる。従って、本実施の形態によるモータシステムでは、この補正量に基づいて、単極レゾルバ30の出力を精度良く補正することができる。   As described above, in this embodiment, the output error of the unipolar resolver 30 is measured at the cogging stable position, and the correction amount is calculated based on the measurement result. Therefore, the servo for the motor unit 16 is turned off. Even in this case, the rotating shaft 12 of the direct drive motor 10 does not rotate due to the influence of the cogging torque, and the correction amount for correcting the output of the unipolar resolver 20 by preventing the bad influence caused by cogging in advance and effectively. Data with high accuracy can be obtained as data. Therefore, in the motor system according to the present embodiment, the output of the unipolar resolver 30 can be accurately corrected based on this correction amount.

また本発明によるモータシステムでは、単極レゾルバ20の出力を補正するため、例えば特公平8−1388号公報のように外部基準を用いることなく自らのシステム機能によってアブソリュート補正を行うことができる。かくするにつき、簡単な構成でアブソリュート機能を高精度に実現することができ、超高分解能とアブソリュート機能の両立が可能となる。また組立て時のメカ的誤差の許容度が増し、製造工程を簡略化することができる。   In the motor system according to the present invention, since the output of the monopolar resolver 20 is corrected, absolute correction can be performed by its own system function without using an external reference as disclosed in, for example, Japanese Patent Publication No. 8-1388. As a result, the absolute function can be realized with high accuracy with a simple configuration, and both ultra-high resolution and the absolute function can be achieved. In addition, the tolerance of mechanical errors during assembly is increased, and the manufacturing process can be simplified.

さらに最終ユーザによる補正が可能であり、ドライバ等に故障が起きた際などの交換も図11について上述した処理を1度実施することで対応可能であることから、メンテナンス性が高い。さらに過大な衝撃が加わって絶対精度が悪化した場合にもモータごと交換する必要がないため、その場での修正が可能となる。   Further, correction by the end user is possible, and replacement such as when a failure occurs in the driver or the like can be handled by performing the processing described above with reference to FIG. Furthermore, even when an excessive impact is applied and the absolute accuracy deteriorates, it is not necessary to replace the entire motor, so that correction on the spot is possible.

(3)他の実施の形態
なお、上述の実施の形態においては、ダイレクトドライブモータ10に組み込まれる少極レゾルバ及び多極レゾルバとして、単極レゾルバ20と多極レゾルバ30を備える構成を例示したが、本発明はこれに限られるものではなく、任意の異種レゾルバをダイレクトドライブモータ10に組み込む場合にも適用できる。
(3) Other Embodiments In the above-described embodiment, the configuration including the unipolar resolver 20 and the multipolar resolver 30 is exemplified as the low-polarity resolver and multipolar resolver incorporated in the direct drive motor 10. The present invention is not limited to this, and can be applied to a case where any different type of resolver is incorporated in the direct drive motor 10.

また上述の実施の形態においては、単極レゾルバ20の出力を補正するための補正量データの取得を5.45度毎に行うようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、コギングトルクが発生する5.45度の倍数角度毎、例えば5.45度の2倍の10.9度毎や5.45度の3倍の16.35度毎に単極レゾルバ20の出力を補正するための補正量データの取得を行うようにしてもよい。   In the above-described embodiment, the case where the correction amount data for correcting the output of the monopolar resolver 20 is obtained every 5.45 degrees is described. However, the present invention is not limited to this. The output of the unipolar resolver 20 is output at every multiple angle of 5.45 degrees where cogging torque is generated, for example, every 10.9 degrees which is twice 5.45 degrees or every 16.35 degrees which is three times 5.45 degrees. Correction amount data for correction may be acquired.

さらに上述の実施の形態においては、本発明を、回転角度を検出するレゾルバ装置に適用するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、直線型のモータに応用することもできる。   Further, in the above-described embodiment, the case where the present invention is applied to a resolver device that detects a rotation angle has been described. However, the present invention is not limited to this and can be applied to a linear motor. .

本発明は、ダイレクトドライブモータに用いられる角度位置検出装置のほか、これ以外のPMモータに用いられる角度位置検出装置に広く適用することができる。   The present invention can be widely applied to angular position detection devices used for other PM motors in addition to angular position detection devices used for direct drive motors.

本実施の形態によるダイレクトドライブモータの構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the direct drive motor by this Embodiment. 単極レゾルバの構成を示す平面図である。It is a top view which shows the structure of a monopolar resolver. 単極レゾルバのステータスコイルの結線図である。It is a connection diagram of the status coil of a monopolar resolver. 多極レゾルバの構成を示す平面図である。It is a top view which shows the structure of a multipolar resolver. 多極レゾルバのステータスコイルの結線図である。It is a connection diagram of the status coil of a multipolar resolver. 角度位置検出装置におけるドライブユニットの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the drive unit in an angular position detection apparatus. 検出回路部のハードウェア構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the hardware constitutions of a detection circuit part. ディジタル変換されたレゾルバ信号の波形を示す波形図である。It is a wave form diagram which shows the waveform of the resolver signal after digital conversion. コギングトルクの説明に供する概念図である。It is a conceptual diagram with which it uses for description of a cogging torque. 位置検出座標とモータ座標との関係を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the relationship between a position detection coordinate and a motor coordinate. 補正量算出処理手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the correction amount calculation processing procedure. 位置検出処理手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows a position detection process procedure.

符号の説明Explanation of symbols

10……ダイレクトドライブモータ、20……単極レゾルバ、30……多極レゾルバ、40……検出回路部、41……電流/電圧変換器、42……3/2相変換器、43……アナログスイッチ、44……位置検出回路、50……サーボドライバ、60……ドライブユニット、61……CPU、63……補正量記憶メモリ。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Direct drive motor, 20 ... Single pole resolver, 30 ... Multi-pole resolver, 40 ... Detection circuit part, 41 ... Current / voltage converter, 42 ... 3/2 phase converter, 43 ... Analog switch 44... Position detection circuit 50... Servo driver 60... Drive unit 61.

Claims (4)

コギングトルクを発生するモータの回転軸の回転角度を検出する角度検出装置において、
それぞれ前記モータの前記回転軸の回転角度位置に応じた信号を出力するように構成され、互いに異なる極数を有する複数のレゾルバと、
前記複数のレゾルバのうちの多数極側の出力を基準とした少極側のレゾルバの出力誤差を所定の測定ポイント毎に測定し、当該測定結果に基づいて前記測定ポイント毎の補正量を取得する補正量取得手段と、
取得した前記補正量を記憶する記憶手段と、
各前記測定ポイント毎に、前記記憶手段に記憶された対応する前記補正量に基づいて、前記少極側のレゾルバの出力を補正する補正手段と
を備え、
各前記測定ポイントは、
それぞれ前記モータのサーボをオフした場合に、前記回転軸が回転しない回転角度位置である
ことを特徴とする角度検出装置。
In the angle detection device that detects the rotation angle of the rotating shaft of the motor that generates the cogging torque,
A plurality of resolvers each configured to output a signal corresponding to a rotational angle position of the rotating shaft of the motor, and having a different number of poles;
The output error of the resolver on the minor pole side with respect to the output on the majority pole side among the plurality of resolvers is measured for each predetermined measurement point, and the correction amount for each measurement point is acquired based on the measurement result Correction amount acquisition means;
Storage means for storing the acquired correction amount;
Correction means for correcting the output of the resolver on the low pole side based on the corresponding correction amount stored in the storage means for each measurement point;
Each said measurement point is
Each of the angle detection devices is a rotation angle position where the rotation shaft does not rotate when the servo of the motor is turned off .
前記少極側のレゾルバの基準位置が、前記モータのサーボをオフした場合に、前記回転軸が回転しない前記回転角度位置に設定された
ことを特徴とする請求項1に記載の角度検出装置。
The angle detection device according to claim 1, wherein the reference position of the resolver on the small pole side is set to the rotation angle position where the rotation shaft does not rotate when the servo of the motor is turned off .
コギングトルクを発生するモータの回転軸の回転角度を検出する角度検出方法において、
それぞれ前記モータの前記回転軸の回転角度位置に応じた信号を出力するように構成され、互いに異なる極数を有する複数のレゾルバのうちの多数極側の出力を基準とした少極側のレゾルバの出力誤差を所定の測定ポイント毎に測定し、当該測定結果に基づいて前記測定ポイント毎の補正量を取得して記憶する第1のステップと、
各前記測定ポイント毎に、前記記憶手段に記憶された対応する前記補正量に基づいて、前記少極側のレゾルバの出力を補正する第2のステップと
を備え、
各前記測定ポイントは、
それぞれ前記モータのサーボをオフした場合に、前記回転軸が回転しない回転角度位置である
ことを特徴とする角度検出方法。
In an angle detection method for detecting the rotation angle of the rotating shaft of a motor that generates cogging torque,
Each of the plurality of resolvers having different pole numbers is configured to output a signal corresponding to the rotational angle position of the rotating shaft of the motor. A first step of measuring an output error for each predetermined measurement point and acquiring and storing a correction amount for each measurement point based on the measurement result;
A second step of correcting the output of the resolver on the low pole side based on the corresponding correction amount stored in the storage means for each measurement point;
Each said measurement point is
An angle detection method , wherein each of the rotation axes is a rotation angle position where the rotation shaft does not rotate when the servo of the motor is turned off .
前記少極側のレゾルバの基準位置が、前記モータのサーボをオフした場合に、前記回転軸が回転しない前記回転角度位置に設定された
ことを特徴とする請求項3に記載の角度検出方法。
The angle detection method according to claim 3, wherein the reference position of the resolver on the small pole side is set to the rotation angle position where the rotation shaft does not rotate when the servo of the motor is turned off .
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