JPH01284712A

JPH01284712A - 位置・速度検出装置

Info

Publication number: JPH01284712A
Application number: JP11424088A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Ono; 裕小野; Mitsuhiro Nikaido; 二階堂　光宏; Toshihiro Kanehara; 金原　利宏; Ritaro Sano; 佐野　理太郎
Original assignee: Yokogawa Electric Corp
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 1988-05-11
Filing date: 1988-05-11
Publication date: 1989-11-16
Anticipated expiration: 2009-11-24
Also published as: JPH0695025B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は磁気レゾルバを用いて位置と速度を検出する装
置の改良に関するものである。

［従来の技術］このような位置・速度検出装置としては、例えば本出願
人による特願昭６３−３０９８８号の出願明細書に記載
されたものがあった。

この装置は、パルスモータのロータとステータを用い、
ステータの突極に巻かれた励磁巻線を交流信号で励磁し
ておき、ロータの回転によって励磁巻線の両端電圧が位
相変調されることを利用して、ロータの回転位置と速度
を検出するものである。

この装置で用いる検出回路の構成を第３図に示す。

図で、Ｌ１〜Ｌ４は励磁巻線、１．２は励磁巻線り、、
Ｌ２とＬ３　、　ｔ、、ｉｔをＥｓ　ｉ　ｎωｔとＥｃ
ｏｓωｔなる。交流電圧で能動する信号源である。

信号源により各励磁巻線に流れる電流１は、加減算され
て５ｉｎ（ωを十θ）の形にされ、この信号から回転位
置θが算出される（ω：信号源の交流電圧の角速度、ｔ
：時間、θ：ロータの回転角度）。

［発明が解決しようとする課題］この検出回路では、励磁巻線の巻線抵抗と回路の等価損
失抵抗があるため、信号源が発生する交流電圧と、電流
ｌの間にはθ＋φなる位相差が生じる。ここで、 φ＝ｊａｎ−１（２πＬ／Ｒ）Ｌ二励磁巻線のインダクタンスＲ：励磁巻線の巻線抵抗と回路の等価損失抵抗である。

しかし、抵抗値Ｒが温度により変化すると、φも変動す
るため、電流１の位相がずれる。このため、電流１の位
相をもとに回転位置を検出する本装置では、検出信号に
誤差が生じるという問題点があった。

本発明はこのような問題点を解決するためになされたも
のであり、回路の抵抗変化による検出信号の誤差が小さ
い位置・速度検出装置を実現することを目的とする。

［課題を解決するための手段］本発明は、先端に一定ピッチで歯が形成されなｍｂ個（ｎｂは２の
倍数）の突極が設けられていて、隣合う突極どうしでは
歯の位相をｐ　ｂ　／　２ずらして（ｐｂは歯のピッチ
）形成され、または隣合う突極どうしではレラクタンス
変化の合成位相がｐｂ／２ずれるように突極に後述する
励磁巻線が巻かれたステータ部材と、このステータ部材をｋｂ枚、隣合う突極どうしで歯の位
相を、（（１／２ｋｂ　）　十ｍｂ　ｌ　ｐｂ（ｋｂ　＝２の
とき）（（１／ｋｂ　）＋ｍｂ　）ｐｂ（ｋｂは２以外の整数のと゛き）ｍｂは整数ずらして重ね合わせたステータと、このステータの歯と対向していてしかもこの歯とほぼ同
一ピッチの歯が形成されたロータと、同一のステータ部
材に巻かれた励磁巻線を１相とするｋｂ相の励磁巻線と
、この励磁巻線とともに突極に巻かれていて、励磁巻線に
より突極に発生ずる磁束を検出するフィードバック巻線
と、ｋｂ相の交流電圧を発生する信号源と、前記信号源の発
生電圧を指令信号、前記フィードバック巻線の検出電圧
をフィードバック信号として前記励磁巻線の駆動をフィ
・−ドパツク制御する制御部と、前記各相の励磁巻線の両端電圧を検出してこれらを加減
算し、加減算信号の位相から前記ロータの回転位置を周
波数から回転速度をそれぞれ算出する演算部、を具備したことを特徴とする位置・速度検出装置である
。

［実施例］以下、図面を用いて本発明を説明する。

第１図は本発明にかかる位置・速度検出装置の一実施例
の構成図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）図の
Ｚ−２部分の断面図である。

図で、９０１，９０２は磁性体材料で構成された２枚の
円板状のステータ部材である。ステータ部材９０１と９
０２には、９０°の回転角を隔てた位置毎に突極９０３
１〜９０３４と９０４１〜９０４４が形成されている。

これらの突極の先端には一定ピッチｐｂで歯９０５が形
成されている。

同一のステータ部材で、隣り合う突極の歯の位相は（１
／２）ｐｂずつずれている０例えば、突Ｉｆ！９０３１
と９０３２の歯の位相は＜１／２）ｐｂだけずれている
。

ステータ部材９０１と９０２は非磁性体部材９０６を挿
入して積み重ねられてステータ９０７を構成している。

このとき、ステータの隣り合う突極の歯の位相が（１／
４）ｐｂだけずれるように積み重ねられている０例えば
、突極９０３１と９０４、の歯の位相は（１／４）ｐｂ
だけずれている。

９０８、は突極９０３１と９０３３に巻かれた励磁巻線
、９０８２は突［ｉ　９０３２と９０３４に巻かれた励
磁巻線である。これらの励磁巻線９０８、と９０８２に
より１相の励磁巻線を形成している。ステータ部材９０
２にも同様に励磁巻線９０９１と９０９２が巻かれてい
る。

９１０はステータ９０１，９０２の外側に配置されたロ
ータである。ロータ９１０には、歯９０５と対向してい
て、この歯とほぼ同一ピッチの歯９１１が形成されてい
る。

９１２は各相の励磁巻線９０８と９０９に交流電圧信号
を与える信号源である。励磁巻線９０８と９０９に与え
られる交流電圧には９０°の位相差がある。

９１３は励磁巻線９０８と９０９の両端電圧を検出して
これらを加減算し、加減算信号の位相からロータ９１０
の回転位置を、周波数から回転速度をそれぞれ算出する
演算部である。

９１４＋　、９１４２．９１５＋　、９１５□は、それ
ぞれ励磁巻線９０８１．９０８２．９０９ｔ　。

９０９２と同一の突極に巻かれていて、各励磁巻線によ
り発生する磁束を検出するフィードバック巻線である。

フィードバック巻線の巻き方向は、励磁巻線の巻き方向
と同一方向でも逆方向でもよく、励磁巻線の発生磁束を
検出できれはよい。

９１５はフィードバック巻線の検出信号をもとに、励磁
巻線の駆動電圧をフィードバック制御する制御部である
。

この装置に用いる位置・速度信号の検出回路の構成例を
第２図に示す、第２図で第１図と同一のものは同一符号
を付ける。

図で、９１：１２＋　、９１２２．９１２コ。

９１２４は、それぞれＥｃｏｓωｔ。

−Ｅｃｏｓωｔ、Ｅｓ　ｉ　ｎωｔ、、−Ｅｓ　ｉ　ｎ
ωｔなる交流電圧を発生する信号源である。

９１６１は信号源９１２１の交流電圧とフィードバック
巻線９１４．の検出電圧の差をとる減算器、９１７．は
減算器９１６１でとった差を増幅する増幅器である。他
の減算器と増幅器も同様の構成になっている。第２図の
回路は励磁巻線に流れる励磁電流を検出するものである
が、励磁電流は抵抗ｒを介することによって電圧として
検出される。

ここで、請求範囲でいう制御部は減算器９１６と増幅器
９１７からなる部分に相当する。

次に、このような装置の動作を説明する。

まず、回転を検出する動作を説明する。

信号源９１２は、励磁巻線９０８＋　、９０８２にはＶ
ｌｃｏｓ（ωｔ＋ΔＡ）の交流電圧を印加し、励磁巻線
９０９１．９０９２にはＶｌ　ｃｏｓ　（ωｔ＋ΔＢ＋９０°）の交流電圧を印
加する（■１は振幅電圧、Δ＾、ΔＢは電気角の誤差）
。

ロータ９１０が角度θだけ回転したときは、励磁巻線９
０８＋　、９０８２．９０９＋　、９０９２の両端電圧
ｖｓ、、ｖｓ２．Ｖｃｔ　、ｖｃ２はそれぞれ次のよう
になる。

■ＳＬ初１１１輻４−（θ−）　Ｓ、’＞”５　ｃａｄ
　Ｃ紙幅へ）　　■ｖｓｚ”Ｖｔ（Ｓ−”’４声シト（
＃＋Ｘ４））（−ｍＬＷｔ＋Ａ７１）　　　　　　　＠
ｍｂ：定数、δＡ、δＢ＝機械角の誤差演算部９１３は
、これらの両端電圧を検出し、■式−■式す■式−■式
の演算を行って次式に示■式で、電気角を調整して、 ΔＢ−δＢ−ΔＡ十δＡ＝０にすることにより、■式の右透第２項が０になり、位相
精度を向上できる。

次に、検出信号を制御する動作を説明する。

フィードバック巻線９１４．９１５は励磁巻線９０８．
９０９とトランス結合になっていて、励磁巻線により突
極に発生する磁束Φの微分値Ｎｃ：フィードバック巻線
の巻数を出力する。従って、この値をフィードバック信号に、
信号源から与えられる信号を指令信号にして、これらの
信号の差を増幅器９１７により十分大きなゲインで増幅
し、増幅信号で励磁巻線を駆動すれば、突極内の磁束変
化がｓｉｎωｔとｃｏｓωｔに追従する。これによって
、励磁巻線の巻線抵抗等による回路の抵抗分の影響が除
去され、検出信号の温度による位相ドリフトが低減され
る。

なお、１枚のステータ部材に設ける突極数とステータ部
材の枚数は実施例で示す数以外であってもよい。

１枚のステータ部材にｎｂ個の突極を設け、ステータ部
材をｋｂ枚設けた場合は、それぞれの値は次のようにな
る。

同一のステータ部材における隣合う突極間の歯の位相ず
れ：ｐｂ／２ステータ部材を重ね合せたときの隣り合う突極間の歯の
位相ずれ：（（１／２ｋｂ　）＋ｍｂ　ｌ　　　（ｋｂ　＝２のと
き）（（１／ｋｂ　）　十ｍｂ　１（ｋｂが２以外の整数のとき）ｍｂ：整数励磁巻線の相数：ｋｂ励磁巻線駆動のための交流電圧の各相間の位相差：３６０°／　ｋ　ｂまた、実施例ではステータの隣合う突極の歯の位相をず
らした構成の場合について説明したが、これに限らずロ
ータをｋｂＭの積層構造にし、隣合う層の歯の位相を実
施例の隣合う突極と同様にずらした構成にしてもよい。

また、信号源９１２は交流電圧を発生するものに限らず
交流電流を発生するものであってもよい。

［効果］本発明によれば、歯の位置がｐ　ｂ　／　２ずれな突極
に巻かれた励磁巻線の両端電圧の差を検出するため、偶
数次の高調波を打ち消すことができる。

また、フィードバック巻線の検出信号をもとに、巻線抵
抗等による回路抵抗の影響が除去されるように励磁巻線
の駆動をフィードバック制御している。これらのことか
ら、高精度で回転位置と速度を検出できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる位置・速度検出装置の一実施例
の構成図、第２図は第１図の装置に用いる検出回路の構
成例を示した図、第３図は従来における位置・速度検出
装置に用いる検出回路の構成例を示した図である。９０１．９０２・・・ステータ部材、９０３．〜９０３
４．９０４＋〜９０４４・・・突極、９０５゜９１１・
・・歯、９０７・・・ステータ、９０８．〜９０８ａ、
９０９１〜９０９４・・・励磁巻線、９１０・・・ステ
ータ、９１２．９１２＋〜９１２４・・・信号源、９１
３・・・演算部、９１４１．９１４□。９１５１．９１５２・・・フィードバック巻線、９１６
１〜９１６４・・・減算器、９１７．〜９１７４・・・
増幅器。

Claims

【特許請求の範囲】先端に一定ピッチで歯が形成されたｎ＿ｂ個（ｎ＿ｂは
２の倍数）の突極が設けられていて、隣合う突極どうし
では歯の位相をｐ＿ｂ／２ずらして（ｐ＿ｂは歯のピッ
チ）形成され、または隣合う突極どうしではレラクタン
ス変化の合成位相がｐ＿ｂ／２ずれるように突極に後述
する励磁巻線が巻かれたステータ部材と、このステータ部材をｋ＿ｂ枚、隣合う突極どうしで歯の
位相を、｛（１／２ｋ＿ｂ）＋ｍ＿ｂ｝ｐ＿ｂ（ｋ＿ｂ＝２のとき）｛（１／ｋ＿ｂ）＋ｍ＿ｂ｝ｐ＿ｂ（ｋ＿ｂは２以外の整数のとき）ｍ＿ｂは整数ずらして重ね合わせたステータと、このステータの歯と対向していてしかもこの歯とほぼ同
一ピッチの歯が形成されたロータと、同一のステータ部
材に巻かれた励磁巻線を１相とするｋ＿ｂ相の励磁巻線
と、この励磁巻線とともに突極に巻かれていて、励磁巻線に
より突極に発生する磁束を検出するフィードバック巻線
と、ｋ＿ｂ相の交流電圧を発生する信号源と、前記信号源の発生電圧を指令信号、前記フィードバック
巻線の検出電圧をフィードバック信号として前記励磁巻
線の駆動をフィードバック制御する制御部と、前記各相の励磁巻線の両端電圧を検出してこれらを加減
算し、加減算信号の位相から前記ロータの回転位置を周
波数から回転速度をそれぞれ算出する演算部、を具備したことを特徴とする位置・速度検出装置。