JPH01284713A - 位置・速度検出装置 - Google Patents

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］ 従来、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、
ロータの回転によって励磁巻線のインダクタンスが変化
することを利用して、ロータの回転位置と速度を検出す
るものである。

この装置の回＃Ｉ楢成を第８図に示す。

図で、し、１〜Ｌ４は励磁巻線、１．２は励磁巻線り、
、Ｌ２とＬ３　、Ｌ４をＥＣｏｓωｔとＥｓ１ｎωｔな
る交流電圧（ω：信号源の交流電圧の角速度）で駆動す
る電圧源である。

この検出回路で、励磁巻線Ｌ　、〜Ｌ４のインダクタン
スしはロータの回転角度θに応じて次のように変化する
。

Ｌ＝Ｌ０　（１＋ｍｓ　ｉ　ｎθ） Ｌｏ、ｍ：定数 電圧源が発生する交流電圧例えばＥｓ１ｎωｔにより励
磁巻線に流れる電流１は、 になる、このような電流ｉを各励磁巻線について検出し
、これらを加減算して信号を ｓｉｎ　（ωを十〇）の形にし、これから回転角度θを
求める。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、この回路では、検出される電流は０式のように
分母がＬｏ　（１＋ｍ５ｉｎθ）であるため、 のように高調波成分を多く含むことになる。このため、
検出信号のＳ／Ｎ比が小さくなり、検出位置と速度の誤
差が大きくな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、検出信号に含まれる高調波成分が少なく、高
精度で位置と速度を検出できる位置・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た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
るコイル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　）＋ｍｂ　）ｐｂ （ｋｂ　＝２のとき） （（１／ｋｂ　）　十ｍｂ　ｌ　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
、 各相の励磁巻線に次の相数の交流電流を与える定電流源
と、 ３６０°／２ｋｂ　　　（ｋｂ＝２のとき）３６０’／
ｋｂ　　　（ｋｂは２以外の整数のとき）前記励磁巻線
とともに突極に巻かれていて、前記定電流源により励磁
巻線の両端に発生する電圧を検出する検出巻線と、 各検出巻線の検出電圧を加減算し、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ＩＩｊＡ
９０３１〜９Ｑ３４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９０
５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、突極９０３１と９
０３２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。例えば
、突＆９０３＋　と９０４１の歯の位相は（１／４）ｐ
ｂだけずれている。

９０８１は突極９０３１と９０３３に巻かれた励磁巻線
、９０８２は突極９０３２と９０３４に巻かれた励磁巻
線である。励磁巻線９０８１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９０２にも同様に励磁巻線９０９＋　。

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は励磁巻線９０８と９０９に一定の交流電流を与
える定電流源である。

９１３＋　、９１３２．９１４＋　、９１４□は、それ
ぞれ励磁巻ａ９０８＋　、９０８２．９０９＋　。

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検出巻線である。

検出巻線の巻き方向は、励磁巻線の巻き方向と同一方向
でも逆方向でもよく、励磁巻線とトランス結合されてい
ればよい。

９１５は検出巻線９１３と９１４の両端の電圧または電
流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。

第１図の装置の回路構成を第２図に示す。

第２図に示すように、ステータ部材９０１では、励磁巻
線９０８．と検出巻線、励磁巻線９０８２と検出巻線９
１４２はそれぞれトランス結合になっていて、励磁巻線
９０８．と９０８２には定電流源９１２．からｉ＝ｉ、
）ｓｉｎωｔなる交流電流が与えられる。９１６＋　と
９１６２は検出巻線９１４１と９１４２の両＠電圧をそ
れぞれ増幅するアンプ、９１７は増幅電圧の差をとる減
算器である。

ステータ部材９０２でも同様な構成になっている。この
回路では、定電流源９１２２は１＝ｉ０　ｃｏｓωｔな
る交流電流を発生する。

９１８は減算器９１７１と９１７２でとった減算信号を
加算して５ｉｎ（ωを十θ）の形にする加算器である。

この加算信号からロータの回転位置が求められる。

次に、この回路の動作を説明する。

検出電圧信号のうちの１つ例えばＶＳ＋の検出動作を説
明する。

励磁巻線９０８１と検出巻線９１３１の総巻数をそれぞ
れＮ、、Ｎ２とする。また、励磁巻線９０８、を構成す
る巻線のインダクタンスと抵抗をそれぞれり、、Ｌ２・
・・Ｌｌ、Ｒ，、Ｒ２・・・Ｒ孔とする。

励磁巻線を構成する１つの巻線が突極に発生する磁束φ
１は次のようになる。

ｊ＝１．２・・・ｎ 従って、検出巻線の両端電圧ＶＳ＋は次のようになる。

ここで、Ｌｊ　＝Ｎｌ　’　／Ｒ−４より、両端電圧■
ｓ、は次のようになる。

また、１＝ｉ０　ｓｉｎωｔ。

［、ｔ　＝Ｌｏ　　（１十ｍｓ　ｉ　ｎθ）より、す項
１．（、（１＋ｍ５ｉｎθ）が分母にこない形になる。

検出巻線９１３□が巻かれた突極は検出巻線９１３１が
巻かれた突極に対して歯が（１／２）ピッチずれている
ため、両端電圧ＶＢ２は次のよまた、ステータ部材９０
２は９０１に対して突極の歯の位相を＜１／４）ピッチ
ずらして積み重ねているため、ステータ部材９０２にお
ける両端電圧Ｖｃ１．Ｖｃ２は次のようになる。

°　口、Ｌ−”′−（Ｄ＞ｕｙＡ’ｄ　）（ｏ　ルｚｈ
十〇Ｌ　　　　Φこれらの電圧から、■式−■式十■式
−〇式の演算を行うと次式に示す演算値Ｖｂが求められ
る。

ＸＪ髪二に、ム輸ｔキＤ） Ｋ：定数 ０式で、θから回転位置が、θの微分から回転速度が求
められる。

第２図の回路の破線部分の等価回路は第３図のようにな
る。

定電流源の構成例としては、例えば、第４図と第５図に
示すようなものがある。

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

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　）　十ｍｂ　ｌ　　　（ｋｂ　＝２の
とき）（（１／ｋｂ　）　＋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流の各相間の位相差： ３６０”　／２ｋｂ　　　（ｋｂ　＝２のとき）３６０
°／　ｋ　ｂ （ｋｂが２以外の整数のとき） 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ｋｂ層の積層構造にし、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。

［効果］ 本発明にかかる装置の等価回路図は第６図に示すように
、定電流源■により励磁巻線りに交流電流を与え、この
ときの励磁巻線の両端電圧から回転位置と速度を求める
ものである。すなわち、■＝ωＬｉ ＝ωＬＯ（１＋ｍｓ　ｉ　ｎθ）Ｓ ■＝両端電圧 より回転位置を求めている。

これに対して前述した従来例では、等価回路図は第７図
のようになっていて、定電圧源ｅにより励磁巻線りに交
流電圧を与え、このときに励磁巻線に流れる電流から回
転位置と速度を求めるものである。すなわち、検出信号
は、 ｉ　＝Ｖ／ωＬ ＝Ｖ／ωＬｏ　　（１十ｍ５ｉｎθ） ＝　（Ｖ／（１）ＬＯ）　Ｘ　（１−ｍｓ　ｉ　ｎθ＋
ｍ’ｓｉｎ’θ＋・・・） になって高調波を含む。

このようなことから、本発明にかかる装置によれば、高
精度で位置と速度を検出できる。

本発明にによれば、歯の位置がｐ　ｂ　／　２ずれた突
極に巻かれた励磁巻線の両端電圧の差を検出しているた
め、偶数次の高調波を打ち消すことができる。これによ
っても、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図の装置の回路構成図、第３図
は第２図の回路の一部の等価回路図、第４図及び第５図
は定電流回路の構成例を示した図、第６図は本発明にか
かる装置の等価回路図、第７図は従来における位置・速
度検出装置の等価回路図、第８図は従来における位置・
速度検出装置の一例の回路構成図である。 ９０１．９０２・・・ステータ部材、９０３１〜９０３
４．９０４＋〜９０４４・・・突極、９０５゜９１１・
・・歯、９０７・・・ステータ、９０８＋。 ９０８２．９０９＋　、９０９２・・・励磁巻線、９１
０・・・ロータ、９１２・・・定電流源、９１３＋。 ９１３２．９１４＋　、９１４２・・・検出巻線、９１
５・・・演算部。

Claims (1)

1. 【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
   するコイル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、 各相の励磁巻線に次の相数の交流電流を与える定電流源
   と、 ３６０°／２ｋ＿ｂ（ｋ＿ｂ＝２のとき） ３６０°／ｋ＿ｂ（ｋ＿ｂは２以外の整数のとき）前記
   励磁巻線とともに突極に巻かれていて、前記定電流源に
   より励磁巻線の両端に発生する電圧を検出する検出巻線
   と、 各検出巻線の検出電圧を加減算し、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。