JPH0753021B2 - 誘導子形レゾルバの位相誤差補償励磁方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、誘導子形レゾルバ本体の構造に起因する位相
誤差を、励磁電圧によって補償する方法に関する。

従来から励磁巻線および検出巻線が共に固定子に巻回さ
れて回転子は磁性体のみからなる誘導子形レゾルバは、
ACサーボの位置や速度の検出器として、ブラシレスで多
極化が容易でかつ信頼性が高いなどの優れた点が多いた
め採用されている。

反面、一般形の検出巻線を回転子に具えるレゾルバに比
べて、誘導子形レゾルバは構造の自由度が少ないために
空間高調波を除くことが困難であり、このため検出精度
を高くすることができなかった。その代り、この高調波
による位相誤差は再現性が良く、特性のバラツキも小さ
いので、外部の信号処理回路によって取除くことができ
る。

すなわち、従来の一般形レゾルバは、回転子にも巻線が
あり、溝数も多く、巻線のピッチやターン数を自由に選
定できるので、マシン設計技術により、空間高調波を除
き精度の高いものが得られ、外部の信号処理回路も簡単
なものであったが、マシン本体の構造の複雑さと検出電
圧の導出機構にわずらわしさがあった。

ここにおいて本発明は、励磁巻線および検出巻線が共に
固定子に巻装されて回転子は磁性体のみからなる誘導子
レゾルバにおいて、検出巻線からの検出信号を信頼性の
確度の高いものとし、高調波による位相誤差の再現性を
外部信号処理で適確にとらえてこれを除去し、位相誤差
を補償する方法を提供することを、その目的とする。

ここでレゾルバの位相誤差について解析を試みる。

レゾルバを位相変調して速度信号を得る時、速度脈動の
原因はこのレゾルバの位相誤差にある。真の位相θに対
し、検出された位相がθ＋でが位相誤差とすれば、
速度ｄθ/dt（ただし、ｔは時間である）は（１＋ｄ/
dθ）ｄθ/dtとして検出されるので、ｄ/dθが速度脈
動率となる。

従って、速度脈動を求めるには（θ）を知ることが必
要である。この（θ）は励磁アンバランスやレゾルバ
の構造などにより種々の成分をもっている。例えば４溝
固定子・偏心回転構造のレゾルバでは₂（２θ），
₄，（４θ），₁（θ）などが測定されている。

この誘導子レゾルバを位相変調器とした場合に生ずる位
相誤差（θ）は （θ）＝Σδ_isin（ｉθ＋φ_i） ただし、ｉ＝1,2,4,8,…,4n,…でｎは整数である。

ゆえに （θ）＝δ₁sin（θ＋φ₁）＋δ₂sin（２θ＋φ₂）＋
δ₄（４θ＋φ₄）＋δ₈sin（８θ＋φ₈） ＋…… ……（１） のように表わされる。

これは励磁電圧としてα巻線にはEcosωｔを、β巻線に
はEsinωｔを加えた時、検出巻線のθ巻線の電圧がＥ′
cos〔ωｔ−｛θ＋（θ）｝〕となることを示す。

従って、もしも励磁電圧として ｅ_α＝Ecos｛ωｔ＋′（ωｔ）｝ ……（２） ｅ_β＝Esin｛ωｔ＋′（ωｔ）｝ ……（３） を用いたとすると、検出電圧ｅ_θは、 ｅ_θ＝Ｅ′cos〔ωｔ＋′（ωｔ）−｛θ＋
（θ）｝〕＝Ｅ′cos〔ωｔ−θ＋′（ωｔ）−
（θ）〕 ……（４） となる。

ゼロクロス時の のところで、 ′（ωｔ）−（θ）＝０になる条件は ゆえに とすれば良い。

（１）式でｉ＝１の基本波誤差の原因はθに無関係な一
定の相互インダクタンスが励磁巻線と検出巻線の間に存
在することにある。

ｉ＝２の第２高調波は励磁電圧のアンバランス等によっ
て回転磁界ベクトル軌跡が楕円になると生ずる。

ｉ＝４は励磁巻線と検出巻線間の相互インダクタンス
に、第３と第５の空間高調波成分があると生ずる。

ｉ＝８は相互インダクタンスの第7,第９空間高調波がそ
の原因である。

本発明の方法は、これらのうちｉ＝4n（ｎ…整数）につ
いて位相誤差を補償することができる。

第１図は、本発明の一実施例の構成を示すブロック図で
ある。

′（ωｔ）≒０であるから α巻線の励磁電圧 ｅ_α＝Ecos｛ωｔ＋′（ωｔ）｝ は、 ｅ_α＝Ｅ〔cos ωt cos＋′（ωｔ）−sin ωt sin
′（ωｔ）〕≒Ｅ〔cos ωｔ−′（ωｔ）・sinω
ｔ〕 ……（５） となり、 同様に、β巻線の励磁電圧 ｅ_β＝Esin｛ωｔ＋′（ωｔ）｝ は、 ｅ_β≒Ｅ〔sin ωt −′（ωｔ）・cos ωｔ〕 ……
（６） となる。

このように、励磁電圧ｅ_α′ｅ_βはそれぞれ（５）式、
（６）式で表わされるので、これらの電圧を第１図のブ
ロック図に示す構成によりつくり、α巻線，β巻線に与
えればよい。

M₁，M₂は乗算器、A₁，A₂は加算器、10はレゾルバであ
る。

つまり、加算器A₁ではcos ωｔから乗算器M₂の出力 を引いてやり、その出力をレゾルバ10のα巻線に与えて
やり、加算器A₂ではsin ωｔと乗算器M₁の出力 を加えてやり、その出力をレゾルバ10のβ巻線に加え
る。

そして、δ_iとφ_iを調整して、検出電圧ｅ_θの中にδ_is
in（ｉθ＋φ_i）の位相誤差が最少になるようにする。

この第１図はアナログ信号系のブロック図で表わしてい
るが、これをディジタル信号系で構成することができ
る。

第２図は、本発明の他の実施例（ディジタル信号系）の
構成を表わすブロック図である。

１は原振クロック、２は分周器、３はカウンタ、4aはsi
n ωｔを記憶するROM、4bはcos ωｔを記憶するROM、4c
はsin i ωｔを記憶するROM、５はDA（ディジタル→ア
ナログ）コンバータ、６は全加算器、７は例えばスイッ
チ等によりROM番地を変更するφ_i調整器、8a,8bは４象
現動作の乗算器、9aはα相励磁増幅器（定電圧励磁）、
9bはβ相励磁増幅器（定電圧励磁）、IVRはδ_i調整用ボ
リウム、101〜114は抵抗、115〜118はトランジスタ、11
9〜122はダイオードである。

この実施例は、i ωｔが既知で、δ_i，φ_iが未知の場合
にそれらδ_i，φ_iを調整するようにしてある。

第２図においてアナログ量に変換後の各部位の電圧を表
わしており、第１図の実施例の動作に準じる。

第３図は、本発明のもう一つ他の実施例（ディジタル信
号系）の構成を示すブロック図である。

図において第２図と同一の符号は同一もしくは相当部分
を表わす。

を記憶するROM、4eは を記憶するROMである。

この実施例はi ωt,δ_i，φ_iが既知の場合に適用され、
ROMのデータを書き換えるようにしてある。

かくして本発明によれば、一例としてｉ＝４の高調波位
相誤差を補償することにより、その誤差を1/10に減少さ
せている。

なお、本発明は次の諸点においてその効果が認められ
る。

ア レゾルバ本体の構造を複雑にしたり、均質な材料を
精選し、加工精度を高くするなどして、位相誤差を低減
する従来の方法に比べて、本発明はコストが安く、精度
を必要に応じて高くすることができる特長がある。

イ 大量生産に適する。同じ工程でつくられるレゾルバ
は抜きとりでこの位相誤差のパターンを計測し、これを
最小にする補償回路のパラメタを求めれば、同一ロット
の製品は同じパラメタで補償ができる。

ウ ディジタル化するとオートチューニングが可能であ
る。

エ 位相変調信号をF/V変換して速度信号を得る時、速
度リップルを小さくすることができるから、レゾルバー
基で位置と速度の信号を同時に得ることができる。

オ 誘導子形リニヤーレゾルバに対しても本発明の補償
法が有効であることは論ずるまでもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成を示すブロック図、第
２図は本発明の他の実施例の構成を示すブロック図、第
３図は本発明のもう一つ他の実施例の構成を示すブロッ
ク図である。 A₁，A₂…加算器、M₁，M₂…乗算器、10…レゾルバ、α，
β…励磁巻線、θ…検出巻線、１…原振クロック、２…
分周器、３…カウンタ、4a…sin ωｔを記憶するROM、4
b…cos ωｔを記憶するROM、4c…sin i ωｔを記憶する
ROM、５…DAコンバータ、６…全加算器、７…例えばス
イッチ等によりROM番地を変更する_i調整器、8a,8b…
４象現動作乗算器、9a…α相励磁増幅器（定電圧励
磁）、9b…β相励磁増幅器（定電圧励磁）、IVR…δ_i調
整用ボリウム、101〜114…抵抗、115〜118…トランジス
タ、119〜122…ダイオード。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】励磁巻線および検出巻線が共に固定子に巻
   装され、回転子は磁性体のみから成る誘導子形レゾルバ
   の構造に起因する位相誤差を励磁電圧によって補償する
   方法であって、前記励磁巻線へ与える励磁電圧の振幅を
   一定とし、この励磁電圧に高調波によるレゾルバ位相誤
   差と同期した電圧を重畳することにより、前記励磁電圧
   を位相変調して検出電圧の位相誤差を補償する誘導子形
   レゾルバの位相誤差補償励磁方法。