JPS59198355A - レゾルバ信号を利用した速度検出装置 - 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】 本発明は、空間的に電気角で９００位相の異なるヌデー
タ位置に配置された２相の励磁巻線力らびにロータには
回転体の回転軸の位置を検出するだめの検出巻線を有す
るレゾルバを利用して回転速朕を検出する装置に関する
。

２相励磁さ牡たレゾルバの検出巻線の出力電圧周波数ｆ
は、 ここで ｆ、はキャリア（励磁）周波数、Ｎは回転数＜　ｒ、哩
０、Ｐは極数 であシ、士符号は回転方向に依存し、十を正転とすれば
−は逆転となる。

なる式で与えられ、回転数の検出は、Δｆすなわち出力
周波数ｆとキャリア周波ａｔ。との周波数差を取り出す
ことによって達成される。

この具体的回路については特願昭５８−４０１０６０特
開昭５４−１８９７８）あるいは特願昭５７−６５２５
０に開示されている。前者は２つの周波数−電圧（ｆ／
Ｖ　）変換器を用いて△ｆｃ＝ｆ、−ｆ＞を取り出す原
理構成そのま＼を示したものであり、周波数を低下する
と検出の応答性が悪くなるという問題があった。また、
後者は前者の改良に係シ、速度検出応答性を低下するこ
と々く、速度検出感度を上げるようにした回路方式であ
る。しかしこれら従来方式では、前述のようにレゾルバ
の位相変調信号の周波ｄＪ’＝ｆｕ±△ｆを導出して速
度を検出しているため、例えば、逆転方向の速成検出で
は Ｊ’＝ｆ、−△ｆ の周波数を検出することになり、△ｆがキャリア周波数
ｆ。に近い籠となった場合、あるいは△Ｊ”〉ＩＯとな
る場合は、速度の検出が不可能となる。

ここにおいて本発明は、従来装量の難点を克服し、特に
高速回転体の速度検出あるいは工作機械における高速主
軸モータの速度制御用などに使用する場合に適したレゾ
ルバ信号を利用した速度検出装置を提供することに、そ
の目的とする。

第１図に、本発明による速度検出回路の一実施例の構成
を示すブロック図を表わす。

１は電気角で９０°の位相を持つα相とβ相の励磁巻線
Ｗαとｗ７を固定子にそ々え検出巻線ＷＤを回転子（ロ
ータ）に設けたレゾルバ、２はｃｏｓωｔ。

ｓｉｎωｔおよび一５ｉｎωｔ　を出力するレゾルバ励
磁回路、３はレゾルバ巻線Ｗβへの励磁がｓｉｎωｔか
一５ｉｎωｔでなされるように励磁切替を行なう切替え
ツイツチ、４は検出巻線電圧　Ｄを波形整形する整形回
路、５はｆ／Ｖ変換器、６は次段の差動アンプの演算増
幅器への２つの入力端を相互に切替える切替えツイツチ
、７は抵抗ＩＲ〜４Ｒと演算増幅器１工（４−有する差
動アンプ、８は差動アンプ７の出力の極性を判別して切
換えツイツチ３および６を切換える極性判別回路である
。

先ず、位相変調出力形のレゾルバの基本原理を第１図を
参照して説明する。

α相、β相励磁巻ｍｗα、Ｗβにそれぞれ次のような電
圧が印加されているものケする。

このとき、検出巻線ＷＤには次のような電圧ＣＤが誘起
する。ただし、結合係数は簡羞化のために１とする。

ＣＤ＝　Ｂｃｏｓｔｏ　ｔ　−ｓｉｎθｅ＋Ｆｉｓｉｎ
ａ＋　ｔ　−ｃｏＳ６　ｅ＝Ｆ！５ｉｎ（ωｔ＋＃ｅ）
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（３式）
％式％ θｅはロータの回転位置（電気角）である。

同様にして、 なる電圧を励磁巻線Ｗα、ｗ７ｙに印加すると、検出巻
線ＷＤＫ、誘起される電圧ｅＤは ｅＤ　＝　Ｅｃｏｓ（Ｊ）ｔ　−３ｉｎ　６　ｅ　−Ｆ
！ｓｉｎω１−ωＳθｅ＝　−５ｉｎ　（ωを一θｅ）
・・・・・・・・・・・・・・・・・・（５式）ここで
（８式）、（４式）を比較すると、レゾルバロータがａ
ＣＷ（反時計）方向に回転する場合の回転角θｅを正と
した場合に、（８式）で与えられる電圧の周波数はキャ
リア周波数ｆ。＝ω／２πに対して加算されることにな
る。また、（５式）では減算ちれる。すなわち、ロータ
の回初方向を検出して励磁電圧の位相を切替えてやれば
、レゾルバ検出巻線の位相変調信号はロータの回転方向
によらず、常に進み、あるいは遅れとなるように構成す
ることができる。

第１図の実施例は、上述の原理を利用して、レゾルバロ
ータの回転方向によらず、常に進み位相となる位相変調
信号を得るようにした速度検出装置を表わしたものであ
る。

次にこの回路の動作について述べる。

■　ロータがＯＯＷ方向に回転している場合（正転）。

このときは切替スイッチ３，６は第１図に示す位置に接
続されており、レゾルバ励磁巻線Ｗα、Ｗβには（２式
）で表わす励磁電圧が印加されている。したがって、検
出巻線ＶＤの電圧ｅｐは（８式）で与えられる。この位
相変調信号（正弦波）を方形波に整形回路４で整形し、
ｆ／Ｖ変換器５に加える。ｆ／Ｖ変換器５には、ロータ
が静止している場合でもキャリア周波数ｆ、＝ω／２π
成分が加えられているので、静止時は出力電圧Ｖ。が零
となるようにバイアヌ電圧を加える。

いま、ｆ／Ｖ変換器５の出力電圧をＶ。（正匝）とする
と、電圧Ｖ。は切換えスイッチ６を通して差動アンプ７
に加えられる。差動アンプ７の抵抗の直は Ｉ　Ｒ＝２　Ｒ＝８　Ｒ＝４　Ｒ のように構成されているものとすれば、差動アンプ７の
出力電圧Ｅ。Ｕ、は次式で与えられる。

五ＯＵＴ”０”’ ＝−Ｖ。（負電圧）・・・・・・・・・（６式）（） 次に、ロータが正転から逆転方向に回転するときを考え
る。この場合、レゾルバ検出巻線ＷＤの信号の周波数ｆ
はｆ＜ｆ。となり、ｆ／Ｖ変柳器５の出力電圧ｖｌＩが
負となる。それと同時に、差動アンプ７の出力Ｅ。ＵＴ
が正となり、極性判別回路８の信号は切替えスイッチ８
．６の接続を次のよシに切替える。

切替え堺イ・ツチ３では、 ａ　−ｂ　−４ａ　−ｃ　　の接続に、切替えスイッチ
６では、 する。

このとき、レゾルバ励磁巻ｔｙｗα、Ｗβには（４式）
で示される電圧が加えられるので、検出巻線電圧ｅｐは
、 ｅ：ｏ＝−Ｅｓｉｎ［ａ＋ｔ　　（−θＧ）〕＝　−Ｗ
　ｓｉｎ　（ωｔ＋θｅ）・・・・・・・・・・・・（
７式）で与えられ、検出電圧ｅＤの周波数は再び増加す
る。したがって、ｆ／ＶＫ換器５の出力電圧ｖ０は一瞬
、負電圧となった後再び正電圧となる。

しかし、電圧Ｖ。は切替えスイッチ６によつ　“て、差
動アングアの正入力側に印加されているので、 １００ＵＴ＝ＶＯ’ 二Ｖ。・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・（８式）で与えられ、正電圧のままである。

なお、ｆ／Ｖ変換器５の出力電圧Ｖ。とロータの回転数
Ｎの関係を第２図に表わし、差動アンプ７の出力電圧箕
。。、とロータ回転数Ｎの関係を第８図に示す。

しかして、本発明の速度検出装置の場合に、零速度付近
ではレゾルバ励磁信号が頻繁に切替えられる可能性があ
るが、主軸モータのドライブなどでは、Ｎｏ装置から速
度指令が与えられるため、予めどのような速度で運転す
るかが分っている。また、一般にはオリエンテーション
動作と速度制御に分けることができ、特に低速回転が問
題になるのはオリエンテーション１ｉｌｌｌ１作のとき
であるから、この場合は切替えスイッチ３．６の切替え
を阻止するための回路（第４図）を付加して、上述の不
具合を除いている。つま勺切替え動作を阻止するブロッ
ク信号１０がオンのときは、ナンド回路９を介して切替
えスイッチ８，６への切替え信号を出さないようにして
Ａる。

さらに、第５図は本発明の別の実施例の回路構成を示す
ブロック図である。

検出電圧ＣＤを整形して分周回路１４で分周し、その１
周期の期間におけるクロックパルス１６全カウンタ１２
を経てラッチ１３で記憶された値を、割込み信号１７に
よりマイコン１１へ読み込み、回転速度Ｎに相自する出
力電圧Ｅ。ＵＴ”マイコン内に含まれる入出力信号処理
部を介して出力され、ナンド回路１５は零速度付近にお
ける切替えスイッチ８の切替動作を阻止している。

かくして本発明によれば、次の効果が認められる。

■　従来方式においては、ｆ−ｆ０±△ｆのように変化
するレゾルバ検出巻線出力電圧ｅＤの位相変調周波数を
検出しているため、特に逆転側の周波数偏位分（−△ｆ
）が励磁周波数ｆ。の値に接近した場合とか、あるｂは
△ｆ＞Ｊｏ。なる場合には速度の検出が不能となるが、
本発明の回路方式では検出しうる回転周波数に上限の制
約がない。

■　上述の特徴に関連し、本発明では励磁周波数（キャ
リア周波数）を低く選定できるので、速度検出感度を上
げることができる。−例として、速度検出応答性の点か
ら出力電圧周波数ｆの下限値が２　ＫＨ２に制限される
ものとすればレゾルバの極数　：　７２ボール 測定回転数範囲　８０〜±１０．０００ｒｐｍなる条件
でのレゾルバの励磁周波数は次のように算定できる。

ｆ、＝ｆ十Δｆ ＝／十（Ｎ　Ｐ／１２０　） ＝　２０００　（１ｏｏｏｏｘ７２／１２０）＝８００
０　（Ｈｚ　〕 そして出力電圧周波数Ｊ°は正、逆回転でｆ　＝　２〜
１４　Ｋ　Ｈｚに変化する。

本発明の方式では、 ｆｏ＝ｆ ＝２０００［Ｈｚ］ そして出力電圧周波数ｆは２〜８　ＫＨｚ　　に変化す
る。

したがって、速度検出感度は△ｊ’　／　ｆ　ｏ　よシ
、従来方式では０．７５　また本発明の方式では８とな
り、従来方式の４倍の感度で速度を検出することができ
る。

■　また前記■に示した例においてキャリア周波数を従
来、本発明の両者共３　ＫＨ２とした場合に速度検出感
度は同一となるが、しかし第１図のｆ／ＶＫ換器５のフ
ィルタ時定数は、本発明の場合は従来の１／４となシ、
速度検出の応答性を向上することができる。

■　本発明では、符号付きの速度検出信号の他に、絶対
値の速度検出信号が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の回路構成を示すブロック図
、第２図はそのｆ／Ｖ変換器出力電圧とレゾルバロータ
の回転数特性図、第８図はその検出出力電圧とレゾルバ
ロータの回転数特性図、第４図は本発明の他の実施例の
要部を表わすブロック図、第５図は本発明の別の実施例
の回路構成を示すブロック図である。 １・・・レゾルバ、２・・・レゾルバ励磁回路、８．６
・・・切替えスイッチ、４・・・整形回路、５・・・ｆ
／Ｖ変換器、７・・・差動アンプ、８・・・極性判別回
路、９゜１５・・・ナンド回路、１０・・・切替えブロ
ック信号、１１・・・マイクロコンピュータ、１２・・
・カウンタ、１３・・・２ツチ回路、１４・・・分局回
路、１６・・・クロックツくルス。 出願人代理人　　猪　股　　　清 第１図 ！ ％５図 ａ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 空間的に電気角で９０°位相の異なるヌデータ位置に配
   置された２相の励磁巻線ならびにロータの回転軸の位置
   を検出するための検出巻線を有するレゾルバと、励磁周
   波数をｆ。９時間をｔ、ω＝２πｆ、としたときωＳｗ
   ｔとｓｉｎωｔあるいは一５ｉｎωｔのそれぞれの励磁
   信号を前記レゾルバの２相の励磁巻線へ与えるレゾルバ
   励磁回路と、前記レゾルバの回転角によって位相変調さ
   れた位相変調信号を方形波信号に変換する整形回路と、
   前記方形波信号の周波数を電圧に変換するｆ／Ｖ変換器
   と、前記回転軸の回転方向を判別する極性判別回路と、
   この極性判別回路の信号によって前記レゾルバの励磁信
   号位相を切換える切換えヌイツチとを備え、前記レゾル
   バの位相変調信号の周波数偏位が回転方向によらず常に
   一方向と々るように構成したことを特徴とするレゾルバ
   信号を利用した速度検出装置。