JPS62459B2 - - Google Patents

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JPS62459B2
JPS62459B2 JP219883A JP219883A JPS62459B2 JP S62459 B2 JPS62459 B2 JP S62459B2 JP 219883 A JP219883 A JP 219883A JP 219883 A JP219883 A JP 219883A JP S62459 B2 JPS62459 B2 JP S62459B2
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JP
Japan
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frequency
winding
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JP219883A
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JPS59126957A (ja
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Tadashi Tanaka
Shozo Nitsuta
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Sanyo Electric Co Ltd
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Sanyo Electric Co Ltd
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01PMEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P3/00Measuring linear or angular speed; Measuring differences of linear or angular speeds
    • G01P3/42Devices characterised by the use of electric or magnetic means
    • G01P3/44Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed
    • G01P3/48Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring frequency of generated current or voltage

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Control Of Velocity Or Acceleration (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はレゾルバを用いて回転機の回転速度を
検出する方法及び装置の改良に関するものであ
る。
一般に、工作機械における位置決め制御や定切
削制御等に用いられている速度制御系において、
制御系の安定化を図つたり、応答性を向上させた
りするためには、速度検出器により回転速度を検
出して速度制御を行なうループを付加する必要が
あり、従来はこのための速度検出器として直流タ
コゼネレータを用いていた。しかしながら、直流
タコゼネレータのようなブラシを用いた速度検出
器では、ブラシの摩耗やブラシと整流子片間の接
触電圧の不安定性等により、制御系の保守の煩雑
及び信頼性の低下等の問題があつた。また、ブラ
シレス化された速度検出器として光学的タコゼネ
レータを用いて、その出力パルス信号を周波数−
電圧変換器により電圧に変換して制御に利用する
手段があるが、このパルス信号のパルス数に制限
があるので、低速運転時の満足な制御を行なうに
は限界があつた。従つて、最近ではブラシレスの
電磁的検出器という点で信頼度が高いレゾルバを
用いた速度検出器が使用されているが、これは回
転速度に比例して周波数が変化する一つの信号の
みを検出に利用しているので、速度検出感度が低
いという欠点があつた。
本発明は一相の励磁巻線と二相の出力巻線を有
するレゾルバの前記励磁巻線に励磁信号を加え、
前記二相の出力巻線より出力される二つの出力信
号を合成して、二つの異なる周波数変調信号を得
て、該二つの周波数変調信号の周波数差に基づい
て回転速度に比例した回転速度信号を得るように
して前記の欠点を改善したレゾルバを用いた回転
速度検出方法及び検出装置を提案したものであ
る。
以下、本発明の実施態様及び実施例を図面によ
り詳細に説明する。第1図において、1は回転子
に一相の励磁巻線Wxを、固定子に二相の出力巻
線Wα,Wβをそれぞれ有するレゾルバであり、
上記の励磁巻線Wxと出力巻線Wα,Wβとの電
磁的結合による出力巻線Wα,Wβの出力信号に
より回転子位置を検出するものである。2は励磁
巻線Wxに励磁電流を流すための正弦波信号発振
器で、次の(1)式に示す励磁電圧exを出力するも
のである。
x=Exsinω0t ………(1) ここで、Exは電圧振幅、ω=2πf0、f0は励
磁周波数である。レゾルバ1は励磁巻線Wxに上
記の励磁電圧exを受けて、出力巻線Wα,Wβ
よりそれぞれ下記の出力信号e〓又はe〓を出
す。
e〓=E1sinω0t・sinθ〓e ………(2) e〓=E1sinω0t・cosθ〓e ………(3) ここで、E1は電圧振幅、θ〓は、レゾルバ1の
ロータ回転角速度の電気角である。3及び5は抵
抗値Rの抵抗器、4及び6は容量Cのコンデンサ
で、コンデンサ4と抵抗3とが直列接続されて第
1の移相器S1を構成し、抵抗5とコンデンサ6と
が直列接続されて第2の移相器S2を構成してい
る。そして、コンデンサ4及び抵抗5の各一端に
出力巻線Wαの出力信号e〓を加え、また抵抗3
及びコンデンサ6の各一端に出力巻線Wβの出力
信号e〓を加えるようになつている。コンデンサ
4と抵抗3の相互接続点P1よりの移相器S1の出力
電圧eaは方形波パルス信号に整形するための波
形整形回路7に加えられ、また抵抗5とコンデン
サ6の相互接続点P2よりの移相器S2の出力電圧e
bは同様に波形整形回路8に加えられるようにな
つている。
前記の抵抗3,5の抵抗値Rとコンデンサ4,
6の容量Cとの間には、R=1/ω0Cなる関係
を持たせてあり、前記の出力電圧ea,ebはそれ
ぞれ次式で表わされる。
a=Esin(ω0t±θe−π/4) ………(4) eb=Esin(ω0t〓θe+π/4) ………(5) ここで、Eは電圧振幅、θe=θm/(P/
2)、 θe………レゾルバ1のロータ回転の電気角、 θm………レゾルバ1のロータ回転の機械角、 P………レゾルバ1の極数である。
前記の波形整形回路7,8より出力される方形
波パルス列信号は、それぞれ該信号を直流電圧に
変換するための周波数−電圧変換器9又は10に
加えられ、これらの変換器の出力電圧が双方の偏
差電圧を取り出すための差動増幅器11に加えら
れて、該増幅器11の出力端12より回転速度に
比例した信号が出力されるようにしてある。
上記の構成において、レゾルバ1の回転子を図
面の時計方向に或る回転速度+N(rpm)で回転
させたときには、前記の出力電圧ea,ebは各々
の位相が次式のように変化する。
a=Esin(ω+△ω)t ………(6) eb=Esin(ω−△ω)t ………(7) ここで、△ω=2π・△f=2π(P/120)
N、 △f………回転速度N(rpm)に応じた周波数
である。
レゾルバ1の回転子が上記と逆の反時計方向に
回転速度N(rpm)で回転したときには、上記の
式(6)、(7)における△ωの符号がそれぞれ逆にな
る。上記の式(6)、(7)はレゾルバ1の回転子の回転
数に応じて二つの周波数変調された信号電圧e
a,ebが得られることを示している。第2図はこ
れらの信号電圧ea,eb及び励磁電圧exの電圧
波形を示したもので、横軸に時間t、縦軸に電圧
値をとつてある。同図において、レゾルバ1の励
磁電圧exは一定の周期T0(=1/f0)を持つが、
電圧eaは周期T0より短かい周期Ta〔=1/(f0
+△f)〕を持ち、また、電圧ebは周期T0より
長い周期Tb〔=1/(f0−△f)〕を持つてい
て、回転速度Nの増減に応じて周期Ta,Tbが変
化する。第3図は横軸に回転方向(±)と回転速
度Nをとり、縦軸に電圧ea,ebの周波数fをと
つて、回転方向及び回転速度に対する電圧ea
周波数変化を曲線Aで示し、また電圧ebの周波
数変化を曲線Bで示したものである。同図に見ら
れるように、回転子の停止時、即ちN=0のとき
には、曲線A,B共に周波数fはf0となり、時計
方向回転速度+N(又は反時計方向回転速度−
N)が増加するにつれて曲線Aの周波数fが増加
(又は減少)し、曲線Bの周波数fが減少(又は
増加)する。従つて、回転速度Nの変化に対する
周波数fの変化分は、曲線Aによる変化分と曲線
Bによる変化分の和となり、曲線Aのみによる場
合の2倍の周波数変化分が得られることになる。
そこで、前記の電圧eaの周波数(f0±△f)及
び電圧ebの周波数(f0〓△f)を、それぞれ波
形整形回路7又は8を介して周波数−電圧変換器
9又は10により電圧に変換して、差動増幅器1
1により両電圧の差電圧を増幅して出力端12よ
り取り出せば、回転速度に対応した周波数変化分
2△fに見合う速度信号電圧が得られる。上記の
ようにして回転速度に比例した速度信号を得る
と、従来のレゾルバを用いて得た一つの周波数変
調信号で回転速度を検出し、周波数−電圧変換し
て回転速度信号を得る検出方式に比較して、同一
極数のレゾルバを用いて2倍の検出感度、即ち2
倍の極数のレゾルバに相当する検出感度で回転速
度を検出することができる。
次に、前記の二つの移相器S1,S2の各出力電圧
a,ebに基づいて回転速度に比例した速度信号
を得る手段の他の実施例を第4図及び第5図を参
照して説明する。第4図において、P1及びP2は第
1図における移相器S1,S2の信号出力端P1,P2
相当する部分を示したもので、該信号出力端に至
るまでの構成は第1図と同じであるので図示を省
略する。21は上記信号出力端P1よりの前記出力
電圧eaを受ける第3の移相器、22は信号出力
端P2よりの出力電圧ebを受ける第4の移相器
で、これらの移相器はそれぞれ電圧ea又はeb
周波数fに対してその出力電圧ec又はedの位相
φが、例えば第5図に示すような進み又は遅れ移
相特性を有するものであるが、ここではいずれも
実線に示す進み移相特性を有するものとする。2
3及び24はそれぞれ上記の電圧ea,ec又は電
圧eb,edを受けて掛算する掛算器、25及び2
6はそれぞれ掛算器23又は24の出力信号を受
けてその高周波成分を減衰させ、直流成分電圧
Ec又はEdを出力するローパスフイルタである。
27はこれらのローパスフイルタの出力電圧
Ec,Edを受けてその差電圧を増幅した電圧Eeを
出力する差動増幅器である。
上記の構成において、電圧ea,ebがそれぞれ
前記の式(6)、(7)で表わされるものとすると、電圧
c,edはそれぞれ次式で表わされる。
c=Esin〔(ω+△ω)t+φc〕 ………(8) ed=Esin〔(ω−△ω)t+φd〕 ………(9) ここで、φc及びφdはそれぞれ△ω(=2π△
f)によつて定まる電圧位相の移相角を示すもの
で、第5図の実線特性上にあるものである。そし
て、掛算器23の出力電圧ec×ea及び掛算器2
4の出力電圧ed×ebはそれぞれ次式で表わされ
る。
c×ea=E2sin〔(ω+△ω)t+φc〕・sin(ω+△ω)t=E/2〔cosφc −cos{2(ω+△ω)t+φc}〕 ………(10) ed×eb=E2sin〔(ω−△ω)t+φd〕・sin(ω−△ω)t=E/2〔cosφd −cos{2(ω−△ω)t+φd}〕 ………(11) 上記の式(10)、(11)における〔 〕内の第2項は高
周波成分であるので、該高周波成分を除去するロ
ーパスフイルタ25,26の出力電圧Ec,Edは
それぞれ次式で与えられる。
Ec=E/2cosφc ………(12) Ed=E/2cosφd ………(13) 上式の移相角φc,φdは第5図に見られるよう
に、励磁電圧exの周波数fがf0のときには90゜
となるので、周波数変化分±△fに相当する移相
角変化を第5図の進み移相特性に照らしてそれぞ
れ〓△φc及び±△φdとすれば、上記の式(12)、
(13)はそれぞれ次式で与えられる。
Ec=E/2cos(90゜〓△φc) =E/2sin(±△φc) ………(14) Ed=E/2cos(90゜±△φd) =E/2sin(〓△φd) ………(15) 上式からわかるように、移相角△φc,△φd
それぞれ、△φc≦15゜、△φd≦15゜の範囲では
電圧Ec,Edは直線性を有し、回転方向によつて
これらの電圧の極性が反転する。従つて、差動増
幅器27の出力電圧Eeは回転速度Nに比例し、
且つ回転方向によつてその極性が異なる速度信号
電圧となる。
上記のような本発明は、一相の励磁巻線と二相
の出力巻線Wα,Wβを有するレゾルバの前記励
磁巻線に励磁信号を加え、前記出力巻線Wα,W
βより出力される二つの出力信号を合成して、二
つの異なる周波数変調信号を得て、該二つの周波
数変調信号の周波数差に基づいて回転速度信号を
得るようにしたので、一つの信号のみの周波数変
化により検出する従来の検出に比し、2倍の高感
度で、ブラシレスによる信頼性の高い回転速度検
出を行なうことができる。また、特許請求の範囲
第2項の発明によれば、それぞれがコンデンサと
抵抗器の直列接続回路よりなる二つの移相器を用
いて、第1の移相器のコンデンサ入力側及び第2
の移相器の抵抗器入力側に前記出力巻線Wαの出
力を加えるとともに、第1の移相器の抵抗器入力
側及び第2の移相器のコンデンサ入力側に前記出
力巻線Wβの出力を加えるようにしたので、極め
て簡単な構成の移相手段により、前記出力巻線W
α,Wβよりの各出力信号に基づいて二つの異な
る周波数変調信号を容易に得ることができる。そ
して、これら二つの周波数変調された信号をそれ
ぞれ電圧に変換して、両電圧の差を増幅すること
により回転速度信号を得るようにしたので、上記
二つの周波数変調信号から回転速度に比例した電
圧信号を高感度で得ることができて、ブラシレス
で保守の容易な信頼性の高い回転速度検出装置を
提供することができる。更に、特許請求の範囲第
3項の発明によれば、前記の二つの周波数変調さ
れた信号をそれぞれ移相器に加えて周波数に応じ
て移相させ、該移相された信号を掛算器及びロー
パスフイルタを通して各々の移相角に見合う二つ
の電圧を得て、該両電圧の差に基づき回転速度信
号を得るようにしたので、前記二つの周波数変調
信号に充分大きい移相角を与え得て、該移相角に
基づき回転速度に比例した電圧信号を極めて高い
検出感度で得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例の概要を示す接続図、
第2図は第1図の装置の要部の電圧波形を示す波
形図、第3図は第1図における電圧ea,ebの周
波数変化特性を示す特性曲線図、第4図は本発明
の他の実施例の要部の構成を示すブロツク図、第
5図は第4図における移相器の特性の一例を示す
特性曲線図である。 1……レゾルバ、Wx……励磁巻線、Wα,W
β……二相出力巻線、2……正弦波信号発振器、
S1,S2……移相器、7,8……波形整形回路、
9,10……周波数−電圧変換器、11,27…
…差動増幅器、21,22……移相器、23,2
4……掛算器、25,26……ローパスフイル
タ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 一相の励磁巻線と二相の出力巻線Wα,Wβ
    を有するレゾルバの前記励磁巻線に励磁信号
    Exsinω0t(但し、Ex………電圧振幅、ω……
    …角速度、t………時間)を加え、前記出力巻線
    Wαよりの出力信号E1sinω0t・sinθ〓e(但し、
    E1………電圧振幅、θ〓e………レゾルバのロー
    タ回転角速度の電気角)と、前記出力巻線Wβよ
    りの出力信号E1sinω0t・cosθ〓eとを合成して、
    二つの異なる周波数変調信号Esin(ω±△
    ω)t(但し、E………電圧振幅、±△ω………
    回転方向と回転速度に応じた角速度)、及びEsin
    (ω〓△ω)tを得て、該二つの周波数変調信
    号の周波数差に基づいて回転速度信号を得ること
    を特徴とするレゾルバを用いた回転速度検出方
    法。 2 回転子に一相励磁巻線を有し固定子に二相出
    力巻線Wα,Wβを有するレゾルバと、コンデン
    サと抵抗器の直列接続回路よりなりコンデンサ入
    力側を前記出力巻線Wαの出力端に、抵抗器入力
    側を前記出力巻線Wβの出力端にそれぞれ接続し
    た第1の移相器と、抵抗とコンデンサの直列接続
    回路よりなり抵抗器入力側を前記出力巻線Wαの
    出力端に、コンデンサ入力側を前記出力巻線Wβ
    の出力端にそれぞれ接続した第2の移相器と、前
    記第1の移相器よりの出力信号を受けてその周波
    数を電圧に変換する第1の周波数−電圧変換器
    と、前記第2の移相器よりの出力信号を受けてそ
    の周波数を電圧に変換する第2の周波数−電圧変
    換器と、前記第1及び第2の周波数−電圧変換器
    の両出力電圧を受けその差電圧を増幅して回転速
    度信号として出力する差動増幅器とを具備したこ
    とを特徴とするレゾルバを用いた回転速度検出装
    置。 3 回転子に一相励磁巻線を有し固定子に二相出
    力巻線Wα,Wβを有するレゾルバと、コンデン
    サと抵抗器の直列接続回路よりなりコンデンサ入
    力側を前記出力巻線Wαの出力端に、抵抗器入力
    側を前記出力巻線Wβの出力端にそれぞれ接続し
    た第1の移相器と、抵抗器とコンデンサの直列接
    続回路よりなり抵抗器入力側を前記出力巻線Wα
    の出力端に、コンデンサ入力側を前記出力巻線W
    βの出力端にそれぞれ接続した第2の移相器と、
    前記第1の移相器よりの出力信号を受ける第3の
    移相器と、前記第2の移相器よりの出力信号を受
    ける第4の移相器と、前記第3及び第1の移相器
    の両出力信号を受けて掛算する第1の掛算器と、
    前記第4及び第2の移相器の両出力信号を受けて
    掛算する第2の掛算器と、前記第1の掛算器の出
    力信号を受けてその高周波成分を除去した出力を
    生ずる第1のローパスフイルタと、前記第2の掛
    算器の出力信号を受けてその高周波成分を除去し
    た出力を生ずる第2のローパスフイルタと、前記
    第1及び第2のローパスフイルタの両出力電圧を
    受けその差電圧を増幅して回転速度信号として出
    力する差動増幅器とを具備したことを特徴とする
    レゾルバを用いた回転速度検出装置。
JP219883A 1983-01-12 1983-01-12 レゾルバを用いた回転速度検出方法及び検出装置 Granted JPS59126957A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH02289452A (ja) * 1989-04-03 1990-11-29 Ppg Ind Inc 風防の端封

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JPH02289452A (ja) * 1989-04-03 1990-11-29 Ppg Ind Inc 風防の端封

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