JP5573758B2 - Position detection device - Google Patents
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Description
本発明は、検出対象に機械的に連結されたロータの回転角度の検出信号を出力する出力手段を備えて且つ、該検出信号に基づき算出される回転角度を、前記ロータの回転角度が基準角度となるタイミングを特定する特定手段に利用させる位置検出装置に関する。 The present invention includes output means for outputting a detection signal of a rotation angle of a rotor mechanically connected to a detection target, and the rotation angle calculated based on the detection signal is a reference angle. The present invention relates to a position detection device that is used by a specifying unit that specifies the timing of
この種の回転角度算出装置としては、レゾルバの出力信号に基づき真の電気角θと算出される回転角度φとの差に応じた誤差相関量sin(θ―φ)を算出し、この誤差相関量をゼロにフィードバック制御すべく回転角度φを操作するものも提案されている(特許文献1、段落「0021」)。
This type of rotation angle calculation device calculates an error correlation amount sin (θ−φ) corresponding to the difference between the true electrical angle θ and the calculated rotation angle φ based on the output signal of the resolver, and this error correlation. A device that manipulates the rotation angle φ to feedback control the amount to zero has also been proposed (
また、回転角度算出装置としては、レゾルバの出力信号に基づき算出される回転角度が基準角度となることで、その旨を通知する基準信号を出力するものも周知である。この基準信号は、回転速度の算出や回転角度の誤差補正に用いられる。 Further, as a rotation angle calculation device, a device that outputs a reference signal that notifies the fact that the rotation angle calculated based on the output signal of the resolver becomes the reference angle is also well known. This reference signal is used for calculating the rotation speed and correcting the error of the rotation angle.
ところで、上記のように算出される回転角度φを誤差相関量をゼロにフィードバック制御するためオン操作量とする場合、フィードバック制御によって回転角度φがハンチングする現象が生じうる。ここで、回転角度φが基準角度の進角側および遅角側間で振動する場合、上記基準信号が複数回出力されることとなる。そしてこの場合には、回転速度の算出精度が低下したり、誤差補正を適切に行なうことができなくなったりするなどの問題が生じうる。 By the way, when the rotation angle φ calculated as described above is set to an on-operation amount for feedback control of the error correlation amount to zero, a phenomenon that the rotation angle φ is hunted by feedback control may occur. When the rotation angle φ vibrates between the advance side and the retard side of the reference angle, the reference signal is output a plurality of times. In this case, problems such as a decrease in the calculation accuracy of the rotational speed and the inability to appropriately perform error correction may occur.
本発明は、上記課題を解決する過程でなされたものであり、その目的は、検出対象に機械的に連結されたロータの回転角度の検出信号を出力する出力手段を備えて且つ、該検出信号に基づき算出される回転角度を、前記ロータの回転角度が基準角度となるタイミングを特定する特定手段に利用させる新たな位置検出装置を提供することにある。 The present invention has been made in the process of solving the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide an output means for outputting a detection signal of a rotation angle of a rotor mechanically connected to a detection target, and the detection signal. It is an object of the present invention to provide a new position detection device that uses a rotation angle calculated based on the above-described specification means for specifying a timing at which the rotation angle of the rotor becomes a reference angle.
以下、上記課題を解決するための手段、およびその作用効果について記載する。 Hereinafter, means for solving the above-described problems and the operation and effect thereof will be described.
第1の発明は、検出対象に機械的に連結された稼動部の位置に関する検出信号を出力する出力手段を備えて且つ、該検出信号に基づき算出される位置を、前記稼動部の位置が基準位置となるタイミングを特定する特定手段に利用させる位置検出装置において、前記稼動部の基準位置を含む規定領域において、前記検出信号に応じて算出される位置の変化速度を、前記検出対象の変位から想定される速度よりも大きくする変化速度増大手段とを備えることを特徴とする。 1st invention is provided with the output means which outputs the detection signal regarding the position of the operation part mechanically connected with the detection object, and the position of the said operation part is based on the position calculated based on this detection signal. In the position detection apparatus used by the specifying means for specifying the timing of the position, the change rate of the position calculated according to the detection signal in the defined area including the reference position of the operating unit is determined from the displacement of the detection target. It is characterized by comprising change speed increasing means for making the speed larger than the assumed speed.
上記発明では、基準位置を含む規定領域における上記位置の変化速度を検出対象の変位から想定される速度よりも大きくするために、検出対象の位置として認識される値が規定領域を通過する速度が検出対象の変位の速度から想定されるものよりも速くなる。このため、ノイズによって基準位置が誤って複数回認識される事態の発生確率を低減させたり、上述したフィードバック制御による位置の振動が基準位置で生じる確率を低減させたりすることができる。 In the above invention, in order to make the change speed of the position in the defined area including the reference position larger than the speed assumed from the displacement of the detection object, the speed at which the value recognized as the position of the detection object passes through the defined area is It becomes faster than expected from the speed of displacement of the detection target. For this reason, it is possible to reduce the probability of occurrence of a situation where the reference position is erroneously recognized multiple times due to noise, or to reduce the probability that the position vibration caused by the feedback control described above occurs at the reference position.
第2の発明は、第1の発明において、前記検出対象は、回転体であり、前記稼動部は、ロータであり、前記特定手段は、前記ロータの回転角度が前記基準位置としての基準角度となるタイミングを特定する手段であり、前記出力手段は、周期的な励磁信号によって励磁される励磁用コイルと、該励磁用コイルに生じる磁束が鎖交する検出用コイルとを備え、前記励磁信号が振幅中心以外の任意の位相となるときにおいて前記検出用コイルを鎖交する磁束が前記ロータの回転に伴って変動するように、前記励磁用コイル、前記検出用コイルおよび前記ロータを設定することで、前記検出用コイルに誘起される電圧を前記検出信号として出力するものであり、前記検出信号は、前記励磁信号が振幅中心以外の任意の位相にある場合についての前記検出用コイルに誘起される電圧が前記ロータの回転に応じて正弦波状に変化することを前提に、前記検出対象の回転角度情報として利用されるものであり、前記変化速度増大手段は、前記ロータの基準角度を含む規定領域において、前記励磁信号が振幅中心以外の任意の位相にある場合についての前記検出用コイルに誘起される電圧の変化速度を、該電圧が前記ロータの回転に応じて正弦波状に変化するとした場合に前記規定領域において想定される変化速度よりも大きくするものであることを特徴とする。 According to a second invention, in the first invention, the detection target is a rotating body, the operating unit is a rotor, and the specifying means is configured such that the rotation angle of the rotor is a reference angle as the reference position. The output means includes an excitation coil excited by a periodic excitation signal and a detection coil interlinked with a magnetic flux generated in the excitation coil, and the excitation signal is By setting the excitation coil, the detection coil, and the rotor so that the magnetic flux interlinking the detection coil fluctuates with the rotation of the rotor when an arbitrary phase other than the amplitude center is obtained. The voltage induced in the detection coil is output as the detection signal, and the detection signal is the signal when the excitation signal is in any phase other than the amplitude center. Assuming that the voltage induced in the output coil changes in a sine wave shape according to the rotation of the rotor, it is used as rotation angle information of the detection target, and the change speed increasing means is the rotor In the specified region including the reference angle, the change rate of the voltage induced in the detection coil when the excitation signal is in an arbitrary phase other than the amplitude center is expressed as a sine according to the rotation of the rotor. It is characterized in that the rate of change is assumed to be greater than the rate of change assumed in the prescribed region when the waveform changes.
第3の発明は、第2の発明において、前記検出用コイルは、前記ロータの互いに相違する3箇所以上の回転角度に対応して設けられた各検出用コイル部の直列接続体であり、前記変化速度増大手段は、前記検出用コイル部のターン数の設定によって構成されるターン数設定手段を備えることを特徴とする。 According to a third invention, in the second invention, the detection coil is a series connection body of detection coil portions provided corresponding to three or more different rotation angles of the rotor, The change speed increasing means includes a turn number setting means configured by setting the number of turns of the detection coil section.
検出用コイルに誘起される電圧は、検出用コイルの鎖交磁束数に依存する。このため、検出用コイル部のターン数によって、検出用コイルに誘起される電圧を局所的に変更することが可能となる。そしてこの電圧の局所的な変更は、検出信号が規定領域を通過する速度を増大させるために利用することができる。上記発明では、この点に鑑み、ターン数設定手段を変化速度増大手段として採用した。 The voltage induced in the detection coil depends on the number of flux linkages in the detection coil. For this reason, the voltage induced in the detection coil can be locally changed by the number of turns of the detection coil section. This local change in voltage can then be used to increase the speed at which the detection signal passes through the defined region. In view of this point, the above invention employs the turn number setting means as the change speed increasing means.
第4の発明は、第3の発明において、前記ターン数設定手段は、前記ロータを前記基準角度に対して前記検出用コイルの電圧の絶対値が増加する側にずらした際の前記検出用コイルおよび前記励磁用コイル間の相互インダクタンスが、前記正弦波状とするためのものよりも大きくなるように、前記正弦波状とするためのものに対して前記検出用コイル部の少なくとも1つのターン数の設定を変更することを特徴とする。 In a fourth aspect based on the third aspect , the number-of-turns setting means shifts the rotor toward the side where the absolute value of the voltage of the detection coil increases with respect to the reference angle. And setting the number of turns of at least one of the detection coil portions for the sine wave shape so that a mutual inductance between the excitation coils is larger than that for the sine wave shape. It is characterized by changing.
上記ターン数の設定によれば、ロータを基準角度に対して検出用コイルの電圧の絶対値が増加する側にずらした際に上記相互インダクタンスが正弦波状とするためのものよりも大きくなり、ひいては検出用コイルに誘起される電圧の絶対値が正弦波状の絶対値よりも大きくなる。このため、検出信号が上記増加する側の回転角度領域を通過する速度を増大させることができる。 According to the setting of the number of turns, when the rotor is shifted to the side where the absolute value of the voltage of the detection coil increases with respect to the reference angle, the mutual inductance becomes larger than that for making a sine wave, and consequently The absolute value of the voltage induced in the detection coil becomes larger than the absolute value of a sine wave. For this reason, the speed at which the detection signal passes through the increasing rotation angle region can be increased.
第5の発明は、第3または4の発明において、前記ターン数設定手段は、前記ロータを前記基準角度に対して前記検出用コイルの電圧の絶対値が減少する側にずらした際の前記検出用コイルおよび前記励磁用コイル間の相互インダクタンスが、前記正弦波状とするためのものよりも小さくなるように、前記正弦波状とするためのものに対して前記検出用コイル部の少なくとも1つのターン数の設定を変更することを特徴とする。 According to a fifth invention, in the third or fourth invention, the number-of-turns setting means detects the detection when the rotor is shifted to a side where the absolute value of the voltage of the detection coil decreases with respect to the reference angle. At least one turn of the detection coil portion with respect to the sine wave shape so that a mutual inductance between the coil for excitation and the excitation coil is smaller than that for the sine wave shape. The setting is changed.
上記ターン数の設定によれば、ロータを基準角度に対して検出用コイルの電圧の絶対値が減少する側にずらした際に上記相互インダクタンスが正弦波状とするためのものよりも小さくなり、ひいては検出用コイルに誘起される電圧の絶対値が正弦波状の絶対値よりも小さくなる。このため、検出信号が上記減少する側の回転角度領域を通過する速度を増大させることができる。 According to the setting of the number of turns, when the rotor is shifted to the side where the absolute value of the voltage of the detection coil decreases with respect to the reference angle, the mutual inductance becomes smaller than that for making a sine wave, and consequently The absolute value of the voltage induced in the detection coil is smaller than the sinusoidal absolute value. For this reason, the speed at which the detection signal passes through the decreasing rotation angle region can be increased.
第6の発明は、第3の発明において、前記基準角度は、前記検出用コイルの電圧が極値となる回転角度であり、前記ターン数設定手段は、前記ロータを前記基準角度に対して正負双方の回転方向にずらした際の前記検出用コイルおよび前記励磁用コイル間の相互インダクタンスが、前記正弦波状とするためのものよりも小さくなるように、前記正弦波状とするためのものに対して前記検出用コイル部の少なくとも1つのターン数の設定を変更することを特徴とする。 In a sixth aspect based on the third aspect , the reference angle is a rotation angle at which the voltage of the detection coil takes an extreme value, and the turn number setting means determines whether the rotor is positive or negative with respect to the reference angle. With respect to the sine wave shape so that the mutual inductance between the detection coil and the excitation coil when shifted in both rotation directions is smaller than that of the sine wave shape. The setting of the number of turns of at least one of the detection coil sections is changed.
上記ターン数の設定によれば、ロータを基準角度に対して正負双方の回転方向にずらした際に上記相互インダクタンスが正弦波状とするためのものよりも小さくなり、ひいては検出用コイルに誘起される電圧の絶対値が正弦波状の絶対値よりも小さくなる。このため、検出信号が基準角度の両側の領域を通過する速度を増大させることができる。 According to the setting of the number of turns, when the rotor is shifted in both the positive and negative rotation directions with respect to the reference angle, the mutual inductance becomes smaller than that for making a sine wave shape, and is thus induced in the detection coil. The absolute value of the voltage is smaller than the absolute value of a sine wave. For this reason, the speed at which the detection signal passes through the regions on both sides of the reference angle can be increased.
第7の発明は、第6の発明において、前記ターン数設定手段は、前記基準角度において前記ロータに最近接する前記検出用コイル部について、そのターン数を前記正弦波とするためのもの以上に設定することを特徴とする。 In a seventh aspect based on the sixth aspect , the number-of-turns setting means sets the number of turns equal to or greater than that of the sine wave for the detection coil portion closest to the rotor at the reference angle. It is characterized by doing.
第8の発明は、第3〜7のいずれかの発明において、前記検出用コイルは、前記ロータの互いに相違する3箇所以上の回転角度に対応して設けられた各検出用コイル部の直列接続体であって且つ、誘起される電圧の位相が互いに相違する一対の直列接続体を備え、前記ターン数設定手段は、前記一対の直列接続体の少なくとも一方を構成する前記検出用コイルのターン数の設定によって構成されることを特徴とする。 An eighth invention is the invention according to any one of the third to seventh inventions, wherein the detection coil is connected in series with each of the detection coil portions provided corresponding to three or more different rotation angles of the rotor. A pair of series connection bodies having different phases of induced voltage, and the number-of-turns setting means includes at least one of the pair of series connection bodies. It is comprised by the setting of.
第9の発明は、第2〜8のいずれかの発明において、前記励磁用コイルおよび前記検出用コイルは、ステータに設けられるものであり、前記ロータは、前記励磁用コイルおよび前記検出用コイル間の相互インダクタンスを、前記検出対象の回転に伴って変化させるものであり、前記変化速度増大手段は、前記ロータおよび前記ステータの少なくとも一方の形状の設定によって構成される形状設定手段を備えることを特徴とする。 According to a ninth invention, in any one of the second to eighth inventions, the excitation coil and the detection coil are provided in a stator, and the rotor is disposed between the excitation coil and the detection coil. The change rate increasing means includes shape setting means configured by setting the shape of at least one of the rotor and the stator. And
検出用コイルに誘起される電圧は、検出用コイルの鎖交磁束数に依存する。このため、上記相互インダクタンスを特定の回転角度において正弦波とするためのものから変更することによって、検出用コイルに誘起される電圧を局所的に変更することが可能となる。そしてこの電圧の局所的な変更は、検出信号が規定領域を通過する速度を増大させるために利用することができる。一方、相互インダクタンスは、ステータおよびロータの形状に依存する。上記発明では、この点に鑑み、形状設定手段を変化速度増大手段として採用した。 The voltage induced in the detection coil depends on the number of flux linkages in the detection coil. For this reason, it is possible to locally change the voltage induced in the detection coil by changing the mutual inductance from that for making a sine wave at a specific rotation angle. This local change in voltage can then be used to increase the speed at which the detection signal passes through the defined region. On the other hand, the mutual inductance depends on the shapes of the stator and the rotor. In view of this point, the above invention adopts the shape setting means as the change speed increasing means.
第10の発明は、第9の発明において、前記形状設定手段は、前記ロータを前記基準角度から前記検出用コイルの電圧の絶対値を増加させる側に回転させる際の前記検出用コイルおよび前記励磁用コイル間の相互インダクタンスが、前記正弦波状とするためのものよりも大きくなるように、前記正弦波状とするためのものに対して前記ロータの形状の設定を変更することを特徴とする。 In a tenth aspect based on the ninth aspect , the shape setting means rotates the rotor from the reference angle to the side that increases the absolute value of the voltage of the detection coil, and the excitation coil. The shape of the rotor is changed with respect to the sine wave shape so that the mutual inductance between the coils for use is larger than the sine wave shape.
上記設定によれば、基準角度から前記検出用コイルの電圧の絶対値を増加させる側に回転させる際の相互インダクタンスが正弦波状とするためのものよりも大きくなり、ひいては検出用コイルに誘起される電圧の絶対値が正弦波状の絶対値よりも大きくなる。このため、検出信号が上記増加する側の回転角度領域を通過する速度を増大させることができる。 According to the above setting, the mutual inductance when rotating from the reference angle to the side where the absolute value of the voltage of the detection coil is increased is larger than that for making a sine wave, and as a result, induced in the detection coil. The absolute value of the voltage is larger than the absolute value of a sine wave. For this reason, the speed at which the detection signal passes through the increasing rotation angle region can be increased.
第11の発明は、第10の発明において、前記基準角度から前記検出用コイルの電圧の絶対値を増加させる側の回転方向は、前記基準角度の両側のそれぞれの回転方向であることを特徴とする。 An eleventh invention is characterized in that, in the tenth invention, the rotation directions on the side where the absolute value of the voltage of the detection coil is increased from the reference angle are the respective rotation directions on both sides of the reference angle. To do.
第12の発明は、第9の発明において、前記形状設定手段は、前記ロータを前記基準角度から前記検出用コイルの電圧の絶対値を減少させる側に回転させる際の前記検出用コイルおよび前記励磁用コイル間の相互インダクタンスが、前記正弦波状とするためのものよりも小さくなるように、前記正弦波状とするためのものに対して前記ロータの形状の設定を変更することを特徴とする。 In a twelfth aspect based on the ninth aspect , the shape setting means rotates the rotor from the reference angle to the side where the absolute value of the voltage of the detection coil is reduced, and the excitation coil. The configuration of the rotor shape is changed with respect to the sine wave shape so that the mutual inductance between the coils is smaller than that of the sine wave shape.
上記設定によれば、基準角度から前記検出用コイルの電圧の絶対値を減少させる側に回転させる際の相互インダクタンスが正弦波状とするためのものよりも小さくなり、ひいては検出用コイルに誘起される電圧の絶対値が正弦波状の絶対値よりも小さくなる。このため、検出信号が上記減少する側の回転角度領域を通過する速度を増大させることができる。 According to the above setting, the mutual inductance when rotating from the reference angle to the side where the absolute value of the voltage of the detection coil is reduced is smaller than that for making a sine wave, and as a result, induced in the detection coil. The absolute value of the voltage is smaller than the absolute value of a sine wave. For this reason, the speed at which the detection signal passes through the decreasing rotation angle region can be increased.
第13の発明は、第12の発明において、前記基準角度は、前記検出用コイルの電圧の絶対値が極大値となる回転角度であり、前記形状設定手段は、前記ロータを前記基準角度の両側のそれぞれに回転させる際に前記検出用コイルおよび前記励磁用コイル間の相互インダクタンスが、前記正弦波状とするためのものよりも小さくなるように、前記正弦波状とするためのものに対して前記ロータの形状の設定を変更することを特徴とする。 In a thirteenth aspect based on the twelfth aspect , the reference angle is a rotation angle at which the absolute value of the voltage of the detection coil becomes a maximum value, and the shape setting means moves the rotor to both sides of the reference angle. The rotor for the sine wave shape is such that a mutual inductance between the detection coil and the excitation coil is smaller than that for the sine wave shape when rotating each of the rotors. It is characterized by changing the setting of the shape.
上記設定によれば、基準角度の両側のそれぞれに回転させる際に上記相互インダクタンスが正弦波状とするためのものよりも小さくなり、ひいては検出用コイルに誘起される電圧の絶対値が正弦波状の絶対値よりも小さくなる。このため、検出信号が基準角度の両側の領域を通過する速度を増大させることができる。 According to the above setting, the mutual inductance becomes smaller than that for making the sine wave shape when rotating to both sides of the reference angle, and the absolute value of the voltage induced in the detection coil is, therefore, the absolute value of the sine wave shape. Smaller than the value. For this reason, the speed at which the detection signal passes through the regions on both sides of the reference angle can be increased.
第14の発明は、第13の発明において、前記形状設定手段は、前記ロータのうち前記ロータが前記基準角度にある際に前記検出用コイルとの距離が最小となる部分について、該部分と前記検出用コイルとの距離を前記正弦波状とするためのもの以下に設定することを特徴とする。 In a fourteenth aspect based on the thirteenth aspect , the shape setting means has a portion where the distance from the detection coil is minimum when the rotor is at the reference angle in the rotor. The distance from the detection coil is set to be equal to or less than that for the sine wave.
第15の発明は、第9〜14のいずれかの発明において、前記形状設定手段は、前記ロータの形状の設定によって構成されるロータ形状設定手段を備えることを特徴とする。 According to a fifteenth aspect, in any one of the ninth to fourteenth aspects, the shape setting means includes rotor shape setting means configured by setting the shape of the rotor.
第16の発明は、第9の発明において、前記基準角度は、該基準角度から正方向および負方向に前記ロータが回転した場合の前記検出用コイルの電圧の絶対値を増加させるものであり、前記形状設定手段は、前記ロータの形状の設定によって構成されるロータ形状設定手段を備え、前記ロータ形状設定手段は、前記ロータと前記検出用コイルとの距離が最小となる箇所における前記ロータと前記検出用コイルとの距離を前記正弦波状とするためのものよりも小さく設定することを特徴とする。 In a sixteenth aspect based on the ninth aspect , the reference angle increases an absolute value of the voltage of the detection coil when the rotor rotates in a positive direction and a negative direction from the reference angle. The shape setting means includes rotor shape setting means configured by setting the shape of the rotor, and the rotor shape setting means includes the rotor and the rotor at a position where the distance between the rotor and the detection coil is minimum. The distance from the detection coil is set smaller than that for making the sine wave.
上記設定によれば、基準角度よりも検出用コイルの電圧の絶対値が増加する側の回転角度において、検出用コイルの鎖交磁束数が正弦波状とするためのものよりも大きくなり、ひいては検出用コイルに誘起される電圧の絶対値が正弦波状の絶対値よりも大きくなる。このため、検出信号が上記増加する側の回転角度領域を通過する速度を増大させることができる。 According to the above setting, at the rotation angle at which the absolute value of the voltage of the detection coil increases from the reference angle, the number of flux linkages of the detection coil is larger than that for making a sine wave, and as a result The absolute value of the voltage induced in the coil for use becomes larger than the absolute value of the sine wave shape. For this reason, the speed at which the detection signal passes through the increasing rotation angle region can be increased.
第17の発明は、第9〜14のいずれかの発明において、前記形状設定手段は、ステータの形状の設定によって構成されるステータ形状設定手段を備えることを特徴とする。 According to a seventeenth aspect, in any one of the ninth to fourteenth aspects, the shape setting means includes a stator shape setting means configured by setting the shape of the stator.
第18の発明は、第2の発明において、前記励磁用コイルおよび前記検出用コイルは、ステータに設けられるものであり、前記ロータは、前記励磁用コイルおよび前記検出用コイル間の相互インダクタンスを、前記検出対象の回転に伴って変化させるものであり、前記変化速度増大手段は、前記ロータおよび前記ステータの少なくとも一方を構成する部材の磁気特性の分布の設定によって構成される特性分布設定手段を備えることを特徴とする。 In an eighteenth aspect based on the second aspect , the excitation coil and the detection coil are provided in a stator, and the rotor has a mutual inductance between the excitation coil and the detection coil. The change speed increasing means includes a characteristic distribution setting means configured by setting a magnetic characteristic distribution of a member constituting at least one of the rotor and the stator. It is characterized by that.
検出用コイルに誘起される電圧は、検出用コイルの鎖交磁束数に依存する。このため、上記相互インダクタンスを特定の回転角度において上記正弦波状とするためのものから変更することによって、検出用コイルに誘起される電圧を局所的に変更することが可能となる。そしてこの電圧の局所的な変更は、検出信号が規定領域を通過する速度を増大させるために利用することができる。一方、相互インダクタンスは、ステータおよびロータの特性に依存する。上記発明では、この点に鑑み、特性設定手段を変化速度増大手段として採用した。 The voltage induced in the detection coil depends on the number of flux linkages in the detection coil. For this reason, it is possible to locally change the voltage induced in the detection coil by changing the mutual inductance from that for making the sine wave at a specific rotation angle. This local change in voltage can then be used to increase the speed at which the detection signal passes through the defined region. On the other hand, the mutual inductance depends on the characteristics of the stator and the rotor. In view of this point, the above invention employs the characteristic setting means as the change speed increasing means.
第19の発明は、第1の発明において、前記検出対象は、回転体であり、前記稼動部は、ロータであり、前記特定手段は、前記ロータの回転角度が前記基準位置としての基準角度となるタイミングを特定する手段であり、前記検出信号に基づき、前記ロータの回転角度と相関を有する角度相関量を算出する角度相関量算出手段と、前記角度相関量を目標値にフィードバック制御するための操作量に基づき前記回転角度を算出する角度算出手段と、をさらに備え、前記変化速度増大手段は、前記フィードバック制御のゲインを変更するゲイン変更手段を備えることを特徴とする。 In a nineteenth aspect based on the first aspect , the detection target is a rotating body, the operating unit is a rotor, and the specifying means is configured such that the rotation angle of the rotor is a reference angle as the reference position. An angle correlation amount calculating means for calculating an angle correlation amount having a correlation with the rotation angle of the rotor based on the detection signal, and feedback control of the angle correlation amount to a target value. Angle calculating means for calculating the rotation angle based on an operation amount, and the change speed increasing means includes gain changing means for changing a gain of the feedback control.
フィードバック制御のゲインを変更すると、算出される回転角度の変化速度を局所的に変化させることができる。上記発明では、この点に鑑み、ゲイン変更手段によって変化速度増大手段を構成した。 When the gain of the feedback control is changed, the change speed of the calculated rotation angle can be locally changed. In the above invention, in view of this point, the change speed increasing means is configured by the gain changing means.
第20の発明は、第2の発明において、前記検出信号に基づき、前記ロータの回転角度と相関を有する角度相関量を算出する角度相関量算出手段と、
前記角度相関量を目標値にフィードバック制御するための操作量に基づき前記回転角度を算出する角度算出手段と、をさらに備え、前記角度相関量算出手段は、前記検出信号に前記角度算出手段によって算出される回転角度を独立変数とする擬似三角関数値を前記検出信号に乗算することで、前記ロータの回転角度と前記算出される回転角度との誤差に応じた信号を前記角度相関量として算出するものであり、前記変化速度増大手段は、前記擬似三角関数値を三角関数値に対して変更する関数変更手段を備えることを特徴とする。
In a twentieth aspect based on the second aspect, an angle correlation amount calculating means for calculating an angle correlation amount having a correlation with the rotation angle of the rotor, based on the detection signal;
Angle calculation means for calculating the rotation angle based on an operation amount for feedback control of the angle correlation amount to a target value, and the angle correlation amount calculation means calculates the detection signal by the angle calculation means. By multiplying the detection signal by a pseudo trigonometric function value having the rotation angle as an independent variable, a signal corresponding to an error between the rotation angle of the rotor and the calculated rotation angle is calculated as the angle correlation amount. The change speed increasing means includes function changing means for changing the pseudo trigonometric function value with respect to the trigonometric function value.
擬似三角関数値を三角関数値に対して変更すると、算出される回転角度の変化速度を局所的に変化させることができる。上記発明では、この点に鑑み、関数変更手段によって変化速度増大手段を構成した。 When the pseudo trigonometric function value is changed with respect to the trigonometric function value, the change speed of the calculated rotation angle can be locally changed. In the above invention, in view of this point, the change speed increasing means is configured by the function changing means.
第21の発明は、第2〜20のいずれかの発明において、前記検出信号に基づき、前記ロータの回転角度と相関を有する角度相関量を算出する角度相関量算出手段と、前記角度相関量を目標値にフィードバック制御するための操作量に基づき前記回転角度を算出する角度算出手段と、をさらに備えることを特徴とする。 According to a twenty-first aspect, in any one of the second to twentieth aspects, an angular correlation amount calculating means for calculating an angular correlation amount having a correlation with a rotation angle of the rotor based on the detection signal, and the angular correlation amount Angle calculating means for calculating the rotation angle based on an operation amount for feedback control to a target value is further provided.
上記発明では、フィードバック制御に起因して基準角度の進角側および遅角側間を算出される回転角度が振動するハンチング現象を生じるおそれがある。そしてこれにより特定手段によって基準角度となるタイミングが誤って複数回特定されるおそれがある。このため、基準角度となる領域を迅速に通過させる変化速度増大手段の利用価値が特に大きい。 In the above-described invention, there is a risk of causing a hunting phenomenon in which the rotation angle calculated between the advance side and the retard side of the reference angle vibrates due to feedback control. And there exists a possibility that the timing used as a reference angle may be specified accidentally several times by the specific means by this. For this reason, the utility value of the change speed increasing means for rapidly passing through the region serving as the reference angle is particularly great.
<第1の実施形態>
以下、本発明にかかる回転角度算出装置を車載主機の回転角度算出装置に適用した第1の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
<First Embodiment>
Hereinafter, a first embodiment in which a rotation angle calculation device according to the present invention is applied to a rotation angle calculation device of an in-vehicle main machine will be described with reference to the drawings.
図1に、本実施形態にかかるシステム構成を示す。 FIG. 1 shows a system configuration according to the present embodiment.
図示されるモータジェネレータ10は、車載主機であり、回転軸10aが図示しない駆動輪に機械的に連結されている。モータジェネレータ10には、インバータINVが接続されており、インバータINVによって交流電圧が印加される。
The illustrated
モータジェネレータ10の回転軸10aは、レゾルバ20に機械的に連結されている。レゾルバ20には、励磁用コイルL1に発振器14から角速度ωの交流電流信号(励磁信号Sc)が入力される。これにより、検出用コイルL2,L3には、モータジェネレータ10の回転軸10aの回転角度(機械角θM)に応じた信号が出力される。より詳しくは、本実施形態では、モータジェネレータ10の極対数pが「2」であるものを採用しており、検出用コイルL2,L3には、それぞれ電気角θを周期とする正弦関数sinθや余弦関数cosθに略比例した電圧信号が出力される。
The
上記検出用コイルL2,L3の出力電圧は、アナログデジタル変換器30,32のそれぞれによって、デジタル信号SIN,COSに変換される。
The output voltages of the detection coils L2, L3 are converted into digital signals SIN, COS by analog-
一方、余弦関数算出部36では、モータジェネレータ10の電気角θの算出値(回転角度φ)を独立変数とする余弦関数cosφが算出される。そして、乗算部34では、デジタル信号SINに、デジタル信号としての余弦関数cosφが乗算される。また、正弦関数算出部40では、回転角度φを独立変数とする正弦関数sinφが算出される。そして、乗算部38では、デジタル信号COSに、デジタル信号としての正弦関数sinφが乗算される。
On the other hand, the cosine
減算部42では、乗算部34の出力から乗算部38の出力が減算されることで誤差相関量εを算出する。これは、「sinωt・sin(θ―φ)」に比例するデジタル値である。すなわち、検出用コイルL2の出力電圧は「sinωt・sinθ」に比例した値であり、検出用コイルL3の出力電圧は「sinωt・cosθ」に比例した値であるため、減算部42の出力は、比例定数を無視すると、加法定理を用いて以下のように算出されるものとなる。
The
sinωt・sinθ・cosφ+sinωt・cosθ・sinφ
=sinω・sin(θ―φ)
この誤差相関量εがゼロである場合、モータジェネレータ10の電気角θと算出される回転角度φとが一致する。
sinωt · sinθ · cosφ + sinωt · cosθ · sinφ
= Sinω ・ sin (θ-φ)
When the error correlation amount ε is zero, the electrical angle θ of the
比例ゲイン乗算部44では、誤差相関量εに比例ゲインKpを乗算する。また、積分ゲイン乗算部46では、誤差相関量εに積分ゲインKiを乗算する。加算部50では、比例ゲイン乗算部44の出力と、積分ゲイン乗算部46の出力を入力とする積分要素48の出力とを加算することで、回転角度φを算出する。この回転角度φは、上記余弦関数算出部36および正弦関数算出部40に入力される。これにより、回転角度φは、誤差相関量εをゼロにフィードバック制御するための操作量となる。
The proportional
角度情報出力部52では、回転角度φに基づき、一対の周期信号であるA相信号およびB相信号と、Z信号とを生成して制御部54に出力する。ここで、A相信号とB相信号とは、その位相差で、回転方向を表現して且つ、パルスによって回転角度を表現する信号である。また、Z信号は、電気角θの一周期内の特定の回転角度(基準角度θ0)を示すためのものである。なお、本実施形態では、基準角度θ0を0°に設定する。
The angle
制御部54では、電流センサ12によって検出されるモータジェネレータ10を流れる電流や、角度情報出力部52から出力される信号に基づき、インバータINVの操作信号を生成してインバータINVに出力する。これにより、モータジェネレータ10の制御量(トルク等)が制御される。この際、制御部54は、モータジェネレータ10の回転速度を、Z信号が入力される時間間隔に基づき算出し、これを制御量の制御に利用する。また、Z信号が入力される時間間隔に基づき、レゾルバ20による回転角度の検出誤差を補正する処理を行なう。この補正処理としては、周知の技術を利用すればよい。
The
ところで、上記回転角度φはフィードバック制御によって算出されるものであるため、モータジェネレータ10の回転方向が一定であっても、進角側および遅角側に振動するおそれがある。ここで、回転角度φが基準角度θ0の進角側および遅角側間を振動する場合、Z信号が短時間のうちに誤って複数回出力されるおそれがある。そしてこの場合には、回転速度の算出精度の低下等、不都合を生じるおそれがある。
By the way, since the rotation angle φ is calculated by feedback control, even if the rotation direction of the
そこで本実施形態では、回転角度φが基準角度θ0を通過する際の速度を、モータジェネレータ10の回転速度(電気角速度)の変化に応じた速度よりも大きくすることで、回転角度φが基準角度θ0近傍に留まることを回避する。これは、レゾルバ20の構造の設定によって実現することができる。
Therefore, in the present embodiment, the rotational angle φ passes through the reference angle θ0 to be larger than the speed according to the change in the rotational speed (electrical angular velocity) of the
図2(a)に、本実施形態にかかるレゾルバ20の構成を示す。
FIG. 2A shows the configuration of the
図示されるように、レゾルバ20は、静止状態を維持するステータ22と、ステータ22内部に位置して且つ上記回転軸10aに機械的に連結されたロータ24とを備えて構成されるインナーロータ型のものである。ここで、ステータ22は、ロータ24に向けて突出した複数のティース22aが円環上のリング部材22bの周上に略等間隔で形成されたものである。そして、ティース22aは、互いに同一のターン数の励磁用コイル部L1pを鎖交している。励磁用コイルL1は、励磁用コイル部L1pの直列接続体である。
As shown in the figure, the
また、リング部材22bは、一対のティース22aの軸の延長線によって挟まれた部分毎が、検出用コイル部L2p,L3pを鎖交するようにして構成されている。ここで、検出用コイル部L2pの直列接続体が検出用コイルL2であり、検出用コイル部L3pの直列接続体が検出用コイルL3である。 Further, the ring member 22b is configured such that the portions sandwiched between the extension lines of the shafts of the pair of teeth 22a are linked to the detection coil portions L2p and L3p. Here, the serial connection body of the detection coil portion L2p is the detection coil L2, and the serial connection body of the detection coil portion L3p is the detection coil L3.
一方、ロータ24は、楕円状をしている。また、ステータ22およびロータ24は、ともに磁性体によって構成されている。
On the other hand, the
上記励磁用コイル部L1pは、隣接する励磁用コイル部L1p同士を鎖交して且つそれらの軸の延長線に挟まれる検出用コイル部L2p,L3pを鎖交するループ経路において、隣接する励磁用コイル部L1pに電流が流れることで生成される磁束のそれぞれの方向が互いに同一となるように設定されている。 The excitation coil portion L1p is adjacent to the excitation coil portion L1p in a loop path that links adjacent excitation coil portions L1p and that is sandwiched between extension lines of the axes. Each direction of the magnetic flux generated by the current flowing through the coil portion L1p is set to be the same.
図2(b)に、本実施形態にかかる検出用コイルL2,L3の各検出用コイル部L2p,L3pのターン数の設定を示す。図中、破線は、検出用コイルL2,L3に誘起される電圧を、正弦関数sinθ、余弦関数cosθに比例したものとするうえで要求されるものである。ただし、図2(a)に示されるように、検出用コイル部L2p,L3pは、電気角θの離散的な値毎に設けられるものである。このため、図2(b)の破線は、上記一対のティース22aの軸の延長線によって挟まれる領域毎に検出用コイル部L2p,L3pを設ける場合、これら領域に対応する電気角θから要求されるターン数を規定するものという意味がある。 FIG. 2B shows the setting of the number of turns of the detection coil portions L2p and L3p of the detection coils L2 and L3 according to the present embodiment. In the figure, the broken line is required to make the voltage induced in the detection coils L2 and L3 proportional to the sine function sin θ and the cosine function cos θ. However, as shown in FIG. 2A, the detection coil portions L2p and L3p are provided for each discrete value of the electrical angle θ. For this reason, the broken line in FIG. 2B is required from the electrical angle θ corresponding to these regions when the detection coil portions L2p and L3p are provided for each region sandwiched between the extension lines of the pair of teeth 22a. It means that it defines the number of turns.
ここで、ロータ24の回転に伴って、ティース22aや、励磁用コイル部L1p、検出用コイル部L2p,L3pとロータ24との距離が周期的に変化する。このため、一対の励磁用コイル部L1pとこれらの軸の延長線によって挟まれた検出用コイル部L2p,L3pとの間の相互インダクタンスが周期的に変化する。このため、励磁用コイルL1に交流電流信号としての励磁信号Scを入力することで、検出用コイルL2,L3に誘起される電圧も周期的に変化する。
Here, as the
すなわち、検出用コイルL2,L3に誘起される電圧は検出用コイル部L2p,L3pのそれぞれを鎖交する磁束によって生じるものの総和であるものの、各検出用コイル部L2p,L3pのターン数が相違するために、各検出用コイル部L2p,L3pのそれぞれと励磁用コイル部L1pとの相互インダクタンスの総和は、ロータ24の回転に伴って変化する。詳しくは、検出用コイル部L2p,L3pのターン数が電気角θに応じて変化するために、検出用コイルL2,L3に誘起される電圧は電気角θに応じて変化する。特に、ターン数を電気角θに応じて正弦波状または余弦波状に変化させることで、検出用コイルL2,L3に誘起される電圧は、電気角θを独立変数とする正弦関数または余弦関数に比例するものとなる。
That is, the voltage induced in the detection coils L2 and L3 is the sum of those generated by the magnetic flux interlinking the detection coil portions L2p and L3p, but the number of turns of each detection coil portion L2p and L3p is different. Therefore, the sum of the mutual inductances of each of the detection coil portions L2p and L3p and the excitation coil portion L1p changes as the
ただし、本実施形態では、図2(b)に一点鎖線にて示すように、基準角度θ0よりも検出用コイルL2の電圧を増加させる側にロータ24を回転させる際に、ロータ24との距離がもっとも小さくなる検出用コイル部L2pのターン数を増加させる。また、ロータ24を基準角度θ0よりも検出用コイルL2の電圧を減少させる側に回転させる際に、ロータ24との距離が最も小さくなる検出用コイル部L2pのターン数を減少させる。これにより、ロータ24を基準角度θ0からずらした際に検出用コイルL2に誘起される電圧が増加する領域において、検出用コイルL2に誘起される電圧が上記正弦関数に比例する電圧よりも高くなる。また、ロータ24を基準角度θ0からずらした際に検出用コイルL2に誘起される電圧が減少する領域において、検出用コイルL2に誘起される電圧が上記正弦関数に比例する電圧よりも小さくなる。このため、検出用コイルL2に正弦関数に比例する電圧が誘起される場合に正しい電気角θを認識するように設定されたシステムにとっては、検出用コイルL2に誘起される電圧は、基準角度θ0近傍において実際の電気角θの変化に応じた電圧の変化よりも速く変化するように認識される。このため、レゾルバ20の出力信号に含まれた回転角度情報が、基準角度θ0近傍(所定領域)を通過する時間を短縮することができる。
<第2の実施形態>
以下、第2の実施形態について、先の第1の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
However, in the present embodiment, as shown by a one-dot chain line in FIG. 2B, when the
<Second Embodiment>
Hereinafter, the second embodiment will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the first embodiment.
図3に、本実施形態にかかる検出用コイルL2,L3の各検出用コイル部L2p,L3pのターン数の設定を示す。図示されるように、本実施形態では、検出用コイルL3について、基準角度θ0の両側においてロータ24との距離が最も小さくなる検出用コイル部L3pのターン数を、検出用コイルL3に誘起される電圧を余弦関数に比例したものとするうえで要求されるものよりも小さくする。これにより、基準角度θ0の両側において、検出用コイルL3に誘起される電圧が余弦関数に比例する電圧よりも小さくなる。このため、検出用コイルL3に余弦関数に比例する電圧が誘起される場合に正しい電気角θを認識するように設定されたシステムにとっては、検出用コイルL3に誘起される電圧は、基準角度θ0近傍において実際の電気角θの変化に応じた電圧の変化よりも速く変化するように認識される。このため、レゾルバ20の出力信号に含まれた回転角度情報が、基準角度θ0近傍(所定領域)を通過する時間を短縮することができる。
<第3の実施形態>
以下、第3の実施形態について、先の第1の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
FIG. 3 shows the setting of the number of turns of the detection coil portions L2p and L3p of the detection coils L2 and L3 according to the present embodiment. As shown in the drawing, in this embodiment, the number of turns of the detection coil portion L3p having the smallest distance from the
<Third Embodiment>
Hereinafter, the third embodiment will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the first embodiment.
図4に、本実施形態にかかる検出用コイルL2,L3の各検出用コイル部L2p,L3pのターン数の設定を示す。 FIG. 4 shows the setting of the number of turns of each of the detection coil portions L2p and L3p of the detection coils L2 and L3 according to this embodiment.
本実施形態では、検出用コイルL2のターン数の設定を上記第1の実施形態のものとし、検出用コイルL3のターン数の設定を上記第2の実施形態のものとする。
<第4の実施形態>
以下、第4の実施形態について、先の第1の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
In this embodiment, the setting of the number of turns of the detection coil L2 is that of the first embodiment, and the setting of the number of turns of the detection coil L3 is that of the second embodiment.
<Fourth Embodiment>
Hereinafter, the fourth embodiment will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the first embodiment.
図5に、本実施形態にかかる検出用コイルL2,L3の各検出用コイル部L2p,L3pのターン数の設定を示す。 FIG. 5 shows the setting of the number of turns of each of the detection coil portions L2p and L3p of the detection coils L2 and L3 according to the present embodiment.
図に破線にて示されるように、本実施形態では、励磁用コイルL1に生じる磁束が検出用コイル部L2p,L3pを鎖交する場合にこれらに生じる電圧の極性が、検出用コイル部L2p,L3pの配置箇所によって反転するように検出用コイル部L2p,L3pを設定する。詳しくは、検出用コイルL2,L3に誘起される電圧を、正弦関数や余弦関数に比例して且つ、振幅中心をゼロとして正および負の値をとるものとする。 As shown by the broken line in the figure, in the present embodiment, when the magnetic flux generated in the exciting coil L1 links the detecting coil portions L2p and L3p, the polarity of the voltage generated in the detecting coil portions L2p, The detection coil portions L2p and L3p are set so as to be reversed depending on the arrangement position of L3p. Specifically, the voltages induced in the detection coils L2 and L3 are proportional to the sine function and cosine function and take positive and negative values with the center of amplitude being zero.
この場合、基準角度θ0を0°とすると、検出用コイルL2に誘起される電圧の絶対値は、基準角度θ0の両側で大きくなる。このため、本実施形態では、基準角度θ0の両側においてロータ24との距離が最も小さくなる検出用コイル部L2pのターン数を増加させる。これにより、基準角度θ0の両側において、検出用コイルL2に誘起される電圧の絶対値は、上記正弦関数に比例する電圧よりも大きくなる。このため、検出用コイルL2に正弦関数に比例する電圧が誘起される場合に正しい電気角θを認識するように設定されたシステムにとっては、検出用コイルL2に誘起される電圧は、基準角度θ0近傍において実際の電気角θの変化に応じた電圧の変化よりも速く変化するように認識される。
<第5の実施形態>
以下、第5の実施形態について、先の第1の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
In this case, when the reference angle θ0 is 0 °, the absolute value of the voltage induced in the detection coil L2 increases on both sides of the reference angle θ0. For this reason, in this embodiment, the number of turns of the detection coil portion L2p that minimizes the distance from the
<Fifth Embodiment>
Hereinafter, a fifth embodiment will be described with reference to the drawings, focusing on differences from the first embodiment.
図6(a)に、本実施形態にかかる検出用コイルL2,L3の各検出用コイル部L2p,L3pのターン数の設定を示す。図示されるように、本実施形態では、励磁用コイルL1に生じる磁束が検出用コイル部L2p,L3pを鎖交する場合にこれらに生じる電圧の極性が、検出用コイル部L2p,L3pの配置箇所によって反転するように検出用コイル部L2p,L3pを設定する。しかも、検出用コイル部L2pについては、電気角θを独立変数とする正弦関数によって規定されるターン数とし、検出用コイル部L3pについては、電気角θを独立変数とする余弦関数によって規定されるターン数とする。 FIG. 6A shows the setting of the number of turns of the detection coil portions L2p and L3p of the detection coils L2 and L3 according to the present embodiment. As shown in the figure, in this embodiment, when the magnetic flux generated in the exciting coil L1 is linked to the detecting coil portions L2p and L3p, the polarity of the voltage generated in these is determined by the location where the detecting coil portions L2p and L3p are arranged. The detection coil portions L2p and L3p are set so as to be reversed by the above. Moreover, the detection coil portion L2p is defined by the number of turns defined by a sine function having the electrical angle θ as an independent variable, and the detection coil portion L3p is defined by a cosine function having the electrical angle θ as an independent variable. The number of turns.
ただし、図6(b)および図6(c)に示すように、本実施形態では、ロータ24の外周を変形させる。図中、破線にて示す形状が、検出用コイルL2に誘起される電圧を電気角θを独立変数とする正弦関数とするために要求されるものである。これに対し、本実施形態では、実線にて示すように、上記破線にて示す形状と検出用コイル部L2との距離が最も小さくなる部分の両側の形状を変形する。詳しくは、図中破線にて示した楕円の長軸と破線とが交わる部分の両側において、回転中心との距離を延ばした。このように、両側において距離を延ばしたのは、基準角度θ0において、その両側の検出用コイル部L2pの鎖交磁束の絶対値を等量ずつ増加させることで、検出用コイルL2に誘起される電圧を上記正弦関数に比例した値に維持するためである。
However, as shown in FIGS. 6B and 6C, in the present embodiment, the outer periphery of the
こうした設定によれば、ロータ24のこの部分と、ティース22a、励磁用コイルL1および検出用コイルL2との平均距離が、検出用コイルL2に誘起される電圧を電気角θを独立変数とする正弦関数に比例するものとするうえで要求されるものよりも小さくなる。この場合、基準角度θ0の両側において、上記相互インダクタンスが正弦関数に比例するものとするうえで要求されるものよりも大きくなることから、検出用コイルL2に誘起される電圧の絶対値が、上記正弦関数に比例するものよりも大きくなる。
<第6の実施形態>
以下、第6の実施形態について、先の第5の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
According to such setting, the average distance between this portion of the
<Sixth Embodiment>
Hereinafter, the sixth embodiment will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the fifth embodiment.
本実施形態では、検出用コイルL3のみを備えるレゾルバにおいて検出用コイルL3に誘起される電圧に基づき、回転角度φを算出するものを前提とする。この場合、たとえば、検出用コイルL2のみを備えるレゾルバの検出信号を併せ用いることで、先の図1に示したシステムを用いて回転角度φを算出することができる。 In the present embodiment, it is assumed that the rotation angle φ is calculated based on the voltage induced in the detection coil L3 in the resolver including only the detection coil L3. In this case, for example, the rotation angle φ can be calculated using the system shown in FIG. 1 by using the detection signal of the resolver including only the detection coil L2.
図7(a)および図7(b)に、本実施形態にかかるロータ形状を示す。図示されるように、本実施形態では、検出用コイルL3に誘起される電圧を電気角θを独立変数とする余弦関数とするうえで要求される形状(図中、破線)において回転中心との距離が最長となる部分の両側と回転中心との距離を短くする。 FIG. 7A and FIG. 7B show the rotor shape according to this embodiment. As shown in the figure, in the present embodiment, the voltage induced in the detection coil L3 is a cosine function with the electrical angle θ as an independent variable, and the shape (broken line in the figure) is the center of rotation. Shorten the distance between both sides of the part with the longest distance and the center of rotation.
この場合、ロータ24が基準角度θ0からずれることで、ロータ24との距離が最も小さくなる検出用コイル部L3pとロータ24との平均距離が長くなる。このため、検出用コイルL3および励磁用コイルL1間の相互インダクタンスが余弦関数に比例するものとするうえで要求されるものよりも小さくなることから、検出用コイルL3に誘起される電圧が、上記余弦関数に比例するものよりも小さくなる。
<第7の実施形態>
以下、第7の実施形態について、先の第5の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
In this case, when the
<Seventh Embodiment>
Hereinafter, the seventh embodiment will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the fifth embodiment.
図8に、本実施形態にかかるロータ形状を示す。図示されるように、本実施形態では、ロータ24のうち回転中心との距離が最も長くなる部分近傍と、ティース22a、励磁用コイルL1および検出用コイルL2との距離を、検出用コイルL2に誘起される電圧を電気角θを独立変数とする正弦関数に比例するものとするうえで要求されるものよりも小さくする。この場合、基準角度θ0の両側において、上記相互インダクタンスが正弦関数に比例するものとするうえで要求されるものよりも大きくなることから、検出用コイルL2に誘起される電圧の絶対値が、上記正弦関数に比例するものよりも大きくなる。
<第8の実施形態>
以下、第8の実施形態について、先の第5の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
FIG. 8 shows the rotor shape according to this embodiment. As illustrated, in this embodiment, the distance between the portion of the
<Eighth Embodiment>
Hereinafter, the eighth embodiment will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the fifth embodiment.
図9に、本実施形態にかかるステータ22の構造を示す。本実施形態では、ステータ22のリング部材22bのうち、隣接する一対のティース22aの軸の延長線に挟まれる領域の一部を他の部分と相違させる。詳しくは、その断面積を他の部分と比較して小さくする。これは、漏れ磁束を増加させるための一手法である。これにより、この領域の両側の一対のティース22aが鎖交する励磁用コイルL1に流れる電流によって生成される磁束が、この領域に対応する検出用コイル部L2p,L3pを鎖交する量が減少する。このため、たとえば、この領域を、基準角度θ0においてロータ24との距離が最も小さくなる部分の両側に対応する領域とするなら、検出用コイルL3に誘起される電圧は、余弦関数に比例した電圧よりも基準角度θ0の両側において小さくなる。
FIG. 9 shows the structure of the
また、たとえば、検出用コイルL2に誘起される電圧の符号が反転しないように検出用コイル部L2pを設定し、この領域を、基準角度θ0よりも検出用コイルL2に誘起される電圧を減少させる側にロータ24を回転させた場合にロータ24との距離が最も小さくなる領域としてもよい。この場合、検出用コイルL2に誘起される電圧は、基準角度θ0よりも上記減少させる側の領域において、正弦関数に比例したものよりも小さくなる。このため、上記減少させる側の領域の通過速度を大きくすることができる。
<第9の実施形態>
以下、第9の実施形態について、先の第5の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
Further, for example, the detection coil portion L2p is set so that the sign of the voltage induced in the detection coil L2 is not reversed, and the voltage induced in the detection coil L2 is reduced in this region from the reference angle θ0. It may be a region where the distance from the
<Ninth Embodiment>
Hereinafter, the ninth embodiment will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the fifth embodiment.
図10に、本実施形態にかかるロータを示す。図示されるように、本実施形態では、ロータ24のうち回転中心との距離が最も長くなる部分近傍の特性を変更する。具体的には、上記距離が最も長くなる部分の両側に等しい距離を有する領域において、透磁率を大きくする。この場合、基準角度θ0の両側において、上記相互インダクタンスが正弦関数に比例するものとするうえで要求されるものよりも大きくなることから、検出用コイルL2に誘起される電圧の絶対値が、上記正弦関数に比例するものよりも大きくなる。
<第10の実施形態>
以下、第10の実施形態について、先の第1の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
FIG. 10 shows a rotor according to this embodiment. As shown in the drawing, in the present embodiment, the characteristics in the vicinity of the portion of the
<Tenth Embodiment>
Hereinafter, the tenth embodiment will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the first embodiment.
本実施形態では、先の図1に示す比例ゲインKpや積分ゲインKiを変更することで、回転角度φが基準角度を通過する速度を、回転軸10aの回転速度から想定されるものよりも大きくする。
In the present embodiment, by changing the proportional gain Kp and the integral gain Ki shown in FIG. 1, the speed at which the rotation angle φ passes the reference angle is made larger than that assumed from the rotation speed of the
図11に、本実施形態にかかるゲインの変更処理の手順を示す。この処理は、比例ゲイン乗算部44や積分ゲイン乗算部46を備えるハードウェア手段によって、たとえば所定周期で繰り返し実行される。
FIG. 11 shows a procedure of gain change processing according to the present embodiment. This process is repeatedly executed, for example, at a predetermined cycle by hardware means including the proportional
この一連の処理では、まずステップS10において、回転角度φが、基準角度θ0から規定量Δ以内の領域(θ0−Δ≦φ≦θ0+φ)であるか否かを判断する。そしてステップS10において肯定判断される場合、ステップS12において、比例ゲインKpや積分ゲインKiを変更する。ここでは、たとえば、回転角度φが増加する側に回転している状況下、基準角度θ0直前で誤差相関量εが正となる場合には、比例ゲインKpや積分ゲインKiを大きくして回転角度φが基準角度θ0を迅速に通過するようにすればよい。なお、誤差相関量εの符号によっては、比例ゲインKpや積分ゲインKiの符号を反転させる等の処理も有効である。 In this series of processes, first, in step S10, it is determined whether or not the rotation angle φ is in a region (θ0−Δ ≦ φ ≦ θ0 + φ) within a specified amount Δ from the reference angle θ0. If an affirmative determination is made in step S10, the proportional gain Kp and the integral gain Ki are changed in step S12. Here, for example, when the error correlation amount ε is positive immediately before the reference angle θ0 in a situation where the rotation angle φ is increasing, the rotation angle is increased by increasing the proportional gain Kp and the integral gain Ki. It is sufficient that φ passes through the reference angle θ0 quickly. Depending on the sign of the error correlation amount ε, processing such as inverting the signs of the proportional gain Kp and the integral gain Ki is also effective.
ちなみに、上記ステップS12の処理が完了する場合や、ステップS10において否定判断される場合には、この一連の処理を一旦終了する。
<第11の実施形態>
以下、第11の実施形態について、先の第1の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
Incidentally, when the process of step S12 is completed or when a negative determination is made in step S10, this series of processes is temporarily terminated.
<Eleventh embodiment>
Hereinafter, the eleventh embodiment will be described with reference to the drawings, centering on differences from the first embodiment.
本実施形態では、先の図1に示した余弦関数算出部36や正弦関数算出部40に代えて、擬似余弦関数算出部36aや擬似正弦関数算出部40aを備える。ここで、擬似余弦関数算出部36aでは、基本的には、回転角度φを独立変数とする余弦関数値を算出するものの、基準角度θ0の両側で、余弦関数値よりも小さい値を算出する。また、擬似正弦関数算出部40aでは、基本的には、回転角度φを独立変数とする正弦関数値を算出するものの、基準角度θ0近傍で正弦関数値よりも大きい絶対値を算出する。
<その他の実施形態>
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
In the present embodiment, a pseudo cosine function calculator 36a and a pseudo sine function calculator 40a are provided instead of the
<Other embodiments>
Each of the above embodiments may be modified as follows.
「検出用コイル部の数について」
検出用コイルに誘起される電圧の一周期に対応する回転角度領域における検出用コイル部の数としては、先の図2に示した構成から把握される程度のものに限らない。極大値および極小値のいずれかに対応する角度と、一対の振幅中心値に対応する角度とに、互いにターン数の相違する検出用コイル部を備えることで、正弦関数や余弦関数を模擬できることに鑑みれば、互いに相違する3つ以上の箇所に検出用コイル部を備える構成であればよい。
“About the number of coils for detection”
The number of detection coil portions in the rotation angle region corresponding to one cycle of the voltage induced in the detection coil is not limited to the one grasped from the configuration shown in FIG. It is possible to simulate a sine function or a cosine function by providing a detection coil unit having a different number of turns at an angle corresponding to either a maximum value or a minimum value and an angle corresponding to a pair of amplitude center values. In view of the above, any configuration may be adopted as long as the detection coil units are provided at three or more different locations.
もっとも、検出用コイル部が1つでもよいことについては、「ロータ形状設定手段について」の欄に記載したとおりである。 However, the fact that only one detection coil portion may be used is as described in the section “About the rotor shape setting means”.
「ターン数設定手段について」
上記第1の実施形態等において、検出用コイルL2のうち基準角度θ0よりも電圧が増加する側のターン数と電圧が減少する側のターン数とのいずれか一方のみを変更してもよい。
"Turn number setting method"
In the first embodiment or the like, only one of the number of turns on the side where the voltage increases from the reference angle θ0 and the number of turns on the side where the voltage decreases may be changed in the detection coil L2.
上記第2の実施形態(図3)において、基準角度に対応する検出用コイル部L3pのターン数を正弦波とするためのものよりも多くしてもよい。これは、ティース22aの間隔を小さくして、ティース22aの間隔当たりの検出用コイル部L3pのターン数の変化速度を小さくする場合に特に有効である。すなわち、この場合、基準角度θ0の両側の検出用コイル部L3pのターン数を正弦波とするものよりも小さくすることで、基準角度θ0において検出用コイルL3に誘起される電圧が正弦波の極大値よりも小さくなるおそれがある。このため、基準角度θ0に対応する検出用コイル部L3pのターン数を増大させることで、これを補うことができる。 In the second embodiment (FIG. 3), the number of turns of the detection coil portion L3p corresponding to the reference angle may be larger than that for making a sine wave. This is particularly effective when the interval between the teeth 22a is reduced to reduce the change rate of the number of turns of the detection coil portion L3p per interval between the teeth 22a. That is, in this case, the number of turns of the detection coil portion L3p on both sides of the reference angle θ0 is made smaller than that of the sine wave, so that the voltage induced in the detection coil L3 at the reference angle θ0 is the maximum of the sine wave. May be smaller than the value. For this reason, this can be compensated by increasing the number of turns of the detection coil portion L3p corresponding to the reference angle θ0.
ロータとの距離が最も小さくなる検出用コイル部のターン数を正弦波とするものに対して変更するものに限らない。基準角度に対して検出用コイルの電圧の絶対値が増加する側にロータをずらした際に相互インダクタンスが正弦波とするものよりも大きくなるなら、いずれの箇所の検出用コイル部のターン数を変更しても構わない。 It is not restricted to what changes the number of turns of the coil part for detection in which the distance with a rotor becomes the smallest to what makes a sine wave. If the mutual inductance becomes larger than the sine wave when the rotor is shifted to the side where the absolute value of the voltage of the detection coil increases with respect to the reference angle, the number of turns of the detection coil section at any location You can change it.
ロータ24との距離の変化に伴う励磁用コイルおよび検出用コイル間の相互インダクタンスの変化を利用するものを適用対象とするものに限らない。たとえば、ロータに励磁用コイルを設け、これに周期的な電圧信号を励磁信号として与えるものであってもよい。この場合、励磁用コイルの軸方向に位置する検出用コイルのターン数が変化することで、検出用コイルの鎖交磁束数が変化し、ひいては検出用コイルの電圧を変化させることができる。このため、こうしたものにおいても、ターン数設定手段は有効である。
The present invention is not limited to the one that uses the change in mutual inductance between the exciting coil and the detecting coil accompanying the change in the distance to the
なお、検出用コイルがステータに設けられるものに限らない。すなわちたとえば、先の図2(a)におけるステータ22を回転軸10aに連結させ、ロータ24を固定したとしても、上記第1の実施形態と同様の効果を奏することができる。
The detection coil is not limited to the one provided on the stator. That is, for example, even if the
「ロータ形状設定手段について」
上記第6の実施形態(図7)において、検出用コイルL2,L3のターン数の符号を反転させない設定としてもよい。
"About rotor shape setting means"
In the sixth embodiment (FIG. 7), the sign of the number of turns of the detection coils L2, L3 may be set not to be inverted.
上記第7の実施形態(図8)において、ロータ24が楕円であるとした場合の長軸側の一対の端部のいずれか一方に限って楕円からの形状変更をしてもよい。
In the seventh embodiment (FIG. 8), the shape of the
検出用コイルに誘起される電圧の一周期に対応する回転角度領域において、互いに相違する3つ以上の箇所に検出用コイル部を備える構成を前提とするものに限らない。たとえば、検出用コイルが1箇所に配置されるものであってもよい。この場合であっても、基準角度から検出用コイルの電圧の絶対値を増加させる側にロータを回転させる際に検出用コイルとの距離が最も小さくなるロータ部分において、検出用コイルとの距離を正弦波とするためのものよりも小さく設定することで、上記増加させる側の回転方向の領域において検出用コイルに誘起される電圧の変化速度を上昇させることができる。また、基準角度から検出用コイルの電圧の絶対値を減少させる側にロータを回転させる際に検出用コイルとの距離が最も小さくなるロータ部分において、検出用コイルとの距離を正弦波とするためのものよりも大きく設定することも有効である。 The rotation angle region corresponding to one cycle of the voltage induced in the detection coil is not limited to a configuration provided with the detection coil units at three or more different locations. For example, the detection coil may be arranged in one place. Even in this case, when the rotor is rotated from the reference angle to the side where the absolute value of the voltage of the detection coil is increased, the distance from the detection coil is set at the rotor portion where the distance from the detection coil is minimized. By setting the value smaller than that for the sine wave, it is possible to increase the rate of change of the voltage induced in the detection coil in the region of the increasing rotation direction. Further, when the rotor is rotated from the reference angle to the side where the absolute value of the voltage of the detection coil is decreased, the distance from the detection coil is made a sine wave at the rotor portion where the distance from the detection coil is minimized. It is also effective to set a value larger than the above.
「ステータ形状設定手段について」
上記第8の実施形態(図9)において例示したように、リング部材22bのうち隣接する一対のティース22aの軸の延長線によって挟まれる部分の形状を変更することで漏れ磁束を変化させるものに限らない。たとえば、ティース22aの軸方向の長さを変化させることで、ティース22aの一部とロータ24との平均的な距離を、他のものとは相違させるものであってもよい。具体的には、たとえば、ロータ24の回転中心からの距離が最も長い部分が基準角度θ0において取る位置に対して、検出用コイルの電圧の絶対値が増大する側に対応するティース22aを伸長させたり、絶対値が減少する側に対応するティース22aを短縮したりすればよい。なお、この構成の場合、検出用コイルL2,L3のターン数の符号を反転させない設定としてもよく、また、基準角度θ0を、たとえば検出用コイルに誘起される電圧の振幅中心となる位相からずらしてもよい。
"Stator shape setting means"
As illustrated in the eighth embodiment (FIG. 9), the leakage magnetic flux is changed by changing the shape of the portion sandwiched between the extension lines of the shafts of the adjacent pair of teeth 22a in the ring member 22b. Not exclusively. For example, the average distance between a part of the teeth 22a and the
「特性分布設定手段について」
先の図7(a)における破線部分をロータの外周として且つ、破線と実線との間の部分の透磁率を他と比較して小さくしてもよい。
"Characteristic distribution setting method"
The broken line portion in FIG. 7A may be the outer periphery of the rotor, and the magnetic permeability of the portion between the broken line and the solid line may be smaller than the others.
上記第9の実施形態(図10)において例示したように、ロータ24の磁気特性分布の設定によって構成されるものに限らず、ステータ22の磁気特性分布の設定によって構成されるものであってもよい。
As illustrated in the ninth embodiment (FIG. 10), the configuration is not limited to the configuration of the magnetic characteristic distribution of the
「ゲイン変更手段について」
比例ゲインKpと積分ゲインKiとの2つを変更するものに限らず、いずれか一方でもよい。また、角度算出手段が、比例要素、積分要素および微分要素の出力同士の和によって回転角度φを算出する場合、微分ゲインをも変更対象としてもよい。
"Gain changing means"
It is not limited to changing two of the proportional gain Kp and the integral gain Ki, and either one may be used. Further, when the angle calculation means calculates the rotation angle φ by the sum of the outputs of the proportional element, the integral element, and the differential element, the differential gain may be changed.
「関数変更手段について」
上記第11の実施形態(図12)では、正弦関数および余弦関数の双方を変更すべく、擬似正弦関数算出部40a,擬似余弦関数算出部36aを備えたが、これに限らず、これらいずれか一方であってもよい。
"Function change means"
In the eleventh embodiment (FIG. 12), the pseudo sine function calculating unit 40a and the pseudo cosine function calculating unit 36a are provided to change both the sine function and the cosine function. One may be sufficient.
また、「角度相関量算出手段について」の記載のものとしてもよい。 Moreover, it is good also as a thing of "about an angle correlation amount calculation means."
「角度相関量算出手段について」
たとえば乗算器30の出力信号と「(sin2φ)/2」との差を誤差相関量としてこれをゼロにフィードバック制御するものであってもよい。この場合、関数変更手段を採用するなら、「sinφ」と「sin2φ」との少なくとも一方を変更するものとすればよい。
"Angle correlation calculation method"
For example, the difference between the output signal of the
角度相関量として誤差相関量(目標値をゼロとするもの)を算出するものに限らない。たとえば、φ=「θ−π/4」とする際の減算部42の出力信号を角度相関量としてもよい。この場合、角度相関量を目標値「1/√2」にフィードバック制御するための操作量として回転角度φが算出される。
The angle correlation amount is not limited to the one that calculates the error correlation amount (the target value is zero). For example, the output signal of the subtracting
また、フィードバック操作量を直接、回転角度φとするものにも限らない。たとえば、先の図1に示したアナログデジタル変換器30,32の出力値の逆三角関数に基づき算出される回転角度φ1を用いて最終的な回転角度φを算出するに際し、フィードバック操作量を用いるものであってもよい。詳しくは、たとえば、最終的な回転角度φについての前回の値を角度相関量とし、これを目標値である今回の回転角度φ1にフィードバック制御するための操作量によって、回転角度φ1の微分演算によって算出される回転速度をローパスフィルタ処理した後に積分演算することで得られる値を補正することで、今回の回転角度φを算出するものであってもよい。
Further, the feedback operation amount is not limited to the direct rotation angle φ. For example, the feedback manipulated variable is used when calculating the final rotation angle φ using the rotation angle φ1 calculated based on the inverse trigonometric function of the output values of the analog-
「基準角度について」
検出対象(モータジェネレータ10)の電気角θの一回転に一度であるものに限らない。たとえば、上記第1の実施形態において、モータジェネレータ10の極対数pが「1」であるものを採用してもよい。この場合であっても、基準角度θ0を1電気角周期に1度、Z信号を出力するために定義してもよいが、基準角度θ0を2回定義し、これらのそれぞれを制御部54に出力するようにしてもよい。また、検出用コイルに誘起される電圧信号の一周期内において、複数の基準角度を設けてもよい。
"Reference angle"
The detection target (motor generator 10) is not limited to one rotation of the electrical angle θ. For example, in the first embodiment, a
「特定手段について」
Z信号を出力するものに限らないことについては、「基準角度について」の欄に記載したとおりである。
About specific means
What is not limited to the one that outputs the Z signal is as described in the column “Regarding Reference Angle”.
また、たとえば、各相について電気角の半周期に一度スイッチング状態を切り替える矩形波制御を行なう場合、この切替の回転角度を基準角度として特定する手段であってもよい。こうした場合であっても、スイッチング状態の切替タイミングが短時間に誤って複数回特定されないように変化速度増大手段を備えることは有効である。なお、この場合、特定手段自体は、角度情報出力部52に搭載されることなく、制御部54に搭載されるようにしてもよい。もっとも、角度情報出力部52と制御部54とが通信可能な信号線で結ばれた各別のハードウェア手段である場合、特定手段を角度情報出力部52側に備えることが、制御部54においてモータジェネレータ10の制御量の制御に際しての演算負荷の低減の観点からは望ましい。
Further, for example, when performing rectangular wave control for switching the switching state once in a half cycle of the electrical angle for each phase, means for specifying the rotation angle of this switching as a reference angle may be used. Even in such a case, it is effective to provide the change speed increasing means so that the switching timing of the switching state is not erroneously specified a plurality of times in a short time. In this case, the specifying unit itself may be mounted on the
「励磁信号について」
固定された角速度ωを有するものに限らない。たとえば可聴周波数帯域において励磁信号に起因した音圧のピーク値を低減すべく、スペクトラム拡散技術を採用して角速度ωを変動させてもよい。この場合であっても、検出用コイル電圧のサンプリングタイミングを励磁信号の1の位相に同期させるなどすることで、回転角度情報を含む検出信号を適切に抽出することができる。
“Excitation signal”
It is not limited to one having a fixed angular velocity ω. For example, in order to reduce the peak value of the sound pressure caused by the excitation signal in the audible frequency band, the angular velocity ω may be varied by adopting a spread spectrum technique. Even in this case, the detection signal including the rotation angle information can be appropriately extracted by synchronizing the sampling timing of the detection coil voltage with one phase of the excitation signal.
またたとえば、上記第1の実施形態にかかる励磁信号Scに、ノイズ電圧信号を重畳させてもよい。この場合であっても、検出用コイルの電圧をサンプリングして回転角度φを算出する処理を行なうシステム側にとって、検出用コイルの電圧のサンプリングタイミングを、周期的な励磁信号の1の位相に同期させたのと同等となるなら、回転角度φを適切に検出することができる。 For example, a noise voltage signal may be superimposed on the excitation signal Sc according to the first embodiment. Even in this case, for the system side that performs processing for sampling the voltage of the detection coil and calculating the rotation angle φ, the sampling timing of the voltage of the detection coil is synchronized with one phase of the periodic excitation signal. If it is equivalent to the above, the rotation angle φ can be detected appropriately.
「角度算出手段について」
角度相関量と目標値との差の比例要素および積分要素の出力同士の和として回転角度φを算出するものに限らないことについては、「ゲイン変更手段について」の欄に記載したとおりである。
"Angle calculation means"
The fact that the rotation angle φ is not necessarily calculated as the sum of the proportional elements of the difference between the angle correlation amount and the target value and the outputs of the integral elements is as described in the “Regarding gain changing means” column.
また、フィードバック操作量に基づき回転角度φを算出しなくても、ノイズ等に起因して基準角度θ0が特定手段によって誤って複数回特定されることを回避する上では、変化速度増大手段を備えることが有効である。 Further, even if the rotation angle φ is not calculated based on the feedback operation amount, a change speed increasing unit is provided in order to avoid that the reference unit θ0 is erroneously specified a plurality of times by the specifying unit due to noise or the like. It is effective.
「出力手段について」
ロータの1回転が、検出用コイルの電圧の変動の2周期に対応するものに限らず、1周期や3周期以上に対応するものであってもよい。
"About output means"
One rotation of the rotor is not limited to one corresponding to two cycles of fluctuation of the voltage of the detection coil, and may correspond to one cycle or three cycles or more.
また、インナーロータ型のものに限らず、アウターロータ型のものであってもよい。 Moreover, not only an inner rotor type but an outer rotor type may be used.
「検出対象について」
回転体にも限らない。たとえば直線的に変化するものである場合であってもよい。この場合であっても、基準位置となることで所定の処理をするものにあっては、基準位置が誤って複数回検出されることで不都合が生じるため、検出対象の位置を検出するリニアポジションセンサに変化速度増大手段を適用することは有効である。
"Detection target"
It is not limited to a rotating body. For example, it may be a case that changes linearly. Even in this case, in the case where the predetermined processing is performed by becoming the reference position, since the inconvenience occurs when the reference position is erroneously detected a plurality of times, the linear position for detecting the position of the detection target It is effective to apply change rate increasing means to the sensor.
20…レゾルバ、22…ステータ、24…ロータ、44…比例ゲインKp,46…積分ゲイン、48…積分要素、50…加算部、52…角度情報出力部、L1…励磁用コイル、L2,L3…検出用コイル。
DESCRIPTION OF
Claims (18)
前記稼動部の基準位置を含む規定領域において、前記検出信号に応じて算出される位置の変化速度を、前記検出対象の変位から想定される速度よりも大きくする変化速度増大手段を備え、
前記検出対象は、回転体であり、
前記稼動部は、ロータであり、
前記特定手段は、前記ロータの回転角度が前記基準位置としての基準角度となるタイミングを特定する手段であり、
前記出力手段は、周期的な励磁信号によって励磁される励磁用コイルと、該励磁用コイルに生じる磁束が鎖交する検出用コイルとを備え、前記励磁信号が振幅中心以外の任意の位相となるときにおいて前記検出用コイルを鎖交する磁束が前記ロータの回転に伴って変動するように、前記励磁用コイル、前記検出用コイルおよび前記ロータを設定することで、前記検出用コイルに誘起される電圧を前記検出信号として出力するものであり、
前記検出信号は、前記励磁信号が振幅中心以外の任意の位相にある場合についての前記検出用コイルに誘起される電圧が前記ロータの回転に応じて正弦波状に変化することを前提に、前記検出対象の回転角度情報として利用されるものであり、
前記変化速度増大手段は、前記ロータの基準角度を含む規定領域において、前記励磁信号が振幅中心以外の任意の位相にある場合についての前記検出用コイルに誘起される電圧の変化速度を、該電圧が前記ロータの回転に応じて正弦波状に変化するとした場合に前記規定領域において想定される変化速度よりも大きくするものであり、
前記検出用コイルは、前記ロータの互いに相違する3箇所以上の回転角度に対応して設けられた各検出用コイル部の直列接続体であり、
前記変化速度増大手段は、前記検出用コイル部のターン数の設定によって構成されるターン数設定手段を備えることを特徴とする位置検出装置。 An output means for outputting a detection signal relating to the position of the operating part mechanically connected to the detection target is provided, and the position calculated based on the detection signal is determined when the position of the operating part becomes the reference position In the position detection device used for the specific means to
In a specified region including the reference position of the operating unit, the apparatus includes a change speed increasing unit that makes a change speed of a position calculated according to the detection signal larger than a speed assumed from the displacement of the detection target ,
The detection target is a rotating body,
The operating part is a rotor,
The specifying means is means for specifying a timing at which the rotation angle of the rotor becomes a reference angle as the reference position;
The output means includes an excitation coil that is excited by a periodic excitation signal, and a detection coil that links the magnetic flux generated in the excitation coil, and the excitation signal has an arbitrary phase other than the amplitude center. When the excitation coil, the detection coil, and the rotor are set so that the magnetic flux interlinking the detection coil fluctuates with the rotation of the rotor, it is induced in the detection coil A voltage is output as the detection signal,
The detection signal is based on the assumption that the voltage induced in the detection coil when the excitation signal is in an arbitrary phase other than the amplitude center changes sinusoidally according to the rotation of the rotor. It is used as target rotation angle information,
The change speed increasing means is configured to determine a voltage change speed induced in the detection coil when the excitation signal is in an arbitrary phase other than the amplitude center in a specified region including a reference angle of the rotor. Is greater than the rate of change assumed in the specified region when the sine wave changes according to the rotation of the rotor,
The detection coil is a series connection body of detection coil portions provided corresponding to three or more different rotation angles of the rotor,
The position detecting device, wherein the change speed increasing means includes a turn number setting means configured by setting the number of turns of the detection coil section.
前記ターン数設定手段は、前記ロータを前記基準角度に対して正負双方の回転方向にずらした際の前記検出用コイルおよび前記励磁用コイル間の相互インダクタンスが、前記正弦波状とするためのものよりも小さくなるように、前記正弦波状とするためのものに対して前記検出用コイル部の少なくとも1つのターン数の設定を変更することを特徴とする請求項1記載の位置検出装置。 The reference angle is a rotation angle at which the voltage of the detection coil is an extreme value,
The turn number setting means is for the mutual inductance between the detection coil and the excitation coil when the rotor is shifted in both the positive and negative rotation directions with respect to the reference angle to make the sinusoidal shape. even so small, the position detecting device according to claim 1, wherein the changing at least one turn number of settings of the detection coil unit with respect to those for the said sinusoidal.
前記ターン数設定手段は、前記一対の直列接続体の少なくとも一方を構成する前記検出用コイルのターン数の設定によって構成されることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の位置検出装置。 The detection coil is a series connection body of detection coil portions provided corresponding to three or more different rotation angles of the rotor, and a pair of induced voltages having different phases. With a series connection of
The said number-of-turns setting means is comprised by the setting of the number of turns of the said coil for a detection which comprises at least one of a pair of said serial connection body, The any one of Claims 1-5 characterized by the above-mentioned. Position detection device.
前記ロータは、前記励磁用コイルおよび前記検出用コイル間の相互インダクタンスを、前記検出対象の回転に伴って変化させるものであり、
前記変化速度増大手段は、前記ロータおよび前記ステータの少なくとも一方の形状の設定によって構成される形状設定手段を備えることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の位置検出装置。 The excitation coil and the detection coil are provided in a stator,
The rotor changes the mutual inductance between the excitation coil and the detection coil as the detection target rotates,
The position detecting device according to claim 1 , wherein the change speed increasing unit includes a shape setting unit configured by setting a shape of at least one of the rotor and the stator.
前記形状設定手段は、前記ロータを前記基準角度の両側のそれぞれに回転させる際に前記検出用コイルおよび前記励磁用コイル間の相互インダクタンスが、前記正弦波状とするためのものよりも小さくなるように、前記正弦波状とするためのものに対して前記ロータの形状の設定を変更することを特徴とする請求項10記載の位置検出装置。 The reference angle is a rotation angle at which the absolute value of the voltage of the detection coil is a maximum value,
The shape setting means is configured so that a mutual inductance between the detection coil and the excitation coil is smaller than that for making the sine wave when the rotor is rotated on both sides of the reference angle. The position detection device according to claim 10 , wherein the setting of the shape of the rotor is changed with respect to the sine wave shape.
前記形状設定手段は、前記ロータの形状の設定によって構成されるロータ形状設定手段を備え、
前記ロータ形状設定手段は、前記ロータと前記検出用コイルとの距離が最小となる箇所における前記ロータと前記検出用コイルとの距離を前記正弦波状とするためのものよりも小さく設定することを特徴とする請求項7記載の位置検出装置。 The reference angle increases the absolute value of the voltage of the detection coil when the rotor rotates in the positive direction and the negative direction from the reference angle,
The shape setting means includes rotor shape setting means configured by setting the shape of the rotor,
The rotor shape setting means sets the distance between the rotor and the detection coil at a position where the distance between the rotor and the detection coil is a minimum than that for making the sine wave shape. The position detection device according to claim 7 .
前記稼動部の基準位置を含む規定領域において、前記検出信号に応じて算出される位置の変化速度を、前記検出対象の変位から想定される速度よりも大きくする変化速度増大手段を備え、In a specified region including the reference position of the operating unit, the apparatus includes a change speed increasing unit that makes a change speed of a position calculated according to the detection signal larger than a speed assumed from the displacement of the detection target,
前記検出対象は、回転体であり、The detection target is a rotating body,
前記稼動部は、ロータであり、The operating part is a rotor,
前記特定手段は、前記ロータの回転角度が前記基準位置としての基準角度となるタイミングを特定する手段であり、The specifying means is means for specifying a timing at which the rotation angle of the rotor becomes a reference angle as the reference position;
前記検出信号に基づき、前記ロータの回転角度と相関を有する角度相関量を算出する角度相関量算出手段と、An angle correlation amount calculating means for calculating an angle correlation amount having a correlation with the rotation angle of the rotor based on the detection signal;
前記角度相関量を目標値にフィードバック制御するための操作量に基づき前記回転角度を算出する角度算出手段と、をさらに備え、Angle calculating means for calculating the rotation angle based on an operation amount for feedback control of the angle correlation amount to a target value;
前記変化速度増大手段は、前記フィードバック制御のゲインを変更するゲイン変更手段を備えることを特徴とする位置検出装置。The position detecting device, wherein the change speed increasing means includes gain changing means for changing a gain of the feedback control.
前記稼動部の基準位置を含む規定領域において、前記検出信号に応じて算出される位置の変化速度を、前記検出対象の変位から想定される速度よりも大きくする変化速度増大手段を備え、In a specified region including the reference position of the operating unit, the apparatus includes a change speed increasing unit that makes a change speed of a position calculated according to the detection signal larger than a speed assumed from the displacement of the detection target,
前記検出対象は、回転体であり、The detection target is a rotating body,
前記稼動部は、ロータであり、The operating part is a rotor,
前記特定手段は、前記ロータの回転角度が前記基準位置としての基準角度となるタイミングを特定する手段であり、The specifying means is means for specifying a timing at which the rotation angle of the rotor becomes a reference angle as the reference position;
前記出力手段は、周期的な励磁信号によって励磁される励磁用コイルと、該励磁用コイルに生じる磁束が鎖交する検出用コイルとを備え、前記励磁信号が振幅中心以外の任意の位相となるときにおいて前記検出用コイルを鎖交する磁束が前記ロータの回転に伴って変動するように、前記励磁用コイル、前記検出用コイルおよび前記ロータを設定することで、前記検出用コイルに誘起される電圧を前記検出信号として出力するものであり、The output means includes an excitation coil that is excited by a periodic excitation signal, and a detection coil that links the magnetic flux generated in the excitation coil, and the excitation signal has an arbitrary phase other than the amplitude center. When the excitation coil, the detection coil, and the rotor are set so that the magnetic flux interlinking the detection coil fluctuates with the rotation of the rotor, it is induced in the detection coil A voltage is output as the detection signal,
前記検出信号は、前記励磁信号が振幅中心以外の任意の位相にある場合についての前記検出用コイルに誘起される電圧が前記ロータの回転に応じて正弦波状に変化することを前提に、前記検出対象の回転角度情報として利用されるものであり、The detection signal is based on the assumption that the voltage induced in the detection coil when the excitation signal is in an arbitrary phase other than the amplitude center changes sinusoidally according to the rotation of the rotor. It is used as target rotation angle information,
前記変化速度増大手段は、前記ロータの基準角度を含む規定領域において、前記励磁信号が振幅中心以外の任意の位相にある場合についての前記検出用コイルに誘起される電圧の変化速度を、該電圧が前記ロータの回転に応じて正弦波状に変化するとした場合に前記規定領域において想定される変化速度よりも大きくするものであり、The change speed increasing means is configured to determine a voltage change speed induced in the detection coil when the excitation signal is in an arbitrary phase other than the amplitude center in a specified region including a reference angle of the rotor. Is greater than the rate of change assumed in the specified region when the sine wave changes according to the rotation of the rotor,
前記検出信号に基づき、前記ロータの回転角度と相関を有する角度相関量を算出する角度相関量算出手段と、An angle correlation amount calculating means for calculating an angle correlation amount having a correlation with the rotation angle of the rotor based on the detection signal;
前記角度相関量を目標値にフィードバック制御するための操作量に基づき前記回転角度を算出する角度算出手段と、をさらに備え、Angle calculating means for calculating the rotation angle based on an operation amount for feedback control of the angle correlation amount to a target value;
前記角度相関量算出手段は、前記検出信号に前記角度算出手段によって算出される回転角度を独立変数とする擬似三角関数値を前記検出信号に乗算することで、前記ロータの回転角度と前記算出される回転角度との誤差に応じた信号を前記角度相関量として算出するものであり、The angle correlation amount calculating unit multiplies the detection signal by a pseudo trigonometric function value having the rotation angle calculated by the angle calculating unit as an independent variable to the detection signal, thereby calculating the rotation angle of the rotor. A signal corresponding to an error with the rotation angle is calculated as the angle correlation amount,
前記変化速度増大手段は、前記擬似三角関数値を三角関数値に対して変更する関数変更手段を備えることを特徴とする位置検出装置。The position detecting device, wherein the change speed increasing means includes function changing means for changing the pseudo trigonometric function value with respect to the trigonometric function value.
前記角度相関量を目標値にフィードバック制御するための操作量に基づき前記回転角度を算出する角度算出手段と、
をさらに備えることを特徴とする請求項1〜17のいずれか1項に記載の位置検出装置。 An angle correlation amount calculating means for calculating an angle correlation amount having a correlation with the rotation angle of the rotor based on the detection signal;
Angle calculation means for calculating the rotation angle based on an operation amount for feedback control of the angle correlation amount to a target value;
Further comprising a position detecting device according to any one of claims 1 to 17, characterized in.
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