絶対値レゾルバのバツクアツプ方法および装置

【構成】１相の励磁コイル１１を設けた回転子と９０°位相の異なる２相の検出コイル１２を設けた固定子とを備えたレゾルバ１と、前記励磁コイル１２の励磁回路２とを含むバックアップ領域に常時、主直流電源８により電力を給電し、かつ、前記直流電源８と並列にバックアップ電池９を設け、前記励磁回路２によりパルス波を発生して前記励磁コイル１１を励磁し、前記２相出力の検出コイル１２に接続された前記励磁回路２と同期してサンプルするサンプルホールド回路３により検出信号をホールドすることにより、９０°位相の異なる二つの正弦波信号を得るようにしたものである。
【効果】励磁をパルス波で行うため、励磁による損失が従来の正弦波励磁に比較して非常に小さく、バックアップ領域の消費電力が小さくなり、通常のレゾルバの場合、主直流電源に並列に設けた数個の乾電池で十分バックアップが可能となる。

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、絶対位置を検出するレゾルバに関し、とくに停電時におけるバックアップ方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、アクチュエータにレゾルバを結合してアクチュエータの絶対位置を検出する場合、停電時においてもレゾルバによって絶対位置を得る方法がある。その第１の例として、図５に示すように、レゾルバＲとそれに付随する励磁回路Ｌ、Ｒ／ＤコンバータＣ、コンパレータＰ、回転量記憶回路Ｍなどをすべてバックアップ用電池Ｂにより動作させてバックアップしておき、常に回転量を記憶しておく方法がある。第２の例として、図６に示すように、励磁回路Ｌ、同期整流回路Ｓ、回転量記憶回路Ｍをバックアップしておき、停電時にはレゾルバＲの信号を同期整流して記憶しておき、起動時にＲ／ＤコンバータＣの信号と組み合わせて絶対値を得る方法がある。また、第３の例として、図７に示すように、レゾルバＲとは別の回転検出器Ｋと波形整形回路Ｈとを設け、その回転検出器Ｋをバックアップして停電時の回転方向と回転量を記憶しておき、起動時に上記第２の例と同じ方法で絶対値を得る方法がある。また、第４の例として、２相励磁１相出力のレゾルバにおいて、通電時は正弦波励磁を行い、停電時はパルス波励磁を行い、励磁パルスと検出パルスの時間的タイミングからレゾルバの回転方向と回転量を得る方法がある（例えば特開昭６３−２１４６１７号公報）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、第１や第２の例ではＲ／Ｄコンバータや励磁回路で発生するロスが非常に大きく、バックアップに必要な電池に大きな容量を必要とするため、電池に占めるスペースが大きくなったり、頻繁に電池を交換しなければならないなどの欠点があった。また、第３の例では内部抵抗の大きい磁気抵抗効果素子などを使用すると消費電力の問題は生じないが、機構が大きくなることや、モータの温度上昇が検出素子の使用温度によって制限されるなどの欠点があった。また、第４の例では、通電時と停電時とにそれぞれ正弦波発生器とパルス発生器という異なった波形を発生する二つの励磁回路が必要となるため、コントローラの機構が大きくなることや、励磁回路の切替時に信号が正弦波から矩形波に変化するため、検出誤差が生じ易い。そのため、位置決め精度を低下させる欠点がある。本発明は、通電時も停電時も一つの励磁回路で動作させ、バックアップ回路の消費電力を著しく小さく抑えることのできるレゾルバを提供することを目的とするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、１相の励磁コイルを設けた回転子と９０°位相の異なる２相の検出コイルを設けた固定子とを備えたレゾルバと、前記励磁コイルの励磁回路とを含むバックアップ領域をバックアップ電池により電力を供給するレゾルバのバックアップ方法および装置において、前記バックアップ領域に常時給電し、前記励磁回路によりパルス波を発生して前記励磁コイルを励磁し、前記２相出力の検出コイルに接続された前記励磁回路と同期してサンプルするサンプルホールド回路により検出信号をホールドすることにより、９０°位相の異なる二つの正弦波信号を得るもので、とくに、前記バックアップ電池を、前記バックアップ領域に直流電圧を加える主直流電源と並列に設けたものである。また、前記サンプルホールド回路にコンパレータを接続し、前記コンパレータの出力を回転量記憶回路によりカウントして記憶するようにしたものである。また、前記励磁回路により多相の励磁パルスを発生させ、複数の前記レゾルバのそれぞれの前記励磁コイルをそれぞれ位相の異なる励磁パルスにより励磁するものである。
【０００５】
【作用】バックアップ領域にあるレゾルバの励磁コイルを励磁回路によりパルス波励磁しているので、通常の正弦波によって励磁する場合に比べて消費電力が非常に小さく、バックアップ電池の寿命を著しく長くすることができる。また、パルス波励磁の周波数をレゾルバの回転子の速さに応じて変化させ、更に励磁回路と同期したサンプルホールド回路により検出信号をホールドするようにしてあるので、常に回転角を示す２つの正弦波が得られる。また、複数のレゾルバを励磁する場合、励磁回路により多相パルス励磁を行い、それぞれの励磁コイルがそれぞれ位相の異なるパルスを取り出して励磁するので、バックアップ電池の電圧変動を小さくすることができ、その寿命を長くすることができる。
【０００６】
【実施例】本発明を図に示す実施例について説明する。図１は本発明の実施例を示すブロック図で、レゾルバ１は被検出回転軸に固定され、１相の励磁コイル１１を設けた回転子と、９０°位相の異なる２相の検出コイル１２ａ，１２ｂを設けた固定子とを備えている。励磁コイル１１は図２（ａ）に示すように、励磁パルスＶ_i を所定のタイミングで発生する励磁回路２によってパルス励磁されるようにしてある。検出コイル１２ａ，１２ｂには励磁回路２と同期して出力するサンプルホールド回路３が接続され、回転子がｎ回転することにより励磁コイル１１に発生する正弦波励磁されたｎ相のレゾルバ信号を、図２（ｂ）に示すような、同期整流した後の信号と同じ機械角２πでｎ個の山をもつ９０°位相の異なる正弦波信号Ｖ_0a，Ｖ_0bとして得るようにしてある。サンプルホールド回路３にはコンパレータ４が接続され、正弦波信号Ｖ_0a，Ｖ_0b。に対応する図２（ｃ）に示すような矩形波の位置のＡ，Ｂ相信号Ｖ_a ，Ｖ_bを出力し、コンパレータ４に接続された回転量記憶回路５に回転信号Ｎとして記憶される。また、サンプルホールド回路３にはレゾルバ／デジタル（Ｒ／Ｄ）コンバータ６が接続され、サンプルホールド回路３の出力である正弦波信号Ｖ_0a，Ｖ_0bをデジタル信号に変換して回転角θを出力する。回転量記憶回路５の回転量信号ＮとＲ／Ｄコンバータ６の出力である回転角θとがコントローラ７に入力され、レゾルバ１の絶対値信号が得られる。Ｒ／Ｄコンバータ６およびコントローラ７には±５Ｖ、または±１２Ｖの直流電圧を加える主直流電源８の＋側を接続線８１により接続し、−側を接続線８２により接続してある。また、励磁回路２、サンプルホールド回路３、コンパレータ４、回転量記憶回路５よりなるバックアップ領域Ａには主直流電源８を、＋側にダイオード８３を介して接続線８４により接続し、−側にダイオード８５を介して接続線８６により接続して電力を供給しているさらに、主直流電源８に並列にバックアップ電池９を設け、バックアップ電池９の＋側をダイオード９１を介して接続線８４に接続し、−側をダイオード９２を介して接続線８６に接続してある。したがって、通常は主直流電源８によりＲ／Ｄコンバータ６、コントローラ７および励磁回路２、サンプルホールド回路３、コンパレータ４、回転量記憶回路５よりなるバックアップ領域Ａに直流電圧を加えているが、停電時に主直流電源８がシャットダウンもしくは電圧低下を起こした時、バックアップ電池８によってバックアップ領域Ａに直流電圧が加えられ、バックアップがなされる。
【０００７】ここで、バックアップ領域Ａ用バックアップ電池８の寿命は励磁回路２の消費電力によってほぼ決められる。しかし、この場合、励磁回路２をパルス波によって励磁しているので、従来の正弦波励磁に比べて消費電力が非常に小さい。例えば、正弦波励磁の場合、図３R>３（ａ）に示すような電圧および電流波形となり、パルス波励磁で５％デューテイの場合、図６（ｂ）に示すような電圧および電流波形となる。励磁電圧を６Ｖ、検出電圧を１Ｖとしたとき、正弦波励磁の検出電流は２０ｍＡ、消費電力は２５２ｍＷであるのに対し、パルス波励磁の検出電流は５ｍＡ、消費電力は４．５ｍＷであり、パルス波励磁の消費電力は正弦波励磁の場合の約５０分の１であった。したがって、励磁回路をパルス波によって励磁することにより、バックアップ電池の寿命を著しく長くすることができる。また、図４に示すように、複数のレゾルバ１を一つのバックアップ電池８によってバックアップする場合、励磁回路２に励磁パルスの発生を多相のパルス発生器を使用することにより多相パルス励磁を行い、それぞれの励磁コイル１１がそれぞれ位相の異なるパルスを取り出して励磁するので、電源の電圧変動を小さく抑えることができ、電源としているバックアップ電池８の寿命を長くすることができる。
【０００８】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、次のような効果がある。
（１）励磁をパルス波で行うため、励磁による損失が従来の正弦波励磁に比較して非常に小さく、バックアップ領域の消費電力が小さくなり、通常のレゾルバの場合、主直流電源に並列に設けた数個の乾電池で十分バックアップが可能となる。
（２）パルス波励磁の周波数を回転軸の速さに応じて変化させることにより、常に安定した二つの正弦波がサンプルホールド回路により得られるため、安定した位置決め精度が得られる。
（３）複数のレゾルバを励磁する場合、励磁回路により多相パルス励磁を行い、それぞれの励磁コイルがそれぞれ位相の異なるパルスを取り出して励磁するので、バックアップ電池の電圧変動を小さくすることができ、電池寿命を長くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示すブロック図である。
【図２】励磁パルス、Ａ，Ｂ相正弦波信号の説明図である。
【図３】正弦波励磁とパルス波励磁との比較説明図である。
【図４】他の実施例を示すブロック図である。
【図５】従来例を示すブロック図である。
【図６】従来例を示すブロック図である。
【図７】従来例を示すブロック図である。
【符号の説明】
１レゾルバ２励磁回路
３サンプルホールド回路４コンパレータ
５回転量記憶回路６Ｒ／Ｄコンバータ
７コントローラ８主直流電源
９バックアップ電池

【特許請求の範囲】
【請求項１】１相の励磁コイルを設けた回転子と９０°位相の異なる２相の検出コイルを設けた固定子とを備えたレゾルバと、前記励磁コイルの励磁回路とを含むバックアップ領域をバックアップ電池により電力を供給するレゾルバのバックアップ方法において、前記バックアップ領域に常時給電し、前記励磁回路によりパルス波を発生して前記励磁コイルを励磁し、前記２相出力の検出コイルに接続された前記励磁回路と同期してサンプルするサンプルホールド回路により検出信号をホールドすることにより、９０°位相の異なる二つの正弦波信号を得ることを特徴とする絶対値レゾルバのバックアップ方法。
【請求項２】前記サンプルホールド回路にコンパレータを接続し、前記コンパレータの出力を回転量記憶回路によりカウントして記憶するようにした請求項１記載の絶対値レゾルバのバックアップ方法。
【請求項３】前記励磁回路により多相の励磁パルスを発生させ、複数の前記レゾルバのそれぞれの前記励磁コイルをそれぞれ位相の異なる励磁パルスにより励磁する請求項１または２記載の絶対値レゾルバのバックアップ方法。
【請求項４】１相の励磁コイルを設けた回転子と９０°位相の異なる２相の検出コイルを設けた固定子とを備えたレゾルバと、前記励磁コイルの励磁回路を含むバックアップ領域をバックアップするバックアップ電池を備えたレゾルバのバックアップ装置において、１相のパルス波を発生する前記励磁回路と、前記２相の検出コイルに接続され、前記励磁回路と同期してサンプルし、前記検出コイルの検出信号をホールドして９０°位相の異なる二つの正弦波信号を出力するサンプルホールド回路とを備えたことを特徴とする絶対値レゾルバのバックアップ装置。
【請求項５】前記バックアップ電池を、前記バックアップ領域に直流電圧を加える主直流電源と並列に設けた請求項４記載の絶対値レゾルバのバックアップ装置。

【図１】