JP5349637B2 - Rotation angle detector - Google Patents
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Description
本発明は、レゾルバを用いてモータ等の回転角度を検出する装置に関するものである。 The present invention relates to an apparatus for detecting a rotation angle of a motor or the like using a resolver.
レゾルバは、軸に連結されたロータの周囲に、励磁コイルと2つの出力コイルとを備えた回転角度センサである。回転角度センサには、レゾルバの他にロータリエンコーダがあるが、ロータリエンコーダは、光学素子や磁気抵抗素子を用いているため、温度、ノイズ、塵埃等の影響を受けやすく、耐環境性の点で劣る。これに対して、レゾルバは、基本的にコイルと鉄心だけで構成されていて、上記のような素子を用いないため、厳しい環境条件下でも使用することができ、例えば、自動車におけるモータやステアリングの回転角度の検出に用いられている。 The resolver is a rotation angle sensor including an exciting coil and two output coils around a rotor connected to a shaft. In addition to the resolver, the rotary angle sensor has a rotary encoder. However, the rotary encoder uses optical elements and magnetoresistive elements, so it is easily affected by temperature, noise, dust, etc. Inferior. On the other hand, a resolver is basically composed only of a coil and an iron core, and does not use the above-described elements. Therefore, it can be used under severe environmental conditions, for example, for motors and steering in automobiles. It is used to detect the rotation angle.
レゾルバの原理を簡単に説明する。一次側の励磁コイルに正弦波信号を印加すると、二次側の各出力コイルには、軸の回転角度に応じて、正弦波状に振幅変調された2相の電圧が誘起される。すなわち、一方の出力コイルからは、振幅のピーク値がsin関数で変化する信号が出力され、他方の出力コイルからは、振幅のピーク値がcos関数で変化する信号が出力される。したがって、各出力信号の振幅を検出し、そのtan−1を求めることにより、軸の回転角度を算出することができる。 The principle of the resolver will be briefly explained. When a sine wave signal is applied to the primary excitation coil, a two-phase voltage that is amplitude-modulated in a sine wave shape is induced in each output coil on the secondary side according to the rotation angle of the shaft. That is, one output coil outputs a signal whose amplitude peak value changes with a sin function, and the other output coil outputs a signal whose amplitude peak value changes with a cos function. Therefore, the rotation angle of the shaft can be calculated by detecting the amplitude of each output signal and obtaining its tan −1 .
上述したようなレゾルバにおいて、レゾルバと励磁信号生成手段とを接続しているワイヤハーネスが、自動車の車体や内装品のような接地部位に電気的に接触した場合、励磁コイルと励磁信号生成手段との間で地絡が発生する。このような地絡が発生すると、励磁信号生成手段やレゾルバの励磁コイルに電流が流れ続ける状態となるため、熱によって回路素子が破壊したりコイルが断線したりするおそれがある。下記の特許文献1には、地絡が発生した場合に、励磁信号生成手段から出力される励磁信号のレベルを低く抑えることで、地絡により励磁信号生成手段や励磁コイルに電流が流れ続けても、電流値が小さいため、励磁信号生成手段の回路素子が熱により破壊したり、励磁コイルが熱により断線したりしないようにした技術が開示されている(特許文献1参照)。
In the resolver as described above, when the wire harness connecting the resolver and the excitation signal generating means is in electrical contact with a grounded part such as an automobile body or an interior product, the excitation coil and the excitation signal generating means A ground fault occurs between the two. When such a ground fault occurs, the current continues to flow through the excitation signal generating means and the exciting coil of the resolver, so that the circuit element may be destroyed or the coil may be disconnected by heat. In the following
しかしながら、前記特許文献1においては、地絡時における励磁信号生成手段の保護はできても、電源ラインとの短絡である天絡時においては、励磁信号生成手段やレゾルバの励磁コイルに電流が流れ続ける状態となるため、素子の破壊やコイルの断線が発生するおそれがある。
However, in
本発明は、上述した問題点に鑑み、レゾルバの励磁コイルと励磁信号生成手段との間で地絡や天絡などの異常が発生しても、素子の破壊やコイルの断線を防止することができる回転角度検出装置を提供することを目的としている。 In view of the above-described problems, the present invention can prevent element destruction and coil disconnection even when an abnormality such as a ground fault or a power fault occurs between the excitation coil of the resolver and the excitation signal generation means. An object of the present invention is to provide a rotation angle detection device that can be used.
本発明に係る回転角度検出装置は、軸に連結されたロータの周囲に励磁コイルおよび出力コイルが設けられたレゾルバと、励磁信号を生成する励磁信号生成手段と、励磁信号を前記励磁コイルに出力する励磁信号出力手段と、前記出力コイルの出力信号の振幅を検出し、当該検出値に基づいて前記軸の回転角度を算出する回転角度算出手段と、前記励磁コイルと前記励磁信号出力手段との間に異常が発生したことを検出する励磁信号異常検出手段と、前記励磁信号異常検出手段が異常を検出した場合に、前記励磁信号の出力を停止させる励磁信号出力停止手段を備え、前記励磁信号出力停止手段にて励磁信号の出力を停止している状態では、前記励磁信号出力手段からの出力信号を、前記励磁信号異常検出手段にて異常判定しない電位にさせるようにしたものである。
また、本発明に係る回転角度検出装置は、軸に連結されたロータの周囲に励磁コイルおよび出力コイルが設けられたレゾルバと、励磁信号を生成する励磁信号生成手段と、励磁信号を前記励磁コイルに出力する励磁信号出力手段と、前記出力コイルの出力信号の振幅を検出し、当該検出値に基づいて前記軸の回転角度を算出する回転角度算出手段と、前記励磁コイルと前記励磁信号出力手段との間に異常が発生したことを検出する励磁信号異常検出手段と、前記励磁信号異常検出手段が異常を検出した場合に、前記励磁信号の出力を停止させる励磁信号出力停止手段と、回転角度検出装置の電源電圧を検出する電源電圧検出手段を備え、前記電源電圧検出手段が前記励磁信号生成手段の動作電圧範囲外の電圧を検出した場合に、前記励磁信号出力停止手段による励磁信号の出力停止を行うようにしたものである。
A rotation angle detection device according to the present invention includes a resolver provided with an excitation coil and an output coil around a rotor connected to a shaft, excitation signal generation means for generating an excitation signal, and an excitation signal output to the excitation coil. An excitation signal output means, a rotation angle calculation means for detecting an amplitude of an output signal of the output coil, and calculating a rotation angle of the shaft based on the detected value, and the excitation coil and the excitation signal output means. the excitation signal abnormality detecting means for detecting that an abnormality occurs during, when the excitation signal abnormality detecting means detects abnormality, comprising an excitation signal output stop means for stopping output of the excitation signal, the excitation signal In the state where the output of the excitation signal is stopped by the output stop means, the output signal from the excitation signal output means is set to a potential at which no abnormality is determined by the excitation signal abnormality detection means. It is obtained by way.
The rotation angle detection device according to the present invention includes a resolver provided with an excitation coil and an output coil around a rotor connected to a shaft, excitation signal generation means for generating an excitation signal, and an excitation signal as the excitation coil. Excitation signal output means for outputting to the output, rotation angle calculation means for detecting the amplitude of the output signal of the output coil and calculating the rotation angle of the shaft based on the detected value, the excitation coil and the excitation signal output means An excitation signal abnormality detecting means for detecting an abnormality between the excitation signal output detecting means, an excitation signal output stopping means for stopping the output of the excitation signal when the excitation signal abnormality detecting means detects an abnormality, and a rotation angle. Power supply voltage detection means for detecting the power supply voltage of the detection device, and when the power supply voltage detection means detects a voltage outside the operating voltage range of the excitation signal generation means, the excitation signal It is obtained to perform the output stop of the excitation signal by the force stopping unit.
本発明によると、レゾルバの励磁コイルと励磁信号出力手段との間で地絡および天絡などの異常が発生した場合に、励磁信号出力手段や励磁コイルに電流が流れ続けることがないため、励磁信号出力手段の回路素子が熱により破壊したり、励磁コイルが熱により断線したりするおそれがなくなるとともに、励磁信号出力停止手段にて励磁信号の出力を停止している状態では、前記励磁信号出力手段からの出力信号を、前記励磁信号異常検出手段にて異常判定しない電位にさせるようにしたので、励磁信号の出力を停止している状態でも異常の検出を確実に行うことができる。
また、本発明によると、電源電圧検出手段が励磁信号生成手段の動作電圧範囲外の電圧を検出した場合に、励磁信号出力停止手段による励磁信号の出力停止を行うようにしたので、励磁信号出力手段の回路素子の熱による破壊や、励磁コイルの熱による断線を確実に防止することができる。
According to the present invention, when an abnormality such as a ground fault or a power fault occurs between the excitation coil of the resolver and the excitation signal output means, current does not continue to flow through the excitation signal output means or the excitation coil. When the circuit element of the signal output means is not destroyed by heat or the excitation coil is disconnected by heat , the excitation signal output is stopped when the excitation signal output is stopped by the excitation signal output stop means. Since the output signal from the means is set to a potential at which the excitation signal abnormality detecting means does not determine abnormality, the abnormality can be reliably detected even when the excitation signal output is stopped .
Further, according to the present invention, when the power supply voltage detecting means detects a voltage outside the operating voltage range of the excitation signal generating means, the excitation signal output is stopped by the excitation signal output stopping means. It is possible to reliably prevent breakage of the circuit elements of the means due to heat and disconnection due to heat of the exciting coil .
実施の形態1.
図1に、本発明の実施の形態1における回転角度検出装置の構成例を示す。本発明における回転角度検出装置は、レゾルバ1と制御部2とから構成される。
FIG. 1 shows a configuration example of a rotation angle detection device according to
レゾルバ1は、一次側の励磁コイルL1と、二次側の出力コイルL2、L3とを備えている。これらのコイルL1〜L3は、ロータ(回転子)11の周囲に配置されている。
The
図2に、レゾルバ1の概略構造を示す。ロータ11は、軸13に連結されていて、軸13と共に回転する。軸13は、モータ等の回転軸またはそれに連結された軸である。ロータ11の周囲には、ステータ(固定子)12が設けられている。ステータ12には、円周方向にわたって等間隔に磁極(図示省略)が形成されており、この磁極にコイルL1〜L3が巻回されている。
FIG. 2 shows a schematic structure of the
制御部2は、励磁信号を生成する励磁信号生成手段21と、生成した励磁信号を励磁コイルL1に出力する励磁信号出力手段22と、出力コイルL2、L3の出力信号の振幅を検出し、当該検出値に基づいて回転角度を算出する回転角度算出手段23と、励磁コイルL1と励磁信号出力手段22との間に異常が発生したことを検出する励磁信号異常検出手段24と、励磁信号異常検出手段24が異常を検出した場合に、励磁信号の出力を停止させる励磁信号出力停止手段25と、を備える。
The
励磁信号出力手段22で出力された信号は、レゾルバ1の励磁コイルL1の一方の端子U1および励磁コイルL1の他方の端子U2に与えられる。励磁信号異常検出手段24は、端子U1、U2間の電圧、すなわちレゾルバ1の励磁コイルL1の両端電圧を監視する。
The signal output from the excitation signal output means 22 is applied to one terminal U1 of the excitation coil L1 of the
回転角度算出手段23は、出力コイルL2から出力されるsin相の信号、すなわち軸の回転角度とともに振幅がsin関数で変化する出力信号および、出力コイルL3から出力されるcos相の信号、すなわち軸の回転角度とともに振幅がcos関数で変化する出力信号より、軸の回転角度を算出する。なお、S1およびS3は出力コイルL2の端子、S2およびS4は出力コイルL3の端子である。 The rotation angle calculation means 23 outputs a sin phase signal output from the output coil L2, that is, an output signal whose amplitude varies with the sin function with the rotation angle of the shaft, and a cos phase signal output from the output coil L3, that is, the shaft. The rotation angle of the shaft is calculated from the output signal whose amplitude varies with the cos function along with the rotation angle of the shaft. S1 and S3 are terminals of the output coil L2, and S2 and S4 are terminals of the output coil L3.
図3に、励磁信号生成手段21の構成例を示す。励磁信号生成手段21は、演算増幅器OP1と、演算増幅器OP1の反転入力端子(−端子)に接続された抵抗R1、R2とを備えている。Vdは回転角度検出装置の電源電圧である。演算増幅器OP1の反転入力端子には、抵抗R1を介して基準信号と、抵抗R2を介して出力信号221が入力される。演算増幅器OP1の非反転入力端子(+端子)には、オフセット信号が入力される。演算増幅器OP1は、基準信号を増幅した信号にオフセット信号を加えた励磁信号211を出力する。 FIG. 3 shows a configuration example of the excitation signal generation means 21. The excitation signal generating means 21 includes an operational amplifier OP1 and resistors R1 and R2 connected to the inverting input terminal (− terminal) of the operational amplifier OP1. Vd is a power supply voltage of the rotation angle detection device. The reference signal and the output signal 221 are input to the inverting input terminal of the operational amplifier OP1 via the resistor R1 and the resistor R2, respectively. An offset signal is input to the non-inverting input terminal (+ terminal) of the operational amplifier OP1. The operational amplifier OP1 outputs an excitation signal 211 obtained by adding an offset signal to a signal obtained by amplifying the reference signal.
また、演算増幅器OP2と、演算増幅器OP2の反転入力端子(−端子)に接続された反転回路INV1および抵抗R3、抵抗R4とを備えている。Vdは回転角度検出装置の電源電圧である。演算増幅器OP2の反転入力端子には、抵抗R4を介して反転回路INV1により位相が180°反転された基準信号と、抵抗R4を介して出力信号222が入力される。演算増幅器OP2の非反転入力端子(+端子)には、オフセット信号が入力される。演算増幅器OP2は、位相の反転した基準信号を増幅した信号にオフセット信号を加えた励磁信号212を出力する。 Further, it includes an operational amplifier OP2, an inverting circuit INV1 connected to the inverting input terminal (− terminal) of the operational amplifier OP2, a resistor R3, and a resistor R4. Vd is a power supply voltage of the rotation angle detection device. The reference signal whose phase is inverted by 180 ° by the inverting circuit INV1 through the resistor R4 and the output signal 222 through the resistor R4 are input to the inverting input terminal of the operational amplifier OP2. An offset signal is input to the non-inverting input terminal (+ terminal) of the operational amplifier OP2. The operational amplifier OP2 outputs an excitation signal 212 obtained by adding an offset signal to a signal obtained by amplifying a reference signal having an inverted phase.
図4に、励磁信号異常検出手段24の構成例を示す。励磁信号異常検出手段24は、コンパレータCOM1と、コンパレータCOM1の反転入力端子(−端子)に接続された抵抗R5と、コンパレータCOM1の非反転入力端子(+端子)に接続された抵抗R6およびR7とを備えている。コンパレータCOM1の反転入力端子には、励磁コイルL1の一方の端子U1の電圧が抵抗R5を介して入力される。コンパレータCOM1の非反転入力端子には、回転角度検出装置の電源電圧を抵抗R6、R7で分圧した電圧が入力される。コンパレータCOM1は、励磁コイルL1の一方の端子U1の電圧が抵抗R6、R7の分圧した電圧値より低くなった場合に「H」となる、地絡検出信号を出力する。 FIG. 4 shows a configuration example of the excitation signal abnormality detection means 24. The excitation signal abnormality detection means 24 includes a comparator COM1, a resistor R5 connected to the inverting input terminal (− terminal) of the comparator COM1, and resistors R6 and R7 connected to the non-inverting input terminal (+ terminal) of the comparator COM1. It has. The voltage of one terminal U1 of the exciting coil L1 is input to the inverting input terminal of the comparator COM1 through the resistor R5. A voltage obtained by dividing the power supply voltage of the rotation angle detector by resistors R6 and R7 is input to the non-inverting input terminal of the comparator COM1. The comparator COM1 outputs a ground fault detection signal that becomes “H” when the voltage at one terminal U1 of the exciting coil L1 becomes lower than the voltage value divided by the resistors R6 and R7.
また、コンパレータCOM2と、コンパレータCOM2の非反転入力端子(+端子)に接続された抵抗R5と、コンパレータCOM2の反転入力端子(−端子)に接続された抵抗R8およびR9とを備えている。コンパレータCOM2の非反転入力端子には、励磁コイルL1の一方の端子U1の電圧が抵抗R5を介して入力される。コンパレータCOM2の反転入力端子には、回転角度検出装置の電源電圧を抵抗R8、R9で分圧した電圧が入力される。コンパレータCOM2は、励磁コイルL1の一方の端子U1の電圧が抵抗8、R9の分圧した電圧値より高くなった場合に「H」となる、天絡検出信号を出力する。 The comparator COM2, the resistor R5 connected to the non-inverting input terminal (+ terminal) of the comparator COM2, and the resistors R8 and R9 connected to the inverting input terminal (− terminal) of the comparator COM2. The voltage of one terminal U1 of the exciting coil L1 is input to the non-inverting input terminal of the comparator COM2 via the resistor R5. A voltage obtained by dividing the power supply voltage of the rotation angle detection device by the resistors R8 and R9 is input to the inverting input terminal of the comparator COM2. The comparator COM2 outputs a power fault detection signal that becomes “H” when the voltage at one terminal U1 of the exciting coil L1 becomes higher than the voltage value divided by the resistors 8 and R9.
上記では、励磁コイルL1の一方の端子U1に対する励磁信号異常検出手段について説明したが、励磁コイルL2の他方の端子U2についても同様の手段にて地絡検出および天絡検出を行うことができる。 In the above description, the excitation signal abnormality detection means for one terminal U1 of the excitation coil L1 has been described. However, the ground fault detection and the power fault detection can be performed by the same means for the other terminal U2 of the excitation coil L2.
図5に、励磁信号出力停止手段25の構成例を示す。励磁信号出力停止手段25は、地絡検出信号に接続されたトランジスタQ1、Q2とを備えている。トランジスタQ1のコレクタは励磁出力停止信号251に接続されており、エミッタは接地されている。トランジスタQ1のベースには、地絡検出信号が入力される。地絡検出信号が「H」の場合、トランジスタQ1はオン状態となり、地絡検出信号が「L」の場合、トランジスタQ1はオフ状態となる。トランジスタQ2のコレクタは励磁出力停止信号252に接続されており、エミッタは接地されている。トランジスタQ2のベースには、地絡検出信号が入力される。正常時(地絡検出信号が「L」の場合)、トランジスタQ2はオフ状態となり、異常時(地絡検出信号が「H」の場合)、トランジスタQ2はオン状態となる。 FIG. 5 shows a configuration example of the excitation signal output stop means 25. The excitation signal output stop means 25 includes transistors Q1 and Q2 connected to the ground fault detection signal. The collector of the transistor Q1 is connected to the excitation output stop signal 251 and the emitter is grounded. A ground fault detection signal is input to the base of the transistor Q1. When the ground fault detection signal is “H”, the transistor Q1 is turned on, and when the ground fault detection signal is “L”, the transistor Q1 is turned off. The collector of the transistor Q2 is connected to the excitation output stop signal 252 and the emitter is grounded. A ground fault detection signal is input to the base of the transistor Q2. When normal (when the ground fault detection signal is “L”), the transistor Q2 is turned off, and when abnormal (when the ground fault detection signal is “H”), the transistor Q2 is turned on.
また、天絡検出信号に接続された反転回路INV2と、反転回路INV2の出力に接続されたトランジスタQ3、Q4とを備えている。トランジスタQ3のコレクタは回転角度検出装置の電源電圧に接続されており、エミッタは励磁出力停止信号253に接続されている。トランジスタQ3のベースには、反転回路INV2の信号が入力される。天絡検出信号が「H」の場合、トランジスタQ3はオン状態となり、天絡検出信号が「L」の場合、トランジスタQ3はオフ状態となる。トランジスタQ4のコレクタは回転角度検出装置の電源電圧に接続されており、エミッタは励磁出力停止信号254に接続されている。トランジスタQ4のベースには、反転回路INV2の信号が入力される。正常時(天絡検出信号が「L」の場合)、トランジスタQ4はオフ状態となり、異常時(天絡検出信号が「H」の場合)、トランジスタQ4はオン状態となる。 In addition, an inverter circuit INV2 connected to the power supply detection signal and transistors Q3 and Q4 connected to the output of the inverter circuit INV2 are provided. The collector of the transistor Q3 is connected to the power supply voltage of the rotation angle detection device, and the emitter is connected to the excitation output stop signal 253. The signal of the inverting circuit INV2 is input to the base of the transistor Q3. When the power supply detection signal is “H”, the transistor Q3 is turned on. When the power supply detection signal is “L”, the transistor Q3 is turned off. The collector of the transistor Q4 is connected to the power supply voltage of the rotation angle detector, and the emitter is connected to the excitation output stop signal 254. The signal of the inverting circuit INV2 is input to the base of the transistor Q4. When normal (when the power fault detection signal is “L”), the transistor Q4 is turned off, and when abnormal (when the power fault detection signal is “H”), the transistor Q4 is turned on.
図6に、励磁信号出力手段22の構成例を示す。励磁信号出力手段22は、励磁信号211に接続されたダイオードD1、D2と、ダイオードD1のアノードに接続された励磁出力停止信号251と、抵抗R10と、トランジスタQ5と、トランジスタQ5のエミッタ側に接続された抵抗R11と、ダイオードD2のカソードに接続された励磁出力停止信号253と、抵抗R12と、トランジスタQ6と、トランジスタQ6のコレクタ側に接続された抵抗R13とを備えている。抵抗R11を介してトランジスタQ5のエミッタと、抵抗R13を介してトランジスタQ6のコレクタが、励磁コイルL1の一方の端子U1へ接続している。異常時(地絡検出信号が「H」、または天絡検出信号が「H」の場合)、トランジスタQ5、Q6はオフ状態となる。 FIG. 6 shows a configuration example of the excitation signal output means 22. The excitation signal output means 22 is connected to the diodes D1 and D2 connected to the excitation signal 211, the excitation output stop signal 251 connected to the anode of the diode D1, the resistor R10, the transistor Q5, and the emitter side of the transistor Q5. Resistor R11, excitation output stop signal 253 connected to the cathode of diode D2, resistor R12, transistor Q6, and resistor R13 connected to the collector side of transistor Q6. The emitter of the transistor Q5 via the resistor R11 and the collector of the transistor Q6 via the resistor R13 are connected to one terminal U1 of the exciting coil L1. At the time of abnormality (when the ground fault detection signal is “H” or the sky fault detection signal is “H”), the transistors Q5 and Q6 are turned off.
また、励磁信号212に接続されたダイオードD3、D4と、ダイオードD3のアノードに接続された励磁出力停止信号252と、抵抗R14と、トランジスタQ7と、トランジスタQ7のエミッタ側に接続された抵抗R15と、ダイオードD4のカソードに接続された励磁出力停止信号254と、抵抗R13と、トランジスタQ8と、トランジスタQ8のコレクタ側に接続された抵抗R17とを備えている。抵抗R15を介してトランジスタQ7のエミッタと、抵抗R17を介してトランジスタQ8のコレクタが、励磁コイルL1の他方の端子U2へ接続している。異常時(地絡検出信号が「H」、または天絡検出信号が「H」の場合)、トランジスタQ7、Q8はオフ状態となる。 Also, the diodes D3 and D4 connected to the excitation signal 212, the excitation output stop signal 252 connected to the anode of the diode D3, the resistor R14, the transistor Q7, and the resistor R15 connected to the emitter side of the transistor Q7 , An excitation output stop signal 254 connected to the cathode of the diode D4, a resistor R13, a transistor Q8, and a resistor R17 connected to the collector side of the transistor Q8. The emitter of the transistor Q7 via the resistor R15 and the collector of the transistor Q8 via the resistor R17 are connected to the other terminal U2 of the exciting coil L1. At the time of abnormality (when the ground fault detection signal is “H” or the sky fault detection signal is “H”), the transistors Q7 and Q8 are turned off.
次に、上述した回転角度検出装置の動作について説明する。
最初に、異常が発生していない正常状態での動作について述べる。図7に、励磁信号出力手段22より励磁コイルL1に印加される各信号波形を示す。図7(a)に示す信号VU1は、励磁信号出力手段22より出力される出力信号221で、励磁信号211と同相の信号となる。図7(b)に示す信号VU2は、励磁信号出力手段22より出力される出力信号222で、励磁信号212と同相の信号となる。励磁信号211は、基準信号(本説明では基準信号を正弦波信号としている)にオフセット信号Voが加えられた信号であり、励磁信号212は、上記基準信号と逆相の信号にオフセット信号Voが加えられた信号である。
Next, the operation of the rotation angle detection device described above will be described.
First, the operation in a normal state where no abnormality has occurred will be described. FIG. 7 shows respective signal waveforms applied from the excitation signal output means 22 to the excitation coil L1. A signal VU1 shown in FIG. 7A is an output signal 221 output from the excitation signal output means 22, and is in phase with the excitation signal 211. A signal VU2 shown in FIG. 7B is an output signal 222 output from the excitation signal output means 22, and is in phase with the excitation signal 212. The excitation signal 211 is a signal obtained by adding an offset signal Vo to a reference signal (in this description, the reference signal is a sine wave signal), and the excitation signal 212 is a signal having a phase opposite to that of the reference signal. This is the added signal.
前述のように、信号VU1は、励磁コイルL1の一方の端子U1に与えられ、信号VU2は励磁コイルL1の他方の端子U2に与えられる。したがって、レゾルバ1の励磁コイルL1の両端には、図8に示すような信号VL1(=VU1−VU2)が印加される。信号VL1の振幅は、信号VU1、信号VU2の振幅の2倍となっている。図7のように、信号VU1、信号VU2を、オフセット信号Vo分だけ嵩上げした信号とすることにより、励磁コイルL1に図8のような振幅の大きい信号を印加することができる。この結果、出力コイルL2、L3から出力される信号の振幅も大きくなるので、ノイズの影響が少なくなって検出精度を上げることができる。
As described above, the signal VU1 is applied to one terminal U1 of the exciting coil L1, and the signal VU2 is applied to the other terminal U2 of the exciting coil L1. Therefore, a signal VL1 (= VU1-VU2) as shown in FIG. 8 is applied to both ends of the exciting coil L1 of the
励磁コイルL1に図8の信号VL1が印加された状態で、軸13が回転すると、出力コイルL2には、図9(a)のように、振幅のピーク値がsin関数で変化する振幅変調された信号VL2が誘起される。この信号VL2は、端子S1、S3を介して回転角度算出手段23に入力される。一方、出力コイルL3には、図9(b)に示すように振幅のピーク値がcos関数で変化する振幅変調された信号VL3が誘起される。この信号VL3は、端子S2、S4を介して回転角度算出手段23に入力される。回転角度算出手段23では、sin相の信号およびcos相の信号に対してサンプリングを行い、各信号の振幅値(ピーク値)を検出する。そして、検出した振幅値に基づいて、軸13の回転角度を算出する。すなわち、各サンプリング時点におけるsin相の振幅値Aとcos相の振幅値Bとから、振幅比A/Bを演算してtan−1(A/B)を求め、その値に対応する回転角度θを算出する。
When the
次に、励磁コイルL1と励磁信号出力手段22の間に異常が発生した場合の動作について述べる。以下では、励磁コイルL1の端子U2が地絡した場合を例に挙げる。 Next, the operation when an abnormality occurs between the excitation coil L1 and the excitation signal output means 22 will be described. Below, the case where the terminal U2 of the exciting coil L1 is grounded is given as an example.
励磁コイルL1の他方の端子U2が地絡した場合、信号VU2=0となり、励磁コイルL1に印加される信号VL1(=信号VU1−信号VU2)は、信号VU1となる。ここで、端子U2が地絡状態にあることから、励磁信号出力手段22と励磁コイルL1には、電圧VL1に基づく大きな電流が流れ続ける。このため、励磁信号出力手段22の回路素子が熱により破壊したり、励磁コイルL1が熱により断線したりするおそれがある。 When the other terminal U2 of the exciting coil L1 is grounded, the signal VU2 = 0, and the signal VL1 (= signal VU1-signal VU2) applied to the exciting coil L1 becomes the signal VU1. Here, since the terminal U2 is in the ground fault state, a large current based on the voltage VL1 continues to flow through the excitation signal output means 22 and the excitation coil L1. For this reason, the circuit element of the excitation signal output means 22 may be destroyed by heat, or the excitation coil L1 may be disconnected by heat.
本発明においては、端子U2が地絡した場合、励磁信号異常検出手段24にて異常検出を行い、励磁信号出力停止手段25にて励磁出力停止信号を出力することで、励磁信号出力手段22の素子の破壊や、励磁コイルL1の断線を防止する。以下、この詳細について説明する。 In the present invention, when the terminal U2 is grounded, the excitation signal abnormality detecting means 24 detects the abnormality and the excitation signal output stopping means 25 outputs the excitation output stop signal, so that the excitation signal output means 22 It prevents element destruction and disconnection of the exciting coil L1. The details will be described below.
前述したように、励磁信号出力手段22と励磁コイルL1の間の信号VU1、VU2は、励磁信号異常検出手段24によって常時監視しており、信号VU2が所定のしきい値(抵抗R6、R7により分圧される電圧値)より小さくなると、励磁信号異常検出手段24から地絡検出信号に「H」が出力される。励磁信号出力停止手段25では、地絡検出信号が「H」となった場合、励磁出力停止信号251と励磁出力停止信号252に接続されているトランジスタQ1、Q2がオン状態となる。このため、励磁出力停止信号251と励磁出力停止信号252が「L」となることで、励磁信号出力手段22のトランジスタQ5、Q7がオフ状態となる。また、端子U2が地絡しているため、励磁信号出力手段22のトランジスタQ6、Q8についてもオフ状態となる。したがって、励磁コイルL1の端子U1、U2に電流が流れる経路がなくなるため、励磁信号出力手段22の素子の破壊や、励磁コイルL1の断線を防止することができる。 As described above, the signals VU1 and VU2 between the excitation signal output means 22 and the excitation coil L1 are constantly monitored by the excitation signal abnormality detection means 24, and the signal VU2 is detected by a predetermined threshold (resistors R6 and R7). When the voltage value is smaller than the divided voltage value, “H” is output from the excitation signal abnormality detection means 24 to the ground fault detection signal. In the excitation signal output stop means 25, when the ground fault detection signal becomes “H”, the transistors Q1 and Q2 connected to the excitation output stop signal 251 and the excitation output stop signal 252 are turned on. For this reason, when the excitation output stop signal 251 and the excitation output stop signal 252 become “L”, the transistors Q5 and Q7 of the excitation signal output means 22 are turned off. Further, since the terminal U2 is grounded, the transistors Q6 and Q8 of the excitation signal output means 22 are also turned off. Therefore, since there is no path for current to flow through the terminals U1 and U2 of the exciting coil L1, it is possible to prevent the elements of the exciting signal output means 22 from being broken and the exciting coil L1 from being disconnected.
上記実施の形態1では、端子U2が地絡した場合について説明したが、端子U1が地絡した場合も、同様の原理により励磁信号出力手段22のトランジスタQ5、Q7がオフ状態とすることで、励磁信号出力手段22の素子の破壊や、励磁コイルL1の断線を防止することができる。
In the first embodiment, the case where the terminal U2 is grounded has been described. However, when the terminal U1 is grounded, the transistors Q5 and Q7 of the excitation
次に、励磁コイルL1の端子U1が天絡した場合について説明する。
励磁コイルL1の他方の端子U2が地絡した場合、信号VU1=Vd(回転角度検出装置の電源電圧)となり、励磁コイルL1に印加される信号VL1(=信号VU1−信号VU2)は、回転角度検出装置の電源電圧から信号VU2を差し引いた値となる。ここで、端子U1が天絡状態にあることから、励磁信号出力手段22と励磁コイルL1には、電圧VL1に基づく大きな電流が流れ続ける。このため、励磁信号出力手段22の回路素子が熱により破壊したり、励磁コイルL1が熱により断線したりするおそれがある。
Next, the case where the terminal U1 of the exciting coil L1 has a power fault will be described.
When the other terminal U2 of the exciting coil L1 is grounded, the signal VU1 = Vd (the power supply voltage of the rotation angle detecting device), and the signal VL1 (= signal VU1-signal VU2) applied to the exciting coil L1 is the rotation angle. This is a value obtained by subtracting the signal VU2 from the power supply voltage of the detection device. Here, since the terminal U1 is in a power supply state, a large current based on the voltage VL1 continues to flow through the excitation signal output means 22 and the excitation coil L1. For this reason, the circuit element of the excitation signal output means 22 may be destroyed by heat, or the excitation coil L1 may be disconnected by heat.
本発明においては、端子U1が天絡した場合、励磁信号異常検出手段24にて異常検出を行い、励磁信号出力停止手段25にて励磁出力停止信号を出力することで、励磁信号出力手段22の素子の破壊や、励磁コイルL1の断線を防止する。以下、この詳細について説明する。 In the present invention, when the terminal U1 has a power fault, the excitation signal abnormality detection means 24 detects an abnormality, and the excitation signal output stop means 25 outputs an excitation output stop signal. It prevents element destruction and disconnection of the exciting coil L1. The details will be described below.
前述したように、励磁信号出力手段22と励磁コイルL1の間の信号VU1、VU2は、励磁信号異常検出手段24によって常時監視しており、信号VU2が所定のしきい値(抵抗R8、R9により分圧される電圧値)より大きくなると、励磁信号異常検出手段24から天絡検出信号に「H」が出力される。励磁信号出力停止手段25では、天絡検出信号が「H」となった場合、励磁出力停止信号253と励磁出力停止信号254に接続されているトランジスタQ3、Q4がオン状態となる。このため、励磁出力停止信号253と励磁出力停止信号254が「H」となることで、励磁信号出力手段22のトランジスタQ6、Q8がオフ状態となる。また、端子U1が天絡しているため、励磁信号出力手段22のトランジスタQ5、Q7についてもオフ状態となる。したがって、励磁コイルL1の端子U1、U2に電流が流れる経路がなくなるため、励磁信号出力手段22の素子の破壊や、励磁コイルL1の断線を防止することができる。 As described above, the signals VU1 and VU2 between the excitation signal output means 22 and the excitation coil L1 are constantly monitored by the excitation signal abnormality detection means 24, and the signal VU2 is detected by a predetermined threshold (resistors R8 and R9). When the voltage value is larger than the divided voltage value, “H” is output from the excitation signal abnormality detection means 24 to the power supply detection signal. In the excitation signal output stop means 25, when the power fault detection signal becomes “H”, the transistors Q3 and Q4 connected to the excitation output stop signal 253 and the excitation output stop signal 254 are turned on. For this reason, when the excitation output stop signal 253 and the excitation output stop signal 254 become “H”, the transistors Q6 and Q8 of the excitation signal output means 22 are turned off. In addition, since the terminal U1 has a power fault, the transistors Q5 and Q7 of the excitation signal output means 22 are also turned off. Therefore, since there is no path for current to flow through the terminals U1 and U2 of the exciting coil L1, it is possible to prevent the elements of the exciting signal output means 22 from being broken and the exciting coil L1 from being disconnected.
上記実施の形態1では、端子U1が天絡した場合について説明したが、端子U2が天絡した場合も、同様の原理により励磁信号出力手段22のトランジスタQ6、Q8がオフ状態とすることで、励磁信号出力手段22の素子の破壊や、励磁コイルL1の断線を防止することができる。
In the first embodiment, the case where the terminal U1 has a power fault has been described. However, when the terminal U2 has a power fault, the transistors Q6 and Q8 of the excitation
本発明では、以上述べた以外にも種々の実施形態を採用することができる。例えば、上記実施の形態1では、励磁信号異常検出手段24として、図4に示す異常検出回路を設けた例を挙げたが、異常を検出する手段は、これに限られない。例えば、信号VU1、VU2をマイコン等の演算装置にA/D入力させ、所定のしきい値より小さい値となった場合に、地絡検出信号として「H」出力させ、所定のしきい値より大きい値となった場合に、天絡検出信号として「H」出力させる構成としてもよい。
In the present invention, various embodiments other than those described above can be adopted. For example, in the first embodiment, the example in which the abnormality detection circuit shown in FIG. 4 is provided as the excitation signal
上記実施の形態1では、励磁信号出力停止手段25として、図5に示す励磁出力停止回路を設けた例を挙げたが、励磁信号の出力を停止させる手段は、これに限られない。例えば、地絡検出信号と天絡検出信号をOR回路にて接続し、地絡検出もしくは天絡検出した場合には、トランジスタQ1、Q2、Q3、Q4を全てオン状態とする構成としてもよい。また、トランジスタQ1、Q2、Q3、Q4についてもトランジスタ以外のスイッチング素子を用いた構成としてもよい。
In the first embodiment, the example in which the excitation output stop circuit shown in FIG. 5 is provided as the excitation signal
実施の形態2.
上記実施形態の励磁信号出力手段22に対して、励磁出力停止信号が出力されている状態では、励磁コイルL1の端子U1、U2に対し、オフセット信号を接続させることで、励磁信号出力手段22からの出力信号を、励磁信号異常検出手段24にて異常判定しない電位にさせる構成としてもよい。
In the state where the excitation output stop signal is output to the excitation
このようにすることで、励磁信号出力停止手段25にて励磁信号の出力を停止している状態においても、励磁信号異常検出手段24にて異常判定しない電位にするため、励磁コイルと励磁信号出力手段22との間に異常が発生した場合に、励磁信号異常検出手段24にて異常を検出することができる。
In this way, even when the excitation signal output stop means 25 stops output of the excitation signal, the excitation coil and excitation signal output are used so that the excitation signal abnormality detection means 24 does not determine abnormality. When an abnormality occurs with the
実施の形態3.
前記励磁信号異常検出手段は、前記励磁信号出力停止手段にて励磁信号の出力を停止させている状態においても、前記励磁コイルと前記励磁信号出力手段との間の状態を検出するようにしてもよい。
Embodiment 3 FIG.
The excitation signal abnormality detection means may detect a state between the excitation coil and the excitation signal output means even in a state where the excitation signal output is stopped by the excitation signal output stop means. Good.
このようにすることで、励磁コイルと励磁信号出力手段との間の状態を常に検出することが可能となる。 By doing so, it becomes possible to always detect the state between the excitation coil and the excitation signal output means.
実施の形態4.
また、励磁信号異常検出手段24にて異常を検出した後も、励磁コイルと励磁信号出力手段22との間の状態を検出し、異常状態から正常状態に復帰した場合、励磁信号出力停止手段25による励磁信号の出力停止を解除する。
Even after the abnormality is detected by the excitation signal abnormality detection means 24, when the state between the excitation coil and the excitation signal output means 22 is detected and the normal state is restored from the abnormal state, the excitation signal output stop means 25 is detected. Release the excitation signal output stop by.
このようにすると、励磁信号異常検出手段24にて異常を検出した後も、励磁コイルと励磁信号出力手段22との間の状態が異常状態から正常状態に復帰した場合に、励磁信号の出力を再開することができる。 In this way, even after the abnormality is detected by the excitation signal abnormality detection means 24, when the state between the excitation coil and the excitation signal output means 22 returns from the abnormal state to the normal state, the excitation signal is output. You can resume.
実施の形態5.
上記実施形態の励磁信号停止手段に対して、回転角度検出装置の電源電圧を検出する電源電圧検出手段を設け、回転角度検出装置の電源電圧が励磁信号生成手段の動作電圧範囲外の電圧を検出した場合にも、励磁出力停止信号を出力させる構成としてもよい。
The excitation signal stop means of the above embodiment is provided with power supply voltage detection means for detecting the power supply voltage of the rotation angle detection device, and the power supply voltage of the rotation angle detection device detects a voltage outside the operating voltage range of the excitation signal generation means. In this case, the excitation output stop signal may be output.
このようにすることで、回転角度検出装置の電源電圧が励磁信号生成手段の動作電圧範囲外の電圧になった場合においても、励磁信号出力を停止させることができ、励磁信号出力手段や励磁コイルに過電流が流れることがないため、励磁信号出力手段の回路素子が熱による破壊、および励磁コイルの熱による断線等を防止することができる。 By doing in this way, even when the power supply voltage of the rotation angle detecting device becomes a voltage outside the operating voltage range of the excitation signal generating means, the excitation signal output can be stopped, and the excitation signal output means and the excitation coil can be stopped. Therefore, the circuit element of the excitation signal output means can be prevented from being damaged by heat, the disconnection of the excitation coil from heat, and the like.
なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態の一部または全部を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。 It should be noted that within the scope of the present invention, a part or all of each embodiment can be freely combined, or each embodiment can be appropriately modified or omitted.
1 レゾルバ、2 制御部、11 ロータ、12 ステータ、13 軸、21 励磁信号生成手段、22 励磁信号出力手段、23 回転角度算出手段、24 励磁信号異常検出手段、25 励磁信号出力停止手段、L1 励磁コイル、L2 出力コイル、L3 出力コイル、U1 励磁コイルの一方の端子、U2 励磁コイルの他方の端子、S1 出力コイルL2の一方の端子、S2 出力コイルL3の一方の端子、S3 出力コイルL2の他方の端子、S4 出力コイルL3の他方の端子。
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