角度位置检测装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种使用了对一个相进行励磁而输出为两个相的旋转变压器 (resolver)的角度位置检测装置。
【背景技术】
[0002] 以往，主要是在产业领域、电装领域等，作为检测电动机的角度位置的单元，经常 使用旋转变压器。
[0003] 旋转变压器被安装于电动机所具有的轴。通过旋转变压器检测电动机的角度位 置。例如，如图24所示，基于通过旋转变压器101检测出的角度位置来控制电动机113。
[0004] 图24是表示以往的使用了旋转变压器的角度位置检测装置的框图。
[0005] 旋转变压器101采用了对一个相进行励磁而输出为两个相的方式的旋转变压器。 以下，将对一个相进行励磁而输出为两个相的方式称为"1相励磁2相输出"。旋转变压器101 被安装于电动机113所具有的轴。旋转变压器101输出A相的信号和B相的信号作为振幅被调 制后的2相的信号。A相的信号与B相的信号之间具有约90度的相位差。角度位置检测装置 1102基于由旋转变压器101检测出的2相的信号来检测旋转变压器101的角度位置。角度位 置检测装置1102将检测出的旋转变压器101的角度位置输出到伺服放大器112。伺服放大器 112根据检测出的角度位置来进行电动机113的控制和驱动。
[0006] 另外，角度位置检测装置1102输出励磁信号。所输出的励磁信号经由缓冲电路111 后使旋转变压器101励磁。
[0007] 接着，对角度位置检测装置1102的内部结构进行说明。第一模拟数字转换器103将 旋转变压器101所输出的A相的模拟信号转换为数字值后输出。第二模拟数字转换器104将 旋转变压器101所输出的B相的模拟信号转换为数字值后输出。以下，有时也将模拟数字转 换器称为"AD转换器"。将模拟信号转换为数字信号的定时基于从采样指令信号生成部1107 输出的采样指令信号。由第一 AD转换器103转换为数字值的A相的信号和由第二AD转换器 104转换为数字值的B相的信号在旋转变压器数字转换部105中被转换为表示旋转变压器 101的角度位置的信号。以下，有时也将旋转变压器数字转换部称为"RD转换部"。一般来说， 将数字值转换为表示旋转变压器101的角度位置的信号的方法使用跟踪环等方法。被转换 为表示旋转变压器101的角度位置的信号的A相的信号和B相的信号经由接口处理部110而 被输出到伺服放大器112。以下，有时也将接口处理部称为"IF处理部"。
[0008] 伺服放大器112根据检测出的旋转变压器101的角度位置、即电动机113的角度位 置来进行电动机113的控制和驱动。
[0009] 采样指令信号生成部1107基于基准信号生成部108所输出的基准信号来调整采样 指令信号的相位。采样指令信号生成部1107对第一 AD转换器103和第二AD转换器104输出相 位被调整后的采样指令信号。
[0010]如上述那样的以往的角度位置检测装置例如在专利文献1等中被示出。
[0011]图25是表示以往的角度位置检测装置中的各信号的波形图。
[0012] 图25示出以下的波形。作为A相的信号15al，示出从旋转变压器101输出的波形。作 为B相的信号15a2,示出从旋转变压器101输出的波形。作为基准信号15b，示出从基准信号 生成部108输出的波形。
[0013] 采样指令信号生成部1107基于基准信号15b来调整采样指令信号的相位。采样指 令信号生成部1107输出相位被调整后的采样指令信号。如图25所示，采样指令信号生成部 1107在时刻tl、t3输出采样指令信号。在时刻tl、t3,从旋转变压器101输出的A相的信号 15al和B相的信号15a2各自的信号输出成为最大。
[0014] 此外，在找出时刻11、t3的方法中还有以下的方法。首先，检测在A相的信号15a 1和 B相的信号15a2中各自的信号输出变为零的时刻t2、t4。接着，如果对检测出的时刻t2、t4加 上相当于1个周期的四分之一的时刻，则能够求出时刻11、t3。
[0015] 这样，角度位置检测装置在A相的信号15al和B相的信号15a2输出最大输出的定时 对A相的信号15al和B相的信号15a2进行模拟数字转换。其结果，角度位置检测装置能够检 测旋转变压器的角度位置。
[0016] 专利文献1:日本特开2011-33602号公报
【发明内容】
[0017] 本发明设为对象的角度位置检测装置具有旋转变压器、采样指令信号生成部、第 一模拟数字转换器、第二模拟数字转换器以及旋转变压器数字转换部。
[0018] 旋转变压器输出振幅被调制后的A相的信号、以及与A相的信号之间具有90度的相 位差且振幅被调制后的B相的信号。
[0019]在A相的信号和B相的信号中的至少一方的信号中存在以下四个相位。将信号的大 小成为最小时设为第一相位。将信号的大小成为最大时设为第二相位。将从第一相位向第 二相位变化的中间时设为第三相位。将从第二相位向第一相位变化的中间时设为第四相 位。采样指令信号生成部在第三相位和第四相位分别输出采样指令信号。
[0020]第一模拟数字转换器在被输入了采样指令信号时，被输入A相的信号，将被输入的 A相的信号的大小转换为数字值来生成第一 AD转换值。第一模拟数字转换器输出所生成的 第一 AD转换值。
[0021 ]第二模拟数字转换器在被输入了采样指令信号时，被输入B相的信号，将被输入的 B相的信号的大小转换为数字值来生成第二AD转换值。第二模拟数字转换器输出所生成的 第二AD转换值。
[0022]旋转变压器数字转换部被输入第一 AD转换值和第二AD转换值，并基于被输入的第 一 AD转换值和第二AD转换值来计算表示旋转变压器的角度位置的角度数据。旋转变压器数 字转换部输出所计算出的角度数据。
【附图说明】
[0023]图1是用于说明本发明的实施方式1中的旋转变压器的角度检测装置的框图。
[0024]图2是表示本发明的实施方式1中的各信号的波形图。
[0025]图3是用于说明本发明的实施方式2中的旋转变压器的角度检测装置的框图。
[0026]图4是用于说明本发明的实施方式2中的平均值运算部的框图。
[0027] 图5是表示本发明的实施方式2中的各信号的波形图。
[0028] 图6是用于说明本发明的实施方式2中的旋转变压器的角度检测装置的具体例的 框图。
[0029]图7是用于说明本发明的实施方式2中的平均值运算部的框图。
[0030]图8是用于说明本发明的实施方式2中的旋转变压器的角度检测装置的其它具体 例的框图。
[0031]图9是作为在本发明的实施方式2中进行比较的比较例的RD转换部的框图。
[0032]图10是本发明的实施方式2中的RD转换部的框图。
[0033]图11是用于说明本发明的实施方式2中的其它平均值运算部的框图。
[0034] 图12是用于说明本发明的实施方式3中的旋转变压器的角度检测装置的框图。
[0035] 图13是本发明的实施方式3中的采样指令信号生成部的框图。
[0036]图14是表示本发明的实施方式3中的各信号的波形图。
[0037] 图15是表示本发明的实施方式3中的矢量长度差的变化的波形图。
[0038] 图16是用于说明本发明的实施方式4中的旋转变压器的角度检测装置的框图。
[0039] 图17是用于说明本发明的实施方式4中的励磁信号生成部的框图。
[0040] 图18是用于说明本发明的实施方式4中的其它励磁信号生成部的框图。
[0041] 图19是用于说明本发明的实施方式4中的其它旋转变压器的角度检测装置的框 图。
[0042]图20是用于说明本发明的实施方式4中的其它励磁信号生成部的框图。
[0043]图21是表示本发明的实施方式4中的各信号的波形图。
[0044]图22是表示本发明的实施方式4中的其它的各信号的波形图。
[0045]图23是表示本发明的实施方式4中的矢量长度的值的变化的波形图。
[0046] 图24是表示以往的使用了旋转变压器的角度检测装置的框图。
[0047] 图25是表示以往的角度检测装置中的各信号的波形图。
【具体实施方式】
[0048] 本发明的实施方式中的角度位置检测装置通过后述的结构来使响应性良好并且 使检测精度提尚。
[0049]特别是，本发明的实施方式中的角度位置检测装置能够在经由AD转换器从旋转变 压器检测电动机的角度位置时调整由AD转换器检测从旋转变压器输出的信号的定时。具体 地说，通过采样指令信号来调整AD转换器进行检测的定时。采样指令信号能够将旋转变压 器的特性偏差、包围旋转变压器的周围的温度变化、或者旋转变压器的经时变化等变动因 素也包括在内地进行调整。由此，本发明的实施方式中的角度位置检测装置能够稳定且精 度高地使用旋转变压器来检测电动机的角度位置。
[0050] 也就是说，在以往的角度位置检测装置中存在以下的改善点。即，关于从旋转变压 器输出的信号，信号输出成为最大的定时在1个周期内只存在2次。由此，以往的角度位置检 测装置不容易缩短从旋转变压器输出的信号的采样周期，且不容易提高用于检测角度位置 的响应性。
[0051] 另外，在调整输出采样指令信号的定时的情况下，能够用于调整定时的旋转变压 器信号的振幅值在1个周期内只存在2次。由此，存在输出采样指令信号的定时的调整精度 变差或者调整时间变长这样的课题。
[0052]因此，本发明的实施方式提供一种能够以高的响应性检测从旋转变压器输出的角 度位置的使用了旋转变压器的角度位置检测装置。另外，本发明的实施方式能够更高精度 地调整输出采样指令信号的定时。由此，能够提供一种响应性良好且检测精度高的角度位 置检测装置。
[0053]以下，使用附图来说明本发明的实施方式。此外，以下的实施方式是将本发明具体 化的一例，并不限定本发明的技术范围。
[0054](实施方式1)
[0055] 图1是用于说明本发明的实施方式1中的旋转变压器的角度检测装置的框图。图2 是表示本发明的实施方式1中的各信号的波形图。
[0056] 如图1所示，本发明的实施方式1中的角度位置检测装置102具备旋转变压器101、 采样指令信号生成部107、第一模拟数字转换器103、第二模拟数字转换器104以及旋转变压 器数字转换部105。
[0057] 旋转变压器101输出振幅被调制后的A相的信号、以及与A相的信号之间具有90度 的相位差且振幅被调制后的B相的信号。
[0058] 在A相的信号和B相的信号中的至少一方的信号中存在以下四个相位。将A相的信 号的大小或B相的信号的大小成为最小时设为第一相位。将A相的信号的大小或B相的信号 的大小成为最大时设为第二相位。将从第一相位向第二相位变化的中间时设为第三相位。 将从第二相位向第一相位变化的中间时设为第四相位。采样指令信号生成部107在第三相 位和第四相位分别输出采样指令信号。
[0059] 第一模拟数字转换器103在被输入了采样指令信号时，被输入A相的信号，将被输 入的A相的信号的大小转换为数字值来生成第一 AD转换值。第一模拟数字转换器103输出所 生成的第一 AD转换值。
[0060] 第二模拟数字转换器104在被输入了采样指令信号时，被输入B相的信号，将被输 入的B相的信号的大小转换为数字值来生成第二AD转换值。第二模拟数字转换器104输出所 生成的第二AD转换值。
[0061 ]旋转变压器数字转换部105被输入第一 AD转换值和第二AD转换值，并基于被输入 的第一 AD转换值和第二AD转换值来计算表示旋转变压器101的角度位置的角度数据。旋转 变压器数字转换部105输出所计算出的角度数据。
[0062]此外，在A相的信号和B相的信号中，信号的大小也能够换称为信号的绝对值。
[0063]如果设为这样的结构，则在从旋转变压器输出的信号的1个周期内，能够有效地进 行采样的次数从以往的2次增长为2倍即4次。由此，采样周期能够缩短为以往的期间的一 半。而且，在各采样时能够以均等的振幅进行采样。其结果，本实施方式1中的旋转变压器的 角度位置检测装置的响应性变良好、精度变高。
[0064] 进一步详细地说明。
[0065]如图1所示，旋转变压器101是1相励磁2相输出的方式，被安装于电动机113所具有 的轴。旋转变压器101输出2相的信号，将一方称为A相的信号，将另一方称为B相的信号。A相 的信号和B相的信号相互之间具有约90度的相位差，并且振幅被进行了调制。
[0066] 旋转变压器101的角度位置检测装置102根据该2相的信号来检测旋转变压器101 的角度位置，并将检测出的角度位置输出到伺服放大器112。伺服放大器112根据由角度位 置检测装置102检测出的角度位置来进行电动机113的控制和电动机113的驱动。另外，旋转 变压器101的角度位置检测装置102经由缓冲电路111而向旋转变压器101输出励磁信号，来 使旋转变压器101励磁。
[0067] 接着，对旋转变压器101的角度位置检测装置102的内部结构进行说明。
[0068] 第一模拟数字转换器103将从旋转变压器101输出的A相的模拟信号转换为数字 值。第二模拟数字转换器104将从旋转变压器101输出的B相的模拟信号转换为数字值。第一 AD转换器103、第二AD转换器104将模拟信号转换为数字值的定时基于从采样指令信号生成 部107输出的采样指令信号。
[0069]旋转变压器数字转换部105将由第一 AD转换器103、第二AD转换器104转换为数字 值的信号转换为表示旋转变压器101的角度位置的信号。一般来说，将被转换为数字值的信 号转换为表示旋转变压器101的角度位置的信号的方法能够使用跟踪环等方法。表示旋转 变压器101的角度位置的信号经由接口处理部110而被输出到伺服放大器112。
[0070] 伺服放大器112基于检测出的旋转变压器101的角度位置、即电动机113的角度位 置来进行电动机113的控制和电动机113的驱动。
[0071] 在规定的相位，采样指令信号生成部107基于从基准信号生成部108输出的基准信 号，来对第一 AD转换器103和第二AD转换器104输出采样指令信号。
[0072]励磁信号生成部109基于从基准信号生成部108输出的基准信号来生成励磁信号， 并输出所生成的励磁信号。
[0073] 如以上那样构成的旋转变压器的角度位置检测装置作为电动机的控制装置发挥 功能。以下，对旋转变压器的角度位置检测装置的动作、作用进行说明。
[0074] 图2示出从旋转变压器101输出的A相的信号、B相的信号等。图2所示的A相的信号 2al和B相的信号2a2是在旋转变压器101的内部对励磁信号（sin cot)进行振幅调制所得到 的信号。A相的信号2al和B相的信号2a2相互之间具有90度的相位差，并且振幅被调制。当将 旋转变压器101的角度位置设为Θ时，以Asin0sin ω t来表示A相的信号2al，以Acos0sin ω t 来表示B相的信号2a2。在此，A在各相的信号中是指振幅。
[0075] 图2所示的基准信号2b被从基准信号生成部108输出。励磁信号生成部109基于被 输入的基准信号2b来生成励磁信号。以与从旋转变压器101输出的A相的信号2al和B相的信 号2a2相同的周期来反复输出基准信号2b。
[0076] 在此，假设在基准信号2b变为零的时刻t0、t4以及时刻t0与时刻t4的中间的时刻 t2,从旋转变压器101输出的A相的信号2al和B相的信号2a2的振幅变为零。
[0077] 此时，在时刻t0与时刻t2的中间的时刻tl、以及时刻t2与时刻t4的中间的时刻t3， 从旋转变压器101输出的A相的信号2al和B相的信号2a2的振幅变为最大。
[0078]如图24所示，在以往的方式中，在时刻tl和时刻t3,采样指令信号生成部1107输出 采样指令信号。被输入了采样指令信号的第一 AD转换器103和第二AD转换器104将从旋转变 压器101输出的信号转换为数字值，并向RD转换部105输出各信号的振幅。RD转换部105进行 根据被输入的各信号的振幅来导出旋转变压器101的角度位置的转换处理。
[0079]然而，在这样的以往的方式中，对1个周期的励磁信号进行采样的机会只有2次。同 样地，对于1个周期的励磁信号，对输入到RD转换部105的各信号进行更新的机会也只有2 次。由此，以往的方式不容易改善响应性。
[0080]因此，在本发明的实施方式1中的角度位置检测装置102中，在图2中以点线示出的 后述的时刻，采样指令信号生成部107输出采样指令信号。即，以点线示出的时刻是时刻t0 与时刻11的中间的时刻15、时刻11与时刻12的中间的时刻16、时刻12与时刻13的中间的时 亥Ijt7、以及时刻t3与时刻t4的中间的时刻t8。在各个时刻，被第一AD转换器103和第二AD转 换器104转换为数字值的A相的信号2al和B相的信号2a2的振幅被输入到RD转换部105 AD转 换部105进行根据被输入的振幅来导出旋转变压器101的角度位置的转换处理。
[0081] 如果进行这样的处理，则对1个周期的励磁信