專利名稱：旋轉(zhuǎn)角檢測裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及對無刷電機的轉(zhuǎn)子等旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)角進行檢測的旋轉(zhuǎn)角檢測裝置。
背景技術：
為了對電動動力轉(zhuǎn)向裝置等中所使用的無刷電機進行控制，需要按照轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度向定子線圈通電。鑒于此，公知有一種利用對應于無刷電機的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)的檢測用轉(zhuǎn)子，來檢測無刷電機的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角的旋轉(zhuǎn)角檢測裝置。具體而言，如圖10所示，檢測用轉(zhuǎn)子101(以下稱為“轉(zhuǎn)子101”)具備圓筒狀的磁鐵102，該磁鐵102具有與設置于無刷電機的轉(zhuǎn)子的磁極對相當?shù)亩鄠€磁極對。在轉(zhuǎn)子101的周圍，2個磁傳感器121、122以轉(zhuǎn)子101 的旋轉(zhuǎn)中心軸為中心隔著規(guī)定的角度間隔配置。從各磁傳感器121、122輸出具有規(guī)定的相位差的正弦波信號?；谶@2個正弦波信號，檢測轉(zhuǎn)子101的旋轉(zhuǎn)角(無刷電機的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角)。(例如參照日本特開2002-257649號公報)在該例子中，磁鐵102具有5組磁極對。S卩，磁鐵102具有以等角度間隔配置的10 個磁極。各磁極以轉(zhuǎn)子101的旋轉(zhuǎn)中心軸為中心，按36° (電角180° )的角度間隔配置。 而且，2個磁傳感器121、122以轉(zhuǎn)子101的旋轉(zhuǎn)中心軸為中心，隔開18° (電角90° )的角
度間隔配置。將圖10中用箭頭表示的方向設為檢測用轉(zhuǎn)子101的正方向的旋轉(zhuǎn)方向。如果轉(zhuǎn)子101向正方向旋轉(zhuǎn)，則轉(zhuǎn)子101的旋轉(zhuǎn)角變大，如果轉(zhuǎn)子101向反方向旋轉(zhuǎn)，則轉(zhuǎn)子101 的旋轉(zhuǎn)角變小。從各磁傳感器121、122輸出如圖11所示那樣將轉(zhuǎn)子101旋轉(zhuǎn)了與1個磁極對量相當?shù)慕嵌?72° (電角360° ))的期間作為一個周期的正弦波信號VI、V2。將從規(guī)定的基準位置起的轉(zhuǎn)子101的絕對旋轉(zhuǎn)角設為轉(zhuǎn)子101的絕對旋轉(zhuǎn)角(機械角)θ Α。將轉(zhuǎn)子101的1次旋轉(zhuǎn)量的角度范圍對應5個磁極對而分成5個區(qū)間，把將各區(qū)間的開始位置設為0°并將結束位置設為360°來表示的轉(zhuǎn)子101的角度，稱為轉(zhuǎn)子101 的相對旋轉(zhuǎn)角θ RO該情況下，由于10個磁極的角度幅度相等，所以轉(zhuǎn)子101的相對旋轉(zhuǎn)角 θΕ與無刷電機的轉(zhuǎn)子的電角一致。這里，設從第1磁傳感器121輸出Vl = Al · sin θ R的輸出信號，從第2磁傳感器 122輸出V2 = A2 · cos θ Ε的輸出信號。Al、Α2是振幅。如果將兩個輸出信號VI、V2的振幅Α1、Α2視為彼此相等，則轉(zhuǎn)子101的相對旋轉(zhuǎn)角91；可以利用兩個輸出信號V1、V2，并基于下式⑴求出。θ R = tarT1 (sin θ E/cos θ R)= tan_1(Vl/V2). . . (1)使用如此求出的相對角θ R，對無刷電機進行控制。其中，轉(zhuǎn)子101的絕對旋轉(zhuǎn)角9,可以使用相對角θκ，例如基于下式⑵來求出。ΘΑ = { ΘΚ+360Χ (η-1)}/5(其中，η = 1、2、···5)··· (2)在上述那樣的現(xiàn)有旋轉(zhuǎn)角檢測裝置中，因為由于每個磁極的磁力的偏差等，各磁傳感器121、122的輸出信號VI、V2的振幅會按每個磁極而變動，所以轉(zhuǎn)子101的旋轉(zhuǎn)角的
3檢測會發(fā)生誤差。鑒于此，可以考慮根據(jù)轉(zhuǎn)子101的絕對旋轉(zhuǎn)角(機械角)ΘΑ對各磁傳感器121、122的輸出信號VI、V2進行修正(振幅修正)，以使各磁傳感器121、122的輸出信號VI、V2的振幅相等，然后運算轉(zhuǎn)子101的相對角θ RO在按每個磁極磁力存在偏差的情況下，必須針對各磁傳感器121、122的輸出信號 V1、V2，變更按相對角(電角)的1個周期或者半個周期進行修正的增益。為了進行這樣的增益修正，需要確定各磁傳感器121、122感知到的磁極。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的在于，提供一種能夠確定磁傳感器感知到的磁極的旋轉(zhuǎn)角檢測
直ο本發(fā)明的1個方式的旋轉(zhuǎn)角檢測裝置在構成上的特征是，包括對應于旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)并且沿周向設置有多個磁極的檢測用轉(zhuǎn)子、和對應于檢測用轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)而分別輸出具有規(guī)定相位差的多個正弦波信號的多個磁傳感器，該旋轉(zhuǎn)角檢測裝置基于這些磁傳感器的輸出信號來檢測上述旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)角，還包括存儲單元，其存儲上述各磁極的角度幅度；零交叉檢測單元，其對上述各正弦波信號的零交叉的時刻進行檢測；零交叉間隔運算單元，其基于由上述零交叉檢測單元檢測出的零交叉時刻，針對每個上述正弦波信號，運算鄰接的零交叉的時間間隔；和磁極確定單元，其基于由上述零交叉間隔運算單元運算出的時間間隔和各磁極的角度幅度，來確定各磁傳感器感知到的磁極。


本發(fā)明的上述以及進一步的特征、益處可以通過下述具體的實施方式以及附圖更加明確。圖1是表示將本發(fā)明的一個實施方式涉及的旋轉(zhuǎn)角檢測裝置應用到用于對無刷電機的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角進行檢測的旋轉(zhuǎn)角檢測裝置時的構成的示意圖。圖2是表示檢測用轉(zhuǎn)子的構成的示意圖。圖3是對第1磁傳感器的輸出信號波形以及第2磁傳感器的輸出信號波形進行表示的示意圖。圖4(a)是表示與第1磁傳感器對應的振幅修正用表的內(nèi)容的示意圖，圖4(b)是表示與第2磁傳感器對應的振幅修正用表的內(nèi)容的示意圖。圖5是表示由旋轉(zhuǎn)角運算裝置執(zhí)行的旋轉(zhuǎn)角運算處理的步驟的流程圖。圖6是用于對相對極編號的設定處理進行說明的示意圖。圖7是用于對零交叉時刻的運算方法進行說明的示意圖。圖8是用于對圖5的步驟S14的基于零交叉檢測的極編號確定處理進行說明的示意圖。圖9是表示控制結束處理的一個例子的流程圖。圖10是用于對由現(xiàn)有旋轉(zhuǎn)角檢測裝置執(zhí)行的旋轉(zhuǎn)角檢測方法進行說明的示意圖。圖11是對第1磁傳感器的輸出信號波形以及第2磁傳感器的輸出信號波形進行表示的示意圖。
具體實施方式
下面，利用附圖，對將本發(fā)明應用在用于檢測無刷電機的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角的旋轉(zhuǎn)角檢測裝置中時的實施方式詳細進行說明。圖1是表示將本發(fā)明的一個實施方式涉及的旋轉(zhuǎn)角檢測裝置應用到用于對無刷電機的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角進行檢測的旋轉(zhuǎn)角檢測裝置時的構成的示意圖。該旋轉(zhuǎn)角檢測裝置具有對應于無刷電機10的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)的檢測用轉(zhuǎn)子(以下簡稱為“轉(zhuǎn)子1，，)。如圖2所示，轉(zhuǎn)子1含有圓筒狀的磁鐵2，該磁鐵2具有與設置于無刷電機10的轉(zhuǎn)子的磁極對相當?shù)亩鄠€磁極對。即，在轉(zhuǎn)子1上設置有沿周向排列的多個磁極。 在該例子中，磁鐵 2 具有 5 組磁極對(M0，Ml)，(M2，M3)，(M4，M5)，(M6，M7)，(M8，M9)。即， 磁鐵2具有10個磁極MO M9。設置于無刷電機10的轉(zhuǎn)子的各磁極的周向的長度全部相同。即，設置于無刷電機 10的轉(zhuǎn)子的各磁極的角度幅度全部相同，都為36°。因此，在該無刷電機10中，1個磁極對的角度幅度在機械角的情況下為72°，這相當于電角360°。與此相對，如圖2所示，在設置于轉(zhuǎn)子1的各磁極MO M9中，N極的磁極MO、M2、M4、M6、M8的角度幅度(a、c、e、g、i) 彼此不同。S卩，在N極的磁極間，其磁化面積不同。在S極的磁極Ml、M3、M5、M7、M9中，磁極M9以外的4個磁極M1、M3、M5、M7彼此不同。磁極M9的角度幅度(j)與磁極M5的角度幅度(f)相等。在該實施方式中，各磁極MO M9的角度幅度如表1所示。其中，在表1中角度幅度由對與該角度幅度對應的機械角乘以了磁極對數(shù)(在該實施方式中為“5”)的值表示。 另外，在圖2中，虛線表示了將轉(zhuǎn)子1沿周向以36° (上述電角的情況下為180° )間隔分割時的各區(qū)域。表 權利要求
1.一種旋轉(zhuǎn)角檢測裝置，包括對應于旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)并且沿周向設置有多個磁極的檢測用轉(zhuǎn)子、和對應于檢測用轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)而分別輸出具有規(guī)定相位差的多個正弦波信號的多個磁傳感器，該旋轉(zhuǎn)角檢測裝置基于這些磁傳感器的輸出信號來檢測上述旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)角，其特征在于，包括存儲單元，其存儲上述各磁極的角度幅度；零交叉檢測單元，其對上述各正弦波信號的零交叉的時刻進行檢測；零交叉間隔運算單元，其基于由上述零交叉檢測單元檢測出的零交叉時刻，針對每個上述正弦波信號，運算鄰接的零交叉的時間間隔；和磁極確定單元，其基于由上述零交叉間隔運算單元運算出的時間間隔和各磁極的角度幅度，來確定各磁傳感器感知到的磁極。
2.根據(jù)權利要求1所述的旋轉(zhuǎn)角檢測裝置，其特征在于，上述檢測用轉(zhuǎn)子的多個磁極中的至少一個磁極的角度幅度，與其他磁極的角度幅度的任一個角度幅度都不同到能夠識別。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的旋轉(zhuǎn)角檢測裝置，其特征在于，還包括修正單元，其對應于由上述磁極確定單元確定出的磁極來修正上述各正弦波信號的振幅；和旋轉(zhuǎn)角運算單元，其基于振幅修正后的各正弦波信號來運算上述旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)角。
4.根據(jù)權利要求1 3中任意一項所述的旋轉(zhuǎn)角檢測裝置，其特征在于，上述零交叉檢測單元以一定周期對上述各正弦波信號進行取樣，并對上述各正弦波信號的符號反轉(zhuǎn)前后的取樣值進行線性插補，由此來檢測零交叉的時刻。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種旋轉(zhuǎn)角運算裝置，該旋轉(zhuǎn)角運算裝置在針對任意一個傳感器值V1、V2檢測出零交叉的情況下，運算零交叉時刻。旋轉(zhuǎn)角運算裝置運算這次運算出的零交叉時刻與針對對應的輸出信號上次運算出的零交叉時刻之間的時間間隔(零交叉間隔)。旋轉(zhuǎn)角運算裝置基于運算出的零交叉間隔、根據(jù)對應的磁傳感器的輸出信號而最新運算出的轉(zhuǎn)子的1次旋轉(zhuǎn)量的零交叉間隔的總和、轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向、和與該磁傳感器對應的振幅修正用表(第1表或者第2表)的內(nèi)容，來確定該磁傳感器感知到的磁極。
文檔編號G01B7/30GK102564296SQ20111041815
公開日2012年7月11日 申請日期2011年12月14日 優(yōu)先權日2010年12月17日
發(fā)明者上田武史, 小松逸人 申請人:株式會社捷太格特