专利名称：旋转角检测装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及对无刷马达的转子等的旋转体的旋转角进行检测的旋转角检测装置。
背景技术：
为了对使用于电动动力转向装置等的无刷马达进行控制，需要与转子的旋转角度相符地对定子线圈通上电流。因此，公知有旋转角检测装置，其使用根据无刷马达的旋转而旋转的检测用转子来检测无刷马达的转子的旋转角。具体而言，如图10所示，检测用转子101 (以下，称为“转子101”)具备圆筒状的磁铁102，该磁铁102具有与设置在无刷马达的转子上的磁极对相当的多个磁极对。在转子101的周围，以转子101的旋转中心轴为中心并隔开规定的角度间隔地配置有两个磁传感器121、122。从各磁传感器121、122输出具有规定的相位差的正弦波信号。根据该两个正弦波信号，检测转子101的旋转角(无刷马达的转子的旋转角)。
在该例中，磁铁102具有5组磁极对。换句话说，磁铁102具有以等角度间隔进行配置的10个磁极。各磁极以转子101的旋转中心轴为中心，以36° (在电角中为180° )的角度间隔进行配置。另外，两个磁传感器121、122以转子101的旋转中心轴为中心并隔开18° (在电角中为90° )的角度间隔地进行配置。将图10中以箭头表示的方向作为检测用转子101的正向的旋转方向。而且，若转子101向正向旋转，则转子101的旋转角变大，若转子101向反向旋转，则转子101的旋转角变小。如图11所示，从各磁传感器121、122输出正弦波信号Vl、V2，该正弦波信号Vl、V2将转子101旋转相当于一个磁极对大小的角度(72° (在电角中为360° ))的期间作为一周期。将从规定的基准位置算起的转子101的绝对的旋转角，称为转子101的绝对旋转角(机械角)0 A。与5个磁极对对应地将转子101的一次旋转量的角度范围分为5个区间，并将以各区间的开始位置为0°、以结束位置为360°进行表示后的转子101的角度称为转子101的相对旋转角0 RO此时，10个磁极的角度宽度相等，因此转子101的相对旋转角0 E与无刷马达的转子的电角一致。此处,从第一磁传感器121输出Vl = Al *sin 0 E的输出信号,从第二磁传感器122输出V2 =A2 COS0K的输出信号。A1、A2为振幅。若将两输出信号VI、V2的振幅Al、A2视为相互相等，则能够使用两输出信号V1、V2，并根据下式(I)求出转子101的相对旋转角
9 K。9 E = tarf1 (sin 0 E / cos 0 E)= tarT1 (VI / V2)…(I)这样，使用所求出的相对角0K来控制无刷马达。此外，能够利用相对角0K，并例如根据下式(2)求出转子101的绝对旋转角0A。0A = { 0E + 360 X (n-1)} / 5 (其中，n = 1,2,…5) ... (2)专利文献I :日本特开2003-32823号公报
专利文献2 :日本特开2002-257649号公报在如前述那样的现有的旋转角检测装置中，因每个磁极的磁力的变动等，而引起各磁传感器121、122的输出信号VI、V2的振幅针对每个磁极而发生变动，因此在转子101的旋转角的检测中产生误差。因此，根据转子101的绝对旋转角(机械角)eA，以各磁传感器121、122的输出信号VI、V2的振幅相等的方式,对各磁传感器121、122的输出信号VI、V2进行修正(振幅修正)，然后再运算转子101的相对角e K。在磁力针对每个磁极发生变动的情况下，对于各磁传感器121、122的输出信号VI、V2必须变更增益，该增益针对每个相对角(电角)的一周期或半周期进行修正。由于能够在转子101进行一个旋转后，对各磁传感器121、122所感知的磁极进行确定，所以能够进行基于各磁传感器121、122所感知的磁极(磁极对)的振幅修正。但是，由于无法在无刷马达的启动后立即对各磁传感器121、122所感知的磁极进行确定，所以无法进行基于各磁传感器121、122所感知的磁极的振幅修正与相位修正
发明内容
·本发明的目的在于提供旋转角检测装置，其能够在旋转体开始旋转后的较早的阶段，对磁传感器所感知的磁极进行确定。本发明的旋转角检测装置包括检测用转子(1、1A、1B)，其根据旋转体(10)的旋转而旋转且设置有多个磁极(MO M9);以及第一及第二磁传感器(21、22)，其根据检测用转子的旋转，分别输出具有规定的相位差的第一以及第二交变信号(VI、V2)，该旋转角检测装置根据这些磁传感器的输出信号对上述旋转体的旋转角进行检测，上述检测用转子具有下述磁极特性相对于上述多个磁极中的至少一个磁极的上述各交变信号的极值，以能够识别的方式与相对于其他的磁极的该交变信号的极值的任意一个不同，该旋转角检测装置包括检测机构(20、S2)，其检测上述各交变信号的极值；以及修正机构(20、S4 S6)，其根据由上述检测机构检测的极值、以及被预先设定的极值数据，对各磁传感器所感知的磁极进行确定，并根据所确定的磁极，对上述各交变信号的振幅进行修正；旋转角运算机构(20、S7 S9)，其根据振幅修正后的各交变信号，运算上述旋转体的旋转角。此外，括号内的英文数字表示后述的实施方式的对应构成要素等。但是，对此而言，本发明不应该被解释为限定于该实施方式。在上述构成中，根据由检测机构检测出的极值与已被预先设定的极值数据，确定各磁传感器所感知的磁极，并根据被确定了的磁极，修正各交变信号的振幅。然后，根据振幅修正后的各交变信号，运算旋转体的旋转角。检测用转子具有下述磁极特性相对于设置在其上的多个磁极中的至少一个磁极的各交变信号的极值，以能够识别的方式与相对于其他的磁极的该交变信号的极值的任意一个不同。例如，在相对于一个磁极(以下称为“基准磁极”)的各交变信号的极值以能够识别的方式与相对于其他的磁极的该交变信号的极值的任意一个不同的情况下，当旋转体开始旋转，之后由检测机构检测到与上述基准磁极对应的极值的时刻，能够对输出该极值的一方的磁传感器所感知的磁极进行确定。另外，能够根据两磁传感器的配置及角度间隔、以及检测用转子的构成等，对另一方的磁传感器所感知的磁极进行确定。由此，能够在旋转体开始旋转后，在检测用转子进行一个旋转之前，对各磁传感器所感知的磁极进行确定的可能性变高。换句话说，能够在旋转体开始旋转之后的较早的阶段，对各磁传感器所感知的磁极进行确定。上述检测用转子还可以具有下述磁极特性相对于设置在其上的各磁极的各交变信号的极值，以能够识别的方式与相对于其他的磁极的该交变信号的极值的任意一个不同。在这样的结构中，在旋转体开始旋转之后，最初地检测到相对于任意一个磁极的极值的时刻，能够对各磁传感器所感知的磁极进行确定。因此，能够在旋转体开始旋转之后的较早的阶段，对各磁传感器所感知的磁极进行确定。上述检测用转子具有设置在周向的多个磁极，并通过在磁极之间设置磁极面积差，从而也可以具有上述磁极特性。另外，上述检测用转子具有以等角度间隔设置在周向的多个磁极，并通过在磁极之间设置上述检测用转子的旋转轴方向长度之差，从而也可以具有上述磁极特性。另外，上述检测用转子具有以等角度间隔设置在周向且上述检测用转子的旋转轴方向的长度相等的多个磁极，并通过在磁极之间设置磁力的大小之差，从而也可以具有上述磁极特性。
在本发明的一实施方式中，上述检测用转子具有设置在周向的多个磁极，并通过在磁极之间设置角度宽度差，从而具有上述磁极特性，上述旋转角运算机构包括相位修正机构，相位修正机构包括根据振幅修正后的各交变信号计算上述检测用转子的相对角，并将计算出的相对角修正为相对于被预先决定的一方的磁传感器所感知的磁极的角度宽度的相对角的机构。在该构成中，根据振幅修正后的各交变信号计算检测用转子的相对角。计算出的相对角被修正为基于被预先决定的一方的磁传感器所感知的磁极的角度宽度的相对角。由此，在磁极之间设置有角度宽度差的情况下，同样能够运算旋转体的旋转角。本发明的上述的、或者此外其他的目的、特征及效果因参照附图且接下来叙述的实施方式的说明而变得清楚。


图I是表示将本发明的第一实施方式的旋转角检测装置适用在用于对无刷马达的转子的旋转角进行检测的旋转角检测装置中的情况的结构的示意图。图2是表示检测用转子的结构的示意图。图3是表不第一磁传感器的输出信号波形及第二磁传感器的输出信号波形的不意图。图4A是表不与第一磁传感器对应的振幅修正用表的内容的不意图，图4B是表不与第二磁传感器对应的振幅修正用表的内容的示意图。图5是表示基于旋转角运算装置的旋转角运算处理的顺序的流程图。图6是表示控制结束处理的一个例子的流程图。图7是表示使用在本发明的第二实施方式所涉及的旋转角检测装置中的检测用转子的立体图。图8是表示使用在本发明的第二实施方式所涉及的旋转角检测装置中的检测用转子的俯视图。图9是从端面侧观察使用在本发明的第三实施方式的旋转角检测装置中的检测用转子的图。图10是用于对基于现有的旋转角检测装置的旋转角检测方法进行说明的示意图。图11是表不第一磁传感器的输出信号波形及第二磁传感器的输出信号波形的不意图。
具体实施例方式以下，参照附图对将本发明适用在用于对无刷马达的转子的旋转角进行检测的旋转角检测装置的情况下的实施方式详细地进行说明。图I是表示将本发明的第一实施方式所涉及的旋转角检测装置适用在用于对无刷马达的转子的旋转角进行检测的旋转角检测装置的情况的结构的示意图。该旋转角检测装置具有根据无刷马达10的旋转而旋转的检测用转子(以下，仅称 为“转子I”)。如图2所示，转子I包括圆筒状的磁铁2，其具有与设置在无刷马达10的转子上的磁极对相当的多个磁极对。换句话说，在转子I上设置有在周向进行排列的多个磁极。在该例子中，磁铁 2 具有 5 组磁极对(M0、M1)、(M2、M3)、(M4、M5)、(M6、M7)、(M8、M9)、。换句话说，磁铁2具有10个磁极MO M9。设置在无刷马达10的转子上的各磁极的周向的长度全部相同。换句话说，设置在无刷马达10的转子上的各磁极的角度宽度全部相同，为36°。因此，在该无刷马达10中，一个磁极对的角度宽度为机械角72°，其相当于电角的360°。与此相对地，如图2所示，设置在转子I上的各磁极MO M9中的、N极的磁极M0、M2、M4、M6、M8的角度宽度(a、c、e、g、i)分别不同。换句话说,在N极的磁极之间，其磁化面积不同。S极的磁极Ml、M3、M5、M7、M9中的、磁极M9以外的四个磁极M1、M3、M5、M7的角度宽度分别不同。磁极M9的角度宽度(j)与磁极M5的角度宽度(f)相等。在该实施方式中，各磁极MO M9的角度宽度如表I所示。不过，在表I中，角度宽度由对与该角度宽度对应的机械角乘以磁极对数(在该实施方式中为“5”)而得到的值进行表示。此外，在图2中，虚线表示对转子I在周向以36° (在上述电角中为180° )间隔进行分割的情况下的各区域。[表 I]
权利要求
1.一种旋转角检测装置，包括检测用转子，其根据旋转体的旋转而旋转且设置有多个磁极；以及第一及第ニ磁传感器，其根据检测用转子的旋转，分别输出具有规定的相位差的第一以及第二交变信号，该旋转角检测装置根据这些磁传感器的输出信号检测所述旋转体的旋转角，其特征在干， 所述检测用转子具有下述磁极特性相对于所述多个磁极中的至少ー个磁极的、所述各交变信号的极值以能够识别的方式与相对于其他的磁极的、该交变信号的极值的任意一个不同， 该旋转角检测装置包括 检测机构，其检测所述各交变信号的极值； 修正机构，其根据由所述检测机构检测的极值、以及被预先设定的极值数据，对各磁传感器所感知的磁极进行确定，井根据所确定的磁扱，对所述各交变信号的振幅进行修正；以及 旋转角运算机构，其根据振幅修正后的各交变信号，运算所述旋转体的旋转角。
2.根据权利要求I所述的转角检测装置，其特征在干， 所述检测用转子具有设置在周向的多个磁极，并通过在磁极之间设置磁极面积差，从而具有所述磁极特性。
3.根据权利要求I所述的转角检测装置，其特征在干， 所述检测用转子具有在周向以等角度间隔设置的多个磁极，并通过在磁极之间设置所述检测用转子的旋转轴方向长度之差，从而具有所述磁极特性。
4.根据权利要求I所述的转角检测装置，其特征在干， 所述检测用转子具有在周向以等角度间隔设置且所述检测用转子的旋转轴方向的长度相等的多个磁极，通过在磁极之间设置磁力的大小之差，从而具有所述磁极特性。
5.根据权利要求I或2所述的转角检测装置，其特征在干， 所述检测用转子具有设置在周向的多个磁扱，并通过在磁极之间设置角度宽度差，从而具有所述磁极特性， 所述旋转角运算机构包括相位修正机构，相位修正机构包括根据振幅修正后的各交变信号计算所述检测用转子的相对角、并将计算出的相对角修正为相对于被预先決定的一方的磁传感器所感知的磁极的角度宽度的相对角的机构。
全文摘要
本发明提供一种旋转角检测装置，其中，若旋转角运算装置(20)从第一或第二磁传感器(21、22)的输出信号(V1、V2)中检测到峰值，则根据与检测出峰值的一方的磁传感器对应的振幅修正用表，对该磁传感器所感知的磁极的极编号进行确定。然后，根据已被确定的极编号、以及磁极确定用表，对另一方的磁传感器所感知的磁极的极编号进行确定。由此，各磁传感器(21、22)所感知的磁极的极编号被确定，因此旋转角运算装置(20)对各磁传感器(21、22)的输出信号(V1、V2)利用与各磁传感器所感知的磁极(磁极对)对应的振幅修正增益进行修正。
文档编号G01D5/244GK102782457SQ20118001215
公开日2012年11月14日 申请日期2011年2月23日 优先权日2010年3月3日
发明者上田武史, 千德稔, 小松逸人 申请人:株式会社捷太格特