角度检测装置的制作方法

文档序号:31388669发布日期:2022-09-03 01:59阅读:90来源:国知局
角度检测装置的制作方法

1.本发明涉及角度检测装置。


背景技术:

2.作为检测电动机的旋转角度的角度检测器,大多使用旋转变压器。旋转变压器作为坚固的角度检测器为人所知,但由于电动机驱动系统的耐故障性的要求,旋转变压器也需要冗余性。
3.因此,专利文献1中公开了设置有第一系统的励磁绕组和输出绕组、以及第二系统的励磁绕组和输出绕组的双重系统的旋转变压器。此外,专利文献2中,如段落0043、0044和图10所记载的那样,将定子的多个齿沿周向分割为4个,将分割为4个后的各齿组设为“第1系统的第1块b1”、“第2系统的第1块b2”、“第1系统的第2块b3”、“第2系统的第2块b4”,并配置为使相同系统的2个齿组相对。由此,公开了如下情况:定子偏心的情况下的磁通的不平衡得到缓和,角度检测精度得以提高。现有技术文献专利文献
4.专利文献1:日本专利特开2000-18968号公报专利文献2:国际公开第2019/123592号


技术实现要素:

发明所要解决的技术问题
5.然而,专利文献2的技术中,构成为进行4分割并在几何上下功夫来降低偏心引起的角度误差。因此,对于双系统的绕组的几何配置与专利文献2不同的旋转变压器,是无法适用的技术。
6.发明人研究了降低因偏心所引起的角度的检测误差的方法,但由于偏心导致多个高阶的误差分量叠加于角度检测值,因此,需要降低多个高阶的频带的误差分量的处理,由于运算处理负荷增加的限制、采样频率增加的限制,实现精度较高的降低处理并不容易。
7.因此,本技术的目的在于提供一种角度检测装置,能通过对数量尽可能少的频带、且尽可能低阶的频带进行降低处理,来降低因偏心所产生的角度的误差,而不依赖于绕组在多个齿上的几何配置。用于解决技术问题的技术手段
8.本技术所涉及的角度检测装置包括:旋转变压器,该旋转变压器具有定子和转子,所述定子具有第1系统的励磁绕组和第1系统的2个输出绕组,所述转子具有凸极;第1系统的励磁部,该第1系统的励磁部将第1周期的交流电压施加到所述第1系统的励磁绕组;第1系统的输出信号检测部,该第1系统的输出信号检测部在预先设定的检测定时
周期性地检测所述第1系统的2个输出绕组的输出信号即第1系统的2个输出信号;第1系统的一阶分量降低处理部,该第1系统的一阶分量降低处理部对于所述第1系统的2个输出信号的每一个,进行使所述转子的机械角中的1个旋转周期的分量即一阶分量降低的一阶分量降低处理;以及第1系统的角度计算部,该第1系统的角度计算部基于进行了所述一阶分量降低处理后的所述第1系统的2个输出信号来计算所述转子的第1角度。发明效果
9.根据本技术所涉及的角度检测装置,通过从第1系统的2个输出信号中减少因偏心而产生的机械角一阶的误差分量,从而能根据基于第1系统的2个输出信号计算出的第1角度θ1,来降低因偏心而产生的多个高阶的误差分量。由于对1个频带进行使低阶的一阶分量降低的降低处理,因此,能抑制运算处理负荷的增加,抑制采样频率的增加,并能减小因偏心而引起的角度误差。
附图说明
10.图1是实施方式1所涉及的角度检测装置的示意结构图。图2是沿轴向观察实施方式1所涉及的旋转变压器的侧视图。图3是实施方式1所涉及的控制装置的硬件结构图。图4是用于说明实施方式1所涉及的第1系统的第2周期分量去除处理的时序图。图5是实施方式1所涉及的第1系统的第2周期分量去除处理部的框图。图6是用于说明实施方式1所涉及的、假设没有系统之间的磁干扰的情况下的第1系统的检测定时的时序图。图7是实施方式1所涉及的、没有偏心的情况下的第1系统的2个输出信号的时序图。图8是实施方式1所涉及的、有偏心的情况下的第1系统的2个输出信号的时序图。图9是示出实施方式1所涉及的、没有偏心的情况下的第1系统的2个输出信号的频率分析结果的图。图10是示出实施方式1所涉及的、有偏心的情况下的第1系统的2个输出信号的频率分析结果的图。图11是实施方式1所涉及的第1系统的一阶分量降低处理部的框图。图12是说明实施方式1所涉及的机械角的角度的计算的时序图。图13是说明实施方式1所涉及的第1系统的一阶分量提取值的存储数据的图。图14是用于说明实施方式1所涉及的第2系统的第1周期分量去除处理的时序图。图15是实施方式1所涉及的第2系统的第1周期分量去除处理部的框图。图16是实施方式1所涉及的、没有偏心的情况下的第2系统的2个输出信号的时序图。图17是实施方式1所涉及的、有偏心的情况下的第2系统的2个输出信号的时序图。图18是示出实施方式1所涉及的、没有偏心的情况下的第2系统的2个输出信号的频率分析结果的图。图19是示出实施方式1所涉及的、有偏心的情况下的第2系统的2个输出信号的频
率分析结果的图。图20是实施方式1所涉及的第2系统的一阶分量降低处理部的框图。图21是说明实施方式1所涉及的第2系统的一阶分量提取值的存储数据的图。图22是用于说明实施方式2所涉及的第1系统的一阶分量提取处理的图。图23是说明实施方式2所涉及的第1系统的一阶分量提取值的存储数据的图。图24是用于说明实施方式2所涉及的第1系统的一阶分量提取处理的图。图25是说明实施方式2所涉及的第1系统的一阶分量提取值的存储数据的图。图26是说明实施方式2所涉及的第1系统的一阶分量提取值的计算动作的时序图。图27是示出实施方式2所涉及的、一阶分量降低处理前后的第1系统的2个输出信号的频率分析结果的图。图28是实施方式2所涉及的第1系统的一阶分量降低处理部的框图。图29是实施方式2所涉及的第2系统的一阶分量降低处理部的框图。图30是实施方式2所涉及的电动助力转向装置的示意结构图。
具体实施方式
11.1.实施方式1参照附图对实施方式1所涉及的角度检测装置进行说明。图1是本实施方式所涉及的角度检测装置的示意结构图。
12.1-1.旋转变压器1角度检测装置包括旋转变压器1。旋转变压器1包括定子13和转子14。定子13具有第1系统的励磁绕组10a、第1系统的两个输出绕组111a、112a(以下也称为第1输出绕组111a和第2输出绕组112a)、第2系统的励磁绕组10b以及第2系统的两个输出绕组111b、112b(以下也称为第1输出绕组111b和第2输出绕组112b)。
13.在第1系统的绕组与第2系统的绕组之间产生磁干扰。即,由于第1系统的励磁绕组10a所产生的磁通,不仅第1系统的2个输出绕组111a、112a产生感应电压,而且第2系统的2个输出绕组111b、112b也产生感应电压。由于第2系统的励磁绕组10b所产生的磁通,不仅第2系统的2个输出绕组111b、112b产生感应电压,而且第1系统的2个输出绕组111a、112a也产生感应电压。
14.如图2所示,第1系统的励磁绕组10a、第1系统的2个输出绕组111a、112a、第2系统的励磁绕组10b以及第2系统的2个输出绕组111b、112b卷绕在同一个定子13上。转子14配置在定子13的径向内侧。
15.转子14具有凸极。本实施方式中,转子14具有n个(n为2以上的自然是)凸极。本示例中,设定为n=5,轴倍角n设为5。由此,每当转子14以机械角旋转1次,则以电气角旋转5次。转子14包括沿周向均匀配置于外周部的n个突出部。因突出部而产生凸极。突出部向径向外侧的突出高度形成为使得定子13和转子14之间的气隙磁导根据旋转而呈正弦波形地变化。即,旋转变压器1被设为可变磁阻(vr)型旋转变压器。
16.如图6中示出假设为系统间没有磁干扰的示例那样,在交流电压vra施加到第1系统的励磁绕组10a的状态下,当转子旋转时,根据转子的电气角处的旋转角度(气隙磁导),在第1系统的第1输出绕组111a中感应的交流电压v1a的振幅以及在第1系统的第2输出绕组
112a中感应的交流电压v2a的振幅呈正弦波形状(或余弦波形状)地变化。第1系统的第1输出绕组111a和第1系统的第2输出绕组112a卷绕到定子13的周向的位置,以使得它们的交流电压的振幅在电气角上彼此相差90度。同样地,第2系统的第1输出绕组111b和第2系统的第2输出绕组112b卷绕到定子的周向的位置,以使得它们的感应交流电压的振幅在电气角上彼此相差90度。
17.在本实施方式中,如图2所示,定子13包括均匀配置在周向上的12个齿,第1系统的绕组卷绕于第1齿te1至第6齿te6,第2系统的绕组卷绕于第7齿te7到第12齿te12。第1系统的励磁绕组10a分散卷绕于第1齿te1至第6齿te6。第1系统的第1输出绕组111a和第1系统的第2输出绕组112a分散卷绕于第1齿te1至第6齿te6,以使得感应交流电压的振幅彼此相差90度。同样地,第2系统的励磁绕组10b分散卷绕于第7齿te7至第12齿te12。第2系统的第1输出绕组111b和第2系统的第2输出绕组112b分散卷绕于第7齿te7至第12齿te12,以使得感应交流电压的振幅彼此相差90度。
18.卷绕于多个齿的第1系统的励磁绕组10a串联连接在齿之间,串联连接的第1系统的励磁绕组10a的2个端子连接到后述的控制装置50(第1系统的励磁部51a)。同样地,在齿之间串联连接的第1系统的第1输出绕组111a的2个端子连接到后述的控制装置50(第1系统的输出信号检测部52a)。在齿之间串联连接的第1系统的第2输出绕组112a的2个端子连接到后述的控制装置50(第1系统的输出信号检测部52a)。串联连接的第2系统的励磁绕组10b的2个端子连接到后述的控制装置50(第2系统的励磁部51b)。同样地,在齿之间串联连接的第2系统的第1输出绕组111b的2个端子连接到后述的控制装置50(第2系统的输出信号检测部52b)。在齿之间串联连接的第2系统的第2输出绕组112b的2个端子连接到后述的控制装置50(第2系统的输出信号检测部52b)。
19.此外,可以将突出部的数量(轴倍角)和齿数量设定成任意数量。第1系统的绕组和第2系统的绕组可以不在周向上分割为两个来配置,也可以在周向上分散地配置。
20.1-2.控制装置50角度检测装置包括控制装置50。控制装置50如图1所示,包括第1系统的励磁部51a、第1系统的输出信号检测部52a、第1系统的第2周期降低处理部53a、第1系统的一阶分量降低处理部54a、第1系统的角度计算部55a、第1系统的转速计算部56a、第2系统的励磁部51b、第2系统的输出信号检测部52b、第2系统的第1周期降低处理部53b、第2系统的一阶分量降低处理部54b、第2系统的角度计算部55b以及第2系统的转速计算部56b。
21.控制装置50的各功能由控制装置50所具备的处理电路来实现。具体而言,控制装置50如图3所示,作为处理电路,包括:cpu(centralprocessingunit:中央处理器)等运算处理装置90(计算机);与运算处理装置90进行数据交换的存储装置91;向运算处理装置90输入外部信号的输入电路92;以及从运算处理装置90向外部输出信号的输出电路93等。
22.作为运算处理装置90,可以具备asic(applicationspecificintegratedcircuit:专用集成电路)、ic(integratedcircuit:集成电路)、dsp(digitalsignalprocessor:数字信号处理器)、fpga(fieldprogrammablegatearray:现场可编程门阵列)、各种逻辑电路和各种信号处理电路等。此外,作为运算处理装置90,也可以具备多个相同种类或不同种类的运算处理装置来分担执行各处理。作为存储装置91,具备构成为能从运算处理装置90读取数据及写入数据的ram(randomaccessmemory:随机存取存储器)、以及构成为能从运算处理
装置90读取数据的rom(readonlymemory:只读存储器)等。第1系统的第1输出绕组111a、第1系统的第2输出绕组112a、第2系统的第1输出绕组111b和第2系统的第2输出绕组112b连接到输入电路92。输入电路92包括将这些绕组的输出电压输入到运算处理装置90的a/d转换器等。第1系统的励磁绕组10a及第2系统的励磁绕组10b连接到输出电路93,输出电路93中包括用于对这些绕组施加交流电压vra的开关元件等驱动电路。可以在开关元件的输出侧设置低通滤波电路。另外,输出电路93包括将计算出的第1角度θ1和第2角度θ传输到外部的控制装置94的通信电路等信号输出电路。
23.控制装置50所具备的各控制部51a~56b等的各功能是通过由运算处理装置90执行存储于rom等存储装置91的软件(程序),并与存储装置91、输入电路92及输出电路93等控制装置50的其它硬件协作来实现的。另外,将各控制部51a~56b等使用的设定数据作为软件(程序)的一部分存储于rom等存储装置91。以下,对控制装置50的各功能进行详细说明。
24.1-2-1.第1系统和第2系统的励磁部第1系统的励磁部51a对第1系统的励磁绕组10a施加第1周期ta的交流电压vra(在本例中为正弦波的交流电压vra)。第1系统的励磁部51a计算第1周期ta的交流电压指令,基于交流电压指令和三角波的比较结果生成使设置于输出电路93的第1系统的励磁绕组用的开关元件导通断开的pwm信号(pulsewidthmodulation:脉宽调制)。当开关元件导通时,电源电压被施加到第1系统的励磁绕组10a侧,当开关元件断开时,停止电源电压的施加。
25.第2系统的励磁部51b对第2系统的励磁绕组10b施加第2周期tb的交流电压vrb(在本例中为正弦波的交流电压vrb)。如后述那样,第2周期tb被设定为与第1周期ta不同的周期。本实施方式中,第2周期tb被设定为第1周期ta的2倍(tb=2
×
ta)。例如,在ta=50μs的情况下,设定为tb=100μs。
26.第2系统的励磁部51b计算第2周期tb的交流电压指令,基于交流电压指令和三角波的比较结果生成使设置于输出电路93的第2系统的励磁绕组用的开关元件导通关断的pwm信号。
27.1-2-2-1.第1系统的输出信号检测部第1系统的输出信号检测部52a以预先设定的检测定时(以下也称为第1系统的检测定时)周期性地检测第1系统的2个输出绕组111a、112a的输出信号即第1系统的2个输出信号v1a、v2a。将第1系统的第1输出绕组111a的输出信号称为第1系统的第1输出信号v1a,将第1系统的第2输出绕组112a的输出信号称为第1系统的第2输出信号v2a。
28.本实施方式中,第1系统的输出信号检测部52a构成为在施加到第1系统的励磁绕组10a的第1周期ta的交流电压vra成为最大值或最小值(在本例中为最大值)的定时,检测第1系统的2个输出信号v1a、v2a。第1系统的输出信号检测部52a在交流电压vra成为最大值的每个第1周期ta检测第1系统的2个输出信号v1a、v2a。即,第1系统的检测定时被设定成每个第1周期ta的定时。
29.图6示出与本实施方式不同、没有系统之间的磁干扰、且第2周期的分量没有叠加到第1系统的2个输出信号v1a、v2a的情况下的示例。在第1周期ta的交流电压vra成为最大值的定时,在每个第1周期ta检测第1系统的2个输出信号v1a、v2a。
30.1-2-2-2.第1系统的第2周期降低处理部如图4中示出第1系统的第1输出信号v1a的示例那样,由于系统之间的磁干扰,由
被第2系统的励磁绕组10b感应出的第2周期tb的磁通所感应出的第2周期的分量v1a_tb、v2a_tb分别叠加到第1系统的2个输出信号v1a、v2a。图4的上段的图中示出第1系统的第1输出信号v1a,中段的图中示出第1系统的第1输出信号v1a所包含的、由第1系统的励磁绕组10a的磁通感应出的第1周期的分量v1a_ta,下段的图中示出第1系统的第1输出信号v1a所包含的、由第2系统的励磁绕组10b的磁通感应出的第2周期的分量v1a_tb。第1系统的第1输出信号v1a成为将第1周期的分量v1a_ta和第2周期的分量v1a_tb相加后而得到的信号,如果根据该信号来计算角度,则会产生检测误差。因此,为了抑制角度的检测误差,需要从第1系统的第1输出信号v1a中降低第2周期的分量v1a_tb。
31.因此,第1系统的第2周期降低处理部53a对第1系统的2个输出信号的检测值v1a_s、v2a_s进行降低第2周期tb的分量的第2周期降低处理。
32.本实施方式中,构成为基于以下说明的原理来进行第2周期降低处理。如图4下段的图所示那样,第1系统的第1输出信号的第2周期的分量v1a_tb中,在对第2周期的半周期tb/2加上第2周期tb的整数倍后而得到的周期(例如,第2周期的半周期tb/2)相位反转,并且正负的符号反转。
33.因此,作为第2周期降低处理,构成为第1系统的第2周期降低处理部53a将在本次检测定时检测出的第1系统的2个输出绕组的输出信号的检测值v1a_s、v2a_s、与在比本次检测定时要早第1系统降低处理间隔δt1的检测定时检测出的第1系统的2个输出绕组的输出信号的检测值v1a_sold、v2a_sold相加。第1系统降低处理间隔δt1被设定为如下式所示那样。这里,m是0以上的整数。本实施方式中,设定为m=0,第1系统降低处理间隔δt1被设定为第2周期的半周期tb/2。δt1=tb/2+tb
×m···
(1)
34.第1系统的第2周期降低处理部53a例如如图5所示那样来构成。第1系统的第2周期降低处理部53a包括第1延迟器53a1,该第1延迟器53a1使第1系统的第1输出信号的检测值v1a_s延迟第1系统降低处理间隔δt1来输出,第1系统的第2周期降低处理部53a将第1系统的第1输出信号的检测值v1a_s和第1延迟器53a1的输出v1a_sold相加,来计算第2周期降低处理后的第1系统的第1输出信号的检测值v1a_f。同样地,第1系统的第2周期降低处理部53a包括第2延迟器53a2,该第2延迟器53a2使第1系统的第2输出信号的检测值v2a_s延迟第1系统降低处理间隔δt1来输出,第1系统的第2周期降低处理部53a将第1系统的第2输出信号的检测值v2a_s和第2延迟器53a2的输出v2a_sold相加,来计算第2周期降低处理后的第1系统的第2输出信号的检测值v2a_f。
35.根据该结构,正负的符号彼此反转的2个第2周期的分量相加,2个第2周期的分量相互抵消。由此,加法后的第1系统的2个输出绕组的输出信号的检测值v1a_f、v2a_f中,因第2周期tb的交流电压vrb而引起的第2周期的分量降低,能减小磁干扰的影响。
36.1-2-2-3.第1系统的一阶分量降低处理部<因转子的偏心所引起的一阶分量的叠加>说明转子14相对于定子13偏心了的情况下的问题。偏心指定子13的中心与转子14的中心偏离。本实施方式中,如上述那样,第1系统和第2系统的励磁绕组和输出绕组分散地卷绕于各齿(周向)。本示例中,第1系统的励磁绕组和输出绕组分散地卷绕于第1齿te1至第6齿te6,第2系统的励磁绕组和输出绕组分散地卷绕于第7齿te7至第12齿te12。如果发生偏
心,则各齿与转子14之间的间隙宽度根据各个齿而产生不同。例如,如果转子14的中心偏心为接近第1齿te1,则第1齿te1与转子14之间的间隙宽度变窄,与第1齿te1相对的第7齿te7和转子14之间的间隙宽度变宽。
37.由此,由卷绕于各齿的励磁绕组所产生的转子14的励磁力在周向的位置处变动,从卷绕于各齿的输出绕组输出的感应电压在周向的位置处变动。因此,如果发生偏心,则转子14的机械角中的1个旋转周期的变动分量叠加于第1系统的第1输出信号v1a和第2输出信号v2a,且转子14的机械角中的1个旋转周期的变动分量叠加于第2系统的第1输出信号v1b和第2输出信号v2b。
38.图7中示出没有偏心的情况下的第2周期降低处理后的第1系统的2个输出信号的检测值v1a_f、v2a_f的时间波形,图8中示出有偏心的情况下的第2周期降低处理后的第1系统的2个输出信号的检测值v1a_f、v2a_f的时间波形。转子14在1秒间旋转1次。
39.转子14的凸极数n为5,因此,在图7和图8中,在转子14的机械角中的1个旋转周期中,第1系统的2个输出信号的检测值v1a_f、v2a_f正弦波状地变化5次,转子14的电气角中的1个旋转周期产生5次。
40.如果存在偏心,则在第1系统的2个输出信号的检测值v1a_f、v2a_f中,产生机械角的1个旋转周期的变动。例如,第1输出信号的检测值v1a_f的振幅和第2输出信号的检测值v2a_f的振幅在机械角的1个旋转周期中发生变动。此外,虽然在图8中不容易理解,但第1输出信号的检测值v1a_f的振动中心和第2输出信号的检测值v2a_f的振动中心在机械角的1个旋转周期中发生变动。即,第1输出信号的检测值v1a_f和第2输出信号的检测值v2a_f在机械角的1个旋转周期中偏移地变动。因此,基于将第1输出信号的检测值v1a_f除以第2输出信号的检测值v2a_f而得的除法值(v1a_f/v2a_f)来计算出的第1角度θ1产生因偏心而变动的误差。
41.图9示出在图7所示的没有偏心的情况下对第1输出信号的检测值v1a_f进行频率分析(fft)后的结果,图10示出在图8所示的有偏心的情况下对第1输出信号的检测值v1a_f进行频率分析(fft)后的结果。纵轴中,以设为100%的百分率来表示第1输出信号的检测值v1a_f的基波分量(机械角的五阶的频率分量(机械角的1个旋转频率的5倍))。横轴中,以机械角的1个旋转频率的阶数(倍数)来表示。
42.与没有偏心的情况相比,在有偏心的情况下,机械角的一阶频率分量(机械角的1个旋转频率的分量)增加。这里,根据非专利文献(森、小岛、金原、中野“电动机角度传感器的高精度在线偏移校正”,电气学会论文杂志d,vol.136.no.8),如果输出绕组的输出信号的检测值中产生偏移的机械角的k阶误差,则在角度误差中产生k-1阶和k+1阶的误差。因此,在轴倍角为n的情况下,角度误差成为n-k阶和n+k阶而产生。本示例中,轴倍角n=5,输出绕组的输出信号的检测值中产生机械角的k=1阶的误差,因此,由于第1系统的2个输出信号的检测值的机械角的1个旋转周期的偏移变动,第1角度θ1中产生机械角的四阶和六阶的误差分量。此外,由于第1系统的2个输出信号的检测值的振幅中的机械角的1个旋转周期的变动,在第1角度θ1中产生轴倍角n=5的2倍的机械角的十阶误差分量。由此,在将旋转变压器1作为电动机的旋转角传感器来使用的情况下,会产生机械角的四阶、六阶、十阶的转矩脉动,会使驱动性能恶化。
43.虽然也能进行使第1角度θ1的四阶、六阶、十阶的误差分量降低的降低处理,但需
要对多个高阶的频带进行降低处理,由于运算处理负荷增加的限制、采样频率增加的限制,实现高精度的降低处理并不容易。由此,希望通过对数量尽可能少的频带、且尽可能低阶的频带进行降低处理,来降低因偏心而产生的第1角度θ1的误差。
44.<一阶分量降低处理>因此,第1系统的一阶分量降低处理部54a对于第1系统的2个输出信号的每一个进行一阶分量降低处理,该一阶分量降低处理使转子的机械角中的1个旋转周期(或1个旋转频率)的分量即一阶分量降低。
45.根据该结构,通过从第1系统的2个输出信号中减少因偏心而产生的机械角的一阶的误差分量,从而能根据基于第1系统的2个输出信号来计算出的第1角度θ1,来降低因偏心而产生的四阶、六阶、十阶的误差分量。由于对1个频带进行使低阶的一阶分量降低的降低处理,因此,能抑制运算处理负荷的增加,抑制采样频率的增加,并提高降低处理的精度。
46.本实施方式中,第1系统的一阶分量降低处理部54a对第2周期降低处理后的第1系统的第1输出信号的检测值v1a_f进行一阶分量降低处理,计算一阶分量降低处理后的第1系统的第1输出信号的检测值v1a_f*,并对第2周期降低处理后的第1系统的第2输出信号的检测值v2a_f进行一阶分量降低处理,计算一阶分量降低处理后的第1系统的第2输出信号的检测值v2a_f*。
47.在一阶分量降低处理中,第1系统的一阶分量降低处理部54a对第1系统的2个输出信号的检测值v1a_f、v2a_f的每一个进行提取机械角的一阶分量的一阶分量提取处理来计算第1系统的2个一阶分量提取值v1a_1st、v2a_1st,并从第1系统的2个输出信号的检测值v1a_f、v2a_f中分别减去第1系统的2个一阶分量提取值v1a_1st、v2a_1st,来计算一阶分量降低处理后的第1系统的2个输出信号的检测值v1a_f*、v2a_f*。
48.第一系统的一阶分量降低处理部54a例如如图11所示那样构成。第1系统的一阶分量降低处理部54a包括第1一阶分量提取器541a、第2一阶分量提取器542a、第1减法器543a和第2减法器544a等。
49.第1一阶分量提取器541a对所输入的第1系统的第1输出信号的检测值v1a_f进行一阶分量提取处理,并输出第1系统的第1一阶分量提取值v1a_1st。第1减法器543a从第1系统的第1输出信号的检测值v1a_f中减去经由后述的第1切换器549a输出的第1系统的第1一阶分量提取值v1a_1st,并输出一阶分量降低处理后的第1系统的第1输出信号的检测值v1a_f*。第2一阶分量提取器542a对所输入的第1系统的第2输出信号的检测值v2a_f进行一阶分量提取处理,并输出第1系统的第2一阶分量提取值v2a_1st。第2减法器544a从第1系统的第2输出信号的检测值v2a_f中减去经由后述的第2切换器550a输出的第1系统的第2一阶分量提取值v2a_1st,并输出一阶分量降低处理后的第1系统的第2输出信号的检测值v2a_f*。
50.例如,一阶分量提取处理被设为使机械角的一阶分量(1个旋转频率的分量)通过的带通滤波处理。带通滤波处理中使用各种方式。
51.第1一阶分量提取器541a和第2一阶分量提取器542a基于由后述的第1系统的转速计算部56a计算出的第1角速度ω1,使进行一阶分量降低处理的机械角的一阶的频率(1个旋转频率)变化。在第1角速度ω1为电气角的角速度的情况下,机械角的一阶的频率为ω1/2π/n。
52.或者,可以构成为在一阶分量降低处理中,第1系统的一阶分量降低处理部54a对于第1系统的2个输出信号的检测值v1a_f、v2a_f的每一个进行降低机械角的一阶分量的带阻滤波处理,来直接计算一阶分量降低处理后的第1系统的2个输出信号的检测值v1a_f*、v2a_f*。该情况下,进行带阻滤波处理的机械角的一阶的频率(1个旋转频率)基于由第1系统的转速计算部56a计算出的第1角速度ω1而变化。
53.<一阶分量提取值的存储和读取>本实施方式中,第1系统的一阶分量降低处理部54a将在机械角的1个旋转周期的各相位(各角度θm1)中计算出的多个第1系统的2个一阶分量提取值v1a_1st、v2a_1st与对应的相位(角度θm1)关联起来存储。然后,第1系统的一阶分量降低处理部54a参照与相位关联起来存储的多个第1系统的2个一阶分量提取值v1a_1stmm、v2a_1stmm,读取与当前的机械角的一个旋转周期的相位(角度θm1)对应的第1系统的2个一阶分量提取值v1a_1stmm、v2a_1stmm,并从当前的第1系统的2个输出信号v1a_f、v2a_f中分别减去所读取出的第1系统的2个一阶分量提取值v1a_1stmm、v2a_1stmm,来计算一阶分量降低处理后的第1系统的2个输出信号的检测值v1a_f*、v2a_f*。
54.根据该结构,通过一阶分量提取处理,能提取因偏心而产生的一阶分量,并将提取出的一阶分量与相位关联起来进行存储。然后,能参照存储数据来计算与当前的相位对应的一阶分量提取值,并进行一阶分量降低处理。由此,无需始终进行一阶分量提取处理来计算一阶分量提取值、并利用计算出的一阶分量提取值来校正第1系统的输出信号。
55.第1系统的一阶分量降低处理部54a基于电气角的第1角度θ1,来计算机械角的1个旋转周期的角度θm1(相位)。例如,如图12和下式所示,第1系统的一阶分量降低处理部54a将第1角度θ1除以轴倍角n(凸极数n)而得的值、与对2π乘以电气角的周期编号n而得的值相加,来计算机械角的角度θm1(相位)。当第1角度θ1每变化2π时,电气角的周期编号n从0逐一增加,当从4增加1时,返回到0。θm1=θ1/n+n
×

···
(2)
56.然后,如图13所示,第1系统的一阶分量降低处理部54a将0至2π的机械角的各角度θm1、与在各角度θm1中计算出的一阶分量提取值v1a_1stmm、v2a_1stmm之间的表数据存储在ram等存储装置91中。表数据的机械角的角度θm1的角度间隔δθm可以被设定为与第1系统的2个输出信号的检测间隔即第1周期ta对应的角度间隔,也可以被设定为任意的角度间隔以降低所存储的数据量。
57.因偏心而产生的一阶分量在多个1个旋转周期中成为同样的波形。因此,第1系统的一阶分量降低处理部54a可以在各角度θm1中将对过去多次的1个旋转周期中计算出的多次一阶分量提取值v1a_1st、v2a_1st进行统计处理(例如,平均处理、一阶延迟滤波处理)后而得的值作为各角度θm1的一阶分量提取值v1a_1stmm、v2a_1stmm来存储。根据该结构,通过统计处理,能降低外部干扰、噪声分量,并能提高所存储的一阶分量提取值的精度。
58.<基于存储条件的切换>在预先设定的存储条件成立的情况下,第1系统的一阶分量降低处理部54a进行一阶分量提取处理来计算第1系统的2个一阶分量提取值v1a_1st、v2a_1st,并将计算出的多个第1系统的2个一阶分量提取值v1a_1stmm、v2a_1stmm与对应的相位关联起来存储。
59.根据该结构,在因偏心而产生的一阶分量提取值的提取精度变高的存储条件下计
算一阶分量提取值,并与相位关联起来对一阶分量提取值进行存储,由此能提高所存储的一阶分量提取值的精度。
60.第1系统的一阶分量降低处理部54a在存储条件不成立的情况下,参照与相位关联起来存储的多个第1系统的2个一阶分量提取值v1a_1stmm、v2a_1stmm,读取与当前的机械角的相位(角度θm1)对应的第1系统的2个一阶分量提取值v1a_1stmm、v2a_1stmm,并从当前的第1系统的2个输出信号的检测值v1a_f、v2a_f中分别减去所读取出的第1系统的2个一阶分量提取值v1a_1stmm、v2a_1stmm,来计算一阶分量降低处理后的第1系统的2个输出信号的检测值v1a_f*、v2a_f*。
61.根据该结构,在因偏心而产生的一阶分量提取值的提取精度变高的存储条件不成立的情况下,使用在存储条件成立的情况下与相位关联起来存储的一阶分量提取值来进行一阶分量降低处理,因此,能提高一阶分量降低处理的精度。
62.第1系统的一阶分量降低处理部54a在存储条件成立的情况下,从当前的第1系统的2个输出信号v1a_f、v2a_f中分别减去由一阶分量提取处理计算出的当前的第1系统的2个一阶分量提取值v1a_1st、v2a_1st,来计算一阶分量降低处理后的第1系统的2个输出信号的检测值v1a_f*、v2a_f*。
63.另外,在存储统计处理值的情况下,即使在存储条件成立的情况下,也与存储条件不成立的情况同样地,可以构成为第1系统的一阶分量降低处理部54a参照与相位关联起来存储的多个第1系统的2个一阶分量提取值v1a_1stmm、v2a_1stmm,读取与当前的机械角的相位(角度θm1)对应的第1系统的2个一阶分量提取值v1a_1stmm、v2a_1stmm,并使用读取出的第1系统的2个一阶分量提取值v1a_1stmm、v2a_1stmm来进行一阶分量降低处理。
64.第1系统的一阶分量降低处理部54a在第1角速度ω1比预先设定的速度阈值ωth要大的情况下,判定为存储条件成立,在第1角速度ω1在速度阈值ωth以下的情况下,判定为存储条件不成立。
65.在实际的转子14的角度中包含变动分量的情况下,一阶分量提取值中不仅包含因偏心而引起的输出信号的变动,也包含因实际的角度变动而引起的分量,通过一阶分量降低处理,因实际的角度变动而引起的分量也降低,成为角度的检测误差。另一方面,实际的角度变动的频率中具有最大频率,在最大频率以上的频率中,实际的角度变动减少。在转子14的旋转频率比实际的角度变动的最大频率要高的情况下,一阶分量提取值中所包含的实际的角度的变动分量减少。例如,在实际的角度变动的最大频率在机械角中为50hz的情况下,速度阈值ωth被预先设定为与50hz对应的角速度。如果这样设定,则在一阶分量提取值中所包含的实际的角度的变动分量减少的条件下,对一阶分量提取值进行存储,因此,能提高一阶分量提取值的精度。
66.<一阶分量提取值的存储和读取所涉及的框图>本实施方式中,如图11所示,第1系统的一阶分量降低处理部54a包括机械角计算器545a、存储条件判定器546a、第1一阶分量存储器547a、第2一阶分量存储器548a、第1切换器549a和第2切换器550a。
67.机械角计算器545a如上述那样,基于第1角度θ1来计算机械角的角度θm1。如上述那样,存储条件判定器546a基于第1角速度ω1来判定存储条件是否成立。如上述那样,第1一阶分量存储器547a在存储条件成立的情况下,将第1一阶分量提取器541a所计算出的第1
一阶分量提取值v1a_1st与对应的机械角的角度θm1关联起来存储,在存储条件不成立的情况下,参照与机械角的角度θm1关联起来存储的多个第1一阶分量提取值v1a_1stmm,来读取并输出与当前的机械角的角度θm1对应的第1一阶分量提取值v1a_1stmm。第1切换器549a在存储条件成立的情况下,选择第1一阶分量提取器541a计算出的第1一阶分量提取值v1a_1st并输出,在存储条件不成立的情况下,选择第1一阶分量存储器547a计算出的第1一阶分量提取值v1a_1stmm并输出。第1减法器543a从第1输出信号的检测值v1a_f中减去第1切换器549a所输出的第1一阶分量提取值,并输出一阶分量降低处理后的第1输出信号的检测值v2a_f*。
68.如上述那样,第2一阶分量存储器548a在存储条件成立的情况下,将第2一阶分量提取器542a所计算出的第2一阶分量提取值v2a_1st与对应的机械角的角度θm1关联起来存储,在存储条件不成立的情况下,参照与机械角的角度θm1关联起来存储的多个第2一阶分量提取值v2a_1stmm,来读取并输出与当前的机械角的角度θm1对应的第2一阶分量提取值v2a_1stmm。第2切换器550a在存储条件成立的情况下,选择第2一阶分量提取器542a计算出的第2一阶分量提取值v2a_1st并输出,在存储条件不成立的情况下,选择第2一阶分量存储器548a计算出的第2一阶分量提取值v2a_1stmm并输出。第2减法器544a从第2输出信号的检测值v2a_f中减去第2切换器550a所输出的第2一阶分量提取值,并输出一阶分量降低处理后的第2输出信号的检测值v2a_f*。
69.1-2-2-4.第1系统的角度计算部第1系统的角度计算部55a如下式所述那样,通过计算进行了第2周期降低处理和一阶分量降低处理后的第1系统的第1输出信号的检测值v1a_f*、与第1系统的第2输出信号的检测值v2a_f*之比的反正切(反正切函数),来计算电气角的第1角度θ1。另外,可以计算机械角的第1角度。θ1=tan
-1
(v1a_f*/v2a_f*)
···
(3)
70.1-2-2-5.第1系统的转速计算部第1系统的转速计算部56a基于第1角度θ1的时间变化来计算第1角速度ω1。例如,第1系统的转速计算部56a将在本次运算周期中计算出的第1角度θ1与在上次运算周期中计算出的第1角度θ1_old之间的偏差除以运算周期ts来计算电气角的第1角速度ω1。另外,可以计算机械角的第1角速度。ω1=(θ1-θ1_old)/ts
···
(4)
71.1-2-3-1.第2系统的输出信号检测部第2系统的输出信号检测部52b在预先设定的检测定时(以下也称为第2系统的检测定时)周期性地检测第2系统的2个输出绕组111b、112b的输出信号v1b、v2b。将第2系统的第1输出绕组111b的输出信号称为第2系统的第1输出信号v1b,将第2系统的第2输出绕组112b的输出信号称为第2系统的第2输出信号v2b。
72.本实施方式中,第2系统的输出信号检测部52b构成为在施加给第2系统的励磁绕组10b的第2周期tb的交流电压vrb成为最大值或最小值(本例中为最大值)的定时,检测第2系统的2个输出信号v1b、v2b。第2系统的输出信号检测部52b在交流电压vrb成为最大值的每个第2周期tb,对第2系统的2个输出信号v1b、v2b进行检测。即,第2系统的检测定时被设定成每个第2周期tb的定时。
73.1-2-3-2.第2系统的第1周期降低处理部如图14中示出第2系统的第1输出信号v1b的示例那样,由于系统之间的磁干扰,在第2系统的2个输出绕组111b、112b的输出信号v1b、v2b上分别叠加由被第1系统的励磁绕组10a励磁的第1周期ta的磁通所感应出的第1周期的分量。图14的上段的图中示出第2系统的第1输出信号v1b,在中段的图中示出第2系统的第1输出信号v1b中所包含的、由第2系统的励磁绕组10b的磁通所感应出的第2周期的分量v1b_tb,在下段的图中示出第2系统的第1输出信号v1b中所包含的、由第1系统的励磁绕组10a的磁通所感应出的第1周期的分量v1b_ta。第2系统的第1输出信号v1b成为将第2周期的分量v1b_tb和第1周期的分量v1b_ta相加后的信号,如果根据该信号计算角度,则会产生检测误差。因此,为了抑制角度的检测误差,需要从第2系统的第1输出信号v1b中降低第1周期的分量v1b_ta。
74.因此,第2系统的第1周期降低处理部53b对第2系统的2个输出信号的检测值v1b_s、v2b_s进行降低第1周期的分量的第1周期降低处理。
75.本实施方式中,构成为基于以下说明的原理来进行第1周期降低处理。如图14的下段的图中所示,在第1周期ta的整数倍的周期(例如,第1周期ta)中,第2系统的第1输出信号的第1周期的分量v1b_ta的相位相同,正负的符号成为相同的值。
76.因此,作为第1周期降低处理,第2系统的第1周期降低处理部53b构成为进行减法运算,该减法运算计算在本次的检测定时检测出的第2系统的2个输出信号的检测值v1b_s、v2b_s、与在本次的检测定时的第2系统降低处理间隔δt2之前的检测定时检测出的第2系统的2个输出信号的检测值v1b_sold、v2b_sold之差。如下式所示那样,第2系统降低处理间隔δt2被设定为第1周期ta的整数倍。这里,p是1以上的整数。本实施方式中,设定为p=1,第2系统降低处理间隔δt2被设定为第1周期ta。δt2=ta
×
p
···
(5)
77.第2系统的第1周期降低处理部53b例如如图15所示那样来构成。第2系统的第1周期降低处理部53b包括第1延迟器53b1,该第1延迟器53b1使第2系统的第1输出信号的检测值v1b_s延迟第2系统降低处理间隔δt2并输出,并从第2系统的第1输出信号的检测值v1b_s中减去第1延迟器53b1的输出v1b_sold,来计算第1周期降低处理后的第2系统的第1输出信号的检测值v1b_f。同样地,第2系统的第1周期降低处理部53b包括第2延迟器53b2,该第2延迟器53b2使第2系统的第2输出信号的检测值v2b_s延迟第2系统降低处理间隔δt2并输出,并从第2系统的第2输出信号的检测值v2b_s中减去第2延迟器53b2的输出v2b_sold,来计算第1周期降低处理后的第2系统的第2输出信号的检测值v2b_f。
78.根据该结构,对正负的符号彼此为相同的值的2个第1周期的分量进行减法处理,从而2个第1周期的分量相互抵消。由此,减法处理后的第2系统的2个输出信号的检测值v1b_f、v2b_f中,因第1周期ta的交流电压vra而引起的第1周期的分量降低,能减小磁干扰的影响。
79.1-2-3-3.第2系统的一阶分量降低处理部<因转子的偏心所引起的一阶分量的叠加>图16中示出没有偏心的情况下的第1周期降低处理后的第2系统的2个输出信号的检测值v1b_f、v2b_f的时间波形,图17中示出有偏心的情况下的第1周期降低处理后的第2系统的2个输出信号的检测值v1b_f、v2b_f的时间波形。转子14在1秒间旋转1次。
80.与第1系统同样地,如果存在偏心,则在第2系统的2个输出信号的检测值v1b_f、v2b_f中,产生机械角的1个旋转周期的变动。例如,第2输出信号的检测值v1b_f的振幅和第2输出信号的检测值v2b_f的振幅在机械角的1个旋转周期中发生变动。此外,第1输出信号的检测值v1b_f的振动中心和第2输出信号的检测值v2b_f的振动中心在机械角的1个旋转周期中发生变动。即,第1输出信号的检测值v1b_f和第2输出信号的检测值v2b_f在机械角的1个旋转周期中偏移地变动。因此,基于将第1输出信号的检测值v1b_f除以第2输出信号的检测值v2b_f而得的除法值(v1b_f/v2b_f)来计算出的第2角度θ2产生因偏心而变动的误差。
81.图18示出在图16所示的没有偏心的情况下对第1输出信号的检测值v1b_f进行频率分析(fft)后的结果,图19示出在图17所示的有偏心的情况下对第1输出信号的检测值v1b_f进行频率分析(fft)后的结果。
82.与第1系统同样地,与没有偏心的情况相比,在有偏心的情况下,机械角的一阶频率分量(机械角的1次旋转频率的分量)增加。与第1系统同样地,由于第2系统的2个输出信号的检测值的机械角的1个旋转周期的偏移变动,在第2角度θ2中产生机械角的四阶和六阶的误差分量。此外,由于第2系统的2个输出信号的检测值的振幅中的机械角的1个旋转周期的变动,在第2角度θ2中产生机械角的十阶的误差分量。由此,在将旋转变压器1作为电动机的旋转角传感器来使用的情况下,会产生机械角的四阶、六阶、十阶的转矩脉动,会使驱动性能恶化。
83.虽然也能进行使第2角度θ2的四阶、六阶、十阶的误差分量降低的降低处理,但需要对多个高阶的频带进行降低处理,由于运算处理负荷增加的限制、采样频率增加的限制,实现高精度的降低处理并不容易。由此,希望通过对数量尽可能少的频带、且尽可能低阶的频带进行降低处理,来降低因偏心而产生的第2角度θ2的误差。
84.<一阶分量降低处理>因此,第2系统的一阶分量降低处理部54b对于第2系统的2个输出信号的每一个进行一阶分量降低处理,该一阶分量降低处理使转子的机械角中的1个旋转周期的分量即一阶分量降低。
85.根据该结构,通过从第2系统的2个输出信号中减少因偏心而产生的机械角的二阶的误差分量,从而能根据基于第2系统的2个输出信号进行计算出的第2角度θ2,来降低因偏心而产生的四阶、六阶、十阶的误差分量。由于对1个频带进行使低阶的一阶分量降低的降低处理,因此,能抑制运算处理负荷的增加,抑制采样频率的增加,并提高降低处理的精度。
86.本实施方式中,第2系统的一阶分量降低处理部54b对第1周期降低处理后的第2系统的第1输出信号的检测值v1b_f进行一阶分量降低处理,计算一阶分量降低处理后的第2系统的第1输出信号的检测值v1b_f*,并对第1周期降低处理后的第2系统的第2输出信号的检测值v2b_f进行一阶分量降低处理,计算一阶分量降低处理后的第2系统的第2输出信号的检测值v2b_f*。
87.在一阶分量降低处理中,第2系统的一阶分量降低处理部54b对第2系统的2个输出信号的检测值v1b_f、v2b_f的每一个进行提取机械角的一阶分量的一阶分量提取处理来计算第2系统的2个一阶分量提取值v1b_1st、v2b_1st,并从第2系统的2个输出信号的检测值v1b_f、v2b_f中分别减去第2系统的2个一阶分量提取值v1b_1st、v2b_1st,来计算一阶分量
降低处理后的第2系统的2个输出信号的检测值v1b_f*、v2b_f*。
88.第2系统的一阶分量降低处理部54b例如如图20所示那样构成。第2系统的一阶分量降低处理部54b包括第1一阶分量提取器541b、第2一阶分量提取器542b、第1减法器543b和第2减法器544b等。
89.第1一阶分量提取器541b对所输入的第2系统的第1输出信号的检测值v1b_f进行一阶分量提取处理,并输出第2系统的第1一阶分量提取值v1b_1st。第1减法器543b从第2系统的第1输出信号的检测值v1b_f中减去经由后述的第1切换器549b而输出的第2系统的第1一阶分量提取值v1b_1st,并输出一阶分量降低处理后的第2系统的第1输出信号的检测值v1b_f*。第2一阶分量提取器542b对所输入的第2系统的第2输出信号的检测值v2b_f进行一阶分量提取处理,并输出第2系统的第2一阶分量提取值v2b_1st。第2减法器544b从第2系统的第2输出信号的检测值v2b_f中减去经由后述的第2切换器550b而输出的第2系统的第2一阶分量提取值v2b_1st,并输出一阶分量降低处理后的第2系统的第2输出信号的检测值v2b_f*。
90.与第1系统同样地,一阶分量提取处理被设为使机械角的一阶分量(1个旋转频率的分量)通过的带通滤波处理。带通滤波处理中使用各种方式。
91.第1一阶分量提取器541b和第2一阶分量提取器542b基于由后述的第2系统的转速计算部56b计算出的第2角速度ω2,使进行一阶分量降低处理的机械角的一阶的频率(1个旋转频率)变化。在第2角速度ω2为电气角的角速度的情况下,机械角的一阶的频率为ω2/2π/n。
92.或者,可以构成为在一阶分量降低处理中,第2系统的一阶分量降低处理部54b对于第2系统的2个输出信号的检测值v1b_f、v2b_f的每一个进行降低机械角的一阶分量的带阻滤波处理,来直接计算一阶分量降低处理后的第2系统的2个输出信号的检测值v1b_f*、v2b_f*。该情况下,进行带阻滤波处理的机械角的一阶的频率(1个旋转频率)基于由第2系统的转速计算部56b计算出的第2角速度ω2而变化。
93.<一阶分量提取值的存储和读取>本实施方式中,第2系统的一阶分量降低处理部54b将在机械角的1个旋转周期的各相位(各角度θm2)中计算出的多个第2系统的2个一阶分量提取值v1b_1st、v2b_1st与对应的相位(角度θm2)关联起来存储。然后,第2系统的一阶分量降低处理部54b参照与相位关联起来存储的多个第2系统的2个一阶分量提取值v1b_1stmm、v2b_1stmm,读取与当前的机械角的一个旋转周期的相位(角度θm2)对应的第2系统的2个一阶分量提取值v1b_1stmm、v2b_1stmm,并从当前的第2系统的2个输出信号v1b_f、v2b_f中分别减去所读取出的第2系统的2个一阶分量提取值v1b_1stmm、v2b_1stmm,来计算一阶分量降低处理后的第2系统的2个输出信号的检测值v1b_f*、v2b_f*。
94.第2系统的一阶分量降低处理部54b基于电气角的第2角度θ2,来计算机械角的1个旋转周期的角度θm2(相位)。与第1系统同样地,例如,如下式所示,第2系统的一阶分量降低处理部54b将第2角度θ2除以轴倍角n(凸极数n)而得的值、与对2π乘以电气角的周期编号n而得的值相加,来计算机械角的角度θm2(相位)。当第2角度θ2每变化2π时,电气角的周期编号n从0逐一增加,当从4增加1时,返回到0。θm2=θ2/n+n
×

···
(6)
95.然后,如图21所示,第2系统的一阶分量降低处理部54b将0至2π的机械角的各角度θm2、与在各角度θm2中计算出的一阶分量提取值v1b_1stmm、v2b_1stmm之间的表数据存储在ram等存储装置91中。表数据的机械角的角度θm2的角度间隔δθm可以被设定为与第2系统的2个输出信号的检测间隔即第2周期tb对应的角度间隔,也可以被设定为任意的角度间隔以降低所存储的数据量。
96.因偏心而产生的一阶分量在多个1个旋转周期中成为同样的波形。因此,第2系统的一阶分量降低处理部54b可以在各角度θm2中将对过去多次的1个旋转周期中计算出的多次一阶分量提取值v1b_1st、v2b_1st进行统计处理(例如,平均处理、一阶延迟滤波处理)后而得的值作为各角度θm2的一阶分量提取值v1b_1stmm、v2b_1stmm来存储。根据该结构,通过统计处理,能降低外部干扰、噪声分量,并能提高所存储的一阶分量提取值的精度。
97.<基于存储条件的切换>在预先设定的存储条件成立的情况下,第2系统的一阶分量降低处理部54b进行一阶分量提取处理来计算第2系统的2个一阶分量提取值v1b_1st、v2b_1st,并将计算出的多个第2系统的2个一阶分量提取值v1b_1stmm、v2b_1stmm与对应的相位关联起来存储。
98.第2系统的一阶分量降低处理部54b在存储条件不成立的情况下,参照与相位关联起来存储的多个第2系统的2个一阶分量提取值v1b_1stmm、v2b_1stmm,读取与当前的机械角的相位(角度θm2)对应的第2系统的2个一阶分量提取值v1b_1stmm、v2b_1stmm,并从当前的第2系统的2个输出信号的检测值v1b_f、v2b_f中分别减去所读取出的第2系统的2个一阶分量提取值v1b_1stmm、v2b_1stmm,来计算一阶分量降低处理后的第2系统的2个输出信号的检测值v1b_f*、v2b_f*。
99.第2系统的一阶分量降低处理部54b在存储条件成立的情况下,从当前的第2系统的2个输出信号v1b_f、v2b_f中分别减去由一阶分量提取处理计算出的当前的第2系统的2个一阶分量提取值v1b_1st、v2b_1st,来计算一阶分量降低处理后的第2系统的2个输出信号的检测值v1b_f*、v2b_f*。
100.另外,在存储统计处理值的情况下,即使在存储条件成立的情况下,也与存储条件不成立的情况同样地,可以构成为第2系统的一阶分量降低处理部54b参照与相位关联起来存储的多个第2系统的2个一阶分量提取值v1b_1stmm、v2b_1stmm,读取与当前的机械角的相位(角度θm2)对应的第2系统的2个一阶分量提取值v1b_1stmm、v2b_1stmm,并使用读取出的第2系统的2个一阶分量提取值v1b_1stmm、v2b_1stmm来进行一阶分量降低处理。
101.第2系统的一阶分量降低处理部54b在第2角速度ω2比预先设定的速度阈值ωth要大的情况下,判定为存储条件成立,在第2角速度ω2在速度阈值ωth以下的情况下,判定为存储条件不成立。
102.与第1系统同样地,例如,在实际的角度变动的最大频率为50hz的情况下,速度阈值ωth被预先设定为与50hz对应的角速度。
103.<一阶分量提取值的存储和读取所涉及的框图>本实施方式中,如图20所示,第2系统的一阶分量降低处理部54b包括机械角计算器545b、存储条件判定器546b、第1一阶分量存储器547b、第2一阶分量存储器548b、第1切换器549b和第2切换器550b。
104.机械角计算器545b如上述那样,基于第2角度θ2来计算机械角的角度θm2。如上述
那样,存储条件判定器546b基于第2角速度ω2来判定存储条件是否成立。如上述那样,第1一阶分量存储器547b在存储条件成立的情况下,将第1一阶分量提取器541b计算出的第1一阶分量提取值v1b_1st与对应的机械角的角度θm2关联起来存储,在存储条件不成立的情况下,参照与机械角的角度θm2关联起来存储的多个第1一阶分量提取值v1b_1stmm,来读取并输出与当前的机械角的角度θm2对应的第1一阶分量提取值v1b_1stmm。第1切换器549b在存储条件成立的情况下,选择第1一阶分量提取器541b计算出的第1一阶分量提取值v1b_1st并输出,在存储条件不成立的情况下,选择第1一阶分量存储器547b计算出的第1一阶分量提取值v1b_1stmm并输出。第1减法器543b从第1输出信号的检测值v1b_f中减去第1切换器549b所输出的第1一阶分量提取值,并输出一阶分量降低处理后的第1输出信号的检测值v2b_f*。
105.如上述那样,第2一阶分量存储器548b在存储条件成立的情况下,将第2一阶分量提取器542b计算出的第2一阶分量提取值v2b_1st与对应的机械角的角度θm2关联起来存储,在存储条件不成立的情况下,参照与机械角的角度θm2关联起来存储的多个第2一阶分量提取值v2b_1stmm,来读取并输出与当前的机械角的角度θm2对应的第2一阶分量提取值v2b_1stmm。第2切换器550b在存储条件成立的情况下,选择第2一阶分量提取器542b计算出的第2一阶分量提取值v2b_1st来输出,在存储条件不成立的情况下,选择第2一阶分量存储器548b计算出的第2一阶分量提取值v2b_1stmm并输出。第2减法器544b从第2输出信号的检测值v2b_f中减去第2切换器550b所输出的第2一阶分量提取值,并输出一阶分量降低处理后的第2输出信号的检测值v2b_f*。
106.1-2-3-4.第2系统的角度计算部第2系统的角度计算部55b如下式所述那样,通过计算进行了第1周期降低处理和一阶分量降低处理后的第2系统的第1输出信号的检测值v1b_f*、与第2系统的第2输出信号的检测值v2b_f*之比的反正切(反正切函数),来计算第2角度θ2。另外,可以计算机械角的第2角度。θ2=tan
-1
(v1b_f*/v2b_f*)
···
(7)
107.1-2-3-5.第2系统的转速计算部第2系统的转速计算部56b基于第2角度θ2的时间变化来计算第2角速度ω2。例如,第2系统的转速计算部56b将在本次运算周期中计算出的第2角度θ2与在上次运算周期中计算出的第2角度θ2_old之间的偏差除以运算周期ts来计算第2角速度ω2。另外,可以计算机械角的第2角速度。ω2=(θ2-θ2_old)/ts
···
(8)
108.2.实施方式2接着,对实施方式2所涉及的角度检测装置进行说明。与上述实施方式1相同的结构部分省略说明。本实施方式所涉及的角度检测装置的基本构成与实施方式1相同,但第1系统的一阶分量降低处理部54a和第2系统的一阶分量降低处理部54b的结构与实施方式1不同。
109.2-1.第1系统的一阶分量降低处理部<基于电气角的1个旋转周期的统计处理的、因偏心而引起的一阶分量的提取>如图7和图8所示,第1系统的2个输出信号的检测值v1a_f、v2a_f在机械角的1个旋
转周期除以凸极数n(本示例中为5)而得的电气角的1个旋转周期中变动。因此,为了提取2个输出信号的检测值v1a_f、v2a_f的振动中心因偏心而在机械角的1个旋转周期中变动的偏移变动,在电气角的1个旋转周期中对2个输出信号的检测值v1a_f、v2a_f进行统计处理(例如,平均处理)即可。
110.因此,本实施方式中,第1系统的一阶分量降低处理部54a在一阶分量降低处理中,在机械角的1个旋转周期的多个相位(角度θm1)的每一个中,对于将机械角的1个旋转周期的时间除以n而得的统计处理期间δtave的第1系统的2个输出信号v1a_f、v2a_f进行统计处理来计算第1系统的2个一阶分量提取值v1a_1st、v2a_1st,并将在各相位(角度θm1)中计算出的多个第1系统的2个一阶分量提取值v1a_1stmm、v2a_1stmm与对应的相位关联起来存储。另外,统计处理期间δtave对应于电气角的1个旋转周期的时间。
111.与实施方式1同样地,第1系统的一阶分量降低处理部54a基于电气角的第1角度θ1,来计算机械角的1个旋转周期的角度θm1(相位)。
112.第1系统的一阶分量降低处理部54a参照与相位关联起来存储的多个第1系统的2个一阶分量提取值v1a_1stmm、v2a_1stmm,读取与当前的相位对应的第1系统的2个一阶分量提取值v1a_1stmm、v2a_1stmm,并从当前的第1系统的2个输出信号v1a_f、v2a_f中分别减去读取出的第1系统的2个一阶分量提取值v1a_1stmm、v2a_1stmm,来计算一阶分量降低处理后的第1系统的2个输出信号v1a_f*、v2a_f*。
113.根据该结构,通过在各相位中计算与电气角的1个旋转周期的时间对应的统计处理期间δtave的统计处理,从而能提取因偏心而引起的2个输出信号的检测值的机械角的1个旋转周期的偏移变动。然后,将提取出的一阶分量提取值与对应的相位关联起来存储,并参照存储数据来计算与当前的相位对应的一阶分量提取值,从而能进行一阶分量降低处理。由此,无需始终进行一阶分量提取处理来计算一阶分量提取值、并利用计算出的一阶分量提取值来校正第1系统的输出信号。此外,由于使用过去存储的存储数据,因此与使用实时计算出的统计处理值的情况相比,能排除因统计处理而产生的相位延迟的影响。
114.本实施方式中,统计处理被设为平均处理。如图22所示,第1系统的一阶分量降低处理部54a对于在以预先设定的多个机械角的角度θm1的每一个为中心的统计处理期间δtave中计算出的多个2个输出信号v1a_f、v2a_f进行平均处理,来计算2个一阶分量提取值v1a_1st、v2a_1st。进行统计处理的多个机械角的角度θm1被设为将从0到2π的机械角的角度θm1按角度间隔δθm细分后的角度。图22中,δθm被设定为36度,并在以10个机械角的角度θm1为中心的统计处理期间δtave中进行平均处理。
115.然后,如图23所示,第1系统的一阶分量降低处理部54a将多个机械角的角度θm1的每一个、与在以各角度θm1为中心的统计处理期间δtave中计算出的一阶分量提取值v1a_1stmm、v2a_1stmm之间的表数据存储在ram等存储装置91中。
116.另外,第1系统的一阶分量降低处理部54a可以对第1系统的2个输出信号v1a_f、v2a_f进行统计处理期间δtave的移动平均处理来计算第1系统的2个一阶分量提取值v1a_1st、v2a_1st,并将计算出的第1系统的2个一阶分量提取值v1a_1stmm、v2a_1stmm与对应的统计处理期间δtave的中心的机械角的角度θm1关联起来存储。
117.此外,第1系统的一阶分量降低处理部54a可以在多个机械角的角度θm1的每一个中将对过去多次的机械角的1个旋转周期中计算出的多次一阶分量提取值v1a_1st、v2a_
1st进行统计处理(例如,平均处理、一阶延迟滤波处理)后而得的值作为各角度θm1的一阶分量提取值v1a_1stmm、v2a_1stmm来存储。根据该结构,通过统计处理,能降低外部干扰、噪声分量,并能提高所存储的一阶分量提取值的精度。
118.<1个旋转周期的n分割>第1系统的一阶分量降低处理部54a在作为多个相位(角度θm1)的、将机械角的1个旋转周期进行n分割而得的n个分割期间的每一个中,对分割期间的第1系统的2个输出信号进行统计处理(本示例中,平均处理)来计算第1系统的2个一阶分量提取值v1a_1st、v2a_1st,并将在分割期间的每一个中计算出的n个第1系统的2个一阶分量提取值与作为对应的相位的分割期间关联起来进行存储。
119.本实施方式中,由于n=5,因此,如图24所示,机械角的1个旋转周期被分割为5个,并设置第1分割期间t1a至第5分割期间t5a这5个分割期间。第1分割期间t1a被设定为机械角的角度θ1m的0到2π/5,第2分割期间t2a被设定为2π/5至4π/5,第3分割期间t3a被设定为4π/5至6π/5,第4分割期间t4a被设定为6π/5至8π/5,第5分割期间t5a被设定为8π/5至2π。
120.第1系统的一阶分量降低处理部54a对于在各分割期间中计算出的多个2个输出信号v1a_f、v2a_f进行平均处理,来计算2个一阶分量提取值v1a_1st、v2a_1st。然后,如图25所示,第1系统的一阶分量降低处理部54a将第1至第5分割期间的每一个、与在各分割期间中计算出的一阶分量提取值v1a_1stmm、v2a_1stmm之间的表数据存储在ram等存储装置91中。
121.另外,第1系统的一阶分量降低处理部54a可以在n个分割期间的每一个中,将对过去多次的机械角的1个旋转周期中计算出的多次一阶分量提取值v1a_1st、v2a_1st进行统计处理(例如,平均处理、一阶延迟滤波处理)后而得的值作为各分割期间的一阶分量提取值v1a_1stmm、v2a_1stmm来存储。根据该结构,通过统计处理,能降低外部干扰、噪声分量,并能提高所存储的一阶分量提取值的精度。
122.然后,第1系统的一阶分量降低处理部54a参照与分割期间关联起来存储的5个第1系统的2个一阶分量提取值v1a_1stmm、v2a_1stmm,读取与当前的分割期间对应的第1系统的2个一阶分量提取值v1a_1stmm、v2a_1stmm,并从当前的第1系统的2个输出信号v1a_f、v2a_f中分别减去读取出的第1系统的2个一阶分量提取值v1a_1stmm、v2a_1stmm,来计算一阶分量降低处理后的第1系统的2个输出信号v1a_f*、v2a_f*。
123.第1系统的一阶分量降低处理部54a基于机械角的1个旋转周期的角度θm1来判定当前的分割期间,上述机械角基于电气角的第1角度θ1来计算。
124.图26中示出控制动作。在第1分割期间t1a至第5分割期间t5a的每一个中,从表数据中读取对应的第1一阶分量提取值v1a_1stmm和第2一阶分量提取值v2a_1stmm。另外,表数据中存储有在上次的1个旋转周期中计算出的一阶分量提取值。
125.图7中示出一阶分量降低处理前的第1输出信号v1a_f、与一阶分量降低处理后的第1输出信号v1a_f*的频率分析结果。一阶分量降低处理前,机械角的一阶分量产生4.8%,与此相对,一阶分量降低处理后,减少到1.5%。由此,通过一阶分量降低处理,能使因偏心而产生的机械角的一阶分量减少约70%,能使第1角度θ1的四阶和六阶的误差分量减少约70%。
126.<存储条件>
第1系统的一阶分量降低处理部54a在预先设定的存储条件成立的情况下,进行统计处理(本示例中,平均处理)来计算2个一阶分量提取值v1a_1st、v2a_1st,并将计算出的2个一阶分量提取值v1a_1stmm、v2a_1stmm与对应的角度θm1或分割期间关联起来进行存储。
127.根据该结构,在因偏心而产生的一阶分量提取值的提取精度变高的存储条件下计算一阶分量提取值,并与相位关联起来对一阶分量提取值进行存储,由此能提高所存储的一阶分量提取值的精度。
128.第1系统的一阶分量降低处理部54a在第1角速度ω1比预先设定的速度阈值ωth要大的情况下,判定为存储条件成立,在第1角速度ω1在速度阈值ωth以下的情况下,判定为存储条件不成立。
129.本实施方式中,速度阈值ωth的设定方法与实施方式1不同。本实施方式中,进行将机械角的1个旋转周期除以n而得的期间的统计处理(本示例中,平均处理)。由此,通过一阶分量降低处理,比机械角的1个旋转周期的n分之一要短的周期的实际角度变动所引起的分量得以降低。由此,通过一阶分量降低处理降低的基于实际的角度变动的频率成为实施方式1的n倍。由此,在角速度为实施方式1的n分之一时,通过一阶分量降低处理被降低的实际的角度变动的频率与实施方式1相同。由此,速度阈值ωth也能设定为实施方式1的n分之一。例如,在实际的角度变动的最大频率在机械角中为50hz的情况下,速度阈值ωth被设定为与50hz的五分之一的频率对应的角速度。由此,本实施方式中,与实施方式1相比,能将速度阈值ωth设定为五分之一,能使存储条件成立的角速度范围扩大。如果n为2以上,则相对于实施方式1也能使存储条件成立的角速度范围扩大。然后,在一阶分量提取值中所包含的实际的角度的变动分量减少的条件下,对一阶分量提取值进行存储,因此,能提高一阶分量提取值的精度。
130.<一阶分量提取值的存储和读取所涉及的框图>本实施方式中,如图28所示,第1系统的一阶分量降低处理部54a包括第1减法器543a、第2减法器544a、机械角计算器545a、存储条件判定器546a、第1一阶分量存储器547a、以及第2一阶分量存储器548a。
131.机械角计算器545a如上述那样,基于第1角度θ1来计算机械角的角度θm1。如上述那样,存储条件判定器546a基于第1角速度ω1来判定存储条件是否成立。
132.第1一阶分量存储器547a如上述那样,在存储条件成立的情况下,在多个角度θm1或n个分割期间的每一个中对统计处理期间或分割期间的第1输出信号v1a_f进行统计处理来计算第1一阶分量提取值v1a_1st,并将在角度θm1或分割期间的每一个中计算出的多个第1一阶分量提取值v1a_1stmm与对应的角度θm1或分割期间关联起来存储。此外,第1一阶分量存储器547a参照与角度θm1或分割期间关联起来存储的多个第1一阶分量提取值v1a_1stmm,来读取并输出与当前的角度θm1或分割期间对应的第1一阶分量提取值v1a_1stmm。然后,第1减法器543a从当前的第1输出信号v1a_f中减去第1一阶分量提取值v1a_1stmm,来计算一阶分量降低处理后的第1输出信号v1a_f*。
133.第2一阶分量存储器548a如上述那样,在存储条件成立的情况下,在多个角度θm1或n个分割期间的每一个中对统计处理期间或分割期间的第2输出信号v2a_f进行统计处理来计算第2一阶分量提取值v2a_1st,并将在角度θm1或分割期间的每一个中计算出的多个第2一阶分量提取值v2a_1stmm与对应的角度θm1或分割期间关联起来存储。此外,第2一阶
分量存储器548a参照与角度θm1或分割期间关联起来存储的多个第2一阶分量提取值v2a_1stmm,来读取并输出与当前的角度θm1或分割期间对应的第2一阶分量提取值v2a_1stmm。然后,第2减法器544a从当前的第2输出信号v2a_f中减去第2一阶分量提取值v2a_1stmm,来计算一阶分量降低处理后的第2输出信号v2a_f*。
134.2-2.第2系统的一阶分量降低处理部本实施方式中,第2系统的一阶分量降低处理部54b在一阶分量降低处理中,在机械角的1个旋转周期的多个相位(角度θm2)的每一个中,对于将机械角的1个旋转周期的时间除以n而得的统计处理期间δtave的第2系统的2个输出信号v1b_f、v2b_f进行统计处理来计算第2系统的2个一阶分量提取值v1b_1st、v2b_1st,并将在各相位(角度θm2)中计算出的多个第2系统的2个一阶分量提取值v1b_1stmm、v2b_1stmm与对应的相位关联起来存储。
135.与实施方式1同样地,第2系统的一阶分量降低处理部54b基于电气角的第2角度θ2,来计算机械角的1个旋转周期的角度θm2(相位)。
136.第2系统的一阶分量降低处理部54b参照与相位关联起来存储的多个第2系统的2个一阶分量提取值v1b_1stmm、v2b_1stmm,读取与当前的相位对应的第2系统的2个一阶分量提取值v1b_1stmm、v2b_1stmm,并从当前的第2系统的2个输出信号v1b_f、v2b_f中分别减去读取出的第2系统的2个一阶分量提取值v1b_1stmm、v2b_1stmm,来计算一阶分量降低处理后的第2系统的2个输出信号v1b_f*、v2b_f*。
137.本实施方式中,统计处理被设为平均处理。第2系统的一阶分量降低处理部54b对于在以预先设定的多个机械角的角度θm2的每一个为中心的统计处理期间δtave中计算出的多个2个输出信号v1b_f、v2b_f进行平均处理,来计算2个一阶分量提取值v1b_1st、v2b_1st。进行统计处理的多个机械角的角度θm2是将从0到2π的机械角的角度θm2按角度间隔δθm细分后的角度。
138.然后,与第1系统同样地,第2系统的一阶分量降低处理部54b将多个机械角的角度θm2的每一个、与在以各角度θm2为中心的统计处理期间δtave中计算出的一阶分量提取值v1b_1stmm、v2b_1stmm之间的表数据存储在ram等存储装置91中。
139.<1个旋转周期的n分割>第2系统的一阶分量降低处理部54b在作为多个相位(角度θm2)的、将机械角的1个旋转周期进行n分割而得的n个分割期间的每一个中,对分割期间的第2系统的2个输出信号进行统计处理(本示例中,平均处理)来计算第2系统的2个一阶分量提取值v1b_1st、v2b_1st,并将在分割期间的每一个中计算出的n个第2系统的2个一阶分量提取值与作为对应的相位的分割期间关联起来进行存储。
140.本实施方式中,n=5,因此,与第1系统同样地,机械角的1个旋转周期被分割为5个,并设置第1分割期间至第5分割期间这5个分割期间。
141.第2系统的一阶分量降低处理部54b对于在各分割期间中计算出的多个2个输出信号v1b_f、v2b_f进行平均处理,来计算2个一阶分量提取值v1b_1st、v2b_1st。然后,第2系统的一阶分量降低处理部54b将第1至第5分割期间的每一个、与在各分割期间中计算出的一阶分量提取值v1b_1stmm、v2b_1stmm之间的表数据存储在ram等存储装置91中。
142.然后,第2系统的一阶分量降低处理部54b参照与分割期间关联起来存储的5个第2系统的2个一阶分量提取值v1b_1stmm、v2b_1stmm,读取与当前的分割期间对应的第2系统
的2个一阶分量提取值v1b_1stmm、v2b_1stmm,并从当前的第2系统的2个输出信号v1b_f、v2b_f中分别减去读取出的第2系统的2个一阶分量提取值v1b_1stmm、v2b_1stmm,来计算一阶分量降低处理后的第2系统的2个输出信号v1b_f*、v2b_f*。
143.第2系统的一阶分量降低处理部54b基于机械角的1个旋转周期的角度θm2来判定当前的分割期间,上述机械角基于电气角的第2角度θ2来计算。
144.<存储条件>第2系统的一阶分量降低处理部54b在预先设定的存储条件成立的情况下,进行统计处理(本示例中,平均处理)来计算2个一阶分量提取值v1b_1st、v2b_1st,并将计算出的2个一阶分量提取值v1b_1stmm、v2b_1stmm与对应的角度θm2或分割期间关联起来进行存储。
145.第2系统的一阶分量降低处理部54b在第2角速度ω2比预先设定的速度阈值ωth要大的情况下,判定为存储条件成立,在第2角速度ω2在速度阈值ωth以下的情况下,判定为存储条件不成立。速度阈值ωth被设定为与第1系统相同。
146.<一阶分量提取值的存储和读取所涉及的框图>本实施方式中,如图29所示,第2系统的一阶分量降低处理部54b包括第1减法器543b、第2减法器544b、机械角计算器545b、存储条件判定器546b、第1一阶分量存储器547b、第2一阶分量存储器548b。
147.机械角计算器545b如上述那样,基于第2角度θ2来计算机械角的角度θm2。如上述那样,存储条件判定器546b基于第2角速度ω2来判定存储条件是否成立。
148.第1一阶分量存储器547b如上述那样,在存储条件成立的情况下,在多个角度θm2或n个分割期间的每一个中对统计处理期间或分割期间的第1输出信号v1b_f进行统计处理来计算第1一阶分量提取值v1b_1st,并将在角度θm2或分割期间的每一个中计算出的多个第1一阶分量提取值v1b_1stmm与对应的角度θm2或分割期间关联起来存储。此外,第1一阶分量存储器547b参照与角度θm2或分割期间关联起来存储的多个第1一阶分量提取值v1b_1stmm,来读取并输出与当前的角度θm2或分割期间对应的第1一阶分量提取值v1b_1stmm。然后,第1减法器543b从当前的第1输出信号v1b_f中减去第1一阶分量提取值v1b_1stmm,来计算一阶分量降低处理后的第1输出信号v1b_f*。
149.第2一阶分量存储器548b如上述那样,在存储条件成立的情况下,在多个角度θm2或n个分割期间的每一个中对统计处理期间或分割期间的第2输出信号v2b_f进行统计处理来计算第2一阶分量提取值v2b_1st,并将在角度θm2或分割期间的每一个中计算出的多个第2一阶分量提取值v2b_1stmm与对应的角度θm2或分割期间关联起来存储。此外,第2一阶分量存储器548b参照与角度θm2或分割期间关联起来存储的多个第2一阶分量提取值v2b_1stmm,来读取并输出与当前的角度θm2或分割期间对应的第2一阶分量提取值v2b_1stmm。然后,第2减法器544b从当前的第2输出信号v2b_f中减去第2一阶分量提取值v2b_1stmm,来计算一阶分量降低处理后的第2输出信号v2b_f*。
150.2-3.电动助力转向装置接着,考虑角度的被检测对象是电动助力转向装置500的驱动电动机的情况。图30中示出电动助力转向装置500的示意结构图。电动助力转向装置500中设置有柱轴503,该柱轴503传递驾驶员对方向盘502的转向力。柱轴503连接有例如蜗杆齿轮等齿轮504。对于驱动电动机420的旋转驱动力(转矩、旋转),齿轮504将旋转方向改变为直角并减速,并且传递
给柱轴503来进行辅助。驱动电动机420被设为永磁体型的电动机,并通过控制器430来进行控制。转向齿轮506对柱轴503的旋转进行减速并将其转换为直线运动,以使齿条507沿直线方向移动。车轮的角度通过该齿条507的直线运动而变化。
151.在驱动电动机420的角度检测装置中,大多使用与光学式编码器相比成本较低、且耐环境性优异的旋转变压器。然而,如果因偏心而导致旋转变压器中产生角度误差,则与角度误差的阶数相对应的阶数的转矩脉动产生,成为噪声的原因,导致转向感恶化。
152.对本实施方式所涉及的角度检测装置的有效性进行说明。根据非专利文献(栗重他,“电动助力转向的转向转矩降低控制方式”,日本机械学会论文集(c编),68卷675号),记载了在频率50hz附近发生方向盘振动。由此,如果方向盘502以50hz振动,则在辅助方向盘502的驱动电动机420中也发生该频率的振动。由此,在使用实施方式1的角度检测装置的情况下,速度阈值ωth被设定为与50hz对应的角速度以上。如果用机械角的rpm来表示实施方式1的速度阈值ωth,则为3000rpm以上。另一方面,驱动电动机420的额定转速约为100rpm,在其以上的转速下,进行基于弱磁控制的负的d轴电流的通电。在第1角度θ1或第2角度θ2中存在角度误差δθ的情况下,q轴电流发生变动,并产生转矩误差δt。转矩误差δt能用kt
×
id
×
sin(δθ)来近似。这里,kt是转矩常数,id是d轴电流。由此,在角度误差δθ发生脉动的情况下,转矩误差δt也发生脉动。因此,成为转向感变差、异响的原因。
153.由此,优选为因偏心而引起的角度误差δθ在对负的d轴电流通电前降低,即、降低到额定转速以下。因此,实施方式1的速度阈值ωth被设定为3000rpm以上,所以在从d轴电流引起的转矩误差δt产生的1000rpm至3000rpm下不计算一阶分量提取值,不进行存储,因此,因偏心而引起的角度误差δθ不降低,转向感因转矩误差δt而变差,有可能产生异响。
154.另一方面,实施方式2的速度阈值ωth能设定为实施方式1的速度阈值ωth的n分之一,因此,在n=5的情况下,如果用机械角的rpm来表示则能设定为3000rpm/5=600rpm,在n=4的情况下,能设定为3000rpm/4=750rpm,在n=3的情况下,能设定为3000rpm/3=1000rpm。由此,若凸极数n为3以上,则在d轴电流所引起的转矩误差δt产生的1000rpm以上,由于对一阶分量提取值进行计算并存储,因此能降低因偏心而引起的角度误差δθ,能抑制转矩误差δt所引起的转向感的恶化、异响的产生。
155.由此,如果是凸极数n被设定为3以上的实施方式2的角度检测装置,则在电动助力转向装置中能抑制因偏心而引起的转矩变动的产生,并抑制转向感的恶化、异响的产生。
156.[其它实施方式]上述各实施方式中,定子13具有第1齿te1至第12齿te12这12个齿。然而,定子13的齿数也可以为12以外的数量,例如可以为14、16。
[0157]
定子13可以设置有双系统以上的绕组(例如,3系统的绕组)。此外,如专利文献1、2那样,可以将双系统的绕组分割为4个并设置于定子13。此外,可以将双系统的绕组分割为6分割、8分割等偶数的自然数倍并设置于定子13。此外,凸极数并不限于5,可以设定为任意自然数。另外,实施方式2中,凸极数n可以设为3以上。
[0158]
在第1系统和第2系统之间的磁干扰的影响较小的情况下,可以省略第1系统的第2周期降低处理部53a和第2系统的第1周期降低处理部53b。此外,第1周期ta和第2周期tb可以相一致。
[0159]
关于磁干扰的影响,在专利文献1的图16中示出如下情况:第1系统的励磁信号和
第2系统的励磁信号为同一周期,在相位差较小的情况下,角度误差较小。由此,通过减小相位差,从而能减小因磁干扰引起的角度误差。由此,在上述各实施方式中,在将施加到第1系统的励磁绕组10a的交流电压vra、和施加到第2系统的励磁绕组10b的交流电压vrb设定为同一周期、同一相位的情况下,可以省略第1系统的第2周期降低处理部53a和第2系统的第1周期降低处理部53b。
[0160]
上述各实施方式中,在第1系统中,在第2周期降低处理之后进行一阶分量降低处理,在第2系统中,在第1周期降低处理之后进行一阶分量降低处理。然而,在第1系统中,可以在一阶分量降低处理之后进行第2周期降低处理,在第2系统中,可以在一阶分量降低处理之后进行第1周期降低处理。
[0161]
此外,可以设置第1系统的各部分,而不设置第2系统的各部分。在该情况下,也能通过一阶分量降低处理来减小因偏心而引起的第1系统的角度误差。另外,该情况下,系统间的磁干扰不再产生,因此,在第1系统中可以不设置第1系统的第2周期降低处理部53a。
[0162]
此外,第1系统和第2系统可以交换。即,可以将上述各实施方式的第1系统设为第2系统,而将上述各实施方式的第2系统设为第1系统。
[0163]
至少能降低因偏心而引起的第1系统的角度误差即可,可以不设置第2系统的一阶分量降低处理部54b,无法降低因偏心而引起的第2系统的角度误差也无妨。
[0164]
虽然本技术记载了各种示例性的实施方式和实施例,但是在一个或多个实施方式中记载的各种特征、方式和功能不限于特定实施方式的应用,可以单独地或以各种组合来应用于实施方式。因此,可以认为未例示的无数变形例也包含在本技术说明书所公开的技术范围内。例如,设为包括对至少一个构成要素进行变形、添加或省略的情况,以及提取至少一个构成要素并与其他实施方式的构成要素进行组合的情况。标号说明
[0165]
1 旋转变压器10a 第1系统的励磁绕组10b 第2系统的励磁绕组13 定子14 转子111a、112a 第1系统的2个输出绕组111b、112b 第1系统的2个输出绕组51a 第1系统的励磁部52a 第1系统的输出信号检测部53a 第1系统的第2周期降低处理部54a 第1系统的一阶分量降低处理部55a 第1系统的角度计算部56a 第1系统的转速计算部51b 第2系统的励磁部52b 第2系统的输出信号检测部53b 第2系统的第1周期降低处理部54b 第2系统的一阶分量降低处理部
55b 第2系统的角度计算部56b 第2系统的转速计算部n 凸极数ta 第1周期tb 第2周期vra 第1周期的交流电压vrb 第2周期的交流电压v1a_1st、v2a_1st 第1系统的2个一阶分量提取值v1b_1st、v2b_1st 第2系统的2个一阶分量提取值δtave 统计处理期间θ1 第1角度θ2 第2角度ω1 第1角速度ωth 速度阈值。
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