旋转角检测装置的制作方法

专利名称：旋转角检测装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种对无刷电动机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：
为了对在电动动カ转向装置等中使用的无刷电动机进行控制，必须与转子的旋转角度一致地对定子绕组进行通电流。因此，已知有如下旋转角检测装置利用与无刷电动机的旋转对应地旋转的检测用转子，对无刷电动机的转子的旋转角进行检測。具体地说，如图12所示，检测用转子101(以下，称作“转子101”)具备圆筒状的磁铁102，该圆筒状的磁铁 102具有与在无刷电动机的转子设置的磁极对相当的多组磁极对。两个磁传感器121、122以转子101的旋转中心轴为中心、且隔开规定的角度间隔配置于转子101的周围。从各磁传感器121、122输出具有规定的相位差的正弦波信号。基于这两个正弦波信号对转子101的旋转角(无刷电动机的转子的旋转角)进行检测(參照日本特开平6-109750号公报)。在该例中，磁铁102具有4组磁极对。也就是说，磁铁102具有以相等的角度间隔配置的8个磁极。各磁极以转子101的旋转中心轴为中心、且以45° (电角度为180° )的角度间隔配置。并且，两个磁传感器121、122以转子101的旋转中心轴为中心、且隔开22.5° (电角度为90° )的角度间隔配置。将图12中以箭头示出的方向作为检测用转子101的正方向的旋转方向。进而形成为若转子101沿正方向旋转，则转子101的旋转角増大，若转子101沿反方向旋转，则转子101的旋转角减小。如图13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V1、V2以转子101旋转了相当于ー组磁极对那么多的角度(90° (电角度为360° ))的期间为ー个周期。与4组磁极对相对应地将转子101旋转ー圈的角度范围划分为4个区间，并将各区间的开始位置设为0°、且将结束位置设为360°，将以此表示的转子101的角度称为转子101的电角度Θ e。此处设定为从第一磁传感器121输出Vl = Al *sin Θ e的输出信号,并从第二磁传感器122输出V2 =A2 · COS0e的输出信号。A1、A2为振幅。若将两个输出信号VI、V2的振幅A1、A2视为互相相等，则利用两个输出信号VI、V2并基于以下算式(I)能够求出转子101的电角度Θ e。Θ e = tan-1 (sin Θ e/cos θ e)= tan-1 (V 1/V 2). . . (I)这样，使用求出的电角度0e来控制无刷电动机。在上述那样的现有的旋转角度检测装置中，由于因每个磁极的磁力的偏差等使得各磁传感器121、122的输出信号VI、V2的振幅针对每个磁极而变动，因此会在转子101的旋转角的检测中产生误差。因此，考虑根据转子101的机械角对各磁传感器121、122的输出信号VI、V2进行修正(振幅修正)，以使得各磁传感器121、122的输出信号VI、V2的振幅相等，然后再对转子101的电角度θ e进行运算。在磁力针对姆个磁极而产生偏差的情况下，对于各磁传感器121、122的输出信号VI、V2，必须变更为了在电角度的每个周期或每半个周期内修正振幅而使用的振幅修正值。因此，为了进行这样的振幅修正，必须确定各磁传感器121、122所感知的磁极。由于在转子101旋转ー圈以后根据各磁极的峰值的差异来确定各磁传感器121、122所感知的磁极，因此能够按照各磁传感器121、122所感知的磁极来进行振幅修正。然而，由于在无刷电动机刚刚起动之后无法确定各磁传感器121、122所感知的磁极，因此无法按照各磁传感器121、122所感知的磁极来进行振幅修正。

发明内容
本发明的目的之ー在于提供一种旋转角检测装置，该旋转角检测装置能够在旋转体刚刚开始旋转后的早期阶段确定磁传感器所感知的磁极。
本发明的ー个方式的旋转角检测装置对旋转体的旋转角进行检测，该旋转角检测装置结构上的特征在干，该旋转角检测装置包括多极磁铁，该多极磁铁与上述旋转体的旋转对应地旋转，具备具有第一磁力的一个或多个磁极、以及具有第二磁力的ー个或多个磁极；第一、第二及第三磁传感器，该第一、第二及第三磁传感器与上述多极磁铁的旋转对应地分别输出相互间具有规定的相位差的第一、第二及第三正弦波信号；零交检测单元，该零交检测单元检测出上述第一、第二及第三磁传感器中的至少ー个磁传感器的输出信号的零交的时刻；以及磁极确定单元，当利用上述零交检测单元检测出ー个磁传感器的输出信号的零交的时刻时，该磁极确定单兀基于其它两个磁传感器的输出信号对上述第一磁传感器所感知的磁极进行确定，对具有上述第一磁力的磁极与具有上述第二磁力的磁极的配置形态及上述相位差进行设定，使得当利用上述零交检测单元检测出ー个磁传感器的输出信号的零交的时刻时，其它两个磁传感器的输出信号值的组合针对上述第一磁传感器所感知的每个磁极而不同。


从以下的參照附图对具体实施方式
进行的说明能够清楚本发明的上述的和进ー步的目的、特征和优点，其中，对相同或相似的要素标注相同或相似的标号。图I是示出将本发明的一个实施方式所涉及的旋转角检测装置应用于用来检测无刷电动机的转子的旋转角的旋转角检测装置时的结构的示意图。图2是示出检测用转子的结构的示意图。图3是示出第一、第二以及第三磁传感器的输出信号波形、以及第一磁传感器所感知的磁极的示意图。图4是示出峰值表的内容的示意图。图5是示出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是示出图5的步骤S3的相对磁极号码的设定处理的顺序的流程图。图7是用于说明相对磁极号码的设定处理的示意图。图8是用于说明当检测出零交的输出信号是第二输出信号V2时进行的第一磁极号码确定处理的示意图。
图9是用于说明当检测出零交的输出信号是第三输出信号V3时进行的第一磁极号码确定处理的示意图。图10是用于说明当检测出零交的输出信号是第一输出信号Vl时进行的第一磁极号码确定处理的示意图。图11是示出基于旋转角运算装置的旋转角运算处理的其它例子的流程图。图12是用于对基于现有旋转角检测装置的旋转角检测方法进行说明的示意图。图13是不出第一磁传感器的输出信号波形以及第二磁传感器的输出信号波形的示意图。
具体实施例方式以下，參照附图对将本发明应用于用作检测无刷电动机的转子的旋转角的旋转角检测装置时的实施方式进行详细说明。图I是示出将本发明的一个实施方式所涉及的旋转角检测装置应用于用来检测无刷电动机的转子的旋转角的旋转角检测装置时的结构的示意图。该旋转角检测装置具有与无刷电动机10的旋转对应地旋转的检测用转子(以下，简称为“转子I，，)。如图2所示，转子I包括圆筒状的磁铁(多极磁铁)2，该磁铁2具有与设置于无刷电动机10的转子的磁极对相当的多组磁极对。
磁铁2具有4组磁铁对(Ml，M2) (M3，M4) (M5，M6) (M7，M8)。也就是说，磁铁2具有以相等角度间隔配置的8个磁极Ml M8。各磁极Ml M8以转子I的旋转中心轴为中心、且以45° (电角度为180° )的角度间隔配置。在本实施方式中，在磁极的磁力的大小的种类中，具有磁力大的第一磁力、以及磁力小于第一磁力的第二磁力这两个种类。在本实施方式中，在8个磁极Ml M8中,将Ml、M2、M4、M5的磁力设定为第一磁力(强磁力)，将M3、M6、M7、M8的磁力设定为第二磁力(弱磁力)。在转子I的周围配置有三个磁传感器21、22、23。有时分别将这三个磁传感器21、22,23称为第一磁传感器21、第二磁传感器22以及第三磁传感器23。第二磁传感器22配置于以转子I的旋转中心轴为中心沿逆时针方向相对于第一磁传感器21离开60° (电角度为240° )的位置。第三磁传感器23配置于以转子I的旋转中心轴为中心沿顺时针方向相对于第一磁传感器21离开150° (电角度为600° )的位置。換言之，以下述方式对三个磁传感器21、22、23进行配置当第一磁传感器21与第一磁极对(Ml，M2)的电角度为0°的位置对置时，第二磁传感器22与第四磁极对(M7，M8)的电角度为120°的位置对置，第三磁传感器23与第二磁极对(M3，M4)的电角度为240°的位置対置。作为磁传感器，例如能够采用具备霍尔元件、磁阻元件(MR元件)等具有电特性因磁场的作用而变化的特性的元件的传感器。将图2中以箭头示出的方向设定为转子I的正方向的旋转方向。进而，设定成如下结构若转子I沿正方向旋转，则转子I的旋转角増大，若转子I沿反方向旋转，则转子I的旋转角减小。如图3所示，从各磁传感器21、22、23输出正弦波信号V1、V2、V3，该正弦波信号V1、V2、V3以转子I旋转了相当于ー组磁极对那么多的角度(90° (电角度为360° ))的期间为ー个周期。
图3示出了各磁传感器21、22、23的输出信号V1、V2、V3，该输出信号V1、V2、V3针对的是将转子I的磁极M8和磁极Ml的边界与第一磁传感器21对置时的转子I的旋转角设定为0°的情况下的转子角度(机械角)。并且，图3中与转子角度对应地示出了第一磁传感器21所感知的磁极Ml M8，并示出了各磁极的磁力的大小。与四组磁极对对应地将转子I旋转ー圈的角度范围划分成4个区间，进而以将各区间的开始位置设为0°、且将结束位置设为360°的方式表示的转子I的角度称作转子I的电角度Θ e。此处，设定为在对应于4组磁极对的每个区间内都从第一磁传感器21输出Vl =Al -Sinee的输出信号。在该情况下，在对应于4组磁极对的每个区间内都从第二磁传感器 22 输出 V2 = A2 · sin(0e-24O° ) = A2 · sin( Θ e+120° )的输出信号。并且，在对应于4组磁极对的每个区间内都从第三磁传感器23输出V3 = A3 · sin ( Θ e+600° )=A3 *sin( Θ e+240° )的输出信号。A1、A2、A3分别表示振幅。然而，振幅A1、A2、A3根据各 磁极Ml M8的磁力大小而变化。因此，从各磁传感器21、22、23输出相互间具有规定的相位差为120° (电角度)的正弦波信号。有时分别将各磁传感器21、22、23的输出信号V1、V2、V3称作第一输出信号VI、第二输出信号V2以及第三输出信号V3。返回到图1，各磁传感器21、22、23的输出信号VI、V2、V3被输入到旋转角运算装置20。旋转角运算装置20基于各磁传感器21、22、23的输出信号V1、V2、V3来确定各磁传感器21、22、23所感知的磁极。基于各磁传感器21、22、23所感知的磁极的确定结果，旋转角运算装置20对各磁传感器21、22、23的输出信号V1、V2、V3的振幅进行修正。进而，旋转角运算装置20基于振幅修正后的各输出信号对转子I的电角度Θ e进行运算。将利用旋转角运算装置20进行运算所得的电角度Θ e传送给电动机控制器30。电动机控制器30利用从旋转角运算装置20传送来的电角度Θ e来控制无刷电动机10。旋转角运算装置20例如由微计算机构成，包括CPU(中央运算处理装置)以及存储器(R0M、RAM、可重写的非易失性存储器等)。在旋转角运算装置20的非易失性存储器中针对每个磁传感器21、22、23存储有峰值表。图4是示出峰值表的内容的示意图。在峰值表中按照各磁极Ml M8的磁极号码I 8存储有与该磁极对应的第一磁传感器21的输出信号Vl的峰值(最大值或最小值)Pl (I) Pl (8);与该磁极对应的第ニ磁传感器22的输出信号V2的峰值(最大值或最小值)P2 (I) P2 (8)；以及与该磁极对应的第三磁传感器23的输出信号V3的峰值(最大值或最小值)P3 (I) P3(8)。另外，由于将特性基本相同的磁传感器用作各磁传感器21、22、23，因此针对同一磁极的各磁传感器21、22、23的峰值为基本相同的值。例如在无刷电动机10出厂前向上述峰值表中存储峰值。在上述振幅修正用峰值表中存储的峰值，可以根据ー个周期份的数据求出，也可以根据多个周期份的数据的平均值求出。图5是示出基于旋转角运算装置20的旋转角运算处理的顺序的流程图。在每个规定的运算周期内反复进行图5所示的旋转角运算处理。当旋转角运算处理开始时，将第一磁传感器21所感知的磁极设为基准磁极，并将在对各磁极分配相对号码时的各磁极的号码定义为相对磁极号码。利用变量rl表不第一磁传感器21所感知的磁极的相对磁极号码(以下，称作“第一相对磁极号码”)，利用变量r2表示第二磁传感器22所感知的磁极的相对磁极号码(以下，称作“第二相对磁极号码”)，利用变量r3表示第三磁传感器23所感知的磁极的相对磁极号码(以下，称作“第三相对磁极号码”)。另外，各相对磁极号码rl、r2、r3米用I 8的整数,将比I少I的相对磁极号码设为8,将比8大I的相对磁极号码设为I。在本实施方式中，当第一磁传感器21所感知的磁极(基准磁极)在旋转角运算处理开始时是N极的磁极时，对该磁极分配的相对磁极号码为“I”。另ー方面，当第一磁传感器21所感知的磁极(基准磁极)在旋转角运算处理开始时是S极的磁极时，对该磁极分配的相对磁极号码为“2”。并且,利用ql表不第一磁传感器21所感知的磁极的磁极号码,利用q2表不第二磁传感器22所感知的磁极的磁极号码，利用q3表示第三磁传感器23所感知的磁极的磁极号码。另外，各磁极号码ql、q2、q3采用I 8的整数，将比I少I的磁极号码设为8，将比8大I的磁极号码设为I。当旋转角运算处理开始时，旋转角运算装置20读入各磁传感器21、22、23的输出信号(传感器值)V1、V2、V3(步骤SI)。另外，形成为在旋转角运算装置20的存储器(例如为RAM)中存储从规定次数之前读入的传感器值开始直至最新读入的传感器值为止的多次的传感器值。若在上述步骤SI中读入各传感器值V1、V2、V3，则旋转角运算装置20判别此次处理是否为旋转角运算处理开始后的初次处理(步骤S2)。在此次处理是旋转角运算处理开始后的初次处理的情况下(步骤S2 :是)，旋转角运算装置20进行相对磁极号码的设定处理(步骤S3)。
图6示出了相对磁极号码的设定处理的详细顺序。旋转角运算装置20首先判别第一输出信号Vl是否大于O (步骤S21)。当第一输出信号Vl大于O时(步骤S21 :是)，旋转角运算装置20判别为第一磁传感器21所感知的磁极(基准磁极)是N极的磁极，将第一相对磁极号码rl设定为1(步骤S24)。进而向步骤S26前进。另ー方面，当第一输出信号Vl为O以下时(步骤S21 :否)，旋转角运算装置20判别第一输出信号Vl是否小于O (步骤S22)。当第一输出信号Vl小于O时(步骤S22 :是)，判别为第一磁传感器21所感知的磁极(基准磁极)是S极的磁扱，将第一相对磁极号码rl设定为2 (步骤S25)。进而向步骤S26前进。在上述步骤S22中，当判别为第一输出信号Vl为O以上时(步骤S22 :否)，也就是说，当第一输出信号Vl为O时，为了判别转子旋转角(电角度)是0°还是180°，旋转角运算装置20判别第二输出信号V2是否大于O (步骤S23)。当第二输出信号V2大于O时(步骤S23:是)，旋转角运算装置20判别为转子旋转角(电角度)是0°，将第一相对磁极号码rl设定为I (步骤S24)。进而向步骤S26前进。另ー方面，当第二输出信号V2为O以下时(步骤S23 :否)，旋转角运算装置20判别为转子旋转角(电角度)是180°，将第一相对磁极号码rl设定为2(步骤S25)。进而向步骤S26前进。
另外，旋转角运算装置20可以在上述步骤S23中判别第三输出信号V3是否小于O。在该情况下，当第三输出信号V3小于O吋，旋转角运算装置20向步骤S24前进而将第一相对磁极号码rl设定为I。另ー方面，当第三输出信号V3为O以上时，旋转角运算装置20向步骤S25前进而将第一相对磁极号码rl设定为2。在步骤S26中，旋转角运算装置20判别是否满足“Vl > O且V2彡O”或“Vl < O且V2S0”的条件。当满足该条件时(步骤S26:是)，旋转角运算装置20判别为，第二磁传感器22所感知的磁极的磁极号码是仅比第一磁传感器21所感知的磁极的磁极号码大7的号码，对第二相对磁极号码r2设定仅比第一相对磁极号码rl大7的号码(r2 = rl+7)(步骤S27)。然而，当对rl加上7后所得的值(rl+7)为9以上的值时，将从该值中减去8以后所得的值作为第二相对磁极号码r2。进而向步骤S29转移。另ー方面，当不满足上述步骤S26的条件时(步骤S26 :否)，旋转角运算装置20判别为，第二磁传感器22所感知的磁极的磁极号码是仅比第一磁传感器21所感知的磁极 的磁极号码大6的号码，对第二相对的磁极号码r2设定仅比第一相对的磁极号码rl大6的号码(r2 = rl+6)(步骤S28)。进而向步骤S29转移。在步骤29中，旋转角运算装置20判别是否满足“Vl彡O且V3 < O”或“Vl彡O且V3>0”的条件。当满足该条件时(步骤S29:是)，旋转角运算装置20判别为，第三磁传感器23所感知的磁极的磁极号码是仅比第一磁传感器21所感知的磁极的磁极号码大3的号码，对第三相对磁极号码r3设定仅比第一相对磁极号码rl大3的号码(r3 = rl+3)(步骤S30)。进而返回到图5的步骤S7。另ー方面，当不满足上述步骤S29的条件时(步骤S29 :否)，旋转角运算装置20判别为，第三磁传感器23所感知的磁极的磁极号码是仅比第一磁传感器21所感知的磁极的磁极号码大4的号码,对第三相对磁极号码r3设定仅比第一相对磁极号码rl大4的号码(r3 = rl+4)(步骤S31)。进而返回到步骤图5的步骤S7。当满足上述步骤S26的条件时,对第二相对磁极号码r2设定仅比第一相对磁极号码rl大7的号码(r2 = rl+7),当不满足上述步骤S26的条件时,对第二相对磁极号码r2设定仅比第一相对磁极号码rl大6的号码(r2 = rl+6)，以下对该设定理由进行说明。并且，当满足上述步骤S29的条件时，对第三相对磁极号码r3设定仅比第一相对磁极号码rl大3的号码(r3 = rl+3),当不满足上述步骤S29的条件时,对第三相对磁极号码r3设定仅比第一相对磁极号码rl大4的号码(r3 = rl+4)，以下对该设定理由进行说明。例如图7 (a)、(b)、(c)所示,示意性地示出了当转子I的由磁极Ml与磁极M2构成的磁极对通过第一磁传感器21时,第一、第二及第三磁传感器21、22、23的输出信号VI、V2、V3的信号波形。然而，在图7中，为了便于说明，将各输出信号V1、V2、V3作为其振幅相等的信号进行图示。在图7(a)、(b)中，利用SI表示的区域是第一磁传感器21感知到磁极Ml、且第二磁传感器22感知到磁极M7的区域。利用S2及S3表示的区域是第一磁传感器21感知到磁极Ml、且第二磁传感器22感知到磁极M8的区域。利用S4表示的区域是第一磁传感器21感知到磁极M2、且第二磁传感器22感知到磁极M8的区域。利用S5及S6表示的区域是第一磁传感器21感知到磁极M2、且第二磁传感器22感知到磁极Ml的区域。也就是说，在区域SI及S4中，第二磁传感器22所感知的磁极的磁极号码是仅比第一磁传感器21所感知的磁极的磁极号码大6的号码。另一方面，在区域S2、S3、S5及S6中，第二磁传感器22所感知的磁极的磁极号码仅比第一磁传感器21所感知的磁极的磁极号码大7。在区域SI中，两个传感器值VI、V2满足Vl≥O且V2> O的第一条件。在区域S2、S3中，两个传感器值VI、V2满足Vl > O且V2 < O的第二条件。在区域S4中，两个传感器值VI、V2满足Vl≤ O且V2 < O的第三条件。在区域S5、S6中，两个传感器值VI、V2满足Vl <0且V2≥O的第四条件。因此，当满足上述第二条件(VI > O且V2≤O)或上述第四条件(VI < O且V2≥O)时，旋转角运算装置20判别为第二磁传感器22所感知的磁极的磁极号码仅比第一磁传感器21所感知的磁极的磁极号码大7，当不满足上述第二条件或上述第四条件时，旋转角运算装置20判别为第二磁传感器22所感知的磁极的磁极号码仅比第一磁传感器21所感知的磁极的磁极号码大6。并且，在图7(a)、(C)中，利用SI及S2表示的区域是第一磁传感器21感知到磁极Ml、且第三磁传感器23感知到磁极M4的区域。利用S3表示的区域是第一磁传感器21感知到磁极Ml、且第三磁传感器23感知到磁极M5的区域。利用S4及S5表示的区域是第一磁传感器21感知到磁极M2、且第三磁传感器23感知到磁极M5的区域。利用S6表示的区域是第一磁传感器21感知到磁极M2、且第三磁传感器23感知到磁极M6的区域。也就是说，在区域SI、S2、S4及S5中，第三磁传感器23所感知的磁极的磁极号码仅比第一磁传感器21所感知的磁极的磁极号码大3。另ー方面，在区域S3及S6中，第三磁传感器23所感知的磁极的磁极号码仅比第一磁传感器21所感知的磁极的磁极号码大4。在区域SI、S2中，两个传感器值VI、V3满足Vl≥O且V3 < O的第一条件。在区域S3中，两个传感器值Vl、V3满足Vl > O且V3≥ O的第二条件。在区域S4、S5中，两个传感器值Vl、V3满足Vl ≤ O且V3 > O的第三条件。在区域S6中，两个传感器值VI、V3满足Vl < O且V3≤ O的第四条件。因此，当满足上述第一条件(VI≥O且V3 < O)或上述第三条件(VI≤O且V3 >O)时，旋转角运算装置20判别为第三磁传感器23所感知的磁极的磁极号码仅比第一磁传感器21所感知的磁极的磁极号码大3，当不满足上述第一条件或上述第三条件时，旋转角运算装置20判别为第三磁传感器23所感知的磁极的磁极号码仅比第一磁传感器21所感知的磁极的磁极号码大4。返回到图5，在上述步骤S2中，当判别为此次的处理不是旋转角运算处理开始后的初次处理时(步骤S2 :否)，向步骤S4转移。在步骤S4中，旋转角运算装置20基于存储于存储器的传感器值VI、V2、V3，针对每个传感器值VI、V2、V3判别是否检测出了传感器值的符号反转的零交。当未检测出零交时(步骤S4 :否)，旋转角运算装置20向步骤S7转移。在上述步骤S4中，当针对任意的传感器值VI、V2、V3检测出了零交时(步骤S4 是)，旋转角运算装置20进行相对磁极号码的更新处理(步骤S5)。具体地说，将当前针对在上述步骤S4中检测出了零交的磁传感器设定的相对磁极号码rl、r2或r3，根据转子I的旋转方向变更为仅大I的号码或仅小I的号码。当转子I的旋转方向为正方向(图2中利用箭头表示的方向)时，旋转角运算装置20将当前针对在上述步骤S4中检测出了零交的磁传感器设定的相对磁极号码rl、r2或r3更新为仅大I的号码。另ー方面，当转子I的旋转方向为反方向时，旋转角运算装置20将当前针对在上述步骤S4中检测出了零交的磁传感器设定的相对磁极号码rl、r2或r3更新为仅小I的号码。然而，如上所述，仅比“I”这个相对磁极号码小I的相对磁极号码为“8”。并且，仅比“8”这个相对磁极号码大I的相对磁极号码为“I”。另外，能够基于检测出了零交的输出信号的前次值与此次值、以及另外一个输出信号的此次值来判定转子I的旋转方向。具体地说，在检测出了零交的输出信号为第一输出信号Vl的情况下，当满足“第一输出信号Vl的前次值大于O且其此次值为O以下，而第ニ输出信号V2小于O (或者第三输出信号V3大于O) ”这样的条件、或者满足“第一输出信号Vl的前次值不足O且其此次值为O以上，而第二输出信号V2大于O (或者第三输出信号V3小于O) ”这样的条件时，判定为旋转方向是正方向(图2中利用箭头表示的方向)。另ー方面，当满足“第一输出信号Vl的前次值为O以上且其此次值不足0，而第二输出信号V2大于O (或者第三输出信号V3小于O) ”这样的条件、或者满足“第一输出信号Vl的前次值为O以下且其此次值大于0，而第二输出信号V2小于O (或者第三输出信号V3 大于O)”这样的条件时，判定为旋转方向是反方向。在检测出了零交的输出信号为第二输出信号V2的情况下，当满足“第二输出信号V2的前次值大于O且其此次值为O以下,而第一输出信号Vl大于0(或者第三输出信号V3小于O) ”这样的条件、或者满足“第二输出信号V2的前次值不足O且其此次值为O以上，而第一输出信号Vl小于O (或者第三输出信号V3大于O) ”这样的条件时，判定为旋转方向是正方向(图2中利用箭头表示的方向)。另ー方面，当满足“第二输出信号V2的前次值为O以上且其此次值不足0，而第一输出信号Vl小于O (或者第三输出信号V3大于O) ”这样的条件、或者满足“第二输出信号V2的前次值为O以下且其此次值大于0，而第一输出信号Vl大于O (或者第三输出信号V3小于O) ”这样的条件时，判定为旋转方向是反方向。在检测出了零交的输出信号为第三输出信号V3的情况下，当满足“第三输出信号V3的前次值大于O且其此次值为O以下,而第一输出信号Vl小于0(或者第二输出信号V2大于O) ”这样的条件、或者满足“第三输出信号V3的前次值不足O且其此次值为O以上，而第一输出信号Vl大于O (或者第二输出信号V2小于O) ”这样的条件时，判定为旋转方向是正方向(图2中利用箭头表示的方向)。另ー方面，当满足“第三输出信号V3的前次值为O以上且其此次值不足0，而第一输出信号Vl大于O (或者第二输出信号V2小于O) ”这样的条件、或者满足“第三输出信号V3的前次值为O以下且其此次值大于0，而第一输出信号Vl小于O (或者第二输出信号V2大于O) ”这样的条件时，判定为旋转方向是反方向。若上述步骤S6中的相对磁极号码的更新处理结束，则旋转角运算装置20进行磁极号码确定处理(步骤S7)。在磁极号码确定处理中，旋转角运算装置20首先进行用于确定第一磁传感器21所检知的磁极的磁极号码ql的处理(以下，称作“第一磁极号码确定处理”)。然后旋转角运算装置20基于第一磁传感器21所检知的磁极的磁极号码ql，进行用于确定第二磁传感器22及第三磁传感器23所感知的磁极的磁极号码q2、q3的处理(以下，称作“第二磁极号码确定处理”)。对第一磁极号码确定处理进行说明。旋转角运算装置20基于第一、第二以及第三输出信号V1、V2、V3中的除了在上述步骤S4中检测出了零交的输出信号以外的两个输出信号，对第一磁传感器21所感知的磁极的磁极号码ql进行确定。然而，当在上述步骤S4中检测出了零交的输出信号为第一输出信号Vl时，旋转角运算装置20基于第一输出信号Vl的前次值与此次值、以及另外两个输出信号V2、V3，对第一磁传感器21所感知的磁极的磁极号码ql进行确定。參照图8对当在上述步骤S4中检测出了零交的输出信号为第二输出信号V2时所进行的第一磁极号码确定处理进行说明。如图8中的al a8所示，第二输出信号V2的零交在转子I旋转ー圈的期间内存在于8处位置。各零交al a8分别在第一磁传感器21感知到Ml M8时产生。因此，若能够确定各零交al a8，则能够确定第一磁传感器21所感知的磁极的磁极号码ql。根据图8可知，在各零交al a8处的第一输出信号值Vl与第三输出信号值V3的组合针对每个零交al a8而不同。为了确定各零交al a8，设定了阈值A(A > O)，该阈值A是针对磁力强的N磁极Ml、M5的各输出信号V1、V2、V3的峰值、与针对磁力弱的N磁极M3、M7的各输出信号V1、V2、V3的峰值的中间值。在各零交al a8处的第一输出信号值Vl与第三输出信号值V3的组合如下所示。al :V1 > O 且 V3 < O 且 | Vl | > A 且 | V3 | > Aa2 :V1 < O 且 V3 > O 且 | Vl | > A 且 | V3 | > Aa3 :V1 > O 且 V3 < O 且 | Vl | < A 且 | V3 | < Aa4 :V1 < O 且 V3 > O 且 | Vl | > A 且 | V3 | < Aa5 :V1 > O 且 V3 < O 且 | Vl | > A 且 | V3 | < A a6 :V1 < O 且 V3 > O 且 |V11 < A 且 |V3| > Aa7 :V1 > O 且 V3 < O 且 | Vl | < A 且 | V3 | > Aa8 :V1 < O 且 V3 > O 且 | Vl | < A 且 | V3 | < A因此，当检测出了零交的输出信号为第二输出信号V2时，利用表IA以及表IB示出了第一输出信号值Vl和第三输出信号值V3的组合、与第一磁传感器21所感知的磁极之间的关系。表IA表 IBVl > O 且 V3 < OVl < O 且 V3 > O
V3 V3|V3|>A]jv3|<A _]V3|>A |V3[<AMV1i>A Γ M1 M5「|V1|>A M2 M4
V1---V1 —---——-表IA表示当Vl > 0且V3 < 0时Vl的绝对值的大小(是大于阈值A还是小于阈值A)和V3的绝对值的大小(是大于阈值A还是小于阈值A)的组合、与第一磁传感器21所感知的磁极之间的关系。另ー方面,表IB表示当Vl <0且V3>0时Vl的绝对值的大小和V3的绝对值的大小的组合、与第一磁传感器21所感知的磁极之间的关系。当检测出了零交的输出信号为第二输出信号V2时，旋转角运算装置20基于表IA及表IB所示出的第一输出信号值Vl和第三输出信号值V3的组合与第一磁传感器21所感知的磁极之间的关系、以及在当前运算周期内读入的第一及第三输出信号VI、V3值，对第一磁传感器21所感知的磁极的磁极号码ql进行确定。接下来，參照图9对当在上述步骤S4中检测出了零交的输出信号为第三输出信号V3时所进行的第一磁极号码确定处理进行说明。如图9中的bl b8所示，第三输出信号V3的零交位置在转子I旋转ー圈的期间内存在于8处位置。各零交bl b8分别在第一磁传感器21感知到Ml M8时产生。因此，若能够确定各零交bl b8，则够确定第一磁传感器21所感知的磁极。根据图9可知，在各零交bl b8的第一输出信号值Vl与第二输出信号值V2的 组合针对姆个零交bl b8不同。为了确定各零交bl b8,设定了阈值A(A > O),该阈值A是针对磁力强的N磁极Ml、M5的各输出信号VI、V2、V3的峰值、与针对磁力弱的N磁极M3、M7的各输出信号V1、V2、V3的峰值的中间值。在各零交bl b8处的第一输出信号值Vl与第二输出信号值V2的组合如下所示。bl :V1 > O 且 V2 < O 且 |V11 > A 且 |V2| < Ab2 :V1 < O 且 V2 > O 且 |V11 > A 且 |V2| > Ab3 :V1 > 0 且 V2 < 0 且 | Vl | < A 且 | V2 | > Ab4 :V1 < 0 且 V2 > 0 且 | Vl | > A 且 | V2 | < Ab5 :V1 > 0 且 V2 < 0 且 | Vl | > A 且 | V2 | > Ab6 :V1 < 0 且 V2 > 0 且 | Vl | < A 且 | V2 | > Ab7 :V1 > 0 且 V2 < 0 且 | Vl | < A 且 | V2 | < Ab8 :V1 < 0 且 V2 > 0 且 I Vl | < A 且 |V2| < A因此，当检测出了零交的输出信号为第三输出信号V3时，利用表2A以及表2B示出了第一输出信号值Vl和第二输出信号值V2的组合、与第一磁传感器21所感知的磁极之间的关系。表2A表 2BVl>0iV2<0Vl<0iV2>0
Γ V2_V2 _|V2|>AT|V2|<AI V2| > A i[V2| < A[|V1|>A M5 M1I !V1|>A M2 M4VI---V1-----|V1|<A M3 MT|V1I<A M6 M8表2A表示当V1>0且V2<0时Vl的绝对值的大小(是大于阈值A还是小于阈值A)和V2的绝对值的大小(是大于阈值A还是小于阈值A)的组合、与第一磁传感器21所感知的磁极之间的关系。另ー方面,表2B表示当Vl <0且V2>0时Vl的绝对值的大小和V2的绝对值的大小的组合、与第一磁传感器21所感知的磁极之间的关系。当检测出了零交的输出信号为第三输出信号V3时，旋转角运算装置20基于表2A及表2B所不出的第一输出信号值Vl和第二输出信号值V2的组合与第一磁传感器21所感知的磁极之间的关系、以及在当前运算周期内读入的第一及第ニ输出信号值V1、V2，对第一磁传感器21所感知的磁极的磁极号码ql进行确定。接下来，參照图10对当在上述步骤S4中检测出了零交的输出信号为第一输出信号Vl时所进行的第一磁极号码确定处理进行说明。如图10中的Cl CS所示，第一输出信号Vl的零交在转子I旋转ー圈的期间内存在于8处位置。各零交Cl c8分别在第一磁传感器21感知到相邻的两个磁极的边界(M8与Ml的边界 M7与M8的边界)附近时产生。因此，若能够确定各零交Cl c8，则能够确定第一磁传感器21所感知的边界附近的两个磁极。这样，由于各零交Cl c8在第一磁传感器21感知到相邻的两个磁极的边界附近时产生，因此必须判别第一磁传感器21是否感知到了上述相邻的两个磁极中的任一磁极。 因此，考虑第一输出信号Vl的零交前后的变化方式(从正向负的变化或从负向正的变化)，在此基础上，判别第一磁传感器21是否感知到了上述相邻的两个磁极中的任一磁极。另夕卜，基于第一输出信号Vl的前次值与此次值对第一输出信号Vl的零交前后的变化方式进行确定。根据图10可知,在各零交位置cl c8处的第二输出信号值V2与第三输出信号值V3的组合针对姆个零交位置cl c8而不同。为了确定各零交cl c8,设定了阈值A(A> O)，该阈值A是针对磁力强的N磁极M1、M5的各输出信号V1、V2、V3的峰值、与针对磁力弱的N磁极M3、M7的各输出信号V1、V2、V3的峰值的中间值。在各零交位置Cl c8处的第二输出信号值V2与第三输出信号值V3的组合如下所示。cl :V2 > O 且 V3 < O 且 |V2| < A 且 |V3| > Ac2 :V2 < O 且 V3 > O 且 V2 < A 且 |V3| > Ac3 :V2 > O 且 V3 < O 且 V2 > A 且 |V3| < Ac4 :V2 < O 且 V3 > O 且 |V2| > A 且 |V3| < Ac5 :V2 > 0 且 V3 < 0 且 V2 < A 且 |V3| < Ac6 :V2 < 0 且 V3 > 0 且 V2 > A 且 |V3| > Ac7 :V2 > 0 且 V3 < 0 且 |V2| > A 且 |V3| > Ac8 :V2 < 0 且 V3 > 0 且 V2 < A 且 |V3| < A零交Cl在第一磁传感器21检知到了磁极M8与磁极Ml的边界附近时产生。当第ー输出信号Vl隔着零交Cl的检测时刻从正向负变化时(前次值> O且此次值< O)，能够判定为第一磁传感器21所感知的磁极从Ml移动到M8。因此在该情况下，能够确定第一磁传感器21所感知的磁极是M8(相邻的两个磁极中磁极号码小的磁极)。另ー方面，当第一输出信号Vl隔着零交Cl的检测时刻从负向正变化时(前次值< O且此次值> O)，能够判定为第一磁传感器21所感知的磁极从M8移动到Ml。因此在该情况下，能够确定第一磁传感器21所感知的磁极是Ml (相邻的两个磁极中磁极号码大的磁极)。对于零交c3、c5、c7也一祥，当第一输出信号Vl隔着该零交的检测时刻从正向负变化吋，能够判定为第一磁传感器21所感知的磁极是相邻的两个磁极中磁极号码小的磁极，当第一输出信号Vl从负向正变化吋，能够判定为第一磁传感器21所感知的磁极是相邻的两个磁极中磁极号码大的磁极。
零交c2在第一磁传感器21检知到了磁极Ml与磁极M2的边界附近时产生。当第ー输出信号Vl隔着零交C2的检测时刻从正向负变化时(前次值> O且此次值< O)，能够判定为第一磁传感器21所感知的磁极从Ml移动到M2。因此在该情况下，能够判别为第一磁传感器21所感知的磁极是M2 (相邻的两个磁极中磁极号码大的磁极)。另ー方面，当第ー输出信号Vl隔着零交c2的检测时刻从负向正变化时(前次值< O且此次值> O)，能够判定为第一磁传感器21所感知的磁极从M2移动到Ml移动。因此在该情况下，能够判别为第一磁传感器21所感知的磁极是Ml (相邻的两个磁极中磁极号码小的磁极)。对于零交c4、c6、c8也一祥，当第一输出信号Vl隔着该零交的检测时刻从正向负变化吋，能够判定为第一磁传感器21所感知的磁极是相邻的两个磁极中磁极号码大的磁极，当第一输出信号Vl隔着该零交的检测时刻从负向正变化吋，能够判定为第一磁传感器21所感知的磁极是相邻的两个磁极中磁极号码小的磁极。
因此，当检测出了零交的输出信号为第一输出信号Vl时，利用表3A、表3B、表4A以及表4B不出了第二输出信号值V2、第三输出信号值V3、以及第ー输出信号Vl的变化方式的组合、与第一磁传感器21所感知的磁极(磁极的变迁)之间的关系。 表3A依为命表3B
权利要求
1.一种旋转角检测装置，该旋转角检测装置对旋转体的旋转角进行检测， 该旋转角检测装置的特征在于， 该旋转角检测装置包括 多极磁铁，该多极磁铁与所述旋转体的旋转对应地旋转，并具备具有第一磁力的一个或多个磁极、以及具有第二磁力的一个或多个磁极 第一、第二及第三磁传感器，该第一、第二及第三磁传感器与所述多极磁铁的旋转对应地分别输出相互间具有规定的相位差的第一、第二及第三正弦波信号； 零交检测单元，该零交检测单元对所述第一、第二及第三磁传感器中的至少一个磁传感器的输出信号的零交的时刻进行检测；以及 磁极确定单元，当利用所述零交检测单元检测出一个磁传感器的输出信号的零交的时刻时，该磁极确定单兀基于其它两个磁传感器的输出信号对所述第一磁传感器所感知的磁极进行确定， 对具有所述第一磁力的磁极与具有所述第二磁力的磁极的配置形态及所述相位差进行设定，使得当利用所述零交检测单元检测出一个磁传感器的输出信号的零交的时刻时，其它两个磁传感器的输出信号值的组合针对所述第一磁传感器所感知的每个磁极而不同。
2.根据权利要求I所述的旋转角检测装置，其特征在于， 该旋转角检测装置还包括 磁极判定单元，该磁极判定单元基于所述磁极确定单元的磁极确定结果对所述第二及第三磁传感器中的至少一个磁传感器所感知的磁极进行判定； 第一振幅修正单元，该第一振幅修正单元基于所述磁极确定单元的磁极确定结果对所述第一磁传感器的输出信号的振幅进行修正； 第二振幅修正单元，该第二振幅修正单元基于所述磁极确定单元的磁极确定结果对所述第二及第三磁传感器中的至少一个磁传感器的输出信号的振幅进行修正；以及 旋转角度运算单元，该旋转角度运算单元基于振幅由所述第一振幅修正单元修正后的输出信号、以及振幅由所述第二振幅修正单元修正后的输出信号对所述旋转体的旋转角进行检测。
3.根据权利要求I或2所述的旋转角检测装置，其特征在于， 所述规定的相位差为120度的电角度。
全文摘要
本发明提供一种旋转角检测装置。当检测出磁传感器的输出信号中的一个输出信号的零交时，旋转角运算装置基于其它两个输出信号对第一磁传感器所感知的磁极进行确定。接下来，旋转角运算装置基于第一磁传感器所感知的磁极对第二磁传感器所感知的磁极、以及第三磁传感器所感知的磁极进行确定。然后，旋转角运算装置基于各磁传感器所感知的磁极的确定结果对各磁传感器的输出信号的振幅进行修正。进而，旋转角运算装置基于振幅修正后的各输出信号对转子的电角度(θe)进行运算。
文档编号H02P6/16GK102684582SQ201210058509
公开日2012年9月19日 申请日期2012年3月7日 优先权日2011年3月9日
发明者上田武史, 前田真悟 申请人:株式会社捷太格特