專利名稱：位置檢測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種位置檢測(cè)裝置，其基于磁性解算器的檢測(cè)信號(hào)檢測(cè)電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)位置。詳細(xì)地說，涉及一種位置檢測(cè)裝置，其可以將磁性解算器的磁特性變化變換為電氣信號(hào)，并基于根據(jù)磁性解算器的移動(dòng)發(fā)生周期性變化而各自的相位不同的多個(gè)檢測(cè)信號(hào)，檢測(cè)電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)位置。
背景技術(shù)：
作為進(jìn)行定位動(dòng)作的致動(dòng)器，存在將電動(dòng)機(jī)和編碼器組合的產(chǎn)品。在該致動(dòng)器中，由編碼器檢測(cè)電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)位置，并通過將檢測(cè)信號(hào)作為返回信號(hào)而對(duì)電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)位置進(jìn)行反饋控制，進(jìn)行定位動(dòng)作。作為這種致動(dòng)器，存在使編碼器具有絕對(duì)旋轉(zhuǎn)位置檢測(cè)功能的產(chǎn)品。
圖5是當(dāng)前的具有絕對(duì)位置檢測(cè)功能的致動(dòng)器的概略結(jié)構(gòu)圖。在圖5中，500是電動(dòng)機(jī)部，600是作為編碼器的磁性解算器部。磁性解算器部600由nX解算器610、和IX解算器620構(gòu)成。作為IX解算器620，如果轉(zhuǎn)子520旋轉(zhuǎn)一周，則檢測(cè)信號(hào)的相位發(fā)生一個(gè)周期的變化。作為nX解算器610，如果轉(zhuǎn)子520旋轉(zhuǎn)l/n(n為大于或等于2的整數(shù))周，則檢測(cè)信號(hào)的相位發(fā)生一個(gè)周期的變化。在磁性解算器部600中，利用IX解算器620將1/n周旋轉(zhuǎn)作為分辨率而檢測(cè)絕對(duì)旋轉(zhuǎn)位置，利用nX解算器610對(duì)所檢測(cè)出的1/n周旋轉(zhuǎn)內(nèi)的旋轉(zhuǎn)位置進(jìn)行檢測(cè)，從而可以高分辨率地檢測(cè)絕對(duì)旋轉(zhuǎn)位置。電動(dòng)機(jī)部500、nX解算器610、I X解算器620的任一個(gè)均是外轉(zhuǎn)子型，內(nèi)側(cè)的定
子510為中空結(jié)構(gòu)。中空部分作為配線空間等而使用。圖6是磁性解算器600的詳細(xì)圖，圖6 (a)是n X解算器610的俯視圖，(b)是I X解算器620的俯視圖。在圖6(a)中，在nX解算器610的解算器轉(zhuǎn)子611上，以一定齒距形成n個(gè)齒，它們以電動(dòng)機(jī)500的旋轉(zhuǎn)中心軸為中心而形成圓環(huán)狀。配置解算器定子612，該解算器定子612與該解算器轉(zhuǎn)子611的齒相對(duì)地具有多個(gè)凸極，在每個(gè)凸極上具有大于或等于I個(gè)的齒。如果解算器轉(zhuǎn)子611的齒和解算器定子612的凸極的位置關(guān)系發(fā)生變化，則卷繞在解算器定子612上的線圈的電感發(fā)生變化。利用解算器轉(zhuǎn)子每旋轉(zhuǎn)1/n周而電感發(fā)生一個(gè)周期的變化，從而檢測(cè)電動(dòng)機(jī)在旋轉(zhuǎn)1/n周內(nèi)的旋轉(zhuǎn)位置。在圖6(b)中，IX解算器620在解算器定子622上設(shè)置4個(gè)凸極。解算器轉(zhuǎn)子621為環(huán)狀，環(huán)寬度隨著環(huán)每旋轉(zhuǎn)一周而發(fā)生一個(gè)周期的變化。因此，解算器轉(zhuǎn)子621和解算器定子622之間的間隙，隨著解算器轉(zhuǎn)子每旋轉(zhuǎn)一周而發(fā)生一個(gè)周期的變化。如果解算器轉(zhuǎn)子和解算器定子之間的間隙發(fā)生變化，則卷繞在解算器定子622上的線圈的磁特性發(fā)生變化。利用解算器轉(zhuǎn)子每旋轉(zhuǎn)一周而電感發(fā)生一個(gè)周期的變化，從而檢測(cè)電動(dòng)機(jī)在旋轉(zhuǎn)中的旋轉(zhuǎn)位置。在下述的專利文獻(xiàn)中記載了具有類似上述的絕對(duì)位置檢測(cè)功能的致動(dòng)器。
專利文獻(xiàn)I :日本實(shí)開平05-11776號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2 :日本特開平05-324075號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
但是，在上述結(jié)構(gòu)中，因?yàn)榫哂衝X解算器610和I X解算器620這2個(gè)系統(tǒng)的解算器，所以磁性解算器部600的體積龐大。另外，為了抑制解算器之間的磁干涉，需要單獨(dú)或組合實(shí)施下述的⑴ (3)的對(duì)策，即，⑴使nX解算器610和IX解算器620之間的距離遠(yuǎn)離，⑵在nX解算器610和I X解算器620之間實(shí)施磁屏蔽，(3)對(duì)nX解算器610和I X解算器620的勵(lì)磁進(jìn)行時(shí)間分割，并控制為在對(duì)一個(gè)進(jìn)行勵(lì)磁的期間切斷另一個(gè)的勵(lì)磁等，從而使檢測(cè)部的結(jié)構(gòu)復(fù)雜。本發(fā)明的目的在于提供一種簡(jiǎn)單的位置檢測(cè)裝置，其可以解決當(dāng)前的問題，并以 簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)使體積縮小。為了解決上述問題，本發(fā)明具有如下的結(jié)構(gòu)。(I) 一種位置檢測(cè)裝置，其基于磁性解算器的檢測(cè)信號(hào)，對(duì)電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)位置進(jìn)行檢測(cè)，其特征在于，具有解算器定子，其配置為以所述電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)中心軸為中心的圓環(huán)狀，該解算器定子形成有多個(gè)齒，它們分別卷繞有旋轉(zhuǎn)位置檢測(cè)線圈；解算器轉(zhuǎn)子，其與該解算器定子相對(duì)，并配置為與所述旋轉(zhuǎn)中心軸偏心的圓環(huán)狀，該解算器轉(zhuǎn)子具有n個(gè)齒，n為大于或等于2的整數(shù)；以及運(yùn)算部，其基于所述檢測(cè)信號(hào)的信號(hào)振幅以及相位，計(jì)算所述電動(dòng)機(jī)的絕對(duì)旋轉(zhuǎn)位置。(2)根據(jù)⑴所述的位置檢測(cè)裝置，其特征在于，所述運(yùn)算部基于所述檢測(cè)信號(hào)的信號(hào)振幅變化，計(jì)算在所述電動(dòng)機(jī)一周旋轉(zhuǎn)內(nèi)的位置，所述檢測(cè)信號(hào)的信號(hào)振幅隨著所述解算器轉(zhuǎn)子和所述解算器定子之間的間隙變化而變化，其中，所述電動(dòng)機(jī)每旋轉(zhuǎn)一周，該間隙發(fā)生一個(gè)周期的變化。(3)根據(jù)(I)或(2)所述的位置檢測(cè)裝置，其特征在于，所述運(yùn)算部基于所述檢測(cè)信號(hào)的相位變化，計(jì)算所述電動(dòng)機(jī)在1/n周旋轉(zhuǎn)內(nèi)的位置，其中，所述電動(dòng)機(jī)每旋轉(zhuǎn)1/n周，所述檢測(cè)信號(hào)的相位發(fā)生一個(gè)周期的變化。(4)根據(jù)(I) (3)中的任意一項(xiàng)所述的位置檢測(cè)裝置，其特征在于，所述運(yùn)算部，對(duì)于卷繞到所述解算器定子的每個(gè)齒上的多個(gè)檢測(cè)線圈群，將彼此接近的各相組合而分割成多個(gè)通道，對(duì)每個(gè)通道計(jì)算所述電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)位置，并將這些計(jì)算值平均化。(5)根據(jù)(I) (4)中的任意一項(xiàng)所述的位置檢測(cè)裝置，其特征在于，在所述解算器定子上形成的齒的總數(shù)，為所述通道數(shù)X相數(shù)的m倍，m為大于或等于2的整數(shù)。發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明，可以期待如下的效果。(I)通過具有解算器定子，其配置成以電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)中心軸為中心的圓環(huán)狀，并且具有多個(gè)齒；解算器轉(zhuǎn)子，其與該解算器定子相對(duì)，并配置為與上述旋轉(zhuǎn)中心軸偏心的圓環(huán)狀，該解算器轉(zhuǎn)子具有n個(gè)(n為大于或等于2的整數(shù))齒；運(yùn)算部，其基于磁性解算器的檢測(cè)信號(hào)的信號(hào)振幅以及相位，計(jì)算上述電動(dòng)機(jī)的絕對(duì)位置，從而，可以由單獨(dú)的解算器檢測(cè)電動(dòng)機(jī)的絕對(duì)旋轉(zhuǎn)位置，可以實(shí)現(xiàn)以簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)使體積縮小的位置檢測(cè)裝置。(2)另外，因?yàn)槭褂脝为?dú)的解算器檢測(cè)絕對(duì)旋轉(zhuǎn)位置，所以不需要考慮當(dāng)前的多個(gè)結(jié)構(gòu)的解算器之間的磁干涉，可以使檢測(cè)部的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單并降低成本。(3)通過使解算器定子的多個(gè)齒為分別卷繞檢測(cè)線圈的結(jié)構(gòu)，從而可以使齒和線圈的結(jié)構(gòu)小型化，并可以使齒的總數(shù)為通道數(shù)X相數(shù)的m倍(m為大于或等于2的整數(shù))，可以提高各通道的平均運(yùn)算的精度，并有助于提高位置檢測(cè)的精度。


圖I是表示本發(fā)明的實(shí)施例I的說明圖。圖2是表示運(yùn)算部2的結(jié)構(gòu)的模塊圖。圖3是表示磁性解算器I的狀態(tài)和檢測(cè)信號(hào)的示意圖。圖4是表示相位檢測(cè)電路23的動(dòng)作的示意圖。 圖5是表示當(dāng)前的具有絕對(duì)位置檢測(cè)功能的致動(dòng)器的概略結(jié)構(gòu)圖。圖6是磁性解算器部101的詳細(xì)說明圖。
具體實(shí)施例方式圖I是表示本發(fā)明的實(shí)施例I的圖。圖I是本發(fā)明的磁性解算器I的俯視圖，Ia是解算器轉(zhuǎn)子，Ib是解算器定子。磁性解算器I是外轉(zhuǎn)子型，內(nèi)側(cè)的解算器定子Ib為中空結(jié)構(gòu)。解算器定子Ib由層疊鋼板構(gòu)成，形成以電動(dòng)機(jī)(未圖示)的旋轉(zhuǎn)中心軸為中心的圓環(huán)狀。在解算器定子Ib的前端形成多個(gè)齒lbl，在其上分別卷繞檢測(cè)線圈lb2。作為齒數(shù)，對(duì)于將圓周每隔90度分割成4份而成的通道ChO ch3，在每個(gè)通道上形成4相X2(ml, m2) = 8個(gè)齒,4個(gè)通道總計(jì)形成32個(gè)齒。在各齒Ibl上分別卷繞的檢測(cè)線圈lb2，與后述的運(yùn)算部2連接，進(jìn)行電動(dòng)機(jī)的絕對(duì)旋轉(zhuǎn)位置的計(jì)算。解算器轉(zhuǎn)子Ia形成由層疊鋼板構(gòu)成的環(huán)狀，環(huán)寬度形成為，隨著環(huán)每旋轉(zhuǎn)一周而發(fā)生一個(gè)周期的變化。并且，在該環(huán)狀內(nèi)側(cè)的與解算器定子Ib的齒相對(duì)的位置，以一定的齒距形成n個(gè)(在圖I中為40個(gè))齒lal。即，解算器轉(zhuǎn)子Ia構(gòu)成為，形成n個(gè)齒，它們與解算器定子Ib相對(duì)，并形成與電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)中心軸偏心的圓環(huán)狀。磁性解算器I的整體，每隔90度而被分割成4個(gè)通道ChO ch3，解算器定子Ib的齒Ibl,以彼此接近的sinO相、sin 相、cosO相、cos 相這4個(gè)相作為I組,與各通道對(duì)應(yīng)。解算器定子Ib的齒lbl，相對(duì)于解算器轉(zhuǎn)子Ia的齒lal，在機(jī)械角每隔90°的不同位置設(shè)置，對(duì)于每個(gè)彼此接近的相，形成sinO相、sin 相、cosO相、cos n相這4相。卷繞到各齒Ibl上的檢測(cè)線圈lb2，與后述的運(yùn)算部2連接，進(jìn)行電動(dòng)機(jī)的絕對(duì)旋轉(zhuǎn)位置的計(jì)算。解算器轉(zhuǎn)子Ia的齒Ial和解算器定子Ib的齒Ibl之間的間隙，隨著解算器轉(zhuǎn)子Ia每旋轉(zhuǎn)一周而發(fā)生一個(gè)周期的變化。在圖I中，使用d0表示在ChO中央附近的間隙，使用dl表示在chi中央附近的間隙，使用d2表示在ch2中央附近的間隙，使用d3表示在ch3中央附近的間隙。如果解算器轉(zhuǎn)子Ia進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，則解算器轉(zhuǎn)子Ia的齒Ial和解算器定子Ib的齒Ibl之間的間隙以d0 — dl — d2 — d3 — d0 —…的方式連續(xù)地變化。
因?yàn)槿绻馑闫鬓D(zhuǎn)子Ia的齒Ial和解算器定子Ib的齒Ibl之間的間隙發(fā)生變化，則檢測(cè)信號(hào)的振幅與間隙成反比，所以卷繞到解算器定子Ib的齒Ibl上的檢測(cè)線圈lb2的磁特性發(fā)生變化。隨著解算器轉(zhuǎn)子Ia每旋轉(zhuǎn)一周，檢測(cè)信號(hào)的振幅發(fā)生一個(gè)周期的變化。利用隨著該間隙變化的檢測(cè)信號(hào)的振幅變化，檢測(cè)電動(dòng)機(jī)一周旋轉(zhuǎn)內(nèi)的旋轉(zhuǎn)位置。此外，電動(dòng)機(jī)一周旋轉(zhuǎn)內(nèi)的旋轉(zhuǎn)位置，基于檢測(cè)相當(dāng)于n個(gè)齒的位置關(guān)系的位置而確定，將電動(dòng)機(jī)的1/n周旋轉(zhuǎn)作為分辨率而進(jìn)行檢測(cè)。另外，如果解算器轉(zhuǎn)子的齒Ial和解算器定子Ib的齒Ibl的相對(duì)位置發(fā)生變化，則卷繞到解算器定子上的檢測(cè)線圈的磁特性發(fā)生變化。隨著解算器轉(zhuǎn)子每旋轉(zhuǎn)1/n周，檢測(cè)信號(hào)的相位發(fā)生一個(gè)周期的變化。利用該檢測(cè)信號(hào)的相位變化，檢測(cè)在電動(dòng)機(jī)1/n周旋轉(zhuǎn)內(nèi)的旋轉(zhuǎn)位置。S卩，基于檢測(cè)信號(hào)的振幅變化，以分辨率1/n周檢測(cè)電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)位置，而且，基于檢測(cè)信號(hào)的相位變化，高精度地求出在該1/n周旋轉(zhuǎn)內(nèi)的旋轉(zhuǎn)位置。
圖2是表示運(yùn)算部2的結(jié)構(gòu)的模塊圖，標(biāo)號(hào)200 203是檢測(cè)電路，標(biāo)號(hào)210 213是相位振幅檢測(cè)電路，標(biāo)號(hào)22是平均化單元，標(biāo)號(hào)23是相位檢測(cè)電路。檢測(cè)電路200 203分別針對(duì)磁性解算器I的各通道chO ch3輸出勵(lì)磁信號(hào)，并輸入來自于各通道的檢測(cè)信號(hào)。檢測(cè)電路200 203基于檢測(cè)信號(hào)將磁特性的變化作為檢測(cè)信號(hào)的振幅變化得到，并向相位振幅檢測(cè)電路210 213輸出。具體地說，檢測(cè)電路200 203基于檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行下面的運(yùn)算，并將結(jié)果向相位振幅檢測(cè)電路210 213輸出。在檢測(cè)電路200中(A+B sin 0 ) sin 0 n0 (0-1)(A+B sin 0 ) cos 0 n0 (0-2)在檢測(cè)電路201中(A+B cos 0 ) sin 0 nl (1-1)(A+B cos 9 ) cos 9 nl (1-2)在檢測(cè)電路202中(A-B sin 0 ) sin 0 (2-1)(A-B sin 0 ) cos 0 (2-2)在檢測(cè)電路203中(A-B cos 0 ) sin 0 n3 (3-1)(A-B cos 9 ) cos 9 n3 (3-2)此外，A是磁特性在電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)中的平均值，B是在電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)期間磁特性隨著間隙變化而變動(dòng)的振幅，9是以分辨率1/n對(duì)電動(dòng)機(jī)一周旋轉(zhuǎn)中的旋轉(zhuǎn)位置進(jìn)行檢測(cè)的旋轉(zhuǎn)角，0nO 0n3是在各通道chO ch3內(nèi)檢測(cè)出的電動(dòng)機(jī)1/n周旋轉(zhuǎn)內(nèi)的旋轉(zhuǎn)角。相位振幅檢測(cè)電路210 213基于來自于檢測(cè)電路200 203的輸入，對(duì)各通道計(jì)算在1/n周旋轉(zhuǎn)內(nèi)的旋轉(zhuǎn)角0nO 0n3。另外，通過將來自于檢測(cè)電路200 203的輸出進(jìn)行均方而得出振幅值。具體地說，相位振幅檢測(cè)電路210基于公式(0-1)和公式(0-2)，進(jìn)行tan-1的處理，計(jì)算在1/n周旋轉(zhuǎn)內(nèi)的旋轉(zhuǎn)角0nO。而且，相位振幅檢測(cè)電路210得到公式(0_1)和公式(0-2)的均方，計(jì)算(A+B sin 0 ) (0-3)。同樣地，相位振幅檢測(cè)電路211基于公式(1-1)和公式(1-2)，進(jìn)行tan-1的處理，計(jì)算在1/n周旋轉(zhuǎn)內(nèi)的旋轉(zhuǎn)角0nl。而且，相位振幅檢測(cè)電路211得到公式(1-1)和公式(1-2)的均方，計(jì)算(A+B cos 0 ) (1-3)。相位振幅檢測(cè)電路212基于公式(2-1)和公式(2-2)，進(jìn)行tan_l的處理，計(jì)算在1/n周旋轉(zhuǎn)內(nèi)的旋轉(zhuǎn)角9n2。而且，相位振幅檢測(cè)電路212得到公式(2_1)和公式(2_2)的均方，計(jì)算(A-B. sin 0 ) (2-3)。 相位振幅檢測(cè)電路213基于公式(3-1)和公式(3-2)，進(jìn)行tan_l的處理，計(jì)算在1/n周旋轉(zhuǎn)內(nèi)的旋轉(zhuǎn)角9n3。而且，相位振幅檢測(cè)電路213得到公式(3_1)和公式(3_2)的均方，計(jì)算(A-B cos 0 ) (3-3)。通過將公式(0-3)與公式(2-3)相減而計(jì)算2B ^in 0。另外，通過將公式(1_3)與公式(3-3)相減而計(jì)算2B cos 0。將計(jì)算出的2B sin 0和2B cos 0輸入至相位檢測(cè)電路23，通過tan-1處理而計(jì)算電動(dòng)機(jī)一周旋轉(zhuǎn)內(nèi)的旋轉(zhuǎn)角0。另外，在相位振幅檢測(cè)電路210 213中計(jì)算出的0nO 0n3，向平均化單元22輸入。平均化單元22取得0nO 0n3的平均，計(jì)算電動(dòng)機(jī)在1/n周旋轉(zhuǎn)內(nèi)的旋轉(zhuǎn)角0 n。而且,將在相位檢測(cè)電路23中檢測(cè)出的0和在平均化單元22中計(jì)算出的0n進(jìn)行組合，高精度地檢測(cè)出電動(dòng)機(jī)的絕對(duì)旋轉(zhuǎn)位置。圖3是表示磁性解算器I的狀態(tài)和檢測(cè)信號(hào)的示意圖。在圖3中，(a) (d)表示磁性解算器I旋轉(zhuǎn)的情況。在圖3(a)中，解算器定子Ib和解算器轉(zhuǎn)子Ia之間的距離在通道chi中為最小。隨著解算器轉(zhuǎn)子Ia旋轉(zhuǎn)，解算器定子Ib和解算器轉(zhuǎn)子Ia之間的距離為最小的通道進(jìn)行移動(dòng)，在圖3的(b)中通道chO的距離最小，在圖3的(C)中通道ch3的距離最小，在圖3的(d)中通道ch2的距離最小。另外，在圖3的通道chO ch3的圖中，圓的大小表示在電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)期間檢測(cè)信號(hào)的磁特性隨著間隙變化的變動(dòng)的振幅B的大小，箭頭表示在旋轉(zhuǎn)角為0n時(shí)公式(0-1)和公式(0-2)、公式(1-1)和公式(1-2)、公式(2_1)和公式(2_2)、公式(3_1)和公式(3_2)
的矢量。在圖3(a)中，因?yàn)榻馑闫鞫ㄗ覫b和解算器轉(zhuǎn)子Ia之間的距離在通道Chl為最小，所以通道chi的圓的大小為最大(即磁特性的振幅B最大)。另一方面，在與通道Chl相反側(cè)的通道ch3中，解算器定子Ib和解算器轉(zhuǎn)子Ia之間的距離為最大，通道ch3的圓的大小為最小(即磁特性的振幅B最小)。在通道chO、ch2中，解算器定子Ib和解算器轉(zhuǎn)子Ia之間的距離正好成為中間程度。因此，通道chO、ch2的圓的大小處于通道I和通道3的中間程度。在圖3 (b)中，解算器定子Ib和解算器轉(zhuǎn)子Ia之間的距離在通道chO為最小，在通道ch2為最大，在通道chi、ch3為中間程度。因此，各通道的圓的大小在通道chO為最大，在通道ch2為最小,在通道chi、ch3為中間程度。 在圖3 (c)中，解算器定子Ib和解算器轉(zhuǎn)子Ia之間的距離在通道ch3為最小，在通道chi為最大，在通道chO、ch2為中間程度。因此，各通道的圓的大小在通道ch3為最大，在通道chi為最小,在通道chO、ch2為中間程度。在圖3 (d)中，解算器定子Ib和解算器轉(zhuǎn)子Ia之間的距離在通道ch2為最小，在通道chO為最大，在通道chi、ch3為中間程度。因此，各通道的圓的大小在通道ch2為最大，在通道chO為最小,在通道chi、ch3為中間程度。這樣，因?yàn)榇盘匦缘恼穹鵅隨著電動(dòng)機(jī)I每旋轉(zhuǎn)一周而發(fā)生一個(gè)周期的變化，所以通過檢測(cè)出該變化而可以求得在電動(dòng)機(jī)一周旋轉(zhuǎn)內(nèi)的旋轉(zhuǎn)位置。此外，圖3的各通道chO ch3的圓的大小，分別與式(0-3)、式(1-3)、式(2-3)、式(3-3)對(duì)應(yīng)。圖4是相位檢測(cè)電路23的動(dòng)作示意圖。在圖4 (a)中，上段的圖表示chO振幅_ch2振幅(2B sin 0 )，下段的圖表示chi振幅-ch3振幅(2B cos 0 )。圖4的(b)是用矢量 表示旋轉(zhuǎn)角9和chO振幅-ch2振幅以及chi振幅-ch3振幅的關(guān)系。在相位檢測(cè)電路23中，針對(duì)chO振幅-ch2振幅(2B sin 0 )和chi振幅_ch3振幅(2B -cos 0 )的計(jì)算結(jié)果，如圖4的(b)所示，對(duì)矢量所成的角度進(jìn)行tarT1處理，從而可以求得電動(dòng)機(jī)在旋轉(zhuǎn)一周內(nèi)的旋轉(zhuǎn)角9。本實(shí)施例如上所述構(gòu)成，具有解算器定子lb，其配置為以電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)中心軸為中心的圓環(huán)狀，該解算器定子具有多個(gè)凸極lb3 ;解算器轉(zhuǎn)子la，其與該解算器定子Ib相對(duì)，并配置為與旋轉(zhuǎn)中心軸偏心的圓環(huán)狀，該解算器轉(zhuǎn)子具有n個(gè)齒Ial ;運(yùn)算部2，其基于磁性解算器I的檢測(cè)信號(hào)的信號(hào)振幅以及相位，計(jì)算電動(dòng)機(jī)的絕對(duì)旋轉(zhuǎn)位置，從而可以使用單獨(dú)的解算器檢測(cè)電動(dòng)機(jī)的絕對(duì)旋轉(zhuǎn)位置，可以以簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)小型化的位置檢測(cè)裝置。另外，因?yàn)槭褂脝为?dú)的解算器檢測(cè)絕對(duì)旋轉(zhuǎn)位置，所以不需要考慮解算器之間的磁干涉，由此可以使檢測(cè)部的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單并降低成本。對(duì)于在電動(dòng)機(jī)1/n周旋轉(zhuǎn)內(nèi)求得旋轉(zhuǎn)角0 n的結(jié)構(gòu)，與當(dāng)前通常的通過n X解算器進(jìn)行位置檢測(cè)相同。在本發(fā)明中，通過進(jìn)一步使解算器轉(zhuǎn)子Ia相對(duì)于解算器定子Ib相對(duì)地偏心，可以從檢測(cè)信號(hào)的振幅變化中檢測(cè)出在解算器轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一周內(nèi)的絕對(duì)位置信息，并可以使用單獨(dú)的磁性解算器檢測(cè)出分辨率高的絕對(duì)位置。另外，在本實(shí)施例中，將磁性解算器分割成4個(gè)通道ChO ch3，但分割數(shù)并不限定于4個(gè)。如果增加齒Ibl的總數(shù)，并增加分割數(shù)，則可以以更高的分辨率求出旋轉(zhuǎn)角0n。
權(quán)利要求
1.一種位置檢測(cè)裝置，其基于磁性解算器的檢測(cè)信號(hào)，對(duì)電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)位置進(jìn)行檢測(cè)，其特征在于，具有 解算器定子，其配置為以所述電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)中心軸為中心的圓環(huán)狀，該解算器定子形成有多個(gè)齒，它們分別卷繞有旋轉(zhuǎn)位置檢測(cè)線圈； 解算器轉(zhuǎn)子，其與該解算器定子相對(duì)，并配置為與所述旋轉(zhuǎn)中心軸偏心的圓環(huán)狀，該解算器轉(zhuǎn)子具有n個(gè)齒，n為大于或等于2的整數(shù)；以及 運(yùn)算部，其基于所述檢測(cè)信號(hào)的信號(hào)振幅以及相位，計(jì)算所述電動(dòng)機(jī)的絕對(duì)旋轉(zhuǎn)位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的位置檢測(cè)裝置，其特征在于， 所述運(yùn)算部基于所述檢測(cè)信號(hào)的信號(hào)振幅變化，計(jì)算在所述電動(dòng)機(jī)一周旋轉(zhuǎn)內(nèi)的位置，所述檢測(cè)信號(hào)的信號(hào)振幅隨著所述解算器轉(zhuǎn)子和所述解算器定子之間的間隙變化而變化，其中，所述電動(dòng)機(jī)每旋轉(zhuǎn)一周，該間隙發(fā)生一個(gè)周期的變化。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的位置檢測(cè)裝置，其特征在于， 所述運(yùn)算部基于所述檢測(cè)信號(hào)的相位變化，計(jì)算所述電動(dòng)機(jī)在1/n周旋轉(zhuǎn)內(nèi)的位置，其中，所述電動(dòng)機(jī)每旋轉(zhuǎn)1/n周，所述檢測(cè)信號(hào)的相位發(fā)生一個(gè)周期的變化。
4.根據(jù)權(quán)利要求I 3中的任意一項(xiàng)所述的位置檢測(cè)裝置，其特征在于， 所述運(yùn)算部，對(duì)于卷繞到所述解算器定子的每個(gè)齒上的多個(gè)檢測(cè)線圈群，將彼此接近的各相組合而分割成多個(gè)通道，對(duì)每個(gè)通道計(jì)算所述電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)位置，并將這些計(jì)算值平均化。
5.根據(jù)權(quán)利要求I 4中的任意一項(xiàng)所述的位置檢測(cè)裝置，其特征在于， 在所述解算器定子上形成的齒的總數(shù)，為所述通道數(shù)X相數(shù)的m倍，m為大于或等于2的整數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種簡(jiǎn)單的位置檢測(cè)裝置，其以簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)小型化。在基于磁性解算器的檢測(cè)信號(hào)對(duì)電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)位置進(jìn)行檢測(cè)的位置檢測(cè)裝置中，具有解算器定子，其形成的多個(gè)齒，它們分別卷繞旋轉(zhuǎn)位置的檢測(cè)線圈，并以所述電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)中心軸為中心而配置成圓環(huán)狀；解算器轉(zhuǎn)子，其具有n個(gè)(n為大于或等于2的整數(shù))齒，它們與該解算器定子相對(duì)，并與所述旋轉(zhuǎn)中心軸偏心而配置成圓環(huán)狀；以及運(yùn)算部，其基于所述檢測(cè)信號(hào)的信號(hào)振幅以及相位，計(jì)算所述電動(dòng)機(jī)的絕對(duì)旋轉(zhuǎn)位置。
文檔編號(hào)G01D5/243GK102759324SQ201210127430
公開日2012年10月31日 申請(qǐng)日期2012年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月26日
發(fā)明者小泉豐, 成毛正彥 申請(qǐng)人:橫河電機(jī)株式會(huì)社