相位差檢測(cè)裝置以及具備其的旋轉(zhuǎn)角檢測(cè)裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種相位差檢測(cè)裝置以及具備了其的旋轉(zhuǎn)角檢測(cè)裝置，第1相位差運(yùn)算部使用在輸入軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，兩個(gè)磁傳感器均檢測(cè)同一個(gè)任意的磁極期間的三個(gè)不同定時(shí)進(jìn)行取樣而得的六個(gè)輸出信號(hào)對(duì)與該任意的磁極對(duì)應(yīng)的E（i）·C的值進(jìn)行運(yùn)算。這里E是角寬度誤差修正值，C是兩個(gè)信號(hào)的相位差。第1相位差運(yùn)算部進(jìn)行這樣的處理直到所有的與磁極對(duì)應(yīng)的E（i）·C的值被運(yùn)算出為止。若所有的與磁極對(duì)應(yīng)的E（i）·C的值被運(yùn)算出來，則第1相位差運(yùn)算部使用所有的與磁極對(duì)應(yīng)的E（i）·C和磁極數(shù)（m），對(duì)兩輸出信號(hào)（S1、S2）間的相位差（C）進(jìn)行運(yùn)算。
【專利說明】相位差檢測(cè)裝置以及具備其的旋轉(zhuǎn)角檢測(cè)裝置
[0001]本申請(qǐng)主張于2012年12月12日提出的日本專利申請(qǐng)2012-271639號(hào)的優(yōu)先權(quán)，并在此引用其全部內(nèi)容。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及檢測(cè)兩個(gè)磁傳感器的輸出信號(hào)間的相位差的相位差檢測(cè)裝置以及具備了該相位差檢測(cè)裝置的旋轉(zhuǎn)角檢測(cè)裝置。
【背景技術(shù)】
[0003]作為檢測(cè)旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)角的旋轉(zhuǎn)角檢測(cè)裝置，已知有使用與無刷馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)對(duì)應(yīng)地旋轉(zhuǎn)的檢測(cè)用轉(zhuǎn)子，并檢測(cè)無刷馬達(dá)的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角的旋轉(zhuǎn)角檢測(cè)裝置。具體而言，如圖16所示，檢測(cè)用轉(zhuǎn)子201，以下稱為轉(zhuǎn)子201具備具有與設(shè)于無刷馬達(dá)的轉(zhuǎn)子的磁極對(duì)相當(dāng)?shù)亩鄠€(gè)磁極對(duì)的圓筒狀的磁鐵202。在轉(zhuǎn)子201的周圍以轉(zhuǎn)子201的旋轉(zhuǎn)中心軸為中心隔開規(guī)定的角度間隔配置有兩個(gè)磁傳感器221、222。從各磁傳感器221、222輸出具有規(guī)定的相位差的正弦波信號(hào)?；谶@兩個(gè)正弦波信號(hào)，檢測(cè)轉(zhuǎn)子201的旋轉(zhuǎn)角(無刷馬達(dá)的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角)。
[0004]在該例中，磁鐵202具有五組磁極對(duì)。換句話說，磁鐵102具有以等角度間隔配置的10個(gè)磁極。各磁極以轉(zhuǎn)子201的旋轉(zhuǎn)中心軸為中心，以36° (為電角180° )的角度間隔配置。另外，兩個(gè)磁傳感器221、222以轉(zhuǎn)子201的旋轉(zhuǎn)中心軸為中心隔開18° (為電角90° )的角度間隔地配置。
[0005]將圖16箭頭所示的方向設(shè)為檢測(cè)用轉(zhuǎn)子201的正方向的旋轉(zhuǎn)方向。于是，若轉(zhuǎn)子201向正方向旋轉(zhuǎn)則轉(zhuǎn)子201的旋轉(zhuǎn)角增大，若轉(zhuǎn)子201向反方向旋轉(zhuǎn)，則轉(zhuǎn)子201的旋轉(zhuǎn)角變小。如圖17所示，從各磁傳感器221、222輸出將轉(zhuǎn)子201旋轉(zhuǎn)與一個(gè)磁極對(duì)的量相當(dāng)?shù)慕嵌?72° (為電角360° ))的期間作為一個(gè)周期的正弦波信號(hào)S1、S2。
[0006]將轉(zhuǎn)子201的一次旋轉(zhuǎn)的量的角度范圍與五個(gè)磁極對(duì)對(duì)應(yīng)地分為五個(gè)區(qū)間，將使各區(qū)間的開始位置為0°并使結(jié)束位置為360°表示的轉(zhuǎn)子201的旋轉(zhuǎn)角稱為轉(zhuǎn)子201的電角Θ。
[0007]這里，從第I磁傳感器221輸出SI = Al -sin Θ的輸出信號(hào)，從第2磁傳感器222輸出S2 = A2.cos Θ的輸出信號(hào)。
[0008]A1、A2是振幅。若視為兩輸出信號(hào)S1、S2的振幅Al、A2彼此相等，則轉(zhuǎn)子201的電角Θ能夠使用兩輸出信號(hào)S1、S2,基于下式求出。
[0009]Θ =tan —1 (sin θ / cos θ )
[0010]= tan — 1 (SI / S2)
[0011]這樣一來，使用求出的電角度Θ，控制無刷馬達(dá)。例如參照日本特開2008-26297號(hào)公報(bào)。
[0012]在上述那樣的以往的旋轉(zhuǎn)角檢測(cè)裝置中，認(rèn)為兩磁傳感器221、222的輸出信號(hào)
S1、S2的振幅A1、A2相等來對(duì)旋轉(zhuǎn)角Θ進(jìn)行運(yùn)算，但兩輸出信號(hào)S1、S2的振幅A1、A2對(duì)應(yīng)于兩磁傳感器221、222的溫度特性的偏差以及溫度變化而變化。因此，因兩磁傳感器221、222的溫度特性的偏差以及溫度變化，使得轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角的檢測(cè)產(chǎn)生誤差。
[0013]本
【發(fā)明者】作為檢測(cè)轉(zhuǎn)向軸等旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)角的旋轉(zhuǎn)角檢測(cè)裝置，開發(fā)了具備了根據(jù)旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)而分別輸出彼此具有相位差的正弦波信號(hào)的兩個(gè)磁傳感器、和基于這些磁傳感器在不同定時(shí)進(jìn)行取樣的多個(gè)輸出信號(hào)對(duì)旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)角進(jìn)行運(yùn)算的運(yùn)算裝置的裝置。
[0014]該運(yùn)算裝置例如通過包括計(jì)算機(jī)的E⑶(電子控制單元:Electronic ControlUnit)構(gòu)成。
[0015]兩個(gè)磁傳感器的輸出信號(hào)間的相位差給旋轉(zhuǎn)角的運(yùn)算精度帶來較大的影響，所以需要正確地測(cè)定。于是，考慮在ECU的出廠發(fā)貨前，正確地測(cè)定兩個(gè)磁傳感器的輸出信號(hào)間的相位差，并儲(chǔ)存于ECU內(nèi)的非易失性存儲(chǔ)器。為了正確地測(cè)定相位差，考慮使用使旋轉(zhuǎn)體勻速旋轉(zhuǎn)，并且監(jiān)測(cè)兩個(gè)磁傳感器的輸出信號(hào)波形，并基于得到的波形和旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)速度測(cè)定相位差的方法。然而，為了通過這樣的方法測(cè)定相位差需要用于使旋轉(zhuǎn)體勻速旋轉(zhuǎn)的特殊的裝置。
[0016]在E⑶產(chǎn)生故障等，更換E⑶的情況下，兩個(gè)磁傳感器的輸出信號(hào)間的相位差不明確，所以需要重新測(cè)量相位差。然而，為了正確地測(cè)定兩個(gè)磁傳感器的輸出信號(hào)間的相位差需要用于使旋轉(zhuǎn)體勻速旋轉(zhuǎn)的特殊的裝置，所以不能夠簡單地測(cè)量相位差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0017]本發(fā)明的目的之一是提供不使用特殊的裝置就能夠簡單地檢測(cè)兩個(gè)磁傳感器的輸出信號(hào)間的相位差的相位差檢測(cè)裝置以及具備了該相位差檢測(cè)裝置的旋轉(zhuǎn)角檢測(cè)裝置。
[0018]本發(fā)明的一方式的相位差檢測(cè)裝置包括:多極磁鐵，其對(duì)應(yīng)于旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)，且具有多個(gè)磁極；兩個(gè)磁傳感器，這兩個(gè)磁傳感器根據(jù)上述多極磁鐵的旋轉(zhuǎn)，分別輸出彼此具有規(guī)定的相位差的正弦波信號(hào)；以及相位差運(yùn)算器，其使用上述兩個(gè)磁傳感器的輸出信號(hào)，對(duì)上述相位差進(jìn)行運(yùn)算，若將一方的第I磁傳感器的輸出信號(hào)SI的振幅設(shè)為Al，將上述第I磁傳感器檢測(cè)的磁極的磁極寬度誤差修正值設(shè)為E1，將上述旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)角設(shè)為Θ ,從而以SI = Alsin (El Θ )表不上述一方的第I磁傳感器的輸出信號(hào)SI,并將另一方的第2磁傳感器的輸出信號(hào)S2的振幅設(shè)為A2,將上述第2磁傳感器檢測(cè)的磁極的磁極寬度誤差修正值設(shè)為E2，將與上述第I磁傳感器的輸出信號(hào)SI的相位差設(shè)為C，從而以S2=A2sin (E2 Θ + C)表不上述另一方的第2磁傳感器的輸出信號(hào)S2,將上述多極磁鐵的磁極數(shù)設(shè)為m，將用于相對(duì)地識(shí)別磁極的I至m的自然數(shù)設(shè)為i，將與各磁極對(duì)應(yīng)的磁極寬度誤差修正值以E (i)表示，則上述相位差運(yùn)算器包括:第I運(yùn)算器，其在上述旋轉(zhuǎn)體旋轉(zhuǎn)時(shí)，進(jìn)行使用在上述兩磁傳感器均檢測(cè)同一個(gè)任意的磁極期間的三個(gè)不同定時(shí)進(jìn)行取樣而得的六個(gè)輸出信號(hào)來對(duì)與該任意的磁極對(duì)應(yīng)的E (i).C的值進(jìn)行運(yùn)算的處理直到所有的與磁極對(duì)應(yīng)的E (i).C的值被運(yùn)算出為止；以及第2運(yùn)算器，其使用通過上述第I運(yùn)算器運(yùn)算出的所有的與磁極對(duì)應(yīng)的E (i).C的值、和上述多極磁鐵的磁極數(shù)m，對(duì)上述相位差C進(jìn)行運(yùn)算。
[0019]在上述方式中，通過使旋轉(zhuǎn)體旋轉(zhuǎn)，能夠自動(dòng)地對(duì)兩個(gè)磁傳感器的輸出信號(hào)的相位差進(jìn)行運(yùn)算。此時(shí)，不需要使旋轉(zhuǎn)體勻速旋轉(zhuǎn)，所以不使用特殊的裝置就能夠簡單地檢測(cè)相位差。
[0020]對(duì)上述方式的相位差檢測(cè)裝置來說，若將η設(shè)為這次的取樣周期編號(hào)，并以下式(al)~(a6)表示上述六個(gè)輸出信號(hào)，則上述第I運(yùn)算器也可以構(gòu)成為基于下式(b)對(duì)上述任意的磁極的E (i).C的值進(jìn)行運(yùn)算，
[0021]SI [n] = Alsin (E (i).θ [n] )(al)
[0022]SI [n-1] =Alsin (Ε (i).θ [η-1] )(a2)
[0023]SI [η-2] =Alsin (Ε (i).θ [η-2] )(a3)
[0024]S2[n] = A2sin (Ε (i).θ [η] + C)(a4)
[0025]S2[η-1] = A2sin (Ε (i).θ [η-1] + C)(a5)
[0026]S2[η-2] = A2sin (Ε (i).θ [η-2] + C)(a6)
[0027]
【權(quán)利要求】
1.一種相位差檢測(cè)裝置，其特征在于，包括: 多極磁鐵，其對(duì)應(yīng)于旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)，且具有多個(gè)磁極； 兩個(gè)磁傳感器，它們根據(jù)所述多極磁鐵的旋轉(zhuǎn)，分別輸出彼此具有規(guī)定的相位差的正弦波信號(hào)；以及 相位差運(yùn)算器，其使用所述兩個(gè)磁傳感器的輸出信號(hào)，對(duì)所述相位差進(jìn)行運(yùn)算， 若將一方的第I磁傳感器的輸出信號(hào)SI的振幅設(shè)為Al，將所述第1磁傳感器檢測(cè)的磁極的磁極寬度誤差修正值設(shè)為E1，將所述旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)角設(shè)為θ，從而以SI = Alsin(El θ )表不所述一方的第I磁傳感器的輸出信號(hào)S1,并將另一方的第2磁傳感器的輸出信號(hào)S2的振幅設(shè)為A2，將所述第2磁傳感器檢測(cè)的磁極的磁極寬度誤差修正值設(shè)為E2，將與所述第I磁傳感器的輸出信號(hào)SI的相位差設(shè)為C，從而以S2 = A2sin (E2 θ + C)表示所述另一方的第2磁傳感器的輸出信號(hào)S2，并將所述多極磁鐵的磁極數(shù)設(shè)為m，將用于相對(duì)地識(shí)別磁極的I至m的自然數(shù)設(shè)為i，將與各磁極對(duì)應(yīng)的磁極寬度誤差修正值以E (i)表示，則 所述相位差運(yùn)算器包括: 第1，其在所述旋轉(zhuǎn)體旋轉(zhuǎn)時(shí)，進(jìn)行使用在所述兩磁傳感器均檢測(cè)同一個(gè)任意的磁極期間的三個(gè)不同定時(shí)進(jìn)行取樣而得的六個(gè)輸出信號(hào)來對(duì)與該任意的磁極對(duì)應(yīng)的E(i).C的值進(jìn)行運(yùn)算的處理直到所有的與磁極對(duì)應(yīng)的E (i).C的值被運(yùn)算出為止；以及第2運(yùn)算器，其使用通過所述第1運(yùn)算器運(yùn)算出的所有的與磁極對(duì)應(yīng)的E (i)*C的值、和所述多極磁鐵的磁極數(shù)m，對(duì)所述相位差C進(jìn)行運(yùn)算。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的相位差檢測(cè)裝置，其特征在于， 若將n設(shè)為這次的取樣周期編號(hào)，并以下式(al)~(a6)表示所述六個(gè)輸出信號(hào)，則所述第I運(yùn)算器構(gòu)成為基于下式(b)對(duì)所述任意的磁極的E (i).C的值進(jìn)行運(yùn)算，
3.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的相位差檢測(cè)裝置，其特征在于，所述第2運(yùn)算器構(gòu)成為基于下式(c)對(duì)所述相位差C進(jìn)行運(yùn)算，
4.一種旋轉(zhuǎn)角檢測(cè)裝置，其特征在于，包括: 所述權(quán)利要求1~2中任意一項(xiàng)所述的相位差檢測(cè)裝置；以及使用所述兩個(gè)磁傳感器在兩個(gè)不同定時(shí)進(jìn)行取樣而得的四個(gè)輸出信號(hào)、和通過所述相位差檢測(cè)裝置檢測(cè)出的相位差C，對(duì)所述旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)角進(jìn)行運(yùn)算的旋轉(zhuǎn)角運(yùn)算器。
5.一種旋轉(zhuǎn)角檢測(cè)裝置，其特征在于，包括: 權(quán)利要求1~2中任意一項(xiàng)所述的相位差檢測(cè)裝置；以及 使用所述相位差檢測(cè)裝置的兩個(gè)磁傳感器在三個(gè)不同定時(shí)進(jìn)行取樣而得的六個(gè)輸出信號(hào)、和通過所述相位差檢測(cè)裝置檢測(cè)出的相位差C，對(duì)旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)角進(jìn)行運(yùn)算的旋轉(zhuǎn)角運(yùn)算器。
【文檔編號(hào)】G01B7/30GK103868448SQ201310665268
【公開日】2014年6月18日 申請(qǐng)日期:2013年12月10日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月12日
【發(fā)明者】高木剛, 狩集裕二, 冷水由信 申請(qǐng)人:株式會(huì)社捷太格特