專利名稱：旋轉(zhuǎn)變壓器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及旋轉(zhuǎn)變壓器，該旋轉(zhuǎn)變壓器具有包含由電源勵(lì)磁的單相勵(lì)磁線圈、及將磁通密度變化作為電壓輸出的兩相輸出線圈的旋轉(zhuǎn)變壓器定子。
背景技術(shù)：
人們已經(jīng)知道，現(xiàn)有的旋轉(zhuǎn)變壓器，是通過(guò)在兩相短路的三相電動(dòng)機(jī)中流過(guò)規(guī)定的電流，使三相電動(dòng)機(jī)停在基準(zhǔn)位置，并利用旋轉(zhuǎn)變壓器檢測(cè)此時(shí)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)角，調(diào)整旋轉(zhuǎn)變壓器相對(duì)于轉(zhuǎn)子的基準(zhǔn)位置，從而對(duì)旋轉(zhuǎn)變壓器的角度檢測(cè)誤差進(jìn)行校正(例如，參照專利文獻(xiàn)1)。
專利文獻(xiàn)1特開(kāi)2001-128484號(hào)公報(bào)發(fā)明內(nèi)容但上述旋轉(zhuǎn)變壓器存在的問(wèn)題是只有在轉(zhuǎn)子的基準(zhǔn)位置利用旋轉(zhuǎn)變壓器檢測(cè)出的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角的誤差才變成零，所以不能在轉(zhuǎn)子基準(zhǔn)位置以外的全部轉(zhuǎn)角區(qū)域檢測(cè)準(zhǔn)確的轉(zhuǎn)角。
本申請(qǐng)為解決上述問(wèn)題而提出，其目的在于提供一種能在全部檢測(cè)區(qū)域能檢測(cè)準(zhǔn)確的角度用的旋轉(zhuǎn)變壓器。
本申請(qǐng)涉及的旋轉(zhuǎn)變壓器包括具有由電源勵(lì)磁的單相勵(lì)磁線圈、及以磁通密度的變化作為電壓輸出的兩相輸出線圈的旋轉(zhuǎn)變壓器定子；設(shè)置在該旋轉(zhuǎn)變壓器定子的中心部、并隨著轉(zhuǎn)動(dòng)使得在與所述旋轉(zhuǎn)變壓器定子間的氣隙磁導(dǎo)和所述旋轉(zhuǎn)變壓器定子一起變化的旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)子；以及利用由所述兩相的所述輸出線圈中用下式得到的從第1輸出線圈輸出的輸出信號(hào)Scos和從第2輸出線圈輸出的輸出信號(hào)Ssin的各自的振幅所得到的圓形李沙育波形上的李沙育半徑值、校正旋轉(zhuǎn)變壓器角度檢測(cè)誤差用的檢測(cè)誤差校正手段。
Scos＝K·E·sinωt·cos(θ)Ssin＝K·E·sinωt·sin(θ)(式中，K為變壓比，E為由所述電源在所述勵(lì)磁線圈上產(chǎn)生的所述勵(lì)磁電壓，ω為利用所述電源對(duì)所述勵(lì)磁線圈進(jìn)行勵(lì)磁面產(chǎn)生的勵(lì)磁信號(hào)的角速度，t為時(shí)間，θ為電角度)。
根據(jù)本申請(qǐng)的旋轉(zhuǎn)變壓器，能在整個(gè)檢測(cè)區(qū)域檢測(cè)準(zhǔn)確的角度。


圖1為表示本發(fā)明實(shí)施方式1涉及的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的側(cè)面剖視圖。
圖2為圖1的旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)子的正視圖。
圖3為圖2的側(cè)視圖。
圖4為圖1示出的旋轉(zhuǎn)變壓器的旋轉(zhuǎn)變壓器主體的正視圖。
圖5為圖4的側(cè)視圖。
圖6為表示圖4的旋轉(zhuǎn)變壓器主體內(nèi)部的正視圖。
圖7為圖6的側(cè)視圖。
圖8為表示圖1的電動(dòng)機(jī)和ECU之間的關(guān)系用的圖。
圖9為李沙育波形圖。
圖10為表示用檢測(cè)誤差校正手段校正前的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角和檢測(cè)誤差間的關(guān)系用的圖。
圖11為計(jì)算旋轉(zhuǎn)變壓器的誤差振幅計(jì)算公式的說(shuō)明圖。
圖12為表示檢測(cè)誤差校正手段計(jì)算并存儲(chǔ)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角和應(yīng)該校正的誤差間的關(guān)系用的圖。
1無(wú)刷電動(dòng)機(jī)，8軸，10轉(zhuǎn)子，18旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)子，27勵(lì)磁繞組，28a第1輸出繞組，28b第2輸出繞組，51ECU，52檢測(cè)誤差校正手段。
具體實(shí)施例方式
以下，參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明，在各圖中，對(duì)于同一或相當(dāng)?shù)臉?gòu)件及部位附加同一標(biāo)號(hào)進(jìn)行說(shuō)明。
實(shí)施方式1圖1為表示本發(fā)明實(shí)施方式1涉及的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)1(以后簡(jiǎn)稱為電動(dòng)機(jī))的側(cè)面剖視圖。
圖中，該電動(dòng)機(jī)1為裝在電動(dòng)動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置內(nèi)的電動(dòng)機(jī)，具有將鋼板拉深加工成的有底圓筒形的框架2；覆蓋框架2開(kāi)口并加以固定的鋁質(zhì)的機(jī)殼3。
在機(jī)殼3的中央部形成的窗口4上安裝著外圈被壓緊固定的前軸承5。
另外，在框架2的底部設(shè)置凹狀的軸承箱6，后軸承7壓入軸承箱6。
前軸承5和后軸承7分別支承由磁性體即鋼組成的軸8，使其能自由轉(zhuǎn)動(dòng)。
軸8的一端設(shè)置著裝有產(chǎn)生磁場(chǎng)用的永磁體9而構(gòu)成的轉(zhuǎn)子10。在永磁體9的外圓周面上被覆著保護(hù)永磁體9的圖中未示出的保護(hù)套管。
在框架2的內(nèi)圓周面安裝著包圍轉(zhuǎn)子10的外圓周的定子11。
定子11包括將硅鋼片層疊形成的定子鐵心12；樹脂制的絕緣體13；卷繞在絕緣體13上的電動(dòng)機(jī)線圈14。電動(dòng)機(jī)線圈由U相線圈、V相線圈、及W相線圈的三相線圈構(gòu)成，將各相線圈進(jìn)行星形連接。
在機(jī)殼3的與轉(zhuǎn)子10相反的一側(cè)，在軸8上壓入與前軸承5抵接的軸套16。另外，在機(jī)殼3的與轉(zhuǎn)子10相反的一側(cè)，在軸8的端部壓入與外部機(jī)構(gòu)靠花鍵耦合的軸轂15。
在軸套16和軸轂15之間設(shè)置兩端面分別與軸套16和軸轂15抵接的旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)子18。該旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)子18如圖2及圖3所示，以將硅鋼片層疊成橢圓形的形狀構(gòu)成，并被壓入在軸8上。
圖4為旋轉(zhuǎn)變壓器主體22的正視圖，圖5為圖4的側(cè)視圖，圖6為從圖4的旋轉(zhuǎn)變壓器主體22上除去罩蓋19時(shí)的圖，圖7為圖6的右側(cè)視圖。
和旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)子18一起構(gòu)成旋轉(zhuǎn)變壓器的旋轉(zhuǎn)變壓器主體22，包圍旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)子18的外圓周設(shè)置。旋轉(zhuǎn)變壓器主體22用螺絲(圖中未示出)固定在機(jī)殼3上。
旋轉(zhuǎn)變壓器主體22包括旋轉(zhuǎn)變壓器定子20、覆蓋旋轉(zhuǎn)變壓器定子20兩側(cè)面的罩蓋19、以及連接信號(hào)線用的連接器插頭側(cè)23。
旋轉(zhuǎn)變壓器定子20包括將硅鋼片層疊在一起、具有沿圓周方向隔開(kāi)相等間隔而形成的多個(gè)T形鐵心24的層疊體25；導(dǎo)線通過(guò)絕緣體26卷繞在T形鐵心24上的單相的勵(lì)磁線圈27；以及兩相的第1輸出線圈28a及第2輸出線圈28b。
單相的勵(lì)磁線圈27是將導(dǎo)線連續(xù)地遍及整個(gè)圓周卷繞在相鄰的各T形鐵心24上而構(gòu)成。第1輸出線圈28a是將導(dǎo)線跳過(guò)相鄰的T形鐵心24、每隔一個(gè)連續(xù)地卷繞在勵(lì)磁線圈27上而構(gòu)成。第2輸出線圈28b構(gòu)成也為跳過(guò)相鄰的T形鐵心24每隔一個(gè)連續(xù)地將導(dǎo)線卷繞在勵(lì)磁線圈27。第1輸出線圈28a和第2輸出線圈28b按照互相相鄰的關(guān)系卷繞在層疊體25上。
與電動(dòng)機(jī)線圈14連接并供電的電動(dòng)機(jī)引線29U、29V、29W穿過(guò)嵌在機(jī)殼3的引出孔53的金屬孔眼32。另外，通過(guò)連接器插孔側(cè)30與連接器插頭側(cè)23連接，將與轉(zhuǎn)子10的轉(zhuǎn)角有關(guān)的信號(hào)傳送給外部的傳感器引線31穿過(guò)金屬孔眼32。
圖8為表示電動(dòng)機(jī)1和ECU(Electronic Control Unit電子控制裝置)之間連接關(guān)系用的圖，來(lái)自ECU51的勵(lì)磁信號(hào)R通過(guò)傳感器引線31送往電動(dòng)機(jī)1，來(lái)自電動(dòng)機(jī)1的旋轉(zhuǎn)變壓器的第1輸出線圈28a、第2輸出線圈28b的輸出信號(hào)Scos及Ssin通過(guò)傳感器引線31送往ECU51。另外，來(lái)自ECU51的驅(qū)動(dòng)電流通過(guò)3根電動(dòng)機(jī)引線29U、29V、29W供給電動(dòng)機(jī)1。
另外，在控制電動(dòng)機(jī)1驅(qū)動(dòng)的ECU51中裝有檢測(cè)誤差校正手段52，該手段是根據(jù)輸入的輸出信號(hào)Scos及輸出信號(hào)Ssin，計(jì)算出旋轉(zhuǎn)變壓器的角度檢測(cè)誤差，存儲(chǔ)該角度檢測(cè)誤差的校正數(shù)據(jù)，同時(shí)根據(jù)該校正數(shù)據(jù)來(lái)校正旋轉(zhuǎn)變壓器的角度檢測(cè)誤差。
以下，說(shuō)明上述構(gòu)成的電動(dòng)機(jī)1的動(dòng)作。
從ECU51將10kHz、5Vpp的正弦波勵(lì)磁信號(hào)R即勵(lì)磁電壓加在旋轉(zhuǎn)變壓器定子20的勵(lì)磁線圈27上。通過(guò)將勵(lì)磁電壓加在勵(lì)磁線圈27上，勵(lì)磁電流就流過(guò)勵(lì)磁線圈27，在旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)子18和旋轉(zhuǎn)變壓器定子20間的氣隙部分產(chǎn)生磁通。
另外，從電動(dòng)機(jī)引線29U、29V、29W向電動(dòng)機(jī)線圈14供電，三相交流電壓加在電動(dòng)機(jī)線圈14上。通過(guò)將三相交流電壓加在電動(dòng)機(jī)線圈14上，在電動(dòng)機(jī)線圈14中產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，轉(zhuǎn)子10旋轉(zhuǎn)。
轉(zhuǎn)子10旋轉(zhuǎn)之同時(shí)，旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)子18也旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)子18和旋轉(zhuǎn)變壓器定子20之間的氣隙磁導(dǎo)發(fā)生變化，從第1輸出線圈28a輸出的輸出信號(hào)Scos、從第2輸出線圈28b輸出的輸出信號(hào)Ssin的各自的振幅、及相對(duì)于勵(lì)磁信號(hào)R的相位也變化。
輸出信號(hào)Scos、輸出信號(hào)Ssin的振幅變化其相位相差90度，各輸出信號(hào)Scos、及輸出信號(hào)Ssin通過(guò)傳感器引線31送往ECU51。
輸入ECU51的輸出信號(hào)Scos、及輸出信號(hào)Ssin在預(yù)先存儲(chǔ)著校正數(shù)據(jù)的檢測(cè)誤差校正手段中根據(jù)校正數(shù)據(jù)進(jìn)行校正，檢測(cè)出準(zhǔn)確的轉(zhuǎn)子10的轉(zhuǎn)角。
以下說(shuō)明上述校正數(shù)據(jù)的計(jì)算方法。
勵(lì)磁信號(hào)R可用下式(1)表示
R＝E sin ωt …(1)另外，第1輸出線圈28a的輸出信號(hào)Scos、第2輸出線圈28b的輸出信號(hào)Ssin可用下式(2)、(3)表示。
Scos＝K·E·sinωt·cos(θ)…(2)Ssin＝K·E·sinωt·sin(θ)…(3)E為勵(lì)磁電壓，K為旋轉(zhuǎn)變壓器的變壓比，ω為勵(lì)磁信號(hào)的角速度，t為時(shí)間，θ為電角度。
而且，旋轉(zhuǎn)變壓器的電角度θ可用下式求出。
θtan-1(Ssin/Scos)…(4)此時(shí)，輸出信號(hào)Scos、輸出信號(hào)Ssin由于以和勵(lì)磁信號(hào)R同為10kHz的正弦波形式輸出，故作為振幅值進(jìn)行檢測(cè)，輸出的符號(hào)將勵(lì)磁信號(hào)R和輸出信號(hào)Scos、Ssin同相時(shí)作為正、異相時(shí)作為負(fù)進(jìn)行計(jì)算。
此時(shí)，若將角度計(jì)算用的輸出信號(hào)Scos作為橫軸、輸出信號(hào)Ssin作為縱軸作圖，則圖形就變成圖9示出的圓形李沙育波形。該李沙育波形的半徑R可用下式求得。
R＝√((Scos)2+(Ssin)2) …(5)然而，旋轉(zhuǎn)變壓器的角度檢測(cè)誤差通常如圖10所示，形成旋轉(zhuǎn)變壓器的電角度每360度進(jìn)行1個(gè)周期變化的正弦波形狀。
還有，可以用旋轉(zhuǎn)變壓器電角度＝機(jī)械角×旋轉(zhuǎn)變壓器軸倍角來(lái)表示。這里，旋轉(zhuǎn)變壓器軸倍角為每360度機(jī)械角而旋轉(zhuǎn)變壓器的檢測(cè)角度為幾倍變化的值，通常使電動(dòng)機(jī)1的電角度和旋轉(zhuǎn)變壓器的電角度一致，但是也能按電動(dòng)機(jī)電角度的1/2、1/4等的設(shè)定來(lái)使用。
這里，角度檢測(cè)誤差的誤差振幅A、誤差振幅B、誤差振幅C可以根據(jù)李沙育半徑值R的MAX、MIN、半徑R的MIN點(diǎn)的角度θm利用下式求出。
誤差振幅A＝2×sin-1{(MAX-MIN)/(2×(max+MIN))}…(6)誤差振幅B＝2×sin-1{(MAX-MIN)/(2×(max+MIN))}…
(7)誤差相位C＝θm…(8)從式(6)、(7)可知誤差振幅A及誤差振幅B的值通常為相同的值。
這里，θm的值只要根據(jù)半徑R的MIN點(diǎn)的Ssin、Scos的值，利用式(4)求出即可。
圖11為計(jì)算誤差振幅A、誤差振幅B的值用的說(shuō)明圖。
理論上的中心點(diǎn)為COS輸出、SIN輸出是0的點(diǎn)，角度檢測(cè)以該理論上的中心點(diǎn)為基準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行，所以當(dāng)實(shí)際的李沙育中心一旦偏移時(shí)，就產(chǎn)生檢測(cè)誤差。
圖11中，李沙育波形的中心點(diǎn)從理論中心點(diǎn)向左下方僅偏移(max-MIN)/2。還有MAX、MIN的值為離開(kāi)理論中心點(diǎn)的距離。
由于MIN點(diǎn)及MAX點(diǎn)上不產(chǎn)生誤差，誤差最大的點(diǎn)變成等腰三角形的頂角，所以其頂角與誤差振幅A、B相當(dāng)。即誤差振幅A、B成為2×sin-1{((MAX-MIN)/4)/((max+MIN)/2)}＝2×sin-1{(MAX-MIN)/(2×(max+MIN))}。
根據(jù)自上式得到的誤差振幅A、誤差振幅B、誤差相位C的值，能生成圖12示出的校正數(shù)據(jù)。
如以上所述，根據(jù)該旋轉(zhuǎn)變壓器，通過(guò)具有檢測(cè)誤差校正手段52，從而在整個(gè)檢測(cè)區(qū)域能準(zhǔn)確地檢測(cè)出轉(zhuǎn)子10的轉(zhuǎn)角。
因此，若旋轉(zhuǎn)變壓器存在角度檢測(cè)誤差，就不能流過(guò)與轉(zhuǎn)子10的位置對(duì)應(yīng)的正確的電流，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)變大，但本發(fā)明的情況下能使角度檢測(cè)誤差變小，減小轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，能得到良好舒適的駕駛性能。
另外，該檢測(cè)誤差校正手段52組裝在驅(qū)動(dòng)控制電動(dòng)機(jī)1的ECU51中，與為了得到校正數(shù)據(jù)而需要具有角度基準(zhǔn)的外部設(shè)備的例如特開(kāi)平7-318369號(hào)公報(bào)所述的專利相比，成本低。
另外，校正數(shù)據(jù)可以從多次李沙育半徑R的MAX值、MIN值的各值的平均值求出，也可以根據(jù)一次的數(shù)據(jù)求出。
另外，根據(jù)用途，校正數(shù)據(jù)可以對(duì)每種環(huán)境溫度準(zhǔn)備多個(gè)數(shù)據(jù)，也可以只是典型溫度的數(shù)據(jù)。
權(quán)利要求
1.一種旋轉(zhuǎn)變壓器，其特征在于，包括具有由電源勵(lì)磁的單相勵(lì)磁線圈、及以磁通密度的變化作為電壓輸出的兩相輸出線圈的旋轉(zhuǎn)變壓器定子；設(shè)置在該旋轉(zhuǎn)變壓器定子的中心部、并隨著轉(zhuǎn)動(dòng)使得在與所述旋轉(zhuǎn)變壓器定子間的氣隙磁導(dǎo)和所述旋轉(zhuǎn)變壓器定子一起變化的旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)子；以及利用由所述兩相的所述輸出線圈中用下式得到的從第1輸出線圈輸出的輸出信號(hào)Scos和從第2輸出線圈輸出的輸出信號(hào)Ssin的各自的振幅所得到的圓形李沙育波形上的李沙育半徑值、校正旋轉(zhuǎn)變壓器角度檢測(cè)誤差用的檢測(cè)誤差校正手段，Scos＝K·E·sinωt·cos(θ)Ssin＝K·E·sinωt·sin(θ)(式中，K為變壓比，E為由所述電源在所述勵(lì)磁線圈上產(chǎn)生的所述勵(lì)磁電壓、ω為利用所述電源對(duì)所述勵(lì)磁線圈進(jìn)行勵(lì)磁而產(chǎn)生的勵(lì)磁信號(hào)的角速度，t為時(shí)間，θ為電角度)。
2.如權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)變壓器，其特征在于，所述角度檢測(cè)誤差的誤差振幅A、誤差振幅B、誤差相位C可以根據(jù)所述李沙育半徑的最高值MAX、最低值MIN、李沙育半徑最小值的電角度θm，利用下式求出，誤差振幅A＝2×sin-1{(MAX-MIN)/(2×(MAX+MIN))}誤差振幅B＝2×sin-1{(MAX-MIN)/(2×(MAX+MIN))}誤差相位C＝θm。
3.如權(quán)利要求1或2所述的旋轉(zhuǎn)變壓器，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)變壓器壓入組裝在電動(dòng)動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置中的電動(dòng)機(jī)的軸上。
4.如權(quán)利要求3所述的旋轉(zhuǎn)變壓器，其特征在于，所述檢測(cè)誤差校正手段設(shè)置在控制所述電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的ECU(ElectronicControl Unit電子控制裝置)中，根據(jù)輸入ECU的所述輸出信號(hào)Scos及所述輸出信號(hào)Ssin，算出所述旋轉(zhuǎn)變壓器的所述角度檢測(cè)誤差，存儲(chǔ)該角度檢測(cè)誤差的校正數(shù)據(jù)，同時(shí)根據(jù)該校正數(shù)據(jù)對(duì)所述旋轉(zhuǎn)變壓器的角度檢測(cè)誤差進(jìn)行校正。
全文摘要
本發(fā)明能獲得一種在整個(gè)檢測(cè)區(qū)域能檢測(cè)出準(zhǔn)確角度的旋轉(zhuǎn)變壓器。該旋轉(zhuǎn)變壓器包括具有由電源勵(lì)磁的單相勵(lì)磁線圈、及以磁通密度的變化作為電壓輸出的兩相輸出線圈的旋轉(zhuǎn)變壓器定子；設(shè)置在該旋轉(zhuǎn)變壓器定子的中心部、并隨著轉(zhuǎn)動(dòng)使得在與所述旋轉(zhuǎn)變壓器定子間的氣隙磁導(dǎo)和所述旋轉(zhuǎn)變壓器定子一起變化的旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)子；以及利用由所述兩相的所述輸出線圈中從第1輸出線圈輸出的輸出信號(hào)Scos和從第2輸出線圈輸出的輸出信號(hào)Ssin的各自的振幅所得到的圓形李沙育波形上的李沙育半徑值、校正旋轉(zhuǎn)變壓器角度檢測(cè)誤差用的檢測(cè)誤差校正手段。
文檔編號(hào)H02P6/16GK1945959SQ20061005958
公開(kāi)日2007年4月11日 申請(qǐng)日期2006年3月6日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月7日
發(fā)明者阿久津悟, 逸見(jiàn)晉介, 礒野修治, 児玉誠(chéng)樹 申請(qǐng)人:三菱電機(jī)株式會(huì)社