[发明专利]旋转角检测装置及转矩检测装置

说明书

技术领域

本发明涉及检测无刷电机的转子等的旋转体的旋转角的旋转角检测装置及转矩检测装置。

背景技术

为了控制电动动力转向装置等中使用的无刷电机，需要根据转子的旋转角度来对定子绕组通以电流。因此，已知使用与无刷电机的旋转对应地旋转的检测用转子，来检测无刷电机的转子旋转角的旋转角检测装置。具体地说，如图13所示，检测用转子101(以下称为“转子101”)具备圆筒状的磁铁102，该磁铁102具有与设于无刷电机的转子的磁极对相当的多个磁极对。在转子101的周围，以转子101的旋转中心轴为中心且拉开规定角度间隔地配置有两个磁性传感器121、122。从各磁性传感器121、122输出具有规定的相位差的正弦波信号。根据这两个磁性传感器121、122的正弦波信号来检测转子101的旋转角(无刷电机的转子的旋转角)。(例如，参照日本特开平6-109750号公报)

在该例子中，磁铁102具有5组磁极对。也就是说，磁铁102具有10个以等角度间隔配置的磁极。各磁极以转子101的旋转中心轴为中心、以36°(电角为180°)的角度间隔配置。并且，两个磁性传感器121、122以转子101的旋转中心轴为中心拉开18°(电角为90°)的角度间隔配置。

在图13中将箭头所示的方向设为检测用转子101的正向的旋转方向。并且，转子101向正向旋转时转子101的旋转角增大，转子101向反向旋转时转子101的旋转角减小。如图14所示，从各磁性传感器121、122输出以转子101旋转与一个磁极对的量相当的角度(72°(电角为360°))的期间为一个周期的正弦波信号V1、V2。

将转子101的与旋转一圈相当的角度范围与5个磁极对对应地分成5个区间，并且将各区间的开始位置表示为0°、结束位置表示为360°的转子101的角度，称为转子101的电角θe。

在这里，从第一磁性传感器121输出V1＝A1·sinθe的输出信号，从第二磁性传感器122输出V2＝A2·cosθe的输出信号。A1、A2是振幅。若视为两输出信号V1、V2的振幅A1、A2彼此相等，则使用两输出信号V1、V2，根据下式(1)能够求得转子101的电角θe。

θe＝tan^-1(sinθe/cosθe)

＝tan^-1(V1/V2) ...(1)

这样，使用所求得的电角θe来控制无刷电机。

在上述那样的现有旋转角检测装置中，由于每个磁极的磁力的偏差等，各磁性传感器121、122的输出信号V1、V2的振幅会因各个磁极的不同而变动，因此，在转子101的旋转角的检测中产生误差。因此，想到了根据转子101的机械角而对各磁性传感器121、122的输出信号V1、V2进行修正(振幅修正)，以使各磁性传感器121、122的输出信号V1、V2的振幅相等，然后再运算转子101的电角θe的方法。

在各个磁极磁力存在偏差的情况下，针对各磁性传感器121、122的输出信号V1、V2，必需在电角的每个周期或者每半个周期更正为了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，需要确定各磁性传感器121、122所感知的磁极。由于在转子101旋转一圈之后，能够根据各磁极的峰值的不同来确定各磁性传感器121、122所感知的磁极，因此能够进行与各磁性传感器121、122所感知的磁极对应的振幅修正。然而，由于无法在无刷电机刚启动之后立即确定各磁性传感器121、122所感知的磁极，因此，无法进行与各磁性传感器121、122所感知的磁极对应的振幅修正。

另外，使用于电动动力转向装置等的转矩检测装置构成为，通过检测将输入轴与输出轴连结起来的扭杆的扭转角，来运算施加于输入轴的转矩。扭杆的扭转角是与输入轴的旋转角和输出轴的旋转角之差对应的值。因此，想到了用与现有旋转角检测装置同样的方法检测输入轴及输出轴的旋转角，并根据检测出的输入轴与输出轴的旋转角之差，来运算施加于输入轴的转矩的方法。

发明内容

本发明的目的之一在于提供旋转角检测装置及转矩检测装置，能够在旋转体刚开始旋转之后的早期阶段确定磁性传感器所感知的磁极。