本发明专利技术公开了一种旋转传感器和旋转角度检测设备，一种旋转变压器包括：在转子的圆周方向上间隔布置的三个旋转变压器线圈；以及励磁线圈，在接收到电力时生成磁场，以在旋转变压器线圈中感应出电压。当从励磁线圈提供给三个旋转变压器线圈的磁场由于转子的旋转而变化时，在旋转变压器线圈中感应出的电压改变。这使得三个旋转变压器线圈中的每一个均输出三相信号，该三相信号的幅度相对于转子的旋转角度而以正弦方式变化。在转子的圆周方向上第一至第三旋转变压器线圈的相应的相邻对之间的角度间隔被定义为第一、第二和第三分割角度。具体地，第一至第三分割角度被设置为彼此不同的值。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种旋转传感器以及一种采用该旋转传感器的旋转角度检测设备，其中该旋转传感器输出与转子的旋转角度对应的三相信号。
技术介绍
传统上，车辆的动力转向设备具有安装在转 向轴和电动机中的旋转角度检测设备。图12示出了检测诸如转向轴的旋转轴的旋转角度的旋转角度检测设备的示例。如图12所示，旋转角度检测设备包括用作旋转传感器的旋转变压器(resolver) 2，其输出与旋转轴I的旋转角度对应的三相电压信号Va、Vb和Vc ;以及控制器3，用于基于从旋转变压器2输出的信号Va至Vc而检测旋转轴I的旋转角度。在此处描述的情况下，旋转变压器2的角度的倍增因数被设置为I。旋转变压器2由转子20和定子21构成，其中转子20由与旋转轴I 一体地旋转的磁体形成，定子21以预定间隔与转子20隔开。定子21具有励磁线圈(excitationcoil) 22、第一旋转变压器线圈23、第二旋转变压器线圈24以及第三旋转变压器线圈25。第一至第三旋转变压器线圈23至25在圆周方向(图12中以箭头Rl表示的方向)上关于转子20的旋转中心O以电角度相位120°的间隔彼此间隔开。旋转变压器线圈23至25的相应端电连接在一起。旋转变压器线圈23至25的其它端通过相关联的信号线23a、24a、25a电连接到相应的输出端子Ta、Tb、Tc。励磁线圈22从安装在旋转角度检测设备中的振荡电路4接收AC(交流)电压，以生成交变磁场。在旋转变压器2中，励磁线圈22所生成的交变磁场通过转子20被提供给第一至第三旋转变压器线圈23至25。这通过电磁感应分别在第一至第三旋转变压器23、24和25中感应出以下描述的电压(al)、(a2)和(a3)，其中电压(al)、(a2)和(a3)中的每个电压均具有相对于转子20的旋转角度(电角度)Θ e以正弦方式变化的幅度。在该情况下，振荡电路4将AC电压Vr(Vr = EXsin(Cot))供给到励磁线圈22 (E表示幅度，ω表示角频率，并且t表示时间)。此外，K表示变压比。(al)在第一旋转变压器线圈23中感应出电压Va(Va =KXEXs in ( Θ e) X sin (ω t))。(a2)在第二旋转变压器线圈24中感应出电压Vb (Vb =KXEXsin( Θ e+120° )Xsin(cot))。(a3)在第三旋转变压器线圈25中感应出电压Vc (Vc =KXEXsin( Θ e+240° )Xsin(cot))。在第一至第三旋转变压器线圈23至25中感应出的电压Va至Vc从旋转变压器2的相应输出端子Ta至Tc输出并且被控制器3接收。控制器3执行信号处理，以从自旋转变压器2输出的信号Va至Vc提取幅度分量。因而，控制器3从输出信号Va获得幅度值Sa (Sa = KXEX sin ( Θ e))，从输出信号Vb获得幅度值Sb(Sb = KXEXsin(0e+12O° ))，以及从输出信号Vc获得幅度值Sc (Sc =KXEXsin(0e+24O° ))。图13是表示输出信号幅度值Sa至Sc与转子20的机械角度Θ之间的关系的图，其中，沿纵坐标轴绘制输出信号幅度值Sa至Sc，并且沿横坐标轴绘制机械角度Θ。图13示出了如下情况其中，旋转变压器2的角度的倍增因数被设置为四倍(4X)，提供到励磁线圈22的AC电压Vr的峰值之间的电势差Vpp (Vpp = 2XE)被设置为4 ，并且变压比K被设置为O. 2。控制器3根据以图13所示的方式变化的输出信号幅度值Sa至Sc，使用下述表达式(I)至(3)以三种不同的方式计算转子20的电角度Θ e。使用表达式(I)、(2)和(3)算出的电角度分别被表示为Θ el、Θ e2和Θ e3。表达式⑴至(3)中的每个表达式均将输出信号幅度值Sa至Sc中的相应输出信号幅度值变换成正弦值与余弦值之间的关系，并且根据输出信号幅度值Sa至Sc的反正弦值获得转子20的电角度。Θ el = tarf1 (( V 3 X Sa) / (_2 X Sb-Sa)). . . (I)Θ e2 = tan_1(( V 3 X Sb) / (-2 X Sc-Sb))-120° …(2) Θ e3 = tarT1 (( V 3 X Sc) / (_2 X Sa_Sc)) -240。...(3)图14是表示使用相应表达式⑴至(3)算出的转子20的电角度0el至Θ e3与转子20的机械角度Θ之间的关系的图，其中，沿纵坐标轴绘制电角度Qel至0e3，并且沿横坐标轴绘制机械角度Θ。通常，电角度Qel至0e3变化同时彼此相等。控制器3以此方式检测转子20的电角度Θ el至Θ e3，换言之，旋转轴I的电角度。在旋转角度检测设备中，当设备具有故障(诸如，第一至第三旋转变压器线圈23至25中的任一个的布线系统的断开、电线接触供电线路的电力故障或者电线接触接地线的接地故障)时，旋转变压器2输出的信号Va至Vc具有非正常值。这妨碍了对转子20的电角度Qel至0e3的正确检测。因此，如果在第一至第三旋转变压器线圈23至25中的任一个的布线系统中发生诸如断开的故障，则要求正确地检测故障。为了满足该要求，如例如日本早期公开专利公布第2006-138778号中所描述的那样，传统的旋转角度检测设备基于输出信号幅度值Sa、Sb、Sc的平方和检测上述故障。具体地，如下述表达式(4)所表不的那样,确定输出信号幅度值Sa至Sc的平方和S。S = Va2+Vb2+Vc2= (KXVpp/2)2X ((sin( Θ e))2+(sin( θ e+120° ))2+(sin( θ e+240° ))2). . . (4)具体地,值sin( Θ e)、sin( Θ e+120° )以及sin( Θ e+240° )之间的关系由下述表达式(5)表不。(sin ( Θ e))2+(sin ( Θ e+120。))2+(sin ( Θ e+240。))2 = I. 5. . . (5)因此，平方和S是由下述表达式(6)表示的固定值。S = I. 5X (KXVpp/2)2. . . (6)结果，例如，如果供给到励磁线圈22的AC电压Vr的峰值之间的电势差被设置为4，并且变压比被设置为O. 2，则平方和S是O. 24。具体地，表达式(6)是理想表达式。即，平方和S实际上由于各种类型的误差(诸如，检测误差或计算误差)而是变化的。因此，控制器3设置大于理论值(0.24)的上限阈值以及小于理论值的下限阈值。如果平方和S大于或等于上限阈值或者小于或等于下限阈值，则控制器3确定在旋转变压器线圈的布线系统中发生了诸如断开的故障。以此方式，简单地通过将旋转变压器2的输出信号Va至Vc的平方和S与阈值进行比较来检测故障。这有利于故障的检测。除了上述断开或接地故障之外，在旋转变压器线圈23至25的布线系统中发生的故障包括例如与旋转变压器线圈23至25对应的信号线23a至25a的短路。如将详细描述的一样，当短路发生在信号线23a至25a中的任意信号线中时，难以基于输出信号幅度值Sa至Sc的平方和S检测短路。具体地，参照图12、图15和图16，将描述在任意信号线23a至25a中发生短路时通过控制器3检测到的转子20的电角度。例如，如图12中的双点划线所示，短路可能发生本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种旋转传感器，包括；转子(20)，具有旋转中心；第一、第二和第三磁场变化检测部(23?25；50?52)，在所述转子(20)的圆周方向上间隔布置；以及磁场生成部(22)，生成提供给所述第一至第三磁场变化检测部(23?25；50?52)的磁场，其中，从所述磁场生成部(22)提供给所述第一至第三磁场变化检测部(23?25；50?52)的磁场随着所述转子(20)旋转而变化，并且所述第一至第三磁场变化检测部(23?25；50?52)输出与所述转子(20)的旋转角度相对应地变化的三相信号(Va，Vb，Vc)，所述旋转传感器的特征在于，当在所述转子(20)的圆周方向上关于所述转子(20)的旋转中心的、所述第一至第三磁场变化检测部(23?25；50?52)的相应的相邻对之间的角度间隔被定义为第一、第二和第三分割角度(θ1?θ3)时，所述第一至第三磁场变化检测部(23?25；50?52)以使得所述第一至第三分割角度(θ1?θ3)彼此不同的方式布置。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：吉濑浩，
申请(专利权)人：株式会社捷太格特，
类型：发明
国别省市：
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