专利名称：旋转角度检测装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及检测例如马达等的转子的旋转角度的旋转角度检测装置。
背景技术：
作为旋转角度检测装置有光学式编码器，但受使用温度环境限制，而且结构复杂 且价格高。对此，作为结构简单且廉价、而且可耐高温环境的产品，以往提出了利用转子和 定子间的间隙的磁导的变化的旋转角度检测装置的方案。例如公布了具有两相的励磁线圈 和一相的输出线圈的旋转角度检测装置、具有一相的励磁线圈和两相的输出线圈的旋转角 度检测装置、使匝数与正弦波一致地变化的旋转角度检测装置(例如参照专利文献1 4)。例如在专利文献1中公开的旋转角度检测装置中，具备由具有齿部的铁芯构成且 在齿部上缠绕一相以上的励磁线圈以及两相以上的输出线圈的定子、和具有凸极的转子， 随着轴倍角增加，齿部的个数也成比例地增加。专利文献1 日本特公昭62-58445号公报专利文献2 日本特开昭49-1M508号公报专利文献3 日本特开平08-178610号公报专利文献4 日本特开平08-178611号公报但是，在现有的旋转角度检测装置中，当轴倍角增加时，齿部的个数增大，线圈的 操作性、制造性下降，同时，当齿部的个数增大时，槽隙的宽度变窄，绕线机的喷嘴变得难以 进入。因此，在这样造成齿部增加的情况下，存在成为不适合批量生产的非现实构成的问题。另外，如专利文献3、4那样使匝数以正弦波变化的情况下，存在只缠绕很少匝数 线圈的齿部，在考虑由机械进行绕线时，必须使自动缠绕的绕线机的喷嘴移动到仅缠绕很 少线圈的齿部，而由于喷嘴的定位置需要花费时间，所以存在绕线操作的效率差的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种即使轴倍角变大也可以由少数量的齿部构成、提高了 绕线操作性、适于大量生产的检测精度好的旋转角度检测装置。本发明的旋转角度检测装置具备定子以及转子，该定子由具有齿部的铁芯构成且 设有一相以上的励磁线圈和两相以上的输出线圈，该转子具有凸极，其中，所述输出线圈的 匝数是根据函数得到的值，该函数包含以励磁的极对数N和所述凸极的个数M之和的绝对 值作为空间次数的正弦波、和以与所述励磁的极对数N的绝对值不同且与从所述极对数N 减去所述凸极的个数M得到的差的绝对值不同的整数L作为次数的正弦波的和或差。另外，本发明的另一旋转角度检测装置具备定子以及转子，该定子由具有齿部的 铁芯构成且设有一相以上的励磁线圈和两相以上的输出线圈，该转子具有凸极，其中，所述 输出线圈的匝数是根据函数得到的值，该函数包含以从励磁的极对数N减去所述凸极的个 数M得到的差的绝对值作为次数的正弦波、和以与所述励磁的极对数N的绝对值不同且与所述极对数N和所述凸极的个数M之和的绝对值不同的整数L作为次数的正弦波的和或差。本发明的旋转角度检测装置的效果与现有的旋转角度检测装置相比，可以使匝数 的最大值减�。葡卟僮餍粤己�。另外，即使轴倍角变大，与现有的旋转角度检测装置相比，能以少的齿部构成旋转 角度检测装置，所以，成为绕线操作性良好而适于批量生产的结构。
图1是表示本发明的实施方式1的旋转角度检测装置的构成的构成图。图2是本发明的实施方式1的旋转角度检测装置中的具体的线圈的例子。图3是本发明的实施方式1的旋转角度检测装置中的具体的线圈的说明图。图4是本发明的实施方式1的旋转角度检测装置中的具体的线圈的另一例子。图5是表示本发明的实施方式1的旋转角度检测装置中的输出线圈的电压的说明 图。图6是现有的旋转角度检测装置中的匝数的具体的例子的说明图。图7是本发明和现有例的比较的说明图。图8是本发明的实施方式1的旋转角度检测装置中的具体的线圈的另一例子的说 明图。图9是表示本发明的实施方式2的旋转角度检测装置的构成的构成图。图10是本发明的实施方式2的旋转角度检测装置中的具体的线圈的例子。图11是本发明的实施方式2的旋转角度检测装置中的具体的线圈的说明图。图12是本发明的实施方式2的旋转角度检测装置中的具体的线圈的另一例子。图13是表示本发明的实施方式2的旋转角度检测装置中的输出线圈的电压的说 明图。图14是表示本发明的实施方式3的旋转角度检测装置的构成的构成图。图15是本发明的实施方式3的旋转角度检测装置中的具体的线圈的例子。图16是本发明的实施方式3的旋转角度检测装置中的具体的线圈的说明图。图17是本发明的实施方式3的旋转角度检测装置中的具体的线圈的另一例子。图18是表示本发明的实施方式3的旋转角度检测装置中的输出线圈的电压的说 明图。图19是表示本发明的实施方式4的旋转角度检测装置的构成的构成图。图20是本发明的实施方式4的旋转角度检测装置中的具体的线圈的例子。图21是本发明的实施方式4的旋转角度检测装置中的具体的线圈的说明图。图22是本发明的实施方式4的旋转角度检测装置中的具体的线圈的另一例子。图23是表示本发明的实施方式4的旋转角度检测装置中的输出线圈的电压的说 明图。图M是表示本发明的实施方式5的旋转角度检测装置的构成的构成图。图25是本发明的实施方式5的旋转角度检测装置中的具体的线圈的例子。图沈是本发明的实施方式5的旋转角度检测装置中的具体的线圈的说明图。
图27是本发明的实施方式5的旋转角度检测装置中的具体的线圈的另一例子。图观是表示本发明的实施方式5的旋转角度检测装置中的输出线圈的电压的说 明图。图四是表示本发明的实施方式6的旋转角度检测装置的构成的构成图。图30是本发明的实施方式6的旋转角度检测装置中的具体的线圈的例子。图31是本发明的实施方式6的旋转角度检测装置中的具体的线圈的说明图。图32是本发明的实施方式6的旋转角度检测装置中的具体的线圈的另一例子。图33是表示本发明的实施方式6的旋转角度检测装置中的输出线圈的电压的说 明图。图34是表示本发明的实施方式7的旋转角度检测装置的构成的构成图。图35是本发明的实施方式7的旋转角度检测装置中的具体的线圈的例子。图36是本发明的实施方式7的旋转角度检测装置中的具体的线圈的说明图。图37是本发明的实施方式7的旋转角度检测装置中的具体的线圈的另一例子。图38是表示本发明的实施方式7的旋转角度检测装置中的输出线圈的电压的说 明图。图39是表示本发明的实施方式8的电动动力转向装置的构成的说明图。图40是本发明的实施方式8的旋转电机的构成的说明图。
具体实施例方式实施方式1.图1是表示本发明的实施方式1的旋转角度检测装置的构成的构成图。本发明的实施方式1的旋转角度检测装置由具有齿部3及缠绕在齿部3上的线圈 4的定子1和具有凸极的转子2构成。其中，为了简化，图1只表示主要的部分，省略线圈4 和齿部3之间的绝缘部件、线圈4的搭接线或接线等详细情况。图1是齿部3的个数为10、 轴倍角为4 (转子2的凸极的个数为4)的旋转角度检测装置。另外，在齿部3示出的数字 是为方便而提供的各齿部3的齿部序号。线圈4由励磁线圈和输出线圈构成。图1表示的线圈4缠绕在齿部3上而形成三 层结构。例如，最靠近齿部3的内周侧为励磁线圈，在其外周侧缠绕着两相的输出线圈。但 是，线圈4的缠绕方式不限于此，也可以在内侧缠绕输出线圈，还可以在径向排列地缠绕各 线圈。接着，对本发明的实施方式1的旋转角度检测装置的动作原理进行说明。在励磁线圈上施加交流电压，在励磁线圈上接通励磁电流。交流电压的频率例如 为IOkHz左右的高频。通过在励磁线圈上流过的电流，在旋转角度检测装置的定子1和转 子2之间的空隙产生磁通，磁通还与缠绕在定子上的输出线圈交链。结果，在输出线圈上产 生电压。但是，如图1所示，转子2的形状成为具有凹凸的形状。在该例子中是具有4个凸 极的结构。由此，因为定子1和转子2之间的磁导变化，所以在空隙部分形成的磁通也受到 该磁导变化的影响。因此，根据转子2的旋转角度，磁通发生变化，结果，在输出线圈上产生的电压也6发生变化。由于两相的输出线圈的电压相对于旋转角度选定匝数，以成为正弦波、余弦波的 关系，所以，若测定两相的输出线圈的电压的话，就可以检测出旋转角度。接着，对本发明的实施方式1的旋转角度检测装置中的线圈4的匝数选定的想法 进行说明。图2是本发明的实施方式1的旋转角度检测装置中的具体的线圈4的一例。另外， 在图2中，正负符号表示缠绕方向，负号表示与正号反方向进行缠绕，数字表示匝数。首先，从励磁线圈进行说明。励磁线圈承担励磁电流流过而产生磁通的作用。在图2的例子中，励磁线圈缠绕 在所有的齿部3上，形成极数为10、即极对数为5那样的构成。具体地在图2的例子中，每 50圈，以使相邻的齿部3极性不同的方式进行缠绕。另外，转子2的凸极的个数M为4，即磁导的变化的空间次数为4次。在此，把以机 械角360°为一个周期的成分作为1次。此时，对输出线圈怎样缠绕好进行分析。为了作为旋转角度检测装置发挥功能，在空隙中产生的磁通中，必须选取与在励 磁线圈的极对数N上加上轴倍角M的值的绝对值或者从励磁的极对数N减去轴倍角M的值 的绝对值(以下用计算算式表示时为{|(励磁的极对数)士(轴倍角)I、|N±M|}。在此，I是表示绝对值的记号。)相等的空间次数的磁通。在图1中图示的旋转角度检测装置中，因为励磁线圈的极对数N为5，轴倍角M为 4，所以，必须选取与值I (励磁的极对数)士(轴倍角)|、即值|5士4|相等的空间次数为9 次或1次的磁通(在此，空间1次表示的是以机械角360°为一个周期的成分)。为了设计成输出线圈选取空间1次的磁通，只要使相对于各齿部3的机械角的输 出线圈的匝数随着空间1次的正弦波发生变化即可。在把两相的输出线圈的一方作为COS 线圈，把另一方作为SIN线圈，把各自的第i个(i是从1到齿部3的个数Ns的整数)的齿 部3中的匝数作为N。。s(i)、Nsin(i)时，N。。s(i)可以由算式(1)表示，Nsin(i)可以由算式(2) 表示。在此，N1为任意实数，Ns为齿部3的个数，θ ρ θ 2为任意实数。[式1]
权利要求
1.一种旋转角度检测装置，该旋转角度检测装置具备定子以及转子，该定子由具有齿 部的铁芯构成且设有一相以上的励磁线圈和两相以上的输出线圈，该转子具有凸极，其特 征在于，所述输出线圈的匝数是根据函数得到的值，该函数包含以励磁的极对数N与所述凸极 的个数M之和的绝对值作为空间次数的正弦波和以整数L作为次数的正弦波的和或差，该 整数L与所述励磁的极对数N的绝对值不同且与从所述极对数N减去所述凸极的个数M得 到的差的绝对值不同。
2.一种旋转角度检测装置，该旋转角度检测装置具备定子以及转子，该定子由具有齿 部的铁芯构成且设有一相以上的励磁线圈和两相以上的输出线圈，该转子具有凸极，其特 征在于，所述输出线圈的匝数是根据函数得到的值，该函数包含以从励磁的极对数N减去所述 凸极的个数M得到的差的绝对值作为次数的正弦波和以整数L作为次数的正弦波的和或 差，该整数L与所述励磁的极对数N的绝对值不同且与所述极对数N和所述凸极的个数M 之和的绝对值不同。
3.如权利要求1所述的旋转角度检测装置，其特征在于，i是从1到所述齿部的个 数Ns的整数，缠绕在两相的所述输出线圈的第i个所述齿部上的线圈的匝数N。。s(i)以及 Nsin(i)，利用所述励磁的极对数N、所述转子的凸极的个数M、与所述励磁线圈的极对数的绝 对值不同且与从所述极对数减去所述凸极的个数得到的差的绝对值不同的整数L、任意的 实数ΝρΝ2、θ ρ θ 2、Ill以及η2，由以下的算式表示[式8]
4.如权利要求2所述的旋转角度检测装置，其特征在于，i是从1到所述齿部的个 数Ns的整数，缠绕在两相的所述输出线圈的第i个所述齿部上的线圈的匝数N。。s(i)以及 Nsin(i)，利用所述励磁的极对数N、所述转子的凸极的个数M、与所述励磁线圈的极对数的绝 对值不同且与从所述极对数和所述凸极的个数之和的绝对值不同的整数L、任意的实数K、 N2, θ ρ θ 2、Ill以及η2，由以下的算式表示 [式9]
5.如权利要求1或3所述的旋转角度检测装置，其特征在于，所述整数L的绝对值是所述极对数N和所述凸极的个数M之和的绝对值的3倍。
6.如权利要求2或4所述的旋转角度检测装置，其特征在于，所述整数L的绝对值是从 所述极对数N减去所述凸极的个数M得到的差的绝对值的3倍。
7.如权利要求1或2所述的旋转角度检测装置，其特征在于，没有缠绕所述两相的输出 线圈的所述齿部至少有1个。
8.如权利要求1或2所述的旋转角度检测装置，其特征在于，缠绕有相同匝数的所述两 相的输出线圈的所述齿部有2个以上。
9.如权利要求1或2所述的旋转角度检测装置，其特征在于，所述两相的输出线圈的匝 数是整数。
10.如权利要求1至9中的任一项所述的旋转角度检测装置，其特征在于，对搭载在车 辆用的电动动力转向装置上的永久磁铁型马达的旋转角度进行检测，而且，所述齿部的个 数为16以下。
全文摘要
本发明提供即使轴倍角变大也可以由小个数的齿部构成、绕线操作性得到提高、适于大量生产的检测精度好的旋转角度检测装置。该旋转角度检测装置具备定子以及转子，该定子由具有齿部的铁芯构成、同时设有一相以上的励磁线圈和两相以上的输出线圈，该转子具有凸极，在该旋转角度检测装置中，两相的上述输出线圈的匝数是根据函数得到的值，该函数包含以上述极对数与上述凸极的个数的和的绝对值作为次数的正弦波、和以与上述励磁线圈的极对数的绝对值不同且与由上述极对数减去上述凸极的个数得到的差的绝对值不同的整数作为次数的正弦波的和或差。
文档编号G01D5/245GK102047079SQ200980119469
公开日2011年5月4日 申请日期2009年5月19日 优先权日2008年5月27日
发明者中野正嗣, 逸见晋介, 阿久津悟 申请人:三菱电机株式会社
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