CN102782457B

CN102782457B - 旋转角检测装置

Info

Publication number: CN102782457B
Application number: CN201180012152.8A
Authority: CN
Inventors: 上田武史; 小松逸人; 千德稔
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2010-03-03
Filing date: 2011-02-23
Publication date: 2015-11-25
Anticipated expiration: 2031-02-23
Also published as: CN102782457A; JPWO2011108421A1; JP5674053B2; WO2011108421A1; EP2543975A4; US8957675B2; US20120319680A1; EP2543975B1; EP2543975A1

Abstract

本发明提供一种旋转角检测装置，其中，若旋转角运算装置（20）从第一或第二磁传感器（21、22）的输出信号（V1、V2）中检测到峰值，则根据与检测出峰值的一方的磁传感器对应的振幅修正用表，对该磁传感器所感知的磁极的极编号进行确定。然后，根据已被确定的极编号、以及磁极确定用表，对另一方的磁传感器所感知的磁极的极编号进行确定。由此，各磁传感器（21、22）所感知的磁极的极编号被确定，因此旋转角运算装置（20）对各磁传感器（21、22）的输出信号（V1、V2）利用与各磁传感器所感知的磁极（磁极对）对应的振幅修正增益进行修正。

Description

旋转角检测装置

技术领域

本发明涉及对无刷马达的转子等的旋转体的旋转角进行检测的旋转角检测装置。

背景技术

为了对使用于电动动力转向装置等的无刷马达进行控制，需要与转子的旋转角度相符地对定子线圈通上电流。因此，公知有旋转角检测装置，其使用根据无刷马达的旋转而旋转的检测用转子来检测无刷马达的转子的旋转角。具体而言，如图10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具有与设置在无刷马达的转子上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并隔开规定的角度间隔地配置有两个磁传感器121、122。从各磁传感器121、122输出具有规定的相位差的正弦波信号。根据该两个正弦波信号，检测转子101的旋转角（无刷马达的转子的旋转角）。

在该例中，磁铁102具有5组磁极对。换句话说，磁铁102具有以等角度间隔进行配置的10个磁极。各磁极以转子101的旋转中心轴为中心，以36°（在电角中为180°）的角度间隔进行配置。另外，两个磁传感器121、122以转子101的旋转中心轴为中心并隔开18°（在电角中为90°）的角度间隔地进行配置。

将图10中以箭头表示的方向作为检测用转子101的正向的旋转方向。而且，若转子101向正向旋转，则转子101的旋转角变大，若转子101向反向旋转，则转子101的旋转角变小。如图11所示，从各磁传感器121、122输出正弦波信号V1、V2，该正弦波信号V1、V2将转子101旋转相当于一个磁极对大小的角度（72°（在电角中为360°））的期间作为一周期。

将从规定的基准位置算起的转子101的绝对的旋转角，称为转子101的绝对旋转角（机械角）θ_A。与5个磁极对对应地将转子101的一次旋转量的角度范围分为5个区间，并将以各区间的开始位置为0°、以结束位置为360°进行表示后的转子101的角度称为转子101的相对旋转角θ_R。此时，10个磁极的角度宽度相等，因此转子101的相对旋转角θ_R与无刷马达的转子的电角一致。

此处，从第一磁传感器121输出V1＝A1·sinθ_R的输出信号，从第二磁传感器122输出V2＝A2·cosθ_R的输出信号。A1、A2为振幅。若将两输出信号V1、V2的振幅A1、A2视为相互相等，则能够使用两输出信号V1、V2，并根据下式（1）求出转子101的相对旋转角θ_R。

θ_R＝tan^-1（sinθ_R／cosθ_R）

＝tan^-1（V1／V2）…（1）

这样，使用所求出的相对角θ_R来控制无刷马达。

此外，能够利用相对角θ_R，并例如根据下式（2）求出转子101的绝对旋转角θ_A。

θ_A＝｛θ_R＋360×（n-1）｝／5（其中，n＝1，2，…5）…（2）

专利文献1：日本特开2003-83823号公报

专利文献2：日本特开2002-257649号公报

在如前述那样的现有的旋转角检测装置中，因每个磁极的磁力的变动等，而引起各磁传感器121、122的输出信号V1、V2的振幅针对每个磁极而发生变动，因此在转子101的旋转角的检测中产生误差。因此，根据转子101的绝对旋转角（机械角）θ_A，以各磁传感器121、122的输出信号V1、V2的振幅相等的方式，对各磁传感器121、122的输出信号V1、V2进行修正（振幅修正），然后再运算转子101的相对角θ_R。

在磁力针对每个磁极发生变动的情况下，对于各磁传感器121、122的输出信号V1、V2必须变更增益，该增益针对每个相对角（电角）的一周期或半周期进行修正。由于能够在转子101进行一个旋转后，对各磁传感器121、122所感知的磁极进行确定，所以能够进行基于各磁传感器121、122所感知的磁极（磁极对）的振幅修正。但是，由于无法在无刷马达的启动后立即对各磁传感器121、122所感知的磁极进行确定，所以无法进行基于各磁传感器121、122所感知的磁极的振幅修正与相位修正。

发明内容

本发明的目的在于提供旋转角检测装置，其能够在旋转体开始旋转后的较早的阶段，对磁传感器所感知的磁极进行确定。

本发明的旋转角检测装置包括：检测用转子（1、1A、1B），其根据旋转体（10）的旋转而旋转且设置有多个磁极（M0～M9）；以及第一及第二磁传感器（21、22），其根据检测用转子的旋转，分别输出具有规定的相位差的第一以及第二交变信号（V1、V2），该旋转角检测装置根据这些磁传感器的输出信号对上述旋转体的旋转角进行检测，上述检测用转子具有下述磁极特性：相对于上述多个磁极中的至少一个磁极的上述各交变信号的极值，以能够识别的方式与相对于其他的磁极的该交变信号的极值的任意一个不同，该旋转角检测装置包括：检测机构（20、S2），其检测上述各交变信号的极值；以及修正机构（20、S4～S6），其根据由上述检测机构检测的极值、以及被预先设定的极值数据，对各磁传感器所感知的磁极进行确定，并根据所确定的磁极，对上述各交变信号的振幅进行修正；旋转角运算机构（20、S7～S9），其根据振幅修正后的各交变信号，运算上述旋转体的旋转角。此外，括号内的英文数字表示后述的实施方式的对应构成要素等。但是，对此而言，本发明不应该被解释为限定于该实施方式。

在上述构成中，根据由检测机构检测出的极值与已被预先设定的极值数据，确定各磁传感器所感知的磁极，并根据被确定了的磁极，修正各交变信号的振幅。然后，根据振幅修正后的各交变信号，运算旋转体的旋转角。

检测用转子具有下述磁极特性：相对于设置在其上的多个磁极中的至少一个磁极的各交变信号的极值，以能够识别的方式与相对于其他的磁极的该交变信号的极值的任意一个不同。例如，在相对于一个磁极（以下称为“基准磁极”）的各交变信号的极值以能够识别的方式与相对于其他的磁极的该交变信号的极值的任意一个不同的情况下，当旋转体开始旋转，之后由检测机构检测到与上述基准磁极对应的极值的时刻，能够对输出该极值的一方的磁传感器所感知的磁极进行确定。另外，能够根据两磁传感器的配置及角度间隔、以及检测用转子的构成等，对另一方的磁传感器所感知的磁极进行确定。由此，能够在旋转体开始旋转后，在检测用转子进行一个旋转之前，对各磁传感器所感知的磁极进行确定的可能性变高。换句话说，能够在旋转体开始旋转之后的较早的阶段，对各磁传感器所感知的磁极进行确定。

上述检测用转子还可以具有下述磁极特性：相对于设置在其上的各磁极的各交变信号的极值，以能够识别的方式与相对于其他的磁极的该交变信号的极值的任意一个不同。在这样的结构中，在旋转体开始旋转之后，最初地检测到相对于任意一个磁极的极值的时刻，能够对各磁传感器所感知的磁极进行确定。因此，能够在旋转体开始旋转之后的较早的阶段，对各磁传感器所感知的磁极进行确定。

上述检测用转子具有设置在周向的多个磁极，并通过在磁极之间设置磁极面积差，从而也可以具有上述磁极特性。另外，上述检测用转子具有以等角度间隔设置在周向的多个磁极，并通过在磁极之间设置上述检测用转子的旋转轴方向长度之差，从而也可以具有上述磁极特性。另外，上述检测用转子具有以等角度间隔设置在周向且上述检测用转子的旋转轴方向的长度相等的多个磁极，并通过在磁极之间设置磁力的大小之差，从而也可以具有上述磁极特性。

在本发明的一实施方式中，上述检测用转子具有设置在周向的多个磁极，并通过在磁极之间设置角度宽度差，从而具有上述磁极特性，上述旋转角运算机构包括相位修正机构，相位修正机构包括根据振幅修正后的各交变信号计算上述检测用转子的相对角，并将计算出的相对角修正为相对于被预先决定的一方的磁传感器所感知的磁极的角度宽度的相对角的机构。

在该构成中，根据振幅修正后的各交变信号计算检测用转子的相对角。计算出的相对角被修正为基于被预先决定的一方的磁传感器所感知的磁极的角度宽度的相对角。由此，在磁极之间设置有角度宽度差的情况下，同样能够运算旋转体的旋转角。

本发明的上述的、或者此外其他的目的、特征及效果因参照附图且接下来叙述的实施方式的说明而变得清楚。

附图说明

图1是表示将本发明的第一实施方式的旋转角检测装置适用在用于对无刷马达的转子的旋转角进行检测的旋转角检测装置中的情况的结构的示意图。

图2是表示检测用转子的结构的示意图。

图3是表示第一磁传感器的输出信号波形及第二磁传感器的输出信号波形的示意图。

图4A是表示与第一磁传感器对应的振幅修正用表的内容的示意图，图4B是表示与第二磁传感器对应的振幅修正用表的内容的示意图。

图5是表示基于旋转角运算装置的旋转角运算处理的顺序的流程图。

图6是表示控制结束处理的一个例子的流程图。

图7是表示使用在本发明的第二实施方式所涉及的旋转角检测装置中的检测用转子的立体图。

图8是表示使用在本发明的第二实施方式所涉及的旋转角检测装置中的检测用转子的俯视图。

图9是从端面侧观察使用在本发明的第三实施方式的旋转角检测装置中的检测用转子的图。

图10是用于对基于现有的旋转角检测装置的旋转角检测方法进行说明的示意图。

图11是表示第一磁传感器的输出信号波形及第二磁传感器的输出信号波形的示意图。

具体实施方式

以下，参照附图对将本发明适用在用于对无刷马达的转子的旋转角进行检测的旋转角检测装置的情况下的实施方式详细地进行说明。

图1是表示将本发明的第一实施方式所涉及的旋转角检测装置适用在用于对无刷马达的转子的旋转角进行检测的旋转角检测装置的情况的结构的示意图。

该旋转角检测装置具有根据无刷马达10的旋转而旋转的检测用转子（以下，仅称为“转子1”）。如图2所示，转子1包括圆筒状的磁铁2，其具有与设置在无刷马达10的转子上的磁极对相当的多个磁极对。换句话说，在转子1上设置有在周向进行排列的多个磁极。在该例子中，磁铁2具有5组磁极对（M0、M1）、（M2、M3）、（M4、M5）、（M6、M7）、（M8、M9）、。换句话说，磁铁2具有10个磁极M0～M9。

设置在无刷马达10的转子上的各磁极的周向的长度全部相同。换句话说，设置在无刷马达10的转子上的各磁极的角度宽度全部相同，为36°。因此，在该无刷马达10中，一个磁极对的角度宽度为机械角72°，其相当于电角的360°。与此相对地，如图2所示，设置在转子1上的各磁极M0～M9中的、N极的磁极M0、M2、M4、M6、M8的角度宽度（a、c、e、g、i）分别不同。换句话说，在N极的磁极之间，其磁化面积不同。S极的磁极M1、M3、M5、M7、M9中的、磁极M9以外的四个磁极M1、M3、M5、M7的角度宽度分别不同。磁极M9的角度宽度（j）与磁极M5的角度宽度（f）相等。

在该实施方式中，各磁极M0～M9的角度宽度如表1所示。不过，在表1中，角度宽度由对与该角度宽度对应的机械角乘以磁极对数（在该实施方式中为“5”）而得到的值进行表示。此外，在图2中，虚线表示对转子1在周向以36°（在上述电角中为180°）间隔进行分割的情况下的各区域。

[表1]

磁极	角度宽度[deg]
		M0	170
M1	165
		M2	160
M3	170
		M4	165
M5	190
		M6	195
M7	195
		M8	200
M9	190

在转子1的周围，以转子1的旋转中心轴为中心，并隔开规定角度（18°（在上述电角中为90°））的角度间隔地配置有两个磁传感器21、22。存在将这两个磁传感器21、22分别称为第一磁传感器21及第二磁传感器22的情况。作为磁传感器，例如，能够使用具备霍尔元件、磁电阻元件（MR元件）等、具有电特性因磁场的作用而发生变化的特性的元件。

将图2中箭头所示的方向作为转子1的正向的旋转方向。而且，若转子1向正向旋转，则转子1的旋转角变大，若转子1向反向旋转，则转子1的旋转角变小。如图3所示，伴随着转子1的旋转，从各磁传感器21、22输出正弦波状的信号（以下，称为“正弦波信号”）V1、V2。此外，图3的横轴的转子角度［deg]表示通过对机械角乘以磁极对数（在该实施方式中为“5”）而求出的角度。另外，在图3中，在正弦波信号V1的各峰值附近，清楚记载有在该时刻第一磁传感器21所感知的磁极的区域a～j。

若转子1旋转相当于一个磁极的角度，则从各磁传感器21、22输出半周期的量的正弦波信号。但是，在该实施方式中，各磁极的角度宽度不是恒定宽度，因此从一个传感器输出的正弦波信号的与各磁极对应的半周期不恒定。另外，除了磁极M5及磁极M9之外，各磁传感器21、22的输出信号V1、V2的针对每个磁极的峰值针对每个磁极而不同。

将从规定的基准位置算起的转子1的绝对的旋转角称为转子1的绝对旋转角（机械角）θ_A。将转子1的一次旋转量的角度范围与5个磁极对的角度宽度相对应地分为5个区间（a＋b、c＋d、e＋f、g＋h、i＋j），以各区间的开始位置为0°、结束位置为360°，将在0～360°的范围内对与绝对旋转角θ_A对应的角度进行表示而得到的角度称为转子1的相对旋转角θ_R。此外，在实施方式中，这5个区间的角度宽度不是恒定宽度。

此处，从第一磁传感器21，针对每个与5个磁极对对应的区间，输出V1＝A1·sinθ_R的输出信号，从第二磁传感器22，针对每个与5个磁极对对应的区间，输出V2＝A2·cosθ_R的输出信号。A1、A2分别表示振幅。但是，振幅A1针对每个磁极不同。同样地，振幅A2也针对每个磁极不同。另外，θ_R表示所对应的区间的相对旋转角θ_R。

若将两输出信号V1、V2的振幅A1、A2视为相互相等，则能够利用两输出信号V1、V2，并根据下式（3）而求出所对应的区间的转子1的相对角θ_R。

θ_R＝tan^-1（sinθ_R／cosθ_R）

＝tan^-1（V1／V2）…（3）

回到图1，各磁传感器21、22的输出信号V1、V2被输入至旋转角运算装置20。旋转角运算装置20根据各磁传感器21、22的输出信号V1、V2计算转子1的相对旋转角θ_R。另外，旋转角运算装置20根据所求出的相对旋转角θ_R等计算转子1的绝对旋转角（机械角）θ_A，并根据所求出的转子1的绝对旋转角θ_A运算无刷马达的转子的电角θ_E。旋转角运算装置20，例如，由微型计算机构成，包括CPU（中央运算处理装置）及存储器（ROM、RAM、可改写的非易失性存储器等）。

由旋转角运算装置20运算出的电角被赋予至马达控制器30。马达控制器30根据从旋转角运算装置20被赋予的电角θ_E、以及所赋予的指令值，控制无刷马达10。

以下，对旋转角运算装置20的动作进行说明。在旋转角运算装置20内的可改写的非易失性存储器中，针对每个磁传感器21、22，存储有振幅修正用表。

图4A表示与第一磁传感器21对应的振幅修正用表（以下，存在称为“第一表”的情况）的内容例。在第一表中，针对各磁极M0～M9的磁极编号0～9，存储有与该磁极对应的第一磁传感器21的输出信号V1的峰值（极大值或者极小值）、该磁极的角度宽度［deg］以及修正增益G1。但是，如利用表1说明过的那样，角度宽度是对与该角度宽度对应的机械角乘以磁极对数（在该实施方式为“5”）而求出的值。修正增益G1是用于对第一磁传感器21的振幅的针对每个磁极的变动进行修正的增益。

作为相对于任意的磁极的振幅修正增益G1，利用与该磁极对应的第一磁传感器21的输出信号V1的峰值（极大值或者极小值）与基准振幅，并根据下式（4）而被求出。基准振幅，例如，是相当于与角度宽度（机械角×磁极对数）为180°的磁极对应的第一磁传感器21的输出信号V1的峰值（绝对值）的值。基准振幅被预先设定，在该例中为“500”。

G1＝基准振幅／｜峰值｜…（4）

图4B是表示与第二磁传感器22对应的振幅修正用表（以下，存在称为“第二表”的情况）的内容例。在第二表中，针对各磁极M0～M9的磁极编号0～9，存储有与该磁极对应的第二磁传感器22的输出信号V2的峰值（极大值或者极小值）、该磁极的角度宽度［deg］以及修正增益G2。修正增益G2是用于对第二磁传感器22的振幅的针对每个磁极的变动进行修正的增益。在图4B中，为了方便说明，与各磁极对应的第二磁传感器22的峰值，成为与针对所对应的磁极的第一磁传感器21的峰值相同的值，但是实际上也存在相互不同的情况。作为相对于任意的磁极的修正增益G2，利用与该磁极对应的第二磁传感器22的输出信号V2的峰值（极大值或者极小值）与基准振幅，并根据下式（5）而被求出。基准振幅，例如，是相当于与角度宽度（机械角×磁极对数）为180°的磁极对应的第二磁传感器22的输出信号V2的峰值（绝对值）的值。基准振幅被预先设定，在该例中为“500”。

G2＝基准振幅／｜峰值｜…（5）

峰值及修正增益向上述振幅修正用表的存储，可以在无刷马达10出厂前进行，也可以在无刷马达10出厂后，通过在马达控制中检测峰值而进行。存储在上述振幅修正用表中的峰值及修正增益，可以根据一个周期的量的数据求出，也可以根据多个周期的量的数据的平均值求出。

另外，在旋转角运算装置20内的可改写的非易失性存储器中，存储有下述两个磁极确定用表，即、针对每个磁极（针对每个磁极编号）地存储有当由第一磁传感器21对与其磁极相对的峰值进行检测时对第二磁传感器22所感知的磁极的极编号进行表示的数据的磁极确定用表（以下，存在称为“第三表”的情况）；以及针对每个磁极（针对每个磁极编号）地存储有当由第二磁传感器22检测与其磁极对应的峰值时对第一磁传感器21所感知的磁极的极编号进行表示的数据的磁极确定用表（以下，存在称为“第四表”的情况）。第三表及第四表根据两磁传感器21、22的配置及角度间隔以及转子1的结构而作成。

对于旋转角运算装置20而言，若从第一或者第二磁传感器21、22的输出信号V1、V2中检测到峰值，则根据与检测到峰值的一方的磁传感器对应的振幅修正用表（第一表或者第二表），对该磁传感器所感知的磁极的极编号进行确定。此时，传感器信号的峰值根据磁铁的温度特性（磁铁的温度变得越高则峰值变得越小）而变化，因此可以通过将磁铁的温度系数（温度变得越高则变得越小的系数）乘以振幅修正用表的峰值来修正表值，并根据被检测到的峰值与修正后的表值来对磁极的极编号进行确定。

此外，在该实施方式中，和磁极M5对应的峰值与和磁极M9对应的峰值相同，因此即使由任何一方的磁传感器检测到与磁极M5或者磁极M9对应的峰值，旋转角运算装置20也无法对该磁传感器所感知的磁极的极编号进行确定。因此，对于旋转角运算装置20而言，在处理开始后，当由一方的磁传感器检测到与磁极M5、M9以外的磁极对应的峰值时，对该磁传感器所感知的磁极的极编号进行确定。

旋转角运算装置20根据已被确定的极编号与第三或者第四表（磁极确定用表），对另一方的磁传感器所感知的磁极的极编号进行确定。例如，在已根据第一表对第一磁传感器21所感知的磁极的极编号进行确定的情况下，根据已被确定的极编号与第三表，对第二磁传感器22所感知的磁极的极编号进行确定。另一方面，在已根据第二表对第二磁传感器22所感知的磁极的极编号进行确定的情况下，根据已被确定的极编号与第四表对第一磁传感器21所感知的磁极的极编号进行确定。

由此，各磁传感器21、22所感知的磁极的极编号被确定，因此旋转角运算装置20使用与各磁传感器21、22所感知的磁极对应的修正增益G1、G2，对各磁传感器21、22的输出信号V1、V2进行修正。然后，旋转角运算装置20根据振幅修正后的输出信号，运算转子1的相对旋转角θ_R。另外，旋转角运算装置20根据所求出的相对旋转角θ_R等运算绝对旋转角θ_A。然后，旋转角运算装置20根据所求出的绝对旋转角θ_A运算无刷马达10的电角θ_E。

此后，每当从第一或者第二磁传感器21、22的输出中检测到峰值，旋转角运算装置20便对检测到峰值的一方的磁传感器更新已经被确定的极编号，并使用与更新后的极编号对应的修正增益对该磁传感器的输出信号进行修正。然后，旋转角运算装置20与上述相同地运算转子1的相对旋转角θ_R、绝对旋转角θ_A、以及无刷马达10的电角θ_E。

图5是表示基于旋转角运算装置20的旋转角运算处理的顺序的流程图。

若启动马达控制器30，则旋转角运算装置20读入各磁传感器21、22的输出信号（传感器值）V1、V2（步骤S1）。此外，在旋转角运算装置20的存储器（例如，RAM）中，存储有从规定次数前读入的传感器值到最新读入的传感器值为止的、多个次数的传感器值。旋转角运算装置20根据存储于存储器中的传感器值，判定是否已针对各传感器值V1、V2检测到峰值（极值）（步骤S2）。以下，存在将步骤S2的判定处理称为峰值检测处理的情况。具体而言，当传感器值从上升趋势变化为下降趋势时，旋转角运算装置20做出已检测到峰值（极大值）的判别，并且确定该极大值。另外，当传感器值从下降趋势变化为上升趋势时，旋转角运算装置20做出已检测到峰值（极小值）的判别，并且确定该极小值。

在上述步骤S2中，当未检测到峰值时（步骤S2：NO），则移动至步骤S6。另一方面，在上述步骤S2中，当检测到峰值时（步骤S2：YES），则旋转角运算装置20在控制器启动后通过后述的步骤S4的极编号确定处理对各磁传感器所感知的磁极是否已经被确定进行判别（步骤S3）。在各磁传感器所感知的磁极未被确定的情况下（步骤S3：NO），旋转角运算装置20进行极编号确定处理（步骤S4）。换句话说，旋转角运算装置20对各磁传感器21、22所分别感知的磁极进行确定。

具体而言，旋转角运算装置20首先根据通过上述步骤S2的峰值检测处理而检测到的峰值（极大值或者极小值）、以及与输出了该峰值的磁传感器对应的振幅修正用表（第一或者第二表）的内容，来对该磁传感器所感知的磁极进行确定。换句话说，旋转角运算装置20将存储于振幅修正用表的多个峰值中的、与和通过峰值检测处理而检测到的峰值最接近的峰值对应的极编号，作为该磁传感器所感知的磁极的极编号进行确定。

但是，在与和通过峰值检测处理而检测到的峰值最接近的峰值对应的极编号为与磁极M5或者磁极M9对应的极编号情况下，旋转角运算装置20不对该磁传感器所感知的磁极进行确定。

在能够对上述磁传感器所感知的磁极的极编号进行确定的情况下，旋转角运算装置20根据该磁传感器所感知的磁极的极编号、以及第三表或者第四表（磁极确定用表），对另一方的磁传感器所感知的磁极进行确定。由此，各磁传感器21、22所分别感知的磁极被确定。若步骤S4的处理结束，则移动至步骤S6。

在上述步骤S3中，在通过在控制器启动后进行了的步骤S4的极编号确定处理判别出各传感器21、22所感知的磁极的极编号已被确定的情况下（步骤S3：YES），旋转角运算装置20进行极编号更新处理（步骤S5）。具体而言，旋转角运算装置20根据转子1的旋转方向，相对于通过上述步骤S2的峰值检测处理而检测到峰值的一方的磁传感器而更新已经被确定的极编号。更具体而言，旋转角运算装置20根据转子1的旋转方向而相对于该磁传感器将已经被确定极编号变更为仅多一个的极编号或者仅少一个的极编号。

在转子1的旋转方向为正向（在图2中箭头所示的方向）的情况下，将已经被确定的上述极编号更新为仅多一个的极编号，在转子1的旋转方向为反向的情况下，将已经被确定的上述极编号更新为仅少一个的极编号。不过，对于“0”的极编号，仅少一个的极编号成为“9”。另外，对于“9”的极编号，仅多一个的极编号成为“0”。若步骤S5的处理结束，则移动至步骤S6。此外，转子1的旋转方向，例如，能够根据各磁传感器21、22的输出信号V1、V2的相位来进行判别。具体而言，在V2的相位比V1超前的情况（相对于相同的磁极的峰值在V2中被检测之后在V1中被检测的情况）下，判别为转子1的旋转方向为正向。另一方面，在V1的相位比V2超前的情况（相对于相同的磁极的峰值在V1中被检测之后在V2中被检测的情况）下，判别为转子1的旋转方向为反向。

在步骤S6中，旋转角运算装置20对已在上述步骤S1中读入的传感器值V1、V2进行振幅修正。具体而言，旋转角运算装置20相对于各磁传感器21、22从第一表以及第二表中分别读入与当前被确定的极编号对应的振幅修正增益G1、G2。然后，旋转角运算装置20使用从第一表及第二表中读入的增益G1、G2，来分别对在上述步骤S1中读入的传感器值V1、V2进行修正。若将修正后的传感器值设为V1′、V2′，则V1′、V2′分别以下式（6）、（7）进行表示。

V1′＝V1×G1…（6）

V2′＝V1×G2…（7）

但是，从启动控制器开始到检测到峰值为止，各磁传感器21、22所感知的磁极未被确定，因此在步骤S6中，不进行传感器值V1、V2的修正，从而移动至步骤S7。另外，在从步骤S4移动至步骤S6的情况下，且在该步骤S4的极编号确定处理中，在两磁传感器21、22所感知的磁极的极编号未被确定的情况下，同样在步骤S6中不进行传感器值V1、V2的修正，而移动至步骤S7。

若进行上述步骤S6的振幅修正，则旋转角运算装置20计算转子1的相对角θ_R（步骤S7）。具体而言，旋转角运算装置20根据下式（8）计算转子1的相对角θ_R。

θ_R＝tan^-1（V1′／V2′）…（8）

接下来，旋转角运算装置20根据在步骤S7中计算出的转子1的相对角θ_R、磁传感器21所感知的磁极的极编号、以及振幅修正表的内容，计算转子1的绝对角（机械角）θ_A（步骤S8）。具体而言，旋转角运算装置20根据磁传感器21所感知的磁极的极编号，确定磁传感器21所感知的磁极。然后，求出与所确定了的磁极对应的角度宽度W。例如，在磁传感器21所感知的磁极为10个磁极中的、第一个磁极M0的情况下，与其磁极对应的角度宽度W成为170［deg］。

在上述步骤S7中计算出的转子1的相对角θ_R，是磁传感器21所感知的磁极的角度宽度W为180°的情况下计算出的角度。因此，旋转角运算装置20根据下式（9），将在上述步骤S7中计算出的转子1的相对角θ_R，转换（相位修正）为与磁传感器21所感知的磁极的区域的角度宽度对应的相对角θ_R′。

θ_R′＝θ_R×（W／180°）…（9）

然后，旋转角运算装置20根据磁传感器21所感知的磁极、以及转换后的相对角θ_R′，计算转子1的绝对角（机械角）θ_A。例如，在磁传感器21所感知的磁极为第一个磁极M0的情况下，转子1的绝对角θ_A与转换后的相对角θ_R′一致。换句话说，θ_A＝θ_R′／5。此处，5为磁极对数。

在磁传感器21所感知的磁极为第二个磁极M1的情况下，θ_A＝｛θ_R′＋（第一个磁极M0的角度宽度）｝／5。但是，角度宽度如在表1中说明的那样，是对与该角度宽度对应的机械角乘以磁极对数（在该实施方式为“5”）而求出的值。在磁传感器21所感知的磁极为第三个磁极M2的情况下，θ_A＝｛θ_R′＋（第一个及第二个磁极M0、M1的角度宽度的总和）｝／5。在磁传感器21所感知的磁极为第四个磁极M3的情况下，θ_A＝｛θ_R′＋（第一个～第三个磁极M0～M2的角度宽度的总和）｝／5。在磁传感器21所感知的磁极为第五个磁极M4的情况下，θ_A＝｛θ_R′＋（第一个～第四个磁极M0～M3的角度宽度的总和）｝／5。

在磁传感器21所感知的磁极为第六个磁极M5的情况下，θ_A＝｛θ_R′＋（第一个～第五个磁极M0～M4的角度宽度的总和）｝／5。在磁传感器21所感知的磁极为第七个磁极M6的情况下，θ_A＝｛θ_R′＋（第一个～第六个磁极的角度宽度M0～M5的总和）｝／5。在磁传感器21所感知的磁极为第八个磁极M7的情况下，θ_A＝｛θ_R′＋（第一个～第七个磁极的角度宽度M0～M6的总和）｝／5。在磁传感器21所感知的磁极为第九个磁极M8的情况下，θ_A＝｛θ_R′＋（第一个～第八个磁极的角度宽度M0～M7的总和）｝／5。在磁传感器21所感知的磁极为第十个磁极M9的情况下，θ_A＝｛θ_R′＋（第一个～第九个磁极的角度宽度M0～M8的总和）｝／5。

若这样地计算转子1的绝对角θ_A，则旋转角运算装置20计算电角θ_E（步骤S9）。具体而言，若将磁传感器21所感知的磁极对（M0、M1）、（M2、M3）、（M4、M5）、（M6、M7）、（M8、M9）的编号（1～5）设为n，则旋转角运算装置20根据下式（10）计算电角θ_E，并将其赋予至马达控制器30。

θ_E＝5θ_A-｛360×（n-1）｝…（10）

此后，旋转角运算装置20对马达控制是否已结束进行判别（步骤S10）。若马达控制未结束（步骤S10：NO），则返回至步骤S1。若马达控制结束（步骤S10：YES），则旋转角运算装置20进行控制结束处理（步骤S11）。

图6是表示控制结束处理的一个例子的流程图。

在控制结束处理中，旋转角运算装置20对在此次的马达控制期间中无刷马达10是否已充分地旋转进行判定（步骤S21）。具体而言，旋转角运算装置20对这次的马达控制期间中的马达10的转速是否超过规定转速进行判定。在做出无刷马达10已充分地旋转的判别的情况下（步骤S21：YES），将与振幅修正用表（第一表及第二表）内的各极编号对应的峰值，作为与其极编号对应的峰值而更新为被最新检测出的峰值（步骤S22）。然后，结束控制结束处理。

此外，在上述实施方式中，虽S极的磁极M5的角度宽度（f）与磁极M9的角度宽度（j）相等，但是S极的各磁极M1、M3、M5、M7、M9的角度宽度，也可以与N极的磁极M0、M2、M4、M6、M8同样地分别不同。

图7及图8表示使用在本发明的第二实施方式所涉及的旋转角检测装置中的检测用转子。图7为检测用转子的立体图，图8为从端面侧观察检测用转子的图。

该检测用转子1A具有磁铁2A，该磁铁2A具有将圆筒状的磁铁的一端侧相对于轴向斜着切断的形状。换句话说，磁铁2A的一端侧成为平坦状的端面（平坦状端面），另一端侧成为倾斜状的端面（倾斜状端面）。在磁铁2A上，从端面侧观察，在周向以等角度间隔磁化有10个磁极M0～M9。各磁极M0～M9的检测用转子1A的旋转轴方向的长度不同。在将磁铁2A的平坦状端面配置在下侧的情况下，各磁极M0～M9的高度不同。如在图7及图8中以实线进行表示那样，相对于转子1A的倾斜状端面而在与朝向平坦状端面的方向成为相反方向的外侧，以与转子1A的倾斜状端面对置的方式，并以转子1A的旋转中心轴为中心，隔开规定角度（18°（在上述电角中为90°））的角度间隔地配置有两个磁传感器21、22。

在转子1A发生了旋转的情况下，磁传感器21、22与和其对置的磁极M0～M9的距离，针对每个磁极而不同，因此各磁传感器21、22的输出信号V1、V2的针对每个磁极的峰值针对每个磁极不同。因此，旋转角运算装置20能够使用与前述的第一实施方式相同的方法，换句话说，通过进行与图5所示的处理几乎相同的处理，来进行各磁传感器21、22的输出信号V1、V2的振幅修正。

在该实施方式中，各磁极M0～M9以等角度间隔进行设置，因此在图5的步骤S7中，根据式（8）计算的相对角θ_R与无刷马达10的电角θ_E一致。因此，在该实施方式中，不需要进行图5的步骤S8及S9的处理。

可以如图7及图8中以虚线表示的那样，与转子1A的侧面（外周面）接近地配置磁传感器21、22。但是，需要与转子1A的旋转轴方向的长度最短的磁极的倾斜状端面的位置相比，在接近转子1A的平坦状端面的位置侧配置磁传感器21、22。在转子1A发生了旋转的情况下，磁传感器21、22所面对的磁极的大小针对每个磁极不同，因此各磁传感器21、22的输出信号V1、V2的针对每个磁极的峰值针对每个磁极不同。因此，旋转角运算装置20能够使用与前述的第一实施方式相同的方法，进行各磁传感器21、22的输出信号V1、V2的振幅修正。

同样在该情况下，各磁极M0～M9以等角度间隔进行设置，因此在图5的步骤S7中，根据式（8）计算的相对角θ_R与无刷马达10的电角θ_E一致。因此，在该实施方式中，不需要进行图5的步骤S8及S9的处理。

图9是表示使用在本发明的第三实施方式所涉及的旋转角检测装置中的检测用转子。

该检测用转子1B具有圆筒状的磁铁2B。在磁铁2B上，从端面侧观察，在周向以等角度间隔磁化有10个磁极M0～M9。但是，各磁极M0～M9的磁力的大小针对每个磁极大为不同。换句话说，有意地改变各磁极M0～M9的磁力的大小。

各磁极M0～M9的磁力的大小针对每个磁极大为不同，因此在转子1B发生了旋转的情况下，各磁传感器21、22的输出信号V1、V2的针对每个磁极的峰值针对每个磁极不同。因此，旋转角运算装置20能够使用与前述的第一实施方式相同的方法，换句话说，通过进行与图5所示的处理几乎相同的处理，来进行各磁传感器21、22的输出信号V1、V2的振幅修正。

在上述第一实施方式中，能够在启动无刷马达10后，在从任意一个的磁传感器21、22的输出信号V1、V2中到与磁极M5、M9以外的磁极对应的峰值的时刻，对各磁传感器所感知的磁极进行确定。另外，在上述第二及第三实施方式中，能够在启动无刷马达10后，在从任意一个的磁传感器21、22的输出信号V1、V2中检测到任意一个的磁极的峰值的时刻，对各磁传感器所感知的磁极进行确定。因此，能够在启动无刷马达10后的较早的阶段，对各磁传感器21、22所感知的磁极进行确定。由此，能够在启动无刷马达10后的较早的阶段，对各磁传感器21、22的输出信号V1、V2，根据其磁传感器所感知的磁极进行修正（振幅修正）。其结果是，能够从启动无刷马达10后的较早的阶段，进行精度较高的旋转角检测。

以上，虽对本发明的第一～第三实施方式进行了说明，但是本发明也能够以此外其他的方式进行实施。例如，在前述的实施方式中，转子1、1A、1B虽具有相对于各磁极的峰值与相对于该磁极以外的磁极的峰值的任意一个不同的磁极特性，但只要具有相对于至少一个磁极的峰值与相对于其他的磁极的峰值的任意一个不同的磁极特性即可。例如，能够在检测用转子具有相对于一个磁极（以下，称为“基准磁极”）的峰值与相对于其他的磁极的峰值的任意一个不同的磁极特性的情况下，在启动无刷马达，之后检测到与上述基准磁极对应的极值的时刻，对各磁传感器21、22所感知的磁极进行确定。由此，能够在启动无刷马达之后、检测用转子1旋转之前对各磁传感器21、22所感知的磁极进行确定的可能性变高。换句话说，能够在启动无刷马达后的较早的阶段，对各磁传感器21、22所感知的磁极进行确定。

另外，本发明还能够适用于对无刷马达的转子以外的旋转体的旋转角进行检测的情况。

虽对本发明的实施方式详细地进行了说明，但是这些只不过是为使本发明的技术的内容变得清楚而使用的具体例子而已，本发明不应被解释为限定于这些具体例子，本发明的范围仅根据附上的权利要求而被限定。

该申请对应于已在2010年3月3日提出至日本国专利厅的日本特愿2010-46719号，并且将该申请的全部公开内容通过引用而编入于此。

Claims

1.一种旋转角检测装置，包括：检测用转子，其根据旋转体的旋转而旋转且在周向排列地设置有多个磁极；以及第一及第二磁传感器，其根据检测用转子的旋转，分别输出具有规定的相位差的第一以及第二交变信号，该旋转角检测装置根据这些磁传感器的输出信号检测所述旋转体的旋转角，其特征在于，

所述检测用转子具有下述磁极特性：相对于所述多个磁极中的至少一个磁极的、所述各交变信号的极值以能够识别的方式与相对于其他的磁极的、该交变信号的极值的任意一个不同，

该旋转角检测装置包括：

检测机构，其检测所述各交变信号的极值；

修正机构，其根据由所述检测机构检测的极值、以及被预先设定的极值数据，对各磁传感器所感知的磁极进行确定，并根据所确定的磁极，对所述各交变信号的振幅进行修正；以及

旋转角运算机构，其根据振幅修正后的各交变信号，运算所述旋转体的旋转角。

2.根据权利要求1所述的转角检测装置，其特征在于，

所述检测用转子具有所述多个磁极，并通过在磁极之间设置磁极面积差，从而具有所述磁极特性。

3.根据权利要求1所述的转角检测装置，其特征在于，

所述检测用转子具有在周向以等角度间隔设置的多个磁极，并通过在磁极之间设置所述检测用转子的旋转轴方向长度之差，从而具有所述磁极特性。

4.根据权利要求1所述的转角检测装置，其特征在于，

所述检测用转子具有在周向以等角度间隔设置且所述检测用转子的旋转轴方向的长度相等的多个磁极，通过在磁极之间设置磁力的大小之差，从而具有所述磁极特性。

5.根据权利要求1或2所述的转角检测装置，其特征在于，

所述检测用转子具有所述多个磁极，并通过在磁极之间设置角度宽度差，从而具有所述磁极特性，

所述旋转角运算机构包括相位修正机构，相位修正机构包括根据振幅修正后的各交变信号计算所述检测用转子的相对角、并将计算出的相对角修正为相对于被预先决定的一方的磁传感器所感知的磁极的角度宽度的相对角的机构。