CN107612231A - 马达装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种使噪声在两个信号处理电路之间的影响更均衡的马达装置。旋转角传感器(60)具有：偏置磁铁(61)、磁传感器部(62)、第一信号处理电路(63a)以及第二信号处理电路(63b)。在基板(21)的长边方向，第一信号处理电路(63a)被配置为以处于旋转轴(11)的轴心的延长线上的磁传感器部(62)为基准与第二信号处理电路(63b)对称。另外，在基板(21)的长边方向，逆变器(40)也被配置为以磁传感器部(62)为基准与逆变器(50)对称。

Description

马达装置

本申请主张于2016年7月11日提出的日本专利申请2016-137123号的优先权，并在此引用包含说明书、附图以及摘要等在内的全部内容。

技术领域

本发明涉及马达装置。

背景技术

以往，如日本特开2015－206606号公报所记载那样，公知有以马达装置为驱动源的电动助力转向装置。在该马达装置一体设置有马达和控制马达的控制装置。

然而，在该控制装置设置有检测马达的旋转角的旋转角传感器。该旋转角传感器具备：对磁场因安装于马达的旋转轴的磁铁旋转而产生的变化进行检测的磁传感器部、和基于来自磁传感器部的输出信号来运算旋转角的信号处理电路。控制装置基于由旋转角传感器检测出的旋转角来控制马达的驱动。

然而，近年来，从冗余化的观点出发，还考虑针对一个马达设置两个旋转角传感器的电路结构。与此相伴，针对一个马达设置两个磁传感器部和两个信号处理电路。但是，如果单纯地将旋转角传感器冗余化，那么会由于噪声对于两个信号处理电路的影响不同，而在从两个信号处理电路输出的输出值(旋转角)之间产生误差。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种使噪声在两个信号处理电路之间的影响更均衡的马达装置。

本发明的一个方式的马达装置具备：

马达，其具有旋转轴；

旋转角传感器，其设置于上述旋转轴的第一端部并检测上述旋转轴的旋转角；以及

控制装置，其设置于上述马达的、与上述旋转轴的第一端部相同侧的端部，并基于通过上述旋转角传感器检测的旋转角来控制上述马达的驱动，其中，

上述旋转角传感器具备：

磁铁，其设置于上述旋转轴的上述第一端部；

磁传感器部，其被设置为与上述磁铁对置，并生成与伴随上述磁铁旋转而产生的磁场变化相对应的输出信号；以及

至少两个信号处理电路，它们设置于相对于通过上述磁传感器部的中心的直线呈线对称的位置，并处理上述输出信号。

根据该结构，至少两个信号处理电路被设置为相对于磁传感器部而对称，因此从磁铁产生的磁场对于至少两个信号处理电路同等地产生作为噪声的影响。因此，能够使噪声在至少两个信号处理电路之间的影响更均衡。

通过以下参照附图对本发明的优选实施方式进行的详细描述，本发明的其它特征及优点会变得更加清楚，其中，相同的符号表示相同的元件。

附图说明

图1是表示马达装置的简要结构的立体图。

图2是表示旋转角传感器的周边构造的马达装置的主要部位剖视图。

图3是表示磁传感器部以及信号处理电路的周边构造的俯视图。

图4是表示磁传感器部以及信号处理电路的电路构造的电路框图。

图5是表示其他实施方式中的磁传感器部以及信号处理电路的周边构造的俯视图。

图6是表示其他实施方式中的磁传感器部以及信号处理电路的周边构造的俯视图。

具体实施方式

以下，对本发明的马达装置的一个实施方式进行说明。本实施方式的马达装置被使用作为例如电动助力转向装置的驱动源。如图1所示，马达装置1具有：马达10、控制装置20以及散热片30。马达10具有旋转轴11。在旋转轴11的第一端部(图1中的处于上方的端部)配置有后述旋转角传感器60。旋转轴11的第二端部是向图1中的下方突出，并与由马达驱动的机构机械连接的部分。控制装置20具有基板21、22。控制装置20对马达10的驱动进行控制。散热片30以及基板21、22设置于马达10的轴向的端部中的、与旋转轴11的第一端部相同侧的端部(图1中的上端)。散热片30被设置为长方体状。基板21、22分别被设置为长方形的板状。基板21以相对于马达10的轴向正交的朝向固定于散热片30中的与马达10相反的一侧的端部。另外，基板22在基板21与马达10之间以沿着马达10的轴线的方式设置于散热片30的侧面。

在散热片30中的两个相对于设置有基板22的侧面正交的侧面分别设置有逆变器40、50。在沿着马达10的轴线的方向，逆变器40、50位于基板21与马达10之间。以在逆变器40与逆变器50之间夹有散热片30的方式将逆变器40设置为与逆变器50对置。应予说明，散热片30被设置用于促进逆变器40、50散热。另外，在马达装置1设置有与逆变器40、50接近的未图示的扼流线圈。

如图2所示，在控制装置20设置有检测旋转轴11的旋转角的旋转角传感器60。旋转角传感器60具有：圆柱状的偏置磁铁61、磁传感器部62以及信号处理电路63。作为磁传感器部62，采用例如MR传感器(磁阻效应传感器)等。偏置磁铁61固定于旋转轴11的第一端部(图2中的上端)。磁传感器部62设置于基板21。在沿着旋转轴11的轴线的方向，磁传感器部62与偏置磁铁61对置。应予说明，在图2中，为了简化附图而省略图示散热片30等。

另外，如图3所示，信号处理电路63也设置于基板21。信号处理电路63与磁传感器部62设置于同一平面上。信号处理电路63具有第一信号处理电路63a以及第二信号处理电路63b。在相对于旋转轴11的轴向正交的方向，第一信号处理电路63a、第二信号处理电路63b以及磁传感器部62位于同一直线上。在相对于旋转轴11的轴向正交的方向，第一信号处理电路63a与磁传感器部62之间的距离和第二信号处理电路63b与磁传感器部62之间的距离相等或者几乎相等。在基板21的长边方向，第一信号处理电路63a被配置为以通过磁传感器部62的中心的直线为基准与第二信号处理电路63b呈线对称。另外，在基板21的长边方向，逆变器40也被配置为以通过磁传感器部62的中心的直线为基准与逆变器50呈线对称。因此，在相对于旋转轴11的轴向正交的方向，第一信号处理电路63a与逆变器50之间的距离和第二信号处理电路63b与逆变器40之间的距离几乎完全相同。另外，并不限定于逆变器40、50，优选以扼流线圈为首的各种噪声源被配置为相对于通过磁传感器部62的中心的直线呈线对称或者相距相等距离，第一信号处理电路63a以及第二信号处理电路63b被配置为相对于通过磁传感器部62的中心的直线呈线对称或者相距相等距离。

如图3所示，从旋转轴11的轴向观察时，磁传感器部62、第一信号处理电路63a以及第二信号处理电路63b分别被设置成为四边形IC芯片。在磁传感器部62的四个侧面分别延伸出多个端子。另外，在第一信号处理电路63a以及第二信号处理电路63b的各侧面也设置有多个端子。磁传感器部62具有第一磁传感器部62a以及第二磁传感器部62b。第一磁传感器部62a中的两个与第一信号处理电路63a对置的端子分别与第一信号处理电路63a中的两个与第一磁传感器部62a对置的端子连接。另外，第一磁传感器部62a中的两个与第二信号处理电路63b对置的端子(第一磁传感器部62a中的设置于与第一信号处理电路63a相反的一侧的端部的端子)分别与第一信号处理电路63a中的两个与第一磁传感器部62a对置的端子连接。

另外，第二磁传感器部62b中的两个与第一信号处理电路63a对置的端子与第二信号处理电路63b中的两个与第二磁传感器部62b对置的端子连接。第二磁传感器部62b中的两个与第二信号处理电路63b对置的端子与第二信号处理电路63b中的两个与第二磁传感器部62b对置的端子连接。从旋转轴11的轴向观察时，第一磁传感器部62a以及第二磁传感器部62b被设置为相对于旋转轴11的轴心对称。另外，第一磁传感器部62a以及第二磁传感器部62b的对称轴与第一信号处理电路63a以及第二信号处理电路63b的对称轴正交。

将由第一磁传感器部62a以及第二磁传感器部62b生成的电信号(输出电压)经由第一磁传感器部62a与第一信号处理电路63a之间的连接路径、以及第二磁传感器部62b与第二信号处理电路63b之间的连接路径朝向第一信号处理电路63a以及第二信号处理电路63b输送。

第一信号处理电路63a以及第二信号处理电路63b基于所获取的电信号来检测旋转轴11的旋转角。接下来，对磁传感器部62的电路结构进行详细说明。磁传感器部62生成与从偏置磁铁61赋予的偏置磁场的朝向相对应的电信号。

如图4所示，第一磁传感器部62a具备第一桥电路70以及第二桥电路80。另外，在第一信号处理电路63a设置有运算放大电路64a以及微处理器65a。

第一桥电路70以及第二桥电路80分别将四个MR(磁阻)元件配置为桥状。例如，在第一桥电路中，通过将四个MR元件中的两个MR元件串联而构成第一半桥，通过将剩余的两个MR元件串联而构成第二半桥。上述两个半桥彼此被并联于电源(电源电压+Vcc)与地面之间。第一桥电路70将两个半桥的中点电位分别作为第一以及第二电信号向运算放大电路64a输出。同样，第二桥电路80将两个半桥的中点电位分别作为第三以及第四电信号向运算放大电路64a输出。若偏置磁铁61与旋转轴11一起旋转，则第一磁传感器部62a以及第二磁传感器部62b的各MR元件的电阻值变化。由于各MR元件的电阻值变化，从而各电信号变化。即，各电信号与旋转轴11的旋转角相对应地变化。

上述第一～第四电信号可以由sin或者cos表示。例如，第一电信号是相对于旋转轴11的旋转角以正弦波状变化的sin信号，第二电信号是相位相对于第一电信号偏移了180度的－sin信号。另外，第三电信号是相对于旋转轴11的旋转角以余弦波状变化的cos信号，第四电信号是相位相对于第三电信号偏移了180度的－cos信号。

运算放大电路64a(第一信号处理电路63a)以规定的取样周期获取从第一磁传感器部62a接收到的第一～第四电信号。运算放大电路64a分别输出例如第一电信号与第二电信号之间的差分、以及第三电信号与第四电信号之间的差分。

微处理器65a获取第一电信号与第二电信号之间的差分、以及第三电信号与第四电信号之间的差分，并基于这些差分值来运算反正切值，由此检测旋转轴11的旋转角。

另外，与第一信号处理电路63a同样，第二信号处理电路63b也具有运算放大电路64b以及微处理器65b。第二磁传感器部62b的第三桥电路90以及第四桥电路100输出第五～第八电信号。运算放大电路64b根据第五～第八电信号运算差分值，微处理器65b基于该差分值检测旋转轴11的旋转角。

控制装置20基于由微处理器65a运算出的旋转角、以及由微处理器65b运算出的旋转角来控制马达10的驱动(参照图1)。

对本实施方式的作用以及效果进行说明。

在旋转角传感器60冗余地设置有第一磁传感器部62a、第一信号处理电路63a、第二磁传感器部62b以及第二信号处理电路63b。因此，即便在第一磁传感器部62a以及第一信号处理电路63a、或者第二磁传感器部62b以及第二信号处理电路63b产生了异常的情况下，控制装置20也能够持续控制马达10的驱动。在例如第一磁传感器部62a产生了异常的情况下，控制装置20持续使用由第二磁传感器部62b以及第二信号处理电路63b检测出的旋转角控制马达10的驱动即可。

另外，第一信号处理电路63a以及第二信号处理电路63b被设置为以磁传感器部62为基准而对称。逆变器40以及逆变器50也被设置为以磁传感器部62为基准而对称。因此，抑制因以逆变器40、50的开关噪声为首的各种噪声所带来的影响而在第一信号处理电路63a与第二信号处理电路63b之间产生差异的情况。第一信号处理电路63a与逆变器50之间的距离、以及第二信号处理电路63b与逆变器40之间的距离几乎完全相等，因此从逆变器50施加于第一信号处理电路63a的噪声的影响变得与从逆变器40施加于第二信号处理电路63b的噪声的影响几乎完全相等。因此，均衡噪声在第一信号处理电路63a与第二信号处理电路63b之间的影响。由此，能够抑制由第一信号处理电路63a的微处理器65a运算的旋转角、和由第二信号处理电路63b的微处理器65b运算的旋转角因噪声的影响而被判定为不同值的情况。

另外，对于除逆变器40、50以外的其他噪声源也同样，通过使其他噪声源与第一信号处理电路63a之间的距离、以及其他噪声源与第二信号处理电路63b之间的距离几乎完全相等，来均衡从其他噪声源施加于第一信号处理电路63a以及第二信号处理电路63b的噪声的影响。

另外，第一信号处理电路63a以及第二信号处理电路63b被设置为相对于磁传感器部62对称，由此伴随偏置磁铁61旋转而变化的磁力几乎均等地作用于第一信号处理电路63a以及第二信号处理电路63b。因此，即便在该磁力的变化作为噪声作用于第一信号处理电路63a以及第二信号处理电路63b的情况下，也会均衡施加于第一信号处理电路63a以及第二信号处理电路63b的偏置磁铁61所引起的噪声的影响。

应予说明，各实施方式也可以如下变更。以下的其他实施方式能够在技术上不发生矛盾的范围内相互进行组合。

在本实施方式中，信号处理电路63(第一信号处理电路63a以及第二信号处理电路63b)基于所获取的电信号来检测旋转轴11的旋转角，但并不限定于此。例如，信号处理电路63也可以基于所获取的电信号来运算旋转轴11的旋转角中的基础成分。作为一个例子，信号处理电路63仅设置有运算放大电路64a，独立于信号处理电路63设置的控制装置基于来自运算放大电路64a的输出值来运算旋转轴11的旋转角。在该情况下，旋转角的基础成分是来自运算放大电路64a的输出值。

在本实施方式中，在基板21的长边方向，第一信号处理电路63a以及第二信号处理电路63b被设置为以磁传感器部62为基准而对称，但并不限定于此。例如，也可以在基板21的短边方向，第一信号处理电路63a以及第二信号处理电路63b被设置为以磁传感器部62为基准而对称。另外，只要第一信号处理电路63a以及第二信号处理电路63b被设置为相对于以逆变器40、50为首的噪声源的位置而对称即可，可以采用任何设置方式。例如如图5所示，第一信号处理电路63a以及第二信号处理电路63b可以设置为以通过磁传感器部62并且通过第一信号处理电路63a与第二信号处理电路63b之间的中点M的直线L为基准而对称。

在本实施方式中，逆变器40、50被设置为相对于磁传感器部62对称，但并不限定于此。例如，如果由于信号处理电路63与作为噪声源的逆变器40、50分离足够远等理由，使得逆变器40、50的噪声的影响几乎不会作用于信号处理电路63，那么逆变器40、50也可以相对于磁传感器部62不对称。

作为噪声源的逆变器40、50、磁传感器部62以及信号处理电路63也可以安装于同一基板上。第一信号处理电路63a以及第二信号处理电路63b相对于磁传感器部62的对称性只要为如下程度即可，即：噪声对于第一信号处理电路63a的影响与噪声对于第二信号处理电路63b的影响的差异以某种程度(例如相比阈值)变小。

在本实施方式中，磁传感器部62由第一磁传感器部62a以及第二磁传感器部62b构成，但也可以不限定于此。即，第一信号处理电路63a以及第二信号处理电路63b也可以与相同的磁传感器部连接。

在本实施方式中，第一磁传感器部62a以及第二磁传感器部62b的对称轴与第一信号处理电路63a以及第二信号处理电路63b的对称轴正交，但并不限定于此。例如图6所示，在本实施方式中，第一磁传感器部62a以及第二磁传感器部62b的对称轴也可以与第一信号处理电路63a以及第二信号处理电路63b的对称轴平行(或者一致)。

在本实施方式中，在基板21的短边方向，第一磁传感器部62a以及第二磁传感器部62b被设置为对称，但在基板21的长边方向，第一磁传感器部62a以及第二磁传感器部62b可以被设置为对称，也可以不对称。

在本实施方式中，信号处理电路63具有第一信号处理电路63a以及第二信号处理电路63b这两个信号处理电路，但并不限定于此。即，信号处理电路63也可以由三个以上信号处理电路构成。在该情况下，三个以上信号处理电路被配置为以磁传感器部62为基准而相互对称。

在本实施方式中，作为磁传感器部62，采用了例如MR传感器，但并不限定于此。例如，作为磁传感器部62，也可以使用例如霍尔传感器等其他磁传感器。

Claims (6)

1.一种马达装置，其具备：

马达，其具有旋转轴；

旋转角传感器，其设置于所述旋转轴的第一端部并检测所述旋转轴的旋转角；以及

控制装置，其设置于所述马达的、与所述旋转轴的第一端部相同侧的端部，并基于通过所述旋转角传感器检测的旋转角来控制所述马达的驱动，

其中，

所述旋转角传感器具备：

磁铁，其设置于所述旋转轴的所述第一端部；

磁传感器部，其被设置为与所述磁铁对置，并生成与伴随所述磁铁旋转而产生的磁场变化相对应的输出信号；以及

至少两个信号处理电路，它们设置于相对于通过所述磁传感器部的中心的直线呈线对称的位置，并处理所述输出信号。

2.根据权利要求1所述的马达装置，其中，

所述磁传感器部以及所述至少两个信号处理电路设置于同一基板上，

从所述旋转轴的轴向观察时，所述至少两个信号处理电路设置于相对于通过所述磁传感器部的中心并与所述旋转轴的轴向垂直的第一对称轴呈线对称的位置。

3.根据权利要求1所述的马达装置，其中，

从所述旋转轴的轴向观察时，包括至少两个向所述马达供给电力的驱动电路的噪声源设置于相对于通过所述磁传感器部的中心的第二对称轴呈线对称的位置。

4.根据权利要求2或3所述的马达装置，其中，

作为所述至少两个信号处理电路，设置有两个信号处理电路，

从所述旋转轴的轴向观察时，在相对于通过所述旋转轴的中心并与所述旋转轴的轴向垂直的第三对称轴呈线对称的位置设置有两个所述磁传感器部，

所述第三对称轴与所述第一对称轴正交。

5.根据权利要求2或3所述的马达装置，其中，

作为所述至少两个信号处理电路，设置有两个信号处理电路，

从所述旋转轴的轴向观察时，在相对于通过所述旋转轴的中心并与所述旋转轴的轴向垂直的第三对称轴呈线对称的位置设置有两个所述磁传感器部，

所述第三对称轴与所述第一对称轴一致或者平行。

6.根据权利要求3所述的马达装置，其中，

所述第二对称轴与所述第一对称轴一致或者平行。