DE102011003762A1 - Gleichstrommotorsteuervorrichtung und Verfahren zur Erfassung eines Zustands des Gleichstrommotors - Google Patents

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Abstract

Eine Stromerfassungseinheit (7) erfasst einen elektrischen Strom, der erzeugt wird, indem ein Gleichstrom von einer Gleichstromenergiequelle (4) einem Wechselstrom von einer Wechselstromenergiequelle (5) überlagert und über eine Bürste (18) einem Gleichstrommotor (1) zugeführt wird. Eine Extrahierungseinheit extrahiert eine Wechselstromkomponente des erfassten elektrischen Stroms. Eine Winkelerfassungseinheit (9) erfasst einen Drehwinkel des Motors (1) in Übereinstimmung mit der extrahierten Wechselstromkomponente. Eine Richtungserfassungseinheit (9) erfasst eine Drehrichtung des Motors (1) in Übereinstimmung mit einem Änderungsmuster der extrahierten Wechselstromkomponente. Ein Kern des Motors (1) weist Aussparungen (41 bis 43) auf, die jeweils zwischen zwei benachbarten Zähnen (21 bis 23) definiert sind. Die Aussparungen (41 bis 43) nehmen jeweils Phasenspulen (31 bis 33) auf, die jeweils um die Zähne (21 bis 23) gewickelt sind. Windungen der Phasenspulen (31 bis 33) sind voneinander verschieden.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Gleichstrommotorsteuervorrichtung mit einer Drehwinkelerfassungsvorrichtung, die dazu ausgelegt ist, den Drehwinkel und die Drehrichtung eines Gleichstrommotors mit einer Bürste zu erfassen. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Erfassung eines Zustands des Gleichstrommotors.
  • Die JP 2007-6560 A offenbart beispielsweise eine herkömmliche Drehwinkelerfassungsvorrichtung, die dazu ausgelegt ist, den Drehwinkel eines bürstenbetriebenen Gleichstrommotors zu erfassen. Solch ein bürstenbetriebener Gleichstrommotor weist einen Rotor mit einem Stator, der mehrere magnetische Pole aufweist, und einer Ankerwicklung, die in mehreren Aussparungen untergebracht wird, einen Kommutator, der mit der Ankerwicklung verbunden ist, und ein Paar von Bürsten, die dazu ausgelegt sind, die Ankerwicklung von einer externen Energiequelle mit Strom zu versorgen, auf. Der Kommutator ist an einem Ende einer Welle des Gleichstrommotors angeordnet, um den Drehwinkel zu erfassen. Ein elektrisches Leitvermögen zwischen den zwei Bürsten und dem Kommutator wird mit einer Drehung der Welle wiederholt hergestellt und entfernt, um Impulssignale zu erzeugen. Die Drehwinkelerfassungsvorrichtung zählt so die Impulssignale, um den Drehwinkel des Gleichstrommotors zu erfassen.
  • Bei der in der JP 2007-6560 A offenbarten Drehwinkelerfassungsvorrichtung ist ein Ende der Welle des Gleichstrommotors mit einem Sensor ausgerüstet, der getrennt vom Stator und vom Rotor vorgesehen ist. Folglich muss die Drehwinkelerfassungsvorrichtung gegebenenfalls größer ausgebildet werden. Ferner kann die Drehwinkelerfassungsvorrichtung die Drehrichtung des Motors nicht erfassen. Folglich ist es beispielsweise dann, wenn eine externe Kraft auf den Gleichstrommotor aufgebracht wird, so dass sich der Gleichstrommotor in Rückwärtsrichtung dreht, schwierig, den Drehwinkel des Gleichstrommotors richtig zu erfassen.
  • Es ist angesichts der obigen und weiterer Probleme Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Gleichstrommotorsteuervorrichtung bereitzustellen, die dazu ausgelegt ist, den Drehwinkel und die Drehrichtung eines Gleichstrommotors ununterbrochen zu erfassen. Es ist ferner Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Erfassung eines Zustands des Gleichstrommotors bereitzustellen.
  • Die 10A bis 12B zeigen ein Beispiel einer in der JP 2008-203112 offenbarten Drehwinkelerfassungsvorrichtung. Die in den 10A bis 12B gezeigte Drehwinkelerfassungsvorrichtung weist einen verkleinerten Körper auf, der dazu ausgelegt ist, den Drehwinkel eines Gleichstrommotors richtig zu erfassen.
  • Die Drehwinkelerfassungsvorrichtung (erster und zweiter Stand der Technik) ist dazu ausgelegt, den Drehwinkel des Gleichstrommotors zu erfassen. Die Drehwinkelerfassungsvorrichtung weist eine Gleichstromenergiequelle 101, eine Wechselstromenergiequelle 102, einen Kopplungskondensator 103, eine Stromerfassungseinheit 104, eine Signalverarbeitungseinheit 105 und eine Drehwinkelerfassungseinheit 106 auf. Die Gleichstromenergiequelle 101 erzeugt einen Gleichstrom. Die Wechselstromenergiequelle 102 erzeugt einen Wechselstrom. Der Kopplungskondensator 103 überlagert den von der Wechselstromenergiequelle 102 erzeugten Wechselstrom dem von der Gleichstromenergiequelle 101 dem Gleichstrommotor zugeführten Gleichstrom und führt die überlagerten AC/DC-Ströme zu. Die Stromerfassungseinheit 104 erfasst einen durch den Gleichstrommotor fließenden elektrischen Strom. Die Signalverarbeitungseinheit 105 führt verschiedene Signalverarbeitungen in bereinstimmung mit dem von der Stromerfassungseinheit 104 erfassten elektrischen Strom aus und erzeugt Drehimpulssignale. Die Drehwinkelerfassungseinheit 106 erfasst den Drehwinkel des Gleichstrommotors in Übereinstimmung mit den von der Signalverarbeitungseinheit 105 ausgegebenen Impulssignalen.
  • Der Gleichstrommotor weist einen Ankerkern, eine Ankerwicklung, einen Kommutator und ein Paar von Bürsten 114, 115 auf. Der Ankerkern weist drei Zähne auf. Die Ankerwicklung weist drei Phasenspulen L1 bis L3 auf, die jeweils um die Umfänge der Zähne gewickelt sind. Der Kommutator weist drei Segmente 111 bis 113 auf, die mit der Ankerwicklung verbunden sind. Das Paar von Bürsten 114, 115 ist sich gegenüberliegend angeordnet. Die Anzahl von Windungen der Phasenspulen L1 bis L3 ist gleich. Folglich weisen die Induktivitäten der Phasenspulen L1 bis L3 den gleichen Wert auf (L1 = L2 = L3). Zwei der drei Segmente 111 bis 113 sind jeweils in Kontakt mit den Bürsten 114, 115. Der Kommutator dreht sich mit der Drehung des Gleichstrommotors. Zwei Segmente, die jeweils in Kontakt mit den Bürsten 114, 115 sind, werden mit einer Drehung des Kommutators gewechselt.
  • Bei der in der 10A gezeigten Drehwinkelerfassungsvorrichtung (erster Stand der Technik) ist ein Kondensator C1 im Gleichstrommotor parallel zur Phasenspule L1 geschaltet. Ein Ende der Welle des Gleichstrommotors weist, die in 12A gezeigt, einen Ringvaristor 120 auf. Der Ringvaristor 120 ist mit drei Elektroden 121 bis 123 gebildet. Der Kondensator C1 ist an einer Grenze zwischen der Elektrode 121 und der Elektrode 122 vorgesehen. Der Kondensator C1 ist an die Elektroden 121, 122 des Ringvaristors 120 gelötet und an den Elektroden 121, 122 befestigt.
  • Die Drehwinkelerfassungsvorrichtung (erster Stand der Technik) bildet jedes Mal, wenn sich der Gleichstrommotor um 60 oder 120 Grad dreht, zwei Arten von elektrischen Schaltungen mit verschiedenen Impedanzen. Die Stromerfassungseinheit 104 erfasst, wie im Zustand zwischen dem Zeitpunkt T1 und dem Zeitpunkt T4 in der 10B gezeigt, zwei Arten von Impulsstromform, die sich in der Amplitude voneinander unterscheiden, verursacht durch einen elektrischen Strom, der in die elektrischen Schaltungen fließt. Die Signalverarbeitungseinheit 105 wandelt eine Änderung in der Amplitude des elektrischen Stroms, der von der Stromerfassungseinheit 104 erfasst wird, in zwei Stufen von Impulssignalen mit verschiedenen Spannungen. Die Drehwinkelerfassungseinheit 106 zählt die Anzahl von Malen, die sich der Zustand der Impulssignale in einer vorbestimmten Zeitspanne ändert. Auf diese Weise erfasst die Drehwinkelerfassungseinheit 106 den Drehwinkel des Gleichstrommotors. Bei dem vorliegenden Aufbau ist die Drehwinkelerfassungsvorrichtung (erster Stand der Technik) dazu ausgelegt, den Drehwinkel des Gleichstrommotors für jede 60-Grad-Drehung oder jede 120-Grad-Drehung zu erfassen.
  • Bei der in der 11A gezeigten Drehwinkelerfassungsvorrichtung (zweiter Stand der Technik) sind Kondensatoren C1, C2 im Gleichstrommotor parallel zu Phasenspulen L1 bzw. L2 geschaltet. Die Kapazität des Kondensators C2 ist geringer als die Kapazität des Kondensators C1. Der Kondensator C1 ist, wie in 12B gezeigt, an einer Grenze zwischen der Elektrode 121 und der Elektrode 122 des Ringvaristors 120 vorgesehen. Der Kondensator C2 ist an einer Grenze zwischen der Elektrode 122 und der Elektrode 123 des Ringvaristors 120 vorgesehen. Die Kondensatoren C1, C2 sind entsprechend an die Elektroden 121 bis 123 des Ringvaristors 120 gelötet und an den Elektroden 121 bis 123 des Ringvaristors 120 befestigt.
  • Die Drehwinkelerfassungsvorrichtung (zweiter Stand der Technik) bildet jedes Mal, wenn sich der Gleichstrommotor um 60 Grad dreht, drei Arten von elektrischen Schaltungen mit verschiedenen Impedanzen. Die Stromerfassungseinheit 104 erfasst, wie im Zustand zwischen dem Zeitpunkt T1 und dem Zeitpunkt T4 in der 11B gezeigt, drei Arten von Impulsstromformen, die sich in der Amplitude voneinander unterscheiden, verursacht durch einen elektrischen Strom, der in die elektrischen Schaltungen fließt. Die Signalverarbeitungseinheit 105 wandelt eine Änderung in der Amplitude des von der Stromerfassungseinheit 104 erfassten elektrischen Stroms in drei Stufen von Impulssignalen mit verschiedenen Spannungen. Die Drehwinkelerfassungseinheit 106 erfasst, dass sich der Gleichstrommotor in einer normalen Richtung dreht, wenn sich die von der Signalverarbeitungseinheit 105 ausgegebenen Impulssignale (X) in der Reihenfolge erster Zustand (Impulssignal hoher Spannung), zweiter Zustand (Impulssignal mittlerer Spannung) und dritter Zustand (Impulssignal niedriger Spannung), in der Reihenfolge zweiter Zustand, dritter Zustand und erster Zustand oder in der Reihenfolge dritter Zustand, erster Zustand und zweiter Zustand ändern.
  • Alternativ erfasst die Drehwinkelerfassungseinheit 106, dass sich der Gleichstrommotor in einer Rückwärtsrichtung dreht, wenn sich die von der Signalverarbeitungseinheit 105 ausgegebenen Impulssignale in der Reihenfolge erster Zustand, dritter Zustand und zweiter Zustand, in der Reihenfolge dritter Zustand, zweiter Zustand und erster Zustand oder in der Reihenfolge zweiter Zustand, erster Zustand und dritter Zustand ändern. Die Drehwinkelerfassungseinheit 106 zählt die Anzahl von Malen, mit welcher die von der Signalverarbeitungseinheit 105 ausgegebenen Impulssignale einen anderen Zustand annehmen. Die Drehwinkelerfassungseinheit 106 erhöht und verringert den Zählwert in Übereinstimmung mit der Drehrichtung. Insbesondere erhöht beispielsweise die Drehwinkelerfassungseinheit 106 den Zählwert, während sich der Gleichstrommotor in der normalen Richtung dreht, oder verringert die Drehwinkelerfassungseinheit 106 den Zählwert, während sich der Gleichstrommotor in der Rückwärtsrichtung dreht. Auf diese Weise erfasst die Drehwinkelerfassungseinheit 106 den Drehwinkel des Gleichstrommotors. Bei dem vorliegenden Aufbau ist die Drehwinkelerfassungsvorrichtung (zweiter Stand der Technik) dazu ausgelegt, den Drehwinkel des Gleichstrommotors für jede 60-Grad-Drehung zu erfassen. Ferner ist die Drehwinkelerfassungsvorrichtung (zweiter Stand der Technik) dazu ausgelegt, die Drehrichtung des Gleichstrommotors zu erfassen.
  • (Problem im Stand der Technik)
  • Bezüglich der Drehwinkelerfassungsvorrichtung (erster Stand der Technik) ist es schwierig, die Drehrichtung des Gleichstrommotors zu erfassen, die durch eine Änderung im Amplitudenzustand eines elektrischen Stroms entsteht. Entsprechend einer Vorstellung wird ein Gleichstrommotor als Antriebquelle auf ein Ansaugluftsteuerventil eines Ansaugluftsteuersystems zur Steuerung von Ansaugluft, die einer Brennkammer eines Verbrennungsmotors zugeführt wird, anzuwenden. Bei diesem Beispiel wird ein Drehzahlverminderungsmechanismus verwendet, um eine Drehzahl des Gleichstrommotors mit einer Rate von einem Vierzigstel (1/40) zu verringern, und überträgt der Drehzahlverminderungsmechanismus das verringerte Drehmoment auf das Ansaugluftsteuerventil. Die Drehwinkelerfassungsvorrichtung (erster Stand der Technik) ist dazu ausgelegt, den Drehwinkel des Gleichstrommotors für jede 60-Grad-Drehung oder jede 120-Grad-Drehung zu erfassen. Folglich weist die Drehwinkelerfassungsvorrichtung (erster Stand der Technik) eine Auflösung von 3 Grad auf, wenn sie den Drehwinkel des Ansaugluftsteuerventils erfasst, der mit einer Verringerungsrate von einem Vierzigstel übertragen wird. Dementsprechend weist die Drehwinkelerfassungsvorrichtung (erster Stand der Technik) bei der Erfassung eines Drehwinkels eine grobe Auflösung auf.
  • Ferner ist es bei den Drehwinkelerfassungsvorrichtungen (erster und zweiter Stand der Technik) erforderlich, den Kondensator C1, C2 an das Rotorelement des Ringvaristors 120 zu löteten und den Kondensator C1, C2 an dem Rotorelement des Ringvaristors 120 zu befestigen und dergleichen. Folglich kann es dann, wenn sich der Gleichstrommotor mit hoher Geschwindigkeit dreht, passieren, dass sich die Kondensatoren C1, C2 lösen. Dementsprechend weisen die von den Drehwinkelerfassungsvorrichtungen erhaltenen Erfassungswerte eine geringe Zuverlässigkeit auf. Ferner ist es bei den Drehwinkelerfassungsvorrichtungen (erster und zweiter Stand der Technik) erforderlich, den Kondensator C1, C2 an das Rotorelement des Ringvaristors 120 zu löteten und den Kondensator C1, C2 an dem Rotorelement des Ringvaristors 120 zu befestigen und dergleichen. Folglich erfordern die Drehwinkelerfassungsvorrichtungen eine hohe Anzahl von Komponenten, umfangreiche Fertigungsprozesse und hohe Fertigungskosten.
  • In Anbetracht der vorstehend beschriebenen Aufgabe weist eine Gleichstrommotorsteuervorrichtung gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung einen Gleichstrommotor auf. Der Gleichstrommotor weist einen Kern auf, der mit wenigstens drei Zähnen ausgerüstet ist, die in einer Umfangsrichtung in einem vorbestimmten Abstand angeordnet sind. Der Gleichstrommotor weist ferner eine Ankerwicklung auf, die wenigstens drei Phasenspulen aufweist, die entsprechend um die wenigstens drei Zähne gewickelt sind. Der Gleichstrommotor weist ferner einen Kommutator auf, der wenigstens drei Segmente aufweist, die mit der Ankerwicklung verbunden sind. Der Gleichstrommotor weist ferner wenigstens ein Paar von Bürsten auf, das dazu ausgelegt ist, einen elektrischen Strom über die Ankerwicklung in den Kommutator zu speisen. Die Gleichstrommotorsteuervorrichtung weist ferner eine Drehwinkelerfassungsvorrichtung auf. Die Drehwinkelerfassungsvorrichtung weist eine Gleichstromenergiequelle auf, die dazu ausgelegt ist, einen Gleichstrom von einer der Bürsten über den Kommutator in die Ankerwicklung zu speisen. Die Drehwinkelerfassungsvorrichtung weist ferner eine Wechselstromenergiequelle auf, die dazu ausgelegt ist, einen Wechselstrom von der einen Bürste über den Kommutator in die Ankerwicklung zu speisen. Die Drehwinkelerfassungsvorrichtung weist ferner eine Stromerfassungseinheit auf, die dazu ausgelegt ist, einen über die eine Bürste zum Gleichstrommotor fließenden elektrischen Strom zu erfassen, wobei der elektrische Strom erzeugt wird, indem der von der Gleichstromenergiequelle fließende Gleichstrom dem von der Wechselstromenergiequelle fließenden Wechselstrom überlagert wird. Die Drehwinkelerfassungsvorrichtung weist ferner eine Extrahierungseinheit auf, die dazu ausgelegt ist, eine Wechselstromkomponente aus dem von der Stromerfassungseinheit erfassten elektrischen Strom zu extrahieren. Die Drehwinkelerfassungsvorrichtung weist ferner eine Drehwinkelerfassungseinheit auf, die dazu ausgelegt ist, einen Drehwinkel des Gleichstrommotors in Übereinstimmung mit der von der Extrahierungseinheit extrahierten Wechselstromkomponente zu erfassen. Die Drehwinkelerfassungsvorrichtung weist ferner eine Drehrichtungserfassungseinheit auf, die dazu ausgelegt ist, eine Drehrichtung des Gleichstrommotors in Übereinstimmung mit einem Änderungsmuster der von der Extrahierungseinheit extrahierten Wechselstromkomponente zu erfassten. Der Kern weist wenigstens drei Aussparungen auf, die jeweils zwischen zwei der Zähne definiert sind, die benachbart zueinander in einer Umfangsrichtung des Kerns angeordnet sind. Die wenigstens drei Aussparungen nehmen entsprechend die wenigstens drei Phasenspulen auf. Windungen der Phasenspulen, die entsprechend in den Aussparungen des Kerns untergebracht sind, sind voneinander verschieden.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Erfassung eines Zustands eines Gleichstrommotors bereitgestellt, wobei der Gleichstrommotor einen Kern aufweist, der mit wenigstens drei Zähnen ausgerüstet ist, die in einer Umfangsrichtung in einem vorbestimmten Abstand angeordnet sind. Der Gleichstrommotor weist ferner eine Ankerwicklung auf, die wenigstens drei Phasenspulen aufweist, die entsprechend um die wenigstens drei Zähne gewickelt sind. Der Gleichstrommotor weist ferner einen Kommutator auf, der wenigstens drei Segmente aufweist, die mit der Ankerwicklung verbunden sind. Der Gleichstrommotor weist ferner wenigstens ein Paar von Bürsten auf, das dazu ausgelegt ist, einen elektrischen Strom über die Ankerwicklung in den Kommutator zu speisen. Das Verfahren umfasst den Schritt Erfassen eines von einer der Bürsten über den Kommutator in die Ankerwicklung des Gleichstrommotors fließenden elektrischen Stroms, wobei der elektrische Strom erzeugt wird, indem ein von einer Gleichstromenergiequelle zugeführter Gleichstrom einem von einer Wechselstromenergiequelle zugeführten Wechselstrom überlagert wird. Das Verfahren umfasst ferner den Schritt Extrahieren einer Wechselstromkomponente aus dem erfassten elektrischen Strom. Das Verfahren umfasst ferner den Schritt Erfassen eines Drehwinkels des Gleichstrommotors in Übereinstimmung mit der extrahierten Wechselstromkomponente. Das Verfahren umfasst ferner den Schritt Erfassen einer Drehrichtung des Gleichstrommotors in Übereinstimmung mit einem Änderungsmuster der extrahierten Wechselstromkomponente. Der Kern weist wenigstens drei Aussparungen auf, die jeweils zwischen zwei der Zähne definiert sind, die benachbart zueinander in einer Umfangsrichtung des Kerns angeordnet sind. Die wenigstens drei Aussparungen nehmen entsprechend die wenigstens drei Phasenspulen auf. Windungen der Phasenspulen sind derart voneinander verschieden, dass sich eine Amplitude der extrahierten Wechselstromkomponente mit einer Drehung des Rotors des Gleichstrommotors schrittweise ändert, um das Änderungsmuster hervorzurufen.
  • Die obigen und weitere Aufgaben, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung, die unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung gemacht wurde, näher ersichtlich sein. In der Zeichnung zeigt:
  • 1A ein Blockdiagramm zur Veranschaulichung einer Gleichstrommotorsteuervorrichtung, und 1B ein Zeitdiagramm zur Veranschaulichung einer mit der Drehwinkelerfassungsvorrichtung erfassten Wellenform eines elektrischen Stroms gemäß einer ersten Ausführungsform;
  • 2 eine schematische Ansicht zur Veranschaulichung einer Einlasssteuervorrichtung eines Verbrennungsmotors der ersten Ausführungsform;
  • 3 eine Perspektivansicht zur Veranschaulichung eines Rotors eines zweipoligen Gleichstrommotors mit drei Aussparungen (drei Zähnen) der ersten Ausführungsform;
  • 4 eine schematische Ansicht zur Veranschaulichung eins Ringvaristors des Gleichstrommotors der ersten Ausführungsform;
  • 5A eine schematische Ansicht zur Veranschaulichung eines Verhältnisses zwischen Bürsten und Segmenten des Gleichstrommotors, und 5B eine schematische Ansicht zur Veranschaulichung einer Schaltung, die im Zustand der 5A gebildet wird;
  • 6A eine schematische Ansicht zur Veranschaulichung eines Verhältnisses zwischen den Bürsten und den Segmenten des Gleichstrommotors, und 6B eine schematische Ansicht zur Veranschaulichung einer Schaltung, die im Zustand der 6A gebildet wird;
  • 7A eine schematische Ansicht zur Veranschaulichung eines Verhältnisses zwischen den Bürsten und den Segmenten des Gleichstrommotors, und 7B eine schematische Ansicht zur Veranschaulichung einer Schaltung, die im Zustand der 7A gebildet wird;
  • 8 eine Draufsicht zur Veranschaulichung der Form von magnetischen Stahlplatten gemäß einer zweiten Ausführungsform;
  • 9A und 9B Ansichten, die jeweils einen zweipoligen Gleichstrommotor mit sechs Aussparungen (sechs Zähnen) gemäß einer dritten Ausführungsform zeigen;
  • 10A ein Blockdiagramm zur Veranschaulichung einer Drehwinkelerfassungsvorrichtung, und 10B ein Zeitdiagramm zur Veranschaulichung einer mit der Drehwinkelerfassungsvorrichtung erfassten Wellenform eines elektrischen Stroms gemäß einem ersten Stand der Technik;
  • 11A ein Blockdiagramm zur Veranschaulichung einer Drehwinkelerfassungsvorrichtung, und 11B ein Zeitdiagramm zur Veranschaulichung einer mit der Drehwinkelerfassungsvorrichtung erfassten Wellenform eines elektrischen Stroms gemäß einem zweiten Stand der Technik; und
  • 12A eine schematische Draufsicht zur Veranschaulichung eines an einem Ringvaristor eines Gleichstrommotors befestigten Kondensators gemäß dem ersten Stand der Technik, und 12B eine schematische Draufsicht zur Veranschaulichung von an einem Ringvaristor eines Gleichstrommotors befestigten Kondensatoren gemäß dem zweiten Stand der Technik.
  • Nachstehend werden die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren näher beschrieben. Bei den Ausführungsformen werden die Anzahlen von Windungen von Phasenspulen, die in Aussparungen eines Kerns eines Gleichstrommotors untergebracht werden, zueinander Aussparung für Aussparung geändert. Folglich ist jede der Gleichstrommotorsteuervorrichtungen der Ausführungsformen dazu ausgelegt, den Drehwinkel und die Drehrichtung eines Gleichstrommotors kontinuierlich zu erfassen, in Verbindung mit verringerten Fertigungskosten, einer verringerten Anzahl von Komponenten und einem vereinfachten Fertigungsprozess.
  • (Erste Ausführungsform)
  • (Aufbau der ersten Ausführungsform)
  • Die 1A bis 7 betreffen die erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die 1A, 1B zeigen schematische Ansichten, die eine Gleichstrommotorsteuervorrichtung bzw. ein zugehöriges Zeitdiagramm zeigen. 2 zeigt eine schematische Ansicht zur Veranschaulichung einer Einlasssteuervorrichtung eines Verbrennungsmotors. 3 zeigt eine Perspektivansicht zur Veranschaulichung eines Rotors eines zweipoligen (bipolaren) Gleichstrommotors mit drei Aussparungen (drei Zähnen). 4 zeigt eine Ansicht zur Veranschaulichung eines Ringvaristors des Gleichstrommotors.
  • Die Gleichstrommotorsteuervorrichtung der vorliegenden Ausführungsform weist einen zweipoligen, drei Aussparungen aufweisenden Gleichstrommotor (bürstenbetriebener Gleichstrommotor) 1 mit einer Bürste, eine Drehwinkelerfassungsvorrichtung 2 und einer Gleichstrommotorsteuervorrichtung (Motorsteuervorrichtung, Motorsteuereinheit: ECU) 3 auf. Die Drehwinkelerfassungsvorrichtung 2 erfasst den Drehwinkel und die Drehrichtung des Gleichstrommotors 1. Die ECU 3 steuert einen Gleichstrom (elektrischer Strom), welcher dem Gleichstrommotor 1 zugeführt wird, in Übereinstimmung mit dem Drehwinkel und der Drehrichtung des Gleichstrommotors 1, die mit der Drehwinkelerfassungsvorrichtung 2 erfasst werden. Die Drehwinkelerfassungsvorrichtung 2 weist eine Gleichstromenergiequelle 4, eine Wechselstromenergiequelle 5, eine Stromerfassungseinheit 7, eine Signalverarbeitungseinheit 8 und einen Drehwinkelerfassungsabschnitt 9 auf. Die Gleichstromenergiequelle 4 speist Gleichstrom in den Gleichstrommotor 1. Die Wechselstromenergiequelle 5 speist Wechselstrom in den Gleichstrommotor 1. Die Stromerfassungseinheit 7 erfasst einen dem Gleichstrommotor 1 zugeführten elektrischen Strom. Die Signalverarbeitungseinheit 8 weist eine Wechselstromkomponentenextrahierungseinheit auf (wird nachstehend noch beschrieben). Die Signalverarbeitungseinheit 8 erzeugt ein Impulssignal entsprechend der Amplitude der von der Wechselstromkomponentenextrahierungseinheit extrahierten Wechselstromkomponente. Der Drehwinkelerfassungsabschnitt 9 erfasst den Drehwinkel und die Drehrichtung des Gleichstrommotors 1 in Übereinstimmung mit dem von der Signalverarbeitungseinheit 8 ausgegebenen Impulssignal.
  • Die Gleichstrommotorsteuervorrichtung ist in der Ansaugsteuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor vorgesehen. Die Ansaugsteuervorrichtung ist dazu ausgelegt, eine Luftansaugdrallströmung zur Verbesserung einer Verbrennung eines Luft-Kraftstoff-Gemischs in einer Brennkammer jedes Zylinders des Verbrennungsmotors (Motor E) zu erzeugen. Die Ansaugsteuervorrichtung ist ein System, das eine Luftansaugdrallströmung (Tumble-Strömung) in der vertikalen Richtung in der Brennkammer jedes Zylinders des Motors E bewirken soll. Die Ansaugsteuervorrichtung ist aus der ECU 3, einem Luftansaugkanal 11 und einem Ansaugluftsteuerventil (Tumble-Strömungs-Steuerventil: TCV) aufgebaut. Die ECU 3 steuert den Gleichstrommotor 1 in Übereinstimmung mit einem Betriebszustand (Motorinformation) des Motors E. Der Luftansaugkanal 11 ist mit jeder Ansaugöffnung 10 des Motors E verbunden. Das Ansaugluftsteuerventil bewirkt eine Tumble-Strömung der Ansaugluft, die durch den Luftansaugkanal 11 (Ansaugkanal 12) strömt.
  • Das TCV dient als Ansaugluftstromsteuerventil, das dazu ausgelegt ist, eine Kanalquerschnittsfläche jedes Ansaugkanals in Übereinstimmung mit dem Betriebszustand des Motors E zu verringern bzw. zu drosseln, um so einen zur Brennkammer jedes Zylinders des Motors E gerichteten Ansaugluftstrom zu steuern. Das TCV dient ferner als Ansaugluftstromsteuerventil, das dazu ausgelegt ist, einen Öffnungsbereich eines Luftansaugdrosselabschnitts 13 in jedem Ansaugkanal 12 in Übereinstimmung mit dem Betriebszustand des Motors E zu ändern, um so einen Gasstrom oder eine Luftansaugdrallströmung in der Brennkammer jedes Zylinders des Motor E zu erzeugen. Der Luftansaugdrosselabschnitt 13 ist ein Kanal, der zwischen einer Wandoberfläche jedes Ansaugkanals und einer oberen Endoberfläche eines Ventils 14 gebildet ist. Das TCV weist das Ventil 14, einen Ventilwelle 15 und einen Aktor auf. Das Ventil 14 ist ein Ventilelement des Ansaugluftsteuerventils, das bezüglich des Luftansaugkanals 11 drehbar ist. Die Welle 15 ist eine das Ventil 14 haltende Rotationsachse. Der Aktor steuert das Ventil 14 über die Welle 15 an.
  • Das Ventil 14 ist ein Drehventil, das in jedem Ansaugkanal 12 angeordnet ist, um den Ansaugkanal 12 zu öffnen und zu schließen. Das Ventil 14 ist über eine Drehung der Welle 15 bezüglich des Luftansaugkanals 11 drehbar. Der Aktor weist den Gleichstrommotor 1 und einen Kraftübertragungsmechanismus (Untersetzungsmechanismus, Drehzahlverringerungsmechanismus) 17 auf. Der Gleichstrommotor 1 treibt die Welle 15 des Ventils 14 an. Der Kraftübertragungsmechanismus 17 verringert die Drehzahl der Motorwelle (Rotationsachse, Welle) 16 des Gleichstrommotors 1 mit einem vorbestimmten Untersetzungsgrad, wie beispielsweise 40, um so eine Antriebskraft (Motordrehmoment) des Gleichstrommotors 1 zu erhöhen, und überträgt die erhöhte Antriebskraft auf die Welle 15 des Ventils 14. Der Untersetzungsmechanismus 17 ist aus einem Schneckengetriebe, einem Schneckenrad und dergleichen aufgebaut. Das Schneckengetriebe wird von der Welle 16 des Gleichstrommotors 1 gedreht. Das Schneckenrad steht in Eingriff mit dem Schneckengetriebe. Der Untersetzungsmechanismus kann aus einem ersten Zahnrad, das von der Welle 16 des Gleichstrommotors 1 gedreht wird, einem zweiten Zahnrad, das im Eingriff mit dem ersten Zahnrad steht, und einem dritten Zahnrad, das im Eingriff mit dem zweiten Zahnrad steht, aufgebaut sein.
  • Nachstehend wird der Gleichstrommotor 1 der vorliegenden Ausführungsform unter Bezugnahme auf die 1 bis 7 näher beschrieben. Der Gleichstrommotor 1 ist beispielsweise ein zweipoliger, drei Aussparungen aufweisender Gleichstrommotor mit einer Bürste, der eine Dreiphasenankerwicklung aufweist, die mit einer konzentrierten Wicklung gebildet ist. Der Gleichstrommotor 1 weist einen Rotor (Anker), einen zylindrischen Stator und ein Paar von elektrischen Versorgungsbürsten (erste und zweite Bürste) 18, 19 auf. Der Rotor weist die Welle 16 auf, die sich in der axialen Richtung erstreckt. Der Stator umgibt den Umfang des Rotors in der Umfangsrichtung des Motors.
  • Die elektrischen Versorgungsbürsten 18, 19 sind in einer Bürstenhalteeinheit (nicht gezeigt), die bezüglich des Stators befestigt ist, untergebracht, so dass sie darin gehalten werden. Der Stator weist ein rohrförmiges Motorgehäuse (Joch), zwei Permanentmagneten (Magneten M1, M2) und dergleichen auf. Die zwei Permanentmagneten M1, M2 sind, wie in 9 gezeigt, über ein Klebemittel derart an den Innenumfangsrand des Motorgehäuses geklebt, dass sie sich gegenüberliegen. Die zwei Magneten M1, M2 erzeugten zwei Magnetpole. Ein Paar von Bürsten 18, 19 (erste und zweite Bürste) ist zu Intervallen von 180 Grad in der Umfangsrichtung des Motors einander gegenüberliegend angeordnet. Die erste Bürste 18 ist über eine elektrische Energieversorgungsleitung mit einer positiven Anschlussseite (Vcc-Seite) einer externen Energiequelle (Gleichstromenergiequelle) verbunden. Die zweite Bürste 19 ist über eine elektrische Energieversorgungsleitung mit einer negativen Anschlussseite (Masseseite, GND-Seite) der Gleichstromenergiequelle verbunden.
  • Der Rotor ist mit einem vorbestimmten Abstand auf der radialen Innenseite des Stators angeordnet. Der Rotor weist die Welle 16, einen Ankerkern (Rotorkern), eine Ankerwicklung (Ankerspule) und einen Kommutator auf. Die Welle 16 wird über eine Halterung und von einem Motorgehäuse gehalten und ist relativ zum Motorgehäuse drehbar. Der Ankerkern wird gebildet, indem mehrere magnetische Stahlplatten in der Richtung (axiale Richtung) der Motorwelle geschichtet werden. Die Ankerwicklung ist um den Rotorkern gewickelt. Der Kommutator kontaktiert das Paar bestehend aus der ersten und der zweiten Bürste 18, 19, das in Richtung des Kommutators gedrückt wird. Der Rotorkern ist aus einem geschichteten Eisenkern aufgebaut. Der Rotorkern weist einen Passabschnitt 20 und drei Schenkelpole (erster bis dritter Zahn 21 bis 23) auf. Der Passabschnitt 20 weist, wie in 8 gezeigt, eine zylindrische Form oder eine rechteckige Rohrform auf und wird durch Pressen auf den Außenumfangsrand der Welle 16 aufgesetzt. Die drei Teile des ersten bis dritten Zahns 21 bis 23 ragen vom äußersten Rand des Passabschnitts 20 hervor.
  • Die drei Teile des ersten bis dritten Zahns 21 bis 23 sind am Umfang des äußersten Randabschnitts des Passabschnitts 20 vorgesehen und zu regelmäßigen Intervallen (Intervalle von 120 Grad) in der Umfangsrichtung angeordnet. Jeder des ersten bis dritten Zahns 21 bis 23 weist einen Zahnwicklungsabschnitt 24 und einen Zahnmagnetpolabschnitt 25 auf. Der Zahnwicklungsabschnitt 24 (8) ragt vom äußersten Randabschnitt des Passabschnitts 20 des Rotorkerns in der radialen Richtung des Rotors nach außen. Der Zahnmagnetpolabschnitt 25 (8) erstreckt sich vom Außenumfangsrandende des Zahnwicklungsabschnitts 24 in der Umfangsrichtung des Motors. Der Außenumfangsrand des Zahnmagnetpolabschnitts 25 liegt dem Innenumfangsrand des Stators gegenüber.
  • Die Welle 16 ist an einem Durchgangsloch 20a befestigt, das sich durch den Mittelabschnitt des Passabschnitts 20 erstreckt. Beide Enden der Welle 16 in der axialen Richtung werden vom Motorgehäuse über eine Halterung derart gehalten, dass sie bezüglich des Motorgehäuses drehbar sind. Auf diese Weise ist der Rotor bezüglich des Motorgehäuses und des Stators drehbar. Der erste bis dritte Zahn 21 bis 23, die in der Umfangsrichtung des Rotorkerns benachbart zueinander liegen, definieren zwischen sich eine erste bis dritte Aussparung 41 bis 43, die entsprechend die erste bis dritte Phasenspule 31 bis 33 aufnehmen.
  • Die Ankerwicklung weist eine erste bis dritte Phasenspule 31 bis 33 auf. Jede der ersten bis dritten Phasenspule 31 bis 33 wird gebildet, indem ein Draht um den Umfang eines entsprechenden einen Zahnwicklungsabschnitts 24 des ersten bis dritten Zahns 21 bis 23 in Form einer konzentrierten Wicklung gewickelt wird. Die erste bis dritte Phasenspule 31 bis 33 sind entsprechend in der ersten bis dritten Aussparung 41 bis 43 untergebracht. Jede der ersten bis dritten Phasenspule 31 bis 33 ist über einen Isolator auf die Außenseite eines entsprechenden der Zahnwicklungsabschnitte 24 gewickelt. Die drei Phasen des ersten bis dritten Zahns 21 bis 23 der Ankerwicklung sind, wie in den 1A bis 4 gezeigt, in einer Dreieckschaltung verschaltet.
  • Bei dem Gleichstrommotor 1 der vorliegenden Ausführungsform sind die erste bis dritte Spule 31 bis 33 entsprechend in der ersten bis dritten Aussparung 41 bis 43 des Rotorkerns untergebracht und ist die Anzahl von Windungen der ersten bis dritten Spule 31 bis 33 für jede der ersten bis dritten Aussparung 41 bis 43 voneinander verschieden ausgelegt. Insbesondere wird angenommen, dass die Anzahl von Windungen der ersten Phasenspule 31, die um den Umfang des ersten Zahns 21 gewickelt ist, L1 ist, die Anzahl von Windungen der zweiten Phasenspule 32, die um den Umfang des zweiten Zahns 22 gewickelt ist, L2 ist, und die Anzahl von Windungen der dritten Phasenspule 33, die um den Umfang des dritten Zahns 23 gewickelt ist, L3 ist. Unter dieser Voraussetzung werden die Anzahlen von Windungen der ersten bis dritten Phasenspule 31 bis 33 derart festgelegt, dass sie das Verhältnis der folgenden Gleichung (1) erfüllen. L1 ≠ L2 ≠ L3 (1)
  • Genauer gesagt, die Anzahl von Windungen (L1) der ersten Phasenspule 31 beträgt beispielsweise 60. Die Anzahl von Windungen (L2) der zweiten Phasenspule 32 beträgt 80. Die Anzahl von Windungen (L3) der dritten Phasenspule 33 beträgt 100. Auf diese Weise nehmen die Werte der Induktivität der ersten bis dritten Phasenspule 31 bis 33 in der Reihenfolge erste Phasenspule 31, zweite Phasenspule 32 und dritte Phasenspule 33 ab. Genauer gesagt, der Wert der Induktivität nimmt mit zunehmender Anzahl von Windungen zu. D. h., die dritte Phasenspule 33, die zweite Phasenspule 32 und die erste Phasenspule 31 weisen diese Reihenfolge auf, was die Höhe der Induktivität in absteigender Reihenfolge betrifft. Die erste bis dritte Phasenspule 31 bis 33 sind derart angeordnet, dass die Phasenspulen 31 bis 33 in einem Intervall von 2/3 π elektrischen Winkels voneinander beabstandet sind.
  • Bei dem Gleichstrommotor 1 sind die erste bis dritte Phasenspule 31 bis 33 der Ankerwicklung in einer Dreieckschaltung verschaltet und die Enden der ersten bis dritten Phasenspule 31 bis 33 entsprechend mit dem ersten bis dritten Segmenten (Kommutatorteile) 51 bis 53 des Kommutators verbunden. Insbesondere ist die erste Phasenspule 31 zwischen die dritten Segmente 53 und die ersten Segmente 51 geschaltet, die zweite Phasenspule 32 zwischen die ersten Segmente 51 und die zweiten Segmente 52 geschaltet, und die dritte Phasenspule 33 zwischen die zweiten Segmente 52 und die dritten Segmente 53 geschaltet. Zwei der drei Teile der ersten bis dritten Segmente 51 bis 53 kontaktieren jeweils die erste und die zweite Bürste 18, 19. Folglich werden zwei Segmente, die sich in Kontakt mit der ersten und der zweiten Bürste 18, 19 befinden, mit einer Drehung des Kommutators, die durch eine Drehung der Welle 16 des Gleichstrommotors 1 bewirkt wird, gewechselt.
  • Der Kommutator ist über einen rohrförmigen Haltezylinder 30 aus einem synthetischen Harz am Außenumfangsrand der Welle 16 befestigt. Der Kommutator ist aus drei Teilen der ersten bis dritten Segmente 51 bis 53 aufgebaut, welche das Paar bestehend aus der ersten und der zweiten Bürste 18, 19 kontaktiert. In der 3 ist eine elektrische Verdrahtung, welche die erste bis dritte Phasenspule 31 bis 33 mit dem ersten bis dritten Segment 51 bis 53 des Kommutators verbindet, weggelassen. Die ersten bis dritten Segmente 51 bis 53 weisen jeweils Kontaktstücke 54 bis 56 in Kontakt mit der ersten bis dritten Elektrode 61 bis 63 des Ringvaristors 60 auf.
  • Der Ringvaristor 60 ist scheibenförmig ausgebildet und an einer radialen Außenseite des Kommutators vorgesehen, um einen hohen elektrischen Strom fließen zu Fassen, um ein Rauschen zu verringern, wenn eine Überspannung anliegt. Der Ringvaristor 60 weist, wie in 4 gezeigt, drei Teile der ersten bis dritten Elektrode 61 bis 63 und Widerstandselemente 64 bis 66 auf. Die erste bis dritte Elektrode 61 bis 63 sind elektrisch mit den ersten bis dritten Segmenten 51 bis 53 des Kommutators verbunden. Jedes der Widerstandselemente 64 bis 66 verbindet entsprechende zwei der ersten bis dritten Elektrode 61 bis 63, die benachbart zueinander angeordnet sind. Ein elektrischer Strom wird von der Gleichstromenergiequelle 4 und der Wechselstromenergiequelle 5 in die erste und die zweite Bürste 18, 19 gespeist, die elektrisch mit den ersten bis dritten Segmenten 51 bis 53 des Kommutators verbunden sind, über ein Paar von Anschlüssen verschiedener Polaritäten (Minuspolanschluss und Pluspolanschluss). Auf diese Weise fließt der elektrische Strom durch die erste bis dritte Phasenspule 31 bis 33, um den Rotor zu drehen.
  • Die ECU 3 versorgt den Aktor mit Strom, um den Aktor und insbesondere den Gleichstrommotor 1 zu steuern, so dass bei einem Empfang von Gleichstrom eine Antriebskraft erzielt wird, um die Welle 15 des Ventils 14 anzutreiben. Die ECU weist einen Mikrocomputer mit einer CPU, einer Speichereinheit, einer Eingangsschaltung, einer Ausgangsschaltung, einer Stromversorgungsschaltung, einem Zeitgeber und dergleichen auf. Die CPU führt Steuerprozesse und Rechenprozesse aus. Die Speichereinheit ist ein Speicher, wie beispielsweise ein ROM und ein RAM, der Steuerprogramme und Steuerlogiken speichert. Die ECU kann ein Mikrocomputer bekannter Bauart sein.
  • Die ECU 3 weist eine Betriebszustandserfassungseinheit auf, die dazu ausgelegt ist, einen Betriebszustand des Motors E zu erfassen. Der Betriebszustand des Motors E ist aus einer Motordrehzahl, einer Motorlast (Gaspedalposition), einer Motorkühlwassertemperatur, einer Ansauglufttemperatur und dergleichen erfassbar. Der Mikrocomputer der ECU 3 ist dazu ausgelegt, ein elektrisches Signal (Sensorausgangssignal) zu empfangen, das von der Drehwinkelerfassungsvorrichtung 2 ausgegeben und von einer A/D-Wandlungsvorrichtung A/D-gewandelt wird.
  • Nachstehend wird die Drehwinkelerfassungsvorrichtung 2 der vorliegenden Ausführungsform unter Bezugnahme auf die 1 bis 7 beschrieben. Die Drehwinkelerfassungsvorrichtung 2 weist, wie in 1A gezeigt, die Gleichstromenergiequelle 4, die Wechselstromenergiequelle 5, einen Koppelkondensator 6, die Stromerfassungseinheit 7, die Signalverarbeitungseinheit 8 und den Drehwinkelerfassungsabschnitt 9 auf. Die Gleichstromenergiequelle 4 erzeugt ein Motordrehmoment, um die Welle 16 des Gleichstrommotors 1 zu drehen. Die Wechselstromenergiequelle 5 erzeugt einen Wechselstrom mit einer vorbestimmten Frequenz, um den Drehwinkel der Welle 16 des Gleichstrommotors 1 zu erfassen. Der Koppelkondensator 6 überlagert einen von der Wechselstromenergiequelle 5 erzeugten Wechselstrom einem von der Gleichstromenergiequelle 4 an den Gleichstrommotor 1 gegebenen Gleichstrom. Die Stromerfassungseinheit 7 erfasst einen durch den Gleichstrommotor 1 fließenden elektrischen Strom. Die Signalverarbeitungseinheit 8 wandelt die Amplitude des von der Stromerfassungseinheit 7 erfassten elektrischen Stroms in ein Impulssignal mit verschiedenen Spannungen. Der Drehwinkelerfassungsabschnitt 9 erfasst den Drehwinkel und die Drehrichtung des Gleichstrommotors 1 in Übereinstimmung mit dem von der Signalverarbeitungseinheit 8 ausgegebenen Impulssignal.
  • Der elektrische Strom, der durch den Gleichstrommotor 1 fließt, wenn der Drehwinkel und die Drehrichtung des Gleichstrommotors 1 erfasst werden, ist ein elektrischer AC/DC-Mischstrom. Der elektrische AC/DC-Mischstrom ist eine Art von Impulsstrom, in weichem der Gleichstrom von der Gleichstromenergiequelle 4 dem Wechselstrom von der Wechselstromenergiequelle 5 überlagert ist. Die Signalverarbeitungseinheit 8 weist die Wechselstromkomponentenextrahierungseinheit auf, die eine Wechselstromkomponente extrahiert, die in einem durch den Gleichstrommotor 1 fließenden elektrischen Strom enthalten ist. Der Drehwinkelerfassungsabschnitt 9 weist die Drehwinkelerfassungseinheit und die Drehrichtungserfassungseinheit auf. Die Drehwinkelerfassungseinheit erfasst den Drehwinkel des Gleichstrommotors 1 in Übereinstimmung mit einer von der Wechselstromkomponentenextrahierungseinheit extrahierten Wechselstromkomponente. Die Drehrichtungserfassungseinheit erfasst die Drehrichtung des Gleichstrommotors 1 in Übereinstimmung mit einem Änderungsmuster einer von der Wechselstromkomponentenextrahierungseinheit extrahierten Wechselstromkomponente.
  • (Erfassungsverfahren der ersten Ausführungsform)
  • Nachstehend wird ein Erfassungsverfahren der vorliegenden Ausführungsform unter Bezugnahme auf die 1 bis 7 beschrieben.
  • Jede der 5A bis 7B zeigt eine Änderung eines Drahtverbindungszustands des Gleichstrommotors 1, d. h. eine Änderung in der Motorschaltung, die zwischen der ersten und der zweiten Bürste 18, 19 gebildet wird, während sich der Rotor des Gleichstrommotors 1 um 180 Grad dreht. Der Zustand der Motorschaltung des Gleichstrommotors 1 der vorliegenden Ausführungsform wechselt zwischen drei Arten, die einen Zustand A, einen Zustand B und einen Zustand C umfassen, während sich der Rotor des Gleichstrommotors 1 um 180 Grad dreht. D. h., es werden drei Arten von Motorschaltungen, die jeweils verschiedene Impedanzen aufweisen, in einem Intervall von 60 Grad einer Drehung des Rotors gebildet. Die Stromerfassungseinheit 7 erfasst, wie in 1B gezeigt, Impulsstromwerte verschiedener Amplitude, während ein elektrischer Strom in jede der Motorschaltungen fließt.
  • Im Zustand A befindet sich das dritte Segment 53, wie in 5A gezeigt, auf der Seite von Vcc, d. h. auf der Seite des positiven Anschlusses der Gleichstromenergiequelle 4 in Kontakt mit der ersten Bürste 18 und das erste Segment 51 auf der Seite von GND, d. h. auf der Seite des negativen Anschlusses der Gleichstromenergiequelle 4 in Kontakt mit der zweiten Bürste 19. 5B zeigt ein Ersatzschaltbild des Gleichstrommotors 1 im Zustand A, d. h. der Motorschaltung, die zwischen der ersten und der zweiten Bürste 18, 19 gebildet wird. Vcc beschreibt eine Energieversersorgungsspannung der Gleichstromenergiequelle 4. Im Zustand A sind die dritte Phasenspule 33 mit 100 Windungen und die zweite Phasenspule 32 mit 80 Windungen auf einem elektrischen Strompfad von der ersten Bürste 18 zur zweiten Bürste 19 vorhanden. Ferner ist die erste Phasenspule 31 mit 60 Windungen auf dem anderen elektrischen Strompfad von der ersten Bürste 18 zur zweiten Bürste 19 vorhanden. D. h., im Zustand A sind eine Reihenschaltung aus der dritten Phasenspule 33 und der zweiten Phasenspule 32 und eine Schaltung einzig aus der ersten Phasenspule 31 vorhanden. Auf diese Weise nimmt die Impedanz der gesamten Schaltung einen geringen Wert an. Folglich nimmt eine Amplitude der Wechselstromkomponente des elektrischen Stroms, der durch die Motorschaltung des Gleichstrommotors 1 fließt, einen hohen Wert an. Im vorliegenden Zustand erfasst die Stromerfassungseinheit 7, die dazu ausgelegt ist, einen durch die Motorschaltung des Gleichstrommotors 1 fließenden Strom zu erfassen, einen Impulsstrom im ersten Zustand. Der Impulsstrom im ersten Zustand weist eine hohe Amplitude der Wechselstromkomponente auf, wie im Zeitdiagramm zwischen den Zeitpunkten T1 und T2 (T4 und T5) in der 1B gezeigt.
  • Anschließend befindet sich der Rotor des Gleichstrommotors 1 dann, wenn er sich in einer rechten Drehrichtung gemäß dem Pfeil um 60 Grad dreht, in dem in der 6A gezeigten Zustand B. Im. Zustand B befindet sich das zweite Segment 52 auf der Seite von Vcc in Kontakt mit der ersten Bürste 18 und das erste Segment 51 auf der Seite von GND in Kontakt mit der zweiten Bürste 19. 6B zeigt ein Ersatzschaltbild des Gleichstrommotors 1 im Zustand B, d. h. der Motorschaltung, die zwischen der ersten und der zweiten Bürste 18, 19 gebildet wird. Im Zustand B ist die zweite Phasenspule 32 mit 80 Windungen auf einem elektrischen Strompfad von der ersten Bürste 18 zur zweiten Bürste 19 vorhanden. Ferner sind die dritte Phasenspule 33 mit 100 Windungen und die erste Phasenspule 31 mit 60 Windungen auf dem anderen elektrischen Strompfad von der ersten Bürste 18 zur zweiten Bürste 19 vorhanden. D. h., im Zustand B sind eine Schaltung einzig mit der zweiten Phasenspule 32 und eine Reihenschaltung mit der dritten Phasenspule 33 und der ersten Phasenspule 31 vorhanden. Auf diese Weise wird die Impedanz der gesamten Schaltung höher als die Impedanz im Zustand A. Folglich wird eine Amplitude der Wechselstromkomponente des elektrischen Stroms, der durch die Motorschaltung des Gleichstrommotors 1 fließt, geringer als die Amplitude im Zustand A. Im vorliegenden Zustand erfasst die Stromerfassungseinheit 7, die dazu ausgelegt ist, einen durch die Motorschaltung des Gleichstrommotors 1 fließenden elektrischen Strom zu erfassen, einen Impulsstrom im zweiten Zustand. Der Impulsstrom im zweiten Zustand weist eine Amplitude der Wechselstromkomponente auf, die im Zeitdiagramm zwischen den Zeitpunkten T2 und T3 in der 1B gezeigt ist. Die Amplitude im zweiten Zustand zwischen den Zeitpunkten T2 und T3 ist geringer als die Amplitude im ersten Zustand zwischen den Zeitpunkten T1 und T2.
  • Anschließend befindet sich der Rotor des Gleichstrommotors 1 dann, wenn er sich in der rechten Drehrichtung gemäß dem Pfeil um 60 Grad dreht, in dem in der 7A gezeigten Zustand C. Im Zustand C befindet sich das zweite Segment 52 auf der Seite von Vcc in Kontakt mit der ersten Bürste 18 und das dritte Segment 53 auf der Seite von GND in Kontakt mit der zweiten Bürste 19. 7B zeigt ein Ersatzschaltbild des Gleichstrommotors 1 im Zustand C, d. h. der Motorschaltung, die zwischen der ersten und der zweiten Bürste 18, 19 gebildet wird. Im Zustand C sind die zweite Phasenspule 32 mit 80 Windungen und die ersten Phasenspule 31 mit 60 Windungen auf einem elektrischen Strompfad von der ersten Bürste 18 zur zweiten Bürste 19 vorhanden. Ferner ist die dritte Phasenspule 33 mit 100 Windungen auf dem anderen elektrischen Strompfad von der ersten Bürste 19 zur zweiten Bürste 19 vorhanden. D. h., im Zustand C sind eine Reihenschaltung aus der zweiten Phasenspule 32 und der ersten Phasenspule 31 und eine Schaltung einzig mit der dritten Phasenspule 33 vorhanden. Auf diese Weise wird die Impedanz der gesamten Schaltung höher als die Impedanz im Zustand B. Folglich wird eine Amplitude der Wechselstromkomponente des elektrischen Stroms, der durch die Motorschaltung des Gleichstrommotors 1 fließt, niedriger als die Amplitude im Zustand B. Im vorliegenden Zustand erfasst die Stromerfassungseinheit 7, die dazu ausgelegt ist, einen elektrischen Strom zu erfassen, der durch die Motorschaltung des Gleichstrommotors 1 fließt, einen Impulsstrom im dritten Zustand. Der Impulsstrom im dritten Zustand weist eine Amplitude der Wechselstromkomponente auf, die im Zeitdiagramm der 1B zwischen den Zeitpunkten T3 und T4 gezeigt ist. Die Amplitude im zweiten Zustand zwischen den Zeitpunkten T3 und T4 ist geringer als die Amplitude im zweiten Zustand zwischen den Zeitpunkten T2 und T3.
  • Folglich erfasst die Stromerfassungseinheit 7, wie in 1B gezeigt, drei Arten von Impulsstromformen verschiedener Amplituden im ersten bis dritten Zustand in einem Umlaufintervall von 60 Grad wechselnd. Anschließend wandelt die Signalverarbeitungseinheit 8 die Amplitudenänderung im von der Stromerfassungseinheit 7 erfassten elektrischen Strom in drei Arten von Impulssignalen verschiedener Spannung, indem sie eine A/D-Wandlung, eine Gleichrichtung, eine Glättung und dergleichen anwendet. Insbesondere gibt die Signalverarbeitungseinheit 8 dann, wenn ein Impulsstrom im ersten Zustand mit einer hohen Amplitude der Wechselstromkomponente erfasst wird, ein Impulssignal (X) mit einer höchsten Spannung aus. Wenn ein Impulsstrom im zweiten Zustand mit einer niedrigeren Amplitude als die Amplitude im ersten Zustand erfasst wird, gibt die Signalverarbeitungseinheit 8 ein Impulssignal (X) mittlerer Spannung aus. Wenn ein Impulsstrom im dritten Zustand mit einer niedrigeren Amplitude als die Amplitude im zweiten Zustand erfasst wird, gibt die Signalverarbeitungseinheit 8 ein Impulssignal (X) mit einer niedrigsten Spannung aus.
  • Die Signalverarbeitungseinheit 8 gibt, wie in 1A gezeigt, ein Impulssignal aus, und zwar an zwei Schaltungen einschließlich einer ersten und einer zweiten Vergleichsschaltung (nicht gezeigt) des Drehwinkelerfassungsabschnitts 9 aus. Die erste Vergleichsschaltung vergleicht das von der Signalverarbeitungseinheit 8 ausgegebene Impulssignal (X) mit einem ersten Schwellenwert. Wenn das von der Signalverarbeitungseinheit 8 ausgegebene Impulssignal (X) größer oder gleich dem ersten Schwellenwert ist, gibt die erste Vergleichsschaltung ein eine 1 beschreibendes Signal aus. Alternativ gibt die erste Vergleichsschaltung dann, wenn das von der Signalverarbeitungseinheit 8 ausgegebene Impulssignal (X) kleiner als der erste Schwellenwert ist, ein eine 0 beschreibendes Signal aus. Gleichzeitig vergleicht die zweite Vergleichsschaltung das von der Signalverarbeitungseinheit 8 ausgegebene Impulssignal (X) mit einem zweiten Schwellenwert. Wenn das von der Signalverarbeitungseinheit 8 ausgegebene Impulssignal (X) größer oder gleich dem zweiten Schwellenwert ist, gibt die zweite Vergleichsschaltung ein eine 1 beschreibendes Signal aus. Alternativ gibt die zweite Vergleichsschaltung dann, wenn das von der Signalverarbeitungseinheit 8 ausgegebene Impulssignal (X) kleiner als der zweite Schwellenwert ist, ein eine 0 beschreibendes Signal aus.
  • Wenn das Ausgangssignal der ersten Vergleichsschaltung eine 1 beschreibt und das Ausgangssignal der zweiten Vergleichsschaltung eine 1 beschreibt, bestimmt der Drehwinkelerfassungsabschnitt 9, dass das von der Signalverarbeitungseinheit 8 ausgegebene Impulssignal (X) einen ersten Zustand aufweist. Wenn das Ausgangssignal der ersten Vergleichsschaltung eine 0 beschreibt und das Ausgangssignal der zweiten Vergleichsschaltung eine 1 beschreibt, bestimmt der Drehwinkelerfassungsabschnitt 9, dass das von der Signalverarbeitungseinheit 8 ausgegebene Impulssignal (X) einen zweiten Zustand aufweist. Wenn das Ausgangssignal der ersten Vergleichsschaltung eine 0 beschreibt und das Ausgangssignal der zweiten Vergleichsschaltung eine 0 beschreibt, bestimmt der Drehwinkelerfassungsabschnitt 9, dass das von der Signalverarbeitungseinheit 8 ausgegebene Impulssignal (X) einen dritten Zustand aufweist.
  • Der Drehwinkelerfassungsabschnitt 9 erfasst, dass der Rotor des Gleichstrommotors 1 in einer normalen Richtung dreht, d. h. beispielsweise in einer Schließrichtung des Ventils 14, wenn die von der Signalverarbeitungseinheit 8 ausgegebenen Impulssignale (X) in der Reihenfolge erster Zustand, zweiter Zustand und dritter Zustand, in der Reihenfolge zweiter Zustand, dritter Zustand und erster Zustand, oder in der Reihenfolge dritter Zustand, erster Zustand und zweiter Zustand ändern. Alternativ erfasst der Drehwinkelerfassungsabschnitt 9, dass der Rotor des Gleichstrommotors 1 in einer Rückwärtsrichtung dreht, d. h. beispielsweise in einer Öffnungsrichtung des Ventils 14, wenn sich die von der Signalverarbeitungseinheit 8 ausgegebenen Impulssignale (X) in der Reihenfolge erster Zustand, dritter Zustand, zweiter Zustand, in der Reihenfolge dritter Zustand, zweiter Zustand und erster Zustand, oder in der Reihenfolge zweiter Zustand, erster Zustand und dritter Zustand ändern.
  • Der Drehwinkelerfassungsabschnitt 9 zählt die Anzahl von Malen, mit welcher die von der Signalverarbeitungseinheit 8 ausgegebenen Impulssignale (X) einen anderen Zustand annehmen. Ferner erhöht und verringert der Drehwinkelerfassungsabschnitt 9 den Zählwert in Übereinstimmung mit der Drehrichtung. Genauer gesagt, der Drehwinkelerfassungsabschnitt 9 inkrementiert (addiert) den Zählwert beispielsweise, wenn sich der Rotor des Gleichstrommotors 1 in der normalen Richtung dreht, oder dekrementiert (subtrahiert) den Zählwert, wenn sich der Rotor des Gleichstrommotors 1 in der Rückwärtsrichtung dreht. Auf diese Weise berechnet der Drehwinkelerfassungsabschnitt 9 den Drehwinkel des Rotors des Gleichstrommotors 1 oder den Drehwinkel des Ventils 14 des TCV als angesteuerter Körper.
  • (Effekt der ersten Ausführungsform)
  • Die erste bis dritte Phasenspule 31 bis 33 sind, wie vorstehend beschrieben, entsprechend in der ersten bis dritten Aussparung 41 bis 43 des Rotorkerns des Gleichstrommotors 1 untergebracht. Ferner wird gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Anzahl von Windungen der ersten bis dritten Phasenspule 31 bis 33 für jede der ersten bis dritten Aussparung 41 bis 43 geändert. Auf diese Weise erfasst die Drehwinkelerfassungsvorrichtung 2 den Drehwinkel und die Drehrichtung des Rotors des Gleichstrommotors 1. Genauer gesagt, die Anzahl von Windungen (L1) der ersten Phasenspule 31, die um den Umfang des ersten Zahns 21 gewickelt ist, ist auf 60 Windungen festgelegt. Ferner ist die Anzahl von Windungen (L2) der zweiten Phasenspule 32, die um den Umfang des zweiten Zahns 22 gewickelt ist, auf 80 Windungen festgelegt. Ferner ist die Anzahl von Windungen (L3) der dritten Phasenspule 33, die um den Umfang des dritten Zahns 23 gewickelt ist, auf 100 Windungen festgelegt.
  • Auf diese Weise werden die Anzahlen von Windungen der ersten bis dritten Phasenspule 31 bis 33 entsprechend der ersten bis dritten Aussparung 41 bis 43 geändert. Folglich ändert sich die Impedanz schrittweise mit einer Drehung des Rotors des Gleichstrommotors 1. Dementsprechend ändert sich die Wechselstromkomponente schrittweise mit einer schrittweisen Änderung der Impedanz. Die Stromerfassungseinheit 7 erfasst einen elektrischen Strom (AC/DC-Mischstrom), der in den Gleichstrommotor 1 fließt. Die Wechselstromkomponentenextrahierungseinheit der Signalverarbeitungseinheit 8 extrahiert die Wechselstromkomponente in dem erfassten elektrischen Strom. Folglich erfasst der Drehwinkelerfassungsabschnitt 9 den Drehwinkel des Gleichstrommotors 1 in Übereinstimmung mit der extrahierten Wechselstromkomponente.
  • Auf diese Weise wird eine Erfassung der Drehrichtung des Rotors des Gleichstrommotors 1 in Übereinstimmung mit dem Muster der schrittweisen Änderung der von der Wechselstromkomponentenextrahierungseinheit extrahierten Wechselstromkomponente ermöglicht. Folglich kann die Drehwinkelerfassungsvorrichtung 2 den Drehwinkel des Rotors des Gleichstrommotors 1 und die Drehrichtung des Rotors des Gleichstrommotors 1 erfassen. Ferner kann ein Erfassungsergebnis des Drehwinkels des Gleichstrommotors 1 ebenso in Übereinstimmung mit dem Erfassungsergebnis der Drehrichtung des Gleichstrommotors 1 korrigiert werden. Folglich kann der Drehwinkel selbst dann, wenn sich die Drehrichtung des Gleichstrommotors 1 ändert, mit einer ausreichenden Genauigkeit erfasst werden. Dementsprechend können der Drehwinkel und die Drehrichtung des Rotors des Gleichstrommotors 1 kontinuierlich bzw. zuverlässig erfasst werden.
  • Ferner ist ein Rotorelement, wie beispielsweise der Ringvaristor 60, nicht mit einem Kondensator versehen. D. h., ein Kondensator, der dazu dient, die Impedanz schrittweise mit einer Drehung des Rotors des Gleichstrommotors 1 zu ändern, muss nicht vorgesehen werden. Bei dem vorliegenden Aufbau kann es nicht passieren, dass sich solch ein Kondensator möglicherweise vom Rotorelement löst. Folglich kann die Zuverlässigkeit des Drehwinkels und der Drehrichtung, die von der Drehwinkelerfassungsvorrichtung 2 erfasst werden, verbessert werden. Ferner kann die Erfassungsgenauigkeit des Drehwinkels und der Drehrichtung des Gleichstrommotors 1 verbessert werden, ohne die Anzahl von Komponenten zu erhöhen und ein Fertigungsprozess zu erweitern.
  • Die Drehwinkelerfassungsvorrichtung 2 der vorliegenden Ausführungsform ist dazu ausgelegt, den Drehwinkel des Gleichstrommotors 1 in einem Intervall von 60 Grad zu erfassen. Der Drehwinkel des Ventils 14 des TCV wird mit dem Untersetzungsgrad von 40 übertragen. Folglich weist die Drehwinkelerfassungsvorrichtung 2 eine Auflösung von 1,5 Grad bezüglich des Drehwinkels des Ventils 14 auf. Gemäß dem vorliegenden Aufbau kann die Auflösung verglichen mit einer Drehwinkelerfassungsvorrichtung entsprechend dem ersten Stand der Technik verdoppelt werden. Ferner ist die ECU 3 dazu ausgelegt, einen Ansteuerstrom in Übereinstimmung mit dem Erfassungsergebnis des Drehwinkels der Erfassungsvorrichtung 2 derart in den Gleichstrommotor 1 zu speisen, dass sich das Ventil 14 des TCV in einer Solldrehrichtung zu einem Solldrehwinkel dreht.
  • (Zweite Ausführungsform)
  • 8 zeigt einen zweipoligen, drei Aussparungen (drei Zähne) aufweisenden Rotorkern eines Gleichstrommotors gemäß der zweiten Ausführungsform.
  • Wenn die Anzahl von Windungen der ersten bis dritten Phasenspule 31 bis 33 in der ersten bis dritten Aussparung 41 bis 43 voneinander verschiedenen ausgelegt ist, nehmen die erste bis dritte Phasenspule 31 bis 33 voneinander verschiedene Gewichte an. Dies kann dazu führen, dass sich das Gewicht des Gleichstrommotors nicht im Gleichgewicht befindet. Um das vorliegende Problem des Ungleichgewichts zu lösen, wird vorgeschlagen, die Formen der magnetischen Stahlplatten des Rotorkerns des Gleichstrommotors 1 in Anbetracht des Unterschieds im Gewicht der ersten bis dritten Phasenspule 31 bis 33 voneinander verschieden auszulegen. Insbesondere können die Breiten (Zahnbreiten) der Zahnwicklungsabschnitte 24 des ersten bis dritten Zahns 21 bis 23 unter Berücksichtigung des Unterschieds im Gewicht der ersten bis dritten Phasenspule 31 bis 33 voneinander verschiedenen ausgelegt werden.
  • Wenn beispielsweise die Anzahl von Windungen von einer der ersten bis dritten Phasenspule 31 bis 33 einen hohen Wert annimmt, können die Zahnbreiten des entsprechenden einen der Zahnwicklungsabschnitte 24 des ersten bis dritten Zahns 21 bis 23 verringert werden. Auf diese Weise kann das Gewicht von jeder der ersten bis dritten Phasenspule 31 bis 33 beeinflusst bzw. kontrolliert werden, um das Problem hinsichtlich des Ungleichgewichts im Aufbau des Rotors des Gleichstrommotors 1 zu lösen. Folglich kann ein Betrag des Ungleichgewichts des Rotors des Gleichstrommotors 1 verringert werden. Dementsprechend kann ein Fehler, wie beispielsweise ein Schwingen, das zu einer kurzen Lebensdauer eines Halteelements und Rauschen führt, vermieden werden.
  • (Dritte Ausführungsform)
  • Die 9A und 9B zeigen einen zweipoligen Gleichstrommotor mit sechs Aussparungen (sechs Zähnen) gemäß der dritten Ausführungsform.
  • Die Gleichstrommotorsteuervorrichtung der vorliegenden Ausführungsform weist einen zweipoligen Gleichstrommotor 1 mit sechs Aussparungen (sechs Zähnen), der eine Bürste aufweist, eine Drehwinkelerfassungsvorrichtung 2 und die ECU 3 auf. Die Drehwinkelerfassungsvorrichtung 2 erfasst den Drehwinkel und die Drehrichtung des Gleichstrommotors 1. Die ECU 3 steuert ein dem Gleichstrommotor 1 zugeführten Gleichstrom (elektrischen Strom) in Übereinstimmung mit dem Drehwinkel und der Drehrichtung des Gleichstrommotors 1, die mit der Drehwinkelerfassungsvorrichtung 2 erfasst werden. Der Rotorkern ist ein geschichteter Eisenkern, der aus mehreren geschichteten magnetischen Stahlplatten aufgebaut ist. Der Rotorkern weist sechs Schenkelpole (erster bis sechster Zahn) auf, die jeweils vom äußersten Randabschnitt des Passabschnitts 20, der an den Außenumfangsrand der Welle 16 angepasst bzw. daran befestigt ist, in radialer Richtung nach außen ragen.
  • Die sechs Teile des ersten bis sechsten Zahns sind am Umfang des äußersten Randabschnitts des Passabschnitts 20 vorgesehen und zu regelmäßigen Intervallen (Intervalle von 60 Grad) in der Umfangsrichtung angeordnet. Jedes der sechs Teile des ersten bis sechsten Zahns weist den Zahnwicklungsabschnitt 24 (siehe 8) und den Zahnmagnetpolabschnitt 25 (siehe 8) auf. Der erste bis sechste Zahn 31 bis 36, die in der Umfangsrichtung des Rotorkerns benachbart zueinander angeordnet sind, definieren eine erste bis sechste Aussparung zwischen sich, die entsprechend die erste bis sechste Phasenspule 31 bis 36 aufnehmen. Die Ankerwicklung weist die erste bis sechste Phasenspule 31 bis 36 auf, die jeweils um die Zahnwicklungsabschnitte 24 der sechs Teile des ersten bis sechsten Zahns 31 bis 36 gewickelt sind.
  • Es wird angenommen, dass die Anzahl von Windungen der ersten Phasenspule 31, die um den Umfang des ersten Zahns gewickelt ist, L1 ist, die Anzahl von Windungen der zweiten Phasenspule 32, die um den Umfang des zweiten Zahns gewickelt ist, L2 ist, und die Anzahl von Windungen der dritten Phasenspule, die um den Umfang des dritten Zahns gewickelt ist, L3 ist. Ferner wird angenommen, dass die Anzahl von Windungen der vierten Phasenspule 34, die um den Umfang des vierten Zahns gewickelt ist, L4 ist, die Anzahl von Windungen der fünften Phasenspule 35, die um den Umfang des fünften Zahns gewickelt ist, L5 ist, und die Anzahl von Windungen der sechsten Phasenspule 36, die um den Umfang des sechsten Zahns gewickelt ist, L6 ist. Unter dieser Vorraussetzung werden die Anzahlen von Windungen der ersten bis sechsten Phasenspule 31 bis 36 derart festgelegt, dass die Verhältnisse der folgenden Gleichungen (2) und (3) erfüllt werden. L1 + L4 = L2 + L5 = L3 + L6 (2) L1 ≠ L2 ≠ L3 ≠ L4 ≠ L5 ≠ L6 (3)
  • Genauer gesagt, die Anzahl von Windungen (L1) der ersten Phasenspule 31 beträgt beispielsweise 60, und die Anzahl von Windungen (L4) der vierten Phasenspule 34, welche der ersten Phasenspule 31 gegenüberliegt, beträgt beispielsweise 170. Ferner liegt die Anzahl von Windungen (L2) der zweiten Phasenspule 32 bei 80 und die Anzahl von Windungen (L5) der fünften Phasenspule 35, welche der zweiten Phasenspule 32 gegenüberliegt, bei 150. Ferner liegt die Anzahl von Windungen (L3) der dritten Phasenspule 33 bei 100 und die Anzahl von Windungen (L6) der sechsten Phasenspule 36, welche der dritten Phasenspule 33 gegenüberliegt, bei 130.
  • Bei dem vorliegenden Aufbau sind die Anzahlen von Windungen der ersten bis sechsten Phasenspule 31 bis 36 voneinander verschieden. Folglich kann im Gleichstrommotor 1 eine Drehmomentschwankung auftreten. In Anbetracht dieser Tatsache kann die Anzahl der Aussparungen, wie in 9 gezeigt, auf eine gerade Anzahl, wie beispielsweise sechs, gesetzt werden, um sechs Teile der ersten bis sechsten Aussparung aufzuweisen. In diesem Fall können die Summe der Anzahlen von Windungen der ersten Phasenspule 31 und der vierten Phasenspule 34, die Summe der Anzahlen von Windungen der zweiten Phasenspule 32 und der fünften Phasenspule 35 und die Summe der Anzahlen von Windungen der dritten Phasenspule 33 und der sechsten Phasenspule 36 auf die gleiche Anzahl gesetzt werden. Hierdurch kann eine Drehmomentschwankung des Gleichstrommotors 1 verringert werden. Folglich kann das Verhältnis der Anzahlen von Windungen der ersten bis sechsten Spule 31 bis 36 derart festgelegt werden, dass eine Drehmomentschwankung und ein Drehmomentungleichgewichtsbetrag in ausreichender Weise verringert werden können. Es sollte beachtet werden, dass das Verhältnis der Anzahlen von Windungen der ersten bis sechsten Spule 31 bis 36 derart in einem bestimmten Bereich festgelegt werden kann, dass eine Impedanz geändert werden kann, um eine Erfassung einer Änderung der Amplitude der Wechselstromkomponente zu ermöglichen.
  • (Modifikation)
  • Bei den Ausführungsformen ist die Anzahl der Magnetpole des Rotors des Gleichstrommotors 1 auf drei oder sechs und die Anzahl der Magnetpole des Stators auf zwei gesetzt. D. h., die Anzahl der Magnetpole des Rotors wird derart festgelegt, dass sie größer als die Anzahl von Magnetpolen des Stators ist. Es sollte beachtet werden, dass die Anzahl der Magnetpole des Rotors des Gleichstrommotors 1 beispielsweise auf vier und die Anzahl der Magnetpole des Stators auf acht gesetzt werden kann. Auf diese Weise kann die Anzahl der Magnetpole des Rotors derart festgelegt werden, dass sie geringer als die Anzahl der Magnetpole des Stators ist.
  • Bei den Ausführungsformen wird der Gleichstrommotor 1 als Energiequelle des Ventils 14 zur Steuerung einer Tumble-Strömung verwendet. Es sollte beachtet werden, dass der Gleichstrommotor 1 als Energiequelle eines anderen Ventils, wie beispielsweise eines Ventils zur Steuerung eines Durchflusses, eines Ventils zum Schalten von Durchgängen, eines Ventils zum Öffnen und Schließen eines Durchgangs oder dergleichen, verwendet werden kann. Der Gleichstrommotor 1 kann mit der Welle 15 des Ventils 14 verbunden werden.
  • Die obigen Ausführungsformen zusammengefasst weist ein Gleichstrommotor auf: einen Kern, der mit wenigstens drei Zähnen ausgerüstet ist, die in einer Umfangsrichtung in einem vorbestimmten Abstand angeordnet sind; eine Ankerwicklung, die Phasenspulen mit wenigstens drei Phasen aufweist, die entsprechend um wenigstens drei Zähne gewickelt sind; einen Kommutator, der wenigstens drei Segmente aufweist, die mit der Ankerwicklung verbunden sind; und wenigstens ein Paar von Bürsten, das dazu ausgelegt ist, einen elektrischen Strom über die Ankerwicklung in den Kommutator zu speisen. Der Kern weist wenigstens drei Aussparungen auf, die jeweils zwischen Zähnen definiert sind, die benachbart zueinander in der Umfangsrichtung angeordnet sind, um eine Phasenspule aufzunehmen. In dem Gleichstrommotor sind die Anzahlen von Windungen der Phasenspulen, die in den Aussparungen des Kerns untergebracht sind, Aussparung für Aussparung voneinander verschieden. Eine Stromerfassungseinheit erfasst einen in den Gleichstrommotor fließenden elektrischen Strom (AC/DC-Mischstrom). Eine Wechselstromkomponentenextrahierungseinheit extrahiert eine im erfassten elektrischen Strom enthaltene Wechselstromkomponente. Die Drehwinkelerfassungseinheit erfasst einen Drehwinkel des Gleichstrommotors in Übereinstimmung mit der extrahierten Wechselstromkomponente.
  • Die Anzahlen von Windungen der Phasenspulen, die jeweils in den Aussparungen des Kerns des Gleichstrommotors untergebracht sind, sind voneinander verschieden ausgelegt. Hierdurch entsteht mit einer Drehung des Gleichstrommotors eine schrittweise Änderung der Impedanz. Folglich ändert sich die Wechselstromkomponente schrittweise mit der schrittweisen Änderung der Impedanz. Genauer gesagt, wenn ein elektrischer Strom in einer Phasenspule mit einer hohen Anzahl von Windungen fließt, nimmt die Impedanz einen hohen Wert an. Auf diese Weise nimmt die Amplitude der von der Wechselstromkomponentenextrahierungseinheit extrahierten Wechselstromkomponente einen niedrigen Wert an. Alternativ nimmt die Impedanz dann, wenn ein elektrischer Strom in eine Phasenspule mit einer geringen Anzahl von Windungen fließt, einen geringen Wert an. Auf diese Weise nimmt die Amplitude der von der Wechselstromkomponentenextrahierungseinheit extrahierten Wechselstromkomponente einen hohen Wert an. Gemäß dem vorliegenden Aufbau kann der Drehwinkel des Gleichstrommotors in Übereinstimmung mit einer Änderung der Amplitude der Wechselstromkomponente erfasst werden. Ferner kann die Drehrichtung des Gleichstrommotors aus einem Muster einer schrittweisen Änderung der von der Wechselstromkomponentenextrahierungseinheit extrahierten Wechselstromkomponente erfasst werden. Auf diese Weise kann die Drehwinkelerfassungsvorrichtung den Drehwinkel und die Drehrichtung erfassen. Folglich können der Drehwinkel und die Drehrichtung des Gleichstrommotors kontinuierlich und zuverlässig erfasst werden.
  • Der Gleichstrommotor kann einen Rotor mit einer Welle, die sich in einer Achsenrichtung erstreckt, und einen rohrförmigen Stator, der einen Umfang des Rotors in einer Umfangsrichtung umgibt, aufweisen. Der Rotor des Gleichstrommotors kann den Kern, die Ankerwicklung, den Kommutator und die Bürsten aufweisen. Der Stator des Gleichstrommotors kann wenigstens zwei magnetische Pole aufweisen. Jeder der Zähne kann einen Zahnwicklungsabschnitt, der von einem Außenumfangsrand des Kerns in radialer Richtung des Rotors nach außen ragt, und einen Zahnmagnetpolabschnitt, der sich von einem Außenumfangsrandende des Zahnwicklungsabschnitts in der Umfangsrichtung zu beiden Seiten erstreckt, aufweisen. Jede der Phasenspulen kann eine vorbestimmte Anzahl von Windungen gewickelt sein, um einen Umfang des Zahnwicklungsabschnitts des Zahns zu umgeben.
  • Bei den wenigstens drei Zähnen können die Breiten der Zahnwicklungsabschnitte unter Berücksichtigung eines Unterschieds im Gewicht der Phasenspulen voneinander verschieden ausgelegt sein. Wenn die Anzahlen von Windungen der Phasenspule in den Aussparungen einfach voneinander verschieden ausgelegt werden, kann ein Unterschied im Gewicht der Phasenspule ein Ungleichgewicht des Gewichts verursachen. Folglich können die Breiten der Zahnwicklungsabschnitte unter Berücksichtigung eines Unterschieds im Gewicht der Phasenspulen voneinander verschieden ausgelegt werden. So kann beispielsweise die Breite des Zahnwicklungsabschnitts verringert werden, wenn die Anzahl von Windungen der Phasenspule einen hohen Wert annimmt. Hierdurch kann das Gewicht jeder Phasenspule gesteuert werden. Folglich kann der Betrag des Ungleichgewichts des Rotors verringert werden. Folglich kann ein Fehler bzw. Defekt, wie beispielsweise ein Schwingen, das zu einer kurzen Lebensdauer eines Halteelements und Rauschen führt, vermieden werden.
  • Die wenigstens drei Zähne können sechs Teile des ersten bis sechsten Zahns aufweisen, die in der Umfangsrichtung des Rotors in einem Intervall von 60 Grad angeordnet sind. Die Ankerwicklung kann eine erste bis sechste Phasenspule aufweisen, die entsprechend um die sechs Teile des ersten bis sechsten Zahns gewickelt sind. Es wird angenommen, dass die Anzahl von Windungen der ersten Phasenspule, die um den Umfang des ersten Zahns gewickelt ist, L1 ist, die Anzahl von Windungen der zweiten Phasenspule, die um den Umfang des zweiten Zahns gewickelt ist, L2 ist, und die Anzahl von Windungen der dritten Phasenspule, die um den Umfang des dritten Zahns gewickelt ist, L3 ist. Ferner wird angenommen, dass die Anzahl von Windungen der vierten Phasenspule, die um den Umfang des vierten Zahns gewickelt ist, L4 ist, die Anzahl von Windungen der fünften Phasenspule, die um den Umfang des fünften Zahns gewickelt ist, L5 ist, und die Anzahl von Windungen der sechsten Phasenspule, die um den Umfang des sechsten Zahns gewickelt ist, L6 ist. Unter dieser Vorraussetzung werden die Anzahlen von Wicklungen der ersten bis sechsten Phasenspule derart festgelegt, dass sie die Verhältnisse der folgenden Gleichungen erfüllt werden: L1 + L4 = L2 + L5 = L3 + L6, und L1 ≠ L2 ≠ L3 ≠ L4 ≠ L5 ≠ L6.
  • Gemäß dem vorliegenden Aufbau sind die Anzahlen von Windungen der Phasenspule voneinander verschieden. Folglich kann eine Drehmomentschwankung im Gleichstrommotor auftreten. In Anbetracht dieser Tatsache kann die Anzahl der Aussparungen auf eine gerade Anzahl festgelegt werden. Ferner können alle Summen der Anzahlen von Windungen der Phasenspulen, die sich gegenüberliegen, auf den gleichen Wert gesetzt werden. Folglich kann eine Drehmomentschwankung im Gleichstrommotor verringert werden. Unter dieser Vorraussetzung können die Anzahlen von Windungen der ersten bis sechsten Phasenspule derart festgelegt werden, dass sie die Verhältnisse der folgenden Gleichungen erfüllen: L1 + L4 = L2 + L5 = L3 + L6, und L1 ≠ L2 ≠ L3 ≠ L4 ≠ L5 ≠ L6.
  • Auf diese Weise kann das Verhältnis der Anzahlen von Windungen der Spulen derart festgelegt werden, dass eine Drehmomentschwankung und ein Drehmomentungleichgewicht in ausreichender Weise verringert werden können. Es wird berücksichtigt, dass das Verhältnis der Anzahlen von Windungen der Spulen derart in einem bestimmten Bereich festgelegt wird, dass sich eine Impedanz gegebenenfalls ändert, um eine Erfassung einer Änderung der Amplitude der Wechselstromkomponente zu ermöglichen.
  • Der Kern des Gleichstrommotors kann aus mehreren magnetischen Stahlplatten aufgebaut sein, die an einen Außenumfangsrand der Welle angepasst bzw. an einem Außenumfangsrand der Welle befestigt und in einer Achsrichtung der Welle geschichtet sind. Die Gleichstrommotorsteuervorrichtung kann ferner ein Fluidsteuerventil, das dazu ausgelegt ist, ein durch einen Fluidkanal strömendes Fluid zu steuern, und einen Drehzahlminderungsmechanismus, der dazu ausgelegt ist, ein Drehmoment des Gleichstrommotors auf das Fluidsteuerventil zu übertragen und eine Drehzahl des Gleichstrommotors mit einem vorbestimmten Drehzahlminderungsgrad zu mindern. Bei dem vorliegenden Aufbau ist die Drehwinkelerfassungsvorrichtung dazu ausgelegt, einen Drehwinkel des Fluidsteuerventils und eine Drehrichtung des Fluidsteuerventils zu erfassen.
  • Die Gleichung L1 ≠ L2 ≠ L3 ≠ L4 ≠ L5 ≠ L6 kann dahingehend beschrieben werden, dass: L1 ungleich jedem Beliebigen von L2, L3, L4, L5 und L6 ist; L2 ungleich jedem Beliebigen von L1, L3, L4, L5 und L6 ist; L3 ungleich jedem Beliebigen von L1, L2, L4, L5 und L6 ist; L4 ungleich jedem Beliebigen von L1, L2, L3, L5 und L6 ist; L5 ungleich jedem Beliebigen von L1, L2, L3, L4 und L6 ist; und L6 ungleich jedem Beliebigen von L1, L2, L3, L4 und L5 ist.
  • Die obigen Strukturen der Ausführungsformen können je nach Bedarf kombiniert werden.
  • Die obigen Verarbeitungen, wie beispielsweise Berechnungen und Bestimmungen, sind nicht darauf beschränkt, von der ECU 3 ausgeführt zu werden. Die Steuereinheit kann verschiedene Strukturen einschließlich der ECU 3 als ein Beispiel aufweisen.
  • Die obigen Verarbeitungen, wie beispielsweise Berechnungen und Bestimmungen, können von durch ein Computerprogramm, eine elektrische Schaltung, eine mechanische Vorrichtung und dergleichen oder eine beliebige Kombination dieser ausgeführt werden. Das Computerprogramm kann auf einem Speichermedium gespeichert und über eine Kommunikationsvorrichtung, wie beispielsweise eine Netzwerkvorrichtung, übertragen werden. Die elektrische Schaltung kann eine integrierte Schaltung und eine diskrete Schaltung, wie beispielsweise eine Hardware-Logik, die aus elektrischen oder elektronischen Elementen oder dergleichen aufgebaut ist, sein. Die Elemente, welche die obigen Verarbeitungen realisieren, können diskrete Elemente und teilweise oder vollständig integriert sein.
  • Obgleich die Prozesse der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung hierin als eine bestimmte Reihenfolge von Schritten aufweisend beschrieben wurden, sollte wahrgenommen werden, dass ferner andere Ausführungsformen, die verschiedene anderen Reihenfolgen dieser Schritte und/oder zusätzliche Schritte, die nicht hierin offenbart sind, aufweisen, als im Schutzumfang der vorliegenden Erfindung beinhaltet verstanden werden sollen.
  • Die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen können auf verschiedene Weise modifiziert und ausgestaltet werden, ohne den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
  • Vorstehend wurden eine Gleichstrommotorsteuervorrichtung und ein Verfahren zur Erfassung eines Zustands eines Gleichstrommotors offenbart.
  • Eine Stromerfassungseinheit 7 erfasst einen elektrischen Strom, der erzeugt wird, indem ein Gleichstrom von einer Gleichstromenergiequelle 4 einem Wechselstrom von einer Wechselstromenergiequelle 5 überlagert und über eine Bürste 18 einem Gleichstrommotor 1 zugeführt wird. Eine Extrahierungseinheit extrahiert eine Wechselstromkomponente des erfassten elektrischen Stroms. Eine Winkelerfassungseinheit 9 erfasst einen Drehwinkel des Motors 1 in Übereinstimmung mit der extrahierten Wechselstromkomponente. Eine Richtungserfassungseinheit 9 erfasst eine Drehrichtung des Motors 1, in Übereinstimmung mit einem Änderungsmuster der extrahierten Wechselstromkomponente. Ein Kern des Motors 1 weist Aussparungen 41 bis 43 auf, die jeweils zwischen zwei benachbarten Zähnen 21 bis 23 definiert sind. Die Aussparungen 41 bis 43 nehmen jeweils Phasenspulen 31 bis 33 auf, die jeweils um die Zähne 21 bis 23 gewickelt sind. Windungen der Phasenspulen 31 bis 33 sind voneinander verschieden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2007-6560 A [0002, 0003]
    • JP 2008-203112 [0005]

Claims (11)

  1. Gleichstrommotorsteuervorrichtung mit: – einem Gleichstrommotor (1), der aufweist: – einen Kern, der mit wenigstens drei Zähnen (21 bis 23) ausgerüstet ist, die in einer Umfangsrichtung in einem vorbestimmten Abstand angeordnet sind; – eine Ankerwicklung, die wenigstens drei Phasenspulen (31 bis 33) aufweist, die entsprechend um die wenigstens drei Zähne (21 bis 23) gewickelt sind; – einen Kommutator, der wenigstens drei Segmente aufweist, die mit der Ankerwicklung verbunden sind; und – wenigstens ein Paar von Bürsten (18, 19), das dazu ausgelegt ist, einen elektrischen Strom über die Ankerwicklung in den Kommutator zu speisen; und – einer Drehwinkelerfassungsvorrichtung (2), die aufweist: – eine Gleichstromenergiequelle (4), die dazu ausgelegt ist, einen Gleichstrom von einer der Bürsten (18, 19) über den Kommutator in die Ankerwicklung zu speisen; – eine Wechselstromenergiequelle (5), die dazu ausgelegt ist, einen Wechselstrom von der einen Bürste (18) über den Kommutator in die Ankerwicklung zu speisen; – eine Stromerfassungseinheit (7), die dazu ausgelegt ist, einen über die eine Bürste (18) zum Gleichstrommotor (1) fließenden elektrischen Strom zu erfassen, wobei der elektrische Strom erzeugt wird, indem der von der Gleichstromenergiequelle (4) fließende Gleichstrom dem von der Wechselstromenergiequelle (5) fließenden Wechselstrom überlagert wird; – eine Extrahierungseinheit (8), die dazu ausgelegt ist, eine Wechselstromkomponente aus dem von der Stromerfassungseinheit (7) erfassten elektrischen Strom zu extrahieren; – eine Drehwinkelerfassungseinheit (9), die dazu ausgelegt ist, einen Drehwinkel des Gleichstrommotors (1) in Übereinstimmung mit der von der Extrahierungseinheit (8) extrahierten Wechselstromkomponente zu erfassen; und – eine Drehrichtungserfassungseinheit (9), die dazu ausgelegt ist, eine Drehrichtung des Gleichstrommotors (1) in Übereinstimmung mit einem Änderungsmuster der von der Extrahierungseinheit (8) extrahierten Wechselstromkomponente zu erfassten, wobei – der Kern wenigstens drei Aussparungen (41 bis 43) aufweist, die jeweils zwischen zwei der Zähne (21 bis 23) definiert sind, die benachbart zueinander in einer Umfangsrichtung des Kerns angeordnet sind, – die wenigstens drei Aussparungen (41 bis 43) entsprechend die wenigstens drei Phasenspulen (31 bis 33) aufnehmen, und – Windungen der Phasenspulen (31 bis 33), die entsprechend in den Aussparungen (41 bis 43) des Kerns untergebracht sind, voneinander verschieden sind.
  2. Gleichstrommotorsteuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleichstrommotor (1) ferner aufweist: – einen Rotor mit einer Welle (16), die sich in einer Achsenrichtung erstreckt; und – einen rohrförmigen Stator, der einen Umfang des Rotors in einer Umfangsrichtung umgibt, wobei – der Rotor ferner den Kern, die Ankerwicklung, den Kommutator und die Bürsten (18, 19) aufweist, und – der Stator wenigstens zwei magnetische Pole aufweist.
  3. Gleichstrommotorsteuervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der Zähne (21 bis 23) aufweist: – einen Zahnwicklungsabschnitt (24), der von einem Außenumfangsrand des Kerns in radialer Richtung des Rotors nach außen hervorragt; und – einen Zahnmagnetpolabschnitt (25), der sich von einem Außenumfangsrandende des Zahnwicklungsabschnitts (24) in der Umfangsrichtung zu beiden Seiten erstreckt, wobei – jede der Phasenspulen (31 bis 33) mit einer vorbestimmten Anzahl von Windungen gewickelt ist, um einen Umfang eines entsprechenden Zahnwicklungsabschnitts (24) des Zahns zu umgeben.
  4. Gleichstrommotorsteuervorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich Breiten der Zahnwicklungsabschnitte (24) der wenigstens drei Zähne (21 bis 23) unter Berücksichtigung eines Unterschieds im Gewicht der Phasenspulen (31 bis 33) voneinander unterscheiden.
  5. Gleichstrommotorsteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass – die wenigstens drei Zähne (21 bis 23) einen ersten bis sechsten Zahn (21 bis 23) aufweisen, die zu Intervallen von 60 Grad in der Umfangsrichtung des Rotors angeordnet sind; – die Ankerwicklung eine erste bis sechste Phasenspule (31 bis 33) aufweist, die entsprechend um den ersten bis sechsten Zahn gewickelt sind; – Windungen der ersten Phasenspule, die um einen Umfang des ersten Zahns gewickelt ist, L1 entsprechen; – Windungen der zweiten Phasenspule, die um einen Umfang des zweiten Zahns gewickelt ist, L2 entsprechen; – Windungen der dritten Phasenspule, die um einen Umfang des dritten Zahns gewickelt ist, L3 entsprechen; – Windungen der vierten Phasenspule, die um einen Umfang des vierten Zahns gewickelt ist, L4 entsprechen; – Windungen der fünften Phasenspule, die um einen Umfang des fünften Zahns gewickelt ist, L5 entsprechen; – Windungen der sechsten Phasenspule, die um einen Umfang des sechsten Zahns gewickelt ist, L6 entsprechen; und – die Windungen der ersten bis sechsten Phasenspule (31 bis 33) derart festgelegt sind, dass die Verhältnisse in den folgenden Gleichungen erfüllt werden: L1 + L4 = L2 + L5 = L3 + L6; und L1 ≠ L2 ≠ L3 ≠ L4 ≠ L5 ≠ L6.
  6. Gleichstrommotorsteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern des Gleichstrommotors (1) aus mehreren magnetischen Stahlplatten gebildet ist, die in einer Achsenrichtung der Welle (16) geschichtet und an einen Außenumfangsrand der Welle (16) angepasst sind.
  7. Gleichstrommotorsteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner aufweist: – ein Fluidsteuerventil (14, 15), das dazu ausgelegt ist, ein durch einen Fluiddurchgang (12) strömendes Fluid zu steuern; und – einen Drehzahlminderungsmechanismus (17), der dazu ausgelegt ist, eine Drehzahl des Gleichstrommotors (1) mit einem vorbestimmten Minderungsgrad zu mindern und ein Drehmoment des Gleichstrommotors (1) auf das Fluidsteuerventil (14, 15) zu übertragen.
  8. Gleichstrommotorsteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehrichtungserfassungseinheit (9) ferner dazu ausgelegt ist: – eine Reihenfolge von mehreren Amplituden der extrahierten Wechselstromkomponenten, die sich schrittweise mit einer Drehung des Rotors des Gleichstrommotors (1) ändern, zu bestimmen; und – die Drehrichtung des Gleichstrommotors (1) in Übereinstimmung mit der Reihenfolge der Amplituden als das Änderungsmuster zu erfassen.
  9. Verfahren zur Erfassung eines Zustands eines Gleichstrommotors (1), wobei der Gleichstrommotor (1) aufweist: – einen Kern, der mit wenigstens drei Zähnen (21 bis 23) ausgerüstet ist, die in einer Umfangsrichtung in einem vorbestimmten Abstand angeordnet sind; – eine Ankerwicklung, die wenigstens drei Phasenspulen (31 bis 33) aufweist, die entsprechend um die wenigstens drei Zähne (21 bis 23) gewickelt sind; – einen Kommutator, der wenigstens drei Segmente aufweist, die mit der Ankerwicklung verbunden sind; und – wenigstens ein Paar von Bürsten (18, 19), das dazu ausgelegt ist, einen elektrischen Strom über die Ankerwicklung in den Kommutator zu speisen, und das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: – Erfassen eines von einer der Bürsten (18, 19) über den Kommutator in die Ankerwicklung des Gleichstrommotors (1) fließenden elektrischen Stroms, wobei der elektrische Strom erzeugt wird, indem ein von einer Gleichstromenergiequelle (4) zugeführter Gleichstrom einem von einer Wechselstromenergiequelle (5) zugeführten Wechselstrom überlagert wird; – Extrahieren einer Wechselstromkomponente aus dem erfassten elektrischen Strom; – Erfassen eines Drehwinkels des Gleichstrommotors (1) in Übereinstimmung mit der extrahierten Wechselstromkomponente; und – Erfassen einer Drehrichtung des Gleichstrommotors (1) in Übereinstimmung mit einem Änderungsmuster der extrahierten Wechselstromkomponente, wobei – der Kern wenigstens drei Aussparungen (41 bis 43) aufweist, die jeweils zwischen zwei der Zähne (21 bis 23) definiert sind, die benachbart zueinander in einer Umfangsrichtung des Kerns angeordnet sind, – die wenigstens drei Aussparungen (41 bis 43) entsprechend die wenigstens drei Phasenspulen (31 bis 33) aufnehmen, und – Windungen der Phasenspulen (31 bis 33) derart voneinander verschieden sind, dass sich eine Amplitude der extrahierten Wechselstromkomponente mit einer Drehung des Rotors des Gleichstrommotors (1) schrittweise ändert, um das Änderungsmuster hervorzurufen.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass es ferner die Schritte umfasst: – Bestimmen einer Reihenfolge von mehreren Amplituden der extrahierten Wechselstromkomponenten, die sich schrittweise mit einer Drehung des Rotors des Gleichstrommotors (1) ändern; und – Erfassen der Drehrichtung des Gleichstrommotors (1) in Übereinstimmung mit der Reihenfolge der Amplituden als das Änderungsmuster.
  11. Computerlesbares Speichermedium mit Befehlen, die von einem Computer ausgeführt werden, wobei die Befehle das Verfahren nach Anspruch 9 oder 10 beinhalten.
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Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013221740A (ja) * 2012-04-12 2013-10-28 Jtekt Corp レゾルバ
CN104285364B (zh) * 2012-05-11 2018-04-03 马渊马达株式会社 电枢及直流电机
US11121663B2 (en) * 2016-11-11 2021-09-14 Sn Innovation Co., Ltd. 2-phase outer ring switched reluctance motor for low-speed and high-flow rate fan
JP6847884B2 (ja) * 2018-03-16 2021-03-24 株式会社東芝 Ｄｃブラシモータのクローズド制御装置、制御システム、及び制御方法
TWI667861B (zh) * 2018-07-27 2019-08-01 國立中興大學 用於無線充電裝置之嵌入式充電系統
JPWO2020129922A1 (ja) * 2018-12-17 2021-09-30 株式会社デンソー 直流モータ
JP7103299B2 (ja) * 2019-04-22 2022-07-20 株式会社デンソー 回転電機
CN110000771B (zh) * 2019-05-05 2023-11-21 大国重器自动化设备(山东)股份有限公司 一种机器人

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007006560A (ja) 2005-06-21 2007-01-11 Mitsumi Electric Co Ltd エンコーダ付モータ
JP2008203112A (ja) 2007-02-21 2008-09-04 Matsushita Electric Ind Co Ltd 超音波流速計

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3085170A (en) * 1959-11-19 1963-04-09 Walter J Brown Rotational speed sensing modulator
JPS58133197A (ja) * 1982-01-29 1983-08-08 Sansui Electric Co 直流モ−タの駆動方法
US5574342A (en) * 1994-04-14 1996-11-12 Nidec Corporation Brushless motor
JP3564252B2 (ja) * 1997-02-06 2004-09-08 三菱電機株式会社 電機子巻線
JP3931536B2 (ja) * 1999-06-30 2007-06-20 株式会社日立製作所 電子制御スロットル装置およびそれに使用するモータ
DE10031835A1 (de) 1999-06-30 2001-01-11 Hitachi Ltd Elektrische Drosselsteuervorrichtung und Antriebsmotor zur Verwendung in derselben
JP3482360B2 (ja) * 1999-09-27 2003-12-22 株式会社ミツバ モータの回転検出構造
JP2003319629A (ja) * 2002-02-22 2003-11-07 Mabuchi Motor Co Ltd 小型モータの回転子
US7003867B2 (en) * 2002-10-18 2006-02-28 Asmo Co., Ltd. Method for winding coils on rotor core
US6903480B2 (en) * 2003-02-26 2005-06-07 Asmo Co., Ltd. Core having axially assembled core sub-parts and dynamo-electric machine member having the same
JP2004270563A (ja) * 2003-03-10 2004-09-30 Aisan Ind Co Ltd 電子スロットル装置
TWI276281B (en) * 2004-06-23 2007-03-11 Delta Electronics Inc Stator structure of motor
JP4471752B2 (ja) * 2004-07-06 2010-06-02 日立オートモティブシステムズ株式会社 電動パワーステアリング用制御装置および電動パワーステアリングシステム
TWI298573B (en) * 2005-02-04 2008-07-01 Foxconn Tech Co Ltd Sensorless and brushless direct current motor
JP4380765B2 (ja) 2007-12-21 2009-12-09 株式会社デンソー 内燃機関の制御装置
JP5385019B2 (ja) 2008-08-06 2014-01-08 株式会社日本自動車部品総合研究所 回転検出装置
US7938382B2 (en) * 2009-06-15 2011-05-10 Emerson Electric Co., System and method of step detection for a stepper motor
JP5543190B2 (ja) * 2009-12-17 2014-07-09 株式会社日本自動車部品総合研究所 回転検出装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007006560A (ja) 2005-06-21 2007-01-11 Mitsumi Electric Co Ltd エンコーダ付モータ
JP2008203112A (ja) 2007-02-21 2008-09-04 Matsushita Electric Ind Co Ltd 超音波流速計

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