FR2955388A1 - Appareil de detection d'angle de rotation, equipement de machine electrique rotative, et equipement de direction assistee electrique - Google Patents
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Abstract
Appareil de détection d'angle de rotation (100) avec un nombre de multiples de N (N est un nombre entier positif) qui délivre un signal d'angle de rotation en utilisant des signaux d'onde de sortie biphasés sinusoïdaux qui ne sont pas en phase entre eux. L'appareil de détection d'angle de rotation (100) comprend un moyen de correction (16) pour ajouter une quantité de correction constante pour l'angle de rotation à au moins l'un de Esin, Ecos, et la quantité de correction est déterminée pour réduire la composante de N-ème ordre d'erreur d'angle générée en fonction de la composante de courant continu et d'une amplitude et d'une phase de la composante de deuxième harmonique incluse dans au moins l'un de Esin, Ecos.
Description
APPAREIL DE DETECTION D'ANGLE DE ROTATION, EQUIPEMENT DE MACHINE ELECTRIQUE ROTATIVE, ET EQUIPEMENT DE DIRECTION ASSISTEE ELECTRIQUE CONTEXTE DE L'INVENTION Domaine de l'invention La présente invention concerne un appareil de détection d'angle de rotation comme un résolveur, ainsi qu'un équipement de machine électrique rotative et un équipement de direction assistée électrique comprenant l'appareil. Spécifiquement, l'invention concerne un appareil de détection d'angle de rotation qui peut améliorer la précision de détection d'angle en éliminant les influences d'une composante de courant continu et d'une composante harmonique contenues dans un signal de sortie pour réduire une erreur d'angle, et un équipement de machine électrique rotative et un équipement de direction assistée électrique comprenant l'appareil.
Description de l'art connexe Un résolveur moins cher et plus résistant environnementalement qu'un codeur optique est généralement utilisé pour une application de détection d'angle de rotation d'un moteur de véhicule. En raison des variations de fabrication des résolveurs, un signal de sortie peut contenir une composante harmonique et avoir une forme d'onde distordue. Si une détection d'angle est effectuée à partir d'un signal de sortie contenant une distorsion, une erreur d'angle se produit et la précision de la détection d'angle de rotation diminue. Pour résoudre ce problème, un appareil de correction de signal qui traite numériquement un signal de sortie contenant une distorsion est proposé dans le document JP4-96131A par exemple pour éliminer la distorsion. Dans l'appareil de correction de signal de JP4-96131A, il y a un problème en ce que la grandeur de la deuxième harmonique est connue mais que sa phase ne peut pas être prise en compte, et que l'influence de la deuxième harmonique ne peut pas être complètement supprimée. En outre, dans l'appareil de correction de signal de JP4-96131A, il y a un problème en ce que la correction du paramètre de point zéro et la correction de la deuxième harmonique sont effectuées par des moyens distincts, et que la structure devient complexe.
Résumé de l'invention L'invention est destinée à résoudre les problèmes décrits ci-dessus. Elle propose un appareil de détection d'angle de rotation qui peut réduire une erreur d'angle en tenant compte également de la phase de la deuxième harmonique, et un équipement de machine électrique rotative et un équipement de direction assistée électrique comprenant l'appareil. Un appareil de détection d'angle de rotation de l'invention selon un nombre multiple de N (N est un nombre entier positif) et délivre un signal d'angle de rotation représentant un angle de rotation en utilisant des signaux d'onde de sortie biphasés sinusoïdaux qui ne sont pas en phase entre eux, en supposant que les signaux d'onde de sortie biphasés sinusoïdaux sont respectivement Esin, Ecos, que Esin, Ecos comprennent des composantes de courant continu et des composantes de deuxième harmonique lorsque des composantes de N-ème ordre de Esin, Ecos sont considérées comme des composantes d'onde fondamentales, et que le signal d'angle de rotation comprend une composante de N-ème ordre d'erreur d'angle lorsqu'une composante d'erreur d'angle ayant une période de cycle d'angle mécanique de 360 degrés est considérée comme une composante de premier ordre d'erreur d'angle, caractérisé en ce que l'appareil de détection d'angle de rotation comprend un moyen de correction pour ajouter une quantité de correction constante pour l'angle de rotation à au moins l'un de Esin, Ecos, et la quantité de correction est déterminée pour réduire la composante de N-ème ordre d'erreur d'angle générée en fonction de la composante de courant continu et d'une amplitude et d'une phase de la composante de deuxième harmonique incluse dans au moins l'un de Esin, Ecos. Avantageusement l'appareil de détection de rotation comprend un dispositif de génération de signal et une unité de traitement de signal, le dispositif de génération de signal a un stator comprenant un bobinage d'excitation et des bobinages de sortie biphasés et un rotor qui fait varier la perméance d'espacement entre le stator et lui-même en fonction de l'angle de rotation, les bobinages de sortie biphasés génèrent des tensions de sortie biphasées, l'unité de traitement de signal génère les signaux d'onde de sortie biphasés sinusoïdaux Esin, Ecos sur la base des tensions de sortie biphasées, et délivre le signal d'angle de rotation représentant l'angle de rotation du rotor. Avantageusement en supposant que la composante de N-ème ordre d'erreur d'angle obtenue à partir de Esin, Ecos est :
`` { sis4_A`O' F 1 (l'unité est le radian d'angle électrique) où E N est un nombre réel arbitraire, est un nombre réel arbitraire, et est l'angle de rotation (radian d'angle mécanique), et que les amplitudes des composantes d'onde fondamentales de Esin, Ecos sont EsinO, EcosO (unité (V)), le moyen de correction ajoute
EsinO x E N x cash (unité (V)) -EcosO x E N x sinq (unité (V) ) en tant que quantités de correction respectivement aux Esin, Ecos. Avantageusement en supposant que la composante de N-ème ordre d'erreur d'angle obtenue à partir de Esin, 25 Ecos est E £'.: :sir (Ne ÷ 't} (l'unité est le radian d'angle électrique) où E N est un nombre réel arbitraire, est un nombre réel arbitraire, et est l'angle de rotation (radian d'angle mécanique), et que les amplitudes des composantes d'onde fondamentales de Esin, Ecos sont EsinO, EcosO (unité (V)) , et que Esin, Ecos sont normalisés par les amplitudes des composantes d'onde fondamentales EsinO, EcosO, le moyen de correction ajoute E N x cash -E N x sinq
en tant que quantités de correction respectivement aux 15 Esin, Ecos. Avantageusement en supposant que les composantes de courant continu de Esin, Ecos sont es, ec (es, ec sont des nombres réels arbitraires), que les amplitudes des composantes de deuxième harmonique de Esin, Ecos 20 sont es2N, ec2N (es2N, ec2N sont des nombres réels arbitraires), et que les phases des composantes de deuxième harmonique sont a2N, 52N (a2N, 52N sont des nombres réels arbitraires, les quantités de correction sont calculées à 25 partir des composantes de courant continu es, ec, des amplitudes es2N, ec2N et des phases a2N, 52N. Avantageusement l'appareil de détection d'angle de rotation comprend une unité de traitement de signal, et l'unité de traitement de signal comprend le moyen de 30 correction, le moyen de sortie de quantité de correction et le moyen de calcul d'angle de rotation, en supposant qu'une somme d'un premier vecteur représentant la composante de N-ème ordre d'erreur d'angle en raison des composantes de courant continu de Esin, Ecos et d'un deuxième vecteur représentant la composante de N-ème ordre d'erreur d'angle en raison des composantes de deuxième harmonique de Esin, Ecos est un troisième vecteur représentant la composante de N-ème ordre d'erreur d'angle, le moyen de sortie de quantité de correction obtient un vecteur de correction d'erreur pour déplacer un centre de Lissajous en tant que quantité de correction à partir d'un quatrième vecteur en tant qu'inverse du troisième vecteur, le moyen de correction effectue une correction du 15 centre de Lissajous en ajoutant le vecteur de correction d'erreur à Esin, Ecos, et le moyen de calcul d'angle de rotation délivre le signal d'angle de rotation sur la base de Esin, Ecos auquel le vecteur de correction d'erreur a été ajouté. 20 Avantageusement l'appareil de détection d'angle de rotation comprend un moyen de sortie de quantité de correction d'amplitude pour égaliser les amplitudes de Esin, Ecos. En outre, l'équipement de machine électrique 25 rotative selon l'invention comprend l'appareil de détection d'angle de rotation, caractérisé en ce que l'équipement de machine électrique rotative comprend une machine électrique rotative et un contrôleur combiné intégralement avec la machine électrique 30 rotative, le contrôleur comprend le moyen de correction et un dispositif de stockage et commande l'entraînement de la machine électrique rotative, la quantité de correction à ajouter par le moyen de correction à au moins l'un de Esin, Ecos est calculée sur la base d'au moins l'un de Esin, Ecos mesuré dans une condition dans laquelle le contrôleur et la machine électrique rotative sont combinés, et le dispositif de stockage stocke la quantité de correction. En outre, l'équipement de direction assistée électrique pour véhicule selon l'invention comprend une machine électrique rotative, un appareil de détection d'angle de rotation qui génère un signal d'angle de rotation représentant un angle de rotation d'un rotateur de la machine électrique rotative, et un contrôleur qui commande l'entraînement de la machine électrique rotative, le rotateur de la machine électrique rotative étant couplé à un volant d'un véhicule, l'appareil de détection d'angle de rotation a un nombre multiple de N (N est un nombre entier positif) et une unité de traitement de signal qui délivre le signal d'angle de rotation représentant l'angle de rotation du rotateur en utilisant des signaux d'onde de sortie biphasés sinusoïdaux qui ne sont pas en phase entre eux, en supposant que les signaux d'onde de sortie biphasés sinusoïdaux sont Esin, Ecos, que Esin, Ecos comprennent des composantes de courant continu et des composantes de deuxième harmonique lorsque des composantes de N-ème ordre de Esin, Ecos sont considérées comme des composantes d'onde fondamentales, et que le signal d'angle de rotation comprend une composante de N-ème ordre d'erreur d'angle lorsqu'une composante d'erreur d'angle ayant une période de cycle d'angle mécanique de 360 degrés est considérée comme une composante de premier ordre d'erreur d'angle, caractérisé en ce que l'unité de traitement de signal comprend un moyen de correction pour ajouter une quantité de correction constante pour l'angle de rotation du rotateur à au moins l'un de Esin, Ecos, la quantité de correction est déterminée pour réduire la composante de N-ème ordre d'erreur d'angle générée en fonction de la composante de courant continu et d'une amplitude et d'une phase de la composante de deuxième harmonique incluse dans au moins l'un de Esin, Ecos, et le contrôleur a un dispositif de stockage et le dispositif de stockage stocke la quantité de correction. Avantageusement la quantité de correction peut être stockée dans le dispositif de stockage avant son incorporation à un véhicule. D'après l'appareil de détection d'angle de rotation de l'invention, lorsque la composante d'erreur d'angle ayant la période de cycle de l'angle mécanique de 360 degrés est considérée comme étant la composante de premier ordre d'erreur d'angle, la composante de N-ème ordre d'erreur d'angle peut être significativement réduite et la précision de la détection d'angle peut être considérablement améliorée. En outre, uniquement en ajoutant la quantité de correction constante pour l'angle de rotation à au moins l'un de Esin, Ecos, son influence peut être réduite en tenant compte de la composante de courant continu ainsi que d'une amplitude et d'une phase de la composante de deuxième harmonique de Esin, Ecos, lorsque des composantes de N-ème ordre de Esin, Ecos sont considérées comme des composantes d'onde fondamentales, et cela peut avoir pour effet que la configuration de l'appareil est plus simple que dans la technologie conventionnelle d'exécution de correction de la composante de deuxième harmonique du signal de sortie. En outre, d'après l'équipement mécanique électrique de rotation de l'invention, même lorsqu'une erreur d'angle se produit dans l'appareil de détection d'angle de rotation, la quantité de correction peut être ajoutée à au moins l'un des signaux de sortie Esin, Ecos et la composante de N-ème ordre d'erreur d'angle peut être suffisamment réduite, ce qui a pour conséquence que la pulsation de couple de la machine électrique rotative peut être réduite et l'équipement électrique de rotation peut avoir de faibles vibrations et un faible bruit. En outre, d'après l'équipement de direction assistée électrique de l'invention, une erreur d'angle se produisant en raison de plusieurs causes peut être significativement réduite par une configuration simple. Puisque l'erreur d'angle de l'appareil de détection d'angle de rotation peut être significativement réduite, la pulsation de couple de la machine électrique rotative devient plus petite et une bonne sensation de direction peut être obtenue. Puisqu'uniquement la quantité de correction peut être stockée dans le dispositif de stockage, cela a pour effet que la capacité de stockage nécessaire peut être plus petite que dans le cas conventionnel.
BREVE DESCRIPTION DES DESSINS D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement à la lecture de la description ci-après, faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels : La figure 1 est une vue en coupe d'un résolveur utilisé en tant que dispositif de génération de signal dans le premier mode de réalisation d'un appareil de détection d'angle de rotation selon l'invention. La figure 2 est un schéma explicatif des bobinages du résolveur utilisé dans le premier mode de réalisation. Les figures 3(a) à 3(c) sont des schémas explicatifs représentant des formes d'onde de tension d'un bobinage d'excitation et des bobinages de sortie et des formes d'onde de signal obtenues à partir des formes d'onde de tension du résolveur utilisé dans le premier mode de réalisation. La figure 4 est un schéma explicatif de formes d'onde de signal du résolveur utilisé dans le premier 20 mode de réalisation. La figure 5 est un schéma explicatif de résultats d'analyse de fréquence des formes d'onde de signal du résolveur utilisé dans le premier mode de réalisation. La figure 6 est un schéma explicatif d'une forme 25 d'onde de Lissajous d'un signal de résolveur selon le premier mode de réalisation. La figure 7 est un schéma explicatif d'une forme d'onde de Lissajous d'un signal de résolveur selon le premier mode de réalisation.
La figure 8 est un schéma explicatif d'une forme d'onde de Lissajous d'un signal de résolveur selon le premier mode de réalisation. La figure 9 représente une erreur d'angle selon le premier mode de réalisation tracée en réponse à l'amplitude et à la phase sous forme de quantités vectorielles. La figure 10 est un schéma explicatif du mouvement central des formes d'onde de Lissajous d'un signal de résolveur selon le premier mode de réalisation. La figure 11 est un schéma explicatif de formes d'onde d'erreur d'angle selon un exemple conventionnel. La figure 12 est un schéma explicatif de formes d'onde d'erreur d'angle selon le premier mode de réalisation. La figure 13 est un schéma explicatif représentant des résultats d'analyse de fréquence des formes d'onde d'erreur d'angle selon le premier mode de réalisation. La figure 14 est un schéma de principe représentant une unité de traitement de signal dans le premier mode de réalisation. La figure 15 est une vue en perspective d'un capteur magnétique utilisé en tant que dispositif de génération de signal dans le deuxième mode de réalisation d'un appareil de détection d'angle de rotation selon l'invention. La figure 16 est un schéma explicatif de formes d'onde de signaux de sortie du capteur magnétique utilisé dans le deuxième mode de réalisation.
La figure 17 est un schéma de principe représentant une unité de traitement de signal dans le troisième mode de réalisation d'un appareil de détection d'angle de rotation selon l'invention. La figure 18 est un schéma explicatif représentant des effets de réduction d'erreur d'angle selon les premier, deuxième et troisième modes de réalisation. La figure 19 est un schéma de configuration du quatrième mode de réalisation de l'équipement électromécanique de rotation selon l'invention. La figure 20 est une vue en coupe d'une machine électrique rotative dans le quatrième mode de réalisation. La figure 21 est un schéma de configuration du cinquième mode de réalisation de l'équipement de direction assistée électrique selon l'invention.
Description détaillée Des modes de réalisation d'un appareil de détection d'angle de rotation, d'un équipement électromécanique de rotation et d'un équipement de direction assistée électrique selon l'invention vont être expliqués ci-après en référence aux dessins.
Premier mode de réalisation Le premier mode de réalisation d'un appareil de détection d'angle de rotation selon l'invention est un appareil de détection d'angle de rotation 100 comprenant une combinaison d'un dispositif de génération de signal 200 et d'une unité de traitement de signal 300. En tant que dispositif de génération de signal 200, un résolveur ou un capteur magnétique est utilisé, et un résolveur 210 est utilisé dans le premier mode de réalisation. L'appareil de détection d'angle de rotation 100 du premier mode de réalisation est apte à réduire une erreur d'angle en utilisant le résolveur 210. Le résolveur 210 utilisé en tant que dispositif de génération de signal 200 va être expliqué en premier, et l'unité de traitement de signal 300 va être expliquée à la suite. La figure 1 est une vue en coupe représentant le résolveur 210 utilisé en tant que dispositif de génération de signal 200 dans l'appareil de détection d'angle de rotation 100 du premier mode de réalisation. Le résolveur 210 est spécifiquement un résolveur de reluctance variable. Le résolveur 210 a un stator 1 et un rotor 2. Le stator 1 est de forme cylindrique et plusieurs pôles magnétiques la sont formés à des intervalles angulaires égaux entre eux sur la circonférence intérieure de celui-ci, et un bobinage 3 est fourni sur chaque pôle magnétique la. Le rotor 2 est fourni pour faire face aux pôles magnétiques respectifs la sur la circonférence intérieure du stator 1 et il est attaché à un arbre de rotation 2a. La figure 1 est une vue en coupe dans un plan orthogonal à l'arbre de rotation 2a, et des détails d'isolateurs pour les bobinages 3, de parties de connexion de bobinages 3, de connecteurs et autres sont omis. Le bobinage 3 fourni sur le pôle magnétique la comprend un bobinage d'excitation 3a, un premier bobinage de sortie 3b, et un deuxième bobinage de sortie 3c. Il y a diverses formes de connexion des bobinages d'excitation 3a, des premiers bobinages de sortie 3b, et des deuxièmes bobinages de sortie 3c fournis sur les pôles magnétiques respectifs la. Par exemple, les bobinages d'excitation 3a fournis sur les pôles magnétiques respectifs la sont mutuellement connectés en série, les premiers bobinages de sortie 3a fournis sur les pôles magnétiques respectifs la sont mutuellement connectés en série, et les deuxièmes bobinages de sortie 3b fournis sur les pôles magnétiques respectifs la sont mutuellement connectés en série. Le rotor 2 a une forme telle que la perméance d'espacement avec les pôles magnétiques respectifs la du stator 1 varie en fonction de l'angle de rotation du rotor 2. Sur la figure 1, le rotor 2 a une forme telle que la perméance d'espacement est en pulsation quatre fois dans une plage de rotation de 360 degrés en angle mécanique, et le résolveur fonctionne comme un résolveur 4X, c'est-à-dire un résolveur ayant un nombre de multiples N=4. La figure 2 est un schéma explicatif du bobinage 3 du résolveur 210. Une alimentation électrique d'excitation 4 est connectée au bobinage d'excitation 3a, une tension de courant alternatif est appliquée, et un courant d'excitation s'écoule dans celui-ci. La fréquence de la tension d'excitation de l'alimentation électrique d'excitation 4 est de 10 kHz, par exemple.
Le nombre de tours et l'agencement du premier bobinage de sortie 3b et du deuxième bobinage de sortie 3c sont déterminés de sorte que les bobinages puissent former une différence de phase d'un angle électrique de 90 degrés l'un par rapport à l'autre. La figure 2 est un schéma explicatif qui représente le premier bobinage de sortie 3b et le deuxième bobinage de sortie 3c agencés dans des directions orthogonales l'un à l'autre pour faciliter la compréhension de la structure de bobinages du résolveur 210. Puisque le premier bobinage de sortie 3b et le deuxième bobinage de sortie 3c ont la différence de phase de l'angle électrique de 90 degrés l'un par rapport à l'autre, leurs tensions de sortie El, E2 ont une relation de SIN et COS. Comme cela est indiqué ci-après, la tension de sortie El du premier bobinage de sortie 3b est amenée à correspondre à SIN, et la tension de sortie E2 du deuxième bobinage de sortie 3c est amenée à correspondre à COS. Lorsque le rotor 2 est en rotation, les tensions de sortie El, E2 ayant des amplitudes dépendant de l'angle de rotation du rotor 2 apparaissent dans le premier bobinage de sortie 3b et dans le deuxième bobinage de sortie 3c. Les figures 3(a) à 3(c) sont des schémas explicatifs représentant la tension d'excitation sur le bobinage d'excitation 3a et des formes d'onde de tension de sortie représentant les tensions de sortie El, E2 générées dans les bobinages de sortie 3b, 3c et des formes d'onde de signal de sortie extraites des formes d'onde de tension de sortie des bobinages de sortie 3b, 3c, et les formes d'onde de tension de sortie et les formes d'onde de signal de sortie mesurées lorsque le rotor 2 du résolveur 210 tourne à une certaine vitesse fixe. La figure 3(a) représente une forme d'onde de tension d'excitation 5 du bobinage d'excitation 3a. La figure 3(b) représente une forme d'onde de tension de sortie 6 représentant la tension de sortie El générée dans le premier bobinage de sortie 3b et une forme d'onde de signal de sortie 7 extraite de la forme d'onde de tension de sortie 6. La figure 3(c) représente une forme d'onde de tension de sortie 8 représentant la tension de sortie E2 générée dans le deuxième bobinage de sortie 3c et une forme d'onde de signal de sortie 9 extraite de la forme d'onde de tension de signal 8. Les axes latéraux des figures 3(a), 3(b), et 3(c) indiquent l'angle de rotation du rotor 2 dans l'angle électrique du résolveur 210. A noter que la relation entre l'angle électrique et l'angle mécanique du résolveur 210 est : (angle électrique) = (nombre de multiples N) x (angle mécanique) où le nombre de multiples est N (N est un nombre entier positif).
La forme d'onde de tension d'excitation 5 représentée sur la figure 3(a) est une forme d'onde ayant une amplitude qui ne varie pas en fonction de l'angle de rotation du rotor 2 parce qu'une tension de courant alternatif ayant une amplitude fixe est appliquée à partir de l'alimentation électrique d'excitation 4. La forme d'onde de tension de sortie 6 représentée sur la figure 3(b) est une forme d'onde de tension d'induction induite dans le premier bobinage de sortie 3b par la forme d'onde de tension d'excitation 5, et la forme d'onde de signal de sortie 7 est une forme d'onde de signal obtenue par détection des valeurs de crête de la forme d'onde de tension de sortie 6 en synchronisation avec la fréquence de la forme d'onde de tension de sortie 6 et de la forme d'onde de tension d'excitation 5. La forme d'onde de signal de sortie 7 est une forme d'onde en tant qu'extraction de l'enveloppe de la forme d'onde de tension de sortie 6. La forme d'onde de signal de sortie 7 correspond à un signal SIN du résolveur 210. La forme d'onde de tension de sortie 8 représentée sur la figure 3(c) est une forme d'onde de tension d'induction induite dans le deuxième bobinage de sortie 3c par la forme d'onde de tension d'excitation 5, et la forme d'onde de signal de sortie 9 est une forme d'onde de signal obtenue par détection des valeurs de crête de la forme d'onde de tension de sortie 8 en synchronisation avec la fréquence de la forme d'onde de tension de sortie 8 et la forme d'onde de tension d'excitation 5. La forme d'onde de signal de sortie 9 correspond à un signal COS du résolveur 210. Les formes d'onde de signal de sortie 7, 9 sont extraites des formes d'onde de tension de sortie 6, 8 représentant les tensions de sortie El, E2 par un moyen d'extraction de signal 15 sur les figures 14, 17 contenu dans le moyen de traitement de signal 300.
Ici, les valeurs de crête des formes d'onde de tension de sortie 6, 8 sont détectées pour les formes d'onde de signal de sortie 7, 9, sans être limité à cela. Les valeurs estimées à partir de la pluralité de points de détection à des intervalles de temps peuvent être utilisées pour la protection contre le bruit, ou les formes d'onde de tension de sortie peuvent être formées en tant qu'ondes trapézoïdales et leurs valeurs de crête peuvent être détectées. L'angle de rotation peut être détecté à partir des formes d'onde de signal de sortie 7, 9, c'est-à-dire à partir du signal SIN et du signal COS du résolveur 210, et cela peut être réalisé en obtenant les arcs tangentes du signal SIN et du signal COS, par exemple. En tant qu'exemples spécifiques des formes d'onde de signal de sortie 7, 9 représentant les tensions de sortie El, E2, les formes d'onde de signal de sortie lorsque le résolveur 210 est formé en tant que résolveur 4X sont représentées sur la figure 4. La figure 4 représente les formes d'onde de signal de sortie des bobinages de sortie 3b, 3c lorsque le résolveur 210 est le résolveur 4X, et l'axe latéral indique l'angle de rotation du rotor 2 du résolveur 210 en angle mécanique. Une forme d'onde de signal de sortie 7a correspondant au signal SIN obtenue à partir de la forme d'onde de tension de sortie 6 du premier bobinage de sortie 3b et une forme d'onde de signal de sortie 9a correspondant au signal COS obtenue à partir de la forme d'onde de tension de sortie 8 du deuxième bobinage de sortie 3c sont des formes d'onde sinusoïdales, et sont en pulsation un nombre de fois égal au nombre de multiples N (quatre fois dans ce cas) dans une plage d'angle mécanique de 360 degrés. En outre, cette forme d'onde de signal de sortie 7a et cette forme d'onde de signal de sortie 9a ne sont pas en phase entre elles et la différence de phase est un angle mécanique de 22,5 degrés, c'est-à-dire dans l'angle électrique du résolveur 210 de 4 x 22,5 = 90 degrés. Avec un résolveur idéal, cette forme d'onde de signal de sortie 7a et cette forme d'onde de signal de sortie 9a sont des ondes sinusoïdales ne contenant aucune composante d'harmonique, néanmoins dans un résolveur réel, les formes d'onde peuvent être distordues et la distorsion des formes d'onde peut provoquer une erreur d'angle. La figure 5 représente des résultats d'analyse de fréquence de la forme d'onde de signal de sortie 7a correspondant au signal SIN et de la forme d'onde de signal de sortie 9a correspondant au signal COS sur la figure 4. Puisque le résolveur 210 est le résolveur 4X, une composante de quatrième ordre est une composante d'onde fondamentale, et des composantes d'autres ordres sont vues. Ici, en tant que grandes composantes autres que la composante de quatrième ordre, l'attention est attirée sur une composante d'ordre zéro, c'est-à-dire une composante de courant continu, et sur une composante de huitième ordre, c'est-à-dire une composante de 2N-ème ordre. Puisque la composante de quatrième ordre est la composante d'onde fondamentale, la composante de huitième ordre est la composante de 2N-ème ordre et une composante de deuxième harmonique pour la composante d'onde fondamentale. En supposant que les signaux de sortie biphasés correspondant aux formes d'onde de signal de sortie 7 ou 7a, 9 ou 9a délivrées du résolveur 210 ayant le nombre de multiples N sont Esin, Ecos, lorsque les signaux sont normalisés par une amplitude des composantes de N-ème ordre en tant que composante d'onde fondamentale, les signaux de sortie Esin(e), Ecos (e) exprimés par des fonctions de l'angle de rotation e du rotor 2 peuvent être idéalement exprimés par : Esin (e) = sinNe Ecos (e) = cosNe
Dans les expressions (1) et (2), N est un nombre 5 de multiples. Dans le cas où les signaux de sortie biphasés Esin, Ecos sont des signaux de sortie E'sin, E'cos contenant les composantes d'onde fondamentales et les composantes d'ordre zéro, c'est-à-dire les composantes de courant 10 continu, les signaux de sortie E'sin(e), E'cos(e) exprimées par les fonctions de l'angle de rotation e du rotor 2 peuvent être exprimés par :
E'sin(0) = sinNe + es 15 E'cos(0) = cosNe + ec
Les signaux de sortie E'sin(e), E'cos(e) des expressions (3) et (4) ne contiennent pas de composantes autres que les composantes d'onde 20 fondamentales, c'est-à-dire les composantes de quatrième ordre et les composantes d'ordre zéro. Dans les expressions (3) et (4), es, ec sont des valeurs constantes et des nombres réels arbitraires. Dans le cas où les signaux de sortie E'sin(e), E'cos(e) 25 contiennent les composantes d'ordre zéro, une composante de N-ème ordre d'erreur d'angle est générée, lorsqu'une composante d'erreur d'angle ayant une période de cycle d'un angle mécanique de 360 degrés est considérée comme une composante de premier ordre 30 d'erreur d'angle. En supposant que la composante de N-ème ordre d'erreur d'angle est E (rad) dans l'angle 20 électrique du résolveur 210, la composante de N-ème ordre d'erreur d'angle E peut être approximée par l'expression suivante (5) à partir des expressions (1), (2), (3) et (4). "sin :e 6 (5) A noter que, en ce qui concerne dans l'expression (5), cosy et sine sont exprimés par les 10 expressions suivantes (6). (6) Par ailleurs, dans le cas où les signaux de sortie 15 biphasés Esin, Ecos sont des signaux de sortie E"sin, E "cos contenant les composantes d'onde fondamentales et les composantes de 2N-ème ordre, c'est-à-dire les composantes de deuxième harmonique, les signaux de sortie E"sin (8) , E"cos (8) exprimés par les fonctions 20 de l'angle de rotation e du rotor 2 peuvent être exprimés par :
E"sin (8) = sinNB + es2N x sin (2Ne + o(2N) (7) E"cos (8) = cosNB + ec2N x sin (2N8 + 52N) (8) 25 où les amplitudes des composantes de 2N-ème ordre sont es2N, ec2N et leurs phases sont a2N, 52N. Les signaux de sortie E"sin (8) , E"cos (8) des expressions (7) et (8) ne contiennent pas de composantes autres que 30 les composantes d'onde fondamentales, c'est-à-dire les composantes de quatrième ordre et les composantes de 2N-ème ordre, à savoir les composantes de deuxième harmonique. A cet égard, en tant qu'erreur d'angle, une composante de N-ème ordre et une composante de 3N-ème ordres sont typiquement générées, et la composante de N-ème ordre d'erreur d'angle peut approximativement être écrite par l'expression suivante (9) à partir des expressions (1), (2), (7) et (8). (cr y @ _;y.)sin (9) A noter que, dans l'expression (9), est une phase et prend une valeur déterminée par les amplitudes es2N, ec2N et les phases oc2N, 52N. Comme cela a été décrit ci-dessus, en tant que causes de la composante de N-ème ordre d'erreur d'angle du résolveur 210, il y a les composantes d'ordre zéro, c'est-à-dire les composantes de courant continu et les composantes de 2N-ème ordre, c'est-à-dire les composantes de deuxième harmonique contenues dans les signaux de sortie Esin, Ecos. La figure 6 représente une forme d'onde de Lissajous illustré avec le signal SIN, c'est-à-dire le signal de sortie Esin extrait du premier bobinage de sortie 3b du résolveur 210 en tant qu'axe longitudinal, et le COS, c'est-à-dire le signal de sortie Ecos extrait du deuxième bobinage de sortie 3c, c'est-à-dire le signal de sortie Ecos en tant qu'axe latéral. Dans le cas où les signaux de sortie Esin, Ecos sont des signaux de sortie E'sin, E'cos contenant les composantes d'ordre zéro, c'est-à-dire les composantes de courant continu comme dans les expressions (3) et (4), une forme d'onde de Lissajous 10a représentée sur la figure 6 est obtenue. Dans la forme d'onde de Lissajous 10a, un décalage central se produit. Le centre de la forme d'onde de Lissajous 10a représentée sur la figure 6 est décalé par rapport à l'origine de la position d'un centre de Lissajous 11a. Dans le cas où l'angle de rotation est obtenu à partir de la forme d'onde de Lissajous 10a, dans l'angle de rotation, une composante de N-ème ordre d'erreur d'angle est contenue comme cela est représenté en tant qu'erreur d'angle dans l'expression (5), lorsque l'erreur d'angle ayant la période de cycle d'un angle mécanique de 360 degrés est considérée comme la composante de premier ordre d'erreur d'angle. Ensuite, dans le cas où les signaux de sortie Esin, Ecos sont des signaux de sortie E "sin, E "cos contenant les composantes de 2N-ème ordre, c'est-à-dire les composantes de deuxième harmonique comme dans les expressions (7) et (8), une forme d'onde de Lissajous 10b représentée sur la figure 7 est obtenue. L'axe longitudinal de la figure 7 indique le signal SIN extrait du premier bobinage de sortie 3b du résolveur 210, c'est-à-dire le signal de sortie Esin, et l'axe latéral indique le signal COS extrait du deuxième bobinage de sortie 3c du résolveur 210, c'est-à-dire le signal de sortie Ecos, comme sur la figure 6. On peut constater que la forme d'onde de Lissajous 10b est une forme d'onde distordue par rapport à un cercle. A noter que, puisque les signaux de sortie E "sin, E "cos ne contiennent pas de composantes d'ordre zéro, le centre 11b de la forme d'onde de Lissajous 10b coïncide avec l'origine. Dans le cas où l'angle de rotation est obtenu à partir de la forme d'onde de Lissajous 10b, dans l'angle de rotation, une composante de N-ème ordre d'erreur d'angle est contenue comme cela est représenté en tant qu'erreur d'angle dans l'expression (9), lorsque l'erreur d'angle ayant la période de cycle d'un angle mécanique de 360 degrés est considérée comme la composante de premier ordre d'erreur d'angle.
En outre, dans le cas où les signaux de sortie Esin, Ecos contiennent les composantes d'ordre zéro, c'est-à-dire les composantes de courant continu, et les composantes de 2N-ème ordre, c'est-à-dire les composantes de deuxième harmonique, une forme d'onde de Lissajous 10c représentée sur la figure 8 est obtenue. Sur la figure 8, les signaux de sortie Esin, Ecos contiennent les composantes d'onde fondamentales, les composantes d'ordre zéro, c'est-à-dire les composantes de courant continu, et les composantes de 2N-ème ordre, c'est-à-dire les composantes de deuxième harmonique, mais ils ne contiennent aucune autre composante. La forme d'onde de Lissajous 1Oc de la figure 8 n'est pas circulaire mais elle est distordue et le centre 11c de la forme d'onde de Lissajous 10c est décalé par rapport à l'origine. Dans le cas où l'angle de rotation est obtenu à partir de la forme d'onde de Lissajous 10c, dans l'angle de rotation, une erreur d'angle contenant une combinaison avec une composante de N-ème ordre d'erreur d'angle exprimée dans l'expression (9) et une composante de N-ème erreur d'angle exprimée dans l'expression (5) est obtenue. Dans un résolveur réel, l'état dans lequel il n'y a pas de décalage central ou de composante de 2N-ème ordre, c'est-à-dire que la composante de deuxième harmonique ne peut pas être provoquée, mais la forme d'onde de Lissajous 11c peut être comme sur la figure 8, est typique à divers degrés. Il est donc considéré que l'erreur d'angle ne peut pas être réduite uniquement en corrigeant le décalage central pour déplacer le centre à l'origine. Selon les figures 1 et 2 de JP4-96131A, il y a un problème en ce que la configuration est complexe parce que le moyen de calcul de paramètre de point zéro et le moyen de calcul de paramètre de correction d'erreur de deuxième harmonique sont fournis séparément, et un moyen de normalisation et un moyen de suppression de deuxième harmonique sont fournis séparément. En outre, il existe un autre problème en ce que, bien que la grandeur de la deuxième harmonique soit connue, sa phase n'est pas prise en compte, et l'influence de la deuxième harmonique ne peut pas être complètement éliminée. Dans le cas où le signal cosinusoïdal n'a pas de décalage central, max(x) = min(x) et gx = 0, et, dans le cas où le signal sinusoïdal n'a pas de décalage central, max(y) = min (y) et gy = O. Dans ces cas, il y a un problème en ce que les expressions (1) et (2) décrites dans JP4-96131A sont des nombres constants et n'ont aucun sens, et l'angle de rotation ne peut pas être détecté de manière appropriée. L'invention est proposée pour résoudre ces problèmes, et, dans l'appareil de détection d'angle de rotation selon l'invention, l'erreur d'angle survenant en raison de plusieurs causes peut être significativement réduite par une configuration simple. La configuration va être expliquée ci-après. La figure 9 représente une composante de N-ème ordre d'erreur d'angle tracée en réponse à l'amplitude et à la phase en tant que quantités vectorielles. En supposant que l'axe latéral sur la figure 9 soit X et que l'axe longitudinal soit Y (tous les deux en unités de rad d'angle électrique de résolveur), l'erreur d'angle E (rad) de la composante de N-ème ordre est exprimée par l'expression suivante (10).
- .E _N _a- sirs (Ne ÷ (10)
Dans l'expression (10), E N est un nombre réel arbitraire, &;, est un nombre réel arbitraire, et 8 est l'angle de rotation qui est le radian d'angle mécanique du rotor 2. L'erreur d'angle E de l'expression (10) est égale à la somme de l'erreur d'angle provoquée par les composantes d'ordre zéro, c'est-à-dire les composantes de courant continu des signaux de sortie Esin, Ecos, exprimée par l'expression (5), et de l'erreur d'angle provoquée par les composantes de 2N-ème ordre, c'est-à-dire les composantes de deuxième harmonique, lorsque les composantes de 2N-ème ordre des signaux de sortie Esin, Ecos exprimées par l'expression (9) sont considérées comme les composantes d'onde fondamentales. Sur la figure 9, la composante de N-ème ordre d'erreur d'angle est exprimée par un vecteur 12c, et le vecteur 12c a une grandeur de l'origine au point (X, Y). La valeur X du point (X, Y) correspondant à l'axe X et la valeur Y correspondant à l'axe Y sont exprimées par les expressions suivantes (11) et (12).
X = E N x cosn (11) Y = E N x sinn (12)
La longueur du vecteur 12c est E N, et un angle 13c formé avec l'axe X est égal à n. Comme cela a été décrit ci-dessus, en tant que causes de la composante de N-ème ordre d'erreur d'angle du résolveur 210, il y a les composantes d'ordre zéro, c'est-à-dire les composantes de courant continu des signaux de sortie Esin, Ecos et les composantes de 2N-ème ordre, c'est-à-dire les composantes de deuxième harmonique, lorsque les composantes de N-ème ordre des signaux de sortie Esin, Ecos sont considérées comme les composantes d'onde fondamentales. La composante de N-ème ordre d'erreur d'angle peut être considérée comme une combinaison des erreurs d'angle en raison de ces deux composantes. En supposant que la composante de N-ème ordre d'erreur d'angle en raison des composantes d'ordre zéro des signaux de sortie Esin, Ecos est un vecteur 12a avec un angle 13a formé avec l'axe X (l'angle 13 est dans l'expression (5)) et la composante de N-ème ordre d'erreur d'angle en raison de la composante de 2N-ème ordre des signaux de sortie Esin, Ecos est un vecteur 12b avec un angle 13b formé avec l'axe X (l'angle 13b est dans l'expression (9)), le vecteur 12c représentant la composante de N-ème ordre d'erreur d'angle du résolveur 210 est la somme du vecteur 12a et du vecteur 12b.
Pour réduire la composante de N-ème ordre d'erreur d'angle exprimée par le vecteur 12c, les signaux de sortie de résolveur Esin, Ecos peuvent être corrigés de sorte que l'erreur d'angle qui annule le vecteur 12c puisse survenir. En d'autres termes, un vecteur (-X, - Y), c'est-à-dire un vecteur 12d, peut être produit en tant qu'inverse du vecteur (X, Y), c'est-à-dire le vecteur 12c (X, Y), et les signaux de sortie Esin, Ecos peuvent être corrigés en utilisant le vecteur 12d.
Ici, il faut bien comprendre que la composante de N-ème ordre d'erreur d'angle est générée à partir des composantes d'ordre zéro et des composantes de 2N-ème ordre des signaux de sortie Esin, Ecos. Néanmoins, si l'attention est concentrée sur les expressions (5) et (6), une composante de N-ème ordre d'erreur d'angle ayant une amplitude arbitraire et une phase arbitraire peut être générée en déplaçant le centre de Lissajous. Sur la base de cette compréhension, dans l'appareil de détection d'angle de rotation selon l'invention, une quantité de correction correspondant au vecteur 12d est générée et la quantité de correction correspondant au vecteur 12d est ajoutée aux signaux de sortie Esin, Ecos pour réduire la composante de N-ème ordre d'erreur d'angle exprimée par le vecteur 12c en raison des composantes d'ordre zéro et des composantes de 2N-ème ordre des signaux de sortie Esin, Ecos en déplaçant le centre de Lissajous. A cet effet, les composantes d'ordre zéro des signaux de sortie Esin, Ecos pour générer le vecteur (-X, -Y), c'est-à-dire le vecteur 12d, sont obtenues.
Le cas des expressions (3) et (4) va être considéré. Dans le cas des expressions (3) et (4), un plan de signal COS normalisé et de signal SIN normalisé est supposé et le centre de Lissajous passe de l'origine au point (ec, es). Puisque la composante de N-ème ordre d'erreur d'angle est exprimée par les expressions (5) et (6), la composante de N-ème ordre d'erreur d'angle correspond au vecteur (ec, es) des expressions (10), (11), et (12). Par conséquent, pour convertir un vecteur d'erreur d'angle (Xe, Ye) en un décalage (Xc, Yc) du centre de Lissajous, il peut être utilisé les expressions :
Xc = -Xe, Yc = Ye (13).
Dans les expressions (13), un moins est attaché à Xe parce que le signe moins est attaché au cosy de l'expression (6). En conséquence, le vecteur (-X, -Y) pour réduire la composante de N-ème ordre d'erreur d'angle, c'est-à-dire le décalage (Xc, Yc) du centre de Lissajous pour générer le vecteur 12d, c'est-à-dire les composantes d'ordre zéro des signaux de sortie Esin, Ecos, sont : Xc = X, Yc = -Y (14).
D'après la description ci-dessus, la composante de N-ème ordre d'erreur d'angle peut être annulée en déplaçant le centre de Lissajous du centre de Lissajous d'origine de (X, -Y). Le vecteur est appelé vecteur de correction d'erreur.
La description ci-dessus va être expliquée en utilisant des formes d'onde de Lissajous. La figure 10 représente des formes d'onde de Lissajous. L'axe latéral indique le signal COS normalisé et l'axe longitudinal indique le signal SIN normalisé. Par souci de simplicité, la distorsion de Lissajous en raison de l'harmonique est omise et les formes d'onde sont représentées par des cercles. La forme d'onde de Lissajous 10d contient les composantes d'ordre zéro dans les signaux de sortie Esin, Ecos et son centre de Lissajous 11d est décalé par rapport à l'origine. L'erreur d'angle survenant en raison du décalage du centre de la forme d'onde de Lissajous 10d correspond au vecteur 12a sur la figure 9. En outre, si les signaux de sortie Esin, Ecos contiennent les composantes de 2N-ème ordre et la Lissajous est distordue, l'erreur d'angle survenant de ce fait correspond au vecteur 12b sur la figure 9. Le vecteur 12c en tant que leur somme est la composante de N-ème ordre d'erreur d'angle, et le vecteur pour annuler le vecteur 12c est (-X, -Y), c'est-à-dire le vecteur 12d. Les composantes d'ordre zéro des signaux de sortie Esin, Ecos qui génèrent le vecteur 12d sont obtenues à partir de l'expression (14) et le vecteur 14 sur la figure 10 correspond à cela. En déplaçant le centre de Lissajous vers un vecteur 11e obtenu en ajoutant le vecteur de correction d'erreur 14 au vecteur 11d du centre de Lissajous d'origine, la composante de N-ème ordre d'erreur d'angle peut être significativement réduite.
L'explication peut être formulée d'une autre manière. En supposant que la composante de N-ème ordre d'erreur d'angle obtenue à partir des signaux de sortie Esin, Ecos des bobinages de sortie 3b, 3c est exprimée par l'expression (10) et que les amplitudes des composantes d'onde fondamentales des signaux de sortie Esin, Ecos sont EsinO, EcosO (unité : V), lorsque les composantes d'onde fondamentales sont des composantes de N-ème ordre des signaux de sortie Esin, Ecos et des composantes des signaux de sortie Esin, Ecos ayant une période de cycle d'une rotation du rotor 2 sont considérées comme les composantes de premier ordre, en ajoutant les quantités de correction constantes pour l'angle de rotation du rotor 2, c'est-à-dire
EsinO x E N x cosn (unité : V) -EcosO x E N x sinq (unité : V)
aux signaux de sortie Esin, Ecos respectivement, la composante de N-ème ordre d'erreur d'angle en fonction des composantes de courant continu, c'est-à- dire les composantes d'ordre zéro des signaux de sortie Esin, Ecos, et des amplitudes et des phases des composantes de deuxième harmonique, c'est-à-dire les composantes de 2N-ème ordre de Esin, Ecos, peut être significativement réduite.
Dans les discussions des signaux de sortie normalisés Esin, Ecos des bobinages de sortie 3b, 3c, lorsque les signaux de sortie Esin, Ecos sont normalisés par les amplitudes EsinO, EcosO de leurs composantes d'onde fondamentales, le même effet est obtenu en ajoutant : E N x cosn -E N x sinq
en tant que quantités de correction constantes 5 pour l'angle de rotation du rotor 2 aux signaux de sortie Esin, Ecos respectivement. En outre, puisque la composante de N-ème ordre d'erreur d'angle exprimée par l'expression (10) est la somme de la composante de N-ème ordre d'erreur d'angle 10 exprimée par l'expression (5) et de la composante de N-ème ordre d'erreur d'angle exprimée par l'expression (9), les quantités de correction constantes pour l'angle de rotation du rotor 2 à ajouter aux signaux de sortie Esin, Ecos peuvent être calculées comme étant la 15 somme de la composante de N-ème ordre d'erreur d'angle exprimée par l'expression (5) et de la composante de N-ème ordre d'erreur d'angle exprimée par l'expression (9). Dans ce cas, lorsque les composantes de courant continu des signaux de sortie biphasés Esin, Ecos sont 20 es, ec (es, ec sont des nombres réels arbitraires), les amplitudes des composantes de deuxième harmonique des signaux de sortie biphasés Esin, Ecos sont es2N, ec2N (es2N, ec2N sont des nombres réels arbitraires), et les phases des composantes de deuxième harmonique sont a2N, 25 52N (a2N, 52N sont des nombres réels arbitraires), les quantités de correction sont calculées à partir des composantes de courant continu es, ec, des amplitudes es2N, ec2N et des phases a2N, 52N. Pour la vérification de l'effet du procédé décrit 30 ci-dessus, la réduction d'erreur d'angle a été étudiée en utilisant des formes d'onde de Lissajous. Les signaux de sortie Esin, Ecos des bobinages de sortie 3b, 3c du résolveur 210 formé en tant que résolveur 4X sont mesurés et des formes d'onde d'erreur d'angle sont obtenues. Les formes d'onde d'erreur d'angle obtenues sont représentées sur la figure 11. La figure 11 est un schéma explicatif des formes d'onde d'erreur d'angle selon un exemple conventionnel, et l'axe latéral indique l'angle de rotation du rotor 2 en angle mécanique. La forme d'onde A est la forme d'onde d'erreur d'angle d'origine, et la forme d'onde A est obtenue non pas en effectuant un traitement de correction sur les signaux de sortie Esin, Ecos mais en les convertissant sans changer les informations d'angle et en prenant une différence à partir de l'angle réel.
Une composante qui est en pulsation quatre fois par rotation du rotor 2 est constatée. C'est la composante de N-ème ordre d'erreur d'angle, où N est un nombre de multiples, ici N = 4. Tout d'abord, dans le but de réduire la composante de N-ème ordre d'erreur, un traitement du déplacement du décalage central de la forme d'onde de Lissajous à l'origine est effectué uniquement pour les composantes d'ordre zéro, c'est-à-dire les composantes de courant continu des signaux de sortie Esin, Ecos. Le résultat est la forme d'onde d'erreur d'angle B de la figure 11, et la forme d'onde d'erreur d'angle B est une forme d'onde correspondant à l'exemple conventionnel lorsque le traitement du déplacement uniquement du décalage central de la forme d'onde de Lissajous représentée sur la figure 6 à l'origine est effectué. Dans la forme d'onde d'erreur d'angle B, bien que des changements soient constatés dans la forme d'onde d'erreur, la composante de quatrième ordre peut difficilement être réduite et l'amplitude de l'erreur d'angle change peu. Cela s'explique par le fait que la forme d'onde de Lissajous est distordue et les signaux de sortie Esin, Ecos contiennent non seulement les composantes d'ordre zéro mais également les composantes de huitième ordre, c'est-à-dire les composantes de 2N-ème ordre comme cela est représenté sur la figure 5. Bien que la composante de quatrième ordre d'erreur d'angle, c'est-à-dire la composante de N-ème ordre d'erreur d'angle, en raison des composantes d'ordre zéro des signaux de sortie Esin, Ecos puisse être réduite en déplaçant le centre de Lissajous à l'origine, la composante de quatrième ordre d'erreur d'angle en raison des composantes de huitième ordre, c'est-à-dire les composantes de 2N-ème ordre des signaux de sortie Esin, Ecos, ne peut pas être réduite. Cela signifie que, uniquement en corrigeant le décalage de centre de Lissajous seulement pour les composantes d'ordre zéro, c'est-à-dire les composantes de courant continu des signaux de sortie Esin, Ecos, l'erreur d'angle ne peut pas être suffisamment réduite. Ensuite, comme cela est représenté sur la figure 10, selon l'invention, un procédé de décalage du centre de la forme d'onde de Lissajous est appliqué en tenant compte de l'erreur d'angle en raison des composantes d'ordre zéro, c'est-à-dire les composantes de courant continu des signaux de sortie Esin, Ecos, et des composantes de huitième ordre, c'est-à-dire les composantes de 2N-ème ordre de ceux-ci. Le résultat est représenté sur la figure 12. La figure 12 est un schéma explicatif des formes d'onde d'erreur d'angle selon le premier mode de réalisation de l'invention. La forme d'onde d'erreur d'angle C est une forme d'onde correspondant au premier mode de réalisation de l'invention. La composante de quatrième ordre d'erreur d'angle peut être significativement réduite, et la valeur de crête à crête, c'est-à-dire la valeur p-p de l'erreur d'angle, peut être réduite environ de moitié. Pour la confirmation de l'effet en détail, les résultats d'analyse de fréquence d'erreurs d'angle sont représentés sur la figure 13. La figure 13 est un schéma explicatif représentant des résultats d'analyse de fréquence des formes d'onde d'erreur d'angle selon le premier mode de réalisation. L'axe latéral de la figure 13 indique l'ordre de l'erreur d'angle et la direction longitudinale indique l'erreur d'angle (0-p) de la valeur zéro à la valeur de crête. Sur la figure 13, les barres blanches indiquent des erreurs d'angle correspondant à la forme d'onde d'erreur d'angle d'origine A, les barres hachurées indiquent des erreurs d'angle correspondant à la forme d'onde d'erreur d'angle B de l'exemple conventionnel, et les barres noires indiquent des erreurs d'angle correspondant à la forme d'onde d'erreur d'angle C selon le premier mode de réalisation de l'invention. Bien que la composante de quatrième ordre d'erreur d'angle, c'est-à-dire la composante de N-ème ordre, ne puisse pas être réduite dans l'exemple conventionnel, elle peut être significativement réduite dans le premier mode de réalisation de l'invention. Dans le premier mode de réalisation de l'invention, la composante de quatrième ordre de la forme d'onde d'erreur d'angle d'origine A peut être réduite à seulement 3 %. Dans cet exemple, il y a une composante de huitième ordre d'erreur d'angle et la valeur p-p de l'erreur d'angle est environ la moitié. Néanmoins, dans un résolveur avec une petite composante de huitième ordre d'erreur d'angle, l'effet de l'invention peut être encore plus exercé. La figure 14 est un schéma de principe représentant un exemple spécifique de l'unité de traitement de signal 300 utilisée dans l'appareil de détection d'angle de rotation 100 du premier mode de réalisation. Sur la figure 14, l'unité de traitement de signal 300 est formée en tant qu'unité de traitement de signal 310. L'unité de traitement de signal 310 est utilisée en combinaison avec le dispositif de génération de signal 200, par exemple un résolveur 210. L'unité de traitement de signal 310 comprend un moyen d'extraction de signal 15, un moyen de correction 16, un moyen de calcul d'angle de rotation 17, et un moyen de sortie de quantité de correction de centre de Lissajous 18. Le moyen d'extraction de signal 15, le moyen de correction 16, le moyen de calcul d'angle de rotation 17, et le moyen de sortie de quantité de correction de centre de Lissajous 18 peuvent être formés en utilisant un micro-ordinateur par exemple. Les tensions de sortie El, E2 des bobinages de sortie 3b, 3c du résolveur 210 ayant le nombre de multiples N sont entrées dans le moyen d'extraction de signal 15. Le moyen d'extraction de signal 15 extrait des signaux de sortie biphasés Esin, Ecos des tensions de sortie El, E2, et délivre les signaux de sortie Esin, Ecos au moyen de correction 16. Dans le moyen de sortie de quantité de correction de centre de Lissajous 18, des quantités vectorielles pour la correction du centre de Lissajous sont calculées à partir des composantes d'ordre zéro et des composantes de 2N-ème ordre contenues dans les signaux de sortie Esin, Ecos. Il calcule les quantités de correction EsinO x E N x cosn, EcosO x E N x sinq, et délivre ces quantités de correction au moyen de correction 16. Dans le moyen de correction 16, les quantités de correction EsinO x E N x cosn, EcosO x E N x sinq obtenues par le moyen de sortie de quantité de correction de centre de Lissajous 18 sont reçues, les quantités de correction EsinO x E N x cosn et EcosO x E N x sinq sont ajoutées aux signaux de sortie Esin, Ecos et le centre de la forme d'onde de Lissajous est déplacé. En d'autres termes, les quantités de correction EsinO x E N x cosn et EcosO x E N x sinq sont ajoutées aux signaux de sortie Esin, Ecos respectivement en tant que composantes d'ordre zéro. En d'autres termes, compte tenu du fait que l'erreur d'angle E (rad) du résolveur 210 est :
E = I_ :t sir (NO - (10) (décrite à nouveau) le moyen de correction d'erreur 16 ajoute
EsinO x E N x cosn (unité : V) -EcosO x E N x sinq (unité : V)30 aux signaux de sortie Esin, Ecos respectivement. A noter que EsinO, EcosO (unité : V) sont des amplitudes des composantes d'onde fondamentales, c'est-à-dire les composantes de N-ème ordre, lorsque les composantes des signaux de sortie Esin, Ecos ayant des périodes de cycle d'une rotation du rotor 2 sont considérées comme les composantes de premier ordre du signal de résolveur. Les quantités de correction EsinO x E N x cosn et EcosO x E N x sinq à ajouter aux signaux de sortie Esin, Ecos peuvent être calculées pendant que les signaux de sortie Esin, Ecos sont surveillés en temps réel, ou les quantités de correction calculées à partir des signaux de sortie Esin, Ecos mesurés à l'avance peuvent être stockées dans un dispositif de stockage. Ensuite, les signaux de sortie délivrés du moyen de correction 16, c'est-à-dire les signaux de sortie Esin, Ecos auxquels les quantités de correction EsinO x E N x cosn et EcosO x E N x sinq ont été ajoutées, sont convertis en l'angle de rotation e du rotor 2 par le moyen de calcul d'angle 17. Le moyen de calcul d'angle 17 calcule l'angle de rotation e en obtenant un arc tangente tan-1 (Esin/Ecos) à partir des signaux de sortie Esin, Ecos délivrés du moyen de correction 16, et délivre un signal d'angle de rotation représentant l'angle de rotation e, par exemple. Sur la figure 1 de JP4-96131A, le moyen de calcul de paramètre de point zéro, le moyen de normalisation, le moyen de calcul de paramètre de correction d'erreur de deuxième harmonique et le moyen de suppression de deuxième harmonique sont fournis pour l'erreur d'angle en raison de l'ordre zéro de la forme d'onde de signal et pour l'erreur d'angle en raison du 2N-ème ordre de la forme d'onde de signal. Dans ce cas, il y a des problèmes en ce que le processus de réduction d'erreur d'angle est complexe, il est nécessaire de prendre séparément des mesures pour la composante d'ordre zéro et la composante de 2N-ème ordre (la deuxième harmonique dans JP4-96131A) de la forme d'onde de signal, et la charge de calcul devient plus lourde. Néanmoins, dans la configuration de l'invention, seulement en traitant le déplacement du centre de la forme d'onde de Lissajous, l'erreur d'angle en raison de la composante d'ordre zéro et l'erreur d'angle en raison de la composante de 2N-ème ordre de la forme d'onde de signal peuvent être traitées. Cela signifie que les erreurs d'angle survenant en raison de plusieurs causes peuvent être réduites par une configuration simple en même temps. Par conséquent, les effets de cela sont que le processus de réduction d'erreur d'angle est simplifié et la charge de calcul peut être allégée. Puisque la charge de calcul est allégée, lorsque le moteur avec le résolveur 210 est entraîné, un effet est que le coût de la CPU utilisée pour le contrôleur peut être réduit. En outre, puisque les phases des composantes de 2N-ème ordre des signaux de sortie Esin, Ecos peuvent également être prises en compte, cela a pour effet que l'influence des composantes de 2N-ème ordre peut être presque complètement éliminée. Dans le cas où le centre de la forme d'onde de Lissajous n'est pas décalé mais coïncide avec l'origine, le problème est que le décalage ne peut pas être détecté dans JP4-96131A, mais la détection d'angle peut être effectuée sans problème dans l'invention. A noter que, dans le premier mode de réalisation, le résolveur 210 ayant le nombre de multiples N=4 a été représenté, mais cela n'est évidemment pas limitatif. Un nombre arbitraire de multiples N (N est un nombre entier positif) peut être appliqué. Comme cela a été décrit ci-dessus, dans l'appareil de détection d'angle de rotation 100 qui a le nombre de multiples N (N est un nombre entier positif) et délivre le signal d'angle de rotation représentant l'angle de rotation en utilisant des signaux d'onde de sortie biphasés sinusoïdaux qui ne sont pas en phase entre eux, en supposant que les signaux d'onde de sortie biphasés soient Esin, Ecos respectivement, que Esin, Ecos comprennent les composantes de courant continu et les composantes de deuxième harmonique lorsque les composantes de N-ème ordre de Esin, Ecos sont considérées comme les composantes d'onde fondamentales, et que le signal d'angle de rotation comprenne la composante de N-ème ordre d'erreur d'angle lorsque la composante d'erreur d'angle a la période de cycle d'angle mécanique de 360 degrés, l'appareil de détection d'angle de rotation 100 avec une petite erreur d'angle a un moyen de correction 16 pour ajouter une quantité de correction constante pour l'angle de rotation à au moins l'un de Esin, Ecos, et la quantité de correction est déterminée pour réduire la composante de N-ème ordre d'erreur d'angle générée en fonction de la composante de courant continu, et de l'amplitude et de la phase de la composante de deuxième harmonique incluse dans au moins l'un de Esin, Ecos, de ce fait la composante de N-ème ordre d'erreur d'angle peut être significativement réduite. En outre, dans le premier mode de réalisation, le résolveur de reluctance variable 210 est utilisé en tant que dispositif de génération de signal 200, sans être pour autant limiter à cela. Le même effet peut être obtenu avec un résolveur sans balai. Il est évident que le même effet peut être obtenu dans des appareils de détection d'angle de rotation avec d'autres configurations à condition que les signaux pour le calcul d'angle aient une relation de SIN et COS. En outre, le moyen de sortie de quantité de correction de centre de Lissajous 18 de l'unité de traitement de signal 310 est apte à calculer les quantités de correction EsinO x E N x cosn et EcosO x E N x sinq, et à délivrer ces quantités de correction au moyen de correction 16. Néanmoins, le moyen de sortie de quantité de correction de centre de Lissajous 18 peut calculer des éléments de correction individuels EsinO, E N, cosn et sinq constituant les quantités de correction EsinO x E N x cosn et EcosO x E N x sinq et le moyen de correction 16 peut calculer les quantités de correction EsinO x E N x cosn et EcosO x E N x sinq sur la base de ces éléments de correction individuels et ajouter ces quantités de correction aux signaux de sortie Esin, Ecos.
Deuxième mode de réalisation La figure 15 est une vue en perspective représentant un capteur magnétique 220 utilisé dans le deuxième mode de réalisation pour un appareil de détection d'angle de rotation selon l'invention. Le capteur magnétique 220 forme un dispositif de génération de signal 200 et est utilisé à la place du résolveur 210 dans le premier mode de réalisation. Dans le capteur magnétique 220, un aimant permanent cylindrique 20 magnétisé de sorte que le pôle N et le pôle S puissent être commutés dans des régions fixes est mécaniquement connecté à un arbre 21, et l'aimant permanent 20 et l'arbre 21 sont fournis de manière à pouvoir tourner. Sur la figure 15, le pôle N et le pôle S de l'aimant permanent 20 sont des régions de 180 degrés qui divisent la circonférence en deux. Un capteur Hall 22 est fourni pour faire face à l'aimant permanent 20 avec un espacement. Le capteur Hall 22 comprend deux éléments Hall fournis à des positions rotationnelles différentes de 90 degrés l'une de l'autre dans la direction rotationnelle de l'arbre 21. Lorsque l'aimant permanent 20 tourne, le champ magnétique à proximité du capteur Hall 22 change et les tensions Hall des éléments Hall respectifs du capteur Hall 22 changent de manière sinusoïdale. Dans le capteur magnétique 220, le bobinage d'excitation 3a n'est pas utilisé comme dans le résolveur 210, et les signaux de sortie Esin, Ecos peuvent être délivrés directement du capteur Hall 22 sans utiliser le moyen d'extraction de signal 15 de la figure 14. Par conséquent, dans le cas où le capteur magnétique 220 est utilisé, le moyen d'extraction de signal 15 de l'unité de traitement de signal 300 est omis. La figure 16 représente des formes d'onde de signaux de sortie des éléments Hall respectifs du capteur Hall 22. Les signaux de sortie sinusoïdaux biphasés 7b, 9b ont des formes d'onde qui sont déphasées de 90 degrés. Le signal de sortie 7b est un signal SIN, c'est-à-dire Esin, et le signal de sortie 9b est un signal COS, c'est-à-dire Ecos. Lorsque les signaux de sortie 7b, 9b contiennent les composantes d'ordre zéro et les composantes de deuxième harmonique, la composante de N-ème ordre d'erreur d'angle est générée. Néanmoins, dans un appareil de détection d'angle de rotation utilisant une combinaison du capteur magnétique 220 et de l'unité de traitement de signal 300 sans le moyen d'extraction de signal 15 représenté sur la figure 14, le même effet peut également être obtenu dans l'invention.
Troisième mode de réalisation Dans le premier mode de réalisation, il a été décrit un procédé et une configuration de déplacement du centre de la forme d'onde de Lissajous pour éliminer la composante de N-ème ordre d'erreur d'angle en raison des composantes d'ordre zéro et des composantes de 2N- ème ordre des signaux de sortie Esin, Ecos dans le résolveur 210 ayant le nombre de multiples N. Dans le premier mode de réalisation, bien que la composante de N-ème ordre d'erreur d'angle puisse être réduite, la valeur p-p de l'erreur d'angle ne peut pas être suffisamment réduite lorsque les autres composantes sont grandes. Par exemple, lorsque les amplitudes des composantes d'onde fondamentales de Esin, Ecos sont différentes, la composante de 2N-ème ordre d'erreur d'angle est générée, et il peut être nécessaire de fournir un moyen pour corriger la composante de 2N-ème ordre d'erreur d'angle. La figure 17 est un schéma de principe représentant une unité de traitement de signal 320 utilisée dans le troisième mode de réalisation d'un appareil de détection d'angle de rotation selon l'invention. L'unité de traitement de signal 320 forme l'unité de traitement de signal 300 et elle est utilisée en combinaison avec le résolveur 210 utilisé dans le premier mode de réalisation, par exemple. L'unité de traitement de signal 320 est formée en ajoutant un moyen de sortie de quantité de correction d'amplitude 19 à l'unité de traitement de signal 310 utilisée dans le premier mode de réalisation. Dans l'unité de traitement de signal 320, les signaux de sortie biphasés Esin, Ecos extraits par le moyen d'extraction de signal 15 des tensions de sortie El, E2 des bobinages de sortie 3b, 3c du résolveur 210 du nombre de multiples N sont envoyés au moyen de correction 16. Dans le moyen de sortie de quantité de correction de centre de Lissajous 18, les quantités de correction EsinO x E N x cosn et EcosO x E N x sinq pour le centre de Lissajous sont calculées à partir des composantes d'ordre zéro et des composantes de 2N-ème ordre contenues dans les signaux de sortie Esin, Ecos, et ces quantités de correction sont délivrées au moyen de correction 16. Dans le moyen de correction 16, les quantités de correction EsinO x E N x cosn et EcosO x E N x sinq obtenues par le moyen de sortie de quantité de correction 18 sont reçues, les quantités de correction EsinO x E N x cosn et EcosO x E N x sinq sont ajoutées aux signaux de sortie Esin, Ecos, et le centre de la forme d'onde de Lissajous est déplacé. En d'autres termes, les quantités de correction EsinO x E N x cosn et EcosO x E N x sinq sont ajoutées aux signaux de sortie en tant que composantes d'ordre zéro respectivement. En d'autres termes, en supposant que l'erreur d'angle E (l'unité est le radian d'angle électrique) du 10 résolveur 210 est :
= - `:xsn }r) (10) (décrite à nouveau) le moyen de correction d'erreur 16 ajoute
15 EsinO x E N x cosn (unité : V) -EcosO x E N x sinq (unité : V)
aux signaux de sortie Esin, Ecos respectivement. A 20 noter que EsinO, EcosO (unité : V) sont des amplitudes des composantes d'onde fondamentales, c'est-à-dire les composantes de N-ème ordre des signaux de sortie Esin, Ecos, lorsque les composantes ayant des périodes de cycle d'une rotation du rotor 2 sont considérées comme 25 les composantes de premier ordre des signaux de sortie Esin, Ecos. Les quantités de correction à ajouter aux signaux de sortie Esin, Ecos peuvent être calculées pendant que les signaux de sortie Esin, Ecos sont surveillés en temps réel, ou les quantités de 30 correction calculées à partir des signaux de sortie Esin, Ecos mesurés à l'avance peuvent être stockées dans un dispositif de stockage. En outre, dans l'unité de traitement de signal 320, il est fourni le moyen de sortie de quantité de correction d'amplitude 19 pour les signaux de sortie. Lorsque les amplitudes des composantes d'onde fondamentales des signaux de sortie Esin, Ecos sont différentes entre Esin et Ecos, le moyen de sortie de quantité de correction d'amplitude 19 calcule une quantité de correction d'amplitude à multiplier par l'un ou par les deux des signaux de sortie Esin, Ecos, et il délivre la quantité de correction d'amplitude au moyen de correction 16. La quantité de correction d'amplitude est un nombre constant à multiplier par l'un ou par les deux des signaux de sortie Esin, Ecos. Le moyen de correction 16 effectue un traitement consistant à ajouter les quantités de correction EsinO x E N x cosn (unité : V), -EcosO x E N x sinq (unité : V) aux signaux de sortie Esin, Ecos respectivement, et il effectue un traitement consistant à multiplier l'un ou les deux des signaux de sortie Esin, Ecos par la quantité de correction d'amplitude pour rendre les amplitudes des composantes d'onde fondamentales des signaux de sortie Esin, Ecos égales. Ensuite, les signaux Esin, Ecos délivrés du moyen de correction 16 sont convertis en angle de rotation e du rotor par le moyen de calcul d'angle 17. Le moyen de calcul d'angle 17 calcule l'angle de rotation e en obtenant un arc tangente tan-1 (Esin/Ecos) des signaux Esin, Ecos délivrés du moyen de correction 16, par exemple. Lorsque l'unité de traitement de signal 320 est combinée avec le capteur magnétique 220, le moyen d'extraction de signal 15 est omis. En utilisant l'unité de traitement de signal 320 ayant la configuration décrite ci-dessus, la composante de 2N-ème ordre d'erreur d'angle peut être éliminée, et l'effet de réduction de l'erreur de détection d'angle est plus grand que dans le premier mode de réalisation. En outre, l'erreur de détection d'angle peut être réduite en utilisant une configuration plus simple que celle représentée sur la figure 1 de JP4-96131A, et le processus de réduction d'erreur de détection d'angle est simplifié et la charge de calcul peut être allégée. Puisque la charge de calcul est allégée, lorsque le moteur avec le résolveur 210 est entraîné, le coût de la CPU utilisée pour le contrôleur peut être réduit. La figure 18 représente des erreurs d'angle en comparaison pour expliquer les effets du troisième mode de réalisation. L'axe longitudinal de la figure 18 indique les valeurs p-p des erreurs d'angle normalisées par la forme d'onde d'erreur d'angle d'origine représentée par la forme d'onde A sur les figures 11 et 12. La barre (a) indique une erreur d'angle correspondant à la forme d'onde A représentant la forme d'onde d'erreur d'angle d'origine qui est normalisée et à une grandeur de 1,000. La barre (b) correspond à la forme d'onde B sur la figure 11 représentant l'exemple conventionnel, qui est une erreur d'angle lorsque le décalage de centre de Lissajous est déplacé à l'origine, et qui a une grandeur de 0,997. La barre (c) indique une erreur d'angle lorsque le centre de Lissajous est déplacé en tenant compte des composantes d'ordre zéro et des composantes de 2N-ème ordre des signaux de sortie décrits dans le premier mode de réalisation et a une grandeur de 0,554. La barre (d) indique une erreur d'angle lorsque la méthode consistant à déplacer le centre de Lissajous en tenant compte des composantes d'ordre zéro et des composantes de 2N-ème ordre des signaux de sortie et la méthode consistant à égaliser les amplitudes des signaux de sortie Esin, Ecos comme cela est décrit dans le troisième mode de réalisation sont appliquées, et a une grandeur de 0,357. On peut constater que, dans le premier mode de réalisation, l'erreur d'angle est réduite environ de moitié et que, dans le troisième mode de réalisation, l'erreur d'angle est réduite d'environ 36 %.
Quatrième mode de réalisation La figure 19 représente le quatrième mode de réalisation de l'équipement électromécanique de rotation selon l'invention. L'équipement électromécanique de rotation 400 du quatrième mode de réalisation est constitué en combinant de manière intégrale un contrôleur 330 et une machine électrique rotative 410. La machine électrique rotative 410 est spécifiquement un moteur magnétique permanent et est formée en combinaison avec un dispositif de génération de signal 200, par exemple un résolveur 210 ou un capteur magnétique 220. Le contrôleur 330 comprend une unité de traitement de signal 300 et un dispositif de stockage 350. L'unité de traitement de signal 300 est formée en utilisant l'unité de traitement de signal d'angle de rotation 310 du premier mode de réalisation ou l'unité de traitement de signal 320 du troisième mode de réalisation. Le dispositif de stockage 350 est incorporé au contrôleur 330 avec l'unité de traitement de signal 300. Le dispositif de stockage 350 stocke les quantités de correction délivrées par le moyen de sortie de quantité de correction de centre de Lissajous 18 dans l'unité de traitement de signal 300, et les fournit au moyen de correction 16. Lorsque l'unité de traitement de signal 300 comprend l'unité de traitement de signal 320 du troisième mode de réalisation, le dispositif de stockage 350 stocke une quantité de correction d'amplitude délivrée par le moyen de sortie de quantité de correction d'amplitude 19 avec les quantités de correction délivrées par le moyen de sortie de quantité de correction de centre de Lissajous 18, et les fournit au moyen de correction 16. Le dispositif de génération de signal 200, l'unité de traitement de signal 300, et le dispositif de stockage 350 forment l'appareil de détection d'angle de rotation 100. La figure 20 est une vue en coupe représentant un moteur magnétique permanent 420 utilisé en tant que machine électrique rotative 410. La figure 20 représente une vue en coupe du moteur magnétique permanent 420 sur un plan parallèle à l'arbre de rotation. Le moteur magnétique permanent 420 comprend un rotateur 430, un stator 440 et le dispositif de génération de signal 200. Le dispositif de génération de signal 200 est un résolveur 210, par exemple. Un aimant magnétique 432 est fourni sur la surface d'un coeur de rotateur 431 du rotateur 430. Un arbre 433 est pressé dans le coeur de rotateur 431, l'arbre 433 est supporté pour pouvoir être tourné par le stator 440 par le biais des paliers 441, 442. Dans le rotateur 430, le résolveur 210 qui génère des tensions de sortie biphasées El, E2 est fourni. Dans le résolveur 210, le stator 1 est fixé sur le stator 440, et le rotor 2 est fixé sur l'arbre 433. Dans le stator 1, il est fourni un bobinage 3. Un coeur de stator 443 du stator 440 est fourni pour faire face à un aimant permanent 432 avec un espacement. Le coeur de stator 443 peut être formé par stratification de plaques en acier électromagnétiques ou par un coeur de poussière, par exemple. Un bobinage d'induit 444 est enroulé autour du coeur de stator 443. Le stator 440 est fixé par montage sous presse ou par montage à rétraction sur un cadre 450, et le cadre 450 est fixé sur un boîtier 460. Dans le moteur magnétique permanent 420, en mettant sous tension le bobinage d'induit 444, le rotateur 430 est entraîné de manière à pouvoir tourner. Lorsqu'une erreur d'angle se produit dans le résolveur 210, l'angle de rotation du rotor 2 ne peut pas être correctement détecté et la phase de courant appliquée au bobinage d'induit 444 est décalée par rapport à une phase idéale. En raison de la pulsation d'erreur d'angle, la phase du courant subit une pulsation en réponse, et en conséquence fournit une pulsation de couple. Dans le résolveur 210 ayant le nombre de multiples N, il y a la composante de N-ème ordre d'erreur d'angle, lorsque la composante d'erreur d'angle ayant la période de cycle de l'angle mécanique de 360 degrés du rotor 2 est considérée comme la composante de premier ordre d'erreur d'angle, et la composante de N-ème ordre et l'ordre doublé, c'est-à-dire la composante de 2N-ème ordre, apparaissent dans la pulsation de couple. Lorsque la pulsation de couple se produit, le bruit et la vibration deviennent plus grands. Dans le cas où le moteur est utilisé pour un équipement de direction assistée électrique qui nécessite l'absence de bruit, il est nécessaire de réduire la pulsation de couple. D'après la configuration, même lorsque l'erreur d'angle se produit dans le résolveur 210, la quantité de correction peut être ajoutée à au moins l'un des signaux de sortie Esin, Ecos et la composante de N-ème ordre d'erreur d'angle peut être suffisamment réduite, et en conséquence la pulsation de couple du moteur magnétique permanent 420 peut être réduite et le moteur magnétique permanent 420 à faible vibration et à faible bruit peut être obtenu.
Les quantités de correction EsinO x E N x cosn (unité : V), -EcosO x E N x sinq (unité : V) à stocker dans le dispositif de stockage 350 peuvent être calculées par le moyen de sortie de quantité de correction 18 pendant que les signaux de sortie Esin, Ecos sont surveillés en temps réel, ou les quantités de correction peuvent être calculées à partir des signaux de sortie Esin, Ecos mesurés à l'avance. Si les quantités de correction calculées à partir des signaux de sortie Esin, Ecos mesurés à l'avance sont stockés, cela a pour effet que la charge de calcul d'angle peut être réduite et le dispositif de calcul peut être rendu bon marché. Les erreurs d'angle survenant en raison de plusieurs causes peuvent être réduites par une configuration plus simple que celle de JP4-96131A. En outre, puisque le moteur magnétique permanent 420 et le contrôleur 330 sont intégrés, même lorsque l'erreur d'angle du résolveur 210 monté sur le moteur magnétique permanent 420 varie, si les quantités de correction calculées à partir des signaux de sortie Esin, Ecos mesurés à l'avance sont stockées, cela a pour effet que l'influence des variations peut être réduite et le moteur avec une petite pulsation de couple peut être obtenu.
Cinquième mode de réalisation La figure 21 est un schéma de configuration représentant le cinquième mode de réalisation d'un équipement de direction assistée électrique selon l'invention. L'équipement de direction assistée électrique 500 du cinquième mode de réalisation est formé en utilisant l'équipement électromécanique de rotation 400 selon le quatrième mode de réalisation. Sur la figure 21, dans l'équipement de direction assistée électrique 500, il est fourni un arbre de colonne 503 pour transmettre une force de direction d'un volant 502 d'une automobile. Un engrenage 504 est représenté en omettant les détails et uniquement une boîte de vitesses est représentée sur la figure 21. L'engrenage 504 comprend un engrenage sans fin, par exemple. Il est connecté à l'arbre de colonne 503 et il transmet le couple de sortie et le nombre de rotations du moteur magnétique permanent 420 entraîné par le contrôleur 330 tout en changeant la direction de rotation dans la direction orthogonale. En même temps, il le décélère et il augmente le couple d'assistance. Une articulation de poignée 505 transmet la force de direction et change également la direction de rotation. Un engrenage de direction 506 est représenté en omettant les détails, mais uniquement une boîte de vitesses est illustrée sur la figure 21. L'engrenage de direction 506 décélère la rotation de l'arbre de colonne 503, la convertit en un mouvement linéaire d'une crémaillère 507 en même temps, et obtient le déplacement requis. Les roues sont déplacées par le mouvement linéaire de la crémaillère 507, et le changement de direction d'un véhicule ou autre peut être effectué. Dans l'équipement de direction assistée électrique 500 décrit ci-dessus, le résolveur 210 moins cher et plus résistant environnementalement qu'un codeur optique est souvent utilisé en tant qu'appareil de détection d'angle de rotation 100 du moteur magnétique permanent 420. Néanmoins, il y a des problèmes si une erreur d'angle survient dans le résolveur 210, une pulsation dans l'ordre en réponse à l'ordre de l'erreur d'angle survient et provoque du bruit et de la vibration et une bonne sensation de direction ne peut pas être obtenue. En supposant que les signaux de sortie du premier bobinage de sortie 3b et du deuxième bobinage de sortie 3c du résolveur 210 ayant un nombre de multiples de N (N est un nombre entier positif) sont respectivement Esin, Ecos, comme moyens d'élimination de la composante de N-ème ordre d'erreur d'angle lorsque l'erreur d'angle ayant une période de cycle d'un angle mécanique de 360 degrés du résolveur 210 est considérée comme la composante de premier ordre d'erreur d'angle, un moyen de correction 16 pour ajouter au moins l'une des quantités de correction EsinO x E N x cosn (unité : V), -EcosO x E N x sinq (unité : V) constante pour l'angle de rotation du résolveur 210 à au moins l'un de Esin, Ecos est fourni, et les quantités de correction constantes sont déterminées à partir des composantes de courant continu de Esin, Ecos et des amplitudes et des phases des composantes de deuxième harmonique en utilisant les composantes de N-ème ordre de Esin, Ecos en tant que composantes d'onde fondamentales. En outre, le dispositif de stockage 350 est fourni dans le contrôleur 330, et le dispositif de stockage 350 stocke les quantités de correction à ajouter aux signaux de sortie Esin, Ecos. D'après la configuration, les erreurs d'angle survenant en raison de plusieurs causes peuvent être significativement réduites par une configuration simple. En outre, l'erreur d'angle de l'appareil de détection d'angle de rotation 100 peut être significativement réduite, la pulsation de couple du moteur magnétique permanent 420 devient plus petite, et une bonne sensation de direction peut être obtenue. Dans le cas où l'unité de traitement de signal 310 du premier mode de réalisation est utilisée, il n'est nécessaire de stocker que deux quantités de correction, c'est-à-dire les quantités de correction EsinO x E N x cosn (unité : V), -EcosO x E N x sinq (unité : V) constantes pour l'angle de rotation du résolveur 210 dans le dispositif de stockage 350, ce qui a pour effet que la capacité de stockage nécessaire peut être plus petite que dans le cas conventionnel.
En outre, dans le cas où les quantités de correction EsinO x E N x cosn (unité : V), -EcosO x E N x sinq (unité : V) pour la réduction d'erreur d'angle sont stockées avant d'incorporer le moteur magnétique permanent 420 et le contrôleur 330 au véhicule, même lorsque l'erreur d'angle de l'appareil de détection d'angle de rotation 100 fourni dans le moteur magnétique permanent 420 varie, si les quantités de correction calculées à partir des signaux de sortie Esin, Ecos mesurés à l'avance sont stockés, cela a pour effet que l'équipement de direction assistée électrique avec une petite pulsation de couple mais sans l'influence des variations peut être obtenu. L'appareil de détection d'angle de rotation selon l'invention peut être utilisé en tant qu'appareil de détection d'angle de rotation d'une machine électrique rotative par exemple, l'équipement électromécanique de rotation selon l'invention peut être utilisé pour l'équipement de direction assistée électrique d'un véhicule, par exemple, et l'équipement de direction assistée électrique selon l'invention peut être utilisé pour un véhicule.
Claims (10)
- REVENDICATIONS1. Appareil de détection d'angle de rotation (100) qui a un nombre de multiples de N (N est un nombre entier positif) et délivre un signal d'angle de rotation représentant un angle de rotation en utilisant des signaux d'onde de sortie biphasés sinusoïdaux qui ne sont pas en phase entre eux, en supposant que les signaux d'onde de sortie biphasés sinusoïdaux sont respectivement Esin, Ecos, que Esin, Ecos comprennent des composantes de courant continu et des composantes de deuxième harmonique lorsque des composantes de N-ème ordre de Esin, Ecos sont considérées comme des composantes d'onde fondamentales, et que le signal d'angle de rotation comprend une composante de N-ème ordre d'erreur d'angle lorsqu'une composante d'erreur d'angle ayant une période de cycle d'angle mécanique de 360 degrés est considérée comme une composante de premier ordre d'erreur d'angle, caractérisé en ce que l'appareil de détection d'angle de rotation (100) comprend un moyen de correction (16) pour ajouter une quantité de correction constante pour l'angle de rotation à au moins l'un de Esin, Ecos, et la quantité de correction est déterminée pour réduire la composante de N-ème ordre d'erreur d'angle générée en fonction de la composante de courant continu et d'une amplitude et d'une phase de la composante de deuxième harmonique incluse dans au moins l'un de Esin, Ecos.
- 2. Appareil de détection d'angle de rotation (100) selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'appareil de détection de rotation comprend un dispositif de génération de signal (200) et une unité de traitement de signal (300), le dispositif de génération de signal (200) a un stator (1) comprenant un bobinage d'excitation (3a) et des bobinages de sortie biphasés (3b, 3c) et un rotor (2) qui fait varier la perméance d'espacement entre le stator (1) et lui-même en fonction de l'angle de rotation, les bobinages de sortie biphasés génèrent des tensions de sortie biphasées (El, E2), l'unité de traitement de signal (300) génère les signaux d'onde de sortie biphasés sinusoïdaux Esin, Ecos sur la base des tensions de sortie biphasées (El, E2), et délivre le signal d'angle de rotation représentant l'angle de rotation du rotor (2).
- 3. Appareil de détection d'angle de rotation (100) selon la revendication 1, en supposant que la composante de N-ème ordre d'erreur d'angle obtenue à partir de Esin, Ecos est : { = fi_a ' x sir. ( (l'unité est le radian d'angle électrique) où E N est un nombre réel arbitraire, r est un nombre réel arbitraire, et est l'angle de rotation (radian d'angle mécanique), etque les amplitudes des composantes d'onde fondamentales de Esin, Ecos sont EsinO, EcosO (unité (v», caractérisé en ce que le moyen de correction (16) 5 ajoute EsinO x E N x cosn (unité (V) ) -EcosO x E N x sinq (unité (V) ) 10 en tant que quantités de correction respectivement aux Esin, Ecos.
- 4. Appareil de détection d'angle de rotation (100) selon la revendication 1, en supposant que la 15 composante de N-ème ordre d'erreur d'angle obtenue à partir de Esin, Ecos est E_:V x sin (l'unité est le radian d'angle électrique) 20 où E N est un nombre réel arbitraire, est un nombre réel arbitraire, et est l'angle de rotation (radian d'angle mécanique), et que les amplitudes des composantes d'onde 25 fondamentales de Esin, Ecos sont EsinO, EcosO (unité (V)) , et que Esin, Ecos sont normalisés par les amplitudes des composantes d'onde fondamentales EsinO, EcosO, caractérisé en ce que le moyen de correction (16) 30 ajouteE N x cosn -E N x sinq en tant que quantités de correction respectivement 5 aux Esin, Ecos.
- 5. Appareil de détection d'angle de rotation (100) selon la revendication 1, en supposant que les composantes de courant continu de Esin, Ecos sont es, 10 ec (es, ec sont des nombres réels arbitraires), que les amplitudes des composantes de deuxième harmonique de Esin, Ecos sont es2N, ec2N (es2N, ec2N sont des nombres réels arbitraires), et que les phases des composantes de deuxième harmonique sont a2N, 52N (a2N, 52N sont des 15 nombres réels arbitraires), caractérisé en ce que les quantités de correction sont calculées à partir des composantes de courant continu es, ec, des amplitudes es2N, ec2N et des phases a2N, 52N. 20
- 6. Appareil de détection d'angle de rotation (100) selon la revendication 1, dans lequel l'appareil de détection d'angle de rotation (100) comprend une unité de traitement de signal (300), et l'unité de traitement 25 de signal (300) comprend le moyen de correction (16), le moyen de sortie de quantité de correction (18) et le moyen de calcul d'angle de rotation (17), en supposant qu'une somme d'un premier vecteur représentant la composante de N-ème ordre d'erreur 30 d'angle en raison des composantes de courant continu de Esin, Ecos et d'un deuxième vecteur représentant lacomposante de N-ème ordre d'erreur d'angle en raison des composantes de deuxième harmonique de Esin, Ecos est un troisième vecteur représentant la composante de N-ème ordre d'erreur d'angle, caractérisé en ce que le moyen de sortie de quantité de correction (18) obtient un vecteur de correction d'erreur pour déplacer un centre de Lissajous (11a) en tant que quantité de correction à partir d'un quatrième vecteur en tant qu'inverse du troisième vecteur, le moyen de correction (16) effectue une correction du centre de Lissajous (11a) en ajoutant le vecteur de correction d'erreur à Esin, Ecos, et le moyen de calcul d'angle de rotation (17) délivre le signal d'angle de rotation sur la base de Esin, Ecos auquel le vecteur de correction d'erreur a été ajouté.
- 7. Appareil de détection d'angle de rotation (100) selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'appareil de détection d'angle de rotation (100) comprend un moyen de sortie de quantité de correction d'amplitude (18) pour égaliser les amplitudes de Esin, Ecos.
- 8. Equipement de machine électrique rotative comprenant l'appareil de détection d'angle de rotation (100) selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'équipement de machine 30 électrique rotative comprend une machine électriquerotative et un contrôleur combiné intégralement avec la machine électrique rotative, le contrôleur comprend le moyen de correction (16) et un dispositif de stockage et il commande l'entraînement de la machine électrique rotative, la quantité de correction à ajouter par le moyen de correction (16) à au moins l'un de Esin, Ecos est calculée sur la base d'au moins l'un de Esin, Ecos mesuré dans une condition dans laquelle le contrôleur et la machine électrique rotative sont combinés, et le dispositif de stockage stocke la quantité de correction.
- 9. Equipement de direction assistée électrique pour véhicule comprenant une machine électrique rotative, un appareil de détection d'angle de rotation (100) qui génère un signal d'angle de rotation représentant un angle de rotation d'un rotateur de la machine électrique rotative, et un contrôleur qui commande l'entraînement de la machine électrique rotative, le rotateur de la machine électrique rotative étant couplé à un volant d'un véhicule, l'appareil de détection d'angle de rotation (100) a un nombre de multiples de N (N est un nombre entier positif) et une unité de traitement de signal (300) qui délivre le signal d'angle de rotation représentant l'angle de rotation du rotateur en utilisant des signaux d'onde de sortie biphasés sinusoïdaux qui ne sont pas en phase entre eux, en supposant que les signaux d'onde de sortie biphasés sinusoïdaux sont respectivement Esin, Ecos,que Esin, Ecos comprennent des composantes de courant continu et des composantes de deuxième harmonique lorsque des composantes de N-ème ordre de Esin, Ecos sont considérées comme des composantes d'onde fondamentales, et que le signal d'angle de rotation comprend une composante de N-ème ordre d'erreur d'angle lorsqu'une composante d'erreur d'angle ayant une période de cycle d'angle mécanique de 360 degrés est considérée comme une composante de premier ordre d'erreur d'angle, caractérisé en ce que l'unité de traitement de signal (300) comprend un moyen de correction (16) pour ajouter une quantité de correction constante pour l'angle de rotation du rotateur à au moins l'un de Esin, Ecos, la quantité de correction est déterminée pour réduire la composante de N-ème ordre d'erreur d'angle générée en fonction de la composante de courant continu et d'une amplitude et d'une phase de la composante de deuxième harmonique incluse dans au moins l'un de Esin, Ecos, et le contrôleur a un dispositif de stockage et le dispositif de stockage stocke la quantité de correction.
- 10. Equipement de direction assistée électrique selon la revendication 9, caractérisé en ce que la quantité de correction est stockée dans le dispositif de stockage avant son incorporation à un véhicule.
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