JP2001343206A - Rotation angle detector, brushless motor and motor- driven power steering device - Google Patents
Rotation angle detector, brushless motor and motor- driven power steering deviceInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、回転軸の回転角度
を検出する回転角度検出装置、この回転角度検出装置が
検出した回転角度に基づき駆動回転されるブラシレスモ
ータ、及びこのブラシレスモータにより操舵補助する電
動パワーステアリング装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a rotation angle detection device for detecting a rotation angle of a rotation shaft, a brushless motor driven and rotated based on the rotation angle detected by the rotation angle detection device, and a steering assist by the brushless motor. And an electric power steering device.
【０００２】[0002]
【従来の技術】電動パワーステアリングに使用するブラ
シレスモータは、トルクリップルが操舵フィーリングに
大きく影響する為、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）
制御による正弦波電圧により滑らかに駆動させるのが望
ましい。ブラシレスモータは、ＤＣモータからブラシ及
び整流子を取り除き、その代わりに電子的な整流機構を
付加したモータである。電子的な整流機構は、ロータの
回転位置（回転角度）をレゾルバ等の検出器により検出
し、この検出信号に基づき電子回路を制御して回転磁界
を発生させるようになっている。ロータの回転位置をレ
ゾルバを使用して検出する場合、レゾルバが出力する正
弦波信号及び余弦波信号をロータの回転位置信号に変換
する変換器が必要であり、従来は、専用のＲ／Ｄ変換器
（レゾルバ信号／ディジタル信号変換器）を使用してい
るが高価である。2. Description of the Related Art In a brushless motor used for electric power steering, a torque ripple greatly affects a steering feeling, so that a PWM (Pulse Width Modulation) is used.
It is desirable to drive smoothly by a sine wave voltage by control. A brushless motor is a motor in which a brush and a commutator are removed from a DC motor and an electronic commutation mechanism is added instead. The electronic rectification mechanism detects the rotational position (rotation angle) of the rotor with a detector such as a resolver, and controls an electronic circuit based on the detection signal to generate a rotating magnetic field. When the rotational position of the rotor is detected by using a resolver, a converter for converting a sine wave signal and a cosine wave signal output by the resolver into a rotational position signal of the rotor is required. Conventionally, a dedicated R / D converter is used. (Resolver signal / digital signal converter), but it is expensive.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】そこで、ロータの回転
位置をレゾルバを使用せずに、安価なホール素子又はＭ
Ｒ素子等の磁気検出素子を使用して検出することが考え
られるが、磁気検出素子のみによる検出では検出精度が
粗く、ブラシレスモータをＰＷＭ制御による正弦波電圧
により駆動させることは難しいという問題がある。Therefore, the rotational position of the rotor can be determined by using an inexpensive Hall element or M without using a resolver.
Although it is conceivable to perform detection using a magnetic detection element such as an R element, detection using only the magnetic detection element has a low detection accuracy, and there is a problem that it is difficult to drive a brushless motor with a sine wave voltage by PWM control. .
【０００４】ブラシレスモータの従来の回転角度検出装
置としては、ロータマグネットとＦＧパターンとを用い
て、ブラシレスモータの反応遅れを防止する「ブラシレ
スモータの回転検出装置」が特開平７−３１１２１０号
公報に開示されている。本発明は、上述したような事情
に鑑みてなされたものであり、第１発明では、ロータの
回転位置をレゾルバを使用せずに、安価な磁気検出素子
を使用して、高精度に検出することが出来る回転角度検
出装置を提供することを目的とする。第２発明では、第
１発明に係る回転角度検出装置を備えるブラシレスモー
タを提供することを目的とする。第３発明では、第２発
明に係るブラシレスモータを備える電動パワーステアリ
ング装置を提供することを目的とする。[0004] As a conventional rotation angle detecting device for a brushless motor, Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-311210 discloses a "brushless motor rotation detecting device" which uses a rotor magnet and an FG pattern to prevent a reaction delay of the brushless motor. It has been disclosed. The present invention has been made in view of the circumstances described above, and in the first invention, the rotational position of the rotor is detected with high accuracy without using a resolver and using an inexpensive magnetic detecting element. It is an object of the present invention to provide a rotation angle detecting device capable of performing the above. A second aspect of the present invention provides a brushless motor including the rotation angle detecting device according to the first aspect. In a third aspect, an object is to provide an electric power steering device including the brushless motor according to the second aspect.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】第１発明に係る回転角度
検出装置は、回転軸に同心円状に垂設された円板と、該
円板の表面に同心円状に等間隔に並設されたｎ対（ｎは
自然数）の磁極と、前記円板の周面に等間隔に並設され
た前記ｎ対より多い対数の磁極と、前記ｎ対の磁極がな
す電気角について等角度に位相が異なるように前記磁極
を検出すべく設けられたｎ個の磁気検出素子と、前記周
面の磁極がなす電気角について所定位相異なるように前
記磁極を検出すべく設けられた複数の磁気検出素子とを
備え、該複数の磁気検出素子及び前記ｎ個の磁気検出素
子がそれぞれ出力した検出信号に基づき、前記回転軸の
回転角度を検出すべくなしてあることを特徴とする。According to a first aspect of the present invention, there is provided a rotation angle detecting device in which a circular plate is provided concentrically on a rotating shaft and concentrically arranged at equal intervals on the surface of the disk. n pairs (n is a natural number) of magnetic poles, more than n pairs of magnetic poles arranged side by side at equal intervals on the peripheral surface of the disk, and an electric angle formed by the n pairs of magnetic poles having the same angle of phase. N magnetic detection elements provided to detect the magnetic poles differently, and a plurality of magnetic detection elements provided to detect the magnetic poles so as to differ from each other by a predetermined phase with respect to the electrical angle formed by the magnetic poles on the peripheral surface. And detecting the rotation angle of the rotation shaft based on the detection signals output from the plurality of magnetic detection elements and the n magnetic detection elements, respectively.
【０００６】この回転角度検出装置では、円板が回転軸
に同心円状に垂設され、ｎ対の磁極が円板の表面に同心
円状に等間隔に並設され、ｎ対より多い対数の磁極が円
板の周面に等間隔に並設されている。ｎ個の磁気検出素
子が、ｎ対の磁極がなす電気角について等角度に位相が
異なるようにｎ対の磁極を検出し、複数の磁気検出素子
が、周面の磁極がなす電気角について所定位相異なるよ
うに周面の磁極を検出し、複数の磁気検出素子及びｎ個
の磁気検出素子がそれぞれ出力した検出信号に基づき、
回転軸の回転角度を検出する。これにより、ロータの回
転位置をレゾルバを使用せずに、安価な磁気検出素子を
使用して、高精度に検出することが出来る回転角度検出
装置を実現することが出来る。In this rotation angle detecting device, a disk is vertically provided concentrically on a rotating shaft, and n pairs of magnetic poles are provided concentrically at equal intervals on the surface of the disk, and the number of magnetic poles is greater than n. Are arranged at equal intervals on the peripheral surface of the disk. The n magnetic detecting elements detect n pairs of magnetic poles so that the phases differ at equal angles with respect to the electrical angle formed by the n pairs of magnetic poles, and a plurality of magnetic detecting elements determine the electrical angle formed by the magnetic poles on the peripheral surface. The magnetic poles on the peripheral surface are detected so that the phases are different, and based on the detection signals output from the plurality of magnetic detection elements and the n magnetic detection elements,
Detect the rotation angle of the rotating shaft. This makes it possible to realize a rotation angle detection device that can detect the rotation position of the rotor with high accuracy without using a resolver and using an inexpensive magnetic detection element.
【０００７】第２発明に係るブラシレスモータは、請求
項１に記載された回転角度検出装置を備え、該回転角度
検出装置が検出した回転角度に基づき駆動回転されるべ
くなしてあることを特徴とする。According to a second aspect of the present invention, there is provided a brushless motor including the rotation angle detection device according to the first aspect, wherein the brushless motor is driven and rotated based on the rotation angle detected by the rotation angle detection device. I do.
【０００８】このブラシレスモータでは、請求項１に記
載された回転角度検出装置が回転角度を検出するので、
ロータの回転位置を高精度に検出することが出来、ＰＷ
Ｍ制御による正弦波電圧により駆動させることが出来
る。In this brushless motor, the rotation angle detecting device described in claim 1 detects the rotation angle.
The rotor rotation position can be detected with high accuracy, and PW
It can be driven by a sine wave voltage by M control.
【０００９】第３発明に係る電動パワーステアリング装
置は、請求項２に記載されたブラシレスモータと、該ブ
ラシレスモータを操舵手段の操舵に応じて駆動制御する
制御部とを備え、前記ブラシレスモータにより操舵補助
すべくなしてあることを特徴とする。According to a third aspect of the present invention, there is provided an electric power steering apparatus comprising: a brushless motor according to claim 2; and a control unit for controlling the driving of the brushless motor in accordance with the steering of a steering means. It is characterized by being assisted.
【００１０】この電動パワーステアリング装置では、制
御部が、請求項２に記載されたブラシレスモータを操舵
手段の操舵に応じて駆動制御するので、ブラシレスモー
タをＰＷＭ制御による正弦波電圧により駆動させること
が出来、操舵フィーリングが滑らかである。In this electric power steering apparatus, the control unit drives and controls the brushless motor according to claim 2 in accordance with the steering of the steering means, so that the brushless motor can be driven by a sine wave voltage by PWM control. Made, steering feeling is smooth.
【００１１】[0011]
【発明の実施の形態】以下に、本発明を、その実施の形
態を示す図面を参照しながら説明する。 実施の形態１．図１は、本発明に係る回転角度検出装置
の実施の形態１の構成を説明する為の説明図であり、
（ｃ）は回転角度検出装置の側面図、（ｂ）は（ｃ）に
示した検出マグネットの平面図、（ａ）は（ｂ）に示し
た検出マグネットの斜視図である。この回転角度検出装
置は、（ａ）に示すように、回転軸６に同心円状に垂設
された円板状の検出マグネット３（円板）を備えてい
る。検出マグネット３の一方の表面には、（ｂ）に示す
ように、同心円状に等間隔に例えば３対（６極）の磁極
３ａが着磁並設されている。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below with reference to the drawings showing the embodiments. Embodiment 1 FIG. FIG. 1 is an explanatory diagram for explaining a configuration of a rotation angle detection device according to a first embodiment of the present invention.
(C) is a side view of the rotation angle detection device, (b) is a plan view of the detection magnet shown in (c), and (a) is a perspective view of the detection magnet shown in (b). As shown in FIG. 1A, the rotation angle detection device includes a disk-shaped detection magnet 3 (a disk) that is concentrically provided on the rotation shaft 6. On one surface of the detection magnet 3, for example, three pairs (six poles) of magnetic poles 3a are arranged in parallel at equal intervals in a concentric manner as shown in FIG.
【００１２】また、検出マグネット３の周面には、
（ａ）に示すように、等間隔に例えば４８対（９６極）
の磁極３ｂが着磁並設されている。検出マグネット３の
一方の表面側には、検出マグネット３に適長間隔を有し
て平行に、また、回転軸６に対して回動自在に、検出基
板２が設けられている。検出基板２には、４８対の磁極
３ｂがなす電気角について位相が１／４（空間角度では
（３６０°／４８）／４）異なるように、磁極３ｂをそ
れぞれ検出する為のホール素子又はＭＲ素子である２個
の磁気検出素子２ｄ，２ｅが、検出マグネット３の周面
に沿って設けられている。On the peripheral surface of the detection magnet 3,
As shown in (a), for example, 48 pairs (96 poles) at equal intervals
Of the magnetic poles 3b are arranged side by side. On one surface side of the detection magnet 3, a detection substrate 2 is provided in parallel with the detection magnet 3 at an appropriate length and rotatably with respect to the rotation shaft 6. The detection substrate 2 has a Hall element or an MR element for detecting the magnetic poles 3b such that the phases differ by 1/4 ((360 ° / 48) / 4 in spatial angle) with respect to the electrical angle formed by the 48 pairs of magnetic poles 3b. Two magnetic detecting elements 2 d and 2 e, which are elements, are provided along the peripheral surface of the detecting magnet 3.
【００１３】検出基板２には、また、後述するように、
３対の磁極３ａがなす電気角について等角度（空間角度
では（３６０°／３）／３）に位相が異なるように、磁
極３ａを検出する為のホール素子又はＭＲ素子である３
個の磁気検出素子２ａ〜２ｃが、検出マグネット３の一
方の表面に沿って設けられている。The detection substrate 2 also has
A Hall element or an MR element for detecting the magnetic pole 3a such that the phases of the electric angles formed by the three pairs of magnetic poles 3a are different from each other by an equal angle (a spatial angle of (360 ° / 3) / 3).
The magnetic detection elements 2 a to 2 c are provided along one surface of the detection magnet 3.
【００１４】図２は、図１に示した回転角度検出装置の
ブラシレスモータへの取り付け状態を説明する為の説明
図であり、（ａ）は磁気検出素子２ａ〜２ｅの検出基板
２及び検出マグネット３上の位置関係を示す平面図、
（ｂ）はブラシレスモータの縦断面図である。ブラシレ
スモータ１は、（ｂ）に示すように、有底円筒形のハウ
ジング１ａの両底に、図示しない軸受けにより回転軸６
が支持され、回転軸６の中間部には、検出マグネット３
の３対の磁極３ａに対応するように、３対の永久磁石か
らなるロータ４が回転軸６に同軸的に固定されている。
ハウジング１ａの内周面には、ロータ４に対向するよう
に、３つのコイルからなるステータ５が固定されてい
る。FIGS. 2A and 2B are explanatory diagrams for explaining the state of attachment of the rotation angle detecting device shown in FIG. 1 to a brushless motor. FIG. 2A shows the detecting substrate 2 and the detecting magnet of the magnetic detecting elements 2a to 2e. 3, a plan view showing the positional relationship on the
(B) is a longitudinal sectional view of the brushless motor. As shown in (b), the brushless motor 1 has a rotating shaft 6 on both bottoms of a bottomed cylindrical housing 1a by bearings (not shown).
Are supported, and a detection magnet 3 is provided at an intermediate portion of the rotation shaft 6.
The rotor 4 composed of three pairs of permanent magnets is coaxially fixed to the rotating shaft 6 so as to correspond to the three pairs of magnetic poles 3a.
A stator 5 including three coils is fixed to an inner peripheral surface of the housing 1a so as to face the rotor 4.
【００１５】ロータ４とハウジング１ａの一方の底部と
の間の空間には、図１に示した回転角度検出装置が、検
出基板２が底部に内嵌固定されるように設けられ、検出
マグネット３の他方の表面がロータ４と対向している。
磁気検出素子２ａ〜２ｃは、（ａ）に示すように、検出
マグネット３の３対の磁極３ａがなす電気角について、
１２０°宛位相をずらして磁極３ａをそれぞれ検出する
ように、検出基板２上に設けられている。また、磁気検
出素子２ｄ，２ｅは、検出マグネット３の４８対の磁極
３ｂがなす電気角について、位相を１／４ずらして磁極
３ｂをそれぞれ検出するように、検出基板２上に設けら
れている。磁気検出素子２ａ〜２ｅが検出し出力した検
出信号は、それぞれ、検出基板２からの引出線により回
転角度演算部７へ与えられ、パルス信号に波形成形され
て回転角度の演算に使用される。In the space between the rotor 4 and one bottom of the housing 1a, the rotation angle detection device shown in FIG. 1 is provided so that the detection substrate 2 is fixedly fitted in the bottom. Is opposite to the rotor 4.
As shown in FIG. 3A, the magnetic detection elements 2a to 2c determine the electrical angle formed by three pairs of magnetic poles 3a of the detection magnet 3.
The magnetic poles 3a are provided on the detection substrate 2 so as to detect the magnetic poles 3a with a phase shift of 120 °. The magnetic detection elements 2d and 2e are provided on the detection substrate 2 so as to detect the magnetic poles 3b by shifting the phase by 1/4 with respect to the electrical angle formed by the 48 pairs of magnetic poles 3b of the detection magnet 3. . The detection signals detected and output by the magnetic detection elements 2a to 2e are respectively supplied to the rotation angle calculation unit 7 through the lead lines from the detection board 2, and are shaped into pulse signals to be used for calculation of the rotation angle.
【００１６】以下に、このような構成の回転角度検出装
置の動作を、それを示す図３のタイミングチャートを参
照しながら説明する。この回転角度検出装置は、ブラシ
レスモータ１のロータ４が回転するとき、磁気検出素子
２ａ〜２ｃが、検出マグネット３の３対の磁極３ａをそ
れぞれ検出し、その検出信号を回転角度演算部７へ与え
る。磁気検出素子２ａ〜２ｃが検出し、回転角度演算部
７がそれぞれパルス信号に波形成形した検出信号は、図
３（ａ）〜（ｃ）に示すような、互いに、磁極３ａの電
気角について１２０°宛異なるパルス波形となる。The operation of the rotation angle detecting device having such a configuration will be described below with reference to the timing chart of FIG. In this rotation angle detection device, when the rotor 4 of the brushless motor 1 rotates, the magnetic detection elements 2a to 2c detect the three pairs of magnetic poles 3a of the detection magnet 3, respectively, and send the detection signals to the rotation angle calculation unit 7. give. The detection signals detected by the magnetism detection elements 2a to 2c and shaped into pulse signals by the rotation angle calculation unit 7 are different from each other with respect to the electrical angle of the magnetic pole 3a by 120 as shown in FIGS. ° different pulse waveforms.
【００１７】ブラシレスモータ１のロータ４が回転する
とき、磁気検出素子２ｄ，２ｅが、検出マグネット３の
４８対の磁極３ｂをそれぞれ検出し、その検出信号を回
転角度演算部７へ与える。磁気検出素子２ｄ，２ｅが検
出し、回転角度演算部７がそれぞれパルス信号に波形成
形した検出信号は、図３（ｄ），（ｅ）に示すような、
互いに、磁極３ｂの電気角について１／４位相異なるパ
ルス波形となる。When the rotor 4 of the brushless motor 1 rotates, the magnetic detecting elements 2d and 2e detect the 48 pairs of magnetic poles 3b of the detecting magnet 3, respectively, and supply the detection signals to the rotation angle calculating section 7. The detection signals detected by the magnetic detection elements 2d and 2e and shaped into pulse signals by the rotation angle calculation unit 7 are as shown in FIGS. 3 (d) and 3 (e).
The pulse waveforms differ from each other by 1/4 phase with respect to the electrical angle of the magnetic pole 3b.
【００１８】図３（ａ）〜（ｃ）に示すパルス波形は、
ブラシレスモータ１の従来同様の、電子的に整流し回転
磁界を発生させる為の矩形波通電に使用される。図３
（ｄ），（ｅ）に示すパルス波形は、この実施の形態の
ように、４８対の磁極３ｂを着磁している場合、４８×
４＝１９２パルス分に識別出来るので、ロータ４の回転
位置を３６０°／１９２の精度で検出することが出来、
ブラシレスモータをＰＷＭ制御による正弦波電圧により
駆動させることが出来る。この実施の形態の場合、ロー
タ４の１周当たり１９２パルス、電気角分解能６ビット
（空間角度１２０°当たり２6 ＝６４パルス）の回転角
度検出装置となる。The pulse waveforms shown in FIGS.
The brushless motor 1 is used for energizing a rectangular wave for generating a rotating magnetic field by electronically rectifying the same as in the related art. FIG.
The pulse waveforms shown in (d) and (e) are 48 × when the 48 pairs of magnetic poles 3b are magnetized as in this embodiment.
Since 4 = 192 pulses can be identified, the rotational position of the rotor 4 can be detected with an accuracy of 360 ° / 192.
The brushless motor can be driven by a sine wave voltage by PWM control. In the case of this embodiment, the rotation angle detection device has 192 pulses per revolution of the rotor 4 and 6 bits of electrical angle resolution (2 6 = 64 pulses per 120 ° spatial angle).
【００１９】実施の形態２．図４は、本発明に係るブラ
シレスモータ及び電動パワーステアリング装置の実施の
形態２の要部構成を示すブロック図である。この電動パ
ワーステアリング装置は、操舵軸（図示せず）に加えら
れたトルクを検出するトルクセンサ１０が検出し出力し
たトルク検出信号が、インターフェイス回路１１を介し
てマイクロコンピュータ１２へ与えられ、車速を検出す
る車速センサ２０が検出し出力した車速信号が、インタ
ーフェイス回路２１を介してマイクロコンピュータ１２
へ与えられる。Embodiment 2 FIG. 4 is a block diagram illustrating a main configuration of a brushless motor and an electric power steering device according to a second embodiment of the present invention. In this electric power steering apparatus, a torque detection signal detected and output by a torque sensor 10 that detects a torque applied to a steering shaft (not shown) is provided to a microcomputer 12 via an interface circuit 11 to control a vehicle speed. The vehicle speed signal detected and output by the detected vehicle speed sensor 20 is transmitted to the microcomputer 12 via the interface circuit 21.
Given to.
【００２０】マイクロコンピュータ１２から出力される
リレー制御信号がリレー駆動回路１５へ入力され、リレ
ー駆動回路１５はリレー制御信号に従ってフェイルセー
フリレー接点１５ａをオン又はオフさせる。マイクロコ
ンピュータ１２から出力されるクラッチ制御信号はクラ
ッチ駆動回路１６へ入力され、クラッチ駆動回路１６は
クラッチ制御信号に従ってクラッチ１９をオン又はオフ
させる。クラッチ１９の駆動電源は、フェイルセーフリ
レー接点１５ａのモータ駆動回路１３側端子から与えら
れる。The relay control signal output from the microcomputer 12 is input to the relay drive circuit 15, and the relay drive circuit 15 turns on or off the fail-safe relay contact 15a according to the relay control signal. The clutch control signal output from the microcomputer 12 is input to the clutch drive circuit 16, and the clutch drive circuit 16 turns on or off the clutch 19 according to the clutch control signal. The drive power for the clutch 19 is supplied from a terminal of the fail-safe relay contact 15a on the motor drive circuit 13 side.
【００２１】マイクロコンピュータ１２は、トルク検出
信号、車速信号及び後述するモータ電流信号に基づき、
トルク／電流テーブル１８を参照することにより、モー
タ電流指令値（正弦波電圧を発生させる為のＰＷＭ指令
値）を作成し、作成したモータ電流指令値はモータ駆動
回路１３へ与えられる。モータ駆動回路１３は、フェイ
ルセーフリレー接点１５ａを通じて、車載バッテリーＰ
の電源電圧が印加され、与えられたモータ電流指令値に
基づき、操舵補助用のブラシレスモータ１を回転駆動さ
せる。The microcomputer 12 receives a torque detection signal, a vehicle speed signal, and a motor current signal to be described later.
By referring to the torque / current table 18, a motor current command value (PWM command value for generating a sine wave voltage) is created, and the created motor current command value is given to the motor drive circuit 13. The motor drive circuit 13 connects the vehicle-mounted battery P through the fail-safe relay contact 15a.
Is applied, and the brushless motor 1 for steering assist is rotationally driven based on the given motor current command value.
【００２２】ブラシレスモータ１が回転する際、実施の
形態１において説明した回転角度検出装置１４がそのロ
ータの回転位置（回転角度）を検出し、モータ駆動回路
１３は、この検出したロータの回転位置に基づき、ブラ
シレスモータ１を回転制御する。ブラシレスモータ１に
流れるモータ電流は、モータ電流検出回路１７により検
出され、モータ電流信号としてマイクロコンピュータ１
２に与えられる。When the brushless motor 1 rotates, the rotation angle detector 14 described in the first embodiment detects the rotation position (rotation angle) of the rotor, and the motor drive circuit 13 determines the detected rotation position of the rotor. , The rotation of the brushless motor 1 is controlled. The motor current flowing through the brushless motor 1 is detected by a motor current detection circuit 17 and is used as a motor current signal by the microcomputer 1.
2 given.
【００２３】図５は、ブラシレスモータ１及びモータ駆
動回路１３の構成を示すブロック図である。ブラシレス
モータ１は、コイルＡ，Ｂ，Ｃがスター結線されたステ
ータ５と、３対の永久磁石からなり、コイルＡ，Ｂ，Ｃ
が発生させる回転磁界により回転するロータ４と、実施
の形態１において説明した、ロータ４の回転位置を検出
する回転角度検出装置１４とを備えている。FIG. 5 is a block diagram showing the configuration of the brushless motor 1 and the motor drive circuit 13. The brushless motor 1 includes a stator 5 in which coils A, B, and C are star-connected, and three pairs of permanent magnets.
And a rotation angle detecting device 14 that detects the rotational position of the rotor 4 described in the first embodiment.
【００２４】モータ駆動回路１３は、スイッチング回路
１３ａが、正極側端子と接地端子との間に直列接続され
たトランジスタＱ１，Ｑ２と、逆方向に直列接続された
ダイオードＤ１，Ｄ２とが並列接続され、直列接続され
たトランジスタＱ３，Ｑ４と、逆方向に直列接続された
ダイオードＤ３，Ｄ４とが並列接続され、直列接続され
たトランジスタＱ５，Ｑ６と、逆方向に直列接続された
ダイオードＤ５，Ｄ６とが並列接続されている。In the motor drive circuit 13, a switching circuit 13a includes transistors Q1 and Q2 connected in series between a positive terminal and a ground terminal, and diodes D1 and D2 connected in series in opposite directions. , Transistors Q3 and Q4 connected in series, diodes D3 and D4 connected in series in the reverse direction are connected in parallel, and transistors Q5 and Q6 connected in series and diodes D5 and D6 connected in series in the reverse direction Are connected in parallel.
【００２５】トランジスタＱ１，Ｑ２の共通接続節点
と、ダイオードＤ１，Ｄ２の共通接続節点とには、スタ
ー結線されたコイルＡの他方の端子Ｕが接続され、トラ
ンジスタＱ３，Ｑ４の共通接続節点と、ダイオードＤ
３，Ｄ４の共通接続節点とには、スター結線されたコイ
ルＢの他方の端子Ｖが接続され、トランジスタＱ５，Ｑ
６の共通接続節点と、ダイオードＤ５，Ｄ６の共通接続
節点とには、スター結線されたコイルＣの他方の端子Ｗ
が接続されている。The other terminal U of the star-connected coil A is connected to the common connection node of the transistors Q1 and Q2 and the common connection node of the diodes D1 and D2. Diode D
The other terminal V of the star-connected coil B is connected to the common connection node of the transistors Q5 and Q4.
6 and the common connection node of the diodes D5 and D6 are connected to the other terminal W of the star-connected coil C.
Is connected.
【００２６】回転角度検出装置１４が検出した、ロータ
４の回転角度（回転位置）は、ゲート制御回路１３ｂに
通知される。ゲート制御回路１３ｂには、マイクロコン
ピュータ１２から回転方向及びモータ電流指令値（正弦
波電圧を発生させる為のＰＷＭ指令値）が与えられる。
ゲート制御回路１３ｂは、回転方向の指示とロータ４の
回転位置とに応じて、トランジスタＱ１〜Ｑ６の各ゲー
トをオン／オフし、例えば、Ｕ−Ｖ，Ｕ−Ｗ，Ｖ−Ｗ，
Ｖ−Ｕ，Ｗ−Ｕ，Ｗ−Ｖ，Ｕ−Ｖのように、ステータ５
に流れる電流の経路を切り換え、回転磁界を発生させ
る。The rotation angle (rotational position) of the rotor 4 detected by the rotation angle detecting device 14 is notified to the gate control circuit 13b. The rotation direction and the motor current command value (PWM command value for generating a sine wave voltage) are given from the microcomputer 12 to the gate control circuit 13b.
The gate control circuit 13b turns on / off each gate of the transistors Q1 to Q6 in accordance with the instruction of the rotation direction and the rotational position of the rotor 4, and for example, UV, UW, VW,
VU, WU, WV, UV
Switches the path of the current flowing through to generate a rotating magnetic field.
【００２７】ロータ４は、この回転磁界から回転力を受
け回転する。ゲート制御回路１３ｂは、また、モータ電
流指令値に従って、トランジスタＱ１〜Ｑ６のオン／オ
フをＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御することに
より、コイルＡ，Ｂ，Ｃにそれぞれ正弦波電圧を発生さ
せ、ブラシレスモータ１の回転トルクを滑らかに増減制
御する。ダイオードＤ１〜Ｄ６は、トランジスタＱ１〜
Ｑ６のオン／オフにより発生するノイズを吸収する為の
ものである。モータ電流検出回路１７は、ブラシレスモ
ータ１の各端子Ｕ，Ｖ，Ｗに流れる電流を検出して加算
し、モータ電流信号としてマイクロコンピュータ１２に
与える。The rotor 4 rotates by receiving a torque from the rotating magnetic field. The gate control circuit 13b controls the on / off of the transistors Q1 to Q6 by PWM (Pulse Width Modulation) in accordance with the motor current command value, thereby generating sine wave voltages in the coils A, B, and C, respectively, and The rotational torque of the motor 1 is smoothly increased and decreased. Diodes D1-D6 are connected to transistors Q1-
This is for absorbing noise generated by turning on / off Q6. The motor current detection circuit 17 detects and adds currents flowing through the terminals U, V, and W of the brushless motor 1 and supplies the result to the microcomputer 12 as a motor current signal.
【００２８】以下に、このような構成の電動パワーステ
アリング装置の動作を説明する。マイクロコンピュータ
１２は、トルクセンサ１０が検出したトルク検出信号を
インターフェイス回路１１を介して読込み、車速センサ
２０が検出した車速信号をインターフェイス回路２１を
介して読込む。マイクロコンピュータ１２は、読込んだ
車速信号及び読込んだトルク検出信号から、トルク／電
流テーブル１８を参照して、目標モータ電流を決定す
る。Hereinafter, the operation of the electric power steering apparatus having such a configuration will be described. The microcomputer 12 reads the torque detection signal detected by the torque sensor 10 via the interface circuit 11 and reads the vehicle speed signal detected by the vehicle speed sensor 20 via the interface circuit 21. The microcomputer 12 determines a target motor current from the read vehicle speed signal and the read torque detection signal with reference to the torque / current table 18.
【００２９】次いで、マイクロコンピュータ１２は、モ
ータ電流検出回路１７からモータ電流信号を読込み、決
定した目標モータ電流と読込んだモータ電流信号との差
を演算し、演算した差に基づき、ブラシレスモータ１に
目標モータ電流を流すべく、モータ電流指令値を決定す
る。Next, the microcomputer 12 reads the motor current signal from the motor current detection circuit 17, calculates the difference between the determined target motor current and the read motor current signal, and, based on the calculated difference, calculates the brushless motor 1 The motor current command value is determined so that the target motor current flows through the motor.
【００３０】次に、マイクロコンピュータ１２は、決定
したモータ電流指令値に応じたＰＷＭ指令値及び回転方
向を決定し、決定したＰＷＭ指令値及び回転方向の指示
信号をモータ駆動回路１３へ与える。モータ駆動回路１
３は、与えられたＰＷＭ指令値及び回転方向の指示信号
に基づき、ブラシレスモータ１を回転駆動させる。Next, the microcomputer 12 determines the PWM command value and the rotation direction according to the determined motor current command value, and supplies the determined PWM command value and the instruction signal of the rotation direction to the motor drive circuit 13. Motor drive circuit 1
Reference numeral 3 drives the brushless motor 1 to rotate based on the given PWM command value and rotation direction instruction signal.
【００３１】[0031]
【発明の効果】第１発明に係る回転角度検出装置によれ
ば、ロータの回転位置をレゾルバを使用せずに、安価な
ホール素子又はＭＲ素子を使用して、高精度に検出する
ことが出来る回転角度検出装置を実現することが出来
る。According to the rotation angle detecting device according to the first aspect of the invention, the rotational position of the rotor can be detected with high accuracy by using an inexpensive Hall element or MR element without using a resolver. A rotation angle detection device can be realized.
【００３２】第２発明に係るブラシレスモータによれ
ば、ロータの回転位置を高精度に検出することが出来、
ＰＷＭ制御による正弦波電圧により駆動させることが出
来る。According to the brushless motor of the second aspect, the rotational position of the rotor can be detected with high accuracy.
It can be driven by a sine wave voltage by PWM control.
【００３３】第３発明に係る電動パワーステアリング装
置によれば、ブラシレスモータをＰＷＭ制御による正弦
波電圧により駆動させることが出来、操舵フィーリング
が滑らかである。According to the electric power steering apparatus of the third aspect, the brushless motor can be driven by the sine wave voltage by the PWM control, and the steering feeling is smooth.
【図１】本発明に係る回転角度検出装置の実施の形態の
構成を説明する為の説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram for explaining a configuration of an embodiment of a rotation angle detection device according to the present invention.
【図２】図１に示した回転角度検出装置のブラシレスモ
ータへの取り付け状態を説明する為の説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining a state where the rotation angle detecting device shown in FIG. 1 is attached to a brushless motor.
【図３】本発明に係る回転角度検出装置の動作を示すタ
イミングチャートである。FIG. 3 is a timing chart showing an operation of the rotation angle detection device according to the present invention.
【図４】本発明に係るブラシレスモータ及び電動パワー
ステアリング装置の実施の形態の要部構成を示すブロッ
ク図である。FIG. 4 is a block diagram showing a main configuration of a brushless motor and an electric power steering device according to an embodiment of the present invention.
【図５】ブラシレスモータ及びモータ駆動回路の構成を
示すブロック図である。FIG. 5 is a block diagram illustrating a configuration of a brushless motor and a motor drive circuit.
１ ブラシレスモータ ２ 検出基板 ２ａ〜２ｅ 磁気検出素子 ３ 検出マグネット（円板） ３ａ，３ｂ 磁極 ４ ロータ ５ ステータ ６ 回転軸 １０ トルクセンサ １２ マイクロコンピュータ １３ モータ駆動回路 １３ａ スイッチング回路 １３ｂ ゲート制御回路 １４ 回転角度検出装置 １７ モータ電流検出回路 １８ トルク／電流テーブル ２０ 車速センサ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Brushless motor 2 Detection board 2a-2e Magnetic detection element 3 Detection magnet (disk) 3a, 3b Magnetic pole 4 Rotor 5 Stator 6 Rotation axis 10 Torque sensor 12 Microcomputer 13 Motor drive circuit 13a Switching circuit 13b Gate control circuit 14 Rotation angle Detecting device 17 Motor current detecting circuit 18 Torque / current table 20 Vehicle speed sensor
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０２Ｋ 11/00 Ｈ０２Ｋ 29/08 ５Ｈ６１１ 29/08 11/00 Ｃ (72)発明者 石原 敦 大阪府大阪市中央区南船場三丁目５番８号 光洋精工株式会社内 Ｆターム(参考） 2F063 AA36 DA05 DD03 DD04 EA03 GA52 GA67 GA71 KA02 KA04 2F077 CC02 NN03 NN19 NN24 PP12 PP14 QQ05 QQ07 TT84 VV01 3D033 CA03 CA13 CA16 CA20 CA21 5H019 AA00 BB01 BB05 BB15 BB19 BB22 BB23 CC03 DD07 5H607 BB01 BB04 BB09 BB14 CC05 DD03 FF01 5H611 AA01 BB01 BB07 BB08 PP07 QQ03 RR02 RR03 UA04 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H02K 11/00 H02K 29/08 5H611 29/08 11/00 C (72) Inventor Atsushi Ishihara Osaka-shi, Osaka 3-5-8 Minamisenba, Chuo-ku F-term (reference) in Koyo Seiko Co., Ltd. BB05 BB15 BB19 BB22 BB23 CC03 DD07 5H607 BB01 BB04 BB09 BB14 CC05 DD03 FF01 5H611 AA01 BB01 BB07 BB08 PP07 QQ03 RR02 RR03 UA04
Claims (3)
該円板の表面に同心円状に等間隔に並設されたｎ対（ｎ
は自然数）の磁極と、前記円板の周面に等間隔に並設さ
れた前記ｎ対より多い対数の磁極と、前記ｎ対の磁極が
なす電気角について等角度に位相が異なるように前記磁
極を検出すべく設けられたｎ個の磁気検出素子と、前記
周面の磁極がなす電気角について所定位相異なるように
前記磁極を検出すべく設けられた複数の磁気検出素子と
を備え、該複数の磁気検出素子及び前記ｎ個の磁気検出
素子がそれぞれ出力した検出信号に基づき、前記回転軸
の回転角度を検出すべくなしてあることを特徴とする回
転角度検出装置。1. A disk concentrically suspended from a rotating shaft,
N pairs (n) arranged concentrically at equal intervals on the surface of the disk
Is a natural number), the magnetic poles having a logarithm greater than the number of n pairs arranged side by side at equal intervals on the circumferential surface of the disk, and the electric angle formed by the n pairs of magnetic poles is different in phase at an equal angle. N magnetic detecting elements provided for detecting magnetic poles, and a plurality of magnetic detecting elements provided for detecting the magnetic poles so as to differ from each other by a predetermined phase with respect to an electrical angle formed by the magnetic poles on the peripheral surface, A rotation angle detection device, wherein the rotation angle of the rotation shaft is detected based on detection signals output from a plurality of magnetic detection elements and the n magnetic detection elements, respectively.
を備え、該回転角度検出装置が検出した回転角度に基づ
き駆動回転されるべくなしてあることを特徴とするブラ
シレスモータ。2. A brushless motor comprising the rotation angle detection device according to claim 1, wherein the brushless motor is driven and rotated based on the rotation angle detected by the rotation angle detection device.
と、該ブラシレスモータを操舵手段の操舵に応じて駆動
制御する制御部とを備え、前記ブラシレスモータにより
操舵補助すべくなしてあることを特徴とする電動パワー
ステアリング装置。3. A brushless motor according to claim 2, further comprising a control unit for controlling the driving of the brushless motor in accordance with the steering of a steering means, wherein the brushless motor assists in steering. Electric power steering device.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000163534A JP2001343206A (en) | 2000-05-31 | 2000-05-31 | Rotation angle detector, brushless motor and motor- driven power steering device |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|
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| Country | Link |
|---|---|
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