专利名称：旋转变压器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于检测汽车用马达的输出轴的旋转角度的旋转变压器。
背景技术：
混合动力汽车、电动汽车使用高输出的无刷马达，今后预计也会进行高功率化。为了控制混合动力汽车的无刷马达，需要正确地掌握马达的输出轴的旋转角度。这是由于如 果要想对定子的各线圈进行通电切换控制则需要正确地掌握转子的旋转位置。因此，期望在马达中具备旋转变压器来正确地进行角度检测。使用于汽车的驱动 机构中的旋转变压器，除了要求耐环境性等之外，由于驱动机构的高转数，因此还要求进行 高精度化。并且，与其他车载部件一样，旋转变压器也在要求进行小型化的同时要求进行低 成本化。专利文献1公开了如下一种技术以实现旋转变压器的小型紧凑化、轻量化以及 低成本化的同时一并实现高检测精度化为目的，在构成具有被输入励磁信号的励磁线圈以 及输出检测信号的检测线圈且根据检测信号来检测从动体的位移量的旋转变压器时，其 中，该检测信号根据设置有励磁线圈或者检测线圈的从动体的位移量而变化，通过励磁信 号对励磁线圈输入将高频信号进行调幅而得到的调制信号，并且对从检测线圈输出的调制 信号进行解调来得到检测信号。专利文献1 日本特开平11-96361号公报
发明内容
发明要解决的问题然而，专利文献1存在如下问题。励磁信号输入到励磁线圈，从检测线圈向输出处理电路输出检测信号，但是，在电 路中存在寄生电容、电气配线(harness)的电磁感应，励磁信号的成分成为噪声并加载到 检测信号上，从而检测精度变差。特别是在使用高频信号的情况下噪声成为问题。因此，本发明的目的在于为了解决这样的问题，提供一种即使使用高频信号，受 到噪声影响也较小的旋转变压器。用于解决问题的方案为了达到上述目的，本发明的旋转变压器具有以下结构。(1) 一种旋转变压器，具有励磁线圈；励磁信号输出电路，其对上述励磁线圈输 出励磁信号；探测线圈(search-coil)，其接受由上述励磁线圈产生的磁场；以及输出信号 处理电路，其对由上述探测线圈检测到的检测信号进行处理，其中，上述旋转变压器还具有 噪声消除电路，该噪声消除电路用于将励磁信号或者励磁信号的反相信号合成到检测信号 中。(2)根据⑴所述的旋转变压器，其特征在于，上述噪声消除电路具有变压器。(3)根据(2)所述的旋转变压器，其特征在于，上述励磁线圈是正弦波线圈和余弦波线圈的两个线圈，上述变压器具有与上述正弦波线圈对应的正弦波高频用芯体、与上述 余弦波线圈对应的余弦波高频用芯体以及同时接受上述正弦波高频用芯体的输出和上述 余弦波高频用芯体的输出的输出高频用芯体的三个芯体。(4)根据(1)所述的旋转变压器，其特征在于，上述噪声消除电路具有加法电路。(5)根据(4)所述的旋转变压器，其特征在于，上述噪声消除电路具有对上述加法 电路施加作为上述消除噪声信号的规定的正弦波成分以及余弦波成分的开关电路或者电 阻。(6)根据(1)至(5)所述的任一个旋转变压器，其特征在于，上述励磁信号是将高 频信号进行调幅而得到的信号。发明的效果通过具有这种特征的本发明的旋转变压器，能够得到如下的作用、效果。(1) 一种旋转变压器，具有励磁线圈；励磁信号输出电路，其对上述励磁线圈输 出励磁信号；探测线圈，其接受由上述励磁线圈产生的磁场；以及输出信号处理电路，其通 过对由上述探测线圈检测到的检测信号进行处理来计算出上述探测线圈的位置，由于上述 旋转变压器还具有如下的噪声消除电路，即，事先从励磁信号输出电路的输出信号中检测 出噪声，并将与该噪声相位相同且振幅相反的消除噪声信号输出到输出信号处理电路的噪 声消除电路，因此，即使因寄生电容、电气配线的电磁感应等而产生由励磁信号引起的噪 声，也能够从输出信号中去除噪声，从而能够提高检测精度。(2)另外，由于(1)中所述的旋转变压器的特征在于上述噪声消除电路具有变压 器，因此，不需要多余的运算电路，就能够简便地去除噪声。(3)另外，由于(2)中所述的旋转变压器的特征在于，上述励磁线圈是正弦波线圈 和余弦波线圈的两个线圈，上述变压器具有与上述正弦波线圈对应的正弦波高频用芯体、 与上述余弦波线圈对应的余弦波高频用芯体以及同时接受上述正弦波高频用芯体的输出 和上述余弦波高频用芯体的输出的输出高频用芯体的三个芯体，因此，芯体较少即可，能够 降低减少部分成本，并进行合流来不会使噪声逆向流入。即，如果独立地设置各个芯体，则 在连接来自各个芯体的输出线时，虽然存在从其他芯体接受到噪声的可能性，但是，如本实 施例那样，通过将输出侧的芯体设为一个来能够避免接受到噪声的危险。由于(4)或(5)中所述的旋转变压器以及(1)中所述的旋转变压器的特征在于， 上述噪声消除电路具有加法电路以及对上述加法电路施加作为上述消除噪声信号的规定 的正弦波成分和余弦波成分的开关电路或者电阻，因此，在实际的旋转变压器中，通过测量 电路的噪声成分来精确地选择与所测量出的噪声成分相位相反的信号，因此，能够高精度 地去除噪声成分，能够提高检测精度。(6)另外，由于(1)至(5)所述的任一个旋转变压器的特征在于，上述励磁信号是 将高频信号进行调幅而得到的信号，因此，即使因高频而产生较多的噪声，也能够精确地去 除这些噪声，从而能够提高检测精度。
图1是表示本发明的实施方式中的旋转变压器的结构的框图。图2是表示理想线与测量数据的图。
图3是表示噪声波形的成分的图。图4是表示消除噪声信号的成分的图。图5是表示第一实施例的变压器式的消除噪声信号注入电路的图。图6是表示第二实施例的加法式的消除噪声信号注入电路的图。
图7是表示加法电路的结构的图。图8是表示作为第二实施例的变形例的加法电路的结构的图。图9是说明加法电路的开关动作的图。附图标记说明11,12 输出电路；13 旋转变压器主体；14 正弦波线圈；15 余弦波线圈；16 探 测线圈；17 输出信号处理电路；18、19 消除噪声信号注入电路；23、24、29 高频用芯体； 45 加法电路；46、47、48、49 开关；54 运算放大器。
具体实施例方式接下来，参照附图对本发明的第一实施例进行说明。首先，使用图1说明实现了本发明的旋转变压器的第一实施方式的结构。本实施 方式的旋转变压器是两相励磁、单相检测方式。旋转变压器主体13具有正弦波线圈14、余 弦波线圈15以及探测线圈16。正弦波线圈14与用于输出正弦波的励磁信号的输出电路 11连接。余弦波线圈15与用于输出余弦波的励磁信号的输出电路12连接。探测线圈16 与输出信号处理电路17连接。另外，输出电路11通过消除噪声信号注入电路18，直接与输出信号处理电路17相 连接。输出电路12通过消除噪声信号注入电路19，直接与输出信号处理电路17相连接。接下来，对消除噪声信号注入电路18、19进行说明。首先，对噪声的测量进行说明。在图1的消除噪声信号注入电路18、19处于未连 接状态下，从输入到输出信号处理电路17的来自探测线圈16的输出信号中测量噪声。图2 示出了测量结果。纵轴是旋转变压器的传感器输出角度(输出信号处理电路17的输出)， 横轴是实际的电气角。如果完全没有噪声，数据表示为理想线Tl。但是，实际上，由于因电 路的寄生电容、电气配线的电磁感应等而噪声被加载到数据上，因此，测量数据变成如实线 所示的测量数据T2。理想线Tl与测量数据T2的差分表示噪声。图3示出了作为噪声波形一例的噪声波形S3。可以认为噪声波形S3为正弦波Sl 和余弦波S2的合成波形。图4示出了由消除噪声信号注入电路18、19注入的消除噪声信号。噪声波形的峰值存在于0 π /2的区间时，由于正弦波励磁信号的成分(SIN)和 余弦波励磁信号的成分(COS)的合成成为噪声，因此，为了抵消噪声，只要注入正弦波励磁 信号的反相成分(-SIN)和余弦波励磁信号的反相成分(-C0S)来作为消除噪声信号即可。噪声波形的峰值存在于π/2 π的区间时，由于正弦波励磁信号的成分(SIN) 和余弦波励磁信号的反相成分(-cos)的合成成为噪声，因此，为了抵消噪声，只要注入正 弦波励磁信号的反相成分(-SIN)和余弦波励磁信号的成分(COS)来作为消除噪声信号即 可。噪声波形的峰值存在于π 3 π /2的区间时，由于正弦波励磁信号的反相成分(-SIN)和余弦波励磁信号的反相成分(-COS)的合成成为噪声，因此，为了抵消噪声，只要注入正弦波励磁信号的成分(SIN)和余弦波励磁信号的成分(COS)来作为消除噪声信号即可。噪声波形的峰值存在于3 π /2 2 π的区间时，由于正弦波励磁信号的反相成分 (-SIN)和余弦波励磁信号的成分(COS)的合成成为噪声，因此，为了抵消噪声，只要注入正 弦波励磁信号的成分(SIN)和余弦波励磁信号的反相成分(-COS)来作为消除噪声信号即可。例如，如图3的例所示，在0 π /2的区间中存在峰值波形的情况下，噪声信号为 合成“SIN”和“COS”而得到的波形。在这种情况下，注入相位相反的“-SIN”和“-COS”的 波形作为消除噪声信号，由此，噪声信号和消除噪声信号相互抵消，能够降低噪声。接下来，说明实际产生上述消除噪声信号的具体例。图5示出使用变压器来实现消除噪声信号注入电路18、19的电路。在铁氧体制的高频用芯体23的一方卷绕有连接线21，该连接线21连接正弦波线 圈14和输出电路11。在高频用芯体23的另一方(例如，在直径方向上相向的部位)卷绕 有连接线25的一端，连接线25的另一端卷绕在高频用芯体29的一方上。在连接线25上 连接有可变电阻26。同样地，铁氧体制的高频用芯体24的一方卷绕有连接线22，该连接线22连接余弦 波线圈15和输出电路12。在高频用芯体24的另一方(例如，在直径方向上相向的部位) 卷绕有连接线27的一端。连接线27的另一端卷绕在高频用芯体29的一方上。在连接线 27上连接有可变电阻28。另外，高频用芯体29的另一方卷绕有一对输出线30的一方的线。输出线30是连 接探测线圈16和输出信号处理电路17的线，在其途中，输出线的一方被卷绕在高频用芯体 29的另一方上。通过高频用芯体23、24、29、连接线21、22、25、27、可变电阻26、28以及输出线30 构成消除噪声信号注入电路18、19。消除噪声信号注入电路18、19的特性是由与高频用芯体23、24、29相对的各连接 线21、22、25、27以及输出线30的匝数(卷绕次数)、卷绕方向以及可变电阻26、28的电阻 值来确定的。即、根据噪声的相位及大小，预先确定它们的值，通过确定的匝数、卷绕方向、 电阻值来构成消除噪声信号注入电路18、19。并且，通过将各连接线21、22、25、27制作成双绞线或者屏蔽线，能够使其变成更 强的抗噪声结构。如以上详细说明的那样，根据第一实施例的旋转变压器，该旋转变压器具有励磁 线圈14、15 ；励磁信号输出电路11、12，其对励磁信号14、15输出励磁信号；探测线圈16，其 接受由励磁线圈14、15产生的磁场；以及输出信号处理电路17，其对由探测线圈16检测到 的检测信号进行处理来计算出探测线圈16的位置，该旋转变压器还具有消除噪声信号注 入电路18、19，因此，即使因寄生电容、电气配线的电磁感应等而产生与励磁信号同步的噪 声，也能够从输出信号中去除噪声，因此，能够提高检测精度，其中，该消除噪声信号注入电 路18、19为了去除由探测线圈16检测出的检测信号中所包含的噪声，使用励磁信号将与所 生成的噪声反相的消除噪声信号合成到检测信号中。
另外，消除噪声信号注入电路18、19具有作为变压器的高频用芯体23、24、29，因 此，不需要多余的运算电路，就能够简便地去除噪声。特别是，由于上述旋转变压器的特征在于从励磁信号输出电路11、12输出的励磁 信号是将高频信号进行调幅而得到的信号，因此，即使因高频而产生较多的噪声也能够正 确地去除这些噪声，能够提高检测精度。接下来，对本发明的第二实施例进行说明。第二实施例与第一实施例的不同点是 对消除噪声信号注入电路18、19进行了具体化的结构，因此，围绕这一点使用图6进行说 明。旋转变压器主体13具有正弦波线圈14、余弦波线圈15以及探测线圈16。用于输 出正弦波的输出电路的波形电路41通过具有反转波形功能的放大电路42，与正弦波线圈 14连接。连接波形电路41和放大电路42的连接线通过可变电阻56接地。连接放大电路 42和正弦波线圈14的连接线通过可变电阻57接地。用于输出余弦波的输出电路的波形电路43通过具有反转波形功能的放大电路 44，与余弦波线圈15连接。连接波形电路43和放大电路44的连接线通过可变电阻58接 地。连接放大电路44和余弦波线圈15的连接线通过可变电阻59接地。 可变电阻56、57、58、59的可动端子与加法电路45连接。图7示出了加法电路45 的具体结构。在第二实施例中，加法电路45实现了消除噪声信号注入电路18、19的功能。可变电阻57的可动端子通过开关46和电阻50与运算放大器54的负输入端子连 接。同样地，可变电阻56的可动端子通过开关47和电阻51与运算放大器54的负输入端 子连接。同样地，可变电阻59的可动端子通过开关48和电阻52与运算放大器54的负输 入端子连接。同样地，可变电阻58的可动端子通过开关49和电阻53与运算放大器54的 负输入端子连接。运算放大器54的负输入端子和输出端子通过电阻55相连接。运算放大 器54的正端子接地。另一方面，如图6以及图7所示，探测线圈16通过电阻69与运算放大器54的负 端子连接。加法电路45的输出端子与滤波器66的输入端子连接。滤波器66的输出端子 与放大电路67的输入端子连接。放大电路67的输出端子与角度检测电路68的输入端子 连接。说明具有上述结构的加法电路45的作用。图9示出了切换开关46、47、48、49的 切换选择方法。与第一实施例同样地，为了消除探测线圈16的输出中所包含的噪声成分， 如下述那样切换开关46 49。在噪声成分为SIN和COS的合成时，接通(闭合)开关47和开关49来注入-SIN 和-COS。另外，在噪声成分为SIN和-COS的合成时，接通(闭合)开关47和开关48来注 入-SIN和COS。另外，在噪声成分为-SIN和-COS的合成时，接通(闭合)开关46和开关 48来注入SIN和COS。另外，在噪声成分为-SIN和COS的合成时，接通(闭合)开关46和 开关49来注入SIN和-COS。这些开关的选择动作是根据需要进行切换的。所选择的消除成分叠加到探测线圈16的输出上，因此，能够消除探测线圈16的输 出所包含的噪声成分。消除噪声信号注入电路18、19的特性是由可变电阻56、57、58、59的电阻值以及与 开关46、47、48、49相连接的电阻50、51、52、53的电阻值来确定的。即、根据探测线圈16的输出所包含的噪声，事前确定它们的值，根据确定的电阻值构成加法电路45。此外，在本实施方式中，可变电阻56和电阻51、可变电阻57和电阻50、可变电阻 58和电阻53、可变电阻59和电阻52分别串联，但是，只要有可变电阻与电阻中的一方即 可，另一方可以省略。也可以省略电阻50、51、52、53，也可以省略可变电阻56、57、58、59。在 省略可变电阻56、57、58、59的情况下，波形电路41的输出、放大电路42的输出、波形电路 43的输出、放大电路44的输出分别直接输入到加法电路45。图8示出了第二实施例的变形例。图8所示的变形例与第二实施例基本相同，因 此，仅说明不同点，省去重复部分的说明。在图8中，未使用电阻50、51、52、53以及开关46、47、48、49。并且，为了消除噪声，仅在需要注入成分的信号成分的端子上通过电阻62和电阻 64与运算放大器54的负端子连接。在图8的例中，示出了注入-SIN和-COS的情况，但是， 因噪声成分的不同而注入成分会改变。根据图8所示的变形例，能够减少电阻和开关的数量，从而能够降低成本。另外， 与图7的实施例的情况相同，可以省略可变电阻。如以上详细说明的那样，第二实施例的旋转变压器具有如下优点由于直接利用 现有的电路，仅需追加开关46、47、48、49、电阻50、51、52、53、运算放大器54等，因此能够实 现较低的成本。另外，在实际的旋转变压器中，通过测量电路的噪声成分来能够正确地注入 所测量出的噪声成分的相位相反的信号，因此，能够高精度地去除噪声成分，能够提高检测 精度。特别是，由于上述旋转变压器的特征在于从励磁信号输出电路11、12输出的励磁 信号是将高频信号进行调幅而得到的信号，因此，即使因高频而产生较多的噪声，也能够精 确地去除这些噪声，能够提高检测精度。在以上实施方式中，使用两相励磁、单相检测方式的旋转变压器进行了说明，但 是，本发明也能应用于单相励磁、两相输出型的旋转变压器。在该情况下，励磁信号仅为单 相，但是，为了消除作为噪声而包含在旋转变压器的输出信号中的励磁信号的成分或者其 反相成分，将励磁信号的反相成分或者励磁信号的成分合成(注入)到旋转变压器的输出 信号中即可。此外，作为用于将励磁信号或者反相的信号合成到旋转变压器的输出信号来 消除噪声的结构的例，与两相励磁、单相检测方式的旋转变压器的实施例相同，可以使用高 频用芯体、加法电路，但是并非限定于此。例如，在本实施例中，使高频用芯体23的输出与高频用芯体24的输出在高频用芯 体29上进行合流，但是，也可以将高频用芯体29分为两个，分别接受高频用芯体23的输出 以及接受高频用芯体24的输出。但是，如本实施例那样，如果将高 频用芯体29设为一个，则由于芯体较少即可，因 此能够降低这部分成本，进行合流不会使噪声逆向流入。即、如果独立设置分别接受高频用 芯体23、24的输出的芯体，则在将来自这些各个芯体的输出线分别连接到高频用芯体23、 24时，虽然存在与独立的芯体的一方连接的高频用芯体23或24从另外的芯体接受到噪声 的可能性，但是，如本实施例那样，将输出侧的芯体设为一个高频用芯体29，由此，能够解决 上述问题。
权利要求
一种旋转变压器，具有励磁线圈；励磁信号输出电路，其对上述励磁线圈输出励磁信号；探测线圈，其接受由上述励磁线圈产生的磁场；以及输出信号处理电路，其对由上述探测线圈检测到的检测信号进行处理，该旋转变压器的特征在于，具有噪声消除电路，该噪声消除电路用于将上述励磁信号或者上述励磁信号的反相信号合成到上述检测信号中。
2.根据权利要求1所述的旋转变压器，其特征在于，上述噪声消除电路具有变压器。
3.根据权利要求2所述的旋转变压器，其特征在于，上述励磁线圈是两个线圈，这两个线圈分别是正弦波线圈和余弦波线圈，上述变压器具有三个芯体，这三个芯体分别是与上述正弦波线圈对应的正弦波高频用 芯体、与上述余弦波线圈对应的余弦波高频用芯体以及同时接受上述正弦波高频用芯体的 输出和上述余弦波高频用芯体的输出的输出高频用芯体。
4.根据权利要求1所述的旋转变压器，其特征在于，上述噪声消除电路具有加法电路。
5.根据权利要求4所述的旋转变压器，其特征在于，上述噪声消除电路具有对上述加法电路施加作为上述消除噪声信号的规定的正弦波 成分以及余弦波成分的开关电路或者电阻。
6.根据权利要求1至5中的任一项所述的旋转变压器，其特征在于，上述励磁信号是将高频信号进行调幅而得到的信号。
全文摘要
本发明提供一种使用高频信号的受噪声影响较小的旋转变压器。该旋转变压器具有励磁线圈(14)；对励磁线圈(14)输出励磁信号的励磁信号输出电路(11、12)；接受由励磁线圈(14)产生的磁场的探测线圈(16)；以及通过对由探测线圈(16)检测到的检测信号进行处理来计算出探测线圈(16)的位置的输出信号处理电路(17)，该旋转变压器还具有消除噪声信号注入电路(18、19)，该消除噪声信号注入电路(18、19)事先从励磁信号输出电路(11、12)的输出信号中检测出噪声，并将与噪声相位相同且振幅相反的消除噪声信号输出到输出信号处理电路(17)。
文档编号H01F27/28GK101847501SQ20101014076
公开日2010年9月29日 申请日期2010年3月24日 优先权日2009年3月25日
发明者井上智昭, 户川克幸 申请人:爱三工业株式会社