专利名称：旋转变压器的制作方法
技术领域：
本发明涉及旋转变压器，该旋转变压器具有包含由电源励磁的单相励磁线圈、及将磁通密度变化作为电压输出的两相输出线圈的旋转变压器定子。
背景技术：
人们已经知道，现有的旋转变压器，是通过在两相短路的三相电动机中流过规定的电流，使三相电动机停在基准位置，并利用旋转变压器检测此时转子的转角，调整旋转变压器相对于转子的基准位置，从而对旋转变压器的角度检测误差进行校正(例如，参照专利文献1)。
专利文献1特开2001-128484号公报发明内容但上述旋转变压器存在的问题是只有在转子的基准位置利用旋转变压器检测出的转子转角的误差才变成零，所以不能在转子基准位置以外的全部转角区域检测准确的转角。
本申请为解决上述问题而提出，其目的在于提供一种能在全部检测区域能检测准确的角度用的旋转变压器。
本申请涉及的旋转变压器包括具有由电源励磁的单相励磁线圈、及以磁通密度的变化作为电压输出的两相输出线圈的旋转变压器定子；设置在该旋转变压器定子的中心部、并随着转动使得在与所述旋转变压器定子间的气隙磁导和所述旋转变压器定子一起变化的旋转变压器转子；以及利用由所述两相的所述输出线圈中用下式得到的从第1输出线圈输出的输出信号Scos和从第2输出线圈输出的输出信号Ssin的各自的振幅所得到的圆形李沙育波形上的李沙育半径值、校正旋转变压器角度检测误差用的检测误差校正手段。
Scos＝K·E·sinωt·cos(θ)Ssin＝K·E·sinωt·sin(θ)(式中，K为变压比，E为由所述电源在所述励磁线圈上产生的所述励磁电压，ω为利用所述电源对所述励磁线圈进行励磁面产生的励磁信号的角速度，t为时间，θ为电角度)。
根据本申请的旋转变压器，能在整个检测区域检测准确的角度。
图1为表示本发明实施方式1涉及的无刷电动机的侧面剖视图。
图2为图1的旋转变压器转子的正视图。
图3为图2的侧视图。
图4为图1示出的旋转变压器的旋转变压器主体的正视图。
图5为图4的侧视图。
图6为表示图4的旋转变压器主体内部的正视图。
图7为图6的侧视图。
图8为表示图1的电动机和ECU之间的关系用的图。
图9为李沙育波形图。
图10为表示用检测误差校正手段校正前的转子转角和检测误差间的关系用的图。
图11为计算旋转变压器的误差振幅计算公式的说明图。
图12为表示检测误差校正手段计算并存储的转子转角和应该校正的误差间的关系用的图。
1无刷电动机，8轴，10转子，18旋转变压器转子，27励磁绕组，28a第1输出绕组，28b第2输出绕组，51ECU，52检测误差校正手段。
具体实施例方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明，在各图中，对于同一或相当的构件及部位附加同一标号进行说明。
实施方式1图1为表示本发明实施方式1涉及的无刷电动机1(以后简称为电动机)的侧面剖视图。
图中，该电动机1为装在电动动力转向装置内的电动机，具有将钢板拉深加工成的有底圆筒形的框架2；覆盖框架2开口并加以固定的铝质的机壳3。
在机壳3的中央部形成的窗口4上安装着外圈被压紧固定的前轴承5。
另外，在框架2的底部设置凹状的轴承箱6，后轴承7压入轴承箱6。
前轴承5和后轴承7分别支承由磁性体即钢组成的轴8，使其能自由转动。
轴8的一端设置着装有产生磁场用的永磁体9而构成的转子10。在永磁体9的外圆周面上被覆着保护永磁体9的图中未示出的保护套管。
在框架2的内圆周面安装着包围转子10的外圆周的定子11。
定子11包括将硅钢片层叠形成的定子铁心12；树脂制的绝缘体13；卷绕在绝缘体13上的电动机线圈14。电动机线圈由U相线圈、V相线圈、及W相线圈的三相线圈构成，将各相线圈进行星形连接。
在机壳3的与转子10相反的一侧，在轴8上压入与前轴承5抵接的轴套16。另外，在机壳3的与转子10相反的一侧，在轴8的端部压入与外部机构靠花键耦合的轴毂15。
在轴套16和轴毂15之间设置两端面分别与轴套16和轴毂15抵接的旋转变压器转子18。该旋转变压器转子18如图2及图3所示，以将硅钢片层叠成椭圆形的形状构成，并被压入在轴8上。
图4为旋转变压器主体22的正视图，图5为图4的侧视图，图6为从图4的旋转变压器主体22上除去罩盖19时的图，图7为图6的右侧视图。
和旋转变压器转子18一起构成旋转变压器的旋转变压器主体22，包围旋转变压器转子18的外圆周设置。旋转变压器主体22用螺丝(图中未示出)固定在机壳3上。
旋转变压器主体22包括旋转变压器定子20、覆盖旋转变压器定子20两侧面的罩盖19、以及连接信号线用的连接器插头侧23。
旋转变压器定子20包括将硅钢片层叠在一起、具有沿圆周方向隔开相等间隔而形成的多个T形铁心24的层叠体25；导线通过绝缘体26卷绕在T形铁心24上的单相的励磁线圈27；以及两相的第1输出线圈28a及第2输出线圈28b。
单相的励磁线圈27是将导线连续地遍及整个圆周卷绕在相邻的各T形铁心24上而构成。第1输出线圈28a是将导线跳过相邻的T形铁心24、每隔一个连续地卷绕在励磁线圈27上而构成。第2输出线圈28b构成也为跳过相邻的T形铁心24每隔一个连续地将导线卷绕在励磁线圈27。第1输出线圈28a和第2输出线圈28b按照互相相邻的关系卷绕在层叠体25上。
与电动机线圈14连接并供电的电动机引线29U、29V、29W穿过嵌在机壳3的引出孔53的金属孔眼32。另外，通过连接器插孔侧30与连接器插头侧23连接，将与转子10的转角有关的信号传送给外部的传感器引线31穿过金属孔眼32。
图8为表示电动机1和ECU(Electronic Control Unit电子控制装置)之间连接关系用的图，来自ECU51的励磁信号R通过传感器引线31送往电动机1，来自电动机1的旋转变压器的第1输出线圈28a、第2输出线圈28b的输出信号Scos及Ssin通过传感器引线31送往ECU51。另外，来自ECU51的驱动电流通过3根电动机引线29U、29V、29W供给电动机1。
另外，在控制电动机1驱动的ECU51中装有检测误差校正手段52，该手段是根据输入的输出信号Scos及输出信号Ssin，计算出旋转变压器的角度检测误差，存储该角度检测误差的校正数据，同时根据该校正数据来校正旋转变压器的角度检测误差。
以下，说明上述构成的电动机1的动作。
从ECU51将10kHz、5Vpp的正弦波励磁信号R即励磁电压加在旋转变压器定子20的励磁线圈27上。通过将励磁电压加在励磁线圈27上，励磁电流就流过励磁线圈27，在旋转变压器转子18和旋转变压器定子20间的气隙部分产生磁通。
另外，从电动机引线29U、29V、29W向电动机线圈14供电，三相交流电压加在电动机线圈14上。通过将三相交流电压加在电动机线圈14上，在电动机线圈14中产生旋转磁场，转子10旋转。
转子10旋转之同时，旋转变压器转子18也旋转，旋转变压器转子18和旋转变压器定子20之间的气隙磁导发生变化，从第1输出线圈28a输出的输出信号Scos、从第2输出线圈28b输出的输出信号Ssin的各自的振幅、及相对于励磁信号R的相位也变化。
输出信号Scos、输出信号Ssin的振幅变化其相位相差90度，各输出信号Scos、及输出信号Ssin通过传感器引线31送往ECU51。
输入ECU51的输出信号Scos、及输出信号Ssin在预先存储着校正数据的检测误差校正手段中根据校正数据进行校正，检测出准确的转子10的转角。
以下说明上述校正数据的计算方法。
励磁信号R可用下式(1)表示
R＝E sin ωt …(1)另外，第1输出线圈28a的输出信号Scos、第2输出线圈28b的输出信号Ssin可用下式(2)、(3)表示。
Scos＝K·E·sinωt·cos(θ)…(2)Ssin＝K·E·sinωt·sin(θ)…(3)E为励磁电压，K为旋转变压器的变压比，ω为励磁信号的角速度，t为时间，θ为电角度。
而且，旋转变压器的电角度θ可用下式求出。
θtan-1(Ssin/Scos)…(4)此时，输出信号Scos、输出信号Ssin由于以和励磁信号R同为10kHz的正弦波形式输出，故作为振幅值进行检测，输出的符号将励磁信号R和输出信号Scos、Ssin同相时作为正、异相时作为负进行计算。
此时，若将角度计算用的输出信号Scos作为横轴、输出信号Ssin作为纵轴作图，则图形就变成图9示出的圆形李沙育波形。该李沙育波形的半径R可用下式求得。
R＝√((Scos)2+(Ssin)2) …(5)然而，旋转变压器的角度检测误差通常如图10所示，形成旋转变压器的电角度每360度进行1个周期变化的正弦波形状。
还有，可以用旋转变压器电角度＝机械角×旋转变压器轴倍角来表示。这里，旋转变压器轴倍角为每360度机械角而旋转变压器的检测角度为几倍变化的值，通常使电动机1的电角度和旋转变压器的电角度一致，但是也能按电动机电角度的1/2、1/4等的设定来使用。
这里，角度检测误差的误差振幅A、误差振幅B、误差振幅C可以根据李沙育半径值R的MAX、MIN、半径R的MIN点的角度θm利用下式求出。
误差振幅A＝2×sin-1{(MAX-MIN)/(2×(max+MIN))}…(6)误差振幅B＝2×sin-1{(MAX-MIN)/(2×(max+MIN))}…
(7)误差相位C＝θm…(8)从式(6)、(7)可知误差振幅A及误差振幅B的值通常为相同的值。
这里，θm的值只要根据半径R的MIN点的Ssin、Scos的值，利用式(4)求出即可。
图11为计算误差振幅A、误差振幅B的值用的说明图。
理论上的中心点为COS输出、SIN输出是0的点，角度检测以该理论上的中心点为基准来进行，所以当实际的李沙育中心一旦偏移时，就产生检测误差。
图11中，李沙育波形的中心点从理论中心点向左下方仅偏移(max-MIN)/2。还有MAX、MIN的值为离开理论中心点的距离。
由于MIN点及MAX点上不产生误差，误差最大的点变成等腰三角形的顶角，所以其顶角与误差振幅A、B相当。即误差振幅A、B成为2×sin-1{((MAX-MIN)/4)/((max+MIN)/2)}＝2×sin-1{(MAX-MIN)/(2×(max+MIN))}。
根据自上式得到的误差振幅A、误差振幅B、误差相位C的值，能生成图12示出的校正数据。
如以上所述，根据该旋转变压器，通过具有检测误差校正手段52，从而在整个检测区域能准确地检测出转子10的转角。
因此，若旋转变压器存在角度检测误差，就不能流过与转子10的位置对应的正确的电流，电动机的转矩脉动变大，但本发明的情况下能使角度检测误差变小，减小转矩脉动，能得到良好舒适的驾驶性能。
另外，该检测误差校正手段52组装在驱动控制电动机1的ECU51中，与为了得到校正数据而需要具有角度基准的外部设备的例如特開平7-318369号公报所述的专利相比，成本低。
另外，校正数据可以从多次李沙育半径R的MAX值、MIN值的各值的平均值求出，也可以根据一次的数据求出。
另外，根据用途，校正数据可以对每种环境温度准备多个数据，也可以只是典型温度的数据。
权利要求
1.一种旋转变压器，其特征在于，包括具有由电源励磁的单相励磁线圈、及以磁通密度的变化作为电压输出的两相输出线圈的旋转变压器定子；设置在该旋转变压器定子的中心部、并随着转动使得在与所述旋转变压器定子间的气隙磁导和所述旋转变压器定子一起变化的旋转变压器转子；以及利用由所述两相的所述输出线圈中用下式得到的从第1输出线圈输出的输出信号Scos和从第2输出线圈输出的输出信号Ssin的各自的振幅所得到的圆形李沙育波形上的李沙育半径值、校正旋转变压器角度检测误差用的检测误差校正手段，Scos＝K·E·sinωt·cos(θ)Ssin＝K·E·sinωt·sin(θ)(式中，K为变压比，E为由所述电源在所述励磁线圈上产生的所述励磁电压、ω为利用所述电源对所述励磁线圈进行励磁而产生的励磁信号的角速度，t为时间，θ为电角度)。
2.如权利要求1所述的旋转变压器，其特征在于，所述角度检测误差的误差振幅A、误差振幅B、误差相位C可以根据所述李沙育半径的最高值MAX、最低值MIN、李沙育半径最小值的电角度θm，利用下式求出，误差振幅A＝2×sin-1{(MAX-MIN)/(2×(MAX+MIN))}误差振幅B＝2×sin-1{(MAX-MIN)/(2×(MAX+MIN))}误差相位C＝θm。
3.如权利要求1或2所述的旋转变压器，其特征在于，所述旋转变压器压入组装在电动动力转向装置中的电动机的轴上。
4.如权利要求3所述的旋转变压器，其特征在于，所述检测误差校正手段设置在控制所述电动机驱动的ECU(ElectronicControl Unit电子控制装置)中，根据输入ECU的所述输出信号Scos及所述输出信号Ssin，算出所述旋转变压器的所述角度检测误差，存储该角度检测误差的校正数据，同时根据该校正数据对所述旋转变压器的角度检测误差进行校正。
全文摘要
本发明能获得一种在整个检测区域能检测出准确角度的旋转变压器。该旋转变压器包括具有由电源励磁的单相励磁线圈、及以磁通密度的变化作为电压输出的两相输出线圈的旋转变压器定子；设置在该旋转变压器定子的中心部、并随着转动使得在与所述旋转变压器定子间的气隙磁导和所述旋转变压器定子一起变化的旋转变压器转子；以及利用由所述两相的所述输出线圈中从第1输出线圈输出的输出信号Scos和从第2输出线圈输出的输出信号Ssin的各自的振幅所得到的圆形李沙育波形上的李沙育半径值、校正旋转变压器角度检测误差用的检测误差校正手段。
文档编号H02P6/16GK1945959SQ20061005958
公开日2007年4月11日 申请日期2006年3月6日 优先权日2005年10月7日
发明者阿久津悟, 逸见晋介, 礒野修治, 児玉诚树 申请人:三菱电机株式会社