專利名稱：磁極位置檢測裝置及方法
技術領域：
本發明涉及一種對電動機的可動部所位于的磁極位置進行檢測的磁極位置檢測 裝置及方法。
背景技術：
對于電動機的磁極構造，在線性電動機中，是將多個一定長度(磁極間距)的磁鐵 以極性交替變化的方式排列為直線狀的構造，在旋轉電動機(無刷電動機等)中，是將規定 數量的極性交替變化的磁極排列為環狀而構成規定極數的構造。在線性電動機及旋轉電動機(無刷電動機等)中，為了檢測可動部所位于的磁極 位置處的磁性，沿電動機的磁極排列方向隔著一定間隔配置大于或等于2個的磁傳感器， 其檢測與磁極產生的磁束的距離對應的變化量。磁極位置檢測裝置是一種下述的裝置，即，基于上述大于或等于2個的磁傳感器 中的2個磁傳感器的傳感器輸出之間的相位差，對可動部所位于的磁極位置進行運算檢 測。在線性電動機中搭載有磁極位置檢測裝置，其用于得到可動部在磁鐵排列方向上 移動時，位于磁極間距內的哪個位置(磁極位置)處的位置信息。即，線性電動機所使用的 磁極位置檢測裝置在裝置內具有2個磁傳感器。另一方面，在旋轉電動機中成為下述結構， 即，大于或等于2個的磁傳感器作為該電動機的構成部分的一部分，磁極位置檢測裝置設 置在該電動機的外部。另外，對于2個磁傳感器的配置間隔，在現有技術中，以使傳感器輸出之間的相位 差成為90度的方式配置2個磁傳感器(例如專利文獻1、2等)。如果形成上述配置，以線性電動機的例子進行說明，則在2個磁傳感器的配置間 隔L和磁極間距PIT之間，下述關系成立。
權利要求
一種磁極位置檢測裝置，其基于沿電動機的磁極排列方向隔著規定間隔配置的大于或等于2個磁傳感器中，2個磁傳感器的傳感器輸出之間的相位差，對可動部所位于的磁極位置進行運算檢測，其特征在于，具有第1運算系統和第2運算系統，在將所述2個傳感器輸出中的超前相側傳感器輸出設為a，將滯后相側傳感器輸出設為b，將所述相位差設為φ時，第1運算系統對所述相位差的正弦值大于判定閾值的情況下的磁極位置θ，進行θ＝tan 1{(a·sinφ/(b a·cosφ)}的運算而進行檢測，第2運算系統對所述相位差的正弦值小于判定閾值的情況下的磁極位置θ，進行θ＝{sin 1(a)+sin 1(b) φ}/2的運算而進行檢測。
2.根據權利要求1所述的磁極位置檢測裝置，其特征在于， 所述第1運算系統具有第1乘法器，其使所述2個傳感器輸出中的超前相側傳感器輸出乘以所述相位差的正 弦值；第2乘法器，其使所述超前相側傳感器輸出乘以所述相位差的余弦值；第1減法器， 其從所述2個傳感器輸出中的滯后相側傳感器輸出中減去所述第2乘法器的輸出值；除法 器，其將所述第1乘法器的輸出值除以所述減法器的輸出值；以及第1角度運算器，其求出 所述除法器輸出的正切值的反正切值，并將該值作為所述磁極位置而輸出， 所述第2運算系統具有第2角度運算器，其求出所述超前相側傳感器輸出的反正弦值；第3角度運算器，其求 出所述滯后相側傳感器輸出的反正弦值；第2減法器，其從第3角度運算器的輸出值中減去 所述相位差；加法器，其將所述第2角度運算器的輸出值和所述第2減法器的輸出值相加； 以及第3乘法器，其將所述加法器的輸出值乘以1/2而得到的值，作為所述磁極位置而輸出。
3.根據權利要求1或2所述的磁極位置檢測裝置，其特征在于，具有相位差運算部，其進行(2 π X所述2個磁傳感器的配置間隔)/(磁極間距或極 數)的運算而求出所述相位差，對于所述配置間隔，在所述運算檢測出的磁極位置存在誤差的情況下，使用實際測定 的配置間隔或根據磁極位置誤差波形的振幅值推定的配置間隔。
4.根據權利要求1至3中任意一項所述的磁極位置檢測裝置，其特征在于，在所述2個磁傳感器中追加大于或等于1個磁傳感器，通過多個磁傳感器的組合而檢 測所述磁極位置。
5.一種磁極位置檢測方法，其特征在于， 包括下述工序第1工序，在該工序中，針對沿電動機的磁極排列方向隔著規定間隔配置的大于或等 于2個磁傳感器中的2個磁傳感器的傳感器輸出之間的相位差，進行(2 π X所述2個磁傳 感器的配置間隔)/(磁極間距或極數)的運算而求出該相位差；第2工序，在該工序中，判定所述相位差的正弦值和判定閾值之間的大小關系；第3工序，在該工序中，在所述第2工序中的判定結果為所述相位差的正弦值大于判定 閾值的情況下，對由下述分子和分母形成的正切值的反正切值進行運算檢測而作為第1磁 極位置，其中，分子為，將所述2個磁傳感器的傳感器輸出中的超前相側傳感器輸出乘以所 述相位差的正弦值而得到的值，分母為，從所述2個磁傳感器的傳感器輸出中的滯后相側 傳感器輸出中，減去使所述超前相側傳感器輸出乘以所述相位差的余弦值所得到的值而得 到的值；以及第4工序，在該工序中，在所述第2工序中的判定結果為所述相位差的正弦值小于判定 閾值的情況下，從所述超前相側傳感器輸出的反正弦值和所述滯后相側傳感器輸出的反正 弦值的和中，減去所述相位差而得到的值的一半的值進行運算檢測，而作為第2磁極位置。
6.根據權利要求5所述的磁極位置檢測方法，其特征在于， 包括下述工序在所述運算檢測出的磁極位置存在誤差的情況下，對所述2個磁傳感器的配置間隔進 行實際測定、或者根據磁極位置誤差波形的振幅值進行推定的工序；以及將所述實際測定的配置間隔或所述推定的配置間隔應用于所述第1工序中的工序。
全文摘要
本發明的目的在于得到一種磁極位置檢測裝置，其即使將2個磁傳感器以任意間隔配置，也可以正確地取得磁極位置，將沿電動機的磁極排列方向隔著規定間隔(L)配置的2個磁傳感器的各傳感器輸出(a、b)、以及2個傳感器輸出(a、b)之間的相位差(φ)作為輸入，在sinφ＞δ的情況下，將a·sinφ除以b-a·cosφ而求出tanθ，輸出磁極位置θ＝tan-1{a·sinφ/(b-a·cosφ)}。另外，在sinφ≤δ的情況下，由于a＝sinθ，b＝cos(θ+φ)，所以輸出磁極位置θ＝{sin-1(a)+cos-1(b)-φ}/2。由于φ＝2π×L/(磁極間距或極數)，所以通過將φ用作針對2個傳感器輸出(a、b)的校正系數，從而在間隔(L)與理論值不同的情況下，可以消除磁極位置誤差。即，可以以任意間隔配置2個磁傳感器。
文檔編號H02K29/08GK101990733SQ20088012857
公開日2011年3月23日 申請日期2008年4月9日 優先權日2008年4月9日
發明者佐野修也, 荒川丈昌 申請人:三菱電機株式會社