專利名稱：旋轉(zhuǎn)傳感器和旋轉(zhuǎn)角度檢測設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種旋轉(zhuǎn)傳感器以及一種采用該旋轉(zhuǎn)傳感器的旋轉(zhuǎn)角度檢測設(shè)備，其中該旋轉(zhuǎn)傳感器輸出與轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度對應(yīng)的三相信號。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)上，車輛的動力轉(zhuǎn)向設(shè)備具有安裝在轉(zhuǎn) 向軸和電動機(jī)中的旋轉(zhuǎn)角度檢測設(shè)備。圖12示出了檢測諸如轉(zhuǎn)向軸的旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)角度的旋轉(zhuǎn)角度檢測設(shè)備的示例。如圖12所示，旋轉(zhuǎn)角度檢測設(shè)備包括用作旋轉(zhuǎn)傳感器的旋轉(zhuǎn)變壓器(resolver) 2，其輸出與旋轉(zhuǎn)軸I的旋轉(zhuǎn)角度對應(yīng)的三相電壓信號Va、Vb和Vc ;以及控制器3，用于基于從旋轉(zhuǎn)變壓器2輸出的信號Va至Vc而檢測旋轉(zhuǎn)軸I的旋轉(zhuǎn)角度。在此處描述的情況下，旋轉(zhuǎn)變壓器2的角度的倍增因數(shù)被設(shè)置為I。旋轉(zhuǎn)變壓器2由轉(zhuǎn)子20和定子21構(gòu)成，其中轉(zhuǎn)子20由與旋轉(zhuǎn)軸I 一體地旋轉(zhuǎn)的磁體形成，定子21以預(yù)定間隔與轉(zhuǎn)子20隔開。定子21具有勵磁線圈(excitationcoil) 22、第一旋轉(zhuǎn)變壓器線圈23、第二旋轉(zhuǎn)變壓器線圈24以及第三旋轉(zhuǎn)變壓器線圈25。第一至第三旋轉(zhuǎn)變壓器線圈23至25在圓周方向(圖12中以箭頭Rl表示的方向)上關(guān)于轉(zhuǎn)子20的旋轉(zhuǎn)中心O以電角度相位120°的間隔彼此間隔開。旋轉(zhuǎn)變壓器線圈23至25的相應(yīng)端電連接在一起。旋轉(zhuǎn)變壓器線圈23至25的其它端通過相關(guān)聯(lián)的信號線23a、24a、25a電連接到相應(yīng)的輸出端子Ta、Tb、Tc。勵磁線圈22從安裝在旋轉(zhuǎn)角度檢測設(shè)備中的振蕩電路4接收AC(交流)電壓，以生成交變磁場。在旋轉(zhuǎn)變壓器2中，勵磁線圈22所生成的交變磁場通過轉(zhuǎn)子20被提供給第一至第三旋轉(zhuǎn)變壓器線圈23至25。這通過電磁感應(yīng)分別在第一至第三旋轉(zhuǎn)變壓器23、24和25中感應(yīng)出以下描述的電壓(al)、(a2)和(a3)，其中電壓(al)、(a2)和(a3)中的每個(gè)電壓均具有相對于轉(zhuǎn)子20的旋轉(zhuǎn)角度(電角度)Θ e以正弦方式變化的幅度。在該情況下，振蕩電路4將AC電壓Vr(Vr = EXsin(Cot))供給到勵磁線圈22 (E表示幅度，ω表示角頻率，并且t表示時(shí)間)。此外，K表示變壓比。(al)在第一旋轉(zhuǎn)變壓器線圈23中感應(yīng)出電壓Va(Va =KXEXs in ( Θ e) X sin (ω t))。(a2)在第二旋轉(zhuǎn)變壓器線圈24中感應(yīng)出電壓Vb (Vb =KXEXsin( Θ e+120° )Xsin(cot))。(a3)在第三旋轉(zhuǎn)變壓器線圈25中感應(yīng)出電壓Vc (Vc =KXEXsin( Θ e+240° )Xsin(cot))。在第一至第三旋轉(zhuǎn)變壓器線圈23至25中感應(yīng)出的電壓Va至Vc從旋轉(zhuǎn)變壓器2的相應(yīng)輸出端子Ta至Tc輸出并且被控制器3接收?？刂破?執(zhí)行信號處理，以從自旋轉(zhuǎn)變壓器2輸出的信號Va至Vc提取幅度分量。因而，控制器3從輸出信號Va獲得幅度值Sa (Sa = KXEX sin ( Θ e))，從輸出信號Vb獲得幅度值Sb(Sb = KXEXsin(0e+12O° ))，以及從輸出信號Vc獲得幅度值Sc (Sc =KXEXsin(0e+24O° ))。圖13是表示輸出信號幅度值Sa至Sc與轉(zhuǎn)子20的機(jī)械角度Θ之間的關(guān)系的圖，其中，沿縱坐標(biāo)軸繪制輸出信號幅度值Sa至Sc，并且沿橫坐標(biāo)軸繪制機(jī)械角度Θ。圖13示出了如下情況其中，旋轉(zhuǎn)變壓器2的角度的倍增因數(shù)被設(shè)置為四倍(4X)，提供到勵磁線圈22的AC電壓Vr的峰值之間的電勢差Vpp (Vpp = 2XE)被設(shè)置為4 [V]，并且變壓比K被設(shè)置為O. 2?？刂破?根據(jù)以圖13所示的方式變化的輸出信號幅度值Sa至Sc，使用下述表達(dá)式(I)至(3)以三種不同的方式計(jì)算轉(zhuǎn)子20的電角度Θ e。使用表達(dá)式(I)、(2)和(3)算出的電角度分別被表示為Θ el、Θ e2和Θ e3。表達(dá)式⑴至(3)中的每個(gè)表達(dá)式均將輸出信號幅度值Sa至Sc中的相應(yīng)輸出信號幅度值變換成正弦值與余弦值之間的關(guān)系，并且根據(jù)輸出信號幅度值Sa至Sc的反正弦值獲得轉(zhuǎn)子20的電角度。Θ el = tarf1 (( V 3 X Sa) / (_2 X Sb-Sa)). . . (I)Θ e2 = tan_1(( V 3 X Sb) / (-2 X Sc-Sb))-120° …(2)
Θ e3 = tarT1 (( V 3 X Sc) / (_2 X Sa_Sc)) -240。...(3)圖14是表示使用相應(yīng)表達(dá)式⑴至(3)算出的轉(zhuǎn)子20的電角度0el至Θ e3與轉(zhuǎn)子20的機(jī)械角度Θ之間的關(guān)系的圖，其中，沿縱坐標(biāo)軸繪制電角度Qel至0e3，并且沿橫坐標(biāo)軸繪制機(jī)械角度Θ。通常，電角度Qel至0e3變化同時(shí)彼此相等?？刂破?以此方式檢測轉(zhuǎn)子20的電角度Θ el至Θ e3，換言之，旋轉(zhuǎn)軸I的電角度。在旋轉(zhuǎn)角度檢測設(shè)備中，當(dāng)設(shè)備具有故障(諸如，第一至第三旋轉(zhuǎn)變壓器線圈23至25中的任一個(gè)的布線系統(tǒng)的斷開、電線接觸供電線路的電力故障或者電線接觸接地線的接地故障)時(shí)，旋轉(zhuǎn)變壓器2輸出的信號Va至Vc具有非正常值。這妨礙了對轉(zhuǎn)子20的電角度Qel至0e3的正確檢測。因此，如果在第一至第三旋轉(zhuǎn)變壓器線圈23至25中的任一個(gè)的布線系統(tǒng)中發(fā)生諸如斷開的故障，則要求正確地檢測故障。為了滿足該要求，如例如日本早期公開專利公布第2006-138778號中所描述的那樣，傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)角度檢測設(shè)備基于輸出信號幅度值Sa、Sb、Sc的平方和檢測上述故障。具體地，如下述表達(dá)式(4)所表不的那樣,確定輸出信號幅度值Sa至Sc的平方和S。S = Va2+Vb2+Vc2= (KXVpp/2)2X ((sin( Θ e))2+(sin( θ e+120° ))2+(sin( θ e+240° ))2). . . (4)具體地,值sin( Θ e)、sin( Θ e+120° )以及sin( Θ e+240° )之間的關(guān)系由下述表達(dá)式(5)表不。(sin ( Θ e))2+(sin ( Θ e+120。))2+(sin ( Θ e+240。))2 = I. 5. . . (5)因此，平方和S是由下述表達(dá)式(6)表示的固定值。S = I. 5X (KXVpp/2)2. . . (6)結(jié)果，例如，如果供給到勵磁線圈22的AC電壓Vr的峰值之間的電勢差被設(shè)置為
4[V]，并且變壓比被設(shè)置為O. 2，則平方和S是O. 24。具體地，表達(dá)式(6)是理想表達(dá)式。即，平方和S實(shí)際上由于各種類型的誤差(諸如，檢測誤差或計(jì)算誤差)而是變化的。因此，控制器3設(shè)置大于理論值(0.24)的上限閾值以及小于理論值的下限閾值。如果平方和S大于或等于上限閾值或者小于或等于下限閾值，則控制器3確定在旋轉(zhuǎn)變壓器線圈的布線系統(tǒng)中發(fā)生了諸如斷開的故障。以此方式，簡單地通過將旋轉(zhuǎn)變壓器2的輸出信號Va至Vc的平方和S與閾值進(jìn)行比較來檢測故障。這有利于故障的檢測。除了上述斷開或接地故障之外，在旋轉(zhuǎn)變壓器線圈23至25的布線系統(tǒng)中發(fā)生的故障包括例如與旋轉(zhuǎn)變壓器線圈23至25對應(yīng)的信號線23a至25a的短路。如將詳細(xì)描述的一樣，當(dāng)短路發(fā)生在信號線23a至25a中的任意信號線中時(shí)，難以基于輸出信號幅度值Sa至Sc的平方和S檢測短路。具體地，參照圖12、圖15和圖16，將描述在任意信號線23a至25a中發(fā)生短路時(shí)通過控制器3檢測到的轉(zhuǎn)子20的電角度。例如，如圖12中的雙點(diǎn)劃線所示，短路可能發(fā)生在對應(yīng)于第一旋轉(zhuǎn)變壓器線圈23的信號線23a與對應(yīng)于第二旋轉(zhuǎn)變壓器線圈24的信號線24a之間。在該情況下，從旋轉(zhuǎn)變壓器2的相應(yīng)輸出端子Ta、Tb輸出的信號Va、Vb中的每一個(gè)均表示在第一和第二旋轉(zhuǎn)變壓 器線圈23、24的相應(yīng)旋轉(zhuǎn)變壓器線圈中感應(yīng)出的電壓的平均值。因此，由控制器3檢測到的輸出信號幅度值Sa、Sb的波形從圖13所示的形狀改變?yōu)閳D15所示的形狀。在該狀態(tài)下，由控制器3使用表達(dá)式(I)至(3)確定的轉(zhuǎn)子20的電角度Θ el至Θ e3表示圖16所示的值。換言之，所算出的電角度Qel至0e3表示30°或210°，并且大大不同于轉(zhuǎn)子20的實(shí)際電角度。圖17A是表示電角度誤差Λ Gd與轉(zhuǎn)子機(jī)械角度Θ之間的關(guān)系的圖，其中，沿縱坐標(biāo)軸繪制電角度誤差Λ Θ d，并且沿橫坐標(biāo)軸繪制轉(zhuǎn)子機(jī)械角度Θ。通過從圖14表示的正常狀態(tài)下所算出的電角度Θ el減去圖16中表示的信號線中短路時(shí)所算出的電角度Qel來獲得電角度誤差Λ 0d。參照圖17A，在短路時(shí)所算出的轉(zhuǎn)子20的電角度與轉(zhuǎn)子20的實(shí)際電角度之間產(chǎn)生在-90°至90°范圍內(nèi)的大誤差。當(dāng)輸出信號幅度值Sa至Sc以圖15表不的方式變化時(shí),輸出信號幅度值Sa至Sc的平方和S如圖17B表示的那樣、相對于轉(zhuǎn)子20的機(jī)械角度Θ以正弦方式變化。具體地，在該情況下，平方和S的下限閾值Smin相對于理論值(O. 24)被設(shè)置為(O. 1176(0. 1176 =O. 24X0. 72))，并且平方和S的上限閾值被設(shè)置為(O. 4056(0. 4056 = O. 24X I. 32))。出于說明目的，圖17B不包括上限閾值。在該情況下，參照圖17C，當(dāng)平方和S小于或等于下限閾值Smin時(shí)，允許控制器3檢測故障，但是如果平方和S大于下限閾值Smin，則控制器3無法檢測故障。因此，當(dāng)在平方和S超過下限閾值Smin的、轉(zhuǎn)子20的旋轉(zhuǎn)角度范圍Al至A9中計(jì)算轉(zhuǎn)子20的電角度Qel至0e3時(shí)，控制器3檢測所算出的電角度Θ el至Θ e3作為正常電角度。結(jié)果，由控制器3錯(cuò)誤地檢測到的轉(zhuǎn)子20的電角度與轉(zhuǎn)子20的實(shí)際電角度之間的誤差表示圖17D所示的值。如果基于例如動力轉(zhuǎn)向設(shè)備中具有這樣大的誤差的電角度而控制電動機(jī)的激勵，則電動機(jī)的行為可能不利地較大程度地改變。該問題不限于旋轉(zhuǎn)變壓器，而是通常對于旋轉(zhuǎn)傳感器而言是顯著的，其中旋轉(zhuǎn)傳感器從三個(gè)磁場變化檢測部輸出與轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度對應(yīng)的三相信號，這三個(gè)磁場變化檢測部在轉(zhuǎn)子的圓周方向上間隔開。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供能夠更加適當(dāng)?shù)貦z測信號線的短路故障的旋轉(zhuǎn)傳感器和旋轉(zhuǎn)角度檢測設(shè)備。為了實(shí)現(xiàn)上述目的并且根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種旋轉(zhuǎn)傳感器，其包括具有旋轉(zhuǎn)中心的轉(zhuǎn)子、第一至第三磁場變化檢測部以及磁場生成部。第一至第三磁場變化檢測部在轉(zhuǎn)子的圓周方向上間隔布置。磁場生成部生成提供給第一至第三磁場變化檢測部的磁場。從磁場生成部提供給第一至第三磁場變化檢測部的磁場隨著轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)而變化。第一至第三磁場變化檢測部輸出與轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度相對應(yīng)地變化的三相信號。當(dāng)在轉(zhuǎn)子的圓周方向上關(guān)于轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)中心的、第一至第三磁場變化檢測部的相應(yīng)的相鄰對之間的角度間隔被定義為第一、第二和第三分割角度時(shí)，第一至第三磁場變化檢測部以使得第一至第三分割角度彼此不同的方式布置。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種旋轉(zhuǎn)角度檢測設(shè)備，其基于從旋轉(zhuǎn)傳感器輸出的三相信號而檢測轉(zhuǎn)子的電角度。旋轉(zhuǎn)傳感器包括具有旋轉(zhuǎn)中心的轉(zhuǎn)子、第一至第三磁場變化檢測部以及磁場生成部。第一至第三磁場變化檢測部在轉(zhuǎn)子的圓周方向上間隔布置。磁場生成部生成提供給第一至第三磁場變化檢測部的磁場。從磁場生成部提供給第一至第三磁場變化檢測部的磁場隨著轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)而變化。第一至第三磁場變化檢測部輸出與轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度相對應(yīng)地變化的三相信號。當(dāng)在轉(zhuǎn)子的圓周方向上關(guān)于轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)中心的、第一至第三磁場變化檢測部的相應(yīng)的相鄰對之間的角度間隔被定義為第一、第二和第三分割角度時(shí)，第一至第三磁場變化檢測部以使得第一至第三分割角度彼此不同的方式布置。旋轉(zhuǎn)角度檢測設(shè)備包括控制器，該控制器使用從旋轉(zhuǎn)傳感器輸出的三相信號計(jì)算均表示轉(zhuǎn)子電角度的第一、第二和第三算出的電角度，并且基于第一至第三算出的電角度中的任意兩個(gè)之間的差檢測旋轉(zhuǎn)傳感器的故障。 根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供了一種旋轉(zhuǎn)變壓器，其包括三個(gè)旋轉(zhuǎn)變壓器線圈，在轉(zhuǎn)子的圓周方向上間隔布置；以及勵磁線圈，在接收到電力時(shí)生成磁場，以在三個(gè)旋轉(zhuǎn)變壓器線圈中感應(yīng)出電壓。當(dāng)隨著轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，在三個(gè)旋轉(zhuǎn)變壓器線圈中感應(yīng)出的電壓由于從勵磁線圈提供給三個(gè)旋轉(zhuǎn)變壓器線圈中的每個(gè)旋轉(zhuǎn)變壓器線圈的磁場的變化而改變時(shí)，旋轉(zhuǎn)變壓器輸出具有相對于轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度以正弦方式變化的幅度的三相信號。當(dāng)在轉(zhuǎn)子的圓周方向上關(guān)于轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)中心的、三個(gè)旋轉(zhuǎn)變壓器線圈的相應(yīng)的相鄰對之間的角度間隔被定義為第一、第二和第三分割角度時(shí)，三個(gè)旋轉(zhuǎn)變壓器線圈以使得第一至第三分割角度彼此不同的方式布置。根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提供了一種旋轉(zhuǎn)傳感器，其包括具有旋轉(zhuǎn)中心的轉(zhuǎn)子、第一至第三磁性檢測部以及磁場生成部。第一至第三磁性檢測部在轉(zhuǎn)子的圓周方向上間隔布置。磁場生成部生成提供給第一至第三磁性檢測部的磁場。從磁場生成部提供給第一至第三磁性檢測部的磁場隨著轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)而變化，并且第一至第三磁性檢測部輸出與轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度相對應(yīng)地變化的三相信號。當(dāng)在轉(zhuǎn)子的圓周方向上關(guān)于轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)中心的、第一至第三磁性檢測部的相應(yīng)的相鄰對之間的角度間隔被定義為第一、第二和第三分割角度時(shí)，第一至第三磁性檢測部以使得第一至第三分割角度彼此不同的方式布置。從結(jié)合附圖給出的、作為示例說明本發(fā)明的原理的以下描述中，本發(fā)明的其它方面和優(yōu)點(diǎn)將變得明顯。


參照當(dāng)前優(yōu)選實(shí)施例的以下描述連同附圖，可最好地理解本發(fā)明及其目的和優(yōu)點(diǎn)，在附圖中圖I是示意性地表示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的旋轉(zhuǎn)角度檢測設(shè)備的配置的框圖；圖2是表示圖I的旋轉(zhuǎn)角度檢測設(shè)備算出的旋轉(zhuǎn)變壓器輸出信號幅度值與轉(zhuǎn)子機(jī)械角度之間的關(guān)系的圖3是表示圖I的旋轉(zhuǎn)角度檢測設(shè)備算出的三個(gè)轉(zhuǎn)子電角度與轉(zhuǎn)子機(jī)械角度之間的關(guān)系的圖；圖4是表示在旋轉(zhuǎn)變壓器信號線短路時(shí)圖I的旋轉(zhuǎn)角度檢測設(shè)備算出的旋轉(zhuǎn)變壓器輸出信號幅度值與轉(zhuǎn)子機(jī)械角度之間的關(guān)系的圖；圖5是表示在旋轉(zhuǎn)變壓器信號線短路時(shí)圖I的旋轉(zhuǎn)角度檢測設(shè)備算出的三個(gè)轉(zhuǎn)子電角度與轉(zhuǎn)子機(jī)械角度之間的關(guān)系的圖；圖6A、圖6B、圖6C和圖6D是每一個(gè)均表示圖I的旋轉(zhuǎn)角度檢測設(shè)備的操作示例的時(shí)序圖；·圖7A和圖7B是每一個(gè)均示意性地表示無法檢測旋轉(zhuǎn)變壓器信號線的短路故障的、圖I的旋轉(zhuǎn)角度檢測設(shè)備中的旋轉(zhuǎn)變壓器線圈的布置示例的視圖；圖8是表示由圖I的旋轉(zhuǎn)角度檢測設(shè)備錯(cuò)誤地檢測到的轉(zhuǎn)子電角度與實(shí)際的轉(zhuǎn)子電角度之間的誤差與轉(zhuǎn)子機(jī)械角度之間的關(guān)系的圖；圖9A和圖9B是每一個(gè)均示意性地表示最大地提高對旋轉(zhuǎn)變壓器信號線的短路故障的檢測準(zhǔn)確性的、圖I的旋轉(zhuǎn)角度檢測設(shè)備中的旋轉(zhuǎn)變壓器線圈的布置示例的視圖；圖10是示意性地表示采用根據(jù)本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)傳感器的旋轉(zhuǎn)角度檢測設(shè)備的配置的框圖；圖11是表示圖10的旋轉(zhuǎn)傳感器輸出的三相信號與轉(zhuǎn)子機(jī)械角度之間的關(guān)系的圖；圖12是示意性地表示傳統(tǒng)旋轉(zhuǎn)角度檢測設(shè)備的配置的框圖；圖13是表示圖12的旋轉(zhuǎn)角度檢測設(shè)備算出的旋轉(zhuǎn)變壓器輸出信號幅度值與轉(zhuǎn)子機(jī)械角度之間的關(guān)系的圖；圖14是表示圖12的旋轉(zhuǎn)角度檢測設(shè)備算出的三個(gè)轉(zhuǎn)子電角度與轉(zhuǎn)子機(jī)械角度之間的關(guān)系的圖；圖15是表示在旋轉(zhuǎn)變壓器信號線短路時(shí)圖12的旋轉(zhuǎn)角度檢測設(shè)備算出的旋轉(zhuǎn)變壓器輸出信號幅度值與轉(zhuǎn)子機(jī)械角度之間的關(guān)系的圖；圖16是表示在旋轉(zhuǎn)變壓器信號線短路時(shí)圖12的旋轉(zhuǎn)角度檢測設(shè)備算出的三個(gè)轉(zhuǎn)子電角度與轉(zhuǎn)子機(jī)械角度之間的關(guān)系的圖；以及圖17A、圖17B、圖17C和圖17D是每一個(gè)均表示圖12的旋轉(zhuǎn)角度檢測設(shè)備的操作不例的時(shí)序圖。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在將參照圖I至圖9描述根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的旋轉(zhuǎn)角度檢測設(shè)備。所示出的實(shí)施例的旋轉(zhuǎn)角度檢測設(shè)備檢測車輛的旋轉(zhuǎn)軸(諸如，轉(zhuǎn)向軸)的旋轉(zhuǎn)角度。首先將參照圖I描述旋轉(zhuǎn)角度檢測設(shè)備的示意配置。圖I所示的旋轉(zhuǎn)角度檢測設(shè)備具有與圖12所示的傳統(tǒng)旋轉(zhuǎn)角度檢測設(shè)備的相應(yīng)配置相同的、用于檢測旋轉(zhuǎn)軸I的旋轉(zhuǎn)角度的配置。即，所示出的實(shí)施例的旋轉(zhuǎn)角度檢測設(shè)備還基于與旋轉(zhuǎn)軸I的旋轉(zhuǎn)角度相對應(yīng)地從旋轉(zhuǎn)變壓器2輸出的三相信號Va至Vc而檢測轉(zhuǎn)子20的旋轉(zhuǎn)角度。實(shí)施例的旋轉(zhuǎn)角度檢測設(shè)備的操作與已參照圖12描述的操作基本相同。此外，同樣對于所示出的實(shí)施例，旋轉(zhuǎn)變壓器2的角度的倍增因數(shù)被設(shè)置為一倍，即IX)。相同的或相似的附圖標(biāo)記給予圖I中與圖12中的相應(yīng)部件相同或相似的部件，并且此處省略對這些部件的重復(fù)描述。如圖I所示，第二旋轉(zhuǎn)變壓器線圈24在轉(zhuǎn)子20的圓周方向(在圖I中以箭頭Rl表示)上關(guān)于轉(zhuǎn)子20的旋轉(zhuǎn)中心O布置在從第一旋轉(zhuǎn)變壓器線圈23移位了 90°的電角度相位的位置。第三旋轉(zhuǎn)變壓器線圈25在圓周方向Rl上關(guān)于轉(zhuǎn)子20的旋轉(zhuǎn)中心O布置在與第一旋轉(zhuǎn)變壓器線圈23移位了 210°的電角度相位的位置。以此方式，將第一至第三旋轉(zhuǎn)變壓器線圈23至25的相應(yīng)的相鄰對之間的電角度的相位差在轉(zhuǎn)子20的圓周方向Rl上定義為第一分割角度Θ I、第二分割角度Θ 2以及第三分割角度Θ 3。第一分割角度Θ I、第二分割角度Θ 2以及第三分割角度Θ 3分別被設(shè)置為90°、120°和150°。如已描述的那樣，第一至第三旋轉(zhuǎn)變壓器線圈23至25以使得第一至第三分割角度Θ I至Θ 3變得彼此不同的方式布置。在旋轉(zhuǎn)變壓器2中，勵磁線圈22產(chǎn)生的交變磁通量通過轉(zhuǎn)子20被提供給第一至 第三旋轉(zhuǎn)變壓器線圈23至25，每個(gè)旋轉(zhuǎn)變壓器線圈均用作磁場變化檢測部。這通過電磁感應(yīng)與轉(zhuǎn)子20的電角度Θ相對應(yīng)地在第一至第三旋轉(zhuǎn)變壓器線圈23至25中感應(yīng)出下述電壓(bl)、(b2)和(b3) ο具體地,在該情況下,AC電壓Vr (Vr = EXsin(cot))從振蕩電路4被供給到勵磁線圈22 (E表示幅度，ω表示角頻率，并且t表示時(shí)間)。此外，K表示勵磁線圈22與旋轉(zhuǎn)變壓器線圈23至25中的每一個(gè)之間的變壓比。(bl)在第一旋轉(zhuǎn)變壓器線圈23中感應(yīng)出電壓Va(Va =KXEXs in ( Θ e) X sin (ω t))。(b2)在第二旋轉(zhuǎn)變壓器線圈24中感應(yīng)出電壓Vb (Vb =KXEXsin( Θ e+90° )Xsin(cot))。(bl)在第三旋轉(zhuǎn)變壓器線圈25中感應(yīng)出電壓Vc (Vc =KXEXsin( Θ e+210。)Xsin(cot))?？刂破?執(zhí)行信號處理，以從自旋轉(zhuǎn)變壓器2輸出的信號Va至Vc提取幅度分量。因此，控制器3從輸出信號Va獲得幅度值Sa (Sa = KXEX sin ( Θ e))，從輸出信號Vb獲得幅度值Sb (Sb = KXEX sin (0e+9O° ))，以及從輸出信號Vc獲得幅度值Sc (Sc =KXEXsin(0e+21O° ))。圖2是表示輸出信號幅度值Sa至Sc與轉(zhuǎn)子20的機(jī)械角度Θ之間的關(guān)系的圖，其中，沿縱坐標(biāo)軸繪制輸出信號幅度值Sa至Sc，并且沿橫坐標(biāo)軸繪制機(jī)械角度Θ。圖2示出了如下情況將旋轉(zhuǎn)變壓器2的角度的倍增因數(shù)設(shè)置為四倍(4X)，將提供給勵磁線圈22的AC電壓Vr的峰值之間的電勢差Vpp (Vpp = 2XE)設(shè)置為4[V]，并且將變壓比K設(shè)置為O. 2?？刂破?根據(jù)以圖2所示的方式變化的輸出信號幅度值Sa至Sc，使用下述表達(dá)式(7)至(9)以三種不同的方式計(jì)算轉(zhuǎn)子20的電角度Ge。使用表達(dá)式
(7)、⑶和(9)算出的電角度分別被定義為電角度Θ el、Θ e2以及Θ e3。表達(dá)式(7)至
(9)中的每個(gè)表達(dá)式將輸出信號幅度值Sa至Sc中的相應(yīng)輸出信號幅度值變換成正弦值與余弦值之間的關(guān)系，并且從輸出信號幅度值Sa至Sc的反正弦值獲得轉(zhuǎn)子20的電角度。Θ el = tarT1 (Sa/Sb) · . . (7)Θ e2 = tarT1 ((Sb/2+Sc) / (-Sb X V 3/2)-90。...(8)Θ e3 = tan_1((-Sa/2)/(Sc+SaX V 3/2)-210° ... (9)圖3是表示使用相應(yīng)表達(dá)式(7)至(9)算出的轉(zhuǎn)子20的電角度Θ el至Θ e3與轉(zhuǎn)子20的機(jī)械角度Θ之間的關(guān)系的圖，其中，沿縱坐標(biāo)軸繪制電角度Qel至0e3，并且沿橫坐標(biāo)軸繪制機(jī)械角度Θ。從該圖清楚看出，同樣在所示出的實(shí)施例的旋轉(zhuǎn)角度檢測設(shè)備中，算出的電角度Qel至Θ e3通常被維持為相等的角度，如在圖12所示的旋轉(zhuǎn)角度檢測設(shè)備的情況下一樣。本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，當(dāng)?shù)谝恢恋谌D(zhuǎn)變壓器線圈23至25以圖I所示的方式來布置并且在對應(yīng)于旋轉(zhuǎn)變壓器線圈23至25的信號線23a至25a中的任意兩條信號線之間發(fā)生短路時(shí)，算出的電角度Qel至0e3易于變?yōu)橄嗷ゲ煌闹?。此后將參照圖4和圖5描述本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)的事實(shí)。例如，如圖I中的雙點(diǎn)劃線所示，短路可能發(fā)生在對應(yīng)于第一旋轉(zhuǎn)變壓器線圈23的信號線23a與對應(yīng)于第二旋轉(zhuǎn)變壓器線圈24的信號線24a之間。在該情況下，輸出信號幅度值Sa、Sb的波形從圖2所示的形狀改變?yōu)閳D4所示的形狀。在該狀態(tài)下，控制器3使用表達(dá)式(7)至(9)算出的電角度Qel至0e3以圖5表示的方式相對于轉(zhuǎn)子20的 機(jī)械角度Θ變化。在圖5中，實(shí)線表示算出的電角度Θ el，并且單點(diǎn)劃線表示算出的電角度Θθ2。雙點(diǎn)劃線表示算出的電角度0e3，并且虛線表示算出的電角度Qel至Θ e3的平均值0ea。如從圖5與圖3之間的比較顯而易見，當(dāng)短路發(fā)生在信號線23a與信號線24a之間時(shí)，算出的電角度Qel至0e3變得彼此不同。因此，在所示出的實(shí)施例中，基于算出的電角度0el至0e3中的任意兩個(gè)電角度之間的差而檢測旋轉(zhuǎn)變壓器2的信號線的短路故障。具體地，如將在項(xiàng)(Cl)、(c2)和(c3)中分別描述的一樣，控制器3計(jì)算相應(yīng)電角度差Λ Θ el、Λ Θ e2和Λ Θ e3的絕對值
Δ Θ elU I Δ Θ e2 和 | Δ Θ e3 |。(cl)算出的電角度Θ el與Θ e2之間的差Λ Θ el(A Θ el = Θ el-Θ e2)的絕對值 I Λ Θ el|。(c2)算出的電角度0e2與0e3之間的差Λ Θ e2 ( Λ Θ e2 = θ e2- θ e3)的絕對值 I Λ Θ e2|。(c3)算出的電角度Θ e3與Θ el之間的差Λ Θ e3 ( Λ Θ e3 = θ e3- θ el)的絕對值 I Λ Θ e3|。當(dāng)算出的絕對值I Λ 0el|至| Λ Θ e3中的任一個(gè)超過預(yù)定的故障確定閾值Θ th( Θ th > O)時(shí)，控制器3確定在旋轉(zhuǎn)變壓器2的信號線中發(fā)生了短路故障?？刂破?按以下參照圖6描述的方式檢測旋轉(zhuǎn)變壓器2的信號線的短路故障。在此處所描述的情況下，故障確定閾值eth被設(shè)置為5°。例如，當(dāng)旋轉(zhuǎn)變壓器2的信號線中發(fā)生短路時(shí)，算出的電角度Qel至0e3開始如圖5所表示的那樣變化。在該狀態(tài)下，控制器3算出的電角度差Λ 0el至Λ Θ e3相對于轉(zhuǎn)子20的機(jī)械角度Θ以圖6A表示的方式變化。在圖6A中，實(shí)線表示電角度差Λ 0el，單點(diǎn)劃線表示電角度差Λ 0e2，并且雙點(diǎn)劃線表示電角度差Λ 0e3。當(dāng)電角度差Λ Θ el至Λ 0e3中的任一個(gè)大于5°或小于-5°時(shí)，控制器3檢測到旋轉(zhuǎn)變壓器2的信號線的短路故障。結(jié)果，如圖6B所表示的一樣，當(dāng)轉(zhuǎn)子20的旋轉(zhuǎn)角度Θ在角度范圍BI至B9的每個(gè)角度范圍中時(shí)，檢測到旋轉(zhuǎn)變壓器2的信號線的短路故障。這進(jìn)一步保證了控制器3對故障的正確檢測。圖6C是表示通過從在圖3所表示的正常狀態(tài)下算出的電角度0el減去在圖5表示的故障時(shí)算出的電角度Qel至0e3的平均值0ea而獲得的電角度誤差Λ Θ d的變化的圖。具體地，當(dāng)轉(zhuǎn)子20的旋轉(zhuǎn)角度落入角度范圍BI至B9中任一個(gè)角度范圍中時(shí)，允許控制器3檢測旋轉(zhuǎn)變壓器2的信號線的短路故障。因此，當(dāng)轉(zhuǎn)子20的旋轉(zhuǎn)角度Θ在角度范圍BI至B9之外，或者換言之，在圖6B所示的角度范圍Cl至C8中的任一個(gè)角度范圍中時(shí)，發(fā)生對包括誤差的電角度的實(shí)際錯(cuò)誤檢測。結(jié)果，控制器3錯(cuò)誤地檢測到的轉(zhuǎn)子20的電角度與轉(zhuǎn)子20的實(shí)際電角度之間的誤差以圖6D所表示的方式變化。如從圖6D與圖17D之間的比較清楚可見，所示出的實(shí)施例的旋轉(zhuǎn)角度檢測設(shè)備減小了控制器3錯(cuò)誤地檢測到的轉(zhuǎn)子20的電角度與實(shí)際電角度之間的誤差。在基于通過旋轉(zhuǎn)角度檢測設(shè)備檢測到的轉(zhuǎn)子20的電角度來控制電動機(jī)的操作的設(shè)備(諸如，車輛的動力轉(zhuǎn)向設(shè)備)中，該效果是有益的。即，由于通過旋轉(zhuǎn)角度檢測設(shè)備錯(cuò)誤地檢測到的轉(zhuǎn)子20的電角度僅包括小誤差，因此，即使在旋轉(zhuǎn)變壓器2的信號線中發(fā)生短路故障，也防止電動機(jī)的行為大大改變?？刂破?還能夠在例如在對應(yīng)于第二旋轉(zhuǎn)變壓器線圈24的信號線24a與對應(yīng)于第三旋轉(zhuǎn)變壓器線圈25的信號線25a之間或者對應(yīng)于第三旋轉(zhuǎn)變壓器線圈25的信號線25a與對應(yīng)于第一旋轉(zhuǎn)變壓器線圈23的信號線23a之間發(fā)生短路時(shí)檢測故障。 發(fā)明人進(jìn)行的仿真分析表明了如將參照圖7至圖9詳細(xì)描述的一樣，通過調(diào)整三個(gè)旋轉(zhuǎn)變壓器線圈的分割角度來改進(jìn)控制器3用于檢測故障的性能。在圖7和圖8中，在圓周方向Rl上關(guān)于旋轉(zhuǎn)中心O的、第一旋轉(zhuǎn)變壓器線圈(第一磁場變化檢測部)50的位置與第二旋轉(zhuǎn)變壓器線圈(第二磁場變化檢測部)51的位置之間的電角度的相位差以角度間隔0a來表示。另外，在圓周方向Rl上關(guān)于旋轉(zhuǎn)中心O的、第一旋轉(zhuǎn)變壓器線圈(第一磁場變化檢測部)50的位置與第三旋轉(zhuǎn)變壓器線圈(第三磁場變化檢測部)52的位置之間的電角度的相位差以角度間隔Qb來表示。參照圖7A，第二旋轉(zhuǎn)變壓器線圈51的角度間隔Θ a被設(shè)置為120°，并且第三旋轉(zhuǎn)變壓器線圈52的角度間隔0b被設(shè)置為240°。在該情況下，第一至第三旋轉(zhuǎn)變壓器線圈50至52以與圖12所示的旋轉(zhuǎn)變壓器2的旋轉(zhuǎn)變壓器線圈相同的方式布置。因此，當(dāng)在對應(yīng)于第一旋轉(zhuǎn)變壓器線圈50的信號線50a與對應(yīng)于第二旋轉(zhuǎn)變壓器線圈51的信號線51a之間發(fā)生短路時(shí)，控制器3算出的轉(zhuǎn)子20的電角度Qel至0e3變?yōu)閳D16所表示的值。換言之，算出的電角度0el至0e3變得都相等。結(jié)果，電角度0el至Θ e3中相應(yīng)的兩個(gè)電角度之間的電角度差Λ 0el至Λ 0e3恒定為O。這使得不可能通過電角度差Λ Θ el至Δ Θ e3的上述絕對值I Λ Θ el I至I Λ Θ e3與故障確定閾值Θ th之間的比較來檢測故障。同樣在如下所述的情況(dl)、(d2)和(d3)下，當(dāng)短路發(fā)生在信號線50a與51a之間時(shí)，算出的角度Qel至0e3變得相等。(dl)如下情況在如圖7A所示第二旋轉(zhuǎn)變壓器線圈51的角度間隔Θ a被設(shè)置為120°的情況下，如圖中的雙點(diǎn)劃線所表示的那樣，第三旋轉(zhuǎn)變壓器線圈52的角度間隔0b被設(shè)置為60°。(d2)如下情況如圖7B所表示的那樣，第二旋轉(zhuǎn)變壓器線圈51的角度間隔Θ a被設(shè)置為90°，并且第三旋轉(zhuǎn)變壓器線圈52的角度間隔Qb被設(shè)置為225°。(d3)如下情況在如圖7B所示第二旋轉(zhuǎn)變壓器線圈51的角度間隔Θ a被設(shè)置為90°的情況下，如圖中的雙點(diǎn)劃線所表示的那樣，第三旋轉(zhuǎn)變壓器線圈52的角度間隔0b被設(shè)置為45°。根據(jù)發(fā)明人進(jìn)行的仿真分析，包括對上述情況的分析，當(dāng)?shù)诙D(zhuǎn)變壓器線圈51、52的角度間隔0a、0b滿足以下將描述的表達(dá)式(10)或表達(dá)式(11)時(shí)，算出的電角度ΘθΙ至0e3變得相等。在這些情況下，發(fā)現(xiàn)了阻止控制器3檢測故障。Θ b = Θ a/2. · · (10)Θ b = Θ a/2+180° . . . (11)發(fā)明人進(jìn)行的仿真分析還發(fā)現(xiàn)，當(dāng)如圖7B所示第二旋轉(zhuǎn)變壓器線圈51的角度間隔Ga被設(shè)置為90°，并且第三旋轉(zhuǎn)變壓器線圈52的角度間隔0b從225°逐漸增大時(shí)，如圖8所表示的那樣，改變控制器3檢測故障的方式。圖8對應(yīng)于圖6D，并且是表示控制器3錯(cuò)誤地檢測到的轉(zhuǎn)子電角度與實(shí)際轉(zhuǎn)子電角度之間的誤差與轉(zhuǎn)子20的機(jī)械角度Θ之間的關(guān)系的圖，其中，沿縱坐標(biāo)軸繪制誤差，并且沿橫坐標(biāo)軸繪制機(jī)械角度Θ。參照圖8，錯(cuò)誤地檢測到電角度的轉(zhuǎn)子20的角度范圍隨著第三旋轉(zhuǎn)變壓器線圈52的角度間隔Θ b從225°變得越大而變得越窄，并且當(dāng)?shù)谌D(zhuǎn)變壓器線圈52的角度間隔0b為247. 5°時(shí)，該角度 范圍最小化。另外，錯(cuò)誤地檢測到電角度的轉(zhuǎn)子20的角度范圍隨著第三旋轉(zhuǎn)變壓器線圈52的角度間隔Θ b從247. 5°變得越大而變得越寬。因此，當(dāng)?shù)谌D(zhuǎn)變壓器線圈52的角度間隔Qb被設(shè)置為247.5°時(shí)，錯(cuò)誤地檢測到電角度的轉(zhuǎn)子20的角度范圍最小化。換言之，最大地增強(qiáng)旋轉(zhuǎn)角度檢測設(shè)備用于檢測故障的性能。此外，根據(jù)發(fā)明人進(jìn)行的仿真分析，包括上述仿真分析，發(fā)現(xiàn)當(dāng)?shù)诙偷谌D(zhuǎn)變壓器線圈51、52的角度間隔0a、0b滿足以下將描述的表達(dá)式(12)、(13)、(14)和(15)中的任一個(gè)時(shí)，最大地改進(jìn)了旋轉(zhuǎn)角度檢測設(shè)備用于檢測故障的性能。Θ b = Θ aX (1/4). . . (12)Θ b = Θ aX (1/4)+180° …(13)Θ b = Θ aX (3/4). . . (14)Θ b = Θ aX (3/4)+180° …(15)具體地，當(dāng)如圖9A所示第二旋轉(zhuǎn)變壓器線圈51的角度間隔Θ a被設(shè)置為120°時(shí)，通過將第三旋轉(zhuǎn)變壓器線圈52的角度間隔Qb設(shè)置為90°或270°，最大地改進(jìn)了旋轉(zhuǎn)角度檢測設(shè)備用于檢測故障的性能。同樣在該情況下，盡管未示出，但是通過將第三旋轉(zhuǎn)變壓器線圈52的角度間隔Qb設(shè)置為30°或210°，最大地增強(qiáng)了旋轉(zhuǎn)角度檢測設(shè)備用于檢測故障的性能。相反地，當(dāng)如圖9B所示第二旋轉(zhuǎn)變壓器線圈51的角度間隔Ga被設(shè)置為90°時(shí)，通過將第三旋轉(zhuǎn)變壓器線圈52的角度間隔0b設(shè)置為67. 5°或247. 5°，最大地改進(jìn)了旋轉(zhuǎn)角度檢測設(shè)備用于檢測故障的性能。同樣在該情況下，盡管未示出，但是通過將第三旋轉(zhuǎn)變壓器線圈52的角度間隔0b設(shè)置為22. 5°或202. 5°，最大地增強(qiáng)旋轉(zhuǎn)角度檢測設(shè)備用于檢測故障的性能。此外，在圖I所示的旋轉(zhuǎn)變壓器2中，第二旋轉(zhuǎn)變壓器線圈24、第三旋轉(zhuǎn)變壓器線圈25以及第一旋轉(zhuǎn)變壓器線圈23在圖9A中分別布置在第一旋轉(zhuǎn)變壓器線圈50、第二旋轉(zhuǎn)變壓器線圈51以及第三旋轉(zhuǎn)變壓器線圈52的位置處。換言之，圖I所示的旋轉(zhuǎn)角度檢測設(shè)備還具有最大改進(jìn)的用于檢測故障的性能。此外，如圖9A所示，通過將第二旋轉(zhuǎn)變壓器線圈51的角度間隔0a設(shè)置為120°以及將第三旋轉(zhuǎn)變壓器線圈52的角度間隔Θ b設(shè)置為270，三個(gè)旋轉(zhuǎn)變壓器線圈50至52分離地布置在轉(zhuǎn)子20的圓周方向Rl上。這降低了諸如磁噪聲的干擾對第一至第三旋轉(zhuǎn)變壓器線圈50至52的影響。因此，提高了旋轉(zhuǎn)變壓器2對干擾的抵抗性。如已描述的，所示出的實(shí)施例的旋轉(zhuǎn)變壓器和旋轉(zhuǎn)角度檢測設(shè)備具有下述優(yōu)點(diǎn)。
(I)如圖I所示，第一旋轉(zhuǎn)變壓器線圈23、第二旋轉(zhuǎn)變壓器線圈24和第三旋轉(zhuǎn)變壓器線圈25相應(yīng)的分割角度Θ1、Θ2和Θ 3分別被設(shè)置為90°、120°和150°。換言之，如圖9Α所示，在轉(zhuǎn)子20的圓周方向Rl上第一旋轉(zhuǎn)變壓器線圈50的位置與第二旋轉(zhuǎn)變壓器線圈51的位置之間的角度間隔0a被設(shè)置為120°。另外，在轉(zhuǎn)子20的圓周方向Rl上第一旋轉(zhuǎn)變壓器線圈50的位置與第三旋轉(zhuǎn)變壓器線圈52的位置之間的角度間隔Θ b被設(shè)置為270°。該布置確保了當(dāng)在信號線23a至25a中的任意兩條信號線之間發(fā)生短路時(shí)對故障的更正確檢測。另外，減小了諸如磁噪聲的干擾對第一至第三旋轉(zhuǎn)變壓器線圈23至25的影響。這提高了旋轉(zhuǎn)變壓器2對干擾的抵抗性。(2)基于電角度差Λ Θ el至Λ Θ e3檢測旋轉(zhuǎn)變壓器2的信號線的短路故障，其中電角度差Λ Θ el至Λ Θ e3中的每一個(gè)均是根據(jù)使用相應(yīng)表達(dá)式(7)至(9)算出的轉(zhuǎn)子20的電角度0el至Θ e3中的相應(yīng)兩個(gè)電角度之間的差而確定的。以此方式，簡單地通過計(jì)算這些差來檢測旋轉(zhuǎn)變壓器2的信號線的短路故障。這減輕了對控制器3的計(jì)算負(fù)擔(dān)。可將所示出的實(shí)施例修改為下述形式。 在所示出的實(shí)施例中，基于電角度差Λ 0el至Λ Θ e3檢測旋轉(zhuǎn)變壓器2的信號線的短路故障，其中電角度差Λ 0el至Λ Θ e3中的每個(gè)電角度差是根據(jù)算出的電角度ΘθΙ至0e3中的相應(yīng)兩個(gè)電角度之間的差而確定的。替代地，可基于例如算出的電角度Θ el至Θ e3的平均值Θ ea與算出的電角度Θ el至Θ e3中的每個(gè)電角度之間的差，檢測旋轉(zhuǎn)變壓器2的信號線的短路故障。換言之，可以以任何適當(dāng)?shù)姆绞絹韴?zhí)行短路故障的檢測，只要當(dāng)檢測到算出的電角度Θ el至Θ e3以圖5表示的方式變化時(shí)確保對故障的檢測即可。在所示出的實(shí)施例中，第一旋轉(zhuǎn)變壓器線圈23、第二旋轉(zhuǎn)變壓器線圈24和第三旋轉(zhuǎn)變壓器線圈25的分割角度Θ I、Θ 2和Θ 3分別被設(shè)置為90°、120°和150°?？筛鶕?jù)需要改變分割角度Θ1至Θ 3，只要角度Θ1至Θ 3彼此不同即可。然而，為了改進(jìn)旋轉(zhuǎn)角度檢測設(shè)備用于檢測故障的性能，期望以滿足表達(dá)式(12)至(15)的這種方式布置三個(gè)旋轉(zhuǎn)變壓器線圈。本發(fā)明可用于使用磁性檢測部(諸如，霍爾元件或磁阻元件)檢測轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)傳感器中。圖10不出了旋轉(zhuǎn)傳感器的一個(gè)不例。參照圖10,旋轉(zhuǎn)傳感器6具有由永磁體形成的轉(zhuǎn)子60和在轉(zhuǎn)子60的圓周方向Rl上間隔開的三個(gè)磁性檢測部61、62和63。在該情況下，轉(zhuǎn)子60是磁場生成部。當(dāng)轉(zhuǎn)子60旋轉(zhuǎn)以改變從轉(zhuǎn)子60提供給磁性檢測部61至63的磁場時(shí)，磁性檢測部61至63輸出相對于轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)角度(轉(zhuǎn)子電角度)Θ以正弦方式變化的信號。從磁性檢測部61至63輸出的信號通過信號線61a、61b、61c和相應(yīng)的端子Ta、Tb、Tc被發(fā)送到控制器3。在旋轉(zhuǎn)傳感器6中，如在所不出的實(shí)施例的情況下一樣,相應(yīng)的磁性檢測部61,62和63的分割角度Θ I、Θ 2和Θ 3分別被設(shè)置為90。、120。和150。。這使得旋轉(zhuǎn)傳感器6的輸出信號Vd、Ve、Vf以圖11表示的方式變化。換言之，輸出信號Vd至Vf以與圖2所示的輸出信號幅度值Sa至Sc相同的方式相對于轉(zhuǎn)子60的機(jī)械角度Θ變化。因此，使用與所示出的實(shí)施例的方法類似的故障檢測方法，控制器3使用輸出信號Vd至Vf檢測旋轉(zhuǎn)傳感器6的信號線的短路故障。即，根據(jù)本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)傳感器可用作如下旋轉(zhuǎn)傳感器其使用任意適當(dāng)?shù)拇艌鲎兓瘷z測部(諸如，旋轉(zhuǎn)變壓器線圈或霍爾元件或磁阻元件)檢測轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)。
在所示出的實(shí)施例中，旋轉(zhuǎn)變壓器2的角度的倍增因數(shù)被設(shè)置為一倍IX或四倍4X。然而，旋轉(zhuǎn)變壓器2的角度的倍增因數(shù)不限于任意特定值。根據(jù)本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)角度檢測設(shè)備不僅用作用于檢測車輛轉(zhuǎn)向軸的旋轉(zhuǎn)角度的設(shè)備，還用作用于檢測任意適當(dāng)?shù)男D(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)角度的設(shè)備。因此，本示例和實(shí)施例應(yīng)被視為說明性的而非限制性的，并且本發(fā)明不限于本文中給出的細(xì)節(jié)，而是可在所附權(quán)利要求書的范圍和等同物內(nèi)進(jìn)行修改?！?br> 權(quán)利要求
1.一種旋轉(zhuǎn)傳感器，包括； 轉(zhuǎn)子(20)，具有旋轉(zhuǎn)中心； 第一、第二和第三磁場變化檢測部(23-25 ;50-52)，在所述轉(zhuǎn)子(20)的圓周方向上間隔布置；以及 磁場生成部(22)，生成提供給所述第一至第三磁場變化檢測部(23-25 ;50-52)的磁場，其中， 從所述磁場生成部(22)提供給所述第一至第三磁場變化檢測部(23-25 ；50-52)的磁場隨著所述轉(zhuǎn)子(20)旋轉(zhuǎn)而變化，并且所述第一至第三磁場變化檢測部(23-25 ；50-52)輸出與所述轉(zhuǎn)子(20)的旋轉(zhuǎn)角度相對應(yīng)地變化的三相信號(Va，Vb，Vc)， 所述旋轉(zhuǎn)傳感器的特征在于， 當(dāng)在所述轉(zhuǎn)子(20)的圓周方向上關(guān)于所述轉(zhuǎn)子(20)的旋轉(zhuǎn)中心的、所述第一至第三磁場變化檢測部(23-25 ；50-52)的相應(yīng)的相鄰對之間的角度間隔被定義為第一、第二和第三分割角度(Θ I- Θ 3)時(shí)，所述第一至第三磁場變化檢測部(23-25 ；50-52)以使得所述第一至第三分割角度(Θ I- Θ 3)彼此不同的方式布置。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的旋轉(zhuǎn)傳感器，其特征在于，當(dāng)在所述轉(zhuǎn)子(20)的圓周方向上的、所述轉(zhuǎn)子(20)的電角度相位在所述第一磁場變化檢測部(23 ；50)的位置與所述第二磁場變化檢測部(24;51)的位置之間的角度間隔被定義為值0a，并且在所述轉(zhuǎn)子(20)的圓周方向上的、所述轉(zhuǎn)子(20)的電角度相位在所述第一磁場變化檢測部(23 ；50)的位置與所述第三磁場變化檢測部(25;52)的位置之間的角度間隔被定義為值0b時(shí)，所述第一至第三磁場變化檢測部(23-25 ;50-52)以使得滿足下述表達(dá)式中的任一個(gè)表達(dá)式的方式布置Θ b = Θ aX (1/4)；Θ b = Θ aX (1/4)+180。；θ b = θ aX (3/4)；以及θ b = θ aX (3/4)+180。。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的旋轉(zhuǎn)傳感器，其特征在于，所述角度0a被設(shè)置為120°，并且所述角度Θ b被設(shè)置為270°。
4.根據(jù)權(quán)利要求I至3中任一項(xiàng)所述的旋轉(zhuǎn)傳感器，其特征在于，所述第一至第三磁場變化檢測部(23-25 ；50-52)中的每個(gè)磁場變化檢測部均包括旋轉(zhuǎn)變壓器線圈。
5.—種旋轉(zhuǎn)角度檢測設(shè)備,其基于從旋轉(zhuǎn)傳感器輸出的三相信號(Va, Vb, Vc)而檢測轉(zhuǎn)子(20)的電角度，所述旋轉(zhuǎn)傳感器包括 轉(zhuǎn)子(20)，具有旋轉(zhuǎn)中心； 第一、第二和第三磁場變化檢測部(23-25 ;50-52)，在所述轉(zhuǎn)子(20)的圓周方向上間隔布置；以及 磁場生成部(22)，生成提供給所述第一至第三磁場變化檢測部(23-25 ;50-52)的磁場，其中， 從所述磁場生成部(22)提供給所述第一至第三磁場變化檢測部(23-25 ；50-52)的磁場隨著所述轉(zhuǎn)子(20)旋轉(zhuǎn)而變化，并且所述第一至第三磁場變化檢測部(23-25 ；50-52)輸出與所述轉(zhuǎn)子(20)的旋轉(zhuǎn)角度相對應(yīng)地變化的三相信號(Va，Vb，Vc)， 所述旋轉(zhuǎn)角度檢測設(shè)備的特征在于，當(dāng)在所述轉(zhuǎn)子(20)的圓周方向上關(guān)于所述轉(zhuǎn)子(20)的旋轉(zhuǎn)中心的、在所述第一至第三磁場變化檢測部(23-25 ;50-52)的相應(yīng)的相鄰對之間的角度間隔被定義為第一、第二和第三分割角度(Θ I- Θ 3)時(shí)，所述第一至第三磁場變化檢測部(23-25 ；50-52)以使得所述第一至第三分割角度(Θ I- Θ 3)彼此不同的方式布置，以及 所述旋轉(zhuǎn)角度檢測設(shè)備包括控制器(3)，所述控制器(3)使用從所述旋轉(zhuǎn)傳感器輸出的三相信號(Va，Vb, Vc)來計(jì)算每一個(gè)均表示轉(zhuǎn)子電角度的第一、第二和第三算出的電角度(Θ el-0e3)，并且基于所述第一至第三算出的電角度(0el-0e3)中的任意兩個(gè)算出的電角度之間的差而檢測所述旋轉(zhuǎn)傳感器的故障。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的旋轉(zhuǎn)角度檢測設(shè)備，其特征在于，當(dāng)所述差大于或等于預(yù)定閾值時(shí)，所述控制器(3)檢測到所述旋轉(zhuǎn)傳感器的故障。
7.一種旋轉(zhuǎn)變壓器(2)，包括 三個(gè)旋轉(zhuǎn)變壓器線圈(23-25)，在轉(zhuǎn)子(20)的圓周方向上間隔布置；以及勵磁線圈(22)，在接收到電力時(shí)生成磁場，以在所述三個(gè)旋轉(zhuǎn)變壓器線圈(23-25)中感應(yīng)出電壓，其中， 當(dāng)隨著所述轉(zhuǎn)子(20)旋轉(zhuǎn)，在所述三個(gè)旋轉(zhuǎn)變壓器線圈(23-25)中感應(yīng)出的電壓由于從所述勵磁線圈(22)提供給所述三個(gè)旋轉(zhuǎn)變壓器線圈(23-25)中的每個(gè)旋轉(zhuǎn)變壓器線圈的磁場的變化而改變時(shí)，所述旋轉(zhuǎn)變壓器(2)輸出具有相對于所述轉(zhuǎn)子(20)的旋轉(zhuǎn)角度而以正弦方式變化的幅度的三相信號(Va，Vb, Vc)， 所述旋轉(zhuǎn)變壓器的特征在于， 當(dāng)在所述轉(zhuǎn)子(20)的圓周方向上關(guān)于所述轉(zhuǎn)子(20)的旋轉(zhuǎn)中心的、所述三個(gè)旋轉(zhuǎn)變壓器線圈(23-25)的相應(yīng)的相鄰對之間的角度間隔被定義為第一、第二和第三分割角度(Θ1-Θ3)時(shí)，所述三個(gè)旋轉(zhuǎn)變壓器線圈(23-25)以使得所述第一至第三分割角度(Θ I- Θ 3)彼此不同的方式布置。
8.—種旋轉(zhuǎn)傳感器,包括 轉(zhuǎn)子(60)，具有旋轉(zhuǎn)中心； 第一、第二和第三磁性檢測部￠1-63)，在所述轉(zhuǎn)子￠0)的圓周方向上間隔布置；以及 磁場生成部(60)，生成提供給所述第一至第三磁性檢測部￠1-63)的磁場，其中， 從所述磁場生成部￠0)提供給所述第一至第三磁性檢測部￠1-63)的磁場隨著所述轉(zhuǎn)子￠0)旋轉(zhuǎn)而變化，并且所述第一至第三磁性檢測部(61-63)輸出與所述轉(zhuǎn)子￠0)的旋轉(zhuǎn)角度相對應(yīng)地變化的三相信號(Vd，Ve, Vf)， 所述旋轉(zhuǎn)傳感器的特征在于， 當(dāng)在所述轉(zhuǎn)子￠0)的圓周方向上關(guān)于所述轉(zhuǎn)子￠0)的旋轉(zhuǎn)中心的、所述第一至第三磁性檢測部￠1-63)的相應(yīng)的相鄰對之間的角度間隔被定義為第一、第二和第三分割角度(θ 1-Θ3)時(shí)，所述第一至第三磁性檢測部￠1-63)以使得所述第一至第三分割角度(Θ I- Θ 3)彼此不同的方式布置。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種旋轉(zhuǎn)傳感器和旋轉(zhuǎn)角度檢測設(shè)備，一種旋轉(zhuǎn)變壓器包括在轉(zhuǎn)子的圓周方向上間隔布置的三個(gè)旋轉(zhuǎn)變壓器線圈；以及勵磁線圈，在接收到電力時(shí)生成磁場，以在旋轉(zhuǎn)變壓器線圈中感應(yīng)出電壓。當(dāng)從勵磁線圈提供給三個(gè)旋轉(zhuǎn)變壓器線圈的磁場由于轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)而變化時(shí)，在旋轉(zhuǎn)變壓器線圈中感應(yīng)出的電壓改變。這使得三個(gè)旋轉(zhuǎn)變壓器線圈中的每一個(gè)均輸出三相信號，該三相信號的幅度相對于轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度而以正弦方式變化。在轉(zhuǎn)子的圓周方向上第一至第三旋轉(zhuǎn)變壓器線圈的相應(yīng)的相鄰對之間的角度間隔被定義為第一、第二和第三分割角度。具體地，第一至第三分割角度被設(shè)置為彼此不同的值。
文檔編號G01B7/30GK102954755SQ201110444999
公開日2013年3月6日 申請日期2011年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月25日
發(fā)明者吉瀨浩 申請人:株式會社捷太格特