1.本发明涉及位置检测装置和马达单元。
背景技术：2.作为检测马达的旋转位置的位置检测装置，已知有一种传感器磁铁搭载型的位置检测装置，其具有作为安装于马达的旋转轴的圆板状的磁铁的传感器磁铁和在旋转轴的轴向上设置于与传感器磁铁对置的位置的磁传感器(参照专利文献1)。传感器磁铁搭载型的位置检测装置通过一个或多个磁传感器来检测与旋转轴一起旋转的传感器磁铁的磁通，根据从磁传感器得到的磁通检测信号来计算旋转位置(旋转角度)。
3.另一方面，近年来，要求马达单元的薄型化和低成本化。马达单元具有马达、位置检测装置以及根据从位置检测装置得到的旋转位置的检测结果来控制马达的控制装置。在将传感器磁铁搭载型的位置检测装置组装到马达单元中的情况下，需要将位置检测用的传感器磁铁安装于旋转轴的端部，且在与传感器磁铁对置的位置设置磁传感器，因此难以实现马达单元的薄型化和低成本化。
4.与此相对，在下述专利文献2中公开了一种无传感器磁铁型的位置检测装置作为实现马达单元的薄型化和低成本化的位置检测装置，该位置检测装置使用标准地搭载于马达的三个磁传感器来检测转子的永磁铁(转子磁铁)的磁通，根据从三个磁传感器得到的磁通检测信号来推断(计算)旋转位置。
5.在上述的两个类型的位置检测装置中，存在由磁传感器检测因电流流过马达的线圈而产生的漏磁通(干扰磁通)的情况。在该情况下，由于在从磁传感器得到的磁通检测信号中叠加有干扰磁通的成分，因此磁通检测信号的波形产生失真。其结果为，旋转位置的检测精度降低。在专利文献1中公开了如下技术：在传感器磁铁搭载型的位置检测装置中，根据在线圈中流动的电流的检测结果来校正磁通检测信号，由此从磁通检测信号中去除干扰磁通的成分。
6.现有技术文献
7.专利文献
8.专利文献1：日本特开2016-133376号公报
9.专利文献2：国际公开第2016/104378号
技术实现要素：10.发明要解决的课题
11.为了从磁通检测信号中去除干扰磁通的成分，在对无传感器磁铁型的位置检测装置应用专利文献1的技术的情况下，需要能够检测线圈电流的电流传感器。一般而言，由于电流传感器是标准地搭载于马达单元的控制装置的部件，因此为了设置能够从控制装置向位置检测装置发送电流检测值的功能，需要新设计两个装置的输入输出接口。但是，从成本的观点出发，不优选依照位置检测装置的规格来变更控制装置的规格。因此，要求在维持位
置检测装置的通用性的同时抑制由干扰磁通引起的位置检测精度的降低。
12.本发明鉴于上述情况，其目的之一在于提供能够在维持通用性的同时抑制由干扰磁通引起的位置检测精度的降低的位置检测装置和具有该位置检测装置的马达单元。
13.用于解决课题的手段
14.本发明的一个方式为位置检测装置，其检测具有定子和转子的马达的旋转位置，该转子具有永磁铁。本方式的位置检测装置具有：至少三个检测部，其沿着所述转子的旋转方向设置，具有在所述转子的轴向上与所述永磁铁对置的第1磁传感器和在所述轴向上与所述定子对置的第2磁传感器；计算部，其根据从所述第1磁传感器得到的表示磁通检测结果的第1检测信号和从所述第2磁传感器得到的表示磁通检测结果的第2检测信号，按照每个所述检测部计算所述转子的磁通成分；以及推断部，其根据从所述计算部得到的所述转子的磁通成分来推断所述转子的旋转位置。在各个所述检测部中，所述第1磁传感器和所述第2磁传感器沿着所述转子的径向配置。
15.本发明的一个方式为马达单元，其具有：马达，其具有定子和转子，该转子具有永磁铁；上述方式的位置检测装置，其检测所述马达的旋转位置；以及控制装置，其根据从所述位置检测装置得到的所述马达的旋转位置的检测结果来控制所述马达。
16.发明效果
17.根据本发明的上述方式，能够提供能够在维持通用性的同时抑制由干扰磁通引起的位置检测精度的降低的位置检测装置和具有该位置检测装置的马达单元。
附图说明
18.图1是示出本实施方式中的马达单元的结构的框图。
19.图2是示出本实施方式中的、第1磁传感器和第2磁传感器相对于马达的配置的图。
20.图3是示出本实施方式中的第1磁传感器与第2磁传感器的位置关系的图。
21.图4是示出本实施方式中的位置检测装置的变形例的图。
具体实施方式
22.以下，参照附图对本发明的一个实施方式进行详细地说明。
23.图1是示出本实施方式的马达单元1的结构的框图。如图1所示，本实施方式的马达单元1具有马达10、位置检测装置20以及控制装置30。马达单元1在汽车、机器人、家电设备、工业设备以及医疗设备等各种领域中被用作产生旋转力的装置。
24.如图2所示，本实施方式中的马达10例如是内转子型的三相无刷dc马达。马达10具有转子(rotor)100和定子(stator)200。虽然省略了图示，但马达10还具有在内部收纳转子100和定子200的马达壳、球轴承等轴承部件等。另外，图2的左侧的图是从转子100的中心轴线ca的一端侧观察马达10的图。图2的右侧的图是从图示的箭头方向观察马达10的截面中的沿着iv-iv线的截面的图。
25.转子100是在马达壳的内部被轴承部件支承为能够以中心轴线ca为中心进行旋转的旋转体。在本实施方式中，将与转子100的中心轴线ca平行的方向定义为轴向，将与中心轴线ca垂直的方向定义为径向。另外，在径向上，将远离中心轴线ca的朝向定义为径向外侧，将靠近中心轴线ca的朝向定义为径向内侧。转子100具有转子铁芯110、转子轴120以及
10个转子磁铁130。
26.转子铁芯110是具有规定的轴向长度的圆环状的铁芯部件。转子铁芯110是通过沿轴向层叠具有相同形状的多个薄的电磁钢板而构成的。转子轴120是具有比转子铁芯110长的轴向长度的圆柱状的轴部件。转子轴120在沿轴向贯穿转子铁芯110的径向内侧的状态下与转子铁芯110同轴接合。转子铁芯110和转子轴120的中心轴线是转子100的中心轴线ca。转子100的构成部件中的转子轴120被轴承部件支承为能够以中心轴线ca为中心进行旋转。
27.转子磁铁130是具有与转子铁芯110大致相同的轴向长度的板状的永磁铁。转子磁铁130具有从轴向观察时为圆弧状的截面。在转子铁芯110的外周面，沿着转子100的旋转方向以36
°
间隔设置有向径向内侧凹陷且沿轴向延伸的10个槽部(磁铁槽)。通过将一个转子磁铁130插入到一个磁铁槽中，在转子铁芯110的外周面上，总共10个转子磁铁130沿着旋转方向以36
°
间隔配置。另外，在本实施方式中，例示了转子100具有10个转子磁铁130的情况，但转子磁铁130的个数并不限定于10个。转子磁铁130的个数根据马达10所要求的性能而适当决定。另外，在本实施方式中，例示了马达10具有ipm型(埋入磁铁型)的转子100的情况，但也可以是马达10具有spm型(表面磁铁型)的转子。
28.定子200在马达壳的内部以包围转子100的外周面的状态被固定，产生用于使转子100旋转的电磁力。定子200具有定子铁芯210和线圈220。另外，虽然省略了图示，但定子200具有用于将定子铁芯210与线圈220电绝缘的绝缘件。
29.定子铁芯210是具有轭211和12个齿212的铁芯部件。轭211是具有与转子铁芯110大致相同的轴向长度的圆环状的部位。轭211的中心轴线与转子100的中心轴线ca一致。齿212是从轭211的内周面向径向内侧突出的部位。在轭211的内周面，12个齿212沿着旋转方向以30
°
间隔设置。即，本实施方式中的定子200具有沿着旋转方向以30
°
间隔设置的12个槽。在各齿212的径向内侧的前端部设置有从轴向观察时为圆弧状的前端面。各齿212的前端面在径向上与各转子磁铁130对置。以上的定子铁芯210是通过沿轴向层叠具有相同形状的多个薄的电磁钢板而构成的。
30.线圈220是被控制装置30提供三相驱动电流的线圈。线圈220具有u相线圈221、v相线圈222以及w相线圈223。u相线圈221是被控制装置30提供u相驱动电流iu的线圈。v相线圈222是被控制装置30提供v相驱动电流iv的线圈。w相线圈223是被控制装置30提供w相驱动电流iw的线圈。
31.u相线圈221通过分布卷绕方式卷绕在12个齿212中的在旋转方向上以90
°
间隔分离的4个齿212上。v相线圈222通过分布卷绕方式卷绕在12个齿212中的与卷绕有u相线圈221的齿212相邻且在旋转方向上以90
°
间隔分离的4个齿212上。w相线圈223通过分布卷绕方式卷绕在12个齿212中的与卷绕有v相线圈222的齿212相邻且在旋转方向上以90
°
间隔分离的4个齿212上。
32.如图1所示，位置检测装置20检测马达10的旋转位置、即转子100的旋转角度θr，并将表示旋转角度θr的检测结果的信号输出给控制装置30。位置检测装置20具有u相检测部21u、v相检测部21v、w相检测部21w、计算部22以及角度推断部23。以下，在不需要区分u相检测部21u、v相检测部21v、w相检测部21w的情况下，将这三个构成要素统称为检测部21。即，本实施方式中的位置检测装置20具有至少三个检测部21。
33.u相检测部21u具有u相第1磁传感器hau和u相第2磁传感器hbu。v相检测部21v具有
v相第1磁传感器hav和v相第2磁传感器hbv。w相检测部21w具有w相第1磁传感器haw和w相第2磁传感器hbw。以下，在不需要区分u相第1磁传感器hau、v相第1磁传感器hav、w相第1磁传感器haw的情况下，将这三个磁传感器统称为第1磁传感器ha。同样地，在不需要区分u相第2磁传感器hbu、v相第2磁传感器hbv、w相第2磁传感器hbw的情况下，将这三个磁传感器统称为第2磁传感器hb。即，在本实施方式中，三个检测部21分别具有第1磁传感器ha和第2磁传感器hb。
34.如图2的右侧的图所示那样，位置检测装置20具有圆板状的电路板24。电路板24具有轴插入孔24a，该轴插入孔24a是沿板厚方向贯通的孔。电路板24在马达壳内以电路板24的板厚方向与转子100的轴向一致且转子轴120插入到轴插入孔24a中的状态被固定。三个检测部21设置于电路板24的板面中的朝向马达10这一侧的板面24b。即，三个检测部21各自所具有的第1磁传感器ha和第2磁传感器hb安装在电路板24的板面24b上。另外，电路板24也可以是转子轴120不贯通的电路板。在该情况下，不需要在电路板24上设置轴插入孔24a。
35.如图2的右侧的图所示那样，在三个检测部21的每一个中，第1磁传感器ha在轴向上与转子磁铁130对置，第2磁传感器hb在轴向上与定子200对置。在本实施方式中，第1磁传感器ha和第2磁传感器hb是芯片类型的霍尔传感器。一般而言，芯片类型的霍尔传感器具有被标记的平坦的面作为检测面。芯片类型的霍尔传感器输出与相对于该检测面交链的磁通的磁通密度成比例的模拟电压信号。第1磁传感器ha以其检测面在轴向上与转子磁铁130对置的状态安装于电路板24的板面24b。另外，第2磁传感器hb以其检测面在轴向上与定子200对置的状态安装于电路板24的板面24b。
36.另外，在图2中，例示了第1磁传感器ha的检测面的全部与转子磁铁130对置、第2磁传感器hb的检测面的全部与定子200对置的情况。然而，图2只不过是示意性的图，因此实际的第1磁传感器ha和第2磁传感器hb的芯片尺寸有时与图2所示的尺寸不同。在该情况下，只要第1磁传感器ha的检测面的至少一部分在轴向上与转子磁铁130对置即可。另外，只要第2磁传感器hb的检测面的至少一部分在轴向上与定子200对置即可。
37.如图2的左侧的图所示那样，在本实施方式中，从轴向观察时，三个检测部21沿着转子100的旋转方向以60
°
间隔设置。即，从轴向观察时，三个第1磁传感器ha沿着转子100的旋转方向以60
°
间隔设置。另外，从轴向观察时，三个第2磁传感器hb沿着转子100的旋转方向以60
°
间隔设置。另外，三个检测部21也可以沿着转子100的旋转方向以120
°
间隔设置。
38.如图2的左侧的图所示那样，在三个检测部21的每一个中，从轴向观察时，第1磁传感器ha和第2磁传感器hb沿着转子100的径向配置。例如，如图3所示，在从轴向观察一个检测部21的情况下，将穿过第2磁传感器hb的中心p2和转子100的中心轴线ca的直线定义为基准线l。第1磁传感器ha的中心p1在与基准线l垂直的方向上位于以基准线l为中心而延伸
±
2mm的范围内。这样，在三个检测部21的每一个中，第1磁传感器ha的中心p1和第2磁传感器hb的中心p2双方不一定需要位于沿径向延伸的同一直线上。即，在本实施方式中，“第1磁传感器ha和第2磁传感器hb沿着转子100的径向配置”包括允许第1磁传感器ha与第2磁传感器hb的相对的位置偏移的意思。
39.如图1所示，u相检测部21u的u相第1磁传感器hau将与相对于该检测面交链的磁通的磁通密度成比例的模拟电压信号作为表示磁通检测结果的u相第1检测信号v
hau
而输出给计算部22。u相检测部21u的u相第2磁传感器hbu将与相对于该检测面交链的磁通的磁通密
度成比例的模拟电压信号作为表示磁通检测结果的u相第2检测信号v
hbu
而输出给计算部22。
40.v相检测部21v的v相第1磁传感器hav将与相对于该检测面交链的磁通的磁通密度成比例的模拟电压信号作为表示磁通检测结果的v相第1检测信号v
hav
而输出给计算部22。v相检测部21v的v相第2磁传感器hbv将与相对于该检测面交链的磁通的磁通密度成比例的模拟电压信号作为表示磁通检测结果的v相第2检测信号v
hbv
而输出给计算部22。
41.w相检测部21w的w相第1磁传感器haw将与相对于该检测面交链的磁通的磁通密度成比例的模拟电压信号作为表示磁通检测结果的w相第1检测信号v
haw
而输出给计算部22。w相检测部21w的w相第2磁传感器hbw将与相对于该检测面交链的磁通的磁通密度成比例的模拟电压信号作为表示磁通检测结果的w相第2检测信号v
hbw
而输出给计算部22。
42.u相第1检测信号v
hau
、v相第1检测信号v
hav
以及w相第1检测信号v
haw
相互具有电角度为120
°
的相位差。同样地，u相第2检测信号v
hbu
、v相第2检测信号v
hbv
以及w相第2检测信号v
hbw
相互具有电角度为120
°
的相位差。以下，在不需要区分u相第1检测信号v
hau
、v相第1检测信号v
hav
、w相第1检测信号v
haw
的情况下，将这三个检测信号统称为第1检测信号v
ha
。同样地，在不需要区分u相第2检测信号v
hbu
、v相第2检测信号v
hbv
、w相第2检测信号v
hbw
的情况下，将这三个检测信号统称为第2检测信号v
hb
。
43.在本实施方式中，三个第1磁传感器ha沿着转子100的旋转方向以60
°
间隔设置，因此为了得到相互具有电角度为120
°
的相位差的三个第1检测信号v
ha
，将使从v相第1磁传感器hav输出的模拟电压信号的正负的值反转而得到的信号用作v相第1检测信号v
hav
。同样地，三个第2磁传感器hb也沿着转子100的旋转方向以60
°
间隔设置，因此为了得到相互具有电角度为120
°
的相位差的三个第2检测信号v
hb
，将使从v相第2磁传感器hbv输出的模拟电压信号的正负的值反转而得到的信号用作v相第2检测信号v
hbv
。另外，在三个第1磁传感器ha沿着转子100的旋转方向以120
°
间隔设置的情况下，只要将从v相第1磁传感器hav输出的模拟电压信号直接用作v相第1检测信号v
hav
即可。同样地，在三个第2磁传感器hb沿着转子100的旋转方向以120
°
间隔设置的情况下，只要将从v相第2磁传感器hbv输出的模拟电压信号直接用作v相第2检测信号v
hbv
即可。
44.计算部22根据从第1磁传感器ha得到的表示磁通检测结果的第1检测信号v
ha
和从第2磁传感器hb得到的表示磁通检测结果的第2检测信号v
hb
，按照每个检测部21计算转子100的磁通成分以下，对基于第1检测信号v
ha
和第2检测信号v
hb
的磁通成分的计算原理进行说明。
45.第1检测信号v
ha
能够作为电角度θ的函数而由以下的式(1)表示。另外，第2检测信号v
hb
能够作为电角度θ的函数而由以下的式(2)表示。在式(1)和式(2)中，是转子100的磁通成分，是定子200的磁通成分。“x”、“y”、“j”以及“k”是取决于马达10的构造以及第1磁传感器ha和第2磁传感器hb的配置的系数。以下，将转子100的磁通成分称为转子磁通成分，将定子200的磁通成分称为定子磁通成分。
[0046][0047]
[0048]
如式(1)和式(2)所示，第1检测信号v
ha
和第2检测信号v
hb
包含转子磁通成分和定子磁通成分作为磁通成分。转子磁通成分由电角度θ的周期函数表示。本实施方式中的马达10的极对数为“5”，因此在转子100旋转一周的期间得到的第1检测信号v
ha
和第2检测信号v
hb
包含有5周期量的周期波作为转子磁通成分换言之，转子磁通成分是以机械角度(旋转角度θr)为72
°
作为一个周期的周期波。另外，周期波是指由电角度θ的周期函数表示的、具有周期性的波。
[0049]
定子磁通成分由电角度θ和线圈电流i的函数表示。定子磁通成分(θ，i)是因电流在马达10的线圈220中流动而产生的漏磁通(干扰磁通)。例如，u相第1检测信号v
hau
和u相第2检测信号v
hbu
所包含的定子磁通成分成为u相驱动电流iu的函数。v相第1检测信号v
hav
和v相第2检测信号v
hbv
所包含的定子磁通成分成为v相驱动电流iv的函数。w相第1检测信号v
haw
和w相第2检测信号v
hbw
所包含的定子磁通成分成为w相驱动电流iw的函数。
[0050]
另外，u相驱动电流iu是在u相线圈221与v相线圈222之间流动的电流。v相驱动电流iv是在v相线圈222与w相线圈223之间流动的电流。另外，w相驱动电流iw是在w相线圈223与u相线圈221之间流动的电流。
[0051]“x”是表示第1检测信号v
ha
所包含的转子磁通成分的振幅值的系数，例如是与第1磁传感器ha与转子磁铁130之间的距离对应的系数。“j”是表示第1检测信号v
ha
所包含的定子磁通成分的振幅值的系数，例如是与第1磁传感器ha与定子200之间的距离对应的系数。
[0052]“y”是表示第2检测信号v
hb
所包含的转子磁通成分的振幅值的系数，例如是与第2磁传感器hb与转子磁铁130之间的距离对应的系数。“k”是表示第2检测信号v
hb
所包含的定子磁通成分的振幅值的系数，例如是与第2磁传感器hb与定子200之间的距离对应的系数。
[0053]
如上所述，在从三个第1磁传感器ha得到的第1检测信号v
ha
中，不仅叠加有作为周期波的转子磁通成分还叠加有作为干扰磁通成分的定子磁通成分(θ，i)。因此，第1检测信号v
ha
的波形成为叠加了由线圈电流引起的干扰磁通成分的周期波形。例如，在使用专利文献2所公开的位置推断算法，仅根据从三个第1磁传感器ha得到的第1检测信号v
ha
来推断(计算)转子100的旋转角度θr的情况下，存在因三个第1检测信号v
ha
中叠加有干扰磁通成分而导致旋转角度θr的推断精度降低的可能性。
[0054]
本技术发明人发现，在第1磁传感器ha与第2磁传感器hb的位置关系满足以下的两个条件时，能够使用式(1)和式(2)，仅计算作为周期波的转子磁通成分(θ)。(条件1)在三个检测部21的每一个中，第1磁传感器ha在轴向上与转子磁铁130对置，第2磁传感器hb在轴向上与定子200对置。(条件2)在三个检测部21的每一个中，第1磁传感器ha和第2磁传感器hb沿着转子100的径向配置。
[0055]
具体而言，如以下的式(3)所示那样，首先，通过第1检测信号v
ha
乘以第1常数c，得到式(3)的右边所示的运算结果。第1常数c是通过将系数k除以系数j而得到的值。而且，如
以下的式(4)所示那样，当从第1检测信号v
ha
乘以第1常数c而得到的运算结果中减去第2检测信号v
hb
时，作为干扰磁通成分的定子磁通成分被消除，仅残留有转子磁通成分
[0056][0057][0058]
如上所述，如果通过实验或模拟预先求出第1常数c(＝k/j)，则能够通过从第1检测信号v
ha
乘以第1常数c而得到的运算结果中减去第2检测信号v
hb
来计算转子磁通成分以上是基于第1检测信号v
ha
和第2检测信号v
hb
的转子磁通成分的计算原理。
[0059]
本实施方式中的计算部22基于上述的计算原理，通过从第1检测信号v
ha
乘以第1常数c而得到的运算结果中减去第2检测信号v
hb
，来计算转子磁通成分具体而言，如图1所示，计算部22具有u相磁通计算部22u、v相磁通计算部22v以及w相磁通计算部22w。计算部22设置在电路板24上。
[0060]
u相磁通计算部22u被输入从u相第1磁传感器hau得到的u相第1检测信号v
hau
和从u相第2磁传感器hbu得到的u相第2检测信号v
hbu
。u相磁通计算部22u具有乘法器22ua和减法器22ub。乘法器22ua将具有与第1常数c对应的模拟电压值的电压vc与u相第1检测信号v
hau
相乘，并将表示该运算结果的信号输出给减法器22ub。减法器22ub通过从乘法器22ua输入的信号中减去u相第2检测信号v
hbu
来计算u相的转子磁通成分并将表示该计算结果的作为周期波信号的u相转子磁通信号输出给角度推断部23。
[0061]
v相磁通计算部22v被输入从v相第1磁传感器hav得到的v相第1检测信号v
hav
和从v相第2磁传感器hbv得到的v相第2检测信号v
hbv
。v相磁通计算部22v具有乘法器22va和减法器22vb。乘法器22va将电压vc与v相第1检测信号v
hav
相乘，并将表示该运算结果的信号输出给减法器22vb。减法器22vb通过从由乘法器22va输入的信号中减去v相第2检测信号v
hbv
来计算v相的转子磁通成分并将表示该计算结果的作为周期波信号的v相转子磁通信号输出给角度推断部23。
[0062]
w相磁通计算部22w被输入从w相第1磁传感器haw得到的w相第1检测信号v
haw
和从w相第2磁传感器hbw得到的w相第2检测信号v
hbw
。w相磁通计算部22w具有乘法器22wa和减法器22wb。乘法器22wa将电压vc与w相第1检测信号v
haw
相乘，并将表示该运算结果的信号输出给减法器22wb。减法器22wb通过从由乘法器22wa输入的信号中减去w相第2检测信号v
hbw
来计算w相的转子磁通成分并将表示该计算结果的作为周期波信号的w相转子磁通信号输出给角度推断部23。
[0063]
乘法器22ua、乘法器22va以及乘法器22wa可以是上述那样的模拟乘法器，或者也可以是数字乘法器。同样地，减法器22ub、减法器22vb以及减法器22wb可以是上述那样的模拟减法器，或者也可以是数字减法器。在使用数字乘法器和数字减法器的情况下，只要设置将三个第1检测信号v
ha
和三个第2检测信号v
hb
分别转换为数字信号的a/d转换器即可。另外，在使用数字乘法器的情况下，只要将与第1常数c对应的数字信号输入到数字乘法器即
可。
[0064]
为了将与转子100的旋转角度θr对应的u相转子磁通信号v相转子磁通信号以及w相转子磁通信号以最小限度的延迟时间传递到角度推断部23，优选如上述那样由硬件(特别是模拟电路)构成计算部22。然而，也可以根据需要，通过软件来实现计算部22的功能。即，也可以是，在电路板24上设置mcu(microcontroller unit：微控制器单元)等处理器，通过处理器执行基于上述的计算原理的程序来实现计算部22的功能。
[0065]
角度推断部23根据从计算部22输入的u相转子磁通信号v相转子磁通信号以及w相转子磁通信号来推断(计算)转子100的旋转角度θr，并将该推断结果作为旋转角度θr的检测结果而输出给控制装置30。角度推断部23是设置在电路板24上的mcu等处理器。角度推断部23是与本发明的推断部对应的构成要素。作为用于推断转子100的旋转角度θr的位置推断算法，例如能够使用专利文献2所公开的位置推断算法。因此，在本说明书中省略关于位置推断算法的说明。
[0066]
如上所述，在使用专利文献2所公开的位置推断算法，仅根据从三个第1磁传感器ha得到的第1检测信号v
ha
来推断旋转角度θr的情况下，存在因三个第1检测信号v
ha
中叠加有干扰磁通成分而导致旋转角度θr的推断精度降低的可能性。然而，在本实施方式中，虽然为了推断旋转角度θr而使用专利文献2所公开的位置推断算法，但由于是根据作为去除了干扰磁通成分的周期波信号的u相转子磁通信号v相转子磁通信号以及w相转子磁通信号来推断旋转角度θr，因此能够抑制推断精度的降低。
[0067]
另外，用于旋转角度θr的推断的算法并不限定于专利文献2所公开的位置推断算法。只要是以能够获取具有规定的相位差的三个周期波状的磁通检测信号为前提而构建的位置推断算法，则也可以将其他算法用于旋转角度θr的推断。
[0068]
控制装置30根据从位置检测装置20得到的旋转角度θr的检测结果来控制马达10。控制装置30可以设置于马达10的马达壳的内侧，或者也可以安装于马达壳的外侧。控制装置30根据旋转角度θr的检测结果，对提供给马达10的u相驱动电流iu、v相驱动电流iv以及w相驱动电流iw进行矢量控制，由此使转子100旋转。矢量控制一般是作为马达10的控制方式而被知晓的，该马达10是三相无刷dc马达，因此在本说明书中省略矢量控制的详细说明。
[0069]
若简单地说明矢量控制，则如下所述。(步骤1)由设置在控制装置30内的分流电阻器等电流传感器检测u相驱动电流iu、v相驱动电流iv以及w相驱动电流iw这三相电流。(步骤2)通过克拉克变换，将三相电流iu、iv以及iw转换为固定坐标系中的两相电流iα和iβ。(步骤3)通过基于式(5)和式(6)的帕克变换，将固定坐标系中的两相电流iα和iβ转换为旋转坐标系中的d轴电流id和q轴电流iq。作为式(5)和式(6)中的“θ
r”，使用从位置检测装置20得到的旋转角度θr的检测结果。
[0070]
d＝iα
·
cosθr+iβ
·
sinθr…
(5)
[0071]
iq＝-iα
·
sinθr+iβ
·
cosθr…
(6)
[0072]
(步骤4)通过pi控制来计算用于使d轴电流id与目标d轴电流id
ref
一致的d轴电压值vd，并且通过pi控制来计算用于使q轴电流iq与目标q轴电流iq
ref
一致的q轴电压值vq。目标d轴电流id
ref
和目标q轴电流iq
ref
根据马达10的目标转速而决定。(步骤5)通过基于式(7)和式(8)的逆帕克变换，将旋转坐标系中的d轴电压值vd和q轴电压值vq逆转换为固定坐标系中的两相电压值vα和vβ。作为式(7)和式(8)中的“θ
r”，使用从位置检测装置20得到的旋
转角度θr的检测结果。
[0073]
vα＝vd
·
cosθ
r-vq
·
sinθr…
(7)
[0074]vβ
＝vd
·
sinθ
r-vq
·
cosθr…
(8)
[0075]
(步骤6)通过空间矢量变换，将两相电压值vα和vβ逆转换为三相电压。对构成设置在控制装置30内的逆变器电路的6个功率晶体管进行pwm控制，以将通过空间矢量变换得到的三相电压施加于马达10。通过由控制装置30进行上述的矢量控制，用于使马达10以目标转速进行旋转的u相驱动电流iu、v相驱动电流iv以及w相驱动电流iw被提供给马达10。
[0076]
如上所述，本实施方式中的位置检测装置20具有至少三个检测部21，该至少三个检测部21沿着转子100的旋转方向设置，具有在转子100的轴向上与转子磁铁130对置的第1磁传感器ha和在轴向上与定子200对置的第2磁传感器hb。在各个检测部21中，第1磁传感器ha和第2磁传感器hb沿着转子100的径向配置。另外，位置检测装置20具有计算部22，该计算部22根据从第1磁传感器ha得到的第1检测信号v
ha
和从第2磁传感器hb得到的第2检测信号v
hb
，按照每个检测部21计算转子磁通成分并且，位置检测装置20具有根据从计算部22得到的转子磁通成分来推断转子100的旋转位置的角度推断部23。根据如上述那样构成的位置检测装置20，由于是根据作为去除了干扰磁通成分的周期波信号的转子磁通成分来推断转子100的旋转位置，因此能够抑制旋转位置的推断精度(位置检测精度)的降低。另外，由于不需要为了去除干扰磁通成分而设置能够从控制装置30向位置检测装置20发送线圈电流的检测值的功能，因此也不需要重新设计两个装置的输入输出接口。因此，根据本实施方式，能够在维持位置检测装置20的通用性的同时抑制由干扰磁通引起的位置检测精度的降低。
[0077]
另外，在本实施方式中，计算部22通过从第1检测信号v
ha
乘以第1常数c而得到的运算结果中减去第2检测信号v
hb
来计算转子磁通成分由此，能够通过乘法器与减法器的组合简单且准确地计算转子磁通成分另外，如在上述实施方式中所说明的那样，乘法器和减法器能够通过模拟电路或者数字电路等廉价的硬件来实现。
[0078]
(变形例)
[0079]
本发明并不限定于上述实施方式，在本说明书中说明的各结构能够在相互不矛盾的范围内适当组合。在上述实施方式中，计算部22通过从第1检测信号v
ha
乘以第1常数c而得到的运算结果中减去第2检测信号v
hb
来计算转子磁通成分如图4所示，也可以代替该计算部22，而将通过从第2检测信号v
hb
乘以第2常数d而得到的运算结果中减去第1检测信号v
ha
来计算转子磁通成分的计算部25设置于位置检测装置20。
[0080]
如以下的式(9)所示那样，首先，通过第2检测信号v
hb
乘以第2常数d，得到式(9)的右边所示的运算结果。第2常数d是通过将系数j除以系数k而得到的值。而且，如以下的式(10)所示那样，当从第2检测信号v
hb
乘以第2常数d而得到的运算结果中减去第1检测信号v
ha
时，作为干扰磁通成分的定子磁通成分(θ，i)被消除，仅残留有转子磁通成分
[0081][0082]
[0083]
如上所述，如果通过实验或模拟预先求出第2常数d(＝j/k)，则能够通过从第2检测信号v
hb
乘以第2常数d而得到的运算结果中减去第1检测信号v
ha
来计算转子磁通成分如图4所示，变形例中的计算部25具有u相磁通计算部25u、v相磁通计算部25v以及w相磁通计算部25w。
[0084]
u相磁通计算部25u被输入从u相第1磁传感器hau得到的u相第1检测信号v
hau
和从u相第2磁传感器hbu得到的u相第2检测信号v
hbu
。u相磁通计算部25u具有乘法器25ua和减法器25ub。乘法器25ua将具有与第2常数d对应的模拟电压值的电压vd与u相第2检测信号v
hbu
相乘，并将表示该运算结果的信号输出给减法器25ub。减法器25ub通过从由乘法器25ua输入的信号中减去u相第1检测信号v
hau
来计算u相的转子磁通成分并将表示该计算结果的作为周期波信号的u相转子磁通信号输出给角度推断部23。
[0085]
v相磁通计算部25v被输入从v相第1磁传感器hav得到的v相第1检测信号v
hav
和从v相第2磁传感器hbv得到的v相第2检测信号v
hbv
。v相磁通计算部25v具有乘法器25va和减法器25vb。乘法器25va将电压vd与v相第2检测信号v
hbv
相乘，并将表示该运算结果的信号输出给减法器25vb。减法器25vb通过从由乘法器25va输入的信号中减去v相第1检测信号v
hav
来计算v相的转子磁通成分并将表示该计算结果的作为周期波信号的v相转子磁通信号输出给角度推断部23。
[0086]
w相磁通计算部25w被输入从w相第1磁传感器haw得到的w相第1检测信号v
haw
和从w相第2磁传感器hbw得到的w相第2检测信号v
hbw
。w相磁通计算部25w具有乘法器25wa和减法器25wb。乘法器25wa将电压vd与w相第2检测信号v
hbw
相乘，并将表示该运算结果的信号输出给减法器25wb。减法器25wb通过从由乘法器25wa输入的信号中减去w相第1检测信号v
haw
来计算w相的转子磁通成分并将表示该计算结果的作为周期波信号的w相转子磁通信号输出给角度推断部23。
[0087]
在具有以上那样的计算部25的变形例的位置检测装置20中，也能够得到作为去除了干扰磁通成分的周期波信号的u相转子磁通信号v相转子磁通信号以及w相转子磁通信号因此能够抑制旋转角度θr的推断精度(位置检测精度)的降低。
[0088]
标号说明
[0089]
1：马达单元；10：马达；20：位置检测装置；21：检测部；21u：u相检测部；21v：v相检测部；21w：w相检测部；22、25：计算部；22u、25u：u相磁通计算部；22v、25v：v相磁通计算部；22w、25w：w相磁通计算部；22ua、22va、22wa、25ua、25va、25wa：乘法器；22ub、22vb、22wb、25ub、25vb、25wb：减法器；23：角度推断部(推断部)；24：电路板；24a：轴插入孔；24b：电路板的板面；30：控制装置；100：转子(rotor)；110：转子铁芯；120：转子轴；130：转子磁铁(永磁铁)；200：定子(stator)；210：定子铁芯；211：轭；212：齿；220：线圈；221：u相线圈；222：v相线圈；223：w相线圈；ha：第1磁传感器；hau：u相第1磁传感器；hav：v相第1磁传感器；haw：w相第1磁传感器；hb：第2磁传感器；hbu：u相第2磁传感器；hbv：v相第2磁传感器；hbw：w相第2磁传感器。
技术特征：1.一种位置检测装置，其检测具有定子和转子的马达的旋转位置，该转子具有永磁铁，其中，该位置检测装置具有：至少三个检测部，其沿着所述转子的旋转方向设置，具有在所述转子的轴向上与所述永磁铁对置的第1磁传感器和在所述轴向上与所述定子对置的第2磁传感器；计算部，其根据从所述第1磁传感器得到的表示磁通检测结果的第1检测信号和从所述第2磁传感器得到的表示磁通检测结果的第2检测信号，按照每个所述检测部计算所述转子的磁通成分；以及推断部，其根据从所述计算部得到的所述转子的磁通成分来推断所述转子的旋转位置，在各个所述检测部中，所述第1磁传感器和所述第2磁传感器沿着所述转子的径向配置。2.根据权利要求1所述的位置检测装置，其中，所述计算部通过从所述第1检测信号乘以第1常数而得到的运算结果中减去所述第2检测信号，来计算所述转子的磁通成分。3.根据权利要求1所述的位置检测装置，其中，所述计算部通过从所述第2检测信号乘以第2常数而得到的运算结果中减去所述第1检测信号，来计算所述转子的磁通成分。4.一种马达单元，其具有：马达，其具有定子和转子，该转子具有永磁铁；权利要求1至3中的任意一项所述的位置检测装置，其检测所述马达的旋转位置；以及控制装置，其根据从所述位置检测装置得到的所述马达的旋转位置的检测结果来控制所述马达。
技术总结本发明的一个方式为位置检测装置，其具有：至少三个检测部，其沿着转子的周向设置，具有在马达的转子的轴向上与永磁铁对置的第1磁传感器和在轴向上与马达的定子对置的第2磁传感器；计算部，其根据从第1磁传感器得到的表示磁通检测结果的第1检测信号和从第2磁传感器得到的表示磁通检测结果的第2检测信号，按照每个检测部计算转子的磁通成分；以及推断部，其根据从计算部得到的转子的磁通成分来推断转子的旋转位置。在各个检测部中，第1磁传感器和第2磁传感器沿着转子的径向配置。和第2磁传感器沿着转子的径向配置。和第2磁传感器沿着转子的径向配置。
技术研发人员：村濑周平
受保护的技术使用者：日本电产株式会社
技术研发日：2020.12.15
技术公布日：2022/11/1
