带有故障检测器的角位置确定设备制造技术

提供一种角位置确定设备，其包括附着到回转轴上的磁体和多个磁感应元件，用于利用磁感应元件的输出确定回转轴的角位置。该设备还包括故障检测器，用于确定哪一个磁感应元件目前出现故障，并且在出现这种故障时采取所需的措施以准确确定回转轴角位置。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术总体上涉及一种用于测量一个旋转部件的角位置的角位置确定设备，更具体地，涉及这样一种配备有多个磁传感器和一个故障检测器的角位置确定设备，该故障检测器被设计成即使在任一磁传感器发生故障时仍能准确确定回转轴的角位置。
技术介绍
用于测量回转轴角位置的典型角位置传感器由环状磁体、围绕该磁体外圆周设置的磁轭和磁传感器构成，其中该环状磁体具有沿其圆周方向排列的N极和S极。磁轭在其中形成构成气隙的径向凹槽。磁传感器设置在气隙中并用于测量气隙中的磁通密度。角位置传感器利用磁传感器的输出检测回转轴的角位置。例如，1996年6月18日公布的Oudet等人的美国专利No.5,528,139(对应于日本专利No.2842482)讲述了这种类型的角位置传感器。上述类型的角位置传感器不具有故障检测器，因此如果任一磁传感器出现故障，则回转轴的角位置的确定将遇到困难。
技术实现思路
因此，本专利技术的主要目的是避免现有技术的缺陷。本专利技术的又一目的是提供一个角位置确定设备，该设备被设计用于检测磁传感器故障的出现，并且即使出现这种故障，也能保证设备运转的可靠性。根据本专利技术的一个方面，提供一种可以在汽车的电子动力转向装置中使用的角位置确定设备。该角位置确定设备包括(a)连接到旋转部件的硬磁部件，该硬磁部件具有一圆周，并且在其圆周方向磁化以获得在附近产生磁场的第一和第二磁极；(b)设置在硬磁部件圆周外部、并位于由硬磁部件产生的磁场中的软磁部件，软磁部件具有一圆周并且由多个沿软磁部件的圆周经由缝隙的多个磁段阵列构成，旋转部件的旋转改变所述硬磁部件和所述软磁部件之间的相对角位置，并引起每个缝隙内的磁通密度改变；(c)多个磁通密度测量传感器，其中每一个用于测量一个缝隙中的磁通密度以产生作为磁通密度的函数的电信号以表示旋转部件的角位置；(d)角位置确定电路，用于利用从磁通密度测量传感器输出的电信号确定回转轴的角位置；以及(e)故障检测电路，用于基于从磁通密度测量传感器输出的电信号检测每个磁通密度测量传感器故障的出现，并且输出表示故障出现的信号。该角位置确定电路监视从故障检测电路输出的信号，并且在磁通密度测量传感器出现故障时，可以采取所需要的行动排除其错误输出。在本专利技术的优选模式中，当故障检测电路已经检测到任何磁通密度测量传感器的故障时，故障检测电路确定哪一个磁通密度测量传感器出现故障。角位置确定电路利用从正常运行的磁通密度测量传感器输出的电信号确定回转轴的角位置。故障检测电路可以设计成测量在给定时间周期从磁通密度测量传感器输出的电信号的变化。当该变化具有异常値时，故障检测电路确定磁通密度测量传感器出现故障。具体来说，故障检测电路测量在给定时间周期内从两个磁通密度测量传感器输出的电信号的变化。当这种变化之间的差的绝对値比给定値大时，故障检测电路确定两个磁通密度测量传感器中的一个出现故障。当两个磁通密度测量传感器的电信号以固定速率变化时，故障检测电路优选测量从这两个磁通密度测量传感器输出的电信号的变化。当磁通密度测量传感器正常运行时，上述电信号的变化彼此基本相同。这样，当任意两个磁通密度测量传感器的电信号的变化之间存在一个差时，就可以确定两个磁通密度测量传感器中的一个正发生故障。磁通密度测量传感器可以通过分别设置在缝隙中的第一、第二和第三磁通密度测量传感器实现。从第一至第三磁通密度测量传感器中的每一个输出的电信号以作为回转轴角位置的函数的周期性三角波的形式循环变化。当从第一至第三磁通密度测量传感器中的一个输出的电信号具有出现在其三角波上的最大値或最小値之一时，故障检测电路测量在给定时间周期内从第一至第三磁通密度测量传感器中的另外两个输出的电信号。具体来说，当由第一至第三磁通密度测量传感器中的一个产生的电信号具有最大値或最小値时，意味着由第一至第三磁通密度测量传感器中另外两个产生的电信号落在其周期性三角波的直线段，其中电信号随回转轴的旋转以恒定速率变化。因此，通过监视不具有最大値和最小値中的任何一个的两个磁通密度测量传感器的电信号的变化，可以准确探测磁通密度测量传感器的故障。由第一至第三磁通密度测量传感器输出的电信号可以是电压信号。第一和第二磁通密度测量传感器的电压信号可以具有彼此异相90°的周期性三角波。在这种情况下，第一和第二磁通密度测量传感器的电压信号的三角波在回转轴的角位置360°范围内具有第一和第二交叉点。第一交叉点处电压信号的电压电平比第二交叉点处高。当从第一和第二磁通密度测量传感器中的一个输出的电压信号具有出现在其三角波上的最大値时，第一和第二磁通密度测量传感器中的这一个的电压信号在电压电平上比第一交叉点高。当从第一和第二磁通密度测量传感器中的一个输出的电压信号具有出现在其三角波上的最小値时，第一和第二磁通密度测量传感器中的这一个的电压信号在电压电平上比第二交叉点小。利用这些关系能够确定由第一至第三磁通密度测量传感器中的每一个产生的电压信号是具有将被产生的最大値还是最小値。第一和第二磁极中的每一个可以设计成占据硬磁部件的圆周的180°。软磁部件中的缝隙可以由第一、第二、第三、第四和第五缝隙构成。第一至第四缝隙沿软磁部件的圆周以基本上彼此远离90°的间隔排列。第五缝隙形成在第三和第四缝隙之间。第一和第二磁通密度测量传感器分别设置在彼此相邻的第一和第二缝隙中，而第三磁通密度测量传感器设置在第五缝隙中。具体来说，由第一至第三磁通密度测量传感器产生的电信号的波形彼此不一致。这样，比如，当由第一磁通密度测量传感器产生的电信号具有最大値和最小値中的任何一个时，由第二和第三磁通密度测量传感器产生的电信号将落在其周期性三角波的直线段，在该直线段处电信号作为回转轴角位置的函数以恒定速率变化。这使故障检测电路能够正确检测第二和第三磁通密度测量传感器的故障。磁通密度测量传感器可以设置在一些缝隙中。与没有设置磁通密度测量传感器的缝隙之一相比，设置了磁通密度测量传感器的缝隙中的每一个在软磁部件的圆周方向具有更小的长度。这可以减少在没有设置磁通密度测量传感器的缝隙之外的磁通的泄露。当变化之间的差的绝对値比给定值大时，故障确定电路可以确定两个磁通密度测量传感器中具有表现出异常值的电信号变化的一个出现故障。在这种情况下，角位置确定电路可以利用从其他使用中的磁通密度测量传感器输出的电信号确定回转轴的角位置。具体来说，如果任何一个磁通密度测量传感器失效，则角位置确定电路可以继续计算回转轴的角位置。这确保角位置确定设备的运行的可靠性，当从第三磁通密度测量传感器输出的电信号具有出现在其三角波上的最大値和最小値中的一个时，故障检测电路可以测量在给定时间周期内从第一和第二磁通密度测量传感器输出的电信号的变化。当第一和第二磁通密度测量传感器的电信号的变化之间的差的绝对值比给定值大时，故障确定电路可以确定第一和第二磁通密度测量传感器中有一个出现故障。如果第一磁通密度测量传感器被确定为出现故障，则角位置确定电路可以利用从第二和第三磁通密度测量传感器输出的电信号确定回转轴的角位置。可选地，如果第二磁通密度测量传感器被确定为出现故障，则角位置确定电路可以利用从第一和第三磁通密度测量传感器输出的电信号确定回转轴的角位置。故障检测电路可以在其中存储在第一和第二磁通密度测量传感器的电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种角位置确定设备，包括：　　　　连接到一旋转部件的硬磁部件，所述硬磁部件具有一圆周并在其圆周方向被磁化以具有在其周围产生磁场的第一和第二磁极；　　　　设置在所述硬磁部件的圆周外部、在由所述硬磁部件产生的磁场内的一软磁部件，所述软磁部件具有一圆周并且由沿所述软磁部件的圆周通过缝隙排列的多个磁段构成，改变所述硬磁部件和所述软磁部件之间的相对角位置的旋转部件的旋转，造成在缝隙中的每一个内的磁通密度改变；　　　　多个磁通密度测量传感器，其中的每一个用于测量缝隙中的一个内的磁通密度，以产生作为磁通密度的函数的电信号，以表示旋转部件的角位置；　　　　角位置确定电路，用于利用从磁通密度测量传感器输出的电信号确定回转轴的角位置；以及　　　　故障检测电路，用于基于从磁通密度测量传感器输出的电信号检测每个磁通密度测量传感器的故障的出现，并且输出一表示故障出现的信号。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：深谷繁利，市川阳子，中根直树，
申请(专利权)人：株式会社电装，
类型：发明
国别省市：JP[日本]