DE102010023333A1

DE102010023333A1 - Drehwinkeldetektionsvorrichtung, elektrische Drehmaschinenausrüstung und elektrische Servolenkungsausrüstung

Info

Publication number: DE102010023333A1
Application number: DE102010023333A
Authority: DE
Inventors: Masatsugu Nakano; Satoru Akutsu; Shinsuke Hemmi; Yosuke Sugino
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2010-01-19
Filing date: 2010-06-10
Publication date: 2011-07-21
Also published as: FR2955388B1; FR2955388A1; JP2011149724A; JP4916556B2

Abstract

In einer konventionellen Korrekturvorrichtung zur Drehwinkeldetektion hat es das Problem gegeben, dass, obwohl die Größenordnung der zweiten Oberschwingung bekannt ist, die Phase nicht berücksichtigt wird und der Einfluss der zweiten Oberschwingung nicht vollständig entfernt werden kann. Weiterhin gibt es das Problem, dass die Struktur komplex ist, weil Korrektur des Nullpunktparameters und Korrektur der zweiten Oberschwingung durch getrennte Mittel durchgeführt werden. Es wird vorgeschlagen, dass eine Drehwinkeldetektionsvorrichtung mit einer Anzahl von Mehrfachen von N (N ist eine positive Ganzzahl) ein Drehwinkelsignal unter Verwendung von Zwei-Phasen-Ausgangssinuswellensignalen, die phasenverschoben zueinander sind, ausgibt. Unter der Annahme, dass die Zwei-Phasen-Ausgangssignale Esin bzw. Ecos sind, dass Esin, Ecos Gleichstromkomponenten und zweite Oberschwingungskomponenten enthalten, wenn Komponenten zweiter Ordnung von Esin, Ecos als Basiswellenkomponenten angesehen werden, und dass das Drehwinkelsignal eine Winkelfehler-Nter-Ordnungskomponente enthält, wenn eine Winkelfehlerkomponente eine Zyklusperiode eines mechanischen Winkels von 360 Grad aufweist. Die Drehwinkeldetektionsvorrichtung enthält Korrekturmittel zum Addieren einer Korrekturbetragskonstante für den Drehwinkel zu Esin und/oder Ecos und der Korrekturbetrag wird so festgelegt, dass er die abhängig von der Gleichstromkomponente und einer Amplitude und Phase der in Esin und/oder Ecos enthaltenen zweiten Oberschwingungskomponente erzeugten Winkelfehler-N-ter-Ordnungskomponente reduziert.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Drehwinkeldetektionsvorrichtung, die einen Drehmelder und elektrische Drehmaschinenausrüstung und elektrische Servolenkungsausrüstung, die die Vorrichtung enthalten. Spezifisch bezieht sich die Erfindung auf eine Drehwinkeldetektionsvorrichtung, welche die Genauigkeit von Winkeldetektion durch Beseitigen von Einflüssen einer Gleichstromkomponente und einer Oberschwingungs-Komponente, die im Ausgangssignal enthalten sind, um den Winkelfehler zu verringern, verbessern kann, und elektrische Drehmaschinenausrüstung und elektrische Servolenkungsausrüstung, die die Vorrichtung enthalten.
Beschreibung verwandten Stands der Technik
Es wird im Allgemeinen ein weniger teurer und weitergehend umgebungsresistenter Drehmelder als ein optischer Codierer für den Einsatz zur Drehwinkeldetektion eines Fahrzeugmotors verwendet. Aufgrund von Produktionsvariationen von Drehmeldern kann ein Ausgangssignal eine harmonische Komponente enthalten und eine gestörte Signalform aufweisen. Falls eine Winkeldetektion aus einem eine Störung enthaltenden Ausgangssignal durchgeführt wird, tritt ein Winkelfehler auf, und die Genauigkeit der Drehwinkeldetektion wird niedriger.
Für dieses Problem wird beispielsweise in JP4-96131A eine Signalkorrekturvorrichtung vorgeschlagen, die ein eine Verzerrung enthaltendes Ausgangssignal digital prozessiert, um die Verzerrung zu entfernen.
In der Signalkorrekturvorrichtung von JP4-96131A gibt es das Problem, dass die Größenordnung der zweiten Oberschwingung bekannt ist, aber ihre Phase nicht berücksichtigt werden kann und es passieren kann, dass der Einfluss der zweiten Oberschwingung nicht komplett entfernt wird. Weiter tritt bei der Signalkorrekturvorrichtung von JP4-96131A das Problem auf, dass die Korrektur des Nullpunktparameters und die Korrektur der zweiten Oberschwingung durch getrennte Mittel durchgeführt werden und die Struktur komplex wird.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die Erfindung ist gemacht worden, um die oben beschriebenen Probleme zu überwinden und schlägt eine Drehwinkeldetektionsvorrichtung vor, die einen Winkelfehler auch unter Berücksichtigung der Phase der zweiten Oberschwingung reduzieren kann, und elektrische Drehmaschinenausrüstung und elektrische Servolenkungsausrüstung, die die Vorrichtung enthalten.
Eine Drehwinkeldetektionsvorrichtung gemäß der Erfindung, die eine Anzahl von Vielfachen von N (N ist eine positive Ganzzahl) aufweist und ein Drehwinkelsignal ausgibt, das einen Drehwinkel unter Verwendung von nicht phasengleichen Zwei-Phasen-Ausgangssinuswellensignalen repräsentiert, wobei angenommen sei, dass die Zwei-Phasen-Ausgangssinuswellensignale Esin bzw. Ecos sind, das Esin, Ecos Gleichstromkomponenten und zweite Oberschwingungskomponenten enthalten, wenn N-te Ordnungskomponenten von Esin, Ecos als Basiswellenkomponenten angesehen werden, und dass das Drehwinkelsignal eine Winkelfehler-Nter-Ordnungs-Komponente enthält, wenn eine Winkelfehlerkomponente mit einer Zyklusperiode eines mechanischen Winkels von 360 Grad als eine Winkelfehlerkomponente erster Ordnung angesehen wird, ist dadurch gekennzeichnet, dass die Drehwinkeldetektionsvorrichtung Korrekturmittel zum Addieren einer Korrekturbetragskonstante für den Drehwinkel zumindest zu Esin und/oder Ecos umfasst, und der Korrekturbetrag dafür festgelegt wird, die Winkelfehler-Nter-Ordnungs-Komponente zu reduzieren, die abhängig von der Gleichstromkomponente und einer Phase der zweiten Oberschwingungskomponente, die in Esin oder Ecos enthalten ist, erzeugt ist.
Weiterhin ist eine elektrischen Drehmaschinenausrüstung gemäß der Erfindung, die die Drehwinkeldetektionsvorrichtung enthält, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Drehmaschinenausrüstung eine elektrische Drehmaschine und eine Steuerung umfasst, die integral mit der elektrischen Drehmaschine kombiniert ist, die Steuerung das Korrekturmittel und ein Speichermittel enthält und die elektrische Drehmaschine Antriebs-steuert, der Korrekturbetrag, der durch das Korrekturmittel zu Esin und/oder Ecos zu addieren ist, basierend auf Esin und/oder Ecos berechnet wird, gemessen unter einer Bedingung, in der die Steuerung und die elektrische Drehmaschine kombiniert sind, und die Speichervorrichtung den Korrekturbetrag speichert.
Weiterhin, weist in einer elektrischen Servolenkungsausrüstung für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung, die eine elektrische Drehmaschine, eine Rotationswinkel-Detektionsvorrichtung, die ein einen Rotationswinkel eines Rotators der elektrischen Rotationsmaschine repräsentierendes Drehwinkelsignal erzeugt, und eine Steuerung, die die elektrische Drehmaschine Antriebs-steuert, umfasst, wobei der Rotator der elektrischen Drehmaschine mit einem Lenkrad eines Fahrzeugs gekoppelt ist, die Drehwinkeldetektionsvorrichtung eine Anzahl von Mehrfachen von N (N ist eine positive Ganzzahl) und eine Signalverarbeitungseinheit aufweist, die das den Drehwinkel des Rotators repräsentierende Drehwinkelsignal unter Verwendung von phasenverschobenen Zwei-Phasen-Ausgangssinuswellensignalen ausgibt, unter der Annahme, dass die Zwei-Phasen-Ausgangssinuswellensignale Esin, Ecos sind, dass Esin, Ecos Gleichstromkomponenten und zweite Oberschwingungskomponenten enthalten, wenn N-te Ordnungskomponenten von Esin, Ecos als Basiswellenkomponenten betrachtet werden, und dass das Drehwinkelsignal eine Winkelfehler-Nter-Ordnungs-Komponente enthält, wenn eine Winkelfehlerkomponente mit einer Zyklusperiode eines mechanischen Winkels von 360 Grad als eine Winkelfehler-Erster-Ordnungs-Komponente angesehen wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalverarbeitungseinheit Korrekturmittel zum Addieren einer Korrekturbetragskonstante für den Drehwinkel des Rotators zu Esin und/oder Ecos enthält, der Korrekturbetrag festgelegt ist, die Winkelfehler-Nter-Ordnungs-Komponente zu reduzieren, die abhängig von der Gleichstromkomponente und einer Amplitude und einer Phase der zweiten Oberschwingungskomponente erzeugt wird, die in Esin und/oder Ecos enthalten sind, und die Steuerung eine Speichervorrichtung aufweist und die Speichervorrichtung den Korrekturbetrag speichert.
Gemäß der Drehwinkeldetektionsvorrichtung gemäß der Erfindung, wenn die Winkelfehlerkomponente mit einer Zyklusperiode des mechanischen Winkels von 360 Grad als die Winkelfehler-Erster-Ordnungs-Komponente angesehen wird, kann die Winkelfehler-Nter-Ordnungs-Komponente signifikant vermindert werden und die Genauigkeit der Winkeldetektion kann signifikant verbessert werden. Weiterhin kann nur durch Addieren der Korrekturbetragkonstante für den Drehwinkel zu Esin und/oder Ecos ihr Einfluss unter Erwägung der Gleichstromkomponente und einer Amplitude und einer Phase der zweiten Oberschwingungskomponente von Esin, Ecos verringert werden, wenn Komponenten Nter Ordnung von Esin, Ecos als Basiswellenkomponenten betrachtet werden, und es kann ein Effekt, dass die Konfiguration der Vorrichtung einfacher als bei der konventionellen Technologie zur Durchführung von Korrektur der zweiten Oberschwingungskomponente des Ausgangssignals ist, erzielt werden.
Weiterhin kann gemäß der elektromechanischen Drehausrüstung gemäß der Erfindung, selbst wenn ein Winkelfehler in der Drehwinkeldetektionsvorrichtung auftritt, der Korrekturbetrag zu den Ausgangssignalen Esin und/oder Ecos addiert werden und die Winkelfehler-Nter-Ordnungs-Komponente kann hinreichend reduziert werden und folglich kann die Drehmomentpulsation der elektrischen Drehmaschine reduziert werden und es kann eine elektrische Drehausrüstung geringer Vibration und geringen Lärms erhalten werden.
Weiterhin kann gemäß der elektrischen Servolenkungsausrüstung gemäß der Erfindung ein aufgrund von mehreren Ursachen auftretender Winkelfehler durch eine einfache Konfiguration signifikant reduziert werden. Weiterhin, da der Winkelfehler der Drehwinkeldetektionsvorrichtung signifikant vermindert werden kann, wird die Drehmomentpulsation der elektrischen Drehmaschine kleiner und ein gutes Lenkgefühl kann erreicht werden. Da nur der Korrekturbetrag in der Speichervorrichtung gespeichert werden mag, gibt es den Effekt, dass die notwendige Speicherkapazität kleiner als im konventionellen Fall sein kann.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Schnittansicht eines als Signalerzeugungsvorrichtung verwendeten Drehmelders in Ausführungsform 1 einer Drehwinkeldetektionsvorrichtung gemäß der Erfindung.
2 ist ein erläuterndes Diagramm von Wicklungen des in Ausführungsform 1 verwendeten Drehmelders.
3(a) bis 3(c) sind erläuternde Diagramme, die Spannungssignalformen einer Anregungswicklung und von Ausgangswicklungen und Signalwellenformen zeigen, die aus den Spannungswellenformen des in Ausführungsform 1 verwendeten Drehmelders erhalten werden.
4 ist ein erläuterndes Diagramm von Signalwellenformen des in Ausführungsform 1 verwendeten Drehmelders.
5 ist ein erläuterndes Diagramm von Frequenzanalyseergebnissen der Signalwellenformen des in Ausführungsform 1 verwendeten Drehmelders.
6 ist ein erläuterndes Diagramm einer Lissajous Wellenform eines Drehmeldersignals gemäß Ausführungsform 1.
7 ist ein erläuterndes Diagramm einer Lissajous-Wellenform eines Drehmeldersignals gemäß Ausführungsform 1.
8 ist ein erläuterndes Diagramm einer Lissajous-Wellenform eines Drehmeldersignals gemäß Ausführungsform 1.
9 zeigt einen Winkelfehler gemäß Ausführungsform 1, aufgetragen in Reaktion auf Amplitude und Phase als Vektorgrößen.
10 ist ein erläuterndes Diagramm von Zentrumsbewegung von Lissajous-Wellenformen eines Drehmeldersignals gemäß Ausführungsform 1.
11 ist ein erläuterndes Diagramm von Winkelfehlerwellenformen gemäß einem konventionellen Beispiel.
12 ist ein erläuterndes Diagramm zu Winkelfehlerwellenformen gemäß Ausführungsform 1.
13 ist ein erläuterndes Diagramm, das Frequenzanalyseergebnisse der Winkelfehlerwellenformen gemäß Ausführungsform 1 zeigt.
14 ist ein Blockdiagramm, das eine Signalverarbeitungseinheit in Ausführungsform 1 zeigt.
15 ist eine perspektivische Ansicht eines als Signalerzeugungsvorrichtung in Ausführungsform 2 verwendeten Magnetsensors einer Drehwinkeldetektionsvorrichtung gemäß der Erfindung.
16 ist ein erläuterndes Diagramm von Wellenformen von Ausgangssignalen des in Ausführungsform 2 verwendeten Magnetsensors.
17 ist ein Blockdiagramm, das eine Signalverarbeitungseinheit in Ausführungsform 3 einer Drehwinkeldetektionsvorrichtung gemäß der Erfindung zeigt.
18 ist ein erläuterndes Diagramm, das Winkelfehlerreduktionseffekte gemäß den Ausführungsformen 1 bis 3 zeigt.
19 ist ein Konfigurationsdiagramm von Ausführungsform 4 einer elektromechanischen Drehausrüstung gemäß der Erfindung.
20 ist eine Schnittansicht einer elektrischen Drehmaschine in Ausführungsform 4.
21 ist ein Konfigurationsdiagramm von Ausführungsform 5 der elektrischen Servolenkungsausrüstung gemäß der Erfindung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Als Nächstes werden einige Ausführungsformen der Drehwinkeldetektionsvorrichtung, der elektromechanischen Drehausrüstung und der elektrischen Servolenkungsausrüstung gemäß der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert.
Ausführungsform 1
Ausführungsform 1 einer Drehwinkeldetektionsvorrichtung gemäß der Erfindung ist eine Drehwinkeldetektionsvorrichtung 100, die eine Kombination einer Signalerzeugungsvorrichtung 200 und einer Signalverarbeitungseinheit 300 beinhaltet. Als Signalerzeugungsvorrichtung 200 wird ein Drehmelder oder ein Magnetsensor verwendet, und in Ausführungsform 1 wird ein Drehmelder 210 verwendet. Die Drehwinkeldetektionsvorrichtung 100 von Ausführungsform 1 ist dafür ausgelegt, unter Verwendung des Drehmelders 210 einen Winkelfehler zu vermindern. Zuerst wird der als Signalerzeugungsvorrichtung 200 verwendete Drehmelder 210 erläutert und danach wird die Signalverarbeitungseinheit 300 erläutert.
1 ist eine Schnittansicht, die einen als die Signalerzeugungsvorrichtung 200 verwendeten Drehmelder 210 in der Drehwinkeldetektionsvorrichtung 100 von Ausführungsform 1 zeigt. Der Drehmelder 210 ist spezifisch ein Drehmeldervariabler Reluktanz. Der Drehmelder 210 weist eine Stator 1 und einen Rotor 2 auf. Der Stator 1 ist in zylindrischer Form ausgebildet und es sind mehrere magnetische Pole unter gleichen Winkelintervallen zueinander auf dessen innerem Umfang angeordnet, und jeder Magnetpol 1a ist mit einer Wicklung 3 versehen. Der Rotor 2 ist dafür vorgesehen, zu den entsprechenden Magnetpolen 1a auf den Innenumfang des Stators 1 zu weisen und ist an einer Drehwelle 2a angebracht. 1 ist eine Schnittansicht in einer Ebene orthogonal zur Drehwelle 2a und Details von Isolatoren für die Wicklungen 3, Verbindungsteilen der Wicklungen 3, Verbindern usw. sind weggelassen.
Die Wicklung 3, die am Magnetpol 1a vorgesehen ist, enthält eine Anregungswicklung 3a, eine erste Ausgangswicklung 3b und eine zweite Ausgangswicklung 3c. Es gibt verschiedene Verbindungsformen für die Verbindungsformen der Anregungswicklungen 3a, der ersten Ausgangswicklungen 3b und der zweiten Ausgangswicklungen 3c, die an entsprechenden Magnetpolen 1a vorgesehen sind. Beispielsweise sind die an entsprechenden Magnetpolen 1a vorgesehenen Anregungswicklungen 3a zueinander in Reihe geschaltet, sind die an den entsprechenden Magnetpolen 1a vorgesehenen ersten Ausgangswicklungen 3a zueinander in Reihe geschaltet und sind weiterhin die an den entsprechenden Magnetpolen 1a vorgesehenen zweiten Ausgangswicklungen 3b zueinander in Reihe geschaltet. Der Rotor 2 weist eine solche Form auf, dass eine Spaltpermeanz zu den entsprechenden Magnetpolen 1a des Stators 1 abhängig vom Drehwinkel des Rotors 2 variiert. In 1 ist der Rotor 2 in einer solchen Weise ausgebildet, dass die Spaltpermeanz in einem Rotationsbereich von 360 Grad mechanischen Winkels viermal pulsiert und der Drehmelder arbeitet als ein 4X-Drehmelder, d. h. ein Drehmelder mit einer Anzahl von mehrfachen N = 4.
2 ist ein Erläuterungsdiagramm der Wicklung 3 des Drehmelders 210. Eine Anregungsstromversorgung 4 ist mit der Anregungswicklung 3a verbunden, eine Wechselstromspannung wird angelegt und es fließt darin ein Anregungsstrom. Die Frequenz der Anregungsspannung der Anregungsstromversorgung 4 ist beispielsweise 10 kHz. Die Anzahl von Windungen und Anordnung der ersten Ausgangswicklung 3b und der zweiten Ausgangswicklung 3c sind so festgelegt, dass die Wicklungen eine Phasendifferenz eines elektrischen Winkels von 90 Grad relativ zueinander bilden können. 2 ist ein schematisches Diagramm und zeigt die erste Ausgangswicklung 3b und die zweite Ausgangswicklung 3c, die in Richtungen orthogonal zueinander angeordnet sind, um beim Verständnis der Wicklungsstruktur des Drehmelders 210 zu helfen. Da die erste Ausgangswicklung 3b und die zweite Ausgangswicklung 3c die Phasendifferenz des elektrischen Winkels von 90 Grad relativ zueinander aufweisen, weisen ihre Spannungen E1, E2 eine Beziehung von SIN und COS auf. Wie unten wird die Ausgangsspannung E1 der ersten Ausgangswicklung 3b dazu gebracht, SIN zu entsprechen, während die Ausgangsspannung E2 der zweiten Ausgangswicklung 3c dazu gebracht wird, COS zu entsprechen. Wenn sich der Rotor 2 dreht, treten die Ausgangsspannungen E1, E2 mit Amplituden abhängig vom Drehwinkel des Rotors 2 in der ersten Ausgangswicklung 3b und der zweiten Ausgangswicklung 3c auf.
3(a) bis 3(c) sind erläuternde Diagramme, die, eine Anregungsspannung an der Anregungswicklung 3a und die Ausgangsspannungen E1, E2 repräsentierende Ausgangsspannungswellenformen anzeigen, die in den Ausgangswicklungen 3b, 3c erzeugt sind, und Ausgangssignalwellenformen, die aus den Ausgangsspannungswellenformen der Ausgangswicklungen 3b und 3c extrahiert sind, und der Ausgangsspannungswellenformen und der Ausgangssignalwellenformen, die gemessen werden, wenn der Rotor 2 des Drehmelders 210 sich bei einer gewissen festen Geschwindigkeit dreht. 3(a) zeigt eine Anregungsspannungswellenform 5 der Anregungswicklung 3a. 3(b) zeigt eine die in der ersten Ausgangswicklung 3b erzeugte Ausgangsspannung E1 repräsentierende Ausgangsspannungswellenform 6 und eine aus der Ausgangsspannungswellenform 6 extrahierte Ausgangssignalwellenform 7. 3(c) zeigt eine Ausgangsspannungswellenform 8, welche die in der zweiten Ausgangswicklung 3c erzeugte Ausgangsspannung E2 repräsentiert, und eine aus der Ausgangsspannungswellenform 8 extrahierte Ausgangssignalwellenform 9. Die lateralen Achsen von 3(a), 3(b) und 3(c) zeigen den Drehwinkel des Rotors 2 im elektrischen Winkel des Drehmelders 210 an. Man beachte, dass die Beziehung zwischen dem elektrischen Winkel und dem mechanischen Winkel des Drehmelders 210 (elektrischer Winkel) = (Anzahl von Mehrfachen N) × (mechanischer Winkel) ist, wobei die Anzahl von Mehrfachen N ist (N ist eine positive Ganzzahl).
Die in 3(a) gezeigte Anregungsspannungswellenform 5 ist eine Wellenform mit einer Amplitude, die nicht abhängig vom Drehwinkel des Rotors 2 variiert, weil eine Wechselstromspannung mit einer festen Amplitude aus der Anregungsstromversorgung 4 angelegt ist. Die in 3(b) gezeigte Ausgangsspannungswellenform 6 ist eine in der ersten Ausgangswicklung 3b der Anregungsspannungswellenform 5 induzierte Induktionsspannungswellenform und die Ausgangssignalwellenform 7 ist eine durch Detektieren von Spitzenwerten der Ausgangsspannungswellenform 6 synchron zur Frequenz der Ausgangsspannungswellenform 6 und der Anregungswellenform 5 erhaltene Signalwellenform. Die Ausgangssignalwellenform 7 ist eine Wellenform als eine Extraktion der Hülle der Ausgangsspannungswellenform 6. Die Ausgangssignalwellenform 7 entspricht einem SIN-Signal des Drehmelders 210. Die in 3(c) gezeigte Ausgangsspannungswellenform 8 ist eine in der zweiten Ausgangswicklung 3c durch die Anregungsspannungswellenform 5 induzierte Induktionsspannungswellenform und die Ausgangssignalwellenform 9 ist eine durch Detektieren von Spitzenwerten der Ausgangsspannungswellenform 8 synchron zur Frequenz der Ausgangsspannungswellenform 8 und der Anregungsspannungswellenform 5 erhaltene Signalwellenform. Die Ausgangssignalwellenform entspricht einem COS-Signal des Drehmelders 210. Die Ausgangssignalwellenformen 7, 9 werden aus den Ausgangsspannungswellenformen 6, 8 extrahiert, welche die Ausgangsspannungen E1, E2 durch Signalextraktionsmittel 15 in 14, 17 repräsentieren, die im Signalverarbeitungsmittel 300 enthalten sind.
Hier werden die Spitzenwerte der Ausgangsspannungswellenformen 6, 8 durch die Ausgangssignalwellenformen 7, 9 detektiert, sind jedoch nicht darauf beschränkt. Die aus mehreren Detektionspunkten zu Zeitintervallen abgeschätzten Werte können zum Schutz gegenüber Rauschen verwendet werden, oder die Ausgangsspannungswellenformen können als Trapezwellen ausgebildet sein und ihre Spitzenwerte können detektiert werden. Der Drehwinkel kann aus den Ausgangssignalwellenformen 7, 9 detektiert werden, d. h. aus dem SIN-Signal und dem COS-Signal des Drehmelders 210, und dies kann beispielsweise durch Erhalten des Arctangens des SIN-Signals und des COS-Signals realisiert werden.
Als Nächstes sind als spezifische Beispiele der Ausgangssignalwellenform 7, 9, welche die Ausgangsspannungen E1, E2 repräsentieren, Ausgangssignalwellenformen wenn der Drehmelder 210 als 4-fach-Drehmelder ausgebildet ist, in 4 gezeigt. 4 zeigt die Ausgangssignalwellenformen der Ausgangswicklungen 3b, 3c, wenn der Drehmelder 210 ein 4X Drehmelder ist und die laterale Achse zeigt den Rotationswinkel des Rotors 2 des Drehmelders 210 in mechanischem Winkel an. Sowohl eine dem aus der Ausgangsspannungswellenform 6 der ersten Ausgangswicklung 3b erhaltenen SIN-Signal entsprechende Ausgangssignalwellenform 7a als auch eine dem aus der Ausgangsspannungswellenform 8 der zweiten Ausgangswicklung 3c erhaltenen COS-Signal entsprechende Ausgangssignalwellenform 9a sind Sinuswellenformen und pulsieren in einer Anzahl von Malen gleich der Anzeige von Mehrfachen N (vierfach in diesem Fall) in einem Bereich eines mechanischen Winkels von 360 Grad. Weiterhin sind diese Ausgangssignalwellenformen 7a und Ausgangssignalwellenformen 9a zueinander phasenverschoben und die Phasendifferenz ist ein mechanischer Winkel von 22,5 Grad, d. h. in elektrischem Winkel von Drehmelder 210 von 4 × 22,5 = 90 Grad.
Bei einem idealen Drehmelder sind diese Ausgangssignalwellenform 7a und Ausgangssignalwellenform 9a Sinuswellen, die keine Oberschwingungskomponenten enthalten, jedoch können bei einem realen Drehmelder die Wellenformen verzerrt sein und die Verzerrung der Wellenformen kann einen Winkelfehler verursachen. 5 zeigt Ergebnisse von Frequenzanalysen der dem SIN-Signal entsprechenden Ausgangssignalwellenform 7a und der dem COS-Signal entsprechenden Ausgangssignalwellenform 9a in 4. Da der Drehmelder 210 ein 4X-Drehmelder ist, ist eine Komponente vierter Ordnung eine Basiswellenkomponente und Komponenten anderer Ordnung werden sichtbar. Hier wird die Aufmerksamkeit als große Komponenten außer der -Komponente vierter Ordnung auf eine Null-Ordnungs-Komponente fokussiert, d. h. eine Gleichstromkomponente, und eine Komponente achter Ordnung, d. h. eine Komponente 2Nter Ordnung. Da die Komponente vierter Ordnung die Basiswellenkomponente ist, ist die Komponente achter Ordnung die 2Nte Ordnungskomponente und eine zweite Oberwellenkomponente für die Basiswellenkomponente.
Annehmend, dass die den aus dem Drehmelder 210 mit der Anzahl von Mehrfachen N ausgegebenen Ausgangssignalwellenformen 7 oder 7a, 9 oder 9a entsprechenden Zwei-Phasen-Ausgangssignale Esin, Ecos sind, wenn die Signale durch eine Amplitude als Komponenten N-ter Ordnung als Basiswellenkomponente normalisiert werden, können die durch Funktionen des Drehwinkels θ des Rotors 2 ausgedrückten Ausgangssignale Esin(θ), Ecos(θ) idealer Weise ausgedrückt werden durch Esin(θ) = sinNθ (1) Ecos(θ) = cosNθ (2).
In den Ausdrücken (1) und (2) ist N die Anzahl von Mehrfachen.
In dem Fall, wo die Zwei-Phasen-Ausgangssignale Esin, Ecos Ausgangssignale E'sin, E'cos sind, die die Basiswellenkomponenten und die Komponenten Null-ter Ordnung enthalten, d. h. die Gleichstromkomponenten, können die durch die Funktionen des Drehwinkels θ des Rotors 2 ausgedrückten Ausgangssignale E'sin von (θ), E'cos(θ) ausgedrückt werden durch: E'sin(θ) = sinNθ + es (3) E'cos(θ) = cosNθ + ec (4).
Die Ausgangssignale E'sin(θ), e'cos(θ) der Ausdrücke (3) und (4) enthalten keine anderen Komponenten als die Basiswellenkomponenten, d. h. die Komponenten vierter Ordnung und die Komponenten Nullter Ordnung. In den Ausdrücken (3) und (4) sind es, ec Konstantwerte und beliebige Realzahlen. In dem Fall, wo die Ausgangssignale E'sin(θ), e'cos(θ) die Komponenten Nullter Ordnung enthalten, wird eine Winkelfehler-N-ter-Ordnungskomponente erzeugt, wenn eine Winkelfehlerkomponente mit einer Zyklusperiode eines mechanischen Winkels von 360 Grad als eine Winkelfehler Erster-Ordnungskomponente angesehen wird. Unter der Annahme, dass die Winkelfehler-Nter-Ordnungskomponente ε (rad) in dem elektrischen Winkel des Drehmelders 210 ist, kann die Winkelfehler-Nter-Ordnungskomponente ε durch den nachfolgenden Ausdruck (5) aus den Ausdrücken (1), (2), (3), und (4) approximiert werden.
Man beachte, dass bezüglich ξ im Ausdruck (5) cosξ und sinξ durch die nachfolgenden Ausdrücke (6) ausgedrückt werden.
Andererseits können in dem Fall, wo die Zwei-Phasen-Ausgangssignale Esin, Ecos Ausgangssignale E''sin, E''cos sind, die die Basiswellenkomponenten und die Komponenten 2Nter Ordnung enthalten, d. h. die zweiten Oberschwingungskomponenten, die Ausgangssignale E''sin(θ), E''cos(θ), ausgedrückt durch die Funktionen des Drehwinkels θ des Rotors 2, ausgedrückt werden durch E''sin(θ) = sinNθ + es2N × sin(2Nθ + α2N) (7) E''cos(θ) = cosNθ + ec2N × sin(2Nθ + β2N) (8) wobei die Amplituden der Komponenten 2Nter Ordnung es2N, ec2N sind und ihre Phasen α2N, β2N sind. Die Ausgangssignale E''sin(θ), E''cos(θ) der Ausdrücke (7) und (8) enthalten keine anderen Komponenten als die Basiswellenkomponenten, d. h. die Komponenten vierter Ordnung und die Komponenten 2Nter Ordnung, d. h. die zweiten Oberwellenkomponenten. In dieser Hinsicht werden typischerweise als Winkelfehler eine Komponente Nter Ordnung und eine Komponente 3Nter Ordnung erzeugt und die Winkelfehler-Nter-Ordnungskomponente kann ungefähr geschrieben werden durch den folgenden Ausdruck (9) aus den Ausdrücken (1), (2), (7) und (8).
Man beachte, dass im Ausdruck (9) ζ eine Phase ist und einen Wert annimmt, der durch die Amplituden es2N, ec2N und die Phasen α2N, β2N bestimmt ist. Wie oben beschrieben, gibt es als Ursachen der Winkelfehler-N-ter-Ordnungskomponente des Drehmelders 210 die Null-Ordnungs-Komponenten, d. h. die Gleichstromkomponenten und die Komponenten 2N-ter Ordnung, d. h. die in dem Ausgangssignalen Esin, Ecos enthaltenen zweiten Oberschwingungskomponenten.
6 zeigt eine Lissajous-Wellenform, mit dem SIN-Signal, d. h. das aus der ersten Ausgangswicklung 3b des Drehmelders 210 extrahierte Ausgangssignal Esin als die Längsachse dargestellt und dem COS, d. h. dem aus der zweiten Ausgangswicklung 3c extrahierten Ausgangssignal Ecos, d. h. dem Ausgangssignal Ecos als laterale Achse. In dem Fall, wo die Ausgangssignale Esin, Ecos Ausgangssignale E'sin, E'cos sind, die Komponenten der Null-Ordnung enthalten, d. h. die Gleichstromkomponenten, wie in den Ausdrücken (3) und (4), wird eine in 6 gezeigte Lissajous-Wellenform 10a erhalten. In der Lissajous-Wellenform 10a tritt eine Zentrumsverschiebung auf. Das Zentrum der in 6 gezeigten Lissajous-Wellenform 10a wird gegenüber dem Ursprung der Position eines Lissajous-Zentrums 11a verschoben. In dem Fall, bei dem der Drehwinkel aus der Lissajous-Wellenform 10a erhalten wird, ist im Drehwinkel eine Winkelfehler-Nter-Ordnungskomponente enthalten, wie als ein Winkelfehler im Ausdruck (5) gezeigt, wenn der Winkelfehler mit der Zyklusperiode eines mechanischen Winkels von 360 Grad als die Winkelfehler-Erster-Ordnungskomponente angesehen wird.
Als Nächstes wird in dem Fall, wo die Ausgangssignale Esin, Ecos Ausgangssignale E''sin, E''cos sind, die Komponenten 2N-ter Ordnung enthalten, d. h. die zweiten Oberschwingungskomponenten wie in den Ausdrücken (7) und (8), eine Lissajous-Wellenform 10b, die in 7 gezeigt ist, erhalten. Die Längsachse von 7 zeigt das aus der ersten Ausgangswicklung 3b des Drehmelders 210 extrahierte SIN-Signal an, d. h. das Ausgangssignal Esin, und die laterale Achse zeigt das aus der zweiten Ausgangswicklung 3c des Drehmelders 210 extrahierte COS-Signal, d. h. das Ausgangssignal Ecos, an, ähnlich zur 6. Es ist ersichtlich, dass die Lissajous-Wellenform 10b eine gegenüber einem Kreis verzerrte Wellenform ist. Man beachte, dass, weil die Ausgangssignale E''sin, E''cos keine Komponenten Null-ter Ordnung enthalten, das Zentrum 11b der Lissajous-Wellenform 10b mit dem Ursprung übereinstimmt. In dem Fall, bei dem der Drehwinkel aus der Lissajous-Wellenform 10b erhalten wird, ist m Drehwinkel eine Winkelfehler-N-te-Ordnungskomponente enthalten, wie als Winkelfehler im Ausdruck (9) gezeigt, wenn der Winkelfehler mit einer Entwicklungsperiode eines mechanischen Winkels von 360 Grad als Winkelfehler-Erster-Ordnungskomponente angesehen wird.
Weiterhin, im Fall, wo beide Ausgangssignale Esin, Ecos die Null-Ordnungs-Komponenten enthalten, d. h. die Gleichstromkomponenten, und die Komponenten 2N-ter Ordnung, d. h. die zweiten Oberschwingungskomponenten, wird die Lissajous-Wellenform 10c erhalten, wie in 8 gezeigt ist.
In 8 enthalten die Ausgangssignale Esin, Ecos die Null-Ordnungs-Komponenten, d. h. die Gleichstromkomponenten, und die Komponenten 2N-ter Ordnung, d. h. die zweiten Oberschwingungskomponenten, enthalten aber keine anderen Komponenten. Die Lissajous-Wellenform 10c von 8 ist nicht kreisförmig, sondern verzerrt und das Zentrum 11c der Lissajous-Wellenform 10c ist gegenüber dem Ursprung verschoben. In dem Fall, beidem der Drehwinkel aus der Lissajous-Wellenform 10c erhalten wird, wird im Drehwinkel ein Winkelfehler, der eine Kombination mit einer in Ausdruck (9) ausgedrückten Winkelfehler-Nter-Ordnungskomponente zusätzlich zu einer in Ausdruck (5) ausgedrückten Winkelfehler-Nter-Ordnungskomponente enthält, erhalten. In einem realen Drehmelder mag es sein, dass der Zustand, in dem keine Zentrumsverschiebung oder keine Komponente 2Nter Ordnung vorliegt, d. h. die zweite Oberschwingungskomponente, nicht verursacht ist, aber die Lissajous-Wellenform 11c wie in 8 in verschieden Graden typisch ist. Daher wird erwogen, dass der Winkelfehler nicht nur durch Korrigieren der Zentrumsverschiebung vermindert werden kann, um das Zentrum zum Ursprung zu bewegen.
Gemäß 1 und 2 von JP4-96131A gibt es das Problem, dass die Konfiguration komplex ist, weil Nullpunktparameter-Berechnungsmittel und zweite Oberschwingungs-Fehlerkorrekturparameter-Berechnungsmittel getrennt vorgesehen sind und Normalisierungsmittel und zweite Oberschwingungsentfernungsmittel getrennt vorgesehen sind. Weiter gibt es ein anderes Problem, dass, obwohl die Größenordnung der zweiten Oberschwingung bekannt ist, ihre Phase nicht berücksichtigt wird und der Einfluss der zweiten Oberschwingung nicht komplett beseitigt werden kann. Weiterhin, im Fall wo das Cosinussignal keine Zentralverschiebung hat, max(x) = min(x) und gx = 0, und im Fall, wo das Sinussignal keine Zentralverschiebung hat, max(y) = min(y) und gy = 0. In diesen Fällen gibt es das Problem, dass die in JP4-96131A beschriebenen Ausdrücke (1) und (2) Konstantzahlen sind und keinen Sinn machen und der Drehwinkel nicht angemessen detektiert werden kann.
Die Erfindung ist gemacht worden, um die Probleme zu überwinden und in der Drehwinkeldetektionsvorrichtung gemäß der Erfindung kann der aufgrund von mehreren Ursachen auftretende Winkelfehler durch eine einfache Konfiguration signifikant reduziert werden. Die Konfiguration wird untenstehend erläutert.
9 zeigt eine Winkelfehler-Nter-Ordnungskomponente, die in Reaktion auf Amplitude und Phase als Vektorgrößen geplottet ist. Unter der Annahme, dass die laterale Achse X und die Längsachse Y ist (beides in Einheiten von rad des elektrischen Drehmelderwinkels), wird der Winkelfehler ε Nter (rad) der Komponente Ordnung durch den nachfolgenden Ausdruck (10) ausgedrückt. ε = E_N × sin(Nθ + η) (10)
Im Ausdruck (10) ist E_N eine beliebige Realzahl, ist η eine beliebige Realzahl und ist θ der Drehwinkel, der ein mechanischer Winkelradian des Rotors 2 ist. Der Winkelfehler ε des Ausdrucks (10) ist gleich der Summe des Winkelfehlers aufgrund von Null-Ordnungs-Komponenten, d. h. den Gleichstromkomponenten der Ausgangssignale Esin, Ecos, ausgedrückt durch Ausdruck (5), und des Winkelfehlers aufgrund von Komponenten 2N-ter Ordnung, d. h. der zweiten Oberschwingungskomponenten, wenn die Komponenten Nter Ordnung durch in Ausdruck (9) ausgedrückte Ausgangssignale Esin, Ecos als Basiswellenkomponenten angesehen werden. In 9 wird die Winkelfehler-Nter-Ordnungskomponente durch einen Vektor 12c ausgedrückt und der Vektor 12c hat eine Größe vom Ursprung bis zum Punkt (X, Y). Der X-Wert des Punkts (X, Y) entsprechend der X-Achse und der Y-Wert entsprechend der Y-Achse werden durch die nachfolgenden Ausdrücke (11) und (12) ausgedrückt. X = E_N × cosη (11) Y = E_N × sinη (12).
Die Länge des Vektors 12c ist E_N und ein mit der X-Achse gebildeter Winkel 13c ist gleich η.
Wie oben beschrieben, gibt es als Ursachen der Winkelfehler Nter-Ordnungskomponente des Drehmelders 210 Null-Ordnungs Komponenten, d. h. die Gleichstromkomponenten der Ausgangssignale Esin, Ecos und Komponenten 2Nter Ordnung, d. h. der zweiten Oberschwingungskomponenten, wenn die Komponenten Nter Ordnung der Ausgangssignale Esin, Ecos als Basiswellenkomponenten angesehen werden. Die Winkelfehler-Nter-Ordnungskomponente kann als eine Kombination der Winkelfehler aufgrund dieser zwei Komponenten angesehen werden. Unter der Annahme, dass die Winkelfehler-Nter-Ordnungskomponente aufgrund der Null-Ordnungs-Komponenten der Ausgangssignale Esin, Ecos ein Vektor 12a mit einem mit der X-Achse gebildeten Winkel 13a ist (der Winkel 13a ist ξ im Ausdruck (5)) und die Winkelfehler-Nter-Ordnungskomponente aufgrund der Komponente 2N-ter Ordnung der Ausgangssignale Esin, Ecos ist ein Vektor 12b, mit einem mit der X-Achse gebildeten Winkel 13b (der Winkel 13b ist ζ in dem Ausdruck (9)) der die Winkelfehler-Nter-Ordnungskomponente repräsentierende Vektor 12c des Drehmelders 210 ist die Summe des Vektors 12a und des Vektors 12b.
Um die durch den Vektor 12c ausgedrückte Winkelfehler-Nter-Ordnungskomponente zu verkleinern, können die Drehmelder-Ausgangssignale Esin, Ecos so korrigiert werden, dass ein Winkelfehler, der den Vektor 12c ausgleicht, auftreten kann. Anders ausgedrückt kann ein Vektor (–X, –Y), d. h. ein Vektor 12d als Inverses des Vektors (X, Y), d. h. des Vektors 12c (X, Y), erzeugt werden und die Ausgangssignale Esin, Ecos können unter Verwendung des Vektors 12d korrigiert werden.
Hier versteht sich, dass die Winkelfehler-Nter-Ordnungskomponente aus den Null-Ordnungs-Komponenten und den Komponenten 2Nter Ordnung der Ausgangssignale Esin, Ecos erzeugt werden, falls jedoch Aufmerksamkeit auf die Ausdrücke (5) und (6) fokussiert wird, eine Winkelfehler-Nter-Ordnungskomponente mit beliebiger Amplitude und Phase durch Bewegen des Lissajous-Zentrums erzeugt werden kann. Auf Basis des Verständnisses wird in der Drehwinkeldetektionsvorrichtung gemäß dieser Erfindung ein dem Vektor 12d entsprechender Korrekturbetrag erzeugt und der dem Vektor 12d entsprechende Korrekturbetrag wird zu den Ausgangssignalen Esin, Ecos addiert, um die durch den Vektor 12c ausgedrückte Winkelfehler-Nter-Ordnungskomponente zu reduzieren, aufgrund beider Komponenten der Null-Ordnungs-Komponenten und der Komponenten 2N-ter Ordnung der Ausgangssignale Esin, Ecos durch Bewegen der Lissajous-Zentrums. Für diesen Zweck werden die Null-Ordnungs-Komponenten der Ausgangssignale Esin, Ecos zum Erzeugen des Vektors (–X, –Y), d. h. des Vektors 12d erhalten.
Der Fall der Ausdrücke (3) und (4) wird erläutert. Im Fall 3) und (4) wird eine Ebene vom Cder Ausdrücke (OS-Signal und SIN-Signale angenommen, das Lissajous-Zentrum verschiebt sich vom ursprünglichen und bewegt sich zum Punkt (ec, es). Da die Winkelfehler-Nter-Ordnungskomponente durch die Ausdrücke (5) und (6) ausgedrückt wird, entspricht die Winkelfehler-Nter-Ordnungskomponente dem Vektor (ec, es) aus den Ausdrücken (10), (11) und (12). Daher kann, um einen Winkelfehlervektor (Xe, Ye) in eine Verschiebung (Xc, Yc) des Lissajous-Zentrums umzuwandeln, Xd = –Xe, Yc = Ye (13) verwendet werden. In den Ausdrücken (13) ist Xe ein Minus zugeordnet, weil das Minuszeichen dem cosξ des Ausdrucks (6) zugeordnet ist. Daher ist der Vektor (–X, –Y) zum Reduzieren der Winkelfehler-Nter-Ordnungskomponente, d. h. der Verschiebung (Xc, Yc) des Lissajous-Zentrums zum Erzeugen des Vektors 12d, d. h. die Null- Ordnungs-Komponenten der Ausgangssignale Esin, Ecos sind Xc = X, Yc = –Y (14).
Gemäß der obigen Beschreibung kann die Winkelfehler-Nter-Ordnungskomponente durch Bewegen des Lissajous-Zentrums vom ursprünglichen Lissajous-Zentrum um (X, –Y) aufgehoben werden. Der Vektor wird ein Fehlerkorrekturvektor genannt.
Die obige Beschreibung wird unter Verwendung von Lissajous-Wellenformen erläutert. 10 zeigt Lissajous-Wellenformen. Die laterale Achse zeigt das normalisierte COS-Signal an und die Längsachse zeigt das normalisierte SIN-Signal an. Aus Gründen der Einfachheit wird die Verzerrung des Lissajous aufgrund von Oberschwingung weggelassen und die Wellenformen sind als Kreise gezeigt. Die Lissajous-Wellenform 10d enthält die Null-Ordnungs-Komponenten in den Ausgangssignalen Esin, Ecos und ihr Lissajous-Zentrum 11d ist gegenüber dem Ursprung verschoben. Der aufgrund der Zentrumsverschiebung der Lissajous-Wellenform 10d auftretende Winkelfehler entspricht dem Vektor 12a in 9. Weiterhin, falls die Ausgangssignale Esin, Ecos die Komponenten 2Nter Ordnung enthalten und der Lissajous verzerrt ist, entspricht der dabei auftretende Winkelfehler dem Vektor 12b in 9. Weiter, falls die Ausgangssignale Esin, Ecos die Komponenten 2Nter Ordnung enthalten und der Lissajous gestört ist, entspricht der dadurch auftretende Winkelfehler dem Vektor 12b in 9. Der Vektor 12c als die Summe von ihnen ist die Winkelfehler-Nter-Ordnungskomponente und der Vektor zum Ausgleichen des Vektors 12c ist (–X, –Y), d. h. der Vektor 12d. Die Null-Ordnungs-Komponenten der Ausgangssignale Esin, Ecos, die den Vektor 12d erzeugen, werden aus dem Ausdruck (14) erhalten und der Vektor 14 in 10 entspricht diesem. Durch Bewegen des Lissajous-Zentrums zu einem Vektor 11e, der sich bei Addieren des Fehlerkorre kturvektors 14 zum Vektor 11d des ursprünglichen Lissajous-Zentrums erhalten wird, kann die Winkelfehler-Nter-Ordnungskomponente signifikant vermindert werden.
Die Erläuterung kann auch anders gegeben werden. Unter der Annahme, dass die aus den Ausgangssignalen Esin, Ecos der Ausgangswindungen 3b, 3c erhaltene Winkelfehler-Nter-Ordnungskomponente durch Ausdruck (10) ausgedrückt wird, und dass die Amplitude der Basiswellenkomponenten der Ausgangssignale Esin, Ecos Esin0, Ecos0 (Einheit: V) sind, wenn die Basiswellenkomponenten Komponenten N-ter Ordnung der Ausgangssignale Esin, Ecos sind und Komponenten der Ausgangssignale Esin, Ecos mit einer Zyklusperiode von einer Rotation des Rotors 2 als Komponenten erster Ordnung angesehen werden, können durch Addieren der Korrekturbetragkonstanten für den Rotationswinkel des Rotors 2, d. h. Esin0 × E_N × cosη (Einheit: V) Ecos0 × E_N × sinη (Einheit: V) zu den Ausgangssignalen Esin bzw. Ecos die Winkelfehler-Nter-Ordnungskomponente abhängig von Gleichstromkomponenten, d. h. die Null-Ordnungs-Komponenten der Ausgangssignale Esin, Ecos und den Amplituden und Phasen der zweiten Oberschwingungskomponenten, d. h. die Komponenten 2N-ter Ordnung von Esin, Ecos signifikant reduziert werden.
In Diskussionen der normalisierten Ausgangssignale Esin, Ecos der Ausgangswicklungen 3b, 3c, wenn die Ausgangssignale Esin, Ecos durch die Amplituden Esin0, Ecos0 ihrer Basiswellenkomponenten normalisiert werden, wird derselbe Effekt erhalten durch Addieren E_N × cosη –E_N × sinη als der Korrekturbetragkonstante für den Drehwinkel des Rotors 2 zu den Ausgangssignalen Esin bzw. Ecos.
Weiter, da die durch den Ausdruck (10) ausgedrückte Winkelfehler-Nter-Ordnungskomponente die Summe der durch die in Ausdruck (4) ausgedrückten Winkelfehler-Nter-Ordnungskomponente und der durch den Ausdruck (9) ausgedrückten Winkelfehler-Nter-Ordnungskomponente ist, kann die Korrekturbetragkonstante für den Drehwinkel des Rotors 2, die zu den Ausgangssignalen Esin, Ecos addiert werden soll, als die Summe der durch den Ausdruck (5) ausgedrückten Winkelfehler-Nter-Ordnungskomponente und der durch den Ausdruck (9) ausgedrückten Winkelfehler-Nter-Ordnungskomponente berechnet werden. In diesem Fall, wenn die Gleichstromkomponenten der Zwei-Phasen-Ausgangssignale Esin, Ecos es, ec sind (es, ec sind willkürliche Realzahlen) die Amplituden der zweiten harmonischen Komponenten der Zwei-Phasen-Ausgangssignale Esin, Ecos es2N, ec2N sind (es2N, ec2N sind willkürliche Realzahlen) und die Phasen der zweiten harmonischen Komponenten α2N, β2N sind (α2N, β2N sind willkürliche Realzahlen), werden die Korrekturbeträge aus den Gleichstromkomponenten es, ec, den Amplituden es2N, ec2N und den Phasen α2N, β2N berechnet.
Zur Verifikation des Effekts des oben beschriebenen Verfahrens ist die Winkelfehlerreduktion unter Verwendung von Lissajous-Wellenformen studiert worden. Die Ausgangssignale Esin, Ecos der Ausgangswicklungen 3b, 3c des als 4X-Drehmelder ausgebildeten Drehmelders 210 werden gemessen und es werden Winkelfehlerwellenformen erhalten. Die erhaltenen Winkelfehlerwellenformen sind in 11 gezeigt. 11 ist ein erläuterndes Diagramm zu Winkelfehlerwellenformen gemäß einem konventionellen Beispiel und die laterale Achse zeigt den Rotationswinkel des Rotors 2 in mechanischem Winkel an. Die Wellenform A ist die ursprüngliche Winkelfehlerwellenform und die Wellenform A wird nicht durch Durchführen einer Korrekturverarbeitung an den Ausgangssignalen Esin, Ecos erhalten, sondern durch deren Umwandlung ohne Änderung, in Winkelinformationen und Bilden einer Differenz vom realen Winkel. Eine Komponente, die viermal pro Umdrehung des Rotors 2 pulsiert, ist zu sehen. Dies ist eine Winkelfehler-Nter-Ordnungskomponente, wobei N eine Mehrzahl von Mehrfachen, hier N = 4, ist.
Zuerst wird für den Zweck der Reduktion der Winkelfehler-Nter-Ordnungskomponente eine Verarbeitung des Bewegens der Zentralverschiebung der Lissajous-Wellenform zum Ursprung nur für die Null-Ordnungs-Komponenten durchgeführt, d. h. der Gleichstromkomponenten der Ausgangssignale Esin, Ecos durchgeführt. Das Ergebnis ist die Winkelfehlerwellenform B in 11 und die Winkelfehlerwellenform B ist eine Wellenform, die dem konventionellen Beispiel entspricht, wenn die Verarbeitung nur des Bewegens der Zentralverschiebung der in 6 gezeigten Lissajous-Wellenform zum Ursprung durchgeführt wird. In der Winkelfehlerwellenform B, obwohl Änderungen in der Fehlerwellenform zu sehen sind, kann die Komponente vierter Ordnung kaum vermindert werden und die Amplitude des Winkelfehlers ändert sich wenig. Dies liegt daran, dass die Lissajous-Wellenform verzerrt ist und die Ausgangssignale Esin, Ecos nicht nur die Null-Ordnungs-Komponenten enthalten, sondern auch die achter Ordnung, d. h. die Komponenten 2Nter Ordnung, wie in 5 gezeigt. Obwohl die Winkelfehler-Vierter-Ordnungskomponente, d. h. die Fehlerwinkel-Nter-Ordnungskomponente aufgrund der Null-Ordnungs-Komponenten der Ausgangssignale Esin, Eros durch Bewegen des Lissajous-Zentrums zum Ursprung reduziert werden kann, kann die Winkelfehler-4ter-Ordnungskomponente aufgrund der Komponenten achter Ordnung, d. h. der 2Nten Ordnung, der Ausgangssignale Esin, Ecos nicht reduziert werden. Das heißt, nur durch Korrigieren der Lissajous-Zentrumsverschiebung nur für die Null-Ordnungs-Komponenten, d. h. die Gleichstromkomponenten der Ausgangssignale Esin, Ecos kann der Winkelfehler nicht ausreichend reduziert werden.
Als Nächstes, wie in 10 gezeigt, wird gemäß der Erfindung ein Verfahren zum Verschieben des Zentrums der Lissajous-Wellenform unter Erwägung des Winkelfehlers aufgrund beider Komponenten der Null-Ordnungs-Komponenten, d. h. der Gleichstromkomponenten der Ausgangssignale Esin, Ecos und der Komponenten achter Ordnung, d. h. der Komponenten 2N-ter Ordnung desselben angewendet. Das Ergebnis ist in 12 gezeigt. 12 ist ein erläuterndes Diagramm zu Winkelfehlerwellenformen gemäß Ausführungsform 1 der Erfindung. Die Winkelfehlerwellenform C ist eine, Ausführungsform 1 der Erfindung entsprechende Wellenform. Die Winkelfehler-4ter-Ordnungskomponente kann signifikant reduziert werden und der Spitzen-zu-Spitzenwert, d. h. der p-p-Wert des Winkelfehlers kann auf etwa die Hälfte reduziert werden.
Zur Bestätigung des Effekts im Detail sind Ergebnisse von Frequenzanalysen von Winkelfehlern in 13 gezeigt. 13 ist ein erläuterndes Diagramm, das Frequenzanalyseergebnisse der Winkelfehlerwellenform gemäß Ausführungsform 1 zeigt und die seitliche Achse von 13 zeigt die Größenordnung des Winkelfehlers an und die Längsrichtung zeigt den Winkelfehler (0-p) ab dem Nullwert zum Spitzenwert an. In 13 zeigen weiße Balken der ursprünglichen Winkelfehlerwellenform A entsprechende Winkelfehler, die schraffierten Balken zeigen der Winkelfehlerwellenform B des konventionellen Beispiels entsprechende Winkelfehler und schwarze Balken zeigen der Winkelfehlerwellenform C gemäß Ausführungsform 1 der Erfindung entsprechende Winkelfehler. Während die Winkelfehler vierter Ordnungs-, d. h. der Nten Ordnungs-Komponente im konventionellen Beispiel nicht vermindert werden kann, kann sie in Ausführungsform 1 der Erfindung signifikant reduziert werden. In Ausführungsform 1 der Erfindung kann die Komponente vierter Ordnung der ursprünglichen Winkelfehlerwellenform A auf nur 3% reduziert werden. In diesem Beispiel gibt es eine Winkelfehler-Achter-Ordnungskomponente und der p-p-Wert des Winkelfehlers ist etwa Halb, jedoch kann in einem Drehmelder mit einer kleinen Winkelfehler-Achter-Ordnungskomponente der Effekt der Erfindung weitergehend ausgeübt werden.
Nunmehr ist 14 ein Blockdiagramm, das ein spezifisches Beispiel der in der Drehwinkeldetektionsvorrichtung 100 in Ausführungsform 1 verwendeten Signalverarbeitungseinheit 300 zeigt. In 14 ist die Signalverarbeitungseinheit 300 als eine Signalverarbeitungseinheit 310 ausgebildet. Die Signalverarbeitungseinheit 310 wird in Kombination mit der Signalerzeugungsvorrichtung 200, beispielsweise einem Drehmelder 210, verwendet. Die Signalverarbeitungseinheit 310 enthält Signalextraktionsmittel 15, Korrekturmittel 16, Drehwinkelberechnungsmittel 17 und Lissajous-Zentrumskorrekturbetrags-Ausgabemittel 18. Diese Signalextraktionsmittel 15, Korrekturmittel 16, Drehwinkelberechnungsmittel 17 und Lissajous-Zentrumskorrekturbetrags-Ausgabemittel 18 können beispielsweise unter Verwendung eines Mikrocomputers ausgebildet sein. Die Ausgangsspannungen E1, E2 der Ausgangswincklungen 3b, 3c des Drehmelders 210 mit der Anzahl von Mehrfachen N werden am Signalextraktionsmittel 15 eingegeben. Das Signalextraktionsmittel 15 extrahiert Zwei-Phasen-Ausgangssignale Esin, Ecos aus den Ausgangsspannungen E1, E2 und gibt die Ausgangssignale Esin, Ecos an das Korrekturmittel 16 aus. Im Lissajous Zentrumskorrekturbetrags-Ausgabemittel 18 werden Vektorgrößen zur Korrektur des Lissajous-Zentrums aus den Null-Ordnungs-Komponenten und den Komponenten 2Nter Ordnung berechnet, die in den Ausgangssignalen Esin, Ecos enthalten sind, es berechnet die Korrekturbeträge Esin0 × E_N × cosη, Ecos0 × E_N × sinη und gibt diese Korrekturbeträge an das Korrekturmittel 16 aus. Im Korrekturmittel 16 werden die durch das Lissajous-Zentrumskorrekturbetrags-Ausgabemittel 18 erhaltenen Korrekturbeträge Esin0 × E_N × cosη, Ecos0 × E_N × sinη empfangen, werden die Korrekturbeträge Esin0 × E_N × cosη, Ecos0 ix E_N × sinη zu den Ausgangssignalen Esin, Ecos addiert und wird das Zentrum der Lissajous-Wellenform bewegt. Anders ausgedrückt werden die Korrekturbeträge Esin0 × E_N × cosη, Ecos0 × E_N × sinη jeweils zu den Ausgangssignalen Esin, Ecos als Null-Ordnungs-Komponenten addiert.
Anders ausgedrückt, gegeben dass der Winkelfehler ε (rad) des Drehmelders 210 ε = E_N × sin(Nθ + η) (10) (wieder angegeben),
ist, addiert das Korrekturmittel 16 Esin0 × E_N × cosη (Einheit: V) –Esin0 × E_N × sinη (Einheit: V) zu den Ausgangssignalen Esin, Ecos. Man beachte, dass Esin0, Ecos0 (Einheit: V) Amplituden der Basiswellenkomponenten sind, d. h. der Komponenten N-ter Ordnung, wenn Komponenten der Ausgangssignale Esin, Ecos mit Zyklusperioden einer Umdrehung des Rotors 2 als Komponenten erster Ordnung des Drehmeldersignals betrachtet werden. Die Korrekturbeträge Esin0 × E_N × cosη, Ecos0 × E_N × sinη, die zu den Ausgangssignalen Esin, Ecos zu addieren sind, können berechnet werden, während die Ausgangssignale Esin, Ecos in Echtzeit überwacht werden oder die Korrekturbeträge, die aus den Ausgangssignalen Esin, Ecos berechnet werden, die vorab gemessen sind, können in einer Speichervorrichtung gespeichert werden. Dann werden die aus dem Korrekturmittel 16 ausgegebenen Ausgangssignale, d. h. die Ausgangssignale Esin, Ecos, zu denen die Korrekturbeträge Esin0 × E_N × cosη und Ecos0 × E_N × sinη addiert worden sind, durch das Winkelberechnungsmittel 17 in den Drehwinkel θ des Rotors 2 umgewandelt. Das Winkelberechnungsmittel 17 berechnet den Drehwinkel θ durch Erhalten eines Arctangens tan^–1 (Esin/Ecos) aus den aus dem Korrekturmittel 16 ausgegebenen Ausgangssignalen Esin, Ecos und gibt beispielsweise ein den Drehwinkel θ repräsentierendes Drehwinkelsignal aus.
In 1 der JP4-96131A sind Nullpunktparameter-Berechnungsmittel und Normalisierungsmittel und zweite Oberschwingungs-Fehlerkorrekturparameter-Berechnungsmittel und zweite Oberschwingungs-Entfernungsmittel für den Winkelfehler aufgrund der Nullordnung der Signalwellenform und des Winkelfehlers aufgrund der 2N-ten Ordnung der Signalwellenform vorgesehen. In diesem Fall gibt es damit Probleme, dass der Prozess zur Winkelfehlerreduktion komplex ist, es nötig ist, separat Maßnahmen für die Null-Ordnungs-Komponente und die Komponente 2N-ter Ordnung (in JP4-96131A die 2N-te Oberschwingung) der Signalwellenform zu ergreifen, und die Berechnungslast wird schwerer. Jedoch können in der Konfiguration der Erfindung durch nur Verarbeiten eines Bewegens des Zentrums der Lissajous-Wellenform sowohl der Winkelfehler aufgrund der Null-Ordnungs-Komponente als auch der Winkelfehler aufgrund der Komponente 2Nter Ordnung der Signalwellenform berücksichtigt werden. Das heißt, die aufgrund von mehreren Ursachen auftretenden Winkelfehler können durch eine einfache Konfiguration gleichzeitig reduziert werden. Daher gibt es Effekte dahingehend, dass der Prozess der Winkelfehlerreduktion vereinfacht wird und die Berechnungslast leichter gemacht werden kann. Da die Berechnungslast leichter wird, gibt es, wenn der Motor mit dem Drehmelder 210 angetrieben wird, den Effekt, dass die Kosten der für die Steuerung verwendeten CPU reduziert werden können.
Weiter, da auch die Phasen der Komponenten 2Nter Ordnung der Ausgangssignale Esin, Ecos erwogen werden können, gibt es den Effekt, dass der Einfluss der Komponenten 2Nter Ordnung fast vollständig beseitigt werden kann. In dem Fall, bei dem das Zentrum der Lissajous-Wellenform nicht verschoben ist, sondern mit dem Ursprung übereinstimmt, hat es das Problem gegeben, dass die Verschiebung in JP4-96131A nicht detektiert werden kann, jedoch bei der vorliegenden Erfindung Winkeldetektion ohne Probleme durchgeführt werden kann.
Man beachte, dass in Ausführungsform 1 ein Drehmelder 210 mit einer Anzahl von Mehrfachen N = 4 gezeigt worden ist, aber natürlicherweise nicht darauf beschränkt ist. Eine willkürliche Zahl von Mehrfachen N (N ist eine positive Ganzzahl) kann angewendet werden.
Wie oben beschrieben, in der Drehwinkeldetektionsvorrichtung 100, die eine Anzahl von Mehrfachen von N (N ist eine positive Ganzzahl) aufweist und die das den Drehwinkel repräsentierende Drehwinkelsignal unter Verwendung von Zwei-Phasen-Ausgangssinuswellensignalen ausgibt, die zueinander phasenverschoben sind,
annehmend, dass die Zwei-Phasen-Ausgangssinuswellensignale Esin bzw. Ecos sind, dass Esin, Ecos die Gleichstromkomponenten enthalten und die zweiten Oberschwingungskomponenten, wenn Komponenten Nter Ordnung von Esin, Ecos als Basiswellenkomponenten angesehen werden, und dass das Drehwinkelsignal die Winkelfehler-Nter-Ordnungskomponente enthält, wenn die Winkelfehlerkomponente mit der Zyklusperiode eines mechanischen Winkels von 360 Grad, die Drehwinkeldetektionsvorrichtung 100 mit einem kleinen Winkelfehler, die Korrekturmittel 16 zum Addieren von Korrekturbetragkonstante für den Drehwinkel Esin und/oder Ecos aufweist und der Korrekturbetrag dafür ausgelegt ist, die Winkelfehler-Nter-Ordnungskomponente zu reduzieren, die abhängig von der Gleichstromkomponente und Amplitude und Phase der zweiten Oberschwingungskomponente, die in Esin und/oder Ecos enthalten ist, erzeugt ist, und daher kann die Winkelfehler-Nter-Ordnungskomponente signifikant verkleinert werden.
Weiterhin wird in Ausführungsform 1 der variable Reluktanz-Drehmelder 210 als Signalerzeugungsvorrichtung 200 verwendet, ist jedoch nicht darauf beschränkt. Derselbe Effekt kann mit einem bürstenlosen Drehmelder erzielt werden und es ist ersichtlich, dass derselbe Effekt in Drehwinkeldetektionsvorrichtungen mit anderen Konfigurationen erzielt werden kann, solange die Signale zur Winkelberechnung eine Beziehung von SIN und COS aufweisen.
Weiterhin ist das Lissajous-Zentrumskorrekturbetrags-Ausgabemittel 18 der Signalverarbeitungseinheit 310 dafür ausgelegt, Korrekturbeträge Esin0 × E_N × cosη, Ecos0 × E_N × sinη zu berechnen und diese Korrekturbeträge an das Korrekturmittel 16 auszugeben, jedoch kann das Lissajous-Zentrumskorrekturbetrags-Ausgabemittel 18 individuelle Korrekturelemente Esin0, E_n, sinη und cosη berechnen, welche die Korrekturbeträge Esin0 × E_N × cosη, Ecos0 × E_N × sinη bilden und das Korrekturmittel 16 kann die Korrekturbeträge Esin0 × E_N × cosη, Ecos0 × E_N × sinη basierend auf diesen individuellen Korrekturelementen berechnen und diese Korrekturbeträge zu den Ausgangssignalen Esin, Ecos addieren.
Ausführungsform 2
15 ist eine perspektivische Ansicht, die einen in Ausführungsform 2 einer Drehwinkeldetektionsvorrichtung gemäß der Erfindung verwendeten Magnetsensor 220 zeigt. Der Magnetsensor 220 bildet eine Signalerzeugungsvorrichtung 200, die anstelle des Drehmelders 210 der Ausführungsform 1 verwendet wird. Im Magnetsensor 220 ist ein zylindrischer Permanentmagnet 20, der so magnetisiert ist, dass der N-Pol und der S-Pol in festen Bereichen geschaltet werden können, mechanisch mit einer Welle 21 verbunden und sowohl der Permanentmagnet 20 als auch die Welle 21 sind drehbar vorgesehen. In 15 sind der N-Pol und der S-Pol des Permanentmagneten 20 Bereiche von 180 Grad, die den Umfang in Zwei teilen. Ein Hall-Sensor 22 ist so vorgesehen, dass er über eine Spalte zum Permanentmagneten 20 hinweist. Der Hall-Sensor 22 enthält zwei Hall-Elemente, die in Drehpositionen vorgesehen sind, die sich voneinander in Drehrichtung 21 um 90 Grad unterscheiden. Wenn der Permanentmagnet 20 sich dreht, ändert sich das Magnetfeld nahe dem Hall-Sensor 22 und Hall-Spannungen der entsprechenden Hall-Elemente des Hall-Sensors 22 ändern sich sinusförmig.
Im Magnetsensor 220 wird die Anregungswicklung 3a nicht wie im Drehmelder 210 verwendet und die Ausgangssignale Esin, Ecos können nicht direkt aus dem Hall-Sensor 22 ausgegeben werden, ohne das Signalextraktionsmittel 15 in 14 zu verwenden. Daher wird in dem Fall, wo der Magnetsensor 220 verwendet wird, das Signalextraktionsmittel 15 der Signalverarbeitungseinheit 300 weggelassen. 16 zeigt Wellenformen von Ausgangssignalen der entsprechenden Hall-Elemente des Hall-Sensors 22. Die Zwei-Phasen-Sinuswellenausgangssignale 7b, 9b weisen zueinander um 90 Grad phasenverschobene Wellenformen auf. Das Ausgangssignal 7b ist ein SIN-Signal, d. h. Esin, und das Ausgangssignal 9b ist ein COS-Signal, d. h. Ecos. Wenn die Ausgangssignale 7b, 9b Null-Ordnungs-Komponenten und zweite Oberschwingungs-Komponenten enthalten, wird die Winkelfehler-Nter-Ordnungskomponente erzeugt, jedoch kann in einer Drehwinkeldetektionsvorrichtung, die eine Kombination des Magnetsensors 220 mit der Signalverarbeitungseinheit 300 ohne das in 14 gezeigte Signalextraktionsmittel 15 verwendet, derselbe Effekt in der Erfindung erhalten werden.
Ausführungsform 3
In Ausführungsform 1 sind ein Verfahren und seine Konfiguration zum Bewegen des Zentrums der Lissajous-Wellenform zum Entfernen der Winkelfehler-Nter-Ordnungskomponente aufgrund von Null-Ordnungs-Komponenten und Komponenten 2Nter Ordnung der Ausgangssignale Esin, Ecos im Drehmelder 210 mit einer Anzahl von Mehrfachen N beschrieben worden. In Ausführungsform 1 kann, obwohl die Winkelfehler Nter-Ordnungskomponente verkleinert werden kann, der p-p-Wert des Winkelfehlers nicht hinreichend reduziert werden, wenn die anderen Komponenten groß sind. Wenn beispielsweise die Amplituden der Basiswellenkomponenten von Esin, Ecos unterschiedlich sind, wird die Winkelfehler-2Nter-Ordnungskomponente erzeugt, und es mag notwendig werden, Mittel zum Korrigieren der Winkelfehler-2Nter-Ordnungskomponente bereitzustellen.
17 ist ein Blockdiagramm, das eine in Ausführungsform 3 einer Winkeldetektionsvorrichtung gemäß der Erfindung verwendete Signalverarbeitungseinheit 320 zeigt. Die Signalverarbeitungseinheit 320 bildet die Signalverarbeitungseinheit 300 und wird beispielsweise in Kombination mit dem in Ausführungsform 1 verwendeten Drehmelder 210 verwendet. Die Signalverarbeitungseinheit 320 wird durch Hinzufügen von Amplitudenkorrekturbetrags-Ausgabemitteln 19 zu einer in Ausführungsform 1 verwendeten Signalverarbeitungseinheit 310 gebildet.
In der Signalverarbeitungseinheit 320 werden die durch das Signalextraktionsmittel 15 aus den Ausgangsspannungen E1, E2 der Wicklungen 3b, 3c des Rotors 210 der Anzahl von Mehrfachen N extrahierten Zwei-Phasen-Ausgangssignale Esin, Ecos an das Korrekturmittel 16 gesendet. Im Lissajous-Zentrumskorrekturbetrags-Ausgabemittel 18 werden Korrekturbeträge Esin0 × E_N × cosη und Ecos0 × E_N × sinη für das Lissajous-Zentrum aus den Null-Ordnungs-Komponenten und den Komponenten 2N-ter Ordnung, die in den Ausgangssignalen Esin, Ecos enthalten sind, berechnet und diese Korrekturbeträge werden an das Korrekturmittel 16 ausgegeben. Im Korrekturmittel 16 werden die durch das Korrekturbetragsausgabemittel 18 erhaltenen Korrekturbeträge Esin0 × E_N × cosη und Ecos0 × E_N × sinη empfangen, werden die Korrekturbeträge Esin0 × E_N × cosη und Ecos0 × E_N × sinη zu den Ausgangssignalen Esin, Ecos addiert und wird das Zentrum der Lissajous-Wellenform bewegt. Anders ausgedrückt werden die Korrekturbeträge Esin0 × E_N × cosη und Ecos0 × E_N × sinη zu den Ausgangssignalen Esin, Ecos jeweils als Null-Ordnungs-Komponenten addiert.
Anders ausgedrückt, unter der Annahme, dass der Winkelfehler ε (Einheit ist Radian elektrischen Winkels) der Drehmelders 210 ε = E_N × sin(Nθ + η) (10) (nochmals angegeben),
ist, addiert das Korrekturmittel 16 Esin0 × E_N × cosη (Einheit: V) –Ecos0 × E_N × sinη (Einheit: V) zu den Ausgangssignalen Esin bzw. Ecos. Man beachte, dass Esin0, Ecos0 (Einheit: V) Amplituden der Basiswellenkomponenten sind, d. h. der Komponenten N-ter Ordnung der Ausgangssignale Esin, Ecos, wenn Komponenten mit Zyklusperioden einer Umdrehung des Rotors 2 als Komponenten erster Ordnung der Ausgangssignale Esin, Ecos angesehen werden. Die zu den Ausgangssignalen Esin, Ecos zu addierenden Korrekturbeträge können berechnet werden, während die Ausgangssignale Esin, Ecos in Echtzeit überwacht werden, oder die aus den vorab gemessenen Ausgangssignalen Esin, Ecos berechneten Korrekturbeträge können in einer Speichervorrichtung gespeichert werden.
Weiterhin wird in der Signalverarbeitungseinheit 320 das Amplitudenkorrekturbetragsausgabemittel 19 für die Ausgangssignale vorgesehen. Wenn Amplituden der Basiswellenkomponenten der Ausgangssignale Esin, Ecos sich zwischen Esin und Ecos unterscheiden, berechnet das Amplitudenkorrekturbetragsausgabemittel 19 einen mit einem oder beiden der Ausgangssignale Esin, Ecos zu multiplizierenden Amplitudenkorrekturbetrag und gibt den Amplitudenkorrekturbetrag an das Korrekturmittel 16 aus. Der Amplitudenkorrekturbetrag ist eine mit einem oder beiden der Ausgangssignale Esin, Ecos zu multiplizierende Konstantzahl. Das Korrekturmittel 16 führt die Verarbeitung einer Addition der Korrekturbeträge Esin0 × E_N × cosη (Einheit: V), –Ecos0 × E_N × sinη (Einheit: V) zu den Ausgangssignalen Esin bzw. Ecos durch, und führt eine Verarbeitung der Multiplikation eines oder beider Ausgangssignale Esin, Ecos mit dem Amplitudenkorrekturbetrag durch, um die Amplituden der Basiswellenkomponenten der Ausgangssignale Esin, Ecos gleich zu machen. Dann werden die aus dem Korrekturmittel 16 ausgegebenen Signale Esin, Ecos in den Drehwinkel θ des Rotors durch das Winkelberechnungsmittel 17 umgewandelt. Das Winkelberechnungsmittel 17 berechnet den Drehwinkel θ durch Erhalten eines arctangens tan^–1 (Esin/Ecos) aus beispielsweise den aus dem Korrekturmittel 16 ausgegebenen Signalen Esin, Ecos. Wenn die Signalverarbeitungseinheit 320 mit dem Magnetsensor 220 kombiniert wird, wird das Signalextraktionsmittel 15 weggelassen.
Durch Verwenden der Signalverarbeitungseinheit 320 mit der obigen Konfiguration kann die Winkelfehler-2Nter-Ordnungskomponente beseitigt werden und der Reduktionseffekt des Winkeldetektionsfehlers ist größer als derjenige in Ausführungsform 1. Weiterhin kann der Detektionsfehler unter Verwendung einer einfacheren Konfiguration als derjenigen in 1 von JP4-96131A reduziert werden und es gibt Effekte, dass der Prozess für die Winkeldetektionsfehlerreduktion vereinfacht wird und die Berechnungslast leichter gemacht werden kann. Da die Berechnungslast leichter wird, wenn der Motor mit dem Drehmelder 210 angetrieben wird, gibt es den Effekt, dass die Kosten der für die Steuerung verwendeten CPU reduziert werden können.
18 zeigt Winkelfehler im Vergleich zur Erläuterung der Effekte von Ausführungsform 3. Die Längsachse von 18 zeigt die p-p-Werte der durch die in Wellenform A in 11 und 12 gezeigte ursprüngliche Winkelfehlerwellenform normalisierten Winkelfehler an. Der Balken (a) zeigt einen der Wellenform A entsprechenden Winkelfehler an, welche die ursprüngliche Winkelfehlerwellenform zeigt, ist normalisiert und weist eine Größenordnung von 1,000 auf. Der Balken (b) entspricht der das konventionelle Beispiel zeigenden Wellenform B in 11, ist ein Winkelfehler, wenn die Zentrumsverschiebung des Lissajous zum Ursprung bewegt wird und weist eine Größenordnung von 0,997 auf. Der Balken (c) zeigt einen Winkelfehler an, wenn das Lissajous-Zentrum unter Erwägung der Null-Ordnungs-Komponenten und der Komponenten 2N-ter Ordnung der in Ausführungsform 1 beschriebenen Ausgangssignale verschoben wird und weist eine Größenordnung von 0,554 auf. Der Balken (d) zeigt einen Winkelfehler an, wenn sowohl das Verfahren des Bewegens des Lissajous-Zentrums unter Erwägung der Null-Ordnungs-Komponenten und der Komponenten 2N-ter Ordnung der Ausgangssignale als auch das Verfahren zum Ausgleichen der Amplituden der Ausgangssignale Esin, Ecos, die in Ausführungsform 3 beschrieben ist, angewendet werden und weist eine Größenordnung von 0,357 auf. Es ist zu sehen, dass in Ausführungsform 1 der Winkelfehler auf etwa die Hälfte reduziert ist und desweiteren in Ausführungsform 3 der Winkelfehler auf etwa 36% reduziert ist.
Ausführungsform 4
19 zeigt Ausführungsform 4 einer elektromechanischen Drehausrüstung gemäß der Erfindung. Die elektromechanische Drehausrüstung 400 von Ausführungsform 4 ist durch integrale Kombination einer Steuerung 330 mit einer elektrischen Drehmaschine 410 ausgebildet. Die elektrische Drehmaschine 410 ist spezifisch ein Permanentmagnetmotor und in Kombination mit einer Signalerzeugungsvorrichtung 200 ausgebildet, beispielsweise einem Drehmelder 210 oder einen Magnetsensor 220. Die Steuerung 330 enthält eine Signalverarbeitungseinheit 300 und eine Speichervorrichtung 350. Die Signalverarbeitungseinheit 300 wird unter Verwendung der Drehwinkelsignalverarbeitungseinheit 310 in Ausführungsform 1 oder der Signalverarbeitungseinheit 320 in Ausführungsform 3 ausgebildet. Die Speichervorrichtung 350 ist in die Steuerung 330 mit der Signalverarbeitungseinheit 300 inkorporiert. Die Speichervorrichtung 350 speichert durch das Lissajous-Zentrumskorrekturbetrags-Ausgabemittel 18 in der Signalverarbeitungseinheit 300 ausgegebene Korrekturbeträge und liefert sie an das Korrekturmittel 16. Wenn die Signalverarbeitungseinheit 300 die Signalverarbeitungseinheit 320 von Ausführungsform 3 enthält, speichert die Speichervorrichtung 350 einen durch das Amplitudenkorrekturbetragsausgabemittel 19 ausgegebenen Amplitudenkorrekturbetrag mit den aus dem Lissajous-Zentrumskorrekturbetrags-Ausgabemittel 18 ausgegebenen Korrekturbeträgen und liefert sie an das Korrekturmittel 16. Die Signalerzeugungsvorrichtung 200, die Signalverarbeitungseinheit 300 und die Speichervorrichtung 350 bilden die Drehwinkeldetektionsvorrichtung 100.
20 ist eine Schnittansicht, die einen als elektrische Drehmaschine 410 verwendeten Permanentmagnetmotor 420 zeigt. 20 zeigt eine Schnittansicht des Permanentmagnetmotors 420 von einer Ebene parallel zur Drehwelle. Der Permanentmagnetmotor 420 enthält einen Rotator 430, einen Stator 440 und die Signalerzeugungsvorrichtung 200. Die Signalerzeugungsvorrichtung 200 ist beispielsweise ein Drehmelder 210. Ein Permanentmagnet 432 ist auf der Oberfläche eines Rotatorkerns 431 des Rotators 430 vorgesehen. Eine Welle 433 ist in den Rotatorkern 431 eingepresst und die Welle 433 wird so gelagert, dass sie durch den Stator 440 über Lager 441, 442 drehbar ist. Im Rotator 430 ist der Drehmelder 210, der Zwei-Phasen-Ausgangsspannungen E1, E2 erzeugt, vorgesehen.
Im Drehmelder 210 ist der Stator 1 am Stator 440 fixiert und der Rotor 2 ist an der Welle 433 fixiert. Im Stator 1 ist eine Wicklung 3 vorgesehen. Ein Statorkern 443 des Stators 440 ist so vorgesehen, dass er über eine Spalte zum Permanentmagneten 432 hinweist. Der Statorkern 443 kann beispielsweise durch Laminieren elektromagnetischer Stahlplatten oder durch einen Pulverkern ausgebildet werden. Eine Ankerwicklung 444 ist um den Statorkern 443 gewickelt. Der Stator 440 wird durch Presspassung und/oder Schrumpfpassung auf einen Rahmen 50 fixiert und der Rahmen 450 ist an einem Gehäuse 460 fixiert.
Im Permanentmagnetmotor 420 wird durch Energetisieren der Ankerwicklung 444 der Rotator 430 drehend betrieben. Wenn ein Winkelfehler im Drehmelder 210 auftritt, kann der Drehwinkel des Rotors 2 nicht korrekt detektiert werden und die an die Ankerwicklung 444 angelegte Stromphase wird gegenüber einer idealen Phase verschoben. Da der Winkelfehler pulsiert, pulsiert die Phase des Stroms in Reaktion darauf und folglich führt dies zu Drehmomentpulsation. In dem Drehmelder 210 mit einer Anzahl von Mehrfachen N gibt es eine Winkelfehler-Nter-Ordnungskomponente, wenn die Winkelfehlerkomponente mit der Zyklusperiode des mechanischen Winkels von 360 Grad des Rotors 2 als die Winkelfehler-Erste-Ordnungskomponente angesehen wird, und die Komponente N-ter Ordnung und doppelter Ordnung, d. h. die Komponente 2N-ter Ordnung erscheinen in der Drehmomentpulsation. Wenn eine Drehmomentpulsation auftritt, werden Geräusch und Vibration größer. In dem Fall, wenn der Motor für elektrische Servolenkungsausrüstung verwendet wird, die Ruhe erfordert, ist es notwendig, die Drehmomentpulsation zu reduzieren.
Gemäß der Konfiguration, selbst wenn der Winkelfehler im Drehmelder 210 auftritt, kann der Korrekturbetrag zu den Ausgangssignalen Esin und/oder Ecos addiert werden und kann die Winkelfehler-Nter-Ordnungskomponente hinreichend reduziert werden und folglich kann die Drehmomentpulsation des Permanentmagnetmotors 420 reduziert werden und es kann ein Permanentmagnetmotor 420 geringer Vibration und geringen Lärms erhalten werden.
Die Korrekturbeträge Esin0 × E_N × cosη (Einheit: V), –Ecos0 × E_N × sinη (Einheit: V), die in der Speichervorrichtung 350 zu speichern sind, können durch das Korrekturbetragsausgabemittel 18 berechnet werden, während die Ausgangssignale Esin, Ecos in Echtzeit überwacht werden, oder können aus den vorab gemessenen Ausgangssignalen Esin, Ecos berechnete Korrekturbeträge sein. Falls die vorab aus gemessenen Ausgangssignale Esin, Ecos berechneten Korrekturbeträge gespeichert werden, gibt es die Effekte, dass die Berechnungslast der Winkelberechnung reduziert werden kann und die Berechnungsvorrichtung preisgünstig gemacht werden kann. Die aufgrund mehrerer Ursachen auftretenden Winkelfehler können durch eine einfachere Konfiguration als diejenige von JP4-96131A reduziert werden.
Weiter, da der Permanentmagnetmotor 420 und die Steuerung 330 integriert sind, selbst wenn der Winkelfehler des auf dem Permanentmagnetmotor 420 montierten Drehmelders 210 variiert, falls die aus den vorab gemessenen Ausgangssignalen Esin, Ecos berechneten Korrekturbeträge gespeichert werden, gibt es die Effekte, dass der Einfluss von Variationen reduziert werden kann und ein Motor mit einer kleinen Drehmomentpolarisation erhalten werden kann.
Ausführungsform 5
21 ist ein Konfigurationsdiagramm, das Ausführungsform 5 der elektrischen Servolenkungsvorrichtung gemäß der Erfindung zeigt. Die elektrische Servolenkungsausrüstung 500 von Ausführungsform 5 wird unter Verwendung der elektromechanischen Drehausrüstung 400 gemäß Ausführungsform 4 ausgebildet.
In 21 ist in der elektrischen Servolenkungsausrüstung 500 ein Säulenschaft 503 zum Übertragen einer Lenkkraft von einem Lenkrad 502 eines Automobils vorgesehen. Ein Getriebe 504 ist mit weggelassenen Details gezeigt, sondern es ist in 21 nur ein Getriebekasten gezeigt. Das Getriebe 504 enthält beispielsweise ein Schneckengetriebe, ist mit der Säulenwelle 503 verbunden, überträgt Ausgabedrehmoment und Anzahl von Drehungen des durch die Steuerung 330 angetriebenen Permanentmagnetmotors 420, während die Drehrichtung zur orthogonalen Richtung verändert wird, und untersetzt sie gleichzeitig, und erhöht das Hilfsdrehmoment. Eine Griffverbindung 505 überträgt die Lenkkraft und ändert auch die Drehrichtung. Ein Lenkgetriebe 506 ist mit weggelassenen Details gezeigt, sondern nur einem Getriebekasten in 21. Das Lenkgetriebe 506 untersetzt die Drehung der Säulenwelle 503, wandelt sie gleichzeitig in eine lineare Bewegung eines Trägers 507 um und erhält den erforderlichen Versatz. Die Räder werden durch die lineare Bewegung des Trägers 506 bewegt und die Änderung der Fahrzeugrichtung oder dergleichen kann durchgeführt werden.
In der oben beschriebenen elektrischen Servolenkungsausrüstung 500 wird oft ein Drehmelder 210 verwendet, der weniger teuer und Umgebungs-resistenter ist als ein optischer Encoder, als die Drehwinkeldetektionsvorrichtung 100 des Permanentmagnetmotors 420. Jedoch hat es Probleme gegeben, falls ein Winkelfehler im Drehmelder 210 auftritt, Drehmomentpulsation in der Ordnung in Reaktion zur Ordnung des Winkelfehlers auftritt und Lärm und Vibration verursacht, und es kann kein gutes Lenkgefühl erhalten werden.
Unter der Annahme, dass die Ausgangssignale der ersten Ausgangswicklung 3b und der zweiten Ausgangswicklung 3c des Drehmelders 200 mit einer Anzahl von Mehrfachen von N (N ist eine positive Ganzzahl) Esin bzw. Ecos sind, als Mittel zum Eliminieren der Winkelfehler-Nter-Ordnungskomponente, wenn der Winkelfehler mit einer Zyklusperiode eines mechanischen Winkels von 360 Grad des Drehmelders 210 als die Winkelfehler-Erster-Ordnungs-Komponente angesehen wird, wird ein Korrekturmittel 16 zum Addieren der Korrekturbeträge Esin0 × E_N × cosη (Einheit: V) und/oder –Ecos0 × E_N × sinη (Einheit: V) Konstante für den Drehwinkel des Drehmelders 210 zu Esin und/oder Ecos vorgesehen und die konstanten Korrekturbeträge werden aus den Gleichstromkomponenten von Esin, Ecos und den Amplituden und Phasen der Komponenten Nter Ordnung von Esin, Ecos als Basiswellenkomponenten der zweiten Oberschwingungskomponenten bestimmt. Weiterhin ist die Speichervorrichtung 350 in der Steuerung 330 vorgesehen und die Speichervorrichtung 350 speichert die zu den Ausgangssignalen Esin, Ecos zu addierenden Korrekturbeträge.
Gemäß der Konfiguration können die aufgrund von mehreren Ursachen auftretenden Winkelfehler signifikant durch eine einfache Konfiguration reduziert werden. Weiterhin kann der Winkelfehler der Drehwinkeldetektionsvorrichtung 100 signifikant reduziert werden und die Drehmomentpulsation des Permanentmagnetmotors 420 wird kleiner und ein gutes Lenkgefühl kann erhalten werden. In dem Fall, bei dem die Signalverarbeitungseinheit 310 von Ausführungsform 1 verwendet wird, ist es notwendig, nur zwei Korrekturbeträge zu speichern, d. h. die Korrekturbeträge Esin0 × E_N × cosη (Einheit: V), –Ecos0 × E_N × sinη (Einheit: V) konstant für den Drehwinkel des Drehmelders 210 in der Speichervorrichtung 350, und dies gibt den Effekt, dass die notwendige Speicherkapazität kleiner als im konventionellen Fall sein kann.
Weiterhin gibt es in einem Fall, wenn die Korrekturbeträge Esin0 × E_N × cosη (Einheit: V), –Ecos0 × E_N × sinη (Einheit: V) für die Winkelfehlerreduktion gespeichert werden, bevor der Permanentmagnetmotor 420 und die Steuerung 330 in das Fahrzeug eingebaut werden, selbst wenn der Winkelfehler der Drehwinkeldetektionsvorrichtung 100, die im Permanentmagnetmotor 420 vorgesehen ist, variiert, falls die Korrekturbeträge, die aus den vorab gemäß den Ausgangssignalen Esin, Ecos berechnet werden, gespeichert werden, die Effekte, dass eine elektrische Servolenkungsausrüstung mit kleiner Drehmomentpulsation, aber ohne den Einfluss von Variationen, erhalten erden kann.
Die Drehwinkeldetektionsvorrichtung gemäß der Erfindung kann beispielsweise als eine Drehwinkeldetektionsvorrichtung einer elektrischen Drehmaschine verwendet werden und die elektromechanische Drehausrüstung gemäß der Erfindung kann beispielsweise als eine elektrische Servolenkungsausrüstung für ein Fahrzeug verwendet werden und die elektrische Servolenkungsausrüstung gemäß der Erfindung kann für ein Fahrzeug verwendet werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 4-96131 A [0003, 0004, 0004, 0054, 0054, 0074, 0074, 0075, 0087, 0094]

Claims

Drehwinkeldetektionsvorrichtung (100), die eine Anzahl von Vielfachen von N (N ist eine positive Ganzzahl) aufweist und ein Drehwinkelsignal ausgibt, das einen Drehwinkel unter Verwendung von nicht phasengleichen Zwei-Phasen-Ausgangssinuswellensignalen repräsentiert, wobei angenommen sei, dass die Zwei-Phasen-Ausgangssinuswellensignale Esin bzw. Ecos sind, das Esin, Ecos Gleichstromkomponenten und zweite Oberschwingungskomponenten enthalten, wenn N-te Ordnungskomponenten von Esin, Ecos als Basiswellenkomponenten angesehen werden, und dass das Drehwinkelsignal eine Winkelfehler-Nter-Ordnungs-Komponente enthält, wenn eine Winkelfehlerkomponente mit einer Zyklusperiode eines mechanischen Winkels von 360 Grad als eine Winkelfehlerkomponente erster Ordnung angesehen wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehwinkeldetektionsvorrichtung (100) Korrekturmittel (16) zum Addieren einer Korrekturbetragskonstante für den Drehwinkel zumindest zu Esin und/oder Ecos umfasst, und der Korrekturbetrag dafür festgelegt wird, die Winkelfehler-Nter-Ordnungs-Komponente zu reduzieren, die abhängig von der Gleichstromkomponente und einer Phase der zweiten Oberschwingungskomponente, die in Esin oder Ecos enthalten ist, erzeugt ist.
Drehwinkeldetektionsvorrichtung (100) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehwinkelrotationsvorrichtung (100) eine Signalerzeugungsvorrichtung (200, 201) und eine Signalverarbeitungseinheit (300, 310, 320) umfasst, die Signalerzeugungsvorrichtung (200, 210) einen Stator (1) einschließlich einer Anregungswicklung (3a) und Zwei-Phasen-Ausgangswicklungen (3b, 3c) und einen Rotor (2), der Spaltpermeanz zwischen dem Stator (1) und sich selbst abhängig vom Drehwinkel variiert, aufweist, die Zwei-Phasen-Ausgangswicklungen (3b, 3c) Zwei-Phasen-Ausgangsspannungen erzeugen, die Signalverarbeitungseinheit (300, 310, 320) Zwei-Phasen-Ausgangssinuswellensignale Esin, Ecos erzeugen, basierend auf den Zwei-Phasen-Ausgangsspannungen, und das den Drehwinkel des Rotors (2) repräsentierende Drehwinkelsignal ausgibt.
Drehwinkeldetektionsvorrichtung (100) gemäß Anspruch 1, wobei angenommen sei, dass die Winkelfehler-Nter-Ordnungskomponente, die aus Esin, Ecos erhalten wird, ε = E_N × sin (nθ × η) (Einheit ist Radian elektrischen Winkels), ist, wobei E_N eine beliebige Realzahl ist, η eine beliebige Realzahl ist und θ ein Drehwinkel (mechanischer Winkelradian) ist, und dass Amplituden der Basiswellenkomponenten von Esin, Ecos Esin0, Ecos0 (Einheit (V)) sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Korrekturmittel (16) Esin0 × E_N × cosη (Einheit (V)) –Ecos0 × E_N × sinη (Einheit (V)) als die Korrekturbeträge zu Esin bzw. Ecos addiert.
Drehwinkeldetektionsvorrichtung (100) gemäß Anspruch 1, wobei angenommen sei, dass die aus Esin, Ecos erhaltene Winkelfehler-Nter-Ordnungskomponente ε = E_N × sin (Nθ + η) (Einheit ist Radian elektrischen Winkels) ist, wobei E_N eine willkürliche Realzahl ist, η eine willkürliche Realzahl ist und θ ein Drehwinkel (mechanischer Winkelradian) ist, dass Amplituden der Basiswellenkomponenten von Esin, Ecos Esin0, Ecos0 (Einheit (V)) sind, und dass Esin, Ecos durch die Amplituden der Basiswellenkomponenten Esin0, Ecos0 normalisiert sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Korrekturmittel (16) E_N × cosη –E_N × sinη als die Korrekturbeträge zu Esin bzw. Ecos addiert.
Drehwinkeldetektionsvorrichtung (100) gemäß Anspruch 1, wobei angenommen sei, dass die Gleichstromkomponenten von Esin, Ecos es, ec sind (es, ec sind beliebige Realzahlen), dass die Amplituden der zweiten Oberschwingungskomponente von Esin, Ecos es2N, ec2N sind (es2N, ec2N sind beliebige Realzahlen) und dass die Phasen der zweiten Oberschwingungskomponente α2N, β2N sind (α2N, β2N sind beliebige Realzahlen), dadurch gekennzeichnet, dass die Korrekturbeträge aus den Gleichstromkomponenten es, ec, den Amplituden es2N, ec2N und den Phasen α2N, β2N berechnet werden.
Drehwinkeldetektionsvorrichtung (100) gemäß Anspruch 1, wobei die Drehwinkeldetektionsvorrichtung (100) eine Signalverarbeitungseinheit (300, 310) umfasst und die Signalverarbeitungseinheit (300, 310) das Korrekturmittel (16), ein Korrekturbetragsausgabemittel (18) und ein Drehwinkelberechnungsmittel (17) umfasst, wobei angenommen sei, dass eine Summe eines die Winkelfehler-Nter-Ordnungskomponente aufgrund der Gleichstromkomponenten von Esin, Ecos repräsentierenden ersten Vektors und eines die Winkelfehler-Nter-Ordnungskomponente aufgrund der zweiten Oberschwingungskomponenten von Esin, Ecos repräsentierenden zweiten Vektors ein die Winkelfehler-Nter-Ordnungskomponente repräsentierender dritter Vektor ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Korrekturbetragsausgabemittel (18) einen Fehlerkorrekturvektor zum Bewegen eines Lissajous-Zentrums als der Korrekturbetrag aus einem vierten Vektor als das Inverse des dritten Vektors erhält, das Korrekturmittel (16) Korrektur des Lissajous-Zentrums durch Addieren des Fehlerkorrekturvektors zu Esin, Ecos durchführt, und das Drehwinkelberechnungsmittel (17) das Drehwinkelsignal basierend auf Esin, Ecos ausgibt, zu dem der Korrekturvektor addiert worden ist.
Drehwinkeldetektionsvorrichtung (100) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehwinkeldetektionsvorrichtung (100) Amplitudenkorrekturbetragsausgabemittel (19) zum Ausgleichen der Amplituden von Esin, Ecos umfasst.
Elektrische Drehmaschinenausrüstung (400), die die Drehwinkeldetektionsvorrichtung (100) gemäß Anspruch 1 enthält, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Drehmaschinenausrüstung (400) eine elektrische Drehmaschine (410) und eine Steuerung (330), die mit der elektrischen Drehmaschine (410) integral kombiniert ist, umfasst, die Steuerung (330) das Korrekturmittel (16) und eine Speichervorrichtung (350) und Antriebssteuerungen der elektrischen Drehmaschine (410) beinhaltet, der durch das Korrekturmittel (16) zu Esin und/oder Ecos zu addierende Korrekturbetrag basierend auf Esin und/oder Ecos, gemessen in einem Zustand, in dem die Steuerung (330) und die elektrische Drehmaschine (410) kombiniert sind, berechnet wird, und die Speichervorrichtung (350) der Korrekturbetrag speichert.
Elektrische Servolenkungsausrüstung (500) für ein Fahrzeug, die eine elektrische Drehmaschine (410), eine Rotationswinkel-Detektionsvorrichtung (100), die ein einen Rotationswinkel eines Rotators (430) der elektrischen Rotationsmaschine (410) repräsentierendes Drehwinkelsignal erzeugt, und eine Steuerung (330), die die elektrische Drehmaschine (410) Antriebs-steuert, umfasst, wobei der Rotator (430) der elektrischen Drehmaschine (410) mit einem Lenkrad (502) eines Fahrzeugs gekoppelt ist, die Drehwinkeldetektionsvorrichtung (100) eine Anzahl von Mehrfachen von N (N ist eine positive Ganzzahl) und eine Signalverarbeitungseinheit (300, 310, 320) aufweist, die das den Drehwinkel des Rotators (430) repräsentierende Drehwinkelsignal unter Verwendung von phasenverschobenen Zwei-Phasen Ausgangssinuswellensignalen ausgibt, wobei angenommen sei, dass die Zwei-Phasen-Ausgangssinuswellensignale Esin, Ecos sind, dass Esin, Ecos Gleichstromkomponenten und zweite Oberschwingungskomponenten enthalten, wenn N-te Ordnungskomponenten von Esin, Ecos als Basiswellenkomponenten betrachtet werden, und dass das Drehwinkelsignal eine Winkelfehler-Nter-Ordnungs-Komponente enthält, wenn eine Winkelfehlerkomponente mit einer Zyklusperiode eines mechanischen Winkels von 360 Grad als eine Winkelfehler-Erster-Ordnungs-Komponente angesehen wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalverarbeitungseinheit (300, 310, 320) Korrekturmittel (16) zum Addieren einer Korrekturbetragskonstante für den Drehwinkel des Rotators (430) zu Esin und/oder Ecos enthält, der Korrekturbetrag festgelegt ist, die Winkelfehler-Nter-Ordnungs-Komponente zu reduzieren, die abhängig von der Gleichstromkomponente und einer Amplitude und einer Phase der zweiten Oberschwingungskomponente erzeugt wird, die in Esin und/oder Ecos enthalten sind, und die Steuerung (330) eine Speichervorrichtung (350) aufweist und die Speichervorrichtung (350) den Korrekturbetrag speichert.
Elektrische Servolenkungsausrüstung (500) gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Korrekturbetrag in der Speichervorrichtung (350) gespeichert wird, bevor sie in ein Fahrzeug eingebaut wird.