(57)【要約】      （修正有）【課題】角度検出の開始時から高い分解能の角度を得ることができる角度検出器を提供する。【解決手段】Ｐ極対に着磁された第１トラックとＱ極対に着磁された第２トラックをもつ回転軸に取り付けられた磁石と、第１トラックからの磁束を感知し第１ホール信号を出力する第１ホール素子群１３と、第２トラックからの磁束を感知し第２ホール信号を出力する第２ホール素子群１４と、第１ホール信号に基づいて電気角１回転をＭ分割したＭ通りの絶対角信号を出力する第１検出部１５と、第２ホール信号に基づいてＭ分割した区間内をＮ分割したＮ通りの相対角信号を出力する第２検出部１６と、絶対角信号と相対角信号に基づいて電気角１回転を（Ｍ×Ｎ）分割し（Ｍ×Ｎ）通りの階段状の電気角信号を演算する角度演算部１７と、電気角信号を平滑にするよう補完した補正角度を出力する角度補正部１８を備えた角度検出器。【選択図】図４
2020193833.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｐを自然数としたとき、回転軸の１回転に相当する機械角１回転をＰ分割したうちの１つの区分の機械角範囲を、１周期の電気角に相当する電気角１回転として検出可能に構成された角度検出器であって、
Ｑを２Ｐ以上の正の偶数としたとき、Ｐ極対に着磁された磁石により構成された第１トラックと、Ｑ極対に着磁された磁石により構成された第２トラックとを有し前記回転軸に固定された磁石と、
前記磁石に対向して配置され、前記第１トラックからの磁束を感知して第１ホール信号を出力する第１ホール素子群と、
前記磁石に対向して配置され、前記第２トラックからの磁束を感知して第２ホール信号を出力する第２ホール素子群と、
Ｍを正の偶数としたとき、前記第１ホール素子群からの前記第１ホール信号に基づいて、前記電気角１回転をＭ分割したＭ通りの角度区間に対応するＭ通りの絶対角信号を出力する第１検出部と、
Ｎを正の偶数としたとき、前記第２ホール素子群からの前記第２ホール信号に基づいて、前記電気角１回転の電気角範囲を前記Ｍ分割した１つの角度区間をＮ分割したＮ通りの相対角信号を出力する第２検出部と、
前記絶対角信号と前記相対角信号に基づいて、前記電気角１回転の電気角範囲を［Ｍ×Ｎ］分割して［Ｍ×Ｎ］通りの階段状の電気角信号を演算して出力する角度演算部と、
前記［Ｍ×Ｎ］通りの前記電気角信号を平滑にするよう補完した補正角度を出力する角度補正部と、
を備えたことを特徴とする角度検出器。
【請求項２】
前記角度演算部は、
前記Ｎ通りの相対角信号の１番目又はＮ番目の信号を検出した場合に、前記電気角１回転の電気角範囲をＭ分割したＭ通りの角度のうちの１つを初期角として設定する初期角設定部を備えた、
ことを特徴とする請求項１に記載の角度検出器。
【請求項３】
ｍを自然数としたとき、前記第１ホール素子群はｍ個のホール素子を有し、
前記第２トラックの極対数Ｑは、［Ｑ＝２ｍＰ］である、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の角度検出器。
【請求項４】
前記第１ホール素子群は、３個のホール素子を有し、
前記第２ホール素子群は、２個のホール素子を有し、
前記第２トラックの極対数Ｑは、［Ｑ＝６Ｐ］である、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の角度検出器。
【請求項５】
前記第１ホール素子群は、２個のホール素子を有し、
前記第２ホール素子群は、３個のホール素子を有し、
前記第２トラックの極対数Ｑは、［Ｑ＝４Ｐ］である、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の角度検出器。
【請求項６】
前記角度補正部は、
前記相対角信号が変化する間の時間から第１速度を演算し、前記補正角度と前記電気角信号の偏差に基づいて第２速度を演算し、前記第１速度と前記第２速度との和を積分して前記補正角度を演算するように構成されている、
ことを特徴とする請求項１から５のうちの何れか一項に記載の角度検出器。
【請求項７】
請求項１から６のうちの何れか一項に記載の角度検出器を備え、
前記補正角度に基づいて交流回転機を制御するように構成されている、
ことを特徴とする交流回転機の制御装置。
【請求項８】
請求項７に記載の交流回転機の制御装置を備え、
運転者の操舵トルクに基づいて前記交流回転機がアシストトルクを発生するように構成されている、
ことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、角度検出器、交流回転機の制御装置、および電動パワーステアリング装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
交流回転機は、角度検出器によって検出した電気角に基づいて電流ベクトル制御を行うことで所望のトルクを発生する。そのため、電流ベクトル制御の制御性能は、角度検出器の性能に依存する。従来、電気角１回転を４分割する分解能をもつ絶対角信号を検出する部分と、電気角１回転を４分割した区間で連続値の相対角信号を出力する部分を有する角度検出器が開示されている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１に開示された磁気エンコーダ装置によれば、絶対角信号と相対角信号を組み合わせることで、高い分解能を有する電気角を検出することができる。
【０００３】
また、従来、電気角1回転を６分割する分解能をもつ絶対角信号を検出する部分と、電気角１回転を６分割した区間をさらに８分割する相対角信号を出力する部分を有する角度検出器が開示されている（例えば、特許文献２参照）。この特許文献２に開示された角度検出器によれば、電気角１回転を６分割した区間内で、相対角信号は４通りの信号が２回現れ、相対角信号をインクリメントすることで、８分割を実現している。さらに、絶対角信号と相対角信号から求めた電気角信号を補正することで、高い分解能を実現している。
【０００４】
特許文献１に開示された従来の角度検出器、および特許文献２に開示された角度検出器は、何れも符号化領域のパターンの推移の検出にホール素子を用いている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１８−１０５７５７号公報
【特許文献２】ＷＯ２００８／０２０２３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
交流回転機の電気角を検出する角度検出器には、高い分解能の角度を得ることが求められる。特許文献１に開示された角度検出器は、前述のように絶対角信号と相対角信号を組み合わせることで高い分解能を有する電気角を検出することができるとされる。しかしながら、相対角信号が連続値であるため、信号処理部分の構成が複雑となり、またノイズに影響され易いためフィルタ回路が必要となる等の理由から、角度検出器が高価になるという課題がある。
【０００７】
また、特許文献２に開示された角度検出器の場合、相対角信号は４通りの信号で２回現れる信号をインクリメントして得るようにしているため、角度検出を開始した直後は１回目に現れた信号か２回目に現れた信号かが識別することができない。そのため、角度検出を開始した直後は、電気角信号を絶対角信号の分解能でしか設定できないという課題がある。
【０００８】
本願は、従来の角度検出器における前述のような課題を解決する技術を開示するものであり、角度検出を開始した直後から高い分解能の角度を得ることができる角度検出器を提供することを目的とするものである。
【０００９】
また、本願は、角度検出を開始した直後から高い分解能の角度を得ることができる角度検出器を備えた交流回転機の制御装置を提供することを目的とするものである。
【００１０】
さらに、本願は、角度検出を開始した直後から高い分解能の角度を得ることができる角度検出器を備えた交流回転機の制御装置を有し、自動車等の車両の操舵をアシストする電動パワーステアリング装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本願に開示される角度検出器は、
Ｐを自然数としたとき、回転軸の１回転に相当する機械角１回転をＰ分割したうちの１つの区分の機械角範囲を、１周期の電気角に相当する電気角１回転として検出可能に構成された角度検出器であって、
Ｑを２Ｐ以上の正の偶数としたとき、Ｐ極対に着磁された磁石により構成された第１トラックと、Ｑ極対に着磁された磁石により構成された第２トラックとを有し、前記回転軸に固定された磁石と、
前記磁石に対向して配置され、前記第１トラックからの磁束を感知して第１ホール信号を出力する第１ホール素子群と、
前記磁石に対向して配置され、前記第２トラックからの磁束を感知して第２ホール信号を出力する第２ホール素子群と、
Ｍを正の偶数としたとき、前記第１ホール素子群からの前記第１ホール信号に基づいて、前記電気角１回転をＭ分割したＭ通りの角度区間に対応するＭ通りの絶対角信号を出力する第１検出部と、
Ｎを前記Ｍとは異なる正の偶数としたとき、前記第２ホール素子群からの前記第２ホール信号に基づいて、前記電気角１回転の電気角範囲を前記Ｍ分割した１つの角度区間をＮ分割したＮ通りの相対角信号を出力する第２検出部と、
前記絶対角信号と前記相対角信号に基づいて、前記電気角１回転の電気角範囲を［Ｍ×Ｎ］分割して［Ｍ×Ｎ］通りの階段状の電気角信号を演算して出力する角度演算部と、
前記［Ｍ×Ｎ］通りの前記電気角信号を平滑にするよう補完した補正角度を出力する角度補正部と、
を備えたことを特徴とする。
【００１２】
本願に開示される交流回転機の制御装置は、前記角度検出器を備え、
前記補正角度に基づいて交流回転機を制御するように構成されている、
ことを特徴とする。
【００１３】
本願に開示される電動パワーステアリング装置は、前記交流回転機の制御装置を備え、
運転者の操舵トルクに基づいて前記交流回転機がアシストトルクを発生するように構成されている、
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本願に開示される角度検出器によれば、角度検出を開始した直後から高い分解能の角度を得ることが可能な角度検出器を提供することができる。
【００１５】
また、本願に開示される交流回転機の制御装置によれば、角度検出を開始した直後から高い分解能の角度を得ることが可能な角度検出器を備えた交流回転機の制御装置を提供することができる。
【００１６】
さらに、本願に開示される電動パワーステアリング装置によれば、角度検出を開始した直後から高い分解能の角度を得ることができる角度検出器を備えた交流回転機の制御装置を有し、自動車等の車両の操舵をアシストする電動パワーステアリング装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１Ａ】実施の形態１による角度検出器の一部を表す構成図である。
【図１Ｂ】実施の形態１による角度検出器の別の一部を表す構成図である。
【図２】実施の形態１による角度検出器における、電気角１回転のホール信号を顕出して直線上に表した模式図である。
【図３】実施の形態１による角度検出器における、電気角に対する第１ホール信号と第２ホール信号の関係を示す説明図である。
【図４】実施の形態１による角度検出器における、補正角度を演算する角度演算部の構成を示すブロック図である。
【図５】実施の形態１による角度検出器における、電気角と各信号の関係を示す説明図である。
【図６】従来の角度検出器における、電気角と各信号の関係を示す説明図である。
【図７】実施の形態１による角度検出器における、角度補正部の構成を示すブロック図である。
【図８】実施の形態２による角度検出器における、製造誤差の影響を示す模式図である。
【図９】実施の形態２による角度検出器における、初期角設定部の動作を示すフローチャートである。
【図１０】実施の形態２による角度検出器における、初期角設定部の変形例の動作を示すフローチャートである。
【図１１】実施の形態３による角度検出器における、電気角１回転のホール信号を抽出して直線上に表した模式図である。
【図１２】実施の形態４による交流回転機の制御装置を示す構成図である。
【図１３】実施の形態４による交流回転機の制御装置における、電流制御部の構成を示すブロック図である。
【図１４】実施の形態５による電動パワーステアリング装置を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
実施の形態１．
以下、実施の形態１による角度検出器について詳細に説明する。図１Ａは、実施の形態１による角度検出器の一部を表す構成図、図１Ｂは、実施の形態１による角度検出器の別の一部を表す構成図である。図１Ａおよび図１Ｂに示すように、角度検出器１は、交流回転機等の回転軸に固定された円板状の磁石３と、磁石３の磁束を感知するためのホール素子４を有する。ホール素子４は、予め定められた位置に固定されており、磁石３とホール素子４は相対的に移動する。円板状の磁石３は、第１トラック１１と第２トラック１２を有する。
【００１９】
図１Ａにおいて、第１トラック１１は、環状の磁石で構成され、Ｎ極とＳ極が周方向に１極ずつ交互に着磁されている。Ｎ極とＳ極を１極対として、全部でＰ極対に着磁されている。なお、Ｐは自然数である。機械角１回転で複数回転分の電気角が含まれる。例えば、機械角の１回転である３６０度に電気角の５回転分が含まれる場合、［Ｐ＝５］である。すなわち、電気角の１回転には、Ｎ極とＳ極を１極対として、５極対分が着磁されている。第２トラック１２は、第１トラック１１の外周側に位置する環状の磁石であり、Ｎ極とＳ極が周方向に１極ずつ交互に着磁されている。Ｎ極とＳ極を１極対として、全部でＱ極対に着磁されている。なお、Ｑは２Ｐ以上の偶数とし、ここでは［Ｑ＝３０］である。すなわち、電気角の１回転には、Ｎ極とＳ極を１極対として、６極対分が着磁されている。
【００２０】
図１Ｂにおいて、磁石の磁束を感知するためのホール素子４は、円板上の磁石３の表面部に対して、間隙を介して対向するように配置されている。ホール素子４は、磁石３の第１トラック１１からの磁束を感知して第１ホール信号を出力する第１ホール素子群１３と、磁石３の第２トラック１２からの磁束を感知して第２ホール信号を出力する第２ホール素子群１４を有する。
【００２１】
第１ホール素子群１３は、３つのホール素子Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３からなる。ホール素子Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３は、それぞれ電気角１２０［ｄｅｇ］の間隔で周方向に並んで取り付けられている。例えば、機械角の１回転で電気角の５回転分を含む場合、つまり、［Ｐ＝５］の場合には、ホール素子Ｈ１とホール素子Ｈ２との間の間隔、及びホール素子Ｈ２とホール素子Ｈ３との間の間隔は、それぞれ機械角で２４度となるように配置されている。第２ホール素子群１４は、２つのホール素子Ａ、Ｂからなる。それぞれのホール素子Ａ、Ｂは、周方向に機械角で１５度の間隔で配置さている。第２ホール素子群１４は、第１ホール素子群１３の外周側に配置されている。
【００２２】
図３は、実施の形態１による角度検出器における、電気角に対する第１ホール信号と第２ホール信号の関係を示す説明図であって、縦軸は、後述の第１ホール信号を構成するＡ相、Ｂ相と、後述の第２ホール信号を構成するＨ１相、Ｈ２相、Ｈ３相を示し、横軸は電気角［ｄｅｇ］を示している。
【００２３】
磁石３は回転軸に固定されているので、回転軸の回転と共に回転し、ホール素子４に対して相対的に移動する。その結果、ホール素子４の第１ホール素子群１３における各ホール素子Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３は、磁石３の第１トラック１１のＮ極とＳ極の磁束を感知し、例えばＮ極に対峙したときに「１」の値を出力し、Ｓ極に対峙したときに「０」の値を出力し、これ等の値を交互に連続して出力する。ホール素子Ｈ１とホール素子Ｈ２との間には電気角１２０［ｄｅｇ］の位相差があり、ホール素子Ｈ２とホール素子Ｈ３との間には電気角１２０［ｄｅｇ］の位相差があるので、第１ホール素子群１３からは、それぞれ電気角１２０［ｄｅｇ］の位相差を有する「０」又は「１」の値の信号が出力されることになる。
【００２４】
ここで、第１ホール素子群１３から出力される信号を第１ホール信号と称する。第１ホール信号は、ホール素子Ｈ１からのＨ１相信号と、ホール素子Ｈ２からのＨ２相信号と、ホール素子Ｈ３からのＨ３相信号の３つの信号からなる。以下の説明では、Ｈ１相信号、Ｈ２相信号、Ｈ３相信号を、それぞれ単に、Ｈ１相、Ｈ２相、Ｈ３相、と表記する。
【００２５】
また、ホール素子４の第２ホール素子群１４における各ホール素子Ａ、Ｂは、磁石３の第２トラック１２のＮ極とＳ極の磁束を感知し、例えばＮ極に対峙したときに「１」の値を出力し、Ｓ極に対峙したときに「０」の値を出力し、これ等の値を交互に連続して出力する。ホール素子Ａとホール素子Ｂとの間には電気角１２０［ｄｅｇ］の位相差があり、ホール素子Ｈ２とホール素子Ｈ３との間には電気角９０［ｄｅｇ］の位相差があるので、第２ホール素子群１４からは、それぞれ電気角９０［ｄｅｇ］の位相差を有する「０」又は「１」の値の信号が出力されることになる。
【００２６】
ここで、第２ホール素子群１４から出力される信号を第２ホール信号と称する。第２ホール信号は、ホール素子ＡからのＡ相信号と、ホール素子ＢからのＢ相信号とからなる。以下の説明では、Ａ相信号、Ｂ相信号を、それぞれ単に、Ａ相、Ｂ相、と表記する。
【００２７】
図４は、実施の形態１による角度検出器における、補正角度を演算する角度演算部の構成を示すブロック図である。図５は、実施の形態１による角度検出器における、電気角と各信号の関係を示す説明図であって、（ａ）は、第１ホール信号としてのＨ１相、Ｈ２相、Ｈ３相、および第２ホール信号としてのＡ相、およびＢ相を示し、（ｂ）は、絶対角信号を示し、（ｃ）は相対角信号を示し、（ｄ）は電気角信号を示している。図５は、１周期の電気角３６０［ｄｅｇ］を示している。以下の説明では、電気角３６０［ｄｅｇ］を電気角１回転と称し、機械角３６０度を機械角１回転と称する。
【００２８】
図４、および図５において、第１検出部１５は、第１ホール素子群１３からの第１ホール信号としてのＨ１相、Ｈ２相、Ｈ３相に基づいて、電気角１回転をＭ分割したＭ通りの絶対角信号を出力する。Ｍは正の偶数である。また、第２検出部１６は、第２ホール素子群からの第２ホール信号としてのＡ相、Ｂ相に基づいて、電気角１回転をＭ分割した区間内をＮ分割したＮ通りの相対角信号を出力する。Ｎは正の偶数である。
【００２９】
ここで、第１トラック１１は、機械角１回転あたり５極対であり、電気角１回転あたり１極対である。さらに、第１ホール素子群１３の素子数ｍは、［ｍ＝３］である。このとき、［Ｍ＝２ｍ＝６］である。また、第２トラック１２は、機械角１回転あたり３０極対（Ｑ＝３０）であり、電気角１回転あたり６極対である。この電気角１回転あたり６極対というのは、Ｍと等しい。さらに、第２ホール素子群１４の素子数ｎは、［ｎ＝２］としている。このとき、［Ｎ＝２ｎ＝４］である。
【００３０】
第１検出部１５が出力する絶対角信号は、図５の（ｂ）に示すように電気角１回転を６分割した６通りの信号であり、「０」、「１」、「２」、「３」、「４」、「５」のいずれかの値である。第２検出部１６が出力する相対角信号は、図５の（ｃ）に示すように、電気角１回転を６分割した区間をさらに４分割する４通りの信号であり、「０」、「１」、「２」、「３」のいずれかの値である。
【００３１】
角度演算部１７は、絶対角信号と相対角信号に基づいて電気角１回転を［Ｍ×Ｎ］分割し［Ｍ×Ｎ］通りとなる階段状の電気角信号を演算する。Ｍ通りの信号とＮ通りの信号の組み合わせであるため、［Ｍ×Ｎ］通りの信号が出力できる。［Ｍ＝６］、［Ｎ＝４］であるので、［Ｍ×Ｎ＝２４］である。電気角１回転、すなわち３６０［ｄｅｇ］を２４分割するので、図５の（ｄ）に示すように、分解能１５［ｄｅｇ］の階段状の電気角信号を出力する。
【００３２】
ここで、本願の特徴の１つである、Ｍ通りの信号とＮ通りの信号について説明する。図６は、従来の角度検出器における、電気角と各信号の関係を示す説明図であって、（ａ）は第１ホール信号としてのＨ１相、Ｈ２相、Ｈ３相、および第２ホール信号としてのＡ相、Ｂ相を示し、（ｂ）は絶対角信号を示し、（ｃ）は相対角信号を示し、（ｄ）は電気角信号を示している。図６は、電気角１回転である３６０［ｄｅｇ］を示している。なお、図６は、従来の角度検出器の一例として、特許文献２の図３の構成による信号を示している。
【００３３】
特許文献２による従来の技術によれば、図６の（ｂ）に示すように、絶対角信号は本願の実施の形態１と同じように、電気角１回転を６分割する６通りの信号を出力する。図６の（ｃ）に示す相対角信号は、４通りであり本願の実施の形態１と同じあるが、第２トラックは電気角１回転を６分割した区間を８分割するように構成されている。つまり、電気角１回転を６分割した区間内で、相対角信号の４通りの信号が２回現れる。この従来の技術では相対角信号をインクリメントすることで、相対角信号のパターン数よりも多い分割数を実現している。しかし、同じ相対角信号が電気角１回転を６分割した区間内で２回現れるため、その信号が１回目の信号なのか２回目の信号なのか、判別することができない。すなわち、角度の検出を開始した直後の初期角としては、絶対角信号の低い分解能でしか設定することができなかった。
【００３４】
これに対し、本願の実施の形態１では、相対角信号を、電気角１回転を６分割した区間を４分割する４通りの信号としている。これにより、絶対角信号と相対角信号の組み合わせによって、電気角信号は一意に定まる。そのため、角度の検出を開始した直後の初期角を従来よりも高い分解能で設定することができる。
【００３５】
ここで、第２トラックの極対数Ｑは、［Ｑ＝２ｍＰ＝ＭＰ］の関係が成り立つように構成することで、インクリメントが不要となり、角度の検出を開始した直後から高い分解能の電気角信号を設定できることが要点であるため、この関係について説明する。図４に示す第１検出部１５が出力する絶対角信号は、電気角１回転をＭ分割するＭ通りの信号である。第１検出部１５における電気角１回転あたりの極対数は１極対であり、ホール素子数はｍ個である。１極対は２極のことであるので、電気角１回転を２ｍ分割する２ｍ通りの信号が実現できる。つまり、［Ｍ＝２ｍ］である。
【００３６】
第２検出部１６が出力する相対角信号は、電気角１回転をＭ分割した区間をさらにＮ分割するＮ通りの信号である。ここで、図１Ａに示す第２トラック１２は、電気角１回転をＭ分割した区間内に１極対分だけ着磁することで、同じ相対角信号を繰り返し生じさせないようにできる。すなわち、同じ相対角信号が繰り返し生じないのでインクリメントが不要となり、角度の検出を開始した直後から高い分解能の電気角信号を設定できる。ホール素子数はｎ個であるので、電気角１回転をＭ分割した区間内を２ｎ分割する２ｎ通りの信号が実現できる。つまり、［Ｎ＝２ｎ］である。第２トラック１２は、電気角１回転を２ｍ分割した区間内で１極対分だけ着磁させるので、機械角１回転では、［２ｍ×Ｐ＝２ｍＰ］極となる。つまり、第２トラック１２の極対数Ｑは、［Ｑ＝２ｍＰ］となる。
【００３７】
図１Ａに示す第１トラック１１は、機械角１回転でＰ極対をもち、第１ホール素子群１３のホール素子の数はｍ個である。そのため、第１検出部１５は機械角１回転の２ｍＰ分割に相当する分解能の絶対角信号を得る。つまり、絶対角信号の機械角に対する分割数と第２トラック１２の極対数Ｑを等しくすることで、インクリメントが不要となり、角度の検出を開始した直後から高い分解能の電気角信号を設定できる。実施の形態１では、［Ｑ＝６Ｐ］である。この関係が成り立つとき、Ｍ通りの信号とＮ通りの信号の組み合わせで、［Ｍ×Ｎ］通りの電気角信号が出力できる。したがって、角度検出を開始した直後から電気角信号を［３６０／（Ｍ×Ｎ）］［ｄｅｇ］の高い分解能で得ることができる。
【００３８】
図４における角度演算部１７は、第１検出部１５からの絶対角信号と、第２検出部１６からの相対角信号に基づいて、電気角信号θｈを演算して出力する。その演算方法は、絶対角信号と相対角信号を変数とした関数を用いてもよいし、マップを用いてもよい。関数を用いる場合、例えば、［θｈ＝（Δθ１×ｉ）＋（Δθ２×ｊ）］により演算する。ここで、Δθ１は絶対角信号の分解能、Δθ２は電気角信号θｈの分解能、ｉは「０」から「５」の絶対角信号、ｊは「０」から「３」の相対角信号であり、［Δθ１＝６０ｄｅｇ］、［Δθ２＝１５ｄｅｇ］である。
【００３９】
角度演算部１７は、電気角信号にあらかじめ設定したオフセット値を加算して、新たな電気角信号を出力するように構成されていてもよい。そのオフセット値は、１つに限らず、予め設定したマップ若しくは関数を用いて、ホールセンサ角、機械角、回転速度等に応じて設定してもよい。これによって、製造誤差或いは角度検出の遅れに起因した角度誤差を補正することができる。
【００４０】
次に、角度補正部１８について説明する。図７は、実施の形態１による角度検出器における、角度補正部の構成を示すブロック図である。図７において、角度補正部１８は、速度演算部１８１と、ＰＩ制御器１８２と、積分器１８３とを備える。速度演算部１８１は、第２検出部１６からの相対角信号が変化する時間Ｔから第１速度ω１を演算して出力し、ＰＩ制御器１８２は、補正角度θａと電気角信号θｈの偏差に基づいて第２速度ω２を演算して出力し、積分器１８３は、第１速度ω１と第２速度ω２の和を積分して補正角度θａを演算して出力する。これにより、角度補正部１８は、階段状の電気角信号θｈを平滑にするよう補完した補正角度θａを出力する。角度を補正することで、 電気角３６０［ｄｅｇ］を［Ｍ×Ｎ］分割した階段状の電気角信号を滑らかにし、より高い分解能の角度を得ることができる。
【００４１】
実施の形態１では、従来の技術のように電気角１回転をＭ分割した区間内で相対角信号を複数回繰り返していないため、インクリメントが動作し始めてからは、従来の技術よりも分解能が下がる。しかし、角度補正部１８を備えたことで、階段状の電気角信号を平滑化できて高い分解能の角度を得ることができるので、従来の技術に比べて分解能が下がることはない。
【００４２】
階段状の電気角信号を平滑化するためには、ローパスフィルタ、或いは移動平均等を使用して平滑化してもよいが、電気角信号の分解能が低い場合には、後述するように、２種類の演算方法で求めた第１速度ω１と第２速度ω２を用いる方法の方が、真の電気角に対する補正角度の誤差を小さく演算することができる。
【００４３】
角度補正部１８では、まず、相対角信号が変化する間の時間Ｔから電気角の速度に相当する第１速度ω１を演算する。相対角信号が変化する間の時間Ｔと、角度変化量Δθｈを用いて、［ω１＝Δθｈ／Ｔ］により、電気角の速度に相当する第１速度ω１を演算する。なお、角度変化量Δθｈは、電気角信号の分解能に相当する値であり、［Δθｈ＝１５ｄｅｇ］である。
【００４４】
相対角信号が変化する間の時間Ｔは、第２ホール信号から求めても同じ効果が得られる。例えば、Ａ相の立ち上がりからＢ相の立ち下がりまでの時間Ｔ２は、相対角信号が変化する間の時間Ｔと等しいので、［Ｔ＝Ｔ２］として第１速度ω１を演算することで同じ効果が得られる。
【００４５】
また、Ａ相の立ち上がりからＡ相の立ち下がりまでの時間Ｔ３を用いる場合は、［Ｔ＝Ｔ３／２］として演算すればよい。また、Ａ相の立ち上がりから、次のＡ相の立ち上がりまでの時間Ｔ４を用いる場合は、［Ｔ＝Ｔ４／４］として演算すればよい。
【００４６】
次に、補正角度θａと電気角信号θｈの偏差に基づいて第２速度ω２を演算する。具体的には、補正角度θａと電気角信号θｈの偏差を比例・積分制御器としてのＰＩ制御器１８２に入力することで、第２速度ω２を演算する。補正角度θａは、第１速度ω１と第２速度ω２の和である速度ωを積分して演算する。
【００４７】
ここで、比例・積分制御器としてのＰＩ制御器１８２の制御ゲインを小さくすることで、階段状の電気角信号をより平滑化することができる。しかしながら、真の電気角に対して補正角度が遅れてしまい、真の電気角に対する補正角度の誤差が大きくなる。そのため、２種類の演算方法で求めた第１速度ω１と第２速度ω２を用いることによって、第２速度ω２の遅れを第１速度ω１によって補うことができるので、真の電気角に対する補正角度の誤差を小さくすることができる。
【００４８】
以上述べたように、実施の形態１による角度検出器は、次の（１）から（４）の構成を備えている。
（１）Ｐを自然数としたとき、回転軸の１回転に相当する機械角１回転をＰ分割したうちの１つの区分の機械角範囲を、１周期の電気角に相当する電気角１回転として検出可能に構成された角度検出器であって、
Ｑを２Ｐ以上の正の偶数としたとき、Ｐ極対に着磁された磁石により構成された第１トラックと、Ｑ極対に着磁された磁石により構成された第２トラックとを有し、前記回転軸に固定された磁石と、
前記磁石に対向して配置され、前記第１トラックからの磁束を感知して第１ホール信号を出力する第１ホール素子群と、
前記磁石に対向して配置され、前記第２トラックからの磁束を感知して第２ホール信号を出力する第２ホール素子群と、
Ｍを正の偶数としたとき、前記第１ホール素子群からの前記第１ホール信号に基づいて、前記電気角１回転をＭ分割したＭ通りの角度区間に対応するＭ通りの絶対角信号を出力する第１検出部と、
Ｎを前記Ｍとは異なる正の偶数としたとき、前記第２ホール素子群からの前記第２ホール信号に基づいて、前記電気角１回転の電気角範囲を前記Ｍ分割した１つの角度区間をＮ分割したＮ通りの相対角信号を出力する第２検出部と、
前記絶対角信号と前記相対角信号に基づいて、前記電気角１回転の電気角範囲を［Ｍ×Ｎ］分割して［Ｍ×Ｎ］通りの階段状の電気角信号を演算して出力する角度演算部と、
前記［Ｍ×Ｎ］通りの前記電気角信号を平滑にするよう補完した補正角度を出力する角度補正部と、
を備えたことを特徴とする。
この構成による角度検出器によれば、Ｍ分割した区間内をＮ分割したＮ通りの相対角信号に基づいて絶対角である電気角信号を演算するので、角度検出を開始した直後から電気角信号を［３６０／（Ｍ×Ｎ）］［ｄｅｇ］の高い分解能で得ることができる。さらに、電気角信号を補正することで、３６０［ｄｅｇ］を［Ｍ×Ｎ］分割した電気角信号を滑らかにし、より高い分解能の角度を得ることができる。
さらに、第１ホール素子群１３はｍ個のホール素子を有し、第２トラック１２の極対数Ｑは［Ｑ＝２ｍＰ］としている。第１ホール素子群１３は３個のホール素子を有し、第２ホール素子群１４は２個のホール素子を有し、第２トラック１２の極対数Ｑは［Ｑ＝６Ｐ］である。このように構成することにより、角度検出を開始した直後から電気角信号を［３６０／（Ｍ×Ｎ）］度の高い分解能で得ることができる。
また、角度補正部１８は、相対角信号が変化する間の時間から電気角の速度に相当する第１速度を演算し、補正角度と電気角信号の偏差に基づいて電気角の速度に相当する第２速度を演算し、第１速度と第２速度の和を積分して補正角度を演算するように構成されている。この構成により、２種類の演算方法で演算した速度を用いて補正角度を演算することで、角度誤差を小さくできるという追加効果を得ることができる。角度を補正することで、 ３６０［ｄｅｇ］を［Ｍ×Ｎ］分割した電気角信号を滑らかにし、より高い分解能の角度を得ることができる。
【００４９】
（２）上記（１）の構成を備えた角度検出器であって、
ｍを自然数としたとき、前記第１ホール素子群はｍ個のホール素子を有し、
前記第２トラックの極対数Ｑは、［Ｑ＝２ｍＰ］である、
ことを特徴とする。
この構成を備えた角度検出器によれば、角度検出を開始した直後から電気角信号を[３６０ｄｅｇ／（Ｍ×Ｎ）]の高い分解能で得ることができる。
【００５０】
（３）上記（１）又は（２）の構成を備えた角度検出器であって、
前記第１ホール素子群は、３個のホール素子を有し、
前記第２ホール素子群は、２個のホール素子を有し、
前記第２トラックの極対数Ｑは、［Ｑ＝６Ｐ］である、
ことを特徴とする。
この構成を備えた角度検出器によれば、角度検出を開始した直後から電気角信号を［３６０ｄｅｇ／（Ｍ×Ｎ）］の高い分解能で得ることができる。
【００５１】
（４）上記（１）から（３）のうちの何れか一つの構成を備えた角度検出器であって、
前記角度補正部は、
前記相対角信号が変化する間の時間から第１速度を演算し、前記補正角度と前記電気角信号の偏差に基づいて第２速度を演算し、前記第１速度と前記第２速度との和を積分して前記補正角度を演算するように構成されていることを特徴とする。
この構成を備えた角度検出器によれば、角度を補正することで、 ３６０［ｄｅｇ］を［Ｍ×Ｎ］分割した電気角信号を滑らかにし、より高い分解能の角度を得ることができる。
【００５２】
実施の形態２．
次に、実施の形態２による角度検出器について説明する。本願の実施の形態２では、実施の形態１とは角度演算部の構成が異なり、他は同じである。具体的には、実施の形態２の角度演算部は、初期角設定部を備える点が異なる。図８は、実施の形態２による角度検出器における、製造誤差の影響を示す模式図であって、（ａ）は、製造誤差がない場合を示し、（ｂ）は製造誤差がある場合であり、Ｈ１相、Ｈ２相、Ｈ３相の基準とＡ相、Ｂ相の基準がずれた場合を示している。ここで、絶対角信号は「０」から「５」までの値であり、図８ではｈ０、ｈ１・・・ｈ５（図示せず）と表記している。また、相対角信号は「０」から「３」までの値であり、図８ではａ０、ａ１，ａ２、ａ３と表記している。電気角パターンは、１から［Ｍ×Ｎ］までの値であり、電気角信号「０」から「３４５」［ｄｅｇ］に対応している。
【００５３】
図８の（ａ）に示すように、製造誤差がない場合には、絶対角信号と相対角信号によって適切な電気角パターンを検出することができ、適切な電気角信号を設定することができる。しかしながら、図８の（ｂ）に示すように、製造誤差がある場合は、製造誤差によりＨ１相、Ｈ２相、Ｈ３相の基準とＡ相、Ｂ相の基準がずれ、誤った電気角パターンが検出され、誤った電気角信号が設定されることになる。
【００５４】
図８の（ａ）に示す製造誤差がない場合に、絶対角信号がｈ１で、相対角信号ａ０の領域では、電気角パターンが「５」となる。しかしながら、(ｂ)に示すように製造誤差があると、同じ領域でも、絶対角信号がｈ１で、相対角信号がａ３となる部分が生じ、その組み合わせから電気角パターンは「８」となるので、誤った電気角信号が設定される。そこで、実施の形態２では、角度演算部１７は、初期角設定部を備えるものであり、この初期角設定部により製造誤差による誤った電気角信号の設定を防止するようにしたものである。
【００５５】
図９は、実施の形態２による角度検出器における、初期角設定部の動作を示すフローチャートである。ここで、電気角１回転をＭ分割したＭ通りの角度から、絶対角信号に基づいて１つ選択した角度をθＭとする。電気角１回転をＭ分割した区間をさらにＮ分割した［Ｍ×Ｎ］通りの角度から、絶対角信号および相対角信号に基づいて１つ選択した角度をθＮとする。前述の図８に示す相対角信号であるａ０とａ３は、それぞれ、相対角信号の１番目とＮ番目に相当する。
【００５６】
相対角信号が１番目とＮ番目に相当する値のときに、前述の電気角信号の誤りが生じるので、図９のステップＳ１０１において、相対角信号がａ０またはａ３の領域であるか否かを判定する。ステップＳ１０１での判定の結果、相対角信号がａ０またはａ３の領域である場合（ＹＥＳ）、ステップＳ１０２に進んで、電気角信号θｈを［θｈ＝θＭ］に設定する。これにより、電気角信号の誤りを防ぐことができる。一方ステップＳ１０１での判定の結果、相対角信号がａ０またはａ３の領域でない場合（ＮＯ）、ステップＳ１０４に進んで、電気角信号θｈを［θｈ＝θＮ］に設定する。
【００５７】
ステップＳ１０２で電気角信号を設定した後、ステップＳ１０３に進んで相対角信号がａ１又はａ２の領域に変化したか否かを判定する。ステップＳ１０３での判定の結果、相対角信号がａ１又はａ２の領域に変化したと判定された場合（ＹＥＳ）は、ステップＳ１０４にて電気角信号θｈを［θｈ＝θＮ］に設定する。一方、ステップＳ１０３での判定の結果、相対角信号がａ１またはａ２の領域に変化していないと判定された場合（ＮＯ）は、相対角信号がａ１又はａ２の領域に変化するまでステップＳ１０３での判定を繰り返す。
【００５８】
また、初期角設定部は、次に述べるような構成としてもよい。すなわち、図１０は、実施の形態２による角度検出器における、初期角設定部の変形例の動作を示すフローチャートである。図１０に示す実施の形態２の変形例では、図９の場合に比べてステップＳ１０３以降の処理内容が異なるが、その他は同一である。
【００５９】
図１０において、ステップＳ１０３での判定の結果、相対角信号がａ１又はａ２の領域に変化したと判定された場合（ＹＥＳ）、ステップＳ１０４に進んで電気角信号θｈを［θｈ＝θＮ］に設定する。一方、ステップＳ１０３での判定の結果、相対角信号がａ１またはａ２の領域に変化していない場合（ＮＯ）は、ステップＳ２０１において相対角信号と絶対角信号がともに変化したか否かを判定し、相対角信号と絶対角信号がともに変化したと判定した場合（ＹＥＳ）は、ステップＳ１０４に進んで電気角信号θｈを［θｈ＝θＮ］に設定する。一方、ステップＳ２０１において相対角信号と絶対角信号がともに変化していないと判定した場合（ＮＯ）は、ステップＳ１０３に戻って前述の判定を繰り返す。
【００６０】
図１０に示す実施の形態２の変形例では、ステップＳ２０１の判定処理が追加されたことで、より早くステップＳ１０４により電気角信号θｈを、［θｈ＝θＮ］に設定することができる。
【００６１】
以上述べたように、実施の形態２によれば、角度演算部は、Ｎ通りの相対角信号の１番目又はＮ番目を検出した場合に、電気角１回転をＭ分割したＭ通りの角度のうち１つを初期角として設定する初期角設定部を備えたことで、製造誤差によって生じる電気角信号の誤りを防ぐことができ、角度誤差を抑制できる。さらに、Ｎ通りの相対角信号の２番目からＮ−１番目を検出した場合には、実施の形態１と同様に、電気角信号を絶対角信号よりも高い分解能で設定することができる。
【００６２】
以上述べた実施の形態２による角度検出器は、前述の（１）の構成を備えた角度検出器であって、さらに次の（５）の構成を備えている。
（５）前記角度演算部は、
前記Ｎ通りの相対角信号の１番目又はＮ番目の信号を検出した場合に、前記１周期分の電気角範囲をＭ分割したＭ通りの角度のうちの１つを初期角として設定する初期角設定部を備えた、
ことを特徴とする。
この構成によれば、製造誤差があっても適切な電気角信号を設定することができる。
【００６３】
実施の形態３．
次に、実施の形態３による角度検出器について説明する。本願の実施の形態３では、前述の実施の形態１に対して、第１ホール素子群の数および第２ホール素子群のホール素子の数と、第２トラックの極対数が異なるが、その他は同じ構成である。図１１は、実施の形態３による角度検出器における、電気角１回転のホール信号を抽出して直線上に表した模式図である。
【００６４】
実施の形態３では、図１１に示すように、第１ホール素子群１３におけるホール素子の数ｍは、［ｍ＝２］であり、第２ホール素子群１４におけるホール素子の数ｎは、［ｎ＝３］である。第１トラック１１の極対数は実施の形態１と同じで、機械角１回転あたり５極対、すなわち［Ｐ＝５］であり、電気角１回転あたり１極対である。第２トラック１２の極対数は機械角１回転あたり２０極対、すなわち［Ｑ＝２０］であり、電気角１回転あたり４極対である。この構成では、［Ｍ＝２ｍ＝４］であり、電気角１回転あたり４極対というのは、Ｍと等しいことになる。さらに、［Ｎ＝２ｎ＝６］である。
【００６５】
角度演算部１７は、第１検出部１５からの絶対角信号と、第２検出部１６からの相対角信号に基づいて、電気角１回転を［Ｍ×Ｎ］分割し［Ｍ×Ｎ］通りとなる階段状の電気角信号を演算する。Ｍ通りの信号とＮ通りの信号の組み合わせであるため、［Ｍ×Ｎ］通りの信号が出力できる。Ｍ［＝４］、［Ｎ＝６］であるので、［Ｍ×Ｎ＝２４］である。電気角１回転、すなわち３６０［ｄｅｇ］を２４分割するので、角度演算部１７は分解能１５［ｄｅｇ］の階段状の電気角信号を出力する。
【００６６】
ここで、第２トラック１２の極対数Ｑは、［Ｑ=２×ｍ×Ｐ＝Ｍ×Ｐ］の関係が成り立つ。実施の形態３では、［Ｑ＝４Ｐ］である。この関係が成り立つとき、Ｍ通りの信号とＮ通りの信号の組み合わせで、［Ｍ×Ｎ］通りの電気角信号を出力することができる。したがって、角度検出を開始した直後から電気角信号を［３６０／（Ｍ×Ｎ）］［ｄｅｇ］の高い分解能で得ることができる。
【００６７】
以上述べた実施の形態３による角度検出器は、前述の（１）の構成を備えた角度検出器であって、さらに次の（６）の構成を備えている。
（６）前記第１ホール素子群は、２個のホール素子を有し、
前記第２ホール素子群は、３個のホール素子を有し、
前記第２トラックの極対数Ｑは、［Ｑ＝４Ｐ］である、
ことを特徴とする。
この構成を備えた角度検出器によれば、角度検出を開始した直後から電気角信号を［３６０／（Ｍ×Ｎ）］［ｄｅｇ］の高い分解能で得ることができる。
【００６８】
実施の形態４．
次に、実施の形態４による角度検出器について説明する。図１２は、実施の形態４による交流回転機の制御装置を示す構成図である。なお、図１２には、交流回転機の制御装置３００の制御対象である交流回転機２も併せて図示されている。実施の形態４による交流回転機の制御装置３００は、前述の実施の形態１による角度検出器１を備えている。角度検出器１は、交流回転機２の電気角θを測定して電気角信号θｈを取得し、電気角信号θｈを補正して補正角度θａを出力する。
【００６９】
交流回転機２は、三相巻線を有する交流回転機として、例えば、表面磁石型同期モータ（ＳＰＭ）、或いは埋込磁石型同期モータ（ＩＰＭ）等、一般的によく知られたものを用いればよい。交流回転機２は、Ｕ相巻線、Ｖ相巻線およびＷ相巻線から構成された１組の三相巻線（図示せず）を有する。また、交流回転機２は、永久磁石又は界磁巻線によって界磁磁束が生じるように構成された回転子（図示せず）を有する。
【００７０】
なお、実施の形態３では、交流回転機２は、１組の三相巻線を有する交流回転機である場合を例示して説明するが、２組の三相巻線、或いは四相以上の多相巻線を有する交流回転機に対しても、適用可能である。
【００７１】
図１２において、電力変換器３３は、後述する三相電圧指令ｖｕ＊、ｖｖ＊、ｖｗ＊に対して、従来の変調処理を施すことで、Ｕ相巻線、Ｖ相巻線およびＷ相巻線のそれぞれに交流電圧を印加する。なお、電力変換器３３によって行われる従来の変調処理としては、例えば、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）方式またはＰＡＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）方式等が挙げられる。
【００７２】
電力変換器３３には、電流検出器（図示せず）が取り付けられており、Ｕ相巻線の電流Ｉｕ、Ｖ相巻線の電流Ｉｖ、Ｗ相巻線の電流Ｉｗを検出する。ここで、Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを、三相巻線電流と総称する。電流検出器は、シャント抵抗又はホール素子等の従来の電流検出器を用いて構成される。なお、三相巻線電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗは電流検出器から得た検出値としたが、電流検出器を用いずに電圧方程式などから推定した値を用いても良い。
【００７３】
電流指令演算部３１は、三相巻線に通電する電流の目標値である電流指令を演算する。電流指令としては、回転座標軸であるｄｑ軸上のｄ軸電流指令ｉｄ＊、および、ｑ軸電流指令ｉｑ＊を演算する。
【００７４】
電流制御部３２は、図１３に示すように構成されている。すなわち、図１３は、実施の形態４による交流回転機の制御装置における、電流制御部の構成を示すブロック図である。図１３に示すように、電流制御部３２は、座標変換部３２４と電圧指令演算部３２１を備える。座標変換部３２４は、ｄ軸電圧指令ｖｄ＊およびｑ軸電圧指令ｖｑ＊を補正角度θａに基づいて座標変換することで、Ｕ相電圧指令ｖｕ＊、Ｖ相電圧指令ｖｖ＊およびＷ相電圧指令ｖｗ＊を生成する。さらに、座標変換部３２４は、Ｕ相検出電流ｉｕ、Ｖ相検出電流ｉｖおよびＷ相検出電流ｉｗを、補正角度θａに基づいて座標変換することでｄ軸検出電流ｉｄおよびｑ軸検出電流ｉｑを生成する。
【００７５】
電圧指令演算部３２１は、電流指令と検出電流の偏差が小さくなるように電力変換器の出力電圧を制御するためのｄ軸電圧指令ｖｄ＊およびｑ軸電圧指令ｖｑ＊を演算する。ｄ軸電圧指令ｖｄ＊、および、ｑ軸電圧指令ｖｑ＊の演算方法は特に限定せず、従来の電圧指令の演算方法を用いれば良い。例えば、ｄ軸電流指令ｉｄ＊とｄ軸検出電流ｉｄの偏差に対するフィードバック制御器として、比例・積分制御器であるＰＩ制御器３２２を構成し、ｄ軸電圧指令ｖｄ＊を演算する。同様に、ｑ軸電流指令ｉｑ＊とｑ軸検出電流ｉｑの偏差に対するフィードバック制御器として、比例・積分制御器であるＰＩ制御器３２３を構成し、ｑ軸電圧指令ｖｑ＊を演算する。
【００７６】
以上述べた実施の形態４による交流回転機の制御装置は、次の（７）に記載の構成を備えている。
（７）前述の（１）から（６）のうちの少なくとも何れかに記載の角度検出器を備え、前記補正角度に基づいて交流回転機を制御するように構成されている。
この構成により、前述の角度検出器を備えたことで高い分解能で角度を検出でき、その角度を用いて電流制御を行うので交流回転機を滑らかに回転させることができる。
【００７７】
実施の形態５．
次に、実施の形態５による電動パワーステアリング装置について説明する。実施の形態５は、前述の実施の形態４に記載の交流回転機の制御装置を備えた電動パワーステアリングシステムに関するものである。図１４は、実施の形態５による電動パワーステアリング装置を示す構成図である。
【００７８】
図１４において、電動パワーステアリング装置は、ステアリングホイール４０１と、ステアリングシャフト４０３と、ラック・ピニオンギア４０５と、車輪４０４と、運転者の操舵を補助する交流回転機２と、交流回転機２を制御する制御装置３００と、運転者の操舵トルクを検出するトルクセンサ４０２を備えている。
【００７９】
図示していない運転者からステアリングホイール４０１に加えられた操舵トルクは、トルクセンサ４０２に設けられているトーションバー、およびステアリングシャフト４０３を介してラック・ピニオンギア４０５に伝達され、ラック・ピニオンギアからラックに伝達されて車輪４０４を転舵させる。交流回転機２は、交流回転機の制御装置３００により駆動され、出力としてアシスト力を発生する。アシスト力は、ステアリングシャフト４０３に伝達され、操舵時に運転者が加える操舵トルクを軽減する。
【００８０】
交流回転機２を駆動するために交流回転機の制御装置３００において演算する電流指令は、トルクセンサ４０２により検出した運転者の操舵トルクに基づいて算出される。例えば、電流指令は運転者の操舵トルクに比例する値で算出される。これにより、交流回転機２から運転者の操舵トルクを低減するためのアシストトルクを得ることができる。
【００８１】
以上述べた実施の形態５による電動パワーステアリング装置は、次の（８）に記載の構成を備えている。
（８）前述の（７）に記載の交流回転機の制御装置を備え、
運転者の操舵トルクに基づいて前記交流回転機がアシストトルクを発生するように構成されている。
この構成により、高い分解能で角度を検出して交流回転機を滑らかに回転できるので、運転者が滑らかに操舵することができる。
【００８２】
本願は、様々な例示的な実施の形態が記載されているが、１つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。従って、例示されていない無数の変形例が、本願に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。
【符号の説明】
【００８３】
１  角度検出器、１１  第１トラック、１２  第２トラック、１３  第１ホール素子群、
１４  第２ホール素子群、１５  第１検出部、１６  第２検出部、１７  角度演算部、
１８  角度補正部、１８１  速度演算部、１８２、３２２、３２３  ＰＩ制御器、
１８３  積分器、２  交流回転機、３００  交流回転機の制御装置、
３１  電流指令演算部、３２  電流制御部、３３  電力変換器、３２１  電圧指令演算部、３２４  座標変換部、４０１  ステアリングホイール、４０２  トルクセンサ、
４０３  ステアリングシャフト、４０４  車輪、４０５  ラック・ピニオンギア
【図１Ａ】
2020193833.tif 000003
【図１Ｂ】
2020193833.tif 000004
【図２】
2020193833.tif 000005
【図３】
2020193833.tif 000006
【図４】
2020193833.tif 000007
【図５】
2020193833.tif 000008
【図６】
2020193833.tif 000009
【図７】
2020193833.tif 000010
【図８】
2020193833.tif 000011
【図９】
2020193833.tif 000012
【図１０】
2020193833.tif 000013
【図１１】
2020193833.tif 000014
【図１２】
2020193833.tif 000015
【図１３】
2020193833.tif 000016
【図１４】
2020193833.tif 000017
【手続補正書】
【提出日】令和1年10月15日(2019.10.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｐを自然数としたとき、回転軸の１回転に相当する機械角１回転をＰ分割したうちの１つの区分の機械角範囲を、１周期の電気角に相当する電気角１回転として検出可能に構成され、前記回転軸の回転変位量に応じた電気角を検出するように構成された角度検出器であって、
Ｑを２Ｐ以上の正の偶数としたとき、Ｐ極対に着磁された磁石により構成された第１トラックと、Ｑ極対に着磁された磁石により構成された第２トラックとを有し、前記回転軸に固定された磁石と、
予め定められた位置に固定され、前記磁石に対向して配置され、前記第１トラックからの磁束を感知して第１ホール信号を出力する第１ホール素子群と、
予め定められた位置に固定され、前記磁石に対向して配置され、前記第２トラックからの磁束を感知して第２ホール信号を出力する第２ホール素子群と、
Ｍを正の偶数としたとき、前記第１ホール素子群からの前記第１ホール信号に基づいて、前記電気角１回転をＭ分割したＭ通りの角度区間に対応するＭ通りの絶対角信号を出力する第１検出部と、
Ｎを正の偶数としたとき、前記第２ホール素子群からの前記第２ホール信号に基づいて、前記電気角１回転の電気角範囲を前記Ｍ分割した１つの角度区間をＮ分割したＮ通りの相対角信号を出力する第２検出部と、
前記絶対角信号と前記相対角信号に基づいて、前記電気角１回転の電気角範囲を［Ｍ×Ｎ］分割して［Ｍ×Ｎ］通りの階段状の電気角信号を演算して出力する角度演算部と、
前記［Ｍ×Ｎ］通りの前記電気角信号を平滑にするよう補完した補正角度を出力する角度補正部と、
を備えたことを特徴とする角度検出器。
【請求項２】
前記角度演算部は、
前記Ｎ通りの相対角信号の１番目又はＮ番目の信号を検出した場合に、前記電気角１回転の電気角範囲をＭ分割したＭ通りの角度のうちの１つを初期角として設定する初期角設定部を備えた、
ことを特徴とする請求項１に記載の角度検出器。
【請求項３】
ｍを自然数としたとき、前記第１ホール素子群はｍ個のホール素子を有し、
前記第２トラックの極対数Ｑは、［Ｑ＝２ｍＰ］である、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の角度検出器。
【請求項４】
前記第１ホール素子群は、３個のホール素子を有し、
前記第２ホール素子群は、２個のホール素子を有し、
前記第２トラックの極対数Ｑは、［Ｑ＝６Ｐ］である、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の角度検出器。
【請求項５】
前記第１ホール素子群は、２個のホール素子を有し、
前記第２ホール素子群は、３個のホール素子を有し、
前記第２トラックの極対数Ｑは、［Ｑ＝４Ｐ］である、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の角度検出器。
【請求項６】
前記角度補正部は、
前記相対角信号が変化する間の時間から第１速度を演算し、前記補正角度と前記電気角信号の偏差に基づいて第２速度を演算し、前記第１速度と前記第２速度との和を積分して前記補正角度を演算するように構成されている、
ことを特徴とする請求項１から５のうちの何れか一項に記載の角度検出器。
【請求項７】
請求項１から６のうちの何れか一項に記載の角度検出器を備え、
前記補正角度に基づいて交流回転機を制御するように構成されている、
ことを特徴とする交流回転機の制御装置。
【請求項８】
請求項７に記載の交流回転機の制御装置を備え、
運転者の操舵トルクに基づいて前記交流回転機がアシストトルクを発生するように構成されている、
ことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
本願に開示される角度検出器は、
Ｐを自然数としたとき、回転軸の１回転に相当する機械角１回転をＰ分割したうちの１つの区分の機械角範囲を、１周期の電気角に相当する電気角１回転として検出可能に構成され、前記回転軸の回転変位量に応じた電気角を検出するように構成された角度検出器であって、
Ｑを２Ｐ以上の正の偶数としたとき、Ｐ極対に着磁された磁石により構成された第１トラックと、Ｑ極対に着磁された磁石により構成された第２トラックとを有し、前記回転軸に固定された磁石と、
予め定められた位置に固定され、前記磁石に対向して配置され、前記第１トラックからの磁束を感知して第１ホール信号を出力する第１ホール素子群と、
予め定められた位置に固定され、前記磁石に対向して配置され、前記第２トラックからの磁束を感知して第２ホール信号を出力する第２ホール素子群と、
Ｍを正の偶数としたとき、前記第１ホール素子群からの前記第１ホール信号に基づいて、前記電気角１回転をＭ分割したＭ通りの角度区間に対応するＭ通りの絶対角信号を出力する第１検出部と、
Ｎを正の偶数としたとき、前記第２ホール素子群からの前記第２ホール信号に基づいて、前記電気角１回転の電気角範囲を前記Ｍ分割した１つの角度区間をＮ分割したＮ通りの相対角信号を出力する第２検出部と、
前記絶対角信号と前記相対角信号に基づいて、前記電気角１回転の電気角範囲を［Ｍ×Ｎ］分割して［Ｍ×Ｎ］通りの階段状の電気角信号を演算して出力する角度演算部と、
前記［Ｍ×Ｎ］通りの前記電気角信号を平滑にするよう補完した補正角度を出力する角度補正部と、
を備えたことを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
また、ホール素子４の第２ホール素子群１４における各ホール素子Ａ、Ｂは、磁石３の第２トラック１２のＮ極とＳ極の磁束を感知し、例えばＮ極に対峙したときに「１」の値を出力し、Ｓ極に対峙したときに「０」の値を出力し、これ等の値を交互に連続して出力する。ホール素子Ａとホール素子Ｂとの間には電気角９０［ｄｅｇ］の位相差があるので、第２ホール素子群１４からは、それぞれ電気角９０［ｄｅｇ］の位相差を有する「０」又は「１」の値の信号が出力されることになる。