[发明专利]旋转角传感器、电动机、旋转角检测装置和电动动力转向装置

说明书

将2009年9月24日在日本提出的专利申请No.2009-218800号的包括说明书、附图、摘要的全部内容引入本申请作为参考。

技术领域

本发明涉及旋转角传感器、具有该旋转角传感器的电动机和旋转角检测装置、以及电动动力转向装置。

背景技术

电动动力转向装置(EPS)等，在要求顺利的旋转和高稳定性的用途中，通常对于各相(U、V、W)线圈，分别对电角设置120°的相位差而进行正弦波通电，由此控制电动机的动作。因此，现有技术中，作为用作电动机旋转角传感器的电动机解算器，一般使用能够进行高精度的旋转角检测的绕组式的解算器。例如参照日本特开平11-160099号公报。

但是，绕组式的解算器，因为具有绕组所以难以小型化，存在制造成本高的问题。近年来，提出了代替这样的绕组式的解算器的能够进行高精度的旋转角检测的磁旋转角传感器。

例如，在日本特开2003-75108号公报中，提出了将霍尔元件作为传感器元件而形成传感器器件，并且将该传感器器件沿磁铁转子的周向配置于多个位置，使用各传感器器件输出的多个传感器信号进行修正，由此提高其检测精度的方法。

此外，日本专利第4273363号公报的旋转角检测装置形成有全桥电路，该全桥电路具有以自旋固定层的磁化方向为反向的方式串联连接的一对自旋阀型磁阻元件，并且使用两个该全桥电路，由此，形成传感器器件，该传感器器件能够基于伴随磁铁转子的旋转的磁通变化，输出电角具有90°的相位差的二相的传感器信号。在该例中，形成有作为自旋阀型磁阻元件使用巨磁阻元件(GMR：Giant Magnetic Resistance)的全桥电路。而且，公开有将具有这样的结构的两个传感器器件配置于在磁铁转子的周向相互离开换算为电角时为90×n°(“n”为整数)的位置的结构。

通过采用这样的结构，各传感器器件输出的相位不同的两个传感器信号分别与另一方的传感器器件所输出的两个传感器信号相位重复。于是，通过将该相位重复的双方的传感器信号按照每个该重复的相位进行平均化，能够除去波形变形。而且，通过基于该整形后的二相的主信号检测旋转角，能够大幅提高其检测精度。

但是，即使采用这样的结构，仍然存在需要解决的问题。通常，在将磁旋转角传感器用于电动机解算器时，根据其用途磁铁转子的磁极数改变。具体地说，在要求高转矩的用途中进行多极化，另一方面在要求高速旋转的用途中容易设定为较小的磁极数。相对于这样的磁极数的变更，上述的换算为电角时为90×n°的两个传感器器件的位置关系并非一定一样。因此，在上述现有的结构中，配合其磁极数的变更，也不得不改变各传感器器件的配置，在这一点上还存在改善的余地。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种能够以简单的结构进行高精度的旋转角检测，并且对于磁极数的变更具有高适应性的磁旋转角传感器、具有该旋转角传感器的电动机和旋转角检测装置、以及电动动力转向装置。

本发明的一个方式的旋转角传感器包括：磁铁转子，其沿着周向形成有多个磁极；以及三个传感器器件，其输出基于随着上述磁铁转子的旋转产生的磁通变化的传感器信号。上述三个传感器器件在上述磁铁转子的同心圆上以均等角度间隔配置。上述各传感器器件具有三个桥电路，该桥电路具有以自旋固定层的磁化方向为反向的方式串联连接的一对自旋阀型磁阻元件，并且，该各桥电路输出的上述传感器信号，相互间电角具有120°的相位差。

在传感器器件中，使用作为传感器元件的自旋阀型磁阻元件的桥电路，能够使用半导体工艺形成。因此，它们输出的各传感器信号间的相位差，能够高精度地控制为电角为120°。

以机械角为120°的均等角度间隔在磁铁转子的同心圆上配置的各传感器器件，无论该磁铁转子的磁极数为多少，换算为电角的间隔均为120×n°。

根据上述结构，能够使各传感器器件输出的三相传感器信号分别与其它的传感器器件输出的传感器信号的某个重复，通过按照每个该重复的相位进行平均化，能够得到与磁铁转子的旋转对应的没有变形的三相正弦波形。结果，能够以简单的结构进行更高精度的旋转角检测，并且对于磁极数的变更也具有更高的适应性。而且，在各传感器器件的某个发生故障的情况下，也能够活用多路复用的优点，利用剩下的两个传感器器件输出的各传感器信号继续进行旋转角检测。结果，能够提高其可靠性。

上述实施方式中的上述自旋阀型磁阻元件可以为隧道磁阻效应型元件。

根据上述结构，与使用巨磁阻元件作为自旋阀型磁阻元件的情况相比，能够提高信号强度。结果，能够进行更高精度的检测。

在上述实施方式中，上述桥电路可以是半桥电路。