專利名稱：使用無刷電動機的被驅動體的位移檢測裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及以無刷電動機為驅動源的被驅動體位移檢測裝置，涉及例如可對將汽車發(fā)動機的冷卻水送至散熱器側的流量控制閥的開度進行電檢測的被驅動體位移檢測裝置。
背景技術：
在汽車等的發(fā)動機中，為了對其進行冷卻，通常使用帶散熱器的水冷式冷卻裝置。這種冷卻裝置如下構成，即，使通過發(fā)動機內的水套而升溫后的冷卻水循環(huán)到散熱器側，將由散熱器的放熱而冷卻后的冷卻水再次送入發(fā)動機的水套內。
而且，自發(fā)動機的冷卻水出口至發(fā)動機的冷卻水入口設有旁通水路，同時，在由發(fā)動機至散熱器的水路上設有冷卻水的流量控制閥，通過調節(jié)該流量控制閥的開度實現(xiàn)對流向散熱器側的冷卻水的流入量的控制。從而調節(jié)冷卻效率，將冷卻水的溫度控制在一定的范圍，最終可以以最佳的溫度驅動發(fā)動機。
近來，作為這種冷卻控制裝置有下述提案，該提案所提出的冷卻控制裝置包括控制單元(以下稱作ECU)，取入發(fā)動機的負荷信息等各種參數(shù)而演算流量控制閥的最佳開度；由該ECU產生的控制信號驅動的電動機；作為流量控制閥的蝶形閥，利用該電動機的動力控制其開度。
這種冷卻控制裝置結構如下，作為所述蝶形閥的位移檢測裝置需要檢測其開度的開度傳感器，將該開度傳感器得到的蝶形閥的開度反饋到所述ECU，同時根據運轉狀態(tài)控制所述蝶形閥使其形成最佳的開度。
但是，在所述冷卻控制裝置中，由于其系統(tǒng)中作為蝶形閥的位移檢測部件需要檢測其開度的開度傳感器，因此，使開度傳感器與所述蝶形閥形成一體構成流量控制單元。
因此，配置于發(fā)動機室的流量控制單元必然大型化，有時發(fā)動機室內的布置很傷腦筋。并且部件個數(shù)也增多，存在成本提高等不可避免的技術性課題。
本發(fā)明就是鑒于上述技術性課題而開發(fā)的，其目的在于，提供一種被驅動體位移檢測裝置，其結構可以對以由無刷電動機驅動的所述蝶形閥為代表的被驅動體的位移即開度進行電檢測，可小型化并降低成本。
發(fā)明的概述為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的被驅動體位移檢測裝置包括無刷電動機；由該無刷電動機的動力驅動的被驅動體；計數(shù)裝置，對基于所述無刷電動機中的磁轉子的旋轉而由磁電轉換元件得到的波形信號數(shù)進行計數(shù)；演算部件，根據所述計數(shù)裝置所得的計數(shù)值演算所述被驅動體的位移。
這種情況下，最好所述無刷電動機具有與旋轉的磁轉子相對配置的至少3個磁電轉換元件，所述計數(shù)裝置具有可逆計數(shù)器，該可逆計數(shù)器檢測各磁電轉換元件產生的波形信號的相位狀態(tài)，提取升、降信息，根據升、降信息可逆地對所述波形信號數(shù)進行計數(shù)。
在最佳的實施例中，所述被驅動體是利用無刷電動機的旋轉通過減速機構控制其開度的冷卻水的流量控制閥，根據包括所述可逆計數(shù)器的計數(shù)裝置的輸出由所述演算部件演算流量控制閥的開度。
這種情況下，所述演算部件至少根據由所述計數(shù)裝置得到的計數(shù)值和所述減速機構的減速比演算流量控制閥的開度。
根據如上構成的本發(fā)明的被驅動體位移檢測裝置，計數(shù)裝置對基于無刷電動機中的磁轉子的旋轉而由磁電轉換元件得到的波形信號數(shù)進行計數(shù)。然后由演算部件根據所述計數(shù)裝置累計的計數(shù)值演算作為被驅動體的例如蝶形閥的開度。
因此，蝶形閥的開度可以利用由無刷電動機得到的波形信號以電檢測方式求得。
通過原封不動地利用磁電轉換元件例如霍爾元件作為無刷電動機的整流開關，由計數(shù)裝置對霍爾元件的輸出波形信號進行計數(shù)，可演算被驅動體的位移即蝶形閥的開度。
附圖的簡要說明如下

圖1為將本發(fā)明的位移檢測裝置用于發(fā)動機的冷卻控制裝置的實施例的結構圖；圖2為本發(fā)明使用的無刷電動機的局部結構的結構圖；圖3為顯示圖2所示的無刷電動機中生成的磁電轉換信號和驅動用矩形波信號的關系的定時圖；圖4為將本發(fā)明的位移檢測裝置用于發(fā)動機的冷卻控制裝置的控制電路的方塊圖；圖5為圖4所示電路的功能的流程圖。
實施發(fā)明的最佳形式下面，對本發(fā)明的使用了無刷電動機的被驅動體位移檢測裝置，以將其用于發(fā)動機中的冷卻水的流量控制閥而實施的最佳形式參照附圖進行說明。
圖1為利用無刷電動機進行用于控制冷卻水的流量的蝶形閥的開度檢測的結構圖。如該圖所示，在無刷電動機11的驅動軸11a上安裝有構成離合機構12的第一離合器盤12a。這里，電動機11的驅動軸11a為多棱柱狀，而第一離合器盤12a側形成有多棱型孔以包圍所述驅動軸11a。這樣，第一離合器盤12a結合在驅動軸11a的旋轉方向上，且可軸向滑動。
所述第一離合器盤12a的周側面上形成有環(huán)狀的槽部12b，電磁柱塞13的操作頭13a的前端部自由卡合于該槽部12b。在柱塞13上安裝有盤簧13b，利用該盤簧13b的擴張作用，在柱塞13不通電的狀態(tài)下，如圖1所示，將第一離合器盤12a拉入電動機11側。
與所述第一離合器盤12a相對配置有第二離合器盤12c，該第二離合器盤12c固定在構成減速機構14的輸入側旋轉軸14a上。
所述減速機構14由小齒輪和正齒輪的組合構成，由此減速的輸出軸14b驅動流量控制閥15。該流量控制閥15在圖示的例子中，由圓形的平板狀蝶形閥15a構成，減速機構14的輸出軸14b結合在安裝了蝶形閥15a的閥軸15b上。該蝶形閥15a，眾所周知通過由所述閥軸調節(jié)(調節(jié)開度)相對于冷卻水的流通方向的其平面方向的角度而控制冷卻水的流量。
所述閥軸15b上安裝有筒狀體15c，由各端部被卡合在立設于該筒狀體15c上的銷15d和流量控制閥15的外殼15e之間的、盤狀的回簧15f向使所述蝶形閥15a打開的方向施力。
因此，在所述離合機構12打開的狀態(tài)下，利用回簧15f的作用使蝶形閥15a形成開閥狀態(tài)。
圖2是控制所述蝶形閥的開閥狀態(tài)的無刷電動機的局部結構圖。在該無刷電動機11上，眾所周知配置有磁轉子11b，與該磁轉子11b相對，配置有作為磁電轉換元件的3個霍爾元件Ha、Hb、Hc。該霍爾元件Ha、Hb、Hc沿磁轉子11b起磁的磁極每隔60度配置。即，以第一霍爾元件Ha為起點在θ1為60度的位置配置第二霍爾元件Hb，再以第一霍爾元件Hb為起點在θ2為120度的位置配置第三霍爾元件Hc。這樣，隨著磁轉子11b向箭頭R方向的旋轉，如圖3(a)(b)(c)所示，得到具有角度為60度的電相位關系的各波形信號。該各波形信號由后述的波形整形電路變換為圖3(d)(e)(f)所示的A相、B相、C相的矩形波信號，使用該矩形波信號對配置于無刷電動機11的定子側驅動線圈供給驅動信號。
圖4為利用所述無刷電動機11的驅動電路及由該驅動電路得到的所述A相、B相、C相的矩形波信號演算蝶形閥的開度的演算部件的結構圖。即，符號21表示無刷電動機11的驅動電路的基本結構，向其波形整形電路21a提供由各霍爾元件Ha、Hb、Hc得到的圖3(a)(b)(c)所示的各波形信號。該各波形信號在波形整形電路21a中與規(guī)定的閾值電壓比較，變換為同圖(d)(e)(f)所示的A相、B相、C相的矩形波信號。
這些矩形波信號被送到電動機控制電路21b、由該電動機控制電路21b轉換后的電流被送入無刷電動機11所具有的各定子線圈11c。
因此，由定子線圈11c依次產生旋轉磁場，驅動磁轉子11b旋轉。
符號22表示位移檢測電路，它由計數(shù)器電路和演算電路構成，其中計數(shù)器電路接收由所述驅動電路21中的波形整形電路21a得到的圖3(d)(e)(f)所示的A相、B相、C相的矩形波信號。所述A相、B相、C相的矩形波信號被送到相序檢測電路22a，由該相序檢測電路22a生成的升、降指令信號被送到可逆計數(shù)器22b。
向該可逆計數(shù)器22b供給所述A相、B相、C相的矩形波信號中的一個、例如A相的矩形波信號，可逆計數(shù)器22b對A相的矩形波信號的上升次數(shù)計數(shù)，同時根據由相序檢測電路22b供給的升、降指令信號加減所述上升次數(shù)，從而將該計數(shù)值供給到演算電路22c。
所述演算電路22c接收可逆計數(shù)器22b的計數(shù)值，演算作為被驅動體的蝶形閥的位移即閥的開度。為此，至少要利用由可逆計數(shù)器22b得到的計數(shù)值“n”和所述減速機構14的減速比演算蝶形閥的開度。這里，所述A相信號如圖3所示，電動機每轉一轉產生2次上升(2脈沖數(shù))。在假定減速機構14的減速比為例如“100”的情況下，蝶形閥的開度θv可由如下演算求得。
θv＝[n×(1/2)/100]×360° ……(式1)
這樣得到的蝶形閥的開度θv由演算電路22c供給到發(fā)動機的控制單元(EUC)23。然后EUC23取入表示發(fā)動機的運轉狀態(tài)的其他參數(shù)，判斷是應進一步打開還是應進一步關閉蝶形閥的開度θv，將其控制信號提供到所述電動機控制電路21b，控制無刷電動機11的驅動。
另外，自所述ECU23也向控制離合機構12的所述柱塞13送出控制信號，通過在發(fā)動機起動時由ECU23送出控制信號，使柱塞13動作，使離合機構12連接，從而可由電動機11調節(jié)蝶形閥15a的開度。
圖5為用于說明圖4所示的位移檢測電路22的作用的流程圖。首先，在起動發(fā)動機時，所述位移檢測電路22中的計數(shù)器22b在步驟S1清除其計數(shù)值。
這種情況下，在圖1所示的結構中，在發(fā)動機停止時，蝶形閥15a由回簧形成開閥狀態(tài)，將該開閥狀態(tài)定為基準位置。
然后，隨著發(fā)動機的起動，如前所述，柱塞13由來自ECU的指令而動作，使離合機構12連接，從而可由電動機11實現(xiàn)蝶形閥15的開閉動作。
相序檢測電路22a在步驟S2中，監(jiān)視圖3所示的各矩形信號A、B、C的上升，在信號A、B、C的任一個產生上升(Yes的情況)時，在步驟S3將最初上升的信號的類型存儲在構筑于相序檢測電路22a內的存儲一個在先信號狀態(tài)的未圖示的存儲區(qū)域(Pre Pulse)。
接著在步驟S4，相序檢測電路22a監(jiān)視各矩形信號A、B、C的上升，在信號A、B、C的任一個產生上升(Yes的情況)時，在步驟S4將隨后上升的信號的類型存儲在構筑于相序檢測電路22a內的存儲當前信號狀態(tài)的未圖示的存儲區(qū)域(Real Pulse)。
然后，在步驟S6比較存儲在所述存儲區(qū)域的信號的類型，生成計數(shù)升或計數(shù)降的指令信號。即，如步驟S6所示，例如在相序為A→B、B→C、C→A的任一種的情況下，表示為向開閥方向的驅動，向以開閥狀態(tài)為基準的可逆計數(shù)器22b送出指示計數(shù)升的控制信號。例如在相順為C→B、B→A、A→C的任一種的情況下，表示為向開閥方向的驅動，向可逆計數(shù)器22b送出指示計數(shù)降的控制信號。
可逆計數(shù)器22b監(jiān)視所述A相的矩形波信號的上升，當波形上升時，根據來自相序檢測電路22a的計數(shù)升指令或計數(shù)降指令進行計數(shù)值的加減。
然后，在步驟S7，進行將存儲當前信號狀態(tài)的存儲區(qū)域(Real Pulse)的數(shù)據移至存儲一個在先信號狀態(tài)的存儲區(qū)域(Pre Pulse)的操作(即改寫)。接著，在步驟S8，演算電路22c根據由可逆計數(shù)器22b供給的計數(shù)值“n”演算蝶形閥15a的開度θv。此時的演算用所述式1進行。
這樣得到的蝶形閥的開度信息θv，如前所述，被提供給ECU23，ECU23取入表示發(fā)動機的運轉狀態(tài)的其他參數(shù)，將調節(jié)蝶形閥的開度θv的控制信號提供給所述電動機控制電路21b。
然后，再次返回步驟S4，重復同樣的程序。即，每巡回一次，程序計數(shù)器22b就把握矩形波的相序計數(shù)升或降，產生與蝶形閥的開度對應的計數(shù)值“n”。
這樣，在無刷電動機中，通過原封不動地利用用于驅動轉換的控制信號，可把握蝶形閥的開度。而且，通過將其反饋到ECU與其他的運轉參數(shù)一起演算，可實現(xiàn)發(fā)動機的理想的冷卻控制。
另外，以上的說明只是基于將本發(fā)明的位移檢測裝置用于發(fā)動機的冷卻控制裝置的一例而進行的，本發(fā)明不限于這種特定的裝置，在不脫離本發(fā)明的精神的范圍內可用于其他的裝置。
由以上說明可知，根據使用本發(fā)明的無刷電動機的被驅動體位移檢測裝置，由于原封不動地利用用作無刷電動機的整流作用的轉換信號而檢測被驅動體的位移，故可不需要用于檢測被驅動體的位移的例如開度傳感器等。因此，如實施例所述，在利用于發(fā)動機的冷卻控制裝置的情況下，可使配置于發(fā)動機室的流量控制單元小型化，空間上可使發(fā)動機室內的布置更寬裕。且，由于可減少部件個數(shù)，故可提供低價格的裝置。
權利要求
1.一種使用無刷電動機的被驅動體位移檢測裝置，其特征在于，包括無刷電動機；由該無刷電動機的動力驅動的被驅動體；計數(shù)裝置，累計基于所述無刷電動機中的磁轉子的旋轉由磁電轉換元件得到的波形信號數(shù)；演算部件，根據所述計數(shù)裝置所得的計數(shù)值演算所述被驅動體的位移。
2.如權利要求1所述的使用無刷電動機的被驅動體位移檢測裝置，其特征在于，所述無刷電動機具有與旋轉的磁轉子相對配置的至少3個磁電轉換元件；所述計數(shù)裝置具有可逆計數(shù)器，該可逆計數(shù)器檢測各磁電轉換元件產生的波形信號的相位狀態(tài)，提取升、降信息，根據升、降信息可逆地累計所述波形信號數(shù)。
3.如權利要求2所述的使用無刷電動機的被驅動體位移檢測裝置，其特征在于，所述被驅動體是利用無刷電動機的旋轉通過減速機構控制其開度的冷卻水流量控制閥，根據包括所述可逆計數(shù)器的計數(shù)裝置的輸出，由所述演算部件演算流量控制閥的開度。
4.如權利要求3所述的使用無刷電動機的被驅動體位移檢測裝置，其特征在于，所述演算部件至少根據由所述計數(shù)裝置得到的計數(shù)值和所述減速機構的減速比演算流量控制閥的開度。
全文摘要
一種使用無刷電動機的被驅動體位移檢測裝置,可使由無刷電動機驅動的例如冷卻水的流量控制閥的結構簡單化、小型化及低價格化?？刂扑腿肷崞鱾鹊睦鋮s水量的流量控制閥11由無刷電動機11控制其開度。相應檢測電路22a接收驅動無刷電動機11的整流用轉換信號,控制可逆計數(shù)器22b。通過由演算電路22c演算計數(shù)器22b的計數(shù)值,可把握所述流量控制閥11的開度,通過將其反饋到ECU與其他的運轉參數(shù)一起演算,實現(xiàn)發(fā)動機的理想的冷卻控制裝置。
文檔編號H02K29/08GK1263644SQ99800477
公開日2000年8月16日 申請日期1999年4月6日 優(yōu)先權日1998年4月7日
發(fā)明者佐野光洋 申請人:日本恒溫裝置株式會社