JP2006109663A

JP2006109663A - ブラシレスモータとその回転角度検出方法

Info

Publication number: JP2006109663A
Application number: JP2004295604A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Horikoshi; 敦堀越; Ikunori Sakatani; 郁紀坂谷
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2004-10-08
Filing date: 2004-10-08
Publication date: 2006-04-20

Abstract

【課題】モータ部と別個独立の回転角度検出器を廃止する事により、部品点数の削減、小型化、低廉化、及び信頼性の向上を図る。
【解決手段】ロータ１３に筒状部材１７を外嵌固定すると共に、３相の駆動コイル１９ａ、１９ｂ、１９ｃに対するこの筒状部材１７の電気特性又は磁気特性を、円周方向に関して周期的に変化させる。これにより、上記ロータ３の回転角度に応じて、上記各駆動コイル１９ａ、１９ｂ、１９ｃのインダクタンスが変化する様にする。そして、このインダクタンス変化に基づいて、上記ロータ３の回転角度を検出自在とする。この構成を採用する事により、モータ部と別個独立の回転角度検出器及び配線を省略でき、且つ、永久磁石１６が割れた場合に破片が周囲に飛び散るのを防止できる為、上記課題を解決できる。
【選択図】図１

Description

本発明のブラシレスモータは、例えば電動式パワーステアリング装置の駆動源として利用する。又、本発明のブラシレスモータの回転角度検出方法は、このブラシレスモータの駆動制御を行なうべく、このブラシレスモータを構成するロータの回転角度を検出する為に利用する。

自動車の操舵力を軽減させる為にパワーステアリング装置が広く使用されているが、軽自動車等の小型自動車用パワーステアリング装置の駆動源として、ブラシレスモータ（同期モータ）が使用されている。図１３は、この様なブラシレスモータを組み込んだ駆動装置の従来構造の１例として、特許文献１に記載されたものを示している。この駆動装置は、ブラシレスモータ１と、回転角度検出回路２と、モータ駆動回路３とを備える。

上記ブラシレスモータ１は、モータ部４に、回転角度検出器の一種であるレゾルバ５を組み付けて成る。このうちのモータ部４は、筒状のモータケース６の内側に回転自在に支持された回転軸７と、このモータケース６の内側でこの回転軸７の中間部外周面に支持固定されたロータ（図示せず）と、このモータケース６の内周面に固定された複数相（例えば３相）の駆動コイル（図示せず）とを備える。上記ロータは永久磁石製で、外周面にＳ極とＮ極とを、円周方向に関して交互に且つ等間隔に配置している。又、上記駆動コイルにより構成した磁極は、それぞれ円周方向に関して等間隔に配置すると共に、上記ロータの外周面に対して所定間隔で対向させている。

又、上記レゾルバ５は、上記モータ部４に対して軸方向に隣接する状態で（同軸上に）設けている。この様なレゾルバ５は、それぞれ上記モータケース６の内側に配置された回転子及び固定子（図示せず）を備える。そして、このうちの回転子を上記回転軸７に対し、固定子を上記モータケース６の内面に対し、それぞれ直接若しくは他の部材を介して支持固定すると共に、これら回転子と固定子とを互いに対向させている。又、この様なレゾルバ５は、上記回転角度検出回路２の一部を構成する。

上述の様なブラシレスモータ１の駆動時には、上記駆動コイルに対する上記ロータの回転角度に応じて変化する、上記レゾルバ５の出力信号を、レゾルバ配線８を通じて、上記回転角度検出回路２を構成するアナログ信号処理部９、Ａ／Ｄ変換器１０、及びマイクロコンピュータ１１に順次送り込む。この結果、このマイクロコンピュータ１１が上記ロータの回転角度を読み取り、更にこの回転角度を、ロータ角度信号として上記モータ駆動回路３に送り込む。この結果、このモータ駆動回路３が、モータ配線１２を通じて上記各相の駆動コイルに流す電流を、上記ロータ角度信号に基づいて制御する事により、上記ブラシレスモータ１を適切に駆動回転させる。

上述の様に構成し作用するブラシレスモータ１を組み込んだ駆動装置を、パワーステアリング装置の駆動源として利用する場合には、上記モータケース６の外部に突出した上記回転軸７の先端部から回転駆動力を取り出し、この回転駆動力によって、ステアリングシャフトを回転させる。但し、この回転駆動力（トルク）の大きさＴは、このステアリングシャフトを回転させる為に要する力（トルク）Ｆよりも小さく（Ｔ＜Ｆ）して、この回転駆動力を、ステアリングホイールを操作する為に要する操舵力の軽減に利用する。又、操舵輪（一般的には自動車の前輪）に舵角を付与したままとする場合には、上記回転軸７により上記ステアリングシャフトに、上記舵角を保持する方向の力を加える。この結果、舵角保持の為にステアリングホイールに加え続けなければならない操舵力が軽減される。

ところが、上述した様な従来構造の場合には、ブラシレスモータ１を構成するロータの回転角度を検出する為に、このブラシレスモータ１を構成するモータ部４とは独立した回転角度検出器( レゾルバ５) を設けている為、コストが嵩む。又、このレゾルバ５を、上記モータ部４に対して軸方向に隣接する状態で設けている為、ブラシレスモータ１が大型化し、設置スペースが嵩む。更には、上記モータ部４を構成する駆動コイルに電流を流す為のモータ配線１２の他に、上記レゾルバ５の出力信号を取り出す為のレゾルバ配線８が必要となる為、部品点数（故障要因）が増大し、信頼性を十分に確保する事が難しい。

これに対し、上述の様な不都合が生じない構造として従来から、例えば特許文献２に記載されている様な、同期モータの位置センサレス制御装置が知られている。この従来構造は、ロータを構成する永久磁石をこのロータの内部に埋め込んだ、埋め込み型（ＩＰＭ型）モータを対象としている。この様なＩＰＭ型モータでは、磁気的突極性がある為に、モータのｄ軸（ロータの回転軸に直交する軸）インダクタンスと、ｑ軸（ロータの回転軸に直交する軸で、上記ｄ軸に対して周方向の位相がずれた軸）インダクタンスとが異なると言う特性がある。そこで、この様な特性を利用し、モータに印加する電圧と検出される電流とを用いてロータの回転角度を演算すると共に、演算した回転角度に基づいて上記モータの駆動電流を制御する様にしている。この様なＩＰＭ型モータを対象とする従来構造の場合には、モータ部と独立した回転角度検出器を設けていない為、上述した様な不都合が生じる事はない。

ところが、本発明が対象とするブラシレスモータは、前述の図１３に示した従来構造の場合と同様、ロータを構成する永久磁石をこのロータの外周面部分に配置した（このロータの外周面にＳ極とＮ極とを円周方向に関して交互に且つ等間隔に配置した）、表面磁石型（ＳＰＭ型）モータである。この様なＳＰＭ型モータの場合には、上述したＩＰＭ型モータの場合と異なり、磁気的突極性が殆どない為、上述の特許文献２に記載された様な技術を適用する事ができない。

一方、上述の様なＳＰＭ型モータの場合でも従来から、例えば特許文献３に記載されている様に、ロータの回転時に発生する逆起電力を利用して、このロータの回転角度を検出するセンサレス制御方法が知られている。但し、この様なセンサレス制御方法の場合、上記ロータの停止時には、利用すべき逆起電力が発生しない為、このロータの回転角度を検出するのが困難となる。従って、この様なセンサレス制御方法は、上記ＳＰＭ型モータをパワーステアリング装置の駆動源として使用する場合の様に、運転中、上記ロータの回転と停止とが頻繁に繰り返される用途では、採用するのが難しい。

又、上述の様なＳＰＭ型モータの場合には、割れ易い材料により造られた永久磁石が、ロータの外周面に露出する状態で設けられている。そして、この永久磁石が割れた場合には、この永久磁石の破片が上記ロータとステータ等との間に噛み込まれて、このロータの回転が阻止される（ロック状態となる）可能性がある。この為、用途によっては、ロック状態でも被駆動部の回転を可能にする為の安全装置が必要になり、この面からもコストが嵩む。

特開２００１−２６４１１４号公報特開２００２−５１５８０号公報特開平５−１３７３８６号公報

本発明のブラシレスモータとその回転角度検出方法は、上述の様な事情に鑑み、ＳＰＭ型モータを構成するモータ部に対し、軸方向に隣接する状態で設ける別個の回転速度検出器を廃止する事により、コスト低減、小型化、及び部品点数の削減を図ると共に、ロータの回転と停止とが頻繁に繰り返される用途でも、このロータの回転角度を適切に検出できる様にし、更には、ロータの外周面部分に配置した永久磁石が割れた場合でも、この永久磁石の破片がこのロータとステータ等との間に噛み込まれてロック状態となる事を防止できる構造を実現すべく発明したものである。

本発明のブラシレスモータとその回転角度検出方法のうち、請求項１に記載したブラシレスモータは、回転軸と、この回転軸の外周面に固定されたロータと、このロータを囲んで設けられた複数相の駆動コイルとを備える。そして、このロータの外周面にＳ極とＮ極とが円周方向に関して交互に且つ等間隔に配置されている。
特に、請求項１に記載したブラシレスモータに於いては、上記ロータに、上記各相の駆動コイルに対する電気特性又は磁気特性を円周方向に関して変化させた筒状部材を外嵌固定する事により、上記各相の駆動コイルに対する上記ロータの回転角度に応じてこれら各相の駆動コイルのインダクタンスを変化させている。

又、請求項６に記載したブラシレスモータの回転角度検出方法は、上記ブラシレスモータを構成する各相の駆動コイルに交流励磁を行ないつつ、これら各相の駆動コイルに対するロータの回転角度に応じて変化する、これら各相の駆動コイルに流れる電流を検出する。そして、この検出した電流に基づき、これら各相の駆動コイルに対する上記ロータの回転角度を検出する。

上述の様に構成する本発明のブラシレスモータの場合には、ロータと駆動コイルとを含んで構成するモータ部に対し、軸方向に隣接する状態で別個の回転角度検出器を設けていない。この為、コスト低減及び小型化を図れる。又、この回転角度検出器専用の配線を設ける必要がなくなる為、単に部品点数を削減できるだけでなく、当該配線が断線すると言った心配がなくなる。従って、特に、ブラシレスモータを制御機器に対して頻繁に移動させながら使用する用途では、当該配線の屈曲回数寿命を考慮する必要がなくなる分、システム全体の寿命延長を図れる。

又、本発明のブラシレスモータとその回転角度検出方法の場合には、各相の駆動コイルに対するロータの回転角度を、この回転角度に応じて変化する、これら各相の駆動コイルに流れる電流に基づいて検出する。この為、上記ロータの回転中だけでなく、停止中でも、このロータの回転角度を適切に検出できる。従って、本発明のブラシレスモータ及びブラシレスモータの回転角度検出方法によれば、パワーステアリング装置の駆動源として使用する場合の様に、運転時に上記ロータの回転と停止とが頻繁に繰り返される用途でも、適切な駆動制御を行なえる。

更に、本発明のブラシレスモータの場合には、ロータに筒状部材を外嵌している為、このロータの外径側部分に配置した永久磁石が割れた場合でも、この永久磁石の破片が周囲に飛散するのを防止できる。従って、この永久磁石の破片が上記ロータ（又は筒状部材）とステータ等との間に噛み込まれて、このロータの回転が阻止される（ロック状態となる）と言った不都合が生じる事を防止できる。この結果、本発明のブラシレスモータを、重要保安部品である自動車の位置決め駆動装置として使用する場合でも、別個の安全装置を組み込まずに、信頼性を十分に確保できる。

本発明のブラシレスモータを実施する場合に、好ましくは、請求項２に記載した様に、各相の駆動コイルに対する筒状部材の電気特性又は磁気特性を円周方向に関して変化させる為、この筒状部材を導電材又は磁性材により造る。これと共に、この筒状部材の径方向の厚さを円周方向に関して変化させる手段と、この筒状部材の外周面を上記ロータの外周面に対して偏心させる手段と、この筒状部材の周面の面積を円周方向に関して変化させる手段とのうちの少なくとも１つの手段を採用する。
この様な構成を採用すれば、本発明のブラシレスモータを容易且つ適切に実施できる。

又、本発明のブラシレスモータを実施する場合に、好ましくは、請求項３に記載した様に、駆動コイルの相の数がｍ個であり、これら各相の駆動コイルにより構成した磁極の総数がＭ個であり、ロータの外周面に設けたＳ極及びＮ極の総数がＰ個であり、上記各相の駆動コイルに対する筒状部材の電気特性又は磁気特性が円周方向に関して周期的に変化する回数が１周当たりＡ回（Ａは整数）であり、ｎが１以上の奇数である場合に、Ｐ＝Ａ・（ｍ・ｎ±１）、及び、Ｍ＝Ａ・ｍ・ｎの関係が成立する様にする。
この様な構成を採用すれば、上記ロータの回転角度を適切に検出できると共に、上記ブラシレスモータの駆動制御を適切に行なえる。
又、この場合に、例えば、請求項４に記載した様に、ｍ＝３とし、且つ、Ａ＝１として実施する。
この様な構成を採用すれば、上記ロータの１回転で１周期の回転角度（円周方向の基準位置を原点とする絶対角度）を検出可能な、軸倍角１Ｘのアブソリュート角度検出器を実現できる。

尚、上述の様に、ｍ＝３、且つ、Ａ＝１として本発明を実施する場合には、上記ロータの回転角度検出を有効に行なえる様にする為のＰ及びＭの組み合わせとして、例えば以下の表１に示すものを採用する事ができる。

更に、ｍ＝３、且つ、Ａ＝２として本発明を実施する場合には、上記ロータの回転角度検出を有効に行なえる様にする為のＰ及びＭの組み合わせとして、例えば以下の表２に示すものを採用する事ができる。

更に、本発明のブラシレスモータは、各相の駆動コイルがそれぞれ磁性材製のコアに巻回された構造に対して適用するだけでなく、請求項５に記載した様に、上記各相の駆動コイルがそれぞれ磁性材製のコアに巻回されていない構造（コアレスモータ）に対して適用する事もできる。

図１〜４は、請求項１、２、３、４、６に対応する、本発明の実施例１を示している。本例のブラシレスモータ１ａは、３相ブラシレスモータ（ｍ＝３）であり、図示しないモータケースの内側に回転自在に支持された回転軸７と、このモータケースの内側で、この回転軸７の中間部外周面に固定された円筒状のロータ１３と、このモータケースの内周面に固定された円筒状のステータ１４とを備える。

このうちのロータ１３は、磁性材により円筒状に構成したヨーク１５と、このヨーク１５に外嵌固定した円筒状の永久磁石１６とから成る。この永久磁石１６の外周面にはＳ極とＮ極とを、円周方向に関して交互に且つ等間隔に配置している。本例の場合、これらＳ極及びＮ極の総数Ｐは、８個（Ｓ極４個、Ｎ極４個の合計８極。即ち、Ｐ＝８。）としている。又、本例の場合、この様なロータ１３の外周面に、非磁性ステンレス鋼（非磁性導電材）により円筒状に構成した筒状部材１７を外嵌固定している。本例の場合、この筒状部材１７は、内周面と外周面とを互いに偏心させる事により、径方向の厚さ寸法を、円周方向に関して周期的に（１周当たり１回）変化させている。この構成により、本例の場合には、後述する様に、上記筒状部材１７の電気特性（渦電流の流れ易さ）を、円周方向に関して周期的に（１周当たり１回）変化させている（Ａ＝１としている）。

又、上記ステータ１４は、磁性材（積層鋼板）により全体を円筒状に構成したコア１８と、３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の駆動コイル１９ａ、１９ｂ、１９ｃとから成る。このうちのコア１８の径方向内側部分には、それぞれが径方向内方に延出する状態で形成された、各相毎に３本ずつ、合計９本の心部２０、２０を、円周方向に関して等間隔に設けている。そして、これら各心部２０、２０の先端面（径方向内端面）を、それぞれ上記ロータ１３の外周面に対向させている。又、これら各心部２０、２０の先端面と上記ロータ１３の外周面との間の径方向の距離は、それぞれ等しくしている。従って、本例の場合、上記各心部２０、２０の先端面と上記筒状部材１７の外周面との間の径方向の距離は、円周方向に関して不均一になっている（円周方向に関して周期的に変化している）。

又、上記各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の駆動コイル１９ａ、１９ｂ、１９ｃはそれぞれ、上記コア１８を円周方向に関して３等分した（互いに１２０度ずつ位相がずれた）各領域内に存在する３本ずつの心部２０、２０に巻回している。但し、上記各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）とも、当該３本の心部２０、２０に対する駆動コイル１９ａ、１９ｂ、１９ｃの巻回方向を、円周方向に隣り合う２本の心部２０、２０同士の間で互いに逆にしている。これにより、上記コア１８を構成する９本の心部２０、２０の先端部をそれぞれ磁極とし｛即ち、上記各駆動コイル１９ａ、１９ｂ、１９ｃにより構成した磁極の総数Ｍを９（Ｍ＝９）とし｝、且つ、上記各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）に関する３個ずつの磁極のうち、円周方向両側の２つの磁極と中央の１つの磁極との間で、互いの極性を逆にしている。尚、図示の例では、この様な円周方向に関する極性の変化を示す為、上記各心部２０、２０の径方向外側に、Ｕ相では「−Ｕ相、＋Ｕ相、−Ｕ相」と、Ｖ相では「−Ｖ相、＋Ｖ相、−Ｖ相」と、Ｗ相では「−Ｗ相、＋Ｗ相、−Ｗ相」と、それぞれ表示している。又、図２の制御ブロックに示す様に、上記各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の駆動コイル１９ａ、１９ｂ、１９ｃは、互いにスター結線している。又、これら各駆動コイル１９ａ、１９ｂ、１９ｃには、それぞれドライブユニット出力段２１から電圧を印加自在としている。

上述の様に構成する本例のブラシレスモータ１の場合、上記ステータ１４の各磁極（上記各心部２０、２０の先端面）と上記筒状部材１７の外周面との間の径方向の距離、並びに、この筒状部材１７の径方向の厚さ寸法が、それぞれ円周方向に関して周期的に（１周当たり１回）変化している。この為、上記各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の駆動コイル１９ａ、１９ｂ、１９ｃに交流励磁を行なうと、上記各磁極と上記筒状部材１７の外周面との間の径方向の距離が小さい部分（この筒状部材１７の径方向の厚さ寸法が大きい部分）で、この筒状部材１７に誘導される渦電流が大きくなる。反対に当該距離が大きい部分（当該厚さ寸法が小さい部分）で、当該渦電流が小さくなる。この結果、上記渦電流が大きくなる部分に対向する駆動コイル（１９ａ、１９ｂ、１９ｃ）のインダクタンスが小さくなり、上記渦電流が小さくなる部分に対向する駆動コイル（１９ａ、１９ｂ、１９ｃ）のインダクタンスが大きくなる。

この為、本例の場合、上記各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の駆動コイル１９ａ、１９ｂ、１９ｃのインダクタンスＬ_U 、Ｌ_V 、Ｌ_W は、それぞれ以下の（１）〜（３）式の様に表わす事ができる。
Ｌ_U ＝Ｌ₀ ＋Ｌsin θ −−−−−（１）
Ｌ_V ＝Ｌ₀ ＋Ｌsin （θ＋１２０） −−−−−（２）
Ｌ_W ＝Ｌ₀ ＋Ｌsin （θ−１２０） −−−−−（３）
尚、これら（１）〜（３）式中、Ｌ₀ は定数項を、Ｌはインダクタンス変化の振幅を、θは、上記ステータ１４に対する前記ロータ１３（上記筒状部材１７）の回転角度（基準位置を原点とする１回転内での絶対角度）を、それぞれ示している。これら（１）〜（３）式で表されるインダクタンスＬ_U 、Ｌ_V 、Ｌ_W を、それぞれ図３に示す。

従って、本例の場合、上記ドライブユニット出力段２１から上記各駆動コイル１９ａ、１９ｂ、１９ｃに対し、それぞれ以下の（４）〜（６）式で表わされる各相毎の励磁電圧Ｖ_U 、Ｖ_V 、Ｖ_W を印加すると、上記各駆動コイル１９ａ、１９ｂ、１９ｃには、以下の（７）〜（９）式で近似される様な、上記回転角度θの変調を受けた電流Ｉ_U 、Ｉ_V 、Ｉ_W が流れる。但し、上記各励磁電圧Ｖ_U 、Ｖ_V 、Ｖ_W はそれぞれ、上記各駆動コイル１９ａ、１９ｂ、１９ｃの中性点Ｎ_c の電位Ｖ_NCを基準とする、励磁周波数ｆ［Hz］（ω＝２πｆ）の交流電圧である。又、上記各駆動コイル１９ａ、１９ｂ、１９ｃのインピーダンスは、各相毎にそれぞれ、Ｒ＋ｊω（Ｌ_U 、Ｌ_V 、Ｌ_W ）、｜Ｚ｜＝｜Ｒ＋ｊω（Ｌ_U 、Ｌ_V 、Ｌ_W ）｜である。
Ｖ_U ＝Ｖ₀ sinωｔ −−−−−（４）
Ｖ_V ＝Ｖ₀ sin （ωｔ＋１２０） −−−−−（５）
Ｖ_W ＝Ｖ₀ sin （ωｔ−１２０） −−−−−（６）
Ｉ_U ＝Ｖ_U （Ｒ−ｊωＬ₀ −ｊωＬsin θ）／｜Ｚ｜² −−−−−（７）
Ｉ_V ＝Ｖ_V ｛Ｒ−ｊωＬ₀ −ｊωＬsin （θ＋１２０）｝／｜Ｚ｜²
−−−−−（８）
Ｉ_W ＝Ｖ_W ｛Ｒ−ｊωＬ₀ −ｊωＬsin （θ−１２０）｝／｜Ｚ｜²
−−−−−（９）

そこで、本例の場合には、図２に示す様に、上記各駆動コイル１９ａ、１９ｂ、１９ｃを流れる電流（の一部）を、それぞれバンドパスフィルタ２２、２２（通過帯域に上記励磁周波数ｆを含むもの）によりフィルタリングする事で、上記各駆動コイル１９ａ、１９ｂ、１９ｃを流れる電流の中から、上記励磁電圧Ｖ_U 、Ｖ_V 、Ｖ_W の印加に伴って発生した電流Ｉ_U 、Ｉ_V 、Ｉ_W （の一部）を取り出す。そして、この様にして取り出した電流Ｉ_U 、Ｉ_V 、Ｉ_W （の一部）（３相分の電流信号）を、３相／２相変換器２３によって、２相（sin θ、cos θ）の信号に変換する。そして更に、これら２相（sin θ、cos θ）の信号を、レゾルバ／ディジタル変換器２４により変換する事で、上記ロータ１３の回転角度θを具体的な数値とする。

尚、上記各電流Ｉ_U 、Ｉ_V 、Ｉ_W （の一部）から上記回転角度θの具体的な数値を検出する方法としては、上述した様な本例の方法に限らず、例えば従来から知られている３相のシンクロの検出方法等を採用する事もできる。

何れにしても、本例の場合、前記ブラシレスモータ１ａを駆動する際には、上述の様にして検出した回転角度θに応じて、上記各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の駆動コイル１９ａ、１９ｂ、１９ｃに、それぞれ以下の（１０）〜（１２）式で表される（図４に示す様な）４サイクルの電流Ｉ_U ´、Ｉ_V ´、Ｉ_W ´が流れる様に、電流制御を行なう。
Ｉ_U ´＝√２Ｉ₀ sin４θ −−−−−（１０）
Ｉ_V ´＝√２Ｉ₀ sin （４θ＋１２０） −−−−−（１１）
Ｉ_W ´＝√２Ｉ₀ sin （４θ−１２０） −−−−−（１２）
尚、これら（１０）〜（１２）式中、Ｉ₀ は、電流の実効値である。

上述の様な電流制御を行なう為に、具体的には、図２に示す３相波形発生器２５に対し、上記回転角度θに応じた電流指令を送る。これにより、この３相波形発生器２５で発生した３相波形を前記ドライブユニット出力段２１に送り、更にこれに基づいてこのドライブユニット出力段２１から上記各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の駆動コイル１９ａ、１９ｂ、１９ｃに、各相毎の駆動電圧を印加する。これにより、これら各駆動コイル１９ａ、１９ｂ、１９ｃに、それぞれ上記４サイクルの電流Ｉ_U ´、Ｉ_V ´、Ｉ_W ´を流す。

尚、この際に本例の場合には、上記各駆動コイル１９ａ、１９ｂ、１９ｃで発生した電流を電流検出器２６、２６で検出すると共に、この様に検出した各電流を上記ドライブユニット出力段２１にフィードバックする。これにより、このドライブユニット出力段２１の手前に設けた電流アンプ２７、２７のレベルを調節する事で、上記各駆動コイル１９ａ、１９ｂ、１９ｃに、それぞれ上記４サイクルの電流Ｉ_U ´、Ｉ_V ´、Ｉ_W ´が流れる様に制御している。尚、この様な電流制御を行なう際、上記各電流検出器２６、２６から上記ドライブユニット出力段２１にフィードバックする各電流には、それぞれ前述した回転角度θを検出する為の電流Ｉ_U 、Ｉ_V 、Ｉ_W ｛（７）〜（９）式｝の一部が重畳される。この為、本例の場合には、フィードバック回路の途中に図示しないフィルタを設ける事により、フィードバックする電流の中から不要な励磁電流Ｉ_U 、Ｉ_V 、Ｉ_W を除去して、上述した電流制御を適切に行なえる様にしている。

尚、上述の様に各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の駆動コイル１９ａ、１９ｂ、１９ｃに電流Ｉ_U ´、Ｉ_V ´、Ｉ_W ´を流すと、前記ロータ１３に、以下の（１３）式で表されるトルクＴ［Ｎ・ｍ］が加わる。
Ｔ＝Ｋｔ・Ｉ₀ −−−−−（１３）
尚、この（１３）式中、Ｋｔはトルク定数、Ｉ₀ は各電流の実効値である。

上述した様な本例のブラシレスモータ１ａの場合には、上記ロータ１３と前記ステータ１４とを含んで構成するモータ部に対し、軸方向に隣接する状態で別個の回転角度検出器を設けていない。この為、コスト低減及び小型化を図れる。又、この回転角度検出器専用の配線を設けていない為、単に部品点数を削減できるだけでなく、当該配線が断線すると言った心配がなくなる。従って、特に、上記ブラシレスモータ１ａを制御機器に対して頻繁に移動させながら使用する用途では、当該配線の屈曲回数寿命を考慮する必要がなくなる分、システム全体の寿命延長を図れる。

又、本例のブラシレスモータ１ａとその回転角度検出方法の場合には、上記ロータ１３の回転角度θを、この回転角度θに応じて変化する、上記各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の駆動コイル１９ａ、１９ｂ、１９ｃに流れる電流に基づいて検出する。この為、上記ロータ１３の回転中だけでなく、停止中でも、このロータ１３の回転角度θを適切に検出できる。従って、本例のブラシレスモータ１ａとその回転角度検出方法によれば、このブラシレスモータ１ａをパワーステアリング装置の駆動源として使用する場合の様に、運転時に上記ロータ１３の回転と停止とが頻繁に繰り返される用途でも、適切な駆動制御を行なえる。

更に、本例のブラシレスモータ１ａの場合には、上記ロータ１３に筒状部材１７を外嵌している為、このロータ１３の外径側部分を構成する永久磁石１６が割れた場合でも、この永久磁石１６の破片が周囲に飛散するのを防止できる。従って、この永久磁石１６の破片が上記ロータ１３（又は上記筒状部材１７）と上記ステータ１４等との間に噛み込まれて、このロータ１３の回転が阻止される（ロック状態となる）と言った不都合が生じる事を防止できる。この結果、本例のブラシレスモータ１ａを、重要保安部品である自動車の位置決め駆動装置として使用する場合でも、特に別個の安全装置を組み込まなくても、信頼性を十分に確保できる。

次に、図５は、やはり請求項１、２、３、４、６に対応する、本発明の実施例２を示している。本例の場合、非磁性ステンレス鋼製の筒状部材１７ａとして、径方向の厚さ寸法が円周方向に関して均一であるものを使用している。但し、本例の場合、この様な筒状部材１７ａをロータ１３に対し、合成樹脂２８を介して外嵌固定すると共に、この様に外嵌固定した状態で、この筒状部材１７ａの中心軸を上記ロータ１３の中心軸に対し偏心させている。これにより、この筒状部材１７ａの外周面とステータ１４の各磁極（各心部２０、２０の先端面）との間の径方向の距離を、円周方向に関して周期的に（１周当たり１回）変化させている（Ａ＝１としてる）。

この様に構成する本例の場合も、各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の駆動コイル１９ａ、１９ｂ、１９ｃに交流励磁を行なうと、上記各磁極と上記筒状部材１７ａの外周面との間の径方向の距離が小さい部分で、この筒状部材１７ａに誘導される渦電流が大きくなる。反対に当該距離が大きい部分で当該渦電流が小さくなる。この結果、上記渦電流が大きくなる部分に対向する駆動コイル（１９ａ、１９ｂ、１９ｃ）のインダクタンスが小さくなり、上記渦電流が小さくなる部分に対向する駆動コイル（１９ａ、１９ｂ、１９ｃ）のインダクタンスが大きくなる。この為、本例の場合も、上記各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の駆動コイル１９ａ、１９ｂ、１９ｃのインダクタンスＬ_U 、Ｌ_V 、Ｌ_W を、それぞれ前記（１）〜（３）式の様に表わす事ができる。従って、本例の場合も、上述した実施例１の場合と同様の原理で、上記ロータ１３の回転角度θを検出する事ができ、且つ、この回転角度θを利用して上記ブラシレスモータ１ｂの駆動制御を適切に行なえる。その他の部分の構成及び作用は、上述した実施例１の場合と同様である。

次に、図６は、やはり請求項１、２、３、４、６に対応する、本発明の実施例３を示している。この図６は、ロータ１３（図１、５参照）に外嵌固定する、非磁性ステンレス鋼製の筒状部材１７ｂの展開図（図６の左右方向が、実際の円周方向に対応する。）である。本実施例では、上記筒状部材１７ｂの表面積を円周方向に関して周期的に（１周当たり１回）変化させる（Ａ＝１とする）為に、上記筒状部材１７ｂに円周方向に亙る複数のスリット２９、２９を形成している。又、上記筒状部材１７ｂは、径方向（図６の表裏方向）に関する厚さ寸法を、円周方向に関して均一にするか、或は上記表面積の大小関係と同じ位相で、円周方向に関して周期的に（１周当たり１回）変化させている。

上述の様に構成する筒状部材１７ｂを、上記ロータ１３に対し、例えばこのロータ１３の外周面に直接外嵌固定した状態で、各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の駆動コイル１９ａ、１９ｂ、１９ｃ（図１、５参照）に交流励磁を行なうと、円周方向に関して上記筒状部材１７ｂの表面積が大きい部分で、この筒状部材１７ｂに誘導される渦電流が大きくなる。反対に当該表面積が小さい部分で当該渦電流が小さくなる。この結果、上記渦電流が大きくなる部分に対向する駆動コイル（１９ａ、１９ｂ、１９ｃ）のインダクタンスが小さくなり、上記渦電流が小さくなる部分に対向する駆動コイル（１９ａ、１９ｂ、１９ｃ）のインダクタンスが大きくなる。この為、本実施例の場合も、上記各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の駆動コイル１９ａ、１９ｂ、１９ｃのインダクタンスＬ_U 、Ｌ_V 、Ｌ_W を、それぞれ前記（１）〜（３）式の様に表わす事ができる。従って、本実施例の場合も、前述した実施例１の場合と同様の原理で、上記ロータ１３の回転角度θを検出する事ができ、且つ、この回転角度θを利用してブラシレスモータの駆動制御を適切に行なえる。その他の部分の構成及び作用は、前述した実施例１の場合と同様である。

次に、図７は、やはり請求項１、２、３、４、６に対応する、本発明の実施例４を示している。この図７は、ロータ１３（図１、５参照）に外嵌固定する、非磁性ステンレス鋼製の筒状部材１７ｃの展開図（図７の左右方向が、実際の円周方向に対応する。）である。本実施例では、上記筒状部材１７ｃの表面積を円周方向に関して周期的に（１周当たり１回）変化させる（Ａ＝１とする）為に、上記筒状部材１７ｃに円周方向に亙る１対のくさび形の透孔３０、３０を形成している。又、上記筒状部材１７ｃは、径方向（図７の表裏方向）に関する厚さ寸法を、円周方向に関して均一にするか、或は上記表面積の大小関係と同じ位相で、円周方向に関して周期的に（１周当たり１回）変化させている。その他の部分の構成及び作用は、上述した実施例３の場合と同様である。

次に、図８は、やはり請求項１、２、３、４、６に対応する、本発明の実施例５を示している。この図８は、ロータ１３（図１、５参照）に外嵌固定する、非磁性ステンレス鋼製の筒状部材１７ｄの展開図（図８の左右方向が、実際の円周方向に対応する。）である。本実施例では、上記筒状部材１７ｄの表面積を円周方向に関して周期的に（１周当たり１回）変化させる（Ａ＝１とする）為に、上記筒状部材１７ｄに多数の楕円形の透孔３１、３１を形成している。又、上記筒状部材１７ｄは、径方向（図８の表裏方向）に関する厚さ寸法を、円周方向に関して均一にするか、或は上記表面積の大小関係と同じ位相で、円周方向に関して周期的に（１周当たり１回）変化させている。その他の部分の構成及び作用は、上述した実施例３の場合と同様である。

尚、上述した実施例１〜５の場合と同様、筒状部材として非磁性導電材製のものを使用し、且つ、この筒状部材の電気特性（渦電流の流れ易さ）を円周方向に関して変化させる手段としては、上述した各手段の他、例えば、上記筒状部材を構成する材料の抵抗率を円周方向に関して変化させる手段や、或は、ロータの永久磁石の外周面に形成する防錆用のニッケルメッキを上記筒状部材とすると共に、このニッケルメッキの厚さを円周方向に関して変化させる手段を採用する事もできる。

次に、図９は、やはり請求項１、２、３、４、６に対応する、本発明の実施例６を示している。前述の図１に示した実施例１のブラシレスモータ１が、筒状部材１７を非磁性ステンレス鋼（非磁性導電材）製としていたのに対し、本例のブラシレスモータ１ｃでは、同構造の筒状部材１７ｅを、磁性ステンレス鋼（磁性材）製としている。これにより、本例の場合には、次述する様に、上記筒状部材１７ｅの磁気特性（磁束の流れ易さ）を、円周方向に関して周期的に（１周当たり１回）変化させている（Ａ＝１としている）。

この様に構成する本例のブラシレスモータ１ｃの場合、各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の駆動コイル１９ａ、１９ｂ、１９ｃに交流励磁を行なうと、これら各駆動コイル１９ａ、１９ｂ、１９ｃの起磁力によって上記筒状部材１７ｅの内部を流れる磁束の量は、この筒状部材１７ｃの径方向の厚さ寸法によって異なる。即ち、この磁束の量は、この厚さ寸法が大きい部分で多くなり、同じく小さい部分で少なくなる。この結果、上記磁束の量が多くなる部分に対向する駆動コイル（１９ａ、１９ｂ、１９ｃ）のインダクタンスが大きくなり、上記磁束の量が少なくなる部分に対向する駆動コイル（１９ａ、１９ｂ、１９ｃ）のインダクタンスが小さくなる。この為、本例の場合も、上記各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の駆動コイル１９ａ、１９ｂ、１９ｃのインダクタンスＬ_U 、Ｌ_V 、Ｌ_W を、それぞれ前記（１）〜（３）式の様に表わす事ができる。従って、本例の場合も、前述した実施例１の場合と同様の原理で、ロータ１３の回転角度θを検出する事ができ、且つ、この回転角度θを利用して上記ブラシレスモータ１ｃの駆動制御を適切に行なえる。その他の部分の構成及び作用は、前述した実施例１の場合と同様である。

尚、上述した実施例６の場合と同様、筒状部材として磁性材製のものを使用し、且つ、この筒状部材の内部を流れる磁束の量を円周方向に関して変化させる手段としては、上述した手段の他、ステータ側の磁極と筒状部材との間の距離を円周方向に関して変化させる手段や、この筒状部材の表面積を円周方向に関して変化させる手段や、更には、この筒状部材を母材に磁性体粉末を混入した材料により造ると共に、この磁性体粉末の混入量（密度）を円周方向に関して変化させる手段を採用する事もできる。

次に、図１０は、請求項１〜６に対応する、本発明の実施例７を示している。上述した実施例１〜７は何れも、各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の駆動コイル１９ａ、１９ｂ、１９ｃを、それぞれ磁性材製のコア１８を構成する心部２０、２０（図１、５、９参照）に巻回した、コア付モータを対象とするものであった。これに対し、本例では、上記各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の駆動コイル１９ａ、１９ｂ、１９ｃを、それぞれ磁性材製のコアに巻回していない、コアレスモータを対象とする。

即ち、本例のブラシレスモータ１ｄの場合、ステータ１４ａは、磁性材（積層鋼板）製で円筒状のステータヨーク３２と、このステータヨーク３２の内周面に円周方向に関して等間隔に添設した、上記各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の駆動コイル１９ａ、１９ｂ、１９ｃとから成る。そして、上記ステータ１４ａの径方向に関する、これら各駆動コイル１９ａ、１９ｂ、１９ｃの内端開口部を、それぞれ上記ステータ１４ａの磁極としている。又、本例の場合、ロータ１３の外周面には、前述の図１に示した実施例１の場合と同様の筒状部材１７を外嵌固定している。但し、本例の場合も、上記ロータ１３に外嵌固定する筒状部材としては、上記筒状部材１７の他、上述の他の実施例で示した各種のものを使用する事もできる。

上述の様に構成する本例のブラシレスモータ１ｄの場合も、上述した実施例１〜６と同様の原理で、上記ロータ１３の回転角度θを検出し、且つ、この回転角度θに基づいて上記ブラシレスモータ１ｄの駆動制御を適切に行なえる。特に、本例の場合には、上記ブラシレスモータ１ｄを、コアレスモータとしている。この為、上記ロータ１３に外嵌固定する筒状部材（１７）が非磁性材であると磁性材であるとに拘らず、コギング力（ステータとロータとの互いの歯の相互作用によるトルクむら）を低く抑えられる。又、上記ブラシレスモータ１ｄをコアレスモータとすると共に、上記ステータヨーク３２を積層鋼板により造っている為、上記各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の駆動コイル１９ａ、１９ｂ、１９ｃに交流励磁を行なった場合に、上記ステータヨーク３２に発生する渦電流を小さくする事ができる。従って、本例の場合には、上記交流励磁の周波数ｆを高くした場合でも、上記各駆動コイル１９ａ、１９ｂ、１９ｃが上記筒状部材１７に渦電流を発生させる寄与度を十分に高くできる為、上記ロータ１３の回転角度を高感度で検出する事ができる。

次に、図１１は、やはり請求項１〜６に対応する、本発明の実施例８を示している。前述の図２に示した実施例１の場合には、互いにスター結線した３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の駆動コイル１９ａ、１９ｂ、１９ｃの中性点Ｎ_c を、他の部分に接続していなかった。これに対し、本例の場合には、この中性点Ｎ_c を、ドライブユニット出力段２１に接続している。そして、この状態で、このドライブユニット出力段２１から上記各駆動コイル１９ａ、１９ｂ、１９ｃに、それぞれ各相ごとの励磁電圧Ｖ_U 、Ｖ_V 、Ｖ_W ｛（４）〜（６）式｝を印加する事により、上記各駆動コイル１９ａ、１９ｂ、１９ｃに各相ごとの励磁電流Ｉ_U 、Ｉ_V 、Ｉ_W ｛（７）〜（９）式｝を発生させる。そして、上記実施例１の場合と同様にして、上記各励磁電流Ｉ_U 、Ｉ_V 、Ｉ_W に基づき、ロータの回転角度θを検出する。

尚、本例の様に、中性点Ｎ_c とドライブユニット出力段２１とを接続する場合には、上記各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の駆動コイル１９ａ、１９ｂ、１９ｃに印加する励磁電圧Ｖ_U 、Ｖ_V 、Ｖ_W の位相を、必ずしも異ならせる必要はない。即ち、同位相（Ｖ_U ＝Ｖ_V ＝Ｖ_W ＝Ｖ₀ sin ωｔ）とした場合でも、上記各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の駆動コイル１９ａ、１９ｂ、１９ｃのインダクタンス変化に基づいて発生する電流Ｉ_U 、Ｉ_V 、Ｉ_W を利用して、ロータの回転角度θを検出する事ができる。

次に、図１２は、やはり請求項１〜６に対応する、本発明の実施例９を示している。前述の図２に示した実施例１、並びに、上述の図１１に示した実施例８では、３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の駆動コイル１９ａ、１９ｂ、１９ｃの交流励磁を、ドライブユニット出力段２１（図２、１１参照）により行なっていた。これに対し、本例の場合には、このドライブユニット出力段２１とは別個の装置であって、１個の励磁コイル３３と３個の（３相分の）出力コイル３４、３４とを内蔵した、１組のトランス３５により、上記各駆動コイル１９ａ、１９ｂ、１９ｃの交流励磁を行なう様にしている。そして、この交流励磁により上記各駆動コイル１９ａ、１９ｂ、１９ｃで発生した全電流（＝Ｉ_U ＋Ｉ_V ＋Ｉ_W ）を、中性点Ｎ_c から発信器３６にフィードバックする事により、上記各駆動コイル１９ａ、１９ｂ、１９ｃに印加する励磁電圧（Ｖ_U ＝Ｖ_V ＝Ｖ_W ＝Ｖ₀ sin ωｔ）を調整する様にしている。そして、この結果得られた上記各駆動コイル１９ａ、１９ｂ、１９ｃ毎の電流Ｉ_U 、Ｉ_V 、Ｉ_W を利用して、ロータの回転角度θを検出する様にしている。

尚、上述した実施例９では、３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の駆動コイル１９ａ、１９ｂ、１９ｃの交流励磁を、１組のトランス３５により行なったが、本発明を実施する場合には、上記３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の駆動コイル１９ａ、１９ｂ、１９ｃの交流励磁を、それぞれが１個の励磁コイルと１個の出力コイルとを内蔵した、３組のトランスにより行なう事もできる。

又、上述した各実施例では、各相とも、回転角度θを検出する為の検出用コイルと、ロータを回転駆動する為の駆動用コイルとを、１つのコイルとしていたが、本発明を実施する場合には、これら検出用コイルと駆動用コイルとを互いに別々のコイルとすると共に、上記各相毎に、これら両コイルを重ねて巻く構造を採用する事もできる。この様な構造を採用する場合、上記回転角度θの検出方法としては、例えば従来から知られている、シンクロの３相励磁による位相検出方法や、３コイル直列検出による位相検出方法等を採用できる。

又、前述した様に、本発明が対象とするブラシレスモータは、表面磁石型（ＳＰＭ型）モータであり、この様なＳＰＭ型モータの場合には従来から、ロータの回転時に発生する逆起電力を利用して、このロータの回転角度を検出する、センサレス検出技術が知られている。従って、例えば、上記ロータの停止時（更には低速回転時）には本発明の方法により、同じく回転時（好ましくは十分な速度を持った回転時）には上記従来技術により、それぞれ上記ロータの回転角度を検出すると言った様に、このロータの回転速度を検出する方法を、この回転速度の大きさによって切り換える事もできる。

又、本発明は、上述した各実施例に限定されず、例えば、駆動コイルの相の数ｍや、筒状部材の電気特性又は磁気特性を円周方向に関して周期的に変化させる回数Ａは、（ｍ＝３、Ａ＝１以外でも）適宜決定する事ができる。又、例えば、ステータを構成する巻線を軸倍角２Ｘの巻線とする場合、上記回数Ａは、必ずしも２（Ａ＝２）にする必要はなく、１（Ａ＝１）にする事もできる。この場合には、ステータを構成する各駆動コイルのうち、互いに対向する同相の（１対の）駆動コイルの中点を取り出して、これら両駆動コイルのインダクタンスの差を検出すれば、ロータの回転角度を適切に検出する事ができる。

本発明の実施例１を示す、ブラシレスモータの中心軸と直交する方向の断面図。同例の制御回路を示すブロック図。回転角度θと３相の駆動コイルのインダクタンスとの関係を示す線図。回転角度θと３相の駆動コイルに流されるべき電流との関係を示す線図。本発明の実施例２を示す、図１と同様の図。同実施例３を示す、筒状部材の展開図。同実施例４を示す、図６と同様の図。同実施例５を示す、図６と同様の図。同実施例６を示す、図１と同様の図。同実施例７を示す、図１と同様の図。同実施例８を示す、図２と同様の図。同実施例９を示す、各相の駆動コイルの励磁部を示す回路図。従来構造の１例を示す、ブラシレスモータの駆動回路を示すブロック図。

符号の説明

１、１ａ〜１ｄブラシレスモータ
２回転角度検出回路
３モータ駆動回路
４モータ部
５レゾルバ
６モータケース
７回転軸
８レゾルバ配線
９アナログ信号処理部
１０Ａ/ Ｄ変換器
１１マイクロコンピュータ
１２モータ配線
１３ロータ
１４、１４ａステータ
１５ヨーク
１６永久磁石
１７、１７ａ〜１７ｅ筒状部材
１８コア
１９ａ〜１９ｃ駆動コイル
２０心部
２１ドライブユニット出力段
２２バンドパスフィルタ
２３３相／２相変換器
２４レゾルバ／ディジタル変換器
２５３相波形発生器
２６電流検出器
２７電流アンプ
２８合成樹脂
２９スリット
３０透孔
３１透孔
３２ステータヨーク
３３励磁コイル
３４出力コイル
３５トランス
３６発信器

Claims

回転軸と、この回転軸の外周面に固定されたロータと、このロータを囲んで設けられた複数相の駆動コイルとを備え、このロータの外周面にＳ極とＮ極とが円周方向に関して交互に且つ等間隔に配置されているブラシレスモータに於いて、上記ロータに、上記各相の駆動コイルに対する電気特性又は磁気特性を円周方向に関して変化させた筒状部材を外嵌固定する事により、上記各相の駆動コイルに対する上記ロータの回転角度に応じてこれら各相の駆動コイルのインダクタンスを変化させている事を特徴とするブラシレスモータ。
各相の駆動コイルに対する筒状部材の電気特性又は磁気特性を円周方向に関して変化させる為、この筒状部材を導電材又は磁性材により造ると共に、この筒状部材の径方向の厚さを円周方向に関して変化させる手段と、この筒状部材の外周面を上記ロータの外周面に対して偏心させる手段と、この筒状部材の周面の面積を円周方向に関して変化させる手段とのうちの少なくとも１つの手段を採用している、請求項１に記載したブラシレスモータ。
駆動コイルの相の数がｍ個であり、これら各相の駆動コイルにより構成した磁極の総数がＭ個であり、ロータの外周面に設けたＳ極及びＮ極の総数がＰ個であり、上記各相の駆動コイルに対する筒状部材の電気特性又は磁気特性が円周方向に関して周期的に変化する回数が上記ロータの１回転当たりＡ回であり、ｎが１以上の奇数である場合に、Ｐ＝Ａ・（ｍ・ｎ±１）、及び、Ｍ＝Ａ・ｍ・ｎの関係が成立する、請求項１〜２の何れかに記載したブラシレスモータ。
ｍ＝３であり、且つ、Ａ＝１である、請求項３に記載したブラシレスモータ。
各相の駆動コイルがそれぞれ磁性材製のコアに巻回されていない、請求項１〜４の何れかに記載したブラシレスモータ。
請求項１〜５の何れかに記載したブラシレスモータを構成する各相の駆動コイルに交流励磁を行ないつつ、これら各相の駆動コイルに対するロータの回転角度に応じて変化する、これら各相の駆動コイルに流れる電流を検出し、この検出した電流に基づいてこれら各相の駆動コイルに対する上記ロータの回転角度を検出する、ブラシレスモータの回転角度検出方法。