[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

JP5105266B2 - 回転角度検出装置 - Google Patents

回転角度検出装置 Download PDF

Info

Publication number
JP5105266B2
JP5105266B2 JP2010226457A JP2010226457A JP5105266B2 JP 5105266 B2 JP5105266 B2 JP 5105266B2 JP 2010226457 A JP2010226457 A JP 2010226457A JP 2010226457 A JP2010226457 A JP 2010226457A JP 5105266 B2 JP5105266 B2 JP 5105266B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
wall
magnetic
rotation angle
magnetic field
detection
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2010226457A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2012013669A (ja
Inventor
光一郎 松本
河野  禎之
彰利 水谷
仁美 本多
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Denso Corp filed Critical Denso Corp
Priority to JP2010226457A priority Critical patent/JP5105266B2/ja
Priority to DE102011076716.9A priority patent/DE102011076716B4/de
Priority to CN201110157547.9A priority patent/CN102353391B/zh
Priority to US13/151,645 priority patent/US8566063B2/en
Publication of JP2012013669A publication Critical patent/JP2012013669A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5105266B2 publication Critical patent/JP5105266B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/14Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
    • G01D5/142Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage using Hall-effect devices
    • G01D5/145Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage using Hall-effect devices influenced by the relative movement between the Hall device and magnetic fields
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D2205/00Indexing scheme relating to details of means for transferring or converting the output of a sensing member
    • G01D2205/40Position sensors comprising arrangements for concentrating or redirecting magnetic flux

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)

Description

本発明は、検出対象の回転角度を検出する回転角度検出装置に関する。
従来、磁界発生手段としての磁石、及び、検出対象の回転に伴って磁石に対して相対回転して磁界の変化を検出する磁気検出素子を備え、磁気検出素子の出力信号に基づき検出対象の回転角度を検出する回転角度検出装置が知られている。
例えば特許文献1の装置では、磁石体とガイド部材とを対向して配置することで磁界を均一化し、磁石体とガイド部材との間のガイド部材寄りの位置に磁界計測素子を配置している。ここで、導磁性材料からなる「ガイド部材」はヨークに相当し、「磁界計測素子」は磁気検出素子に相当する。
また、特許文献2の装置では、円形状のヨークの内側に、磁気検出素子としてのホール素子を回転中心から磁石と反対側に配置することで磁束変化の直線範囲を拡大している。
特許文献3の装置では、磁気検出素子の両側に対向して配置される2つの磁石の内面および外面を曲面形状にすることで、磁気検出素子を通過する磁束密度を安定させている。
特開2007−256121号公報 特開2003−177004号公報 特許第4321665号公報
特許文献1の装置は、磁気検出素子の周囲にヨークが設けられておらず、外乱磁界に弱い。これに対し、特許文献2の装置は、周囲にヨークが設けられており、外乱磁界に強い。しかし、特許文献2の装置は、円形ヨークの内壁からの洩れ磁束の回り込みにより磁束ベクトルに曲がりが生じるため、磁束ベクトルが均一な領域が小さくなる。そのため、磁気検出素子の位置がずれることにより、検出磁束密度が変化して検出誤差が生じ、「ロバスト性」に弱い。すなわち、「外乱や設計誤差などに対しシステム特性が現状を維持する性質」が劣っている。
特許文献3の装置は、磁気検出素子付近の磁束を真っ直ぐにするため、磁束ベクトルが均一化し、ロバスト性に強い。しかし、磁石の形状が複雑なため製造コストが増大する。
本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、簡易な構成でロバスト性に強い回転角度検出装置を提供することにある。
請求項1〜22に記載の発明は、回転する検出対象の回転角度を検出する回転角度検出装置に係る発明である。ここで、検出対象の回転軸を含む任意の一平面を「対称面」とし、検出対象の回転軸を含み対称面に直交する平面を「基準面」とする。
請求項1に記載の発明は、磁束伝達手段と磁界発生手段と磁気検出手段とを備える。
磁束伝達手段は、検出対象の回転軸を内側に含み対称面に対して対称の枠状に磁性材料で形成され、第1壁、第2壁、第3壁および第4壁から構成される。第1壁並びに第2壁は、対称面を跨ぎ基準面に対して互いに反対側に設けられる、第3壁は、対称面の一方の側で第1壁と第2壁とを接続する。第4壁は、対称面の他方の側で第1壁と第2壁とを接続する。
磁界発生手段は、磁束伝達手段の内壁に対称面に対して対称に設置される。
磁気検出手段は、第1壁と第2壁との間に配置され、検出対象の回転に伴って磁界発生手段および磁束伝達手段に対して相対回転し、感磁面が設けられて検出対象の回転角度を検出する。
磁界発生手段は、第1壁の内壁にのみ設置され、第1壁と直交する方向に着磁される。
磁束伝達手段が検出対象の回転軸を内側に含む枠状に形成されることによって、シールド効果により、他の磁界や磁性体の近接による外乱に強くなる。
また、磁気回路のパーミアンスが増大し、磁界発生手段の減磁を抑制できるとともに、磁気検出手段が検出する磁束密度が大きくなってSN比が向上する。
磁束伝達手段は、例えばヨークとして具現化される。
また、磁束伝達手段および磁界発生手段が対称面に対して対称に設けられるため、磁束のバランスが良好となる。よって、磁束ベクトルがより均一化され、ロバスト性に強くなる。
さらに、磁界発生手段は第1壁の内壁にのみ設置されるため、構成が簡易となる。
また、請求項1に記載の発明では、第3壁および第4壁において回転軸に直交する平面での断面形状は、基準面上で対称面からの垂直距離が最大であり、基準面から遠ざかるにしたがって対称面からの垂直距離が減少する形状である。すなわち、第1壁と第2壁との中央部分が膨らんだ形状である。
特に請求項2に記載の発明では、第3壁および第4壁において回転軸に直交する平面での断面形状は、回転軸を中心とする円弧である。
これにより、磁気検出手段から第3壁および第4壁までの距離を相対的に遠ざけ、第3壁および第4壁からの磁束の影響を小さくすることができるため、磁束ベクトルがより均一化され、ロバスト性に強くなる。また、磁束伝達手段の外形を回転半径に合わせられ、スペース使用効率が向上する。
さらに、請求項1に記載の発明では、回転軸から第2壁の内壁までの距離は、回転軸から第1壁の内壁までの距離よりも短い。ここで、「回転軸からの距離」とは、「回転軸を通る第1壁の内壁または第2壁の内壁の法線」における回転軸からの長さをいう。
例えば、第1壁および第2壁が基準面に平行な平面で、第3壁および第4壁の断面形状が円弧のとき、第1壁および第2壁は「弦」に相当する。したがって、磁気検出手段から第2壁までの距離が相対的に短いほど、弦である第2壁の長さが長くなる。そのため、磁気検出手段に近い側で、磁束ベクトルが均一化される範囲を広げることができる。また、第1壁を構成する第1壁右要素および第1壁左要素、あるいは、第2壁を構成する第2壁右要素および第2壁左要素が基準面に対して傾斜して形成される場合でも同様である。
よって、磁束ベクトルがより均一化され、ロバスト性に強くなる。
さらに、請求項3に記載の発明では、磁気検出手段は、対称面上で回転軸に対して第2壁側に所定距離ずらした位置に配置される。
請求項1に記載の発明によると、磁気検出手段の第2壁側の磁束ベクトルは、磁気検出手段の第1壁側の磁束ベクトルよりも均一化する。ところで、磁気検出手段が配置される位置には、ばらつきが生じることが想定される。そこで、ばらつきの上限値をΔmaxとすると、磁気検出手段を「対称面上で回転軸に対して第2壁側にΔmax以上ずらした位置」に配置することにより、磁気検出手段の±90°範囲内の相対回転の軌跡を、常に、「回転軸に対して第2壁側」の領域に含むことができる。したがって、最も磁束ベクトルが均一化された領域で磁束密度が検出されるため、ロバスト性に特に強くなる。
請求項4に記載の発明では、第1壁および第2壁は、内壁が基準面と平行に形成され、磁界発生手段は、第1壁に設置される1つのまとまった磁界発生手段で構成される。
さらに、磁界発生手段が取り付けられる第1壁と平行に第2壁が設けられることで、磁束ベクトルが、第1壁と直交する方向に均一化される。そのため、磁気検出素子の位置がずれても、検出磁束密度はほとんど変化しない。よって、回転角度検出装置はロバスト性に強くなる。
請求項5に記載の発明では、磁界発生手段は直方体形状である。
単純形状であるため、加工および組立工程でのばらつきを抑制することができる。よって、磁束ベクトルがより均一化し、位置ずれに対するロバスト性に強くなる。また、単純形状であるため、例えば従来技術による曲面形状の磁界発生手段に対して、製造コストを低減することができる。
請求項6に記載の発明では、磁界発生手段は、同じ極性の磁極同士が隣接した分割磁石群から構成されている。
「1つのまとまった磁界発生手段」は、1個の単一磁石で構成されるだけでなく、1群の分割磁石群から構成されてもよい。例えば、複数の直方体の小磁石を、同じ極性の磁極同士が隣接するように並べて、直方体形状の1つのまとまった磁界発生手段を構成することができる。これにより、磁界発生手段のサイズにバリエーションを設ける場合に標準サイズの磁石を組み合わせることで構成可能となり、設計自由度が増す。
請求項7〜14に記載の発明では、第1壁が複数の壁要素により構成される。
請求項7に記載の発明では、第1壁は、第1壁右要素と第1壁左要素とを含む複数の壁要素により構成される。また、磁界発生手段は、右側磁界発生手段と左側磁界発生手段とに分離して構成される。右側磁界発生手段は、第1壁右要素の内壁に設置され第1壁右要素と直交する方向に着磁される。左側磁界発生手段は、第1壁左要素の内壁に設置され第1壁左要素と直交する方向に着磁される。
特に請求項8に記載の発明では、第1壁右要素および第1壁左要素は、内壁が基準面に平行な同一平面上に形成される。すなわち、請求項4に記載の発明に対し第1壁については同様であり、磁界発生手段が1つにまとまっておらず2つに分離している点が異なる。
これにより、右側磁界発生手段と左側磁界発生手段とは、対称面に対して対称に一定の間隔をあけて設置されることとなる。磁界発生手段が1つの場合、対称面の付近では、磁束ベクトルが対称面に平行な方向に均一化されるものの、対称面から離れた所では磁束ベクトルに曲がりが生じる可能性がある。そこで、磁界発生手段を2つに分離して設けることにより、磁束ベクトルを対称面に平行な方向に均一化できる範囲が広くなる。そのため、ロバスト性により強くなる。
請求項9に記載の発明では、第1壁右要素および第1壁左要素は、対称面に近づくにしたがって内壁が基準面から遠ざかるように基準面に対して傾斜して形成される。すなわち、第1壁が径方向に凸となるように形成される。
これにより、対称面から離れた所での磁束ベクトルの曲がりを対称面に平行な方向に矯正することができる。したがって、磁束ベクトルを対称面に平行な方向に均一化できる範囲が広くなる。そのため、検出対象の回転角度の全域にわたって、ロバスト性により強くなる。
請求項10に記載の発明では、第1壁右要素および第1壁左要素は、対称面に近づくにしたがって内壁が基準面に近づくように基準面に対して傾斜して形成される。すなわち、第1壁が径方向に凹となるように形成される。
この構成では、対称面から離れた所での磁束ベクトルの曲がりを余計に大きくすることになる。しかし、検出対象の回転角度の特定の範囲について、磁束ベクトルの曲がりを利用し、磁束が相対的に強い位置では磁束が磁気検出手段の感磁面を通過しにくく、磁束が相対的に弱い位置では磁束が磁気検出手段の感磁面を通過しやすくすることで、検出のバランスを向上することができる。
請求項11に記載の発明では、右側磁界発生手段および左側磁界発生手段は直方体形状である。請求項5に記載の発明と同様、単純形状であるため、加工および組立工程でのばらつきを抑制することができる。よって、磁束ベクトルがより均一化し、位置ずれに対するロバスト性に強くなる。また、単純形状であるため製造コストを低減することができる。
請求項12に記載の発明では、右側磁界発生手段および左側磁界発生手段は、それぞれ、同じ極性の磁極同士が隣接した分割磁石群から構成されている。請求項6に記載の発明と同様、「2つの分離した磁界発生手段」は、2群の分割磁石群から構成されてもよい。これにより、磁界発生手段のサイズにバリエーションを設ける場合に標準サイズの磁石を組み合わせることで構成可能となり、設計自由度が増す。
請求項13または14に記載の発明では、第2壁は、第2壁右要素と第2壁左要素とを含む複数の壁要素により構成される。
請求項13に記載の発明では、第2壁右要素および第2壁左要素は、対称面に近づくにしたがって内壁が基準面から遠ざかるように基準面に対して傾斜して形成される。すなわち、第2壁が径方向に凸となるように形成される。
請求項14に記載の発明では、第2壁右要素および第2壁左要素は、対称面に近づくにしたがって内壁が基準面に近づくように前記基準面に対して傾斜して形成される。すなわち、第2壁が径方向に凹となるように形成される。
第1壁の第1壁右要素および第1壁左要素を基準面に対して傾斜して形成した場合、さらに、第2壁の第2壁右要素および第2壁左要素を基準面に対して傾斜させることで、磁束ベクトルを一層均一化し、あるいは磁気検出素子の検出バランスを向上するための微調整をすることができる。
請求項1522に記載の発明は、上述の回転角度検出装置において磁気検出手段の構成を特定する。そのうち、請求項1518に記載の発明では、磁気検出手段は1つの磁気検出素子を備え、請求項1922に記載の発明では、磁気検出手段は2つの磁気検出素子を備える。
請求項15に記載の発明では、磁気検出手段は、磁界発生手段に対して相対回転することにより生じる磁界の変化に応じた信号を出力する第1磁気検出素子を備える。
請求項16に記載の発明では、磁気検出手段は、さらに、第1磁気検出素子が検出した磁束密度が検出対象の回転角度に対して線形に変化するように補正するリニア補正手段を備える。これにより、検出磁束密度の直線性を向上することができる。
第1磁気検出素子およびリニア補正手段は、請求項17に記載の発明のように、1つの半導体チップとして構成されることが好ましい。これにより、磁気検出手段の体格を小型化でき搭載性が向上する。
また、第1磁気検出素子は、請求項18に記載の発明のように、ホール素子であることが好ましい。
請求項19に記載の発明では、磁気検出手段は、第1磁気検出素子と、第1磁気検出素子に近接して設けられ、感磁面の方向が第1磁気検出素子の感磁面の方向と異なる第2磁気検出素子と、第1磁気検出素子および第2磁気検出素子の出力信号に基づき三角関数演算により検出対象の回転角度を演算する演算手段とを備える。
本発明では、2つの磁気検出素子が検出する磁束密度は位相がずれて変化し、それらの検出磁束密度を三角関数演算することにより、検出対象の回転角度を検出する。これにより、個々の磁気検出素子が有する検出磁束密度の温度特性をキャンセルすることができ、簡易な構成で高精度な検出が可能となる。
請求項20に記載の発明では、磁気検出手段は、さらに、演算手段が演算した演算角度が検出対象の回転角度に対して線形に変化するように補正するリニア補正手段を備える。これにより、検出磁束密度の直線性を向上することができる。
第1磁気検出素子、第2磁気検出素子、演算手段、及び、リニア補正手段は、請求項21に記載の発明のように、1つの半導体チップとして構成されることが好ましい。これにより、2つの磁気検出素子の磁気的特性をほぼ同一にでき、より高精度な検出が可能となるとともに、磁気検出手段の体格を小型化でき搭載性が向上する。
また、第1磁気検出素子および第2検出素子は、請求項22に記載の発明のように、ホール素子であることが好ましい。
(a):本発明の第1実施形態による回転角度検出装置の模式図、(b):(a)のIb−Ib断面図、(c):(a)のIc−Ic断面図。 本発明の第1実施形態による回転角度検出装置が適用されるシステムの全体構成を示すブロック図。 本発明の第1実施形態による磁気検出手段の回路ブロック図。 本発明の第2実施形態による回転角度検出装置の模式図。 (a):本発明の第1実施形態による磁気検出手段の検出磁束密度の特性図、(b):(a)の補正後の特性図、(c):本発明の第2実施形態による磁気検出手段の検出磁束密度の特性図。 本発明の第3実施形態による回転角度検出装置の模式図。 本発明の第3実施形態による磁気検出手段の回路ブロック図。 (a):本発明の第3実施形態による磁気検出手段の検出磁束密度の特性図、(b):(a)の三角関数演算後の特性図。 本発明の第4実施形態による回転角度検出装置の模式図。 (a):本発明の第4実施形態による磁気検出手段の検出磁束密度の特性図、(b):(a)の三角関数演算後の特性図、(c):(b)の補正後の特性図。 (a)本発明の第5実施形態による回転角度検出装置の模式図、(b):(a)のXIb−XIb断面図、(c):(a)のXIc−XIc断面図。 本発明の第6実施形態による回転角度検出装置の模式図。 本発明の第7実施形態による回転角度検出装置の模式図。 本発明の第8実施形態による回転角度検出装置の模式図。 (a):本発明の第9実施形態による回転角度検出装置の模式図、(b):本発明の第10実施形態による回転角度検出装置の模式図。 (a):本発明の第11実施形態による回転角度検出装置の模式図、(b):本発明の第12実施形態による回転角度検出装置の模式図。 (a):本発明の第13実施形態による回転角度検出装置の模式図、(b):本発明の第14実施形態による回転角度検出装置の模式図。 本発明のその他の実施形態による回転角度検出装置の模式図。 (a):本発明のその他の実施形態による回転角度検出装置の模式図、(b):本発明のその他の実施形態による回転角度検出装置の模式図。 本発明のその他の実施形態による回転角度検出装置の模式図。 本発明のその他の実施形態による回転角度検出装置の模式図。 (a):本発明のその他の実施形態による回転角度検出装置の模式図、(b):本発明のその他の実施形態による回転角度検出装置の模式図。 本発明のその他の実施形態による回転角度検出装置の模式図。 比較例(従来技術)の回転角度検出装置の模式図。
以下、本発明の実施形態による回転角度検出装置を図面に基づいて説明する。
(第1実施形態)
本発明の回転角度検出装置は、例えば、自動車の電子スロットル、排気ガス再循環バルブ、及び、アクセルペダル等の回転部に適用される。回転角度検出装置は、検出対象の回転角度を検出する。
図2に示すように、ロータリアクチュエータ4の回転部4aの回転角度を検出する回転角度検出装置2は、図示しない基板に第1磁気検出素子としてのホール素子5が取り付けられ、検出対象となる回転部4aに磁界発生手段としての磁石21が取り付けられている。回転部4aの回転に伴って回転する磁石21に対して相対回転するホール素子5は、回転部4aの回転角度を検出する。検出された回転角度は、ECU(エンジン制御ユニット)10に出力される。ECU10は、回転角度検出装置2から出力された回転角度に基づいて、ロータリアクチュエータ4をフィードバック制御する。
次に、図1を参照して、回転角度検出装置2の構成を説明する。
回転角度検出装置2は、直方体形状の磁石21、ホール素子5、及び、磁束伝達手段としてのヨーク40を備えている。
鋼材等の磁性材料で枠状に形成される回転可能なヨーク40は、回転軸を内側に含み、互いに平行な第1壁41および第2壁42と、第1壁41と第2壁42とを接続する第3壁43および第4壁44とから構成されている。第3壁43および第4壁44は、回転軸を中心とする円弧形状をしている。言い換えれば、第1壁41および第2壁42は、第3壁43および第4壁44を円弧とする円の「弦」に相当する。
以下、図1に示すように回転軸を「z軸」と表す。また、z軸と直交し第1壁41および第2壁42に平行な軸を「x軸」と表し、z軸およびx軸に直交する軸を「y軸」と表す。また、x軸およびz軸を含むxz平面を「基準面Sx」といい、z軸およびy軸を含むyz平面を「対称面Sy」という。
ヨーク40は、対称面Syに対して対称の枠状に磁性材料で形成される。第1壁41の内壁41aおよび第2壁42の内壁42aは、基準面Sxに対して平行に形成される。
第1壁41の内壁41aに磁石21が取り付けられる。磁石21は、対称面Syに対して対称に配置される。磁石21は、第1壁41に接する側がN極であり、第2壁42に対面する側がS極である。
ホール素子5は、磁石21と第2壁42との間に配置され、回転部4aの回転に伴って、磁石21およびヨーク40に対してz軸を中心に相対回転する。第1実施形態では、ホール素子5は、z軸上に配置されている。ホール素子5は、感磁面5aを有し、磁束密度を検出する。
また、「基準面Sxから第1壁41の内壁41aまでの距離」をY1、「基準面Sxから第2壁42の内壁42aまでの距離」をY2とすると、距離Y2は距離Y1よりも短く設定されている。そのため、内壁42aの長さX2は、内壁41aの長さX1よりも長い。
また、ホール素子5はz軸上に配置されるため、距離Y1は「ホール素子5から第1壁41の内壁41aまでの距離」に等しく、距離Y2は、「ホール素子5から第2壁42の内壁42aまでの距離」に等しい。
また、ホール素子5は、ホールICチップ7に搭載されている。ホールICチップ7は、図3に示すように、ホール素子5、ホール素子5の出力信号を増幅するアンプ回路11、増幅されたアナログ信号をデジタル信号に変換するA/D変換回路13、A/D変換されたデジタル信号を処理する信号処理装置14、信号処理装置14が出力したデジタル値をアナログ値に変換するD/A変換回路19等を搭載している。ホールICチップ7は、特許請求の範囲に記載の「半導体チップ」に相当する。
信号処理装置14は、例えばDSP(デジタルシグナルプロセッサ)により構成され、オフセット補正回路15、振幅補正回路16、及び、ホール素子5の出力信号を回転角度に対して直線化するリニア補正回路18等を有している。リニア補正回路18は、特許請求の範囲に記載の「リニア補正手段」に相当する。
(作用)
検出対象である回転部4aの回転に伴って、ホール素子5が磁石21に対して相対回転すると、感磁面5aが検出する磁束密度は、図5(a)に示すように正弦波状に変化する。なお、検出磁束密度がゼロとなる回転位置を「回転角度0°」とする。
リニア補正回路18は、回転角度が±90°の範囲で検出磁束密度を直線化するように補正して、図5(b)に示すリニア補正後出力を出力する。
(第1実施形態の効果)
第1実施形態は、下記(1)〜(8)の効果を奏する。
(1)ヨーク40がz軸を内側に含む枠状に形成されることによって、シールド効果により、他の磁界や磁性体の近接による外乱に強くなる。
また、磁気回路のパーミアンスが増大し、磁石21の減磁を抑制できるとともに、ホール素子5が検出する磁束密度が大きくなってSN比が向上する。
(2)ヨーク40が対称面Syに対して対称に設けられることにより、磁束のバランスが良好となる。よって、磁束ベクトルがより均一化され、ロバスト性に強くなる。
また、磁石21は第1壁41の内壁41aにのみ設置されるため、構成が簡易となる。
(3)磁石21が取り付けられる第1壁41と平行に第2壁41が設けられることで、磁束ベクトルが、第1壁41と直交するy方向に均一化される。そのため、ホール素子5の位置がずれても、検出磁束密度はほとんど変化しない。よって、回転角度検出装置2はロバスト性に強くなる。
(4)さらに、第3壁43および第4壁44は、z軸を中心とする円弧形状である。これにより、ホール素子5から第3壁43および第4壁44までの距離を相対的に遠ざけ、第3壁43および第4壁44からの磁束の回り込みによる磁束ベクトルの曲がりを小さくすることができるため、磁束ベクトルがより均一化され、ロバスト性に強くなる。また、ヨーク40の外形を回転半径に合わせられ、スペース使用効率が向上する。
(5)さらに、ホール素子5から第2壁42の内壁42aまでの距離は、ホール素子5から第1壁41の内壁41aまでの距離よりも短く、内壁42aの長さX2は、内壁41aの長さX1よりも長い。そのため、ホール素子5に近い側で、磁束ベクトルが均一化される範囲を広げることができる。よって、磁束ベクトルがより均一化され、ロバスト性に強くなる。
(6)磁石21は直方体形状である。単純形状であるため、加工および組立工程でのばらつきを抑制することができる。よって、磁束ベクトルがより均一化し、位置ずれに対するロバスト性に強くなる。また、単純形状であるため、例えば従来技術による曲面形状の磁石に対して、製造コストを低減することができる。
(7)リニア補正回路18がホール素子5の検出磁束密度を直線化するように補正するため、検出磁束密度の直線性を向上することができる。
(8)ホール素子5およびリニア補正回路18は、1つのホールICチップ7として構成される。これにより、磁気検出手段の体格を小型化でき搭載性が向上する。
(比較例)
次に、特許文献1、2に記載の従来技術の組合せに基づく比較例を説明する。この比較例では、図24に示すように、円形枠状のヨーク48、及び、ヨーク48の径内方向の一方の内壁に沿って設けられるヨーク49が磁束伝達手段を構成し、ヨーク49に対向する位置に磁石29が設けられる。ホール素子5は、磁石29とヨーク49の間の回転軸上に配置される。
円形枠状のヨーク48が設けられない場合は、磁石29とヨーク49の間で真っ直ぐな磁束分布が得られるが、外乱磁界に弱い。一方、円形枠状のヨーク48が周囲に設けられる場合は、外乱磁界には強くなるが、ヨーク48の内壁からの洩れ磁束の回り込みにより磁束ベクトルに曲がりが生じるため、磁束ベクトルが均一な領域が小さくなる。そのため、ホール素子5の位置がずれることにより、検出磁束密度が変化して検出特性を維持できなくなる。すなわち、ロバスト性に弱い。
比較例に対し、本発明の第1実施形態のヨーク40では、磁石21が取り付けられる第1壁41と平行に第2壁41が設けられることで、磁束ベクトルが、第1壁41と直交するy方向に均一化される。そのため、ホール素子5の位置がずれても、検出磁束密度はほとんど変化せず、位置ずれに対するロバスト性に強い回転角度検出装置を実現できる。よって、比較例には無い有利な効果を奏することができる。
続いて、本発明の第2〜第4実施形態について図面に基づいて説明する。なお、第1実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
(第2実施形態)
第2実施形態の回転角度検出装置2では、図4に示すように、ホール素子5は、z軸に対して第2壁42側に所定距離Yhずらした位置に配置される。ここで、所定距離Yhは、ホール素子5の加工、組立時における位置ばらつきの上限値Δmax以上の値に設定される。現実の製品の位置ばらつきが設計公差内に入っているとすれば、設計公差の上限値を「位置ばらつきの上限値Δmax」とみなしてもよい。
これにより、ホール素子5の±90°範囲内の相対回転の軌跡は、常に、「z軸に対して第2壁42側」の領域に含まれる。したがって、最も磁束ベクトルが均一化された領域で磁束密度が検出されるため、ロバスト性に特に強くなる。
その他、第2実施形態は、第1実施形態と同様の効果を奏する。
なお、第2実施形態のホール素子5の検出磁束密度は、図5(c)に示す波形となる。この波形は、正確な正弦波に比べ、回転角度が−90°〜90°の範囲で、回転角度に対する検出磁束密度の変化が直線的になる。
(第3実施形態)
第3実施形態は、図6に示すように、第1実施形態に対し、磁気検出手段がホール素子を2個備えるものである。
第1磁気検出素子としての第1ホール素子5、及び、第2磁気検出素子としての第2ホール素子6は、1つのホールICチップ9内に近接して搭載されている。第1ホール素子5の感磁面5aの方向と第2ホール素子6の感磁面6aの方向とは、所定角度αだけ異なる。ホールICチップ9は、特許請求の範囲に記載の「半導体チップ」に相当する。
ホールICチップ9は、図7に示すように、第1ホール素子5、第2ホール素子6、第1ホール素子5の出力信号を増幅する第1アンプ回路11、第2ホール素子5の出力信号を増幅する第2アンプ回路12、増幅された2つのアナログ信号をデジタル信号に変換するA/D変換回路13、A/D変換された2つのデジタル信号を処理する信号処理装置14、信号処理装置14が出力したデジタル値をアナログ値に変換するD/A変換回路19等を搭載している。
信号処理装置14は、例えばDSP(デジタルシグナルプロセッサ)により構成され、オフセット補正回路15、振幅補正回路16、第1ホール素子5および第2ホール素子6の出力信号を三角関数演算する演算回路17、及び、演算回路17が演算した演算角度を回転角度に対して直線化するリニア補正回路18等を有している。演算回路17は、特許請求の範囲に記載の「演算手段」に相当する。
ここで、演算回路17が実行する三角関数演算について説明する。まず、下記のように記号を定義する。なお、「(t)」は雰囲気温度tについて温度特性を有する。
V1:第1ホール素子5の出力電圧(mV)
V2:第2ホール素子6の出力電圧(mV)
K(t):ホール係数(−)
I(t):ホール電流(mA)
B(t):検出しうる磁束密度の最大値(正弦波の振幅の1/2)(mT)
B1(t):第1ホール素子5の検出磁束密度(mT)
B2(t):第2ホール素子6の検出磁束密度(mT)
θ:回転角度(°)なお、θ(°)=πθ/180(rad)である。
α=γ−β:第1ホール素子5と第2ホール素子6との位相差(°)
β:第1ホール素子5の基準角度に対する位相差(°)
γ:第2ホール素子5の基準角度に対する位相差(°)
第1ホール素子5の出力電圧V1および第2ホール素子6の出力電圧V2は、次式にて示される。
V1=K(t)・I(t)・B1(t)
=K(t)・I(t)・B(t)・sin(θ−β) ・・・(式1)
V2=K(t)・I(t)・B2(t)
=K(t)・I(t)・B(t)・sin(θ−γ) ・・・(式2)
このように、ホール素子5、6の出力電圧Vは雰囲気温度tに依存する。したがって、雰囲気温度tを測定し、ホール係数K(t)、ホール電流I(t)、磁束密度B(t)それぞれの温度特性から出力電圧Vを補正しようとすると、複雑な補正回路が必要となる。
そこで、(式1)、(式2)より次の(式3)、(式4)を導くことで、雰囲気温度tに依存する項を消し、温度特性をキャンセルする。
θ=(180/π)×arctan{cot(πα/360)・Cv}・・(式3)
Cv=(V1−V2)/(V1+V2) ・・・(式4)
特にα=90°の場合には、(式5)のようになる。
θ=(180/π)×arctan(V1/V2) ・・・(式5)
演算角度は、上記の式による計算結果に、位相差αに応じたオフセット量を加えることによって得られる。
図8は、第3実施形態による特性図を示す。図8(a)に示す例では、β=0°、γ=90°に設定されており、第2ホール素子6の検出磁束密度B2は、第1ホール素子5の検出磁束密度B1に対して、α=90°だけ遅れた正弦波となる。
演算回路17は、検出磁束密度B1、B2に基づき、図8(b)に示す演算角度を演算する。
(第3実施形態の効果)
第3実施形態は、第1実施形態の効果(1)〜(6)に加え、下記の効果を奏する。
(7)2個のホール素子5、6を備え、演算回路17が三角関数演算を実行することにより、出力電圧Vの温度特性をキャンセルできるため、簡易な構成で高精度な検出が可能となる。また、リニア補正回路18が演算角度を直線化するように補正するため、検出磁束密度の直線性を向上することができる。
(8)第1ホール素子5、第2ホール素子6、演算回路17、及び、リニア補正回路18は、1つのホールICチップ9として構成される。これにより、第1ホール素子5と第2ホール素子6とは近接して配置されるので、雰囲気温度tや他の磁界の影響による磁気的特性をほぼ同一にでき、より高精度な検出が可能となるとともに、磁気検出手段の体格を小型化でき搭載性が向上する。
(第4実施形態)
第4実施形態は、図9に示すように、第3実施形態に対し、ホールICチップ9がz軸に対して第2壁42側に所定距離Yhずらした位置に配置される。ホールICチップ9の構成は第3実施形態と同様であり、所定距離Yhは第2実施形態と同様に設定される。
図10は、第4実施形態による特性図を示す。図15(a)に示す例では、β=0°、γ=90°に設定されており、第2ホール素子6の検出磁束密度B2は、第1ホール素子5の検出磁束密度B1に対して、α=90°だけ遅れた波形となる。この波形は、正確な正弦波に比べ、−90°≦θ≦90°の範囲で、回転角度に対する検出磁束密度の変化が直線的になる。
演算回路17は、検出磁束密度B1、B2に基づき、図10(b)に示す演算角度を演算する。リニア補正回路18は、さらに演算角度を直線化するように補正して、図10(c)に示すリニア補正後出力を出力する。
その他、第4実施形態は、第3実施形態と同様の効果を奏する。
上記の第1〜第4実施形態は、磁界発生手段が「1つのまとまった磁石」で構成される。それに対し、磁界発生手段が「2つの分離した磁石」で構成される実施形態を以下に説明する。
(第5実施形態)
第5実施形態は、図11に示すように、第1実施形態(図1参照)の磁石21に代えて右側磁石211および左側磁石212の2つの磁石を備えている。右側磁石211および左側磁石212は、第1壁41の内壁41aに対称面Syに対して対称に、一定の間隔をあけて設置される。右側磁石211および左側磁石212は、第1壁に接する側がN極であり、第2壁42に対面する側がS極である。
ホール素子5はz軸上に配置される。
また、第1実施形態と同様に、「基準面Sxから第2壁42の内壁42aまでの距離」Y2は、「基準面Sxから第1壁41の内壁41aまでの距離」Y1より短くなるように設定されており、内壁42aの長さX2は、内壁41aの長さX1よりも長い。本実施形態では、第1壁41の内壁41aおよび第2壁42の内壁42aは基準面Sxに対して平行なので、距離Y1を「z軸から第1壁41の内壁41aまでの距離D1」と言い換えてもよく、距離Y2を「z軸から第2壁42の内壁42aまでの距離D2」と言い換えてもよい。
ここで、第1壁41は、対称面Syに対して紙面右側で右側磁石211が設置される第1壁右要素411と、対称面Syに対して紙面左側で左側磁石212が設置される第1壁左要素412とから構成されているとみなすことができる。右側磁石211は第1壁右要素411と直交する方向に着磁されており、左側磁石212は第1壁左要素412と直交する方向に着磁されている。本実施形態では、第1壁右要素411と第1壁左要素412とは、内壁411a、412aが基準面Sxと平行な同一平面上に形成されている。
第1実施形態は磁石21が1つであるため、対称面Syの付近では磁束ベクトルがy軸方向に均一化されるものの、対称面Syから離れた第3壁43および第4壁44寄りの所(図1のP1部)では磁束ベクトルに曲がりが生じる。それに対し、本実施形態では2つの磁石211、212を設けることにより、磁束ベクトルをy軸方向に均一化できる範囲が広くなる(図11のP2部)。そのため、ロバスト性により強くなる。
(第6実施形態)
第6実施形態は、図12に示すように、第2実施形態(図4参照)に対応し、ホール素子5をz軸に対して第2壁42側に所定距離Yhずらした位置に配置している。
これにより、ホール素子5の±90°範囲内の相対回転の軌跡は、常に、「z軸に対して第2壁42側」の領域に含まれる。したがって、最も磁束ベクトルが均一化された領域で磁束密度が検出されるため、ロバスト性に特に強くなる。
(第7実施形態)
第7実施形態は、図13に示すように、第3実施形態(図6参照)に対応し、2個のホール素子5、6を含む磁気検出手段をz軸上に配置することで、三角関数演算により高精度な検出が可能となる。
(第8実施形態)
第8実施形態は、図14に示すように、第4実施形態(図9参照)に対応し、2個のホール素子5、6を含む磁気検出手段をz軸に対して第2壁42側に所定距離Yhずらした位置に配置する。これにより、第6実施形態および第7実施形態の効果を兼ね備える。
続く第9〜第14実施形態は、第1壁41を構成する第1壁右要素411の内壁411aと第1壁左要素412の内壁412aとが基準面Sxに対して傾斜して形成される実施形態である。
(第9実施形態)
第9実施形態は、図15(a)に示すように、第1壁41が径方向に凸となるように形成される。すなわち、第1壁右要素411および第1壁左要素412は、対称面Syに近づくにしたがって内壁411a、412aが基準面Sxから遠ざかるように、基準面Sxに対して傾斜して形成される。なお、第2壁42は上記の実施形態と同様、基準面Sxに平行に形成される。
これにより、対称面Syから離れた所での磁束ベクトルの曲がりをy軸方向に矯正することができる。したがって、磁束ベクトルをy軸方向に均一化できる範囲が広くなる。そのため、検出対象の回転角度の全域にわたって、ロバスト性により強くなる。
また、「z軸から第2壁42の内壁42aまでの距離D2」は、「z軸から第1壁右要素411の内壁411aまで、又はz軸から第1壁左要素412の内壁412aまでの距離D1」よりも短くなるように形成される。したがって、ホール素子5に近い側で、磁束ベクトルが均一化される範囲を広げることができ、ロバスト性に強くなる。なお、本実施形態における距離D2は、第5実施形態の距離Y2(図11参照)に相当する。
(第10実施形態)
第10実施形態は、図15(b)に示すように、第1壁41が径方向に凹となるように形成される。すなわち、第1壁右要素411および第1壁左要素412は、対称面Syに近づくにしたがって内壁411a、412aが基準面Sxに近づくように、基準面Sxに対して傾斜して形成される。第2壁42は、基準面Sxに平行に形成される。
この構成では、対称面Syから離れた所での磁束ベクトルの曲がりを余計に大きくすることになる。しかし、検出対象の回転角度の特定の範囲について、磁束ベクトルの曲がりを利用し、磁束が相対的に強い位置では磁束がホール素子5の感磁面5aを通過しにくく、磁束が相対的に弱い位置では磁束がホール素子5の感磁面5aを通過しやすくすることで、検出のバランスを向上することができる。
また、距離D2は距離D1よりも短くなるように形成されるので、上記の実施形態と同様に、ホール素子5に近い側で、磁束ベクトルが均一化される範囲を広げることができ、ロバスト性に強くなる。
(第11〜第14実施形態)
第11〜第14実施形態は、さらに第2壁42が、対称面Syに対して紙面右側に形成される第2壁右要素421と、対称面Syに対して紙面左側に形成される第2壁左要素422とから構成される。そして、第2壁右要素421の内壁421aと第2壁左要素422の内壁422aとが基準面Sxに対して傾斜して形成される。
第11実施形態は、図16(a)に示すように、第9実施形態に対して、さらに、第2壁42が径方向に凸となるように形成される。すなわち、第2壁右要素421および第2壁左要素422は、対称面Syに近づくにしたがって内壁421a、422aが基準面Sxから遠ざかるように、基準面Sxに対して傾斜して形成される。
第12実施形態は、図16(b)に示すように、第10実施形態に対して、さらに、第2壁42が径方向に凸となるように形成される。
第13実施形態は、図17(a)に示すように、第9実施形態に対して、さらに、第2壁42が径方向に凹となるように形成される。すなわち、第2壁右要素421および第2壁左要素422は、対称面Syに近づくにしたがって内壁421a、422aが基準面Sxに近づくように、基準面Sxに対して傾斜して形成される。
第14実施形態は、図17(b)に示すように、第10実施形態に対して、さらに、第2壁42が径方向に凹となるように形成される。
これらの第11〜第14実施形態は、第9または第10実施形態を基準として、磁束ベクトルを一層均一化し、あるいは磁気検出素子の検出バランスを向上するための微調整手段として利用することができる。
また、いずれも、距離D2が距離D1よりも短くなるように形成される。したがって、ホール素子5に近い側で、磁束ベクトルが均一化される範囲を広げることができ、ロバスト性に強くなる。
(その他の実施形態)
(ア)上記の第1〜第4実施形態では、第1壁41に接する側が磁石21のN極であるが、逆に、第1壁に接する側がS極であってもよい。また、上記の第5〜第14実施形態では、第1壁右要素411および第1壁左要素412に接する側が右側磁石211および左側磁石212のN極であるが、逆に、第1壁右要素および第1壁左要素に接する側がS極であってもよい。
(イ)上記の実施形態では、いずれも、磁界発生手段として単一の磁石が使用される。これに対し、1つのまとまった磁石を備える実施形態では、図18に示すように、同じ極性の磁極同士が隣接した1群の分割磁石群27により磁界発生手段を構成してもよい。また、2つの分離した磁石を備える実施形態では、図21に示すように、同じ極性の磁極同士が隣接した2群の分割磁石群271、272により磁界発生手段を構成してもよい。
これにより、磁界発生手段のサイズにバリエーションを設ける場合に標準サイズの小磁石を組み合わせることで構成可能となり、設計自由度が増す。
(ウ)ヨーク40の第3壁および第4壁の断面形状は円弧形状に限定されない
(エ)ヨーク40の第3壁および第4壁の断面形状は、図20、図23に示すように、第3壁453および第4壁463がそれぞれV字形に形成され、ヨーク40の断面形状が六角形に形成されてもよい。この場合、基準面Sx上で対称面Syからの垂直距離が最大となり、基準面Sxから遠ざかるにしたがって対称面Syからの垂直距離が減少する。
(オ)第9〜第14実施形態を示す図15〜図17において、第1壁右要素411と第1壁左要素412とは、直接接合するように図示されている。しかし、第1壁右要素411と第1壁左要素412との間に、面取りまたは角丸め等のための別の壁要素が形成されてもよい。このことは、第2壁右要素421と第2壁左要素422との間、あるいは、第1壁41および第2壁42と第3壁43および第4壁44との間についても同様である。
以上、本発明はこのような実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の形態で実施することができる。
2 ・・・回転角度検出装置
4 ・・・ロータリアクチュエータ
4a ・・・回転部
5 ・・・ホール素子、第1ホール素子(第1磁気検出素子、磁気検出手段)
6 ・・・ホール素子、第2ホール素子(第2磁気検出素子、磁気検出手段)
5a、6a ・・・感磁面
7、9 ・・・ホールICチップ(半導体チップ、磁気検出手段)
10 ・・・ECU
14 ・・・信号処理装置
17 ・・・三角関数演算回路(演算手段)
18 ・・・リニア補正回路(リニア補正手段)
21 ・・・磁石(磁界発生手段)
211 ・・・磁石、右側磁石(右側磁界発生手段)
212 ・・・磁石、左側磁石(左側磁界発生手段)
27、271、272・・・分割磁石群
40 ・・・ヨーク(磁束伝達手段)
41 ・・・第1壁
411 ・・・第1壁右要素
412 ・・・第1壁左要素
41a、411a、412a・・・内壁
42 ・・・第2壁
421 ・・・第2壁右要素
422 ・・・第2壁左要素
42a、421a、422a・・・内壁
43 ・・・第3壁
44 ・・・第4壁
Sx ・・・基準面
Sy ・・・対称面

Claims (22)

  1. 回転する検出対象の回転角度を検出する回転角度検出装置であって、
    前記検出対象の回転軸を含む任意の一平面を対称面とし、前記検出対象の回転軸を含み前記対称面に直交する平面を基準面とすると、
    前記検出対象の回転軸を内側に含み前記対称面に対して対称の枠状に磁性材料で形成され、前記対称面を跨ぎ前記基準面に対して互いに反対側に設けられる第1壁並びに第2壁、前記対称面の一方の側で前記第1壁と前記第2壁とを接続する第3壁、及び、前記対称面の他方の側で前記第1壁と前記第2壁とを接続する第4壁、から構成される磁束伝達手段と、
    前記磁束伝達手段の内壁に前記対称面に対して対称に設置される磁界発生手段と、
    前記第1壁と前記第2壁との間に配置され、前記検出対象の回転に伴って前記磁界発生手段および前記磁束伝達手段に対して相対回転し、感磁面が設けられて前記検出対象の回転角度を検出する磁気検出手段と、
    を備え、
    前記磁界発生手段は、前記第1壁の内壁にのみ設置され、前記第1壁と直交する方向に着磁され
    前記第3壁および前記第4壁において前記回転軸に直交する平面での断面形状は、前記基準面上で前記対称面からの垂直距離が最大であり、前記基準面から遠ざかるにしたがって前記対称面からの垂直距離が減少する形状であり、
    前記回転軸から前記第2壁の内壁までの距離は、前記回転軸から前記第1壁の内壁までの距離よりも短いことを特徴とする回転角度検出装置。
  2. 前記第3壁および前記第4壁において前記回転軸に直交する平面での断面形状は、前記回転軸を中心とする円弧であることを特徴とする請求項に記載の回転角度検出装置。
  3. 前記磁気検出手段は、前記対称面上で前記回転軸に対して前記第2壁側に所定距離ずらした位置に配置されることを特徴とする請求項1または2に記載の回転角度検出装置。
  4. 前記第1壁および前記第2壁は、内壁が前記基準面と平行に形成され、
    前記磁界発生手段は、前記第1壁に設置される1つのまとまった磁界発生手段で構成されることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の回転角度検出装置。
  5. 前記磁界発生手段は直方体形状であることを特徴とする請求項に記載の回転角度検出装置。
  6. 前記磁界発生手段は、同じ極性の磁極同士が隣接した分割磁石群から構成されていることを特徴とする請求項またはに記載の回転角度検出装置。
  7. 前記第1壁は、第1壁右要素と第1壁左要素とを含む複数の壁要素により構成され、
    前記磁界発生手段は、
    前記第1壁右要素の内壁に設置され前記第1壁右要素と直交する方向に着磁される右側磁界発生手段と、前記第1壁左要素の内壁に設置され前記第1壁左要素と直交する方向に着磁される左側磁界発生手段とに分離して構成されることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の回転角度検出装置。
  8. 前記第1壁右要素および前記第1壁左要素は、内壁が前記基準面に平行な同一平面上に形成されることを特徴とする請求項に記載の回転角度検出装置。
  9. 前記第1壁右要素および前記第1壁左要素は、前記対称面に近づくにしたがって内壁が前記基準面から遠ざかるように前記基準面に対して傾斜して形成されることを特徴とする請求項に記載の回転角度検出装置。
  10. 前記第1壁右要素および前記第1壁左要素は、前記対称面に近づくにしたがって内壁が前記基準面に近づくように前記基準面に対して傾斜して形成されることを特徴とする請求項に記載の回転角度検出装置。
  11. 前記右側磁界発生手段および前記左側磁界発生手段は直方体形状であることを特徴とする請求項10のいずれか一項に記載の回転角度検出装置。
  12. 前記右側磁界発生手段および前記左側磁界発生手段は、同じ極性の磁極同士が隣接した分割磁石群から構成されていることを特徴とする請求項11のいずれか一項に記載の回転角度検出装置。
  13. 前記第2壁は、第2壁右要素と第2壁左要素とを含む複数の壁要素により構成され、
    前記第2壁右要素および前記第2壁左要素は、前記対称面に近づくにしたがって内壁が前記基準面から遠ざかるように前記基準面に対して傾斜して形成されることを特徴とする請求項12のいずれか一項に記載の回転角度検出装置。
  14. 前記第2壁は、第2壁右要素と第2壁左要素とを含む複数の壁要素により構成され、
    前記第2壁右要素および前記第2壁左要素は、前記対称面に近づくにしたがって内壁が前記基準面に近づくように前記基準面に対して傾斜して形成されることを特徴とする請求項12のいずれか一項に記載の回転角度検出装置。
  15. 前記磁気検出手段は、
    前記磁界発生手段に対して相対回転することにより生じる磁界の変化に応じた信号を出力する第1磁気検出素子を備えることを特徴とする請求項1〜14のいずれか一項に記載の回転角度検出装置。
  16. 前記磁気検出手段は、
    前記第1磁気検出素子が検出した磁束密度が前記検出対象の回転角度に対して線形に変化するように補正するリニア補正手段を備えることを特徴とする請求項15に記載の回転角度検出装置。
  17. 前記第1磁気検出素子および前記リニア補正手段は、1つの半導体チップとして構成されることを特徴とする請求項16に記載の回転角度検出装置。
  18. 前記第1磁気検出素子はホール素子であることを特徴とする請求項1517のいずれか一項に記載の回転角度検出装置。
  19. 前記磁気検出手段は、
    前記第1磁気検出素子と、
    前記第1磁気検出素子に近接して設けられ、感磁面の方向が前記第1磁気検出素子の感磁面の方向と異なる第2磁気検出素子と、
    前記第1磁気検出素子および前記第2磁気検出素子の出力信号に基づき三角関数演算により前記検出対象の回転角度を演算する演算手段と、
    を備えることを特徴とする請求項15に記載の回転角度検出装置。
  20. 前記磁気検出手段は、
    前記演算手段が演算した演算角度が前記検出対象の回転角度に対して線形に変化するように補正するリニア補正手段を備えることを特徴とする請求項19に記載の回転角度検出装置。
  21. 前記第1磁気検出素子、前記第2磁気検出素子、前記演算手段、及び、前記リニア補正手段は、1つの半導体チップとして構成されることを特徴とする請求項20に記載の回転角度検出装置。
  22. 前記第1磁気検出素子および前記第2検出素子はホール素子であることを特徴とする請求項1921のいずれか一項に記載の回転角度検出装置。
JP2010226457A 2010-06-02 2010-10-06 回転角度検出装置 Active JP5105266B2 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010226457A JP5105266B2 (ja) 2010-06-02 2010-10-06 回転角度検出装置
DE102011076716.9A DE102011076716B4 (de) 2010-06-02 2011-05-30 Drehwinkeldetektor
CN201110157547.9A CN102353391B (zh) 2010-06-02 2011-05-31 旋转角探测器
US13/151,645 US8566063B2 (en) 2010-06-02 2011-06-02 Rotation angle detector

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010126870 2010-06-02
JP2010126870 2010-06-02
JP2010226457A JP5105266B2 (ja) 2010-06-02 2010-10-06 回転角度検出装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2012013669A JP2012013669A (ja) 2012-01-19
JP5105266B2 true JP5105266B2 (ja) 2012-12-26

Family

ID=44974024

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2010226457A Active JP5105266B2 (ja) 2010-06-02 2010-10-06 回転角度検出装置

Country Status (4)

Country Link
US (1) US8566063B2 (ja)
JP (1) JP5105266B2 (ja)
CN (1) CN102353391B (ja)
DE (1) DE102011076716B4 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7005341B2 (ja) 2017-12-27 2022-01-21 株式会社Soken トルク検出装置

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5756445B2 (ja) 2012-01-26 2015-07-29 オークマ株式会社 リニアモータの制御方法
JP5472764B2 (ja) * 2012-04-11 2014-04-16 株式会社デンソー ストローク量検出装置
CN103376052B (zh) * 2012-04-16 2016-12-21 泰科电子(上海)有限公司 磁铁装置和位置感测系统
JP5953941B2 (ja) * 2012-05-30 2016-07-20 株式会社デンソー 回転角度検出装置
JP5818104B2 (ja) * 2012-10-12 2015-11-18 株式会社デンソー 回転角度検出装置
JP5725007B2 (ja) * 2012-12-27 2015-05-27 株式会社デンソー 位置検出装置
JP5757285B2 (ja) * 2012-12-27 2015-07-29 株式会社デンソー 位置検出装置
JP5839238B2 (ja) * 2013-04-11 2016-01-06 株式会社デンソー 回転角検出装置
WO2015061637A1 (en) * 2013-10-24 2015-04-30 Med-El Elektromedizinische Geraete Gmbh Implant magnet distance determination
JP6520059B2 (ja) * 2014-11-13 2019-05-29 日本精工株式会社 トルク測定装置付回転伝達装置
JP2016099190A (ja) * 2014-11-20 2016-05-30 アイシン精機株式会社 回転角検出装置
JP6372381B2 (ja) * 2015-02-06 2018-08-15 株式会社デンソー 回転角検出装置
JP6535270B2 (ja) * 2015-10-30 2019-06-26 ヒロセ電機株式会社 回転検出装置
WO2017090163A1 (ja) * 2015-11-26 2017-06-01 三菱電機株式会社 磁気センサ及び回転装置
JP6697909B2 (ja) * 2016-03-15 2020-05-27 エイブリック株式会社 半導体装置とその製造方法
JP6651962B2 (ja) * 2016-04-12 2020-02-19 株式会社デンソー 位置検出装置
KR101963106B1 (ko) * 2016-11-29 2019-04-01 주식회사 해치텍 회전각 검출 장치
CN113167601A (zh) * 2018-12-14 2021-07-23 松下知识产权经营株式会社 磁传感器单元

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2969387B2 (ja) 1991-04-18 1999-11-02 高砂香料工業株式会社 置換アセトキシアゼチジノン類及び4−アシルオキシアゼチジノン類の製造方法
US6137288A (en) 1998-05-08 2000-10-24 Luetzow; Robert Herman Magnetic rotational position sensor
JP4378814B2 (ja) 1999-07-16 2009-12-09 株式会社日本自動車部品総合研究所 回転角検出装置
JP3600114B2 (ja) 2000-04-04 2004-12-08 株式会社デンソー 回転角検出装置
JP3726698B2 (ja) * 2001-04-19 2005-12-14 アイシン精機株式会社 角度センサ
JP3845584B2 (ja) 2001-04-27 2006-11-15 株式会社豊田中央研究所 バイポーラ型半導体装置
JP3775257B2 (ja) 2001-07-30 2006-05-17 アイシン精機株式会社 角度センサ
JP2003177004A (ja) * 2001-10-05 2003-06-27 Tyco Electronics Amp Kk 角度センサ
KR20030035926A (ko) 2001-10-31 2003-05-09 타이코 일렉트로닉스 에이엠피 케이.케이. 각도 센서
JP2004294145A (ja) * 2003-03-26 2004-10-21 Ntn Corp 回転センサ付軸受
JP4269961B2 (ja) 2003-03-31 2009-05-27 株式会社デンソー 回転角度検出装置
JP4321665B2 (ja) 2003-03-31 2009-08-26 株式会社デンソー 回転角度検出装置
JP4079043B2 (ja) * 2003-06-13 2008-04-23 株式会社デンソー 回転角度検出装置
US6960973B2 (en) 2003-06-18 2005-11-01 The Cherry Corporation Angular position sensor
DE10328001A1 (de) 2003-06-21 2005-01-05 Modine Manufacturing Co., Racine Flaches Wärmetauscherrohr
JP2005176477A (ja) * 2003-12-10 2005-06-30 Favess Co Ltd モータ制御装置およびそれを用いた車両用操舵装置
US7154262B2 (en) * 2004-01-28 2006-12-26 Denso Corporation Rotation angle detecting device
JP2005351849A (ja) * 2004-06-14 2005-12-22 Denso Corp 回転角度検出装置および回転角度検出方法
JP2007256121A (ja) 2006-03-23 2007-10-04 Tsuda Industries Co Ltd 電子式の回転角計測ユニット
DE102006018627A1 (de) 2006-04-21 2007-10-25 Siemens Ag Magnetischer Drehwinkelgeber
JP2008082739A (ja) 2006-09-26 2008-04-10 Denso Corp 回転角度検出装置およびそれを用いた回転制御装置
CN101629802A (zh) * 2008-07-14 2010-01-20 Tdk株式会社 角度检测装置和角度检测方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7005341B2 (ja) 2017-12-27 2022-01-21 株式会社Soken トルク検出装置

Also Published As

Publication number Publication date
US20110301913A1 (en) 2011-12-08
CN102353391B (zh) 2015-02-25
CN102353391A (zh) 2012-02-15
JP2012013669A (ja) 2012-01-19
DE102011076716A1 (de) 2011-12-08
US8566063B2 (en) 2013-10-22
DE102011076716B4 (de) 2021-09-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5105266B2 (ja) 回転角度検出装置
JP5056890B2 (ja) ストローク量検出装置
JP5079816B2 (ja) 好ましくは擬似正弦的に変化する磁石外形を有する磁気式位置センサ
JP3775257B2 (ja) 角度センサ
JP2009229437A (ja) 位置検出センサ
JP5853046B2 (ja) 磁場計測装置
JP5818104B2 (ja) 回転角度検出装置
US9182249B2 (en) Rotation angle detection device
US10508897B2 (en) Magnet device and position sensing system
JP2010197373A (ja) ストロークセンサおよび回転角センサ
JP5408508B2 (ja) 位置検出装置
US8878525B2 (en) Position detector
JPWO2007055135A1 (ja) 磁気式エンコーダ装置
JP4679358B2 (ja) 回転角度検出装置
US9488461B2 (en) Rotation angle detection device
JP5151958B2 (ja) 位置検出装置およびそれを備えた回転直動モータ
US8957670B2 (en) Stroke amount detection device
JP2019120544A (ja) トルクセンサ
JP5434939B2 (ja) ストローク量検出装置
JP6861867B1 (ja) 角度検出装置及び回転電機の制御装置
JP2021071350A (ja) 位置検出装置

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20111019

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20120406

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20120511

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20120626

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20120907

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20120920

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 5105266

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20151012

Year of fee payment: 3

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250