旋转角传感器及其修正方法技术

本发明专利技术提供一种旋转角传感器及其修正方法，该旋转角传感器能够高精度地检测出旋转角，具备：环形磁铁，其在旋转轴的外周被一体设置，被磁化成在圆周方向上极性不同的1对以上的磁极；磁场传感器，其与环形磁铁相对设置，检测旋转轴的直径方向和切线方向的磁场强度；旋转角运算部，其根据磁场传感器检测出的磁场强度运算旋转轴的旋转角；修正值存储部，其针对与磁场传感器相对的每个磁极或每对磁极，预先存储了修正值；相对磁极检测单元，其检测与磁场传感器相对的磁极或磁极对；以及旋转角修正部，其参照修正值存储部，提取出与相对磁极检测单元检测出的磁极或磁极对相对应的修正值，使用提取出的修正值来修正旋转角运算部运算出的旋转角。

Rotation angle sensor and correcting method thereof

The invention provides a rotation angle sensor and its correction method, the rotation angle sensor can accurately detect the rotation angle and has an annular magnet, which is integrally arranged on the rotating shaft of the peripheral are magnetized into more than 1 pairs of different polarity in the circumferential direction of the magnetic field sensor, the relative setting; with the ring magnet, the magnetic field strength diameter direction detection axis of rotation and tangential direction; the rotation angle calculation unit, the rotation angle of the magnetic field strength calculation according to the axis of rotation to detect the magnetic field sensor; correction value storage section, and the magnetic field sensor each opposite poles or each pair of magnetic poles, the correction value stored in advance; the opposite pole detection unit, its detection and magnetic field sensor relative to the pole or pole pair; and rotation angle correction, the correction reference value storage section, and extract the opposite pole. The correction value of the magnetic pole or magnetic pole detected by the measuring unit is used to correct the rotation angle calculated by the rotation angle operation unit by using the extracted correction value.

【技术实现步骤摘要】
旋转角传感器及其修正方法
本专利技术涉及一种旋转角传感器及其修正方法。
技术介绍
以往，已知使用了环形磁铁和磁场传感器(磁传感器)的旋转角传感器(例如，参照专利文献1、2)。旋转角传感器例如被用作在车辆中检测方向盘(Steeringwheel)的操舵角的操舵角传感器。在旋转角传感器中，将环形磁铁在成为旋转角的检测对象的旋转轴的外周设置成与旋转轴一体地旋转。此外，作为环形磁铁，一般使用在圆周方向上磁化了极性不同的多个磁极的磁铁。磁场传感器在旋转轴的直径方向上与环形磁铁相对地被设置，检测出旋转轴的直径方向以及切线方向的磁场强度。在该旋转角传感器中，根据磁场传感器检测出的直径方向和切线方向的磁场强度，求出旋转轴的旋转角。然而，在圆周方向上等间隔地设有多个电磁铁的夹具上设置环状的磁铁原材料，通过电磁铁向磁铁原材料提供强力的磁场，由此进行磁化，制造出使用于旋转角传感器的环形磁铁。此时，若用于环形磁铁的磁化的夹具的精度(电磁铁的位置精度)不充分，或在磁化时在磁铁原材料与夹具之间发生错位，则在所制造的环形磁铁中磁极的位置(间隔)发生偏差。环形磁铁中的磁极的错位成为要检测的旋转角的误差的原因。这样的环形磁铁的磁极的错位在制造时无法避免，因此要求即使在环形磁铁中存在磁极错位的情况下，也能够高精度地检测出旋转角的旋转角传感器。专利文件1：日本特许第5434850号公报专利文献2：日本特开2014-219312号公报
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是提供一种能够高精度地检测出旋转角的旋转角传感器及其修正方法。以解决上述课题为目的，本专利技术提供一种旋转角传感器，具备：环形磁铁，其在成为旋转角的检测对象的旋转轴的外周被设置成与上述旋转轴一体地旋转，被磁化成在圆周方向上极性不同的1对以上的磁极；磁场传感器，其在上述旋转轴的直径方向上与上述环形磁铁相对设置，检测上述旋转轴的直径方向和切线方向的磁场强度；旋转角运算部，其根据上述磁场传感器检测出的磁场强度，运算上述旋转轴的旋转角；修正值存储部，其针对与上述磁场传感器相对的每个上述磁极或每对上述磁极，预先存储了修正值；相对磁极检测单元，其检测与上述磁场传感器相对的上述磁极或上述磁极的对；以及旋转角修正部，其参照上述修正值存储部，提取出与上述相对磁极检测单元检测出的上述磁极或上述磁极的对相对应的修正值，使用提取出的修正值来修正上述旋转角运算部运算出的旋转角。此外，以解决上述课题为目的，本专利技术提供一种旋转角传感器的修正方法，该旋转角传感器具备：环形磁铁，其在成为旋转角的检测对象的旋转轴的外周被设置成与上述旋转轴一体地旋转，被磁化成在圆周方向上极性不同的1对以上的磁极；磁场传感器，其在上述旋转轴的直径方向上与上述环形磁铁相对设置，检测上述旋转轴的直径方向和切线方向的磁场强度；以及旋转角运算部，其根据上述磁场传感器检测出的磁场强度，运算上述旋转轴的旋转角，该修正方法中，针对与上述磁场传感器相对的每个上述磁极或每对上述磁极预先存储了修正值，检测与上述磁场传感器相对的上述磁极或上述磁极的对，使用与该检测出的上述磁极或上述磁极的对相对应的修正值来修正上述旋转角运算部运算出的旋转角。通过本专利技术，能够提供一种可高精度地检测出旋转角的旋转角传感器及其修正方法。附图说明图1是本专利技术的一实施方式的旋转角传感器的概要结构图。图2是表示旋转角传感器的信号流的示意图。图3是表示旋转角传感器的控制流程的流程图。图4是表示决定修正值的步骤的流程图。图5是表示旋转角与误差的关系的一例的流程图。图6(a)是提取了图5的0～90°的角度范围的图表，图6(b)是表示其近似曲线的图表，图6(c)是在图6(b)中以旋转角乘以修正系数而得的值为横轴的图表，图6(d)是在图6(c)中以进一步对修正截距进行求和而得的值为横轴的图表。图7是在图5中以对每个角度范围进行修正而得的旋转角为横轴的图表。符号说明1旋转角传感器；2旋转轴；3环形磁铁；4磁场传感器；5运算部；6磁极；10旋转角运算部；10a相对旋转角运算部；10b绝对旋转角运算部；11修正值存储部；12相对磁极检测单元；13旋转角修正部。具体实施方式以下，按照附图对本专利技术的实施方式进行说明。图1是本实施方式的旋转角传感器的概要结构图。此外，图2是表示旋转角传感器的信号流的示意图。如图1和图2所示，旋转角传感器1具备：环形磁铁3，其在成为旋转角的检测对象的旋转轴2的外周被设置成与旋转轴2一体地旋转；磁场传感器4，其检测来自环形磁铁3的磁场；以及运算部5，其根据磁场传感器4的输出运算旋转轴2的旋转角。旋转轴2例如为车辆的转向轴，旋转角传感器1例如为检测与转向轴相连接的方向盘的操舵角的操舵角传感器。另外，旋转角传感器1的用途并不限定于操舵角传感器。环形磁铁3形成为中空圆筒状，与其圆周方向垂直的方向的断面形状形成为大致矩形。在环形磁铁3中，在圆周方向上极性不同的磁极6(N极6a和S极6b)被磁化1对以上，在圆周方向上N极6a和S极6b交替且大致等间隔地被磁化。在此，说明使用4对磁极6(4个N极6a和4个S极6b)被磁化的环形磁铁3的情况，但环形磁铁3中的磁极6的对数并不限定于此。此外，以下的说明中的磁极6的对，表示在圆周方向上相邻的N极6a和S极6b的对。磁场传感器4被安装在基板7上，在旋转轴2的直径方向上与环形磁铁3相对地被设置。也就是说，磁场传感器4与环形磁铁3的外周面相对地被设置。磁场传感器4被固定在不通过旋转轴2的旋转而旋转的非旋转部件上。作为磁场传感器4，为了检测来自相对的环形磁铁3的磁场，使用至少能够检测出旋转轴2的直径方向(图1中的X方向)和切线方向(图1中的Y方向)的磁场强度的传感器。在此，为了检测后述的滑动磁铁14的磁场，作为磁场传感器4，使用能够检测出旋转轴2的直径方向(X方向)、切线方向(Y方向)、轴方向(图1中的Z方向)这3个方向的磁场强度的3轴磁场传感器。作为磁场传感器4，例如可以使用利用霍尔效应来检测磁场强度的霍尔IC。运算部5例如被搭载在车辆的电子控制单元(ECU)中，适当组合CPU、存储器、软件、接口等来实现。运算部5具有旋转角运算部10，该旋转角运算部10根据磁场传感器4检测出的磁场强度运算旋转轴2的旋转角。对于旋转角运算部10的详细内容进行后述。并且，在本实施方式中，使用磁化成4对磁极6的环形磁铁3，因此若各磁极6被高精度地等间隔磁化，则使旋转轴2旋转时，在将360度除以磁极6的对数即4而得的每90度的角度范围内，通过磁场传感器4检测出的磁场强度周期性地变化。但是，若在环形磁铁3中磁极6的位置(间隔)发生偏差，则相当于通过磁场传感器4检测出的磁场强度的1个周期的角度范围比90度宽或窄，成为检测出的旋转角的误差的原因。因此，在本实施方式中，预先对每个磁极6或每对磁极6设定与磁极6的错位对应的修正值(修正系数和修正截距，详细内容进行后述)，使用与磁场传感器4相对的磁极6对应的修正值对旋转角进行修正，由此抑制由磁极6的错位引起的旋转角的误差。更具体地，本实施方式的旋转角传感器1具备：修正值存储部11，其预先针对与磁场传感器4相对的每个磁极6或每对磁极6存储了修正值；相对磁极检测单元12，其检测出与磁场传感器4相对的磁极6或磁极6的对；以及旋转角修正部13本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种旋转角传感器，其特征在于，具备：环形磁铁，其在成为旋转角的检测对象的旋转轴的外周被设置成与上述旋转轴一体地旋转，被磁化成在圆周方向上极性不同的1对以上的磁极；磁场传感器，其在上述旋转轴的直径方向上与上述环形磁铁相对设置，检测上述旋转轴的直径方向和切线方向的磁场强度；旋转角运算部，其根据上述磁场传感器检测出的磁场强度，运算上述旋转轴的旋转角；修正值存储部，其针对与上述磁场传感器相对的每个上述磁极或每对上述磁极，预先存储了修正值；相对磁极检测单元，其检测与上述磁场传感器相对的上述磁极或上述磁极的对；以及旋转角修正部，其参照上述修正值存储部，提取出与上述相对磁极检测单元检测出的上述磁极或上述磁极的对相对应的修正值，使用提取出的修正值来修正上述旋转角运算部运算出的旋转角。

【技术特征摘要】
2016.03.03 JP 2016-0411011.一种旋转角传感器，其特征在于，具备：环形磁铁，其在成为旋转角的检测对象的旋转轴的外周被设置成与上述旋转轴一体地旋转，被磁化成在圆周方向上极性不同的1对以上的磁极；磁场传感器，其在上述旋转轴的直径方向上与上述环形磁铁相对设置，检测上述旋转轴的直径方向和切线方向的磁场强度；旋转角运算部，其根据上述磁场传感器检测出的磁场强度，运算上述旋转轴的旋转角；修正值存储部，其针对与上述磁场传感器相对的每个上述磁极或每对上述磁极，预先存储了修正值；相对磁极检测单元，其检测与上述磁场传感器相对的上述磁极或上述磁极的对；以及旋转角修正部，其参照上述修正值存储部，提取出与上述相对磁极检测单元检测出的上述磁极或上述磁极的对相对应的修正值，使用提取出的修正值来修正上述旋转角运算部运算出的旋转角。2.根据权利要求1所述的旋转角传感器，其特征在于，上述旋转角运算部具有相对旋转角运算部，该相对旋转角运算部运算任意上述磁极或上述磁极的对与上述磁场传感器相对的角度范围内的相对的旋转角，上述旋转角修正部使用上述修正值来修正上述相对旋转角运算部运算出的上述相对的旋转角。3.根据权利要求2所述的旋转角传感器，其特征在于，在上述修正值存储部中，针对每个上述角度范围预先存储修正系数以及修正截距作为上述修正值，其中，求出通过上述旋转角运算部运算出的旋转角和该旋转角与实际旋转角的误差之间的关系，并通过直线对该关系进行近似，以使该近似的直线的斜率为零的方式设定该修正系数，以使上述近似的直线的截距为零的方式设定该修正截距，上述旋转角修正部，对上述相对旋转角运算部运算出的上述相对的旋转角乘以上述修正系数，并加上上述修正截距，由此修正上述相对的旋转角。4.根据权利要求2或3所述的旋转角传感器，其特征在于，上述相对磁极检测单元还检测由上述磁场传感器检测出的磁场强度是从成为上述旋转轴的旋转角的基准的基准位置起第几周期的周期性变化，作为旋转周期，上述旋转角运算部具有绝对旋转角运算部，该绝对旋转角运算部根据上述相对磁极检测单元检测出的旋转周期和上述旋转角修正部修正后的上述相对的旋转角，运算从上述旋转轴的基准位置起的旋转角。5.根据权利要求1至4中任一项所述的旋转角传感器，其特征在于，在上述修正值存储部中，针对与上述磁场传感器相对的每对上述磁极预先存储了修正值，上述相对磁极...

【专利技术属性】
技术研发人员：池田幸雄，
申请(专利权)人：日立金属株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP