角度传感器系统技术方案

本发明专利技术的角度传感器系统具备产生旋转磁场的磁场产生部、检测旋转磁场而生成角度检测值的角度传感器。旋转磁场包含相互正交的第一及第二磁场成分。第一及第二磁场成分各自包含理想磁场成分、相当于理想磁场成分的五次谐波的误差成分。角度传感器包含第一及第二检测信号生成部。第一及第二检测信号生成部各自包含磁化的方向根据旋转磁场的方向而变化的磁性层。在磁性层上以降低第一及第二磁场成分的误差成分引起的角度误差的方式设定磁各向异性。

【技术实现步骤摘要】
角度传感器系统
本专利技术涉及包含磁场产生部和角度传感器的角度传感器系统。
技术介绍
近年来，在汽车的方向盘或动力转向电动机的旋转位置的检测等各种用途中，广泛利用生成与检测对象的角度具有对应关系的角度检测值的角度传感器。作为角度传感器，例如有磁角度传感器。在使用磁角度传感器的角度传感器系统中，一般设置与对象物的旋转或直线的运动连动而产生方向旋转的旋转磁场的磁场产生部。磁场产生部例如为旋转的磁铁。磁角度传感器的检测对象的角度例如与磁铁的旋转位置对应。作为磁角度传感器，如日本专利申请公开2011－158488号公报所记载，公知的是具备生成相位相互不同的多个检测信号的多个检测电路，通过使用了多个检测信号的运算生成角度检测值的传感器。多个检测电路各自包含至少一个磁检测元件。磁检测元件包含例如自旋阀型的磁阻效应元件，其具有固定了磁化方向的磁化固定层、磁化的方向根据旋转磁场的方向而变化的自由层、配置于磁化固定层和自由层之间的非磁性层。磁角度传感器中，在检测对象的角度以规定的周期变化的情况下，多个检测信号各自的波形理想上成为正弦曲线(包含正弦(Sine)波形和余弦(Cosine)波形)。但是，各检测信号的波形有时从正弦曲线失真。各检测信号的波形失真时，有时在角度检测值中产生误差。以下，将在角度检测值产生的误差称为角度误差。在各检测信号的波形失真时，各检测信号包含以描绘理想的正弦曲线的方式变化的理想成分、除此以外的误差成分。各检测信号仅由理想成分构成的情况下所算出的角度检测值相当于角度传感器的真正的检测对象的角度。以下，将在各检测信号仅由理想成分构成的情况下所算出的角度检测值称为理想角度。角度误差是理想角度和角度检测值之差。作为产生角度误差的原因，大致区分时，有磁场产生部产生的旋转磁场造成的第一原因和磁检测元件造成的第二原因。在理想的角度传感器系统中，检测对象的角度以规定的周期变化的情况下，表示各检测电路的位置的旋转磁场的一方向的成分的强度的变化的波形(以下，称为磁场强度波形)成为正弦曲线，且由各检测电路生成的各检测信号的波形也成为正弦曲线。第一原因造成的角度误差因磁场强度波形从正弦曲线失真而产生。第二原因造成的角度误差即使是磁场强度波形成为正弦曲线的情况，各检测信号的波形也因从正弦曲线失真而产生。第二原因造成的角度误差例如在作为磁检测元件的磁阻效应元件的自由层具有磁各向异性的情况产生。此外，有时第一原因和第二原因复合而产生角度误差。。日本专利申请公开2011－158488号公报中记载有能够降低第一原因造成的角度误差的磁传感器。该磁传感器具备配置于相互不同的位置的第一检测部和第二检测部。第一检测部具有第一检测电路、第二检测电路、基于第一及第二检测电路的输出信号算出第一检测角度的第一运算电路。第二检测部具有第三检测电路、第四检测电路、基于第三及第四检测电路的输出信号算出第二检测角度的第二运算电路。磁传感器还具备基于第一及第二检测角度算出角度检测值的第三运算电路。在日本专利申请公开2011－158488号公报中记载的磁传感器中，需要大量的检测电路和大量的运算电路，具有结构变得复杂的这类问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供能够以简单的结构，降低由磁场产生部产生的旋转磁场引起的角度误差的角度传感器系统。本专利技术的角度传感器系统具备磁场产生部和角度传感器。磁场产生部产生规定的检测位置上的磁场的方向根据检测对象的角度而变化的旋转磁场。角度传感器在检测位置上检测旋转磁场，生成和检测对象的角度具有对应关系的角度检测值。检测位置上的旋转磁场包含第一方向的第一磁场成分和与第一方向正交的第二方向的第二磁场成分。角度传感器具有第一检测信号生成部、第二检测信号生成部和角度检测部。第一检测信号生成部生成与检测位置上的旋转磁场的方向相对于第一方向形成的角度的余弦具有对应关系的第一检测信号。第二检测信号生成部生成与检测位置上的旋转磁场的方向相对于第一方向形成的角度的正弦具有对应关系的第二检测信号。角度检测部基于第一及第二检测信号生成角度检测值。第一检测信号生成部包含至少一个第一磁检测元件。至少一个第一磁检测元件包含磁化的方向根据检测位置上的旋转磁场的方向而变化的第一磁性层。第一磁性层上设定第一磁各向异性。第二检测信号生成部包含至少一个第二磁检测元件。至少一个第二磁检测元件包含磁化的方向根据检测位置上的旋转磁场的方向而变化的第二磁性层。第二磁性层上设定第二磁各向异性。在检测对象的角度以规定的周期变化的情况下，第一及第二磁场成分各自包含以描绘理想的正弦曲线的方式周期性变化的理想磁场成分、和相当于理想磁场成分的五次谐波的误差成分即五次谐波磁场成分。五次谐波磁场成分使以规定的周期的1/4变化的误差产生于角度检测值。在检测对象的角度以规定的周期变化的情况下，在假定为第一及第二磁场成分各自仅由理想磁场成分构成的情况时，第一及第二检测信号各自包含以描绘理想的正弦曲线的方式周期性变化的理想信号成分、和相当于理想信号成分的三次谐波的误差成分即三次谐波信号成分。三次谐波信号成分是由第一及第二磁各向异性引起的成分，并且使以规定的周期的1/4变化的误差产生于角度检测值。本专利技术的角度传感器系统中，以与仅由五次谐波磁场成分引起而在角度检测值中产生的误差和仅由三次谐波信号成分引起而在角度检测值中产生的误差的任一个相比，均降低角度检测值的以规定的周期的1/4变化的误差的方式设定第一及第二磁各向异性。在本专利技术的角度传感器系统中，仅由五次谐波磁场成分引起而在角度检测值中产生的误差和仅由三次谐波信号成分引起而在角度检测值中产生的误差的相位差也可以是45°。另外，在本专利技术的角度传感器系统中，第一及第二磁各向异性也可以都是形状磁各向异性。另外，取决于第一磁各向异性的易磁化轴方向、和取决于第二磁各向异性的易磁化轴方向也可以相互正交。另外，在本专利技术的角度传感器系统中，在检测对象的角度以规定的周期变化时，第一及第二磁场成分各自还可以包含相当于理想磁场成分的三次谐波的误差成分即三次谐波磁场成分。三次谐波磁场成分使以规定的周期的1/2变化的误差产生于角度检测值。角度传感器也可以进行由三次谐波磁场成分引起而在角度检测值中产生的误差的修正。由三次谐波磁场成分引起而在角度检测值产生的误差的修正也可以通过在角度检测部中进行的修正处理实现。修正处理也可以包含进行将第一及第二检测信号转换为用于算出角度检测值的角度运算的第一及第二运算用信号的转换运算。转换运算与使用第一及第二检测信号进行角度运算算出角度检测值的情况相比，以降低角度检测值的以规定的周期的1/2变化的误差的方式也可以将第一及第二检测信号转换为第一及第二运算用信号。另外，至少一个第一磁检测元件和至少一个第二磁检测元件的一方也可以包含设定了第三磁各向异性的磁性层。设定了第三磁各向异性的磁性层是磁化的方向根据检测位置的旋转磁场的方向而变化的层。而且，由三次谐波磁场成分引起而在角度检测值中产生误差的修正也可以通过至少一个第一磁检测元件和至少一个第二磁检测元件的另一方的第一或第二磁各向异性、和第三磁各向异性实现。第三磁各向异性也可以是形状磁各向异性。在至少一个第一磁检测元件和至少一个第二磁检测元件的一方，设定了第三磁各向异性的磁性层也可以是第一或第本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种角度传感器系统，其特征在于，具备：磁场产生部，其产生规定的检测位置上的磁场的方向根据检测对象的角度而变化的旋转磁场；及角度传感器，其在所述检测位置上检测所述旋转磁场，生成与所述检测对象的角度具有对应关系的角度检测值，所述检测位置上的所述旋转磁场包含第一方向的第一磁场成分、和与所述第一方向正交的第二方向的第二磁场成分，所述角度传感器具有：第一检测信号生成部，其生成与所述检测位置上的所述旋转磁场的方向相对于所述第一方向形成的角度的余弦具有对应关系的第一检测信号；第二检测信号生成部，其生成与所述检测位置的所述旋转磁场的方向相对于所述第一方向形成的角度的正弦具有对应关系的第二检测信号；以及角度检测部，其基于所述第一及第二检测信号而生成所述角度检测值，所述第一检测信号生成部具有至少一个第一磁检测元件，所述至少一个第一磁检测元件包含磁化的方向根据所述检测位置上的所述旋转磁场的方向而变化的第一磁性层，在所述第一磁性层上设定第一磁各向异性，所述第二检测信号生成部具有至少一个第二磁检测元件，所述至少一个第二磁检测元件包含磁化的方向根据所述检测位置上的所述旋转磁场的方向而变化的第二磁性层，在所述第二磁性层上设定第二磁各向异性，在所述检测对象的角度以规定的周期变化的情况下，所述第一及第二磁场成分各自包含以描绘理想的正弦曲线的方式周期性变化的理想磁场成分、和作为相当于所述理想磁场成分的五次谐波的误差成分的五次谐波磁场成分，所述五次谐波磁场成分使以所述规定的周期的1/4变化的误差产生于所述角度检测值，在所述检测对象的角度以规定的周期变化的情况下，在假定为所述第一及第二磁场成分分别仅由所述理想磁场成分构成时，所述第一及第二检测信号各自包含以描绘理想的正弦曲线的方式周期性变化的理想信号成分、和作为相当于所述理想信号成分的三次谐波的误差成分的三次谐波信号成分，所述三次谐波信号成分是由所述第一及第二磁各向异性引起的成分，并且使以所述规定的周期的1/4变化的误差产生于所述角度检测值，以与仅由所述五次谐波磁场成分引起而在所述角度检测值中产生的误差和仅由所述三次谐波信号成分引起而在所述角度检测值产生的误差的任一个相比，都降低所述角度检测值的以所述规定的周期的1/4变化的误差的方式设定所述第一及第二磁各向异性。...

【技术特征摘要】
2017.03.24 JP 2017-0592931.一种角度传感器系统，其特征在于，具备：磁场产生部，其产生规定的检测位置上的磁场的方向根据检测对象的角度而变化的旋转磁场；及角度传感器，其在所述检测位置上检测所述旋转磁场，生成与所述检测对象的角度具有对应关系的角度检测值，所述检测位置上的所述旋转磁场包含第一方向的第一磁场成分、和与所述第一方向正交的第二方向的第二磁场成分，所述角度传感器具有：第一检测信号生成部，其生成与所述检测位置上的所述旋转磁场的方向相对于所述第一方向形成的角度的余弦具有对应关系的第一检测信号；第二检测信号生成部，其生成与所述检测位置的所述旋转磁场的方向相对于所述第一方向形成的角度的正弦具有对应关系的第二检测信号；以及角度检测部，其基于所述第一及第二检测信号而生成所述角度检测值，所述第一检测信号生成部具有至少一个第一磁检测元件，所述至少一个第一磁检测元件包含磁化的方向根据所述检测位置上的所述旋转磁场的方向而变化的第一磁性层，在所述第一磁性层上设定第一磁各向异性，所述第二检测信号生成部具有至少一个第二磁检测元件，所述至少一个第二磁检测元件包含磁化的方向根据所述检测位置上的所述旋转磁场的方向而变化的第二磁性层，在所述第二磁性层上设定第二磁各向异性，在所述检测对象的角度以规定的周期变化的情况下，所述第一及第二磁场成分各自包含以描绘理想的正弦曲线的方式周期性变化的理想磁场成分、和作为相当于所述理想磁场成分的五次谐波的误差成分的五次谐波磁场成分，所述五次谐波磁场成分使以所述规定的周期的1/4变化的误差产生于所述角度检测值，在所述检测对象的角度以规定的周期变化的情况下，在假定为所述第一及第二磁场成分分别仅由所述理想磁场成分构成时，所述第一及第二检测信号各自包含以描绘理想的正弦曲线的方式周期性变化的理想信号成分、和作为相当于所述理想信号成分的三次谐波的误差成分的三次谐波信号成分，所述三次谐波信号成分是由所述第一及第二磁各向异性引起的成分，并且使以所述规定的周期的1/4变化的误差产生于所述角度检测值，以与仅由所述五次谐波磁场成分引起而在所述角度检测值中产生的误差和仅由所述三次谐波信号成分引起而在所述角度检测值产生的误差的任一个相比，都降低所述角度检测值的以所述规定的周期的1/4变化的误差的方式设定所述第一及第二磁各向异性。2.根据权利要求1所述的角度传感器系统，其特征在于，仅由所述五次谐波磁场成分引起而在所述角度检测值中产生的误差和仅由所述三次谐波信号成分引起而在所述角度检测值中产生的误差的相位差是45°。3.根据权利要求1所述的角度传感器系统，其特征在于，所述第一及第二磁各向异性均是形状磁各向异性。4.根据权利要求1所述的角度传感器系统，其特征在于，取决于所述第一磁各向异性的易磁化轴方向、和取决于所述第二磁各向异性的易磁化轴方向相互正交。5.根据权利要求1所述的角度传感器系统，其特征在于，在所述检测对象的角度以规定...

【专利技术属性】
技术研发人员：内田圭祐，平林启，
申请(专利权)人：TDK株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP