旋转角度检测装置及旋转角度检测方法制造方法及图纸

旋转角度检测装置包括：转子，该转子由磁性体构成；定子，该定子具有1个偏置磁场生成部与多个磁检测元件；以及旋转角度运算处理部，该旋转角度运算处理部根据所述磁检测元件的检测信号来求出所述转子的旋转角度，所述转子的定子相向面具有相对于机械角360度变化x(x为1以上的整数)周期的凹凸部，所述凹凸部具有可由所述磁检测元件得到大致正弦波的呈曲线形变化的形状，所述定子的所述磁检测元件以与所述转子的所述定子相向面隔开间隙相对的方式沿周向等间隔地在所述凹凸部的1周期中设有a个(a为2以上的整数)，所述偏置磁场生成部以与a个所述磁检测元件相重叠的方式在所述凹凸部的1周期中在周向上延伸。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】旋转角度检测装置及旋转角度检测方法
本专利技术涉及旋转角度检测装置，尤其涉及利用了磁强度的变化的旋转角度检测装置及旋转角度检测方法。
技术介绍
例如，下述专利文献1中公开了一种旋转检测装置，其包括：转子，该转子设置于由具有轴承的外壳所支承并旋转的转轴，该转子被设为该旋转的检测对象；半导体芯片，该半导体芯片具有在该转子的附近对磁场的变化进行感应的磁感应元件；以及偏置磁体，该偏置磁体向所述磁感应元件提供偏置磁场，旋转检测装置利用所述磁感应元件感应当所述转子旋转时与所述偏置磁场联动地产生的磁场的变化，并基于此来检测所述转子的旋转模式，所述轴承及所述半导体芯片与所述外壳形成为一体。此外，下述专利文献2、3中也公开了利用了磁强度的变化的旋转检测装置、旋转检测传感器。现有技术文献专利文献专利文献1：日本专利特开2006－132978号公报专利文献2：日本专利特开平11－51695号公报专利文献3：日本专利特开平8－219709号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的技术问题例如，下述专利文献1的旋转检测装置中，沿转子的外周面形成矩形的凹凸，并利用磁感应元件来感应因这些凹凸而与偏置磁场联动地产生的磁场的变化，由此来进行旋转检测。本专利技术的目的在于提供旋转角度检测装置等，在测定对象即转子侧设置像正弦波那样呈曲线形平滑且周期性变化的凹凸部，并利用多个磁检测元件检测因这些平滑且周期性变化的凹凸而与偏置磁场联动地产生的磁场变化，由此来进行高精度的旋转角度检测。解决技术问题所采用的技术方案本专利技术的旋转角度检测装置等包括：转子，该转子由磁性体构成；定子，该定子具有1个偏置磁场生成部与多个磁检测元件；以及旋转角度运算处理部，该旋转角度运算处理部根据由所述磁检测元件得到的检测信号来求出所述转子的旋转角度，所述转子的定子相向面具有相对于机械角360度变化x周期的凹凸部，这里x为1以上的整数，所述凹凸部具有可由所述磁检测元件得到大致正弦波的呈曲线形变化的形状，所述定子的所述磁检测元件以与所述转子的所述定子相向面隔开间隙相对的方式沿周向等间隔地在所述凹凸部的1周期中设有a个，所述偏置磁场生成部以与a个所述磁检测元件相重叠的方式在所述凹凸部的1周期中在周向上延伸，这里a为2以上的整数。专利技术效果本专利技术能提供旋转角度检测装置等，利用多个磁检测元件检测因设置在转子侧的像正弦波那样呈曲线形平滑且周期性变化的凹凸部而与偏置磁场联动地产生的磁场变化，由此来进行高精度的旋转角度检测。附图说明图1是本专利技术一个实施方式所涉及的旋转角度检测装置的检测部的示意性剖视图。图2是对图1的检测部的主要部分进行放大而得到的放大剖视图。图3是本专利技术一个实施方式所涉及的旋转角度检测装置的旋转角度运算部的结构图。图4是示出图3的旋转角度运算处理部的功能框图的一个示例的图。图5是示出图3的旋转角度运算处理部的硬件结构的一个示例的图。图6是本专利技术所涉及的旋转角度检测装置的检测部的其他示例的示意性剖视图。图7是本专利技术所涉及的旋转角度检测装置的检测部的另一个其他示例的示意性剖视图。图8是本专利技术所涉及的旋转角度检测装置的检测部的另一个其他示例的示意性剖视图。具体实施方式下面，使用附图并按照实施方式来对本专利技术所涉及的旋转角度检测装置等进行说明。此外，在各实施方式中，用相同标号示出相同或相当部分，并省略重复的说明。实施方式1图1示出本专利技术一个实施方式所涉及的旋转角度检测装置的检测部的示意性剖视图。在旋转角度的检测对象即转子2的外周的一部分设有定子1，该定子1具有磁性体5、偏置磁场生成部3及多个磁检测元件4。转子2的例如作为外周面的定子相向面设有凹凸部2a，该凹凸部2a具有可由磁检测元件4得到大致正弦波的呈曲线形变化的形状。图1中，x＝12即凹凸部2a具有12个，因此，若转子2以机械角旋转360度、即旋转一周，则从各磁检测元件4得到分别相当于12个周期的波形。图1中，相对于凹凸部2a的1周期，例如设有3个磁检测元件4。此外，相对于凹凸部2a的1周期，以大致相同的间隔配置有3个磁检测元件4，因此，若将凹凸部2a的1周期设为360度，则从3个磁检测元件4输出相位差为120度的信号。另外，凹凸部2a相对于机械角360度具有x周期即可，x为1以上的整数。图2中示出图1的检测部的主要部分的放大剖视图。图2(a)中，示出a＝3即设有3个磁检测元件4的情况，图2(b)中，示出a＝2即设有2个磁检测元件4的情况。由于是在内侧具有转子2的内置转子构造，因此，在偏置磁场生成部3的内周设有磁检测元件4。此外，在偏置磁场生成部3的外周及周向的外侧设有磁性体5，该磁性体5用于增大由磁检测元件4进行检测的磁通量。另外，磁检测元件4在凹凸部2a的1周期中设有a个即可，a为2以上的整数。此外，磁性体5在磁路结构需要的情况下设置即可，由于也存在根据磁路结构磁体的磁通不前进至转子而返回磁性体5的情况，因此，根据磁路的设计来决定是否设置磁性体5。然而，通过放入磁性体5，有时也具有屏蔽从外部施加的磁场、例如来自因电动机的线圈等而产生的磁场的影响的效果，因此，只要放入磁性体5在磁设计上没有问题，则作为屏蔽材料放入也没有问题。图3中示出本专利技术一个实施方式所涉及的旋转角度检测装置的旋转角度运算部的结构图。来自各磁检测元件4的检测信号经A/D转换部10进行A/D转换之后，被输入至旋转角度运算处理部20。在旋转角度运算处理部20中，根据检测信号进行旋转角度运算，并将所求出的旋转角度显示在例如显示部30中。图4是示出图3的旋转角度运算处理部的功能框图的一个示例的图。信号转换部24去除由偏置磁场产生的磁场的直流分量即DC偏移分量。这里，对于DC偏移，进行波形的平均化处理等来计算DC偏移量，并从各自的相信号中减去DC偏移量来去除DC偏移。例如，若为三相，则也可以将各自的相信号之和除以3来得到DC偏移分量，并从各自的相信号中减去DC偏移分量。此外，关于波形的振幅，也可以根据波形的最大值Max或最小值Min来计算DC偏移分量。在相信号转换部即a相－二相转换部21中，将来自a个磁检测元件4的相当于a相的信号转换成由sin波和cos波构成的二相的信号。这里，在下述式(1)中示出a＝3时的三相的信号A、B、C的信号转换的示例。通过该转换，α与β成为相位相差90度的信号，能转换成sin波和cos波。此外，下述式(1)中，将角度设为了0、120、240，但在原始波形的相位不同的情况下，优选该相位成为与波形的相位相同的相位。【数学式1】旋转角度计算部22中，根据由sin波和cos波构成的二相的信号来计算arctan，从而求出旋转角度。作为参考，能用下述式(2)来计算arctan。这与通常的三角函数的考虑方式相同。【数学式2】除了去除DC偏移分量以外，可以将求出上述各个相信号的和、并从各相信号中减去用所求出的和除以相数而得的值的方法作为其他工序来引入，通过将该工序作为其他工序来实施，从而能去除同时输入至各个传感器的电噪声、磁噪声。由此，能减少外部因素所造成的影响，并减少角度误差，从而能得到鲁棒性(robust)较高的传感器。显示处理部23将所求出的旋转角度显示于显示部30。图5是示出图3的旋转角度运算处理部的硬件结构的一个示例的图。旋转角度运算处理部20例如由计本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种旋转角度检测装置，其特征在于，包括：转子，该转子由磁性体构成；定子，该定子具有1个偏置磁场生成部与多个磁检测元件；以及旋转角度运算处理部，该旋转角度运算处理部根据由所述磁检测元件得到的检测信号来求出所述转子的旋转角度，所述转子的定子相向面具有相对于机械角360度变化x周期的凹凸部，这里x为1以上的整数，所述凹凸部具有可由所述磁检测元件得到大致正弦波的呈曲线形变化的形状，所述定子的所述磁检测元件以与所述转子的所述定子相向面隔开间隙相对的方式沿周向等间隔地在所述凹凸部的1周期中设有a个，所述偏置磁场生成部以与a个所述磁检测元件相重叠的方式在所述凹凸部的1周期中在周向上延伸，这里a为2以上的整数。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种旋转角度检测装置，其特征在于，包括：转子，该转子由磁性体构成；定子，该定子具有1个偏置磁场生成部与多个磁检测元件；以及旋转角度运算处理部，该旋转角度运算处理部根据由所述磁检测元件得到的检测信号来求出所述转子的旋转角度，所述转子的定子相向面具有相对于机械角360度变化x周期的凹凸部，这里x为1以上的整数，所述凹凸部具有可由所述磁检测元件得到大致正弦波的呈曲线形变化的形状，所述定子的所述磁检测元件以与所述转子的所述定子相向面隔开间隙相对的方式沿周向等间隔地在所述凹凸部的1周期中设有a个，所述偏置磁场生成部以与a个所述磁检测元件相重叠的方式在所述凹凸部的1周期中在周向上延伸，这里a为2以上的整数。2.如权利要求1所述的旋转角度检测装置，其特征在于，在a＝2、即所述磁检测元件为2个的情况下，所述磁检测元件以所述凹凸部1周期的大致1/4周期的间隔来配置。3.如权利要求2所述的旋转角度检测装置，其特征在于，所述旋转角度运算处理部根据所述磁检测元件所检测出的二相信号来检测旋转角度。4.如权利要求1所述的旋转角度检测装置，其特征在于，在a＞2、即所述磁检测元件为3个以上的情况下，所述磁检测元件配置在周向的360/(x×a)度的位置。5.如权利要求4所述的旋转角度检测装置，其特征在于，所述旋转角度运算处理部将所述磁...

【专利技术属性】
技术研发人员：西泽晃司，深山义浩，西村立男，有田秀哲，井上正哉，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP