旋转角度检测装置和旋转角度检测方法制造方法及图纸

提供一种能够以高精度检测旋转角度的旋转角度检测装置和旋转角度检测方法。旋转角度检测装置具有对设置于旋转体的多个磁轨的磁场分别进行探测来输出各磁轨的sin信号和cos信号的多个磁传感器部，旋转角度检测装置基于事先设定的磁传感器校正信息来将sin信号和cos信号校正为校正sin信号和校正cos信号，其中，该磁传感器校正信息用于使磁传感器部与旋转体的旋转角相应地输出的sin信号的值接近磁传感器部的基准的sin信号的值，或者使传感器部与旋转体的旋转角相应地输出的cos信号的值接近磁传感器部的基准的cos信号的值。

Rotating angle detection device and rotating angle detection method

The invention provides a rotation angle detection device and a rotation angle detection method which can detect the rotation angle with high precision. The rotation angle detection device has a plurality of magnetic sensor parts which respectively detect the magnetic field of a plurality of magnetic tracks set on the rotating body to output the sin signal and COS signal of each magnetic track. The rotation angle detection device corrects the sin signal and COS signal to the correction sin signal and the correction cos signal based on the preset magnetic sensor correction information, wherein the magnetic sensor correction information is used to make The value of the sin signal output by the rotation angle of the magnetic sensor unit and the rotating body is close to the value of the reference sin signal of the magnetic sensor unit, or the value of the cos signal output by the rotation angle of the sensor unit and the rotating body is close to the value of the reference cos signal of the magnetic sensor unit.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】旋转角度检测装置和旋转角度检测方法
本专利技术涉及一种旋转角度检测装置和旋转角度检测方法。
技术介绍
对作为旋转角度检测对象的相对角度、绝对角度进行检测的旋转角度检测装置被使用于电动助力转向装置等汽车驱动用电动机。另外，还考虑应用于需要进行旋转控制的各种设备中所使用的轴承。例如，专利文献1中记载了一种将旋转角度检测装置嵌入为一体的带旋转角度检测装置的轴承。专利文献1中记载的旋转角度检测装置具备：旋转体，其形成有多个磁轨，各磁轨是由等间隔地排列的磁极排列成环状而成的，多个磁轨设置成同心的环状，多个磁轨的磁极数互不相同；以及多个磁传感器，其对这些各磁轨的磁场分别进行检测，其中，将旋转体设置在汽车驱动用电动机的转子的旋转轴或者与该旋转轴一体地进行旋转的构件处，从而对汽车驱动用电动机的转子角度进行检测。由此，不会使汽车驱动用电动机的轴向尺寸增加，能够紧凑地嵌入旋转角度检测装置。现有技术文献专利文献专利文献1：日本专利第5671255号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题为了控制电动助力转向装置等汽车驱动用电动机，需要高精度的转子角度信息，但是想到了以下情况：由于磁传感器的物理位置的误差、旋转体的偏心等而导致检测值包含误差。本专利技术是鉴于上述的问题而完成的，其目的在于提供一种能够以高精度检测旋转角度的旋转角度检测装置和旋转角度检测方法。用于解决问题的方案为了实现上述的目的，本专利技术的一个方式所涉及的旋转角度检测装置具备：旋转体，其具有多个磁轨，各所述磁轨是由包括N极和S极的磁极对等间隔地排列成环状而成的，所述多个磁轨排列成同心的环状，所述多个磁轨的磁极对数互不相同；多个磁传感器部，各所述磁传感器部探测1个所述磁轨的磁场来输出sin信号和cos信号；存储部，其存储事先设定的磁传感器校正信息，所述磁传感器校正信息用于使所述磁传感器部与所述旋转体的旋转角相应地输出的所述sin信号的值接近该磁传感器部的基准的sin信号的值，或者使所述磁传感器部与所述旋转体的旋转角相应地输出的所述cos信号的值接近该磁传感器部的基准的cos信号的值；校正运算部，其基于所述磁传感器校正信息来将所述sin信号和所述cos信号校正为校正sin信号和校正cos信号；相位检测部，其计算所述校正sin信号和所述校正cos信号的相位；相位差检测部，其计算多个所述相位的相位差；以及角度计算部，其将所述相位差变换为绝对角度。由此，旋转角度检测装置能够实时地校正在相位检测部中计算磁传感器的检测相位之前的sin信号和cos信号。另外，使用基于预先设定的已知的磁传感器校正信息对sin信号和cos信号进行校正所得到的校正sin信号和校正cos信号来计算相位，因此旋转体的绝对角度的检测精度提高。因而，旋转角度检测装置能够以高精度检测旋转体的绝对角度。作为旋转角度检测装置的期望方式，优选的是，所述多个磁轨包括磁极对数P(P是自然数)的第一磁轨以及磁极对数P-1或P+1的第二磁轨。由此，能够检测旋转体整周中的绝对角度。作为旋转角度检测装置的期望方式，优选的是，在将所述第一磁轨的磁极对数设为n×Q(n、Q是正的自然数)时，所述多个磁轨还包括磁极对数n×(Q-1)或n×(Q+1)的第三磁轨。由此，能够进一步检测将旋转体的整周n分割所得到的各区间中的绝对角度，能够提高旋转体的绝对角度检测的可靠性。作为旋转角度检测装置的期望方式，优选的是，将所述sin信号的平均值设为Vsinave，将所述cos信号的平均值设为Vcosave，将输入的信号值设为sinθi、cosθi，将输出的信号值设为sinθ’、cosθ’，所述Vsinave和所述Vcosave作为所述磁传感器校正信息存储在所述存储部中，所述校正运算部使用下述式(1)来运算所述sinθ’，并且使用下述式(2)来运算所述cosθ’。[数1]sinθ′＝sinθi-Vsinave…(1)[数2]cosθ′＝cosθi-Vcosave…(2)由此，sin信号和cos信号的偏置电压被标准化，因此旋转体的绝对角度的检测精度提高。作为旋转角度检测装置的期望方式，优选的是，将所述sin信号的最大值设为Vsinmax，将所述sin信号的最小值设为Vsinmin，将所述cos信号的最大值设为Vcosmax，将所述cos信号的最小值设为Vcosmin，将输入的信号值设为sinθi、cosθi，将输出的信号值设为sinθ’、cosθ’，所述Vsinmax、所述Vsinmin、所述Vcosmax以及所述Vcosmin作为所述磁传感器校正信息存储在所述存储部中，所述校正运算部使用下述式(3)来运算所述sinθ’，并且使用下述式(4)来运算所述cosθ’。[数3]sinθ′＝sinθi/(|Vsinmax-Vsinmin|/2)…(3)[数4]cosθ′＝cosθi/(|Vcosmax-Vcosmin|/2)…(4)由此，sin信号和cos信号的振幅被标准化，因此旋转体的绝对角度的检测精度提高。作为旋转角度检测装置的期望方式，优选的是，将所述sin信号的平均值设为Vsinave，将所述cos信号的平均值设为Vcosave，将所述sin信号的最大值设为Vsinmax，将所述sin信号的最小值设为Vsinmin，将所述cos信号的最大值设为Vcosmax，将所述cos信号的最小值设为Vcosmin，将输入的信号值设为sinθi、cosθi，将输出的信号值设为sinθ’、cosθ’，所述Vsinave、所述Vcosave、所述Vsinmax、所述Vsinmin、所述Vcosmax以及所述Vcosmin作为所述磁传感器校正信息存储在所述存储部中，所述校正运算部使用下述式(5)和下述式(7)来运算所述sinθ’，并且使用下述式(6)和下述式(8)来运算所述cosθ’。[数5]sinθ″＝sinθi-Vsinave…(5)[数6]cosθ″＝cosθi-Vcosave…(6)[数7]sinθ′＝sinθ″/(|Vsinmax-Vsinmin|/2)…(7)[数8]cosθ′＝cosθ″/(|Vcosmax-Vcosmin|/2)…(8)由此，sin信号和cos信号的偏置电压和振幅这两方均被标准化，因此旋转体的绝对角度的检测精度提高。作为旋转角度检测装置的期望方式，优选的是，将所述sin信号的输出相位与所述cos信号的输出相位之间的传感器相位误差设为θic，将输入的信号值设为sinθ’、cos(θ’+θic)，将输出的信号值设为sinθo、cosθo，所述θic作为所述磁传感器校正信息存储在所述存储部中，所述校正运算部使用下述式(9)来运算所述sinθo，并且使用下述式(10)来运算所述cosθo。[数9]sinθo＝sinθ′…(9)[数10]cosθo＝(cos(θ′+θic本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种旋转角度检测装置，具备：/n旋转体，其具有多个磁轨，各所述磁轨是由包括N极和S极的磁极对等间隔地排列成环状而成的，所述多个磁轨排列成同心的环状，所述多个磁轨的磁极对数互不相同；/n多个磁传感器部，各所述磁传感器部探测1个所述磁轨的磁场来输出sin信号和cos信号；/n存储部，其存储事先设定的磁传感器校正信息，所述磁传感器校正信息用于使所述磁传感器部与所述旋转体的旋转角相应地输出的所述sin信号的值接近该磁传感器部的基准的sin信号的值，或者使所述磁传感器部与所述旋转体的旋转角相应地输出的所述cos信号的值接近该磁传感器部的基准的cos信号的值；/n校正运算部，其基于所述磁传感器校正信息来将所述sin信号和所述cos信号校正为校正sin信号和校正cos信号；/n相位检测部，其计算所述校正sin信号和所述校正cos信号的相位；/n相位差检测部，其计算多个所述相位的相位差；以及/n角度计算部，其将所述相位差变换为绝对角度。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170425 JP 2017-0863781.一种旋转角度检测装置，具备：
旋转体，其具有多个磁轨，各所述磁轨是由包括N极和S极的磁极对等间隔地排列成环状而成的，所述多个磁轨排列成同心的环状，所述多个磁轨的磁极对数互不相同；
多个磁传感器部，各所述磁传感器部探测1个所述磁轨的磁场来输出sin信号和cos信号；
存储部，其存储事先设定的磁传感器校正信息，所述磁传感器校正信息用于使所述磁传感器部与所述旋转体的旋转角相应地输出的所述sin信号的值接近该磁传感器部的基准的sin信号的值，或者使所述磁传感器部与所述旋转体的旋转角相应地输出的所述cos信号的值接近该磁传感器部的基准的cos信号的值；
校正运算部，其基于所述磁传感器校正信息来将所述sin信号和所述cos信号校正为校正sin信号和校正cos信号；
相位检测部，其计算所述校正sin信号和所述校正cos信号的相位；
相位差检测部，其计算多个所述相位的相位差；以及
角度计算部，其将所述相位差变换为绝对角度。


2.根据权利要求1所述的旋转角度检测装置，其特征在于，
将所述sin信号的平均值设为Vsinave，将所述cos信号的平均值设为Vcosave，将输入的信号值设为sinθi、cosθi，将输出的信号值设为sinθ’、cosθ’，所述Vsinave和所述Vcosave作为所述磁传感器校正信息存储在所述存储部中，
所述校正运算部使用下述式(1)来运算所述sinθ’，并且使用下述式(2)来运算所述cosθ’，
[数1]
sinθ′＝sinθi-Vsinave…(1)
[数2]
cosθ′＝cosθi-Vcosave…(2)。


3.根据权利要求1所述的旋转角度检测装置，其特征在于，
将所述sin信号的最大值设为Vsinmax，将所述sin信号的最小值设为Vsinmin，将所述cos信号的最大值设为Vcosmax，将所述cos信号的最小值设为Vcosmin，将输入的信号值设为sinθi、cosθi，将输出的信号值设为sinθ’、cosθ’，所述Vsinmax、所述Vsinmin、所述Vcosmax以及所述Vcosmin作为所述磁传感器校正信息存储在所述存储部中，
所述校正运算部使用下述式(3)来运算所述sinθ’，并且使用下述式(4)来运算所述cosθ’，
[数3]
sinθ′＝sinθi/(|Vsinmax-Vsinmin|/2)…(3)
[数4]
cosθ′＝cosθi/(|Vcosmax-Vcosmin|/2)…(4)。


4.根据权利要求1所述的旋转角度检测装置，其特征在于，
将所述sin信号的平均值设为Vsinave，将所述cos信号的平均值设为Vcosave，将所述sin信号的最大值设为Vsinmax，将所述sin信号的最小值设为Vsinmin，将所述cos信号的最大值设为Vcosmax，将所述cos信号的最小值设为Vcosmin，将输入的信号值设为sinθi、cosθi，将输出的信号值设为sinθ’、cosθ’，所述Vsinave、所述Vcosave、所述Vsinmax、所述Vsinmin、所述Vcosmax以及所述Vcosmin作为所述磁传感器校正信息存储在所述存储部中，
所述校正运算部使用下述式(5)和下述式(7)来运算所述sinθ’，并且使用下述式(6)和下述式(8)来运算所述cosθ’，
[数5]
sinθ″＝sinθi-Vsinave…(5)
[数6]
cosθ″＝cosθi-Vcosave…(6)
[数7]
sinθ′＝sinθ″/(|Vsinmax-Vsinmin|/2)…(7)
[数8]
cosθ′＝cosθ″/(|Vcosmax-Vcosmin|/2)…(8)。


5.根据权利要求2～4中的任一项所述的旋转角度检测装置，其特征在于，
将所述sin信号的输出相位与所述cos信号的输出相位之间的传感器相位误差设为θic，将输入的信号值设为sinθ’、cos(θ’+θic)，将输出的信号值设为sinθo、cosθo，所述θic作为所述磁传感器校正信息存储在所述存储部中，
所述校正运算部使用下述式(9)来运算所述sinθo，并且使用下述式(10)来运算所述cosθo，
[数9]
sinθo＝sinθ′…(9)
[数10]
cosθo＝(cos(θ′+θic)+sinθ′×sinθic)/cosθic…(10)。


6.根据权利要求2～4中的任一项所述的旋转角度检测装置，其特征在于，
将所述sin信号的输出相位与所述cos信号的输出相位之间的传感器相位误差设为θic，将输入的信号值设为sin(θ’+θic)、cosθ’，将输出的信号值设为sinθo、cosθo，...

【专利技术属性】
技术研发人员：桑原昌树，大平和广，
申请(专利权)人：日本精工株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP