CN100552374C - 旋转角度检测装置以及旋转角度修正方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供，使用连接于旋转轴且在外周面磁化有极性交替变化的磁极的靶，来高精度、高分辨率地检测多圈旋转的绝对旋转角度的装置。此装置具有：第1旋转体(101)，其与输入轴相连接，并保持着靶(103)且有可旋转多圈的齿轮，该靶(103)在外周面等间隔地拥有被磁化的极性交替变化的磁极；第2旋转体(108)，其与第1旋转体(101)的齿轮相连接，以低于第1旋转体(101)的速度旋转，且在中心部配置着磁铁(109)；以及第1检测部(110)以及第2检测部(111)，其检测第1旋转体(101)及第2旋转体(102)的旋转角度。本发明可以利用简单的结构来高精度、高分辨率地检测绝对旋转角度。

Description

旋转角度检测装置以及旋转角度修正方法

技术领域

本发明涉及用于车辆的车身控制系统等的旋转角度检测装置，尤其涉及检测可旋转多圈的方向盘的绝对旋转角度的旋转角度检测装置以及旋转角度的修正方法。

背景技术

图26表示常规的旋转角度检测装置。齿轮部38通过啮合弹簧39而安装在要检测旋转角度的旋转轴(未图示)上。齿轮部38与安装有在外周端面磁化多个磁极的编码板40的齿轮部41相啮合，编码板40上所设的磁极随着进行检测的旋转轴的旋转而移动。利用与外周端面相对而设的检测元件42对该磁极的数量进行计数，从而检测出旋转角度。

而且，作为如绝对编码器的检测可旋转多圈的旋转体的旋转角度的装置，已知有根据具有相位差的多个旋转体的旋转角度来检测被检测轴的旋转角度的测定方法。

另外，作为与本申请案的发明相关的现有技术信息，已知有日本专利公开、特开平11-194007号公报以及日本专利特开昭63-118614号公报。

在以上述方式构成的旋转角度检测装置中，是通过对配置在编码板的外周端面的多个磁极的移动数目进行计数来检测轴的旋转角度的。因此，为了提高检测角度的分辨率，必须使磁化磁极的尺寸精细。而且，由于编码板的旋转与轴的旋转是通过齿轮来实现的，所以如果想要通过齿隙等来提高检测精度，则稍许带有困难。而且，由于该旋转角度检测装置只能在检测相对旋转角度时采用，所以并不适合绝对旋转角度的检测。

而且，在所述旋转角度检测装置中，由于齿轮的排列精度或偏心、以及旋转角度检测部的检测误差等，会产生被检测轴的旋转角度的检测精度降低的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服如上所述的问题。本发明提供以下旋转角度检测装置，其使用与旋转轴连接且在外周面磁化着极性交替变化的磁极的靶，能够高精度、高分辨率地检测多圈旋转的绝对旋转角度。

而且，本发明提供修正齿轮的机械误差或旋转角度检测部的电子误差的高精度的旋转角度检测装置的旋转角度修正方法。

本发明的旋转角度检测装置具有第1旋转体，其与输入轴相连接，并保持着靶且有可旋转多圈的齿轮，所述靶在外周面等间隔地拥有被磁化的极性交替变化的磁极。而且，具有第1磁检测部，其检测第1旋转体的旋转角度；第2旋转体，其与第1旋转体的齿轮连接且以低于第1旋转体的速度旋转，且在中心部配置着磁铁；以及第2磁检测部，其检测第2旋转体的旋转角度。第1磁检测部检测细微的旋转角度，而第2磁检测部检测粗略的绝对旋转角度。根据这些绝对旋转角度而检测出第1旋转体的旋转多圈的旋转角度。根据这样的结构，可以利用简单的构造及简便的电路结构来高精度、高分辨率地检测绝对旋转角度。

而且，本发明的旋转角度检测装置中，第1磁检测部配置在与所述靶相对的位置上，第2磁检测部配置在与磁铁相对的位置上。由于可以利用非接触方式来检测第1旋转体及第2旋转体的绝对旋转角度，所以可以实现旋转角度检测装置的耐用性及可靠性的提高。

而且，本发明的旋转角度检测装置具有非易失性存储器(以下称作EEPROM)，其存储分别从第1磁检测部及第2磁检测部输出的正弦波信号及余弦波信号的灵敏度。在组装第1旋转体及第2旋转体之后，每当接通电源时，以各自的灵敏度来修正正弦波信号与余弦波信号。从而不会产生因检测元件及检测元件放大器的灵敏度的偏差而引起的角度检测误差，因此可以精确地检测旋转体的旋转角度。

而且，本发明的旋转角度检测装置具有灵敏度判定部，该灵敏度检测部在存储分别从第1磁检测部及第2磁检测部输出的正弦波信号与余弦波信号的灵敏度时，判定该灵敏度是否在规定值内。当输入灵敏度由于磁检测元件的灵敏度偏差而处于基准范围外的信号时，可以消除这些多余的信号。

而且，本发明的旋转角度检测装置具有信号振幅检测部，该信号振幅检测部在存储分别从第1磁检测部及第2磁检测部输出的正弦波信号与余弦波信号的灵敏度时，检测输出信号的振幅中心是否在规定值内。以此，即便输入由于磁检测元件的特性的变动而具有基准范围外的振幅中心的多余信号时，也可以消除这些多余的信号。

而且，本发明的旋转角度检测装置具备信号检测部，该信号检测部在存储分别从第1磁检测部及第2磁检测部输出的正弦波信号与余弦波信号的灵敏度时，多次检测正弦波信号与余弦波信号。即便由于噪声等而使正弦波信号、余弦波信号受到影响时，也可以将检测误差抑制得较小。

而且，本发明的旋转角度检测装置具有判断特定位置的位置判定部。如果将该特定位置上的分别从第1磁检测部及第2磁检测部输出的正弦波信号与余弦波信号的值存储到例如EEPROM中，则可以检测从一定旋转范围内的相对特定位置的绝对旋转角度。

本发明的旋转角度检测装置发挥以下效果，即，通过采用如上所述的结构，可以高精度、高分辨率地检测多圈旋转的绝对旋转角度。

而且，本发明的另一旋转角度检测装置具有：

(a)第1旋转体，其与输入轴相连接，并保持着第1靶且是可旋转多圈的，该第1靶在外周面等间隔地拥有被磁化的极性交替变化的磁极；

(b)第1检测部，其与所述第1靶的磁极相对配置，用以检测所述第1旋转体的旋转角度；

(c)第2旋转体，其与输入轴相连接且具有齿轮；

(d)第3旋转体，其与第2旋转体的齿轮连接，且具有在中心部配置着第2靶的齿轮；

(e)第2检测部，其与第2靶相对配置，用于检测第3旋转体的旋转角度；

(f)第4旋转体，其与第3旋转体的齿轮连接，且具有在中心部配置着第3靶的齿轮；以及

(g)第3检测部，其与第3靶相对配置，用于检测第4旋转体的旋转角度，

第1、第2、第3检测部由磁检测元件构成，第2、第3靶由单极磁铁构成。

通过结合由第1检测部所检测出的第1旋转体的旋转角度，以及根据由第2、第3检测部所检测出的第3、第4旋转体的旋转角度所算出的第2旋转体的多圈旋转角度，可以高分辨率、高精度地实施对第1旋转体的多圈旋转角度的检测。

而且，本发明的旋转角度检测装置包含磁传感器对，所述磁传感器对包含在外周面等间隔地拥有被磁化的极性交替变化的磁极的可旋转多圈的第1靶，以及与第1靶的磁极相对配置的第1检测部。通过将第1靶及第1检测部的结构设于输入轴，可以高分辨率、高精度地检测第1旋转体的旋转角度。而且，通过结合根据具有不同齿数的齿轮的第3、第4旋转体的旋转角度之差所求出的多圈旋转角，可以高分辨率、高精度地检测多圈旋转角。而且，通过在检测部中采用磁检测元件，可以利用非接触方式来检测靶的旋转角度，所以可以实现旋转角度检测装置的耐用性及可靠性的提高。而且，通过对经过多极磁化的靶的旋转角度与齿轮的旋转角度进行比较，可以相对较容易地进行旋转角度检测装置的异常检测。

而且，作为本发明的又一发明的旋转角度修正方法，

所述旋转角度检测装置具备：第1旋转角度检测部，其配置在与被检测轴连接的靶相对的位置上；减速机构，其对所述被检测轴的旋转进行减速；以及，第2旋转角度检测部，其检测出该经减速的旋转角度。且，根据所述第1旋转角度检测部与第2旋转角度检测部的信号来算出所述被检测轴的旋转角度，在此旋转角度检测装置中，利用使所述被检测轴旋转的马达、控制该马达的旋转角度的马达控制器以及检测所述马达的旋转角度的编码器，将由所述马达而实际旋转的所述被检测轴的旋转角度、与由所述第1及第2旋转角度检测部所求出的所述被检测轴的算出旋转角度之差，作为修正角度而存储到EEPROM中，利用所述修正角度来修正被检测轴的所述算出旋转角度。

而且，在本发明的旋转角度修正方法中，对应于整个检测范围中的每一预定旋转角度而将修正角度存储到EEPROM中，以修正被检测轴的算出旋转角度。并且，在算出旋转角度处于预定旋转角度间时，利用根据以在算出旋转角度的前后存储的修正角度所求出的近似直线特性而推断的修正角度来进行修正。

而且，在本发明的旋转角度修正方法中，靶是在被检测轴的圆周方向上等间隔设置磁化的磁极相反的多极磁环，在对应于各磁极宽度的旋转范围内，将各磁极的误差的平均值作为各磁极共用的修正角度而存储到EEPROM中，通过该修正角度来修正被检测轴的算出旋转角度。

而且，在本发明的旋转角度修正方法中，靶是具有在被检测轴的圆周方向上等间隔配置有凸部的齿轮，在对应于各齿宽的旋转范围内，将各齿的误差的平均值作为各齿共用的修正角度而存储到EEPROM中。通过该修正角度来修正被检测轴的算出旋转角度。

而且，在本发明的旋转角度修正方法中，使靶在被检测轴的圆周方向上以预定间隔配置着凹部与非凹部，在对应于各凹部宽度的旋转范围内，将各凹部的误差的平均值作为各凹部共用的修正角度而存储到EEPROM中，通过该修正角度来修正被检测轴的算出旋转角度。

而且，在本发明的旋转角度修正方法中，对应于相当于靶间隔的旋转范围中每一预定旋转角度而将各靶共用的修正角度存储到EEPROM中。修正被检测轴的算出旋转角度，并且在算出旋转角度处于预定旋转角度间时，根据以在算出旋转角度的前后存储的修正角度所求出的近似直线特性而推断的修正角度来进行修正。

而且，本发明的旋转角度修正方法概括而言，是将更小容量的修正数据存储到EEPROM中，并利用该修正数据来修正被检测轴的算出旋转角度。这样的旋转角度的修正方法，可以大幅提高被检测轴的算出旋转角度的检测精度，该被检测轴的算出旋转角度的检测精度包含因构成零件的尺寸偏差而导致的机械误差、因磁铁的特性偏差而导致的磁误差、以及旋转角度检测部或检测电路部的电特性误差。

而且，本发明的旋转角度的修正方法，可以利用存储到EEPROM中的更小容量的修正角度，来修正由于多极磁环或旋转角度检测部的机械误差、磁误差、电特性误差等而引起的旋转角度检测精度的下降。以此，可以提供能够提高被检测轴的旋转角度检测精度的旋转角度检测装置的修正方法。

附图说明

图1是本发明实施方式1的旋转角度检测装置的基本结构图。

图2A是表示本发明实施方式1的第1磁检测元件的旋转角度检测信号的图。

图2B是表示本发明实施方式1的第1旋转体的旋转角度(电角度)的图。

图3是表示本发明实施方式1的第2磁检测元件的旋转角度检测信号的图。

图4是本发明实施方式1的旋转角度检测装置的电路框图。

图5是表示本发明实施方式1的第1旋转体的绝对旋转角度的理想值与实际值的图。

图6是表示本发明实施方式1的CPU内的各元件的旋转角度运算输出信号与旋转角度检测装置的绝对旋转角度的特性图。

图7是表示从本发明实施方式1的第1、第2磁检测元件输出的输出信号的图。

图8A是表示本发明实施方式2的旋转角度检测装置的基本结构的侧剖面图。

图8B是表示本发明实施方式2的旋转角度检测装置的基本结构的平面图。

图8C是表示本发明实施方式2的旋转角度检测装置的基本结构的部分剖面图。

图9是本发明实施方式2的旋转角度检测装置的电路框图。

图10A是本发明实施方式2的第1检测部的输出信号图。

图10B是表示本发明实施方式2的第1检测部的输出信号的机械角与电角度的关系的图。

图11A是表示本发明实施方式2的第3检测部的输出信号的图。

图11B是表示本发明实施方式2的第3检测部的输出信号的旋转角度(电角度)的图。

图12A是表示本发明实施方式2的第4检测部的输出信号的图。

图12B是表示本发明实施方式2的第4检测部的输出信号的旋转角度(电角度)的波形图。

图13A是表示本发明实施方式2的、第1旋转体的旋转角度和用于检测旋转角度的第3旋转体的旋转角度的图。

图13B是表示本发明实施方式2的、第1旋转体的旋转角度和用于检测旋转角度的第4旋转体的旋转角度的图。

图13C是表示本发明实施方式2的、第1旋转体的旋转角度和用于检测旋转角度的第3、第4旋转体的旋转角度差的图。

图13D是表示由本发明实施方式2的第1检测部计所算出的第1靶的旋转角度的图。

图14是表示本发明实施方式2的第1检测部至第3检测部的输出信号的图。

图15是本发明实施方式3的旋转角度检测装置的结构图。

图16是本发明实施方式3的旋转角度检测装置的修正系统的结构图。

图17是表示本发明实施方式3的第1旋转角度检测部的输出信号的图。

图18是表示本发明实施方式3的被检测轴的旋转机械角与旋转电角度的关系的图。

图19是本发明实施方式3的计算出被检测轴的多圈旋转的旋转机械角的原理图。

图20是表示本发明实施方式3的所计算出的被检测轴的旋转机械角中所包含的误差一实例的图。

图21是表示本发明实施方式3的根据旋转机械角误差而求出修正近似直线的方法的图。

图22是表示本发明实施方式3的利用各磁极的旋转机械角误差的平均值进行修正后的一旋转机械角误差实例的图。

图23是表示本发明实施方式3的求出利用各磁极的旋转机械角误差的平均值进行修正的近似直线特性的方法的图。

图24是本发明实施方式4的靶的立体图。

图25是本发明实施方式5的靶的立体图。

图26是表示常规的旋转角度检测装置的图。

附图标记

101、203   第1旋转体

102        输入轴

103        靶

108、210   第2旋转体

109        磁铁

110        第1磁检测元件

111        第2磁检测元件

114        微型计算机(CPU)

115        非易失性存储器(EEPROM)

116        放大器

119        第1磁检测元件的旋转角度运算输出信号

120        第2磁检测元件的旋转角度运算输出信号

121        旋转角度检测装置的算出绝对旋转角度

122        理想绝对角度

123        正弦波信号

124        余弦波信号

126        正弦波信号电平

127        余弦波信号电平

128        基准范围

129        开关

131        特定位置确定用信号线

132        输出信号线

204        输入轴

205        第1靶

210        第2旋转体

211        第3旋转体

212        第2靶

213        第1检测部

214        第4旋转体

215        第3靶

216        第2检测部

217        第3检测部

219、220   基板

301        被检测轴

302        多极磁环

303        第1旋转角度检测部

304        蜗轮

305        齿轮

306        磁铁

307        第2旋转角度检测部

308        旋转角度检测装置

309        马达

310        编码器

311        非易失性存储器(EEPROM)

312        CPU

313        串行通信线路

314        马达控制器

315        Sin信号

316        Cos信号

327、328   靶

θe、θe1  旋转电角度

θm、θm1、θm2、θm3、θm4    旋转机械角

Δθm1、Δθm2                 旋转机械角误差

Δθm1Av                       旋转机械角误差的平均值

具体实施方式

(实施方式1)

以下，使用图1至图7说明本发明的实施方式1。

图1是表示本发明实施方式1的绝对旋转角度检测装置的基本结构图，图2是表示第1磁检测元件的旋转角度检测信号的图，图3是表示第2磁检测元件的旋转角度检测信号的图，图4是绝对旋转角度检测装置的电路框图。图5是表示第1、第2旋转体的绝对旋转角度的理想值与实际值的图，图6是表示CPU内的旋转角度运算输出信号与绝对旋转角度的图，图7表示第1、第2磁检测元件的输出信号图。

在图1中，第1旋转体101是具有嵌合并连接到输入轴102且可旋转多圈的齿轮的旋转体。靶103由第1旋转体101所保持，且在外周面等间隔地拥有被磁化的极性交替变化的磁极。第2旋转体108以啮合于第1旋转体101的齿轮的方式而设置，在其中央部配置着磁铁109。第1磁检测元件(检测部)110配置在与靶103相对的位置上，第2磁检测元件(检测部)111配置在与磁铁109相对的位置上，用来检测磁场方向。第1磁检测元件110及第2磁检测元件111设置在基板113上。第1旋转体101的齿轮与第2旋转体108的齿轮相连接着。当第1旋转体101旋转时，第2旋转体108以与各个齿轮的齿数之比相应的速度而旋转。

对于第1磁检测元件110及第2磁检测元件111使用了磁阻元件(以下称为MR元件)的情况进行说明。各磁检测元件110、111根据磁场变化，以模拟信号的方式输出正弦波信号及余弦波信号。当第1磁检测元件110检测出靶103的磁场变化时，针对1个磁极而输出1个周期的正弦波信号以及余弦波信号。因此，每一转可以获得与磁极数相同数量的正弦波信号以及余弦波信号。利用放大器将这些输出信号进行放大到规定的振幅，并通过内置在微型计算机(以下称为CPU)114中的A/D转换器(未图示)来进行运算处理，计算出靶103的旋转即第1旋转体101的绝对旋转角度。

图2A表示从第1磁检测元件110输出的旋转角度检测信号。横轴表示输入轴102的旋转角度(机械角)，纵轴表示从第1磁检测元件110输出的正弦波信号123以及余弦波信号124。

图2B表示第1旋转体101相对于输入轴102的旋转角度(电角度)。

第2磁检测元件111检测在第2旋转体108的中心部配置的磁铁109的磁场变化。磁铁109每旋转1圈，相应地输出2个周期的正弦波信号以及余弦波信号的输出信号。利用CPU114对这些输出信号进行运算处理，计算出第2旋转体108的绝对旋转角度。

图3表示第2磁检测元件111的旋转角度检测信号。横轴表示输入轴102的旋转角度(机械角)，纵轴表示从第2磁检测元件111输出的正弦波信号123以及余弦波信号124。而且，在纵轴上表示第2旋转体108在CPU的运算过程中的旋转角度(电角度)θe108。

图4表示旋转角度检测装置的电路框图。在图4中，从第1磁检测元件110及第2磁检测元件111输出的输出信号分别通过放大器116a、116b而输入至CPU 114，通过进行运算处理而输出绝对旋转角度。而且，在CPU 114上连接着EEPROM 115。

在图5中，横轴表示输入轴102的绝对旋转角度，纵轴表示由第1旋转体101所获得的详细绝对旋转角度。特性502(实线)表示从第1旋转体101获得的绝对旋转角度的实际值，特性504(虚线)表示第1旋转体101的绝对旋转角度的理想值。

在图5下部分的纵轴表示从第2旋转体108获得的从0度至180度的粗略绝对旋转角度。特性506(虚线)表示第2旋转体108的绝对旋转角度的理想值，特性508(实线)表示从第2旋转体108获得的绝对旋转角度的实际值。而且，在图5中表示了绝对旋转角度检测范围510。

接着，说明旋转体的旋转角度检测方法。在图1中，当第1旋转体101旋转时，通过连接于该第1旋转体101的齿轮的第2旋转体108的齿轮，第2旋转体108也旋转。如果将第1旋转体101的齿轮的齿数设为a，将第2旋转体108的齿轮的齿数设为b，则第2旋转体108以第1旋转体101转速的a/b倍的速度旋转。此时，通过适当地选择齿轮的齿数a、b，可以使第2旋转体108以比第1旋转体101足够低的速度旋转。

利用配置在与第1旋转体101所保持的靶103相对的位置上的第1磁检测元件110，检测出与第1旋转体101的旋转相应的磁场变化，从而使输出信号变化。另一方面，当第2旋转体108旋转时，与在中心部配置着磁铁109的第2旋转体108相对地配置的第2磁检测元件111，检测出贯穿第2磁检测元件111的磁场变化，从而使输出信号变化。

此外，将第1磁检测元件110与第2磁检测元件111的输出信号输入至内置在CPU 114中的A/D转换器。根据第2磁检测元件111的输出信号，对第2旋转体108位于从初始的位置开始偏移多少角度的位置进行粗略的绝对角度检测，并且，根据第1磁检测元件110的输出信号，精细地检测出第1旋转体101的旋转角度的绝对角度，根据其输出信号计算出绝对旋转角度并输出。另外，在图6中表示了旋转角度检测范围510。

图6中表示，CPU114内的第1磁检测元件110及第2磁检测元件111的旋转角度运算输出信号与旋转角度检测装置的绝对旋转角度的相关特性。分别表示了第1磁检测元件110的旋转角度运算输出信号119、第2磁检测元件111的旋转角度运算输出信号120、旋转角度检测装置的算出绝对旋转角度121、理想的绝对旋转角度122。

接着，使用图1、图4及图7来说明抑制第1磁检测元件110及第2磁检测元件111以及放大器116a、116b的灵敏度的偏差，而防止在动作时产生旋转角度检测误差的方法。

在图1中，当第1旋转体101旋转时，靶103也旋转。由于靶103的旋转，磁场发生变化，利用第1磁检测元件110来检测该磁场的变化。从第1磁检测元件110与该磁场变化相应地输出正弦波信号123与余弦波信号124。图7中表示这些输出信号。这些输出信号通过放大器输入至CPU 114，根据正弦波信号123与余弦波信号124而算出反正切信号。但是，如图7所示，当正弦波信号电平126与余弦波信号电平127由于磁检测元件或放大器的灵敏度的偏差而有略微不同时，所算出的反正切信号的精度下降。

因此，在将图4所示的开关129接通并设为灵敏度存储模式时，第1旋转体101旋转以使第2旋转体108旋转180度以上，算出正弦波信号123与余弦波信号124的最大电平和最小电平，将各信号电平(灵敏度)存储到EEPROM115中。接着将开关129断开，在算出转向角值时，根据所存储的灵敏度以使正弦波信号123与余弦波信号124的最大电平和最小电平一致的方式进行操作，算出反正切信号并求出转向角值。

而且，当第1磁检测元件110及第2磁检测元件111的输出信号的最大值、最小值并不存在于基准范围128内时，会因温度特性等而导致输出信号不产生变化，或者无法获得所需要的分辨率。因此，如果设置用于确认图7所示的各输出信号的最大值、最小值存在于基准范围128内的某种装置(未图示)，则可以防止输出误差。另外，如果设置用于检测第1磁检测元件110及第2磁检测元件111的输出信号的振幅中心的信号振幅检测部(未图示)，则可以防止因特性偏差引起的输出误差。此外，如果此时多次进行输入并获取平均值，或者获取除了最大值、最小值以外的平均值等，则能够以更高精度防止输出误差。

而且，通过存储在任意特定位置上的第1磁检测元件110、第2磁检测元件111的输出信号，也能检测出相对任意特定位置的绝对旋转角度。而且此时，如图4的特定位置确定用信号线131那样，利用电信号来发送表示特定位置的信号，则可以不进行机械性动作而确定特定位置。此外，如果多次读入电信号并进行检查，或者利用串行信号等来发送信号，则即便因噪声等而混入了错误的信号时，也可以消除这些多余的信号。另外，即便特定位置确定用信号线131与输出信号线132通过切换输入输出而使用相同的端子，也可以获得同样的效果。

(实施方式2)

使用图8A至图14说明实施方式2。图8A、图8B及图8C是实施方式2的旋转角度检测装置的基本结构图，图9是旋转角度检测装置的电路框图，图10A、图10B是表示第1检测部的输出信号的图，图11A、图11B是表示第3检测部的输出信号的图，图12A、图12B是表示第4检测部的输出信号的图，图13是表示第1旋转体的旋转角与第2旋转体的旋转角度检测时所使用的第3、第4旋转体的旋转角度的图，图14是用来说明防止旋转角度检测误差发生的方法的说明图。

在图8A～图8B中，可旋转多圈的第1旋转体203嵌合到输入轴204。由第1旋转体203所保持的第1靶205的外周面上等间隔地拥有被磁化的极性交替变化的磁极。第2旋转体210具有嵌合于第1旋转体203且可旋转多圈的齿轮。第3旋转体211与第2旋转体210的齿轮相啮合，第2靶(单极磁铁)212配置在第3旋转体211的中央部。第2检测装置(磁检测元件)216配置在与第2靶212相对的位置上，用以检测磁场方向。第4旋转体214与第3旋转体211的齿轮相啮合，第3靶(单极磁铁)215配置在第4旋转体214的中央部。第3检测装置(磁检测元件)217配置在与第3靶215相对的位置上，用以检测磁场方向。第1检测装置(磁检测元件)213配置在与第1靶205相对的位置上，用以检测磁场方向。在基板219上配置着第1检测装置213(磁检测元件)，且在基板220上分别配置着第2、第3检测装置216、217(磁检测元件)。

留有一定的余地的同时，将第1靶205的磁化极数决定为30极(N极15、S极15)。此时，每1极为12度。

接着，说明对于第1、第2及第3检测部213、216及217中使用MR元件的情况。各检测部所使用的MR元件分别检测磁场方向，并以模拟信号输出正弦波信号与余弦波信号。

在利用第1检测部213检测第1靶205的磁场方向的变化时，与1个极的磁极相应地输出1个周期的正弦波信号以及余弦波信号。如果使第1靶205旋转1圈，则可以获得与磁化极数相应数目的正弦波信号以及余弦波信号。

图9表示本发明实施方式2的旋转角度检测装置的电路框图。如图9所示，第1检测部的输出信号由放大器221放大为规定的振幅，并输入至内置在CPU223中的A/D转换器(未图示)中，进行运算处理之后，算出第1靶205即第1旋转体203的旋转角。而且，第2、第3检测部216、217分别通过放大器230、231而连接于CPU 223。另一方面，由CPU 223所算出的旋转角度通过输出信号线232而输出。在图9中，EEPROM 251算出及存储第1检测部213、第2检测部216以及第3检测部217的特定位置、这些检测部输出的正弦波信号和余弦波信号的信号电平(灵敏度)、最大电平及最小电平、振幅中心电平等。

图10A表示从第1检测部213输出的输出信号。横轴表示嵌合于输入轴204的第1旋转体203的旋转角度，纵轴表示从第1检测部213输出的正弦波信号224以及余弦波信号225。

图10B表示从检测部213输出的输出信号的电角度。横轴表示第1旋转体203的旋转角度，纵轴表示由CPU 223根据正弦波信号224以及余弦波信号225而算出的第1旋转体203的旋转角(电角度)。

另一方面，第3旋转体211的齿轮与第2旋转体210的齿轮相连接，并以由第3旋转体211与第2旋转体210的齿数比所决定的速度比而旋转。

第2检测部216检测配置在第3旋转体211中心部的第2靶(单极磁铁)212的磁场方向，第2靶(单极磁铁)12旋转0.5圈，则相应地输出1个周期的正弦波信号以及余弦波信号。利用CPU 223对该输出信号进行运算处理，算出第3旋转体211的旋转角度。

图11A的横轴表示第2旋转体210的旋转角度，纵轴表示从第2检测部216输出的正弦波信号226以及余弦波信号227。图11B的横轴与图11A同样是表示第2旋转体210的旋转角度，而纵轴表示由CPU 223根据正弦波信号226以及余弦波信号227对第3旋转体211的旋转角度进行运算而求出的电角度θe104。

第4旋转体214的齿轮通过第3旋转体211的齿轮而与第2旋转体210相连接，当第2旋转体210旋转时，第4旋转体214以由各齿轮的齿数之比决定的速度比进行旋转。

第3检测部217检测配置在第4旋转体214中心部的第3靶(单极磁铁)215的磁场方向，第3靶(单极磁铁)215旋转0.5圈，则相应地输出1个周期的正弦波信号以及余弦波信号。利用CPU 223对该输出信号进行运算处理，算出第4旋转体214的旋转角度。

图12的横轴表示了第2旋转体210的旋转角度，纵轴表示了从第3检测部217输出的正弦波信号228以及余弦波信号229。图12B的横轴与图12A同样表示了第2旋转体210的旋转角度，而纵轴表示由CPU 223根据正弦波信号228以及余弦波信号229对第4旋转体214的旋转角度进行运算而算出的电角度θe214。

在图13A中，横轴表示嵌合于输入轴204的第2旋转体210的旋转角度，纵轴表示根据由第2检测部213所获得的信号而算出的第3旋转体211的旋转角度。

在图13B中，横轴表示嵌合于输入轴204的第2旋转体210的旋转角度，纵轴表示根据由第3检测部217所获得的信号而算出的第4旋转体214的旋转角度。由于安装在第3旋转体211上的齿轮的齿数与安装在第4旋转体214上的齿轮的齿数不同，所以相对于第2旋转体210的旋转角度的旋转周期不同。

在图13C中，横轴表示嵌合于输入轴204的第2旋转体210的旋转角度，纵轴表示根据由第2检测部216所获得的信号以及由第3检测部217所获得的信号而算出的第3旋转体211与第4旋转体214的旋转角度差。

在图13D中，横轴表示嵌合于输入轴204的第1旋转体203的旋转角度，纵轴表示根据由第1检测部213所获得的信号而算出的第1靶205的旋转角度。

接着，使用图8A～图8C来说明旋转体的多圈旋转角度检测的方法。当图8A所示的嵌合于第1旋转体203的第2旋转体210旋转时，通过连接于第2旋转体210的齿轮的第3旋转体211的齿轮而使第3旋转体211旋转。同时，通过连接于第3旋转体211的齿轮的第4旋转体214的齿轮而使第4旋转体214旋转。如果将第2旋转体210的齿轮的齿数设为a，将第3旋转体211的齿轮的齿数设为b，将第4旋转体214的齿轮的齿数设为c，则第3旋转体211以第2旋转体210的转速的a/b倍的速度旋转，第4旋转体214以第2旋转体210的转速的a/c倍的速度旋转。此时，通过适当选择齿轮的齿数a、b及c，可以根据第3旋转体211与第4旋转体214的旋转角度差而获得第2旋转体210的多圈旋转角度。

与配置在第3旋转体211的中心部的第2靶(单极磁铁)212相对而配置的第2检测部216检测贯穿第2检测部216的磁场方向，用以检测第3旋转体211的旋转角度。

另一方面，与配置在第4旋转体214的中心部的第3靶(单极磁铁)215相对而配置的第3检测部217通过检测贯穿第3检测部217的磁场方向，以检测第4旋转体214的旋转角度。第2检测部216与第3检测部217的输出信号通过内置在CPU 223中的A/D转换器(未图示)而输入。根据由第2检测部216与第3检测部217的输出信号所算出的旋转角度差，算出第2旋转体210的多圈旋转角度。根据该多圈旋转角度而推断第1靶205的磁极的位置，高精度地算出第1靶205的多圈旋转角度。

图13A～图13D表示由CPU 223根据第1、第2以及第3检测部213、216以及217的各输出信号而算出的旋转角度。第3旋转体211的旋转角度235是根据第2检测部216的输出信号进行运算的，第4旋转体214的旋转角度236是根据第3检测部217的输出信号进行运算的。旋转角度差237表示根据第2检测部216和第3检测部217的输出信号所算出的第3、第4旋转体211、214的旋转角度差。旋转角度差237在第2旋转体210的旋转检测范围0度～1800度内，电角度从0度至180度进行线性变化。这表示，利用旋转角度差237，可以在旋转检测范围0度～1800度内唯一确定第2旋转体210的多圈旋转角度。

另一方面，根据第1检测部213的信号所算出的第1靶205(多极磁环)的旋转角度233，在被磁化的极间的旋转角度(本例的情况为12度)内，电角度从0度至180度进行线性变化。这表示，利用旋转角度233，可以在被磁化的极间的旋转角度内，唯一确定保持第1靶205的第1旋转体203的旋转角度。由于第2旋转体210与保持第1靶205的第1旋转体203嵌合在同一轴上，所以可以根据第2旋转体210的多圈旋转角度推断第1靶205的磁极的位置，从而高精度地算出第1靶205的多圈旋转角度。

接着，使用图9、图10A、图10B、图11A、图11B以及图13来说明通过将第1旋转体203与第3旋转体211的旋转角度进行比较，以检测旋转角度检测装置的异常的方法。

在图9中，当第1旋转体203旋转时，由第1旋转体203所保持的第1靶205旋转。如果假设在第1靶205的表面磁化有30个磁极，则由第1检测部213获得如图10A所示的输出信号。第1旋转体203每旋转12度，正弦波信号224与余弦波信号225变化1个周期，根据这些信号而算出的电角度变化180度。即，可以在12度的范围内获得唯一的第1旋转体203的旋转角度。假设将第2旋转体210的齿轮与第3旋转体211的齿轮的齿数比设为1/3，则如图11A所示，第2旋转体210每旋转60度，则正弦波信号26与余弦波信号227变化1个周期，根据这些信号而算出的电角度变化180度。

在图13A、图13D中，如果以某旋转角度为原点，利用1个周期的旋转角度比(12∶60＝1∶5)对旋转角度233与旋转角度235的斜率进行修正，则由第1检测部213所算出的第1靶205的旋转角度233与由第2检测部213所算出的第3旋转体211的旋转角度235之差，就成为在旋转角度检测装置不会发生故障的范围内的规定值以下的值。即，通过求出旋转角度235的值的5倍与旋转角度233之差，进行异常判定。

接着，说明防止因第1、第2以及第3检测部(磁检测元件)213、216、217以及放大器221、230、231等的灵敏度的偏差而引起旋转检测误差发生的方法。

在图8A中，当第1旋转体203旋转时，第1靶205也旋转。磁场方向随着第1靶205的旋转而产生变化，利用第1检测部213来检测该磁场方向的变化。从第1检测部213，与该磁场方向的变化相应地输出正弦波信号224与余弦波信号225。

图10A的横轴表示了第1旋转体203的旋转角度，纵轴表示了正弦波信号224与余弦波信号225。这些信号通过放大器221而输入至CPU 223，根据正弦波信号224与余弦波信号225而算出反正切信号。

但是，如图14所示，当正弦波信号电平245与余弦波信号电平246由于磁检测元件或放大器的灵敏度偏差而有略微不同时，所算出的反正切信号的精度下降。因此，在将图9所示的开关信号250接通并设为灵敏度存储模式时，使第1旋转体203旋转12度以上，算出正弦波信号244与余弦波信号243的信号电平(灵敏度)245、246，并存储到EEPROM 251中。在算出旋转角度时，将开关信号250断开，根据所存储的信号电平(灵敏度)245、246，以使正弦波信号243与余弦波信号244的最大、最小电平一致的方式进行修正，并根据所述修正来算出反正切信号，从而求出旋转角度。

而且，使第2旋转体210旋转，以使图8所示的第3、第4旋转体211、214旋转180度，算出图11A、图12A分别所示的正弦波信号226、228与余弦波信号227、229的信号电平(灵敏度)，并存储到EEPROM 251中，如图14所示，用所存储的信号电平(灵敏度)245、246，以使正弦波信号243与余弦波信号244的最大、最小电平一致的方式进行修正，并根据所述修正来算出反正切信号，从而求出旋转角度。

而且，当图14的第1、第2以及第3检测部213、216以及217的输出信号的最大值，最小值并不存在于基准范围247内时，会因温度特性等而导致输出信号不产生变化或者无法获得必要的分辨率，从而产生故障。因此，可以设置用于检测出输出信号的最大值、最小值存在于基准范围247中的装置(未图示)，以防止旋转角度的检测误差增大。

另外，利用检测第1、第2以及第3检测部213、216以及217的输出信号的振幅中心248、249的信号振幅检测装置(未图示)，来确认信号是否已进入特定范围。通过进行使振幅中心248、249一致的修正，可以防止所算出的旋转角度的检测误差增大之类的问题。此外，此时如果进行多次输入并获取平均值或者获取除了最大值、最小值以外的平均值，则能够以更高精度进行旋转角度检测。

而且，通过存储在任意特定位置上的第1、第2以及第3检测部213、216以及217的输出信号或者根据这些输出信号算出的旋转角度，可以唯一检测到由任意位置得到的旋转角度。而且，如果多次进行电信号的读取检查，或者将串行信号发送给所述检测部，则即便因噪声等而混入错误信号时，也可以消除这些错误信号的进入。另外，即便特定位置确定用信号线252通过切换输入输出而使用与输出信号线232相同的端子，也可以获得同样的效果。

(实施方式3)

接着，使用图15至图23说明本发明的实施方式3。实施方式3尤其涉及对齿轮的机械误差或旋转角度检测部的电子误差进行修正的高精度旋转角度检测装置，以及其旋转角度的修正方法。

图15是本发明实施方式3的旋转角度检测装置的结构图。作为靶的多极磁环302连接于被检测轴301，在与多极磁环302相对的位置上配置着第1旋转角度检测部303。蜗轮304连接于被检测轴301，在蜗轮304上啮合着齿轮305。在齿轮305的中央部配置着磁铁306，在与磁铁306相对的位置上配置着检测旋转角度的第2旋转角度检测部307。马达309安装在被检测轴301的端面，编码器310检测出马达309引起的被检测轴301的旋转机械角。

图16是旋转角度检测装置的修正系统的电路框图。EEPROM 311存储修正角度等。CPU 312与EEPROM 311或第1、第2旋转角度检测部303、307相连接而算出旋转角度。而且，CPU 312与马达控制器314利用用于发送接收角度信号或指令信号的串行通信线路313而连接，可以进行信号的发送接收。在被检测轴301上安装着马达309。通过马达控制器314高精度地对马达309的旋转进行驱动控制。被检测轴301的旋转角度由编码器310进行高精度地检测，并将所检测出的旋转角度发送给马达控制器314。

图17是表示配置在与多极磁环相对的位置上的第1旋转角度检测部的信号的图。在图17中，横轴表示被检测轴301的旋转机械角，纵轴表示第1旋转角度检测部303的输出信号。与被检测轴301的旋转相应地输出Sin信号315、Cos信号316。

图18是表示根据第1旋转角度检测部的1个周期的Sin信号与Cos信号所求出的旋转电角度与被检测轴的旋转机械角的相关特性的图。图18的横轴表示被检测轴301的旋转机械角，纵轴表示根据图17所示的Sin信号315与Cos信号316所求出的旋转电角度。

图19是根据第1旋转角度检测部的信号与第2旋转角度检测部的信号算出被检测轴的多圈旋转的旋转机械角的原理图。在图19中，横轴表示整个旋转角度检测范围301R中的被检测轴301的旋转机械角，纵轴的上部表示根据第1旋转角度检测部303所求出的旋转电角度θe303，中部表示根据第2旋转角度检测部307所求出的旋转电角度θe307，下部表示将根据第1旋转角度检测部303与第2旋转角度检测部307的信号所算出的旋转电角度进行组合而算出的被检测轴301的旋转机械角θm301a、θm301b。θm301a表示理想值，而θm301b表示实测值。

接着，根据以上结构说明被检测轴301的旋转角度的检测方法。

在图15中，当被检测轴301旋转时，与被检测轴301相连接的多极磁环302旋转。从第1旋转角度检测部303可以获得与多极磁环302的旋转角度相对应的输出信号。实施方式3的情况下，由于将多极磁环302的磁极数选择为30，所以每1磁极的旋转机械角为12度(360度/30极＝12度)。

与安装在被检测轴301上的多极磁环302的1个磁极的旋转机械角12度相应地，第1旋转角度检测部303的信号即Sin信号315与Cos信号316变化1个周期(相当于180度的旋转电角度)。在图18中，由根据图17所示的第1旋转角度检测部303的信号所算出的旋转电角度θe而求出的理想的旋转机械角，如旋转机械角θm般线性变化，但由于多极磁环302的磁化偏差或偏心，或者第1旋转角度检测部303的灵敏度偏差或位置偏差等的影响，由旋转电角度θe所求出的旋转机械角相对于理想的旋转机械角θm，如旋转机械角θm1那样包含误差。并且，如图19的上部的图所示，根据由第1旋转角度检测部303所求出的旋转电角度θe，可以高精度、高分辨率地求出被检测轴301的从0度至12度的旋转机械角θm1。

另一方面，当连接于被检测轴301的蜗轮304旋转时，齿轮305也以某固定的减速比旋转。在此事例中，减速比设为1/4。该齿轮305的旋转角度是根据用于检测磁铁306的磁场方向的第2旋转角度检测部307的信号而算出。如图19的中部所示，根据利用第2旋转角度检测部307的Sin信号与Cos信号所求出的旋转电角度θe2，可以求出被检测轴301的检测范围即0度至720度的旋转机械角θm2。如图19的下部所示，由通过第2旋转角度检测部307所求出的旋转机械角θm2来决定，由第1旋转角度检测部303所求出的旋转机械角θm1的值是哪个周期(磁极)的值，从而求出被检测轴301的旋转机械角θm3。在图19的下部，也由于图18中所述的同样的影响，在所算出的旋转机械角θm3中，也包含相对于理想旋转机械角θm4的误差。

接着，说明使以上结构中的被检测轴301的旋转角度检测精度提高(减小所述误差)的方法。

图20是表示这样的数据实例的图：在每个对应于多极磁环的磁极间距的旋转机械角求出的、在被检测轴的旋转机械角中包含的误差。在图20中，横轴表示根据旋转电角度θe所算出的旋转机械角θm1，该旋转电角度θe是对根据第1旋转角度检测部303的信号即Sin信号与Cos信号所算出的Tan信号(＝Sin/Cos)逆变换而获得的，纵轴表示被检测轴301实际旋转的旋转机械角θm与旋转机械角θm1之差，即旋转机械角误差Δθm1。马达控制器314可以由编码器310同步且储存所检测出的被检测轴301的旋转机械角θm及被检测轴301的旋转机械角θm1，所述旋转机械角θm1是经由串行通信线路313而获得的由内置在旋转角度检测装置308中的CPU 312所算出的。即，在马达控制器314中，对应于由旋转角度检测装置308所算出的被检测轴301的旋转机械角θm1，而利用式1来确定旋转机械角误差Δθm。即，如果将旋转机械角误差设为Δθm1，将所算出的被检测轴301的旋转机械角设为θm1，将被检测轴301实际旋转的旋转机械角设为θm，则Δθm1由式1来表示。

Δθm1＝θm1-θm......(式1)

图21是表示根据旋转机械角误差求出修正近似直线的方法的图。在图21中，横轴表示所算出的旋转机械角θm1，横轴表示旋转机械角误差Δθm1。以Δθm1a表示被取样的平均值，以Δθm1b表示未被取样的平均值。近似直线y表示与被取样的旋转机械角误差Δθm1a的值相关的特性。记载了实际获取的旋转机械角误差Δθm1的数据例。马达控制器314利用串行通信线路313将该旋转机械角误差Δθm1发送给CPU 312，CPU 312对应于各旋转机械角θm1将该旋转机械角误差Δθm1储存到EEPROM 311中。因此，CPU 312可以使用旋转机械角误差Δθm1，并利用式2来随时修正所算出的被检测轴301的旋转机械角θm1。

即，如果将式1变形，则得到如下所示式2。

θm＝θm1-Δθm1......(式2)

但是，对于存储整个旋转检测范围的旋转机械角误差Δθm1而言，需要大容量的EEPROM 311。当将旋转检测范围设为720度，将分辨率设为1度时，需要720字节的EEPROM容量。

因此，如果将每隔规定的旋转机械角(图21的例中为每隔3度)所求出的旋转机械角误差Δθm1存储到EEPROM 311中，则可以降低至240字节(720字节/3)的容量。利用根据每隔3度的旋转机械角误差Δθm1所求出的近似直线，来推断规定的旋转机械角间的旋转机械角误差Δθm1。

此处，将旋转角度位于某3度间的旋转机械角设为x，将小于旋转机械角x且每隔3度的旋转机械角中最接近的旋转机械角设为c。即，设旋转机械角c＜旋转机械角x＜旋转机械角(c+3)。而且，将旋转机械角误差m设为在旋转机械角(c+3)的旋转机械角误差，将旋转机械角误差n设为在旋转机械角c的旋转机械角误差。如果根据这些值来求出旋转机械角误差Δθm1的近似直线特性y，则以式3来表示近似直线特性y。

y＝(m-n)·(x-c)/3+n......(式3)

马达控制器314使马达309旋转，编码器310使通过串行通信线路313而获得的每隔3度的旋转机械角θm1与被检测轴301的旋转机械角θm同步。在图21中，旋转机械角θm1为0度时的旋转机械角误差Δθm1(n)为0.001度，旋转机械角θm1(c+3)为3度时的旋转机械角误差Δθm1(m)为0.012度。如果将这些值代入式3中，则可以获得式4，该式4是求出在旋转机械角θm1从0度到3度时每隔0.5度的旋转机械角误差的等式。

y＝(0.012-0.001)·(X-0)/3+0.001

＝0.0036·x+0.001......(式4)

例如根据式4，旋转机械角θm1为1度时的旋转机械角误差Δθm1为0.0046度。旋转机械角θm1在从3度到6度的每隔1度的旋转机械角误差Δθm1也可以通过同样的方法而求出。利用这样求出的旋转机械角误差Δθm1，并利用式1，对所算出的被检测轴301的旋转机械角θm1进行修正。

为了进一步减小该EEPROM的容量，如图20所示，利用式5，对应于所算出的旋转机械角θm1，在每1磁极间距的旋转机械角(本实施方式中为12度)中，求出各磁极的旋转机械角误差Δθm1的平均值Δθm1Av。即，如果设旋转机械角误差的平均值为Δθm1Av，将在某旋转机械角θm1的1～N磁极的旋转机械角误差Δθm1之和设为SΔθm1，则可以利用式5求出旋转机械角误差的平均值Δθm1Av。

Δθm1Av＝SΔθm1/N......(式5)

根据平均值Δθm1Av，并利用式6求出旋转机械角误差Δθm2。即，如果将旋转机械角误差的平均值设为Δθm1Av，将旋转机械角误差设为Δθm2，设所算出的被检测轴301的旋转机械角设为θm1，则

Δθm2＝θm1-θm-Δθm1Av......(式6)

图22是表示利用各磁极的旋转机械角误差的平均值而修正的旋转机械角误差数据之一例的图。图22绘制了将图20的数据代入式6所算出的旋转机械角误差Δθm2。由于图20所示的各磁极的旋转机械角误差Δθm1的产生倾向中存在相关性，所以对应于±0.2度的旋转机械角误差Δθm1的偏差，图22所示的旋转机械角误差Δθm2的偏差被减小到±0.1度以下。

马达控制器314中，可以由编码器310同步且储存已检测出的被检测轴301的旋转机械角θm、及经由串行通信线路313所获得的由旋转角度检测装置308内置的CPU 312所算出的被检测轴301的旋转机械角θm1，所以可以利用式5来算出根据式1所求出的各磁极的旋转机械角误差Δθm1的平均值Δθm1Av。旋转机械角误差的平均值Δθm1Av利用串行通信线路313而被发送至CPU 312，并利用CPU 312储存到EEPROM 311中。CPU 312可以不断使用旋转机械角误差的平均值Δθm1Av，并利用式7来修正所算出的被检测轴301的旋转机械角θm1，尽管可能包含着旋转机械角误差Δθm2。即，如果将被检测轴301实际旋转的旋转机械角设为θm，将旋转机械角误差设为Δθm2，将所算出的被检测轴301的旋转机械角设为θm1，则

θm+Δθm2＝θm1-Δθm1Av......(式7)

图23是将图22的一部分放大显示的图。图23是表示根据各磁极的旋转机械角误差的平均值来求出修正近似直线的方法的图。使用图23说明减小EEPROM 311的容量的方法。假设在0度至12度的旋转机械角θm1的范围内，以0.5度的间隔将图23所绘制的各磁极的旋转机械角误差的平均值Δθm1Av存储到EEPROM 311中，则必需24的容量。如果每隔特定的旋转机械角(图23的例中为每隔2度)而将所求出的各磁极的旋转机械角误差的平均值Δθm1Av存储到EEPROM 311中，则可以降低至6(12/2)的容量。利用根据每2度的平均值Δθm1Av所求出的近似直线来推断特定的旋转机械角间的平均值Δθm1Av。

将2度间的旋转机械角设为x，将小于旋转机械角x且最近的一个每2度的旋转机械角设为c1。即，旋转机械角c1＜旋转机械角x＜旋转机械角(c1+2)。而且，将在旋转机械角(c1+2)的平均值Δθm1Av的大小设为m1，将在旋转机械角c1的平均值Δθm1Av的大小设为n1。利用式8来表示基于这些值的平均值Δθm1Av的近似直线y1。

y1＝(m1-n1)·(x-c1)/2+n1......(式8)

马达控制器314使马达309旋转，并且通过串行通信线路313获取每2度的旋转机械角θm1，并从编码器310获取被检测轴301的旋转机械角θm。根据这些旋转机械角θm、旋转机械角θm1以及由式1求出的旋转机械角误差Δθm1，再使用式5，求出旋转机械角误差的平均值Δθm1Av。

在图23中，旋转机械角θm1的值(c1)为0度时的旋转机械角误差的平均值Δθm1Av的值为0.031度，旋转机械角θm1的值(c1+2)为2度时的旋转机械角误差的平均值Δθm1Av的值(m1)为0.042度。

如果将这些值代入式8，则可以获得式9，该式9是求出旋转机械角θm1在0度至2度的范围中每0.5度的平均值Δθm1Av。

y1＝(0.042-0.031)·(x-0)/2+0.031＝0.0055·x+0.031......(式9)

此处，例如根据式9，旋转机械角θm1的值为1度时的平均值Δθm1Av的值为0.0365度。旋转机械角θm1的值在2度至4度的范围中每0.5度的平均值Δθm1Av的值也可以利用同样的方法而求出。利用这样求出的旋转机械角误差的平均值ΔθmAv，并利用式7，对所算出的被检测轴301的旋转机械角θm1进行修正。如果利用式8的近似直线来推断图20所示的旋转机械角误差的平均值Δθm1Av的值，并利用式6来求出旋转机械角误差Δθm2，则可以获得与图22所示的旋转机械角误差Δθm2大致同样的结果。

(实施方式4)

以下，使用图24说明本发明的实施方式4。

图24是实施方式4的靶的立体图。在靶327的外周面，在圆周方向上等间隔地配置着由磁铁构成的凸部。具备该靶327的旋转角度检测装置，具有与实施方式3的第1旋转角度检测部的信号波形相同的信号波形，可以根据该信号来算出旋转角度。另外，使用了实施方式4的靶的旋转角度检测装置，具有与上述实施方式3的旋转角度检测装置同样的结构以及动作，所以省略其说明。

(实施方式5)

以下，使用图25说明本发明的实施方式5。

图25是实施方式5的靶的立体图。该靶328具有圆筒部，在圆筒部的外周面，在圆周方向上等间隔地配置着凹部328a及非凹部328b。具备该靶328的旋转角度检测装置，具有与实施方式3的第1旋转角度检测部的信号波形相同的信号波形，可以根据该信号来算出旋转角度。另外，使用了实施方式5的靶的旋转角度检测装置，具有与上述实施方式3的旋转角度检测装置同样的结构以及动作，所以省略其说明。

如上所述，实施方式5的旋转角度检测装置，在检测范围或者与多极磁环的各磁极宽度相对应的旋转范围内，根据将被检测轴301的算出旋转角度的修正角度存储到EEPROM 311中的方法，或者根据将固定旋转角度内的修正角度存储到EEPROM 311中的方法，以更小容量的EEPROM即可修正由于多极磁环或旋转角度检测部的磁误差、机械误差、电子误差所引起的旋转角度检测精度的降低，从而获得可以提高被检测轴的检测旋转角度的精度的作用效果。

工业适用性

本发明的绝对旋转角度检测装置可以利用简单的结构而高精度、高分辨率地进行绝对旋转角度的检测，所以可适用于在车辆的动力转向等中所使用的对绝对旋转角度的检测。

而且，本发明的旋转角度检测装置具有以下作用效果，即，可以在车辆的动力转向中使用，可以利用简单的结构来高精度、高分辨率地进行多圈旋转角度检测。

此外，本发明的旋转角度检测装置的旋转角度修正方法，具有可以利用使用更小容量的EEPROM的简单的结构，高精度地检测被检测轴的多圈旋转的作用效果，并且可以适合用作车辆的动力转向等中所使用的旋转角度检测装置的旋转角度修正方法，因此工业上的适用性较高。

Claims (22)

1.一种绝对旋转角度检测装置，包括：

第1旋转体，其与输入轴相连接，并保持着靶且有可旋转多圈的齿轮，所述靶在外周面等间隔地拥有被磁化的极性交替变化的磁极；

第1磁检测部，其检测所述第1旋转体的旋转角度；

第2旋转体，其与所述第1旋转体的所述齿轮连接且以低于第1旋转体的速度旋转，且在中心部配置着磁铁；以及

第2磁检测部，其检测所述第2旋转体的旋转角度，

所述第1磁检测部配置在与所述靶相对的位置上，

所述第2磁检测部配置在与所述磁铁相对的位置上。

2.根据权利要求1所述的绝对旋转角度检测装置，包括非易失性存储器，其存储分别从所述第1磁检测部及第2磁检测部输出的正弦波信号与余弦波信号的灵敏度，并且在组装所述第1旋转体及第2旋转体之后，每当接通电源时利用所述各个灵敏度来修正所述正弦波信号与所述余弦波信号。

3.根据权利要求2所述的绝对旋转角度检测装置，包括灵敏度检测部，所述灵敏度检测部在存储分别从所述第1磁检测部及第2磁检测部输出的正弦波信号与余弦波信号的灵敏度时，检测该灵敏度是否在规定值内。

4.根据权利要求2所述的绝对旋转角度检测装置，包括信号振幅检测部，在存储分别从所述第1磁检测部及第2磁检测部输出的正弦波信号与余弦波信号的灵敏度时，该信号振幅检测部检测输出信号的振幅中心是否在规定值内。

5.根据权利要求2所述的绝对旋转角度检测装置，包括信号检测部，在存储分别从所述第1磁检测部及第2磁检测部输出的正弦波信号与余弦波信号的灵敏度时，该信号检测部多次检测所述正弦波信号与余弦波信号。

6.根据权利要求2所述的绝对旋转角度检测装置，包括判断特定位置的位置判定部，且存储所述特定位置上的分别从所述第1磁检测部及第2磁检测部输出的正弦波信号与余弦波信号的值，并检测相对于所述特定位置的绝对旋转角度。

7.一种旋转角度检测装置，其特征在于包括：

第1旋转体，其与输入轴相连，并保持着第1靶且可旋转多圈，该第1靶在外周面等间隔地拥有被磁化的极性交替变化的磁极；

第1检测装置，其与所述第1靶的磁极相对配置，用以检测所述第1旋转体的旋转角度；

第2旋转体，其与输入轴相连接且具有齿轮；

第3旋转体，其与所述第2旋转体的齿轮连接，且具有在中心部配置着第2靶的齿轮；

第2检测装置，其检测所述第3旋转体的旋转角度；

第4旋转体，其与所述第3旋转体的齿轮连接，且具有在中心部配置着第3靶的齿轮；以及

第3检测装置，其检测所述第4旋转体的旋转角度，

所述第1、第2、第3检测装置由磁检测元件构成，所述第2、第3靶由单极磁铁构成。

8.根据权利要求7所述的旋转角度检测装置，其中，所述第3旋转体所具有的齿轮的齿数与所述第4旋转体所具有的齿轮的齿数不同，

将所述第3旋转体以及所述第4旋转体的旋转角度差、所述第3旋转体及所述第4旋转体的旋转角度进行组合，计算出所述第2旋转体的多圈旋转角度。

9.根据权利要求7所述的旋转角度检测装置，所述第3旋转体所具有的齿轮的齿数与所述第4旋转体所具有的齿轮的齿数不同，

基于所述第3旋转体以及所述第4旋转体的旋转角度差、所述第3旋转体和所述第4旋转体的旋转角度、以及由第1靶所求出的所述第1旋转体的旋转角度，计算出所述第1旋转体的多圈旋转角度。

10.根据权利要求7所述的旋转角度检测装置，其特征在于，具有旋转角度差检测部，该旋转角度差检测部将由所述第1检测装置所计算出的旋转角度与由第2检测装置或第3检测装置所计算出的旋转角度进行比较，来检测旋转角度差是否在规定值内。

11.根据权利要求7所述的旋转角度检测装置，其特征在于，具有非易失性存储器，在组装所述第1、第2、第3旋转体之后，该非易失性存储器存储从第1、第2、第3检测装置输出的正弦波信号与余弦波信号的灵敏度，并且每当接通电源时利用各个灵敏度来修正所述正弦波信号与余弦波信号。

12.根据权利要求10所述的旋转角度检测装置，其特征在于，具有灵敏度判定部，在存储作为所述第1、第2及第3检测装置的各磁检测元件的灵敏度时，该灵敏度判定部判定灵敏度是否在规定值内。

13.根据权利要求7所述的旋转角度检测装置，其特征在于，具有非易失性存储器，该非易失性存储器存储作为第1至第3检测装置的各磁检测元件的输出信号的振幅中心，并且每当接通电源时利用各振幅中心来修正正弦波信号与余弦波信号。

14.根据权利要求7所述的旋转角度检测装置，其特征在于，具有确认作为第1至第3检测装置的各磁检测元件的输出信号的振幅中心是否在规定值内的装置。

15.根据权利要求7所述的旋转角度检测装置，其特征在于，具有判断作为所述第1、第2及第3检测装置的各磁检测元件在任意特定位置的装置，存储在该位置的正弦波信号、余弦波信号的值，从而检测相对于特定位置的绝对旋转角度。

16.根据权利要求7所述的旋转角度检测装置，其特征在于，具有判断作为第1至第3检测装置的各磁检测元件的任意特定位置的装置，存储根据在该位置的正弦波信号、余弦波信号所计算出的绝对旋转角度，从而检测相对于特定位置的绝对旋转角度。

17.一种旋转角度检测装置的旋转角度修正方法，所述旋转角度检测装置具备：

第1旋转角度检测部，其配置在与被检测轴连接的靶相对的位置上；

减速机构，其对所述被检测轴的旋转进行减速；以及，

第2旋转角度检测部，其检测出所述已减速的旋转角度，

且，根据所述第1旋转角度检测部与第2旋转角度检测部的信号来算出所述被检测轴的旋转角度，

其中，所述旋转角度修正方法，利用使所述被检测轴旋转的马达、控制所述马达的旋转角度的马达控制器以及检测所述马达的旋转角度的编码器，将由所述马达实际驱动的所述被检测轴的旋转角度、与由所述第1及第2旋转角度检测部所求出的所述被检测轴的算出旋转角度之差，作为修正角度而存储到非易失性存储器中，利用所述修正角度来修正被检测轴的所述算出旋转角度。

18.根据权利要求17所述的旋转角度检测装置的旋转角度修正方法，其特征在于，对应于整个检测范围中的每个预定旋转角度，将所述修正角度存储到非易失性存储器中，以修正所述被检测轴的所述算出旋转角度，并且，在所述预定旋转角度之间，利用根据以在所述算出旋转角度的前后存储的修正角度所求出的近似直线而推断的修正角度来进行修正。

19.根据权利要求17所述的旋转角度检测装置的旋转角度修正方法，其特征在于，以在被检测轴的圆周方向上等间隔地拥有被磁化的极性相反的磁极而形成的多极磁环作为所述靶，在对应于各磁极宽度的旋转范围内，将各磁极的误差的平均值作为各磁极共用的修正角度而存储到非易失性存储器中，通过所述修正角度来修正被检测轴的算出旋转角度。

20.根据权利要求17所述的旋转角度检测装置的旋转角度修正方法，其特征在于，所述靶是具有在被检测轴的圆周方向上等间隔配置的凸部的齿轮，在对应于各齿宽的旋转范围内，将各齿的误差的平均值作为各齿共用的修正角度而存储到非易失性存储器中，通过所述修正角度来修正被检测轴的算出旋转角度。

21.根据权利要求17所述的旋转角度检测装置的旋转角度修正方法，其特征在于，所述靶是以在被检测轴的圆周方向上等间隔地产生非凹部的方式配置有凹部的靶，在对应于各凹部宽度的旋转范围内，将各凹部的误差的平均值作为各凹部共用的修正角度而存储到非易失性存储器中，通过所述修正角度来修正被检测轴的算出旋转角度。

22.根据权利要求19至21中任一权利要求所述的旋转角度检测装置的旋转角度修正方法，其特征在于，对应于相当于靶间隔的旋转范围中每一预定旋转角度而将所述各靶共用的修正角度存储到所述非易失性存储器中，以修正所述被检测轴的所述算出旋转角度，并且在所述预定旋转角度之间，利用根据以在所述算出旋转角度的前后存储的修正角度所求出的近似直线而推断的修正角度来进行修正。

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