CN108139232A - 角度检测装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的角度检测装置具有：校正信号运算器，该校正信号运算器根据由角度检测器得到的正弦信号和余弦信号来生成校正信号；以及角度运算器，该角度运算器根据校正信号来运算旋转机的角度信号，校正信号运算器在将正弦信号或余弦信号中的任一个表示为第一检测信号而将另一个表示为第二检测信号时，计算出校正后第一检测信号及校正后第二检测信号，角度运算器根据校正后第一检测信号和校正后第二检测信号来计算出旋转机的角度信号。

Description

角度检测装置
技术领域
本发明涉及力图降低角度检测误差的角度检测装置。
背景技术
为了提供降低了转矩脉动的电动机，力求提高转子的旋转位置的检测精度。于是，存在有一种以往的电动助力转向控制装置，通过利用预先存储于EEPROM等中的旋转变压器的正弦信号和余弦信号的中点校正值来校正检测信号，由此降低因旋转0次的信号误差而产生的旋转1次的角度误差(例如参照专利文献1)。
在该专利文献1中，通过对实施了中点校正后的旋转变压器的正弦信号和余弦信号乘以预先存储于EEPROM等中的振幅校正系数来进行校正，由此降低因旋转1次的信号误差而产生的旋转2次的角度误差。
另外，已知有如下现有技术，即：利用从以90deg间隔配置的3个或4个旋转检测器得到的信号，来去除因偏心(eccentricity)而产生的旋转1次的角度误差(例如参照专利文献2)。
在该专利文献2中，通过对从以90deg间隔配置的2个旋转检测器输入的信号进行相加，或者对从以180deg间隔配置的2个旋转检测器输入的信号进行相减，从而去除因变形为椭圆形而产生的旋转2次的角度误差。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2008－273478号公报
专利文献2：日本专利第4481137号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
然而，现有技术存在如下问题。
若利用专利文献1所涉及的检测方法，则能够降低因正弦信号和余弦信号中所包含的偏移误差而产生的旋转1次的角度误差，或者因振幅比而产生的旋转2次的角度误差。然而，存在如下问题，即：无法降低由于因旋转传感器的位置偏差而产生的旋转3次的信号误差所引起的旋转2次的角度误差。
另外，若利用专利文献2所涉及的检测方法，则通过使用3个或4个旋转检测器，由此能够降低因偏心或者椭圆形的变形而产生的旋转1次或2次的角度误差。然而，由于需要多个旋转检测器，存在结构成本较高的问题。
本发明正是为了解决上述问题而完成的，其目的在于得到一种角度检测装置，能够降低包括旋转2次的分量在内的角度误差，而不会导致成本的增加。
解决技术问题所采用的技术方案
本发明所涉及的角度检测器具有：校正信号运算器，该校正信号运算器根据由角度检测器得到的正弦信号和余弦信号来生成校正信号；角度运算器，该角度运算器根据由校正信号运算器所生成的校正信号来运算旋转机的角度信号，校正信号运算器在将正弦信号或余弦信号中的任一个表示为第一检测信号而将另一个表示为第二检测信号，并将n设为自然数时，对于第一偏移校正值X0、通过对第一检测信号的1次幂至n次幂分别乘以K11至K1n而得到的X1至Xn、通过对第二检测信号的1次幂至n次幂分别乘以K21至K2n而得到的Xn+1至X2n，从第一检测信号减去X0至X2n中至少一个以上的和，从而计算出校正后第一检测信号，对于第二偏移校正值Y0、通过对第一检测信号的1次幂至n次幂分别乘以G11至G1n而得到的Y1至Yn、通过对第二检测信号的1次幂至n次幂分别乘以G21至G2n而得到的Yn+1至Y2n，从第二检测信号减去Y0至Y2n中至少一个以上的和，从而计算出校正后第二检测信号，角度运算器通过根据校正后第一检测信号和校正后第二检测信号来计算出旋转机的角度信号，从而降低角度信号中所包含的1次至(n+1)次分量的误差。
另外，本发明所涉及的角度检测器具有：校正信号运算器，该校正信号运算器根据由角度检测器得到的正弦信号和余弦信号来生成校正信号；角度运算器，该角度运算器根据由校正信号运算器所生成的校正信号来运算旋转机的角度信号，校正信号运算器在将余弦信号Vcos设为Vcos＝a0+a1cosθ+b1sinθ+a2cos2θ+b2sin2θ···，将正弦信号Vsin设为Vsin＝c0+c1cosθ+d1sinθ+c2cos2θ+d2sin2θ···，并将正弦信号或余弦信号中的任一个表示为第一检测信号而将另一个表示为第二检测信号时，从第一检测信号减去第一偏移校正值，从而计算出校正后第一检测信号，从第二检测信号减去第二偏移校正值再乘以第一增益，将由此得到的值与第二增益乘以校正后第一检测信号后得到的值相加，从而计算出校正后第二检测信号，角度运算器通过根据校正后第一检测信号和校正后第二检测信号来计算出旋转机的角度信号，由此降低因正弦信号或余弦信号中所包含的0次至3次分量的误差而产生的1次及2次的角度误差。
而且，本发明所涉及的角度检测器具有：校正信号运算器，该校正信号运算器根据由角度检测器得到的正弦信号和余弦信号来生成校正信号；角度运算器，该角度运算器根据由校正信号运算器所生成的校正信号来运算旋转机的角度信号，校正信号运算器在将余弦信号Vcos设为Vcos＝a0+a1cosθ+b1sinθ+a2cos2θ+b2sin2θ···，将正弦信号Vsin设为Vsin＝c0+c1cosθ+d1sinθ+c2cos2θ+d2sin2θ···，并将正弦信号或余弦信号中的任一个表示为第一检测信号而将另一个表示为第二检测信号时，从第一检测信号减去第一偏移校正值再乘以第三增益，从而计算出校正后第一检测信号，从第二检测信号减去第二偏移校正值，再将由此得到的值与第四增益乘以校正后第一检测信号后得到的值相加，从而计算出校正后第二检测信号，角度运算器通过根据校正后第一检测信号和校正后第二检测信号来计算出旋转机的角度信号，由此降低因正弦信号或余弦信号中所包含的0次至3次分量的误差而产生的1次及2次的角度误差。
发明效果
根据本发明，构成为利用根据由角度检测器得到的正弦信号和余弦信号而生成的校正信号来计算角度。其结果是，能够得到可降低还包含有旋转2次的分量的角度误差而不会导致成本增加的角度检测装置。
附图说明
图1是将本发明的实施方式1中的角度检测器与传感器磁铁的位置关系作为XZ平面而示出的概念图。
图2是表示本发明的实施方式1的角度检测装置的结构的框图。
图3是示出了在本发明的实施方式1中对数学式(10)的各系数a0～a3、b1～b3、c0～c3、d1～d3赋予适当值时各个信号中所包含的误差分量的示例图。
图4是示出了在使用专利文献1的方法对因图3的各信号中所包含的偏移误差而产生的旋转1次的角度误差与因2个信号的振幅比而产生的旋转2次的角度误差进行校正后所残留的角度误差的图。
图5是示出了在使用本发明的实施方式1的方法对因图3的各信号中所包含的偏移误差而产生的旋转1次的角度误差与因2个信号的振幅比而产生的旋转2次的角度误差进行校正后所残留的角度误差的图。
图6是示出了本发明的实施方式1中各个信号中所包含的误差分量的与上述图4不同的示例图。
图7是示出了使用专利文献1的方法对图6的各信号中所包含的角度误差进行校正后所残留的角度误差的图。
图8是示出了使用本发明的实施方式1的方法对图6的各信号中所包含的角度误差进行校正后所残留的角度误差的图。
图9是示出了在使用本发明的实施方式2的第一校正对因图3的各信号中所包含的偏移误差而产生的旋转1次的角度误差与因2个信号的振幅比而产生的旋转2次的角度误差进行校正后所残留的角度误差的图。
图10是示出了在使用本发明的实施方式2的第二校正对因图3的各信号中所包含的偏移误差而产生的旋转1次的角度误差与因2个信号的振幅比而产生的旋转2次的角度误差进行校正后所残留的角度误差的图。
图11是示出了在使用本发明的实施方式3的第一校正对因图3的各信号中所包含的偏移误差而产生的旋转1次的角度误差与因2个信号的振幅比而产生的旋转2次的角度误差进行校正后所残留的角度误差的图。
图12是示出了在使用本发明的实施方式3的第二校正对因图3的各信号中所包含的偏移误差而产生的旋转1次的角度误差与因2个信号的振幅比而产生的旋转2次的角度误差进行校正后所残留的角度误差的图。
图13是示出了在使用本发明的实施方式4的第一校正对因图3的各信号中所包含的偏移误差而产生的旋转1次的角度误差与因2个信号的振幅比而产生的旋转2次的角度误差进行校正后所残留的角度误差的图。
图14是示出了在使用本发明的实施方式4的第二校正对因图3的各信号中所包含的偏移误差而产生的旋转1次的角度误差与因2个信号的振幅比而产生的旋转2次的角度误差进行校正后所残留的角度误差的图。
图15是示出了在使用本发明的实施方式5的第一校正对因图3的各信号中所包含的偏移误差而产生的旋转1次的角度误差与因2个信号的振幅比而产生的旋转2次的角度误差进行校正后所残留的角度误差的图。
图16是示出了在使用本发明的实施方式5的第二校正对因图3的各信号中所包含的偏移误差而产生的旋转1次的角度误差与因2个信号的振幅比而产生的旋转2次的角度误差进行校正后所残留的角度误差的图。
图17是表示本发明的实施方式6的角度检测装置的结构的框图。
具体实施方式
下面，基于附图，对本发明所涉及的角度检测装置的各实施方式进行详细说明。在各图中，对相同或者相当构件、部位标注相同标号进行说明。
实施方式1
作为本发明的角度检测装置所使用的角度检测器1，可列举旋转变压器、利用了磁阻元件的传感器(下面称为MR传感器)、编码器、霍尔元件等。无论在利用哪一个检测器的情况下都能获得相同的效果，因此此处以MR传感器为例进行说明。
图1是将本发明的实施方式1中的角度检测器1与传感器磁铁5的位置关系作为XZ平面而示出的概念图。与XZ平面垂直且从纸张的表面指向背面的方向是Y轴。角度检测器1检测出由传感器磁铁5所生成的磁场，输出正弦信号Vsin和余弦信号Vcos。
若将磁偶极矩设为m、且将真空的磁导率设为μ0，则传感器磁铁5所生成的磁场Hr及磁场Hθ由下述数学式(1)得到。
【数学式1】
传感器磁铁5与转子一起旋转，因此，利用角度检测器1检测出的由传感器磁铁5所生成的磁场会随着角度而发生变化。
角度检测器1位于θ为90deg的位置，在Z轴未偏离传感器磁铁5的中心轴的情况下，磁场Hr及磁场Hθ由下述数学式(2)得到。
【数学式2】
即，在此情况下，磁场Hr及磁场Hθ成为在XY平面上大小相同而方向不同的磁场矢量，因角度检测器1的位置偏差而产生的角度误差理想上为零。
另一方面，在由于制造上的限制或者制造差异而导致Z轴与传感器磁铁5的中心轴有偏差的情况下，XY方向分量的磁场成为在基波分量的基础上叠加了误差分量后的磁场。因此，磁场矢量hall分成XYZ方向分量，由下述数学式(3)得到。
【数学式3】
另外，角度检测器1多用于在磁场的主分量矢量方向上发生饱和的状态下。在此情况下，实际上能够检测到主分量矢量的法线方向分量所产生的误差分量。例如若将X方向分量设为余弦信号Vcos，将Y方向分量设为正弦信号Vsin来进行检测，则各个信号由下述数学式(4)得到。
【数学式4】
在使用上述数学式(4)所示那样的包含旋转1次及旋转3次的信号误差在内的检测信号来计算角度时，角度误差ε如下述数学式(5)所示，由旋转2次的分量来得到。
【数学式5】
另外，即使在传感器磁铁5以偏离Z轴的位置作为中心进行旋转的情况下，同样能够计算，余弦信号Vcos和正弦信号Vsin分别由下述数学式(6)得到。
【数学式6】
在使用上述数学式(6)所示那样的包含旋转0次、旋转1次、旋转2次及旋转3次的信号误差在内的检测信号来计算角度时，角度误差ε如下述数学式(7)所示，由旋转1次及旋转2次的分量来得到。
【数学式7】
即可知：在角度检测器1或传感器磁铁5偏离旋转轴的情况下，得到包含旋转0次～旋转3次的信号误差在内的检测信号，由此产生旋转1次或旋转2次的角度误差。
因此，本发明的角度检测装置利用图2所示的结构的控制模块，降低因信号误差而产生的角度误差。图2是表示本发明的实施方式1的角度检测装置的结构的框图。图2所示的本实施方式1的角度检测装置构成为具有角度检测器1、校正信号运算器2、以及角度运算器3。
角度检测器1根据转子的角度来输出正弦信号Vsin和余弦信号Vcos。校正信号运算部器用后述的方法对由角度检测器1得到的正弦信号Vsin和余弦信号Vcos进行校正，输出校正后正弦信号Vsin′和校正后余弦信号Vcos′。
角度运算器3利用校正信号运算器2得到的校正后正弦信号Vsin′和校正后余弦信号Vcos′，例如基于下述数学式(8)计算出角度θ。
【数8】
此处，角度θ的计算虽然使用了上述数学式(8)那样的公式，但也可以使用预先规定的转换表来计算角度θ。
下面，在将余弦信号表示为第一检测信号、将正弦信号表示为第二检测信号的情况下，说明利用校正信号运算器2进行的校正方法。另外，在将正弦信号表示为第一检测信号、将余弦信号表示为第二检测信号的情况下，也能够利用以同样方式决定的校正系数，得到同样的效果。
例如，如上述数学式(6)所示，在表示余弦信号Vcos和正弦信号Vsin的情况下，各个信号由下述数学式(9)得到。
【数学式9】
作为余弦信号Vcos和正弦信号Vsin，理想状态是成为下述数学式(10)所示的分量。
【数学式10】
因此，上述数学式(9)的分量中除了上述数学式(10)以外的分量都成为误差分量。
图3是示出了在本发明的实施方式1中对上述数学式(10)的各系数a0～a3、b1～b3、c0～c3、d1～d3赋予适当值时各个信号中所包含的误差分量的示例图。如图3所示，从旋转0次到旋转3次的误差被叠加至Vcos误差及Vsin误差的各个信号。
图4是示出了在使用专利文献1的方法对因图3的各信号中所包含的偏移误差而产生的旋转1次的角度误差与因2个信号的振幅比而产生的旋转2次的角度误差进行校正后所残留的角度误差的图。
专利文献1的方法无法降低因偏移误差和振幅比偏差以外的旋转2次及旋转3次的误差分量所产生的角度误差。因此，如图4所示，专利文献1的方法中残留了旋转1次和旋转2次的角度误差较大的值。
由于误差分量相对于基波分量而言足够小，因此，关于上述数学式(9)的各个系数，成立下述数学式(11)的关系。
【数学式11】
a0，a2，a3b1，b2，b3，c0，c1，c2，c3，d2，d3＜＜a1，d1 (11)
另外，由于余弦信号Vcos及正弦信号Vsin的振幅差相对于基波振幅而言足够小，因此，成立下述数学式(12)。
【数学式12】
|d1-a1|＜＜a1，d1 (12)
根据上述数学式(11)及上述数学式(12)的关系，与1相比足够小的校正系数kc0～kc3、ks0～ks3与信号的乘幂之间的乘积可近似为下述数学式(13)。在数学式(13)中，虽然近似为可忽略微小系数a0、a2、a3、b1、b2、b3、c0、c1、c2、c3、d2、d3与校正系数kc0～kc3、ks0～ks3之积，但是近似式并不限于此，可以认为即使采用可忽略3个微小的系数之积等其它的近似，也能够获得同样的效果。
【数学式13】
根据上述数学式(9)及上述数学式(13)，例如可以利用下述数学式(14)得到校正后正弦信号Vsin′和校正后余弦信号Vcos′。
【数学式14】
另外，运算各个信号的数学式并不仅限于上述数学式(14)。只要能利用对正弦信号Vsin或余弦信号Vcos的乘幂乘以增益后得到的值之和来表现，则即使是其它的校正数学式，当然也能够得到同样的效果。
由校正后正弦信号Vsin′和校正后余弦信号Vcos′所产生的角度误差ε由下述数学式(15)得到。
【数学式15】
即，只要利用下述数学式(16)提供校正系数kc0～kc3、ks0～ks3来使1次至4次的COS函数及SIN函数的系数成为0，则能够降低旋转1次至旋转4次的角度误差。
【数学式16】
对于第一偏移校正值X0，只要将对第一检测信号和第二检测信号进行傅立叶级数展开时的2m次(m为0以上的整数)的系数进行加法运算及减法运算来计算得到即可。
同样地，对于第二偏移校正值Y0，也只要将对第一检测信号和第二检测信号进行傅立叶级数展开时的2m次的系数进行加法运算及减法运算来计算得到即可。
与第一检测信号的kx(kx是1以上的奇数)次幂相乘的增益G1kx通过下述方式计算即可，即：将对第一检测信号和第二检测信号进行傅立叶级数展开时的(2m+1)次的系数进行加法运算和减法运算，再将由此得到的值除以基波振幅的kx次幂。而且，与第一检测信号的ky(ky是1以上的偶数)次幂相乘的增益G1ky通过下述方式计算即可，即：将对第一检测信号和第二检测信号进行傅立叶级数展开时的2m次的系数进行加法运算和减法运算，再将由此得到的值除以基波振幅的ky次幂。
同样地，与第二检测信号的kx次幂相乘的增益G2kx通过下述方式计算即可，即：将对第一检测信号和第二检测信号进行傅立叶级数展开时的(2m+1)次的系数进行加法运算和减法运算，再将由此得到的值除以基波振幅的kx次幂。而且，与第二检测信号的ky次幂相乘的增益G2ky通过下述方式计算即可，即：将对第一检测信号和第二检测信号进行傅立叶级数展开时的2m次的系数进行加法运算和减法运算，再将由此得到的值除以基波振幅的ky次幂。
图5是示出了在使用本发明的实施方式1的方法对因图3的各信号中所包含的偏移误差而产生的旋转1次的角度误差与因2个信号的振幅比而产生的旋转2次的角度误差进行校正后所残留的角度误差的图。更具体而言，该图5示出了利用校正信号运算器2进行上述数学式(14)的校正的情况下所残留的角度误差。
比较图4和图5明确可知，利用本实施方式1的校正效果，图4中所残留的旋转1次和旋转2次的角度误差在图5中可得到降低。
另外，图3中设想了因位置偏移及芯偏移而产生的上述数学式(7)那样的角度误差ε。然而，若使用本实施方式1所述的校正方法，则即使在包含下述图6那样的信号误差在内的情况下，也能够降低角度误差ε。图6是示出了本发明的实施方式1中各个信号中所包含的误差分量的与上述图4不同的示例图。
另外，图7是示出了使用专利文献1的方法对图6的各信号中所包含的角度误差进行校正后所残留的角度误差的图。如图7所示，专利文献1的方法中，由于信号中所包含的从旋转1次至旋转3次的误差分量而产生了从旋转1次至旋转4次的角度误差。
另一方面，图8是示出了使用本发明的实施方式1的方法对图6的各信号中所包含的角度误差进行校正后所残留的角度误差的图。更具体而言，该图8示出了利用校正信号运算器2进行上述数学式(14)的校正的情况下所残留的角度误差。利用本实施方式1的校正效果，图7中所残留的从旋转1次至旋转4次的角度误差在图8中可得到降低。
即，换言之，上述数学式(14)也可以由如下方式描述。校正信号运算器2对于第一偏移校正值X0、通过对第一检测信号的1次幂至3次幂分别乘以K11至K13而得到的X1至X3、通过对第二检测信号的1次幂至3次幂分别乘以K21至K23而得到的X4至X6，从第一检测信号减去X0至X6中至少一个以上的和，从而计算出校正后第一检测信号。
而且，校正信号运算器2对于第二偏移校正值Y0、通过对第一检测信号的1次幂至3次幂分别乘以G11至G13而得到的Y1至Y3、通过对第二检测信号的1次幂至3次幂分别乘以G21至G23而得到的Y4至Y6，从第二检测信号减去Y0至Y6中至少一个以上的和，从而计算出校正后第二检测信号。
接着，角度运算器3根据校正后第一检测信号和校正后第二检测信号来计算出旋转机的角度信号。其结果是，本实施方式1中的角度检测装置能够获得如下以往所没有的优异效果，即：能够降低角度信号中所包含的1次至4次分量的误差。
此处，对因包含1次至3次的误差的信号而产生了1次至4次的角度误差的情况下的效果进行了说明。然而，在因包含1次至n(n为2以上的自然数)次的误差的信号而产生了1次至(n+1)次的角度误差的情况下，当然也能够得到同样的效果。
另外，正弦信号Vcos及余弦信号Vsin并非一定指由角度检测器1所检测出的原始值。例如，在0～5V的范围内将2.5V作为中间值来使用的情况下，将从检测出的原始值减去2.5V后得到的值作为正弦信号Vcos及余弦信号Vsin来考虑即可。当然，可以在校正信号运算器2中进行减去2.5V的处理，也可以将上述数学式(14)设为考虑了2.5V的偏移量的关系式。
另外，为了降低干扰噪声的影响，正弦信号Vcos及余弦信号Vsin可以设为经由硬件或软件来进行滤波处理后的信号。
如上所述，根据实施方式1，构成为根据由角度检测器得到的正弦信号和余弦信号生成校正信号，利用该校正信号来计算角度。具体而言，具有如下结构，即：利用由正弦信号和余弦信号各自的n次幂乘以增益而得到的值之和来表示的简单的校正公式，对正弦信号和余弦信号中所包含的误差分量进行校正，由此生成校正信号，并根据所生成的校正信号来计算角度。其结果是，能够得到可降低还包含有旋转2次的分量的角度误差而不会导致成本增加的角度检测装置。
实施方式2
在本实施方式2中，说明利用校正信号运算器2a来代替校正信号运算器2，且通过与上述实施方式1不同的运算来进行校正处理的情况。
下面说明校正信号运算器2a，该校正信号运算器2a在将正弦信号设为第一检测信号、将余弦信号设为第二检测信号的情况下，利用下述数学式(17)计算出校正后正弦信号及校正后余弦信号。
【数学式17】
将利用上述数学式(17)来校正包含上述数学式(9)那样的次数分量在内的信号的情况下的角度误差ε设为tanε，且由下述数学式(18)得到。
【数学式18】
鉴于因角度检测器1的位置偏移及芯偏移而产生的角度误差能由上述数学式(7)得到，本实施方式2的校正信号运算器2a确定校正系数，使得下述数学式(19)成立。
【数学式19】
校正信号运算器2a例如如下述数学式(20)所示，计算出各个校正系数即可。
【数学式20】
图9是示出了使用本发明的实施方式2的第一校正对因图3的各信号中所包含的偏移误差而产生的旋转1次的角度误差与因2个信号的振幅比而产生的旋转2次的角度误差进行校正后所残留的角度误差的图。更具体而言，该图9示出了利用校正信号运算器2a且基于由上述数学式(20)所确定的校正系数来进行校正的情况下所残留的角度误差。
比较图4和图9明确可知，利用本实施方式2的第一校正的效果，图4中所残留的旋转1次和旋转2次的角度误差在图9中可得到降低。
即，换言之，上述数学式(17)也可以由如下方式描述。校正信号运算器2a从第一检测信号减去第一偏移校正值来计算出校正后第一检测信号。而且，校正信号运算器2从第二检测信号减去第二偏移校正值再乘以第一增益，将由此得到的值与第二增益乘以校正后第一检测信号后得到的值相加，从而计算出校正后第二检测信号。
另外，角度运算器3根据校正后第一检测信号和校正后第二检测信号来计算出旋转机的角度信号。其结果是，本实施方式2的角度检测装置能够得到如下以往所没有的优异效果，即：能够降低因正弦信号或余弦信号中所包含的0次至3次分量的误差而产生的1次至2次的角度误差。
另外，校正信号运算器2a例如如下述数学式(21)所示，可计算出各个校正系数。
【数学式21】
图10是示出了在使用本发明的实施方式2的第二校正对因图3的各信号中所包含的偏移误差而产生的旋转1次的角度误差与因2个信号的振幅比而产生的旋转2次的角度误差进行校正后所残留的角度误差的图。更具体而言，该图10示出了利用校正信号运算器2a，基于由上述数学式(21)所确定的校正系数来进行校正的情况下所残留的角度误差。
比较图4和图10明确可知，利用本实施方式2的第二校正的效果，图4中所残留的旋转1次和旋转2次的角度误差在图10中可得到降低。
另外，在第二校正中，对于上述数学式(20)得到上述数学式(21)那样的近似式。然而，近似式并不仅限于此，只要以同样的考虑方法进行近似，当然都能得到同样的效果。
即，换言之，上述数学式(21)也可以由如下方式描述。第一增益可通过下述方式获得，即：对第一检测信号的1次分量、与第一检测信号及第二检测信号的3次分量的和进行相加或相减，再用由此得到的值除以第二检测信号的1次分量。另外，第二增益可通过下述方式获得，即：对第一检测信号的1次分量和3次分量、第二检测信号的1次分量和3次分量分别乘以1或－1后得到的值进行相加，再用相加得到的值除以第一检测信号或第二检测信号的1次分量。
另外，第一偏移校正值可通过下述方式得到，即：对第一检测信号的0次分量和2次分量、第二检测信号的2次分量分别乘以系数后得到的值进行相加。而且，第二偏移校正值可通过下述方式得到，即：对第一检测信号的2次分量、第二检测信号的0次分量和2次分量分别乘以系数后得到的值进行相加。
如上所述，根据实施方式2，构成为根据由角度检测器得到的正弦信号和余弦信号生成的校正信号，利用该校正信号来计算角度。具体而言，具有如下结构，即：利用由正弦信号和余弦信号的系数所规定的增益和偏移来表示的简单的校正公式，对正弦信号和余弦信号中所包含的误差分量进行校正，由此生成校正信号，根据所生成的校正信号来计算角度。其结果是，能够得到可降低还包含有旋转2次的分量的角度误差而不会导致成本增加的角度检测装置。
实施方式3
在本实施方式3中，说明利用校正信号运算器2b来代替校正信号运算器2或校正信号运算器2a，且通过与上述实施方式1、2不同的运算来进行校正处理的情况。
下面说明校正信号运算器2b，该校正信号运算器2b在将余弦信号设为第一检测信号、且将正弦信号设为第二检测信号的情况下，利用下述数学式(22)计算出校正后正弦信号及校正后余弦信号。
【数学式22】
校正信号运算器2b例如如下述数学式(23)所示，计算出各个校正系数即可。
【数学式23】
图11是示出了使用本发明的实施方式3的第一校正对因图3的各信号中所包含的偏移误差而产生的旋转1次的角度误差与因2个信号的振幅比而产生的旋转2次的角度误差进行校正后所残留的角度误差的图。更具体而言，该图11示出了利用校正信号运算器2b且基于由上述数学式(23)所确定的校正系数来进行校正的情况下所残留的角度误差。
比较图4和图11明确可知，利用本实施方式3的第一校正的效果，图4中所残留的旋转1次和旋转2次的角度误差在图11中可得到降低。
另外，校正信号运算器2b例如可以如下述数学式(24)所示那样计算出各个校正系数。
【数学式24】
图12是示出了使用本发明的实施方式3的第二校正对因图3的各信号中所包含的偏移误差而产生的旋转1次的角度误差与因2个信号的振幅比而产生的旋转2次的角度误差进行校正后所残留的角度误差的图。更具体而言，该图12示出了利用校正信号运算器2b且基于由上述数学式(24)所确定的校正系数来进行校正的情况下所残留的角度误差。
比较图4和图12明确可知，利用本实施方式3的第二校正的效果，图4中所残留的旋转1次和旋转2次的角度误差在图12中可得到降低。
另外，在第二校正中，对于上述数学式(23)得到了上述数学式(24)那样的近似式。然而，近似式并不仅限于此，只要以同样的考虑方法进行近似，当然都能得到同样的效果。
如上所述，根据实施方式3，构成为根据由角度检测器得到的正弦信号和余弦信号生成校正信号，利用该校正信号来计算角度。具体而言，具有如下结构，即：利用由正弦信号和余弦信号的系数所规定的增益和偏移来表示的简单的校正公式，对正弦信号和余弦信号中所包含的误差分量进行校正，由此来生成校正信号，且根据所生成的校正信号来计算角度。其结果是，能够得到可降低还包含有旋转2次的分量的角度误差而不会导致成本增加的角度检测装置。
实施方式4
在本实施方式4中，说明利用校正信号运算器2c来代替校正信号运算器2、校正信号运算器2a或校正信号运算器2b，且通过与上述实施方式1～3不同的运算来进行校正处理的情况。
下面说明校正信号运算器2c，该校正信号运算器2c在将正弦信号表示为第一检测信号、且将余弦信号表示为第二检测信号的情况下，利用下述数学式(25)计算出校正后正弦信号及校正后余弦信号。
【数学式25】
校正信号运算器2c例如如下述数学式(26)所示，计算出各个校正系数即可。
【数学式26】
图13是示出了使用本发明的实施方式4的第一校正对因图3的各信号中所包含的偏移误差而产生的旋转1次的角度误差与因2个信号的振幅比而产生的旋转2次的角度误差进行校正后所残留的角度误差的图。更具体而言，该图13示出了利用校正信号运算器2c且基于由上述数学式(26)所确定的校正系数来进行校正的情况下所残留的角度误差。
比较图4和图13明确可知，利用本实施方式4的第一校正的效果，图4中所残留的旋转1次和旋转2次的角度误差在图13中可得到降低。
即，换言之，上述数学式(25)也可以由如下方式描述。校正信号运算器2c从第一检测信号减去第一偏移校正值再乘以第三增益，从而计算出校正后第一检测信号。而且，校正信号运算器2c从第二检测信号减去第二偏移校正值，再将由此得到的值与第四增益乘以校正后第一检测信号后得到的值相加，从而计算出校正后第二检测信号。
另外，角度运算器3根据校正后第一检测信号和校正后第二检测信号来计算出旋转机的角度信号。其结果是，本实施方式4的角度检测装置能够得到如下以往所没有的优异效果，即：能够降低因正弦信号或余弦信号中所包含的0次至3次分量的误差而产生的1次及2次的角度误差。
另外，校正信号运算器2c例如可以如下述数学式(27)所示那样计算出各个校正系数。
【数学式27】
图14是示出了使用本发明的实施方式4的第二校正对因图3的各信号中所包含的偏移误差而产生的旋转1次的角度误差与因2个信号的振幅比而产生的旋转2次的角度误差进行校正后所残留的角度误差的图。更具体而言，该图14示出了利用校正信号运算器2c且基于由上述数学式(27)所确定的校正系数来进行校正的情况下所残留的角度误差。
比较图4和图14明确可知，利用本实施方式4的第二校正的效果，图4中所残留的旋转1次和旋转2次的角度误差在图14中可得到降低。
另外，在第二校正中，对于上述数学式(26)，得到了上述数学式(27)那样的近似式。然而，近似式并不仅限于此，只要以同样的考虑方法进行近似，当然都能得到同样的效果。
即，换言之，上述数学式(27)也可以由如下方式描述。第三增益可通过下述方式获得，即：将第一检测信号的1次分量、与第一检测信号及第二检测信号的3次分量的和进行相加或相减，再用由此得到的值除以第二检测信号的1次分量。另外，第四增益可通过下述方式获得，即：将第一检测信号的1次分量和3次分量、第二检测信号的1次分量和3次分量分别乘以1或－1后得到的值进行相加，再用相加得到的值除以第一检测信号或第二检测信号的1次分量。
如上所述，根据实施方式4，构成为根据由角度检测器得到的正弦信号和余弦信号生成校正信号，利用该校正信号来计算角度。具体而言，具有如下结构，即：利用由正弦信号和余弦信号的系数所规定的增益和偏移来表示的简单的校正公式，对正弦信号和余弦信号中所包含的误差分量进行校正，由此生成校正信号，且根据所生成的校正信号来计算角度。其结果是，能够得到可降低还包含有旋转2次的分量的角度误差而不会导致成本增加的角度检测装置。
实施方式5
在本实施方式5中，说明利用校正信号运算器2d来代替校正信号运算器2、校正信号运算器2a、校正信号运算器2b或校正信号运算器2c，且通过与上述实施方式1～4不同的运算来进行校正处理的情况。
下面说明校正信号运算器2d，该校正信号运算器2d在将余弦信号表示为第一检测信号、且将正弦信号表示为第二检测信号的情况下，利用下述数学式(28)计算出校正后正弦信号及校正后余弦信号。
【数学式28】
校正信号运算器2d例如如下述数学式(29)所示，计算出各个校正系数即可。
【数学式29】
图15是示出了使用本发明的实施方式5的第一校正对因图3的各信号中所包含的偏移误差而产生的旋转1次的角度误差与因2个信号的振幅比而产生的旋转2次的角度误差进行校正后所残留的角度误差的图。更具体而言，该图15示出了利用校正信号运算器2d且基于由上述数学式(29)所确定的校正系数来进行校正的情况下所残留的角度误差。
比较图4和图15明确可知，利用本实施方式5的第一校正的效果，图4中所残留的旋转1次和旋转2次的角度误差在图15中可得到降低。
另外，校正信号运算器2d例如可以如下述数学式(30)所示那样计算出各个校正系数。
【数学式30】
图16是示出了使用本发明的实施方式5的第二校正对因图3的各信号中所包含的偏移误差而产生的旋转1次的角度误差与因2个信号的振幅比而产生的旋转2次的角度误差进行校正后所残留的角度误差的图。更具体而言，该图16示出了利用校正信号运算器2d且基于由上述数学式(30)所确定的校正系数来进行校正的情况下所残留的角度误差。
比较图4和图16明确可知，利用本实施方式5的第二校正的效果，图4中所残留的旋转1次和旋转2次的角度误差在图16中可得到降低。
另外，在第二校正中，对于上述数学式(29)，得到了上述数学式(30)那样的近似式。然而，近似式并不仅限于此，只要以同样的考虑方法进行近似，当然都能得到同样的效果。
如上所述，根据实施方式5，构成为根据由角度检测器得到的正弦信号和余弦信号生成校正信号，利用该校正信号来计算角度。具体而言，具有如下结构，即：利用由正弦信号和余弦信号的系数所规定的增益和偏移来表示的简单的校正公式，对正弦信号和余弦信号中所包含的误差分量进行校正，由此生成校正信号，且根据所生成的校正信号来计算角度。其结果是，能够得到可降低还包含有旋转2次的分量的角度误差而不会导致成本增加的角度检测装置。
实施方式6
在本实施方式6中，说明了利用校正信号运算器2e来代替校正信号运算器2、校正信号运算器2a、校正信号运算器2b、校正信号运算器2c或校正信号运算器2d，且通过与上述实施方式1～5不同的运算来进行校正处理的情况。
上述实施方式1～5中，说明了对因包含有1次至n(n为2以上的自然数)次的误差的信号而产生的1次至(n+1)次的角度误差进行降低的方法。与此相对地，本实施方式6中，说明对因包含有1次至n+2(n为2以上的自然数)次的误差的信号而产生的1次至(n+1)次的角度误差进行降低的方法。下面，为了简化说明，以n＝3的情况为例进行说明，但是n的值并不仅限于3。
图17是表示本发明的实施方式6的角度检测装置的结构的框图。图17所示的本实施方式6的角度检测装置构成为具有角度检测器1、校正信号运算器2e、以及角度运算器3。
本实施方式6的图17的结构实质上与上述图2的结构相同。但是，上述图2的校正信号运算器2输出了校正后正弦信号Vsin′和校正后余弦信号Vcos′。与此相对地，本实施方式6的不同之处在于，图17中的校正信号运算器2e输出了校正后正弦信号Vsin″和校正后余弦信号Vcos′。
本实施方式6的余弦信号Vcos和正弦信号Vsin由下述数学式(31)得到。
【数学式31】
此时，利用下述数学式(32)和下述数学式(33)来计算出校正后正弦信号Vsin″和校正后余弦信号Vcos′。此处，k0例如通过a1/d1来得到即可。
【数学式32】
Vsin＝k0Vsin (32)
关于上述数学式(31)的各个系数，由于误差分量相对于基波分量而言足够小，因此成立下述数学式(34)的关系。另外，若将余弦信号Vcos及正弦信号Vsin设为0～5V的信号，且以2.5V作为中心，则当然只要使用预先减去了2.5V后的信号即可。
【数学式33】
a0，a2，a3，a4，a5，b1，b2，b3，b4，b5，c0，c1，c2，c3，c4，c5，d2，d3，d4，d5＜＜a1，d1 (34)
因而，若考虑到可忽略a1及d1以外的变量中3个变量之积来进行近似，则能够得到下述数学式(35)～下述数学式(38)。
【数学式34】
根据上述数学式(35)～上述数学式(38)，校正后正弦信号Vsin″和校正后余弦信号Vcos＇由下述数学式(39)得到。
【数学式35】
此时，角度误差ε由下式(40)得到。
【数学式36】
若求解联立方程式以使上述数学式(40)中的1次至4次分量的各个系数为零，则能够计算出8个校正系数kc0～kc3、ks0～ks3。
即，换言之，上述数学式(32)、(33)也可以由如下方式描述。校正信号运算器2e对于第一偏移校正值X0、通过对第一检测信号的1次幂至3次幂分别乘以K11至K13而得到的X1至X3、通过对第二检测信号的1次幂至3次幂分别乘以K21至K23而得到的X4至X6，从第一检测信号减去X0至X6中至少一个以上的和，从而计算出校正后第一检测信号。
而且，校正信号运算器2e对于第二偏移校正值Y0、通过对第一检测信号的1次幂至3次幂分别乘以G11至G13而得到的Y1至Y3、通过对第二检测信号的1次幂至3次幂分别乘以G21至G23而得到的Y4至Y6，从第二检测信号减去Y0至Y6中至少一个以上的和，从而计算出校正后第二检测信号。
另外，角度运算器3根据校正后第一检测信号和校正后第二检测信号来计算出旋转机的角度信号。其结果是，本实施方式6的角度检测装置能够获得如下以往所没有的优异效果，即：能够降低因第一检测信号和第二检测信号中所包含的0次至5次的误差而产生的角度信号中所包含的1次至4次分量的误差。
此处，对因包含0次至5次的误差的信号而产生了1次至4次的角度误差的情况下的效果进行了说明。然而，在因包含0次至(n+2)(n为自然数)次的误差的信号而产生了1次至(n+1)次的角度误差的情况下，当然也能够得到同样的效果。
如上所述，根据实施方式6，构成为根据由角度检测器得到的正弦信号和余弦信号生成校正信号，利用该校正信号来计算角度。具体而言，具有如下结构，即：利用由对正弦信号和余弦信号各自的n次幂乘以增益而得到的值之和来表示的简单的校正公式，对正弦信号和余弦信号中所包含的误差分量进行校正，由此生成校正信号，且根据所生成的校正信号来计算角度。
尤其根据本实施方式6，能够降低因第一检测信号和第二检测信号中所包含的0次至(n+2)次的误差而产生的角度信号中所包含的1次至n次分量的误差。其结果是，能够得到可降低还包含有旋转2次的分量的角度误差而不会导致成本增加的角度检测装置。
另外，与实施方式1同样地，若如上述数学式(13)那样进行近似，则角度误差ε成为下述数学式(41)。在数学式(41)中，以可忽略3个微小的系数之积来进行近似，但是近似式并不仅限于此，即使采用其它近似也当然能够得到同样的效果。
【数学式37】
若求解联立方程式以使上述数学式(41)中的1次至4次分量的各个系数为零，则可得到下述数学式(42)，能够计算出8个校正系数kc0～kc3、ks0～ks3。
【数学式38】
即，第一偏移校正值X0通过下述方式计算即可，即：将对第一检测信号和第二检测信号进行傅立叶级数展开时的2m次(m为0以上的整数)的系数进行加法运算及减法运算。
同样地，第二偏移校正值Y0也只要通过下述方式计算即可，即：将对第一检测信号和第二检测信号进行傅立叶级数展开时的2m次的系数进行加法运算及减法运算。
与第一检测信号的kx(kx是1以上的奇数)次幂相乘的增益G1kx通过下述方式计算即可，即：将对第一检测信号和第二检测信号进行傅立叶级数展开时的(2m+1)次的系数进行加法运算和减法运算，再将由此得到的值除以基波振幅的kx次幂。
而且，与第一检测信号的ky(ky是1以上的偶数)次幂相乘的增益G1ky也只要通过下述方式计算即可，即：将对第一检测信号和第二检测信号进行傅立叶级数展开时的2m次的系数进行加法运算和减法运算，再将由此得到的值除以基波振幅的ky次幂。
同样地，与第二检测信号的kx次幂相乘的增益G2kx也只要通过下述方式计算即可，即：将对第一检测信号和第二检测信号进行傅立叶级数展开时的(2m+1)次的系数进行加法运算和减法运算，再将由此得到的值除以基波振幅的kx次幂。
而且，与第二检测信号的ky次幂相乘的增益G2ky也只要通过下述方式计算即可，即：将对第一检测信号和第二检测信号进行傅立叶级数展开时的2m次的系数进行加法运算和减法运算，再将由此得到的值除以基波振幅的ky次幂。

Claims (21)

1.一种角度检测装置，具有：
校正信号运算器，该校正信号运算器根据由角度检测器得到的正弦信号和余弦信号来生成校正信号；以及
角度运算器，该角度运算器根据由所述校正信号运算器所生成的所述校正信号来运算旋转机的角度信号，
该角度检测装置的特征在于，
所述校正信号运算器在将所述正弦信号或所述余弦信号中的任一个表示为第一检测信号而将另一个表示为第二检测信号，并将n设为自然数时，
对于第一偏移校正值X0、通过对所述第一检测信号的1次幂至n次幂分别乘以K11至K1n而得到的X1至Xn、通过对所述第二检测信号的1次幂至n次幂分别乘以K21至K2n而得到的Xn+1至X2n，从所述第一检测信号减去X0至X2n中至少一个以上的和，从而计算出校正后第一检测信号，
对于第二偏移校正值Y0、通过对所述第一检测信号的1次幂至n次幂分别乘以G11至G1n而得到的Y1至Yn、通过对所述第二检测信号的1次幂至n次幂分别乘以G21至G2n而得到的Yn+1至Y2n，从所述第二检测信号减去Y0至Y2n中至少一个以上的和，从而计算出校正后第二检测信号，
所述角度运算器通过根据所述校正后第一检测信号和所述校正后第二检测信号来计算出所述旋转机的角度信号，从而降低所述角度信号中所包含的1次至(n+1)次分量的误差。
2.如权利要求1所述的角度检测装置，其特征在于，
所述角度运算器通过根据所述校正后第一检测信号和所述校正后第二检测信号来计算出所述旋转机的角度信号，从而降低因所述第一检测信号及所述第二检测信号中所包含的0次至(n+2)次的误差而产生的所述角度信号中所包含的1次至(n+1)次分量的误差。
3.如权利要求1或2所述的角度检测装置，其特征在于，
所述校正信号运算器在将m设为0以上的整数时，通过对所述第一检测信号和所述第二检测信号进行了傅立叶级数展开时的2m次的系数进行加法运算及减法运算，来计算出所述第一偏移校正值X0。
4.如权利要求1至3中任一项所述的角度检测装置，其特征在于，
所述校正信号运算器在将m设为0以上的整数时，通过对所述第一检测信号和所述第二检测信号进行了傅立叶级数展开时的2m次的系数进行加法运算及减法运算，来计算出所述第二偏移校正值Y0。
5.如权利要求1至4中任一项所述的角度检测装置，其特征在于，
所述校正信号运算器在将kx设为1以上的奇数、将ky设为1以上的偶数、将m设为0以上的整数时，通过对所述第一检测信号和所述第二检测信号进行了傅立叶级数展开时的(2m+1)次的系数进行加法运算及减法运算，并将由此得到的值除以基波振幅的kx次幂，从而计算出与所述第一检测信号的kx次幂相乘的增益G1kx，或者通过对所述第一检测信号和所述第二检测信号进行了傅立叶级数展开时的2m次的系数进行加法运算及减法运算，并将由此得到的值除以基波振幅的ky次幂，从而计算出与所述第一检测信号的ky次幂相乘的增益G1ky。
6.如权利要求1至5中任一项所述的角度检测装置，其特征在于，
所述校正信号运算器在将kx设为1以上的奇数、将ky设为1以上的偶数、将m设为0以上的整数时，通过对所述第一检测信号和所述第二检测信号进行了傅立叶级数展开时的(2m+1)次的系数进行加法运算及减法运算，并将由此得到的值除以基波振幅的kx次幂，从而计算出与所述第二检测信号的kx次幂相乘的增益G2kx，或者通过对所述第一检测信号和所述第二检测信号进行了傅立叶级数展开时的2m次的系数进行加法运算及减法运算，并将由此得到的值除以基波振幅的ky次幂，从而计算出与所述第二检测信号的ky次幂相乘的增益G2ky。
7.一种角度检测装置，具有：
校正信号运算器，该校正信号运算器根据由角度检测器得到的正弦信号和余弦信号来生成校正信号；以及
角度运算器，该角度运算器根据由所述校正信号运算器所生成的所述校正信号来运算旋转机的角度信号，
该角度检测装置的特征在于，
在将所述余弦信号Vcos设为Vcos＝a0+a1cosθ+b1sinθ+a2cos2θ+b2sin2θ···，将所述正弦信号Vsin设为Vsin＝c0+c1cosθ+d1sinθ+c2cos2θ+d2sin2θ···，且将所述正弦信号或所述余弦信号中的任一个表示为第一检测信号而将另一个表示为第二检测信号时，
所述校正信号运算器从所述第一检测信号减去第一偏移校正值，来计算出校正后第一检测信号，
从所述第二检测信号减去第二偏移校正值再乘以第一增益后，将由此得到的值与第二增益乘以校正后第一检测信号后得到的值相加，从而计算出校正后第二检测信号，
所述角度运算器根据所述校正后第一检测信号和所述校正后第二检测信号来计算出所述旋转机的角度信号，由此降低因所述正弦信号或所述余弦信号中所包含的0次至3次分量的误差而产生的1次及2次的角度误差。
8.如权利要求7所述的角度检测装置，其特征在于，
所述校正信号运算器对所述第一检测信号的1次分量、与所述第一检测信号及第二检测信号的3次分量的和进行加法运算或减法运算，将由此得到的值除以第二检测信号的1次分量，从而计算出所述第一增益。
9.如权利要求7或8所述的角度检测装置，其特征在于，
所述校正信号运算器在将所述第一检测信号设为所述正弦信号时，将所述第一增益计算为(a3+d1+d3)/a1，
所述校正信号运算器在将所述第一检测信号设为所述余弦信号时，将所述第一增益计算为(a1-a3-d3)/d1。
10.如权利要求7至9中任一项所述的角度检测装置，其特征在于，
所述校正信号运算器对所述第一检测信号的1次分量和3次分量、所述第二检测信号的1次分量和3次分量分别乘以1或－1后得到的值进行加法运算，并将由此得到的值除以所述第一检测信号或所述第二检测信号的1次分量，从而计算出所述第二增益。
11.如权利要求7至10中任一项所述的角度检测装置，其特征在于，
所述校正信号运算器将所述第二增益计算为(-b1+b3-c1-c3)/a1或者(-b1+b3-c1-c3)/d1。
12.一种角度检测装置，具有：
校正信号运算器，该校正信号运算器根据由角度检测器得到的正弦信号和余弦信号来生成校正信号；以及
角度运算器，该角度运算器根据由所述校正信号运算器所生成的所述校正信号来运算旋转机的角度信号，
该角度检测装置的特征在于，
在将所述余弦信号Vcos设为Vcos＝a0+a1cosθ+b1sinθ+a2cos2θ+b2sin2θ···，将所述正弦信号Vsin设为Vsin＝c0+c1cosθ+d1sinθ+c2cos2θ+d2sin2θ···，且将所述正弦信号或所述余弦信号中的任一个表示为第一检测信号而将另一个表示为第二检测信号时，
所述校正信号运算器从所述第一检测信号减去第一偏移校正值再乘以第三增益，来计算出校正后第一检测信号，
从所述第二检测信号减去第二偏移校正值，将由此得到的值与第四增益乘以校正后第一检测信号后得到的值相加，从而计算出校正后第二检测信号，
所述角度运算器根据所述校正后第一检测信号和所述校正后第二检测信号来计算出所述旋转机的角度信号，由此降低因所述正弦信号或所述余弦信号中所包含的0次至3次分量的误差而产生的1次及2次的角度误差。
13.如权利要求12所述的角度检测装置，其特征在于，
所述角度运算器对所述第二检测信号的1次分量、与所述第一检测信号及第二检测信号的3次分量的和进行加法运算或减法运算，并将由此得到的值除以第二检测信号的1次分量，从而计算出所述第三增益。
14.如权利要求12或13所述的角度检测装置，其特征在于，
所述角度运算器在将所述第一检测信号设为所述正弦信号时，将所述第三增益计算为(a1-a3-d3)/d1，
所述角度运算器在将所述第一检测信号设为所述余弦信号时，将所述第三增益计算为(a3+d1+d3)/a1。
15.如权利要求12至14中任一项所述的角度检测装置，其特征在于，
所述角度运算器对所述第一检测信号的1次分量和3次分量、所述第二检测信号的1次分量和3次分量分别乘以1或－1后得到的值进行加法运算，并将由此得到的值除以第一检测信号或第二检测信号的1次分量，从而计算出所述第四增益。
16.如权利要求12至15中任一项所述的角度检测装置，其特征在于，
所述角度运算器将所述第四增益计算为(-b1+b3-c1-c3)/a1。
17.如权利要求7至16中任一项所述的角度检测装置，其特征在于，
所述角度运算器对所述第一检测信号的0次分量和2次分量、所述第二检测信号的2次分量分别乘以系数后得到的值进行加法运算，由此计算出所述第一偏移校正值。
18.如权利要求7至17中任一项所述的角度检测装置，其特征在于，
所述角度运算器对所述第一检测信号的2次分量、所述第二检测信号的0次分量和2次分量分别乘以系数后得到的值进行加法运算，由此计算出所述第二偏移校正值。
19.如权利要求7至18中任一项所述的角度检测装置，其特征在于，
所述角度运算器在将所述第一检测信号设为所述余弦信号时，将所述第一偏移校正值计算为(2a0-a2-d2)/2，
所述角度运算器在将所述第一检测信号设为所述正弦信号时，将所述第一偏移校正值计算为(2c0-b2+c2)/2。
20.如权利要求7至19中任一项所述的角度检测装置，其特征在于，
所述角度运算器在将所述第一检测信号设为所述余弦信号时，将所述第二偏移校正值计算为(2c0-b2+c2)/2，
所述角度运算器在将所述第一检测信号设为所述正弦信号时，将所述第二偏移校正值计算为(2a0-a2-d2)/2。
21.如权利要求1至20中任一项所述的角度检测装置，其特征在于，
所述角度检测器是旋转变压器、利用了磁阻的传感器、编码器、霍尔元件中的任一种。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112146688A (zh) * 2019-06-28 2020-12-29 三菱电机株式会社 旋转角度检测装置
CN113196014A (zh) * 2018-12-18 2021-07-30 三菱电机株式会社 角度检测装置、以及使用了该角度检测装置的电动助力转向装置
CN113330282A (zh) * 2019-01-22 2021-08-31 三菱电机株式会社 旋转角度检测装置及包含该旋转角度检测装置的电动助力转向装置
CN113661375A (zh) * 2019-04-19 2021-11-16 三菱电机株式会社 角度检测装置

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017068684A1 (ja) * 2015-10-22 2017-04-27 三菱電機株式会社 角度検出装置
US10816363B2 (en) * 2018-02-27 2020-10-27 Nxp B.V. Angular sensor system and method of stray field cancellation
US10670425B2 (en) * 2018-03-30 2020-06-02 Nxp B.V. System for measuring angular position and method of stray field cancellation
US11573103B2 (en) 2018-05-11 2023-02-07 Sankyo Seisakusho Co. Angle detector
JP7095514B2 (ja) * 2018-09-14 2022-07-05 日本精工株式会社 角度検出装置
JP7161439B2 (ja) * 2019-04-23 2022-10-26 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体装置及びモータ制御システム
US11486742B2 (en) 2019-08-16 2022-11-01 Nxp B.V. System with magnetic field shield structure

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003035566A (ja) * 2001-07-23 2003-02-07 Okuma Corp 補正機能付き絶対位置検出器
JP2003344106A (ja) * 2002-05-22 2003-12-03 Mitsubishi Electric Corp 回転角度検出装置
CN1616971A (zh) * 2003-11-13 2005-05-18 阿斯莫株式会社 具有旋转传感器的旋转机器
JP2007107886A (ja) * 2005-10-11 2007-04-26 Yaskawa Electric Corp エンコーダ誤差補正装置およびエンコーダ
JP2007304000A (ja) * 2006-05-12 2007-11-22 Tokai Rika Co Ltd 回転角度検出装置
JP2008273478A (ja) * 2007-05-07 2008-11-13 Mitsubishi Electric Corp 電動パワーステアリング制御装置
JP2009156852A (ja) * 2007-12-28 2009-07-16 Toshiba Mach Co Ltd レゾルバ装置およびレゾルバの角度検出装置とその方法
CN102445221A (zh) * 2010-10-13 2012-05-09 Tdk株式会社 旋转磁场传感器
JP2014157069A (ja) * 2013-02-15 2014-08-28 Okuma Corp 位置検出装置
CN104169687A (zh) * 2012-03-16 2014-11-26 三菱电机株式会社 角度检测装置
US20150009517A1 (en) * 2013-07-03 2015-01-08 Ricoh Company, Ltd. Rotation-angle detection device and method, and image processing apparatus
WO2015029098A1 (ja) * 2013-08-26 2015-03-05 三菱電機株式会社 位置検出器の角度誤差補正装置および角度誤差補正方法

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4119958A (en) * 1975-10-23 1978-10-10 The Singer Company Method for achieving high accuracy performance from conventional tracking synchro to digital converter
US4046341A (en) * 1976-03-30 1977-09-06 General Electric Company Aircraft angle-of-attack and sideslip estimator
US4870588A (en) * 1985-10-21 1989-09-26 Sundstrand Data Control, Inc. Signal processor for inertial measurement using coriolis force sensing accelerometer arrangements
JP2680435B2 (ja) * 1989-07-26 1997-11-19 シーケーディ株式会社 回転角度検出装置
GB2241337B (en) * 1990-02-24 1994-01-05 Ferranti Int Plc Potentiometric circuit arrangement
JP2001012967A (ja) * 1999-04-28 2001-01-19 Asahi Optical Co Ltd エンコーダおよび磁気式エンコーダを搭載した測量機
US6651496B2 (en) * 2001-09-04 2003-11-25 Scientific Drilling International Inertially-stabilized magnetometer measuring apparatus for use in a borehole rotary environment
JP3938501B2 (ja) * 2001-10-16 2007-06-27 三菱電機株式会社 回転角度検出装置、それを用いた永久磁石型回転電機、及び、永久磁石型回転電機を用いた電動パワーステアリング装置
JP4481137B2 (ja) * 2003-11-13 2010-06-16 アスモ株式会社 モータ、回転制御装置、及び回転検出回路
ES2335135T3 (es) * 2005-05-30 2010-03-22 Interfleet Technology Ab Metodo y sistema para determinar una pluralidad de componentes de carga sobre rueda.
US8400338B2 (en) * 2006-12-29 2013-03-19 Teradyne, Inc. Compensating for harmonic distortion in an instrument channel
US20080158026A1 (en) * 2006-12-29 2008-07-03 O'brien David Compensating for harmonic distortion in an instrument channel
JP5802588B2 (ja) * 2012-03-23 2015-10-28 株式会社東芝 角度検出装置およびモータ駆動制御装置
JP2013234890A (ja) * 2012-05-08 2013-11-21 Nikon Corp エンコーダ、及び駆動装置
WO2017068684A1 (ja) * 2015-10-22 2017-04-27 三菱電機株式会社 角度検出装置
US10075107B2 (en) * 2015-11-03 2018-09-11 Nxp Usa, Inc. Method and apparatus for motor lock or stall detection

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003035566A (ja) * 2001-07-23 2003-02-07 Okuma Corp 補正機能付き絶対位置検出器
JP2003344106A (ja) * 2002-05-22 2003-12-03 Mitsubishi Electric Corp 回転角度検出装置
CN1616971A (zh) * 2003-11-13 2005-05-18 阿斯莫株式会社 具有旋转传感器的旋转机器
JP2007107886A (ja) * 2005-10-11 2007-04-26 Yaskawa Electric Corp エンコーダ誤差補正装置およびエンコーダ
JP2007304000A (ja) * 2006-05-12 2007-11-22 Tokai Rika Co Ltd 回転角度検出装置
JP2008273478A (ja) * 2007-05-07 2008-11-13 Mitsubishi Electric Corp 電動パワーステアリング制御装置
JP2009156852A (ja) * 2007-12-28 2009-07-16 Toshiba Mach Co Ltd レゾルバ装置およびレゾルバの角度検出装置とその方法
CN102445221A (zh) * 2010-10-13 2012-05-09 Tdk株式会社 旋转磁场传感器
CN104169687A (zh) * 2012-03-16 2014-11-26 三菱电机株式会社 角度检测装置
JP2014157069A (ja) * 2013-02-15 2014-08-28 Okuma Corp 位置検出装置
US20150009517A1 (en) * 2013-07-03 2015-01-08 Ricoh Company, Ltd. Rotation-angle detection device and method, and image processing apparatus
WO2015029098A1 (ja) * 2013-08-26 2015-03-05 三菱電機株式会社 位置検出器の角度誤差補正装置および角度誤差補正方法

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113196014A (zh) * 2018-12-18 2021-07-30 三菱电机株式会社 角度检测装置、以及使用了该角度检测装置的电动助力转向装置
CN113196014B (zh) * 2018-12-18 2023-08-04 三菱电机株式会社 角度检测装置、以及使用了该角度检测装置的电动助力转向装置
CN113330282A (zh) * 2019-01-22 2021-08-31 三菱电机株式会社 旋转角度检测装置及包含该旋转角度检测装置的电动助力转向装置
CN113330282B (zh) * 2019-01-22 2023-10-10 三菱电机株式会社 旋转角度检测装置及电动助力转向装置
CN113661375A (zh) * 2019-04-19 2021-11-16 三菱电机株式会社 角度检测装置
CN113661375B (zh) * 2019-04-19 2024-04-30 三菱电机株式会社 角度检测装置
CN112146688A (zh) * 2019-06-28 2020-12-29 三菱电机株式会社 旋转角度检测装置

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