CN109556637A - 旋转角度检测装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的旋转角度检测装置(10)具备：旋转体(12)，其与旋转轴(Sf)一体地旋转，且具有被检测部(20a)；A相检测体(30)，其在被检测部(20a)上的第1检测区域(DF1)内，检测伴随旋转体(12)的旋转的物理量的变化，从而输出A相信号(Sa)；以及B相检测体(32)，其在被检测部(20a)上的第2检测区域(DF2)内，检测伴随旋转体(12)的旋转的物理量的变化，从而输出同A相信号(Sa)相位错开的B相信号(Sb)。该第2检测区域(DF2)与第1检测区域(DF1)相比，在相对于旋转体(12)的旋转方向垂直的方向上的长度更短。

Description

旋转角度检测装置
技术领域
本发明涉及一种检测旋转角度的旋转角度检测装置。
背景技术
如日本专利特开平11-153451号公报所揭示，检测旋转轴的旋转角度的编码器具有设置在旋转轴上的磁体的转子、以及以与沿转子的周向形成的突齿相对的方式设置的第1检测部及第2检测部。基于该第1检测部与第2检测部的检测信号，能够求出旋转轴的旋转角度。
发明内容
然而，如果转子(旋转体)上附着异物或有损伤，则第1检测部及第2检测部的检测信号的波形变成和原本不同的波形，从而检测信号中发生异常。因此，无法高精度地求出旋转角度。检测出的旋转角度因为用于特定的控制(例如、电机控制等)，所以如果检测信号的波形变形，则会对特定的控制造成影响。
于是，本发明的目的在于提供一种旋转角度检测装置，其检测出附着到旋转体上的异物及旋转体的损伤，且防止因为旋转体的异物或损伤导致旋转体的旋转角度的检测精度下降。
本发明为检测旋转轴的旋转角度的旋转角度检测装置，具备：旋转体，其与所述旋转轴一体地旋转，且具有用于检测旋转角度的被检测部；第1检测体，其被配置成与所述被检测部相对置，且在所述被检测部上的第1检测区域内，检测伴随所述旋转体的旋转的物理量的变化，而输出表示所述旋转体的旋转角度的第1检测信号；以及第2检测体，其被配置成与所述被检测部相对置，且在所述被检测部上的第2检测区域内，检测伴随所述旋转体的旋转的物理量的变化，而输出同所述第1检测信号相位错开的表示所述旋转体的旋转角度的第2检测信号，该第2检测区域位于在所述旋转体的旋转方向上位于同所述第1检测区域不同的位置，所述第2检测区域与所述第1检测区域相比，在相对于所述旋转体的所述旋转方向垂直的方向上的长度更短。
根据本发明，能够获得波形因为旋转体的异物或损伤的影响而变形的第1检测信号、与波形不因旋转体的异物或损伤变形的第2检测信号。其结果，能够检测旋转体的异物以及损伤，且防止因为旋转体的异物或损伤导致旋转体的旋转角度的检测精度下降。
上述的目的、特征及优点应可从参照附图说明的以下的实施方式的说明容易地了解。
附图说明
图1是实施方式所涉及的旋转角度检测装置的构成图。
图2是表示图1所示的A相检测体及B相检测体的具体构成的图。
图3是表示A相信号及B相信号的波形的图。
图4是表示A相检测体及B相检测体的检测区域的图。
图5是表示图1所示的Z相检测体的具体构成的图。
图6是表示图1所示的旋转角度检测装置的电气构成的构成框图。
图7是表示图6所示的旋转角度检测装置的动作的流程图。
图8是表示变形例1所涉及的A相检测体及B相检测体的检测区域的图。
具体实施方式
对本发明所涉及的旋转角度检测装置，列举优选的实施方式，一边参照附图一边在以下详细地说明。
实施方式
图1是旋转角度检测装置10的构成图。旋转角度检测装置10具备与旋转轴Sf一体地旋转的磁体的旋转体12、检测与旋转体12的旋转角度θ相应的检测信号并输出的检测部14、以及基于检测部14的检测信号而进行规定的运算的控制部16。该旋转体12与旋转轴Sf的旋转中心呈同心圆状地连接在旋转轴Sf。因此，旋转体12的旋转中心与旋转轴Sf的旋转中心一致。
旋转体12具有用于检测旋转角度θ的被检测部(第1被检测部)20a、与用于检测旋转体12的1次旋转内的相位的被检测部(第2被检测部)20b。
被检测部20a设在旋转体12的外周面。该被检测部20a在旋转体12的外周面上，遍及周向全区域地具有以固定的间距P间隔朝径向外侧突出的多个齿22(还参照图2)。另外，图1中，为了便于说明，将多个齿22夸大进行图示，但实际上较小。
被检测部20b设在旋转体12的外周面。被检测部20b具有形成在旋转体12的外周面的一处(原点位置)的槽24(参照图5)。另外，图1中，为了便于说明，将槽24夸大进行图示，但实际上较小。被检测部20a、20b以互不重叠的方式，沿旋转体12的轴向(相对于旋转体12的旋转方向垂直的方向)错开设置。
检测部14具备A相检测体30、B相检测体32、Z相检测体34、及磁铁36。磁铁36赋予A相检测体30、B相检测体32、及Z相检测体34磁偏置。因此，在旋转体12与磁铁36之间，设置有A相检测体30、B相检测体32、及Z相检测体34。
A相检测体(第1检测体)30被配置成与被检测部20a相对。A相检测体30在被检测部20a上的第1检测区域DF1内，检测伴随旋转体12(旋转轴Sf)的旋转的磁通密度(物理量)的变化，而输出表示旋转体12(旋转轴Sf)的旋转角度θ的A相信号(第1检测信号)Sa。从A相检测体30输出的检测信号即A相信号Sa被输入到控制部16。
B相检测体(第2检测体)32也同样被配置成与被检测部20a相对。B相检测体32在被检测部20a上的第2检测区域DF2内，检测伴随旋转体12(旋转轴Sf)的旋转的磁通密度(物理量)的变化，而输出表示旋转体12(旋转轴Sf)的旋转角度θ的B相信号(第2检测信号)Sb。第1检测区域DF1与第2检测区域DF2的在被检测部20a上的位置以B相信号Sb相对于A相信号Sa相位错开90度的方式，沿旋转体12的旋转方向(周向)相互错开。从B相检测体32输出的检测信号即B相信号Sb被输入到控制部16。
Z相检测体(相位检测体)34被配置成与被检测部20b相对。Z相检测体34在被检测部20b上的第3检测区域DF3内，检测伴随旋转体12(旋转轴Sf)的旋转的磁通密度(物理量)的变化，而输出表示旋转体12(旋转轴Sf)的1次旋转内的相位的Z相信号(相位检测信号)Sz。从Z相检测体34输出的检测信号即Z相信号Sz被输入到控制部16。
其次，使用图2，对A相检测体30及B相检测体32的具体结构进行详细说明。另外，在图2中，为了简略化，将旋转体12的被检测部20a图示为直线状而非圆弧状。
A相检测体30具有2个磁阻元件30a。2个磁阻元件30a在直流电源Vcc与地线之间串联连接，且沿旋转体12的周向，以1/2间距P间隔地被配置为与被检测部20a相对。将这2个磁阻元件30a之间的电压作为A相信号Sa输出。当旋转体12旋转时，通过2个磁阻元件30a的磁通密度(物理量)变化，从而A相信号Sa按图3的实线所示的正弦波状变化。另外，2个磁阻元件30a的形状及大小设为相同。
B相检测体32也同样具有2个磁阻元件32a。2个磁阻元件32a在直流电源Vcc与地线之间串联连接，且沿旋转体12的周向，以1/2间距P间隔地被配置为与被检测部20a相对。将这2个磁阻元件32a之间的电压作为B相信号Sb输出。当旋转体12旋转时，通过2个磁阻元件32a的磁通密度变化，从而B相信号Sb按图3的虚线所示的正弦波状变化。另外，2个磁阻元件32a的形状及大小设为相同。
2个磁阻元件32a相对于2个磁阻元件30a沿旋转体12的周向错开1/4间距P而配置。由此，如图3所示，能够令A相信号Sa与B相信号Sb错开90度。
另外，磁阻元件32a在旋转体12(旋转轴Sf)的轴向上的长度设为比磁阻元件30a在旋转体12的轴向上的长度短。因此，如图4所示，磁阻元件32a的在被检测部20a上的检测区域Dfb与磁阻元件30a的在被检测部20a上的检测区域Dfa相比，在相对于旋转体12的旋转方向垂直的方向上的长度较短。2个磁阻元件30a的2个检测区域Dfa成为上述的A相检测体30的第1检测区域DF1，2个磁阻元件32a的2个检测区域Dfb成为上述的B相检测体32的第2检测区域DF2。另外，检测区域Dfa、Dfb彼此错开1/4间距P。
检测区域Dfb(第2检测区域DF2)在旋转体12(旋转轴Sf)的轴向上与检测区域DFa(第1检测区域DF1)重叠。即，在旋转体12(旋转轴Sf)的轴向上，检测区域Dfb(第2检测区域DF2)遍及全区域而与检测区域DFa(第1检测区域DF1)重叠。被检测部20a的在旋转体12的轴向上的长度为检测区域Dfa的在旋转体12的轴向的长度以上的长度。
另外，优选在被检测部20a的轴向的中心位置附近配置检测区域Dfb(第2检测区域DF2)。其原因在于，被检测部20a的轴向的端部侧容易附着异物EX，而被检测部20a的轴向的中心位置附近不易附着异物EX。
在旋转体12、具体而言被检测部20a，附着了像图4所示那样的异物EX的情况下，异物EX位于检测区域Dfa(第1检测区域DF1)的在旋转体12的轴向上的范围内。因此，当异物EX因为旋转体12的旋转而进入检测区域Dfa(第1检测区域DF1)内时，A相信号Sa输出与未附着异物EX时不同的值。因此，因为异物EX的附着，而A相信号Sa的波形变成与原本的波形(未附着异物EX时的波形)不同的波形。
另一方面，异物EX位于检测区域Dfb(第2检测区域DF2)的在旋转体12的轴向上的范围以外。因此，因为即使旋转体12旋转，异物EX也不会进入检测区域Dfb(第2检测区域DF2)内，所以B相信号Sb的波形不会因为异物EX的附着而改变。
像这样，相对于磁阻元件30a的检测区域Dfa(A相检测体30的第1检测区域DF1)，使磁阻元件32a的检测区域Dfb(B相检测体32的第2检测区域DF2)缩短了在旋转体12的轴向(相对于旋转体12的旋转方向垂直的方向)上的长度。由此，能够用A相检测体30检测出异物EX的附着，且能够用B相检测体32不受异物EX的附着影响而检测出旋转体12的旋转角度θ。即，能够获得波形因旋转体12的异物EX的影响而变形的A相信号Sa、以及波形不因旋转体12的异物EX而变形的B相信号Sb。
另外，通过使用这样的A相检测体30及B相检测体32获得A相信号Sa及B相信号Sb，能够判断波形是否因为附着于旋转体12的异物EX而变形。即，在A相信号Sa及B相信号Sb之中，在只有A相信号Sa的波形变形的情况下，能够判断为波形因为异物EX而变形了。
另外，虽然使用在旋转体12(具体而言，被检测部20a)上附着异物EX的例子进行说明，但是有损伤的情况下也一样。以下，将在旋转体12(被检测部20a)上附着了异物EX的情况或有损伤的情况称为旋转体12的异常状态。该损伤也同样是被检测部20a的轴向的端部侧容易受损，而被检测部20a的轴向的中心位置附近不易受损。
其次，使用图5，对Z相检测体34的具体构成进行简单说明。Z相检测体34具有2个磁阻元件34a。2个磁阻元件34a在直流电源Vcc与地线间串联连接，且沿旋转体12的周向，空出规定的间隔地以与被检测部20b相对的方式配置。将这2个磁阻元件34a之间的电压作为Z相信号Sz输出。
Z相信号Sz成为与由旋转体12的旋转而产生的通过2个磁阻元件34a的磁通密度的变化相应的信号。如果形成于旋转体12的外周面的一处(旋转体12的原点位置)的槽24通过磁阻元件34a的在被检测部20b上的检测区域Dfc，则Z相信号Sz的波形发生变化。因此，利用该Z相信号Sz能够检测出旋转体12的1次旋转内的相位。
这2个磁阻元件34a在被检测部20b上的2个检测区域Dfc成为上述的Z相检测体34的第3检测区域DF3。2个磁阻元件34a的形状及大小设为相同。另外，因为第3检测区域DF3以及检测区域Dfc与第1检测区域DF1以及检测区域Dfa相同，所以省略第3检测区域DF3及检测区域Dfc的图示。
图6是表示旋转角度检测装置10的电气构成的构成框图。控制部16由具有CPU(Central Processing Unit，中央处理器)等处理器与存储器等的计算机构成。控制部16具备信号比较部50、异常判定部52、旋转角度算出部54、及输出部56。
信号比较部50比较A相信号Sa的振幅与B相信号Sb的振幅并输出其差ΔS(绝对值)。具体来说，信号比较部50使A相信号Sa与B相信号Sb的相位重合，而输出其差ΔS。因为A相信号Sa与B相信号Sb的相位差成为90度，所以以相位差变成零的方式将A相信号Sa或B相信号Sb的相位偏移90度，进而算出A相信号Sa与B相信号Sb的振幅的差ΔS。信号比较部50将所算出的差ΔS输出到异常判定部52。
异常判定部52判断从信号比较部50送来的差ΔS(绝对值)是否超出阈值TH。异常判定部52在差ΔS超过阈值TH的情况下，判定为异常，并输出异常信号Se。该异常信号Se输出到旋转角度算出部54及输出部56。在旋转体12非异常状态的情况(无异物EX或损伤的情况)下，A相信号Sa与B相信号Sb仅相位不同，波形大致相同。因此，在旋转体12上未产生异常的情况下，差ΔS成为阈值TH以下，且理想为零。
旋转角度算出部54原则上基于A相信号Sa、B相信号Sb、及Z相信号Sz，算出旋转体12(旋转轴Sf)的旋转角度θ。旋转角度算出部54算出旋转体12的距原点位置的旋转角度θ。能够根据该A相信号Sa或B相信号Sb求出旋转体12的旋转量(旋转角度)，进而根据A相信号Sa以及B相信号Sb得知旋转体12的旋转方向。另外，根据Z相信号Sz得知旋转体12的原点位置。因此，能够根据A相信号Sa、B相信号Sb、及Z相信号Sz，求出旋转体12的距原点位置的旋转角度θ。旋转角度算出部54将所算出的旋转角度θ输出到输出部56。
当从异常判定部52送来异常信号Se时，旋转角度算出部54不使用A相信号Sa，而算出旋转体12(旋转轴Sf)的旋转角度θ。即，在旋转体12为异常状态的情况下，旋转角度算出部54使用B相信号Sb及Z相信号Sz，算出旋转体12的旋转角度θ。在旋转体12为异常状态的情况下，因为不使用A相信号Sa，所以不知道旋转体12的旋转方向，但是能够用上次求出的旋转方向弥补。像这样，旋转体12为异常状态的情况下，因为在算出旋转体12的旋转角度θ时，不使用检测到异物EX或损伤的A相检测体30的A相信号Sa，所以能够高精度地算出旋转体12的旋转角度θ。
输出部56将旋转角度算出部54所算出的旋转体12(旋转轴Sf)的旋转角度θ输出到外部(例如，控制装置)。设置在外部的控制装置基于送来的旋转角度θ进行规定的第1控制处理(例如，使旋转轴Sf旋转的电机的反馈控制处理等)。
另外，输出部56将从异常判定部52送来的异常信号Se输出到外部(例如，控制装置)。当异常信号Se送过来时，设置在外部的控制装置就进行规定的第2控制处理(例如，通知旋转体12处于异常状态的消息的控制处理等)。由此，操作员能够辨识到在旋转体12(被检测部20a)上附有异物EX或有损伤，而能够在早期进行异物EX的清除、以及旋转体12的更换等维护。由此，能够预防旋转角度检测装置10的故障。
其次，按照图7所示的流程图说明旋转角度检测装置10的动作。
在步骤S1，信号比较部50对从A相检测体30输出的A相信号Sa、从B相检测体32输出的B相信号Sb进行比较，算出其差ΔS。
接着，在步骤S2，异常判定部52判断在步骤S1算出的差ΔS是否大于阈值TH。在步骤S2，如果判断为差ΔS为阈值TH以下，则由异常判定部52判断为旋转体12处于正常状态，进入步骤S3。另一方面，在步骤S2，如果判断为差ΔS超过阈值TH，则由异常判定部52判断为旋转体12处于异常状态，进入步骤S5。异常判定部52在判断为差ΔS超过阈值TH的情况下，输出异常信号Se。
如果在步骤S2分支为否而进入步骤S3，则旋转角度算出部54基于从A相检测体30输出的A相信号Sa、从B相检测体32输出的B相信号Sb、及从Z相检测体34输出的Z相信号Sz，算出旋转体12(旋转轴Sf)的旋转角度θ。
接着，在步骤S4，输出部56将在步骤S3算出的旋转角度θ输出到外部，然后返回步骤S1。
另一方面，如果在步骤S2分支为是而进入步骤S5，则旋转角度算出部54不使用从A相检测体30输出的A相信号Sa，而算出旋转体12的旋转角度θ。即，旋转角度算出部54使用从B相检测体32输出的B相信号Sb、与从Z相检测体34输出的Z相信号Sz，算出旋转体12(旋转轴Sf)的旋转角度θ。
接着，在步骤S6，输出部56将在步骤S5算出的旋转角度θ及异常信号Se输出到外部，然后返回步骤S1。
变形例
上述实施方式能够进行如下变形。
变形例1
上述实施方式中，异物EX位于检测区域Dfb(第2检测区域DF2)的旋转体12的轴向上的范围内的情况下，由A相检测体30及B相检测体32检测出异物EX等。因此，A相信号Sa及B相信号Sb的波形均受到异物EX等的影响而变形。
于是，变形例1中，设置多个B相检测体32，且将多个B相检测体32各自的第2检测区域DF2以在旋转轴Sf的轴向上互不重叠的方式错开。另外，在旋转轴Sf的周向上，多个B相检测体32的第2检测区域DF2的位置设为相同。
图8是表示变形例1所涉及的A相检测体30及B相检测体32的检测区域的图。在以下的说明中，为了便于理解，将B相检测体32的数量设为2个。2个B相检测体32各自的检测区域Dfb(第2检测区域DF2)的旋转轴Sf(旋转体12)的轴向上的长度与上述实施方式同样设为比A相检测体30的检测区域Dfa(第1检测区域DF1)的旋转轴Sf的轴向上的长度短。本变形例1中，2个B相检测体32各自的第2检测区域DF2(检测区域Dfb)的形状及大小设为相同。
另外，为了互相区分2个B相检测体32的各自，有时将一个B相检测体32称为321，将另一个B相检测体32称为322。还有，有时将一个B相检测体321的第2检测区域DF2、检测区域Dfb、B相信号Sb称为DF21、Dfb1、Sb1，将另一个B相检测体322的第2检测区域DF2、检测区域Dfb、B相信号Sb称为DF22、Dfb2、Sb2。
如图8所示，第2检测区域DF21、DF22(检测区域Dfb1、Dfb2)以在旋转轴Sf的轴向上互不重叠的方式错开配置。因此，即使在异物EX等附着于旋转体12(具体而言，被检测部20a)的情况下，也能利用其中一个的B相检测体32，不受异物EX的影响，而获得原本的波形。
例如，像图8所示这样的异物EX附着于旋转体12的情况下，B相检测体321输出具有受异物EX影响的波形的B相信号Sb1，B相检测体322输出具有不受异物EX影响的原本的波形的B相信号Sb2。
信号比较部50对A相信号Sa的振幅与B相信号Sb1的振幅进行比较算出其差ΔS(ΔS1)，且对A相信号Sa的振幅与B相信号Sb2的振幅进行比较算出其差ΔS(ΔS2)。差ΔS1、ΔS2均为绝对值。信号比较部50将所算出的差ΔS1、ΔS2输出到异常判定部52。另外，旋转体12没有变成异常状态(在旋转体12上有异物EX或损伤的状态)的情况下，差ΔS1、ΔS2设为大致相同。
异常判定部52判断2个差ΔS1、ΔS2中的一个是否超过阈值TH，在一个超过阈值TH的情况下，判定为异常，并将异常信号Se输出到旋转角度算出部54及输出部56。此时，异常判定部52将表示B相信号Sb1、Sb2中的成为没有超过阈值TH的差ΔS的来源的B相信号Sb的信息也一并输出到旋转角度算出部54。因为检测到异物EX或损伤的B相检测体32的B相信号Sb的波形与A相信号Sa同样产生变形，所以检测到异物EX或损伤后的B相检测体32的B相信号Sb的振幅与A相信号Sa的振幅的差ΔS变成阈值TH以下。
当从异常判定部52送来异常信号Se时，旋转角度算出部54不使用A相信号Sa、和成为不超过阈值TH的差ΔS的来源的B相信号Sb，而算出旋转体12(旋转轴Sf)的旋转角度θ。即，使用B相信号Sb1、Sb2中的不受异物EX等影响的B相信号Sb与Z相信号Sz算出旋转体12的旋转角度θ。该算出的旋转角度θ输出到输出部56。
由此，不论是在旋转体12(具体而言，被检测部20a)的哪个位置有异物EX或损伤的情况下，均能获得不受异物EX等影响的原本的B相信号Sb。因此，能够高精度地算出旋转体12(旋转轴Sf)的旋转角度θ。
另外，也可将多个B相检测体32各自的第2检测区域DF2的在旋转轴Sf的轴向上的长度设为互不相同。另外，在旋转轴Sf的周向上，也可将多个B相检测体32的第2检测区域DF2的位置相互错开。
变形例2
上述变形例1中，设有多个在旋转轴Sf(旋转体12)的轴向上具有比A相检测体30的第1检测区域DF1短的第2检测区域DF2的B相检测体32。变形例2的旋转角度检测装置10具备在旋转轴Sf(旋转体12)的轴向上，具有与第1检测区域DF1相同长度的第2检测区域DF2的B相检测体32，以及1个以上的具有比第1检测区域DF1短的第2检测区域DF2的B相检测体32。
在变形例2中，在旋转体12非异常状态的情况(无异物EX等的情况)下，旋转角度算出部54使用A相检测体30的A相信号Sa、与具有与第1检测区域DF1相同长度的第2检测区域DF2的B相检测体32的B相信号Sb，算出旋转角度θ。并且，在旋转体12处于异常状态的情况(有异物EX等的情况)下，旋转角度算出部54不使用A相检测体30的A相信号Sa、以及具有与第1检测区域DF1相同长度的第2检测区域DF2的B相检测体32的B相信号Sb，而算出旋转角度θ。即，使用具有比第1检测区域DF1短的第2检测区域DF2的1个以上的B相检测体32的B相信号Sb算出旋转角度θ。
变形例3
在变形例3中，异常判定部52也可在差ΔS超过阈值TH时的旋转体12的1次旋转中的相位在规定次数中相同的情况下判定为异常，并输出异常信号Se。即，异常判定部52在旋转体12的1次旋转中，差ΔS超过阈值TH时的时刻(相位)在规定次数中相同的情况下判定为异常。由此，能够防止异常的误判定。另外，在变形例3中，异常判定部52也使用Z相检测体34的Z相信号Sz，掌握旋转体12的1次旋转中，差ΔS超过阈值TH时的相位。另外，规定次数为2以上的预先决定的次数。
变形例4
上述实施方式中，虽然举出具备Z相检测体34的旋转角度检测装置10为例进行了说明，但旋转角度检测装置10也可不具备Z相检测体34。例如，在具有绝对编码器等的旋转角度检测装置10中，即使没有Z相检测体34，也可得知旋转体12(旋转轴Sf)的距原点位置的旋转角度θ。该情况下，也不需要被检测部20b。
变形例5
上述实施方式中，虽然A相检测体30、B相检测体32、及Z相检测体34以磁性方式检测旋转体12的旋转角度θ，但也可以光学方式检测旋转体12的旋转角度θ。即，A相检测体30、B相检测体32、及Z相检测体34只要检测伴随旋转体12的旋转的物理量的变化即可。因此，A相检测体30、B相检测体32、及Z相检测体34也可具有接收光的受光元件而取代磁阻元件30a、32a、34a。另外，在上述实施方式中，虽然作为磁性传感器的一种，使用了磁阻元件30a、32a、34a，但也可为其它磁性传感器(线圈、磁性阻抗元件、或霍尔元件等)。
变形例6
另外，上述实施方式中，虽然将第1检测区域DF1及第2检测区域DF2设为位于旋转体12的外周面上，但也可位于旋转体12的端面上。
变形例7
上述实施方式中，在旋转轴Sf(旋转体12)的轴向上，将B相检测体32的第2检测区域DF2(检测区域Dfb)设为短于A相检测体30的第1检测区域DF1(检测区域Dfa)，但也可将A相检测体30的第1检测区域DF1(检测区域Dfa)设为短于B相检测体32的第2检测区域DF2(检测区域Dfb)。即，在旋转轴Sf(旋转体12)的轴向上，检测区域较长的检测体成为第1检测体，检测区域较短的检测体成为第2检测体。
变形例8
本发明也可为将上述变形例1～7任意组合的形态。
从实施方式能够掌握的技术构思
关于从上述实施方式及变形例1～8能够掌握的技术构思，记载如下。
旋转角度检测装置(10)检测旋转轴(Sf)的旋转角度(θ)。旋转角度检测装置(10)具备：旋转体(12)，其与旋转轴(Sf)一体地旋转，且具有用于检测旋转角度(θ)的被检测部(20a)；第1检测体(30)，其被配置成与被检测部(20a)相对置，且在被检测部(20a)上的第1检测区域(DF1)内，检测伴随旋转体(12)的旋转的物理量的变化，从而输出表示旋转体(12)的旋转角度(θ)的第1检测信号(Sa)；以及第2检测体(32)，其被配置成与被检测部(20a)相对置，且在旋转体(12)的旋转方向上位于同第1检测区域(DF1)不同的位置的被检测部(20a)上的第2检测区域(DF2)内，检测伴随旋转体(12)的旋转的物理量的变化，从而输出同第1检测信号(Sa)相位错开的表示旋转体(12)的旋转角度(θ)的第2检测信号(Sb)。第2检测区域(DF2)与第1检测区域(DF1)相比，在相对于旋转体(12)的旋转方向垂直的方向上的长度更短。
由此，能够通过第1检测体(30)获得波形因为旋转体(12)的异物(EX)或损伤的影响而变形的第1检测信号(Sa)，并通过第2检测体(32)获得波形不因旋转体(12)的异物(EX)或损伤变形的第2检测信号(Sb)。其结果，能够检测旋转体(12)的异物(EX)以及损伤，且防止因为旋转体(12)的异物(EX)或损伤导致旋转体(12)的旋转角度(θ)的检测精度(算出精度)下降。
第2检测区域(DF2)在相对于旋转体(12)的旋转方向垂直的方向上与第1检测区域(DF1)重叠。由此，能够通过第1检测体(30)获得波形因为旋转体(12)的异物(EX)或损伤的影响而变形的第1检测信号(Sa)，并通过第2检测体(32)获得波形不因旋转体(12)的异物(EX)或损伤变形的第2检测信号(Sb)。
第2检测区域(DF2)在相对于旋转体(12)的旋转方向垂直的方向上，位于被检测部(20a)的中央。由此，能够防止第2检测体(32)的第2检测信号(Sb)的波形因为旋转体(12)的异物(EX)或损伤的影响而变形。
第2检测体(32)设置为多个。多个第2检测体(32)的第2检测区域(DF2)可在相对于旋转体(12)的旋转方向垂直的方向上互不重叠地错开。由此，无论旋转体(12)的异物(EX)或损伤的位置如何，均能获得波形不因旋转体(12)的异物(EX)或损伤的影响而变形的第2检测信号(Sb)。其结果，能够防止因为旋转体(12)的异物(EX)或损伤导致旋转体(12)的旋转角度(θ)的检测精度(算出精度)下降。
旋转角度检测装置(10)也可具备：信号比较部(50)，其对第1检测信号(Sa)与第2检测信号(Sb)的振幅进行比较并输出其差(ΔS)；以及异常判定部(52)，其在差(ΔS)超过阈值(TH)的情况下，判定为异常，并输出异常信号(Se)。由此，能够判定旋转体(12)上有无异常。
异常判定部(52)也可在差(ΔS)超过阈值(TH)时的旋转体(12)的1次旋转中的相位在规定次数中相同的情况下判定为异常，并输出异常信号(Se)。由此，能够防止异常的误判定。
旋转体(12)也可具有用于检测旋转体(12)的1次旋转内的相位的第2被检测部(20b)。旋转角度检测装置(10)也可具备：相位检测体(34)，其被配置成与第2被检测部(20b)相对置，且在第2被检测部(20b)上的第3检测区域(DF3)内，检测伴随旋转体(12)的旋转的物理量的变化，而输出旋转体(12)的相位检测信号(Sz)。由此，得知旋转体(12)的1次旋转内的相位、即旋转体(12)的距原点位置的旋转角度(θ)。
旋转角度检测装置(10)也可具备：旋转角度算出部(54)，其基于第1检测信号(Sa)及第2检测信号(Sb)，算出旋转轴(Sf)的旋转角度(θ)。旋转角度算出部(54)也可在由异常判定部(52)判定为异常的情况下，不使用第1检测信号(Sa)，而算出旋转轴(Sf)的旋转角度(θ)。由此，即使在旋转体(12)上有异物(EX)或损伤的情况下，也能够防止旋转角度(θ)的检测精度(算出精度)下降。

Claims (8)

1.一种旋转角度检测装置，其检测旋转轴的旋转角度，所述旋转角度检测装置的特征在于，具备：
旋转体，其与所述旋转轴一体地旋转，且具有用于检测旋转角度的被检测部；
第1检测体，其被配置成与所述被检测部相对置，且在所述被检测部上的第1检测区域内，检测伴随所述旋转体的旋转的物理量的变化，从而输出表示所述旋转体的旋转角度的第1检测信号；以及
第2检测体，其被配置成与所述被检测部相对置，且在所述被检测部上的第2检测区域内，检测伴随所述旋转体的旋转的物理量的变化，从而输出同所述第1检测信号相位错开的表示所述旋转体的旋转角度的第2检测信号，该第2检测区域位于在所述旋转体的旋转方向上不同于所述第1检测区域的位置，
所述第2检测区域与所述第1检测区域相比，在相对于所述旋转体的所述旋转方向垂直的方向上的长度更短。
2.根据权利要求1所述的旋转角度检测装置，其特征在于，
所述第2检测区域在相对于所述旋转体的所述旋转方向垂直的方向上，与所述第1检测区域重叠。
3.根据权利要求1或2所述的旋转角度检测装置，其特征在于，
所述第2检测区域在相对于所述旋转体的所述旋转方向垂直的方向上，位于所述被检测部的中央。
4.根据权利要求1或2所述的旋转角度检测装置，其特征在于，
所述第2检测体设置为多个；
多个所述第2检测体的所述第2检测区域在相对于所述旋转体的所述旋转方向垂直的方向上互不重叠地错开。
5.根据权利要求1到4中任一项所述的旋转角度检测装置，其特征在于，具备：
信号比较部，其对所述第1检测信号与所述第2检测信号的振幅进行比较并输出其差；以及
异常判定部，其在所述差超过阈值的情况下，判定为异常，并输出异常信号。
6.根据权利要求5所述的旋转角度检测装置，其特征在于，
所述异常判定部在所述差超过所述阈值时的所述旋转体的1次旋转中的相位在规定次数中相同的情况下判定为异常，并输出所述异常信号。
7.根据权利要求6所述的旋转角度检测装置，其特征在于，
所述旋转体具有用于检测所述旋转体的1次旋转内的相位的第2被检测部，
所述旋转角度检测装置具备相位检测体，
所述相位检测体被配置成与所述第2被检测部相对置，且在所述第2被检测部上的第3检测区域内，检测伴随所述旋转体的旋转的物理量的变化，从而输出所述旋转体的相位检测信号。
8.根据权利要求5到7中任一项所述的旋转角度检测装置，其特征在于，具备：
旋转角度算出部，其基于所述第1检测信号以及所述第2检测信号，算出所述旋转轴的旋转角度；
所述旋转角度算出部在由所述异常判定部判定为异常的情况下，不使用所述第1检测信号，而算出所述旋转轴的旋转角度。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113267119A (zh) * 2020-02-17 2021-08-17 法雷奥汽车内部控制（深圳）有限公司 角度和/或扭矩传感器系统及应用到其中的方法

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11371824B2 (en) * 2019-11-21 2022-06-28 Infineon Technologies Ag Stray field robust out of shaft angle sensor and measurement system
KR20220067698A (ko) * 2020-11-18 2022-05-25 주식회사 해치텍 비접촉식 자기 센싱 시스템

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102667412A (zh) * 2009-12-28 2012-09-12 株式会社昭和 相对角度检测装置、旋转角度检测装置、相对角度检测方法以及旋转角度检测方法
CN102954755A (zh) * 2011-08-25 2013-03-06 株式会社捷太格特 旋转传感器和旋转角度检测设备
CN104006833A (zh) * 2013-02-25 2014-08-27 北斗导航科技有限公司 码盘、旋转编码器、编码方法及带有该编码器的设备
JP2015158423A (ja) * 2014-02-24 2015-09-03 ファナック株式会社 台座を備えた回転角度検出器及びそれを備える回転機械
JP2017003430A (ja) * 2015-06-10 2017-01-05 ファナック株式会社 異物の侵入を検出可能な回転角度検出器
WO2017056575A1 (ja) * 2015-09-30 2017-04-06 富士フイルム株式会社 可動レンズの位置検出装置、レンズ装置、撮像装置、可動レンズの位置検出方法、及び、可動レンズの位置検出プログラム
CN106706012A (zh) * 2016-12-20 2017-05-24 常州市新瑞得仪器有限公司 编码盘、应用该编码盘的光电测角编码器及其工作方法

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5754042A (en) * 1994-06-20 1998-05-19 General Motors Corporation Magnetoresistive encoder for tracking the angular position of a rotating ferromagnetic target wheel
JPH11153451A (ja) 1997-11-19 1999-06-08 Fanuc Ltd 磁気式エンコーダ
US6100682A (en) * 1998-09-28 2000-08-08 General Motors Corporation Three-element angular position sensor
JP2001201364A (ja) 2000-01-21 2001-07-27 Ntn Corp 磁気エンコーダの異常検出回路
JP4143436B2 (ja) 2003-02-17 2008-09-03 トヨタ自動車株式会社 磁気式回転検出装置
JP4983076B2 (ja) 2006-04-06 2012-07-25 セイコーエプソン株式会社 光学式ロータリエンコーダの異物付着検出方法及びプリンタ
US8203332B2 (en) * 2008-06-24 2012-06-19 Magic Technologies, Inc. Gear tooth sensor (GTS) with magnetoresistive bridge
US8493572B2 (en) * 2010-05-05 2013-07-23 Mitutoyo Corporation Optical encoder having contamination and defect resistant signal processing
JP5281617B2 (ja) 2010-08-06 2013-09-04 トヨタ自動車株式会社 回転検出装置
US9068859B2 (en) * 2012-06-18 2015-06-30 Allegro Microsystems, Llc Magnetic field sensors and related techniques provide a self-test by communicating selected analog or digital samples of a proximity signal
JP2014199182A (ja) * 2013-03-29 2014-10-23 Tdk株式会社 磁気センサシステム
US10408892B2 (en) * 2013-07-19 2019-09-10 Allegro Microsystems, Llc Magnet with opposing directions of magnetization for a magnetic sensor

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102667412A (zh) * 2009-12-28 2012-09-12 株式会社昭和 相对角度检测装置、旋转角度检测装置、相对角度检测方法以及旋转角度检测方法
CN102954755A (zh) * 2011-08-25 2013-03-06 株式会社捷太格特 旋转传感器和旋转角度检测设备
CN104006833A (zh) * 2013-02-25 2014-08-27 北斗导航科技有限公司 码盘、旋转编码器、编码方法及带有该编码器的设备
JP2015158423A (ja) * 2014-02-24 2015-09-03 ファナック株式会社 台座を備えた回転角度検出器及びそれを備える回転機械
JP2017003430A (ja) * 2015-06-10 2017-01-05 ファナック株式会社 異物の侵入を検出可能な回転角度検出器
WO2017056575A1 (ja) * 2015-09-30 2017-04-06 富士フイルム株式会社 可動レンズの位置検出装置、レンズ装置、撮像装置、可動レンズの位置検出方法、及び、可動レンズの位置検出プログラム
CN106706012A (zh) * 2016-12-20 2017-05-24 常州市新瑞得仪器有限公司 编码盘、应用该编码盘的光电测角编码器及其工作方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113267119A (zh) * 2020-02-17 2021-08-17 法雷奥汽车内部控制（深圳）有限公司 角度和/或扭矩传感器系统及应用到其中的方法

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