CN111197996B - 旋转角度检测装置、旋转电机、汽车驱动系统以及旋转角度检测装置的制造方法 - Google Patents

旋转角度检测装置、旋转电机、汽车驱动系统以及旋转角度检测装置的制造方法 Download PDF

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CN111197996B CN201911095089.3A CN201911095089A CN111197996B CN 111197996 B CN111197996 B CN 111197996B CN 201911095089 A CN201911095089 A CN 201911095089A CN 111197996 B CN111197996 B CN 111197996B
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Abstract

本发明得到一种能够维持转子的旋转角度的检测精度的旋转角度检测装置、旋转电机、汽车驱动系统以及旋转角度检测装置的制造方法。包括:具有周期性地形成于外周面的凹凸部的磁性体的旋转体;由磁检测部、磁场产生部及集磁部构成而得的检测部;以及运算旋转体的旋转角度的旋转角度运算处理部,凹凸部为旋转时与所述磁检测部的距离连续变化的形状,磁检测部在旋转轴方向的长度C比磁场产生部和集磁部的长度要短,当将偏移量X设为旋转体在旋转轴方向的中心和磁检测部在旋转轴方向的中心的在旋转轴方向的距离,将旋转体和磁检测部的偏移设为预测到的量的最大值时,旋转体在旋转轴方向的长度A以A≥2X‑C来规定。

Description

旋转角度检测装置、旋转电机、汽车驱动系统以及旋转角度检 测装置的制造方法
技术领域
本申请涉及旋转角度检测装置、旋转电机、汽车驱动系统以及旋转角度检测装置的制造方法。
背景技术
在包括了以旋转轴为中心进行旋转的旋转体的旋转电机中,为了高精度地控制旋转电机,维持旋转体的旋转角度的检测精度是重要的。作为检测旋转角度的技术,通常已知有检测旋转体和检测部的间隙磁导的变化的方法。具体而言,公开了下述磁传感器装置:具备包括了具有磁性的齿轮状的凹凸部的旋转体、与旋转体的外周面相对配置的磁阻元件以及向磁阻元件提供一定的偏置磁场的磁体,根据来自磁阻元件的输出信号的变化来检测旋转体的旋转角度(例如,参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利特开2006-329888号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
上述专利文献1中,当旋转体和磁阻元件相对配置时可维持旋转体的旋转角度的检测精度。然而,并未假设旋转体和磁阻元件的配置产生偏移的情况以及所偏移的量。由于旋转体和磁阻元件在轴向的累计公差、以及伴随着旋转的振动等,会产生旋转体和磁阻元件的配置的偏移。在上述的配置产生了偏移的情况下,存在下述问题:旋转体的凹凸部变得不与磁阻元件相对,与磁阻元件交链的磁通降低,旋转角度的检测精度恶化,当初的检测精度难以维持。
另外,由于未规定所偏移的量,因此可通过增大旋转体在旋转轴方向的长度来应对,以使得旋转体和磁阻元件即使偏移也相对。该长度越大,通过磁阻元件的磁通量增加,由此针对噪声等外部干扰也能抑制检测误差的产生,但也存在旋转体大型化、磁传感器装置也大型化的问题。
本发明是为了解决上述那样的问题而完成的,其目的在于抑制旋转体的大型化,维持旋转体的旋转角度的检测精度。
解决技术问题所采用的技术方案
本申请所公开的旋转角度检测装置包括:旋转体,是具有周期性地形成于外周面的凹凸部的磁性体,以旋转轴为中心进行旋转;检测部,该检测部由磁检测部、磁场产生部及集磁部构成,与凹凸部相对设置;以及旋转角度运算处理部,该旋转角度运算处理部根据磁检测部的输出来运算旋转体的旋转角度,凹凸部为旋转时与磁检测部的距离连续变化的形状,在将N设为1以上的整数的情况下形成为沿外周的方向相对于机械角360度变化N周期,磁检测部在旋转轴方向的长度C比磁场产生部和集磁部在旋转轴方向的长度要短,磁检测部在相对的凹凸部和磁场产生部之间的磁场产生部的一侧配置于磁场产生部在旋转轴方向的中央部,当将偏移量X设为旋转体在旋转轴方向的中心和磁检测部在旋转轴方向的中心的在旋转轴方向的距离,将旋转体和磁检测部的偏移设为预测到的量的最大值时,旋转体在旋转轴方向的长度A以A≥2X-C来规定。
发明效果
根据本申请所公开的旋转角度检测装置,能够抑制旋转体的大型化,维持旋转体的旋转角度的检测精度。
附图说明
图1是表示实施方式1所涉及的旋转角度检测装置的简要的鸟瞰图。
图2是表示实施方式1所涉及的旋转角度检测装置的一部分的俯视剖视图。
图3是图2的单点划线D-D的剖视图。
图4是实施方式1所涉及的旋转角度检测装置的转子产生了偏移的情况下的剖视图。
图5是表示偏移量X和角度误差的关系的图。
图6是表示实施方式1所涉及的旋转角度运算处理部的结构的图。
图7是表示旋转角度运算处理部的处理的流程的图。
图8是实施方式1所涉及的其它的旋转角度检测装置的剖视图。
图9是实施方式1所涉及的其它的旋转角度检测装置的剖视图。
图10是表示实施方式2所涉及的旋转电机的简要结构的剖视示意图。
图11是实施方式2所涉及的旋转角度检测装置的转子产生了偏移的情况下的剖视示意图。
图12是简化表示实施方式3所涉及的汽车驱动系统的一部分的结构的剖视示意图。
图13是简化表示实施方式3所涉及其它的汽车驱动系统的一部分的结构的剖视示意图。
具体实施方式
下面,基于附图对实施方式的旋转角度检测装置、旋转电机、汽车驱动系统以及旋转角度检测装置的制造方法进行说明,但在各图中对相同或相当部件、部位标注相同标号来进行说明。
实施方式1﹒
图1是表示实施方式1所涉及的旋转角度检测装置1的简要的鸟瞰图,图2是表示旋转角度检测装置的一部分的俯视剖视图,图3是图2的单点划线D-D的剖视图。旋转角度检测装置1包括:旋转体2,该旋转体2是具有周期性地形成于外周面的凹凸部2a的磁性体,以旋转轴5为中心进行旋转;检测部3,该检测部3由磁检测部31、磁场产生部32及集磁部33构成,与凹凸部2a相对设置;以及旋转角度运算处理部4,该旋转角度运算处理部4根据磁检测部31的输出来运算旋转体2的旋转角度。另外,图中将旋转轴5延伸的方向规定为Z方向,将从旋转轴5朝向检测部3的方向规定为X方向。
旋转体2为磁性体,例如由电磁钢板形成。凹凸部2a以旋转时与相对的磁检测部31的距离连续变化的形状周期性地形成凹凸。图1中形成有形状平滑地变化的凹凸部2a。在将N设为1以上的整数的情况下,凹凸部2a形成为沿外周方向相对于机械角360度变化N周期。图1中形成有N=12的情况下的凹凸部2a。旋转体2例如安装于后述的套筒,以设置于套筒内侧的旋转轴5为中心进行旋转。
如图2所示,检测部3设置为与凹凸部2a相对并沿着凹凸部2a。如图3所示,检测部3在X方向上从旋转体2起以磁检测部31、磁场产生部32、集磁部33的顺序构成。旋转体2在Z方向的长度A、与磁场产生部32和集磁部33在Z方向的长度B例如构成为相等,使旋转体2和检测部3在Z方向所占有的空间一致,抑制产生不必要的空间。
磁检测部31检测从与磁检测部31之间的距离连续变化的凹凸部2a引入至磁场产生部32的磁通,输出与磁通量对应的连续变化的模拟信号。磁检测部31例如有霍尔传感器、磁阻元件、磁线圈,但此处使用霍尔传感器。霍尔传感器由于在面外方向上(图3中X方向)具有灵敏度,因此与使用了磁线圈的情况相比较,检测出与霍尔传感器倾斜交链的磁通的能力较低,能够高效率地检测从相对的凹凸部2a通过霍尔传感器的磁通,有望提高检测精度。磁检测部31在Z方向的长度C比长度B要短,磁检测部31在凹凸部2a和磁场产生部32之间的磁场产生部32的一侧配置于磁场产生部32在Z方向的中央部。该配置是为了由磁检测部31高效率地检测磁通。在将磁检测部31的配置设在凹凸部2a附近的一侧的情况下,由于与磁检测部31倾斜交链的磁通增加,因此从磁检测部31输出的信号将降低。在将磁检测部31的配置设为偏离磁场产生部32在Z方向的中央部的情况下,由于与磁检测部31倾斜交链的磁通增加,因此从磁检测部31输出的信号将降低。磁检测部31的配置中,在产生了旋转体2在Z方向的偏移时也能够由磁检测部31高效率地检测磁通,因此在由连续变化的模拟信号检测的本方法中也能够抑制检测精度降低的情况。图1中,检测部3包括三个磁检测部31,但对于设置数量并不限于此。从磁检测部31输出的信号中除了基波分量以外还含有高次谐波分量从而成为检测精度恶化的主要原因,但通过设置多个磁检测部31来进行相数转换的运算处理从而能够抵消高次谐波分量,能够使检测精度得到提高。
磁场产生部32在周围产生磁场。磁场产生部32例如为永磁体、电磁体。集磁部33为由磁场产生部32产生的磁通所通过的后轭部。集磁部33的材料为磁性体,例如为电磁钢板。通过设置集磁部33,通过磁检测部31的磁通量增加,因此能够使检测精度得到提高。
当旋转体2向Z方向产生了偏移时,对维持旋转体2的旋转角度的检测精度的最小长度A的尺寸规定进行说明。图4是旋转角度检测装置1的旋转体2产生了偏移的情况下的剖视图。将旋转体2的偏移量X定义为旋转体2在旋转轴5方向的中心(中心轴2b)和磁检测部31在旋转轴方向的中心(中心轴3a)的在旋转轴方向的距离。图4表示旋转体2向Z方向产生了偏移直到旋转体2的下端与磁检测部31的上端在Z方向一致时为止的情况,此时偏移量X设为A/2+C/2。图5是表示偏移量X和角度误差的关系的图。角度误差是旋转角度位置的真值与由旋转角度检测装置得到的旋转角度位置的差。根据图5可知,若偏移量X变得比A/2+C/2要大,旋转体2的凹凸部2a变得与磁检测部31不相对,则角度误差将增加。角度误差增加的主要原因是由于从磁检测部31输出的信号的振幅降低,还由于信号中包含较多高次谐波信号。若振幅值降低,则将从磁检测部31输出的信号从模拟信号转换成数字信号时的量化误差变大,角度分辨率增加从而旋转角度的检测精度恶化。因此,当满足A/2+C/2≥X时,能够抑制检测精度的恶化。若针对旋转体2在Z方向的长度A变形上式,则由于A≥2X-C,因此该式中最小的长度A被规定。由于根据后述的规定偏移量X的工序和规定长度A的工序来确定长度A从而制造旋转体2,因此能够维持旋转体2的旋转角度的检测精度。另外,为了抑制旋转体2的大型化,因此优选在规定的范围内将长度A确定得较小。
对偏移量X进行说明。通过规定偏移量X从而最小长度A被规定。旋转体2在Z方向的偏移为安装有旋转体2的一侧的构件与安装有检测部3的一侧的构件各自的在旋转轴方向(Z方向)的累积公差的差的最大值。安装有旋转体2的一侧的构件例如为旋转电机的转子,安装有检测部3的一侧的构件例如为旋转电机的定子。通过预测旋转轴方向的累积公差,从而能够规定偏移量X。另外,有时也在伴随着旋转电机的旋转在轴向产生了振动的情况下,边时间变化边产生旋转体2在Z方向的偏移。伴随着该旋转的偏移量X能够在设计旋转角度检测装置1时根据过去实测的存储来预测。在将伴随着旋转的偏移考虑在内的情况下,偏移量X由累积公差的差的最大值、与伴随着旋转的旋转体2和检测部3的磁检测部31的偏移的和来规定。
如图3所示,当旋转体2和检测部3为在旋转轴5延伸的方向没有偏移而相对的X=0时,设计旋转体2和检测部3上述的距离,以使得旋转体2所产生的最大的磁通密度为旋转体2的材料的饱和磁通密度的1/2以下。若磁性体的饱和磁通密度超过1/2则磁通率低下,磁阻增加进而漏磁通增加,因此与磁检测部31倾斜交链的磁通增加从而检测精度降低。通过将旋转体2所产生的最大磁通密度设为旋转体2的材料的饱和磁通密度的1/2,从而即使在Z方向上旋转体2产生了偏移的情况下旋转体2的表面也不磁饱和,能够降低与磁检测部31倾斜交链的磁通,因此在以连续变化的模拟信号进行检测的本方法中也能够抑制旋转体2产生了偏移时的检测精度的降低。
另外,如图3所示当X=0时,设计旋转体2和检测部3上述的距离,以使得旋转体2所产生的最大的磁通密度为1T以下。作为旋转体2的材料例示出了电磁钢板,但电磁钢板的饱和磁通密度为2T,饱和磁通密度的1/2相当于1T。通过将旋转体2表面的磁通密度抑制在1T以下,从而即使在Z方向上旋转体2产生了偏移的情况下旋转体2的表面也不磁饱和,能够降低与磁检测部31倾斜交链的磁通,因此在以连续变化的模拟信号进行检测的本方法中也能够抑制旋转体2产生了偏移时的检测精度的降低。
对根据由旋转角度运算处理部4进行的磁检测部31的输出来运算旋转体2的旋转角度的处理进行说明。图6是表示旋转角度运算处理部4的结构的图。旋转角度运算处理部4由偏移计算部4a、偏移校正部4b、振幅计算部4c、振幅校正部4d、两相转换部4e以及角度计算部4f构成。对各部分的功能进行说明偏移计算部4a分别计算来自多个磁检测部31的输出信号的直流分量的偏移值并作为初始偏移值分别进行存储。偏移值通过进行计算从磁检测部31输出的信号的波形的一个周期的平均值的平均化处理来计算。偏移校正部4b基于各自的初始偏移值对来自存储了初始偏移值之后的多个磁检测部的输出信号进行校正。通过从来自磁检测部31的所输出的信号中减去初始偏移值从而去除偏移,并校正信号。振幅计算部4c分别计算输出信号的振幅值并作为初始振幅值分别进行存储。振幅值通过计算从磁检测部31输出的信号的波形的一个周期的均方值而计算出。另外,能够根据波形的一个周期的最大值和最小值的差来计算振幅值。振幅校正部4d基于各自的初始振幅值来对由偏移校正部校正后的信号进行校正。校正了偏移的信号基于初始振幅值来进行校正以使得波形的振幅值一致。两相转换部4e将由振幅校正部校正后的多个信号转换成COS波形和SIN波形的两相信号。角度计算部4f运算COS波形和SIN波形的两相信号的反正切函数从而计算旋转角度。即使在偏移量X增加了的情况下,由于使用初始偏移值和初始振幅值来校正偏移值和振幅值,因此能够维持旋转角度的检测精度。
对旋转角度的运算处理的动作进行说明。图7是表示旋转角度运算处理部的处理的流程的图。将磁检测部31所输出的信号输入偏移计算部4a(步骤S11)。若为旋转体2最开始进行了一次旋转时的信号,偏移计算部4a没有存储初始偏移值。偏移计算部4a对是否存储了初始偏移值进行判断(步骤S12),当没有存储时计算初始偏移值并存储(步骤S13)。之后偏移计算部4a将信号和初始偏移值输出至偏移校正部4b(步骤S14)。偏移校正部4b对信号的偏移值进行校正并输出至振幅计算部4c(步骤S15)。振幅计算部4c对是否存储了初始振幅值进行判断(步骤S16),当没有存储时计算初始振幅值并存储(步骤S17)。之后振幅计算部4c将信号和初始振幅值输出至振幅校正部4d(步骤S18)。振幅校正部4d对信号的振幅值进行校正并输出至两相转换部4e(步骤S19)。上述的处理在来自磁检测部31a、31b、31c的各自输出中进行。两相转换部4e将由振幅校正部校正后的多个信号转换成COS波形和SIN波形的两相信号(步骤S20),角度计算部4f运算COS波形和SIN波形的两相信号的反正切函数从而计算旋转角度(步骤S21)。
另外,将初始偏移值和初始振幅值设为了在旋转体2最开始进行了一次旋转时从磁检测部31输出的信号的偏移值和振幅值,但并不限于此,也可以为按照预先确定的一定时间进行更新等不同的设定。
如上所述,该旋转角度检测装置1中,规定偏移量X,旋转体2在Z方向的长度A以A≥2X-C来规定,因此即使旋转体2在Z方向上偏移,也能够维持以规定了的长度A制作而得的旋转体2的旋转角度的检测精度。另外,由于将旋转体2在Z方向的长度A进行适当地规定,因此旋转体2的重量不会增加,能够使旋转角度检测装置1轻量化。另外,磁检测部31的长度C比磁场产生部32和集磁部33在Z方向的长度要短,磁检测部31配置于相对的凹凸部2a和磁场产生部32之间的磁场产生部32的一侧处磁场产生部32在Z方向的中央部,由此产生了旋转体2在Z方向的偏移时也能够由磁检测部31高效率地检测磁通,因此能够抑制旋转角度的检测精度降低的情况。另外,旋转角度运算处理部4中,即使在增加了偏移量X的情况下,由于使用初始偏移值和初始振幅值来校正偏移值和振幅值,因此能够维持旋转角度的检测精度。另外,通过在磁检测部31中使用霍尔传感器,从而能够高效率地检测从相对的凹凸部2a通过霍尔传感器的磁通,因此能够使检测精度提高。另外,旋转体2所产生的最大的磁通密度为构成旋转体2的材料的饱和磁通密度的1/2以下,旋转体2所产生的最大的磁通密度规定为1T以下,因此产生了旋转体2在Z方向的偏移时旋转体2的表面也不会磁饱和,能够降低与磁检测部31倾斜交链的磁通,因此能够抑制旋转体2的旋转角度的检测精度的降低。
另外,以上中如图3所示,将旋转体2在Z方向的长度A、与磁场产生部32和集磁部33在Z方向的长度B构成为相等,但并不限于此,如图8的其它的旋转角度检测装置的剖视图所示那样,当长度A以A≥2X-C来规定时也可以将长度B构成得比长度A要大。能够增大由磁检测部31检测的磁通的量。另外如图9的其它的旋转角度检测装置的剖视图所示那样,当长度A以A≥2X-C来规定时也可以将长度B构成得比长度A要小。由磁场产生部32生成的磁通在旋转体2交链的比例增加从而能够有效地利用磁通,即使旋转体2在Z方向偏移,凹凸部2a和磁检测部31的相对也较易维持,能够抑制旋转角度的检测精度的下降。
实施方式2﹒
对实施方式2所涉及的旋转电机10进行说明。旋转电机10包括实施方式1所示出的旋转角度检测装置1。图10是表示旋转电机10的一半简要结构的剖视示意图,图11是旋转角度检测装置1所包括的旋转体2产生了偏移的情况下的旋转电机10的剖视示意图。实施方式2所示的旋转电机10中,旋转电机的转子11和旋转电机的定子12例如安装于套筒13、壳体15这种不同的构件,旋转体2固定于旋转电机的转子11的一侧,检测部3固定于旋转电机的定子12的一侧。另外,对于其它的结构,与实施方式1的记载相同,因此标注相同的标号并省略说明。
如图10所示,旋转电机10包括旋转角度检测装置1、旋转电机的转子11以及旋转电机的定子12。旋转体2和旋转电机的转子11安装于套筒13。套筒13为固定旋转体2和旋转电机的转子11的圆筒状的构件,沿Z方向延伸并设置有旋转轴5。检测部3和旋转电机的定子12安装于与套筒13不同构件的壳体15。旋转电机的定子12包括线圈14。
旋转电机10中,当将磁检测部31在Z方向的长度设为C,将偏移量设为X时,旋转体2在Z方向的长度A以A≥2X-C来规定,由此如图11所示,即使旋转体2在Z方向偏移,也能够维持旋转体2的旋转角度的检测精度。
旋转电机的转子11和旋转电机的定子12并不限于安装于相同的构件,有时也如本实施方式所示出的那样安装于不同的构件。安装于不同构件的情况下,也包含对两者的构件的安装误差在内来规定有旋转体2在Z方向的偏移量X,但安装误差包含于旋转电机的转子11的轴向累积公差和旋转电机的定子12的轴向累积公差。可对旋转体2在Z方向的偏移量X进行规定,规定长度A以满足A≥2X-C从而制造旋转体2,因此能够维持旋转体2的旋转角度的检测精度。
如上所述,该旋转电机10中,包括安装于与旋转角度检测装置1不同的构件的旋转电机的转子11和旋转电机的定子12,旋转体2固定于旋转电机的转子11的一侧,检测部3固定于旋转电机的定子12的一侧,但旋转体2在Z方向的长度A以A≥2X-C来规定,由此即使旋转体2在Z方向偏移,也能够维持以最小的长度A制作而得的旋转体2的旋转角度的检测精度,并可进行指令转矩和实际转矩的差异较小的高精度的旋转电机的控制。
实施方式3﹒
对实施方式3所涉及的汽车驱动系统20进行说明。汽车驱动系统20具有包括了旋转角度检测装置1的旋转电机10。图12是简化表示汽车驱动系统20的一部分的结构的剖视示意图,图13是简化表示其它的汽车驱动系统20的一部分的结构的剖视示意图。实施方式3所示的汽车驱动系统20包括发动机21和变速器22,任意一方中安装有旋转电机的转子11,另一方中安装有旋转电机的定子12。另外,对于其它的结构,与实施方式1和实施方式2的记载相同因此标注相同的标号并省略说明,图12和图13中省略旋转角度检测装置1所包括的旋转角度运算处理部4。
如图12所示,汽车驱动系统20包括旋转电机10、发动机21以及变速器22。旋转体2和旋转电机的转子11经由套筒13安装于变速器22,检测部3和旋转电机的定子12经由壳体15安装于发动机21。另外,图13所示的其它的汽车驱动系统20中,旋转体2和旋转电机的转子11经由套筒13安装于发动机21,检测部3和旋转电机的定子12经由壳体15安装于变速器22。
将旋转电机的转子11和旋转电机的定子12安装于如发动机21或变速器22那样不同构件的情况下,也包含对两者的构件的安装误差在内来规定有旋转体2在Z方向的偏移量X,但安装误差包含于旋转电机的转子11的轴向累积公差和旋转电机的定子12的轴向累积公差。由此,可对旋转体2在Z方向的偏移量X进行规定,长度A形成为满足A≥2X-C,能够维持旋转体2的旋转角度的检测精度。
如上所述,该汽车驱动系统20中包括发动机21和变速器22,任意一方中安装有旋转体2和旋转电机的转子11,另一方中安装有检测部3和旋转电机的定子12,但旋转体2在Z方向的长度A以A≥2X-C来规定,由此即使旋转体2在Z方向偏移,也能够维持以最小的长度A制作而得的旋转体2的旋转角度的检测精度,可高精度地控制汽车驱动系统20。
另外,本申请虽然记载了各种示例性的实施方式以及实施例,但是1个或多个实施方式所记载的各种特征、方式及功能并不仅限于适用特定的实施方式,也可以单独适用于实施方式,或者进行各种组合来适用于实施方式。
因而,可在本申请说明书所公开的技术范围内假设未举例示出的无数变形例。例如,设为也包含对至少1个结构要素进行变形、追加或者省略的情况、以及提取至少1个结构要素并与其它实施方式的结构要素进行组合的情况。
标号说明
1 旋转角度检测装置
2 旋转体
2a 凹凸部
2b 中心轴
3 检测部
3a 中心轴
31 磁检测部
32 磁场产生部
33 集磁部
4 旋转角度运算处理部
5 转轴
10 旋转电机
11 旋转电机的转子
12 旋转电机的定子
13 套筒
14 线圈
15 壳体
20 汽车驱动系统
21 发动机
22 变速器。

Claims (12)

1.一种旋转角度检测装置,包括:
旋转体,该旋转体是具有周期性地形成于外周面的凹凸部的磁性体,以旋转轴为中心进行旋转;检测部,该检测部由磁检测部、磁场产生部及集磁部构成,与所述凹凸部相对设置;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部的输出来运算所述旋转体的旋转角度,所述旋转角度检测装置的特征在于,
所述凹凸部为旋转时与所述磁检测部的距离连续变化的形状,在将N设为1以上的整数的情况下形成为沿外周的方向相对于机械角360度变化N周期,
所述磁检测部在所述旋转轴的方向的长度C比所述磁场产生部和所述集磁部在所述旋转轴的方向的长度要短,
所述磁检测部在相对的所述凹凸部和所述磁场产生部之间的所述磁场产生部的一侧配置于所述磁场产生部在旋转轴的方向的中央部,
当将偏移量X设为所述旋转体在所述旋转轴的方向的中心和所述磁检测部在所述旋转轴的方向的中心的在所述旋转轴的方向的距离,将所述旋转体和所述磁检测部的偏移设为预测到的量的最大值时,所述旋转体在所述旋转轴的方向的长度A以A≥2X-C来规定,
所述检测部在从所述旋转轴朝向所述检测部的方向上以所述磁检测部、所述磁场产生部、所述集磁部的顺序构成。
2.如权利要求1所述的旋转角度检测装置,其特征在于,
将所述偏移量X设为安装有所述旋转体的一侧的构件和安装有所述检测部的一侧的构件各自的在所述旋转轴的方向的累计公差之差的最大值。
3.如权利要求1所述的旋转角度检测装置,其特征在于,
将所述偏移量X设为安装有所述旋转体的一侧的构件和安装有所述检测部的一侧的构件各自的在所述旋转轴的方向的累计公差之差的最大值、与伴随着旋转的所述旋转体和所述磁检测部的偏移的和。
4.如权利要求1至3的任一项所述的旋转角度检测装置,其特征在于,
所述检测部包括多个磁检测部,
所述旋转角度运算处理部包括:
偏移计算部,该偏移计算部分别计算来自所述多个磁检测部的输出信号的直流分量的偏移值并作为初始偏移值分别进行存储;
偏移校正部,该偏移校正部基于各自的所述初始偏移值对来自存储了所述初始偏移值之后的所述多个磁检测部的输出信号进行校正;
振幅计算部,该振幅计算部分别计算由所述偏移校正部校正后的信号的振幅值并作为初始振幅值分别进行存储;
振幅校正部,该振幅校正部基于各自的所述初始振幅值对由所述偏移校正部校正后的信号进行校正;
两相转换部,该两相转换部将由所述振幅校正部校正后的多个信号转换成两相信号;以及
角度计算部,该角度计算部运算所述两相信号的反正切函数从而计算旋转角度。
5.如权利要求1至3的任一项所述的旋转角度检测装置,其特征在于,
所述磁检测部为霍尔传感器。
6.如权利要求1至3的任一项所述的旋转角度检测装置,其特征在于,
当X=0时的所述旋转体所产生的最大的磁通密度为构成所述旋转体的材料的饱和磁通密度的1/2以下。
7.如权利要求6所述的旋转角度检测装置,其特征在于,
所述旋转体所产生的最大的磁通密度为1T以下。
8.一种旋转电机,其特征在于,
包括如权利要求1至7的任一项所述的旋转角度检测装置、以及安装于不同构件的旋转电机的转子和旋转电机的定子,
所述旋转体固定于所述旋转电机的转子的一侧,所述检测部固定于所述旋转电机的定子的一侧。
9.一种汽车驱动系统,其特征在于,
包括权利要求8所述的旋转电机、发动机以及变速器,
所述发动机和所述变速器为所述不同构件。
10.一种旋转角度检测装置的制造方法,
所述旋转角度检测装置包括:旋转体,该旋转体是具有周期性地形成于外周面的凹凸部的磁性体,以旋转轴为中心进行旋转;检测部,该检测部由磁检测部、磁场产生部及集磁部构成,与所述凹凸部相对设置;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部的输出来运算所述旋转体的旋转角度,
所述凹凸部为旋转时与所述磁检测部的距离连续变化的形状,在将N设为1以上的整数的情况下形成为沿外周的方向相对于机械角360度变化N周期,
所述磁检测部在所述旋转轴的方向的长度C比所述磁场产生部和所述集磁部在所述旋转轴的方向的长度要短,
所述磁检测部在相对的所述凹凸部和所述磁场产生部之间的所述磁场产生部的一侧配置于所述磁场产生部在旋转轴的方向的中央部,所述旋转角度检测装置的制造方法的特征在于,利用以下工序来确定长度A从而制造所述旋转体:
根据将偏移量X设为所述旋转体在所述旋转轴的方向的中心和所述磁检测部在所述旋转轴的方向的中心的在所述旋转轴的方向的距离,将所述旋转体和所述磁检测部的偏移规定为预测到的量的最大值的工序;以及
将所述旋转体在所述旋转轴的方向的长度A以A≥2X-C来规定的工序,
所述检测部在从所述旋转轴朝向所述检测部的方向上以所述磁检测部、所述磁场产生部、所述集磁部的顺序构成。
11.如权利要求10所述的旋转角度检测装置的制造方法,其特征在于,
规定所述偏移量X的工序是作为安装有所述旋转体的构件和安装有所述检测部的构件各自的在所述旋转轴的方向的累计公差之差的最大值来进行规定的工序。
12.如权利要求10所述的旋转角度检测装置的制造方法,其特征在于,
规定所述偏移量X的工序是作为安装有所述旋转体的构件和安装有所述检测部的构件各自的在所述旋转轴的方向的累计公差之差的最大值、与伴随着旋转的所述旋转体和所述磁检测部的偏移的和来进行规定的工程。
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Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04324302A (ja) * 1991-04-24 1992-11-13 Aisan Ind Co Ltd スロットルポジションセンサ
JPH09304008A (ja) * 1996-05-13 1997-11-28 Nissan Motor Co Ltd エンジンのクランク角度検出装置
JP2000171476A (ja) * 1998-12-09 2000-06-23 Keihin Corp 電磁ピックアップセンサおよびその製造方法
JP2008151628A (ja) * 2006-12-18 2008-07-03 Furukawa Electric Co Ltd:The 回転センサ
JP2008281556A (ja) * 2007-04-13 2008-11-20 Hitachi Metals Ltd 角度検出装置、バルブ装置および非接触式ボリューム
JP2010043908A (ja) * 2008-08-11 2010-02-25 Tamagawa Seiki Co Ltd 角度検出装置及びその製造方法
WO2018078856A1 (ja) * 2016-10-31 2018-05-03 三菱電機株式会社 回転角度検出装置および回転角度検出方法
WO2018198779A1 (ja) * 2017-04-25 2018-11-01 日本精工株式会社 回転角度検出装置及び回転角度検出方法

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04138205U (ja) * 1991-06-17 1992-12-24 浜松光電株式会社 位置検出装置
DE19817356A1 (de) * 1998-04-18 1999-10-21 Bosch Gmbh Robert Winkelgeber und Verfahren zur Winkelbestimmung
JPH11316134A (ja) * 1998-04-30 1999-11-16 Yazaki Corp 磁気検出装置
JP3491596B2 (ja) * 1999-06-28 2004-01-26 株式会社デンソー 回転角検出装置
JP2004257850A (ja) * 2003-02-26 2004-09-16 Fanuc Ltd ロータリエンコーダ
JP2004264136A (ja) * 2003-02-28 2004-09-24 Asahi Kasei Electronics Co Ltd 位置検出装置
JP4545406B2 (ja) * 2003-09-03 2010-09-15 三菱電機株式会社 位置検出装置
JP4281913B2 (ja) * 2004-02-19 2009-06-17 Tdk株式会社 移動体検出装置
JP4673757B2 (ja) * 2006-01-23 2011-04-20 株式会社東海理化電機製作所 回転角度検出装置
JP5013075B2 (ja) * 2007-03-30 2012-08-29 Tdk株式会社 磁気検出装置
JP4900837B2 (ja) * 2008-05-16 2012-03-21 日立金属株式会社 回転角度検出装置および回転機

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04324302A (ja) * 1991-04-24 1992-11-13 Aisan Ind Co Ltd スロットルポジションセンサ
JPH09304008A (ja) * 1996-05-13 1997-11-28 Nissan Motor Co Ltd エンジンのクランク角度検出装置
JP2000171476A (ja) * 1998-12-09 2000-06-23 Keihin Corp 電磁ピックアップセンサおよびその製造方法
JP2008151628A (ja) * 2006-12-18 2008-07-03 Furukawa Electric Co Ltd:The 回転センサ
JP2008281556A (ja) * 2007-04-13 2008-11-20 Hitachi Metals Ltd 角度検出装置、バルブ装置および非接触式ボリューム
JP2010043908A (ja) * 2008-08-11 2010-02-25 Tamagawa Seiki Co Ltd 角度検出装置及びその製造方法
WO2018078856A1 (ja) * 2016-10-31 2018-05-03 三菱電機株式会社 回転角度検出装置および回転角度検出方法
WO2018198779A1 (ja) * 2017-04-25 2018-11-01 日本精工株式会社 回転角度検出装置及び回転角度検出方法

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