DE102018115103A1

DE102018115103A1 - Rotationswinkeldetektionsvorrichtung

Info

Publication number: DE102018115103A1
Application number: DE102018115103.9A
Authority: DE
Inventors: Takumi Yoshiya
Original assignee: Melexis Technologies SA
Current assignee: Melexis Technologies SA
Priority date: 2017-06-26
Filing date: 2018-06-22
Publication date: 2018-12-27
Also published as: US20180372475A1; US10578420B2; JP2019007847A; JP6550099B2

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Rotationswinkeldetektor, eine Lageregelungsvorrichtung, eine automatische Lenkvorrichtung und eine Drosselvorrichtung, die kleiner hergestellt ist als eine herkömmliche und einen Rotationswinkel selbst in einer Vielfachanordnung detektiert.Ein Rotationswinkeldetektor (1) umfasst einen Magneten (110), der sich dreht, einen Hall-IC (100), enthaltend ein Paar magnetischer Detektionselemente (100sl), die eine senkrechte Linie einer Detektionsfläche parallel zu einer Rotationsachsenrichtung aufweisen, die in einer anderen mit dem Magneten (110) überlappenden Region als an einer Rotationsachse (101c) in einer Draufsicht in der Rotationsachsenrichtung positioniert sind, und die konfiguriert sind, um magnetischen Fluss des Magneten (110) zu detektieren, wobei ein Paar magnetischer Detektionselemente (100sr) mit einem Abstand von dem Paar magnetischer Detektionselemente (100sl) in einer Umfangsrichtung der Rotation positioniert ist, und einen Signalverarbeitungsteil, der konfiguriert ist, um ein Signal auszugeben, das einem Rotationswinkel des Magneten (110) entspricht, auf der Grundlage von Ausgaben der Paare magnetischer Detektionselemente (100slund 100sr); und einen Hall-IC (100), der eine gleiche Konfiguration wie ein Hall-IC (100) aufweist und in der gleichen Ebene und im gleichen Abstand wie der Hall-IC (100) um die Rotationsachse des Magneten (110) herum angeordnet ist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein das Gebiet der Rotationswinkeldetektoren, Lageregelungsvorrichtungen, automatischen Lenkvorrichtungen und Drosselvorrichtungen.
Hintergrund der Erfindung
Als herkömmliche Technologie wurde ein Rotationswinkeldetektor zum Detektieren einer Richtung eines magnetischen Drehfelds vorgeschlagen(siehe z. B. JP 2007-10449 A ).
Ein in JP 2007-10449 A oder JP 2016-514833 A offenbarter Rotationswinkeldetektor weist einen Sensor auf, der mit einem Paar magnetischer Detektionselemente in einer Vielzahl von Richtungen in Bezug auf ein magnetisches Drehfeld und einem Signalverarbeitungsteil versehen ist, das eine Signalausgabe von jedem magnetischen Detektionselement des Sensors verarbeitet und ein einem Winkel des Magnetfelds entsprechendes Signal abgibt. Im Rotationswinkeldetektor bestimmt der Signalverarbeitungsteil einen Einfluss von magnetischem Rauschen durch Vergleichen einer Phase und einer Amplitude einer jeden Ausgabe des Paars magnetischer Detektionselemente, wenn das Magnetfeld gedreht wird, und gibt ein Signal mit verringertem Einfluss des magnetischen Rauschens aus durch Abziehen des Einflusses des magnetischen Rauschens oder durch Vornehmen einer Berechnung zum Verarbeiten, wie die Mittelwertbildung individueller Ausgaben des Paar magnetischer Detektionselemente.
Im Rotationswinkeldetektor nach JP 2007-10449 A oder JP 2016-514833 muss aber, obwohl der Einfluss des magnetischen Rauschens verringert und die Richtung des magnetischen Drehfelds erkannt werden, eine Drehmitte des magnetischen Drehfelds im Wesentlichen mit einer Mitte des Rotationswinkeldetektors übereinstimmen. Somit stimmt aber, wenn eine Vielzahl von Rotationswinkeldetektoren angeordnet ist (zum Beispiel ein Paar von Rotationswinkeldetektoren zum Verhindern einer Funktionsstörung oder als Back-up während eines Ausfalls) und eine Mitte eines Rotationswinkeldetektors mit der Mitte des magnetischen Drehfelds übereinstimmend gemacht wird, eine Mitte eines anderen Rotationswinkeldetektors nicht überein. Weiter, wenn das Zentrum der Mitten beider Rotationswinkeldetektoren zur Mitte des magnetischen Drehfelds gemacht wird, stimmt keine Mitte der Rotationswinkeldetektoren überein. Infolge dessen tritt das Problem auf, dass das vom Rotationswinkeldetektor erkannte Magnetfeld nicht die ideale Änderung des Magnetfelds im Design bereitstellt, und dass die Rotation nicht erkannt werden kann. Weiter kann es notwendig sein, ein Verhältnis zwischen mindestens dem zu detektierenden Magnetfeld und einem Ausgabesignal zu korrigieren. Außerdem muss für einen Rotationswinkeldetektor das magnetische Detektionselement in einer Vielzahl von Richtungen in Bezug auf das magnetische Drehfeld positioniert werden, was das Problem verursacht, dass die Sensorform nicht kleiner als mindestens eine Region, in der die magnetischen Detektionselemente angeordnet sind, gemacht werden kann.
Folglich ist ein Rotationswinkeldetektor notwendig, in dem mindestens einer dieser Nachteile vermieden bzw. überwunden wird.
Zusammenfassung der Erfindung
Es ist eine Aufgabe der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, einen Rotationswinkeldetektor, eine Lageregelungsvorrichtung, eine automatische Lenkvorrichtung und eine Drosselvorrichtung bereitzustellen, die kleiner gemacht sind als die Herkömmlichen, und die in der Lage sind Rotationswinkel selbst in einer Vielfachanordnung zu detektieren.
Die oben genannte Aufgabe wird durch die Lösung nach der vorliegenden Erfindung erreicht.
In einem ersten Aspekt betrifft die Erfindung einen Rotationswinkeldetektor nach der Erfindung enthaltend:

-einen Magneten, der zum Drehen positioniert ist, und
-eine erste magnetische integrierte Detektionsschaltung, ausgestattet mit einem ersten Paar magnetischer Detektionselemente, das eine senkrechte Linie einer Detektionsfläche parallel zu einer Rotationsachsenrichtung des Magneten aufweist, in einer mit dem Magneten überlappenden Region, an einer anderen Achse als einer Rotationsachse in einer Draufsicht in der die Rotationsachsenrichtung eine senkrechte Richtung ist, positioniert ist, und konfiguriert ist, um magnetischen Fluss des Magneten zu detektieren, ein zweites Paar magnetischer Detektionselemente, das mit einem vorgegebenen Abstand vom ersten Paar magnetischer Detektionselemente in einer Umfangsrichtung der Rotation und eine Signalverarbeitungseinheit positioniert und konfiguriert ist, um ein einem Rotationswinkel des Magneten entsprechendes Signal auf der Grundlage der Ausgaben des ersten Paars magnetischer Detektionselemente und des zweiten Paars magnetischer Detektionselemente auszugeben,
-eine zweite magnetische integrierte Detektionsschaltung, die die gleiche Konfiguration wie die erste magnetische integrierte Detektionsschaltung aufweist und in der gleichen Ebene wie die erste magnetische integrierte Detektionsschaltung und im gleichen Abstand wie die erste magnetische integrierte Detektionsschaltung von der Rotationsachse vom Magneten positioniert ist.

In einer bevorzugten Ausführungsform des Rotationswinkeldetektors bestimmt die Signalverarbeitungseinheit eine erste magnetische Flussdichtedifferenz in Rotationsachsenrichtung und eine zweite magnetische Flussdichtedifferenz in der Umfangsrichtung der Rotation aus Ausgaben des ersten Paars magnetischer Detektionselemente und des zweiten Paars magnetischer Detektionselemente und gibt ein dem Rotationswinkel des Magneten entsprechendes Signal auf der Grundlage der ersten magnetischen Flussdichtedifferenz und der zweiten magnetischen Flussdichtedifferenz aus.
Im Rotationswinkeldetektor bestimmt die Signalverarbeitungseinheit vorzugsweise einen Höchstwert einer Amplitude der ersten magnetischen Flussdichtedifferenz und einen Höchstwert einer Amplitude der zweiten magnetischen Flussdichtedifferenz auf der Grundlage einer Änderungsgeschwindigkeit der Amplituden der ersten magnetischen Flussdichtedifferenz und der zweiten magnetischen Flussdichtedifferenz und normalisiert die Amplitude der ersten magnetischen Flussdichtedifferenz und die Amplitude der zweiten magnetischen Flussdichtedifferenz in Übereinstimmung mit dem Höchstwert der Amplitude der ersten magnetischen Flussdichtedifferenz und dem Höchstwert der Amplitude der zweiten magnetischen Flussdichtedifferenz. Das ermöglicht das Normalisieren der Amplitude der ersten magnetischen Flussdichtedifferenz und der Amplitude der zweiten magnetischen Flussdichtedifferenz.
Die Erfindung betrifft auch einen Rotationswinkeldetektor, enthaltend:

-einen Magneten, der sich dreht;
-eine erste magnetische integrierte Detektionsschaltung, ausgestattet mit ersten zwei Paaren magnetischer Detektionselemente, die eine senkrechte Linie einer Detektionsfläche parallel zu einer Rotationsachsenrichtung des Magneten aufweisen, in einer mit dem Magneten überlappenden Region, an einer anderen Achse als einer Rotationsachse in einer Draufsicht in der die Rotationsachsenrichtung eine senkrechte Richtung ist, positioniert sind und konfiguriert sind, um magnetischen Fluss des Magneten zu detektieren, ein zweites zwei Paare magnetischer Detektionselemente, die mit einem vorgegebenen Abstand von den ersten zwei Paaren magnetischer Detektionselemente in einer Umfangsrichtung der Rotation positioniert sind, und eine Signalverarbeitungseinheit, die konfiguriert ist, um ein einem Rotationswinkel des Magneten entsprechendes Signal auf der Grundlage der Ausgaben der ersten zwei Paare magnetischer Detektionselemente und der zweiten zwei Paare magnetischer Detektionselemente auszugeben; und
-eine zweite magnetische integrierte Detektionsschaltung, die die gleiche Konfiguration wie die der ersten magnetischen integrierten Detektionsschaltung aufweist und in der gleichen Ebene wie die erste magnetische integrierte Detektionsschaltung und im gleichen Abstand wie die erste magnetische integrierte Detektionsschaltung von der Rotationsachse vom Magneten positioniert ist.

In Ausführungsformen des Rotationswinkeldetektors bestimmt die Signalverarbeitungseinheit eine dritte magnetische Flussdichtedifferenz in einer radialen Richtung der Rotation und eine zweite magnetische Flussdichtedifferenz in der Umfangsrichtung der Rotation aus Ausgaben der ersten zwei Paare magnetischer Detektionselemente und der zweiten zwei Paare magnetischer Detektionselemente und gibt ein dem Rotationswinkel des Magneten auf der Grundlage der dritten magnetischen Flussdichtedifferenz und der zweiten magnetischen Flussdichtedifferenz entsprechendes Signal aus.
In weiteren Ausführungsformen bestimmt die Signalverarbeitungseinheit einen Höchstwert einer Amplitude der dritten magnetischen Flussdichtedifferenz und einen Höchstwert einer Amplitude der zweiten magnetischen Flussdichtedifferenz auf der Grundlage einer Änderungsgeschwindigkeit der Amplituden der dritten magnetischen Flussdichtedifferenz und der zweiten magnetischen Flussdichtedifferenz und normalisiert die Amplitude der dritten magnetischen Flussdichtedifferenz und die Amplitude der zweiten magnetischen Flussdichtedifferenz in Übereinstimmung mit dem Höchstwert der Amplitude der dritten magnetischen Flussdichtedifferenz und dem Höchstwert der Amplitude der zweiten magnetischen Flussdichtedifferenz.
In bevorzugten Ausführungsformen weist der Magnet eine Magnetisierungsrichtung in einer zur Rotationsachse orthogonalen Richtung auf.
In anderen bevorzugten Ausführungsformen ist der Magnet durch eine durch die Rotationsachse durchgehende Ebene in zwei Teile geteilt, und die zwei Teile sind parallel zur Rotationsachsenrichtung und in gegenseitig entgegengesetzten Richtungen magnetisiert.
Vorteilhaft ist der Magnet durch eine durch die Rotationsachse durchgehende Ebene gemäß einem zu detektierenden Rotationswinkel in eine Vielzahl von Teilen geteilt, und die Vielzahl von Teilen sind parallel zur Rotationsachsenrichtung und in gegenseitig entgegengesetzten Richtungen magnetisiert.
In bestimmten Ausführungsformen ist der Magnet nur in einem Teilwinkel um eine Mittelachse herum gebildet.
In einem anderen Aspekt betrifft die Erfindung auch einen Rotationswinkeldetektor, enthaltend:

-einen Magneten, der sich dreht;
-eine erste magnetische integrierte Detektionsschaltung, ausgestattet mit einem ersten Paar magnetischer Detektionselemente, die eine senkrechte Linie einer Detektionsfläche parallel zu einer Rotationsachsenrichtung des Magneten aufweisen, die in einer nicht mit dem Magneten in einer Draufsicht überlappenden Region positioniert sind, in der die Rotationsachsenrichtung eine senkrechte Richtung ist, und die konfiguriert sind, um magnetischen Fluss des Magneten zu detektieren, ein zweites Paar magnetischer Detektionselemente, das mit einem vorgegebenen Abstand vom ersten Paar magnetischer Detektionselemente in einer Umfangsrichtung der Rotation positioniert ist, und eine Signalverarbeitungseinheit, die konfiguriert ist, um ein einem Rotationswinkel des Magneten entsprechendes Signal auszugeben auf der Grundlage von Ausgaben des ersten Paars magnetischer Detektionselemente und des zweiten Paars magnetischer Detektionselemente; und
-eine zweite magnetische integrierte Detektionsschaltung, die die gleiche Konfiguration aufweist wie die der ersten magnetischen integrierten Detektionsschaltung, auf der gleichen Ebene wie die erste magnetische integrierte Detektionsschaltung liegt und im gleichen Abstand wie die erste magnetische integrierte Detektionsschaltung von der Rotationsachse des Magneten positioniert ist.

In einem noch weiteren Aspekt betrifft die Erfindung einen Rotationswinkeldetektor, enthaltend:

-einen Magneten, der sich dreht;
-eine erste magnetische integrierte Detektionsschaltung, ausgestattet mit einem ersten Paar magnetischer Detektionselemente, die eine senkrechte Linie einer Detektionsfläche in einer Umfangsrichtung in Bezug auf eine Rotationsachse des Magneten aufweisen, in einer nicht mit dem Magneten überlappenden Region in einer Draufsicht, in der eine Rotationsachsenrichtung eine senkrechte Richtung ist, positioniert ist, in einer mit dem Magneten überlappenden Region in einer Draufsicht, in der eine zur Rotationsachse orthogonale eine senkrechte Linie ist, positioniert ist, und die konfiguriert sind, um magnetischen Fluss des Magneten zu detektieren, ein zweites Paar magnetischer Detektionselemente, das mit einem vorgegebenen Abstand vom ersten Paar magnetischer Detektionselemente in einer Umfangsrichtung der Rotation positioniert ist, und eine Signalverarbeitungseinheit, die konfiguriert ist, um ein einem Rotationswinkel des Magneten entsprechendes Signal auf der Grundlage der Ausgaben der ersten zwei Paare magnetischer Detektionselemente und der zweiten zwei Paare magnetischer Detektionselemente auszugeben; und
-eine zweite magnetische integrierte Detektionsschaltung, die die gleiche Konfiguration wie die der ersten magnetischen integrierten Detektionsschaltung aufweist und im gleichen Abstand wie die erste magnetische integrierte Detektionsschaltung von der Rotationsachse vom Magneten positioniert ist.

Die Erfindung betrifft auch eine Lageregelungsvorrichtung, enthaltend den Rotationswinkeldetektor wie oben beschrieben.
Die Erfindung betrifft auch eine automatische Lenkvorrichtung, enthaltend den Rotationswinkeldetektor wie oben beschrieben.
Die Erfindung betrifft auch eine Drosselvorrichtung, enthaltend den Rotationswinkeldetektor wie oben beschrieben.
Zum Zweck der Zusammenfassung der Erfindung und der Vorteile, die im Vergleich zum Stand der Technik erreicht werden, wurden bestimmte Aufgaben und Vorteile der Erfindung hier oben beschrieben. Es versteht sich natürlich, dass nicht unbedingt alle solche Aufgaben oder Vorteile im Einklang mit einer bestimmten Ausführungsform der Erfindung erreicht werden. So detektiert der Fachmann beispielsweise, dass die Erfindung in einer Weise verkörpert oder ausgeführt sein kann, dass sie einen Vorteil oder eine Gruppe von Vorteilen, wie hier gelehrt, erreicht oder optimiert, ohne unbedingt andere Aufgaben oder Vorteile zu erreichen, wie sie hier eventuell gelehrt oder vorgeschlagen sind.
Die obigen und anderen Aspekte der Erfindung werden aus und in Bezug auf die unten beschriebenen Ausführungsform(en) offensichtlich und aufgeklärt.
Figurenliste
Die Erfindung wird nun weiter anhand von Beispielen mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, wobei sich gleiche Bezugszeichennummern auf gleiche Elemente in den verschiedenen Figuren beziehen.

1 veranschaulicht eine schematische Ansicht, die ein Konfigurationsbeispiel eines Lenksystems nach einer ersten Ausführungsform dieser Erfindung darstellt.
2 ist eine perspektivische Explosionsansicht, die ein Konfigurationsbeispiel eines Rotationswinkeldetektors nach der ersten Ausführungsform darstellt.
3(a) bis 3(c) sind eine perspektivische Ansicht, eine Draufsicht und eine Vorderansicht, die ein positionelles Verhältnis zwischen einem Hall-IC und einem Magneten erklären.
4(a) bis 4(c)stellen eine perspektivische Ansicht, eine Draufsicht und eine Querschnittsansicht dar, die eine Konfiguration des Hall-IC darstellen.
5 veranschaulicht ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration eines Signalverarbeitungsteils des Hall-ICs darstellt.
6 veranschaulicht eine schematische Querschnittsansicht, um einen Detektionsvorgang von magnetischem Fluss des Hall-IC zu erklären.
7(a1) bis 7(a5) und 7(b1) bis 7(b5) sind schematische Diagramme, die ein Verhältnis zwischen einem Rotationswinkel des Magneten und durch den Hall-IC zu detektierenden magnetischem Fluss darstellt. 7(a1) bis 7(a5) sind Vorderansichten und 7(b1) bis 7(b5) sind Draufsichten.
8(a) und 8(b) sind Grafiken, die Ausgaben ΔBz und ΔBx des Hall-ICs jeweils relativ zu einem Rotationswinkel des Magneten darstellen.
9 stellt eine perspektivische Explosionsansicht bereit, die ein Konfigurationsbeispiel eines Rotationswinkeldetektors nach einer zweiten Ausführungsform darstellt.
10(a) bis 10(c)veranschaulichen eine perspektivische Ansicht, eine Draufsicht und eine Vorderansicht, um ein positionelles Verhältnis zwischen dem Hall-IC und einem Magneten zu erklären.
11(a) bis 11(c)veranschaulichen eine perspektivische Ansicht, eine Draufsicht und eine Querschnittsansicht, die eine Konfiguration des Hall-Ics darstellen.
12 veranschaulicht eine Draufsicht, die ein verändertes Beispiel einer Konfiguration des Hall-Ics darstellt.
13 veranschaulicht eine Draufsicht, die ein verändertes Beispiel einer Konfiguration des Hall-Ics darstellt.
14(a) und 14(b)veranschaulichen perspektivische Ansichten, die ein verändertes Beispiel einer Magnetisierungsrichtung des Magneten darstellen.
15(a) und 15(b)veranschaulichen perspektivische Ansichten, die veränderte Beispiele einer Form und einer Magnetisierungsrichtung des Magneten darstellen.
16(a) und 16(b)veranschaulichen perspektivische Ansichten, die veränderte Beispiele einer Form und einer Magnetisierungsrichtung des Magneten darstellen.
17(a) bis 17(c)veranschaulichen perspektivische Ansichten, die veränderte Beispiele einer Anordnung des Hall-Ics darstellen.
18(a) bis 18(c) veranschaulichen perspektivische Ansichten, die veränderte Beispiele eines Detektionswinkels und einer Magnetisierungsrichtung des Magneten darstellen.
19(a) bis 19(c) veranschaulichen eine perspektivische Ansicht, eine Draufsicht und eine Querschnittsansicht, die eine Konfiguration des Hall-ICs nach einer dritten Ausführungsform darstellen.
20(a) und 20(b)veranschaulichen Grafiken, die Ausgaben Δby und ΔBx des Hall-ICs jeweils relativ zu einem Rotationswinkel vom Magneten darstellen.

Detaillierte Beschreibung von Ausführungsbeispielen
Die vorliegende Erfindung wird in Bezug auf konkrete Ausführungsformen und in Bezug auf bestimmte Zeichnungen beschrieben, aber die Erfindung ist nicht darauf beschränkt, sondern nur durch die Ansprüche.
Des Weiteren werden die Ausdrücke erster, zweiter und ähnliche in der Beschreibung und in den Ansprüchen verwendet, um zwischen ähnlichen Elementen zu unterscheiden, und nicht unbedingt, um eine zeitliche, räumliche, Rangordnungs- oder andere Abfolge zu beschreiben. Es versteht sich, dass die so verwendeten Ausdrücke unter geeigneten Umständen untereinander austauschbar sind, und dass die hier beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung in der Lage sind, in anderen Abfolgen als hier beschrieben oder veranschaulicht betrieben zu werden.
Es ist zu beachten, dass der in den Ansprüchen verwendete Ausdruck „umfassend“ nicht als auf die danach aufgelisteten Mittel eingeschränkt auszulegen ist; er schließt nicht andere Elemente oder Schritt aus. Folglich ist er als das Vorhandensein der wie genannt angegebenen Merkmale, ganzen Zahlen, Schritte oder Komponenten benennend angebend auszulegen, schließt aber nicht das Vorhandensein oder das Hinzufügen von einem oder mehreren dieser Merkmale, ganzen Zahlen, Schritte oder Komponenten oder Gruppen davon aus. Folglich darf der Umfang des Ausdrucks „eine Vorrichtung, umfassend Mittel A und B“ nicht auf Vorrichtungen beschränkt werden, die nur aus den Komponenten A und B bestehen. Er bedeutet, dass in Bezug auf die vorliegende Erfindung die einzigen relevanten Komponenten der Vorrichtung A und B sind.
Der Bezug in dieser Spezifikation auf „die eine Ausführungsform“ oder „eine Ausführungsform“ bedeutet, dass ein konkretes in Verbindung mit der Ausführungsform beschriebenes Merkmal, Struktur oder Kennzeichen in mindestens einer Ausführungs form der vorliegenden Erfindung enthalten ist. Folglich bezieht sich das Auftreten der Sätze „in der einen Ausführungsform“ oder „in einer Ausführungsform“ an verschiedenen Stellen innerhalb dieser Spezifizierung nicht unbedingt immer auf die gleiche Ausführungsform, kann es aber. Des Weiteren können die konkreten Merkmale, Strukturen oder Kennzeichen in jeder geeigneten Weise kombiniert werden, wie es für einen Durchschnittsfachmann aus dieser Offenbarung in einer oder mehreren Ausführungsformen offensichtlich wird.
Ähnlich ist anzudetektieren, dass in der Beschreibung von beispielhaften Ausführungsformender Erfindung verschiedene Merkmale der Erfindung manchmal in einer einzigen Ausführungsform, Figur oder Beschreibung davon gruppiert werden, zu dem Zweck, die Offenbarung zu rationalisieren und dem Verständnis von einem oder mehreren der verschiedenen Erfindungsaspekte zu helfen. Dieses Offenbarungsverfahren darf aber nicht als eine Absicht wiedergebend ausgelegt werden, dass die beanspruchte Erfindung mehrere Merkmale benötigt als ausdrücklich in jedem Anspruch aufgezählt. Wie die nachstehenden Ansprüche wiedergeben, liegen erfinderische Aspekte vielmehr in weniger als allen Merkmalen einer einzigen vorstehend offenbarten Ausführungsform. Folglich werden die nach der detaillierten Beschreibung folgenden Ansprüche hiermit ausdrücklich in diese detaillierte Beschreibung aufgenommen, wobei jeder Anspruch selbstständig als eine getrennte Ausführungsform dieser Erfindung steht.
Des Weiteren, während einige hier beschriebene Ausführungsformen einige aber nicht andere in anderen Ausführungsformen enthaltene Merkmale enthalten, gelten Kombinationen von Merkmalen von verschiedenen Ausführungsformen als innerhalb des Umfangs der Erfindung liegend und bilden unterschiedliche Ausführungsformen, wie es ein Fachmann verstehen würde. In den nachstehenden Ansprüchen können beispielsweise alle beanspruchten Ausführungsformen in jeder beliebigen Kombination verwendet werden.
Es ist zu beachten, dass von der Verwendung einer bestimmten Terminologie beim Beschreiben bestimmter Merkmale oder Aspekte der Erfindung nicht zu verwenden ist, dass sie impliziert, dass die Terminologie hier neu definiert wird, um auf das Einschließen bestimmter Kennzeichen der Merkmale oder Aspekte der Erfindung, mit denen diese Terminologie in Verbindung gebracht wird, beschränkt zu werden.
In der hier ausgestatteten Beschreibung werden zahlreiche spezifische Details bekannt gegeben. Es versteht sich aber, dass Ausführungsformen der Erfindung ohne diese spezifischen Details praktiziert werden können. In anderen Fällen wurden weithin bekannte Verfahren, Strukturen und Techniken nicht im Detail aufgezeigt, um nicht ein Verständnis dieser Beschreibung zu verdunkeln.
1 stellt eine schematische Ansicht eines Konfigurationsbeispiels eines Lenksystems nach einer ersten Ausführungsform dar. Ein Lenksystem 8 umfasst einen Rotationswinkeldetektor 1, der konfiguriert ist, um einen Lenkwinkel einer Lenkwelle 20 zu detektieren und ein Detektionssignal auszugeben, ein mit einem Ende der Lenkwelle 20 verbundenes Lenkrad 2, einen Motor 3, der konfiguriert ist, um einen Säulenschaft 21 über ein Untersetzungsgetriebe 30 zum automatischen Lenken des Lenkrads 2 zu drehen, eine elektronische Steuereinheit (ECU) 4, die konfiguriert ist, um einen Betrieb des Motors 3 in Übereinstimmung mit einer Ausgabe des Rotationswinkeldetektors 1 zu steuern, und/oder um Informationen zum Lenkwinkel an eine elektronische Stabilitätsregelung (ESC) 7 auszugeben, ein Ausgleichskegelrad 5, das konfiguriert ist, um Rotationsbewegung des Säulenschafts 21 in Linearbewegung einer Zahnstange 50 umzusetzen, ein mit der Zahnstange 50 über eine Verbindungsstange (nicht dargestellt) oder Ähnlichem verbundenes Rad 6 und die ESC 7, die konfiguriert sind, um zum Zeitpunkt der Kurvenfahrt eines Fahrzeugs eine Lage zu stabilisieren, um seitliches Rutschen zu verhindern.
In der oben genannten Konfiguration verursacht die Rotation des Lenkrads 2 durch einen Fahrer die Rotation der mit dem Lenkrad 2 verbundenen Lenkwelle 20. Die Rotation der Lenkwelle 20 verursacht eine begleitende Rotation des Säulenschafts 21. Die Rotation des Säulenschafts 21 verursacht eine Verlagerung der Zahnstange 50 über das Ausgleichskegelrad 5, ändert einen Winkel eines Rad paars 6 in Übereinstimmung mit dem Ausmaß der Verlagerung der Zahnstange 50.
Der Rotationswinkeldetektor 1 detektiert den Lenkwinkel der Lenkwelle 20 und gibt ein für den erkannten Lenkwinkel repräsentatives Detektionssignal aus. Wenn das Detektionssignal vom Rotationswinkeldetektor 1 eingegeben wird, berechnet die ECU 4 den Lenkwinkel der Lenkwelle 20 in Übereinstimmung mit dem Detektionssignal und gibt Informationen zum Lenkwinkel an die ESC 7 aus. Die ESC 7 stabilisiert eine Lage eines Fahrzeugs zum Zeitpunkt der Kurvenfahrt durch Steuern einer Bremse und einer Motorausgabe in Übereinstimmung mit den Informationen zum Eingabelenkwinkel.
Beim Automatisieren der Lenkung des Fahrzeugs steuert die ECU 4 weiter den Motor 3 in Übereinstimmung mit dem Detektionssignal, wenn das Detektionssignal des Rotationswinkeldetektors 1 ausgegeben wird. Die Rotation des Motors 3 wird vom Untersetzungsgetriebe 30 abgebremst, um den Säulenschaft 21 zu drehen, um das Lenkrad 2 zu betreiben. Es ist zu beachten, dass eine Ausgabe des Motors 3 direkt an die Zahnstange 50 übertragen werden kann, ohne durch den Säulenschaft 21 zu gehen.
2 ist eine perspektivische Explosionsansicht, die ein Konfigurationsbeispiel eines Rotationswinkeldetektors 1 nach der ersten Ausführungsform darstellt. 3(a) bis 3(c) sind eine perspektivische Ansicht, eine Draufsicht und eine Vorderansicht, um ein positionelles Verhältnis zwischen einem Hall-IC 100 und einem Magneten 110 zu erklären.
Der Rotationswinkeldetektor 1 weist einen am Hall-IC 100 auf einem Träger 101 montierten magnetischen Detektor 10, einen mit der Lenkwelle 20 über ein Getriebeteil 12 verbundenen, und um in Richtung zusammen mit der Rotation der Lenkwelle 20 in Richtung R zu drehen konfigurierten Säulenmagneten 110 auf.
Der magnetische Detektor 10 ist so positioniert, dass eine Anbaufläche des Trägers 101 zu einer unteren Fläche des Magneten 110 darstellt. Ein Punkt 101c am Träger 101 ist ein Punkt, der mit einer Rotationsachse des Magneten 110 übereinstimmt. Der Hall-IC 100 ist ein Paket aus zwei Hall-IC (Hall-IC 100₁ und 100₂ , die später beschrieben werden, 4). Nicht jede Mitte der magnetischen Detektion der Hall-IC stimmt mit dem Punkt 101c auf dem Träger 101 überein, ist aber an einer vom Punkt 101c des achsierten Position positioniert. Die Mitte des Hall-IC 100 und der Punkt 101c sind zum Übereinstimmen gebracht.
Der Magnet 110 wird parallel zur unteren Fläche (oberen Fläche) einer zylinderartigen Säule magnetisiert und dreht in Richtung r um eine Mittelachse herum, die rechtwinkelig zur Magnetisierungsrichtung Dm und auch rechtwinkelig zur unteren (und/oder oberen) Fläche ist. Die Rotation des Magneten 110 ändert das Magnetfeld an einem magnetischen Detektionspunkt des Hall-IC 100. Eine spezifische Änderung des Magnetfelds wird später in 7 beschrieben.
Der Getriebeteil 12 enthält ein Getriebe 120, das konfiguriert ist, um eine Welle 120a herum zusammen mit dem Magneten 110 zu drehen, ein Getriebe 121, das konfiguriert ist, um die Welle 121a herum zu drehen, und ein Getriebe 122, das konfiguriert ist, um zusammen mit der Lenkwelle 20 zu drehen. Der Getriebeteil 12 ist in einem Gehäuse (nicht dargestellt) untergebracht, und die Wellen 120a und 121a sind in Löchern gehalten, die an einer Innenwand des Gehäuses ausgestattet sind. Der magnetische Detektor 10 kann im Gehäuse untergebracht oder außerhalb des Gehäuses angeordnet sein, vorausgesetzt das Gehäuse ist ein nichtmagnetischer Körper.
Als ein Beispiel ist der Hall-IC 100 an eine Position positioniert, die um 5 mm von der unteren Fläche des Magneten 110 beabstandet ist. Es ist zu beachten, dass zwei Hall-IC (100₁ und 100₂ , 4), die im Hall-IC 100 enthalten sind, beide an radial um 5 mm vom Punkt 101c beabstandet getrennten Positionen positioniert sind.
Der Magnet 110 ist ein Permanentmagnet, gebildet durch Verwenden eines Materials wie Ferrit, Samarium-Kobalt, Neodym oder ähnlich. Eine Größe des Magneten ist zum Beispiel 20 mm Außendurchmesser und 5 mm Höhe.
4(a) bis 4(c) stellen eine perspektivische Ansicht, eine Draufsicht und eine Querschnittsansicht einer Konfiguration des Hall-IC 100 dar.
Der Hall-IC 100 umfasst einen Träger 100b, Hall-Platten 100hl₁₁ und 100hl₁₂ (auch gemeinsam als Hall-Platte 100hl₁ bezeichnet) (d.h. ein anderes erstes Paar magnetischer Detektionselemente) und Hall-Platten 100hr₁₁ und 100hr₁₂ (auch gemeinsam als Hall-Platte100hr₁ bezeichnet) (d.h. ein anderes zweites Paar magnetischer Detektionselemente), die am 100b ausgestattet sind, um eine Detektionsfläche aufzuweisen, die parallel zur Fläche des Trägers 100b ist, und eine Detektionsrichtung in eine senkrechten Richtung der Fläche des Trägers 100b aufzuweisen; einen magnetischen Konzentrator 100sl₁ , ausgestattet am Träger 100b, um einen Teil einer jeden der Hall-Platten 100hl₁₁ und 100hl₁₂ zu überlappen, und konfiguriert, um magnetischen Fluss in eine zur senkrechten Richtung orthogonale Richtung in die senkrechte Richtung umzuwandeln, damit der magnetische Fluss von den Hall-Platten 100hl₁₁ und 100hl₁₂ erkannt werden kann; einen magnetischen Konzentrator 100sr₁ , ausgestattet am Träger 100b, um einen Teil einer jeden der Hall-Platten 100hr₁₁ und 100hr₁₂ zu überlappen, und konfiguriert, um magnetischen Fluss in die zur senkrechten Richtung orthogonale Richtung in die senkrechte Richtung umzuwandeln, damit der magnetische Fluss von den Hall-Platten 100hr₁₁ und 100hr₁₂ erkannt werden kann; und eine Signalverarbeitungseinheit (100sp₁ , 5),konfiguriert, um von den Hall-Platten 100hl₁ und 100hr₁ ausgegebene Signale zu verarbeiten, worin der Hall-IC 100 eine magnetische Flussdichte in der senkrechten Richtung und der zur senkrechten Richtung orthogonalen Richtung durch den nachstehend beschriebenen Signalverarbeitungsteil detektiert. Die oben beschrieben Hall-Platten 100hl₁ und 100hr₁, die magnetischen Konzentratoren 100sl₁ und 100sr₁ und der oben beschriebene Signalverarbeitungsteil 100sp₁ werden als Hall-IC 100₁ bezeichnet (eine erste magnetische integrierte Detektionsschaltung).
Daneben umfasst der Hall-IC 100 einen Träger 100b, Hall-Platten 100hl₂₁ und 100hl₂₂ (gemeinsam auch als eine Hall-Platte 100hl₂ bezeichnet) (ein erstes Paar magnetischer Detektionselemente) und Hall-Platten 100hr₂₁ und 100hr₂₂ (gemeinsam auch als eine Hall-Platte 100hr₂ bezeichnet) (ein zweites Paar magnetischer Detektionselemente), die am Träger 100b ausgestattet sind, um eine Detektionsfläche aufzuweisen, die parallel zur Fläche des Trägers 100b ist, und eine Detektionsrichtung in einer senkrechten Richtung der Fläche des Trägers 100b aufzuweisen; einen am Träger 100b ausgestatteten magnetischen Konzentrator 100sl₂ , um einen Teil einer jeder der Hall-Platten 100hl₂₁ und 100hl₂₂ zu überlappen, und konfiguriert, um magnetischen Fluss in einer zur senkrechten Richtung orthogonalen Richtung in die senkrechte Richtung umzuwandeln, um es dem magnetischen Fluss zu erlauben, von den Hall-Platten 100hl₂₁ und 100hl₂₂ erkannt zu werden; einen am Träger 100b ausgestatteten magnetischen Konzentrator 100sr₂ , um einen Teil einer jeder der Hall-Platten 100hr₂₁ und 100hr₂₂ zu überlappen, und konfiguriert, um magnetischen Fluss in der zur senkrechten Richtung orthogonalen Richtung in die senkrechte Richtung umzuwandeln, damit der magnetische Fluss von den Hall-Platten 100hr₂₁ und 100hr₂₂ erkannt werden kann; und ein Signal verarbeitender Teil (100sp₂ , 5),konfiguriert, um von den Hall-Platten 100hl₂ und 100hr₂ ausgegebene Signale zu verarbeiten, worin der Hall-IC 100 eine magnetische Flussdichte in der senkrechten Richtung und der zur senkrechten Richtung orthogonalen Richtung durch den nachstehend beschriebenen Signalverarbeitungsteil detektiert. Die oben beschrieben Hall-Platten 100hl₂ und 100hr₂ , die magnetischen Konzentratoren 100sl₂ und 100sr₂ und der oben beschriebene Signalverarbeitungsteil 100sp₂ werden als Hall-IC 100₂ bezeichnet (eine zweite magnetische integrierte Detektions-schaltung).
Der Punkt 101c ist zwischen dem Hall-IC 100₁ und dem Hall-IC 100₂ positioniert. Der Hall-IC 100 ist so positioniert, dass der Punkt 101c an einem gleichen Abstand von jedem der magnetischen Konzentratoren 100sl₁ , 100sr₁ , 100sl₂ , und 100sr₂ liegt.
Im Hall-IC 100, zum Beispiel, betragen ein Abstand zwischen den Hall-Platten 100hl₁₁ und 100hl₁₂ , ein Abstand zwischen den Hall-Platten 100hr₁₁ und 100hr₁₂ , ein Abstand zwischen den Hall-Platten 100hl₂₁ und 100hl₂₂ und ein Abstand zwischen den Hall-Platten 100hr₂₁ und 100hr₂₂ 0,2 mm, eine Dicke des Trägers 100b 0,5 mm, eine Breite 5 mm in Richtung Y und 4,5 mm in Richtung X. Für die magnetischen Konzentratoren 100sl₁ , 100sr₁ , 100sl₂ und 100sr₂ kann Permalloy verwendet werden. Außerdem sind der magnetische Konzentrator 100sl₁ und der magnetische Konzentrator 100sr₁ sowie der magnetische Konzentrator 100sl₂ und der magnetische Konzentrator 100sr₂ 2 mm getrennt, um positioniert zu sein. Weiter sind die Mitte des Hall-IC 100₁ und die Mitte des Hall-IC 100₂ 3 mm in Richtung Y getrennt, um positioniert zu sein. Hier sind der Hall-IC 100₁ und der Hall-IC 100₂ jeweils innerhalb einer Region von 2 mm in Richtung Y und 3 mm in Richtung X gebildet, und vorausgesetzt diese Größen können angeordnet werden, kann die Größe des Trägers 100b angemessen geändert werden.
5(a) und 5(b) sind Blockdiagramme, die eine Konfiguration des Signalverarbeitungsteils des Hall-ICs 100 darstellen, worin 5(a) den Signalverarbeitungsteil des Hall-IC 100₁ veranschaulicht und 5(b) die Signalverarbeitung des Hall-IC 100₂ veranschaulicht.
Wie in 5(a) dargestellt, umfasst der Signalverarbeitungsteil 100sp₁ des Hall-IC 100₁ einen Multiplexer 100mux₁ , der konfiguriert ist, um sequenziell Ausgaben von den Hall-Platten 100hl₁₁ , 100hl₁₂ , 100hr₁₁ und 100hr₁₂ an nachfolgende Stufen auszugeben; einen Verstärker 100g₁ , der konfiguriert ist, um die Ausgabe des Multiplexers 100mux₁ zu verstärken; einen A/D-Wandler 100ad₁ , der konfiguriert ist, um eine analoge Signalausgabe des Verstärkers 100g₁ in ein digitales Signal umzuwandeln, einen digitalen Signalprozessor 100dsp₁ , der konfiguriert ist, um die digitale Signaleingabe des A/D-Wandlers 100ad₁ umzuwandeln; einen D/A-Wandler 100da₁ , der konfiguriert ist, um die digitale Signalausgabe des digitalen Signalprozessors 100dsp₁ in ein analoges Signal umzuwandeln, und eine Ausgabe 100out₁ , die konfiguriert ist, um das vom D/A-Wandler 100da₁ umgewandelte analoge Signal an die ECU 4 auszugeben.
Der digitale Signalprozessor 100dsp₁ berechnet die Ausgaben der Hall-Platten 100hl₁₁ , 100hl₁₂ , 100hr₁₁ und 100hr₁₂ und speichert notwendige Informationen. Der digitale Signalprozessor 100dsp₁ addiert und subtrahiert die Ausgaben der Hall-Platten 100hl₁₁ und 100hl₁₂ , addiert und subtrahiert die Ausgaben der Hall-Platten 100hr₁₁ und 100hr₁₂ und bestimmt dann einen Rotationswinkel des Magneten 110 unter Verwendung der Berechnungsergebnisse. Ein detailliertes Berechnungsverfahren wird später beschrieben.
Ähnlich wie in 5(b) dargestellt, umfasst der Signalverarbeitungsteil 100sp₂ des Hall-IC 100₂ einen Multiplexer 100mux₂ , der konfiguriert ist, um sequenziell Ausgaben von den Hall-Platten 100hl₂₁ , 100hl₂₂ , 100hr₂₁ und 100hr₂₂ an nachfolgende Stufen auszugeben; einen Verstärker 100g₂ , der konfiguriert ist, um die Ausgabe des Multiplexers 100mux₂ zu verstärken; einen A/D-Wandler 100ad₂ , der konfiguriert ist, um eine analoge Signalausgabe des Verstärkers 100g₂ in ein digitales Signal umzuwandeln; einen digitalen Signalprozessor 100dsp₂ , der konfiguriert ist, um die digitale Signaleingabe des A/D-Wandlers 100ad₂ umzuwandeln; einen D/A-Wandler 100da₂ , der konfiguriert ist, um die digitale Signalausgabe des digitalen Signalprozessors 100dsp₂ in ein analoges Signal umzuwandeln, und eine Ausgabe 100out₂ , die konfiguriert ist, um das vom D/A-Wandler 100da₂ umgewandelte analoge Signal an die ECU 4 auszugeben.
Der digitale Signalprozessor 100dsp₂ berechnet die Ausgaben der Hall-Platten 100hl₂₁ , 100hl₂₂ , 100hr₂₁ und 100hr₂₂ undspeichert notwendige Informationen. Weiter addiert und subtrahiert der digitale Signalprozessor 100dsp₂ die Ausgaben der Hall-Platten 100hl₂₁ und 100hl₂₂ , addiert und subtrahiert die Ausgaben der Hall-Platten 100hr₂₁ und 100hr₂₂ und berechnet dann den Rotationswinkel des Magneten 110 unter Verwendung der Berechnungsergebnisse.
6 ist eine schematische Querschnittsansicht zum Erklären eines Vorgangs zum Detektieren von magnetischem Fluss des Hall-IC 100. Während die im Hall-IC 100 enthaltenen Hall-IC 100₁ und Hall-IC 100₂ auf ähnliche Weise arbeiten, wird der Hall-IC 100₁ hier als repräsentatives Beispiel beschrieben.
In den Hall-Platten des Hall-IC 100₁ , detektieren die Hall-Platten 100hl₁₁ und 100hl₁₂ die magnetische Flussdichte in eine vertikale Richtung der Zeichnung. Ist eine horizontale Komponente der Zeichnung des magnetischen Flusses f B// (Bx) und eine vertikale Komponente der Zeichnung Bz, wird die horizontale Komponente B// der Zeichnung vom magnetischen Konzentrator 100sl₁ induziert und als B⊥ erkannt, so dass die Hall-Platte 100hl₁₁ „B⊥-Bz“ detektiert und die Hall-Platte 100hl₁₂ „-B⊥-Bz“ detektiert.
Deshalb wird ein zur magnetischen Flussdichte 2B⊥ proportionales Signal (im Weiteren als „Bxl“ bezeichnet) durch Nehmen einer Differenz zwischen den Ausgaben der Hall-Platten 100hl₁₁ und 100hl₁₂ zu dem Signalverarbeitungsteil 100sp₁ erhalten, und ein zur magnetischen Flussdichte -2Bz proportionales Signal (im Weiteren als „Bzl“ bezeichnet) durch Nehmen einer Summe der Ausgaben der Hall-Platten 100hl₁₁ und 100hl₁₂ erhalten.
Der oben beschriebene Betrieb der Hall-Platten 100hl₁₁ und 100hl₁₂ kann für die Hall-Platten 100hr₁₁ und 100hr₁₂ ähnlich erklärt werden. Ein zur magnetischen Flussdichte 2B⊥ (im Weiteren als „Bxr“ bezeichnet) proportionales Signal wird erhalten durch Nehmen einer Differenz zwischen den Ausgaben der Hall-Platten 100hr₁₁ und 100hr₁₂ und dem Signalverarbeitungsteil 100sp₁ . Ein zur magnetischen Flussdichte -2Bz (im Weiteren als „Bzr“) proportionales Signal wird erhalten durch Nehmen einer Summe der Ausgaben der Hall-Platten 100hr₁₁ und 100hr₁₂ .
Da die Hall-Platte 100hl₁ und die Hall-Platte 100hr₁ um 2 mm beabstandet positioniert sind, detektiert jeweils die Hall-Platte 100hl₁ und die Hall-Platte 1O0hr₁ positionell unterschiedliche Magnetfelder. Deshalb wird die Differenz zwischen den Ausgaben der Hall-Platte 100hl₁ und der Hall-Platte 100hr₁ als ΔBx = Bxl - Bxr (eine zweite magnetische Flussdichtedifferenz) und ΔBz = Bzl - Bzr (eine erste magnetische Flussdichtedifferenz) berechnet.
ΔBx und ΔBz ändern sich entlang des Rotationswinkels des Magneten 110, und ihre Entsprechung wird unter Bezug auf die 7 und 8 beschrieben. Die 7(a1) bis 7(a5) und 7(b1) bis 7(b5) sind schematische Diagramme, die ein Verhältnis zwischen einem Rotationswinkel des Magneten 110 und dem von dem Hall-IC 100 zu detektierenden magnetischen Fluss darstellen, wobei 7(a1) bis 7(a5) Vorderansichten und 7(b1) bis 7(b5) Draufsichten sind. Während die im Hall-IC 100 enthaltenen Hall-IC 100₁ und Hall-IC 100₂ auf ähnliche Weise arbeiten, wird der Hall-IC 100₁ als ein repräsentatives Beispiel hier beschrieben.
8(a) und 8(b) sind Grafiken, die Ausgaben ΔBz und ΔBx des Hall-ICs 100₁ darstellen, die jeweils relativ zum Rotationswinkel des Magneten 110 sind. Wenn der Rotationswinkel des Magneten 110 θ = 0° ist(7(a1) und 7(b1)), weisen die von der Hall-Platte 100hl₁ und der Hall-Platte 100hr₁ respektive erkannten Magnetfelder Bzl und Bzr die gleichen numerischen Werte auf. Deshalb ist ΔBz = 0. Außerdem weisen die von der Hall-Platte 100hl₁ und der Hall-Platte 100hr₁ respektive erkannten Magnetfelder Bxl und Bxr die gleichen numerischen Werte mit umgekehrten Vorzeichen auf. Deshalb weist ΔBx einen negativen Höchstwert auf. Danach, wenn der Rotationswinkel des Magneten 110 θ = 90° ist (7(a3) und 7(b3)), weisen die von der Hall-Platte 100hl₁ und der Hall-Platte 100hr₁ respektive erkannten Magnetfelder Bzl und Bzr die gleichen numerischen Werte mit umgekehrtem Vorzeichen auf. Deshalb weist ΔBz einen positiven Höchstwert auf. Außerdem weisen die von der Hall-Platte 100hl₁ und der Hall-Platte 100hr₁ respektive erkannten Magnetfelder Bxl und Bxr die gleichen numerischen Werte auf. Deshalb ist ΔBx = 0. Danach, wenn der Rotationswinkel des Magneten 110 θ = 180° ist(7(a5) und 7(b5)), weisen die von der Hall-Platte 100hl₁ und der Hall-Platte 100hr₁ respektive erkannten Magnetfelder Bzl und Bzr die gleichen numerischen Werte auf. Deshalb ist ΔBz = 0. Außerdem weisen die von der Hall-Platte 100hl₁ und der Hall-Platte 100hr₁ respektive erkannten Magnetfelder Bxl und Bxr die gleichen numerischen Werte mit umgekehrtem Vorzeichen auf (gegenüber dem von 9 = 0°). Deshalb weist ΔBx einen positiven Höchstwert auf.
Angesichts des obigen Verhaltens von ΔBz und ΔBx ist in den Übergangszuständen θ = 45° (7(a2) und 7(b2)), θ = 135° (7(a4) und 7(b4)) und θ = 180° bis 360°, ein Verhältnis zwischen dem Rotationswinkel θ des Magneten 110 und ΔBz und ΔBx so, dass ΔBz proportional zu sin θ ist, und ΔBx proportional zu cos θ ist, wie in 8(a) und 8(b)dargestellt. Nämlich ΔBz/ΔBx = k·sin θ/cos θ = k·tan θ, so dass θ = arctan (K·ΔBz/ΔBx). Es ist zu beachten, dass k eine Konstante zum Normalisieren einer Größe der Amplitude von ΔBz und ΔBx, und K der Kehrwertvon k ist.
Der digitale Signalprozessor 100dsp₁ des Signalverarbeitungsteils 100sp₁ erhält Ausgaben von den Hall-Platten 100hl₁₁ , 100hl₁₂ , 100hr₁₁ und 100hr₁₂ als digitale Signale über den Multiplexer 100mux₁ , den Verstärker 100g₁ und den A/D-Wandler 100ad₁ und berechnet θ aus den auf der Grundlage des oben beschriebenen Berechnungsverfahrens erhaltenen Ausgaben. Der vom digitalen Signalprozessor 100dsp₁ berechnete θ wird vom D/A-Wandler 100da₁ von einem digitalen Signal in ein analoges Signal umgewandelt, und das vom D/A-Wandler 100da₁ umgewandelte analoge Signal wird an der Ausgabe 100out₁ an die ECU 4 ausgegeben.
Da es notwendig ist, k (oder K) zum Berechnen von θ zu bestimmen, weist der digitale Signalprozessor 100dsp₁ einen Kalibriermodus zum Bestimmen von k (oder K) auf. Wird der Magnet 110 im Kalibriermodus um 360° gedreht, zeichnet der digitale Signalprozessor 100dsp₁ ΔBz und ΔBx auf. Danach berechnet der digitale Signalprozessor 100dsp₁ k (oder K) aus Δbzmax und ΔBxmax, die respektive Höchstwerte sind.
Weiter, als ein anderes Beispiel für das Verfahren zum Bestimmen von Δbzmax und ΔBxmax, die die Höchstwerte sind, kann der digitale Signalprozessor 100dsp₁ Δbzmax und Δbxmax aus der Differentiation von ΔBz und ΔBx (in Bezug auf θ oder Zeit) bestimmen, nämlich von ΔBz und ΔBx eines Winkels oder Zeitgabe, bei der eine Neigung null wird.
Da der Hall-IC 100₁ und der Hall-IC 100₂ symmetrisch in Bezug auf eine Mitte 100c positioniert sind, weist der vom digitalen Signalprozessor 100dsp₂ berechnete θ' eine um 180° in Bezug auf θ verschobene Phase auf, so dass θ' = θ - 180°. Die Phasenverschiebung (180°) kann am digitalen Signalprozessor 100dsp₂ korrigiert und als θ an die ECU 4 ausgegeben werden, oder kann an die ECU 4 als θ' ausgegeben und dann an der ECU 4 in θ korrigiert werden.
Nach der oben beschriebenen Ausführungsform, da der Hall-IC 100₁ und der Hall-IC 100₂ die Rotation des Magneten 110 unter Verwendung der Differenz des Magnetfelds in Richtung x und des Magnetfelds in Richtung z zwischen zwei Punkten detektieren, müssen der Hall-IC 100₁ und der Hall-IC 100₂ nicht direkt unter der Rotationsmitte des Magneten 110 positioniert sein, sondern der Hall-IC 100₁ und der Hall-IC 100₂ können an einer von der Rotationsmitte der achsierten Position positioniert sein, und der Hall-IC 100 kann als ein Paket einer Vielzahl von Rotationswinkeldetektoren (dem Hall-IC 100₁ und dem Hall-IC 100₂ ) gefertigt sein.
Für jeden des in Hall-IC 100 enthaltenen Hall-IC 100₁ und Hall-IC 100₂ müssen die Hall-Platten nur in eine einzige Richtung in Bezug auf das magnetische Drehfeld positioniert sein, und die Hall-Platten müssen nicht in einer Vielzahl von Richtungen positioniert, was einen im Vergleich zu den herkömmlichen einen kompakten IC ermöglicht.
Eine zweite Ausführungsform ist unterschiedliche von der ersten Ausführungsform, insofern ein Magnet 110 eine halbkreisartige zylinderartigen Form aufweist, und der Bereich des zu detektierenden Rotationswinkels 180° beträgt. Außerdem sind die Hall-Ics desachsiert von der Rotationsmitte positioniert. Weiter wird die zweite Ausführungsform auf eine Drosselvorrichtung, wie ein Motorrad oder einen Motorroller angewendet. Die gleichen Bezugszeichennummern werden den gleichen Konfigurationen wie denen der ersten Ausführungsform gegeben.
9 ist eine perspektivische Explosionsansicht, die ein Konfigurationsbeispiel eines Rotationswinkeldetektors nach der zweiten Ausführungsform darstellt. Eine Drosselvorrichtung 8A dient beispielsweise zum Steuern der Rotationeines Motors eines Elektromotorrads und umfasst einen Drosselgriff 2A, der vom Fahrer des Elektromotorrads gegriffen werden muss; eine zylinderartige Muffe 200A, die konfiguriert ist, um zu drehen, während eine Außenwand der zylinderartigen Muffe 200A und eine Innenwand des Drosselgriffs 2A fixiert sind, und eine Innenwand der zylinderartigen Muffe 200A und eine Außenwand der Lenkstange 21A gleiten; eine an einem Ende der Muffe 200A ausgestattete Aufnahme 201A, die konfiguriert ist, um einen Magneten 110A zu fixieren; wobei die Lenkstange 21A konfiguriert ist, um das Motorrad zu lenken, und ein Schaltkasten, enthaltend einen oberen Teil des Gehäuses 220A und einen unteren Teil des Gehäuses 221A, der konfiguriert ist, um einen Schalter, einen, und Ähnliches, das nicht dargestellt ist, aufzunehmen und die Muffe 200A drehbar zu halten. Der Rotationswinkeldetektor 1A nach der zweiten Ausführungsform weist einen an einem Hall-IC 100A auf einem Träger (nicht dargestellt) angebauten magnetischen Detektor und einen halbkreisartigen zylinderartigen Magneten 110A, der einstückig mit dem Drosselgriff 2A dreht, auf.
10(a) bis 10(c) sind eine perspektivische Ansicht, eine Draufsicht und eine Vorderansicht zum Erklären eines positionellen Verhältnisses zwischen dem Hall-IC und dem Magneten. Der Hall-IC 100A ist ein Paket aus den zwei Hall-IC (Hall-ICs 100₁ und 100₂ , 11). Jede Mitte der magnetischen Detektion der Hall-IC stimmt nicht mit einer Rotationsachse der Muffe 200A überein, sondern ist an einer des achsierten Position von der Drehachse positioniert. Die Mitte des Hall-IC 100A und der Rotationsachse sind nicht übereinstimmend gemacht. Der Magnet 110A ist parallel zur unteren Fläche (oberen Fläche) des Zylinders magnetisiert, und die Magnetisierungsrichtung Dm ist tangential zur Rotationsachse. Die Rotation des Magneten 110A ändert das Magnetfeld an einem magnetischen Detektionspunkt des Hall-IC 100A. Der Magnet 110A ist ein Permanentmagnet gebildet durch Verwenden eines Materials wie Ferrit, Samarium-Kobalt, Neodymium oder Ähnlichem. Eine Größe des Magneten ist zum Beispiel 20 mm im Außendurchmesser und 10 mm in der Höhe.
11(a) bis 11(c) sind eine perspektivische Ansicht, eine Draufsicht und eine Querschnittsansicht, die eine Konfiguration des Hall-IC 100A darstellen. Der Hall-IC 100A weist auf: einen Träger 100b; Hall-Platten 100hl₁₁ und 100hl₁₂ (ein erstes Paar magnetischer Detektionselemente) und Hall-Platten 100hr₁₁ und 100hr₁₂ (ein zweites Paar magnetischer Detektionselemente), die auf dem Träger 100b ausgestattet sind, um eine Detektionsfläche aufzuweisen, die parallel zur Fläche des Trägers 100b ist, und eine Detektionsrichtung in eine senkrechte Richtung der Fläche des Trägers 100b, ähnlich der ersten Ausführungsform aufzuweisen; einen auf den Träger 100b ausgestatteten magnetischen Konzentrator 10Osl₁ , um einen Teil einer jeder der Hall-Platten 100hl₁₁ und 100hl₁₂ zu überlappen, und der konfiguriert ist, um magnetischen Fluss in einer zur senkrechten Richtung orthogonaler Richtung in die senkrechte Richtung umzuwandeln, damit der magnetische Fluss von den Hall-Platten 100hl₁₁ und 100h1₁₂ erkannt werden kann; einen auf dem Träger 100b ausgestatteten magnetischen Konzentrator 100sr₁ , um einen Teil einer jeder der Hall-Platten 100hr₁₁ und 100hr₁₂ zu überlappen, und der konfiguriert ist, um magnetischen Fluss in der zur senkrechten Richtung orthogonalen Richtung in die senkrechte Richtung umzuwandeln, damit der magnetische Fluss von den Hall-Platten 100hr₁₁ und 100hr₁₂ erkannt werden kann; und ein Signal verarbeitender Teil (100sp₁ , 5), der konfiguriert ist, um von den Hall-Platten 100hl₁ und 100hr₁ ausgegebene Signale zu verarbeiten, wobei der Hall-IC 100A eine magnetische Flussdichte in der senkrechten Richtung und der zur senkrechten Richtung orthogonalen Richtung detektiert. Die oben beschriebenen Hall-Platten 100hl₁ und 100hr₁ , die magnetischen Konzentratoren 100sl₁ und 100sr₁ und der Signalverarbeitungsteil 100sp₁ werden auch als ein Hall-IC 100₁ bezeichnet.
Daneben umfasst der Hall-IC 100: einen Träger 100b, Hall-Platten 100hl₂₁ und 100hl₂₂ (ein erstes Paar magnetischer Detektionselemente) und Hall-Platten 100hr₂₁ und 100hr₂₂ (ein zweites Paar magnetischer Detektionselemente), die auf dem Träger 100b ausgestattet werden, um eine Detektionsfläche parallel zur Fläche des Trägers 100b aufzuweisen, und weisen eine Detektionsrichtung in eine senkrechte Richtung der Fläche des Trägers 100b, ähnlich der ersten Ausführungsform, auf; einen auf dem Träger 100b ausgestatteten magnetischen Konzentrator 100sl₂ , um einen Teil einer jeder der Hall-Platten 100hl₂₁ und 100hl₂₂ zu überlappen, und der konfiguriert ist, um magnetischen Fluss in einer zur senkrechten Richtung orthogonaler Richtung in die senkrechte Richtung umzuwandeln, damit der magnetische Fluss von den Hall-Platten 100hl₂₁ und 100hl₂₂ erkannt werden kann; einen am Träger 100b ausgestatteten magnetischen Konzentrator 100sr₂ , um einen Teil einer jeder der Hall-Platten 100hr₂₁ und100hr₂₂ zu überlappen, und der konfiguriert ist, um magnetischen Fluss in der zur senkrechten Richtung orthogonalen Richtung in die senkrechte Richtung umzuwandeln, damit der magnetische Fluss von den Hall-Platten 100hr₂₁ , und 100hr₂₂ erkannt werden kann; und ein Signal verarbeitender Teil (100sp₂ , 5), der konfiguriert ist, um von den Hall-Platten ausgegebene Signale 100hl₂ und 100hr₂ zu verarbeiten, wobei der Hall-IC 100 eine magnetische Flussdichte in der senkrechten Richtung und der zur senkrechten Richtung orthogonalen Richtung detektiert. Die oben beschriebenen Hall-Platten 100hl₂ und 100hr₂ , die magnetischen Konzentratoren 100sl₂ und 100sr₂ und der Signalverarbeitungsteil 100sp₂ werden auch als ein Hall-IC 100₂ bezeichnet.
Anders als in der ersten Ausführungsform, ist die Rotationsachse der Muffe 200A nicht zwischen dem Hall-IC 100₁ und dem Hall-IC 100₂ positioniert. Sowohl der Hall-IC 100₁ als auch der Hall-IC 100₂ sind desachsiert von der Rotationsachse der Muffe 200A positioniert.
Im Hall-IC100A, beispielsweise, sind ein Abstand zwischen den Hall-Platten 100hl₁₁ und 100hl₁₂ , ein Abstand zwischen den Hall-Platten 100hr₁₁ und 100hr₁₂ , ein Abstand zwischen den Hall-Platten 100hl₂₁ und 100hl₂₂ und ein Abstand zwischen den Hall-Platten 100hr₂₁ und 100hr₂₂ 0,2 mm, eine Dicke des Trägers 100b 0,5 mm, eine Breite in Richtung Y 5 mm und eine Breite in Richtung x 4,5 mm. Für die magnetischen Konzentratoren 100sl₁ , 100sr₁ , 100sl₂ und 100sr₂ kann Permalloy verwendet werden. Außerdem sind der magnetische Konzentrator 100sl₁ und der magnetische Konzentrator 100sr₁ sowie der magnetische Konzentrator 100sl₂ und der magnetische Konzentrator 100sr₂ um 2 mm beabstandet, um positioniert zu sein. Weiter sind die Mitte des Hall-IC 100₁ und die Mitte des Hall-IC 100₂ um 3 mm in Richtung Y beabstandet, um positioniert zu sein, oder der Abstand kann enger als 3 mm sein. Hier sind der Hall-IC 100₁ und der Hall-IC 100₂ beide innerhalb einer Region von 2 mm in Richtung Y und 3 mm in Richtung x gebildet, und vorausgesetzt diese Größen können angeordnet werden, kann die Größe des Trägers 100b angemessen geändert werden.
In der obigen Konfiguration werden, wenn ein Fahrer des Elektromotorrads den Drosselgriff 2A dreht, die Muffe 200A und der an der Aufnahme 201A fixierte Magnet 110A gedreht. Der Rotationswinkeldetektor 1A detektiert einen Rotationswinkel des Drosselgriffs 2A und gibt ein Detektionssignal, das dem vom Hall-IC 100₁ und dem Hall-IC 100₂ erkannten Rotationswinkel θ entspricht, aus. Anders als in der ersten Ausführungsform liegt keine Phasendifferenz zwischen von dem Hall-IC 100₁ und dem Hall-IC 100₂ erkannten Rotationswinkeln θ vor, sondern es werden konsistente Rotationswinkel θ erkannt.
Wenn ein Detektionssignal von dem Hall-IC 100₁ und dem Hall-IC 100₂ eingegeben wird, steuert die ECU oder die MotorLenkvorrichtung, die nicht dargestellt ist, die Rotation des Motors des Elektromotorrads in Übereinstimmung mit dem Detektionssignal. Es ist zu beachten, dass der Drosselgriff 2A und die Muffe 200A um die Lenkstange 21A um weniger als 180° drehen, und 9 stellt einen Zustand dar, in dem der Fahrer den Drosselgriff 2A um 90° gedreht hat.
Nach der oben beschriebenen Ausführungsform können die gleichen Wirkungen, wie die der ersten Ausführungsform, auf eine Drossel eines Elektromotorrads angewendet werden. In anderen Worten, der Rotationswinkeldetektor 1A mit einem im Vergleich zu einem herkömmlichen kompakten IC kann auf die Drosselvorrichtung 8A des Elektromotorrads angewendet werden. Weiter, da der Hall-IC 100A an einer von der Rotationsmitte desachsierten Position positioniert werden kann, und die Einschränkung der Anordnung im Vergleich zu einer herkömmlichen verringert werden kann, kann der Rotationswinkeldetektor 1A selbst dann verwendet werden, wenn die Lenkstange 21A einen Raum der Rotationsmitte belegt.
Weiter, da der Magnet 110A durch Teilen einer zylinderartigen Form in zwei Teile erhalten wird, wird der Magnet 110A im Vergleich zu einem zylinderartigen Magneten (z. B. einem Magneten 110b (15(a)) oder einem Magneten 110c (15(b)) einfach an der Lenkstange 21A installiert, und der Rotationswinkeldetektor 1A kann ohne Notwendigkeit einer Konstruktionsänderung der Drosselvorrichtung oder als alternative Komponente einer Komponente, die eine herkömmliche Drosselvorrichtung darstellt, eingeführt werden.
Verändertes Beispiel
Es ist zu beachten, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform beschränkt ist und verschiedene Veränderungen vorgenommen werden können, ohne sich vom Gegenstand der vorliegenden Erfindung zu entfernen. Zum Beispiel können die Hall-ICs 100 und 100A durch Folgendes ersetzt werden. 12 ist eine Draufsicht, die ein verändertes Beispiel des Hall-Ics darstellt. Ähnlich zu dem Hall-IC 100 der ersten Ausführungsform und dem Hall-IC 100A der zweiten Ausführungsform, weist ein Hall-IC 100B zwei Hall-ICs 100₁ und 100₂ auf und ist in einem Winkel von 90° in Bezug auf einem Punkt 101Bc positioniert, der ein Schnittpunkt mit einer Rotationsachse eines Magneten ist. Die von den zwei Hall-ICs 100₁ und 100₂ zu detektierenden Rotationswinkel sind um Phasen von 90° zueinander unterschiedlich.
13 ist eine Draufsicht, die ein verändertes Beispiel des Hall-Ics darstellt. Ähnlich dem Hall-IC 100 der ersten Ausführungsform und dem Hall-IC 100A der zweiten Ausführungsform weist ein Hall-IC 100C zwei Hall-ICs 100₁ und 100₂ auf und ist in einem Winkel von 45° in Bezug auf einen Punkt 101Cc positioniert, der ein Schnittpunkt mit einer Rotationsachse eines Magneten ist. Die von den zwei Hall-ICs 100₁ und 100₂ zu detektierenden Rotationswinkel sind um Phasen von 45° zueinander unterschiedlich. Weiter können die zwei Hall-ICs 100₁ und 100₂ in einem anderen als dem oben beschriebenen Anordnungswinkel von 90° und 45° positioniert sein. In anderen Worten, die zwei Hall-ICs 100₁ und 100₂ können in jedem beliebigen Winkel in Bezug auf einen Schnittpunkt mit der Rotationsachse des Magneten positioniert sein, und wenn der Anordnungswinkel des Hall-IC 100 der ersten Ausführungsform 180° ist, kann er auch als ein Fall ausgedrückt werden, in dem der Hall-IC 100A der zweiten Ausführungsform in dem Winkel 0° positioniert ist.
Außerdem können der Magnet 110 und der Magnet 110a durch Folgendes ersetzt werden. 14(a) und 14(b) sind perspektivische Ansichten, die ein verändertes Beispiel einer Magnetisierungsrichtung des Magneten darstellen. Der in 14(a) dargestellte Magnet 110 ist der gleiche wie der Magnet 110 der ersten Ausführungsform und wird zum Vergleich mit veränderten Beispielen der anderen Implementierungen von Magneten dargestellt. Der Magnet 110 weist eine Magnetisierungsrichtung Dm auf in eine Richtung, die orthogonal zu einer Achse einer zylinderartigen Säule in einer säulenartigen Form ist. Ein in 14(b) dargestellter Magnet 110a wird erhalten durch Teilen einer säulenartigen Form in zwei Teile durch eine Ebene, die durch die Achse einer zylinderartigen Säule geht, und Magnetisierungsrichtungen Dm von einzelnen Teilen, die parallel zur axialen Richtung der zylinderartigen Säule und in zueinander entgegengesetzten Richtungen sind. Da diese Konfiguration die Bildung eines externen Magnetfelds verursacht, das zu dem des Magneten 110 an einer magnetischen Detektionsposition des Hall-ICs 100 gleichwertig ist, kann der Magnet 110 durch den Magneten 110a, so wie er ist, ersetzt werden.
15(a) und 15(b) sind perspektivische Ansichten, die veränderte Beispiele einer Form und einer Magnetisierungsrichtung des Magneten darstellen. Der in 15(a) dargestellte Magnet 110b weist eine zylinderartige Form auf und weist eine Magnetisierungsrichtung Dm in eine zu einer Achse der zylinderartigen Form orthogonalen Richtung auf. Da diese Konfiguration die Bildung eines externen Magnetfelds verursacht, das zu dem des Magneten 110 an einer magnetischen Detektionsposition des Hall-IC 100 gleichwertig ist, kann der Magnet 110 durch den Magneten 110b, so wie er ist, ersetzt werden. Der in 15(b) dargestellte Magnet 110c weist eine zylinderartige Form auf und wird erhalten durch Teilen der zylinderartigen Form in zwei Teile durch eine Ebene, die durch die Achse des Zylinders durchgeht, und Magnetisierungsrichtungen Dm von einzelnen Teilen, die parallel zur axialen Richtung des Zylinders und in zueinander entgegengesetzten Richtungen sind. Da diese Konfiguration die Bildung eines externen Magnetfelds verursacht, das zu dem des Magneten 110 an einer magnetischen Detektionsposition des Hall-IC 100 gleichwertig ist, kann der Magnet 110 durch den Magneten 110c, so wie er ist, ersetzt werden.
16(a) und 16(b) sind perspektivische Ansichten, die veränderte Beispiele einer Form und einer Magnetisierungsrichtung des Magneten darstellen. Ein in 16(a) dargestellter Magnet 110d ist einer der Teile, der durch Teilen einer zylinderartigen Form durch eine Ebene, die durch eine Achse des Zylinders durchgeht, erhalten wird, und weist eine Magnetisierungsrichtung Dm in eine zu einer Achse der zylinderartigen Form orthogonalen Richtung auf. Da diese Konfiguration die Bildung eines externen Magnetfelds verursacht, das zu dem des Magneten 110 innerhalb eines Bereichs eines Rotationswinkels von 180° gleichwertig ist, wo sich der Magnet 110d und der Hall-IC 100 in einer Draufsicht mit der Achse des Zylinders als Normallinie überlappen, kann der Magnet 110d durch den Magneten 110d ersetzt werden, wenn er innerhalb des oben beschriebenen Bereichs des Rotationswinkels verwendet wird. Weiter kann der Magnet 110d als Magnet 110A der zweiten Ausführungsform verwendet werden. Der Magnet 110d kann nicht nur in einem Halbkreis gebildet werden, sondern auch in jedem beliebigen Winkel. Der Rotationswinkel kann mit einem Rotationswinkel erkannt werden, bei dem sich der Magnet 110d und der Hall-IC 100 in einer Draufsicht mit der Achse des Zylinders als Normallinie überlappen.
Ein in 16(b) dargestellter Magnet 110e ist einer der Teile, der durch Teilen einer zylinderartigen Form durch eine Ebene, die durch eine Achse des Zylinders durchgeht, erhalten wurde, und die Form ist weiter durch eine Ebene, die durch die Achse des Zylinders durchgeht, in drei Teile geteilt, bei denen Magnetisierungsrichtungen Dm von Einzelteilen parallel zur axialen Richtung des Zylinders und in gegenseitig entgegengesetzten Richtungen sind. Da diese Konfiguration die Bildung eines externen Magnetfelds verursacht, das zu dem des Magneten 110 gleichwertig ist innerhalb eines Bereichs eines Rotationswinkels von weniger als 180°, in dem sich der Magnet 110e und der Hall-IC 100 in einer Draufsicht mit der Achse des Zylinders als eine Normallinie überlappen, kann der Magnet 110e durch den Magneten 110e ersetzt werden, wenn er innerhalb des oben beschriebenen Bereichs des Rotationswinkels verwendet wird. Weiter kann der Magnet 110e als der Magnet 110A der zweiten Ausführungsform verwendet werden. Der Magnet 110e kann nicht nur in einem Halbkreis gebildet werden, sondern auch in jedem beliebigen Winkel, und der Rotationswinkel kann mit einem Rotationswinkel erkannt werden, bei dem sich der Magnet 110e und der Hall-IC 100 in einer Draufsicht mit der Achse des Zylinders als Normallinie überlappen.
Auch wenn die dargestellten Magneten 110, 110a bis 110e, 110a1 und 110a2 säulen- oder zylinderartig sind, kann die Form der Magneten eine jede beliebige polygonale Säulenform sein und ist nicht eingeschränkt, vorausgesetzt die vom Rotationswinkeldetektor 1 oder 1A zu detektierende magnetische Flussdichte kann sich regelmäßig ändern und der Rotationswinkel kann mit der Änderung eindeutig bestimmt werden.
Weiter kann der Hall-IC 100 und der Hall-IC 100A wie folgt positioniert sein. 17(a) bis 17(c) sind perspektivische Ansichten, die veränderte Beispiele einer Anordnung des Hall-IC 100 darstellen. Die Anordnung des Hall-IC 100 in Bezug auf den in 17(a) dargestellten Magneten 110 ist die Gleiche, wie die in der ersten Ausführungsform, und wird zum Vergleich mit veränderten Beispielen andere Anordnungen des Hall-IC 100 dargestellt. In dieser Anordnung kann der Magnet 110 der Magnet 110a (14(a)), der Magnet 110b (15(a)), der Magnet 110c (15(b)), der Magnet 110d (16(a)) oder der Magnet 110e (16(b)) sein.
Die Anordnung des Hall-IC 100 in Bezug auf den in 17(b) dargestellten Magneten 110 ist die Gleiche, wie die erste Ausführungsform und die zweite Ausführungsform, in der die Anordnung des Hall-IC 100 von der Achse der zylinderartigen Säule des Magneten 110 desachsiert ist. Sie ist aber insofern unterschiedlich, dass das desachsierte Ausmaß größer ist als ein Radius der zylinderartigen Säule, und der Magnet 110 und der Hall-IC 100 sich nicht gegenseitig überlappen, selbst wenn der Magnet 110 in einer Draufsicht, in die Achse der zylinderartigen eine Normallinie ist, gedreht ist. In dieser Anordnung kann der Magnet 110, der Magnet 110b (15(a)) oder der Magnet 110d (16(a)) sein.
Die Anordnung des Hall-IC 100 in Bezug auf den in 17(c) dargestellten Magneten 110 ist die Gleiche, wie die erste Ausführungsform und die zweite Ausführungsform, in der die Anordnung des Hall-IC 100 von der Achse der zylinderartigen Säule des Magneten 110 desachsiert ist. Sie ist aber insofern unterschiedlich, dass das desachsierte Ausmaß größer ist als ein Radius der zylinderartigen Säule; der Magnet 110 und der Hall-IC 100 sich nicht gegenseitig überlappen, selbst wenn der Magnet 110 in einer Draufsicht, in der Achse der zylinderartigen eine Normallinie ist, gedreht ist; die magnetische Detektionsrichtung des Hall-ICs 100 die Umfangsrichtung des Magneten 110 ist; und die Anordnung in Richtung z zwischeneiner oberen Fläche und einer unteren Fläche der zylinderartigen Säule des Magneten 110 ist. In dieser Anordnung kann der Magnet 110 der Magnet 110b (15(a)) oder der Magnet 110d (16(a)) sein.
Außerdem können der Magnet 110 und der Magnet 110A in Übereinstimmung mit einem von dem Rotationswinkeldetektor 1 und dem Rotationswinkeldetektor 1A zu detektierenden Rotationswinkel durch Folgendes ersetzt werden. 18(a) bis 18(c) sind perspektivische Ansichten, die veränderte Beispiele eines Detektionswinkels und einer Magnetisierungsrichtung des Magneten darstellen. Der in 18(a) dargestellte Magnet 110a ist der Gleiche, wie der in 14(b) dargestellte Magnet 110a, und wird zum Vergleich mit veränderten Beispielen anderer Magneten dargestellt. Der Magnet 110a wird erhalten durch Teilen einer säulenartigen Form in zwei Teile durch eine Ebene, die durch die Achse einer zylinderartigen Säule durchgeht (Teilung: 1/2), wobei die Magnetisierungsrichtungen Dm von Einzelteilen parallel zur axialen Richtung der zylinderartigen Säule und in gegenseitig entgegengesetzten Richtungen sind. Wie in der ersten Ausführungsform dargestellt, beträgt der Rotationswinkel, der vom Rotationswinkeldetektor 1 durch Verwenden dieses Magneten 110a erkannt werden kann, 360°. Ein in 18(b) dargestellter Magnet 110a1 wird erhalten durch Teilen einer säulenartigen Form in vier Teile durch eine Ebene, die durch die Achse einer zylinderartigen Säule durchgeht (Teilung: 1/4), wobei die Magnetisierungsrichtungen Dm von Einzelteilen parallel zur axialen Richtung der zylinderartigen Säule und in gegenseitig entgegengesetzten Richtungen sind. Da das vom Magneten 110a1 an einer magnetischen Detektionsposition des Hall-IC 100 gebildete Magnetfeld eine Periode von 180° aufweist, beträgt der Rotationswinkel, der vom Rotationswinkel detektor 1 durch Verwenden des Magneten 110a1 erkannt werden kann, 180°. Ein in 18(c) dargestellter Magnet 110a2 wird erhalten durch Teilen einer säulenartigen Form in achte Teile durch eine Ebene, die durch die Achse einer zylinderartigen Säule durchgeht (Teilung: 1/8), wobei die Magnetisierungsrichtungen Dm von Einzelteilen parallel zur axialen Richtung der zylinderartigen Säule und in gegenseitig entgegengesetzten Richtungen sind. Da das vom Magneten 110a2 an der magnetischen Detektionsposition des Hall-IC 100 gebildete Magnetfeld eine Periode von 90° aufweist, beträgt der Rotationswinkel, der vom Rotationswinkeldetektor 1 durch Verwenden des Magneten 110a2 erkannt werden kann, 90°.
Ein Verhältnis zwischen der Anzahl von Teilungen und den oben in 18(a) bis 18(c) beschriebenen Detektionswinkeln wird ähnlich auf den Magneten 110 (14(a)), den Magneten 110b (15(a)) und den Magneten 110c (15(b)) angewendet. Weiter wird im Fall des Magneten 110d (16(a)) oder des Magneten 110e (16(b)) der Detektionswinkel weiter halbiert.
Auch wenn die oben beschriebenen Magneten 110a, 110c, 110e, 110a1 und 110a2 verschiedene Magnetisierungsrichtungen für Einzelteile des Magneten aufweisen, kann eine Vielzahl von Magneten vorbereitet und so positioniert werden, dass die Magnetisierungsrichtungen der angrenzenden Magneten untereinander unterschiedlich sind und der Magnet als Ganzes aus Harz oder Ähnlichem geformt werden kann, um das gleiche Magnetfeld zu erzeugen.
Die dritte Ausführungsform ist von der ersten Ausführungsform insofern unterschiedlich, dass ein Paar Hall-Platten, das konfiguriert ist, um eine magnetische Flussdichte in Richtung Y zu detektieren, hinzugefügt wird, und ein Rotationswinkel eines Magneten auf der Grundlage einer Differenz in der magnetischen Flussdichte in Richtung Y und einer Differenz in der magnetischen Flussdichte in Richtung x erkannt wird. Danach wird ein Fall beschrieben, in dem ein Hall-IC der dritten Ausführungsform auf den Rotationswinkeldetektor 1 der ersten Ausführungsform angewendet ist. Außerdem kann der Hall-IC der dritten Ausführungsform auf den Rotationswinkeldetektor 1A der zweiten Ausführungsform angewendet werden. 19(a) bis 19(c) sind eine perspektivische Ansicht, eine Draufsicht und eine Querschnittsansicht, die eine Konfiguration des Hall-Ics nach einer dritten Ausführungsform darstellen.
Der Hall-IC100D umfasst einen Träger 100b; zwei Paare magnetischer Detektionselemente (einen ersten Satz von zwei Paaren magnetischer Detektionselemente), umfassend Hall-Platten 100hl₁₁ und 100hl₁₂ (gemeinsam auch als eine Hall-Platte 100hlx₁ bezeichnet) und Hall-Platten 100hl₁₃ , 100hl₁₄ (gemeinsam auch als eine Hall-Platte 100hly₁ bezeichnet) und zwei Paare magnetischer Detektionselemente (einen zweiten Satz von zwei Paaren magnetischer Detektionselemente), umfassend Hall-Platten 100hr₁₁ und 100hr₁₂ (gemeinsam auch als eine Hall-Platte 100hrx₁ bezeichnet) und Hall-Platten 100hr₁₃ , 100hr₁₄ (gemeinsam auch als eine Hall-Platte 100hry₁ bezeichnet), die auf einem Träger 100b ausgestattet sind, um eine zur Fläche des Trägers 100b parallele Detektionsfläche aufzuweisen, und eine Detektionsrichtung in einer senkrechten Richtung der Fläche des Trägers 100b aufzuweisen; einen magnetischen Konzentrator 100sl₁ , der auf dem Träger 100b ausgestattet ist, um einen Teil einer jeder der Hall-Platten 100hlx₁ und 100hly₁ zu überlappen, und der konfiguriert ist, um magnetischen Fluss in der zur senkrechten Richtung orthogonalen Richtung in die senkrechte Richtung umzuwandeln, damit der magnetische Fluss von den Hall-Platten 100hlx₁ und 100hly₁ erkannt werden kann; einen magnetischen Konzentrator 100sr₁ , der auf dem Träger 100b ausgestattet ist, um einen Teil einer jeder der Hall-Platten 100hrx₁ und 100hry₁ zu überlappen, und der konfiguriert ist, um magnetischen Fluss in der zur senkrechten Richtung orthogonalen Richtung in die senkrechte Richtung umzuwandeln, damit der magnetische Fluss von den Hall-Platten 100hrx₁ und 100hry₁ erkannt werden kann; und einen Signalverarbeitungsteil, der konfiguriert ist, um von den Hall-Platten 1O0hlx₁ , 100hly₁ , 100hrx₁ und 100hry₁ ausgegebene Signale zu verarbeiten, wobei der Hall-IC 100D magnetische Flussdichten in die Richtungen x und y durch einen nachstehend beschriebenen Signalverarbeitungsteil detektiert. Die oben beschriebenen Hall-Platten 100hlx₁ , 100hly₁ , 100hrx₁ und 100hry₁ , die magnetischen Konzentratoren 100sl₁ und 100sr₁ und der Signalverarbeitungsteil werden als ein Hall-IC 100D₁ bezeichnet.
Daneben umfasst der Hall-IC 100D: zwei Paare magnetischer Detektionselemente (einen ersten Satz von zwei Paaren magnetischer Detektionselemente), umfassend Hall-Platten 100hl₂₁ und 100hl₂₂ (gemeinsam auch als eine Hall-Platte 100hlx₂ bezeichnet) und Hall-Platten 100hl₂₃ , 100hl₂₄ (gemeinsam auch als eine Hall-Platte 100hly₂ bezeichnet) und zwei Paare magnetischer Detektionselemente (einen zweiten Satz von zwei Paaren magnetischer Detektionselemente), umfassend Hall-Platten 100hr₂₁ und 100hr₂₂ (gemeinsam auch als eine Hall-Platte 100hrx₂ bezeichnet) und Hall-Platten 100hr₂₃ , 100hr₂₄ (gemeinsam auch als eine Hall-Platte 100hry₂ bezeichnet), die eine Detektionsrichtung in eine senkrechte Richtung der Fläche des Trägers 100b aufweisen; einen auf dem Träger 100b ausgestatteten magnetischen Konzentrator 100sl₂ , um einen Teil einer jeder der Hall-Platten100hlx₂ und 100hly₂ zu überlappen, und der konfiguriert ist, um magnetischen Fluss in der zur senkrechten Richtung orthogonalen Richtung in die senkrechte Richtung umzuwandeln, damit der magnetische Fluss von den Hall-Platten 100hlx₂ und 100hly₂ erkannt werden kann; einen am Träger 100b ausgestatteten magnetischen Konzentrator 100sr₂ , um einen Teil einer jeder der Hall-Platten 100hrx₂ und 100hry₂ zu überlappen, und der konfiguriert ist, um magnetischen Fluss in der zur senkrechten Richtung orthogonalen Richtung in die senkrechte Richtung umzuwandeln, damit der magnetische Fluss von den Hall-Platten 100hrx₂ und 100hry₂ erkannt werden kann; und einen Signalverarbeitungsteil, der konfiguriert ist, um von den Hall-Platten 100hlx₂ , 100hly₂ , 100hrx₂ und 100hry₂ ausgegebene Signale zu verarbeiten, wobei der Hall-IC 100D magnetische Flussdichten in die Richtungen x und y über den nachstehend beschriebenen Signalverarbeitungsteil detektiert. Die oben beschriebenen Hall-Platten 100hlx₂ , 100hly₂ , 100hrx₂ und 100hry₂ , die magnetischen Konzentratoren 100sl₂ und 100sr₂ und der Signalverarbeitungsteil werden als ein Hall-IC 100D₂ bezeichnet.
Ein Detektionsvorgang für die magnetische Flussdichte in Richtung y ist der Gleiche, wie der in 6 beschriebene Detektionsvorgang für die magnetische Flussdichte in Richtung x, und wird erklärt durch Einstellen von By für die horizontale Komponente B// der Zeichnung des magnetischen Flusses f.
20(a) und 20(b) sind Grafiken, die Ausgaben Δby und ΔBx des Hall-Ics jeweils relativ zum Rotationswinkel des Magneten darstellen. Da ein Verhältnis zwischen dem Rotationswinkel des Magneten und dem zu bildenden Magnetfeld gleich ist wie das in der ersten Ausführungsform, wird die Beschreibung unter Verweis auf 7 erteilt.
Wenn der Rotationswinkel des Magneten 110 θ = 0° ist(7(a1) und 7(b1)), weisen die von der Hall-Platte 100hly₁ respektive der Hall-Platte 100hry₁ erkannten Magnetfelder Byl₁ respektive Byr₁ gleiche numerische Werte auf. Deshalb ist ΔBy₁ (eine dritte magnetische Flussdichtedifferenz) ΔBy₁ = 0. Außerdem weisen die von der Hall-Platte 100hlx₁ respektive der Hall-Platte 100hrx₁ erkannten Magnetfelder Bxl₁ und Bxr₁ gleiche numerische Werte mit umgekehrtem Vorzeichen auf. Deshalb weist ΔBx₁ einen negativen Höchstwert auf. Danach, wenn der Rotationswinkel des Magneten 110 θ = 90° ist (7(a3) und 7(b3)), weisen die von der Hall-Platte 100hly₁ respektive Hall-Platte 100hry₁ erkannten Magnetfelder Byl₁ und Byr₁ gleiche numerische Werte mit umgekehrtem Vorzeichen auf. Deshalb weist ΔBy₁ einen positiven Höchstwert auf. Außerdem weisen die von der Hall-Platte 100hlx₁ respektive der Hall-Platte 100hrx₁ erkannten Magnetfelder Bxl₁ und Bxr₁ gleiche numerische Werte auf. Deshalb ist ΔBx₁ = 0. Danach, wenn der Rotationswinkel des Magneten 110 θ = 180° ist (7(a5) und 7(b5)), weisen die von der Hall-Platte 100hl₁ respektive der Hall-Platte 100hr₁ erkannten Magnetfelder Byl₁ und Byr₁ gleiche numerische Werte auf. Deshalb ist ΔBy₁ = 0. Außerdem weisen die von der Hall-Platte 100hlx₁ respektive der Hall-Platte 100hrx₁ erkannten Magnetfelder Bxl₁ und Bxr₁ gleiche numerische Werte mit umgekehrtem Vorzeichen auf (entgegen dem Fall von θ = 0°). Deshalb weist ΔBx₁ einen positiven Höchstwert auf.
Angesichts des obigen Verhaltens von ΔBy₁ und ΔBx₁ ist in den Übergangszuständen θ = 45° (7(a2) und 7(b2)), θ = 135° (7(a4) und 7(b4))und θ = 180° bis 360°, ein Verhältnis zwischen dem Rotationswinkel θ des Magneten 110 und ΔBy₁ und ΔBx₁ so, dass ΔBy₁ proportional zu sin θ ist, und ΔBx₁ proportional zu cos θ ist, wie in 16(a) und 16(b) dargestellt ist. Nämlich ΔBy₁/ΔBx₁ = k'·sin θ/cos 9 = k'·tan θ, so dass θ = arctan(K' ·ΔBy₁/ΔBx₁). Es ist zu beachten, dass k' eine Konstante zum Normalisieren einer Größe der Amplitude von ΔBy₁ und ΔBx₁ und K' der Kehrwert von k' ist.
Während der Hall-IC100D₁ oben beschrieben wurde, gilt das Gleiche für den Hall-IC 100D₂ , und da der Hall-IC 100₂ im Ziel in Bezug auf den Hall-IC 100₁ und die Mitte 100c positioniert ist, weist der vom Signalverarbeitungsteil berechnete θ' eine um 180° in Bezug auf θ verschobene Phase auf, so dass θ' = θ - 180°.
Nach der oben beschriebenen dritten Ausführungsformkönnen die gleichen Wirkungen wie die der ersten Ausführungsform durch Detektieren der magnetischen Flussdichte in Richtung x und Richtung y erreicht werden.
Bezugszeichenliste

1, 1A:: Rotationswinkeldetektor
2:: Lenkrad
2A:: Drosselgriff
2B:: Magnetische Flussdichte
3:: Motor
4:: ECU
5:: Ausgleichskegelrad
6:: Rad
8:: Lenksystem
8A:: Drosselvorrichtung
10:: Magnetische Detektor
12:: Getriebeteil
20:: Lenkwelle
21:: Säulenschaft
21A:: Lenkstange
22:: Schaltkasten
30:: Untersetzungsgetriebe
50:: Zahnstange
100, 100A bis 100D, 100D1, 100D2:: Hall-IC
100ad1, 100ad2:: A/D-Wandler
100b:: Träger
100c:: Mitte
100da1, 100da2:: D/A-Wandler
100dsp1, 100dsp2:: Digitaler Signalprozessor
100g1, 100g2:: Verstärker
100hl1:: Hall-Platte
100hl2:: Hall-Platte
100hr1:: Hall-Platte
100hr2:: Hall-Platte
100mux1, 100mux2:: Multiplexer
100out1, 100out2:: Ausgabe
100sl₁, 100sl₂, 100sr₁, 100sr₂:: Magnetischer Konzentrator
100sp1, 100sp2:: Signal verarbeitender Teil
101:: Träger
110, 110A:: Magnet
110a bis 110e:: Magnet
110a1, 110a2:: Magnet
120:: Getriebe
120a:: Welle
121:: Getriebe
121a:: Welle
122:: Getriebe
200A:: Muffe
201A:: Aufnahme
220A:: Oberer Teil des Gehäuses
221A:: Unterer Teil des Gehäuses
100₁:: Hall-IC
100₂:: Hall-IC

Während die Erfindung in den Zeichnungen und der vorstehenden Beschreibung im Detail veranschaulicht und beschrieben wurde, sind solche Abbildungen als illustrativ oder beispielhaft und nicht als einschränkend zu betrachten. Die vorstehende Beschreibung detailliert bestimmte Ausführungsformen der Erfindung. Es wird aber anerkannt werden, dass, unabhängig davon, wie detailliert das Vorstehende im Text dargelegt ist, die Erfindung auf viele verschiedene Weisen praktiziert werden kann. Die Erfindung ist nicht auf die offengelegten Ausführungsformen beschränkt.
Andere Varianten der offengelegten Ausführungsformen können vom Fachmann beim Praktizieren der beanspruchten Erfindung aus der Prüfung der Zeichnungen, der Offenbarung und den beiliegenden Ansprüchen verstanden und bewirkt werden. In den Ansprüchen schließt das Wort „umfassend“ nicht andere Elemente oder Schritte aus, und der unbestimmte Artikel „ein“ oder „eine“ schließt nicht eine Vielzahl aus. Ein einzelner Prozessor oder eine andere Einheit kann die Funktionen von verschiedenen in den Ansprüchen angeführten Elemente erfüllen. Die bloße Tatsache, dass bestimmte Maße in gegenseitig verschiedenen abhängigen Ansprüchen aufgeführt werden, besagt nicht, dass eine Kombination dieser Maße nicht zum Vorteil verwendet werden kann. Ein Computerprogramm kann auf einem geeigneten Medium, wie einem optischen Speichermedium oder einem Festkörpermedium, das zusammen oder als Teil einer anderen Hardware beschafft wird, gespeichert/verteilt werden, kann aber auch in anderen Formen, wie über das Internet oder andere festverdrahtete oder drahtlose Telekommunikationssysteme verteilt werden. Jegliche Bezugszeichen in den Ansprüchen dürfen nicht als den Anwendungsbereich einschränkend betrachtet werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2007010449 A [0002, 0003, 0004]
JP 2016514833 A [0003]
JP 2016514833 [0004]

Claims

Rotationswinkeldetektionssystem, umfassend: - einen Magneten, der positioniert ist, um sich um eine Rotationsachse herum zu drehen, und - eine erste magnetische Detektionsschaltung, die eine erste Fläche definiert und ausgestattet ist mit einem ersten Paar magnetischer Detektionselemente, die positioniert sind, um in Kombination empfindlich zu sein für ein erstes Magnetfeld in Umfangsrichtung zu der ersten Fläche und für ein zweites Magnetfeld in senkrechter Richtung zu der ersten Fläche und die beabstandet von der Rotationsachse positioniert und konfiguriert sind, um magnetischen Fluss des Magneten zu detektieren, und ein zweites Paar magnetischer Detektionselemente, die positioniert sind, um in Kombination empfindlich zu sein für das erste Magnetfeld in Umfangsrichtung der ersten Fläche und für das zweite Magnetfeld in senkrechter Richtung zu der ersten Fläche und - eine Signalverarbeitungseinheit, die konfiguriert ist, um ein Signal auszugeben, das repräsentativ für einen Rotationswinkel des Magneten ist, auf der Grundlage von Ausgaben des ersten Paars magnetischer Detektionselemente und des zweiten Paars magnetischer Detektionselemente, und - eine zweite magnetische Detektionsschaltung, die ausgestattet mit einem anderen ersten Paar magnetischer Detektionselemente, die positioniert sind, um in Kombination empfindlich zu sein für das erste Magnetfeld in Umfangsrichtung zu der ersten Fläche und für das zweite Magnetfeld in senkrechter Richtung zu der ersten Fläche und beabstandet von der Rotationsachse positioniert und konfiguriert sind, um magnetischen Fluss des Magneten zu detektieren, und einem anderen zweiten Paar magnetischer Detektionselemente, die positioniert sind, um in Kombination empfindlich zu sein für das erste Magnetfeld in Umfangsrichtung zu der ersten Fläche und für das zweite Magnetfeld in senkrechter Richtung zu der ersten Fläche, wobei die zweite magnetische Detektionsschaltung auf der gleichen Ebene liegt wie die erste magnetische Detektionsschaltung, und im gleichen Abstand wie die erste magnetische Detektionsschaltung von der Rotationsachse des Magneten positioniert ist, wobei die Signalverarbeitungseinheit konfiguriert ist, um ein redundantes Signal auszugeben, das einem Rotationswinkel des Magneten auf der Grundlage von Ausgaben des anderen ersten Paars magnetischer Detektionselemente und des anderen zweiten Paars magnetischer Detektionselemente auszugeben.
Rotationswinkeldetektionssystem nach Anspruch 1, wobei die Signalverarbeitungseinheit positioniert ist, um eine erste magnetische Flussdichtedifferenz in die senkrechte Richtung und eine zweite magnetische Flussdichtedifferenz in die Umfangsrichtung aus Ausgaben des ersten Paars magnetischer Detektionselemente und des zweiten Paars magnetischer Detektionselemente zu bestimmen, und positioniert ist, um ein für den Rotationswinkel des Magneten repräsentatives Signal auf der Grundlage der ersten magnetischen Flussdichtedifferenz und der zweiten magnetischen Flussdichtedifferenz auszugeben.
Rotationswinkeldetektionssystem nach Anspruch 2, wobei die Signalverarbeitungseinheit positioniert ist, um einen Höchstwert einer Amplitude der ersten magnetischen Flussdichtedifferenz und einen Höchstwert einer Amplitude der zweiten magnetischen Flussdichtedifferenz auf der Grundlage einer Änderungsgeschwindigkeit in der Amplitude der ersten und der zweiten magnetischen Flussdichtedifferenz zu bestimmen, und positioniert ist, um die Amplituden der ersten und der zweiten magnetischen Flussdichtedifferenz in Übereinstimmung mit den Höchstwerten der Amplitude der ersten und der zweiten magnetischen Flussdichtedifferenz zu normalisieren.
Rotationswinkeldetektionssystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das erste Paar magnetischer Detektionselemente durch einen ersten Satz von zwei Paaren magnetischer Detektionselemente und das zweite Paar durch einen zweiten Satz von zwei Paaren magnetischer Detektionselemente ersetzt ist.
Rotationswinkeldetektionssystem nach Anspruch 4, wobei die Signalverarbeitungseinheit positioniert ist, um eine dritte magnetische Flussdichtedifferenz in eine radiale Richtung der Rotation und eine zweite magnetische Flussdichtedifferenz in die Umfangsrichtung der Rotation aus Ausgaben des ersten Satzes von zwei Paaren magnetischer Detektionselemente und des zweiten Satzes von zwei Paaren magnetischer Detektionselemente zu bestimmen und ein für den Rotationswinkel des Magneten repräsentatives Signal auf der Grundlage der dritten magnetischen Flussdichtedifferenz und der zweiten magnetischen Flussdichtedifferenz auszugeben.
Rotationswinkeldetektionssystem nach Anspruch 5, wobei die Signalverarbeitungseinheit positioniert ist, um einen Höchstwert einer Amplitude der dritten magnetischen Flussdichtedifferenz und einen Höchstwert einer Amplitude der zweiten magnetischen Flussdichtedifferenz auf der Grundlage einer Änderungsgeschwindigkeit in der Amplitude der dritten und der zweiten magnetischen Flussdichtedifferenz zu bestimmen, und um die Amplituden der dritten und der zweiten magnetischen Flussdichtedifferenz in Übereinstimmung mit den Höchstwerten der Amplitude der dritten und der zweiten magnetischen Flussdichtedifferenz zu normalisieren.
Rotationswinkeldetektionssystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Magnet eine Magnetisierungsrichtung in eine zur Rotationsachse orthogonale Richtung aufweist.
Rotationswinkeldetektionssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Magnet in zwei Teile geteilt ist durch eine Ebene, die durch die Rotationsachse durchgeht, wobei die zwei Teile parallel zur Rotationsachsenrichtung und in gegenseitig entgegengesetzten Richtungen magnetisiert sind.
Rotationswinkeldetektionssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Magnet in eine Vielzahl von Teilen geteilt ist durch eine Ebene, die durch die Rotationsachse durchgeht, in Übereinstimmung mit einem zu detektierenden Rotationswinkel, wobei die Vielzahl von Teilen parallel zur Rotationsachsenrichtung und in gegenseitig entgegengesetzten Richtungen magnetisiert ist.
Rotationswinkeldetektionssystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Magnet nur an einem Teilwinkel um eine Mittelachse herum gebildet ist.
Rotationswinkeldetektionssystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die magnetischen Detektionselemente des ersten Paars in einer mit dem Magneten überlappenden Region positioniert sind.
Rotationswinkeldetektionssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die magnetischen Detektionselemente des ersten Paars in einer nicht mit dem Magneten überlappenden Region positioniert sind.
Lageregelungsvorrichtung, umfassend den Rotationswinkeldetektor nach einem der Ansprüche 1 bis 12.
Automatische Lenkvorrichtung, umfassend ein Rotationswinkeldetektionssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 12.
Drosselvorrichtung, umfassend ein Rotationswinkeldetektionssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 12.