JP2009002737A - Rotation angle detector - Google Patents

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貴 川嶋
Koichiro Matsumoto
光一郎 松本
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a rotation angle detector 1 which can reduce an angular error and prevent deterioration in response without increasing sensor size and costs. <P>SOLUTION: The rotation angle detector 1 has a circular base magnet 3 and an auxiliary magnet 4 fixed to a rotating shaft 2 and two Hall elements 6, 7 which are arranged so that their magnetosensitive surfaces are orthogonal to each other. When there is a phase shift between the outputs of the two Hall elements 6, 7, it is corrected by displacing the rotation angle position of the auxiliary magnet 4 by a predetermined angle in accordance with the phase shift. In other words, the rotation angle position of the auxiliary magnet 4 is displaced by a predetermined angle with respect to the base magnet 3 so that the phase shift between the two outputs caused by the arrangement displacement of the two Hall elements 6, 7 is zero degree, or so that the phase difference between the two outputs is 90 degrees. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、例えば、自動車のスロットルバルブやステアリングホィール等の回転角度を検出する回転角度検出装置に関する。   The present invention relates to a rotation angle detection device that detects a rotation angle of, for example, a throttle valve or a steering wheel of an automobile.

従来技術として、特許文献1に開示された回転角度検出装置がある。
この回転角度検出装置は、図11に示す様に、回転軸100に取り付けられた円板状の磁石110と、この磁石110の外周に配置される2個のホール素子(第1ホール素子120、第2ホール素子130)とを用いている。なお、図11(a)は回転角度検出装置の軸方向平面図であり、同図(b)は同装置の側面図である。
第1ホール素子120は、磁気を検出する感磁面が、磁石110の回転中心である回転軸100を向いて配置され、第2ホール素子130は、磁気を検出する感磁面が、第1ホール素子120の感磁面と直交する方向を向いて配置されている。つまり、2個のホール素子120、130は、両者の出力が90°ずれた位相関係になる様に配置されている。
As a prior art, there is a rotation angle detection device disclosed in Patent Document 1.
As shown in FIG. 11, the rotation angle detection device includes a disk-shaped magnet 110 attached to the rotation shaft 100 and two Hall elements (first Hall element 120, Second Hall element 130). FIG. 11A is an axial plan view of the rotation angle detection device, and FIG. 11B is a side view of the device.
The first Hall element 120 is arranged such that the magnetic sensitive surface for detecting magnetism faces the rotation axis 100 which is the rotation center of the magnet 110, and the second Hall element 130 has the magnetic sensitive surface for detecting magnetism as the first magnetic element. The hall element 120 is disposed so as to face in a direction orthogonal to the magnetic sensitive surface. That is, the two Hall elements 120 and 130 are arranged so that their outputs are in a phase relationship that is shifted by 90 °.

上記の構成によれば、第1ホール素子120の出力と第2ホール素子130の出力との位相が90度ずれるため、回転軸100と共に磁石110が回転すると、図4に示す様に、第1ホール素子120から正弦波の信号aが出力され、第2ホール素子130から余弦波の信号bが出力される。この二つの出力を逆三角関数演算で直線特性に変換することにより、回転軸100の回転角度を0°〜360°の範囲で検出することができる。
特開2003−75108号公報
According to the above configuration, the phase of the output of the first Hall element 120 and the output of the second Hall element 130 is shifted by 90 degrees. Therefore, when the magnet 110 rotates together with the rotating shaft 100, as shown in FIG. A sine wave signal a is output from the Hall element 120, and a cosine wave signal b is output from the second Hall element 130. By converting these two outputs into linear characteristics by inverse trigonometric function calculation, the rotation angle of the rotating shaft 100 can be detected in the range of 0 ° to 360 °.
JP 2003-75108 A

ところが、上記の回転角度検出装置では、磁石110に対して第1ホール素子120および第2ホール素子130に位置ずれが有ると、第1ホール素子120の出力と第2ホール素子130の出力との間に位相ずれが生じる。
例えば、図12に示す様に、磁石110に対して第1ホール素子120および第2ホール素子130の感磁面が所定角度αだけ傾く(以後、配置ずれと呼ぶ)と、図6に示す様に、第1ホール素子120の出力と第2ホール素子130の出力との位相差が90°にはならず、位相ずれが生じる。
However, in the above rotation angle detection device, if the first Hall element 120 and the second Hall element 130 are misaligned with respect to the magnet 110, the output of the first Hall element 120 and the output of the second Hall element 130 are A phase shift occurs between them.
For example, as shown in FIG. 6, when the magnetic sensitive surfaces of the first Hall element 120 and the second Hall element 130 are inclined with respect to the magnet 110 by a predetermined angle α (hereinafter referred to as displacement), as shown in FIG. In addition, the phase difference between the output of the first Hall element 120 and the output of the second Hall element 130 does not become 90 °, and a phase shift occurs.

なお、図6に示すグラフは、2個のホール素子120、130が正常に配置されている、つまり、配置ずれが無い場合の出力信号(第1ホール素子120の出力a、第2ホール素子130の出力b)と、2個のホール素子120、130にα=5°の配置ずれが有る場合の出力信号(第1ホール素子120の出力a1、第2ホール素子130の出力b1)とを示している。
2個のホール素子120、130に配置ずれが無い場合の出力と配置ずれが有る場合の出力とを比べると、配置ずれが無い場合の第1ホール素子120の出力aと第2ホール素子130の出力bとの位相差が90°であるのに対して、配置ずれが有る場合の第1ホール素子120の出力a1と第2ホール素子130の出力b1との位相差が78.3°となっている。この2個のホール素子120、130に配置ずれが有る場合の出力を基に回転角度を検出すると、図7に示す様に、磁石110の回転角度位置に応じて角度誤差を生じる結果となる。
Note that the graph shown in FIG. 6 shows that the output signals (the output a of the first Hall element 120, the second Hall element 130) when the two Hall elements 120 and 130 are normally arranged, that is, there is no misalignment. Output b) and output signals (output a1 of the first Hall element 120, output b1 of the second Hall element 130) when the two Hall elements 120 and 130 have a displacement of α = 5 ° are shown. ing.
Comparing the output when there is no misalignment between the two Hall elements 120 and 130 and the output when there is a misalignment, the output a of the first Hall element 120 and the output of the second Hall element 130 when there is no misalignment. Whereas the phase difference from the output b is 90 °, the phase difference between the output a1 of the first Hall element 120 and the output b1 of the second Hall element 130 when there is a misalignment is 78.3 °. ing. When the rotation angle is detected based on the output when the two Hall elements 120 and 130 are misaligned, an angle error is generated according to the rotation angle position of the magnet 110 as shown in FIG.

ところで、角度誤差を低減する手段として、第1ホール素子120の出力と第2ホール素子130の出力とをICにて読み取り、両者の位相ずれを低減する様にマップ補正する方法が考えられる。しかし、この方法では、角度誤差をより小さくするためにマップ数が多数必要となるため、ICの回路規模が大きくなり、センサの体格UPおよびコストの増大を招く。さらに、マップでの補正値を出力することになるため、応答速度も遅くなるという欠点がある。
本発明は、上記事情に基づいて成されたもので、その目的は、センサの体格UPやコストの増大を招くことなく、2個の磁気検出素子の配置ずれによって発生する角度誤差を低減でき、且つ、応答性の悪化を防止できる回転角度検出装置を提供することにある。
By the way, as a means for reducing the angle error, a method of reading the output of the first Hall element 120 and the output of the second Hall element 130 with an IC and correcting the map so as to reduce the phase shift between them can be considered. However, this method requires a large number of maps in order to further reduce the angle error, so that the circuit scale of the IC increases, leading to an increase in sensor size and cost. Furthermore, since the correction value in the map is output, there is a drawback that the response speed is also slow.
The present invention has been made based on the above circumstances, and its purpose is to reduce the angle error caused by the misalignment of the two magnetic detection elements without increasing the physique of the sensor or increasing the cost. And it is providing the rotation angle detection apparatus which can prevent the deterioration of responsiveness.

(請求項1の発明)
本発明は、円板状あるいはリング状に設けられて径方向に着磁され、且つ、径方向の中心に配置される回転軸と一体に回転する磁石と、この磁石が発生する磁場に配置されて磁気を検出する2個の磁気検出素子を有し、この2個の磁気検出素子により検出された磁気の変化を基に、回転軸の回転角度を検出する回転角度検出装置であって、2個の磁気検出素子は、両者の磁気検出面が直交する位置関係に配置され、磁石は、第1の磁石と第2の磁石とから成り、この第1の磁石と第2の磁石が、回転軸の軸線方向に隣接して、または所定の間隔を隔てて配置され、且つ、2個の磁気検出素子の出力の位相ずれに応じて、第1の磁石と第2の磁石との回転角度位置を相対的に所定角度ずらすことにより、2個の磁気検出素子の出力の位相ずれを補正することを特徴とする。
(Invention of Claim 1)
The present invention is arranged in a disk shape or a ring shape, is magnetized in the radial direction, and rotates integrally with a rotating shaft disposed in the center of the radial direction, and a magnetic field generated by the magnet. A rotation angle detecting device for detecting a rotation angle of a rotary shaft based on a change in magnetism detected by the two magnetic detection elements. Each of the magnetic detection elements is arranged in a positional relationship in which both magnetic detection surfaces are orthogonal to each other, and the magnet is composed of a first magnet and a second magnet, and the first magnet and the second magnet rotate. The rotation angle position of the first magnet and the second magnet is arranged adjacent to each other in the axial direction of the shaft or at a predetermined interval, and according to the phase shift of the outputs of the two magnetic detection elements The phase shift of the outputs of the two magnetic detection elements is made relatively by shifting the angle by a predetermined angle. Characterized in that it positive.

本発明の回転角度検出装置は、第1の磁石と第2の磁石との合成磁場に2個の磁気検出素子が配置され、その2個の磁気検出素子の出力を基に回転角度を検出している。この構成では、第1の磁石と第2の磁石との回転角度位置が相対的にずれると、合成磁場の強さが変化して、2個の磁気検出素子の出力位相差にずれが生じる。そこで、2個の磁気検出素子の出力に位相ずれが生じた場合、言い換えると、二つの出力の位相差が、本来の位相差(例えば90°)からずれた場合は、その位相差のずれ(位相ずれと呼ぶ)に応じて、第1の磁石と第2の磁石との回転角度位置を相対的に所定角度ずらすことにより、二つの出力の位相ずれを補正することができる。
この方法によれば、二つの出力の位相ずれを低減するためにマップ補正する必要がないので、センサの体格UPやコストの増大を招くことはなく、且つ、マップでの補正値を出力する必要もないので、応答性が悪化することもない。
In the rotation angle detection device of the present invention, two magnetic detection elements are arranged in the combined magnetic field of the first magnet and the second magnet, and the rotation angle is detected based on the outputs of the two magnetic detection elements. ing. In this configuration, when the rotation angle positions of the first magnet and the second magnet are relatively shifted, the strength of the combined magnetic field is changed, and the output phase difference between the two magnetic detection elements is shifted. Therefore, when a phase shift occurs between the outputs of the two magnetic detection elements, in other words, when the phase difference between the two outputs deviates from the original phase difference (for example, 90 °), the phase difference shift ( (Referred to as phase shift), the phase shift between the two outputs can be corrected by relatively shifting the rotational angle positions of the first magnet and the second magnet by a predetermined angle.
According to this method, it is not necessary to perform map correction in order to reduce the phase shift between the two outputs, so there is no need to increase the physique of the sensor or increase the cost, and it is necessary to output a correction value on the map. Therefore, the responsiveness is not deteriorated.

(請求項2の発明)
請求項1に記載した回転角度検出装置において、第1の磁石と第2の磁石は、同形状および同性能を有することを特徴とする。
(Invention of Claim 2)
The rotation angle detection apparatus according to claim 1, wherein the first magnet and the second magnet have the same shape and the same performance.

(請求項3の発明)
請求項1または2に記載した回転角度検出装置において、2個の磁気検出素子は、それぞれ磁束密度に応じた電気信号を出力するホール素子であり、その2個のホール素子を一つのチップ内に搭載した1個のホールICを備えることを特徴とする。
(Invention of Claim 3)
3. The rotation angle detection device according to claim 1, wherein each of the two magnetic detection elements is a Hall element that outputs an electric signal corresponding to a magnetic flux density, and the two Hall elements are arranged in one chip. It is characterized by comprising one mounted Hall IC.

(請求項4の発明)
請求項3に記載した回転角度検出装置において、ホールICは、2個のホール素子の出力のオフセット及びゲインを調整できる補正機能を備えていることを特徴とする。
(Invention of Claim 4)
The rotation angle detection device according to claim 3 is characterized in that the Hall IC has a correction function capable of adjusting the offset and gain of the outputs of the two Hall elements.

(請求項5の発明)
請求項3または4に記載した回転角度検出装置において、ホールICは、第1の磁石および第2の磁石の外周縁より半径方向の外側に置かれ、且つ、第1の磁石と第2の磁石とを合わせた軸方向厚みの範囲内に配置されることを特徴とする。
(Invention of Claim 5)
5. The rotation angle detection device according to claim 3, wherein the Hall IC is placed radially outward from the outer peripheral edges of the first magnet and the second magnet, and the first magnet and the second magnet. Are arranged within the range of the axial thickness.

(請求項6の発明)
請求項5に記載した回転角度検出装置において、ホールICは、第1の磁石と第2の磁石とを合わせた軸方向厚み内の2つの磁石のいずれか一方側に配置されていて、その一方の磁石の厚みの範囲内に設置されていることを特徴とする。
(Invention of Claim 6)
6. The rotation angle detecting device according to claim 5, wherein the Hall IC is arranged on one side of two magnets within an axial thickness obtained by combining the first magnet and the second magnet. It is characterized by being installed within the thickness range of the magnet.

本発明を実施するための最良の形態を以下の実施例により詳細に説明する。   The best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the following examples.

図1(a)は回転角度検出装置1の軸方向平面図、同図(b)は回転角度検出装置1の側面図である。
本実施例の回転角度検出装置1は、図1(b)に示す様に、回転軸2に固定された2個の磁石3、4と、この2個の磁石3、4に近接して配置される1個のホールIC5とを備える。2個の磁石3、4は、同形状および同性能を有するベース磁石3と補助磁石4であり、図1(a)に示す様に、平面形状が円形に設けられて、その径方向に着磁されている。つまり、径方向の半分がS極、残り半分がN極となる様に着磁されている。このベース磁石3と補助磁石4は、両者が軸方向に重ね合わされた状態で回転軸2に固定され、回転軸2と一体に回転する。
FIG. 1A is an axial plan view of the rotation angle detection device 1, and FIG. 1B is a side view of the rotation angle detection device 1.
As shown in FIG. 1 (b), the rotation angle detection device 1 of the present embodiment is arranged with two magnets 3 and 4 fixed to the rotation shaft 2 and close to the two magnets 3 and 4. One Hall IC 5 is provided. The two magnets 3 and 4 are a base magnet 3 and an auxiliary magnet 4 having the same shape and the same performance, and as shown in FIG. It is magnetized. That is, it is magnetized so that half of the radial direction is the S pole and the other half is the N pole. The base magnet 3 and the auxiliary magnet 4 are fixed to the rotating shaft 2 in a state where they are overlapped in the axial direction, and rotate integrally with the rotating shaft 2.

ホールIC5は、ベース磁石3と補助磁石4とが発生する合成磁場に配置されている。具体的には、ベース磁石3および補助磁石4の外周縁より半径方向の外側に近接して置かれ、且つ、補助磁石4の軸方向厚みの範囲内に配置されている。このホールIC5には、合成磁場の磁束密度に応じて電気信号(例えば電圧信号)を出力する2個のホール素子(第1ホール素子6と第2ホール素子7)が搭載されている。
第1ホール素子6は、磁気を検出する感磁面が、ベース磁石3及び補助磁石4の回転中心である回転軸2を向いて配置され、第2ホール素子7は、磁気を検出する感磁面が、第1ホール素子6の感磁面と直交する方向を向いて配置されている。つまり、2個のホール素子6、7は、両者の感磁面が直交する位置関係に配置されている。
The Hall IC 5 is disposed in a synthetic magnetic field generated by the base magnet 3 and the auxiliary magnet 4. Specifically, it is placed closer to the outside in the radial direction than the outer peripheral edges of the base magnet 3 and the auxiliary magnet 4, and is arranged within the range of the axial thickness of the auxiliary magnet 4. The Hall IC 5 is mounted with two Hall elements (first Hall element 6 and second Hall element 7) that output an electrical signal (for example, a voltage signal) according to the magnetic flux density of the combined magnetic field.
The first Hall element 6 is arranged such that the magnetic sensitive surface for detecting magnetism faces the rotation axis 2 which is the rotation center of the base magnet 3 and the auxiliary magnet 4, and the second Hall element 7 is a magnetic sensitive element for detecting magnetism. The surface is disposed so as to face the direction perpendicular to the magnetic sensitive surface of the first Hall element 6. That is, the two Hall elements 6 and 7 are arranged in a positional relationship in which the two magnetic sensitive surfaces are orthogonal to each other.

また、ホールIC5には、図3に示す様に、第1ホール素子6の出力信号を増幅する第1アンプ回路8、第2ホール素子7の出力信号を増幅する第2アンプ回路9、増幅された二つのアナログ信号をデジタル信号に変換するA/D変換回路10、A/D変換された二つのデジタル信号を基に回転角度を演算する信号処理回路11、演算された回転角度のデジタル値をアナログ値に変換するD/A変換回路12等を搭載している。
なお、信号処理回路11は、例えば、周知のDSP(デジタルシグナルプロセッサ)により構成され、デジタル変換された二つの出力信号のオフセットを補正するオフセット補正回路11a、ゲインを補正するゲイン補正回路11b、および逆三角関数演算を行う演算回路11c等を有している。
Further, as shown in FIG. 3, the Hall IC 5 is amplified by a first amplifier circuit 8 that amplifies the output signal of the first Hall element 6 and a second amplifier circuit 9 that amplifies the output signal of the second Hall element 7. A / D conversion circuit 10 that converts two analog signals into digital signals, a signal processing circuit 11 that calculates a rotation angle based on the two A / D converted digital signals, and a digital value of the calculated rotation angle. A D / A conversion circuit 12 for converting to an analog value is mounted.
The signal processing circuit 11 is constituted by, for example, a known DSP (digital signal processor), and an offset correction circuit 11a that corrects an offset between two digitally converted output signals, a gain correction circuit 11b that corrects a gain, and An arithmetic circuit 11c for performing inverse trigonometric function calculation is included.

次に、本実施例に係る回転角度検出装置1の作動を説明する。
回転軸2と一体にベース磁石3及び補助磁石4が回転すると、図4に示す様に、第1ホール素子6から磁束密度に応じた信号aが出力され、第2ホール素子7から磁束密度に応じた信号bが出力される。この二つの出力信号を増幅してA/D変換した後、オフセット及びゲインの調整を行い、逆三角関数演算によりリニアな特性に変換して回転角度を算出する。
ところで、2個のホール素子6、7は、両者の感磁面が直交する位置関係に配置されているため、2個のホール素子6、7に配置ずれが無ければ、第1ホール素子6の出力と第2ホール素子7の出力(以下、2出力と言う)との位相差は90°となる。しかし、図5に示す様に、2個のホール素子6、7に配置ずれ(ずれ角α)が有ると、2出力の位相差が90°にはならず、図6に示す様に、位相ずれ(位相差のずれ)が生じる。
Next, the operation of the rotation angle detection device 1 according to this embodiment will be described.
When the base magnet 3 and the auxiliary magnet 4 rotate integrally with the rotating shaft 2, as shown in FIG. 4, a signal a corresponding to the magnetic flux density is output from the first Hall element 6, and the magnetic flux density is changed from the second Hall element 7. A corresponding signal b is output. After the two output signals are amplified and A / D converted, the offset and gain are adjusted, converted into linear characteristics by inverse trigonometric function calculation, and the rotation angle is calculated.
By the way, since the two Hall elements 6 and 7 are arranged in a positional relationship in which their magnetic sensing surfaces are orthogonal to each other, if there is no misalignment between the two Hall elements 6 and 7, The phase difference between the output and the output of the second Hall element 7 (hereinafter referred to as 2 outputs) is 90 °. However, as shown in FIG. 5, if the two Hall elements 6 and 7 are misaligned (shift angle α), the phase difference between the two outputs does not become 90 °, and as shown in FIG. A shift (shift in phase difference) occurs.

なお、図6に示すグラフは、2個のホール素子6、7に配置ずれが無い場合の出力信号(第1ホール素子6の出力a、第2ホール素子7の出力b)と、2個のホール素子6、7にα=5°の配置ずれが有る場合の出力信号(第1ホール素子6の出力a1、第2ホール素子7の出力b1)とを示している。2個のホール素子6、7に配置ずれが無い場合(α=0°)は、図7に実線Xで示す様に、ベース磁石3及び補助磁石4の回転角度位置に対して角度誤差を生じることはないが、2個のホール素子6、7に配置ずれが有る場合(α=5°)は、同図の曲線Yで示す様に、ベース磁石3及び補助磁石4の回転角度位置に対して角度誤差を生じる。   Note that the graph shown in FIG. 6 shows an output signal (output a of the first Hall element 6, output b of the second Hall element 7) when the two Hall elements 6 and 7 are not misaligned, The output signals (the output a1 of the first Hall element 6 and the output b1 of the second Hall element 7) when the Hall elements 6 and 7 have a displacement of α = 5 ° are shown. When the two Hall elements 6 and 7 are not misaligned (α = 0 °), an angular error occurs with respect to the rotational angle positions of the base magnet 3 and the auxiliary magnet 4 as shown by the solid line X in FIG. However, when the two Hall elements 6 and 7 are misaligned (α = 5 °), as shown by the curve Y in FIG. Cause an angle error.

この角度誤差を無くすために、本実施例では、図2に示す様に、ベース磁石3に対して補助磁石4の回転角度位置を所定角度φずらすことにより、2出力の位相ずれを補正している。言い換えると、2個のホール素子6、7の配置ずれによって生じる2出力の位相ずれが0°(2出力の位相差が90°)に成る様に、ベース磁石3に対して補助磁石4の回転角度位置を所定角度φずらしている。
2個のホール素子6、7の配置ずれがα=5°の時に、ベース磁石3に対する補助磁石4のずれ角度φと2出力の位相ずれとの関係を測定すると、図8に示す結果が得られる。
In order to eliminate this angular error, in this embodiment, as shown in FIG. 2, the rotational angle position of the auxiliary magnet 4 is shifted by a predetermined angle φ with respect to the base magnet 3 to correct the phase shift of two outputs. Yes. In other words, the rotation of the auxiliary magnet 4 with respect to the base magnet 3 is such that the phase shift between the two outputs caused by the displacement of the two Hall elements 6 and 7 is 0 ° (the phase difference between the two outputs is 90 °). The angular position is shifted by a predetermined angle φ.
When the positional deviation of the two Hall elements 6 and 7 is α = 5 ° and the relationship between the deviation angle φ of the auxiliary magnet 4 with respect to the base magnet 3 and the phase deviation of the two outputs is measured, the result shown in FIG. 8 is obtained. It is done.

つまり、2個のホール素子6、7の配置ずれがα=5°の時は、ベース磁石3に対して補助磁石4を約65°ずらすことにより、2出力の位相ずれが0°となる。
実際に、補助磁石4の回転角度位置を約65°ずらした状態で2個のホール素子6、7の出力を測定すると、図9に示す様に、補助磁石4をずらす前、つまり、ベース磁石3と補助磁石4との回転角度位置が同一の状態〔図1(b)に示す状態〕で測定した2個のホール素子6、7の出力とは異なり、2出力の位相差が90°となっている。
That is, when the misalignment between the two Hall elements 6 and 7 is α = 5 °, the auxiliary magnet 4 is shifted by about 65 ° with respect to the base magnet 3, so that the phase shift between the two outputs becomes 0 °.
Actually, when the outputs of the two Hall elements 6 and 7 are measured with the rotational angle position of the auxiliary magnet 4 shifted by about 65 °, as shown in FIG. 9, before the auxiliary magnet 4 is shifted, that is, the base magnet. 3 and the auxiliary magnet 4 are different from the outputs of the two Hall elements 6 and 7 measured in the same rotational angle position (the state shown in FIG. 1B), the phase difference between the two outputs is 90 °. It has become.

(実施例の効果)
本実施例の回転角度検出装置1では、第1ホール素子6および第2ホール素子7の配置ずれにより、第1ホール素子6の出力と第2ホール素子7の出力との位相差が90°からずれている時、つまり、2出力の位相ずれが有る時に、その位相ずれに応じて補助磁石4の回転角度位置をずらすことにより、2出力の位相ずれを容易に補正でき、角度誤差を低減できる。
この方法によれば、2出力の位相ずれを低減するためにマップ補正する必要がないので、ホールIC5の体格UPやコストの増大を招くことはなく、且つ、マップでの補正値を出力する必要もないので、応答性が悪化することもない。
また、本実施例では、1個のホールIC5に第1ホール素子6と第2ホール素子7とを搭載しているので、第1ホール素子6と第2ホール素子7の環境条件が略同等である。つまり、第1ホール素子6と第2ホール素子7との間に温度差が殆ど発生しないので、良好、且つ、安定した角度検出が可能である。
(Effect of Example)
In the rotation angle detection device 1 of the present embodiment, the phase difference between the output of the first Hall element 6 and the output of the second Hall element 7 is 90 ° due to the displacement of the first Hall element 6 and the second Hall element 7. By shifting the rotational angle position of the auxiliary magnet 4 according to the phase shift when there is a shift, that is, when there is a phase shift of two outputs, the phase shift of the two outputs can be easily corrected and the angle error can be reduced. .
According to this method, it is not necessary to perform map correction in order to reduce the phase shift between the two outputs. Therefore, the physique of the Hall IC 5 is not increased and the cost is not increased, and it is necessary to output a correction value on the map. Therefore, the responsiveness is not deteriorated.
In this embodiment, since the first Hall element 6 and the second Hall element 7 are mounted on one Hall IC 5, the environmental conditions of the first Hall element 6 and the second Hall element 7 are substantially equal. is there. In other words, since a temperature difference hardly occurs between the first Hall element 6 and the second Hall element 7, a good and stable angle detection is possible.

図10は回転角度検出装置1の側面図である。
上記の実施例1では、ベース磁石3と補助磁石4とを軸方向に重ねた状態で回転軸2に固定しているが、図10に示す様に、ベース磁石3と補助磁石4との間に所定の隙間Xを有する状態で回転軸2に固定しても良い。
本実施例においても、実施例1と同じく、2出力の位相ずれが有る時に、その位相ずれに応じて、補助磁石4の回転角度位置をずらすことにより、2出力の位相ずれを補正することができる。
FIG. 10 is a side view of the rotation angle detection device 1.
In the first embodiment, the base magnet 3 and the auxiliary magnet 4 are fixed to the rotary shaft 2 in the state where they are overlapped in the axial direction. However, as shown in FIG. The rotary shaft 2 may be fixed in a state having a predetermined gap X.
Also in this embodiment, as in the first embodiment, when there is a phase shift of two outputs, the phase shift of two outputs can be corrected by shifting the rotational angle position of the auxiliary magnet 4 according to the phase shift. it can.

(変形例)
実施例1では、2個のホール素子6、7の配置ずれに対して、補助磁石7の回転角度位置をずらす方法を記載したが、2出力の位相ずれに応じて、ベース磁石6と補助磁石7との回転角度位置を相対的に所定角度ずらすことにより、2出力の位相ずれを補正することもできる。
(Modification)
In the first embodiment, the method of shifting the rotational angle position of the auxiliary magnet 7 with respect to the displacement of the two Hall elements 6 and 7 has been described. However, the base magnet 6 and the auxiliary magnet according to the phase shift of two outputs. The phase shift of the two outputs can be corrected by relatively shifting the rotation angle position with respect to 7 by a predetermined angle.

(a)回転角度検出装置の軸方向平面図、(b)同装置の側面図である(実施例1)。(A) The axial direction top view of a rotation angle detection apparatus, (b) It is a side view of the same apparatus (Example 1). (a)回転角度検出装置の側面図、(b)補助磁石とベース磁石の平面図である。(A) Side view of rotation angle detection device, (b) Plan view of auxiliary magnet and base magnet. ホールICの回路ブロック図である。It is a circuit block diagram of Hall IC. 2個のホール素子の出力特性図である。It is an output characteristic view of two Hall elements. 2個のホール素子の配置ずれを示す平面図である。It is a top view which shows the arrangement | positioning shift | offset | difference of two Hall elements. 2個のホール素子の配置ずれによる位相ずれを示す出力特性図である。It is an output characteristic figure which shows the phase shift by the arrangement | positioning shift | offset | difference of two Hall elements. 2個のホール素子の配置ずれによる角度誤差を示す測定グラフである。It is a measurement graph which shows the angle error by the arrangement | positioning shift | offset | difference of two Hall elements. 補助磁石のずれ角度と2出力の位相差との関係を示す相関図である。It is a correlation diagram which shows the relationship between the shift | offset | difference angle of an auxiliary magnet, and the phase difference of 2 outputs. 本案と従来案とを比較した2個のホール素子の出力特性図である。It is the output characteristic figure of two Hall elements which compared this plan and the conventional plan. 回転角度検出装置の側面図である(実施例2)。(Example 2) which is a side view of a rotation angle detection apparatus. (a)回転角度検出装置の軸方向平面図、(b)同装置の側面図である(従来技術)。(A) The axial direction top view of a rotation angle detection apparatus, (b) It is a side view of the same apparatus (prior art). 2個のホール素子の配置ずれを示す平面図である。It is a top view which shows the arrangement | positioning shift | offset | difference of two Hall elements.

符号の説明Explanation of symbols

1 回転角度検出装置
2 回転軸
3 ベース磁石(第1の磁石)
4 補助磁石(第2の磁石)
5 ホールIC
6 第1ホール素子(磁気検出素子)
7 第2ホール素子(磁気検出素子)
11a オフセット補正回路(補正機能)
11b ゲイン補正回路(補正機能)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Rotation angle detection apparatus 2 Rotating shaft 3 Base magnet (1st magnet)
4 Auxiliary magnet (second magnet)
5 Hall IC
6 1st Hall element (magnetic detection element)
7 Second Hall element (magnetic detection element)
11a Offset correction circuit (correction function)
11b Gain correction circuit (correction function)

Claims (6)

円板状あるいはリング状に設けられて径方向に着磁され、且つ、径方向の中心に配置される回転軸と一体に回転する磁石と、
この磁石が発生する磁場に配置されて磁気を検出する2個の磁気検出素子を有し、この2個の磁気検出素子により検出された磁気の変化を基に、前記回転軸の回転角度を検出する回転角度検出装置であって、
前記2個の磁気検出素子は、両者の磁気検出面が直交する位置関係に配置され、
前記磁石は、第1の磁石と第2の磁石とから成り、この第1の磁石と第2の磁石が、前記回転軸の軸線方向に隣接して、または所定の間隔を隔てて配置され、且つ、前記2個の磁気検出素子の出力の位相ずれに応じて、前記第1の磁石と前記第2の磁石との回転角度位置を相対的に所定角度ずらすことにより、前記2個の磁気検出素子の出力の位相ずれを補正することを特徴とする回転角度検出装置。
A magnet that is provided in a disk shape or a ring shape, is magnetized in the radial direction, and rotates integrally with a rotation shaft that is disposed at the center in the radial direction;
It has two magnetism detection elements that are arranged in the magnetic field generated by this magnet and detects magnetism, and based on the change in magnetism detected by these two magnetism detection elements, the rotation angle of the rotating shaft is detected A rotation angle detecting device for
The two magnetic detection elements are arranged in a positional relationship in which both magnetic detection surfaces are orthogonal to each other,
The magnet includes a first magnet and a second magnet, and the first magnet and the second magnet are arranged adjacent to each other in the axial direction of the rotating shaft or at a predetermined interval. In addition, the two magnetic detection elements can be obtained by relatively shifting a rotational angle position between the first magnet and the second magnet in accordance with a phase shift of outputs of the two magnetic detection elements. A rotation angle detecting device for correcting a phase shift of an output of an element.
請求項1に記載した回転角度検出装置において、
前記第1の磁石と前記第2の磁石は、同形状および同性能を有することを特徴とする回転角度検出装置。
In the rotation angle detection device according to claim 1,
The rotation angle detection device according to claim 1, wherein the first magnet and the second magnet have the same shape and the same performance.
請求項1または2に記載した回転角度検出装置において、
前記2個の磁気検出素子は、それぞれ磁束密度に応じた電気信号を出力するホール素子であり、その2個のホール素子を一つのチップ内に搭載した1個のホールICを備えることを特徴とする回転角度検出装置。
In the rotation angle detection device according to claim 1 or 2,
Each of the two magnetic detection elements is a Hall element that outputs an electric signal corresponding to a magnetic flux density, and includes one Hall IC in which the two Hall elements are mounted in one chip. Rotation angle detection device.
請求項3に記載した回転角度検出装置において、
前記ホールICは、前記2個のホール素子の出力のオフセット及びゲインを調整できる補正機能を備えていることを特徴とする回転角度検出装置。
In the rotation angle detection device according to claim 3,
The Hall IC has a correction function capable of adjusting offsets and gains of outputs of the two Hall elements.
請求項3または4に記載した回転角度検出装置において、
前記ホールICは、前記第1の磁石および前記第2の磁石の外周縁より半径方向の外側に置かれ、且つ、前記第1の磁石と前記第2の磁石とを合わせた軸方向厚みの範囲内に配置されることを特徴とする回転角度検出装置。
In the rotation angle detection device according to claim 3 or 4,
The Hall IC is placed on the outer side in the radial direction from the outer peripheral edges of the first magnet and the second magnet, and the axial thickness range of the first magnet and the second magnet is combined. A rotation angle detection device, wherein the rotation angle detection device is disposed inside.
請求項5に記載した回転角度検出装置において、
前記ホールICは、前記第1の磁石と前記第2の磁石とを合わせた軸方向厚み内の2つの磁石のいずれか一方側に配置されていて、その一方の磁石の厚みの範囲内に設置されていることを特徴とする回転角度検出装置。
In the rotation angle detection device according to claim 5,
The Hall IC is arranged on one side of two magnets within the axial thickness of the first magnet and the second magnet, and is installed within the range of the thickness of one of the magnets. A rotation angle detection device characterized by being provided.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2014528085A (en) * 2011-09-29 2014-10-23 タイコ エレクトロニクス アンプ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハウツンク Method for non-contact measurement of relative position with Hall sensors
JP2015513091A (en) * 2012-03-06 2015-04-30 アレグロ・マイクロシステムズ・エルエルシー Magnetic field sensor for detecting the rotation of an object

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