JP2009002827A - 回転角度検出装置 - Google Patents
回転角度検出装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2009002827A JP2009002827A JP2007164840A JP2007164840A JP2009002827A JP 2009002827 A JP2009002827 A JP 2009002827A JP 2007164840 A JP2007164840 A JP 2007164840A JP 2007164840 A JP2007164840 A JP 2007164840A JP 2009002827 A JP2009002827 A JP 2009002827A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- rotation
- rotation angle
- hall element
- angle
- permanent magnet
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
- G01D5/244—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains
- G01D5/245—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains using a variable number of pulses in a train
- G01D5/2451—Incremental encoders
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D2205/00—Indexing scheme relating to details of means for transferring or converting the output of a sensing member
- G01D2205/20—Detecting rotary movement
- G01D2205/22—Detecting rotary movement by converting the rotary movement into a linear movement
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D2205/00—Indexing scheme relating to details of means for transferring or converting the output of a sensing member
- G01D2205/20—Detecting rotary movement
- G01D2205/26—Details of encoders or position sensors specially adapted to detect rotation beyond a full turn of 360°, e.g. multi-rotation
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
Abstract
【課題】簡易な構造、かつ小型の回転角度検出装置を得ることを目的とする。
【解決手段】回転軸14と一体に回転する第1の永久磁石5、及び第1の永久磁石5の回転角度を検出し、第1の永久磁石5の回転角度に応じた第1の検出信号を出力する第1のホール素子6a及び第2のホール素子6bを有する微小角度検出部3Aと、回転軸14の軸まわりの回転力を回転軸14の軸方向の推力に変換する変換機構(9a,10a,11)、回転軸14の軸方向の推力によって回転軸の軸まわりの回転に連動して回転軸14の軸方向に移動するヨーク10A、及びヨーク10Aの回転軸14の軸方向の移動量に応じた第2の検出信号を出力する第3のホール素子13を有する多回転角度範囲検出部8Aと、第1の検出信号と第2の検出信号とから回転軸14の軸まわりの回転角度の絶対値を算出する演算処理部と、を備えている。
【選択図】図1
【解決手段】回転軸14と一体に回転する第1の永久磁石5、及び第1の永久磁石5の回転角度を検出し、第1の永久磁石5の回転角度に応じた第1の検出信号を出力する第1のホール素子6a及び第2のホール素子6bを有する微小角度検出部3Aと、回転軸14の軸まわりの回転力を回転軸14の軸方向の推力に変換する変換機構(9a,10a,11)、回転軸14の軸方向の推力によって回転軸の軸まわりの回転に連動して回転軸14の軸方向に移動するヨーク10A、及びヨーク10Aの回転軸14の軸方向の移動量に応じた第2の検出信号を出力する第3のホール素子13を有する多回転角度範囲検出部8Aと、第1の検出信号と第2の検出信号とから回転軸14の軸まわりの回転角度の絶対値を算出する演算処理部と、を備えている。
【選択図】図1
Description
この発明は、例えば自動車のステアリング装置のステアリングシャフト軸の回転角度を検出するための回転角度検出装置に関する。
従来の回転角度検出装置は、回転体と、当該回転体と噛合して回転する第1検出用回転体と、回転体と同心状に配置され、第1検出用回転体と噛合する内歯部を含み、回転体の回転が第1検出用回転体を介して減速して伝達される第2検出用回転体と、第1検出用回転体の絶対角を検出する第1の検出部と、第2検出用回転体の絶対角を検出する第2検出部と、第1検出部及び第2検出部の出力から回転体の絶対角を求める手段と、を備えている(例えば、特許文献1参照)。
そして、第1検出用回転体は、回転体の外周面に設けられた歯車部と噛合し、直径が回転体より小径の大歯車部と、大歯車部に同軸に配設され、前記した第2検出用回転体の内歯部と噛合し、大歯車より小径の小歯車部と、で構成されている。
このとき、第2検出用回転体の回転角度範囲は、多回転する回転体の回転角度範囲に対して1回転以内になるように設定されている。そして、多回転する回転体の絶対角が所定角度から所定の回転角度範囲内にあることが、第2検出用回転体の回転角度の絶対角を第2検出部で検出することにより検出可能となっている。また、第1検出用回転体は、回転体に対して増速されて回転され、上記した所定角度からの回転体の回転角度が、第1検出用回転体の絶対角を第1検出部で検出することにより検出可能となっている。そして、回転体の回転角度の絶対角が、第1検出部および第2検出部でそれぞれ検出された第1検出用回転体および第2検出用回転体の回転角度の絶対角から高精度に得られていた。
しかしながら、従来の回転角度検出装置では、第1検出用回転体および第2検出用回転体を回転体に対して増速または減速して回転させるために、第1検出用回転体の大歯車部と回転体の外周面に設けられた歯車部とからなる歯車機構、及び第2検出用回転体の内歯部と第1検出用回転体の小歯車部とからなる歯車機構の2つの歯車機構を備えている。従って、従来の回転角度検出装置は、その構成が複雑になるばかりでなく、装置全体の大きさが大きくなるという問題があった。
この発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、簡易な構造、かつ小型な回転角度検出装置を得ることを目的とする。
この発明による回転角度検出装置は、回転軸の軸まわりに回転軸と一体に回転する第1の回転体、及び第1の回転体の回転角度を検出し、第1の回転体の回転角度に応じた第1の検出信号を出力する第1の検出部材を有する微小角度検出部と、回転軸の軸まわりの回転力を回転軸の軸方向の推力に変換する変換機構、推力によって回転軸の軸まわりの回転に連動して回転軸の軸方向に移動する軸方向移動体、及び軸方向移動体の回転軸の軸方向の移動量に応じた第2の検出信号を出力する第2の検出部材を有する多回転角度範囲検出部と、第1の出力信号と第2の検出信号とから回転軸の軸まわりの回転角度の絶対値を算出する演算処理部と、を備えている。
この発明によれば、微小角度検出部では、回転軸の軸まわりに回転する第1の回転体の回転量を直接検出し、また、多回転角度範囲検出部では、軸方向移動体の移動量を回転軸の回転角度に応じて検出している。多回転角度範囲検出部と微小角度検出部は、従来のように大小2つの歯車機構を設けることなく構成されているので、簡易な構造でより小型化した回転角度検出装置を得ることができる。
以下、この発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して説明する。
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1に係る回転角度検出装置の角度検出部の回転軸の軸心を含む断面図、図2は図1のII−II矢視断面図、図3は図1のIII−III矢視断面図、図4はこの発明の実施の形態1に係る回転角度検出装置のシステム構成図、図5はこの発明の実施の形態1に係る回転角度検出装置において、電気角と第1のホール素子及び第2のホール素子の出力電圧値との関係を示す図、図6はこの発明の実施の形態1に係る回転角度検出装置の第2の永久磁石が初期位置から回転軸方向の一側に移動したときの第3のホール素子の部位に鎖交する磁力線の密度を説明する図であり、図6の(a)は第2の永久磁石が初期位置にあるときの磁力線と第3のホール素子の関係を示し、図6の(b)〜図6の(d)は第2の永久磁石が初期位置から軸方向の一側に徐々に移動したときの磁力線と第3のホール素子の関係をそれぞれ示している。図7はこの発明の実施の形態1に係る回転角度検出装置において、機械角と第3のホール素子の出力電圧値との関係を示す図、図8は図1のA部拡大図、図9は図3のB部拡大図である。
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1に係る回転角度検出装置の角度検出部の回転軸の軸心を含む断面図、図2は図1のII−II矢視断面図、図3は図1のIII−III矢視断面図、図4はこの発明の実施の形態1に係る回転角度検出装置のシステム構成図、図5はこの発明の実施の形態1に係る回転角度検出装置において、電気角と第1のホール素子及び第2のホール素子の出力電圧値との関係を示す図、図6はこの発明の実施の形態1に係る回転角度検出装置の第2の永久磁石が初期位置から回転軸方向の一側に移動したときの第3のホール素子の部位に鎖交する磁力線の密度を説明する図であり、図6の(a)は第2の永久磁石が初期位置にあるときの磁力線と第3のホール素子の関係を示し、図6の(b)〜図6の(d)は第2の永久磁石が初期位置から軸方向の一側に徐々に移動したときの磁力線と第3のホール素子の関係をそれぞれ示している。図7はこの発明の実施の形態1に係る回転角度検出装置において、機械角と第3のホール素子の出力電圧値との関係を示す図、図8は図1のA部拡大図、図9は図3のB部拡大図である。
図1〜図3において、回転角度検出装置1Aは、自動車のステアリング装置のステアリングシャフト軸(以降、回転軸14と記載する)まわりに取り付けられて、舵角検出用に用いられる。
回転軸14は、軸まわりに1回転以上回転する条件で使用され、この実施の形態1では軸まわりに約±2回転(4回転)の範囲で回転される。
そして、回転角度検出装置1Aは、回転軸14まわりに配設された角度検出部2と、後述の演算処理部15と、を備えている。そして、角度検出部2は、微小角度検出部3A、及び多回転角度範囲検出部8Aにより構成されている。
回転軸14は、軸まわりに1回転以上回転する条件で使用され、この実施の形態1では軸まわりに約±2回転(4回転)の範囲で回転される。
そして、回転角度検出装置1Aは、回転軸14まわりに配設された角度検出部2と、後述の演算処理部15と、を備えている。そして、角度検出部2は、微小角度検出部3A、及び多回転角度範囲検出部8Aにより構成されている。
微小角度検出部3Aは、磁場発生手段設置治具4、第1の回転体及び第1の磁場発生手段としての第1の永久磁石5、及び第1の磁気センサとしての第1のホール素子6aと第2の磁気センサとしての第2のホール素子6bとで構成される第1の検出部材としての第1の磁場検出手段を有している。
磁場発生手段設置治具4は円筒形状に形成され、回転軸14が圧入されている。また、第1の永久磁石5は円環状に形成され、図2に示されるように、周方向に等ピッチで極性が交互に入れ替わるように着磁されている。このとき、第1の永久磁石5に着磁されたN極及びS極の極対数pは5である。そして、第1の永久磁石5が、磁場発生手段設置治具4に外嵌状態に回転軸14と同軸に固定されている。
磁場発生手段設置治具4は円筒形状に形成され、回転軸14が圧入されている。また、第1の永久磁石5は円環状に形成され、図2に示されるように、周方向に等ピッチで極性が交互に入れ替わるように着磁されている。このとき、第1の永久磁石5に着磁されたN極及びS極の極対数pは5である。そして、第1の永久磁石5が、磁場発生手段設置治具4に外嵌状態に回転軸14と同軸に固定されている。
また、第1のホール素子6a及び第2のホール素子6bは、第1の永久磁石5の外周面の近傍で当該外周面と対峙するように回転軸14が設置された自動車のボディ(図示せず)などの固定部(図示せず)に固定されている。このとき、第2のホール素子6bは、第1のホール素子6aに対して、回転軸14の軸まわりの回転方向に90°ずらした位置に配設されている。
ここで、第1の永久磁石5の外周面から発せられる磁束は径方向の成分が主である。そして、第1の永久磁石5から発せられる磁束が、第1のホール素子6a及び第2のホール素子6bのそれぞれに鎖交しており、第1の永久磁石5から発せられる磁束を第1のホール素子6a及び第2のホール素子6bのそれぞれで検出することが可能になっている。このとき、鎖交磁束量にほぼ比例した電圧値が、第1のホール素子6a及び第2のホール素子6bのそれぞれからバイポーラ出力で出力されるようになっている。即ち、第1のホール素子6a及び第2のホール素子6bは、回転軸14に連動して回転する第1の永久磁石5からの磁束の鎖交量に応じた電圧信号を出力する。なお、第1のホール素子6a及び第2のホール素子6bから出力される電圧信号のそれぞれを第1の検出信号とする。
そして、第1のホール素子6a及び第2のホール素子6bのそれぞれを鎖交する磁束の向きが、第1の永久磁石5から第1のホール素子6a及び第2のホール素子6bのそれぞれに向かっている場合には正電圧が、第1のホール素子6a及び第2のホール素子6bのそれぞれから第1の永久磁石5に向かっている場合には負電圧が第1のホール素子6a及び第2のホール素子6bのそれぞれから出力されるようになっている。
多回転角度範囲検出部8Aは、円筒体9、軸方向移動体としてのヨーク10A、移動体回転規制部材としてのガイド11、第2の磁場発生手段としての第2の永久磁石12、及び第2の検出部材及び第2の磁場検出手段としての第3の磁気センサを備えている。そして、第3の磁気センサには、第3のホール素子13が用いられている。
円筒体9は円筒型に形成され、外周面に螺旋状の凹凸形状を有する雄ねじ部9aが形成されている。そして、回転軸14が円筒体9に圧入されている。このとき、円筒体9は、磁場発生手段設置治具4の配置位置より回転軸方向(回転軸14の軸方向)の一側に配置されている。
円筒体9は円筒型に形成され、外周面に螺旋状の凹凸形状を有する雄ねじ部9aが形成されている。そして、回転軸14が円筒体9に圧入されている。このとき、円筒体9は、磁場発生手段設置治具4の配置位置より回転軸方向(回転軸14の軸方向)の一側に配置されている。
また、ヨーク10Aは、鉄などの磁性材料を用いて、直方体状に形成され、長手方向に垂直な断面が概略正方形となっている。さらに、貫通孔(図示せず)が、孔方向を長手方向に合わせて形成されている。また、ヨーク10Aの貫通孔の内壁面には、円筒体9の雄ねじ部9aに螺合可能な凹凸形状を有する雌ねじ部10aが形成されており、ヨーク10Aは円筒体9に外嵌状態に螺合されている。即ち、ヨーク10Aは、回転軸方向に垂直な断面が概略正方形となるように配設されている。
また、ガイド11が、図3に示されるように、断面正方形のヨーク10Aにおいて、断面正方形の四辺うちの三辺のそれぞれを略隙間無しに囲むように、自動車のボディなどの固定部に固定されている。なお、上記した雄ねじ部9a及び雌ねじ部10aとの螺合部、及びガイド11が変換機構を構成している。後述するように、変換機構は回転軸14の軸まわりの回転力を回転軸14の軸方向の推力に変換するものであり、ヨーク10Aが、変換された推力によって回転軸14の軸まわりの回転に連動して回転軸14の軸方向に移動するようになっている。
そして、第2の永久磁石12が直方体に形成され、ガイド11から露出されるヨーク10Aの断面正方形の一辺に固定されている。なお、第2の永久磁石12が固定されたヨーク10Aの一辺で構成されるヨーク10Aの壁面を磁石取付面10bとする。このとき、第2の永久磁石12は、長手方向を回転軸方向に合わせ、かつ、一面を回転軸14の径方向外方に向け、他面をヨーク10Aの磁石取付面10bに合わせて固定されている。また、ヨーク10Aの回転軸方向の長さは、第2の永久磁石12の回転軸方向の長さより長く、さらに、第2の永久磁石12の回転軸方向の両端が、ヨーク10Aの回転軸方向の両端の範囲内に配置されている。また、第2の永久磁石12は、径方向外方に向けられた一面側がN極に着磁され、磁石取付面10bに合わせられた他面側がS極に着磁されている。
そして、第3のホール素子13が第2の永久磁石12の一面から径方向に所定の距離をあけて配設されている。このとき、第3のホール素子13を鎖交する磁束の回転軸方向の成分の大きさに比例した電圧値、言い換えれば、第3のホール素子13を鎖交する磁力線の回転軸方向成分の密度に比例した電圧値が、第3のホール素子13からバイポーラ出力で出力されるようになっている。第3のホール素子13のそれぞれを鎖交する磁束の向きが、回転軸方向の一側から他側に向かっている場合には正電圧が、回転軸方向の他側から一側に向かっている場合には負電圧が第3のホール素子13から出力されるようになっている。なお、第3のホール素子13から出力される電圧信号を第2の検出信号とする。
図4において、演算処理部15は演算手段としてのCPU15a、RAM15b、及びROM15cなどを有している。そして、演算処理部15は、微小角度検出部3Aの第1のホール素子6a、第2のホール素子6b、及び多回転角度範囲検出部8Aの第3のホール素子13と電気的に接続されている。また、演算処理部15は図示しないA/D(Analog/Digital)変換器を有し、第1のホール素子6a、第2のホール素子6b、及び第3のホール素子13から出力されるアナログ電圧がA/D変換器でデジタル電圧に変換されてRAM15bにリアルタイムに逐次格納されるようになっている。さらに、RAM15bは、CPU15aが演算を行う際のワーキングスペースとしても利用される。
また、ROM15cには、RAM15bに格納された第1のホール素子6a、第2のホール素子6b、及び第3のホール素子13が出力した電圧値をもとにCPU15aに所定の演算をさせるためのプログラムが格納されている。
次いで、回転軸14の機械角の検出原理について説明する。なお、これ以降、回転軸14の軸まわりの回転を単に回転軸14の回転と記載する。
まず、微小角度検出部3Aと演算処理部15による回転軸14の回転角度の算出について説明する。
上述したように、第1の永久磁石5には、p(=5)極ずつのN極とS極が周方向に対して相互に入れ替わるように等ピッチで着磁されている。即ち、第1のホール素子6a及び第2のホール素子6bのそれぞれから第1の永久磁石5を見たときに、N極とS極の配置位置が、第1の永久磁石が1/p(=1/5)回転、即ち、72°回転する毎に一致する。
まず、微小角度検出部3Aと演算処理部15による回転軸14の回転角度の算出について説明する。
上述したように、第1の永久磁石5には、p(=5)極ずつのN極とS極が周方向に対して相互に入れ替わるように等ピッチで着磁されている。即ち、第1のホール素子6a及び第2のホール素子6bのそれぞれから第1の永久磁石5を見たときに、N極とS極の配置位置が、第1の永久磁石が1/p(=1/5)回転、即ち、72°回転する毎に一致する。
従って、同じ条件の磁束が、回転軸14が一方向に72°回転する毎に、第1のホール素子6a及び第2のホール素子6bのそれぞれを鎖交する。つまり、回転軸14を1回転(=360°回転)させたときの第1のホール素子6a及び第2のホール素子6bのそれぞれから出力された電圧値を観測した場合、72°を周期とする波形が繰り返し5回観測される。
次いで、以下に説明する電気角に対する第1のホール素子6a及び第2のホール素子6bの出力電圧特性について図5を参照しつつ説明する。
ここで、回転軸14の回転中心(初期位置)からの回転角度を機械角として定義し、また、機械角で72°を、360°のスケールに置き換えたものを電気角と定義する。そして、第1のホール素子6a及び第2のホール素子6bの出力電圧特性を、横軸を電気角とし、縦軸を第1のホール素子6a及び第2のホール素子6bの出力電圧として図5に示す。図5中、第1のホール素子6aの出力電圧特性を実線で示し、第2のホール素子6bの出力電圧特性を点線で示している。
ここで、回転軸14の回転中心(初期位置)からの回転角度を機械角として定義し、また、機械角で72°を、360°のスケールに置き換えたものを電気角と定義する。そして、第1のホール素子6a及び第2のホール素子6bの出力電圧特性を、横軸を電気角とし、縦軸を第1のホール素子6a及び第2のホール素子6bの出力電圧として図5に示す。図5中、第1のホール素子6aの出力電圧特性を実線で示し、第2のホール素子6bの出力電圧特性を点線で示している。
なお、Nを整数として、72×N°≦機械角<72×(N+1)°で表される機械角の各範囲のそれぞれに対し、0°≦電気角<360°で表される電気角の範囲を対応させている。即ち、電気角が、例えば、N=0のときの機械角がとる範囲に対応して0°〜360°変動した場合には、図5中の横軸は、機械角では、0°〜72°に対応し、N=1のときの機械角のとる範囲に対して電気角が0°〜360°まで変動した場合には図5中の横軸は機械角では72°〜144°に対応する。なお、360°を極対数pで割った値を微小角度検出部3Aの機械角の検出角度範囲とする。また、機械角のスケールは、電気角のスケールの1/(極対数p)であるので、例えば、電気角の分解能を0.4°とすれば、機械角の分解能は、(電気角の分解能)×1/(p=5)=0.08°となる。
図5に示されるように、第1のホール素子6a及び第2のホール素子6bの出力電圧値のそれぞれは、電気角の変動に対し、360°を1周期とするほぼ正弦波状に変動している。このとき、第1のホール素子6a及び第2のホール素子6bの出力電圧値の間の位相差は、電気角で90°となっている。なお、第1のホール素子6aと第2のホール素子6bの出力電圧の間の位相差を電気角で90°とするためには、第1のホール素子6aと第2のホール素子6bとの間の第1の永久磁石5の周方向(回転軸14の回転方向)の角度差が、以下の式で示されるG°の条件を満足していれば良い。
G=(360/4p)+(360/2p)×N・・・(1)
但し、Nは整数である。前述したように、第2のホール素子6bは、第1のホール素子6aに対して、回転軸14の回転方向に90°ずらした位置に配設されているので、第1のホール素子6aと第2のホール素子6bのとの間の回転軸14の回転方向の角度差は上記の式(1)で表される条件を満足している。
G=(360/4p)+(360/2p)×N・・・(1)
但し、Nは整数である。前述したように、第2のホール素子6bは、第1のホール素子6aに対して、回転軸14の回転方向に90°ずらした位置に配設されているので、第1のホール素子6aと第2のホール素子6bのとの間の回転軸14の回転方向の角度差は上記の式(1)で表される条件を満足している。
次いで、回転軸14が回転されたときに、演算処理部15が第1のホール素子6a及び第2のホール素子6bの出力電圧値から電気角を一義的に判定する方法について説明する。
演算処理部15のROM15cには、予め第1のホール素子6a及び第2のホール素子6bの電気角に対する出力電圧特性がそれぞれ記憶されている。
そして、CPU15aは、RAM15bに格納されたリアルタイムの第1のホール素子6a及び第2のホール素子6bの出力電圧値を読み取る。このとき、例えば、第1のホール素子6aの出力電圧は、正弦波状であるので第1のホール素子6aの出力電圧値に対応する電気角の値は2つ存在する。即ち、図5にも示したように、例えば、第1のホール素子6aの出力電圧値がP(>0)である場合、出力電圧値Pに対応する電気角の値は、θ1及びθ2の2つが存在している。このため、第1のホール素子6aから出力される電圧値だけでは、CPU15aは電圧値Pに対応する電気角の値を一義的に判定することができない。
そして、CPU15aは、RAM15bに格納されたリアルタイムの第1のホール素子6a及び第2のホール素子6bの出力電圧値を読み取る。このとき、例えば、第1のホール素子6aの出力電圧は、正弦波状であるので第1のホール素子6aの出力電圧値に対応する電気角の値は2つ存在する。即ち、図5にも示したように、例えば、第1のホール素子6aの出力電圧値がP(>0)である場合、出力電圧値Pに対応する電気角の値は、θ1及びθ2の2つが存在している。このため、第1のホール素子6aから出力される電圧値だけでは、CPU15aは電圧値Pに対応する電気角の値を一義的に判定することができない。
そこで、第1のホール素子6aの出力電圧値だけでなく、第2のホール素子6bの出力電圧値も参照する以下の方法により、CPU15aが、電気角を一義的に判別できるようにしている。
図5に示されるように、第1のホール素子6a及び第2のホール素子6bのそれぞれの出力電圧値の符号の組み合わせは、電気角が90度ずれるごとに変動する。
即ち、電気角が0°以上90°未満では、第1のホール素子6aの出力電圧は正の値をとり、第2のホール素子6bの出力電圧は0か正の値をとる。また、電気角が90°以上180°未満では、第1のホール素子6aの出力電圧は0か負の値をとり、第2のホール素子6bの出力電圧は正の値をとる。また、電気角が180°以上270°未満の場合には、第1のホール素子6aの出力電圧は負の値をとり、第2のホール素子6bの出力電圧の値は0か負の値をとる。また、電気角が270°以上360°未満である場合には、第1のホール素子6aの出力電圧は0か正の値をとり、第2のホール素子6bの出力電圧は負の値をとる。
即ち、電気角が0°以上90°未満では、第1のホール素子6aの出力電圧は正の値をとり、第2のホール素子6bの出力電圧は0か正の値をとる。また、電気角が90°以上180°未満では、第1のホール素子6aの出力電圧は0か負の値をとり、第2のホール素子6bの出力電圧は正の値をとる。また、電気角が180°以上270°未満の場合には、第1のホール素子6aの出力電圧は負の値をとり、第2のホール素子6bの出力電圧の値は0か負の値をとる。また、電気角が270°以上360°未満である場合には、第1のホール素子6aの出力電圧は0か正の値をとり、第2のホール素子6bの出力電圧は負の値をとる。
これにより、CPU15aが、RAM15bに格納された第1のホール素子6aの出力電圧値がPであると認識した場合、さらに、第1のホール素子6a及び第2のホール素子6bの出力電圧値の符号を認識することにより、電気角がθ1であるかθ2であるのかを判定することができる。即ち、CPU15aは、第1のホール素子6aの電圧値Pの電圧を読み取り電圧の正負を判断する。次いで、第2のホール素子6bの出力電圧値を読み取り、第2のホール素子6bの出力電圧値の正負を判定する。そして、電圧値Pは正であるので、CPU15aは、第2のホール素子6bの出力電圧が正の値であると認識すれば、電気角は0°以上90°未満の範囲にあるθ1であると判別することができ、第2のホール素子6bの出力電圧値が負の値であると判断すれば電気角は270°以上360°未満の範囲にあるθ2であると判別することができる。
このように、演算処理部15では、第1のホール素子6a及び第2のホール素子6bの出力電圧値から、電気角を一義的に算出することができる。
このように、演算処理部15では、第1のホール素子6a及び第2のホール素子6bの出力電圧値から、電気角を一義的に算出することができる。
前述したように、機械角のスケールは電気角の1/5であり、また、機械角が、72°だけ一方向または他方向に増減するたびに、第1のホール素子6a及び第2のホール素子6bからは同じ出力値が出力され、同じ値の電気角Aが、演算処理部15で算出される。
従って、演算処理部15のCPU15aが、電気角をA°として算出した場合、多回転する回転軸14の実際の機械角H°は、以下の式(2)により表すことができる。
H=A/5+72×N・・・(2)
但し、Nは整数である。即ち、演算処理部15では、72×N°≦機械角<72×(N+1)°で表される機械角の各範囲のそれぞれに対し、回転軸14が72×N°からどれだけ回転されたかを算出することができる。言い換えれば、演算処理部15では、回転軸14が72×N°から前述の微小角度検出部3Aの機械角の検出角度範囲内でどれだけ回転されたかを、第1のホール素子6a及び第2のホール素子6bが出力した電圧値から算出することができる。なお、第1の永久磁石5は、回転軸14に安定して固定されている。従って、回転軸14が回転されたときには、機械角が72°変動するたびに略同じ密度の磁束が、第1のホール素子6a及び第2のホール素子6bを鎖交するので、演算処理部15では、電気角に対応する機械角H°の候補を精度よく算出することができる。
H=A/5+72×N・・・(2)
但し、Nは整数である。即ち、演算処理部15では、72×N°≦機械角<72×(N+1)°で表される機械角の各範囲のそれぞれに対し、回転軸14が72×N°からどれだけ回転されたかを算出することができる。言い換えれば、演算処理部15では、回転軸14が72×N°から前述の微小角度検出部3Aの機械角の検出角度範囲内でどれだけ回転されたかを、第1のホール素子6a及び第2のホール素子6bが出力した電圧値から算出することができる。なお、第1の永久磁石5は、回転軸14に安定して固定されている。従って、回転軸14が回転されたときには、機械角が72°変動するたびに略同じ密度の磁束が、第1のホール素子6a及び第2のホール素子6bを鎖交するので、演算処理部15では、電気角に対応する機械角H°の候補を精度よく算出することができる。
次いで、多回転角度範囲検出部8Aの第3のホール素子13の出力電圧値に対応させて演算処理部15で算出される機械角について説明する。
まず、回転軸14が回転されると、回転軸14が圧入された円筒体9も連動して回転する。このとき、円筒体9に螺合されたヨーク10Aも回転軸14の回転に連動して回転しようとする。しかしながら、ガイド11によって、ヨーク10Aの回転が規制されているので、回転軸14の軸まわりの回転力が、円筒体9とヨーク10Aとの螺合部、及びガイド11により構成される変換機構によって、回転軸14の軸方向の推力に変換され、ヨーク10Aは変換された推力によって回転軸方向に移動される。また、回転軸14が回転されると、ヨーク10Aに固定された第2の永久磁石12も回転軸方向に移動される。
まず、回転軸14が回転されると、回転軸14が圧入された円筒体9も連動して回転する。このとき、円筒体9に螺合されたヨーク10Aも回転軸14の回転に連動して回転しようとする。しかしながら、ガイド11によって、ヨーク10Aの回転が規制されているので、回転軸14の軸まわりの回転力が、円筒体9とヨーク10Aとの螺合部、及びガイド11により構成される変換機構によって、回転軸14の軸方向の推力に変換され、ヨーク10Aは変換された推力によって回転軸方向に移動される。また、回転軸14が回転されると、ヨーク10Aに固定された第2の永久磁石12も回転軸方向に移動される。
このとき、回転軸14の回転方向によって、ヨーク10Aが回転軸方向のいずれかに移動されるかが決定されるが、ここでは、回転軸14が、回転中心から一方向に回転されてヨーク10Aが回転軸方向の一方に移動する場合について図6の(a)〜図6の(d)を参照しつつ説明する。
まず、第2の永久磁石12が発する磁力線のうち、第3のホール素子13が検出する磁束に対応するものについて説明する。
図6の(a)〜図6の(d)において、一面を回転軸14の径方向外方に向け、他面をヨーク10Aの磁石取付面10bに合わせて固定された第2の永久磁石12から発せられる磁力線は、第2の永久磁石12における回転軸方向の長さ中心を含み、かつ回転軸方向に垂直な面に対称となっている。
図6の(a)〜図6の(d)において、一面を回転軸14の径方向外方に向け、他面をヨーク10Aの磁石取付面10bに合わせて固定された第2の永久磁石12から発せられる磁力線は、第2の永久磁石12における回転軸方向の長さ中心を含み、かつ回転軸方向に垂直な面に対称となっている。
第2の永久磁石12において、その回転軸方向の長さ中心の軸方向の一側のN極の部位から発する主な磁力線12aは、N極に着磁された第2の永久磁石12の一面から該一面に略垂直に第2の永久磁石12の外方に向かう。そして、磁力線12aは、第2の永久磁石12の一側の部位の他面側に回りこむように、徐々にその向きを軸方向の一側からヨーク10Aに向かうように変え、ヨーク10Aを介して、第2の永久磁石12の他面に垂直な方向からS極に入るようになっている。
第2の永久磁石12の回転軸方向の長さ中心より軸方向の他側のN極の部位から発する主な磁力線12bは、N極に着磁された第2の永久磁石12の一面から該一面に略垂直に第2の永久磁石12の外方に向かう。そして、磁力線12bは、第2の永久磁石12の他側の部位の他面側に回りこむように徐々にその向きを回転軸方向の他側からヨーク10Aに向かうように変え、ヨーク10Aを介して、第2の永久磁石12の他面に垂直な方向からS極に入るようになっている。
ここで、回転軸14が回転中心から回転されたときの第2の永久磁石12の移動と、第3のホール素子13による磁束の検出について説明する。なお、磁束の方向は磁力線の向きに一致し、また、磁束の大きさは磁力線の密度に比例する。即ち、第3のホール素子13の配置場所において、磁力線の回転軸方向成分の密度が大きい程、鎖交磁束量が大きいことを意味し、第3のホール素子13から出力される出力電圧値が大きくなる。
図6の(a)において、第3のホール素子13は、回転軸方向における位置が、回転軸14が回転中心にあるときの第2の永久磁石12の回転軸方向の中心の部位と対峙するように配設されている。このときのヨーク10A及び第2の永久磁石12の位置を初期位置とする。この場合、第2の永久磁石12から発せられた磁束は、第3のホール素子13を通らない、または、第3のホール素子13を通る磁束の回転軸方向成分の総和が0になるので、第3のホール素子13から出力される電圧値は0になる。
また、図6(b)〜図6の(c)に示されるように、機械角が大きくなるのに連動してヨーク10Aに固定された第2の永久磁石12が回転軸方向の一側に徐々に移動したときには、第2の永久磁石12の回転軸方向の長さ中心より軸方向の他側から発する主な磁束が第3のホール素子13を鎖交する。このとき、第3のホール素子13を鎖交する磁束の回転軸方向成分は、第2の永久磁石12が初期位置から回転軸方向の一側へ徐々に移動するにつれて徐々に増大する。そして、第3のホール素子13の配置位置は、第3のホール素子13を鎖交する磁束の回転軸方向成分が第2の永久磁石12の初期位置からの移動量に比例して大きくなるように決定されている。
なお、第2の永久磁石12が回転軸方向の他側へ徐々に移動したときには、同様に、第3のホール素子13を鎖交する磁束の回転軸方向成分は、第2の永久磁石12の初期位置からの移動量に比例して増大するが、第2の永久磁石12が回転軸方向の一側に徐々に移動したときとは反対の向きの磁束が第3のホール素子13を鎖交する。
機械角に対する第3のホール素子13の出力電圧特性を図7に示す。
図7において、第3のホール素子13から出力される電圧は、第1のホール素子6a及び第2のホール素子6bと同様にバイポーラ出力であり、第3のホール素子13の出力電圧値は、回転軸14が回転中心にあるとき、即ち、機械角が0°であるときに0となっている。そして、第3のホール素子13は、ヨーク10Aが回転軸方向の一側に移動されているときは正電圧を出力し、ヨーク10Aが回転軸方向の他側に移動するときは負電圧を出力している。また、前述したように、第3のホール素子13を鎖交する磁束は、第2の永久磁石12の初期位置からの移動量に比例するので、機械角に対する電圧特性は、回転軸14における±2回転の回転範囲、即ち、機械角で±720°の範囲に対し線形性を有している。
図7において、第3のホール素子13から出力される電圧は、第1のホール素子6a及び第2のホール素子6bと同様にバイポーラ出力であり、第3のホール素子13の出力電圧値は、回転軸14が回転中心にあるとき、即ち、機械角が0°であるときに0となっている。そして、第3のホール素子13は、ヨーク10Aが回転軸方向の一側に移動されているときは正電圧を出力し、ヨーク10Aが回転軸方向の他側に移動するときは負電圧を出力している。また、前述したように、第3のホール素子13を鎖交する磁束は、第2の永久磁石12の初期位置からの移動量に比例するので、機械角に対する電圧特性は、回転軸14における±2回転の回転範囲、即ち、機械角で±720°の範囲に対し線形性を有している。
そして、演算処理部15では、RAM15bに格納された第3のホール素子13の出力電圧値に対応する機械角を以下のように検出することが可能になっている。
即ち、演算処理部15のROM15cには、機械角に対する第3のホール素子13の出力電圧特性が予め記憶されている。そして、CPU15aは、第3のホール素子13からのリアルタイムの出力電圧値を、RAM15bを参照して読み取り、ROM15cに予め格納された第3のホール素子13の出力電圧特性と対比させることにより、第3のホール素子13の出力電圧値から機械角を算出するようになっている。
即ち、演算処理部15のROM15cには、機械角に対する第3のホール素子13の出力電圧特性が予め記憶されている。そして、CPU15aは、第3のホール素子13からのリアルタイムの出力電圧値を、RAM15bを参照して読み取り、ROM15cに予め格納された第3のホール素子13の出力電圧特性と対比させることにより、第3のホール素子13の出力電圧値から機械角を算出するようになっている。
ここで、第3のホール素子13の出力電圧特性は、第3のホール素子13が出力する電圧値から算出される機械角の精度に直接影響する。そして、第3のホール素子13の出力電圧特性は、ヨーク10A及び第2の永久磁石12の寸法とそれらの配置位置の関係、円筒体9の雄ねじ部9aのピッチ、機械角のとる角度範囲、及び第3のホール素子13と第2の永久磁石12との間の距離に影響される。以下、第3のホール素子13の出力電圧特性に影響を及ぼす上記要因について説明する。
まず、ヨーク10A及び第2の永久磁石12の寸法及びそれらの配設位置関係が第3のホール素子13の出力電圧特性に与える影響について述べる。
前述したように、ヨーク10Aの回転軸方向の長さは、第2の永久磁石12の回転軸方向の長さより長く、また、ヨーク10Aと第2の永久磁石12とは、第2の永久磁石12の回転軸方向の両端が、ヨーク10Aの回転軸方向の両端の範囲内に配設されている。この条件であれば、第2の永久磁石12がヨーク10Aに対して安定して固定できるため、第3のホール素子13の出力電圧値が安定する。
前述したように、ヨーク10Aの回転軸方向の長さは、第2の永久磁石12の回転軸方向の長さより長く、また、ヨーク10Aと第2の永久磁石12とは、第2の永久磁石12の回転軸方向の両端が、ヨーク10Aの回転軸方向の両端の範囲内に配設されている。この条件であれば、第2の永久磁石12がヨーク10Aに対して安定して固定できるため、第3のホール素子13の出力電圧値が安定する。
さらに、第2の永久磁石12が発する磁束が効果的にヨーク10Aの中を流れるようになる。即ち、第2の永久磁石12の回転軸方向の両端から、ヨーク10Aが回転軸方向にさらに延在していれば、第2の永久磁石のN極から発せられた磁力線が、S極側にまわり込む際、磁性体のヨーク10Aを介すため安定してS極に入り込む。このため、第2の永久磁石12から発せられて第3のホール素子13を鎖交する磁束密度が密になる。これにより、第3のホール素子13が出力する電圧の絶対値を大きくとることができるので、出力電圧値に対する各種ノイズの影響を少なくすることができる。
従って、ヨーク10Aと第2の永久磁石12の長さ及びそれらの配置関係が上述の条件を満たすとき、第3のホール素子13が出力する電圧値から算出される機械角の精度を向上させることができる。
従って、ヨーク10Aと第2の永久磁石12の長さ及びそれらの配置関係が上述の条件を満たすとき、第3のホール素子13が出力する電圧値から算出される機械角の精度を向上させることができる。
次いで、円筒体9の雄ねじ部9aのピッチ、及び機械角のとる角度範囲が第3のホール素子13の出力電圧特性に与える影響について述べる。
第2の永久磁石12の回転軸方向の移動距離は、円筒体9の雄ねじ部9aのピッチと回転軸14の回転数の積で求められる。即ち、第2の永久磁石12の回転軸方向の最大の移動距離は、回転軸14がとる最大の回転数と、雄ねじ部9aのピッチとの積で決定される。
第2の永久磁石12の回転軸方向の移動距離は、円筒体9の雄ねじ部9aのピッチと回転軸14の回転数の積で求められる。即ち、第2の永久磁石12の回転軸方向の最大の移動距離は、回転軸14がとる最大の回転数と、雄ねじ部9aのピッチとの積で決定される。
そして、第2の永久磁石12の回転軸方向の長さは、ヨーク10Aの回転軸方向の最大の移動距離より長くすることにより、第3のホール素子13が出力する電圧特性は、機械角の変動に対して線形性にすぐれた特性となる。これにより、第3のホール素子13が出力する電圧値から算出される機械角の精度を向上させることができる。仮に、第2の永久磁石12の回転軸方向の長さが、回転軸方向の可動範囲未満であると、第3のホール素子13を鎖交する磁束は、第2の永久磁石12の移動距離が所定距離までは徐々に密になるが、所定距離移動した後は徐々に疎になり、第3のホール素子13の出力電圧特性の機械角の変動に対する優れた線形性が保たれなくなる。
次いで、第3のホール素子13と第2の永久磁石12との間の距離が、第3のホール素子13の出力電圧特性に及ぼす影響について述べる。
第3のホール素子13と第2の永久磁石12との間の距離が遠すぎる場合には、第2の永久磁石が発する磁束が届かなくなって、第3のホール素子13では第2の永久磁石12が発する磁束を検出できなくなる。従って、第2の永久磁石12まわりの磁束密度を考慮し、第2の永久磁石12から適度な距離に第3のホール素子13を配置することにより、第3のホール素子13が出力する電圧値に応じて算出される機械角の精度を向上させることができる。
第3のホール素子13と第2の永久磁石12との間の距離が遠すぎる場合には、第2の永久磁石が発する磁束が届かなくなって、第3のホール素子13では第2の永久磁石12が発する磁束を検出できなくなる。従って、第2の永久磁石12まわりの磁束密度を考慮し、第2の永久磁石12から適度な距離に第3のホール素子13を配置することにより、第3のホール素子13が出力する電圧値に応じて算出される機械角の精度を向上させることができる。
次いで、ヨーク10Aの円筒体9に対するがたつきに起因する多回転角度範囲検出部8Aによる機械角の検出誤差について説明する。
なお、第3のホール素子13の出力電圧値に対応させて演算処理部15で算出される機械角を単に多回転角度範囲検出部8Aによる機械角とした。
ここで、図8に示されるように、螺合された円筒体9の雄ねじ部9a及びヨーク10Aの雌ねじ部10aの間の回転軸方向の隙間をaとする。即ち、隙間aのためにヨーク10Aは、回転軸方向に移動する際、円筒体9に対してがたつく。また、雄ねじ部9a及び雌ねじ部10aのピッチをαとすると、多回転角度範囲検出部8Aによる機械角には、以下の式(3)で表される検出誤差dθa°が含まれる。
dθa=a/α×360・・・(3)
なお、第3のホール素子13の出力電圧値に対応させて演算処理部15で算出される機械角を単に多回転角度範囲検出部8Aによる機械角とした。
ここで、図8に示されるように、螺合された円筒体9の雄ねじ部9a及びヨーク10Aの雌ねじ部10aの間の回転軸方向の隙間をaとする。即ち、隙間aのためにヨーク10Aは、回転軸方向に移動する際、円筒体9に対してがたつく。また、雄ねじ部9a及び雌ねじ部10aのピッチをαとすると、多回転角度範囲検出部8Aによる機械角には、以下の式(3)で表される検出誤差dθa°が含まれる。
dθa=a/α×360・・・(3)
また、断面正方形のヨーク10Aにおいて、断面正方形の四辺うちの三辺のそれぞれを略隙間無しに囲んでいるとしたが、実際には、図9に示されるように、ヨーク10Aとガイド11との間には、わずかに隙間が形成されている。そして、当該隙間における回転軸14の回転方向の隙間長をbとする。隙間長bのためにヨーク10Aは、回転軸方向に移動する際にがたつきを生じる。また、ヨーク10Aとガイド11とが接触したときに、回転軸14の軸心と、当該接触部位との間の距離をβとすると、多回転角度範囲検出部8Aによる機械角は、以下の式(4)で表される検出誤差dθb°が含まれる。
dθb=b/β×57・・・(4)
dθb=b/β×57・・・(4)
そして、多回転角度範囲検出部8Aによる機械角の検出誤差dθ°は、以下の式(5)で表される
dθ=dθa+dθb・・・(5)
実際には、ヨーク10Aやガイド11など各構成部に力が加わることによる変形の影響や、第2の永久磁石12や第3のホール素子13の設置位置の誤差があるため、これらに起因する検出誤差を含めた全体の検出誤差は、dθ°の値より大きくなるが、dθa+dθb°が支配的な要素となる。式(3)〜式(5)からもわかるように、機械角の検出誤差を小さくするためには、ピッチα、及び距離βを大きくとるとよい。
dθ=dθa+dθb・・・(5)
実際には、ヨーク10Aやガイド11など各構成部に力が加わることによる変形の影響や、第2の永久磁石12や第3のホール素子13の設置位置の誤差があるため、これらに起因する検出誤差を含めた全体の検出誤差は、dθ°の値より大きくなるが、dθa+dθb°が支配的な要素となる。式(3)〜式(5)からもわかるように、機械角の検出誤差を小さくするためには、ピッチα、及び距離βを大きくとるとよい。
以上のように、演算処理部15では、多回転角度範囲検出部8Aの第3のホール素子13の出力電圧値をもとに、回転軸14が±2回転したときの角度範囲に対して機械角を算出することができる。しかし、ピッチα、隙間a、距離β、隙間bに起因する検出誤差を抑制するこが難しく、また、第3のホール素子13の出力電圧値も機械角の変動に対して完全には線形でないため、多回転角度範囲検出部8Aのホール素子13の出力電圧値だけでは、高精度に機械角を検出することはできない。
そこで、演算処理部15が第3のホール素子13の出力電圧値から算出した大きな誤差を含む機械角と、第1のホール素子6aと第2のホール素子6bの出力電圧値から算出した電気角から精度よく得られる機械角の候補とから、実際の機械角を精度よく導きだす方法について説明する。
多回転角度範囲検出部8Aによる機械角において必要とされる検出精度(検出誤差範囲)は、微小角度検出部3Aの機械角の検出角度範囲により決定される。上述したように、微小角度検出部3Aの機械角の検出角度範囲は、第1の永久磁石5に着磁された磁極対の数をpとすると360/pで表され、多回転角度範囲検出部8Aによる機械角の検出精度は、360/pより小さい値が必要とされる。本実施の形態1においては、極対数は5であるので、検出精度は72°である。即ち、多回転角度範囲検出部8Aの第3のホール素子13の出力電圧値から機械角Bが導き出されたとき、誤差を含まない実際の機械角H°は、機械角Bに対し、以下の不等号式(6)を満足することが必要とされる。
B−36≦H<B+36・・・(6)
この程度の機械角Bの検出誤差範囲であれば、ヨーク10Aや第2の永久磁石12の寸法やそれらの配置位置の関係、円筒体9の雄ねじ部9aのピッチα、及び第3のホール素子13と第2の永久磁石12との間の距離を調整することにより、余裕を持って実現できる。
B−36≦H<B+36・・・(6)
この程度の機械角Bの検出誤差範囲であれば、ヨーク10Aや第2の永久磁石12の寸法やそれらの配置位置の関係、円筒体9の雄ねじ部9aのピッチα、及び第3のホール素子13と第2の永久磁石12との間の距離を調整することにより、余裕を持って実現できる。
また、微小角度検出部3Aの第1のホール素子6a及び第2のホール素子6bの出力電圧値から検出される電気角A°に対し、実際の機械角H°は、複数の機械角の候補を有する前述の式(2)により表されるので、式(2)のH°を不等号式(6)に代入すると、B−36≦A/5+72×N<B+36の関係を満たす。
このとき、上記の関係を満たす整数Nの値は一義的に決まるので、CPU15aは機械角H°をA°,B°から一義的に決定することができる。
即ち、演算処理部15のCPU15aは、(B−36−A/5)/72≦N<(B+36−A/5)/72を満たす整数Nを演算により導き、さらに、導き出されたNを、式(2)に代入することにより、実際の機械角Hを高精度に得ることができる。
このとき、上記の関係を満たす整数Nの値は一義的に決まるので、CPU15aは機械角H°をA°,B°から一義的に決定することができる。
即ち、演算処理部15のCPU15aは、(B−36−A/5)/72≦N<(B+36−A/5)/72を満たす整数Nを演算により導き、さらに、導き出されたNを、式(2)に代入することにより、実際の機械角Hを高精度に得ることができる。
この実施の形態1では、微小角度検出部3A、及び多回転角度範囲検出部8Aが、回転軸14周りに軸方向に位置をずらしてそれぞれ配設されている。
微小角度検出部3Aは、磁場発生手段設置治具4を介して回転軸14に外嵌状態に固定した第1の永久磁石5、第1の永久磁石5が発する磁束を検出可能に配設された第1のホール素子6a及び第2のホール素子6bで構成され、多回転角度範囲検出部8Aは、回転軸14に外嵌状態に固定された円筒体9、円筒体9に螺合させたヨーク10A、ヨーク10Aの回転を規制するガイド11、ヨーク10Aに取り付けられた第2の永久磁石12、第2の永久磁石12の磁束を検出する第3のホール素子13で構成されている。
微小角度検出部3Aは、磁場発生手段設置治具4を介して回転軸14に外嵌状態に固定した第1の永久磁石5、第1の永久磁石5が発する磁束を検出可能に配設された第1のホール素子6a及び第2のホール素子6bで構成され、多回転角度範囲検出部8Aは、回転軸14に外嵌状態に固定された円筒体9、円筒体9に螺合させたヨーク10A、ヨーク10Aの回転を規制するガイド11、ヨーク10Aに取り付けられた第2の永久磁石12、第2の永久磁石12の磁束を検出する第3のホール素子13で構成されている。
そして、第1のホール素子6a及び第2のホール素子6bは、第1の永久磁石5の回転角度に応じた電圧値(第1の検出信号)を出力し、演算処理部15では、第1の検出信号から機械角の候補を精度よく算出している。
また、多回転角度範囲検出部8Aは、軸まわりの回転力を軸方向の推力に変換する変換機構を備えており、該回転力を変換して得られた軸方向の推力により、ヨーク10Aを回転軸14の軸まわりの回転に連動させて軸方向に移動させている。そして、ヨーク10Aの回転軸方向の移動量に応じた電圧値(第2の検出信号)が第3のホール素子13から出力されるようになっている。そして、演算処理部15では、第2の検出信号から多回転する回転軸14の誤差を含む機械角を算出することが可能になっている。
そして、演算処理部15は、第1の検出信号から得られた機械角の候補と、第2の検出信号から得られた誤差を含む機械角とを組み合わせて高精度に機械角を算出することができる。
また、多回転角度範囲検出部8Aは、軸まわりの回転力を軸方向の推力に変換する変換機構を備えており、該回転力を変換して得られた軸方向の推力により、ヨーク10Aを回転軸14の軸まわりの回転に連動させて軸方向に移動させている。そして、ヨーク10Aの回転軸方向の移動量に応じた電圧値(第2の検出信号)が第3のホール素子13から出力されるようになっている。そして、演算処理部15では、第2の検出信号から多回転する回転軸14の誤差を含む機械角を算出することが可能になっている。
そして、演算処理部15は、第1の検出信号から得られた機械角の候補と、第2の検出信号から得られた誤差を含む機械角とを組み合わせて高精度に機械角を算出することができる。
このように、回転角度検出装置1Aは、微小角度検出部3Aでは、回転軸14の軸まわりに回転する第1の永久磁石5の回転量を直接検出し、また、多回転角度範囲検出部8Aでは、ヨーク10Aに固定された第2の永久磁石12の回転軸方向の移動量を回転軸14の機械角に応じて検出することにより、回転軸14の機械角を導きだしている。従って、回転角度検出装置1Aは、従来のように大小2つの歯車機構を設けることなく構成されているので、微小角度検出部3A及び多回転角度範囲検出部8Aからなる角度検出部2を回転軸14周りにコンパクトに配設することが可能であり、回転角度検出装置1Aは、簡易な構造でより小型化して製造することができる。しかも、微小角度検出部3Aと多回転角度範囲検出部8Aは回転軸方向に位置をずらして回転軸14の軸心まわりに配設可能であるので、回転角度検出装置1Aは、特に回転軸14の径方向に関して小型化することができる。
また、第1の検出信号は、回転軸14の回転に連動して回転する第1の永久磁石5と、第1の永久磁石5が発する磁束の鎖交量を検出する第1のホール素子6a及び第2のホール素子6bとからなる簡易な構成から得られ、また、第2の検出信号は、第2の永久磁石12と第2の永久磁石12が発する磁束の鎖交量を検出する第3のホール素子13とからなる簡易な構成から得られる。さらに、変換機構は、雄ねじ部9a及び雌ねじ部10aとの螺合部、及びガイド11からなる簡易な構造である。従って、回転角度検出装置1Aの製造コストの増大を抑制することができる。
また、従来の回転角度検出装置では、大小2つの歯車機構が用いられていたが、各歯車機構は耐久力に劣るため、装置に振動が加わる条件下で使用されると、振動による慣性力が各歯車機構に付加されて各歯車機構が破損しやすくなるという問題があった。回転角度検出装置1Aは、歯車機構を用いずに構成されているので、耐久力が向上され、装置に振動が加わるような条件下で使用されても、装置の故障が発生しにくくなるとうい効果も得られる。
また、第3のホール素子13から出力される電圧は、バイポーラ出力であり、回転軸14が回転中心にあるときの電圧値を0として設定することができる。第3のホール素子13の周辺の温度変化などにより変化した場合、機械角に対する第3のホール素子13の出力電圧特性の傾きが変化する。しかし、機械角が0°付近では、第3のホール素子13の出力電圧値は、第3のホール素子13の出力電圧特性の傾きが変わったとしても、傾きが変わる前の出力電圧値の大きさに比べて変動が小さい。
回転軸14の機械角を検出して、それを制御信号として利用するシステムでは、機械角が0°(回転中心)であるときに制御系から出される指令値が0のもの(何もしないもの)が多く、機械角が0°の状態を正しく検出することは重要となる。即ち、第3のホール素子13の感度が第3のホール素子13の周辺の温度変化などにより大きく変化してしまうと、実際の機械角が0°であり制御系の指令値を0とすべきものに対し、0と異なる指令値が制御系に与えられることになる。指令値を0とすべきところに、0以外の指令値をだしてシステムを自動的に作動させることは好ましくない。この実施の形態1では、第3のホール素子13の機械角に対する出力電圧特性をバイポーラ出力としたことにより、仮に第3のホール素子13の感度が、第3のホール素子13の周辺の温度変化などにより変化した場合でも、回転中心付近での機械角の検出誤差を最小限に抑えることができる。
なお、この実施の形態1では、軸方向移動体として磁性材料の鉄で形成されたヨーク10Aを用いるものとして説明したが、軸方向移動体は非磁性材料で形成されているものでもよい。但し、前述したように第2の永久磁石12の磁束は、N極からヨーク10Aを介してS極に入るので、軸方向移動体が磁性材料で形成されている場合には、非磁性材料で形成されているものに比べ、磁束密度を密に保つことができる。即ち、第3のホール素子13で検出された磁束の検出精度を高めることができる。
また、ヨーク10Aの内周面に予め雌ねじ部10aを形成するものとして説明したが、内周面に雌ねじ部10aを有する円筒状の別部品を用意し、雌ねじ部を有さない他の貫通孔が形成されたヨークに対し、後から該円筒状の別部品を他の貫通孔に圧入などで取り付けるなどしてもよい。
また、ヨーク10Aの内周面に予め雌ねじ部10aを形成するものとして説明したが、内周面に雌ねじ部10aを有する円筒状の別部品を用意し、雌ねじ部を有さない他の貫通孔が形成されたヨークに対し、後から該円筒状の別部品を他の貫通孔に圧入などで取り付けるなどしてもよい。
また、ヨーク10Aの形状は、回転軸方向に垂直な断面が概略正方形に形成され、第2の永久磁石12は直方体に形成されるものとして説明したが、ヨーク10A及び第2の永久磁石12のそれぞれの形状は、断面正方形のもの及び直方体のそれぞれに限定されない。ヨーク10Aの回転軸方向に垂直な断面形状は他の多角形や円や楕円状のものでもよい。第2の永久磁石12は、ヨーク10Aに取り付けやすいように、ヨーク10Aの回転軸方向に垂直な断面形状に合わせて形成すればよい。例えば、ヨーク10Aの回転軸方向に垂直な断面形状が円形である場合には、第2の永久磁石12は、ヨーク10Aへの取付面をヨークの外周面に合わせた曲面に形成すればよい。
また、第2の永久磁石12は、第3のホール素子13と対向する面が、回転軸方向に垂直な断面において円弧を描くように形成されていてもよい。
また、第2の永久磁石12は、第3のホール素子13と対向する面が、回転軸方向に垂直な断面において円弧を描くように形成されていてもよい。
また、微小角度検出部3Aの第1の磁場発生手段には周方向に所定のピッチで交互にN極とS極が着磁された円環状の第1の永久磁石5を用い、演算制御部15が、第1のホール素子6a及び第2のホール素子6bから出力された第1の検出信号から電気角を算出するものとして説明したが、第1の磁場発生手段は、第1の永久磁石5の形状、及び着磁形式に限定されない。第1の磁場発生手段には、円環状の他の永久磁石において、外周面側がN極に、内周面側がS極に着磁され、かつ、N極に着磁された外周面が周方向に関して所定のピッチで凹凸形状を有しているものを用いてもよい。
この場合、他の永久磁石が回転される際、その凸部が第1のホール素子6a及び第2のホール素子6bと対峙するときと、凹部が第1のホール素子6a及び第2のホール素子6bと対峙するときとで、第1のホール素子6aと第2のホール素子6bのそれぞれと他の永久磁石との間の距離が接離する。従って、他の永久磁石の凸部が第1のホール素子6a及び第2のホール素子6bと対峙するときと、凹部が第1のホール素子6a及び第2のホール素子6bと対峙するときとで鎖交する磁束量が変位する。第1の磁場発生手段が回転されたときに、第1のホール素子6a及び第2のホール素子6bに鎖交する磁束量の変位を利用して、演算処理部15では電気角を検出することができる。
第2の永久磁石12に着磁したN極及びS極の極対数は5であるものとして説明したが、極対数は5であるものに限定されず、第2の永久磁石12に着磁する極対数は、回転角度検出装置1Aで必要とされる機械角の検出範囲などの仕様に応じて適宜決定すればよい。
また、第2の永久磁石12はN極を回転軸14の径方向外方に向けて配設するものとして説明したが、第2の永久磁石12は、S極を回転軸14の径方向外方に向けて配設するものでもよい。
また、第2の永久磁石12の回転軸方向の長さは、ヨーク10Aの回転軸方向の最大の移動距離より長くするものとして説明したが、第2の永久磁石12の回転軸方向の長さは、このものに限定されない。第2の永久磁石12の回転軸方向の長さが、回転軸方向の移動距離より短く、第3のホール素子13の出力電圧特性の機械角の変動に対する優れた線形性が保たれなくなった場合でも、多回転角度範囲検出部8Aによる機械角が、必要とされる検出精度を満足するものであれば、第2の永久磁石12の回転軸方向の長さは、ヨーク10Aの回転軸方向の最大の移動距離より短くてもよい。
また、第2の永久磁石12の回転軸方向の長さは、ヨーク10Aの回転軸方向の最大の移動距離より長くするものとして説明したが、第2の永久磁石12の回転軸方向の長さは、このものに限定されない。第2の永久磁石12の回転軸方向の長さが、回転軸方向の移動距離より短く、第3のホール素子13の出力電圧特性の機械角の変動に対する優れた線形性が保たれなくなった場合でも、多回転角度範囲検出部8Aによる機械角が、必要とされる検出精度を満足するものであれば、第2の永久磁石12の回転軸方向の長さは、ヨーク10Aの回転軸方向の最大の移動距離より短くてもよい。
また、ガイド11が、断面正方形のヨーク10Aにおいて、断面正方形の四辺うちの三辺のそれぞれを略隙間無しに囲むように、自動車のボディなどの固定部に固定されるものとして説明したが、ガイド11は、ヨーク10Aの回転軸14の軸まわりの回転を規制するものであれば、形状、及び配設位置は限定されない。ガイド11は、例えば、ヨーク10Aの断面正方形の四辺のうち一辺のみと略隙間無しに対向する壁面を有するものや、ヨーク10Aの断面正方形の角部を形成する部位と略隙間なしに対向する壁面を有するものなどでも、ヨーク10Aの回転軸14の軸まわりの回転を規制することができる。
回転角度検出装置1Aは、自動車のステアリング装置のステアリングシャフト軸(回転軸14)まわりに取り付けられて、舵角検出用に用いられるものとして説明したが、自動車のステアリング装置のステアリングシャフト軸まわりに取り付けて舵角検出用に用いるものに限定されず、軸まわりに多回転する円柱状の軸全般の回転角度検出用に適用できる。
また、第1の磁気センサ〜第3の磁気センサにそれぞれ、第1のホール素子6a、第2のホール素子6b、及び第3のホール素子13を用いるものとして説明したが、第1の磁気センサ〜第3の磁気センサは、それぞれ第1のホール素子6a、第2のホール素子6b、及び第3のホール素子13を用いるものに限定されない。第1の磁気センサ〜第3の磁気センサとして、MRセンサ(強磁性体磁気抵抗素子)など他の磁気センサを用いても良い。
また、第1の磁気センサ〜第3の磁気センサにそれぞれ、第1のホール素子6a、第2のホール素子6b、及び第3のホール素子13を用いるものとして説明したが、第1の磁気センサ〜第3の磁気センサは、それぞれ第1のホール素子6a、第2のホール素子6b、及び第3のホール素子13を用いるものに限定されない。第1の磁気センサ〜第3の磁気センサとして、MRセンサ(強磁性体磁気抵抗素子)など他の磁気センサを用いても良い。
実施の形態2.
図10はこの発明の実施の形態2に係る回転角度検出装置の角度検出部の回転軸の軸心を含む断面図である。
図10において、回転角度検出装置1Bの多回転角度範囲検出部8Bは、与圧機構としてのコイルばね16を備えている。
コイルばね16は、その両端が、ヨーク10Aにおける回転軸方向と直交する両面のうち回転軸方向の一側の面と、該一側の面と対峙する例えば自動車のボディなどの固定部20aの壁面とにそれぞれ固定されている。このとき、コイルばね16はヨーク10Aを回転軸方向の他側に常に押圧するように縮設されている。また、コイルばね16は、回転軸14の回転方向に180°のピッチで2つ配設されている。
なお、他の構成は上記実施の形態1と同様に構成されている。
図10はこの発明の実施の形態2に係る回転角度検出装置の角度検出部の回転軸の軸心を含む断面図である。
図10において、回転角度検出装置1Bの多回転角度範囲検出部8Bは、与圧機構としてのコイルばね16を備えている。
コイルばね16は、その両端が、ヨーク10Aにおける回転軸方向と直交する両面のうち回転軸方向の一側の面と、該一側の面と対峙する例えば自動車のボディなどの固定部20aの壁面とにそれぞれ固定されている。このとき、コイルばね16はヨーク10Aを回転軸方向の他側に常に押圧するように縮設されている。また、コイルばね16は、回転軸14の回転方向に180°のピッチで2つ配設されている。
なお、他の構成は上記実施の形態1と同様に構成されている。
上記のように構成された回転角度検出装置1Bにおいて、機械角は実施の形態1と同様に検出される。
上述したように、円筒体9の雄ねじ部9aとヨーク10Aの雌ねじ部10aとの間の回転軸方向の隙間が小さいほど多回転角度範囲検出部8Bによる機械角の検出誤差が抑制される。つまり、ヨーク10Aの円筒体9に対するがたつきが小さいほど機械角の検出誤差が小さくなる。
この実施の形態2では、コイルばね16が、常にヨーク10Aを回転軸方向の他側に押圧するので、ヨーク10Aの円筒体9に対するがたつきが小さくなり、雄ねじ部9aと雌ねじ部10aとの間に隙間がないのと同等に見なせる。また、コイルばね16は簡易な構造であり、固定部20aとヨーク10Aとの間への配設も容易に行える。
従って、この実施の形態2によれば、実施の形態1の効果に加えて、コストの増大を抑制しつつも多回転角度範囲検出部8Bで検出される機械角の検出誤差を小さくする効果が得られる。
上述したように、円筒体9の雄ねじ部9aとヨーク10Aの雌ねじ部10aとの間の回転軸方向の隙間が小さいほど多回転角度範囲検出部8Bによる機械角の検出誤差が抑制される。つまり、ヨーク10Aの円筒体9に対するがたつきが小さいほど機械角の検出誤差が小さくなる。
この実施の形態2では、コイルばね16が、常にヨーク10Aを回転軸方向の他側に押圧するので、ヨーク10Aの円筒体9に対するがたつきが小さくなり、雄ねじ部9aと雌ねじ部10aとの間に隙間がないのと同等に見なせる。また、コイルばね16は簡易な構造であり、固定部20aとヨーク10Aとの間への配設も容易に行える。
従って、この実施の形態2によれば、実施の形態1の効果に加えて、コストの増大を抑制しつつも多回転角度範囲検出部8Bで検出される機械角の検出誤差を小さくする効果が得られる。
なお、この実施の形態2では、与圧機構としてコイルばね16を用いるものとして説明したが、与圧機構はコイルばね16に限定されるものではなく、与圧機構として、ゴムをヨーク10Aと固定部20aとの間に、ヨーク10Aを回転軸方向の他側に常に押圧するように配設するものなどでもよい。
また、コイルばね16が、回転軸14の回転方向に180°のピッチでヨーク10Aと固定部20aとの間に固定されるものとして説明したが、さらに複数のコイルばね16をヨーク10Aと固定部との間に配設してもよいし、ばね力の大きな1つのコイルばねや、板ばねをヨーク10Aと固定部20aとの間に配設してもよい。
また、コイルばね16は、ヨーク10Aを回転軸方向の一側(固定部20aと反対側)に押圧するように縮設されるものとして説明したが、コイルばね16は、ヨーク10Aを回転軸方向の他側(固定部20a側)に引っ張る方向にばね力が働くように配設してもよい。
また、コイルばね16は、ヨーク10Aを回転軸方向の一側(固定部20aと反対側)に押圧するように縮設されるものとして説明したが、コイルばね16は、ヨーク10Aを回転軸方向の他側(固定部20a側)に引っ張る方向にばね力が働くように配設してもよい。
また、コイルばね16を配設したことにより、回転軸14が回転されたときに、雄ねじ部9aと雌ねじ部10aとが接触する部分の摩擦力が大きくなるが、回転軸14の回転力に対してコイルばね16のばね力は小さいものでよく、回転軸14のスムーズな回転を損なうようなばね力を有するコイルばね16は必要としない。また、ヨーク10Aが回転軸方向に移動するにつれ、コイルばね16のばね力が変化するため、雄ねじ部9aと雌ねじ部10aが接触する部分の摩擦力が変動するが、この摩擦力の変化も大きなものでなく、回転軸14のスムーズな回転を損なうものではない。仮に、摩擦力の変化が問題になる場合には、コイルばね16の長さを長くするなどすれば、コイルばね16がヨーク10Aを押圧する力の変動量を小さくできる。
また、自動車の電動パワーステアリング装置のように、図示しないモータが、回転角度検出装置1Bによる機械角の検出結果に応じたトルクをハンドルの操舵(回転軸14の操舵)を手助けするように、回転軸14に付与可能に設けられている場合、モータのトルクは、与圧機構を配設したことによる円筒体9の雄ねじ部9aとヨーク10Aの雌ねじ部10aが接触する部分の摩擦力やその変化を考慮して制御するとよい。
実施の形態3.
図11はこの発明の実施の形態3に係る回転角度検出装置の角度検出部の回転軸の軸心を含む断面図、図12は図11のXII−XII矢視断面図である。
図11及び図12において、回転角度検出装置1Cの多回転角度範囲検出部8Cは、与圧機構及び移動体回転規制部材としての板ばね17と、軸方向移動体としてのヨーク10Bと、固定治具18a,18bとを備えている。ヨーク10Bは円柱状に形成され、貫通孔(図示せず)が同軸に形成されている。また、ヨーク10Aと同様に、ヨーク10Bの貫通孔の内周面には、円筒体9の雄ねじ部9aに対応する雌ねじ部10aが形成されており、ヨーク10Bは円筒体9に外嵌状態に螺合されている。
図11はこの発明の実施の形態3に係る回転角度検出装置の角度検出部の回転軸の軸心を含む断面図、図12は図11のXII−XII矢視断面図である。
図11及び図12において、回転角度検出装置1Cの多回転角度範囲検出部8Cは、与圧機構及び移動体回転規制部材としての板ばね17と、軸方向移動体としてのヨーク10Bと、固定治具18a,18bとを備えている。ヨーク10Bは円柱状に形成され、貫通孔(図示せず)が同軸に形成されている。また、ヨーク10Aと同様に、ヨーク10Bの貫通孔の内周面には、円筒体9の雄ねじ部9aに対応する雌ねじ部10aが形成されており、ヨーク10Bは円筒体9に外嵌状態に螺合されている。
板ばね17は円環状に形成され、回転軸方向の一側から見たときに、回転軸14の軸心と同心に、かつ、円筒体9を囲繞するように配設されている。このとき、板ばね17の外輪側が、固定治具18aで、例えば自動車のボディに固定された固定部20bに間接的に固定され、板ばね17の内輪側が、固定治具18bで、ヨーク10Bの回転軸方向と垂直な一端面に固定されている。そして、板ばね17は、その外輪側と内輪側の回転軸方向の高さ位置が異なるように配置され、また、板ばね17の内輪と外輪との間は撓みを有している。そして、板ばね17の弾性力は、常にヨーク10Bを回転軸方向の他側に押圧するように働いている。
なお、他の構成は上記実施の形態1と同様に構成されている。
なお、他の構成は上記実施の形態1と同様に構成されている。
ヨーク10Bが回転軸方向に移動された時には、ヨーク10Bの回転軸方向の移動分だけ回転軸方向に撓みが伸縮されるようになっている。即ち、ヨーク10Bの回転軸方向の移動は阻害されないようになっている。また、板ばね17は、その外輪と内輪とがそれぞれ固定治具18a,18bにより固定部20bとヨーク10Bとに固定されており、さらに、回転軸14の回転方向には撓まないだけの剛性を有している。従って、回転軸14の軸まわりに回転させようとする力がヨーク10Bに付加されても、ヨーク10Bの回転が規制される。従って、実施の形態1と同様に、ヨーク10Bは円筒体9の回転に連動し回転軸方向に移動される。
上記のように構成された回転角度検出装置1Cにおいて、機械角は実施の形態1と同様に検出される。
上述したように、円筒体9の雄ねじ部9aとヨーク10Bの雌ねじ部10aとの間の回転軸方向の隙間は小さいほど機械角の検出誤差が抑制される。つまり、ヨーク10Bの円筒体9に対するがたつきが小さいほど機械角の検出誤差が小さくなる。
板ばね17の弾性力は、常にヨーク10Bを回転軸方向の他側に押圧するように働いているので、ヨーク10Bの円筒体9に対するがたつきが小さくなり、雄ねじ部9aと雌ねじ部10aとの間の隙間がないのと同等に見なせる。また、板ばね17は簡易な構造であり、固定部20bとヨーク10Bとの間に容易に配設することができる。
この実施の形態3によれば、実施の形態1の効果に加えて、コストの増大を抑制しつつも多回転角度範囲検出部8Cで検出される機械角の検出誤差を小さくする効果が得られる。
上述したように、円筒体9の雄ねじ部9aとヨーク10Bの雌ねじ部10aとの間の回転軸方向の隙間は小さいほど機械角の検出誤差が抑制される。つまり、ヨーク10Bの円筒体9に対するがたつきが小さいほど機械角の検出誤差が小さくなる。
板ばね17の弾性力は、常にヨーク10Bを回転軸方向の他側に押圧するように働いているので、ヨーク10Bの円筒体9に対するがたつきが小さくなり、雄ねじ部9aと雌ねじ部10aとの間の隙間がないのと同等に見なせる。また、板ばね17は簡易な構造であり、固定部20bとヨーク10Bとの間に容易に配設することができる。
この実施の形態3によれば、実施の形態1の効果に加えて、コストの増大を抑制しつつも多回転角度範囲検出部8Cで検出される機械角の検出誤差を小さくする効果が得られる。
実施の形態4.
図13はこの発明の実施の形態4に係る回転角度検出装置の角度検出部の回転軸の軸心を含む断面図である。
図13において、回転角度検出装置1Dの多回転角度範囲検出部8Dは、軸方向移動体としてのヨーク10C、及び与圧機構としての与圧発生用ヨーク19を備えている。
ヨーク10Cは円柱状に形成され、貫通孔(図示せず)が同軸に形成されている。また、ヨーク10Aと同様に、ヨーク10Cの貫通孔の内周面には、円筒体9の雄ねじ部9aに対応する雌ねじ部10aが形成されており、ヨーク10Cは円筒体9に外嵌状態に螺合されている。
図13はこの発明の実施の形態4に係る回転角度検出装置の角度検出部の回転軸の軸心を含む断面図である。
図13において、回転角度検出装置1Dの多回転角度範囲検出部8Dは、軸方向移動体としてのヨーク10C、及び与圧機構としての与圧発生用ヨーク19を備えている。
ヨーク10Cは円柱状に形成され、貫通孔(図示せず)が同軸に形成されている。また、ヨーク10Aと同様に、ヨーク10Cの貫通孔の内周面には、円筒体9の雄ねじ部9aに対応する雌ねじ部10aが形成されており、ヨーク10Cは円筒体9に外嵌状態に螺合されている。
与圧発生用ヨーク19は磁性体の鉄を材料に用いて円筒に形成されて、回転軸14と同軸に一端面をヨーク10Cに固定して配設されている。このとき、与圧発生用ヨーク19の他端面は、言い換えれば、ヨーク10Cからの与圧発生ヨーク19の延出端は、第1の永久磁石5の一端面の外輪側と対向するように、かつ、第1の永久磁石5の一端面の近傍に配置されている。
なお、他の構成は上記実施の形態1と同様である。
なお、他の構成は上記実施の形態1と同様である。
第1の永久磁石5から発せられる磁束は、径方向の成分が主であるが、軸方向の成分も存在する。
磁性体の鉄で形成された与圧発生用ヨーク19の他端面は、第1の永久磁石5の一端面の近傍で該一端面と対向しているので、第1の永久磁石5から発せられた磁束の軸方向成分は、与圧発生用ヨーク19内に流れ込む。これにより、電磁力が、与圧発生用ヨーク19と第1の永久磁石5とを互いに引き寄せるように発生する。従って、与圧発生用ヨーク19が固定されたヨーク10Cが第1の永久磁石5側に引き寄せられる。
磁性体の鉄で形成された与圧発生用ヨーク19の他端面は、第1の永久磁石5の一端面の近傍で該一端面と対向しているので、第1の永久磁石5から発せられた磁束の軸方向成分は、与圧発生用ヨーク19内に流れ込む。これにより、電磁力が、与圧発生用ヨーク19と第1の永久磁石5とを互いに引き寄せるように発生する。従って、与圧発生用ヨーク19が固定されたヨーク10Cが第1の永久磁石5側に引き寄せられる。
この実施の形態4によれば、ヨーク10Cに簡単な構造の与圧発生用ヨーク19を配設したことにより、ヨーク10Cが常に第1の永久磁石5側に引き寄せられるので、ヨーク10Cの円筒体9に対するがたつきが小さくなる。即ち、雄ねじ部9aと雌ねじ部10aとの間の隙間がないのと同等に見なせる。また、与圧発生用ヨーク19は簡易な構造であり、ヨーク10Cへの取付けも容易である。従って、実施の形態1の効果に加え、コストの増大を抑制しつつも多回転角度範囲検出部8Dによる機械角の検出誤差を小さく抑えることができるという効果が得られる。
なお、円筒体9の材料は特に限定されるものではなく、円筒体9は磁性材料で形成されていても非磁性材料で形成されていてもよい。
円筒体9が磁性材料で形成されている場合、第1の永久磁石5から発せられる磁束の軸方向の成分が円筒体9にも流れ込む。しかしながら、円筒体9は、第1の永久磁石5に対し、与圧発生用ヨーク19より離れた位置にあるため、第1の永久磁石5から発せられる磁束の軸方向の成分は与圧発生用ヨーク19に主に流れ、円筒体9への流れ込み量は少ない。従って、円筒体9が磁性材料で形成された場合でも、与圧発生用ヨーク19が第1の永久磁石5側に引き寄せられる力は大きく減少することはない。円筒体9を形成する磁性材料には、安価な鉄を使用するものが一般的であり、この場合、円筒体9にかかるコストの増大を抑制することができる。
また、円筒体9が非磁性材料で形成されている場合、第1の永久磁石5から発せられる磁束の軸方向成分は、ほとんど与圧発生用ヨーク19に流れ、円筒体9には流れない。従って、与圧発生用ヨーク19が第1の永久磁石5側に引き寄せられる力が一層大きくなる。
円筒体9が磁性材料で形成されている場合、第1の永久磁石5から発せられる磁束の軸方向の成分が円筒体9にも流れ込む。しかしながら、円筒体9は、第1の永久磁石5に対し、与圧発生用ヨーク19より離れた位置にあるため、第1の永久磁石5から発せられる磁束の軸方向の成分は与圧発生用ヨーク19に主に流れ、円筒体9への流れ込み量は少ない。従って、円筒体9が磁性材料で形成された場合でも、与圧発生用ヨーク19が第1の永久磁石5側に引き寄せられる力は大きく減少することはない。円筒体9を形成する磁性材料には、安価な鉄を使用するものが一般的であり、この場合、円筒体9にかかるコストの増大を抑制することができる。
また、円筒体9が非磁性材料で形成されている場合、第1の永久磁石5から発せられる磁束の軸方向成分は、ほとんど与圧発生用ヨーク19に流れ、円筒体9には流れない。従って、与圧発生用ヨーク19が第1の永久磁石5側に引き寄せられる力が一層大きくなる。
また、与圧発生用ヨーク19の他端面は、第1の永久磁石5の一端面の外輪側と対向するように配設するものとして説明したが、与圧発生用ヨーク19の他端面は第1の永久磁石5の一端面の外輪側と対向させるものに限定されず、与圧発生用ヨーク19の外径は、所定の範囲内のものであれば、与圧発生用ヨーク19と第1の永久磁石5とを互いに引き寄せるように発生する電磁力が得られる。
ただし、第1の永久磁石5から発せられる磁束の回転軸方向成分は、第1の永久磁石5の外径と同じか、それよりもやや径の大きい個所の近傍で最も大きくなる。従って、与圧発生用ヨーク19の外径は、第1の永久磁石5の外径と同等あるいはそれよりやや大きい外径を有するものが望ましい。
ただし、第1の永久磁石5から発せられる磁束の回転軸方向成分は、第1の永久磁石5の外径と同じか、それよりもやや径の大きい個所の近傍で最も大きくなる。従って、与圧発生用ヨーク19の外径は、第1の永久磁石5の外径と同等あるいはそれよりやや大きい外径を有するものが望ましい。
また、与圧発生用ヨーク19はヨーク10Cと別体であるものとして説明したが、与圧発生用ヨーク19はヨーク10Cと一体に形成してもよい。
実施の形態5.
図14はこの発明の実施の形態5に係る回転角度検出装置の角度検出部の回転軸の軸心を含む断面図、図15は図14のXV−XV矢視断面図である。
図14及び図15において、回転角度検出装置1Eは、微小角度検出部3Bを備えている。微小角度検出部3Bは、例えば、自動車の電動パワーステアリング装置のように、運転手によるハンドルの操舵(回転軸の操舵)を手助けするためのトルクを発生させるモータ21の回転角度を検出する回転角度検出手段としてのエンコーダ22を利用するものである。
図14はこの発明の実施の形態5に係る回転角度検出装置の角度検出部の回転軸の軸心を含む断面図、図15は図14のXV−XV矢視断面図である。
図14及び図15において、回転角度検出装置1Eは、微小角度検出部3Bを備えている。微小角度検出部3Bは、例えば、自動車の電動パワーステアリング装置のように、運転手によるハンドルの操舵(回転軸の操舵)を手助けするためのトルクを発生させるモータ21の回転角度を検出する回転角度検出手段としてのエンコーダ22を利用するものである。
そして、微小角度検出部3Bは、上述のエンコーダ22の他、減速機構23を備えている。減速機構23は、ウォーム24及びウォームホイール25で構成されている。
ウォームホイール25は円筒状に形成され、回転軸14が圧入されている。ウォーム24の一端面からはウォーム軸24aが突出され、ウォーム軸24aとモータ21の回転軸(図示せず)とが連結されている。また、ウォーム24の外周面には凹凸部24bが形成され、凹凸部24bは、ウォームホイール25の外周面に形成された歯部25aに噛合されている。
なお、他の構成は上記実施の形態1と同様に構成されている。
ウォームホイール25は円筒状に形成され、回転軸14が圧入されている。ウォーム24の一端面からはウォーム軸24aが突出され、ウォーム軸24aとモータ21の回転軸(図示せず)とが連結されている。また、ウォーム24の外周面には凹凸部24bが形成され、凹凸部24bは、ウォームホイール25の外周面に形成された歯部25aに噛合されている。
なお、他の構成は上記実施の形態1と同様に構成されている。
モータ21が駆動されると、ウォーム24もウォーム軸24aの軸まわりに回転する。このとき、ウォーム24の回転に対し、ウォームホイール25は減速して回転されている。
エンコーダ22は、自動車の電動パワーステアリング装置などに用いられるモータ21の回転角度検出用センサとして一般的に設けられているものである。エンコーダ22によるモータ21の機械的な回転角度の検出角度範囲は360°のものが多い。エンコーダ22は前述の演算処理部15に接続されて、演算処理部15のCPU15aはエンコーダ22が検出する角度値を認識可能になっている。また、モータ21の回転中心からのモータ21の回転角度をモータ21の機械角とする。また、上記説明では、機械角は回転軸14の回転中心からの回転軸14の回転角度として定義したが、モータ21の機械角との差を明確にするため、以降、機械角を回転軸14の機械角と記載する。
エンコーダ22は、自動車の電動パワーステアリング装置などに用いられるモータ21の回転角度検出用センサとして一般的に設けられているものである。エンコーダ22によるモータ21の機械的な回転角度の検出角度範囲は360°のものが多い。エンコーダ22は前述の演算処理部15に接続されて、演算処理部15のCPU15aはエンコーダ22が検出する角度値を認識可能になっている。また、モータ21の回転中心からのモータ21の回転角度をモータ21の機械角とする。また、上記説明では、機械角は回転軸14の回転中心からの回転軸14の回転角度として定義したが、モータ21の機械角との差を明確にするため、以降、機械角を回転軸14の機械角と記載する。
モータ21の機械角スケールにおけるエンコーダ22の検出角度範囲をθm(=360°)、ウォーム24、及びウォームホイール25からなる減速機構の減速比をγとする。このとき、ウォーム軸24aが1回転されると、回転軸14は1/γ回転されることになる。例えば、検出角度範囲θmが360°であり、減速比γは5である場合、回転軸14の機械角が一方向に72°変動するたびに、エンコーダ22では同じ値の角度を検出する。従って、エンコーダ22により検出される角度をエンコーダ検出角と定義すると、エンコーダ検出角が前述の電気角に相当する。また、θm/γを微小角度検出部3Bの機械角の検出角度範囲とする。
即ち、回転軸14の機械角のスケールはエンコーダ検出角スケールの1/5であり、また、回転軸14の機械角が、72°だけ一方向に増減するたびに、エンコーダ検出角は同じ値になるように周期的に変動する。
即ち、回転軸14の機械角のスケールはエンコーダ検出角スケールの1/5であり、また、回転軸14の機械角が、72°だけ一方向に増減するたびに、エンコーダ検出角は同じ値になるように周期的に変動する。
そして、実施の形態1と同様に、Nを整数として、72×N°≦回転軸14の機械角<72×(N+1)°で表される機械角の各範囲のそれぞれに対し、0°≦エンコーダ検出角<360°で表されるエンコーダ検出角の範囲が対応している。
即ち、エンコーダ検出角が、例えば、N=0のときの回転軸14の機械角がとる範囲に対応して0°〜360°変動した場合には、回転軸14の機械角は、0°〜72°の間を変動したことになり、エンコーダ検出角がN=1のときの回転軸14の機械角のとる範囲に対応して0°〜360°変動した場合には、回転軸14の機械角は72°〜144°の間を変動したことになる。
即ち、エンコーダ検出角が、例えば、N=0のときの回転軸14の機械角がとる範囲に対応して0°〜360°変動した場合には、回転軸14の機械角は、0°〜72°の間を変動したことになり、エンコーダ検出角がN=1のときの回転軸14の機械角のとる範囲に対応して0°〜360°変動した場合には、回転軸14の機械角は72°〜144°の間を変動したことになる。
従って、エンコーダ検出角の値がC°として演算処理部15で認識された場合、多回転する回転軸14の実際の機械角H°の候補は、以下の式(7)により表すことができる。
H=C/5+72×N・・・(7)
即ち、微小角度検出部3Bでは、回転軸14の機械角が72×N°のいずれの値からの回転軸14の回転角度を検出することができる。
H=C/5+72×N・・・(7)
即ち、微小角度検出部3Bでは、回転軸14の機械角が72×N°のいずれの値からの回転軸14の回転角度を検出することができる。
また、多回転角度範囲検出部8Aによる機械角において必要とされる検出精度(検出誤差範囲)は、微小角度検出部3Bの機械角の検出角度範囲により決定される。即ち、多回転角度範囲検出部8Aによる機械角の検出精度は、検出角度範囲θmを減速比γで割った値であり、ここでは、θmは360°、γは5であるので、検出精度は72°である。
そして、実施の形態1の電気角の値A°をエンコーダ検出角の値C°と置き換えれば、多回転角度範囲検出部8Aによる機械角の値と、エンコーダ22が出力するエンコーダ検出角の値C°とから、実施の形態1と同様に回転軸14の機械角を精度よく検出することができる。
そして、実施の形態1の電気角の値A°をエンコーダ検出角の値C°と置き換えれば、多回転角度範囲検出部8Aによる機械角の値と、エンコーダ22が出力するエンコーダ検出角の値C°とから、実施の形態1と同様に回転軸14の機械角を精度よく検出することができる。
この実施の形態5によれば、多回転角度範囲検出部8Aが、上記実施の形態1と同様に配設され、また、微小角度検出部3Bが、ウォーム24、ウォームホイール25、及び自動車の電動パワーステアリング装置に付随する操舵補助用のモータ21の回転角度検出用のエンコーダ22とからなる簡易な構成で構成されている。そして、回転角度検出装置1Eの演算処理部15では、多回転角度範囲検出部8Aにより算出された誤差を含む回転軸14の機械角と、微小角度検出部3Bのエンコーダ22で検出されるエンコーダ検出角とから、回転軸14の機械角を精度よく算出することが可能になっている。
前述したように、多回転角度範囲検出部8Aは、ヨーク10Aに固定された第2の永久磁石12の回転軸方向の移動量を回転軸14の機械角に応じて検出して回転軸14の機械角を導きだすものであり、回転軸14まわりにコンパクトに配設可能である。また、微小角度検出部3Bも簡易な構成であるので回転軸14周辺にコンパクトに配設可能である。従って、回転角度検出装置1Eは、簡易な構造でより小型化して製造することができる。
なお、この実施の形態5ではモータ回転角度検出手段は、エンコーダ22であるものとして説明したが、モータ回転角度検出手段はエンコーダ22に限定されるものではなくレゾルバなどの回転角度センサでもよい。モータ21の機械角の検出角度範囲は、360°をレゾルバの極対数で割った数値となる。極対数が2つのレゾルバであれば、モータ21の機械角の検出角度範囲は、機械的な回転角で180°となる。
また、ウォーム24とウォームホイール25の間の噛合部に隙間があり、ウォーム24がウォームホイール25に対してがたつくことに起因して検出誤差dθc°が発生する場合には、多回転角度範囲検出部8Aによる回転軸14の機械角の検出誤差をθ/γ−dθc°以内とすることで、回転軸14の機械角を精度よく測定できる。
なお、各実施の形態では、回転軸14の回転中心からの回転角(機械角)を算出するものとして説明したが、回転軸14の回転角は、回転角中心からの角度を算出するものに限定する必要はない。本発明は、所定位置にあるときの回転軸14を基準とし、所定位置からの回転軸14の回転角度を検出するもの全般に適用できる。このとき、所定位置からの回転軸14の回転角度を絶対値と定義する。
1A〜1E 回転角度検出装置、3A,3B 微小角度検出部、8A〜8D 多回転角度範囲検出部、5 第1の永久磁石(第1の回転体、第1の磁場発生手段)、6a 第1のホール素子(第1の検出部材、第1の磁場検出手段、第1の磁気センサ)、6b 第2のホール素子(第1の検出部材、第1の磁場検出手段、第2の磁気センサ)、9a 雄ねじ部(変換機構)、10a 雌ねじ部(変換機構)、10A〜10D ヨーク(軸方向移動体)、11 ガイド(移動体回転規制部材、変換機構)、12 第2の永久磁石(第2の磁場発生手段)、13 第3のホール素子(第2の検出部材、第2の磁場検出手段、第3の磁気センサ)、14 回転軸、15 演算処理部、16 コイルばね(与圧機構)、17 板ばね(与圧機構、移動体回転規制部材)、19 与圧発生用ヨーク、21 モータ、22 エンコーダ(モータ回転角度検出手段)、23 減速機構。
Claims (11)
- 回転軸の軸まわりに該回転軸と一体に回転する第1の回転体、及び該第1の回転体の回転角度を検出し、該第1の回転体の回転角度に応じた第1の検出信号を出力する第1の検出部材を有する微小角度検出部と、
上記回転軸の軸まわりの回転力を上記回転軸の軸方向の推力に変換する変換機構、上記推力によって上記回転軸の軸まわりの回転に連動して上記回転軸の軸方向に移動する軸方向移動体、及び上記軸方向移動体の上記回転軸の軸方向の移動量に応じた第2の検出信号を出力する第2の検出部材を有する多回転角度範囲検出部と、
上記第1の出力信号と上記第2の検出信号とから上記回転軸の軸まわりの回転角度の絶対値を算出する演算処理部と、
を備えることを特徴とする回転角度検出装置。 - 上記微小角度検出部及び上記多回転角度範囲検出部は、上記回転軸の軸方向に位置をずらして上記回転軸の軸心まわりに配設されていることを特徴とする請求項1記載の回転角度検出装置。
- 上記第1の回転体は上記回転軸に同軸に固定された第1の磁場発生手段であり、上記第1の検出部材は、固定部に固定され、上記回転軸の軸まわりの回転に連動して回転する上記第1の磁場発生手段の発する磁束の鎖交量に応じて上記第1の検出信号を出力する第1の磁場検出手段であることを特徴とする請求項1または請求項2記載の回転角度検出装置。
- 上記多回転角度範囲検出部は、上記軸方向移動体に固定された第2の磁場発生手段を有し、
上記第2の検出部材は、固定部に固定され、上記回転軸の軸まわりの回転に連動して上記回転軸の軸方向に移動する上記第2の磁場発生手段の発する磁束の鎖交量に応じて上記第2の検出信号を出力する第2の磁場検出手段であることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の回転角度検出装置。 - 上記第1の磁場発生手段は、周方向に等ピッチで極性が交互に入れ替わるように着磁された環状の第1の永久磁石であり、
上記第1の磁場検出手段は、上記第1の永久磁石に着磁された極対数をp、Nを整数としたときに、上記第1の永久磁石の周方向に(360/4p)+(360/2p)N[°]を満足する角度をあけて上記第1の永久磁石の外周面と対峙してそれぞれ配置された第1の磁気センサ及び第2の磁気センサであることを特徴とする請求項3記載の回転角度検出装置。 - 上記第2の磁場発生手段は、一面側がN極及びS極の一方が着磁され、他面側がN極及びS極の他方が着磁され、上記一面を上記回転軸の径方向外方にむけて上記軸方向移動体に固定された第2の永久磁石であり、
上記第2の磁場検出手段は、上記第2の永久磁石の上記一面と径方向外方で対峙して配設された第3の磁気センサであることを特徴とする請求項4記載の回転角度検出装置。 - 上記軸方向移動体は、上記回転軸に同軸に固定された円筒体に外嵌状態に螺合され、
上記変換機構は、上記軸方向移動体と上記円筒体との螺合部、及び上記軸方向移動体の上記回転軸の軸まわりの回転を規制する移動体回転規制部材で構成されることを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれか1項に記載の回転角度検出装置。 - 上記多回転角度範囲検出部は、弾性力を上記軸方向移動体に上記回転軸の軸方向の一側または他側に付与するように配設された与圧機構を備えていることを特徴とする請求項7記載の回転角度検出装置。
- 上記与圧機構が上記移動体回転規制部材を兼ねることを特徴とする請求項8記載の回転角度検出装置。
- 上記多回転角検出手段は、一端側が上記軸方向移動体に同軸に固定され、他端側が上記第1の回転体側に延出された円筒状の与圧発生用ヨークを備え、上記軸方向移動体からの上記与圧発生用ヨークの延出端が、上記第1の回転体の配置位置の上記軸方向の一側に位置をずらして配置されていることを特徴とする請求項7記載の回転角度検出装置。
- 上記微小角度検出部は、モータ、該モータの回転角を検出するモータ回転角度検出手段、及び所定の減速比で上記モータの回転力を上記回転軸に伝達する減速機構を備え、
上記モータ回転角度検出手段は、上記モータの回転角を上記第1の検出信号として出力することを特徴とする請求項1記載の回転角度検出装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007164840A JP2009002827A (ja) | 2007-06-22 | 2007-06-22 | 回転角度検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007164840A JP2009002827A (ja) | 2007-06-22 | 2007-06-22 | 回転角度検出装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2009002827A true JP2009002827A (ja) | 2009-01-08 |
Family
ID=40319368
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007164840A Pending JP2009002827A (ja) | 2007-06-22 | 2007-06-22 | 回転角度検出装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2009002827A (ja) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102889898A (zh) * | 2011-07-17 | 2013-01-23 | 博恩斯公司 | 高分辨率非接触多圈感应系统及其方法 |
JP2013171050A (ja) * | 2012-02-21 | 2013-09-02 | Robert Bosch Gmbh | 車両の回転構成部材における回転角の検出用センサ装置 |
JP2013171051A (ja) * | 2012-02-21 | 2013-09-02 | Robert Bosch Gmbh | 車両における回転モジュールの回転角度を検出するためのセンサ装置 |
JP2014219312A (ja) * | 2013-05-09 | 2014-11-20 | 日立金属株式会社 | 回転角センサ |
JP2015527584A (ja) * | 2012-09-07 | 2015-09-17 | アーエムエス アクチエンゲゼルシャフトams AG | センサ装置、操舵制御装置、及び回転角検出方法 |
CN105599807A (zh) * | 2014-11-19 | 2016-05-25 | 日立金属株式会社 | 转矩转向角传感器 |
CN111792057A (zh) * | 2020-06-22 | 2020-10-20 | 中国空间技术研究院 | 一种控制霍尔电推进系统自生扭矩方向的方法及装置 |
Citations (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02263113A (ja) * | 1988-10-24 | 1990-10-25 | Eaton Corp | 多回転式軸位置センサー |
JPH02284004A (ja) * | 1989-03-08 | 1990-11-21 | Robert Bosch Gmbh | 自動車のステアリングコラムの回転を測定するための角度センサ |
JPH0464709A (ja) * | 1990-07-03 | 1992-02-28 | Canon Inc | 動圧流体軸受回転装置 |
JPH07146102A (ja) * | 1993-11-25 | 1995-06-06 | Fujitsu Ltd | 位置検出装置 |
JPH1194567A (ja) * | 1997-09-20 | 1999-04-09 | Unisia Jecs Corp | 車両位置検出装置 |
JP2001165609A (ja) * | 1999-12-08 | 2001-06-22 | Alps Electric Co Ltd | 角度センサ |
JP2002005613A (ja) * | 2000-06-15 | 2002-01-09 | Yazaki Corp | 回転角検知センサ |
JP2003148998A (ja) * | 2001-11-16 | 2003-05-21 | Olympus Optical Co Ltd | ボリューム機構 |
JP2003167627A (ja) * | 2001-12-04 | 2003-06-13 | Sanetec:Kk | 位置検出センサ |
JP2004093502A (ja) * | 2002-09-03 | 2004-03-25 | Koyo Seiko Co Ltd | 回転角検出装置 |
JP2004177398A (ja) * | 2002-09-30 | 2004-06-24 | Japan Servo Co Ltd | 磁気式リニアポジションセンサ |
JP2006242758A (ja) * | 2005-03-03 | 2006-09-14 | Honda Motor Co Ltd | レゾルバと車両用操舵装置 |
JP2006300221A (ja) * | 2005-04-21 | 2006-11-02 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 遊星ローラ駆動装置及び同装置を設置したステアリング装置 |
JP2007132710A (ja) * | 2005-11-08 | 2007-05-31 | Tokai Rika Co Ltd | 位置検出装置 |
-
2007
- 2007-06-22 JP JP2007164840A patent/JP2009002827A/ja active Pending
Patent Citations (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02263113A (ja) * | 1988-10-24 | 1990-10-25 | Eaton Corp | 多回転式軸位置センサー |
JPH02284004A (ja) * | 1989-03-08 | 1990-11-21 | Robert Bosch Gmbh | 自動車のステアリングコラムの回転を測定するための角度センサ |
JPH0464709A (ja) * | 1990-07-03 | 1992-02-28 | Canon Inc | 動圧流体軸受回転装置 |
JPH07146102A (ja) * | 1993-11-25 | 1995-06-06 | Fujitsu Ltd | 位置検出装置 |
JPH1194567A (ja) * | 1997-09-20 | 1999-04-09 | Unisia Jecs Corp | 車両位置検出装置 |
JP2001165609A (ja) * | 1999-12-08 | 2001-06-22 | Alps Electric Co Ltd | 角度センサ |
JP2002005613A (ja) * | 2000-06-15 | 2002-01-09 | Yazaki Corp | 回転角検知センサ |
JP2003148998A (ja) * | 2001-11-16 | 2003-05-21 | Olympus Optical Co Ltd | ボリューム機構 |
JP2003167627A (ja) * | 2001-12-04 | 2003-06-13 | Sanetec:Kk | 位置検出センサ |
JP2004093502A (ja) * | 2002-09-03 | 2004-03-25 | Koyo Seiko Co Ltd | 回転角検出装置 |
JP2004177398A (ja) * | 2002-09-30 | 2004-06-24 | Japan Servo Co Ltd | 磁気式リニアポジションセンサ |
JP2006242758A (ja) * | 2005-03-03 | 2006-09-14 | Honda Motor Co Ltd | レゾルバと車両用操舵装置 |
JP2006300221A (ja) * | 2005-04-21 | 2006-11-02 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 遊星ローラ駆動装置及び同装置を設置したステアリング装置 |
JP2007132710A (ja) * | 2005-11-08 | 2007-05-31 | Tokai Rika Co Ltd | 位置検出装置 |
Cited By (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9593967B2 (en) | 2011-07-17 | 2017-03-14 | Bourns, Inc. | High-resolution non-contacting multi-turn sensing systems and methods |
JP2013024874A (ja) * | 2011-07-17 | 2013-02-04 | Bourns Inc | 高分解能非接触式多回転検出システムおよび方法 |
US9927262B2 (en) | 2011-07-17 | 2018-03-27 | Bourns, Inc. | High-resolution multi-turn sensing apparatus and methods |
CN102889898A (zh) * | 2011-07-17 | 2013-01-23 | 博恩斯公司 | 高分辨率非接触多圈感应系统及其方法 |
JP2013171050A (ja) * | 2012-02-21 | 2013-09-02 | Robert Bosch Gmbh | 車両の回転構成部材における回転角の検出用センサ装置 |
JP2013171051A (ja) * | 2012-02-21 | 2013-09-02 | Robert Bosch Gmbh | 車両における回転モジュールの回転角度を検出するためのセンサ装置 |
KR101765403B1 (ko) * | 2012-09-07 | 2017-08-04 | 에이엠에스 아게 | 회전각을 결정하는 센서 시스템, 조향 제어 시스템, 및 방법 |
JP2015527584A (ja) * | 2012-09-07 | 2015-09-17 | アーエムエス アクチエンゲゼルシャフトams AG | センサ装置、操舵制御装置、及び回転角検出方法 |
JP2014219312A (ja) * | 2013-05-09 | 2014-11-20 | 日立金属株式会社 | 回転角センサ |
JP2016099146A (ja) * | 2014-11-19 | 2016-05-30 | 日立金属株式会社 | トルク操舵角センサ |
CN105599807A (zh) * | 2014-11-19 | 2016-05-25 | 日立金属株式会社 | 转矩转向角传感器 |
CN105599807B (zh) * | 2014-11-19 | 2019-01-08 | 日立金属株式会社 | 转矩转向角传感器 |
CN111792057A (zh) * | 2020-06-22 | 2020-10-20 | 中国空间技术研究院 | 一种控制霍尔电推进系统自生扭矩方向的方法及装置 |
CN111792057B (zh) * | 2020-06-22 | 2022-04-12 | 中国空间技术研究院 | 一种控制霍尔电推进系统自生扭矩方向的方法及装置 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5863799B2 (ja) | 磁気多回転絶対位置検出装置 | |
JP5680962B2 (ja) | 軸貫通非接触の多回転絶対位置磁気センサ | |
JP2009002827A (ja) | 回転角度検出装置 | |
JP5480967B2 (ja) | 多周期的絶対位置検出器 | |
US9080895B2 (en) | Magnetic position sensor assembly for measurement of rotational angular position of a rotating structure | |
TWI579533B (zh) | Absolute encoder devices and motors | |
JP5583317B2 (ja) | 回転検出装置および回転検出装置付き軸受 | |
ITTO20010730A1 (it) | Trasduttore di grandezze angolari. | |
JP5128120B2 (ja) | 回転センサ | |
JP4897953B2 (ja) | 回転角度検出装置 | |
JP6396677B2 (ja) | 手動パルス発生装置 | |
JP5151958B2 (ja) | 位置検出装置およびそれを備えた回転直動モータ | |
JP2010210309A (ja) | 多回転角度検出器 | |
JP2019120544A (ja) | トルクセンサ | |
JP5824195B2 (ja) | 回転速度センサ並びに回転位置及び速度センサ | |
JP2014094445A (ja) | 把持装置及びロボット装置 | |
JP2009069092A (ja) | 回転検出装置および回転検出装置付き軸受 | |
JP7144248B2 (ja) | 検出誤差を低減可能な磁気式変位検出器 | |
JP2011080870A (ja) | トルクセンサ及び電動パワーステアリング装置 | |
WO2006013622A1 (ja) | 絶対角度センサ付軸受装置 | |
JP5161010B2 (ja) | 回転検出装置および回転検出装置付き軸受 | |
JP3136921B2 (ja) | 磁気センサおよび磁気センサを搭載したモータ | |
KR20080068432A (ko) | 자기장의 각도변화를 이용한 위치센서 | |
JP2006090982A (ja) | 回転角度検出装置 | |
JP5016625B2 (ja) | 検出装置及びパワーステアリング装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20091224 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20110525 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20110531 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20111011 |