JP2010249719A - Minute angle detection sensor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、微小角度検出センサに関し、特に、検出対象の微小な変位角度を磁気的に検出する微小角度検出センサに関する。 The present invention relates to a minute angle detection sensor, and more particularly to a minute angle detection sensor that magnetically detects a minute displacement angle of a detection target.
従来、検出対象の微小な変位角度を検出する微小角度検出センサとして、検出対象となる回転軸の角度誤差を補正するものが知られている(例えば、特許文献1参照)。この微小角度検出センサは、磁気センサ素子により回転軸に固定された多極リング磁石の1磁極間における磁場の向きを検出し、検出された磁場の向きに基づいて微小回転角度を算出している。また、微小角度検出センサは、回転軸に固定されたエンコーダから回転軸の実回転角度を検出し、この検出された実回転角度と算出された算出回転角度との差分から角度誤差を算出して記憶部に記憶する。そして、磁場の向きに基づく算出回転角度を、記憶部に記憶された角度誤差を用いて補正することにより、検出精度を向上させている。 2. Description of the Related Art Conventionally, as a minute angle detection sensor that detects a minute displacement angle of a detection target, a sensor that corrects an angle error of a rotation shaft that is a detection target is known (for example, see Patent Document 1). This minute angle detection sensor detects the direction of a magnetic field between one magnetic pole of a multipolar ring magnet fixed to a rotation axis by a magnetic sensor element, and calculates a minute rotation angle based on the detected direction of the magnetic field. . The minute angle detection sensor detects an actual rotation angle of the rotation shaft from an encoder fixed to the rotation shaft, and calculates an angle error from a difference between the detected actual rotation angle and the calculated rotation angle. Store in the storage unit. Then, the detection accuracy is improved by correcting the calculated rotation angle based on the direction of the magnetic field using the angle error stored in the storage unit.
しかしながら、上記したような従来の微小角度検出センサは、回転軸にエンコーダを設けて実回転角度を検出し、実回転角度と算出回転角度とから角度誤差を算出しなければならず、部品点数が増加すると共に算出処理が煩雑となるという問題があった。 However, in the conventional minute angle detection sensor as described above, an encoder is provided on the rotation shaft to detect an actual rotation angle, and an angle error must be calculated from the actual rotation angle and the calculated rotation angle. There is a problem that the calculation processing becomes complicated as the number increases.
本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであり、簡易かつ安価な構成で検出対象の微小な変位角度を高精度に検出することができる微小角度検出センサを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide a minute angle detection sensor capable of detecting a minute displacement angle of a detection target with high accuracy with a simple and inexpensive configuration. .
本発明の微小角度検出センサは、検出対象の周方向の変位に伴って回転し、N極とS極とが周方向あるいは軸方向に等ピッチで交互に着磁された多極磁石と、前記多極磁石から発生する磁場の向きに応じた出力信号を出力する磁気センサ素子と、前記出力信号に基づいて前記検出対象の変位角度を算出する角度算出手段と、前記多極磁石の同極のピッチ間隔に相当する角度内において、前記磁場の向きと前記検出対象の実際の実変位角度との理想的な関係を示す理想直線に対して2周期の正弦波としてあらわれる角度誤差を前記理想直線に一致させるように、前記角度算出手段に算出される変位角度を補正する補正手段とを備えたことを特徴とする。 The micro-angle detection sensor of the present invention rotates with the circumferential displacement of the detection target, and a multipolar magnet in which N poles and S poles are alternately magnetized at equal pitches in the circumferential direction or the axial direction, A magnetic sensor element that outputs an output signal corresponding to the direction of the magnetic field generated from the multipolar magnet; an angle calculating means that calculates a displacement angle of the detection target based on the output signal; and the same polarity of the multipolar magnet Within an angle corresponding to the pitch interval, an angle error that appears as a two-cycle sine wave with respect to an ideal straight line indicating an ideal relationship between the direction of the magnetic field and the actual actual displacement angle of the detection target is defined as the ideal straight line. The angle calculating means includes a correcting means for correcting the displacement angle so as to match.
この構成によれば、多極磁石の同極のピッチ間隔に相当する角度内の微小な変位角度を検出する際に、角度誤差が理想直線に対して2周期の正弦波としてあらわれるため、補正手段による補正処理を簡易な構成とすることができる。また、従来のように、エンコーダを設けて検出対象の実変位角度を検出する必要がなく、さらに実変位角度と算出変位角度との差分から角度誤差を算出して補正用に記憶させる必要がないため、簡易かつ安価な構成で検出対象の微小な変位角度を高精度に検出することができる。 According to this configuration, when detecting a minute displacement angle within an angle corresponding to the pitch interval of the same poles of the multipolar magnet, the angle error appears as a sine wave having two cycles with respect to the ideal straight line. The correction process by can be made a simple configuration. Further, unlike the conventional case, it is not necessary to provide an encoder to detect the actual displacement angle to be detected, and it is not necessary to calculate an angle error from the difference between the actual displacement angle and the calculated displacement angle and store it for correction. Therefore, it is possible to detect a minute displacement angle of a detection target with high accuracy with a simple and inexpensive configuration.
また本発明は、上記微小角度検出センサにおいて、前記補正手段は、前記角度誤差に対して逆位相となる補正信号により前記変位角度を補正することを特徴とする。 According to the present invention, in the minute angle detection sensor, the correction unit corrects the displacement angle with a correction signal having an opposite phase to the angle error.
この構成によれば、より簡易な補正処理により角度誤差を除去することができる。 According to this configuration, the angle error can be removed by a simpler correction process.
また本発明は、上記微小角度検出センサの一例として、前記磁気センサ素子を、前記周方向の磁場成分に応じた出力信号を出力する第1の素子と、前記周方向に直交する方向の磁場成分に応じた出力信号を出力する第2の素子とを有して構成することができる。 Further, the present invention provides, as an example of the minute angle detection sensor, the magnetic sensor element, a first element that outputs an output signal corresponding to the magnetic field component in the circumferential direction, and a magnetic field component in a direction orthogonal to the circumferential direction. And a second element that outputs an output signal according to the above.
また本発明は、上記微小角度検出センサにおいて、前記検出対象は、ステアリングシャフトであり、前記変位角度は、前記ステアリングシャフトのねじれ角度であることを特徴とする。 According to the present invention, in the minute angle detection sensor, the detection target is a steering shaft, and the displacement angle is a twist angle of the steering shaft.
この構成によれば、簡易かつ安価な構成でステアリングシャフトの微小なねじれ角度を高精度に検出することができる。 According to this configuration, a small torsion angle of the steering shaft can be detected with high accuracy with a simple and inexpensive configuration.
本発明によれば、簡易かつ安価な構成で検出対象の微小な変位角度を高精度に検出することができる。 According to the present invention, a minute displacement angle of a detection target can be detected with high accuracy with a simple and inexpensive configuration.
本発明が適用されるトルクセンサ等においては、検出対象の微小な、例えば、±5度程度の変位角度を磁気的に検出することが望まれている。この場合、2極磁石により変位角度を検出する方法では、磁石が1回転することで磁場の向き(以下、磁場角度とする)が1回転するため、磁石の回転の一部分のみを用いて検出する場合には分解能が低くなり、十分な検出精度が得られなかった。このため、磁石の1/n回転で磁場角度が1回転するように、2極磁石の代わりに多極磁石を検出対象に取り付ける方法が考案された。 In a torque sensor or the like to which the present invention is applied, it is desired to magnetically detect a minute displacement angle to be detected, for example, about ± 5 degrees. In this case, in the method of detecting the displacement angle with the dipole magnet, the magnetic field direction (hereinafter referred to as the magnetic field angle) is rotated once by rotating the magnet once, so that detection is performed using only a part of the rotation of the magnet. In some cases, the resolution was low and sufficient detection accuracy could not be obtained. For this reason, a method has been devised in which a multipolar magnet is attached to a detection target instead of a dipole magnet so that the magnetic field angle rotates once by 1 / n rotation of the magnet.
しかしながら、多極磁石を微小角度だけ回転させときの磁場角度を算出したところ、磁場角度と多極磁石の回転角度との間にリニアリティが得られず、検出対象の変位角度を高精度に検出できなかった。そこで、本発明者らは、磁場角度と多極磁石の回転角度との関係性を調べた結果、理想的なリニア特性に対し、2周期の正弦波として角度誤差があらわれることを発見した。すなわち、本発明の骨子は、理想的なリニア特性に対して規則的に変化する角度誤差の特性を利用して補正することにより、簡易かつ安価な構成で検出対象の微小な変位角度を高精度に検出することである。 However, when the magnetic field angle when the multipolar magnet is rotated by a minute angle is calculated, linearity cannot be obtained between the magnetic field angle and the rotation angle of the multipolar magnet, and the displacement angle of the detection target can be detected with high accuracy. There wasn't. Therefore, as a result of investigating the relationship between the magnetic field angle and the rotation angle of the multipolar magnet, the present inventors have found that an angle error appears as a two-cycle sine wave with respect to the ideal linear characteristic. In other words, the gist of the present invention corrects a minute displacement angle of a detection target with high accuracy with a simple and inexpensive configuration by correcting by utilizing an angular error characteristic that regularly changes with respect to an ideal linear characteristic. Is to detect.
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明においては、本発明をパワーステアリングシステム等に用いられるトルクセンサに適用する場合について説明する。しかしながら、本実施の形態に係る微小角度検出センサの適用対象については、これに限定されるものではなく適宜変更が可能である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description, the case where the present invention is applied to a torque sensor used in a power steering system or the like will be described. However, the application target of the minute angle detection sensor according to the present embodiment is not limited to this and can be appropriately changed.
図1を参照して、微小角度検出センサの全体構成について説明する。図1は、本発明の実施の形態に係る微小角度検出センサの全体構成図である。 With reference to FIG. 1, the overall configuration of the minute angle detection sensor will be described. FIG. 1 is an overall configuration diagram of a minute angle detection sensor according to an embodiment of the present invention.
図1に示すように、本実施の形態に係る微小角度検出センサ1は、ステアリングシャフト2のねじれ角度を検出するものであり、ステアリングシャフト2に取り付けられた多極磁石5と、ステアリングシャフト2の先端の図示しないピニオンギヤに取り付けられた磁気センサ6とを有している。また、微小角度検出センサ1は、磁気センサ6に接続された算出ユニット7を有し、この算出ユニット7においてステアリングシャフト2のねじれ角が算出される。
As shown in FIG. 1, a minute angle detection sensor 1 according to the present embodiment detects a twist angle of a steering shaft 2, a
多極磁石5は、円環状に形成され、ステアリングシャフト2の外周面に相対回転不能に固定されている。また、多極磁石5は、12極アキシャル着磁磁石であり、N極とS極とを周方向に等ピッチで交互に着磁して構成されている。多極磁石5の隣り合う異極間では、N極からS極に至る円弧状の磁場を周囲に発生させており、この円弧状の磁場の磁場角度に応じてステアリングシャフト2のねじれ角が求められる。
The
磁気センサ6は、多極磁石5に対向するようにピニオンギヤに配設されており、内部に設けられた2つの磁気抵抗効果素子(GMR素子)により多極磁石5から発生された磁場の向きに応じた信号を出力する。各磁気抵抗効果素子は、基本的な構成として、反強磁性層、ピン層、中間層およびフリー層を図示しないウエハー上に積層して形成されている。ピン層は反強磁性層により磁化方向が一方向に固定され、フリー層は外部磁場に反応して磁化方向が変化される。そして、多極磁石5の形成する磁場によりフリー層の磁化方向が変化され、ピン層の磁化方向とのなす角度で抵抗変化率が可変されることにより、これを反映した出力信号が出力される。
The magnetic sensor 6 is disposed on the pinion gear so as to face the
2つの磁気抵抗効果素子は、相互に直交するようにピン層が磁化されており、一方の磁気抵抗効果素子は多極磁石5の軸方向に、他方の磁気抵抗効果素子は多極磁石5の周方向に合わせてそれぞれピン層が磁化されている。一方の磁気抵抗効果素子により軸方向の磁場成分に応じた正弦波信号が出力され、他方の磁気抵抗効果素子により周方向の磁場成分に応じた余弦波信号が出力される。
The pinned layers of the two magnetoresistive elements are magnetized so as to be orthogonal to each other. One magnetoresistive element is in the axial direction of the
算出ユニット7は、磁気センサ6から出力された正弦波信号および余弦波信号を増幅する増幅器11、12と、増幅器11、12に増幅された出力信号に基づいて多極磁石5の回転角度を算出する角度算出部13と、角度算出部13により算出される算出回転角度を補正する補正部14とを有して構成されている。角度算出部13は、増幅器11、12を介して入力された正弦波信号および余弦波信号のアークタンジェントを求めて磁場角度を算出し、この算出した磁場角度から多極磁石5の回転角度、すなわち、ステアリングシャフト2のねじれ角度を算出する。このとき、角度算出部13により算出される算出回転角度には、軸方向の磁場成分および周方向の磁場成分の振幅比に起因した角度誤差が含まれている。
The
補正部14は、角度算出部13により算出される算出回転角度から角度誤差を除くように補正し、ステアリングシャフト2のねじれ角度の検出精度を高めている。なお、算出ユニット7は、内部に組み込まれたCPU(Central Processing Unit)がROM(Read Only Memory)内の制御プログラム等の各種プログラムに従って演算し、算出処理および補正処理の各処理を実行する。
The
補正部14による補正処理について説明する前に、算出回転角度に含まれる角度誤差について説明する。図2は、本発明の実施の形態に係る多極磁石が発生する磁場の説明図である。図3は、本発明の実施の形態に係る多極磁石の回転角度と磁気センサの出力電圧信号との関係を示す図である。なお、図2は、図1の多極磁石を側方から見た図であり、多極磁石の軸方向をY軸方向、周方向をX軸方向としている。また、図3においては、縦軸が出力電圧、横軸が多極磁石の回転角度、実線W1がY軸方向の磁場成分の出力電圧信号、破線W2がX軸方向の磁場成分の出力電圧信号をそれぞれ示している。
Before describing the correction process by the
図2に示すように、多極磁石5においては、N極から両隣に位置するS極に向かって磁場が発生しており、N極からS極に向かう間に磁場が180度回転している。したがって、磁場は、同極のピッチ間に相当するNS2極分で360度回転される。なお、本実施の形態においては、12極着磁の多極磁石であるため、多極磁石5が60度回転することで、磁場が360度回転する関係を有している。また、磁場の強度は、N極中心およびS極中心において最大となり、両磁極間の中間位置において最小となっている。
As shown in FIG. 2, in the
図3に示すように、このときの磁場角度は、磁気センサ6の2つの磁気抵抗効果素子によりY軸方向の磁場成分およびX軸方向の磁場成分が出力電圧信号として出力される。Y軸方向の磁場成分は正弦波の出力電圧信号として出力され、X軸方向の磁場成分は余弦波の出力電圧信号として出力される。この場合、Y軸方向の磁場成分の出力電圧信号に対してX軸方向の磁場成分の出力電圧信号の振幅が小さくなっており、振幅比が1になっていない。これは、上記したように、磁場の回転に応じて磁場の強度が変化するためである。 As shown in FIG. 3, the magnetic field angle at this time is such that the magnetic field component in the Y-axis direction and the magnetic field component in the X-axis direction are output as output voltage signals by the two magnetoresistive effect elements of the magnetic sensor 6. The magnetic field component in the Y-axis direction is output as a sine wave output voltage signal, and the magnetic field component in the X-axis direction is output as a cosine wave output voltage signal. In this case, the amplitude of the output voltage signal of the magnetic field component in the X axis direction is smaller than the output voltage signal of the magnetic field component in the Y axis direction, and the amplitude ratio is not 1. This is because, as described above, the strength of the magnetic field changes according to the rotation of the magnetic field.
ここで、図3に示す各磁場成分に対応する出力電圧信号からアークタンジェントを求めて磁場角度を算出し、磁場角度と多極磁石5の実回転角度との関係を調べたところ、図4に示すようになる。図4は、本実施の形態に係る補正処理前の磁場角度と多極磁石の実回転角度との関係を示す図である。なお、図4においては、縦軸が磁場角度、横軸が多極磁石の実回転角度、実線W3が実際の実リニア特性、破線W4が理想的な理想リニア特性(理想直線)をそれぞれ示している。
Here, the arc tangent is obtained from the output voltage signal corresponding to each magnetic field component shown in FIG. 3, the magnetic field angle is calculated, and the relationship between the magnetic field angle and the actual rotation angle of the
図4に示すように、実リニア特性は、多極磁石5の回転角度が0度、15度、30度、45度、60度においてのみ理想リニア特性に一致し、特に7.5度、22.5度、37.5度、52.5度において理想リニア特性から大きく外れている。すなわち、算出された磁場角度は、多極磁石5の回転角度が0度、15度、30度、45度、60度以外の角度において、理想値から外れた角度誤差を含んでいる。したがって、0度、15度、30度、45度、60度以外の角度においては、磁場角度に基づいて多極磁石5の回転角度を精度よく算出することができない。
As shown in FIG. 4, the actual linear characteristic matches the ideal linear characteristic only when the rotation angle of the
このときの磁場角度の角度誤差を調べてみたところ、図5のように、実線W5に示す角度誤差は、破線W6に示す理想リニア特性に対して規則的に変化していることが判明した。すなわち、角度誤差は、理想リニア特性に対して約8[degree]の振幅の2周期の正弦波状に変化する。なお、この角度誤差は、多極磁石5の磁極数を変化させても、同様に2周期の正弦波状に変化する。ただし、角度誤差は、磁極数が少なくとなると振幅が大きくなり、磁極数が多くなると振幅が小さくなる。
Examination of the angle error of the magnetic field angle at this time revealed that the angle error indicated by the solid line W5 regularly changes with respect to the ideal linear characteristic indicated by the broken line W6 as shown in FIG. That is, the angle error changes to a two-cycle sine wave with an amplitude of about 8 [degree] with respect to the ideal linear characteristic. Note that this angular error also changes to a two-cycle sine wave shape even if the number of magnetic poles of the
図6を参照して、補正部による補正処理について説明する。図6は、本実施の形態に係る補正処理後の磁場角度と多極磁石の実回転角度との関係を示す図である。なお、図6においては、縦軸が磁場角度、横軸が多極磁石の実回転角度、実線W7が実際の実リニア特性、破線W8が理想的な理想リニア特性(理想直線)をそれぞれ示している。 With reference to FIG. 6, the correction process by the correction unit will be described. FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the magnetic field angle after the correction processing according to the present embodiment and the actual rotation angle of the multipolar magnet. In FIG. 6, the vertical axis represents the magnetic field angle, the horizontal axis represents the actual rotation angle of the multipolar magnet, the solid line W7 represents the actual actual linear characteristic, and the broken line W8 represents the ideal ideal linear characteristic (ideal straight line). Yes.
上記した角度誤差の規則性を発見したことにより、補正部14において角度誤差を打ち消すような補正処理が行われる。この場合、補正部14による補正処理は、2周期の正弦波としてあらわれる角度誤差を打ち消すような処理であればどのような処理であってもよく、例えば、8[degree]の振幅となる2周期の逆位相の正弦波を加えることで補正してもよい。この補正部14による補正処理により、角度算出部13によって算出される算出回転角度に含まれる角度誤差が0度に補正される。
When the regularity of the angle error is found, the
この構成により、実リニア特性が理想リニア特性に一致するように磁場角度が理想値に補正されるため、磁場角度と多極磁石5の回転角度との間のリニアリティが高められる。よって、磁場角度に基づいて多極磁石5の回転角度、すなわち、ステアリングシャフト2のねじれ角度を簡易かつ高精度に検出することが可能となる。また、多極磁石の磁極数に応じて、磁場角度の角度誤差を推定することができるため、角度誤差を算出する必要がなく、補正部14の補正処理を簡易な処理設定とすることが可能となる。
With this configuration, since the magnetic field angle is corrected to an ideal value so that the actual linear characteristic matches the ideal linear characteristic, the linearity between the magnetic field angle and the rotation angle of the
以上のように、本実施の形態に係る微小角度検出センサ1によれば、多極磁石5の同極のピッチ間隔に相当する角度内のステアリングシャフト2のねじれ角度を検出する際に、角度誤差が理想リニア特性に対して2周期の正弦波としてあらわれることが推定可能なため、角度誤差を算出する必要がなく、補正部14による補正処理を簡易な構成とすることが可能となる。また、従来のように、エンコーダを設けてステアリングシャフト2のねじれ角度を検出する必要がなく、さらに、ねじれ角度と算出角度との差分から角度誤差を算出して補正用に記憶させる必要がないため、簡易かつ安価な構成でステアリングシャフト2のねじれ角度を高精度に検出することができる。
As described above, according to the minute angle detection sensor 1 according to the present embodiment, when detecting the twist angle of the steering shaft 2 within an angle corresponding to the pitch interval of the same polarity of the
なお、上記した実施の形態においては、角度算出部により磁場角度を求めた後、この磁場角度を補正部より補正処理し、さらに補正後の磁場角度から角度算出部により多極磁石の回転角度を算出してステアリングシャフトのねじれ角度を検出する構成としたが、この構成に限定されるものではない。角度算出部により算出される多極磁石の回転角度から角度誤差を除く構成であればよく、例えば、角度算出部により多極磁石の回転角度を算出した後、この算出回転角度を補正部により補正して、ステアリングシャフトのねじれ角度を検出する構成としてもよい。 In the above-described embodiment, after the magnetic field angle is obtained by the angle calculation unit, the magnetic field angle is corrected by the correction unit, and the rotation angle of the multipolar magnet is determined by the angle calculation unit from the corrected magnetic field angle. Although the calculation is performed to detect the twist angle of the steering shaft, the present invention is not limited to this configuration. Any configuration is possible as long as the angle error is excluded from the rotation angle of the multipolar magnet calculated by the angle calculation unit. For example, after calculating the rotation angle of the multipolar magnet by the angle calculation unit, the calculated rotation angle is corrected by the correction unit. And it is good also as a structure which detects the twist angle of a steering shaft.
また、上記した実施の形態においては、角度算出部と補正部とを有する構成したが、補正部を有さずに角度算出部の算出処理に補正処理を組み込むようにしてもよい。 In the above-described embodiment, the angle calculation unit and the correction unit are configured. However, the correction process may be incorporated in the calculation process of the angle calculation unit without the correction unit.
また、上記した実施の形態においては、微小角度検出センサによりステアリングシャフトのねじれ角度を検出する構成としたが、この構成に限定されるものではない。検出対象として微小角度で変位するものであればよく、例えば、検出対象としての回転体の微小回転角度を検出する構成としてもよい。 In the above-described embodiment, the configuration is such that the twist angle of the steering shaft is detected by the minute angle detection sensor, but the present invention is not limited to this configuration. The detection target may be anything that can be displaced at a minute angle. For example, the detection target may be configured to detect a minute rotation angle of a rotating body as a detection target.
また、上記した実施の形態においては、磁気センサ素子をGMR素子などの磁気抵抗効果素子とする構成としたが、この構成に限定されるものではない。多極磁石の発生する磁場により磁場角度に応じた出力信号を出力可能なものであれば、どのようなものであってもよい。 In the above embodiment, the magnetic sensor element is a magnetoresistive effect element such as a GMR element. However, the present invention is not limited to this structure. Any device may be used as long as it can output an output signal corresponding to the magnetic field angle by the magnetic field generated by the multipolar magnet.
また、上記した実施の形態においては、12極着磁の多極磁石を用いて検出対象の変位角度を検出する構成としたが、この構成に限定されるものではない。磁極数を可変することで任意の微小な変位角度を検出することが可能であり、磁極数を増やすことでより微小な変位角度を精度よく検出することが可能となる。 In the above-described embodiment, the configuration is such that the displacement angle of the detection target is detected using a 12-pole magnetized multipolar magnet. However, the present invention is not limited to this configuration. An arbitrary minute displacement angle can be detected by changing the number of magnetic poles, and a minute displacement angle can be detected with high accuracy by increasing the number of magnetic poles.
また、上記した実施の形態においては、多極磁石を周方向に着磁して構成としたが、この構成に限定されるものではない。検出対象の変位を検出可能であればよく、例えば、軸方向に着磁する構成としてもよい。 In the above-described embodiment, the multipolar magnet is magnetized in the circumferential direction. However, the present invention is not limited to this configuration. It is sufficient that the displacement of the detection target can be detected. For example, a configuration in which the displacement is magnetized in the axial direction may be employed.
また、今回開示された実施の形態は、全ての点で例示であってこの実施の形態に制限されるものではない。本発明の範囲は、上記した実施の形態のみの説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time is illustrative in all respects and is not limited to this embodiment. The scope of the present invention is shown not by the above description of the embodiments but by the scope of claims for patent, and is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims for patent.
以上説明したように、本発明は、簡易かつ安価な構成で検出対象の微小な変位角度を高精度に検出することができるという効果を有し、特に、検出対象の微小な変位角度を磁気的に検出する微小角度検出センサに有用である。 As described above, the present invention has an effect that it is possible to detect a minute displacement angle of a detection target with high accuracy with a simple and inexpensive configuration. In particular, the minute displacement angle of the detection target is magnetically detected. This is useful for a minute angle detection sensor that detects the angle.
1 微小角度検出センサ
2 ステアリングシャフト(検出対象)
5 多極磁石
6 磁気センサ
7 算出ユニット
11、12 増幅器
13 角度算出部(角度算出手段)
14 補正部(補正手段)
1 Minute angle detection sensor 2 Steering shaft (detection target)
5 Multi-Pole Magnet 6
14 Correction part (correction means)
Claims (4)
前記多極磁石から発生する磁場の向きに応じた出力信号を出力する磁気センサ素子と、
前記出力信号に基づいて前記検出対象の変位角度を算出する角度算出手段と、
前記多極磁石の同極のピッチ間隔に相当する角度内において、前記磁場の向きと前記検出対象の実際の実変位角度との理想的な関係を示す理想直線に対して2周期の正弦波としてあらわれる角度誤差を前記理想直線に一致させるように、前記角度算出手段に算出される変位角度を補正する補正手段とを備えたことを特徴とする微小角度検出センサ。 A multi-pole magnet that rotates in accordance with the circumferential displacement of the detection target, and whose N poles and S poles are alternately magnetized at equal pitches in the circumferential direction or the axial direction;
A magnetic sensor element that outputs an output signal according to the direction of the magnetic field generated from the multipolar magnet;
An angle calculating means for calculating a displacement angle of the detection target based on the output signal;
A sinusoidal wave having two cycles with respect to an ideal straight line indicating an ideal relationship between the direction of the magnetic field and the actual actual displacement angle of the detection target within an angle corresponding to the pitch interval of the same polarity of the multipolar magnet. A minute angle detection sensor comprising: a correction unit that corrects a displacement angle calculated by the angle calculation unit so that an angle error that appears may coincide with the ideal straight line.
前記変位角度は、前記ステアリングシャフトのねじれ角度であることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載の微小角度検出センサ。 The detection target is a steering shaft,
The minute angle detection sensor according to any one of claims 1 to 3, wherein the displacement angle is a twist angle of the steering shaft.
Priority Applications (1)
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