JP2012122780A - 回転角検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高速回転する回転軸であっても、回転バランスの崩れを懸念することなく静止時の絶対的な角度又は角度範囲を高精度に検出する。
【解決手段】回転軸２の静止時の絶対的な角度又は角度範囲を検出する磁気式の回転角検出装置１であって、回転角に応じて磁気的な特性が変化するように回転軸２の表面に周方向に沿って成膜される薄膜パターン３と、薄膜パターン３の対向位置に配置され、薄膜パターン３の磁気的な特性をインダクタンスの変化として検出する検出コイルＬと、検出コイルＬを交流励磁しつつ、検出コイルＬのインダクタンス変化に応じて交流励磁波に位相ズレを生じさせる交流励磁回路４と、交流励磁回路４から出力される交流励磁波の位相ズレを検出し、該位相ズレにもとづいて、回転軸２の静止時の絶対的な角度又は角度範囲を検出する検出回路５とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、回転軸の静止時の絶対的な角度又は角度範囲を検出する磁気式の回転角検出装置に関する。

回転軸の回転角を検出する回転角検出装置が広く普及している。回転角検出装置としては、様々な方式が存在するが、その多くは磁気式と光学式で占められている。例えば、特許文献１には、回転角に応じて変化する磁気的な特性にもとづいて、回転軸の回転角を検出する磁気式の回転角検出装置が示されている。このような磁気式の回転角検出装置は、使用環境において汚れの影響を受けにくいので、汚れに弱い光学式に比べて信頼性に優れるという利点がある。

特開２００７−１８７４７１号公報

ところで、従来から、回転軸の静止時の絶対的な角度又は角度範囲を検出したいという要望があった。例えば、サーボモータの起動時における逆転現象を防止するために、モータ軸の初期回転角（静止時の角度範囲）を検出し、初期回転角に応じたモータ制御を行いたいという要望がある。

特許文献１に示される磁気式の回転角検出装置は、回転軸の静止時の絶対的な角度又は角度範囲を検出することが可能と考えられるが、回転軸に円筒磁石や環状の遮磁部材を設ける必要があるので、高速回転する回転軸では、円筒磁石や遮蔽部材による回転バランスの崩れが懸念され、適用が困難であった。

本発明は、上記の如き実情に鑑みこれらの課題を解決することを目的として創作されたものであって、回転軸の静止時の絶対的な角度又は角度範囲を検出する磁気式の回転角検出装置であって、回転角に応じて磁気的な特性が変化するように前記回転軸の表面に周方向に沿って成膜される薄膜パターンと、前記薄膜パターンの対向位置に配置され、前記薄膜パターンの磁気的な特性をインダクタンスの変化として検出する検出コイルと、前記検出コイルを交流励磁しつつ、前記検出コイルのインダクタンス変化に応じて交流励磁波に位相ズレを生じさせる交流励磁回路と、前記交流励磁回路から出力される交流励磁波の位相ズレを検出し、該位相ズレにもとづいて、前記回転軸の静止時の絶対的な角度又は角度範囲を検出する検出回路とを備え、前記検出コイルは、ギャップ部を存してループ状の磁路を形成するコアに巻装されて磁気ヘッドを構成し、前記交流励磁回路による励磁駆動に応じて、前記薄膜パターンのギャップ部近接領域を集中的に交流励磁しつつ、該領域の磁気的な特性をインダクタンスの変化として検出し、前記検出回路は、前記交流励磁回路が所定数の交流励磁波を出力するのに要した時間にもとづいて、蓄積された交流励磁波の位相ズレを検出し、該蓄積された位相ズレにもとづいて、前記回転軸の静止時の絶対的な角度又は角度範囲を検出することを特徴とする。
また、前記薄膜パターンは、前記回転軸の表面と透磁率が異なるメッキ膜で形成されており、前記磁気ヘッドは、前記回転軸の表面における透磁率の変化を前記検出コイルのインダクタンスの変化として検出することを特徴とする。
また、前記薄膜パターンは、前記回転軸の回転角に応じて軸方向の幅が変化し、前記磁気ヘッドは、ギャップが軸方向に沿う状態で前記薄膜パターンの対向位置に配置され、前記薄膜パターンの幅変化を検出することを特徴とする。
また、温度及び前記回転軸の回転角に応じて検出コイルのインダクタンスが変化する回転角検出用磁気ヘッドと、温度に応じて検出コイルのインダクタンスが変化する温度検出用磁気ヘッドとを備え、前記検出回路は、前記回転角検出用磁気ヘッドで検出した位相ズレと前記温度検出用磁気ヘッドで検出した位相ズレとの差分にもとづいて、前記回転軸の静止時の絶対的な角度又は角度範囲を検出することを特徴とする。
また、温度及び前記回転軸の回転角に応じて検出コイルのインダクタンスが変化する一対の回転角検出用磁気ヘッドと、温度に応じて検出コイルのインダクタンスが変化する温度検出用磁気ヘッドとを備え、前記一対の回転角検出用磁気ヘッドは、前記温度検出用磁気ヘッドを挟む状態で前記回転軸の軸方向に並ぶように配置され、前記検出回路は、一方の前記回転角検出用磁気ヘッドで検出した位相ズレと前記温度検出用磁気ヘッドで検出した位相ズレとの差分と、他方の前記回転角検出用磁気ヘッドで検出した位相ズレと前記温度検出用磁気ヘッドで検出した位相ズレとの差分を算出し、両差分の平均値又は合計値にもとづいて、前記回転軸の静止時の絶対的な角度又は角度範囲を検出することを特徴とする。
また、温度及び前記回転軸の回転角に応じて検出コイルのインダクタンスが変化する一対の回転角検出用磁気ヘッドと、温度に応じて検出コイルのインダクタンスが変化する温度検出用磁気ヘッドとを備え、前記一対の回転角検出用磁気ヘッドは、前記温度検出用磁気ヘッドを挟む状態で前記回転軸の軸方向に並ぶように配置され、前記検出回路は、一方の前記回転角検出用磁気ヘッドで検出した位相ズレと他方の前記回転角検出用磁気ヘッドで検出した位相ズレとの平均値を算出し、該平均値と前記温度検出用磁気ヘッドで検出した位相ズレとの差分にもとづいて、前記回転軸の静止時の絶対的な角度又は角度範囲を検出することを特徴とする。

請求項１の発明によれば、回転軸の静止時の絶対的な角度又は角度範囲を磁気的に検出するものでありながら、回転軸に薄膜パターンを成膜し、その磁気的な特性の変化を磁気ヘッドで読み取るように構成されるので、高速回転する回転軸であっても、回転バランスの崩れを懸念することなく適用できる。また、検出回路は、交流励磁波の位相ズレにもとづいて、回転軸の静止時の絶対的な角度又は角度範囲を検出するにあたり、交流励磁回路が所定数の交流励磁波を出力するのに要した時間にもとづいて、蓄積された交流励磁波の位相ズレを検出するので、薄膜パターンの磁気特性の変化が微小であっても、その微小な変化を高精度に検出することができる。また、本発明の回転角検出装置は、回転軸の静止時の絶対的な角度又は角度範囲を検出するので、応答性の低下を気にすることなく、上記の所定数を増やして検出精度の向上が図れるという利点がある。
また、請求項２の発明によれば、薄膜パターンがメッキ膜で形成されるので、回転軸と一体性の高い薄膜パターンを安価に構成することができる。
また、請求項３の発明によれば、薄膜パターンが回転軸の回転角に応じて軸方向の幅が変化するように形成され、その幅変化を、ギャップが軸方向に沿う状態で配置される磁気ヘッドで検出するので、薄膜パターンの幅変化を高精度に検出することができる。
また、請求項４の発明によれば、温度誤差をキャンセルすることができるので、温度変化に伴う検出精度の低下を回避することができる。
また、請求項５の発明によれば、回転軸の温度勾配に起因する誤差をキャンセルできるので、温度勾配による検出精度の低下を回避することができる。
また、請求項６の発明によれば、回転軸の温度勾配に起因する誤差をキャンセルできるので、温度勾配による検出精度の低下を回避することができる。

（ａ）は、本発明の第一実施形態に係る回転角検出装置の側面図、（ｂ）は、本発明の第一実施形態に係る回転角検出装置の正面図、（ｃ）は、本発明の第一実施形態に係る回転角検出装置の薄膜パターンを示す展開図である。 本発明の第一実施形態に係る回転角検出装置における回転角と位相ズレの関係を示す説明図である。 （ａ）は、本発明の第一実施形態に係る回転角検出装置の磁気ヘッド内部を示す断面図、（ｂ）は、本発明の第一実施形態に係る回転角検出装置の磁気ヘッドと薄膜パターンの配置関係を示す平面図である。 交流励磁回路の例（発振回路）を示す回路図である。 図４の交流励磁回路における位相ズレ蓄積作用を示す波形図である。 交流励磁回路の他例（共振回路）を示す回路図である。 図６の交流励磁回路における位相ズレ蓄積作用を示す波形図である。 本発明の第一実施形態に係る回転角検出装置の回転角検出処理手順を示すフローチャートである。 （ａ）は、本発明の第二実施形態に係る回転角検出装置の側面図、（ｂ）は、本発明の第二実施形態に係る回転角検出装置の正面図、（ｃ）は、本発明の第二実施形態に係る回転角検出装置の薄膜パターンを示す展開図である。 本発明の第二実施形態に係る回転角検出装置における回転角と位相ズレの関係を示す説明図である。 本発明の第二実施形態に係る回転角検出装置の回転角検出処理手順を示すフローチャートである。 （ａ）は、本発明の第三実施形態に係る回転角検出装置の側面図、（ｂ）は、本発明の第三実施形態に係る回転角検出装置の正面図、（ｃ）は、本発明の第三実施形態に係る回転角検出装置の薄膜パターンを示す展開図である。 本発明の第三実施形態に係る回転角検出装置における回転角と位相ズレの関係を示す説明図である。 本発明の第三実施形態に係る回転角検出装置の回転角検出処理手順を示すフローチャートである。 （ａ）〜（ｃ）は、薄膜パターンの変形例を示す展開図である。

まず、本発明の第一実施形態に係る回転角検出装置について、図１〜図８を参照して説明する。

これらの図に示される本発明の第一実施形態に係る回転角検出装置１は、回転軸２の静止時の絶対的な角度又は角度範囲を検出する磁気式の回転角検出装置であって、回転軸２の表面に成膜される薄膜パターン３と、薄膜パターン３の対向位置に配置される検出コイルＬと、検出コイルＬを交流励磁する交流励磁回路４と、交流励磁回路４から出力される交流励磁波の位相ズレにもとづいて、回転軸２の静止時の絶対的な角度又は角度範囲を検出する検出回路５とを備えて構成されている。

薄膜パターン３は、回転軸２の回転角に応じて磁気的な特性が変化するように回転軸２の表面に周方向に沿って成膜される。例えば、本実施形態の薄膜パターン３は、回転軸２の回転角に応じて軸方向の幅が変化するように形成されており、この幅変化を検出コイルＬで検出することにより、回転軸２の静止時の絶対的な角度又は角度範囲を検出することが可能になる。

薄膜パターン３は、回転軸２の表面と透磁率が異なるメッキ膜で形成されることが好ましい。例えば、回転軸２の表面が低透磁率である場合は、高透磁率であるニッケルメッキによって薄膜パターン３を成膜し、回転軸２の表面が高透磁率である場合は、低透磁率である銅メッキによって薄膜パターン３を成膜する。このようにすると、回転軸２と一体性の高い薄膜パターン３を安価に構成することが可能になる。

検出コイルＬは、薄膜パターン３の対向位置に配置され、薄膜パターン３の磁気的な特性をインダクタンスの変化として検出する。そして、検出コイルＬは、薄膜パターン３の磁気的な特性を高精度に検出するために、ギャップ６ａを存してループ状の磁路を形成するコア６に巻装されて磁気ヘッド７を構成し、交流励磁回路４による励磁駆動に応じて、薄膜パターン３のギャップ近接領域を集中的に交流励磁しつつ、該領域の磁気的な特性をインダクタンスの変化として検出するようにしてある。

また、本実施形態のように、薄膜パターン３が回転軸２の回転角に応じて軸方向の幅が変化するように形成される場合、磁気ヘッド７は、ギャップ６ａが軸方向に沿うように薄膜パターン３の対向位置に配置された状態で、薄膜パターン３の幅変化を検出することが好ましい（図３参照）。このようにすると、薄膜パターン３の幅変化を高精度に検出することが可能になる。

交流励磁回路４は、検出コイルＬを交流励磁しつつ、検出コイルＬのインダクタンス変化に応じて交流励磁波に位相ズレを生じさせるように構成されている。例えば、図４に示す交流励磁回路４は、所定の周波数で自律的に発振する発振回路（例えば、シュミット発振回路）で構成されており、その帰還回路に検出コイルＬを配置することにより、検出コイルＬのインダクタンス変化に応じて発振波に位相ズレを生じさせる。

また、図６に示す交流励磁回路４は、検出コイルＬとコンデンサＣとを直列又は並列に接続した共振回路（例えば、直列共振回路）で構成されており、所定数の駆動パルスを入力した後の共振動作（自由振動）で検出コイルＬを交流励磁しつつ、検出コイルＬのインダクタンス変化に応じて自由振動波に位相ズレを生じさせる。

検出回路５は、例えば、１チップマイコンなどを用いて構成されており、交流励磁回路４が所定数の交流励磁波を出力するのに要した時間にもとづいて、蓄積された交流励磁波の位相ズレを検出し、該蓄積された位相ズレにもとづいて、回転軸２の静止時の絶対的な角度又は角度範囲を検出する。このような検出回路５によれば、薄膜パターン３の磁気特性の変化が微小であっても、その微小な変化を高精度に検出することができる。

例えば、図５や図７に示す波形は、一回の検出処理における交流励磁回路４の出力波形であって、交流励磁回路４が所定数「１０」の交流励磁波を出力するのに要した時間Ｔ１、Ｔ２にもとづいて、蓄積された交流励磁波の位相ズレを検出する場合を示している。これらの図から明らかなように、一波分の位相ズレは小さいがが、１０波分蓄積された位相ズレは十分に大きいので、薄膜パターン３の磁気特性の変化が微小であっても、その微小な変化を高精度に検出することが可能になる。しかも、回転角検出装置１は、回転軸２の静止時の絶対的な角度又は角度範囲を検出するので、応答性の低下を気にすることなく、上記の所定数を増やして検出精度の向上が図れる。例えば、交流励磁回路４を１００ＫＨｚで発振する発振回路で構成し、一回の検出期間を０．１秒とした場合、一万波分の位相ズレを蓄積することができる。

次に、検出回路５の具体的な検出処理手順について、図８を参照して説明する。

図８に示すように、検出回路５は、位相ズレ蓄積処理（Ｓ１１）及び回転角算出処理（Ｓ１２）を繰り返し実行する。位相ズレ蓄積処理は、交流励磁回路４が所定数の交流励磁波を出力するのに要した時間Ｔを計測する処理であり、例えば、時間計測用カウンタをクリアした後、所定数の交流励磁波をカウントし、このカウントが終了したタイミングで時間計測用カウンタのカウンタ値を取得する。

回転角算出処理は、計測した時間Ｔにもとづいて回転軸２の回転角θを算出する処理であり、例えば、回転軸２の一回転において、時間Ｔが最も小さくなる角度を０°（例えば、薄膜パターン３の最小幅位置）、その時間をＴｍｉｎ、また、時間Ｔが最も大きくなる角度を３５９°（例えば、薄膜パターン３の最大幅位置）、その時間をＴｍａｘとした場合、計測した時間Ｔに対応する回転軸２の回転角θは、下記の式で求められる。
回転角θ＝｛３５９／（Ｔｍａｘ−Ｔｍｉｎ）｝・Ｔ−｛３５９／（Ｔｍａｘ−Ｔｍｉｎ）｝・Ｔｍｉｎ

尚、Ｔｍａｘ及びＴｍｉｎは、回転角検出装置１の組立後に測定して記憶保持することが好ましい。また、Ｔｍａｘ及びＴｍｉｎを測定するキャリブレーション処理を定期的に行い、Ｔｍａｘ及びＴｍｉｎを随時更新するようにしてもよい。

叙述の如く構成された本実施形態によれば、回転軸２の静止時の絶対的な角度又は角度範囲を検出する磁気式の回転角検出装置１であって、回転角に応じて磁気的な特性が変化するように回転軸２の表面に周方向に沿って成膜される薄膜パターン３と、薄膜パターン３の対向位置に配置され、薄膜パターン３の磁気的な特性をインダクタンスの変化として検出する検出コイルＬと、検出コイルＬを交流励磁しつつ、検出コイルＬのインダクタンス変化に応じて交流励磁波に位相ズレを生じさせる交流励磁回路４と、交流励磁回路４から出力される交流励磁波の位相ズレを検出し、該位相ズレにもとづいて、回転軸２の静止時の絶対的な角度又は角度範囲を検出する検出回路５とを備え、検出コイルＬは、ギャップ６ａを存してループ状の磁路を形成するコア６に巻装されて磁気ヘッド７を構成し、交流励磁回路４による励磁駆動に応じて、薄膜パターン３のギャップ部近接領域を集中的に交流励磁しつつ、該領域の磁気的な特性をインダクタンスの変化として検出し、検出回路５は、交流励磁回路４が所定数の交流励磁波を出力するのに要した時間にもとづいて、蓄積された交流励磁波の位相ズレを検出し、該蓄積された位相ズレにもとづいて、回転軸２の静止時の絶対的な角度又は角度範囲を検出するので、高速回転する回転軸であっても、回転バランスの崩れを懸念することなく適用できる。また、検出回路５は、蓄積された交流励磁波の位相ズレを検出するので、薄膜パターン３の磁気特性の変化が微小であっても、その微小な変化を高精度に検出することができる。また、回転角検出装置１は、回転軸２の静止時の絶対的な角度又は角度範囲を検出するので、応答性の低下を気にすることなく、上記の所定数を増やして検出精度の向上が図れるという利点がある。

また、薄膜パターン３は、回転軸２の表面と透磁率が異なるメッキ膜で形成されており、磁気ヘッド７は、回転軸２の表面における透磁率の変化を検出コイルＬのインダクタンスの変化として検出するので、回転軸２と一体性の高い薄膜パターン３を安価に構成することができる。

また、薄膜パターン３は、回転軸２の回転角に応じて軸方向の幅が変化し、磁気ヘッド７は、ギャップ６ａが軸方向に沿う状態で薄膜パターン３の対向位置に配置され、薄膜パターン３の幅変化を検出するので、薄膜パターン３の幅変化を高精度に検出することができる。

次に、本発明の第二実施形態に係る回転角検出装置１Ｂについて、図９〜図１１を参照して説明する。

これらの図に示すように、本発明の第二実施形態に係る回転角検出装置１Ｂは、温度及び回転軸２の回転角に応じて検出コイルＬのインダクタンスが変化する回転角検出用磁気ヘッド７Ａと、温度に応じて検出コイルＬのインダクタンスが変化する温度検出用磁気ヘッド７Ｂとを備え、検出回路５は、回転角検出用磁気ヘッド７Ａで検出した位相ズレと温度検出用磁気ヘッド７Ｂで検出した位相ズレとの差分にもとづいて、回転軸２の静止時の絶対的な角度又は角度範囲を検出する点が前記実施形態と相違している。このようにすると、温度誤差をキャンセルすることができるので、温度変化に伴う検出精度の低下を回避することができる（図１０参照）。以下、回転角検出装置１Ｂの具体的な構成について説明する。

本発明の第二実施形態に係る回転角検出装置１Ｂは、軸方向に所定の間隔を存して並列する第一薄膜パターン３ａ及び第二薄膜パターン３ｂを備えている。第一薄膜パターン３ａは、第一実施形態の薄膜パターン３と同様に、回転軸２の回転角に応じて軸方向の幅が変化するように形成されており、第二薄膜パターン３ｂは、回転軸２の回転角に応じて軸方向の幅が変化しないように均一幅の帯状に形成されている。そして、第一薄膜パターン３ａの対向位置には、回転角検出用磁気ヘッド７Ａが配置され、第二薄膜パターン３ｂの対向位置には、温度検出用磁気ヘッド７Ｂが配置される。

図１１に示すように、第二実施形態の検出回路５は、回転角検出用磁気ヘッド７Ａに係る位相ズレ蓄積処理（Ｓ２１）、温度検出用磁気ヘッド７Ｂに係る位相ズレ蓄積処理（Ｓ２２）、差分算出処理（Ｓ２３）、及び回転角算出処理（Ｓ２４）を繰り返し実行する。

各磁気ヘッド７Ａ、７Ｂに係る位相ズレ蓄積処理は、各磁気ヘッド７Ａ、７Ｂを交流励磁する際に交流励磁回路４が所定数の交流励磁波を出力するのに要した時間ＴＡ、ＴＢを計測する処理である。各磁気ヘッド７Ａ、７Ｂに係る位相ズレ蓄積処理は、各磁気ヘッド７Ａ、７Ｂの磁気的な相互干渉を回避するために、時間をずらして実行される。
差分算出処理は、測定した時間ＴＡと時間ＴＢの差分ＴＳを算出する処理である。これにより、温度変化に伴う測定誤差がキャンセルされる。

回転角算出処理は、算出した差分ＴＳにもとづいて回転軸２の回転角θを算出する処理であり、例えば、回転軸２の一回転において、差分ＴＳが最も小さくなる角度を０°（例えば、薄膜パターン３の最大幅位置）、その差分をＴＳｍｉｎ、また、差分ＴＳが最も大きくなる角度を３５９°（例えば、薄膜パターン３の最少幅位置）、その差分をＴＳｍａｘとした場合、算出した差分ＴＳに対応する回転軸２の回転角θは、下記の式で求められる。
回転角θ＝｛３５９／（ＴＳｍａｘ−ＴＳｍｉｎ）｝・ＴＳ−｛３５９／（ＴＳｍａｘ−ＴＳｍｉｎ）｝・ＴＳｍｉｎ

次に、本発明の第三実施形態に係る回転角検出装置１Ｃについて、図１２〜図１４を参照して説明する。

これらの図に示すように、本発明の第三実施形態に係る回転角検出装置１Ｃは、温度及び回転軸２の回転角に応じて検出コイルＬのインダクタンスが変化する一対の回転角検出用磁気ヘッド７Ａと、温度に応じて検出コイルＬのインダクタンスが変化する温度検出用磁気ヘッド７Ｂとを備え、一対の回転角検出用磁気ヘッド７Ａは、温度検出用磁気ヘッド７Ｂを挟む状態で回転軸２の軸方向に並ぶように配置され、検出回路５は、一方の回転角検出用磁気ヘッド７Ａで検出した位相ズレと温度検出用磁気ヘッド７Ｂで検出した位相ズレとの差分と、他方の回転角検出用磁気ヘッド７Ａで検出した位相ズレと温度検出用磁気ヘッド７Ｂで検出した位相ズレとの差分を算出し、両差分の平均値又は合計値にもとづいて、回転軸２の静止時の絶対的な角度又は角度範囲を検出する点が前記実施形態と相違している。このようにすると、回転軸２の温度が均一ではなく、いずれかの方向に温度勾配があったとしても、当該温度勾配に起因する誤差をキャンセルできるので、温度勾配による検出精度の低下を回避することができる（図１３参照）。

尚、検出回路５は、一方の回転角検出用磁気ヘッド７Ａで検出した位相ズレと他方の回転角検出用磁気ヘッド７Ａで検出した位相ズレとの平均値を算出し、該平均値と温度検出用磁気ヘッド７Ｂで検出した位相ズレとの差分にもとづいて、回転軸２の静止時の絶対的な角度又は角度範囲を検出するようにしてもよい。このようにしても、当該温度勾配に起因する誤差をキャンセルし、温度勾配による検出精度の低下を回避することができる。以下、回転角検出装置１Ｃの具体的な構成について説明する。

本発明の第三実施形態に係る回転角検出装置１Ｃは、軸方向に所定の間隔を存して並列する第一〜第三の薄膜パターン３ａ〜３ｃを備えている。第一薄膜パターン３ａ及び第三薄膜パターン３ｃは、第一実施形態の薄膜パターン３と同様に、回転軸２の回転角に応じて軸方向の幅が変化するように形成されており、回転角に応じた軸方向の幅は同一となるように設定されている。また、第一薄膜パターン３ａと第三薄膜パターン３ｃとの間に形成される第二薄膜パターン３ｂは、回転軸２の回転角に応じて軸方向の幅が変化しないように均一幅の帯状に形成されている。そして、第一薄膜パターン３ａと第三薄膜パターン３ｃの対向位置には、それぞれ回転角検出用磁気ヘッド７Ａが配置され、第二薄膜パターン３ｂの対向位置には、温度検出用磁気ヘッド７Ｂが配置される。

図１４に示すように、第三実施形態の検出回路５は、一方の回転角検出用磁気ヘッド７Ａに係る位相ズレ蓄積処理（Ｓ３１）、他方の回転角検出用磁気ヘッド７Ａに係る位相ズレ蓄積処理（Ｓ３２）、温度検出用磁気ヘッド７Ｂに係る位相ズレ蓄積処理（Ｓ３３）、差分算出処理（Ｓ３４）、平均値算出処理（Ｓ３５）、及び回転角算出処理（Ｓ３６）を繰り返し実行する。

各磁気ヘッド７Ａ、７Ｂに係る位相ズレ蓄積処理は、各磁気ヘッド７Ａ、７Ｂを交流励磁する際に交流励磁回路４が所定数の交流励磁波を出力するのに要した時間ＴＡ１、ＴＡ２、ＴＢを計測する処理である。各磁気ヘッド７Ａ、７Ｂに係る位相ズレ蓄積処理は、各磁気ヘッド７Ａ、７Ｂの磁気的な相互干渉を回避するために、時間をずらして実行される。

差分算出処理は、測定した時間ＴＡ１と時間ＴＢの差分ＴＳ１と、時間ＴＡ２と時間ＴＢの差分ＴＳ２とを算出する処理である。
平均値算出処理は、差分ＴＳ１と差分ＴＳ２の平均値ＴＳＨを算出する処理である。これにより、温度勾配に起因する測定誤差がキャンセルされる。尚、平均値ＴＳＨに代えて差分合計値ＴＳＧを算出してもよい。

回転角算出処理は、算出した差分平均値ＴＳＨにもとづいて回転軸２の回転角θを算出する処理であり、例えば、回転軸２の一回転において、差分平均値ＴＳＨが最も小さくなる角度を０°（例えば、薄膜パターン３の最大幅位置）、その差分をＴＳＨｍｉｎ、また、差分平均値ＴＳＨが最も大きくなる角度を３５９°（例えば、薄膜パターン３の最少幅位置）、その差分をＴＳＨｍａｘとした場合、算出した差分平均値ＴＳＨに対応する回転軸２の回転角θは、下記の式で求められる。
回転角θ＝｛３５９／（ＴＳＨｍａｘ−ＴＳＨｍｉｎ）｝・ＴＳＨ−｛３５９／（ＴＳＨｍａｘ−ＴＳＨｍｉｎ）｝・ＴＳＨｍｉｎ

尚、差分合計値ＴＳＧに対応する回転軸２の回転角θは、下記の式で求められる。
回転角θ＝｛３５９／（ＴＳＧｍａｘ−ＴＳＧｍｉｎ）｝・ＴＳＧ−｛３５９／（ＴＳＧｍａｘ−ＴＳＧｍｉｎ）｝・ＴＳＧｍｉｎ

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されず、特許請求の範囲内で適宜変更可能であることは言うまでもない。
例えば、前記実施形態では、回転軸の静止時の絶対的な角度を検出しているが、角度範囲を検出するようにしてもよい。角度範囲を検出する場合は、例えば、図１５の（ａ）に示すように、回転軸の回転角に応じて薄膜パターンの幅を段階的に変化させればよい。
また、前記の第二実施形態や第三実施形態では、軸方向に所定の間隔を存して複数の薄膜パターンを形成しているが、図１５の（ｂ）や（ｃ）に示すように、複数の薄膜パターンを一体的に形成してもよい。このようにすると、薄膜パターンを成膜する際のマスキングが容易になるという利点がある。

１ 回転角検出装置
２ 回転軸
３ 薄膜パターン
４ 交流励磁回路
５ 検出回路
６ａ ギャップ
６ コア
７ 磁気ヘッド
７Ａ 回転角検出用磁気ヘッド
７Ｂ 温度検出用磁気ヘッド
Ｌ 検出コイル

Claims (6)

1. 回転軸の静止時の絶対的な角度又は角度範囲を検出する磁気式の回転角検出装置であって、
   回転角に応じて磁気的な特性が変化するように前記回転軸の表面に周方向に沿って成膜される薄膜パターンと、
   前記薄膜パターンの対向位置に配置され、前記薄膜パターンの磁気的な特性をインダクタンスの変化として検出する検出コイルと、
   前記検出コイルを交流励磁しつつ、前記検出コイルのインダクタンス変化に応じて交流励磁波に位相ズレを生じさせる交流励磁回路と、
   前記交流励磁回路から出力される交流励磁波の位相ズレを検出し、該位相ズレにもとづいて、前記回転軸の静止時の絶対的な角度又は角度範囲を検出する検出回路とを備え、
   前記検出コイルは、
   ギャップ部を存してループ状の磁路を形成するコアに巻装されて磁気ヘッドを構成し、前記交流励磁回路による励磁駆動に応じて、前記薄膜パターンのギャップ部近接領域を集中的に交流励磁しつつ、該領域の磁気的な特性をインダクタンスの変化として検出し、
   前記検出回路は、
   前記交流励磁回路が所定数の交流励磁波を出力するのに要した時間にもとづいて、蓄積された交流励磁波の位相ズレを検出し、該蓄積された位相ズレにもとづいて、前記回転軸の静止時の絶対的な角度又は角度範囲を検出する
   ことを特徴とする回転角検出装置。
2. 前記薄膜パターンは、前記回転軸の表面と透磁率が異なるメッキ膜で形成されており、
   前記磁気ヘッドは、前記回転軸の表面における透磁率の変化を前記検出コイルのインダクタンスの変化として検出する
   ことを特徴とする請求項１記載の回転角検出装置。
3. 前記薄膜パターンは、前記回転軸の回転角に応じて軸方向の幅が変化し、
   前記磁気ヘッドは、ギャップが軸方向に沿う状態で前記薄膜パターンの対向位置に配置され、前記薄膜パターンの幅変化を検出する
   ことを特徴とする請求項１又は２記載の回転角検出装置。
4. 温度及び前記回転軸の回転角に応じて検出コイルのインダクタンスが変化する回転角検出用磁気ヘッドと、
   温度に応じて検出コイルのインダクタンスが変化する温度検出用磁気ヘッドとを備え、
   前記検出回路は、前記回転角検出用磁気ヘッドで検出した位相ズレと前記温度検出用磁気ヘッドで検出した位相ズレとの差分にもとづいて、前記回転軸の静止時の絶対的な角度又は角度範囲を検出する
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の回転角検出装置。
5. 温度及び前記回転軸の回転角に応じて検出コイルのインダクタンスが変化する一対の回転角検出用磁気ヘッドと、
   温度に応じて検出コイルのインダクタンスが変化する温度検出用磁気ヘッドとを備え、
   前記一対の回転角検出用磁気ヘッドは、前記温度検出用磁気ヘッドを挟む状態で前記回転軸の軸方向に並ぶように配置され、
   前記検出回路は、一方の前記回転角検出用磁気ヘッドで検出した位相ズレと前記温度検出用磁気ヘッドで検出した位相ズレとの差分と、他方の前記回転角検出用磁気ヘッドで検出した位相ズレと前記温度検出用磁気ヘッドで検出した位相ズレとの差分を算出し、両差分の平均値又は合計値にもとづいて、前記回転軸の静止時の絶対的な角度又は角度範囲を検出する
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の回転角検出装置。
6. 温度及び前記回転軸の回転角に応じて検出コイルのインダクタンスが変化する一対の回転角検出用磁気ヘッドと、
   温度に応じて検出コイルのインダクタンスが変化する温度検出用磁気ヘッドとを備え、
   前記一対の回転角検出用磁気ヘッドは、前記温度検出用磁気ヘッドを挟む状態で前記回転軸の軸方向に並ぶように配置され、
   前記検出回路は、一方の前記回転角検出用磁気ヘッドで検出した位相ズレと他方の前記回転角検出用磁気ヘッドで検出した位相ズレとの平均値を算出し、該平均値と前記温度検出用磁気ヘッドで検出した位相ズレとの差分にもとづいて、前記回転軸の静止時の絶対的な角度又は角度範囲を検出する
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の回転角検出装置。

Images