JP5660381B2 - 回転角検出装置 - Google Patents

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Description

この発明は、回転体の回転角を検出する回転角検出装置に関する。
電動パワーステアリング装置などに使用されるブラシレスモータは、ロータの回転角度に合わせてステータ巻線に電流を通電することによって制御される。そこで、例えば、図3(a),(b)に示すような回転角検出装置が知られている。回転角検出装置は、ブラシレスモータのロータの回転に応じて回転する検出用ロータ1と、検出用ロータ1の回転中心軸を中心として90°の角度間隔をおいて配置された2つの磁気センサ11,12とを有している。検出用ロータ1は、2つの磁極を有する磁石2を含んでいる。各磁気センサ11,12は、互いに90°の位相差を有する正弦波信号を出力し、これらの2つの正弦波信号に基づいて検出用ロータ1の回転角が検出される。
図3(a)に矢印で示す方向を検出用ロータ1の正方向の回転方向とする。そして、検出用ロータ1が正方向に回転されると検出用ロータ1の回転角が大きくなり、検出用ロータ1が逆方向に回転されると、検出用ロータ1の回転角が小さくなるものとする。検出用ロータ1の回転角(電気角)をθとすると、一方の磁気センサ11の出力信号V1は、V1=A1・sinθと表され、他方の磁気センサ12の出力信号V2は、V2=A2・sin(θ+90°)=A2・cosθと表される。A1,A2は、それぞれ振幅を表している。
これらの振幅A1,A2が互いに等しい値Aであるとみなすか、あるいは両振幅が所定の規定値Aとなるように両信号V1,V2を正規化したとすると、一方の出力信号V1はV1=A・sinθと表され、他方の出力信号V2はV2=A・cosθと表される。さらに、A=1とすると、一方の出力信号V1はV1=sinθで表され、他方の出力信号V2はV2=cosθで表される。そこで、説明を簡単にするために、各磁気センサ11,12の出力信号V1,V2を、V1=sinθ、V2=cosθで表すことにする。図4は、各出力信号V1,V2の波形を示している。
検出用ロータ1の回転角θは、両出力信号V1,V2を用いて、たとえば、次式(1)に基づいて求めることができる。
θ=tan−1(sinθ/cosθ)
=tan−1(V1/V2)…(1)
特開平6−109750号公報 特開2008−283762号公報
前述したような従来の回転角検出装置において、各磁気センサ11,12と検出用ロータ1のとのギャップが小さいと、各磁気センサ11,12の出力信号V1,V2に3次高調波成分が重畳され、それらの出力信号波形に歪が発生する。たとえば、図5に示すように、磁気センサ11と検出用ロータ1とのギャップD(図2(b)参照)とが近くなるほど、磁気センサ11の出力信号の歪量は大きくなる。各磁気センサ11,12の出力信号V1,V2に歪が発生すると、それらの出力信号V1,V2に基づいて演算される回転角θに演算誤差が発生する。
この発明の目的は、各磁気センサの出力信号に3次高調波成分が重畳されている場合においても、正確な回転角を検出することができる回転角検出装置を提供することである。
請求項1記載の発明は、回転体の回転に応じて回転しかつ周方向に複数の磁極が設けられた磁石(2)と、前記磁石の回転に応じて、互いに位相が異なりかつ3次高調波成分が重畳された正弦波状信号をそれぞれ出力する第1および第2の磁気センサ(11,12)と、前記各磁気センサの出力信号から3次高調波成分が除去されるように各出力信号を補正する三次高調波成分除去手段(20,21,22)と、前記三次高調波成分除去手段よる補正後の各出力信号に基づいて、前記回転体の回転角を演算する回転角演算手段(20,23)とを含み、K(0<K<1)を3次高調波成分のゲインとし、前記第1の磁気センサの出力信号を第1の出力信号V1とし、前記三次高調波成分除去手段による前記第1の出力信号V1の補正後の信号をV1aとし、前記第1の出力信号V1の補正前の信号をV1bとし、前記第2の磁気センサの出力信号を第2の出力信号V2とし、前記三次高調波成分除去手段による前記第2の出力信号V2の補正後の信号をV2aとし、前記第2の出力信号V2の補正前の信号をV2bとすると、前記三次高調波成分除去手段は、次式(a)に基づいて、前記第1の出力信号の補正後信号V1aを演算する手段と、次式(b)に基づいて、前記第2の出力信号の補正後信号V2aを演算する手段とを含む、回転角検出装置である。
Figure 0005660381
なお、括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素等を表すが、むろん、この発明の範囲は当該実施形態に限定されない。以下、この項において同じ。
この発明では、第1の出力信号から3次高周波成分が除去されるように、第1の出力信号が補正されるとともに、第2の出力信号から3次高周波成分が除去されるように、第2の出力信号が補正される。そして、補正後の各出力信号に基づいて、回転体の回転角が演算される。これにより、各磁気センサの出力信号に3次高調波成分が重畳されている場合においても、正確な回転角を検出することができる。この結果、各磁気センサと磁石とのギャップを小さくすることができ、回転角検出装置を小型化することができる。
請求項2記載の発明は、前記三次高調波成分除去手段は、前記式(a) の補正前信号V1bとして、前記第1の出力信号V1を用いることにより、最終的な補正後信号V1aを演算する手段と、前記式(b) の補正前信号V2bとして、前記第2の出力信号V2を用いることにより、最終的な補正後信号V2aを演算する手段とを含む、請求項1に記載の回転角検出装置である。
この構成では、第1の磁気センサの出力信号から3次高周波成分が除去された信号を近似的に演算することができるとともに、第2の磁気センサの出力信号から3次高周波成分が除去された信号を近似的に演算することができる。
請求項3記載の発明は、前記三次高調波成分除去手段は、前記式(a) の補正前信号V1bとして、前記第1の出力信号V1を用いることにより、演算回数が1回目の補正後信号V1aを演算する手段と、演算回数が2回目以降の補正後信号V1aを、その1回前に演算された補正後信号V1aを前記式(a) の補正前信号V1bとして用いることによって演算する処理を、少なくとも1回行うことにより、最終的な補正後信号V1aを演算する手段と、前記式(b) の補正前信号V2bとして、前記第2の出力信号V2を用いることにより、演算回数が1回目の補正後信号V2aを演算する手段と、演算回数が2回目以降の補正後信号V2aを、その1回前に演算された補正後信号V2aを前記式(b) の補正前信号V2bとして用いることによって演算する処理を、少なくとも1回行うことにより、最終的な補正後信号V2aを演算する手段とを含む、請求項1に記載の回転角検出装置である。
この構成では、第1の磁気センサの出力信号から3次高周波成分をより高い精度で除去することができるとともに、第2の磁気センサの出力信号から3次高周波成分をより高い精度で除去することができる。これにより、回転体の回転角の演算精度をより高めることができる。
請求項4記載の発明は、前記回転体の回転角をθとすると、前記第1の出力信号V1が、前記回転体の回転角をθとして、次式(c)で表される信号V1であり、前記第2の出力信号V2が、次式(d)で表される信号V2であり、前記式(a)が、前記式(c)から導かれる次式(e) であり、前記式(b)が、前記式(d)から導かれる次式(f) であり、前記第1の出力信号V1の補正前信号V1bが前記式(e)の右辺の(1−sinθ)の項におけるsinθに相当し、前記第1の出力信号V1の補正後信号V1aが前記式(e)の左辺のsinθに相当し、前記第2の出力信号V2の補正前信号V2bが前記式(f)の右辺の(1−cosθ)の項におけるcosθに相当し、前記第2の出力信号V2の補正後信号V2aが前記式(f)の左辺のcosθに相当する、請求項1〜3のいずれか一項に記載の回転角検出装置である。
Figure 0005660381
この発明の一実施形態に係る回転角検出装置の構成を示す模式図である。 回転角演算装置による回転角演算処理の手順を示すフローチャートである。 従来の回転角検出装置による回転角検出方法を説明するための模式図であり、図3(a)は回転角検出装置を検出用ロータの軸方向から見た図であり、図3(b)は回転角検出装置の平面図である。 各磁気センサの出力信号の波形を示す波形図である。 3次高調波成分が重畳されている場合の第1の磁気センサの出力信号の波形の例を示す波形図である。
以下では、この発明をブラシレスモータのロータの回転角を検出するための回転角検出装置に適用した場合の実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
図1は、この発明の実施形態に係る回転角検出装置の構成を示す模式図である。
この回転角検出装置は、たとえば、電動パワーステアリングのブラシレスモータのロータの回転角を検出するために用いることができる。回転角検出装置は、たとえば、ブラシレスモータの回転に応じて回転する検出用ロータ1(以下、単に「ロータ1」という)を有している。ロータ1は、1または複数の磁極対を有する円筒状の磁石2を含んでいる。この例では、磁石2は、1対の磁極対を有している。つまり、磁石2は、等間隔に配置された2つの磁極N,Sを有している。
ロータ1における回転中心軸に直交する一端面の外方には、磁石2の環状端面に対向する2つの磁気センサ11,12が配置されている。これらの磁気センサ11,12は、ロータ1の回転中心軸を中心として90°(電気角)の角度間隔で配置されている。磁気センサとしては、たとえば、ホール素子、磁気抵抗素子(MR素子)等、磁界の作用により電気的特性が変化する特性を有する素子を備えたものを用いることができる。以下において、一方の磁気センサ11を第1の磁気センサ11といい、他方の磁気センサ12を第2の磁気センサ12という場合がある。
図1に矢印で示す方向をロータ1の正方向の回転方向とする。そして、ロータ1が正方向に回転されるとロータ1の回転角が大きくなり、ロータ1が逆方向に回転されると、ロータ1の回転角が小さくなるものとする。ロータ1の回転角(電気角)をθとすると、3次高調波成分が重畳されていない場合には、第1の磁気センサ11の出力信号V1は、V1=A1・sinθと表され、第2の磁気センサ12の出力信号V2は、V2=A2・sin(θ+90°)=A2・cosθと表される。A1,A2は、それぞれ振幅を表している。これらの振幅A1,A2が互いに等しい値Aであるとみなすか、あるいは両振幅が所定の規定値Aとなるように両信号V1,V2を正規化したとすると、両信号V1,V2は、それぞれ、A・sinθおよびA・cosθと表される。ここで、A=1とすると、両信号V1,V2は、それぞれ、sinθおよびcosθ)と表される。そこで、3次高調波成分が重畳されていない場合には、第1の磁気センサ11からはV1=sinθで表される出力信号V1が出力され、第2の磁気センサ12からはV2=cosθで表される出力信号V2が出力されるものとする。
この実施形態では、各磁気センサ11,12と磁石2とのギャップが小さいため、各磁気センサ11,12の出力信号には、3次高調波成分が重畳されているものとする。したがって、この実施形態には、3次高調波成分のゲインをK(0<K<1)とすると、第1の磁気センサ11からは、次式(2)で表される第1の出力信号V1が出力され、第2の磁気センサ12からは次式(3)で表される第2の出力信号V2が出力されるものとする。
Figure 0005660381
第1の出力信号V1および第2の出力信号V1は、回転角演算装置20に入力される。回転角演算装置20は、各出力信号V1,V2に基づいて、ロータ1の回転角θを演算する。回転角演算装置20は、たとえば、マイクロコンピュータから構成され、CPU(中央演算処理装置)およびメモリ(ROM,RAM等)を含んでいる。回転角演算装置20は、ROMに格納された所定のプログラムをCPUが実行することにより、複数の機能処理部として機能する。この複数の機能処理部は、第1の3次高調波成分除去部(三次高調波成分除去手段)21と、第2の3次高調波成分除去部(三次高調波成分除去手段)22と、回転角演算部(回転角演算手段)23とを含む。
第1の3次高調波成分除去部21は、第1の出力信号V1から3次高調波成分が除去されるように、第1の出力信号V1を補正する。具体的には、第1の3次高調波成分除去部21は、第1の磁気センサ11の出力信号V1から3次高調波成分が除去された信号sinθの近似値(sinθ)を演算する。
第2の3次高調波成分除去部22は、第2の出力信号V2から3次高調波成分が除去されるように、第2の出力信号V2を補正する。具体的には、第2の3次高調波成分除去部22は、第2の磁気センサ12の出力信号V2から3次高調波成分が除去された信号cosθの近似値(cosθ)を演算する。
回転角演算部23は、第1の3次高調波成分除去部21によって演算されたsinθの近似値(sinθ)と、第2の3次高調波成分除去部22によって演算されたcosθの近似値(cosθ)とに基づいて、ロータ1の回転角θを演算する。具体的には、次式(4)に基づいて、ロータ1の回転角θを演算する。
θ=tan−1{(sinθ)/(cosθ)} …(4)
以下、第1の3次高調波成分除去部21および第2の3次高調波成分除去部22の動作について説明する。
まず、第1の3次高調波成分除去部21の動作について説明する。
前記式(2)を変形することにより、次式(5)を導くことができる。
Figure 0005660381
次式(6)は、前記式(5)に基づいて、第1の磁気センサ11の出力信号V1から3次高調波成分が除去された信号sinθの近似値(sinθ)を演算するための演算式を示している。
Figure 0005660381
前記式(6)に示すように、前記式(5)の右辺の(1−sinθ)の項におけるsinθとして、第1の磁気センサ11の出力信号V1を用いることにより、演算回数が1回目のsinθの近似値(sinθ)を演算することができる。また、演算回数が1回目のsinθの近似値(sinθ)を、前記式(5)の右辺の(1−sinθ)の項におけるsinθとして用いることにより、演算回数が2回目のsinθの近似値(sinθ)を演算することができる。つまり、n(nは1以上の整数)を演算回数とすると、演算回数が2回目以降のsinθの近似値(sinθ)は、その1回前に演算されたsinθの近似値(sinθ)n−1を、前記式(5)の右辺の(1−sinθ)の項におけるsinθとして用いることによって演算することができる。演算回数nが多くなるほど、精度の高い近似値が得られる。
第1の3次高調波成分除去部21は、上記のような演算をn回行なうことにより、演算回数がn回目のsinθの信号値(sinθ)を演算する。演算回数nは任意であってもよい。つまり、演算回数nは1であってもよいし、2以上の値であってもよい。この実施形態では、演算回数nは、2または3に設定される。
次に、第2の3次高調波成分除去部22の動作について説明する。
前記式(3)を変形することにより、次式(7)を導くことができる。
Figure 0005660381
次式(8)は、前記式(7)に基づいて、第2の磁気センサ12の出力信号V2から3次高調波成分が除去された信号cosθの近似値(cosθ)を演算するための演算式を示している。
Figure 0005660381
前記式(8)に示すように、前記式(7)の右辺の(1−cosθ)の項におけるcosθとして、第2の磁気センサ12の出力信号V2を用いることにより、演算回数が1回目のcosθの近似値(cosθ)を演算することができる。また、演算回数が1回目の近似値(cosθ)を、前記式(7)の右辺の(1−cosθ)の項におけるcosθとして用いることにより、演算回数が2回目のcosθの近似値(cosθ)を演算することができる。つまり、n(nは1以上の整数)を演算回数とすると、演算回数が2回目以降のcosθの近似値(cosθ)は、その1回前に演算されたcosθの近似値(cosθ)n−1を、前記式(7)の右辺の(1−cosθ)の項におけるcosθとして用いることによって演算することができる。演算回数nが多くなるほど、精度の高い近似値が得られる。
第2の3次高調波成分除去部22は、上記のような演算をn回行なうことにより、演算回数がn回目の信号値(cosθ)を演算する。演算回数nは任意であってもよい。つまり、演算回数nは1であってもよいし、2以上の値であってもよい。この実施形態では、演算回数nは、2または3に設定される。
図2は、回転角演算装置20によって実行される回転角演算処理の手順を示すフローチャートである。図2に示される回転角演算処理は、所定の演算周期毎に繰り返し行なわれる。
回転角演算装置20は、磁気センサ11,12の出力信号V1,V2を取り込む(ステップS1)。そして、回転角演算装置20は、ステップS1で取り込まれた各出力信号V1,V2から3次高周波成分を除去する(ステップS2)。具体的には、第1の3次高周波成分除去部21によって、第1の出力信号V1から3次高周波成分が除去された信号sinθの近似値(sinθ)が演算される。また、第2の3次高周波成分除去部22によって、第2の出力信号V2から3次高周波成分が除去された信号cosθの近似値(cosθ)が演算される。
次に、回転角演算装置20の回転角演算部23は、第1の3次高周波成分除去部21によって演算されたsinθの近似値(sinθ)と、第2の3次高周波成分除去部22によって演算されたcosθの近似値(sinθ)を用い、前記式(4)に基づいて、ロータ1の回転角θを演算する(ステップS3)。そして、今演算周期の処理を終了する。
前記実施形態によれば、各磁気センサ11,12の出力信号V1,V2から3次高周波成分が除去された信号値を近似的に演算することができるので、各磁気センサ11,12の出力信号に3次高調波成分が重畳されている場合においても、正確な回転角を検出することができる。これにより、各磁気センサ11,12と磁石2とのギャップが小さくても、ロータ1の回転角を高精度で演算することができるようになる。この結果、各磁気センサと磁石2とのギャップを小さくすることができ、回転角検出装置を小型化することができる。
以上、この発明の一実施形態について説明したが、この発明はさらに他の形態で実施することもできる。たとえば、sinθの近似値(sinθ)とcosθの近似値(cosθ)とからロータ1の回転角θを演算する方法は、前記式(4)以外の方法であってもよい。
また、前記式(6),(8)内の4K/(1−K)を補正ゲインGとすると、この補正ゲインGは一定であってもよいし、演算回数が1回前のsinθの近似値(sinθ)n-1およびcosθの近似値(cosθ)n-1から算出するようにしてもよい。たとえば、演算回数がn回目の近似値(sinθ)nおよび(cosθ)nを演算する際の補正ゲインGを、演算回数が(n−1)回目のsinθの近似値(sinθ)n-1およびcosθの近似値(cosθ)n-1から算出するようにしてもよい。具体的には、演算回数が(n−1)回目のsinθの近似値(sinθ)n-1の正弦波曲線とcosθの近似値(cosθ)n-1の正弦波曲線とのθ=45°での交点の値に基づいて、前記補正ゲインGを算出してもよい。
また、(n―1)回目に演算されたsinθの近似値(sinθ)n-1および(cosθ)n-1に3次高調波成分が含まれている場合には、(sinθ)n-1 +(cosθ)n-1 =1とならない。そこで、演算回数がn回目の近似値(sinθ)nおよび(cosθ)nを演算する際の補正ゲイン(4K/(1−K))を、次式(9)により、演算するようにしてもよい。
=Gn−1+α×[1−{(sinθ)n-1 +(cosθ)n-1 }] …(9)
:n回目の近似値演算に用いられる補正ゲイン
n−1:(n−1)回目の近似値演算に用いられる補正ゲイン
α :任意の定数
以上のように、補正ゲインGを調整すると、各磁気センサ11,12と磁石2とのギャップの経時的変化、個々の製品(回転角検出装置)のばらつきにも対応することができ、制度の高い回転角の演算を行なえるようになる。
また、前記実施形態では、磁気センサ11,12は、ロータ1の回転中心軸を中心として90°(電気角)の角度間隔で配置されているが、磁気センサ11,12は、90°以外の任意の角度間隔で配置されていてもよい。たとえば、磁気センサ11,12は、120°(電気角)の角度間隔で配置されていてもよい。
なお、磁気センサ11,12が任意の角度間隔で配置されている場合の各3次高調波成分除去部21,22の動作について説明する。K(0<K<1)を3次高調波成分のゲインとし、第1の磁気センサ11の出力信号を第1の出力信号V1とし、第1の3次高調波成分除去部21による第1の出力信号V1の補正後の信号をV1aとし、第1の出力信号V1の補正前の信号をV1bとすると、第1の3次高調波成分除去部21は、次式(10)に基づいて、補正後信号V1aを演算する。また、第2の磁気センサ12の出力信号を第2の出力信号V2とし、第2の3次高調波成分除去部22による第2の出力信号V2の補正後の信号をV2aとし、第2の出力信号V2の補正前の信号をV2bとすると、第2の3次高調波成分除去部22は、次式(11)に基づいて、補正後信号V2aを演算する。
Figure 0005660381
以上、この発明をブラシレスモータのロータの回転角を検出するための装置に適用した場合の実施形態について説明したが、ブラシレスモータのロータ以外の回転体の回転角を検出するための装置にもこの発明を適用することができる。
前記各実施形態では、検出用ロータ1の磁石は1組の磁極対を持っているが、検出用ロータ1の磁石は複数組の磁極対を持っていてもよい。
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
1…ロータ、2…磁石、12,13…磁気センサ、20…回転角演算装置

Claims (4)

  1. 回転体の回転に応じて回転しかつ周方向に複数の磁極が設けられた磁石と、
    前記磁石の回転に応じて、互いに位相が異なりかつ3次高調波成分が重畳された正弦波状信号をそれぞれ出力する第1および第2の磁気センサと、
    前記各磁気センサの出力信号から3次高調波成分が除去されるように各出力信号を補正する三次高調波成分除去手段と、
    前記三次高調波成分除去手段による補正後の各出力信号に基づいて、前記回転体の回転角を演算する回転角演算手段とを含み、
    K(0<K<1)を3次高調波成分のゲインとし、前記第1の磁気センサの出力信号を第1の出力信号V1とし、前記三次高調波成分除去手段による前記第1の出力信号V1の補正後の信号をV1aとし、前記第1の出力信号V1の補正前の信号をV1bとし、前記第2の磁気センサの出力信号を第2の出力信号V2とし、前記三次高調波成分除去手段による前記第2の出力信号V2の補正後の信号をV2aとし、前記第2の出力信号V2の補正前の信号をV2bとすると、
    前記三次高調波成分除去手段は、
    次式(a)に基づいて、前記第1の出力信号の補正後信号V1aを演算する手段と、
    次式(b)に基づいて、前記第2の出力信号の補正後信号V2aを演算する手段とを含む、回転角検出装置。
    Figure 0005660381
  2. 前記三次高調波成分除去手段は、
    前記式(a) の補正前信号V1bとして、前記第1の出力信号V1を用いることにより、最終的な補正後信号V1aを演算する手段と、 前記式(b) の補正前信号V2bとして、前記第2の出力信号V2を用いることにより、最終的な補正後信号V2aを演算する手段とを含む、請求項1に記載の回転角検出装置。
  3. 前記三次高調波成分除去手段は、
    前記式(a) の補正前信号V1bとして、前記第1の出力信号V1を用いることにより、演算回数が1回目の補正後信号V1aを演算する手段と、
    演算回数が2回目以降の補正後信号V1aを、その1回前に演算された補正後信号V1aを前記式(a) の補正前信号V1bとして用いることによって演算する処理を、少なくとも1回行うことにより、最終的な補正後信号V1aを演算する手段と、
    前記式(b) の補正前信号V2bとして、前記第2の出力信号V2を用いることにより、演算回数が1回目の補正後信号V2aを演算する手段と、
    演算回数が2回目以降の補正後信号V2aを、その1回前に演算された補正後信号V2aを前記式(b) の補正前信号V2bとして用いることによって演算する処理を、少なくとも1回行うことにより、最終的な補正後信号V2aを演算する手段とを含む、請求項1に記載の回転角検出装置。
  4. 前記回転体の回転角をθとすると、前記第1の出力信号V1が、前記回転体の回転角をθとして、次式(c)で表される信号V1であり、前記第2の出力信号V2が、次式(d)で表される信号V2であり、
    前記式(a)が、前記式(c)から導かれる次式(e) であり、前記式(b)が、前記式(d)から導かれる次式(f) であり、
    前記第1の出力信号V1の補正前信号V1bが前記式(e)の右辺の(1−sinθ)の項におけるsinθに相当し、前記第1の出力信号V1の補正後信号V1aが前記式(e)の左辺のsinθに相当し、
    前記第2の出力信号V2の補正前信号V2bが前記式(f)の右辺の(1−cosθ)の項におけるcosθに相当し、前記第2の出力信号V2の補正後信号V2aが前記式(f)の左辺のcosθに相当する、請求項1〜3のいずれか一項に記載の回転角検出装置。
    Figure 0005660381
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Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6075855B2 (ja) * 2013-01-25 2017-02-08 株式会社エー・アンド・デイ 回転解析装置及び方法
JP6210284B2 (ja) * 2013-09-18 2017-10-11 株式会社ジェイテクト 回転角検出装置
JP6432129B2 (ja) * 2013-11-28 2018-12-05 株式会社リコー 角度検出装置および角度検出方法
JP5731022B1 (ja) * 2014-01-07 2015-06-10 ソフトロニクス株式会社 絶対位置検出装置
CN107076576B (zh) * 2014-10-20 2019-06-07 三菱电机株式会社 旋转角度检测装置、旋转电机和电梯用曳引机
DE102015101363B4 (de) * 2015-01-30 2019-05-23 Infineon Technologies Ag Erfassung einer Drehposition einer Welle
CN104748768B (zh) * 2015-03-12 2017-07-25 常州大学 转角位置检测装置的检测方法
CN108351197B (zh) * 2015-11-26 2020-09-29 三菱电机株式会社 角度检测装置及电动助力转向装置
KR101963106B1 (ko) * 2016-11-29 2019-04-01 주식회사 해치텍 회전각 검출 장치
JP7240387B2 (ja) 2018-05-11 2023-03-15 株式会社三共製作所 角度検出器

Family Cites Families (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2839340B2 (ja) * 1990-08-09 1998-12-16 三菱化学株式会社 位置信号の校正装置
JPH06109750A (ja) * 1992-09-29 1994-04-22 Mazda Motor Corp 回転センサ
JP2001012967A (ja) * 1999-04-28 2001-01-19 Asahi Optical Co Ltd エンコーダおよび磁気式エンコーダを搭載した測量機
JP3930227B2 (ja) * 2000-06-14 2007-06-13 ペンタックス株式会社 磁気式エンコーダおよび磁気式エンコーダを搭載した測量機
DE10041089A1 (de) 2000-08-22 2002-03-07 Bosch Gmbh Robert Verfahren zur Korrektur einer Winkelmessung
JP4552353B2 (ja) * 2001-05-11 2010-09-29 ソニー株式会社 サーボ・アクチュエータ並びにその位置検出装置
US6859762B2 (en) * 2001-07-03 2005-02-22 Mitutoyo Corporation Low voltage low power signal processing system and method for high accuracy processing of differential signal inputs from a low power measuring instrument
DE10163504B4 (de) * 2001-12-21 2005-07-07 Siemens Ag Verfahren zur iterativen Fehlerkompensation von sin/cos-Lagemesssystemen nach Offset-, Amplituden- und Phasenfehler
JP4713117B2 (ja) * 2004-09-21 2011-06-29 株式会社ミツトヨ エンコーダの出力信号補正装置及び方法
JP4713123B2 (ja) * 2004-10-13 2011-06-29 株式会社ミツトヨ エンコーダ出力信号補正装置
JP2006226764A (ja) * 2005-02-16 2006-08-31 Shicoh Eng Co Ltd 位置検出装置
JP4578298B2 (ja) * 2005-03-22 2010-11-10 株式会社ミツトヨ エンコーダ出力信号波形補正装置
JP2007121216A (ja) * 2005-10-31 2007-05-17 Aisin Seiki Co Ltd 回転状態検出装置
WO2007132603A1 (ja) * 2006-05-12 2007-11-22 Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki 磁気式エンコーダ装置
JP4862485B2 (ja) * 2006-05-17 2012-01-25 日本精工株式会社 レゾルバデジタルコンバータ、回転角度位置検出装置および回転機械制御装置
JP4763509B2 (ja) * 2006-05-23 2011-08-31 アイシン精機株式会社 リプル検出装置
TWI393867B (zh) * 2007-04-20 2013-04-21 Mitsubishi Electric Corp 磁性式旋轉角檢測器
JP4939298B2 (ja) * 2007-05-09 2012-05-23 アイシン精機株式会社 直流モータのリプル検出装置、モータ回転位置検出装置及びリプル検出方法
JP2008304249A (ja) * 2007-06-06 2008-12-18 Yaskawa Electric Corp エンコーダ信号処理装置およびその信号処理方法
WO2009099054A1 (ja) * 2008-02-07 2009-08-13 Hitachi Metals, Ltd. 回転角度検出装置、回転機及び回転角度検出方法
JP5557021B2 (ja) * 2009-08-26 2014-07-23 株式会社ジェイテクト 回転角検出装置
JP5333863B2 (ja) * 2009-08-26 2013-11-06 株式会社ジェイテクト 回転角検出装置
JP5807770B2 (ja) * 2010-12-15 2015-11-10 株式会社ジェイテクト 回転角検出装置
JP5776925B2 (ja) * 2010-12-17 2015-09-09 株式会社ジェイテクト 回転角検出装置
JP5720932B2 (ja) * 2011-01-17 2015-05-20 株式会社ジェイテクト 回転角検出装置
JP5716954B2 (ja) * 2011-01-17 2015-05-13 株式会社ジェイテクト 回転角検出装置

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