[发明专利]角度检测装置和角度检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于计算旋转轴的旋转角度的角度检测装置和角度检测方法。

背景技术

日本特开2001-91208号公报中提出了一种旋转角检测装置以作为用于检测节流阀等被检测物的旋转角的机构，该旋转角检测装置具有使磁铁和磁轭之间产生磁场且配置在该磁场中的磁检测元件的位置从转子的旋转中心偏离的结构。如果磁检测元件的位置从转子的旋转中心偏离，那么与磁检测元件互连的磁通角和转子的旋转角之间的关系发生变化。通过利用这个变化，可以在宽范围内任意设定相对于旋转角的磁检测元件的输出特性，并能够提高旋转角的检测特性。

专利文献1：日本特开2001-91208号公报

发明内容

发明要解决的问题

但是，上述的旋转角检测装置存在以下缺点：对检测角度有一定的限制(参考专利文献1图8(b))。

因此，本发明以提出对检测角度没有限制的角度检测装置及角度检测方法作为课题。

解决问题的手段

为了解决上述课题，本发明所涉及的角度检测装置具有：旋转体，固定在旋转轴上，通过旋转体的旋转中心的直线与旋转体的外周相交的两点间的距离一定的旋转体；第一磁传感器和第二磁传感器，对角配置在旋转体的外周附近，第一磁传感器检测与旋转体的外周和第一磁传感器之间的第一距离的变化相对应的磁场变化，并输出第一检测信号，第一距离随着旋转体的旋转而发生周期性变化，第二磁传感器检测与旋转体外周和第二磁传感器之间的第二距离的变化相对应的磁场变化，并输出第二检测信号，第二距离随着第一距离的变化而发生互补性变化；差动运算单元，对第一检测信号和第二检测信号进行差动运算；以及角度计算单元，根据差动运算单元进行差动运算的结果，计算旋转轴的旋转角度。

根据本发明所涉及的角度检测装置，由于使用通过旋转体的旋转中心的直线与旋转体的外周相交的两点间的距离一定的旋转体，因此，通过将对角配置的一对第一及第二磁传感器的检测信号进行差动运算而得到的信号为包含旋转体的旋转角度信息的近似正弦波信号，可以在全角度(0deg～360deg)范围内进行检测误差小的角度检测。另外，由于旋转体也可以不安装在被检测物的端面上，因此，角度检测装置的安装的容易性优异。另外，优选，一对磁传感器各自距离旋转中心的距离相同。这是由于通过输出的信号具有充分的对称性，从而差动输出信号近似为正弦波。

在此，优选，旋转体投影在其旋转平面的形状具有两个不同的半椭圆结合的形状。根据这种形状，在旋转体旋转一周的情况下，在旋转一周的过程中一对磁传感器分别取一次的最大值及最小值，将对角配置的一对第一及第二磁传感器的检测信号进行差动运算而得到的信号成为包含旋转体的旋转角度信息的酷似理想的正弦波形的近似正弦波信号。

在本发明优选的实施方式中，旋转体由铁磁性材质形成。第一磁传感器具有使旋转体的外周与第一磁传感器之间产生磁场的第一磁铁、以及根据随着第一距离的变化而变化的磁场而输出第一检测信号的第一磁阻效应元件。第二磁传感器具有使旋转体的外周和第二磁传感器之间产生磁场的第二磁铁、以及根据随着第二距离的变化而变化的磁场而输出第二检测信号的第二磁阻效应元件。根据这种结构，随着旋转体的旋转，旋转体与第一磁传感器之间的第一距离以及旋转体与第二磁传感器之间的第二距离发生变化，由于这些变化作为第一及第二磁传感器的电阻值的变化出现，因而，在第一及第二检测信号中包含与旋转体的旋转角度相关的信息。

在本发明优选的实施方式中，第一磁阻效应元件具有在旋转体的旋转中心的方向上设定长边方向的第一自由磁性层。第二磁阻效应元件具有在旋转体的旋转中心的方向上设定长边方向的第二自由磁性层。通过将自由磁性层的长边方向设定在旋转中心的方向上，能够提高角度检测精度。

本发明所涉及的角度检测方法，使用第一及第二磁传感器，检测旋转轴的旋转角度，第一及第二磁传感器对角配置在固定在旋转轴上的旋转体的外周附近，该角度检测方法具有：使旋转体与旋转轴一起旋转的步骤，其中，通过旋转体的旋转中心的直线与旋转体的外周相交的两点间的距离一定；从第一磁传感器输出第一检测信号的步骤，其中，第一磁传感器检测与旋转体的外周和第一磁传感器之间的第一距离的变化相对应的磁场变化，第一距离随着旋转体的旋转而发生周期性变化；从第二磁传感器输出第二检测信号的步骤，其中，第二磁传感器检测与旋转体的外周和第二磁传感器之间的第二距离的变化相对应的磁场变化，第二距离随着第一距离的变化而发生互补性变化；对第一检测信号和第二检测信号进行差动运算的步骤；以及根据差动运算的结果，计算旋转轴的旋转角度的步骤。