[發明專利]角度檢測裝置和角度檢測方法

無效

• 申請號: 200910159477.3
• 申請日: 2009-07-14
• 公開（公告）號: CN101629802A
• 公開（公告）日: 2010-01-20
• 發明（設計）人: 海田佳生;宮本寬和;木戶利尚
• 申請（專利權）人: TDK株式會社
• 主分類號: G01B7/30
• 分類號: G01B7/30;G01B7/00;G01D5/16
• 代理公司: 北京尚誠知識產權代理有限公司
• 代理人: 龍 淳

技術領域

本發明涉及用于計算旋轉軸的旋轉角度的角度檢測裝置和角度檢測方法。

背景技術

日本特開2001-91208號公報中提出了一種旋轉角檢測裝置以作為用于檢測節流閥等被檢測物的旋轉角的機構，該旋轉角檢測裝置具有使磁鐵和磁軛之間產生磁場且配置在該磁場中的磁檢測元件的位置從轉子的旋轉中心偏離的結構。如果磁檢測元件的位置從轉子的旋轉中心偏離，那么與磁檢測元件互連的磁通角和轉子的旋轉角之間的關系發生變化。通過利用這個變化，可以在寬范圍內任意設定相對于旋轉角的磁檢測元件的輸出特性，并能夠提高旋轉角的檢測特性。

專利文獻1：日本特開2001-91208號公報

發明內容

發明要解決的問題

但是，上述的旋轉角檢測裝置存在以下缺點：對檢測角度有一定的限制(參考專利文獻1圖8(b))。

因此，本發明以提出對檢測角度沒有限制的角度檢測裝置及角度檢測方法作為課題。

解決問題的手段

為了解決上述課題，本發明所涉及的角度檢測裝置具有：旋轉體，固定在旋轉軸上，通過旋轉體的旋轉中心的直線與旋轉體的外周相交的兩點間的距離一定的旋轉體；第一磁傳感器和第二磁傳感器，對角配置在旋轉體的外周附近，第一磁傳感器檢測與旋轉體的外周和第一磁傳感器之間的第一距離的變化相對應的磁場變化，并輸出第一檢測信號，第一距離隨著旋轉體的旋轉而發生周期性變化，第二磁傳感器檢測與旋轉體外周和第二磁傳感器之間的第二距離的變化相對應的磁場變化，并輸出第二檢測信號，第二距離隨著第一距離的變化而發生互補性變化；差動運算單元，對第一檢測信號和第二檢測信號進行差動運算；以及角度計算單元，根據差動運算單元進行差動運算的結果，計算旋轉軸的旋轉角度。

根據本發明所涉及的角度檢測裝置，由于使用通過旋轉體的旋轉中心的直線與旋轉體的外周相交的兩點間的距離一定的旋轉體，因此，通過將對角配置的一對第一及第二磁傳感器的檢測信號進行差動運算而得到的信號為包含旋轉體的旋轉角度信息的近似正弦波信號，可以在全角度(0deg～360deg)范圍內進行檢測誤差小的角度檢測。另外，由于旋轉體也可以不安裝在被檢測物的端面上，因此，角度檢測裝置的安裝的容易性優異。另外，優選，一對磁傳感器各自距離旋轉中心的距離相同。這是由于通過輸出的信號具有充分的對稱性，從而差動輸出信號近似為正弦波。

在此，優選，旋轉體投影在其旋轉平面的形狀具有兩個不同的半橢圓結合的形狀。根據這種形狀，在旋轉體旋轉一周的情況下，在旋轉一周的過程中一對磁傳感器分別取一次的最大值及最小值，將對角配置的一對第一及第二磁傳感器的檢測信號進行差動運算而得到的信號成為包含旋轉體的旋轉角度信息的酷似理想的正弦波形的近似正弦波信號。

在本發明優選的實施方式中，旋轉體由鐵磁性材質形成。第一磁傳感器具有使旋轉體的外周與第一磁傳感器之間產生磁場的第一磁鐵、以及根據隨著第一距離的變化而變化的磁場而輸出第一檢測信號的第一磁阻效應元件。第二磁傳感器具有使旋轉體的外周和第二磁傳感器之間產生磁場的第二磁鐵、以及根據隨著第二距離的變化而變化的磁場而輸出第二檢測信號的第二磁阻效應元件。根據這種結構，隨著旋轉體的旋轉，旋轉體與第一磁傳感器之間的第一距離以及旋轉體與第二磁傳感器之間的第二距離發生變化，由于這些變化作為第一及第二磁傳感器的電阻值的變化出現，因而，在第一及第二檢測信號中包含與旋轉體的旋轉角度相關的信息。

在本發明優選的實施方式中，第一磁阻效應元件具有在旋轉體的旋轉中心的方向上設定長邊方向的第一自由磁性層。第二磁阻效應元件具有在旋轉體的旋轉中心的方向上設定長邊方向的第二自由磁性層。通過將自由磁性層的長邊方向設定在旋轉中心的方向上，能夠提高角度檢測精度。

本發明所涉及的角度檢測方法，使用第一及第二磁傳感器，檢測旋轉軸的旋轉角度，第一及第二磁傳感器對角配置在固定在旋轉軸上的旋轉體的外周附近，該角度檢測方法具有：使旋轉體與旋轉軸一起旋轉的步驟，其中，通過旋轉體的旋轉中心的直線與旋轉體的外周相交的兩點間的距離一定；從第一磁傳感器輸出第一檢測信號的步驟，其中，第一磁傳感器檢測與旋轉體的外周和第一磁傳感器之間的第一距離的變化相對應的磁場變化，第一距離隨著旋轉體的旋轉而發生周期性變化；從第二磁傳感器輸出第二檢測信號的步驟，其中，第二磁傳感器檢測與旋轉體的外周和第二磁傳感器之間的第二距離的變化相對應的磁場變化，第二距離隨著第一距離的變化而發生互補性變化；對第一檢測信號和第二檢測信號進行差動運算的步驟；以及根據差動運算的結果，計算旋轉軸的旋轉角度的步驟。