[發明專利]角度傳感器系統

有效

• 申請號: 201810167039.0
• 申請日: 2018-02-28
• 公開（公告）號: CN108627083B
• 公開（公告）日: 2020-03-03
• 發明（設計）人: 內田圭祐;平林啟
• 申請（專利權）人: TDK株式會社
• 主分類號: G01B7/30
• 分類號: G01B7/30
• 代理公司: 北京尚誠知識產權代理有限公司 11322
• 代理人: 楊琦

本發明涉及一種角度傳感器系統，其中，該角度傳感器系統具備產生旋轉磁場的磁場產生部、和檢測旋轉磁場并生成角度檢測值的角度傳感器。旋轉磁場包含互相正交的第1以及第2磁場成分。第1以及第2磁場成分各自包含理想磁場成分和誤差磁場成分。誤差磁場成分發生以規定周期的1/2進行變化的角度誤差。角度傳感器包含第1以及第2檢測信號生成部。第1以及第2檢測信號生成部各自包含磁化方向對應于旋轉磁場的方向進行變化的磁性層。以起因于誤差磁場成分的角度誤差被減少的方式在磁性層設定有磁各向異性。

技術領域

本發明涉及包含磁場產生部和角度傳感器的角度傳感器系統。

背景技術

近年來，在汽車中的方向盤或者動力轉向電機(power steering motor)的旋轉位置的檢測等各種用途中廣泛地使用了生成與檢測對象的角度具有對應關系的角度檢測值的角度傳感器。作為角度傳感器，例如有磁式角度傳感器。在使用了磁式角度傳感器的角度傳感器系統中，通常設置與對象物的旋轉或直線運動聯動而產生方向旋轉的旋轉磁場的磁場產生部。磁場產生部例如是旋轉的磁鐵。磁式角度傳感器的檢測對象的角度例如對應于磁鐵的旋轉位置。

作為磁式角度傳感器，已知有如日本專利申請公開2011-158488號公報所記載的那樣具備生成互相相位不同的多個檢測信號的多個檢測電路并且由使用了多個檢測信號的運算來生成角度檢測值的磁式角度傳感器。多個檢測電路各自包含至少1個磁檢測元件。磁檢測元件例如包含自旋閥型的磁阻效應元件，該旋閥型的磁阻效應元件具有磁化方向被固定的磁化固定層、磁化方向對應于旋轉磁場的方向變化的自由層、和配置于磁化固定層與自由層之間的非磁性層。

對于磁式角度傳感器，在檢測對象的角度以規定周期進行變化的情況下，多個檢測信號各自的波形理論上成為正弦曲線[包括正弦(Sine)波形和余弦(Cosine)波形]。但是，各檢測信號的波形有時從正弦曲線失真。如果各檢測信號的波形失真，則有時在角度檢測值中產生誤差。以下，將角度檢測值中產生的誤差稱為角度誤差。

在各檢測信號的波形發生失真的情況下，各檢測信號包含以描繪出理想的正弦曲線的方式進行變化的理想成分、和除此以外的誤差成分。在各檢測信號僅由理想成分構成的情況下被算出的角度檢測值相當于角度傳感器的真正的檢測對象的角度。以下將各檢測信號僅由理想成分構成的情況下被算出的角度檢測值稱為理想角度。角度誤差為理想角度與角度檢測值之差。

角度誤差發生的原因中大致可分為由磁場產生部產生的旋轉磁場引起的第1原因、和由磁檢測元件引起的第2原因。對于理想的角度傳感器系統，在檢測對象的角度以規定周期進行變化的情況下，表示各檢測電路的位置上的旋轉磁場的一個方向的成分的強度變化的波形(以下稱為磁場強度波形)成為正弦曲線，并且由各檢測電路生成的各檢測信號的波形也成為正弦曲線。由第1原因引起的角度誤差是由于磁場強度波形從正弦曲線失真而產生的。

由第2原因引起的角度誤差即使在磁場強度波形成為正弦曲線的情況下也會由于各檢測信號的波形從正弦曲線失真而產生。由第2原因引起的角度誤差例如在作為磁檢測元件的磁阻效應元件的自由層具有磁各向異性的情況下產生。另外，也會有第1原因和第2原因復合而產生角度誤差的情況。

在日本專利申請公開2011-158488號公報中記載了一種磁傳感器以能夠減少由第1原因引起的角度誤差。該磁傳感器具備被配置于互相不同位置的第1檢測部和第2檢測部。第1檢測部具有第1檢測電路、第2檢測電路、和基于第1以及第2檢測電路的輸出信號計算出第1檢測角度的第1運算電路。第2檢測部具有第3檢測電路、第4檢測電路、和基于第3以及第4檢測電路的輸出信號計算出第2檢測角度的第2運算電路。磁傳感器進一步具備基于第1以及第2檢測角度計算出角度檢測值的第3運算電路。

在日本專利申請公開2011-158488號公報所記載的磁傳感器中，存在需要多個檢測電路和多個運算電路，從而結構變得復雜的問題。

發明內容