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公開番号2024155430
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-31
出願番号2023070133
出願日2023-04-21
発明の名称回転角検出装置
出願人株式会社ジェイテクト
代理人個人,個人
主分類G01D 5/16 20060101AFI20241024BHJP(測定;試験)
要約【課題】回転角の検出精度を向上させることができる回転角検出装置を提供する。
【解決手段】回転角検出装置10は、磁気センサ12と、処理回路20とを有している。磁気センサ12は、回転体の回転に応じて位相が異なる第1の電気信号S1と第2の電気信号S2とを生成する。処理回路20は、磁気センサ12により生成される第1の電気信号S1と第2の電気信号S2とに基づき、回転体の回転角Θを演算する。処理回路20は、第1の電気信号S1と第2の電気信号S2とにより表されるリサージュ曲線に最も近似する近似楕円を最小二乗法により求める。処理回路20は、求められる近似楕円に基づき、第1の電気信号S1と第2の電気信号S2とを補正するように構成される。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
回転体の回転に応じて位相が異なる２つの電気信号を生成するセンサと、
前記センサにより生成される２つの前記電気信号に基づき前記回転体の回転角を演算する処理回路と、を有し、
前記処理回路は、２つの前記電気信号により表されるリサージュ曲線に最も近似する近似楕円を最小二乗法により求め、求められる前記近似楕円に基づき、２つの前記電気信号を補正するように構成される回転角検出装置。
続きを表示（約 430 文字）【請求項２】
前記処理回路は、楕円の一般式を整理したときの未知数部分を変数で置き換えることにより得られる数式の前記変数を演算する第１の処理と、
前記第１の処理を通じて演算される前記変数を使用して、前記近似楕円の中心座標、長半径、短半径、および傾きを演算する第２の処理と、を実行するように構成される請求項１に記載の回転角検出装置。
【請求項３】
前記処理回路は、前記近似楕円の中心座標、長半径、短半径、および傾きを代入した楕円の一般式に基づき、補正後の２つの前記電気信号を取得するように構成される請求項１または請求項２に記載の回転角検出装置。
【請求項４】
前記回転体は、シャフトである請求項１または請求項２に記載の回転角検出装置。
【請求項５】
前記シャフトの端部に固定されるバイアス磁石と、
前記バイアス磁石と軸方向に向き合う磁気センサと、を有している請求項４に記載の回転角検出装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転角検出装置に関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、検出対象の回転角を検出する回転角検出装置が知られている。回転角検出装置には、検出精度を確保することが求められる。たとえば、特許文献１の内挿装置は、エンコーダから出力される２相の正弦波信号を取り込む。内挿装置は、２相の正弦波信号のオフセットを補正するオフセット補正と、２相の正弦波信号の振幅を揃える振幅補正と、２相の正弦波信号の位相差の誤差を補正する位相差補正とを行う。
【０００３】
内挿装置は、オフセット補正を行う場合、正弦波信号をデジタル信号に変換する。内挿装置は、デジタル信号の最大値と最小値とに基づき取得されるオフセット値を使用して、オフセット補正を行う。内挿装置は、振幅補正を行う場合、デジタル信号の最大値と最小値とに基づき、デジタル信号の振幅値を取得する。内挿装置は、２相のデジタル信号の振幅値から演算される振幅比を使用して、振幅補正を行う。
【０００４】
内挿装置は、位相差補正として、２相の正弦波信号により表されるリサージュ曲線の座標値を４５°反時計回りに回転させた座標値に座標変換することにより、４５°反時計回りに回転させたリサージュ曲線を描く２相の補正信号を生成する。位相差補正後の２相の補正信号には振幅ずれが発生する。このため、内挿装置は、２相の補正信号に対して振幅補正を再度行う。これにより、２相の補正信号により表されるリサージュ曲線は、理想的には真円となる。すなわち、オフセット補正、振幅補正、および位相差補正された２相の補正信号が得られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０１７－１５１０６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
実際に検出される正弦波信号には、たとえば、高調波あるはノイズが重畳することがある。この場合、２相の正弦波信号により表される実際のリサージュ曲線は、１本の曲線で表されるきれいな楕円にならない。特許文献１の内挿装置は、正弦波信号をデジタル信号に変換するとともに、変換されるデジタル信号の最大値と最小値とに基づき、オフセット補正および振幅補正を行う。デジタル信号の最大値と最小値とには誤差が含まれるため、オフセット補正、振幅補正、および位相差補正を通じて得られる補正信号にも誤差が含まれる。したがって、補正信号に基づき演算される角度には、依然として誤差が含まれているおそれがある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決し得る回転角検出装置は、回転体の回転に応じて位相が異なる２つの電気信号を生成するセンサと、前記センサにより生成される２つの前記電気信号に基づき前記回転体の回転角を演算する処理回路と、を有している。前記処理回路は、２つの前記電気信号により表されるリサージュ曲線に最も近似する近似楕円を最小二乗法により求め、求められる前記近似楕円に基づき、２つの前記電気信号を補正するように構成される。
【０００８】
この構成によれば、２つの電気信号により表されるリサージュ曲線に最も近似する近似楕円を最小二乗法により求めるため、高調波あるいはノイズによる影響が少ない。このため、近似楕円に基づき補正された２つの補正後の電気信号に基づき回転体の回転角を演算することによって、より正確な回転角を得ることができる。したがって、回転角の検出精度を向上させることができる。
【０００９】
上記の回転角検出装置において、前記処理回路は、楕円の一般式を整理したときの未知数部分を変数で置き換えることにより得られる数式の前記変数を演算する第１の処理と、前記第１の処理を通じて演算される前記変数を使用して、前記近似楕円の中心座標、長半径、短半径、および傾きを演算する第２の処理と、を実行するように構成される。
【００１０】
この構成によれば、第１の処理と、第２の処理との実行を通じて、近似楕円を求めることができる。
上記の回転角検出装置において、前記処理回路は、前記近似楕円の中心座標、長半径、短半径、および傾きを代入した楕円の一般式に基づき、補正後の２つの前記電気信号を取得するように構成される。
（【００１１】以降は省略されています）

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