(57)【要約】【課題】高い精度で回転角を検出可能な回転角センサ及びその補正方法を提供する。【解決手段】回転軸２の外周に一体に設けられ、周方向に極性の異なる磁極６が１対以上着磁されているリング磁石３と、リング磁石３と対向して設けられ、回転軸２の径方向および接線方向の磁界強度を検出する磁界センサ４と、磁界センサ４が検出した磁界強度を基に、回転軸２の回転角を演算する回転角演算部１０と、磁界センサ４が対向している磁極６毎または磁極６の対毎に、予め補正値が記憶されている補正値記憶部１１と、磁界センサ４が対向している磁極６または磁極６の対を検出する対向磁極検出手段１２と、補正値記憶部１１を参照して、対向磁極検出手段１２が検出した磁極６または磁極６の対に対応する補正値を抽出し、抽出した補正値を用いて回転角演算部１０が演算した回転角を補正する回転角補正部１３と、を備えた。【選択図】図１
2017156266.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転角の検出対象となる回転軸の外周に前記回転軸と一体に回転するように設けられており、周方向に極性の異なる磁極が１対以上着磁されているリング磁石と、
前記回転軸の径方向において前記リング磁石と対向して設けられており、前記回転軸の径方向および接線方向の磁界強度を検出する磁界センサと、
前記磁界センサが検出した磁界強度を基に、前記回転軸の回転角を演算する回転角演算部と、
前記磁界センサが対向している前記磁極毎または前記磁極の対毎に、予め補正値が記憶されている補正値記憶部と、
前記磁界センサが対向している前記磁極または前記磁極の対を検出する対向磁極検出手段と、
前記補正値記憶部を参照して、前記対向磁極検出手段が検出した前記磁極または前記磁極の対に対応する補正値を抽出し、抽出した補正値を用いて前記回転角演算部が演算した回転角を補正する回転角補正部と、を備えた、
回転角センサ。
【請求項２】
前記回転角演算部は、任意の前記磁極または前記磁極の対が前記磁界センサと対向する角度範囲内における相対的な回転角を演算する相対回転角演算部を有し、
前記回転角補正部は、前記相対回転角演算部が演算した前記相対的な回転角を前記補正値を用いて補正するように構成されている、
請求項１に記載の回転角センサ。
【請求項３】
前記補正値記憶部には、前記角度範囲毎に、予め、前記回転角演算部で演算した回転角と、当該回転角と実際の回転角との誤差との関係を求めておくと共に当該関係を直線で近似し、当該近似した直線の傾きがゼロとなるように設定された補正係数と、前記近似した直線の切片がゼロとなるように設定された補正切片とが前記補正値として記憶されており、
前記回転角補正部は、前記相対回転角演算部が演算した前記相対的な回転角に、前記補正係数を掛け合わせ，前記補正切片を足し合わせることで、前記相対的な回転角を補正するように構成されている、
請求項２に記載の回転角センサ。
【請求項４】
前記対抗磁極検出手段は、さらに、前記磁界センサが検出した磁界強度が、前記回転軸の回転角の基準となる基準位置から何周期目の周期的変化であるかを回転周期として検出するように構成されており、
前記回転角演算部は、前記対向磁極検出手段が検出した回転周期と、前記回転角補正部が補正した前記相対的な回転角とを基に、前記回転軸の基準位置からの回転角を演算する絶対回転角演算部を有している、
請求項２または３に記載の回転角センサ。
【請求項５】
前記補正値記憶部には、前記磁界センサが対向している前記磁極の対毎に、予め補正値が記憶されており、
前記対向磁極検出手段は、前記磁界センサが対向している前記磁極の対を検出するように構成されており、
前記回転角補正部は、前記対向磁極検出手段が検出した前記磁極の対に対応する補正値を抽出し、抽出した補正値を用いて前記回転角演算部が演算した回転角を補正するように構成されている、
請求項１乃至４の何れか１項に記載の回転角センサ。
【請求項６】
回転角の検出対象となる回転軸の外周に前記回転軸と一体に回転するように設けられており、周方向に極性の異なる磁極が１対以上着磁されているリング磁石と、
前記回転軸の径方向において前記リング磁石と対向して設けられており、前記回転軸の径方向および接線方向の磁界強度を検出する磁界センサと、
前記磁界センサが検出した磁界強度を基に、前記回転軸の回転角を演算する回転角演算部と、を備えた回転角センサの補正方法であって、
前記磁界センサが対向している前記磁極毎または前記磁極の対毎に、予め補正値を設定しておき、
前記磁界センサが対向している前記磁極または前記磁極の対を検出し、当該検出した前記磁極または前記磁極の対に対応する補正値を用いて前記回転角演算部が演算した回転角を補正する、
回転角センサの補正方法。
【請求項７】
前記回転角演算部は、任意の前記磁極または前記磁極の対が前記磁界センサと対向する角度範囲内における相対的な回転角を演算する相対回転角演算部を有し、
前記相対回転角演算部が演算した前記相対的な回転角を前記補正値を用いて補正する、
請求項６に記載の回転角センサの補正方法。
【請求項８】
前記角度範囲毎に、予め、前記相対回転角演算部で演算した前記相対的な回転角と、当該相対的な回転角と実際の回転角との誤差との関係を求めておくと共に、当該関係を直線で近似し、当該近似した直線の傾きがゼロとなるように設定された補正係数と、前記近似した直線の切片がゼロとなるように設定された補正切片とを前記補正値として設定しておき、
前記相対回転角演算部が演算した前記相対的な回転角に、前記補正係数を掛け合わせ，前記補正切片を足し合わせることで、前記相対的な回転角を補正する、
請求項７に記載の回転角センサの補正方法。
【請求項９】
前記磁界センサが検出した磁界強度が、前記回転軸の回転角の基準となる基準位置から何周期目の周期的変化であるかを回転周期として検出し、
当該検出した回転周期と、補正した前記相対的な回転角とを基に、前記回転軸の基準位置からの回転角を演算する、
請求項７または８に記載の回転角センサの補正方法。
【請求項１０】
前記磁界センサが対向している前記磁極の対毎に、予め補正値が設定されており、
前記磁界センサが対向している前記磁極の対を検出し、
当該検出した前記磁極の対に対応する補正値を用いて、前記回転角演算部が演算した回転角を補正する、
請求項６乃至９の何れか１項に記載の回転角センサの補正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転角センサ及びその補正方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、リング磁石と磁界センサ（磁気センサ）とを用いた回転角センサが知られている（例えば、特許文献１，２参照）。回転角センサは、例えば、車両においてステアリングホイールの操舵角を検出する操舵角センサとして用いられている。
【０００３】
回転角センサでは、リング磁石は、回転角の検出対象となる回転軸の外周に回転軸と一体に回転するように設けられている。また、リング磁石としては、一般に、周方向に極性の異なる複数の磁極が着磁されているものが用いられている。
【０００４】
磁界センサは、回転軸の径方向においてリング磁石と対向して設けられており、回転軸の径方向および接線方向の磁界強度を検出するように構成されている。
【０００５】
この回転角センサでは、磁界センサが検出した径方向および接線方向の磁界強度を基に、回転軸の回転角を求めている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第５４３４８５０号公報
【特許文献２】特開２０１４−２１９３１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、回転角センサに用いるリング磁石は、周方向に複数の電磁石を等間隔に設けた治具に、リング状の磁石生材料セットし、電磁石により磁石生材料に強力な磁界を与えることで着磁を行い製造される。
【０００８】
この際、リング磁石の着磁に用いる治具の精度（電磁石の位置精度）が十分でなかったり、着磁の際に磁石生材料と治具間で位置ずれが生じたりすると、製造されるリング磁石において磁極の位置（間隔）がずれてしまう。リング磁石における磁極の位置ずれは、検出する回転角の誤差の原因となってしまう。
【０００９】
このようなリング磁石の磁極の位置ずれは、製造上避けることができないため、リング磁石に磁極の位置ずれがある場合であっても、高い精度で回転角を検出可能な回転角センサが求められる。
【００１０】
そこで、本発明は、高い精度で回転角を検出可能な回転角センサ及びその補正方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、上記課題を解決することを目的として、回転角の検出対象となる回転軸の外周に前記回転軸と一体に回転するように設けられており、周方向に極性の異なる磁極が１対以上着磁されているリング磁石と、前記回転軸の径方向において前記リング磁石と対向して設けられており、前記回転軸の径方向および接線方向の磁界強度を検出する磁界センサと、前記磁界センサが検出した磁界強度を基に、前記回転軸の回転角を演算する回転角演算部と、前記磁界センサが対向している前記磁極毎または前記磁極の対毎に、予め補正値が記憶されている補正値記憶部と、前記磁界センサが対向している前記磁極または前記磁極の対を検出する対向磁極検出手段と、前記補正値記憶部を参照して、前記対向磁極検出手段が検出した前記磁極または前記磁極の対に対応する補正値を抽出し、抽出した補正値を用いて前記回転角演算部が演算した回転角を補正する回転角補正部と、を備えた、回転角センサを提供する。
【００１２】
また、本発明は、上記課題を解決することを目的として、回転角の検出対象となる回転軸の外周に前記回転軸と一体に回転するように設けられており、周方向に極性の異なる磁極が１対以上着磁されているリング磁石と、前記回転軸の径方向において前記リング磁石と対向して設けられており、前記回転軸の径方向および接線方向の磁界強度を検出する磁界センサと、前記磁界センサが検出した磁界強度を基に、前記回転軸の回転角を演算する回転角演算部と、を備えた回転角センサの補正方法であって、前記磁界センサが対向している前記磁極毎または前記磁極の対毎に、予め補正値を設定しておき、前記磁界センサが対向している前記磁極または前記磁極の対を検出し、当該検出した前記磁極または前記磁極の対に対応する補正値を用いて前記回転角演算部が演算した回転角を補正する、回転角センサの補正方法を提供する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、高い精度で回転角を検出可能な回転角センサ及びその補正方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施の形態に係る回転角センサの概略構成図である。
【図２】回転角センサにおける信号の流れを示す模式図である。
【図３】回転角センサにおける制御フローを示すフロー図である。
【図４】補正値を決定する手順を示すフロー図である。
【図５】回転角と誤差の関係の一例を示すフロー図である。
【図６】（ａ）は図５の０〜９０°の角度範囲を抽出したグラフ図、（ｂ）はその近似曲線を示すグラフ図であり、（ｃ）は（ｂ）において回転角に補正係数を掛け合わせた値を横軸としたグラフ図、（ｄ）は（ｃ）においてさらに補正切片を足し合わせた値を横軸としたグラフ図である。
【図７】図５において、角度範囲毎に補正を行った回転角を横軸としたグラフ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
［実施の形態］
以下、本発明の実施の形態を添付図面にしたがって説明する。
【００１６】
図１は、本実施の形態に係る回転角センサの概略構成図である。また、図２は、回転角センサにおける信号の流れを示す模式図である。
【００１７】
図１および図２に示すように、回転角センサ１は、回転角の検出対象となる回転軸２の外周に回転軸２と一体に回転するように設けられているリング磁石３と、リング磁石３からの磁界を検出する磁界センサ４と、磁界センサ４の出力を基に回転軸２の回転角を演算する演算部５と、を備えている。
【００１８】
回転軸２は、例えば車両のステアリングシャフトであり、回転角センサ１は、例えばステアリングシャフトに連結されたステアリングホイールの操舵角を検出する操舵角センサである。なお、回転角センサ１の用途は操舵角センサに限定されない。
【００１９】
リング磁石３は、中空円筒状に形成されており、その周方向と垂直な方向での断面形状が略矩形状に形成されている。リング磁石３は、周方向に極性の異なる磁極６（Ｎ極６ａおよびＳ極６ｂ）が１対以上着磁されており、周方向にＮ極６ａとＳ極６ｂが交互にかつ略等間隔に着磁されている。ここでは、４対の磁極６（４つのＮ極６ａと４つのＳ極６ｂ）が着磁されたリング磁石３を用いる場合を説明するが、リング磁石３における磁極６の対数はこれに限定されない。また、以下の説明における磁極６の対とは、周方向において隣り合うＮ極６ａとＳ極６ｂの対を意味する。
【００２０】
磁界センサ４は、基板７に実装されており、回転軸２の径方向においてリング磁石３と対向して設けられている。つまり、磁界センサ４は、リング磁石３の外周面と対向して設けられている。磁界センサ４は、回転軸２の回転によって回転しない非回転部材に固定されている。
【００２１】
磁界センサ４としては、対向するリング磁石３からの磁界を検出すべく、少なくとも、回転軸２の径方向（図１におけるＸ方向）および接線方向（図１におけるＹ方向）の磁界強度を検出可能なものが用いられる。ここでは、後述するスライド磁石１４による磁界を検出するため、磁界センサ４として、回転軸２の径方向（Ｘ方向）、接線方向（Ｙ方向）、軸方向（図１におけるＺ方向）の３方向における磁界強度を検出可能な３軸の磁界センサを用いた。磁界センサ４としては、例えばホール効果を利用して磁界強度を検出するホールＩＣを用いることができる。
【００２２】
演算部５は、例えば車両の電子制御ユニット（ＥＣＵ）に搭載されており、ＣＰＵ、メモリ、ソフトウェア、インターフェイス等を適宜組み合わせて実現されている。
【００２３】
演算部５は、磁界センサ４が検出した磁界強度を基に、回転軸２の回転角を演算する回転角演算部１０を有している。回転角演算部１０の詳細については後述する。
【００２４】
さて、本実施の形態では、４対の磁極６が着磁されたリング磁石３を用いているため、各磁極６が精度よく等間隔に着磁されていれば、回転軸２を回転させた際に、３６０度を磁極６の対数である４で除した９０度の角度範囲毎に、磁界センサ４で検出される磁界強度が周期的に変化することになる。
【００２５】
しかし、リング磁石３において磁極６の位置（間隔）がずれていると、磁界センサ４で検出される磁界強度の１周期に相当する角度範囲が９０度よりも広くなったり狭くなったりし、検出される回転角の誤差の原因となってしまう。
【００２６】
そこで、本実施の形態では、予め磁極６毎あるいは磁極６の対毎に、磁極６の位置ずれに応じた補正値（補正係数および補正切片、詳細は後述する）を設定しておき、磁界センサ４が対向している磁極６に応じた補正値を用いて回転角を補正することで、磁極６の位置ずれによる回転角の誤差を抑制するようにしている。
【００２７】
より具体的には、本実施の形態に係る回転角センサ１は、磁界センサ４が対向している磁極６毎または磁極６の対毎に、予め補正値が記憶されている補正値記憶部１１と、磁界センサ４が対向している磁極６または磁極６の対を検出する対向磁極検出手段１２と、補正値記憶部１１を参照して、対向磁極検出手段１２が検出した磁極６または磁極６の対に対応する補正値を抽出し、抽出した補正値を用いて回転角演算部１０が演算した回転角を補正する回転角補正部１３と、を備えている。
【００２８】
（対向磁極検出手段１２の説明）
対向磁極検出手段１２は、磁界センサ４が、リング磁石３のいずれの磁極６または磁極６の対と対向しているかを検出するものである。
【００２９】
本実施の形態では、対向磁極検出手段１２は、磁界センサ４に軸方向（Ｚ方向）の磁界を生じさせるスライド磁石１４と、回転軸２の回転に伴ってスライド磁石１４を磁界センサ４に対して接近及び離間する方向に移動させるスライド機構１５と、磁界センサ４が検出したＺ方向の磁界強度を基に、磁界センサ４が対向している磁極６または磁極６の対を検出する対向磁極検出部１６と、を有している。
【００３０】
スライド磁石１４は、磁界センサ４と軸方向（Ｚ方向）に対向して配置されている。スライド磁石１４は、軸方向（Ｚ方向）に沿った棒状に形成されており、極性の異なる磁極（Ｎ極１４ａおよびＳ極１４ｂ）が軸方向（Ｚ方向）に並ぶように構成されている。これにより、スライド磁石１４は、磁界センサ４に対し、Ｘ方向及びＹ方向に発生する磁界を抑制するように構成されている。本実施の形態では、スライド磁石１４は、Ｎ極１４ａが磁界センサ４に対向するように配置されている。
【００３１】
スライド機構１５は、回転軸２の回転に伴ってスライド磁石１４を軸方向（Ｚ方向）に沿って移動させるものである。スライド機構１５は、スライド磁石１４を支持する支持部材としてのスライダ１８と、回転軸２と共に回転し、外周面にスライダ１８と噛み合う噛み合い部１７１が螺旋状に形成された環状部材としてのスライド駆動部材１７と、を有している。図示していないが、スライド機構１５は、回転軸２の周囲の非回転部材に固定されスライダ１８を案内するガイド部材を有してもよい。スライド駆動部材１７およびスライダ１８は、例えばアルミニウムやオーステナイト系ステンレス等の非磁性金属もしくは硬質樹脂等の非磁性体からなる。
【００３２】
噛み合い部１７１は、スライド駆動部材１７の外周面に一条の螺旋状の溝を設けることで形成されている。噛み合い部１７１は、ステアリングホイールが左右の最大舵角まで操舵された場合にも、スライダ１８との噛み合いによりスライド磁石１４を磁界センサ４に対して接近及び離間させる方向に移動させることが可能な範囲に形成されている。
【００３３】
スライダ１８は、スライド駆動部材１７の噛み合い部１７１と噛み合うスライダ側噛み合い部（不図示）が内周面に形成された円環状のリング部１８１と、リング部１８１の周方向の一部から径方向外方に突出するように設けられ、スライド磁石１４を支持する支持部１８２と、を有している。スライド駆動部材１７が回転軸２と共に回転すると、噛み合い部１７１とスライダ側噛み合い部の噛み合いにより、スライダ１８が上下に移動する。
【００３４】
スライダ１８に支持されたスライド磁石１４がスライダ１８と共に下方に移動すると、スライド磁石１４と磁界センサ４との距離が短くなり、磁界センサ４で検出されるＺ方向の磁界強度が強くなる。一方、スライド磁石１４がスライダ１８と共に上方に移動すると、スライド磁石１４と磁界センサ４との距離が長くなり、磁界センサ４で検出されるＺ方向の磁界強度が弱くなる。
【００３５】
よって、対向磁極検出部１６は、磁界センサ４が検出したＺ方向の磁界強度を基に、磁界センサ４がリング磁石３のどの磁極６または磁極６の対と対向しているかを検出するように構成されている。本実施の形態では、対向磁極検出部１６は、磁界センサ４が対向している磁極の対を検出するように構成されている。対向磁極検出部１６は、演算部５に搭載されている。
【００３６】
また、本実施の形態では、対向磁極検出部１６は、さらに、磁界センサ４が検出した磁界強度が、回転軸２の回転角の基準となる基準位置から何周期目の周期的変化であるかを回転周期として検出するように構成されている。つまり、本実施の形態では、対向磁極検出部１６は、磁界センサ４が対向している磁極６の対と、回転周期の両方を検出するように構成されている。回転周期は、磁界センサ４が対向している磁極６の対と対応しているため、回転周期を検出すれば、磁界センサ４が対向している磁極６の対を検出することが可能である。
【００３７】
（回転角演算部１０の説明）
回転角演算部１０は、相対回転角演算部１０ａと、絶対回転角演算部１０ｂと、を有している。
【００３８】
磁界センサ４は、リング磁石３の外周面に対向して配置されているため、リング磁石３が回転すると、リング磁石３のＮ極６ａ及びＳ極６ｂが交互に磁界センサ４に向かい合う。これにより、Ｘ方向とＹ方向の磁界強度が周期的に変化する。ここでは、リング磁石３においてＮ極６ａとＳ極６ｂが４対設けられているため、各磁極６が精度よく等間隔に着磁されていれば、Ｘ方向とＹ方向の磁界強度の変化周期（上述の回転周期）は９０°（±４５°）となる。
【００３９】
相対回転角演算部１０ａは、磁界センサ４が検出したＸ方向とＹ方向の磁界強度を基に、任意の磁極６または磁極６の対が磁界センサ４と対向する角度範囲内における相対的な回転角を演算するように構成されている。ここでは、相対回転角演算部１０ａは、任意の磁極６の対が磁界センサ４と対向する角度範囲内、すなわち９０度の範囲内における相対的な回転角を、下式（１）
θ＝ｔａｎ−１（Ｂｙ／Ｂｘ）    ・・・（１）
により求めるように構成されている。なお、式（１）におけるＢｘはＸ方向の磁界強度、ＢｙはＹ方向の磁界強度である。
【００４０】
絶対回転角演算部１０ｂは、対向磁極検出手段１２の対向磁極検出部１６が検出した回転周期と、相対回転角演算部１０ａが演算した相対的な回転角θとを基に、回転軸２の基準位置からの絶対的な回転角を演算するものである。
【００４１】
詳細は後述するが、本実施の形態では、相対回転角演算部１０ａが演算した相対的な回転角θを回転角補正部１３により補正するので、絶対回転角演算部１０ｂは、回転角補正部１３により補正した相対的な回転角θｓと、対向磁極検出部１６が検出した回転周期ｎとを基に、下式（２）
Θ＝θｓ＋ｎ×９０    ・・・（２）
により、回転軸２の基準位置からの絶対的な回転角Θを演算するように構成されている。絶対回転角演算部１０ｂは、得られた絶対的な回転角Θを、例えば車両の電動パワーステアリング装置に出力する。
【００４２】
（回転角補正部１３および補正値記憶部１１の説明）
回転角演算部１０の相対回転角演算部１０ａで演算した相対的な回転角θは、各磁極６の対が磁界センサ４と対向する角度範囲が９０度（±４５度）であることを前提にしたものであり、任意の磁極６の対が磁界センサ４と対向する角度範囲が９０度よりも広かったり狭かったりすると、演算した相対的な回転角θと実際の回転角との間に誤差が生じてしまうことになる。
【００４３】
そこで、本実施の形態では、相対回転角演算部１０ａが演算した相対的な回転角θを、補正値記憶部１１に記憶した補正値を用いて補正するように回転角補正部１３を構成した。回転角補正部１３および補正値記憶部１１は、演算部５に搭載されている。
【００４４】
本実施の形態では、磁界センサ４が対向している磁極６の対毎に補正値記憶部１１に予め補正値を記憶しておき、かつ、対向磁極検出手段１２が検出した磁極６の対に対応する補正値を抽出し、抽出した補正値を用いて相対回転角演算部１０ａが演算した相対的な回転角θを補正するように回転角補正部１３を構成した。
【００４５】
つまり、本実施の形態では、回転軸２を１回転させたときに磁界センサ４で検出される磁界強度が４回周期的に変化することになるが、この４回の周期毎に補正値を設定しておき、磁界センサ４で検出している磁界強度がいずれの周期に含まれるかに応じて、相対的な回転角θを補正するようにした。
【００４６】
これにより、磁界センサ４が対向している磁極６毎（上述の４回の周期の半周期毎）に補正値を設定した場合と比較して、補正値を設定する角度範囲の境界（上述の周期の境界）をより容易に設定可能になり、角度範囲の境界を設定する際の誤差による回転角の誤差を抑制し、より高い精度で回転角を求めることが可能になる。また、磁界センサ４が対向している磁極６毎（上述の４回の周期の半周期毎）に補正値を設定した場合と比較して、磁界センサ４の補正値記憶部１１に記憶させておく補正値の数を減らすことができ、回転角演算部１０での回転角の演算をより容易に行うことも可能になる。なお、リング磁石３に磁極６が１対のみ着磁されている場合には、磁界センサ４が対向している磁極６毎（１８０度の角度範囲毎）に補正値を設定することが望ましい。
【００４７】
本実施の形態では、補正値記憶部１１には、各磁極６の対が磁界センサ４と対向する角度範囲毎（９０度毎）に、予め、回転角演算部１０で演算した回転角と、当該回転角と実際の回転角との誤差との関係を求めておくと共に当該関係を直線で近似し、当該近似した直線の傾きがゼロとなるように設定された補正係数と、前記近似した直線の切片がゼロとなるように設定された補正切片とが補正値として記憶されている。補正係数と補正切片を求める具体的な手順については後述する。
【００４８】
また、本実施の形態では、回転角補正部１３は、相対回転角演算部１０ａが演算した相対的な回転角θに、補正係数を掛け合わせ，かつ補正切片を足し合わせることで、相対的な回転角θを補正するように構成されている。
【００４９】
ここで、回転角センサ１における制御フローを図３により説明する。
【００５０】
図３に示すように、まず、ステップＳ１にて、磁界センサ４によりＸ方向（径方向）の磁界強度ＢｘとＹ方向（接線方向）の磁界強度Ｂｙとを検出する。
【００５１】
その後、ステップＳ２にて、相対回転角演算部１０ａが、ステップＳ１で検出した磁界強度Ｂｘ，Ｂｙを基に、上述の式（１）により相対的な回転角θを演算する。
【００５２】
その後、ステップＳ３にて、磁界センサ４によりＺ方向（軸方向）の磁界強度Ｂｚを検出する。その後、ステップＳ４にて、対向磁極検出手段１２の対向磁極検出部１６が、磁界センサ１と対向している磁極６の対と回転周期ｎとを検出する。なお、ステップＳ１，Ｓ２と、ステップＳ３，Ｓ４とは、並列に処理がなされてもよい。
【００５３】
その後、ステップＳ５にて、回転角補正部１３が、ステップＳ４で検出した磁極６の対（磁界センサ１が対向している磁極６の対）に対応する補正値（補正係数ａおよび補正切片ｂ）を、補正値記憶部１１から抽出する。
【００５４】
その後、ステップＳ６にて、回転角補正部１３が、ステップＳ２で求めた相対的な回転角θに、ステップＳ５で抽出した補正係数ａを掛け合わせ、かつ補正切片ｂを足し合わせることで、補正後の相対的な回転角θｓを演算する。
【００５５】
その後、ステップＳ７にて、絶対回転角演算部１０ｂが、ステップＳ４で求めた回転周期ｎと、ステップＳ６で求めた補正後の相対的な回転角θｓとを基に、上述の式（２）により回転軸２の基準位置からの絶対的な回転角Θを演算する。絶対回転角演算部１０ｂは、演算した絶対的な回転角Θを、例えば電動パワーステアリング装置に出力する。
【００５６】
（補正値の設定手順）
次に、補正値の設定手順について図４を用いて説明する。
【００５７】
まず、図４に示す手順に先立ち、リング磁石３の回転軸２への取り付けや磁界センサ４の設置を行い、回転角センサ１の構築を行う。
【００５８】
その後、図４に示すように、ステップＳ１１にて、回転軸２を１回転させて、磁界センサ４により磁界強度Ｂｘ，Ｂｙの測定を行う。このとき、実際の回転軸と対応づけて磁界強度Ｂｘ，Ｂｙの測定を行う。
【００５９】
その後、ステップＳ１２にて、回転角演算部１０により回転角Θの演算を行う。このとき、回転角補正部１３による補正は行わない。
【００６０】
その後、ステップＳ１３にて、回転角Θと実際の回転角との誤差を求め、回転角Θと誤差との関係を求める。ステップＳ３で得られる回転角Θと誤差との関係の一例を図５に示す。
【００６１】
その後、ステップＳ１４にて、ステップＳ３で求めた回転角Θと誤差との関係を、９０度の角度範囲毎（磁極６の対が対応する角度範囲毎）に分割し、各角度範囲毎に誤差の近似直線を求める。図５の０度〜９０度の角度範囲における回転角Θと誤差との関係を抽出したグラフ図を図６（ａ）に示し、図６（ａ）の関係において求めた近似直線Ｌを図６（ｂ）に示す。
【００６２】
その後、ステップＳ１５にて、各角度範囲毎に、誤差の近似直線Ｌの傾きが０となる補正係数ａを求める。図６（ｂ）において、求めた補正係数ａを相対的な回転角θに掛け合わせた値を横軸としたグラフ図を図６（ｃ）に示す。図６（ｃ）に示すように、補正係数ａを相対的な回転角θに掛け合わせた値を横軸とすると、誤差の近似直線Ｌの傾きが０となることが分かる。なお、この例では、補正係数ａの値は１．００８であった。
【００６３】
その後、ステップＳ１６にて、各角度範囲毎に、誤差の近似直線Ｌの切片が０となる補正切片ｂを求める。図６（ｃ）において、さらに横軸に補正切片ｂを足し合わせた値を用いたグラフ図を図６（ｄ）に示す。図６（ｄ）に示すように、補正切片ｂを足し合わせた値を横軸とすると、誤差の近似直線Ｌの切片が０となることがわかる。なお、この例では、補正切片ｂの値は０．５°であった。
【００６４】
以上により、各角度範囲毎に補正係数ａと補正切片ｂが得られる。得られた補正係数ａと補正切片ｂは、角度範囲（磁界センサ４が対向する磁極６の対）と対応づけられた状態で、補正値記憶部１１に記憶される。
【００６５】
図５の例において、各角度範囲毎（９０度の角度範囲毎）に補正値を決定し、当該補正値により補正を行った回転角を横軸とした際のグラフ図を図７に示す。図５と図７とを比較すれば分かるように、本実施の形態のように補正を行うことで、実際の回転角との誤差が非常に小さく抑えられ、高い精度で回転角を検出可能になることが確認できる。
【００６６】
（実施の形態の作用及び効果）
以上説明したように、本実施の形態に係る回転角センサ１では、磁界センサ４が対向している磁極６毎または磁極６の対毎に、予め補正値が記憶されている補正値記憶部１１と、磁界センサ４が対向している磁極６または磁極６の対を検出する対向磁極検出手段１２と、補正値記憶部１１を参照して、対向磁極検出手段１２が検出した磁極６または磁極６の対に対応する補正値を抽出し、抽出した補正値を用いて回転角演算部１０が演算した回転角を補正する回転角補正部１３と、を備えている。
【００６７】
このように構成することで、リング磁石３において磁極６の位置（間隔）がずれている場合であっても、当該磁極６の位置ずれに応じた補正を行うことが可能になり、高い精度で回転角を検出可能な回転角センサ１を実現できる。回転角センサ１は、高い精度で回転角を検出可能であるため、高い精度で操舵角を検出することが要求される操舵角センサとして特に好適である。
【００６８】
（実施の形態のまとめ）
次に、以上説明した実施の形態から把握される技術思想について、実施の形態における符号等を援用して記載する。ただし、以下の記載における各符号等は、特許請求の範囲における構成要素を実施の形態に具体的に示した部材等に限定するものではない。
【００６９】
［１］回転角の検出対象となる回転軸（２）の外周に前記回転軸（２）と一体に回転するように設けられており、周方向に極性の異なる磁極（６）が１対以上着磁されているリング磁石（３）と、前記回転軸（２）の径方向において前記リング磁石（３）と対向して設けられており、前記回転軸（２）の径方向および接線方向の磁界強度を検出する磁界センサ（４）と、前記磁界センサ（４）が検出した磁界強度を基に、前記回転軸（２）の回転角を演算する回転角演算部（１０）と、前記磁界センサ（４）が対向している前記磁極（６）毎または前記磁極（６）の対毎に、予め補正値が記憶されている補正値記憶部（１１）と、前記磁界センサ（４）が対向している前記磁極（６）または前記磁極（６）の対を検出する対向磁極検出手段（１２）と、前記補正値記憶部（１１）を参照して、前記対向磁極検出手段（１２）が検出した前記磁極（６）または前記磁極（６）の対に対応する補正値を抽出し、抽出した補正値を用いて前記回転角演算部（１０）が演算した回転角を補正する回転角補正部（１３）と、を備えた、回転角センサ（１）。
【００７０】
［２］前記回転角演算部（１３）は、任意の前記磁極（６）または前記磁極（６）の対が前記磁界センサ（４）と対向する角度範囲内における相対的な回転角を演算する相対回転角演算部（１０ａ）を有し、前記回転角補正部（１３）は、前記相対回転角演算部（１０ａ）が演算した前記相対的な回転角を前記補正値を用いて補正するように構成されている、［１］に記載の回転角センサ（１）。
【００７１】
［３］前記補正値記憶部（１１）には、前記角度範囲毎に、予め、前記回転角演算部（１０）で演算した回転角と、当該回転角と実際の回転角との誤差との関係を求めておくと共に当該関係を直線で近似し、当該近似した直線の傾きがゼロとなるように設定された補正係数と、前記近似した直線の切片がゼロとなるように設定された補正切片とが前記補正値として記憶されており、前記回転角補正部（１３）は、前記相対回転角演算部（１０ａ）が演算した前記相対的な回転角に、前記補正係数を掛け合わせ，前記補正切片を足し合わせることで、前記相対的な回転角を補正するように構成されている、［２］に記載の回転角センサ（１）。
【００７２】
［４］前記対抗磁極検出手段（１２）は、さらに、前記磁界センサ（４）が検出した磁界強度が、前記回転軸（２）の回転角の基準となる基準位置から何周期目の周期的変化であるかを回転周期として検出するように構成されており、前記回転角演算部（１０）は、前記対向磁極検出手段（１２）が検出した回転周期と、前記回転角補正部（１３）が補正した前記相対的な回転角とを基に、前記回転軸（２）の基準位置からの回転角を演算する絶対回転角演算部（１０ｂ）を有している、［２］または［３］に記載の回転角センサ（１）。
【００７３】
［５］前記補正値記憶部（１１）には、前記磁界センサ（４）が対向している前記磁極（６）の対毎に、予め補正値が記憶されており、前記対向磁極検出手段（１２）は、前記磁界センサ（４）が対向している前記磁極（６）の対を検出するように構成されており、前記回転角補正部（１３）は、前記対向磁極検出手段（１２）が検出した前記磁極（６）の対に対応する補正値を抽出し、抽出した補正値を用いて前記回転角演算部（１０）が演算した回転角を補正するように構成されている、［１］乃至［４］の何れか１項に記載の回転角センサ（１）。
【００７４】
［６］回転角の検出対象となる回転軸（２）の外周に前記回転軸（２）と一体に回転するように設けられており、周方向に極性の異なる磁極（６）が１対以上着磁されているリング磁石（３）と、前記回転軸（２）の径方向において前記リング磁石（３）と対向して設けられており、前記回転軸（２）の径方向および接線方向の磁界強度を検出する磁界センサ（４）と、前記磁界センサ（４）が検出した磁界強度を基に、前記回転軸（２）の回転角を演算する回転角演算部（１０）と、を備えた回転角センサ（１）の補正方法であって、前記磁界センサ（４）が対向している前記磁極（６）毎または前記磁極（６）の対毎に、予め補正値を設定しておき、前記磁界センサ（４）が対向している前記磁極（６）または前記磁極（６）の対を検出し、当該検出した前記磁極（６）または前記磁極（６）の対に対応する補正値を用いて前記回転角演算部（１０）が演算した回転角を補正する、回転角センサの補正方法。
【００７５】
［７］前記回転角演算部（１３）は、任意の前記磁極（６）または前記磁極（６）の対が前記磁界センサ（４）と対向する角度範囲内における相対的な回転角を演算する相対回転角演算部（１０ａ）を有し、前記相対回転角演算部（１０ａ）が演算した前記相対的な回転角を前記補正値を用いて補正する、［６］に記載の回転角センサの補正方法。
【００７６】
［８］前記角度範囲毎に、予め、前記相対回転角演算部（１０ａ）で演算した前記相対的な回転角と、当該相対的な回転角と実際の回転角との誤差との関係を求めておくと共に、当該関係を直線で近似し、当該近似した直線の傾きがゼロとなるように設定された補正係数と、前記近似した直線の切片がゼロとなるように設定された補正切片とを前記補正値として設定しておき、前記相対回転角演算部（１０ａ）が演算した前記相対的な回転角に、前記補正係数を掛け合わせ，前記補正切片を足し合わせることで、前記相対的な回転角を補正する、［７］に記載の回転角センサの補正方法。
【００７７】
［９］前記磁界センサ（４）が検出した磁界強度が、前記回転軸（２）の回転角の基準となる基準位置から何周期目の周期的変化であるかを回転周期として検出し、当該検出した回転周期と、補正した前記相対的な回転角とを基に、前記回転軸（２）の基準位置からの回転角を演算する、［７］または［８］に記載の回転角センサの補正方法。
【００７８】
［１０］前記磁界センサ（４）が対向している前記磁極（６）の対毎に、予め補正値が設定されており、前記磁界センサ（４）が対向している前記磁極（６）の対を検出し、当該検出した前記磁極（６）の対に対応する補正値を用いて、前記回転角演算部（１０）が演算した回転角を補正する、［６］乃至［９］の何れか１項に記載の回転角センサの補正方法。
【００７９】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、上記に記載した実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。
【００８０】
本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変形して実施することが可能である。
【符号の説明】
【００８１】
１…回転角センサ
２…回転軸
３…リング磁石
４…磁界センサ
５…演算部
６…磁極
１０…回転角演算部
１０ａ…相対回転角演算部
１０ｂ…絶対回転角演算部
１１…補正値記憶部
１２…対向磁極検出手段
１３…回転角補正部
【図１】
2017156266.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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