本發(fā)明涉及對使用多極角度檢測器檢測出的角度信息進行校正的技術(shù)。

背景技術(shù)：

以往，作為校正使用角度檢測器檢測出的角度信息的技術(shù)，例如有專利文獻1所述的技術(shù)。該技術(shù)從由旋變器(resolver)檢測出的信號中檢測角度信號，對檢測出的角度信號進行微分而檢測速度信號，使用檢測出的速度信號來估計誤差。并且，使用估計出的誤差來校正速度信號，對校正后的速度信號進行積分而得到校正誤差后的角度信號。

現(xiàn)有技術(shù)文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2012-145371號公報

技術(shù)實現(xiàn)要素：

發(fā)明所要解決的課題

但是，上述專利文獻1的現(xiàn)有技術(shù)應(yīng)用于多極旋變器的情況下，由于在多極旋變器中相對機械角的一次旋轉(zhuǎn)，電角旋轉(zhuǎn)多次，因此從旋變器按順序輸出與各極對應(yīng)的每一周期電角的信號。因此，在從由多極旋變器檢測出的信號中檢測角度信號時，檢測出了每一周期(0度～360度)電角的角度信號。由此，在檢測每一周期電角的數(shù)字角度信號的情況下，通過對該數(shù)字角度信號微分而進行速度信號的檢測時，在跨極處，角度信號從360度向0度急劇變化，因此該時刻的速度信號也急劇變化(階梯狀地變化)。使用這樣的速度信號來估計誤差的情況下，誤差的估計精度變差。

因此，本發(fā)明是著眼于這樣的現(xiàn)有技術(shù)具有的未解決的課題而完成的，目的在于對于提供一種校正多極角度檢測器輸出的角度信息所包含的誤差的適當?shù)慕嵌葯z測裝置、具備該角度檢測裝置的電機、扭矩傳感器、電動助力轉(zhuǎn)向裝置及汽車。

用于解決課題的手段

為了達到上述目的，本發(fā)明的第1方式的角度檢測裝置具備：多極角度檢測器，其具有多個極，按每極輸出與一周期電角對應(yīng)的模擬的角度信息信號；轉(zhuǎn)換部，其將從多極角度檢測器輸出的角度信息信號轉(zhuǎn)換為每一周期電角的數(shù)字角度信號、即第1角度信號；第1角速度信號檢測部，其對第1角度信號進行微分，檢測第1角速度信號；第1不連續(xù)校正部，其將由第1角速度信號檢測部檢測出的第1角速度信號表示的角速度中第1角速度信號的時間變化為不連續(xù)的角速度的值校正為具有連續(xù)性的值；角速度信號校正部，其進行減少由第1不連續(xù)校正部進行校正處理后的第1角速度信號所包含的誤差成分的校正處理；以及第2角度信號檢測部，其對由角速度信號校正部校正后的第1角速度信號進行積分，檢測第2角度信號。

此外，為了達到上述目的，本發(fā)明的第2方式的電機具備上述第1方式的角度檢測裝置。

此外，為了達到上述目的，本發(fā)明的第3方式的扭矩傳感器具備上述第1方式的角度檢測裝置。

此外，為了達到上述目的，本發(fā)明的第4方式的電動助力轉(zhuǎn)向裝置具備上述第1方式的角度檢測裝置。

此外，為了達到上述目的，本發(fā)明的第5方式的汽車具備上述第1方式的角度檢測裝置。

發(fā)明的效果

根據(jù)本發(fā)明，利用第1不連續(xù)校正部將由第1角速度信號檢測部檢測出的第1角速度信號表示的角速度中第1角速度信號的時間變化為不連續(xù)的角速度的值校正為具有連續(xù)性的值，因此得到能夠防止因第1角速度信號不連續(xù)而產(chǎn)生的誤差的發(fā)生。

此外，構(gòu)成了具備具有上述效果的角度檢測裝置的電機，因此能提供定位精度等比較高的電機。

此外，構(gòu)成了具備具有上述效果的角度檢測裝置的扭矩傳感器，因此能提供扭矩檢測精度比較高的扭矩傳感器。

此外，構(gòu)成了具備具有上述效果的角度檢測裝置的電動助力轉(zhuǎn)向裝置，因此例如通過將角度檢測裝置應(yīng)用于扭矩傳感器或輔助電機等的角度檢測，能夠提供可靠性比較高的電動助力轉(zhuǎn)向裝置。

此外，構(gòu)成了具備具有上述效果的角度檢測裝置的汽車，因此例如通過將角度檢測裝置應(yīng)用于車載的電動助力轉(zhuǎn)向裝置的扭矩傳感器或輔助電機等，能夠提供可靠性比較高的汽車。

附圖說明

圖1是示出第1實施方式的第1角度檢測裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。

圖2中(a)和(b)是示出第1實施方式的多極光學式編碼器的結(jié)構(gòu)例的圖。

圖3是示出第1實施方式的光柵尺的圖案的一例的圖。

圖4是示出第1實施方式的光柵尺的旋轉(zhuǎn)角度與各光接收部的偏振分量的光強度變化之間的關(guān)系的一例的圖。

圖5是示出第1實施方式的運算電路的結(jié)構(gòu)例的框圖。

圖6中(a)是示出第1實施方式的第1微分器的一例的電路圖，(b)是示出第1實施方式的第2微分器的一例的電路圖。

圖7中(a)是示出第1實施方式的第1不連續(xù)校正電路的一例的電路圖，(b)是示出第1實施方式的第2不連續(xù)校正電路的一例的電路圖。

圖8中(a)是示出第1實施方式的第1積分器的一例的電路圖，(b)是示出第1實施方式的第2積分器的一例的電路圖。

圖9中(a)是示出以往的角度檢測裝置的一例的框圖，(b)是示出以往的角度檢測裝置輸出的數(shù)字角度的一例的圖。

圖10是示出第1實施方式的第1積分器輸出的數(shù)字角度的一例的圖。

圖11是示出第2實施方式的第2角度檢測裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。

圖12是示出第2實施方式的多極旋變器的結(jié)構(gòu)例的圖。

圖13是示出第3實施方式的裝載于汽車的電動助力轉(zhuǎn)向裝置的結(jié)構(gòu)例的圖。

圖14是示出第3實施方式的應(yīng)用了第1角度檢測裝置的扭矩傳感器的結(jié)構(gòu)例的圖。

圖15是示出第3實施方式的應(yīng)用了第2角度檢測裝置的電機裝置的結(jié)構(gòu)例的圖。

具體實施方式

(第1實施方式)

(結(jié)構(gòu))

如圖1所示，第1實施方式的第1角度檢測裝置1構(gòu)成為包含：多極光學式編碼器11，其檢測檢測對象的角度信息(位置信息)；以及倍增電路12，其將來自多極光學式編碼器11的模擬電角信息轉(zhuǎn)換為預先設(shè)定的分辨率的數(shù)字電角信息。

第1角度檢測裝置1構(gòu)成為還包含：運算電路13，其根據(jù)來自倍增電路12的數(shù)字電角信息(θed)，校正該電角信息θed所包含的誤差成分，并且對檢測對象的數(shù)字機械角信息(θmd)進行運算；以及存儲器19，其存儲有角度校正數(shù)據(jù)(后述)。

(多極光學式編碼器11)

如圖2(a)所示，多極光學式編碼器11具備：光源141；檢測部135，其夾著被檢測區(qū)域，檢測來自光源141的光源光；以及基板150，其設(shè)有光源141和檢測部135。

多極光學式編碼器11還具備轉(zhuǎn)子110和定子120，該轉(zhuǎn)子110具有與電機等旋轉(zhuǎn)機械連結(jié)的軸112和安裝于軸112的端部的光柵尺111。定子120具備：具有開口部121a和切口部121b的主體121、設(shè)有基板150的機殼122以及覆蓋開口部121a的罩123。

設(shè)有基板150的機殼122經(jīng)由開口部121a安裝于主體121，基板150的線束部154和連接器CNT經(jīng)由切口部121b向外部延伸。線束部154具有與設(shè)在光源141、檢測部135及基板150上的各種電路連接的信號線和電力線。連接器CNT與線束部154連接，并將多極光學式編碼器11與其它裝置(第1實施方式中為倍增電路12)連接起來。

此外，軸112經(jīng)由軸承126a及126b以能夠旋轉(zhuǎn)的方式由主體121支承。另外，主體121構(gòu)成為包圍軸承126a及126b、軸112、光柵尺111和檢測部135的圓筒形狀，且由遮光性的部件構(gòu)成。

檢測部135是一種傳感器，其對檢測區(qū)域中的光柵尺111的變化(旋轉(zhuǎn))所產(chǎn)生的光源光的變化進行檢測，進行基于該檢測結(jié)果的變化的輸出。即，多極光學式編碼器11作為檢測旋轉(zhuǎn)驅(qū)動體的角度位置的旋轉(zhuǎn)編碼器而發(fā)揮作用，該旋轉(zhuǎn)驅(qū)動體被連接以向轉(zhuǎn)子110傳遞旋轉(zhuǎn)動作。

如圖2(b)所示，檢測部135包括具有第1偏光層PP1的第1光接收部PD1、具有第2偏光層PP2的第2光接收部PD2、具有第3偏光層PP3的第3光接收部PD3以及具有第4偏光層PP4的第4光接收部PD4。

如圖2(b)所示，優(yōu)選使得分別從這些第1光接收部PD1、第2光接收部PD2、第3光接收部PD3及第4光接收部PD4至配置中心S0的距離相等。

光源141例如由發(fā)光二極管、垂直腔面發(fā)射激光器等的半導體激光器、燈絲等構(gòu)成。如圖2(b)所示，從光源141照射的光源光71透射光柵尺111，作為透射光73透過第1偏光層PP1、第2偏光層PP2、第3偏光層PP3及第4偏光層PP4，入射至第1光接收部PD1、第2光接收部PD2、第3光接收部PD3及第4光接收部PD4。

此處，第1偏光層PP1所分離的偏光軸與第2偏光層PP2所分離的偏光軸相對地相差45°，第2偏光層PP2所分離的偏光軸與第3偏光層PP3所分離的偏光軸相對地相差45°。而且，第3偏光層PP3所分離的偏光軸與第4偏光層PP4所分離的偏光軸相對地相差45°，第4偏光層PP4所分離的偏光軸與第1偏光層PP1所分離的偏光軸相對地相差45°。

如圖3所示，光柵尺111是圓板形狀的部件，例如由硅、玻璃、高分子材料等形成。另外，光柵尺111不限于圓板形狀，可以設(shè)成多邊形形狀、圓圈形狀(圓環(huán)形狀)等其它形狀。

如圖3所示，光柵尺111在一個板面上具有信號軌道T1。該信號軌道T1通過排列被稱作線柵圖案(wire grid pattern)的金屬細線(wires)g而構(gòu)成。具體而言，如圖3所示，線柵圖案是以相鄰的金屬細線間平行且等間隔的方式配置直線狀的金屬細線g而得的圖案。因此，光柵尺111與被照射光源光71的位置無關(guān)地都為相同的偏光軸，面內(nèi)的偏振元件的偏振方向朝向一個方向。

根據(jù)以上說明的結(jié)構(gòu)，如圖2(b)所示，多極光學式編碼器11在轉(zhuǎn)子110的軸112旋轉(zhuǎn)時，光柵尺111例如在R方向相對于檢測部135相對地移動。由此，光柵尺111的信號軌道T1相對于檢測部135相對地移動。光柵尺111的面內(nèi)的偏振元件的偏振方向Pm朝向規(guī)定的方向，且偏振方向Pm因旋轉(zhuǎn)而變化。檢測部135接收光源141的光源光71透過光柵尺111而入射的入射光(透射光)73，能夠讀取圖3所示的光柵尺111的信號軌道T1。

透射光73的偏振方向Pm可以通過第1偏振方向分量的光強度PI(―)和與第1偏振方向90°不同的第2偏振方向分量的光強度PI(+)來表述。如圖4所示，這些與作為檢測部135的檢測信號的光強度PI(―)和光強度PI(+)對應(yīng)的、第1光接收部PD1、第2光接收部PD2、第3光接收部PD3及第4光接收部PD4各自的輸出成為根據(jù)光柵尺111的旋轉(zhuǎn)而相位偏移的光強度I1、I2、I3及I4。

另外，如圖2(a)所示，圖光柵尺111具備角度信息運算電路160。

角度信息運算電路160具備未圖示的前置放大器AMP、差動運算電路DS以及濾波電路NR。并且，利用前置放大器AMP對從檢測部135輸出的檢測信號I1、I2、I3及I4進行放大，在差動運算電路DS中使用放大了的I1、I2、I3及I4進行下式(1)及(2)所示的差動信號Vc及Vs的運算處理。并且，在濾波電路NR中，從差動信號Vc及Vs中去除噪聲。該去除噪聲后的差動信號Vc及Vs作為模擬角度信息被輸出至倍增電路12。

Vc＝(I1-I3)/(I1+I3)…(1)

Vs＝(I2-I4)/(I2+I4)…(2)

(倍增電路12)

倍增電路12根據(jù)從角度信息運算電路160輸入的差動信號Vc及Vs計算利薩如圖案(Lissajous pattern)，計算從初始位置旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子110的旋轉(zhuǎn)角度的數(shù)字角度信息。此處，差動信號Vc及Vs是相位偏移λ/4的差動信號，因此計算橫軸取差動信號Vc的余弦曲線、縱軸取差動信號Vs的正弦曲線的利薩如圖案，根據(jù)轉(zhuǎn)子110的旋轉(zhuǎn)角度確定利薩如角(電角)。第1實施方式中構(gòu)成為轉(zhuǎn)子110(機械角)旋轉(zhuǎn)一周則電角旋轉(zhuǎn)兩周。即，第1實施方式的多極光學式編碼器11為雙極的光學式編碼器。

因此，倍增電路12根據(jù)轉(zhuǎn)子110的旋轉(zhuǎn)角度，按每極向運算電路13輸出電角每一周期(0°～360°)的數(shù)字角度信息。即，轉(zhuǎn)子110旋轉(zhuǎn)一周期間，向運算電路13輸出電角兩周期的數(shù)字角度信息。

而且，倍增電路12具有電性地將輸入的信號的分辨率(例如12比特)提高到預先設(shè)定的分辨率(例如16比特)的功能。

因此，倍增電路12將預先設(shè)定的分辨率的數(shù)字電角信息輸出至運算電路13。

(運算電路13)

如圖5所示，運算電路13構(gòu)成為包含第1微分器30、第1不連續(xù)校正電路31、數(shù)字濾波器32、第1積分器33、單極校正電路34、第2微分器35、第2不連續(xù)校正電路36、第2積分器37、第1乘法器38以及第2乘法器39。

另外，第1實施方式的運算電路13由FPGA構(gòu)成。即，運算電路13是各構(gòu)成電路利用硬件描述語言設(shè)計(編程)而成的電路。

此外，如圖5所示，從未圖示的石英振蕩器向運算電路13供給時鐘信號CLK(以下具有僅稱作“CLK”的情況)。

如圖6(a)所示，第1微分器30構(gòu)成為包含第1減法器30a和第1緩沖寄存器30b。第1減法器30a的兩個輸入端子的一個與第1緩沖寄存器30b的輸入端子電連接，第1減法器30a與第1緩沖寄存器30b被與CLK同步地輸入來自倍增電路12的數(shù)字電角信息θed(t)(以下具有僅稱作“電角θed(t)”的情況)。此外，第1緩沖寄存器30b構(gòu)成為其輸出端子與第1減法器30a的另一個輸入端子連接，第1緩沖寄存器30b的輸出被輸入至第1減法器30a。第1緩沖寄存器30b作為延遲元件動作，將先輸入的電角θed(t)延遲至下一個電角θed(t+1)被輸入后(例如延遲一個時鐘)輸入第1減法器30a的另一個輸入端子。

根據(jù)該結(jié)構(gòu)，第1減法器30a中，從當前的電角θed(t)中減去了前一個輸入的電角θed(t-1)。即，第1微分器30中，計算電角θed(t)的時間變化、即數(shù)字電角速度ωed(t)(以下具有簡稱作“電角速度ωed(t)”的情況)。第1微分器30將運算結(jié)果、即電角速度ωed(t)輸出至第1不連續(xù)校正電路31。

第1不連續(xù)校正電路31是對在跨極的時刻為不連續(xù)的電角速度ωed(t)進行校正以維持連續(xù)性的電路。

此處，從倍增電路12輸入的電角θed(t)是每極變化0～360°的角度信息，且多極光學式編碼器11是雙極的光學式編碼器，因此轉(zhuǎn)子110旋轉(zhuǎn)一周期間，電角為兩周。因此，在電角第一周與第二周的過渡中，數(shù)字電角θed(t)例如從360°向0°急劇變化。該急劇變化作為大電角速度ωed(t)輸出。

第1實施方式的第1不連續(xù)校正電路31由于轉(zhuǎn)子110的最大轉(zhuǎn)速(最大角速度)已知，在輸入了大幅度超過最大轉(zhuǎn)速的電角速度ωed(t)的情況下，判斷為電角θed(t)折返，校正此時的電角速度ωed(t)。

具體而言，如圖7(a)所示，第1實施方式的第1不連續(xù)校正電路31構(gòu)成為包含第1比較器31a、第2比較器31b以及第1加減法器31c。

第1比較器31a在將電角速度ωed(t)的分辨率設(shè)為“2^m”(m是2以上的自然數(shù))的情況下，比較電角速度ωed(t)與速度閾值即“2^(m-1)”，在電角速度ωed為“2^(m-1)”以上的情況下，將邏輯值“1”的第1比較信號CP1輸出至第1加減法器31c，在電角速度ωed(t)不足“2^(m-1)”的情況下，將邏輯值“0”的第1比較信號CP1輸出至第1加減法器31c。

第2比較器31b比較電角速度ωed(t)與“-2^(m-1)”，在電角速度ωed(t)為“-2^(m-1)”以下的情況下，將邏輯值“1”的第2比較信號CP2輸出至第1加減法器31c，在電角速度ωed(t)比“-2^(m-1)”大的情況下，將邏輯值“0”的第2比較信號CP2輸出至第1加減法器31c。

第1加減法器31c在第1比較信號CP1為“1”且第2比較信號CP2為“0”的情況下，從電角速度ωed(t)中減去“2^m”。并且，將減法結(jié)果的電角速度ωedc(t)輸出至數(shù)字濾波器32。

此外，第1加減法器31c在第1比較信號CP1為“0”且第2比較信號CP2為“1”的情況下，在電角速度ωed(t)上加上“2^m”。并且，將加法結(jié)果的電角速度ωedc(t)輸出至數(shù)字濾波器32。

另一方面，第1加減法器31c在第1比較信號CP1為“0”且第2比較信號CP2為“0”的情況下，將輸入的電角速度ωed(t)直接輸出至數(shù)字濾波器32。另外，該情況下也將輸出信號稱作電角速度ωedc(t)。

另外，電角的分辨率的信息預先存儲于存儲器19中。

數(shù)字濾波器32由數(shù)字低通濾波器構(gòu)成，具有減少來自第1不連續(xù)校正電路31的電角速度ωedc(t)所包含的高頻噪聲成分的功能。數(shù)字濾波器32將濾波處理后的電角速度ωedf(t)輸出至第1積分器33。

如圖8(a)所示，第1積分器33構(gòu)成為包含第1加法器33a、第3緩沖寄存器33b以及第1寄存控制電路33c。

第1加法器33a的兩個輸入端子的一個與數(shù)字濾波器32的輸出端子電連接，第1加法器33a的兩個輸入端子的另一個與第3緩沖寄存器33b的輸出端子電連接。

根據(jù)該結(jié)構(gòu)，第1加法器33a的一個輸入端子被輸入來自數(shù)字濾波器32的電角速度ωedf(t)，另一個輸入端子被輸入來自第3緩沖寄存器33b的電角θedf(t-1)。

第1加法器33a使電角速度ωedf(t)與電角θedf(t-1)相加，對電角θedf(t)進行運算，將運算結(jié)果輸出至單極校正電路34。

第3緩沖寄存器33b的輸入端子與第1加法器33a的輸出端子電連接，被輸入來自第1加法器33的加法結(jié)果(電角θedf(t))。第3緩沖寄存器33b具有延遲元件的功能，將先輸入的電角θedf(t)延遲至下一個電角θedf(t+1)被輸入后(例如延遲一個時鐘)輸入第1加法器33a的另一個輸入端子。即，第3緩沖寄存器33b保持輸入的電角速度ωedf(t)的累計值。

第1寄存控制電路33c具有如下功能：在每一周期電角輸入m比特(0～2^m-1)的電角速度ωedf(t)的情況下，當?shù)?緩沖寄存器33b所保持的累計值為“2^m-1”時，將該累計值清除為“0”。即，第1實施方式的第1積分器33構(gòu)成為對每一周期電角的電角θedf(t)進行運算。

單極校正電路34具有對與多極光學式編碼器11的各極對應(yīng)的每一周期電角的電角θedf(t)進行校正的功能。

具體而言，存儲器19中存儲有具有考慮了按每極事先獲得的誤差成分的反復性(再現(xiàn)性)的角度校正數(shù)據(jù)。單極校正電路34對輸入的電角θedf(t)進行使用了對應(yīng)的極的角度校正數(shù)據(jù)的校正處理。并且，將校正后的電角TR(t)輸出至第2微分器35。

如圖6(b)所示，第2微分器35構(gòu)成為包含第2減法器35a和第2緩沖寄存器35b。

第2減法器35a的兩個輸入端子的一個與第2緩沖寄存器35b的輸入端子電連接，第2減法器35a和第2緩沖寄存器35b被輸入來自單極校正電路34的電角TR(t)。此外，第2緩沖寄存器35b構(gòu)成為其輸出端子與第2減法器35a的另一個輸入端子連接，第2緩沖寄存器35b的輸出被輸入至第2減法器35a。

第2緩沖寄存器35b作為延遲元件動作，將先輸入的電角TR(t)延遲至下一個電角TR(t+1)輸入(例如延遲一個時鐘)后輸入第2減法器35a的另一個輸入端子。

根據(jù)該結(jié)構(gòu)，第2減法器35a中，從當前的電角TR(t)中減去了前一個輸入的電角TR(t-1)。即，第2微分器35中，計算電角TR(t)的時間變化、即電角速度ωTR(t)。第2微分器35將作為運算結(jié)果的電角速度ωTR(t)輸出至第2不連續(xù)校正電路36。

第2不連續(xù)校正電路36與上述第1不連續(xù)校正電路31同樣是對在跨極的時刻為不連續(xù)的電角速度ωTR(t)進行校正以維持連續(xù)性的電路。

具體而言，如圖7(b)所示，第1實施方式的第2不連續(xù)校正電路36構(gòu)成為包含第3比較器36a、第4比較器36b以及第2加減法器36c。

第3比較器36a比較電角速度ωTR(t)與速度閾值“2^(m-1)”，在電角速度ωTR(t)為“2^(m-1)”以上的情況下，將邏輯值“1”的第3比較信號CP3輸出至第2加減法器36c，在電角速度ωTR(t)小于“2^(m-1)”的情況下，將邏輯值“0”的第3比較信號CP3輸出至第2加減法器36c。

第4比較器36b比較電角速度ωTR(t)與速度閾值“-2^(m-1)”，在電角速度ωTR(t)為“-2^(m-1)”以下的情況下，將邏輯值“1”的第4比較信號CP4輸出至第2加減法器36c，在電角速度ωTR(t)比“-2^(m-1)”大的情況下，將邏輯值“0”的第4比較信號CP4輸出至第2加減法器36c。

第2加減法器36c在第3比較信號CP3為“1”且第4比較信號CP4為“0”的情況下，從電角速度ωTR(t)中減去“2^m”。并且，將作為減法結(jié)果的電角速度ωTRc(t)輸出至第2積分器37。

此外，第2加減法器36c在第3比較信號CP3為“0”且第4比較信號CP4為“1”的情況，在電角速度ωTR(t)上加上“2^m”。并且，將加法結(jié)果的電角速度ωTRc(t)輸出至第2積分器37。

另一方面，第2加減法器36c在第3比較信號CP3為“0”且第4比較信號CP4為“0”的情況下，將輸入的電角速度ωTR(t)直接輸出至第2積分器37。另外，該情況下也將輸出信號稱作電角速度ωTRc(t)。

如圖8(b)所示，第2積分器37構(gòu)成為包含第2加法器37a、第4緩沖寄存器37b以及第2寄存控制電路37c。

第2加法器37a的兩個輸入端子的一個與第2不連續(xù)校正電路36的輸出端子電連接，第2加法器37a的兩個輸入端子的另一個與第4緩沖寄存器37b的輸出端子電連接。

根據(jù)該結(jié)構(gòu)，第2加法器37a的一個輸入端子被輸入來自第2不連續(xù)校正電路36的電角速度ωTRc(t)，另一個輸入端子被輸入來自第4緩沖寄存器37b的積分值TRi(t-1)。

第2加法器37a使電角速度ωTRc(t)與電角TRc(t-1)相加，計算積分值TRi(t)，將計算結(jié)果分別輸出至第4緩沖寄存器37b和第2乘法器39。

第4緩沖寄存器37b的輸入端子與第2加法器37a的輸出端子電連接，被輸入來自第2加法器37a的加法結(jié)果(積分值TRi(t))。第4緩沖寄存器37b具有延遲元件的功能，將先輸入的積分值TRi(t)延遲至下一個積分值TRi(t+1)被輸入后(例如延遲一個時鐘)輸入第2加法器37a的另一個輸入端子。即，第4緩沖寄存器37b保持輸入的電角速度ωTRc(t)的累計值。

第1寄存控制電路33c具有如下功能：預先設(shè)定的機械角的分辨率為n(n是2以上的自然數(shù))比特(數(shù)值范圍0～2ⁿ-1)的情況下，當?shù)?緩沖寄存器37b所保持的累計值為“2ⁿ-1”時，將該累計值清除為“0”。另外，關(guān)于分辨率n，在將第4緩沖寄存器37b的寄存寬度設(shè)為N比特的情況下，“n<N”。

即，第1實施方式的第2積分器37構(gòu)成為對每一周期機械角的電角速度ωTRc(t)的積分值TRi(t)(數(shù)字信息)進行運算。

第1乘法器38的兩個輸入端子的一個被輸入預先設(shè)定的機械角的分辨率“2^m”，兩個輸入端子的另一個被輸入“1/極數(shù)”。并且，使“2^m”與“1/極數(shù)”相乘，將乘法結(jié)果“2^m/極數(shù)”輸出至第2乘法器39。第1實施方式的多極光學式編碼器11為雙極，因此乘法結(jié)果為“2^m-1”。另外，機械角的分辨率的信息及極數(shù)的信息被預先存儲在存儲器19中。

第2乘法器39的兩個輸入端子的一個與第2積分器37的輸出端子電連接，兩個輸入端子的另一個與第1乘法器38的輸出端子電連接。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，第2乘法器39的兩個輸入端子的一個被輸入積分值TRi(t)，兩個輸入端子的另一個被輸入第1乘法器38的乘法結(jié)果“2^m-1”。

第2乘法器39將積分值TRi(t)乘以“2^m-1”，對機械角每一周期的數(shù)字的角度信息θmd(以下具有稱作“機械角θmd”的情況)進行計算。并且，將運算出的機械角θmd向后段電路(未圖示)輸出。

(動作)

接著，參照圖1～圖8，基于圖9和圖10說明第1實施方式的第1角度檢測裝置1的動作例。

當電源被接通時，第1角度檢測裝置1的各緩沖寄存器被初始化。之后，與轉(zhuǎn)子110連接的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動時，轉(zhuǎn)子110旋轉(zhuǎn)，安裝于轉(zhuǎn)子110的端部的光柵尺111旋轉(zhuǎn)。

此時，檢測部135接收光源141的光源光71透過光柵尺111而入射的透射光73，讀取光柵尺111的信號軌道T1。由此，根據(jù)光柵尺111的旋轉(zhuǎn)，相位偏移了的光強度I1、I2、I3及I4分別從第1光接收部PD1、第2光接收部PD2、第3光接收部PD3及第4光接收部PD4被輸出至角度信息運算電路160。

角度信息運算電路160利用前置放大器AMP對從檢測部135輸出的檢測信號I1、I2、I3及I4進行放大，在差動運算電路DS中，使用放大的I1、I2、I3及I4進行上式(1)及(2)所示的差動信號Vc及Vs的運算處理。并且，在濾波電路NR中，從運算出的差動信號Vc及Vs中去除噪聲，將噪聲去除后的差動信號Vc及Vs輸出至倍增電路12。

倍增電路12被輸入差動信號Vc及Vs時，根據(jù)這些Vc及Vs對計算利薩如圖案，計算與轉(zhuǎn)子110的旋轉(zhuǎn)角度對應(yīng)的數(shù)字電角θed。此時，將電角θed的分辨率電性地提高至預先設(shè)定的分辨率(此處設(shè)為16比特)，將16比特的電角θed輸出至運算電路13。

第1微分器30中，對輸入的電角θed(t)進行微分，將作為微分結(jié)果的電角速度ωed(t)輸出至第1不連續(xù)校正電路31。

第1不連續(xù)校正電路31對輸入的電角速度ωed(t)與作為速度閾值的數(shù)值“32768”和“-32768”進行比較。并且，電角速度ωed(t)為“32768”以上的情況下，從輸入的電角速度ωed(t)中減去“65536”，將作為減法結(jié)果的電角速度ωedc(t)輸出至數(shù)字濾波器32。

另一方面，第1不連續(xù)校正電路31在電角速度ωed(t)為“-32768”以下的情況下，將輸入的電角速度ωed(t)加上“65536”，將作為加法結(jié)果的電角速度ωedc(t)輸出至數(shù)字濾波器32。

此外，第1不連續(xù)校正電路31在電角速度ωed(t)不足“32768”且比“-32768”大的情況下，將輸入的電角速度ωed(t)作為電角速度ωedc(t)輸出至數(shù)字濾波器32。

即，電角θed在跨極處急劇變化，則電角速度ωed(t)變?yōu)榇蠓^最大轉(zhuǎn)速的速度。由此，由于電角速度ωed(t)變不連續(xù)，因此對產(chǎn)生該不連續(xù)的電角速度ωed(t)進行校正以維持連續(xù)性。

此處，將電角速度ωed(t)的分辨率設(shè)為16比特，因此將最大角速度設(shè)定為“32768”及“-32768”，將不連續(xù)的角速度的值設(shè)為“32768”以上或“-32768”以下的值。另外，關(guān)于正與負的區(qū)別，根據(jù)轉(zhuǎn)子110的旋轉(zhuǎn)方向，例如將順時針的旋轉(zhuǎn)方向設(shè)為正，將逆時針的旋轉(zhuǎn)方向設(shè)為負。

數(shù)字濾波器32對校正了不連續(xù)性的電角速度ωedc(t)進行基于數(shù)字低通濾波器的濾波處理，減少電角速度ωedc(t)所包含的高頻噪聲成分。并且，將降噪后的電角速度ωedf(t)輸出至第1積分器33。

此處，作為以往的角度檢測裝置，具有例如圖9(a)所示的結(jié)構(gòu)的角度檢測裝置。該角度檢測裝置301將從多極光學式編碼器310輸出的模擬電角信息通過倍增電路312轉(zhuǎn)換為數(shù)字的電角θed(t)，使用數(shù)字濾波器313對該轉(zhuǎn)換后的電角θed進行高頻噪聲降低處理。

如前所述，在多極光學式編碼器310的情況下，相對于機械角旋轉(zhuǎn)一周而電角旋轉(zhuǎn)兩周，因此電角θed(t)在從360°變?yōu)?°的跨極的過渡中，電角θed不連續(xù)。由此，數(shù)字濾波器313的輸入信號在跨極處階梯狀地變化，因此相對于物理角度的誤差增大。其結(jié)果如圖9(b)所示，濾波處理后的電角θedf(t)在跨極處產(chǎn)生較大誤差。由于濾波器的響應(yīng)時間根據(jù)轉(zhuǎn)速而不同，該誤差為無再現(xiàn)性的角度數(shù)據(jù)，要進行校正非常困難。因此，第1實施方式的第1角度檢測裝置1中，預先校正不連續(xù)部分，通過濾波處理防止產(chǎn)生無再現(xiàn)性的角度數(shù)據(jù)。

接下來，第1積分器33對輸入的降噪后的電角速度ωedf(t)進行積分，計算電角θedf(t)，將計算出的電角θedf(t)輸出至單極校正電路34。

此處，由于電角速度ωedf(t)是16比特的數(shù)據(jù)，第1積分器33在第1寄存控制電路33c中當?shù)?緩沖寄存器33b保持的累計值為“65536”的時刻，將累計值清除為“0”。即，第1積分器33將輸入的電角速度ωedf(t)轉(zhuǎn)換為每一周期電角的角度信息。

另外，從第1積分器33輸出的數(shù)字電角θedf(t)在第1不連續(xù)校正電路31中，對消除了不連續(xù)性的數(shù)字電角速度ωedf(t)進行積分。因此，如圖10的點劃線所示，對于濾波處理后的數(shù)字電角θedf(t)，不會發(fā)生跨極處的不連續(xù)性為主要原因而產(chǎn)生的無再現(xiàn)性的誤差。

單極校正電路34使用按每極預先準備的角度校正數(shù)據(jù)，校正輸入的電角θedf(t)。并且，將校正后的電角TR(t)輸出至第2微分器35。

第2微分器35對輸入的電角TR(t)進行微分，將作為微分結(jié)果的電角速度ωTR(t)輸出至第2不連續(xù)校正電路36。

第2不連續(xù)校正電路36與第1不連續(xù)校正電路31同樣地對輸入的電角速度ωTR(t)與作為速度閾值的數(shù)值“32768”及“-32768”進行比較。并且，在電角速度ωTR(t)為“32768”以上或“-32768”以下的值的情況下，進行與第1不連續(xù)校正電路31同樣的校正，將校正后的電角速度ωTRc(t)輸出至第2積分器37。此外，在電角速度ωTR(t)小于“32768”且為大于“-32768”的值的情況下，將輸入的電角速度ωTR(t)作為電角速度ωTRc(t)輸出至第2積分器37。

第2積分器37對輸入的解決了不連續(xù)性的電角速度ωTRc(t)進行積分，計算積分值TRi(t)，將計算出的積分值TRi(t)輸出至第2乘法器39。

此處，第2積分器37根據(jù)預先設(shè)定的機械角的分辨率(此處設(shè)為19比特)，在第2寄存控制電路37c中，當?shù)?緩沖寄存器37b所保持的累計值為“524287(2¹⁹-1)”的時刻，將累計值清除為“0”。即，第2積分器37將輸入的電角速度ωTRc(t)轉(zhuǎn)換為每一周期機械角的數(shù)字信息(積分值)TRi(t)。

另一方面，第1乘法器38使機械角的分辨率“2¹⁹”與“1/2(極數(shù))”相乘，將作為乘法結(jié)果的“262144”輸出至第2乘法器39。

第2乘法器39使從第2積分器37輸入的19比特的積分值TRi(t)與從第1乘法器38輸入的“262144”相乘，對每一周期機械角的數(shù)字電角θmd進行計算。并且，將計算出的機械角θmd輸出至后段的電路。即，第1角度檢測裝置1將預先設(shè)定的任意的分辨率(19比特)的機械角θmd向后段的電路輸出。

此處，在第1實施方式中，多極光學式編碼器11與多極角度檢測器對應(yīng)，倍增電路12與轉(zhuǎn)換部對應(yīng)，第1微分器30與第1角速度信號檢測部對應(yīng)，第1不連續(xù)校正電路31與第1不連續(xù)校正部對應(yīng)。

此外，在第1實施方式中，數(shù)字濾波器32與角速度信號校正部對應(yīng)，第1積分器33與第2角度信號檢測部對應(yīng)，單極校正電路34與角度信號校正部對應(yīng)。

此外，在第1實施方式中，第2微分器35與第2角速度信號檢測部對應(yīng)，第2不連續(xù)校正電路36與第2不連續(xù)校正部對應(yīng)，第2積分器37與第3角度信號檢測部對應(yīng)，第1乘法器38及第2乘法器39與角度信號轉(zhuǎn)換部對應(yīng)。

(第1實施方式的效果)

(1)第1實施方式的第1角度檢測裝置1中，具有多個極的多極光學式編碼器11按每極輸出與一周期的電角對應(yīng)的模擬的角度信息信號。倍增電路12將從多極光學式編碼器11輸出的角度信息信號轉(zhuǎn)換為每一周期電角的數(shù)字角度信號、即第1角度信號(電角θed(t))。第1微分器30對電角θed(t)進行微分，檢測第1角速度信號(電角速度ωed(t))。第1不連續(xù)校正電路31將由第1微分器30檢測出的電角速度ωed(t)表示的角速度中電角速度ωed(t)的時間變化為不連續(xù)的角速度的值校正為具有連續(xù)性的值。數(shù)字濾波器32進行減少由第1不連續(xù)校正電路31校正處理后的第1角速度信號(電角速度ωedc(t))所包含的誤差成分的校正處理。第1積分器33對由數(shù)字濾波器32校正后的第1角速度信號(電角速度ωedf(t))進行積分，檢測第2角度信號(電角θedf(t))。

若是這樣的結(jié)構(gòu)，利用第1不連續(xù)校正電路31能夠?qū)⒂傻?微分器30檢測出的電角速度ωed(t)表示的角速度中電角速度ωed(t)的時間變化為不連續(xù)的角速度的值校正為具有連續(xù)性的值。

由此，得到能夠防止由于電角速度ωed(t)不連續(xù)而產(chǎn)生的誤差的發(fā)生的效果。例如，利用數(shù)字濾波器32能夠防止由于電角速度ωed(t)不連續(xù)而產(chǎn)生的不具有再現(xiàn)性的誤差的發(fā)生。

此外，能夠利用數(shù)字濾波器32對減少了高頻噪聲成分的電角速度ωedf(t)進行積分并檢測電角θedf(t)，因此得到能提高電角θedf(t)的檢測精度的效果。

(2)第1不連續(xù)校正電路31在電角速度ωed(t)表示的角速度為預先設(shè)定的速度閾值以上的情況下，將該速度閾值以上的角速度的值校正成具有連續(xù)性的值。

此處，根據(jù)多極光學式編碼器11的應(yīng)用對象確定角速度的上限速度。此外，在跨極處，電角例如360°→0°地急劇變化，因此電角的微分結(jié)果的絕對值變?yōu)闃O大的值。該極大的微分值使得電角速度ωed(t)的時間變化不連續(xù)。

基于這一點，在例如將電角速度ωed(t)的分辨率設(shè)為“2^m”(m是2以上的自然數(shù))的情況下，將速度閾值設(shè)定為“2^(m-1)”這樣的比上限速度充分大的值。

由此，能夠適當校正作為發(fā)生不連續(xù)的原因的角速度的值，得到能夠提高不連續(xù)性的校正精度的效果。

(3)第1實施方式的第1角度檢測裝置1中，單極校正電路34進行減少由第1積分器33檢測出的電角θedf(t)所包含的誤差成分的校正處理。

此處，多極光學式編碼器11具有例如距離具有裝置固有的再現(xiàn)性的實際位置的誤差。

基于這一點，利用單極校正電路34進行減少電角θedf(t)所包含的誤差成分的校正處理。

由此，得到能夠進一步提高電角θedf(t)的檢測精度的效果。即，由于能夠按每一周期電角來校正電角θedf(t)，故能夠按每極進行使用合適的角度校正數(shù)據(jù)的校正處理，從而能提高校正精度。

(4)第1實施方式的第1角度檢測裝置1構(gòu)成為第1積分器33對電角速度ωedf(t)進行積分，檢測每一周期電角的電角θedf(t)。第2微分器35對由單極校正電路34校正后的所述每一周期電角的電角θedf(t)進行微分，檢測第2角速度信號(電角速度ωTR(t))。第2不連續(xù)校正電路36將由第2微分器35檢測出的電角速度ωTR(t)表示的角速度中電角速度ωTR(t)的時間變化為不連續(xù)的角速度的值校正為具有連續(xù)性的值。第2積分器37對由第2不連續(xù)校正電路36校正處理后的第2角速度信號(電角速度ωTRc(t))進行積分，檢測預先設(shè)定的分辨率的每一周期機械角的第3角度信號(電角速度ωTRc(t))。第1乘法器38和第2乘法器39將由第2積分器37檢測出的電角速度ωTRc(t)轉(zhuǎn)換為機械角信號(機械角θmd)。

若是這樣的結(jié)構(gòu)，則得到能將每一周期電角的電角θedf(t)轉(zhuǎn)換為預先設(shè)定的分辨率的機械角θmd的效果。

(5)第1積分器33構(gòu)成為每當對每一周期電角所對應(yīng)的電角速度ωedf(t)進行積分時清除第1積分器33的累計值，第2積分器37構(gòu)成為每當對預先設(shè)定的分辨率的每一周期機械角所對應(yīng)的電角速度ωTRc(t)進行積分時清除第2積分器37的累計值，第1乘法器38和第2乘法器39將分辨率除以多極光學式編碼器11的極數(shù)而得的值與電角速度ωTRc(t)相乘，由此將電角速度ωTRc(t)轉(zhuǎn)換為機械角θmd。

若是這樣的結(jié)構(gòu)，則得到能將每一周期電角的電角θedf(t)轉(zhuǎn)換為預先設(shè)定的分辨率的每一周期機械角的角度信號(機械角θmd)的效果。

例如，在設(shè)置機械角的分辨率為“2^m”的情況下，能夠得到“2^m”與“1/極數(shù)”相乘的乘法結(jié)果“2^m/極數(shù)”。由此，能夠?qū)炊鄻O光學式編碼器11的電角周期輸入的電角TR(t)轉(zhuǎn)換為任意分辨率(m比特)的機械角θmd。

(6)第1實施方式的第1角度檢測裝置1通過FPGA構(gòu)成運算電路13。由此，得到能容易進行功能追加等版本升級或設(shè)計值的修正等設(shè)計變更等的效果。

(第2實施方式)

(結(jié)構(gòu))

如圖11所示，第2實施方式的第2角度檢測裝置2在上述第1實施方式的第1角度檢測裝置1中，除了將多極光學式編碼器11變更為多極旋變器14、將倍增電路12變更為RDC(旋變器/數(shù)字·轉(zhuǎn)換器)15以外，與第1角度檢測裝置1結(jié)構(gòu)相同。即，運算電路13及存儲器19的結(jié)構(gòu)與上述第1實施方式相同。

以下，對與上述第1實施方式相同的結(jié)構(gòu)部分標注相同標號，適當省略說明，僅詳細說明不同的部分。

如圖12所示，多極旋變器14具備旋變器轉(zhuǎn)子14a和旋變器定子14b。并且，旋變器轉(zhuǎn)子14a與旋變器定子14b的間隙的磁阻根據(jù)旋變器轉(zhuǎn)子14a的旋轉(zhuǎn)角度位置而變化，旋變器轉(zhuǎn)子14a旋轉(zhuǎn)一周中，磁阻變化的基波分量為多個周期。

在旋變器轉(zhuǎn)子14a的內(nèi)周面等間隔地共形成24個向徑向內(nèi)齒狀地凸設(shè)的極齒14e。在旋變器定子14b的外周面以A相、B相及C相偏移120[°]的電角的方式等間隔地向徑向外齒狀地凸設(shè)有共18個定子磁極14c。另外，旋變器轉(zhuǎn)子14a的極齒14e數(shù)量及定子磁極14c數(shù)量不限于24個和18個的組合，可以為其它數(shù)量的組合。

各個定子磁極14c上安裝有預先卷繞了定子線圈C_a～C_c的線圈架14d。當定子線圈C_a～C_c的共用線被供給勵磁信號時，旋變器轉(zhuǎn)子14a旋轉(zhuǎn)一周期間，各相輸出24個周期的交流信號(模擬電角信息)。

此外，盡管未圖示，第2實施方式的多極旋變器14具備：將由正弦波信號構(gòu)成的交流信號(勵磁信號)提供給定子線圈C_a～C_c的勵磁電路和將多極旋變器14輸出的三相電流信號轉(zhuǎn)換為三相電壓信號的I/V轉(zhuǎn)換電路。多極旋變器14還具備將三相電壓信號轉(zhuǎn)換為兩相電壓信號(sin信號、cos信號)的相轉(zhuǎn)換電路。并且，相轉(zhuǎn)換電路將兩相電壓信號(模擬電角信息)輸出至RDC15。

RDC15具有m比特的A/D轉(zhuǎn)換器，將模擬電角信息轉(zhuǎn)換為m比特的數(shù)字電角θed。RDC15在旋變器轉(zhuǎn)子14a的轉(zhuǎn)速沒有超過預先設(shè)定的最大速度的范圍內(nèi)，按m比特的精度分解來自多極旋變器14的模擬電角信息(sin信號、cos信號)，生成數(shù)字的電角θed。

具體而言，分辨率為16比特的情況下，旋變器轉(zhuǎn)子14a每旋轉(zhuǎn)一周，轉(zhuǎn)換為65536(2¹⁶)×24(極齒14e的總數(shù))＝1572864個脈沖的數(shù)字角度信號θed。即，模擬電角信息是在多極旋變器14旋轉(zhuǎn)一周的期間內(nèi)，重復24次從0至65535的計數(shù)而得的數(shù)字值。

RDC15將生成的電角θed輸出至運算電路13。

另外，運算電路13及存儲器19的結(jié)構(gòu)除了在第1乘法器38中乘以的“1/極數(shù)”為“1/24”以外，與上述第1實施方式相同，因此省略說明。此外，關(guān)于動作，僅在通過RDC 15將多極旋變器14輸出的模擬電角信息(sin信號、cos信號)轉(zhuǎn)換為數(shù)字的電角θed而將該數(shù)字的電角θed輸入運算電路13這一點上不同，除此以外的動作與上述第1實施方式相同，因此省略說明。

此處，在第2實施方式中，多極旋變器14與多極角度檢測器對應(yīng)，RDC15與轉(zhuǎn)換部對應(yīng)，第1微分器30與第1角速度信號檢測部對應(yīng)，第1不連續(xù)校正電路31與第1不連續(xù)校正部對應(yīng)。

此外，在第2實施方式中，數(shù)字濾波器32與角速度信號校正部對應(yīng)，第1積分器33與第2角度信號檢測部對應(yīng)，單極校正電路34與角度信號校正部對應(yīng)。

此外，在第2實施方式中，第2微分器35與第2角速度信號檢測部對應(yīng)，第2不連續(xù)校正電路36與第2不連續(xù)校正部對應(yīng)，第2積分器37與第3角度信號檢測部對應(yīng)，第1乘法器38及第2乘法器39與角度信號轉(zhuǎn)換部對應(yīng)。

(第2實施方式的效果)

(1)第2實施方式的第2角度檢測裝置2設(shè)為具備多極旋變器14及RDC15的結(jié)構(gòu)，以代替上述第1實施方式的第1角度檢測裝置1中的多極光學式編碼器11及倍增電路12。由此，能夠得到與上述第1實施方式的第1角度檢測裝置1同等的作用及效果。

(第3實施方式)

(結(jié)構(gòu))

第3實施方式的汽車3具備電動助力轉(zhuǎn)向裝置，構(gòu)成電動助力轉(zhuǎn)向裝置的扭矩傳感器具備上述第1實施方式的第1角度檢測裝置1，轉(zhuǎn)向輔助用的電機具備上述第2實施方式的第2角度檢測裝置2。

具體而言，如圖13所示，汽車3具備作為左右的轉(zhuǎn)向輪的前輪4FR及4FL和后輪4RR及4RL。前輪4FR及4FL通過電動助力轉(zhuǎn)向裝置5轉(zhuǎn)向。

如圖13所示，電動助力轉(zhuǎn)向裝置5作為轉(zhuǎn)向機構(gòu)，具備方向盤211、轉(zhuǎn)向軸212、扭矩傳感器6、第1萬向接頭214、下軸215以及第2萬向接頭216。

電動助力轉(zhuǎn)向裝置5作為轉(zhuǎn)向機構(gòu)還具備小齒輪軸217、轉(zhuǎn)向齒輪218、橫拉桿219以及轉(zhuǎn)向節(jié)臂220。

由駕駛員對方向盤211作用的轉(zhuǎn)向力被傳遞至轉(zhuǎn)向軸212。該轉(zhuǎn)向軸212具有輸入軸212a和輸出軸212b。輸入軸212a的一端與方向盤211連結(jié)，另一端經(jīng)由扭矩傳感器6與輸出軸212b的一端連結(jié)。

并且，傳遞至輸出軸212b的轉(zhuǎn)向力經(jīng)由第1萬向接頭4被傳遞至下軸215，進一步經(jīng)由第2萬向接頭216被傳遞至小齒輪軸217。傳遞至該小齒輪軸217的轉(zhuǎn)向力經(jīng)由轉(zhuǎn)向齒輪218被傳遞至橫拉桿219。并且，該傳遞至該橫拉桿219的轉(zhuǎn)向力被傳遞至轉(zhuǎn)向節(jié)臂220，使得作為轉(zhuǎn)向輪的前輪4FR及4FL轉(zhuǎn)向。

此處，轉(zhuǎn)向齒輪218構(gòu)成為齒條與齒輪形式，該齒條與齒輪形式具有與小齒輪軸217連結(jié)的小齒輪218a和與該小齒輪218a嚙合的齒條218b。因此，轉(zhuǎn)向齒輪218通過齒條218b將傳遞至小齒輪218a的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為車寬方向的直進運動。

此外，在轉(zhuǎn)向軸212的輸出軸212b上，連結(jié)有將轉(zhuǎn)向輔助力傳遞至輸出軸212b的轉(zhuǎn)向輔助機構(gòu)221。

轉(zhuǎn)向輔助機構(gòu)221具備：減速齒輪222，其由與輸出軸212b連結(jié)的例如蝸輪機構(gòu)構(gòu)成；電機裝置7，其具備與該減速齒輪222連結(jié)的產(chǎn)生轉(zhuǎn)向輔助力的電動機；EPS控制單元224，其固定支承于覆蓋電機裝置7的殼體的外周部。

(扭矩傳感器6)

第3實施方式的扭矩傳感器6檢測賦予方向盤211并傳遞至輸入軸212a的轉(zhuǎn)向扭矩。

如圖14所示，該扭矩傳感器6具備第1角度檢測裝置1AT、第1角度檢測裝置1BT、扭桿229以及扭矩運算電路60。另外，第3實施方式的扭矩傳感器6由于具備兩個上述第1實施方式的第1角度檢測裝置1，為了區(qū)分它們，在標號的末尾附上AT和BT。以下對于其它標號也在末尾附上AT和BT進行區(qū)分。

如圖14所示，扭桿229的一端安裝有輸入軸212a，另一端安裝有輸出軸212b。在輸入軸212a的外周部設(shè)有沿旋轉(zhuǎn)軸Zr方向俯視而圓環(huán)狀地向徑向外側(cè)突出的光柵尺111AT，在輸出軸212b的外周部設(shè)有沿旋轉(zhuǎn)軸Zr方向俯視而圓環(huán)狀地向徑向外側(cè)突出的光柵尺111BT。由此，光柵尺111AT伴隨著輸入軸212a轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)動，光柵尺111BT伴隨著輸出軸212b轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)動。

再加上如圖14所示，在中間夾著光柵尺111AT的上側(cè)設(shè)有檢測部135AT，在下側(cè)設(shè)有光源141AT。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，從光源141AT照射的光源光71AT透過光柵尺111AT，該透射光73AT被檢測部135AT接收。

另一方面，如圖14所示，在夾著光柵尺111BT的上側(cè)設(shè)有光源141BT，在下側(cè)設(shè)有檢測部135BT。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，從光源141BT照射的光源光71BT透過光柵尺111BT，該透射光73BT被檢測部135BT接收。

根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，扭矩傳感器6檢測輸入軸212a的旋轉(zhuǎn)位移作為經(jīng)由光柵尺111AT的光強度變化，并檢測輸出軸212b的旋轉(zhuǎn)位移作為經(jīng)由光柵尺111BT的光強度變化。并且，根據(jù)由檢測部135AT檢測出的光強度變化，在角度信息運算電路160AT中生成差動信號VcAT及VsAT，并向后段的倍增電路12AT輸出。此外，根據(jù)由檢測部135BT檢測出的光強度變化，在角度信息運算電路160BT中生成差動信號VcBT及VsBT，并向后段的倍增電路12BT輸出。

由此，在運算電路13AT中，計算與輸入軸212a的旋轉(zhuǎn)位移相對應(yīng)的機械角θmdAT，在運算電路13BT中，計算與輸出軸212b的旋轉(zhuǎn)位移相對應(yīng)的機械角θmdBT。這些機械角θmdAT及θmdBT被輸出至扭矩運算電路60，在扭矩運算電路60中，根據(jù)機械角θmdAT與機械角θmdBT的差值(扭桿229的扭轉(zhuǎn))計算轉(zhuǎn)向扭矩Ts。該轉(zhuǎn)向扭矩Ts被輸出至EPS控制單元224。

(電機裝置7)

如圖15所示，第3實施方式的電機裝置7構(gòu)成為包含第2角度檢測裝置2和電動機300。

電動機300是三相無刷電機，具備未圖示的環(huán)狀的電機轉(zhuǎn)子和環(huán)狀的電機定子。電機定子構(gòu)成為在圓周方向上等間隔地具備向徑向外側(cè)突出的多個極齒，各極齒上卷繞有勵磁用線圈。并且，在電機定子的外側(cè)同軸地配置有電機轉(zhuǎn)子。電機轉(zhuǎn)子構(gòu)成為以具有微小的空隙(air gap，氣隙)的方式與電機定子的極齒對置，且在內(nèi)周面具備沿圓周方向等間隔地設(shè)置的多個磁石。

電機轉(zhuǎn)子固定于電機旋轉(zhuǎn)軸，電機定子的線圈中經(jīng)由EPS控制單元224流通三相交流電流，由此電機定子的各齒按規(guī)定的順序被勵磁，從而電機轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，電機旋轉(zhuǎn)軸隨著該旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)。

在第3實施方式中構(gòu)成為多極旋變器14的旋變器轉(zhuǎn)子14a與電機轉(zhuǎn)子連接，旋變器轉(zhuǎn)子14a隨著電機轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)。

因此，在第2角度檢測裝置2中，多極旋變器14的旋變器轉(zhuǎn)子14a隨著電機轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)，與該旋轉(zhuǎn)相應(yīng)地從多極旋變器14輸出三相的電流信號。該三相的電流信號在I/V轉(zhuǎn)換電路中被轉(zhuǎn)換為三相的電壓信號。接著，三相的電壓信號在相轉(zhuǎn)換電路中被轉(zhuǎn)換為兩相的電壓信號(sin信號、cos信號)，兩相的電壓信號(模擬電角信息)被輸出至RDC 15，在RDC 15中，模擬電角信息被轉(zhuǎn)換為數(shù)字電角θed。并且，在運算電路13中，數(shù)字電角θed經(jīng)過不連續(xù)校正處理、高頻降噪處理、角度校正處理，被轉(zhuǎn)換為與電動機300的旋轉(zhuǎn)角度位置對應(yīng)的數(shù)字機械角θmd。該數(shù)字機械角θmd被輸出至EPS控制單元224。

(EPS控制單元224)

盡管未圖示，但EPS控制單元224具備電流指令運算電路和電機驅(qū)動電路。此外，如圖13所示，EPS控制單元224被輸入由車速傳感器230檢測出的車速V和來自作為直流電壓源的電池231的直流電流。

電流指令運算電路根據(jù)來自車速傳感器230的車速V、來自扭矩傳感器6的轉(zhuǎn)向扭矩Ts、以及來自電機裝置7的機械角θmd，計算用于驅(qū)動電動機300的電流指令值。

電機驅(qū)動電路例如由三相逆變器電路構(gòu)成，根據(jù)來自電流指令值運算電路的電流指令值驅(qū)動電動機300。

此處，在第3實施方式中，多極光學式編碼器11AT及11BT和多極旋變器14與多極角度檢測器對應(yīng)，倍增電路12AT及12BT和RDC15與轉(zhuǎn)換部對應(yīng)。

此外，在第3實施方式中，第1微分器30與第1角速度信號檢測部對應(yīng)，第1不連續(xù)校正電路31與第1不連續(xù)校正部對應(yīng)，數(shù)字濾波器32與角速度信號校正部對應(yīng)，第1積分器33與第2角度信號檢測部對應(yīng)，單極校正電路34與角度信號校正部對應(yīng)。

此外，在第3實施方式中，第2微分器35與第2角速度信號檢測部對應(yīng)，第2不連續(xù)校正電路36與第2不連續(xù)校正部對應(yīng)，第2積分器37與第3角度信號檢測部對應(yīng)，第1乘法器38及第2乘法器39與角度信號轉(zhuǎn)換部對應(yīng)。

(第3實施方式的效果)

第3實施方式在上述第1及第2實施方式的效果的基礎(chǔ)上還具有以下的效果。

(1)第3實施方式的扭矩傳感器6具備第1角度檢測裝置1AT及1BT，第1角度檢測裝置1AT及1BT檢測與扭桿連結(jié)的輸入軸212a及輸出軸212b的旋轉(zhuǎn)位移。由此，能夠根據(jù)通過不連續(xù)校正處理適當減少了高次諧波噪聲成分或重復誤差的旋轉(zhuǎn)位移來計算轉(zhuǎn)向扭矩Ts，因此得到能夠提高轉(zhuǎn)向扭矩Ts的檢測精度的效果。

(2)第3實施方式的電機裝置7具備第2角度檢測裝置2，第2角度檢測裝置2檢測電動機300的旋轉(zhuǎn)角度位置。由此，能夠檢測通過不連續(xù)校正處理適當減少了高次諧波噪聲成分或重復誤差的旋轉(zhuǎn)角度位置，因此得到能夠提高定位精度的效果。

(3)第3實施方式的電動助力轉(zhuǎn)向裝置5具備上述扭矩傳感器6和上述第2角度檢測裝置2。由此，得到與上述(1)和(2)的扭矩傳感器6及電機裝置7同等的作用及效果。

(4)第3實施方式的汽車3具備上述電動助力轉(zhuǎn)向裝置5。由此，得到與上述(1)和(2)的扭矩傳感器6及電機裝置7同等的作用及效果。

(變形例)

(1)在上述各實施方式中設(shè)為數(shù)字濾波器32使用數(shù)字低通濾波器來減少高頻噪聲成分的結(jié)構(gòu)，但并不限于該結(jié)構(gòu)。例如，若是陷波濾波器等能夠減少高頻噪聲成分的濾波器，則也可以設(shè)為使用其它數(shù)字濾波器來減少高頻噪聲成分的結(jié)構(gòu)。

(2)在上述各實施方式中，設(shè)為按一周期電角的累計值使第1積分器33反復的結(jié)構(gòu)、通過單極校正電路34對每一周期電角的電角θedf進行角度校正處理的結(jié)構(gòu)，但不限于該結(jié)構(gòu)。例如，可以設(shè)為按一周期電角×極數(shù)的累計值使第1積分器33反復的結(jié)構(gòu)、對該積分結(jié)果進行角度校正處理的結(jié)構(gòu)。在該情況下，可以不需要第2微分器35之后的后段的電路。

(3)在上述第3實施方式中，由兩個第1角度檢測裝置1構(gòu)成扭矩傳感器6、由第2角度檢測裝置2構(gòu)成電機裝置7，但不限于該結(jié)構(gòu)。例如，也可以設(shè)為由兩個第2角度檢測裝置2構(gòu)成扭矩傳感器6、由第1角度檢測裝置1構(gòu)成電機裝置7等其它結(jié)構(gòu)。

此外，上述各實施方式是本發(fā)明的優(yōu)選具體例，因此在技術(shù)上附加了優(yōu)選的各種限定，但是關(guān)于本發(fā)明的范圍，在上述說明中，只要不存在特別地限定本發(fā)明的主旨的記載，則不限于這些方式。另外，為了便于圖示，上述說明中所使用的附圖是部件乃至部分的縱橫比例尺與實際不同的示意圖。

以上，本申請主張優(yōu)先權(quán)的日本專利申請P2014-162192(2014年8月8日申請)的全部內(nèi)容作為引用例包含于此。

此處，參照有限數(shù)量的實施方式進行了說明，但權(quán)利要求的范圍不限于此，基于上述公開的各實施方式的變更對所屬領(lǐng)域技術(shù)人員來說是顯而易見的。

標號說明

1：第1角度檢測裝置；2：第2角度檢測裝置；3：汽車；5：電動助力轉(zhuǎn)向裝置；6：扭矩傳感器；7：電機裝置；11：多極光學式編碼器；12：倍增電路；13：運算電路；14：多極旋變器；15：RDC；19：存儲器；30：第1微分器；31：第1不連續(xù)校正電路；32：數(shù)字濾波器；33：第1積分器；34：單極校正電路；35：第2微分器；36：第2不連續(xù)校正電路；37：第2積分器；38：第1乘法器；39：第2乘法器；300：電動機。