CN101458098B - 非接触式旋转角度检测传感器 - Google Patents

Abstract

提供一种非接触式旋转角度检测传感器，包括：环形永磁体，其与旋转角度的检测对象一体旋转，并且环形永磁体的磁极沿永磁体的周向方向变化；环形内部磁通聚集磁轭，用于以恒定间隙围绕环形永磁体的外周面；环形外部磁通聚集磁轭，用于以恒定间隙围绕环形内部磁通聚集磁轭的外周面；以及孔IC，其设置在形成于环形内部磁通聚集磁轭内的间隙中，其中环形内部磁通聚集磁轭的轴向高度沿环形内部磁通聚集磁轭的周向方向改变。通过间隙的磁通量与没通过间隙的磁通量的比率改变，而且在第一磁轭中流动的磁通量本身由于第一磁轭的高度周向变化而改变。因此，磁性响应元件基于这两种变化输出信号，从而能获得信号输出对旋转角度的高直线性。

Description

非接触式旋转角度检测传感器

相关申请的交叉引用

本申请基于35USC119要求日本专利申请No.2007-320167的优先权，该申请的公开通过参引合并于此。

技术领域

本发明涉及一种使用磁性响应元件的非接触式旋转角度检测传感器。

背景技术

提供一种使用磁性响应元件的非接触式旋转角度检测传感器，其能小型化构造并没有由杂质引起的接触不良的可能性。例如，这种检测传感器是适于检测车辆中加速器踏板的压下角度或检测响应变速杆的操作而旋转的轴的旋转角度的非接触式旋转角度检测传感器。

例如，日本专利特开No.5-505883公开了这种非接触式旋转角度检测传感器的传统技术。

如图12中所示，如日本专利特开No.5-505883中所示的传统非接触式旋转角度检测传感器100构造为使得环形永磁体103通过后磁轭102附接到作为旋转角度的检测对象的轴(旋转元件)101，并且磁通聚集磁轭104设置为以恒定间隙围绕环形永磁体103的外周面。

传统非接触式旋转角度检测传感器100通过孔IC106来检测当旋转元件101旋转时由于环形永磁体103的磁场变化，并基于所检测的磁场变化来检测旋转元件101的旋转角度。

发明内容

然而，由于环形永磁体103以这样的方式磁化，即磁极沿磁体103的周向方向改变，所以当检测范围大于预定范围，例如90度或更大时，磁体103的直线性(输出精度)由于磁波形(表面磁通密度的波形)的特性而降低。此问题被认为是由下列情形引起。也就是说，当检测角移出预定范围时，通过孔IC106的磁通量增加，从而使孔IC106中的磁通的变化率相对小。即每单位角度的磁通变化量不是恒定的(变化量改变)。

用于解决此问题的措施的示例包括如下方式：使磁通聚集磁轭形成椭圆形或者改变磁通聚集磁轭与环形永磁体之间的间隙，但这只是理论上的措施。考虑到产品的制造或机械间隙的变化，例如将此措施实际应用到用于车辆大规模生产的检测传感器的情形在技术上是困难的。

基于上文所述，存在对克服上述传统技术中的问题的非接触式旋转角度检测传感器的需求。本发明解决传统技术中的这种需求以及其它需求，根据此公开，本发明对于本领域的技术人员将变得显而易见。

因此，本发明的目的是提供一种直线性(输出精度)优良的非接触式旋转角度检测传感器。

根据本发明一方面的非接触式旋转检测传感器包括：环形永磁体，其与被检测元件一体旋转，并且环形永磁体的磁极沿永磁体的周向方向变化；环形第一磁轭，用于以恒定间隙围绕环形永磁体的外周面；环形第二磁轭，用于以恒定间隙围绕第一磁轭的外周面；以及磁性响应元件，其设置在形成于第一磁轭内的间隙中，其中第一磁轭的轴向高度沿第一磁轭的周向方向改变。

本发明的优点

根据本发明的所述方面，通过间隙的磁通量与没通过间隙的磁通量的比率改变，而且在第一磁轭中流动的磁通量本身由于第一磁轭的高度周向变化而改变。因此，磁性响应元件基于这两种变化输出信号，从而能获得信号输出对旋转角度的高直线性。

附图说明

根据下面参照附图作出的详细描述，本发明的其它目的、特征和优点将变得更加明显，在附图中，相同的部件通过相同的附图标记表示，并且其中：

图1是显示根据本发明实施例的非接触式旋转角度检测传感器的分解透视图；

图2是显示根据本发明实施例的非接触式旋转角度检测传感器的说明图；

图3(A)是沿图2中的线A-A截取的剖视图；

图3(B)是沿图2中的线B-B截取的剖视图；

图4是显示根据本发明实施例的旋转角度检测传感器的环形永磁体的图示；

图5(A)是显示根据本发明实施例的旋转角度检测传感器的内部磁通聚集磁轭的透视图；

图5(B)是显示当沿图5(A)中的A箭头方向观看时，旋转角度检测传感器的内部磁通聚集磁轭的一半的图示；

图5(C)是显示当沿图5(A)中的B箭头方向观看时，旋转角度检测传感器的内部磁通聚集磁轭的图示；

图6是说明根据本发明实施例的旋转角度检测传感器中的磁通流动的图示；

图7(A)是说明根据本发明实施例的旋转角度检测传感器的图示；

图7(B)是说明根据对比示例的旋转角度检测传感器的图示；

图8(A)是说明输出特性，即根据本发明实施例的旋转角度检测传感器的旋转角度与输出电压之间的关系的曲线图；

图8(B)是说明输出特性，即根据本发明实施例的旋转角度检测传感器的旋转角度与直线性误差之间的关系的曲线图；

图9(A)是说明输出特性，即根据对比示例的旋转角度检测传感器的旋转角度与输出电压之间的关系的曲线图；

图9(B)是说明输出特性，即根据对比示例的旋转角度检测传感器的旋转角度与直线性误差之间的关系的曲线图。

图10(A)是说明输出特性，即在旋转角度检测传感器中转子的旋转轴是偏心的情况下，根据本发明实施例的旋转角度检测传感器的旋转角度与直线性误差之间的关系的曲线图；

图10(B)是说明在根据本发明实施例的旋转角度检测传感器中，转子的旋转轴的偏心方向的图示；

图11(A)是说明输出特性，即在将磁通从外部应用到旋转角度检测传感器的情况下，根据本发明实施例的旋转角度检测传感器的旋转角度与直线性误差之间的关系的曲线图；

图11(B)是说明外部磁通向根据本发明实施例的旋转角度检测传感器的应用方向的图示；

图12是说明根据传统示例的旋转角度检测传感器的图示。

附图标记的描述

10：转子

12：磁体保持部

20：环形永磁体

30：后磁轭

40：内部磁通聚集磁轭(第一磁轭)

41：第一内部磁通聚集磁轭(第一磁轭半圆部)

42：第二内部磁通聚集磁轭(第一磁轭半圆部)

43、44：间隙

50：外部磁通聚集磁轭(第二磁轭)

51：第一外部磁通聚集磁轭(第二磁轭半圆部)

52：第二外部磁通聚集磁轭(第二磁轭半圆部)

53、54：间隙

60：孔IC(磁性响应元件)

具体实施方式

在下文中，将参照附图对根据本发明实施例的非接触式旋转角度检测传感器进行说明。

图1是显示根据一实施例的非接触式旋转角度检测传感器的分解透视图。图2是显示根据该实施例的非接触式旋转角度检测传感器的说明图并且是从上面看的平面图。图3(A)是沿图2中的线A-A截取的剖视图，而图3(B)是沿图2中的线B-B截取的剖视图。图4是示意性显示根据该实施例的旋转角度检测传感器的环形永磁体的放大图。图5(A)、5(B)和5(C)是分别说明根据该实施例的旋转角度检测传感器的内部磁通聚集磁轭的图示。

如图1中所示，旋转角度检测传感器由转子10、环形永磁体20、后磁轭30、内部磁通聚集磁轭40、外部磁通聚集磁轭50和孔IC60构成。

转子10由其外表以柱状形成的本体部11和从本体部11的轴向中点沿直径方向延伸的法兰状磁体保持部12构成，并且附接到作为检测对象的轴(作为旋转元件)(未示出)。

本体部11具有通孔13，轴穿过该通孔13，并且通孔13的横截面具有跨越与轴中附接部的横截面对齐的平坦部的宽度。因此，在轴的附接部插入转子10中的状态下，转子10与轴一体旋转。

当从上面看时，环形永磁体20具有环形形状，并且通过紧密固定到环形永磁体20的内周面的后磁轭30(环形软磁性元件)无间隙地附接到磁体保持部12的外周面。

后磁轭30用于在旋转角度检测传感器安装在环境处于高温的地方的情况下将永磁体的不可逆热消磁限制到小量，并且限制沿永磁体的内径方向的漏磁通。

如图3(A)和图2中所示，环形永磁体20的轴向高度H1等于磁性保持部12和后磁轭30的每一个的轴向高度。沿环形永磁体20的直径方向的轴向高度和厚度的每一个在整个周边上是相等的。

如图4中所示，环形永磁体20在直径线上(在周向方向180°的位置处)分成半圆。一个磁体半圆部20a形成为在内周侧(与后磁轭30接触的侧)具有N极，而在外周侧具有S极。另一磁体半圆部20b平行于一条直径线磁化为在内周侧具有S极，而在外周侧具有N极。由此，当从直径方向中的一个方向看时，环形永磁体20沿周向方向总体上具有两极结构。

这里，环形永磁体20通过使它从直径方向的一个方向平行地磁化的平行磁化获得。因此，环形永磁体20的材料不限于各向异性的磁体，而是可选择各向同性的磁体。在本实施例中，采用能更加廉价形成的各向同性的磁体。

如图2和图3中所示，由内部磁通聚集磁轭40和外部磁通聚集磁轭50形成的固定侧磁轭附接到相对于轴的固定侧，由此以围绕附接到转子10的环形永磁体20。

内部磁通聚集磁轭40和外部磁通聚集磁轭50设置在两个具有不同直径的共轴圆上，在从轴向方向观看的平面构造中，所述共轴圆以环形永磁体20的中心作为共同中心，并且内部磁通聚集磁轭40和外部磁通聚集磁轭50的每一个由基于纯铁的软磁性材料制成。

内部磁通聚集磁轭40设置为围绕环形永磁体20，与环形永磁体20的外周面具有预定间隙G1，并由第一内部磁通聚集磁轭41和第二内部磁通聚集磁轭42构成。

应当注意的是在下文的说明中，在不区别第一内部磁通聚集磁轭41与第二内部磁通聚集磁轭42的情况下，将第一内部磁通聚集磁轭41和第二内部磁通聚集磁轭42统称为内部磁通聚集磁轭40。

第一内部磁通聚集磁轭41和第二内部磁通聚集磁轭42的每一个在从轴向方向观看的平面构造中形成为具有相同的半圆形形状，并设置为通过各具有预定宽度G3的间隙43和44彼此相对。

第一内部磁通聚集磁轭41和第二内部磁通聚集磁轭42能通过将具有预定宽度W1(从轴向方向观看)的环形磁轭在直径线上(沿周向方向180°的位置)分成两块而得到，而间隙43和44通过切掉由分割得到的两个半圆之间的周向相对表面形成。

外部磁通聚集磁轭50设置为围绕内部磁通聚集磁轭40，与内部磁通聚集磁轭40的外周面具有预定间隙G2，并由第一外部磁通聚集磁轭51和第二外部磁通聚集磁轭52构成。

应当注意的是在下文的说明中，在不区别第一外部磁通聚集磁轭51与第二外部磁通聚集磁轭52的情况下，将第一外部磁通聚集磁轭51和第二外部磁通聚集磁轭52统称为外部磁通聚集磁轭50。

第一外部磁通聚集磁轭51和第二外部磁通聚集磁轭52的每一个在从轴向方向观看的平面构造中形成为具有相同的半圆形形状，并设置为通过各具有预定宽度G4的间隙53和54彼此相对。

第一外部磁通聚集磁轭51和第二外部磁通聚集磁轭52能通过将具有预定宽度W2(从轴向方向观看)的环形磁轭在直径线上(沿周向方向180°的位置)分成两块而得到，而间隙53和54通过切掉由分割得到的两个半圆之间的周向相对表面形成。

内部磁通聚集磁轭40和外部磁通聚集磁轭50设置为使得连接内部磁通聚集磁轭40的间隙43和44的线段与连接外部磁通聚集磁轭50的间隙53和54的线段以预定角度相交(以直角相交)。当从轴向方向观看时，内部磁通聚集磁轭40的间隙43和44与外部磁通聚集磁轭50的间隙53和54沿周向方向设置在彼此偏移的位置。在从周向方向侧观察旋转角度检测传感器的情形下，通过防止经由间隙看到环形永磁体20，能防止磁通通过间隙泄漏到旋转角度检测传感器的外部。

因此，在本实施例中，间隙43和44设置在绕转子10的旋转轴与间隙53和54偏移大致90°的位置处，从而分别使间隙43与44之间以及间隙53与54之间沿周向方向的间隔距离最大化。

如图5(A)、5(B)和5(C)中所示，内部磁通聚集磁轭40(41和42)的轴向高度沿周向方向改变，从而它在距离间隙43和44更远的位置处变得更高。

内部磁通聚集磁轭40(41和42)具有底面和上面，该底面是垂直于旋转角度检测传感器的轴向方向的平坦面，该上面制成倾斜面。因此，沿内部磁通聚集磁轭40的周向方向的每个横截面制成其高度改变的矩形横截面。

面对间隙43和44的第一内部磁通聚集磁轭41和第二内部磁通聚集磁轭42的两端的轴向高度H2设置为低于中央部的轴向高度H3(H2<H3)，并且在距离间隙43和44更远的位置更高。

如图3(A)和3(B)中所示，外部磁通聚集磁轭50(51和52)的轴向高度H4沿周向方向是相同的(恒定的)，并设置为高于内部磁通聚集磁轭40的轴向最大高度H3(H3<H4)，从而环形永磁体20和内部磁通聚集磁轭40容纳在外部磁通聚集磁轭50的高度H4内。

应当注意的是外部磁通聚集磁轭50的下面和上面构成垂直于轴向方向的平坦面，并且沿外部磁通聚集磁轭50的直径方向的厚度在整个周边上是相同的(恒定的)。

基于试验测量的结果，将内部磁通聚集磁轭40的每个高度H2和H3以及外部磁通聚集磁轭50的高度H4设置为最佳值。

此外，内部磁通聚集磁轭40的宽度W1和外部磁通聚集磁轭50的宽度W2设置到这样的程度，即考虑到构成磁通聚集磁轭的材料的透磁率和环形永磁体20的磁通密度，磁通聚集磁轭内的磁通不饱和。

这里，内部磁通聚集磁轭40距环形永磁体20的外周面的间隔间隙G1与外部磁通聚集磁轭50距内部磁通聚集磁轭40的外周面的间隔间隙G2之间的关系优选确定为满足下面公式(1)的关系。

G2/G1≤2，G2>0            (1)

原因如下。当G2/G1的值大于2时，从内部磁通聚集磁轭40流经外部磁通聚集磁轭50的磁通量减少，并且磁通几乎不在外部磁通聚集磁轭50中流动。因此，不能获得通过修正输出精度的效果。

另外，当间隔间隙G2为0mm，并且内部磁通聚集磁轭40与外部磁通聚集磁轭50处于接触时，从内部磁通聚集磁轭40流经外部磁通聚集磁轭50的磁通量增加，并且通过内部磁通聚集磁轭40并返回到环形永磁体20的磁通量非常小。因此，不能获得传感器的输出。

作为磁性响应元件的线性输出型的孔IC60安装在第一内部磁通聚集磁轭41与第二内部磁通聚集磁轭42之间的间隙43和44的至少一个中，并根据通过孔IC60的磁通量来输出信号。

应当注意的是在将孔IC60安装在间隙43和44两处的情况下，每个孔IC60可以输出彼此具有同相的信号或彼此具有逆相的信号。

图6是显示根据该实施例的旋转角度检测传感器中的磁通流动以及在环形永磁体20位于负45度位置的情况下磁通的流动的示意图。这里，在与连接环形永磁体20中的磁体半圆部20a和20b的末端的相对表面的线段成直角的线段处于通过内部磁通聚集磁轭40的间隙43和44的位置的情况下，环形永磁体20的位置为0度，而在环形永磁体20从此状态沿逆时针方向旋转大约45°的情况下，环形永磁体20的位置为负45度。

在如上所述构造的旋转角度检测传感器中，从环形永磁体20中产生的磁通朝着内部磁通聚集磁轭40流动，如图6中所示。在内部磁通聚集磁轭40中聚集的磁通分成两个磁通块，一块通过内部磁通聚集磁轭40并按原状返回到环形永磁体20，而另一块流经外部磁通聚集磁轭50返回到环形永磁体20。

当环形永磁体20随转子10转动时，在通过内部磁通聚集磁轭40并按原状返回到环形永磁体20的磁通中，通过安装了孔IC60的间隙43的磁通量以及没通过间隙43的磁通量改变。

例如，当环形永磁体20从图6中所示的位置进一步向左侧旋转时，通过间隙43的磁通量增加，并且孔IC60根据增加的通过间隙43的磁通量来提供输出。

这里，在本实施例中，由于内部磁通聚集磁轭40的轴向高度沿周向方向改变，以便在距离间隙43和44更远的位置更高，各具有半圆形形状的第一和第二内部磁通聚集磁轭41和42的每一个的中央部比间隙43和44的每侧的末端具有与外部磁通聚集磁轭50相对的更宽的相对面积。

由于从内部磁通聚集磁轭40流到外部磁通聚集磁轭50的磁通量与内部磁通聚集磁轭40和外部磁通聚集磁轭50之间的每单位角度的相对面积的大小具有比例关系，所以当环形永磁体20的旋转角度增加时，从内部磁通聚集磁轭40流经外部磁通聚集磁轭50返回到环形永磁体20的磁通量以对数函数增加。

也就是说，通过内部磁通聚集磁轭40的磁通量的总和根据环形永磁体20的旋转角度改变。例如，当旋转角度增加时，总和降低，因此孔IC60提供反应由环形永磁体20的旋转引起的磁通量的总和的输出。

在内部磁通聚集磁轭40的高度在周向方向恒定的情况下，从内部磁通聚集磁轭40经由外部磁通聚集磁轭50的磁通量随环形永磁体20的旋转线性增加。然而，当内部磁通聚集磁轭40的高度如本实施例中的情形一样沿周向方向改变时，磁通量随环形永磁体20的旋转以对数函数增加(当环形永磁体20的旋转角度增加时，增加率减小)。因此，在通过内部磁通聚集磁轭40并按原状返回到环形永磁体20的磁通量中，本实施例具有修正通过孔IC60的磁通量与没通过孔IC60的磁通量之间的变化比率的效果。

这样，孔IC60假定为提供反应通过内部磁通聚集磁轭40的间隙43的根据环形永磁体20的旋转角度变化的磁通量与通过内部磁通聚集磁轭40的磁通量的总和的输出。

因此，通过根据需要由试验测量来确定沿内部磁通聚集磁轭40的周向方向变化的高度值(H2和H3)，能获得具有增加直线性的输出。

此外，即使环形永磁体20的旋转角度较大，从而增加通过孔IC60的磁通量，但是通过内部磁通聚集磁轭40的磁通量的总和变小。因此，通过孔IC60的磁通量的变化率不会变得相对小。因此，即使环形永磁体的旋转角度较大，也能够检测磁通量的变化。

在下文中，通过参照图7(A)和图7(B)，根据该实施例的旋转角度检测传感器的效果将通过将该实施例与旋转角度检测传感器200的对比示例相比较而进行说明。

这里，用于与旋转角度检测传感器200相比较的根据该实施例的旋转角度检测传感器的每个部分具有如下文所述的构造(参照图7(A))。

环形永磁体20是各向同性钕粘结磁体(通过利用PPS树脂模制钕、铁和硼粉末)，并具有15.2mm的内径、19.6mm的外径、6.0mm的轴向后高(H1)、2.2mm的直径方向宽度(W3)以及100mT的最大表面磁通密度。

后磁轭30具有13.2mm的内径、15.2mm的外径、6.0mm的轴向后高以及1.0mm的直径方向宽度(W4)。

内部磁通聚集磁轭40具有22.0mm的内径、30.0mm的外径、6.0mm的轴向最大高度(H3)、3.3mm的轴向最小高度(H2)、4.0mm的直径方向宽度(W1)以及0.85mm的两端切掉量。

外部磁通聚集磁轭50具有32.0mm的内径、36.0mm的外径、7.0mm的轴向高度(H4)、2.0mm的直径方向宽度(W2)以及0.5mm的两端切掉量。

应当注意的是环形永磁体20与内部磁通聚集磁轭40之间的间隙G1是1.2mm，内部磁通聚集磁轭40与外部磁通聚集磁轭50之间的间隙G2是1.0mm，第一内部磁通聚集磁轭41与第二内部磁通聚集磁轭42之间的间隙G3是1.7mm，而第一外部磁通聚集磁轭51与第二外部磁通聚集磁轭52之间的间隙G4是1.0mm。

另一方面，根据对比示例的旋转角度检测传感器200具有如下构造。环形永磁体203是各向同性钕粘结磁体(通过利用PPS树脂模制钕、铁和硼粉末)，并具有15.2mm的内径、19.6mm的外径、6.0mm的轴向后高(H1)、2.2mm的直径方向宽度(W3)以及100mT的最大表面磁通密度。

后磁轭202具有13.2mm的内径、15.2mm的外径、6.0mm的轴向后高以及1.0mm的直径方向宽度(W4)。

磁通聚集磁轭204具有22.0mm的内径、30.0mm的外径、6.0mm的轴向高度、4.0mm的直径方向宽度(W1)以及0.85mm的两端切掉量。

应当注意的是环形永磁体203与磁通聚集磁轭204之间的间隙G1是1.2mm，磁通聚集磁轭204的间隙G3是1.7mm。

图8(A)是说明输出特性，即根据本发明实施例的旋转角度检测传感器的旋转角度与输出电压之间的关系的曲线图。图8(B)是说明输出特性，即根据本发明实施例的旋转角度检测传感器的旋转角度与直线性误差之间的关系的曲线图。图9(A)是说明输出特性，即根据对比示例的旋转角度检测传感器的旋转角度与输出电压之间的关系的曲线图。图9(B)是说明输出特性，即根据对比示例的旋转角度检测传感器的旋转角度与直线性误差之间的关系的曲线图。

为比较根据本实施例的旋转角度检测传感器的输出特性与根据对比示例的旋转角度检测传感器的输出特性，对直线性误差(％FS)和磁滞进行比较。

这里，直线性误差(％FS)意味着理想直线与实际测量值之间的偏差量，并基于下面的公式(2)计算。

直线性误差(％FS)＝((测量值—理想值)/电源电压)×100   (2)

理想直线意味着在如下情形中将孔IC60的0.3V输出电压(-45.0度)连接到孔IC60的4.7V输出电压(45.0度)的线。即，在连接总体上为两极结构的环形永磁体20中的N极和S极的线(与连接磁体半圆部20a和20b的各自末端的相对表面的线段成直角的直径线)处于穿过间隙43的位置的情形中，环形永磁体20的位置为0度，并且如图8(A)中所示，环形永磁体20的旋转角度在从-45.0度到45.0度的范围中检测。

此外，磁滞(％FS)意味着在检测角度范围内(从-45.0度到45.0度的旋转角度范围)向前路线与向后路线之间的电压输出中的最大偏差量并基于下面的公式(3)计算。

磁滞(％FS)＝((向前路线输出值—向后路线输出值)/电源电压)×100   (3)

在图9(A)和9(B)中所示的对比示例的情形中，直线性误差是±1.46％FS，而磁滞是0.18％FS。另一方面，在图8(A)和8(B)中所示的根据本实施例的旋转角度检测传感器的情形中，直线性误差是±0.78％FS，而磁滞是0.10％FS。

因此，确认根据本实施例的旋转角度检测传感器的直线性(输出精度)和磁滞比对比示例更优良。

图10(A)是说明输出特性，即在旋转角度检测传感器中转子10的旋转轴是偏心的情况下，旋转角度检测传感器的旋转角度与直线性误差之间的关系的曲线图，而图10(B)是说明旋转轴的偏心方向的图示。

图10(A)中的代码“a”显示转子10的旋转中心设置在转子10的中心部(即旋转轴不是偏心的)的情况下的输出特性。图10(A)中的代码“b”显示转子10的旋转中心沿外部磁通聚集磁轭50的间隙54(Y正方向)的方向偏心0.35mm的情况下的输出特性。图10(A)中的代码“c”显示转子10的旋转中心沿内部磁通聚集磁轭40的间隙43的方向(X负方向)偏心0.35mm的情况下的输出特性。这里，0.35mm的偏心量对应于环形永磁体20与内部磁通聚集磁轭40之间的间隙G1的大约30％。

如图10(A)中所示，即使在转子10中旋转中心的位置的偏心量对应于间隙G1的大约30％的情况下，可以看到直线性误差也限制在±1.0％FS。

因此，确认根据本实施例的旋转角度传感器是不太可能受到转子10的旋转轴的偏心率影响的传感器。

图11(A)是说明输出特性，即在将磁通从外部应用到旋转角度检测传感器的情况下，旋转角度检测传感器的旋转角度与直线性误差之间的关系的曲线图。图11(B)是说明外部磁通向旋转角度检测传感器的应用方向的图示。

图11(A)中的代码“a”显示不应用外部磁通的情况下的输出特性。图11(A)中的代码“b”显示从外部磁通聚集磁轭50的间隙54的方向(Y正方向)朝着转子10的旋转中心应用1.5mT的平行磁通的情况下的输出特性。

如图11(A)中所示，即使应用外部磁通的情况下，可以看到输出变化也限制在0.7％FS。

因此，确认根据本实施例的旋转角度传感器是不太可能受到外部磁通影响的传感器。

如上所述，在本实施例中，非接触式旋转检测传感器包括：环形永磁体20，其与作为用于检测旋转角度的对象的轴(未示出)一体旋转，并且环形永磁体20的磁极沿周向方向变化；内部磁通聚集磁轭40，用于以恒定间隙围绕环形永磁体20的外周面；环形磁通聚集磁轭50，用于以恒定间隙围绕内部磁通聚集磁轭40的外周面；以及孔IC60，其设置在形成于内部磁通聚集磁轭40中的间隙43中，其中内部磁通聚集磁轭40的轴向高度沿周向方向改变，以便在距离间隙43和44更远的位置更高。

因此，通过间隙43和44的磁通量与没通过间隙43和44的磁通量的比率根据环形永磁体20的旋转而改变，而且在内部磁通聚集磁轭40中流动的磁通量的总和也由于内部磁通聚集磁轭40的高度的变化而改变。因此，由于孔IC60的输出经受两种变化，通过根据需要确定沿周向方向变化的内部磁通聚集磁轭40的高度(H2和H3)，能获得信号输出对旋转角度的高直线性。

另外，实际检测角度范围通过直线性的改进而扩大。而且，由于环形永磁体20与内部磁通聚集磁轭40之间的间隔距离G1是恒定的，所以与将环形制造成椭圆形或改变间隔距离的情形不同，本实施例能确保稳定的品质，而没有在制造上变形的可能性。

另外，环形永磁体20平行于单一直径线磁化，从而总体上沿直径方向具有N极和S极。

因此，由于能采用便宜且可加工性优良的各向同性磁体作为环形永磁体20，所以能降低作为产品的成本。

此外，内部磁通聚集磁轭40的间隙43和44构造为形成在第一内部磁通聚集磁轭41与第二内部磁通聚集磁轭42之间，所述第一内部磁通聚集磁轭41和所述第二内部磁通聚集磁轭42通过切掉由沿直径线分割环形磁通聚集磁轭得到的两个磁通聚集磁轭半圆之间的周向相对表面形成。因此，由于间隙43和44沿周向方向处于180°的位置，所以当孔IC等设置在间隙43和44的每一个处时，能根据需要选出同相或逆相的信号输出。

另外，间隙53和54形成在外部磁通聚集磁轭50中。外部磁通聚集磁轭50的间隙53和54构造为形成在第一外部磁通聚集磁轭51与第二外部磁通聚集磁轭52之间，所述第一外部磁通聚集磁轭51和所述第二外部磁通聚集磁轭52通过切掉由沿直径线分割环形磁通聚集磁轭得到的两个磁通聚集磁轭半圆之间的周向相对表面形成。当从轴向方向观看时，间隙43和44以及间隙53和54构造为设置在沿周向方向彼此偏移的位置。因此，由于固定侧磁轭是由内部磁通聚集磁轭40和外部磁通聚集磁轭50构成的双重系统，所以当从环形永磁体20的侧面观看时，在固定侧磁轭中不存在切口。因而，能限制环形永磁体20在外径方向的漏磁通，而且在转子10的旋转轴偏心的情况下，旋转角度检测传感器的输出变化能得以减小。

另外，由于外部磁通聚集磁轭50用作磁屏蔽，该磁屏蔽防止外部磁场对旋转角度检测传感器的输出的影响，所以在从外部应用磁通的情况下的输出变化也得以减小。

此外，内部磁通聚集磁轭40具有位于轴向方向中的作为平坦面的一个表面以及作为倾斜面的另一表面，从而沿周向方向改变轴向高度。内部磁通聚集磁轭40的轴向最大高度设置为等于环形永磁体20的轴向高度。

因此，从内部磁通聚集磁轭40流经外部磁通聚集磁轭50的磁通量根据环形永磁体20的旋转而改变，从而改变在内部磁通聚集磁轭40中流动的磁通量的总和。因此，通过根据需要由试验测量来确定沿内部磁通聚集磁轭40的周向方向变化的高度值(H2和H3)，能获得具有改进直线性的输出。

另外，外部磁通聚集磁轭50的轴向高度(H4)在整个周边上是恒定的，并设置为高于环形永磁体20的轴向高度或内部磁通聚集磁轭40的轴向最大高度(H3)。

因此，由于外部磁通聚集磁轭50吸收一部分漏磁通，所以减小了磁滞。

这里，将内部磁通聚集磁轭40与环形永磁体20之间的间隔距离G1以及外部磁通聚集磁轭50与内部磁通聚集磁轭40之间的间隔距离G2构造使得G2/G1的值等于或小于2(此处，G2>0)。

因此，由于从内部磁通聚集磁轭40流经外部磁通聚集磁轭50的磁通量根据环形永磁体20的旋转而改变，从而改变在环形永磁体20中流动的磁通量的总和，所以能适当地获得输出精度的修正效果。

作为示例，上述实施例说明了内部磁通聚集磁轭40的轴向高度沿周向方向变化为在距离间隙43和44更远的位置变得更高的情形。然而，只要通过内部磁通聚集磁轭40的磁通的总和能根据环形永磁体20的旋转角度进行适当调节，那么内部磁通聚集磁轭40的轴向高度可沿周向方向变化为在距离间隙43和44更远的位置变得更低。

尽管仅选取了所选实施例来说明本发明，但是对于本领域的技术人员将明显的是根据此公开，在不偏离如在附带的权利要求中限定的本发明的范围的情况下，能在此公开中作出各种变形和修改。而且，上文根据本发明实施例的描述仅为了说明的目的而提供，而不是为了限制如通过附带的权利要求及其等同物限定的本发明。

Claims (9)

1.一种非接触式旋转检测传感器，包括：

环形永磁体，所述环形永磁体与被检测元件一体旋转，并且所述环形永磁体的磁极沿所述永磁体的周向方向变化；

环形第一磁轭，用于以恒定间隔距离围绕所述环形永磁体的外周面；

环形第二磁轭，用于以恒定间隔距离围绕所述第一磁轭的外周面；以及

磁性响应元件，所述磁性响应元件布置在形成于所述第一磁轭内的间隙中，其中：

所述第一磁轭的轴向高度沿所述第一磁轭的周向方向变化。

2.根据权利要求1所述的非接触式旋转检测传感器，其中：

在所述第二磁轭中形成有间隙；并且

当沿所述轴向方向观看时，所述第一磁轭的间隙与所述第二磁轭的间隙设置在沿所述周向方向彼此偏移的位置。

3.根据权利要求1或2所述的非接触式旋转检测传感器，其中：

将所述环形永磁体平行于单一直径线磁化，以在直径方向上总体上具有N极和S极。

4.根据权利要求1或2所述的非接触式旋转检测传感器，其中：

通过切掉位于由沿直径线分割所述环形第一磁轭得到的两个第一磁轭半圆之间的周向相对表面而形成所述第一磁轭的间隙。

5.根据权利要求1或2所述的非接触式旋转检测传感器，其中：

通过切掉位于由沿直径线分割所述环形第二磁轭得到的两个第二磁轭半圆之间的周向相对表面而形成所述第二磁轭的间隙。

6.根据权利要求1或2所述的非接触式旋转检测传感器，其中：

所述第一磁轭具有沿所述轴向方向的作为平坦面的一个表面以及作为倾斜面的另一表面，从而沿所述第一磁轭的周向方向改变所述第一磁轭的轴向高度；并且

所述第一磁轭的轴向最大高度设定为等于所述环形永磁体的轴向高度。

7.根据权利要求1或2所述的非接触式旋转检测传感器，其中：

所述第二磁轭的轴向高度在所述第二磁轭的整个周边上恒定，且设定为高于所述环形永磁体的轴向高度。

8.根据权利要求1或2所述的非接触式旋转检测传感器，其中：

所述第二磁轭的轴向高度设定为高于所述环形永磁体的轴向高度和所述第一磁轭的轴向高度中的每个轴向高度。

9.根据权利要求1或2所述的非接触式旋转检测传感器，其中：

在所述环形永磁体与所述第一磁轭之间的间隔距离G1以及在所述第一磁轭与所述第二磁轭之间的间隔距离G2设定为使得G2/G1的值等于或小于2。

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