CN102472639A - 旋转角检测装置 - Google Patents

Abstract

旋转角检测装置。本发明的目的是提供一种实现降低制造成本和消除反向磁场的影响两者的旋转角检测装置。旋转磁体12附着在转轴11上，并且通过与所述转轴11一起旋转，产生旋转磁场。旋转角检测元件单元13包含磁检测元件和四极辅助磁体160。四极辅助磁体160包含径向布置的多个第一磁极件161a至161d。第二磁极件162a和162b插在该第一磁极件161a至161d之间。第二磁极件162a和162b擦除指向由该第一磁极件161a至161d产生的合成磁场的相反方向的反向磁场。

Description

旋转角检测装置

技术领域

本发明涉及通过利用磁检测元件检测目标检测磁体的旋转角的旋转角检测装置。

背景技术

例如通过本申请人之前提交的专利文献1公知采用被用于检测诸如转轴等的检测目标的旋转角的磁检测元件的非接触旋转角检测装置。专利文献1的旋转角检测装置包含附着在旋转目标上的旋转磁体、安装在位于对着旋转磁体的位置上的基底上的四极辅助磁体、以及安装在该基底的对侧上的磁检测元件。四极辅助磁体具有将旋转磁体导致的0至360度的旋转磁场转换为0至180度的旋转磁场的功能，因此，可以检测0至360度的旋转。

四极辅助磁体被在互相正交的两个方向(0度和90度)磁化，并且被配置用于使其合成磁矩指向45度的方向，这是磁检测元件易磁化的轴的方向。然而，在四极辅助磁体的端部存在指向相反方向的磁场(反向磁场)，并且为了精确检测旋转角，需要消除该反向磁场。为了消除该反向磁场，在形成了四极辅助磁体后，需要在45度方向产生磁场并且消除所产生的磁场的反向磁场的步骤。这样就导致步骤数量的增加及制造成本升高的问题。不仅当使用四极辅助磁体时，而且当使用具有任何其他数量的磁极的多极磁体时，都产生这种问题。

现有技术文献/专利文献

专利文献1：JP2007-24738A

发明内容

本发明的目的是提供一种实现降低制造成本和消除反向磁场的影响两者的旋转角检测装置。

解决问题的手段

根据本发明一个方面的旋转角检测装置包括：旋转磁体，附着在检测目标上并且可操作地与该检测目标一起旋转，以产生旋转磁场；磁检测元件，布置在由该旋转磁体产生的旋转磁场内；以及多极辅助磁体，位于该磁检测元件附近，并且被配置用于从该磁检测元件布置在其内的区域内的旋转磁体产生的0至360度的旋转磁场产生0至x度，x≤180的复合旋转磁场。该多极辅助磁体包含：径向排列的多个第一磁极件；以及第二磁极件，插在该第一磁极件之间，用于擦除指向通过合并由该多个第一磁极件分别产生的磁场获得的合成磁场的相反方向的对准合成磁场的相反方向的反向磁场。

本发明的效果

根据本发明，可以提供一种实现降低制造成本和消除反向磁场的影响两者的旋转角检测装置。

附图说明

图1是示出根据本发明第一实施例的旋转角检测装置100的配置的侧视图。

图2A是包含在图1的旋转角检测装置中的四极辅助磁体160的平面图。

图2B是示出包含在图1的旋转角检测装置中的四极辅助磁体160的另一个例子的平面图。

图2C是示出包含在图1的旋转角检测装置中的四极辅助磁体160的另一个例子的平面图。

图2D是示出包含在图1的旋转角检测装置中的四极辅助磁体160的另一个例子的平面图。

图2E是示出包含在图1的旋转角检测装置中的四极辅助磁体160的另一个例子的平面图。

图3是用于解释当没有图2A至2E的去磁化磁体部分162(第二磁极件162a和162b)时产生的磁场的样子的磁场线图。

图4示出图2A的四极辅助磁体160的特定配置的一个例子。

图5示出由通过有限元分析获得的图2A的四极辅助磁体160形成的磁场的元解。

图6解释根据本发明第二实施例的用在旋转角检测装置中的四极辅助磁体160a的配置。

图7解释根据本发明第三实施例的用在旋转角检测装置中的十六极辅助磁体160b的配置。

图8解释根据本发明第四实施例的用在旋转角检测装置中的六极辅助磁体160c的配置。

图9示出本发明实施例的应用例子。

图10示出本发明实施例的应用例子。

图11示出当GMR传感器用作旋转角检测元件单元13内的磁检测元件时的配置例子。

具体实施方式

现在将参考附图解释本发明实施例。

[第一实施例]

图1是示出根据本发明第一实施例的旋转角检测装置100的配置的侧视图。图2A是作为包含在旋转角检测装置100中的四极辅助磁体的一个例子的四极辅助磁体160的平面图。旋转角检测装置100被配置用于检测例如汽车的电动转向装置的助力马达的转轴11的旋转角。旋转磁体12被附着到转轴11的端部。旋转角检测元件单元13非接触地对着旋转磁体12被提供。旋转角检测装置100由旋转磁体12和旋转角检测元件单元13配置。

旋转磁体12由矩形固体形成，并且是其较长方向的两端是磁极的双极永磁体。在该例子中，旋转磁体12被附着到转轴11的端部，其较长方向对准垂直于转轴11的较长方向的方向。

旋转角检测元件单元13内部包含用于利用磁方式检测转轴11的旋转的磁检测元件和上面提到的四极辅助磁体。即，图1的旋转角检测元件单元13包含：硅基底14、二氧化硅薄膜层15(SiO₂)、导体薄膜层16、氮化硅薄膜层17(SiN_x)、铬薄膜层18(Cr)、磁性薄膜层19、铬薄膜层20(Cr)、以及钝化薄膜21(氮化硅薄膜层)。在该例子中，假定AMR效应元件(各向异性磁阻传感器)作为例子由磁检测元件形成。AMR效应元件位于旋转磁体12产生的旋转磁场内，并且输出对应于旋转磁体12的旋转角的信号。本发明并不局限于AMR效应元件，而代替AMR效应元件，旋转角检测元件13可以包含诸如GMR传感器、TMR传感器、CMR传感器等的磁阻效应元件。使用什么类型的磁检测元件与本发明的实质部分不直接相关。由于这些磁检测元件具有不同的可检测旋转范围、灵敏度、检测精度和分辨率，所以根据要求的可检测旋转范围、灵敏度、检测精度和分辨率，合理采用最适当的磁检测元件。

图1的例子是磁检测元件和四极辅助磁体以单片方式形成在硅基底14之上的例子。然而，它们可以由分立元件形成，并且被安装在印刷版上。可以以这种方式配置旋转角检测元件单元。

磁性薄膜层19是如图2A所示其中形成四极辅助磁体16的层。它由诸如钐(Sm)、钴(Co)等的铁磁材料构成。磁性薄膜层19在一定方向被固定地磁化。四极辅助磁体160提供的固定磁矩和旋转磁体12提供的磁矩被同步，从而提供合成磁矩。该合成磁矩的方向随旋转磁体12旋转发生变化。

导体薄膜层16是构成磁检测元件的层，并且由诸如桥接的坡莫合金(Ni∶Fe＝81∶19的合金)的铁磁材料构成。当上面描述的合成磁矩的方向随旋转磁体12旋转发生变化时，磁检测元件中桥接的磁阻元件的磁阻发生变化。通过检测磁阻的这种变化，检测旋转磁体12的旋转角。请注意，这种桥接众所周知，并且也在上面提到的专利文献中有描述。因此，不再提供关于桥接的解释。

铬薄膜层18和20被形成，以便从上方和下方插入磁性薄膜层19，用于防止磁性薄膜层19的钐(Sm)发生氧化。钝化薄膜21由例如氮化硅薄膜(SiN_x)构成，并且用于保护铬薄膜层20。

形成在磁性薄膜层19上并且靠近导体薄膜层16上的AMR效应检测元件布置的四极辅助磁体160(四极辅助磁体的一个例子)是十字形磁体，它与转轴11基本同轴并且被磁化用于在相对于通过转轴11的旋转中心O的水平线(x轴：基准方向)的0度和90度方向形成磁场。通过将0度方向和90度方向的这些磁场合成形成的合成磁场相对于基准方向(x轴)指向45度方向。四极辅助磁体160具有将旋转磁体12的0度至360度的旋转转换为其0度至180度的旋转的功能。即，当旋转磁体12在360度的范围内旋转时，由旋转磁体12产生的磁场和由四极辅助磁体16产生的磁场构成的合成磁场的方向在180度的范围内变化。通过利用例如AMR效应检测元件的磁检测元件检测该变化，可以检测转轴11的旋转量。上面提到的专利文献中详细解释了该检测原理，因此，这里不做详细解释。

接着，将参考图2A解释四极辅助磁体160的配置细节。四极辅助磁体160包含径向磁体部分161和去磁化磁体部分162。

径向磁体部分161包含：第一磁极件161a至161d和铁磁材料部分161z。铁磁材料部分161z位于径向磁体部分161的中心，具体地说，以使其中心基本上与转轴11的旋转中心O重合的方式布置。铁磁材料部分161z由例如铁(Fe)等构成。

在径向以90度的间隔排列第一磁极件161a至161d，使它们中的每个接触铁磁材料部分161z的4个边之一。即，从旋转中心O观看，第一磁极件161a布置在x轴的正向(0度方向)。从旋转中心O观看，第一磁极件161b布置在y轴的正向(90度方向)。从旋转中心O观看，第一磁极件161c布置在x轴的负向(180度方向)。从旋转中心O观看，第一磁极件161d布置在y轴的负向(270度方向)。

径向磁体部分161被磁化，以在x轴方向(0度方向)和y轴方向(90度方向)形成磁场。因此，第一磁极件161a和161b被磁化为在其径向端有N极，而在其对端有S极。相反，第一磁极件161c和161d被磁化为在其径向端有S极，而在其对端有N极。因此，通过合成四个第一磁极件161a至161d中的两个分别产生的磁场获得的合成磁场是相对于x轴指向45度方向的磁场。

去磁化磁体部分162包含两个第二磁极件162a和162b。第二磁极件162a形成在插在第一磁极件161a和161b之间的第一四边形区域164(从第一磁体部分161a的轮廓线和第一磁体部分161b的轮廓线延伸的虚线限定的区域)上，并且在该例子中，基本上是长菱形的。沿相对于x轴的45度方向，磁化第二磁极件162a。这样使第二磁极件162a具有擦除指向通过合成第一磁极件161a至161d中的两个分别产生的磁场获得的合成磁场的相反方向的反向磁场的功能。优选地，离开旋转中心O最远的顶点具有锐角α(＜90°)，并且位于第一四边形区域164外的位置。

第二磁极件162b形成在插在第一磁极件161c和161d之间的第二四边形区域165(从第一磁极件161c的轮廓线和第一磁极件161d的轮廓线延伸的虚线限定的区域)上。与第二磁极件162a相同，沿相对于x轴的45度方向，磁化第二磁极件162b，以擦除上面描述的反向磁场。优选地，离开旋转中心O最远的顶点具有锐角α(＜90°)，并且位于第二四边形区域165外的位置。

这些第二磁极件162a和162b的存在能够使由径向磁体部分161产生的不希望的磁场线(反向磁场)被擦除。以分别插在其外端被以相同方向磁化的第一磁极件161a至161d之间的方式，形成第二磁极件162a和162b。在图2A的情况下，以插在被磁化致使其外端为N极的第一磁极件161a和161b之间的方式形成第二磁极件162a，而以插在被磁化致使其外端为S极的第一磁极件161c和161d之间的方式形成第二磁极件162b。

优选地，第二磁极件162a和162b中的每个被形成，以便与第一磁极件161a至161d中的每个具有基本相同的面积(假定以相同的配置形成它们，并且由相同的材料构成)。这是因为，如果它们具有显著不同的面积，则反向磁场不能被有效擦除。

优选地，第二磁极件162a和162b的顶点A1和A2基本上与第一磁极件161a和161b的外顶点重合(下面将这种方式的重合称为相交在一点)。这是因为，如果它们的顶点不重合，则不能有效擦除反向磁场。因此，它们的顶点的位置之间的误差余量被限制在约±1μm。

此外，优选地，位于其外端的第一磁极件161a至161d的一侧与和该侧接合的第二磁极件162a和162b的一侧之间形成的角度β1被设置为钝角(＞90°)。这是因为，在该部分形成锐角将导致诸如起相反作用的反向磁场升高的缺点。

根据上面的描述可以明白，优选地，以满足下面3个条件(1)至(3)的方式，形成第二磁极件162a和162b。特别是，从擦除反向磁场并提高检测精确度的观点出发，强烈要求条件(1)至(3)。

(1)第二磁极件162a和162b中的每个都与第一磁极件161a至161d中的每个具有基本相同的面积。

(2)第二磁极件162a和162b的顶点A1和A2与第一磁极件161a至161d的外顶点基本重合。

(3)角度β1是钝角。

只要以上描述的两个条件(1)和(3)或者理想地全部条件(1)至(3)都满足，则可以使用具有任何形状的第二磁极件162a和162b。例如，它们可以有六边形形状，如图2B所示。作为一种选择，它们可以有八边形形状，如图2C所示。作为又一种选择，它们不必有多边形形状，但是它们可以有“叉”形形状，如图2D所示。作为另一种选择，它们可以有枫叶形形状，如图2E所示。

如图3所示，如果不存在去磁化磁体部分162(第二磁极件162a和162b)，则在第一四边形区域164和第二四边形区域165的附近，产生指向由径向磁体部分161形成的合成磁场的相反方向的反向磁场(图3中的符号RM1和RM2)。这妨碍了精确检测转轴11的旋转角。为了擦除这种反向磁场，可以实施在从X轴观看时以45度方向产生磁场的步骤。然而，实施这样一个步骤会增大检测角的误差并且也会增大四极辅助磁体的制造成本。

另一方面，根据本实施例的四极辅助磁体160，该反向磁场将被以45度方向磁化的第二磁极件162a和162b擦除。因此，可以检测转轴11的精确旋转角。此外，利用半导体制造工艺，可以容易地形成具有这种磁化方向的第二磁极件162a和162b。因此，在良好的产量下，可以以低成本形成没有反向磁化的四极辅助磁体160。

图4是图2A的四极辅助磁体160的特定配置的一个例子。在图4的四极辅助磁体160中，第一磁极件161a至161d分别由多个由诸如钐钴磁体等的稀土磁体构成的磁体薄膜层166形成。磁体薄膜层166被形成为条形，其较长方向沿径向磁体部分161的十字形一侧的方向，并且其在0度方向和90度方向，具有它们的容易磁化的轴。去磁化磁体部分162(第二磁极件162a和162b)由多个由稀土磁体构成的、其较长方向沿相对于x轴的45度方向的条形磁体薄膜层168形成。因此，它们的易磁化轴也在该45度方向。这种磁体薄膜层166和168容易由众所周知半导体制造工艺实现，并且与实现上面描述的这种磁化工艺相比，可以在要求的方向更精确磁化，并且可以防止产生任何反向磁场。

磁性薄膜层166和168的条的宽度和条之间的间隔(空间)大致约为1μm，但是它们根据磁性薄膜层的材料和半导体制造装置而不同。当磁场强度不够时，可以层叠磁性薄膜层166和168，以形成多个层。不用说，图2B至2E所示的四极辅助磁体可以以同样的方式形成，但是未示出。也以同样的方式形成将在下面描述的根据另一个实施例的多极辅助磁体。

优选地，本实施例的第二磁极件162a和162b在其径向端at和bt具有锐角α1和α2。这样有助于改进第二磁极件162a和162b的去磁化能力。图5示出图2A所示四极辅助磁体160形成的磁场的模拟结果。从图5可以清楚地看出，由于第二磁极件162a和162b在其端部at和bt具有锐角，所以可以避免磁场线集中在端部at和bt。即，可以有效擦除上面描述的反向磁场。

[第二实施例]

接着，将参考图6描述根据本发明第二实施例的旋转角检测装置。根据第二实施例的旋转角检测装置的总体配置与第一实施例(图1)相同。然而，本实施例与第一实施例的不同之处在于，它包含如图6所示的八极辅助磁体160a，来代替图2A至2E的四极辅助磁体。八极辅助磁体160a具有将旋转磁体12产生的0至360度的旋转磁场转换为0至90度的旋转磁场的功能。

由于在其他方面，第二实施例与第一实施例相同，所以下面不提供对任何相同部分的解释。

接着，将参考图6解释八极辅助磁体160a的配置细节。八极辅助磁体160a包含径向磁体部分161’和去磁化磁体部分162’。

径向磁体部分161’包含第一磁极件161a至161h和铁磁材料部分161z。径向磁体部分161’与第一实施例的径向磁体部分161的不同之处在于第一磁极件161a至161h的数量(8个)和第二磁极件161z的形状(八边形)，但是可以由与第一实施例相同的材料制成。

8个第一磁极件161a至161h在径向以45度间隔布置，以分别接触铁磁材料部分161z的8个边之一。连续的4个第一磁极件161a至161d在径向被磁化，并且使它们的径向端被磁化为N极。另一方面，其余4个第一磁极件161e至161h在径向被磁化，并且使它们的径向端被磁化为S极。本实施例与第一实施例(图2A至2E)的相同之处在于多个第一磁极件161中的一半被磁化，以致在它们的端部有N极，而其余一半被磁化，以致在它们的端部有S极。与第一实施例相同，通过这样被磁化，径向磁体部分161’在相对于基准轴的45度方向形成合成磁场。

去磁化磁体部分162’包含6个第二磁极件162a至162f。在第一磁极件161a至161d之间的扇形区域170中形成第二磁极件162a至162c。第二磁极件162a至162c在它们的径向被磁化，致使它们本身产生的磁场的合成磁场对准45度方向。这样，它们擦除对准由第一磁极件161a至161h产生的合成磁场的相反方向的反向磁场。

在第一磁极件161e至161h之间的扇形区域170内形成第二磁极件162d至162f。第二磁极件162d至162f在它们的径向被磁化，使它们本身产生的磁场的合成磁场对准45度方向。这样，它们擦除指向第一磁极件161a至161h产生的合成磁场的相反方向的反向磁场。与第一实施例相同，各个第二磁极件162a至162f的径向侧顶点有锐角。

八极辅助磁体160a还在第一磁极件161a至161h之间的区域内具有第二磁极件162a至162f，并因此能够擦除第一磁极件161a至161h产生的合成磁场的反向磁场。在这方面，可以说本实施例有与第一实施例相同的效果。使用八极辅助磁体160a将实现比使用第一实施例的四极辅助磁体160更宽的可检测旋转范围。例如，在第一实施例中，利用四极辅助磁体160和AMR效应检测元件的组合，该装置的可检测旋转范围是360度，而当四极辅助磁体160被八极辅助磁体160a代替时，即使使用AMR效应检测元件，可检测旋转范围仍可以被加宽到720度。如果利用GMR传感器代替AMR效应检测元件并且与八极辅助磁体160a组合，则可检测旋转范围将是1440度。

优选地，八极辅助磁体160a与四极辅助磁体160一样也满足下面的3个条件。

(1)第二磁极件162a至162f中的每个都与第一磁极件161a至161h中的每个具有基本相同的面积。

(2)第二磁极件162a至162f的顶点A1和A2与第一磁极件161a至161h的外顶点基本重合。

(3)角度β1是钝角。

[第三实施例]

接着，将参考图7解释根据本发明第三实施例的旋转角检测装置。根据第三实施例的旋转角检测装置的总体配置与第一实施例(图1)相同。然而，本实施例与上面描述的实施例的不同之处在于它包含如图7所示的十六极辅助磁体160b，作为多极辅助磁体。十六极辅助磁体160b具有将旋转磁体产生的0至360度的旋转磁场转换为0至45度的旋转磁场的功能。由于本实施例在其他方面与第一实施例相同，所以下面不提供对相同的任何部分的解释。

接着，将参考图7解释十六极辅助磁体160b的配置细节。十六极辅助磁体160b包含径向磁体部分161”和去磁化磁体部分162”。

径向磁体部分161”包含16个第一磁极件161a至161p和铁磁材料部分161z。本实施例与第一实施例的不同之处仅在于第一磁极件161a至161p的数量(16个)和第二磁极件161z的形状(十六边形)，但是任何其他方面均相同。16个第一磁极件161a至161p在径向以22.5度间隔布置，以分别接触铁磁材料部分161z的1个边。连续的8个第一磁极件161a至161h在径向被磁化，并使它们的径向端被磁化为N极。另一方面，其余8个第一磁极件161i至161p在径向被磁化，并使它们的径向端被磁化为S极。本实施例与上面描述的实施例(图2A至2E和图6)的相同之处在于多个第一磁极件161中的一半被磁化使在它们的端部有N极，而其余一半被磁化，使在它们的端部有S极。与第一实施例一样，通过这样被磁化，径向磁体部分161”在相对于基准轴的45度方向形成合成磁场。

去磁化磁体部分162”包含14个第二磁极件162a至162n。第二磁极件162a至162g分别被形成在第一磁极件161a至161h之间的扇形区域中。第二磁极件162a至162g在它们的径向被磁化，使它们本身产生的磁场的合成磁场对准45度方向。这样，它们擦除指向第一磁极件161a至161p产生的合成磁场的相反方向的反向磁场。

在第一磁极件161i至161p之间的扇形区域内分别形成第二磁极件162h至162n。第二磁极件162h至162n在它们的径向被磁化，使它们本身产生的磁场的合成磁场对准45度方向。这样，它们擦除指向第一磁极件161a至161p产生的合成磁场的相反方向的反向磁场。与第一实施例一样，各个第二磁极件162a至162n的径向侧顶点具有锐角。

与上面描述的多极辅助磁体一样，十六极辅助磁体160b还包含，在第一磁极件161a至161p之间的区域内的第二磁极件162a至162n，并因此能够擦除第一磁极件161a至161p产生的合成磁场的反向磁场。在这方面，可以说本实施例与上面描述的实施例具有相同的效果。如果使用相同的磁检测元件，则十六极辅助磁体160b能够提供比四极辅助磁体160所提供的宽4倍的可检测旋转范围。

优选地，十六极辅助磁体160b像四极辅助磁体160一样也满足下面的3个条件。

(1)第二磁极件162a至162h中的每个都具有与第一磁极件161a至161p中的每个基本相同的面积。

(2)第二磁极件162a至162n的顶点A1和A2与第一磁极件161a至161h的外顶点基本重合。

(3)角度β1是钝角。

[第四实施例]

接着，将参考图8解释根据本发明第四实施例的旋转角检测装置。根据第四实施例的旋转角检测装置的总体配置与第一实施例(图1)相同。然而，本实施例与上面描述的实施例的不同之处在于它包含如图8所示的六极辅助磁体160c，作为多极辅助磁体。由于本实施例在其他方面与第一实施例相同，所以下面不提供对任何相同部分的解释。

接着，将参考图8解释六极辅助磁体160c的配置细节。六极辅助磁体160c包含径向磁体部分161x和去磁化磁体部分162x。

径向磁体部分161x包含4个第一磁极件161a至161d和铁磁材料部分161z。铁磁材料部分161z具有六边形形状，并且4个第一磁极件161a至161d在径向沿六边形的4个边布置。提供在剩余的两个对边上的是第二磁极件162a和162b。第二磁极件162a和162b用作去磁化磁体部分162x，并且还用作径向磁体部分161x。全部6个磁极件，即，4个第一磁极件161a至161d和2个第二磁极件162a和162z形成径向磁体部分161x，因此，构成六极辅助磁体。这样，第四实施例采用磁极数为6(＝2的倍数)的多极辅助磁体，这与上面描述的采用磁极数为2的幂的多极辅助磁体的实施例不同。

第一磁极件161a和161b在径向被磁化，并使它们的径向端被磁化为N极。第二磁极件162a在图8所示的45度方向被磁化，并且使之在它的径向具有N极。第一磁极件161a和161b以及第二磁极件162a被磁化，以形成总体对准45度方向的合成磁场。

另一方面，第一磁极件161c和161d在径向被磁化，并且使其径向端被磁化为S极。第二磁极件162b在图8所示的45度方向被磁化，并且使它在其径向具有S极。第一磁极件161c和161d以及第二磁极件162b被磁化，以形成总体对准45度方向的合成磁场。

第二磁极件162a和162b还用于擦除第一磁极件161a至161d产生的对准45度方向的合成磁场的反向磁场。

此外，在本实施例中，优选地满足上面描述的3个条件(1)至(3)。

[其他]

尽管描述了本发明实施例，但是本发明并不局限于这些实施例，而且在不脱离本发明精神的情况下，可以进行各种变型、附加等。例如，在上面描述的实施例中，棒状的旋转磁体12被附着在转轴11的端部，并且旋转角检测元件单元13靠近旋转磁体12被布置。然而，本发明并不局限于此，本发明还可以应用于旋转磁体在除转轴11的端部之外的任何其它位置被附着到转轴11的实施例。例如，本发明能够被应用于以环形磁体围绕转轴11装配转轴11，并且旋转角检测元件单元13被布置在该环形磁体附近的实施例。即，根据本发明的磁检测元件和多极辅助磁体被布置在由旋转磁体形成的均匀旋转磁场内就足够了。

尽管如此，从更精确旋转角检测的观点出发，磁检测元件和多极辅助磁体优选地布置在由旋转磁体形成的均匀磁场内。图9示出环形的旋转磁体12’产生的旋转磁场是均匀磁场，并且旋转角检测元件单元13’布置在该均匀磁场内的例子。转子210被配置为绕固定轴213旋转，并且环形旋转磁体12’装配在空心管形状的并且被附着在转子210的轴端的金属环214(屏蔽件)的内壁上。利用来自定子222的旋转驱动力，转子210可以绕固定轴213旋转。旋转角检测元件单元13’与上面描述的实施例的旋转角检测元件单元13相同，并且被安装在形成在固定轴213的周边上的法兰213a上。固定轴213和金属环214均由高磁导率的金属(例如，铁(Fe))制成。这样使得环形旋转磁体12’在固定轴213与金属环214之间的空间内形成均匀磁场。

当旋转角检测元件单元13被布置在均匀磁场内时，与它布置在发散磁场内时相比，可以抑制因为旋转件的振动等引起检测角的波动等。因此，与图1的配置相比，图9的配置可以提高检测精度。此外，由高磁导率的金属制成的金属环214屏蔽例如来自定子222等的干扰磁场，从而能够保持均匀磁场，而不受干扰磁场的影响。

不用说，形成均匀磁场的配置不必是图9所示的配置，而且可以以各种方式实现。例如，在图9中，在固定轴213与金属环214之间形成均匀磁场。然而，本发明并不局限于此，而且利用与固定轴213分立提供的铁件215(固定在固定部分216上)，可以实现同样的效果。

图11示出根据第一实施例的旋转角检测装置100的修改例，在该修改例中，利用GMR传感器代替AMR效应检测元件作为磁检测元件。即，该修改例的旋转角检测元件单元13包含：在硅基底14上的钉扎层15、导体层16、被钉扎层17、非磁性层18、自由层19、以及钝化薄膜20。在该例子中，钉扎层17、非磁性层18和自由层19形成作为磁检测元件的例子的GMR传感器(巨磁阻传感器)。该GMR传感器被布置在旋转磁体12产生的旋转磁场内，并且输出对应于旋转磁体12的旋转量的信号。

钉扎层15由诸如Fe-Mn合金的反铁磁材料构成，并且在一定方向被固定地磁化。导体层16是在其上形成图2A所示四极辅助磁体160的层。被钉扎层17由诸如Fe-Ni的铁磁材料构成，并且在沿钉扎层15的磁化方向的方向被固定地磁化。

非磁性层18由例如铜(Cu)构成。自由层19由例如Fe-Ni合金等构成，并且被配置，以使其被磁化的方向随旋转磁体12的旋转发生变化。钝化薄膜20由例如钛(Ti)等构成，并且具有保护自由层19等的功能。通过利用GMR传感器替换AMR效应检测元件，可以获得的旋转角检测范围是当使用AMR效应检测元件时获得的旋转角检测范围的两倍宽。除此之外，尽管未示出，但是诸如TMR传感器、GMR传感器等的磁阻效应元件可以包含在该装置中，如上所述。

通过例如层叠在一个硅基底上形成如图1所示的AMR效应检测元件和如图11所示的GMR传感器，可以使用两种类型的磁检测元件。

参考数字的说明

11：转轴

12：旋转磁体

13：旋转角检测元件单元

14：硅基底

15：钉扎层

16：导体层

17：被钉扎层

18：非磁性层

19：自由层

20：钝化层

160：四极(多极)辅助磁体

161：径向磁体部分

162：去磁化磁体部分

Claims (7)

1.一种旋转角检测装置，包括：

旋转磁体，附着在检测目标上，并且与所述检测目标一起可操作地旋转，以产生旋转磁场；

磁检测元件，布置在所述旋转磁体产生的所述旋转磁场内；以及

多极辅助磁体，位于所述磁检测元件附近，并且被配置用于从所述磁检测元件布置在其内的区域内的所述旋转磁体产生的0至360度的旋转磁场产生0至x度，x≤180的复合旋转磁场，

所述多极辅助磁体包含：

径向排列的多个第一磁极件；以及

第二磁极件，插在所述第一磁极件之间，用于擦除指向通过合并由所述多个第一磁极件分别产生的磁场获得的合成磁场的相反方向的反向磁场。

2.根据权利要求1所述的旋转角检测装置，

其中每个所述第二磁极件与每个所述第一磁极件具有基本上相同的面积，并且每个所述第一磁极件位于外端的一侧与其相邻的所述第二磁极件一侧形成钝角。

3.根据权利要求1所述的旋转角检测装置，

其中所述第二磁极件具有在径向具有锐角的顶点。

4.根据权利要求1所述的旋转角检测装置，

其中所述磁检测元件布置在由所述旋转磁体形成的均匀磁场内。

5.根据权利要求1所述的旋转角检测装置，

其中所述旋转磁体被屏蔽件覆盖。

6.根据权利要求1所述的旋转角检测装置，

其中通过聚集条形磁体薄膜层使它们的较长方向沿径向延伸，形成所述第一磁极件和所述第二磁极件。

7.根据权利要求1所述的旋转角检测装置，还包括：

可旋转地被附着的转子；

定子，被配置用于对所述转子施加旋转驱动力；

屏蔽件，具有空心管形状并且被附着于所述转子的一端；以及

固定金属件，被固定地布置在所述屏蔽件内，

其中所述旋转磁体与所述屏蔽件的内壁相邻布置，从而与所述转子一起可旋转地布置，以及

所述磁检测元件和所述多极辅助磁体被固定地布置在所述屏蔽件与所述固定金属件之间形成的均匀磁场内。

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