DE10217601A1

DE10217601A1 - Winkelsensor

Info

Publication number: DE10217601A1
Application number: DE10217601A
Authority: DE
Inventors: Etsuko Enomoto; Yukihiro Kato
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 2001-04-19
Filing date: 2002-04-19
Publication date: 2002-11-14
Anticipated expiration: 2022-04-20
Also published as: US20040169503A1; JP3726698B2; US6753681B2; US20030052669A1; JP2002310722A; DE10217601B4

Abstract

Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung eines Winkelsensors, der die Magnetflussverteilung abgleichen kann, während preiswerte und einfach hergestellte Magnete verwendet werden, und der einen Erfassungsfehler verringern kann, auch wenn sich die relative Position zwischen dem magnetoelektrischen Umwandlungselement und dem Magneten ändert. Als Mittel zur Lösung der Aufgabe sind Permanentmagnete (M1a, M1b, M2a, M2b), von denen jeder ein rechtwinkliger Festkörper ist, bei einem Joch (13) des Drehwinkelversatzsensors (11) befestigt. Die Permanentmagnete (M1a, M1b) sind voneinander durch einen Abstand (L) getrennt. Die Permanentmagnete (M1a, M1b) sind auf eine derartige Weise magnetisiert, dass die bei einem flachen Wandabschnitt (15a) des Jochs (13) befestigte Seite der N-Pol ist und dass die der befestigten Oberflächenseite entgegengesetzte Seite der S-Pol ist. Ferner sind die Permanentmagnete (M2a, M2b) voneinander durch einen Abstand (L) getrennt. Die Permanentmagnete (M2a, M2b) sind auf eine derartige Weise magnetisiert, dass die bei einem flachen Wandabschnitt (15b) des Jochs (13) befestigte Seite der S-Pol ist und dass die der befestigten Oberflächenseite entgegengesetzte Seite der N-Pol ist.

Description

Verwendungsgebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Winkelsensor. Genauer gesagt betrifft die vorliegende Erfindung einen Winkelsensor, der ein magnetoelektrisches Umwandlungselement verwendet.

Stand der Technik

Bisher ist ein Drehwinkelversatzsensor, der einen Hall- Effekt als Erfassungselement verwendet, als ein Winkelsensor zur Erfassung eines Drehwinkels bekannt (beispielsweise japanische Patentoffenlegungsschriften Nr. 61-75213 und Nr. 62-291502). Ein Drehwinkelversatzsensor dieses Typs zeichnet sich dadurch aus, dass ein Drehwinkel in einem kontaktfreien Zustand erfasst werden kann.

In den Fig. 21 und 22 sind eine Draufsicht sowie eine Querschnittsdarstellung eines Drehwinkelversatzsensors zur Erfassung eines Drehwinkelversatzes einer Drehachse gemäß dem Stand der Technik gezeigt. Gemäß Fig. 22 umfasst ein Drehwinkelversatzsensor 51 einen Drehachsenabschnitt 52 als Drehelement, ein Joch 53 und einen Permanentmagneten 54. Der Drehachsenabschnitt 52 ist mit einer (nicht gezeigten) erfassten Drehachse gemeinsam verbunden und dreht sich mit der erfassten Drehachse um eine axiale Mitte (Z-Achse).

Das Joch 53 ist ein zylindrisches Element mit einem Bodenabschnitt, der an einem Kopfende des Drehachsenabschnitts 52 ausgebildet ist. Eine axiale Mittellinie eines zylindrischen Abschnitts 53a stimmt der axialen Mitte (Z-Achse) des Drehachsenabschnitts 52 überein. Der zylindrische Abschnitt 53a dreht sich gemeinsam mit der Drehung des Drehachsenabschnitts 52 um die axiale Mittellinie (Z-Achse).

Der zylindrische Permanentmagnet 54 ist an der inneren Seitenoberfläche des zylindrischen Abschnitts 53a befestigt. Eine axiale Mittellinie des Permanentmagneten 54 stimmt mit der axialen Mitte (Z-Achse) des Drehachsenabschnitts 52 überein. Folglich dreht sich der Permanentmagnet 54 gemeinsam mit der Drehung des Drehachsenabschnitts 52 um die axiale Mittellinie (Z- Achse).

Der zylindrische Permanentmagnet 54 ist auf eine derartige Weise magnetisiert, dass die Vorderseite (Unterseite in Fig. 21) ein N-Pol ist und die Rückseite (obere Seite in Fig. 21) ein S-Pol ist. Ein Magnetfeld, das einen magnetischen Fluss ausbildet, der von dem N-Pol zu dem S-Pol geht, wird in dem zylindrischen Abschnitt des Magneten 54 erzeugt, wie es durch gestrichelte Pfeile gezeigt ist. Eine in Fig. 4 durch X-Zeichen dargestellte Kennlinie ist ein Diagramm, das die Magnetflussdichteverteilung auf einer X-Achsenlinie (Rechts- und Linksrichtung) in dem zylindrischen Abschnitt des Permanentmagneten 54 unter der in Fig. 21 gezeigten Bedingung zeigt. Eine in Fig. 5 durch X-Zeichen dargestellte Kennlinie ist ein Diagramm, das die Magnetflussdichteverteilung auf einer Y-Achsenlinie (Vorder- und Zurückrichtung) in dem zylindrischen Abschnitt des Permanentmagneten 54 unter der in Fig. 21 gezeigten Bedingung zeigt.

In einem Raum des zylindrischen Abschnitts des Permanentmagneten 54 ist ein Hall-Element 55 als magnetoelektrisches Umwandlungselement angeordnet. Ein Mittelpunkt des Hall-Elements 55 stimmt mit der axialen Mittellinie (Z-Achse) des Permanentmagneten 54 überein und das Hall-Element 55 ist entlang der X-Achsenrichtung (Vorder- und Zurückrichtung) unter der in Fig. 21 gezeigten Bedingung angeordnet. Die Magnetismusrichtung, die das Hall-Element 55 erfasst, ist parallel zu der X- Achsenrichtung in Fig. 21. Wenn sich der Permanentmagnet 54 um die axiale Mittellinie (Z-Achse) dreht, ändert sich die relative Position zwischen dem Permanentmagneten 54 (N-, S-Pole) und dem Hall-Element 55. Das Hall-Element 55 erfasst diese Änderung der relativen Position. Das Hall- Element 55 gibt ein Erfassungssignal entsprechend der Veränderung der relativen Position, nämlich dem Drehwinkel, aus.

Durch die Erfindung zu lösende Aufgabe

Unterdessen wird bei dem Drehwinkelversatzsensor 51 bei der Veränderung der relativen Position zwischen dem Hall- Element 55 und dem Permanentmagneten 54 eine sogenannte Achsabweichung strukturell einfach durch einen Messfehler des Drehachsenabschnitts 52 und dergleichen, einen Anbringfehler des Hall-Elements 55 und dergleichen oder eine Temperaturänderung oder einen Verschleiß erzeugt. Die Achsabweichung verursacht bei der Erfassung durch das Hall-Element 55 die Erzeugung eines Fehlers sowie eine Verschlechterung der Erfassungsgenauigkeit.

Die Veränderung der Magnetflussdichteverteilung in dem zylindrischen Abschnitt des Permanentmagneten 54 unter der in Fig. 21 gezeigten Bedingung vergrößert sich nämlich, wenn die Entfernung relativ zu den Magnetpolen des Permanentmagneten 54 auf der Grundlage der Mittelachse (Z-Achse) abnimmt. Insbesondere ist die Veränderung der Magnetflussdichteverteilung in der Y- Achsenrichtung, die in Fig. 5 gezeigt ist, größer als die Veränderung der Magnetflussdichteverteilung in der X- Achsenrichtung, die in Fig. 4 gezeigt ist. Beispielsweise nimmt gemäß Fig. 5 bei einer Verschiebung der angeordneten Position des Hall-Elements 55 von dem Mittelpunkt die Veränderung der Magnetflussdichte eine außerordentlich große Größe an.

Folglich wird bei einer Änderung der relativen Position zwischen dem Hall-Element 55 und dem Permanentmagneten 54 die Veränderung der Magnetflussdichte groß und die große Veränderung erscheint als ein Erfassungsfehler. Daher ist es wünschenswert, die Veränderung der Magnetflussdichte in der X-Achsenrichtung und der Y-Achsenrichtung so weit wie möglich zu verringern. Es ist nämlich wünschenswert, die Magnetflussdichte abzugleichen. Der Grund hierfür ist, dass im Falle einer abgeglichenen Magnetflussdichte selbst bei Erzeugung der Achsabweichung die Veränderung der Magnetflussdichte klein ist und der Erfassungsfehler verringert werden kann.

Ferner ist in dem zylindrischen Permanentmagneten 54 die Veränderung der Magnetflussdichte in der Z-Achsenrichtung ebenso groß. Folglich treten in dem Fall, dass sich die relative Position in der Z-Achsenrichtung ebenso ändert, ähnliche Probleme auf. Daher ist es wünschenswert, dass die Magnetflussdichteverteilung ebenso in der Z- Achsenrichtung abgeglichen ist. Folglich ist ein Permanentmagnet vorgeschlagen, der die Magnetflussdichteverteilung abgleicht (beispielsweise in der Japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 10-132506).

In den Fig. 18 und 19 ist eine Querschnittsdarstellung von Permanentmagneten 56, 57 gezeigt, die die Magnetflussdichteverteilung in der Z-Achsenrichtung abgleichen. In dem Permanentmagneten 56 ist eine kreisförmige Nut 56b, die einen Magnetflussdichteverteilungs-Korrekturabschnitt bildet, bei einer inneren Umfangsoberfläche 56a ausgebildet. Ferner sind in dem Permanentmagneten 57 kreisförmige Vorsprungsabschnitte 57b, die einen Magnetflussdichteverteilungs-Korrekturabschnitt bilden, an beiden Endabschnitten einer inneren Umfangsoberfläche 57a ausgebildet. In Fig. 20 sind Kennlinien der Magnetflussdichteverteilung bei der Z-Achse gezeigt. Die durch X-Zeichen dargestellte Kennlinie ist eine Kennlinie des Permanentmagneten 54, der auf der inneren Umfangsoberfläche nichts aufweist, und die durch ⚫ Zeichen dargestellte Kennlinie ist eine Kennlinie der Permanentmagnete 56, 57, bei denen der Magnetflussdichteverteilungs-Korrekturabschnitt auf der inneren Umfangsoberfläche ausgebildet ist. Die Veränderung der Magnetflussdichteverteilung auf der Z- Achse der Permanentmagnete 56, 57, bei denen der Magnetflussdichteverteilungs-Korrekturabschnitt ausgebildet ist, ist nämlich kleiner als die des Permanentmagneten 54, bei dem der Magnetflussdichteverteilungs-Korrekturabschnitt nicht ausgebildet ist.

In dem Fall der Permanentmagneten 56, 57, die die Magnetflussdichteverteilung auf der Z-Achse durch die Korrektur der Form abgleichen, sind jedoch, da die Form der Magneten spezifisch ist, hohe technische Anforderungen an die Herstellung der Magneten gestellt und folglich die Herstellungskosten erhöht. In dem Fall, dass die Permanentmagneten 56, 57 aus einem gesinterten Magneten hergestellt sind, ist nämlich ein Presswerkzeug zum Pressen des Magnetpulvers erforderlich, und eine Hinterschneidung ist schwierig. Ferner ist es sehr schwierig, die Abmessung des Magneten nach dem Sintern genau einzustellen. Des Weiteren ist in dem Fall, dass die Permanentmagneten aus einem Kunststoffmagneten hergestellt sind, ebenso ein Formwerkzeug erforderlich und eine Hinterschneidung ist ebenso schwierig. Folglich ist es erforderlich, die innere Umfangsoberfläche nach der Ausbildung des zylindrischen Magneten zur Herstellung der Permanentmagneten 56 und 57 zu hinterschneiden, was die Herstellungskosten erhöht.

Die vorliegende Erfindung ist gemacht worden, um die vorstehend beschriebenen Probleme zu lösen, und es ist eine Aufgabe, einen Winkelsensor bereitzustellen, der die Magnetflussverteilung abgleichen kann, während preiswerte Magneten, die einfach hergestellt werden, verwendet werden, und der den Erfassungsfehler verringern kann, auch wenn sich die relative Position zwischen dem magnetoelektrischen Umwandlungselement und dem Magneten verändert.

Diese Aufgabe wird gemäß Patentanspruch 1 gelöst durch Bereitstellung eines Winkelsensors mit einem zylindrischen Magneten, der bei einem Drehelement befestigt ist und sich mit der Drehung des Drehelements dreht, und einem magnetoelektrischen Umwandlungselement, das in einem Magnetfeld angeordnet ist, das durch den Magneten erzeugt wird, und ein elektrisches Signal entsprechend dem Magnetfeld ausgibt, wobei ein Magnetflussdichteverteilungs-Korrekturabschnitt bei einer äußeren Umfangsoberfläche des Magneten ausgebildet ist.

Erfindungsgemäß ist gemäß Patentanspruch 2 ein Winkelsensor bereitgestellt mit einem zylindrischen Magneten, der bei einem Drehelement befestigt ist und sich mit der Drehung des Drehelements dreht, und einem magnetoelektrischen Umwandlungselement, das in einem Magnetfeld angeordnet ist, das durch den Magneten erzeugt wird, und ein elektrisches Signal entsprechend dem Magnetfeld ausgibt, wobei ein Magnetflussdichteverteilungs-Korrekturabschnitt bei einer äußeren Umfangsoberfläche des Magneten ausgebildet ist.

Erfindungsgemäß sind gemäß Patentanspruch 1 zwei Magnetpole einer Seite durch zwei Teile des Magneten ausgebildet und zwei Magnetpole der anderen Seite sind durch zwei andere Teile des Magneten ausgebildet. Die die Magnetpole der einen Seite ausbildenden Magnete und die die Magnetpole der anderen Seite ausbildenden Magnete sind voneinander getrennt und an die innere Seitenoberfläche eines röhrenförmigen Jochs befestigt. Dadurch wird die Verteilung der Magnetflussdichte in der Richtung, die bei einem rechten Winkel zu der Drehmittelachse des Drehelements in dem röhrenförmigen Joch verläuft, das benachbart zu dem magnetoelektrischen Umwandlungselement ist, gleichförmig gemacht.

Erfindungsgemäß ist es gemäß Patentanspruch 2, da der Magnetflussdichteverteilungs-Korrekturabschnitt bei der äußeren Umfangsoberfläche des Magneten ausgebildet ist, möglich, die Verteilung der Magnetflussdichte in der Richtung der Drehmittelachse des Drehelements gleichförmig zu machen. Ferner ist es möglich, bei der Ausbildung des zylindrischen Magneten einfach zu hinterschneiden. Daher wird die Herstellung des Magneten einfach und die Herstellungskosten können gesenkt werden.

Die Erfindung ist nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 eine Draufsicht eines Drehwinkelversatzsensors gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,

Fig. 2 eine Querschnittsdarstellung des Drehwinkelversatzsensors gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel,

Fig. 3 eine perspektivische Darstellung zur Beschreibung der Form eines Permanentmagneten gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel,

Fig. 4 einen Graphen, der Kennlinien der Magnetflussdichteverteilung auf der X-Achse zeigt, die durch eine Simulation der Magnetflussdichteverteilung erhalten werden, die in einem zylindrischen Abschnitt gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ausgebildet wird,

Fig. 5 einen Graphen, der Kennlinien der Magnetflussdichteverteilung auf der Y-Achse zeigt, die durch eine Simulation der Magnetflussdichteverteilung erhalten werden, die in dem zylindrischen Abschnitt gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ausgebildet wird,

Fig. 6 eine Draufsicht eines Drehwinkelversatzsensors gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel,

Fig. 7 einen Graphen, der Kennlinien der Magnetflussdichteverteilung auf der X-Achse zeigte die durch eine Simulation der Magnetflussdichteverteilung erhalten werden, die in dem zylindrischen Abschnitt gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel ausgebildet wird,

Fig. 8 einen Graphen, der Kennlinien der Magnetflussdichteverteilung auf der Y-Achse zeigt, die durch eine Simulation der Magnetflussdichteverteilung erhalten werden, die in dem zylindrischen Abschnitt gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel ausgebildet wird,

Fig. 9 einen Graphen, der eine Beziehung zwischen einer trennenden Entfernung des Permanentmagneten und dem magnetischen Fluss nahe dem Hall-Element gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt,

Fig. 10 einen Graphen, der eine Beziehung zwischen einem trennenden Winkel des Permanentmagneten und dem Magnetfluss nahe dem Hall-Element gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel zeigt,

Fig. 11 eine Querschnittsdarstellung des Drehwinkelversatzsensors gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel,

Fig. 12 eine Querschnittsdarstellung des zylindrischen Permanentmagneten gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel,

Fig. 13 eine Querschnittsdarstellung einer Modifikation des zylindrischen Permanentmagneten,

Fig. 14 eine Querschnittsdarstellung einer Modifikation des zylindrischen Permanentmagneten,

Fig. 15 eine Querschnittsdarstellung einer Modifikation des zylindrischen Permanentmagneten,

Fig. 16 eine Querschnittsdarstellung einer Modifikation des zylindrischen Permanentmagneten,

Fig. 17 eine Querschnittsdarstellung des zylindrischen Permanentmagneten gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel,

Fig. 18 eine Querschnittsdarstellung einer zylindrischen Permanentmagnetstruktur gemäß dem Stand der Technik,

Fig. 19 eine Querschnittsdarstellung einer zylindrischen Permanentmagnetstruktur gemäß dem Stand der Technik,

Fig. 20 einen Graphen, der eine Kennlinie der Magnetflussdichteverteilung auf der Z-Achse des zylindrischen Permanentmagneten zeigt,

Fig. 21 eine Draufsicht eines Drehwinkelversatzsensors gemäß dem Stand der Technik und

Fig. 22 eine Querschnittsdarstellung des Drehwinkelversatzsensors gemäß dem Stand der Technik.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele Erstes Ausführungsbeispiel

Nachstehend ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines Drehwinkelversatzsensors, das die vorliegende Erfindung konkretisiert, unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 5 beschrieben.

In den Fig. 1 und 2 sind eine Draufsicht sowie eine Querschnittsdarstellung des Drehwinkelversatzsensors zur Erfassung eines Drehwinkelversatzes einer Drehachse gezeigt. Gemäß Fig. 2 umfasst der Drehwinkelversatzsensor 11 als ein Winkelsensor einen Drehachsenabschnitt 12 als ein Drehelement, ein Joch 13, das aus einem magnetischen Material hergestellt ist, sowie vier Permanentmagnete M1a, M1b, M2a und M2b. Der Drehachsenabschnitt 12 ist mit einer (nicht gezeigten) erfassten Drehachse gemeinsam verbunden und dreht sich gemeinsam mit der erfassten Drehachse um eine axiale Mitte (Z-Achse).

Das Joch 13 ist ein oval geformtes, röhrenförmiges Element mit einem Bodenabschnitt, der bei einem Kopfende des Drehachsenabschnitts 12 ausgebildet ist. Eine axiale Mittellinie eines röhrenförmigen Abschnitts 13a, dessen Querschnittsform eine ovale Form ist, stimmt mit der axialen Mitte (Z-Achse) des Drehachsenabschnitts 12 überein. Folglich dreht sich der röhrenförmige Abschnitt 13a gemeinsam mit der Drehung des Drehachsenabschnitts 12 um die axiale Mittellinie (Z-Achse). Der röhrenförmige Abschnitt 13 umfasst kreisförmige Bogenabschnitte 14a, 14b, die bei dem rechten Seitenabschnitt und dem linken Seitenabschnitt ausgebildet sind, sowie flache Wandabschnitt 15a, 15b, die bei dem Vorderseitenabschnitt und dem Rückseitenabschnitt in Fig. 1 ausgebildet sind.

Ein Paar von Permanentmagneten M1a und M1b in der rechten und linken Richtung sind bei der inneren Seitenoberfläche des rückseitigen flachen Abschnitts 15a des röhrenförmigen Abschnitts 13a befestigt. Gemäß Fig. 1 sind die Permanentmagnete M1a und M1b symmetrisch in bezug auf die Y-Achse angeordnet, die bei einem rechten Winkel zu der Z-Achse verläuft, und sind bei der inneren Seitenoberfläche des rückseitigen flachen Abschnitts 15a befestigt. Jeder der Permanentmagnete M1a und M1b ist ein rechtwinkliger Prismamagnet mit 2 mm Breite (magnetisierte Richtung), 3 mm Dicke und 5 mm Höhe. Jeder der Permanentmagnete M1a und M1b ist auf eine derartige Weise magnetisiert, dass die Seite des rückseitigen flachen Abschnitts 15a ein N-Pol ist und die gegenüberliegende Seite ein S-Pol ist.

Demgegenüber ist ein Paar von Permanentmagneten M2a und M2b in der rechten und linken Richtung bei der inneren Seitenoberfläche des vorderseitigen flachen Abschnitts 15b des röhrenförmigen Abschnitts 13a befestigt, so dass sie den Permanentmagneten M1a bzw. M1b gegenüberliegen. Die Permanentmagneten M2a und M2b sind die gleichen Magnete wie die Permanentmagnete M1a und M1b. Die Form und die Magnetkraftstärke sind nämlich die gleichen.

Folglich sind die Permanentmagnete M1a, M1b, M2a und M2b um den Schnittpunkt der X-Achse, der Y-Achse und der Z- Achse, die sich aneinander bei rechten Winkeln schneiden, symmetrisch angeordnet. Daher drehen sich, wenn sich der Drehachsenabschnitt 12 dreht, die Permanentmagnete M1a, M1b, M2a und M2b um die Z-Achse. Ferner ist ein Abstand L zwischen den Permanentmagneten M2a und M2b der gleiche wie ein Abstand zwischen den Permanentmagneten M1a und M1b. Ferner ist ein Abstand zwischen den Permanentmagneten M2a und M1a, die einander gegenüberliegen, der gleiche wie ein Abstand zwischen den Permanentmagneten M2b und M1b und beträgt gemäß diesem Ausführungsbeispiel 9 mm.

Ferner ist jeder der Permanentmagneten M2a und M2b auf eine derartige Weise magnetisiert, dass die Seite des vorderseitigen flachen Abschnitts 15b der S-Pol ist und dass die gegenüberliegende Seite der N-Pol ist. Folglich wird ein Magnetfeld, das einen von den Permanentmagneten M2a und M2b zu den Permanentmagneten M1a und M1b gehenden Magnetfluss ausbildet, in dem röhrenförmigen Abschnitt 13 ausgebildet, wie es durch gestrichelte Pfeile gezeigt ist.

In einem Raum des röhrenförmigen Abschnitts 13a ist ein Hall-Element 16 als ein magnetoelektrisches Umwandlungselement angeordnet. Ein Mittelpunkt des Hall- Elements 16 stimmt einer axialen Linie (Z-Achse) überein, die eine Symmetriepunktmitte der Permanentmagnete M1a, M1b, M2a und M2b durchläuft, und das Hall-Element 16 ist entlang der Y-Achsenrichtung unter der in Fig. 1 gezeigten Bedingung angeordnet. Die Magnetismusrichtung, die das Hall-Element 16 erfasst, ist parallel zu der X- Achsenrichtung gemäß Fig. 1.

Wenn die Permanentmagnete M1a, M1b, M2a und M2b sich um die axiale Mittellinie (Z-Achse) drehen, ändert sich die relative Position zwischen jedem der Permanentmagnete M1a, M1b, M2a und M2b und dem Hall-Element 16. Das Hall- Element 16 erfasst diese Änderung der relativen Position. Das Hall-Element 16 gibt ein Erfassungssignal entsprechend der Veränderung der relativen Position, nämlich dem Drehwinkel, aus.

Zu diesem Zeitpunkt ist die Magnetflussdichteverteilung, die in dem Raum in dem röhrenförmigen Abschnitt 13a ausgebildet wird, durch die Permanentmagnete M1a, M1b, M2a und M2b abgeglichen. Die Permanentmagnete M1a, M1b, M2a und M2b sind nämlich voneinander durch den Abstand L getrennt. Folglich ist nämlich, da die Permanentmagnete M1a, M1b, M2a, M2b jeweils rechtwinklige Prismen sind und voneinander getrennt sind, der von den Permanentmagneten M2a und M2b zu den Permanentmagneten M1a und M1b gehende Magnetfluss nicht bei dem Mittelabschnitt in dem röhrenförmigen Abschnitt 13a (nahe dem Hall-Element) 16 konzentriert und ist gleichförmig verteilt. Als Ergebnis ist die Magnetflussdichteverteilung, die in dem Raum in dem röhrenförmigen Abschnitt 13a ausgebildet wird, abgeglichen.

In den Fig. 4 und 5 sind Kennlinien der Magnetflussdichteverteilung auf der X-Achse und Y-Achse gezeigt, die durch eine Untersuchung auf der Grundlage einer Simulation der Magnetflussdichteverteilung, die in dem röhrenförmigen Abschnitt 13a durch die Permanentmagnete M1a, M1b, M2a und M2b ausgebildet wird, erhalten werden. Die durch X-Zeichen dargestellte Kennlinie ist eine Kennlinie eines zylindrischen Permanentmagneten 54 gemäß dem Stand der Technik. Die durch ⚫-Zeichen dargestellte Kennlinie ist eine Kennlinie der Permanentmagnete M1a, M1b, M2a, M2b, die voneinander durch einen Abstand L von 3 mm getrennt sind. Die durch ▲-Zeichen dargestellte Kennlinie ist eine Kennlinie der Permanentmagneten M1a, M1b, M2a und M2b, die voneinander durch den Abstand L von 4 mm getrennt sind. In den Fig. 4 und 5 zeigt der Nullpunkt der horizontalen Achse die Drehmitte (Z-Achse) und die vertikale Achse zeigt den Anstieg und den Abfall der Magnetflussdichte in Prozent in Bezug auf die Magnetflussdichte bei der Drehmittel (Z-Achse).

Wie es durch die Kennlinie gezeigt ist, ist in dem Fall, dass der Abstand L 3 mm beträgt, die Magnetflussdichteverteilung auf der Y-Achsenlinie und der X-Achsenlinie im Vergleich zu dem Stand der Technik gleichförmig gemacht. Ferner ist in dem Fall, dass der Abstand L 4 mm beträgt, die Magnetflussdichteverteilung auf der Y-Achsenlinie im Vergleich zu dem Fall des Abstands L von 3 mm weiter gleichförmig gemacht. In dem Fall, dass der Abstand L 4 mm beträgt, fällt die Magnetflussdichteverteilung auf der X-Achsenlinie im Vergleich zu dem Stand der Technik leicht ab.

Folglich kann, wenn die Permanentmagnete M1a, M1b, M2a und M2b in dem Bereich von 3 mm bis 4 mm des Abstands L angeordnet sind, die Magnetflussdichteverteilung auf der Y-Achsenlinie und der X-Achsenlinie gleichförmig gemacht werden.

Wie es vorstehend beschrieben ist, werden gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel die nachstehenden Effekte erreicht.

1. Da ein Paar rechtwinkliger Prisma-Permanentmagnete M1a und M1b in der rechten und linken Richtung sowie ein Paar rechtwinkliger Prisma-Permanentmagnete M2a und M2b in der rechten und linken Richtung bei dem rückseitigen flachen Wandabschnitt 15a und dem vorderseitigen flachen Wandabschnitt 15b befestigt sind, die einander gegenüberliegen, während sie voneinander getrennt sind, kann die Magnetflussdichteverteilung auf der X- Achsenlinie und der Y-Achsenlinie in dem röhrenförmigen Abschnitt 13, in dem das Hall-Element 16 angeordnet ist, im Vergleich zu dem zylindrischen Permanentmagneten 54 gemäß dem Stand der Technik gleichförmig gemacht werden.
Folglich ist es, selbst wenn bei der Veränderung der relativen Position zwischen dem Hall-Element 16 und den Permanentmagneten M1a, M1b, M2a und M2b eine sogenannte Achsabweichung bei der X-Achsenlinie oder der Y- Achsenlinie durch einen Messfehler des Drehachsenabschnitts 12 und dergleichen, einen Anbringfehler des Hall-Elements 16 in Bezug auf die Permanentmagnete M1a, M1b, M2a und M2b oder eine Temperaturänderung oder einen Verschleiß erzeugt wird, möglich, den Erfassungsfehler des Hall-Elements 16 zu verringern.
2. Die Form der Permanentmagneten M1a, M1b, M2a und M2b die bei dem rückseitigen flachen Wandabschnitt 15a und dem vorseitigen flachen Wandabschnitt 15b befestigt sind, ist die eines rechtwinkligen Prismas oder Festkörpers. Folglich ist es möglich, den Permanentmagneten preiswert und einfach herzustellen, ohne dass hohe Technologieanforderungen gestellt sind, und folglich ist es möglich, einen preiswerten Drehwinkelversatzsensor 11 bereitzustellen.

Zweites Ausführungsbeispiel

Nachstehend ist ein zweites Ausführungsbeispiel, das die vorliegende Erfindung konkretisiert, unter Bezugnahme auf die Fig. 6 bis 9 beschrieben. Dieses Ausführungsbeispiel ist durch eine Anordnung des Permanentmagneten gekennzeichnet. In den Fig. 6 bis 9 sind die anderen Strukturen die gleichen wie die Strukturen bei dem Drehwinkelversatzsensor 51 gemäß dem Stand der Technik, der in den Fig. 21 und 22 gezeigt ist, wobei die gleichen Strukturen wie bei dem Drehwinkelversatzsensor 51 gemäß dem Stand der Technik durch die gleichen Bezugszeichen identifiziert sind und die Beschreibungen der gleichen Strukturen zum Teil weggelassen sind.

In Fig. 6 ist eine Draufsicht eines Drehwinkelversatzsensors 21 als ein Winkelsensor gemäß diesem Ausführungsbeispiel gezeigt. Vier Permanentmagnete M11a, M11b, M12a und M12b sind radial in einem zylindrischen Abschnitt 53a eines Jochs 53 des Drehwinkelversatzsensors 21 angeordnet und bei einer inneren Seitenoberfläche des zylindrischen Abschnitts 53a befestigt. Die Breite, Dicke und Höhe jedes Permanentmagneten M11a, M11b, M12a und M12b sind die gleichen wie die gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. Gemäß Fig. 6 sind die ersten und zweiten Permanentmagnete M11a, M11b in dem zylindrischen Abschnitt 53a symmetrisch in Bezug auf die Y-Achsenlinie angeordnet, die die Z- Achse bei einem rechten Winkel schneidet. Die ersten und zweiten Permanentmagnete M11a und M11b sind bei einer inneren Rückabschnittsseitenoberfläche des zylindrischen Abschnitts 53a befestigt und voneinander durch einen Winkel 2θ getrennt. Jeder der ersten und zweiten Permanentmagnete M11a und M11b ist ein Magnet, dessen Form ein rechtwinkliges Prisma oder ein rechtwinkliger Festkörper ist. Die ersten und zweiten Permanentmagnete M11a und M11b sind auf eine derartige Weise magnetisiert, dass die bei dem Joch 53 befestigte Seite (die befestigte Oberflächenseite) der N-Pol ist und dass die der befestigten Oberflächenseiten entgegengesetzte Seite der S-Pol ist.

Demgegenüber sind gemäß Fig. 6 die dritten und vierten Permanentmagneten M12a und M12b in dem zylindrischen Abschnitt 53a symmetrisch in Bezug auf die Y-Achsenlinie angeordnet, die sich mit der Z-Achse bei einem rechten Winkel schneidet. Die dritten und vierten Permanentmagnete M12a und M12b sind bei der inneren Rückabschnittseitenoberfläche des zylindrischen Abschnitts 53a befestigt und voneinander durch einen Winkel 2θ getrennt. Jeder der dritten und vierten Permanentmagnete M12a und M12b ist ein Magnet, dessen Form ein rechtwinkliges Prisma oder ein rechtwinkliger Festkörper ist.

Die dritten und vierten Permanentmagnete M12a und M12b sind die gleichen Magnete wie die ersten und zweiten Permanentmagnete M11a und M11b. Die Form und die Magnetkraftstärke sind nämlich die gleichen. Folglich sind die Permanentmagnete M11a, M11b, M12a und M12b symmetrisch um den Schnittpunkt der X-Achse, der Y-Achse und der Z-Achse angeordnet, die einander bei rechten Winkeln schneiden, wie es in Fig. 6 gezeigt ist. Ferner ist ein Abstand zwischen dem ersten Permanentmagneten M11a und dem vierten Permanentmagneten M12b der gleiche wie ein Abstand zwischen dem zweiten Permanentmagneten M11b und dem dritten Permanentmagneten M12a. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist der Abstand auf 9 mm gesetzt. Somit drehen sich, wenn sich der Drehachsenabschnitt 12 dreht, die Permanentmagneten M11a, M11b, M12a und M12b um die Z-Achse.

Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist die Form jedes der Permanentmagneten M11a, M11b, M12a und M12b ein rechtwinkliges Prisma oder ein rechtwinkliger Festkörper. Die Form der befestigten Oberflächenseite jedes der Permanentmagneten M11a, M11b, M12a und M12b kann jedoch eine bogenförmige Oberfläche sein, die entlang der inneren Umfangsoberfläche des Jochs 53 verläuft. In diesem Fall ist es möglich, das Joch 53 in engen Kontakt mit den Permanentmagneten M11a, M11b, M12a und M12b zu bringen.

Ferner sind die dritten und vierten Permanentmagnete M12a und M12b auf eine derartige Weise magnetisiert, dass die bei dem Joch 53 befestigte Seite (die befestigte Oberflächenseite) der S-Pol ist und dass die der befestigten Oberflächenseite entgegengesetzte Seite der N-Pol ist. Folglich ist ein von den dritten und vierten Permanentmagneten M12a und M12b zu den ersten und zweiten Permanentmagneten M11a und M11b gehender Magnetfluss in dem zylindrischen Abschnitt 53a ausgebildet, wie es durch gestrichelte Pfeile gezeigt ist.

In einem Raum des zylindrischen Abschnitts 53a ist das Hall-Element 55 als ein magnetoelektrisches Umwandlungselement angeordnet. Ein Mittelpunkt des Hall- Elements 55 stimmt mit einer axialen Linie (Z-Achse) überein, die durch eine Symmetriepunktmitte der Permanentmagnete M11a, M11b, M12a und M12b geht, und das Hall-Element 55 ist entlang der Y-Achsenrichtung unter der in Fig. 6 gezeigten Bedingung angeordnet. Die Magnetismusrichtung, die das Hall-Element 55 erfasst, ist parallel zu der X-Achsenrichtung gemäß Fig. 6.

Wenn die Permanentmagnete M11a, M11b, M12a und M12b sich um die axiale Mittellinie (Z-Achse) drehen, verändert sich die relative Position zwischen jedem der Permanentmagnete M11a, M11b, M12a und M12b und dem Hall- Element 55. Das Hall-Element 55 erfasst diese Änderung der relativen Position. Das Hall-Element 55 gibt ein Erfassungssignal entsprechend der Veränderung der relativen Position, nämlich dem Drehwinkel, aus.

Zu diesem Zeitpunkt ist die Magnetflussdichteverteilung, die in dem Raum in dem zylindrischen Abschnitt 53a ausgebildet ist, durch die Permanentmagnete M11a, M11b, M12a und M12b abgeglichen. Die Permanentmagnete M11a und M11b und die Permanentmagnete M12a und M12b sind nämlich voneinander durch einen Winkel 2θ getrennt. Folglich wird, da die Permanentmagnete M11a, M11b, M12a und M12b jeweils rechtwinklige Prismen sind und voneinander getrennt sind, der von den dritten und vierten Permanentmagneten M12a und M12b zu den ersten und zweiten Permanentmagneten M11a und M11b gehende Magnetfluss nicht bei dem Mittelabschnitt in dem zylindrischen Abschnitt 53a (nahe dem Hall-Element) konzentriert und wird gleichförmig verteilt. Als Ergebnis ist die in dem Raum in dem zylindrischen Abschnitt 53a ausgebildete Magnetflussdichteverteilung abgeglichen.

In den Fig. 7 und 8 sind Kennlinien der Magnetflussdichteverteilung auf der X-Achse und der Y- Achse gezeigt, die durch eine Untersuchung auf der Grundlage einer Simulation der Magnetflussdichteverteilung erhalten werden, die in dem zylindrischen Abschnitt 53a durch die Permanentmagneten M11a, M11b, M12a und M12b ausgebildet wird. Die durch X- Zeichen dargestellte Kennlinie ist eine Kennlinie eines zylindrischen Permanentmagneten 54 gemäß dem Stand der Technik. Die durch ∎-Zeichen dargestellte Kennlinie ist eine Kennlinie der Permanentmagneten M11a, M11b, M12a und M12b, wobei der Trennwinkel 2θ 55 Grad beträgt. Die durch ⬩-Zeichen dargestellte Kennlinie ist eine Kennlinie der Permanentmagneten M11a, M11b, M12a und M12b, wobei der Trennwinkel 2θ 60 Grad beträgt. Die durch ⚫-Zeichen dargestellte Kennlinie ist eine Kennlinie der Permanentmagneten M11a, M11b, M12a und M12b, wobei der Trennwinkel 2θ 64 Grad beträgt. Die durch *-Zeichen dargestellte Kennlinie ist eine Kennlinie der Permanentmagneten M11a, M11b, M12a und M12b, wobei der Trennwinkel 2θ 66 Grad beträgt. Die durch ▲-Zeichen dargestellte Kennlinie ist eine Kennlinie der Permanentmagneten M11a, M11b, M12a und M12b, wobei der Trennwinkel 2θ 70 Grad beträgt. In den Fig. 7 und 8 zeigt der 0-Punkt der horizontalen Achse die Drehmitte (Z-Achse) und die vertikale Achse zeigt einen Anstieg und Abfall der Magnetflussdichte in Prozent in Bezug auf die Magnetflussdichte bei der Drehmitte (Z-Achse).

Wie es durch die Kennlinien gezeigt ist, ist in dem Fall, dass der Trennwinkel 2θ 60 bis 70 Grad beträgt die Magnetflussdichteverteilung auf der X-Achsenlinie besser (der Bereich, in dem die Magnetflussdichte gleichförmig ist, ist breit). Ferner fällt in dem Fall, dass der Trennwinkel 2θ 60 bis 70 Grad beträgt, die Magnetflussdichteverteilung auf der X-Achsenlinie leicht ab im Vergleich zu dem Stand der Technik, wobei aber die Magnetflussdichteverteilung auf der Y-Achsenlinie im Vergleich zu dem Stand der Technik im Wesentlichen besser ist.

Es besteht die Möglichkeit, dass die Abweichung der Position des Hall-Elements 55 in der X-Achsenrichtung und der Y-Achsenrichtung erzeugt wird. Folglich bedeutet dies, wenn die Magnetflussdichteverteilung besser ist, wenn nämlich der Bereich, in dem die Magnetflussdichte gleichförmig ist, breit ist, dass der durch die Abweichung der Position des Hall-Elements 55 erzeugte Erfassungsfehler verringert werden kann. Dementsprechend ist es zu bevorzugen, dass der Trennwinkel 2θ 60 bis 70 Grad beträgt.

Ferner sind im Vergleich zu dem ersten Ausführungsbeispiel die Permanentmagnete M11a, M11b, M12a und M12b gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel radial zu dem Mittelpunkt des Hall-Elements 55 (Z-Achse) angeordnet, um die Verteilung der Magnetflussdichte gleichförmig zu machen, wie es in Fig. 6 gezeigt ist. Demgegenüber sind gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, wie es in Fig. 1 gezeigt ist, die Permanentmagnete M1a und M1b derart angeordnet, dass sie voneinander durch den vorbestimmten Abstand getrennt sind. Ferner sind die Permanentmagnete M2a und M2b derart angeordnet, dass sie voneinander durch den vorbestimmten Abstand getrennt sind. In Fig. 9 ist ein Graph gezeigt, bei dem mittels einer Simulation eine Untersuchung ausgeführt wird und der eine Beziehung zwischen der Magnetflussdichte, die benachbart zu dem Hall-Element 16 ist, und der Trennentfernung (dem Abstand) der Permanentmagneten M1a und M1b (M2a und M2b) gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt. Wie es in Fig. 9 gezeigt ist, ist in dem Fall, dass die Permanentmagnete M1a und M1b getrennt sind, die Magnetflussdichteverteilung, die benachbart zu dem Hall-Element 16 ist, im Vergleich zu einem Fall verringert, bei dem die Permanentmagnete M1a und M1b (M2a und M2b) nicht getrennt sind. Daher ist gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel das Ausgangssignal des Hall-Elements 16 durch die Verringerung der Magnetflussdichte verringert.

Andererseits ist gemäß der Untersuchung durch die Simulation auf der Grundlage der Strukturen des zweiten Ausführungsbeispiels, wie es in Fig. 10 gezeigt ist, auch trotz der Tatsache, dass der Trennwinkel zwischen dem Permanentmagneten M11a und M11b (M12a und M12b) vergrößert ist, die Verringerung der Magnetflussdichte im Vergleich zu dem ersten Ausführungsbeispiel klein. Dadurch ist es im Vergleich zu dem ersten Ausführungsbeispiel möglich, die Größe der Permanentmagneten zu verringern, um den gleichen Ausgangssignalwert durch das Hall-Element 55 zu erreichen. Somit ist es möglich, den Sensor zu miniaturisieren, und es ist möglich, die Herstellungskosten zu verringern. Ferner ist es, wie es vorstehend beschrieben ist, möglich, die Magnetflussdichteverteilung bei dem Mittelabschnitt des zylindrischen Abschnitts (nahe dem Hall-Element 55) gleichförmig zu machen, wie es in den Fig. 7 und 8 gezeigt ist.

Wie es vorstehend beschrieben ist, werden gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel die nachstehend beschriebenen Effekte erreicht.

1. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel sind die Permanentmagnete M11a und M11b (M12a und M12b), die rechtwinklige Prismen sind, voneinander durch den Winkel 2θ getrennt und sind bei dem zylindrischen Abschnitt 53a befestigt.
Dementsprechend kann die Magnetflussdichteverteilung auf der X-Achsenlinie und der Y-Achsenlinie (und der Z- Achsenlinie) in dem zylindrischen Abschnitt 53a, in dem das Hall-Element 55 angeordnet ist, gleichförmig gemacht werden. Daher ist es, auch wenn bei der Veränderung der relativen Position zwischen dem Hall-Element 55 und den Permanentmagneten M11a, M11b, M12a und M12b eine sogenannte Achsabweichung auf der X-Achsenlinie und der Y-Achsenlinie durch einen Messfehler des Drehachsenabschnitts 12 und dergleichen, einen Anbringfehler des Hall-Elements 55 in Bezug auf die Permanentmagneten M11a, M11b, M12a und M12b oder eine Temperaturänderung oder einen Verschleiß erzeugt wird, möglich, den Erfassungsfehler des Hall-Elements 55 zu verringern.
2. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist die Form jedes der ersten, zweiten, dritten und vierten Permanentmagneten M11a, M11b, M12a und M12b ein rechtwinkliges Prisma. Dementsprechend ist es möglich, den Permanentmagneten preiswert und einfach herzustellen, ohne dass hohe technische Anforderungen gestellt sind, und daher ist es möglich, einen preiswerten Drehwinkelversatzsensor 21 bereitzustellen.
3. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist es möglich, den Magnetfluss bei dem Mittelabschnitt in dem zylindrischen Abschnitt 53a (nahe dem Hall-Element 55) sicher zu stellen, ohne die Größe jedes Permanentmagneten M11a, M11b, M12a und M12b zu vergrößern. Dementsprechend ist es möglich, die Kosten jedes Permanentmagneten M11a, M11b, M12a und M12b zu verringern.

Drittes Ausführungsbeispiel

Nachstehend ist ein drittes Ausführungsbeispiel, das die vorliegende Erfindung konkretisiert, unter Bezugnahme auf die Fig. 11 und 12 beschrieben. In Fig. 11 ist eine Querschnittsdarstellung eines Drehwinkelversatzsensors 31 gezeigt, der eine Änderung einer Fahrzeughöhe in eine Änderung eines Drehwinkels umwandelt und der die Fahrzeughöhe erfasst. Gemäß Fig. 11 umfasst ein zylindrischer Gehäusekörper 32 einen Teilbereichsabschnitt 32a. Der obere Abschnitt des Gehäusekörpers 32 ist offen und der untere Abschnitt des Gehäuses 32 ist offen. Der obere Öffnungsabschnitt ist durch ein Abdeckelement 33a geschlossen und der untere Öffnungsabschnitt ist durch ein Lagerelement 33b geschlossen. Bei der linke Seite des Gehäusekörpers 32 ist ein Verbindungselementabschnitt 32b ausgebildet.

In dem Gehäusekörper 32 ist ein Drehachsenabschnitt 34 als Drehelement auf dem Lagerelement 33b drehbar gelagert. Das untere Ende des Drehachsenabschnitts 34 ragt aus dem Gehäusekörper 32 heraus, und ein Grundabschnitt eines Drehhebels 36 ist bei dem unteren Ende des Drehachsenabschnitts 34 befestigt. Ein Kopfendeabschnitt des Drehhebels 36 ist mit einem unteren Arm einer Aufhängung über einen (nicht gezeigten) Verbindungsmechanismus verbunden. Dementsprechend wird der Drehachsenabschnitt 34 in Reaktion auf eine Änderung der Fahrzeughöhe gedreht.

Bei einem Kopfendeabschnitt des Drehachsenabschnitts 34 ist ein zylindrisches Joch 37 mit einem Bodenabschnitt daran befestigt. Das Joch 37 ist aus einem magnetischen Material hergestellt und eine Achsenmittellinie eines zylindrischen Abschnitts 37a des Jochs 37 stimmt mit einer axialen Mitte (Z-Achse) des Drehachsenabschnitts 34 überein. Der zylindrische Abschnitt 37a dreht sich gemeinsam mit dem Drehachsenabschnitt 34 um die Achsenmittellinie (Z-Achse).

Ein zylindrischer Permanentmagnet M ist bei einer inneren Seitenfläche des zylindrischen Abschnitts 37a befestigt. Eine Achsenmittellinie des Permanentmagneten M stimmt mit der axialen Mitte (Z-Achse) des Drehachsenabschnitts 34 überein. Dementsprechend dreht sich der Permanentmagnet M gemeinsam mit dem Drehachsenabschnitt 34 um die Achsenmittellinie (Z-Achse). Der Permanentmagnet M ist auf die gleiche Weise magnetisiert wie der Permanentmagnet 54 gemäß dem Stand der Technik, der in den Fig. 21 und 22 gezeigt ist. Bei einer äußeren Umfangsoberfläche des Permanentmagneten M ist eine kreisförmige Nut 38 als ein Magnetflussdichteverteilungs- Korrekturabschnitt ausgebildet.

Bei dem Mittelabschnitt des Teilbereichsabschnitts 32a ist ein konkaver Abschnitt, der zu der Innenseite des zylindrischen Abschnitts 37a herausragt und der nach oben offen ist, ausgebildet. Ein Hall-Element 39 ist in dem konkaven Abschnitt als ein magnetoelektrisches Umwandlungselement angeordnet. Ein Mittelpunkt des Hall- Elements 39 stimmt mit der Achsenmittellinie (Z-Achse) des Permanentmagneten M überein. Über dem Teilbereichsabschnitts 32a ist eine Schaltungsplatine 40 angeordnet, und das Hall-Element 39 ist mit einem Erfassungsschaltungselement elektrisch verbunden, das auf der Schaltungsplatine 40 angebracht ist.

Wenn sich der Permanentmagnet M um die Achsenmittellinie (Z-Achse) dreht, ändert sich die relative Position zwischen dem Permanentmagnet (N-, S-Pole) und dem Hall- Element 39. Das Hall-Element 39 erfasst diese Änderung der relativen Position (die Änderung der Richtung des Magnetflusses). Das Hall-Element 39 gibt ein Erfassungssignal entsprechend der Veränderung der relativen Position, nämlich dem Drehwinkel, aus.

Gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel werden die nachstehend beschriebenen Effekte erreicht.

1. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist die kreisförmige Nut 38 bei der äußeren Umfangsoberfläche des zylindrischen Permanentmagneten M ausgebildet, der bei der inneren Seitenoberfläche des zylindrischen Abschnitts 37a befestigt ist. Dementsprechend ist es möglich, die Magnetflussdichteverteilung auf der Z-Achsenlinie in dem zylindrischen Abschnitt des Permanentmagneten M, in dem das Hall-Element 39 angeordnet ist, durch die kreisförmige Nut 38 gleichförmig zu machen. Als Ergebnis ist es möglich, den Erfassungsfehler des Hall-Elements 39 zu verringern, auch wenn ein Herstellungsfehler in der Z- Achsenrichtung in Bezug auf das Hall-Element 39 vorliegt.
2. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist die kreisförmige Nut 38 bei der äußeren Umfangsoberfläche des zylindrischen Permanentmagneten M ausgebildet. Dementsprechend ist es möglich, auf einfache Weise eine Hinterschneidung zu erreichen, wenn der Permanentmagnet M ausgebildet wird. Daher wird die Herstellung einfach und die Herstellungskosten können verringert werden.

Die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung können wie nachstehend beschrieben modifiziert werden.

In dem ersten und dem zweiten Ausführungsbeispiel ist die Form des Permanentmagneten ein rechtwinkliges Prisma. Es ist jedoch möglich, einen Permanentmagneten zu verwenden, dessen Form ein Kubus ist.

Es ist möglich, die Breite, Dicke und Höhe des Permanentmagneten zu verändern. Es ist möglich, den Magnetflussdichteverteilungs-Korrekturabschnitt gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel bei dem Permanentmagneten gemäß dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel auszubilden.

In den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen ist die Querschnittsform der Nut 38 eine rechteckige Form. Es ist jedoch möglich, eine kreisförmige Nut 41 auszubilden, deren Querschnittsform ein Halbkreis ist, wie es in Fig. 13 gezeigt ist. Es ist ersichtlich, dass dies bei dem zylindrischen Magneten M möglich ist, bei dem die kreisförmige Nut 42 ausgebildet ist.

Ferner ist es möglich, wie es in Fig. 15 gezeigt ist, einen Permanentmagneten M zu verwenden, bei dem die kreisförmige Nut 43 mit einem V-förmigen Querschnitt bei der äußeren Umfangsoberfläche ausgebildet ist. In diesem Fall ist es möglich, den Neigungswinkel des V-förmigen Querschnitts der Nut 43 zu verändern. Dadurch kann die Magnetflussdichteverteilung auf der Z-Achse angepasst werden, um gleichförmig zu sein.

Ferner ist es möglich, wie es in den Fig. 16 und 17 gezeigt ist, ein aus einem magnetischen Material hergestelltes zylindrisches Joch 45 als den Magnetflussdichteverteilungs-Korrekturabschnitt bei beiden Seitenabschnitten des zylindrischen Permanentmagneten 44 zu befestigen. In diesem Fall ist es möglich, den Magnetfluss gleichförmig zu machen.

Wirkung der Erfindung

Gemäß der in den Patentansprüchen 1 und 2 definierten Erfindung ist es möglich, die Magnetflussverteilung nahe dem magnetoelektrischen Umwandlungselement abzugleichen, während preiswerte und einfach hergestellte Magnete verwendet werden. Ferner ist es möglich, den Erfassungsfehler zu verringern, auch wenn sich die relative Position zwischen dem magnetoelektrischen Umwandlungselement und dem Magneten ändert.

Bezugszeichenliste

11

,

21

,

31

Drehwinkelversatzsensor als Winkelsensor

12

Drehachsenabschnitt als Drehelement

13

,

37

Joch

13

a röhrenförmiger Abschnitt

15

a,

15

b flacher Wandabschnitt

16

,

39

,

55

Hall-Element als magnetoelektrisches Umwandlungselement

34

Drehachsenabschnitt als Drehelement

38

Nut als Magnetflussdichteverteilungs- Korrekturabschnitt

41

,

42

,

43

kreisförmige Nut als Magnetflussdichteverteilungs- Korrekturabschnitt

45

Joch als Magnetflussdichtverteilungs- Korrekturabschnitt

53

a zylindrischer Abschnitt
M1a, M1b, M2a, M2b, M11a, M11b, M12a, M12b, M Permanentmagnet

Claims

1. Winkelsensor mit
einem röhrenförmigen Joch, das bei einem Drehelement befestigt ist,
Magnete, die bei einer inneren Seitenoberfläche des röhrenförmigen Jochs befestigt sind und die sich um eine Drehmittelachse des Drehelements drehen, und
einem magnetoelektrischen Umwandlungselement, das in einem durch die Magnete erzeugten Magnetfeld angeordnet ist und das ein elektrisches Signal entsprechend dem Magnetfeld ausgibt,
wobei die Magnete vier Teile von Magneten umfassen, wobei zwei Teile der Magneten einen Magnetpol einer Seite ausbilden und zwei andere Teile der Magnete einen Magnetpol der anderen Seite ausbilden, und wobei die den Magnetpol der einen Seite ausbildenden Magnete und die den Magnetpol der anderen Seite ausbildenden Magnete voneinander getrennt sind und bei der inneren Seitenoberfläche des röhrenförmigen Jochs befestigt sind.

2. Winkelsensor mit
einem zylindrischen Magneten, der bei einem Drehelement befestigt ist und sich mit der Drehung des Drehelements dreht, und
einem magnetoelektrischen Umwandlungselement, das in einem durch den Magneten erzeugten Magnetfeld angeordnet ist und das ein elektrisches Signal entsprechend dem Magnetfeld ausgibt,
wobei ein Magnetflussdichteverteilungs- Korrekturabschnitt bei einer äußeren Umfangsoberfläche des Magneten ausgebildet ist.