JP2001133212A - 非接触式回転角センサ及びセンサコア - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】生産性及び部品組付性の向上させ、回転角検出
精度を向上させること。 【解決手段】非接触式回転角センサのセンサコア１２は
アウタコア２４、インナコア２５及び円弧状マグネット
２６を備える。アウタコア２４は磁性材料より環状に形
成される。インナコア２５はアウタコア２４の内側に配
置され、磁性材料より円板状に形成される。両コア２
４，２５の間にはエアギャップ２８が設けられる。アウ
タコア２４はハウジングに固定され、インナコア２５は
入力軸と一体回転可能に設けられる。アウタコア２４の
二つのエアギャップ２７には、磁力検出用ホールＩＣ２
３が設けられる。径方向へ着磁された円弧状マグネット
２６は、インナコア２５と外径が同じである。マグネッ
ト２６及びインナコア２５は互いに外周面を一致させる
ようにマグネット２６がインナコア２５に固定される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、対象物の回転角
を検出するのに使用される回転角センサに係り、特に詳
しくは、対象物の回転角を磁力変化に置き換えて非接触
に検出するようにした非接触式回転角センサ及びそのセ
ンサに使用されるセンサコアに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、ポテンショメータを使用した
接触式回転角センサが知られる。ポテンショメータは、
抵抗素子上でワイパを摺動させて電気的抵抗を可変とす
るものである。従って、抵抗素子とワイパとの摺動部に
摩耗粉が生じることがあり、その摩耗粉が原因で抵抗値
が誤検出されるおそれがあった。又、摺動部の摩擦抵抗
が検出対象物の動作抵抗となることがあり、対象物の動
作応答性に影響を与えることがあった。

【０００３】そこで、上記接触式回転角センサの不具合
を解消することのできる回転角センサとして、摺動部材
を持たない非接触式のものが開発された。この非接触式
回転角センサとして、対象物の回転角を磁力変化に置き
換えて非接触に検出するようにしたものがある。特許２
８４２４８２号公報及び特開平８−３５８０９号公報に
は、この種の非接触式回転角センサの一例が開示され
る。

【０００４】特許２８４２４８２号公報に開示された回
転角センサの主要部を図１８に示す。この回転角センサ
は、筒状ケース５１と、その中心に回転可能に設けられ
た接続シャフト５２とを備える。ケース５１の内周面に
は、軟磁性体製の二つの半径リング５３Ａ，５３Ｂより
なる第１の部材５３が固定される。両半径リング５３
Ａ，５３Ｂの間には、二つの副エアギャップ５４が設け
られる。一方の副エアギャップ５４には電気コイル５５
が、他方の副エアギャップ５４にはホールプローブ５６
がそれぞれ配置される。接続シャフト５２上には軟磁性
体よりなる第２の部材５７が固定され、同部材５７の外
周には、二つの薄部材５８Ａ，５８Ｂよりなる管状マグ
ネット５８が固定される。管状マグネット５８は、モー
ルドサマリウムコバルトを管状に磁化することにより製
造されたものである。管状マグネット５８と第１の部材
５３との間には、主エアギャップ５９が設けられる。こ
こで、主エアギャップ５９はできる限り狭くすることが
望ましく、第２の部材５７の平均内径を「５ｍｍ」と
し、管状マグネット５８の厚さを「１ｍｍ」とした場
合、主エアギャップ５９の大きさは「０．２ｍｍ」のオ
ーダとなる。そして、第１の部材５３、管状マグネット
５８及び第２の部材５７の間には磁界が形成される。従
って、接続シャフト５２と共に第２の部材５７及び管状
マグネット５８が回転することにより、その磁界が回転
してホールプローブ５６及び電気コイル５５を通る磁束
密度が変わり、その磁束密度変化が電気信号として出力
される。

【０００５】特開平８−３５８０９号公報に開示された
回転角センサの主要部を図１９に示す。この回転角セン
サは、管状ヨーク６１と、その中心に配置された駆動軸
６２とを備える。両者６１，６２は互いに一体化して設
けられる。軟磁性材料より形成される管状ヨーク６１の
内周面には、管状の永久磁石（管状マグネット）６３が
固定される。管状マグネット６３は、半径方向に磁化さ
れたものである。駆動軸６２の周囲には、二片に分割さ
れた管状の固定子６４Ａ，６４Ｂが固定される。駆動軸
６２は、これら固定子６４Ａ，６４Ｂの中心で回転が許
容される。二片の固定子６４Ａ，６４Ｂの間の隙間６５
には、ホール素子６６が設けられる。管状ヨーク６１及
び管状マグネット６３は固定子６４Ａ，６４Ｂに対して
相対回転可能に設けられ、管状マグネット６３と固定子
６４Ａ，６４Ｂの間にはエアギャップ６７が設けられ
る。そして、管状ヨーク６１、管状マグネット６３及び
固定子６４Ａ，６４Ｂの間に磁界が形成される。従っ
て、管状ヨーク６１と共に管状マグネット６３が回転す
ることにより、磁界が回転してホール素子６６を通る磁
束密度が変わり、その磁束密度変化が電気信号として出
力される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前記特許公
報２８４２４８２号の回転角センサでは、管状マグネッ
ト５８がモールドサマリウムコバルトを管状に磁化する
ことにより形成され、しかもその厚さが１ｍｍ程度と極
めて薄いものであることから、物理的に非常に脆くて製
造が難しいという問題があった。しかも、管状マグネッ
ト５８を第２の部材５７の外周に装着した上で、同マグ
ネット５８を第１の部材５３との間に極狭の主エアギャ
ップ５９をもって組み付けなければならない。このた
め、組み付けに際し、管状マグネット５８又は第１の部
材５３が僅かに傾いただけでも両者５８，５３が互いに
接触して管状マグネット５８が簡単に損傷してしまうと
いう問題があった。このことが、回転角センサの製造を
一層困難なものにし、回転角の検出精度を悪化させるこ
とにもなった。

【０００７】一方、前記特開平８−３５８０９号公報の
回転角センサでも、管状マグネット６３をの製造が難し
いという問題があった。しかも、管状マグネット６３を
管状ヨーク６１の内周面に固定しなければならず、その
マグネット６３の内側に所定のエアギャップ６７をもっ
て固定子６４Ａ，６４Ｂを組み付けなければならない。
このため、組み付けに際して、やはり管状マグネット６
３と固定子６４Ａ，６４Ｂとの接触による損傷が問題と
なり、回転角センサの製造を困難なものにし、回転角の
検出精度を悪化させることにもなった。

【０００８】この発明は上記事情に鑑みてなされたもの
であって、その目的は、使用されるマグネットやそれを
含むセンサコア及び回転角センサとしての生産性向上と
部品組付性の向上を図り、回転角の検出精度の向上を図
ることを可能にした非接触式回転角センサ及びセンサコ
アを提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に記載の発明は、対象物の回転角を磁力変
化に置き換えて非接触に検出するようにした非接触式回
転角センサであって、ハウジングと、そのハウジングに
おいて回転可能に設けられた入力軸と、磁性材料により
環状に形成されたアウタコアと、そのアウタコアの内側
において同一軸線上に配置され、磁性材料により円板状
に形成されたインナコアと、アウタコアとインナコアと
の間に設けられた第１のエアギャップと、アウタコアが
ハウジングに固定され、インナコアが入力軸と一体回転
可能に設けられることと、アウタコアにおいてその径方
向に延びる第２のエアギャップと、その第２のエアギャ
ップに設けられた磁力検出手段と、インナコアと同じ外
径をもって円弧状に形成され、その径方向に着磁された
円弧状マグネットと、円弧状マグネット及びインナコア
が互いに外周面を一致させるように円弧状マグネットが
インナコアに一体的に固定されることとを備えたことを
趣旨とする。

【００１０】上記発明の構成によれば、インナコア、円
弧状マグネット及びアウタコアの間には磁界が形成され
る。従って、対象物に連結された入力軸が対象物の回転
に伴って回転することにより、その入力軸と共にインナ
コア及び円弧状マグネットが回転し上記磁界が回転する
ことになる。このとき、ハウジングに固定されたアウタ
コアの第２のエアギャップにおいて磁力検出手段を通る
磁束密度が変わり、その磁束密度の変化が対象物の回転
角として検出される。ここで、円弧状マグネットは、管
状マグネットのように全周形状とする必要がないことか
ら、それに比べて加工が容易となり、使用される材料が
少なくなる。又、円弧状マグネットはインナコアの外周
の一部分に組み付ければよいので、管状マグネットのよ
うに相手部材の全周に組み付ける場合のように高精度な
組み付け姿勢が要求されることがない。更に、円弧状マ
グネットでは、管状マグネットを相手部材の全周に組み
付ける場合と異なり、インナコアとの間に組み付けを容
易にするための特別のクリアランスを設ける必要がな
く、このクリアランスのばらつきが問題となることがな
い。ここでは、円弧状マグネットとして、良好な組み付
け性を確保するために、１／２以下の円弧とすることが
望ましい。

【００１１】上記目的を達成するために、請求項２に記
載の発明は、請求項１に記載の発明の構成において、第
２のエアギャップはアウタコアにおいて回転対称となる
少なくとも二つの位置に設けられ、磁力検出手段は少な
くとも二つの第２のエアギャップのそれぞれに設けられ
ることを趣旨とする。

【００１２】上記発明の構成によれば、請求項１に記載
の発明の作用に加え、磁力検出手段が少なくとも二つ設
けられることから、その一つが故障しても他のものを磁
束密度の検出に使用することが可能となる。

【００１３】上記目的を達成するために、請求項３に記
載の発明は、対象物の回転角を磁力変化に置き換えて非
接触に検出するようにした非接触式回転角センサであっ
て、ハウジングと、そのハウジングにおいて回転可能に
設けられた入力軸と、磁性材料により環状に形成された
アウタコアと、アウタコアの内側において同一軸線上に
配置され、磁性材料により円板状に形成されたインナコ
アと、アウタコアとインナコアとの間に設けられた第１
のエアギャップと、インナコアがハウジングに固定さ
れ、アウタコアが入力軸と一体回転可能に設けられるこ
とと、インナコアにおいてその径方向に延びる第２のエ
アギャップと、その第２のエアギャップに設けられた磁
力検出手段と、アウタコアと同じ内径をもって円弧状に
形成され、その径方向に着磁された円弧状マグネット
と、その円弧状マグネット及びアウタコアが互いに内周
面を一致させるように円弧状マグネットがアウタコアに
一体的に固定されることとを備えたことを趣旨とする。

【００１４】上記の発明の構成によれば、インナコア、
円弧状マグネット及びアウタコアの間には磁界が形成さ
れる。従って、対象物に連結された入力軸が対象物の回
転に伴って回転することにより、その入力軸と共にアウ
タコア及び円弧状マグネットが回転し上記磁界が回転す
ることになる。このとき、ハウジングに固定されたイン
ナコアの第２のエアギャップにおいて磁力検出手段を通
る磁束密度が変わり、その磁束密度の変化が対象物の回
転角として検出される。ここで、円弧状マグネットは、
管状マグネットのように全周形状とする必要がないこと
から、それに比べて加工が容易となり、使用される材料
が少なくなる。又、円弧状マグネットはアウタコアの内
周の一部分にのみ組み付ければよいので、管状マグネッ
トのように相手部材の全周に組み付ける場合のように高
精度な組み付け姿勢が要求されることがない。更に、円
弧状マグネットでは、管状マグネットを相手部材の全周
に組み付ける場合と異なり、アウタコアとの間に組み付
けを容易にするための特別のクリアランスを設ける必要
がなく、このクリアランスのばらつきが問題となること
がない。ここでは、円弧状マグネットとして、良好な組
み付け性を確保するために、１／２以下の円弧とするこ
とが望ましい。

【００１５】上記目的を達成するために、請求項４に記
載の発明は、請求項３に記載の発明の構成において、第
２のエアギャップはインナコアの直径に沿って設けら
れ、磁力検出手段は第２のエアギャップにおいて回転対
称となる二つの位置にそれぞれ設けられることを趣旨と
する。

【００１６】上記発明の構成によれば、請求項３に記載
の発明の作用に加え、磁力検出手段が二つ設けられるこ
とから、その一方が故障しても他方を磁束密度の検出に
使用することが可能となる。

【００１７】上記目的を達成するために、請求項５に記
載の発明は、対象物の回転角を磁力変化に置き換えて非
接触に検出するようにした非接触式回転角センサに使用
されるセンサコアであって、磁性材料により環状に形成
されたアウタコアと、アウタコアの内側において同一軸
線上に配置され、磁性材料により円板状に形成されたイ
ンナコアと、アウタコアとインナコアとの間に設けられ
た第１のエアギャップと、アウタコアにおいてその径方
向に延びる第２のエアギャップと、インナコアと同じ外
径をもって円弧状に形成され、その径方向に着磁された
円弧状マグネットと、円弧状マグネット及びインナコア
が互いに外周面を一致させるように円弧状マグネットが
インナコアに一体的に固定されることとを備えたことを
趣旨とする。

【００１８】上記発明の構成によれば、インナコア、円
弧状マグネット及びアウタコアの間には磁界が形成され
る。ここで、円弧状マグネットは、管状マグネットのよ
うに全周形状とする必要がないことから、それに比べて
加工が容易となり、使用される材料が少なくなる。又、
円弧状マグネットはインナコアの外周の一部分に組み付
ければよいので、管状マグネットのように相手部材の全
周に組み付ける場合のように高精度な組み付け姿勢が要
求されることがない。更に、円弧状マグネットでは、管
状マグネットを相手部材の全周に組み付ける場合と異な
り、インナコアとの間に組み付けを容易にするための特
別のクリアランスを設ける必要がなく、このクリアラン
スのばらつきが問題となることがない。ここでは、円弧
状マグネットとして、良好な組み付け性を確保するため
に、１／２以下の円弧とすることが望ましい。

【００１９】上記目的を達成するために、請求項６に記
載の発明は、対象物の回転角を磁力変化に置き換えて非
接触に検出するようにした非接触式回転角センサに使用
されるセンサコアであって、磁性材料により環状に形成
されたアウタコアと、アウタコアの内側において同一軸
線上に配置され、磁性材料により円板状に形成されたイ
ンナコアと、アウタコアとインナコアとの間に設けられ
た第１のエアギャップと、インナコアにおいてその径方
向に延びる第２のエアギャップと、アウタコアと同じ内
径をもって円弧状に形成され、その径方向に着磁された
円弧状マグネットと、円弧状マグネット及びアウタコア
が互いに内周面を一致させるように円弧状マグネットが
アウタコアに一体的に固定されることとを備えたことを
趣旨とする。

【００２０】上記発明の構成によれば、インナコア、円
弧状マグネット及びアウタコアの間には磁界が形成され
る。ここで、円弧状マグネットは、管状マグネットのよ
うに全周形状とする必要がないことから、それに比べて
加工が容易となり、使用される材料が少なくなる。又、
円弧状マグネットはアウタコアの内周の一部分に組み付
ければよいので、管状マグネットのように相手部材の全
周に組み付ける場合のように高精度な組み付け姿勢が要
求されることがない。更に、円弧状マグネットでは、管
状マグネットを相手部材の全周に組み付ける場合と異な
り、アウタコアとの間に組み付けを容易にするための特
別のクリアランスを設ける必要がなく、このクリアラン
スのばらつきが問題となることがない。ここでは、円弧
状マグネットとして、良好な組み付け性を確保するため
に、１／２以下の円弧とすることが望ましい。

【００２１】

【発明の実施の形態】［第１の実施の形態］以下、本発
明の非接触式回転角センサを具体化した第１の実施の形
態を図面を参照して詳細に説明する。

【００２２】図１は非接触式回転角センサ１１の構造を
断面図に示す。この回転角センサ１１は、例えば、自動
車用エンジンにおいて、スロットルバルブを対象物とし
てその開度を検出するためのスロットルセンサに使用し
たり、アクセルペダルを対象物としてその操作量を検出
するためのアクセルセンサに使用したりするものであ
る。この回転角センサ１１は、対象物の回転角を磁力変
化に置き換えて非接触に検出するようにしたセンサコア
１２を含むものである。

【００２３】回転角センサ１１は、非磁性材料（例えば
「樹脂」）よりなるハウジング１３と、そのハウジング
１３において回転可能に設けられた非磁性材料（例えば
「樹脂」）よりなる入力軸１４と、上記非接触式のセン
サコア１２と、基板１５を含む電気回路部１６とを備え
る。ハウジング１３は、入力軸１４を支持するための孔
１３ａを含む支持壁１３ｂと、入力軸１４に対応して設
けられた入力用開口１３ｃと、電気回路部１６に対応し
て設けられた回路用開口１３ｄと、電気配線の接続に用
いられるコネクタ１３ｅとを備える。回路用開口１３ｄ
には、電気回路部１６を密閉するためのカバー１７と、
そのカバー１７との間で電気回路部１６をシールするた
めのパッキン１８とが設けられる。支持壁１３ｄの孔１
３ａには軸受１９が固定され、その軸受１９に対して入
力軸１４が回転可能に支持される。入力軸１４の先端部
（図１の下端部）には、対象物との連結に使用されるレ
バー２０が固定される。このレバー２０は、入力用開口
１３ｃを通じて対象物側のレバーに機械的に連結され
る。支持壁１３ｂとレバー２０との間には、回転トルク
とスラスト荷重を発生させるためのスプリング２１が設
けられる。コネクタ１３ｅの内部には、基板１５に接続
されたターミナル２２が設けられる。

【００２４】図２はセンサコア１２等の分解断面を示
す。図３はセンサコア１２及びホールＩＣ２３の組み付
け状態を斜視図に示す。図４はセンサコア１２のみを斜
視図に示す。図５にはセンサコア１２の平面図を、図６
には図５のＸ−Ｘ線断面図をそれぞれ示す。

【００２５】センサコア１２は半円弧状の一対のアウタ
コア２４、円板状のインナコア２５及び円弧状マグネッ
ト２６を備える。一対のアウタコア２４は、それぞれ軟
質磁性材料により形成され、互いに円環状をなすように
配置される。この実施の形態では、軟質磁性材料として
純鉄焼結材を使用するが、ケイ素鋼、鉄−ニッケル合
金、鉄−コバルト合金等を使用することもできる。アウ
タコア２４はその径方向に延びる一対をなす第２のエア
ギャップ２７を有する。これらエアギャップ２７は、ア
ウタコア２４において１８０°の回転対称となる二つの
位置に配置される。これらエアギャップ２７には、本発
明の磁力検出手段を構成する上記ホールＩＣ２３が設け
られる。周知のようにホールＩＣ２３は、ホール効果を
利用したホール素子を含むものであって、一定電流の下
で電圧を測定して磁力の大きさを含む磁界を検出するこ
とのできるものである。図３，４に示すように、アウタ
コア２４はその外周に凸条２４ａを有する（図５，６に
おいて凸条２４ａの図示が省略されている。）。ホール
ＩＣ２３は、その一側に設けられた複数本のピン２３ａ
により基板１５に固定され電気的に接続される。このよ
うに基板１５に固定された各ホールＩＣ２３が対応する
第２のエアギャップ２７に配置される。ここで、アウタ
コア２４はハウジング１３の支持壁１３ｂにインサート
成形されたものであり、上記凸条２４ａはインサート成
形での抜け止め及び回り止めとして機能する。

【００２６】インナコア２５は、アウタコア２４の内側
において同一軸線上に配置され、軟質磁性材料により円
板状に形成される。軟質磁性材料としては、アウタコア
２４で挙げられた材料を使用することができる。アウタ
コア２４とインナコア２５との間には、環状をなす第１
のエアギャップ２８が設けられる。アウタコア２４は支
持壁１３ｂ上に固定される。インナコア２５は入力軸１
４の基端（図１，２の上端）に同軸１４と一体回転可能
に設けられる。図１，２に示すように、入力軸１４はそ
の基端に凹部１４ａを含むフランジ１４ｂを有する。イ
ンナコア２５は、凹部１４ａに整合する凸部２５ａを有
し、その凸部２５ａを凹部１４ａに嵌め合わせた状態で
フランジ１４ｂ上に固定される。

【００２７】円弧状マグネット２６は、インナコア２５
と同じ外径をもって円弧状に形成され、その径方向に着
磁されたものである。本実施の形態では、このマグネッ
ト２６は全円周の１／２円弧をなすものである。本実施
の形態において、円弧状マグネット２６には１−５系サ
マリウムコバルト、フェライト又はネオジム等が材料と
して使用される。図１，２に示すように、円弧状マグネ
ット２６はインナコア２５の外周に組み付けられた状態
でフランジ１４ｂ上に固定される。ここで、図３〜５に
示すように、円弧状マグネット２６及びインナコア２５
は、互いに外周面を一致させるように円弧状マグネット
２６がインナコア２５に一体的に固定される。即ち、図
５，６に示すように、インナコア２５はその外周に円弧
状マグネット２６の外形に整合した凹み２５ｂを有し、
その凹み２５ｂに嵌め合わせた状態で円弧状マグネット
２６が固定される。ここで、円弧状マグネット２６をイ
ンナコア２５の凹み２５ｂに接着剤を使用して固定する
ことも考えられる。しかし、接着剤による固定では、ヒ
ートショックにより接着剤が割れ、剥がれる可能性が高
く、インナコア２５、円弧状マグネット２６が脱落する
おそれがあることから、本実施の形態では、円弧状マグ
ネット２６を入力軸１４のフランジ１４ｂにインサート
成形することにより、マグネット２６が固定される。

【００２８】ここで、センサコア１２等の組み付け方法
を図２に従って説明する。ホールＩＣ２３は予め基板１
５に実装される。ハウジング１３の支持壁１３ｂの孔１
３ａには、予め軸受１９が固定される。アウタコア２４
は、ハウジング１３の支持壁１３ｂ上に予めインサート
成形される。インサート成形以外の方法として、圧入や
熱かしめによる固定方法を採用してもよい。円弧状マグ
ネット２６は、入力軸１４のフランジ１４ｂに対して予
めインサート成形される。インナコア２５は、円弧状マ
グネット２６と整合するように入力軸１４の凹部１４ａ
に圧入される。圧入以外に、インナコア２５も円弧状マ
グネット２６と共に入力軸１４のフランジ１４ｂにイン
サート成形してもよい。入力軸１４、インナコア２５及
び円弧状マグネット２６のアッセンブリは、ハウジング
１３に予め固定されたアウタコア２４及び軸受１９に対
して組み付けられる。その後、ホールＩＣ２３を実装し
た基板１５がハウジング１３に組み付けられる。この
際、ホールＩＣ２３は、アウタコア２４に設けられた第
２のエアギャップ２７の中に挿入され配置される。この
ようにしてセンサコア１２等がハウジング１３に組み付
けられる。

【００２９】以上説明したようにこの実施の形態の回転
角センサ１１の構成によれば、センサコア１２を構成す
るインナコア２５、円弧状マグネット２６及びアウタコ
ア２４の間には、図７〜９に破線で示すように磁界が形
成される。ここで、レバー２０を介して対象物に連結さ
れた入力軸１４が対象物の回転に伴って回転することに
より、その入力軸１４と共にインナコア２５及び円弧状
マグネット２６が回転し図７〜９に示すように磁界が回
転することになる。このとき、ハウジング１３に固定さ
れたアウタコア２４の二つの第２のエアギャップ２７に
おいてホールＩＣ２３を通る磁束密度が変わり、その磁
束密度の変化が対象物の回転角として検出される。ホー
ルＩＣ２３は、この磁束密度の変化を電圧変化に置き換
えて出力することになる。

【００３０】ここで、図７〜９には、インナコア２５を
４５degの間隔で回転したときの磁界の向きの変化を示
す。図７は図８に示す状態を基準（０deg）に＋４５deg
だけインナコア２５を回転させたときの磁界の向きの状
態を示し、図９は図８に示す状態を基準（０deg）に−
４５degだけインナコア２５を回転させたときの磁界の
向きの状態を示す。この実施の形態のセンサコア１２を
使用した回転角センサ１１では、上記したように＋４５
deg〜−４５degの検出範囲（即ち、９０degの検出範
囲）で対象物の回転角を検出することができる。図１０
にはその検出特性をグラフに示す。このグラフにおいて
横軸は回転角（deg）を示し、縦軸は磁束密度（Ｔ）を
示す。このグラフからも明らかなように、本実施の形態
のセンサコア１２を使用した回転角センサ１１では、＋
４５deg〜−４５degの検出範囲で磁束密度（Ｔ）が直線
的に変化することになり、その磁束密度の変化に基づい
てインナコアの回転角（即ち、入力軸１４及び対象物の
回転角）を精度良く検出できることが分かる。

【００３１】この実施の形態のセンサコア１２を使用し
た回転角センサ１１によれば、円弧状マグネット２６
は、従来例の管状マグネット５８，６３のように全周形
状とする必要がないので、それに比べて加工が容易とな
り、使用される材料が少なくて済む。即ち、従来例の管
状マグネット５８，６３では、他の部材５７，６１の外
周面又は内周面に密着するように、その全内周又は全外
周を正円にする必要があり、そのために高精度な加工が
要求された。しかしながら、この実施の形態の円弧状マ
グネット２６では、全周のうちの半分について加工精度
を確保すればよいので、その違いの分だけ円弧状マグネ
ット２６を容易かつ安価に製造することができるように
なる。この意味で、センサコア１２及び回転角センサ１
１を容易かつ安価に製造することができる。つまり、使
用される円弧状マグネット２６やそれを含むセンサコア
１２及び回転角センサ１１としての生産性を向上させる
ことができるようになる。

【００３２】又、この実施の形態では、円弧状マグネッ
ト２６はインナコア２５の全外周の半分に組み付ければ
よいので、従来例の管状マグネット５８，６３において
相手部材５７，６１の全内周又は全外周に組み付ける場
合のように組み付け姿勢に高い精度が要求されることは
ない。この意味でも、センサコア１２及び回転角センサ
１１の製造を容易なものにすることができる。つまり、
センサコア１２及び回転角センサ１１として部品同士の
組付性を向上させることができるようになる。

【００３３】更に、この実施の形態の円弧状マグネット
２６では、従来例の管状マグネット５８の全内周を相手
部材５７の全外周に組み付けたり、従来例の管状マグネ
ット６３の全外周を相手部材６１の全内周に組み付けた
りする場合と異なり、インナコア２５との間で組み付け
を容易にするための特別なクリアランスを設ける必要が
なく、このクリアランスのばらつきが問題となることが
ない。つまり、本実施の形態では、円弧状マグネット２
６の内周面とインナコア２５の凹み２５ｂの外周面とを
余分な隙間を設けることなく接合することができ、上記
隙間の影響を受けて磁気抵抗がばらつくことがない。こ
のため、回転角センサ１１による回転角の検出精度を向
上させることができる。

【００３４】この実施の形態の回転角センサ１１によれ
ば、アウタコア２４において回転対称となる二つの位置
に設けられる第２のエアギャップ２７に合計二つのホー
ルＩＣ２３が配置されることから、その一つが故障して
も他のものを磁束密度の検出に使用することが可能とな
る。このため、回転角センサ１１にフェイルセーフ機能
を持たせることができ、その信頼性を向上させることが
できるようになる。

【００３５】上記のように本実施の形態では、センサコ
ア１２の部分に摺動部分を持たない非接触式回転センサ
１１であることから、従来の接触式回転角センサのよう
に摺動部分の摩耗粉が原因で誤検出を起こすようなこと
がなく、その意味でセンサとしての信頼性を長期間維持
することができる。加えて、従来の接触式回転センサの
ように摺動部の摩擦抵抗が検出対象物の動作抵抗となる
ようなことがない。このため、スロットルセンサとして
使用したときには、この回転角センサ１１があることで
対象物であるスロットルバルブの動作応答性を低下させ
るようなことがない。

【００３６】［第２の実施の形態］次に、本発明の非接
触式回転角センサを具体化した第２の実施の形態を図面
に従って説明する。尚、この実施の形態の回転角センサ
において、前記第１の実施の形態のそれと同一の部材に
ついては同一の符号を付して説明を省略し、以下には異
なった点を中心に説明するものとする。

【００３７】図１１は非接触式回転角センサ３１の断面
を示す。図１２にはセンサコア３２の平面図を、図１３
には図１２のＹ−Ｙ線断面図をそれぞれ示す。本実施の
形態の回転角センサ３１では、そのセンサコア３２、入
力軸１４及びホールＩＣ２３の配置構造等の点で前記第
１の実施の形態と異なる。即ち、前記第１の実施の形態
の回転角センサ１１では、図１に示すように、アウタコ
ア２４がハウジング１３に固定され、インナコア２５が
円弧状マグネット２６と共に入力軸１４と一体回転可能
に設けられた。これに対し、本実施の形態の回転角セン
サ３１では、図１１に示すように、インナコア３５が基
板１５を介してハウジング１３に固定され、アウタコア
３４が円弧状マグネット３６と共に入力軸１４と一体回
転可能に設けられる。

【００３８】図１１に示すように、この実施の形態のイ
ンナコア３５は二つのコアピース３５Ａ，３５Ｂを含
み、それらの一側（図１１の上面側）が基板１５に固定
される。両コアピース３５Ａ，３５Ｂの間に設けられた
第２のエアギャップ３７には、基板１５に固定されたホ
ールＩＣ２３が配置される。

【００３９】この実施の形態で、アウタコア３４はその
外周に段部３４ａを有する。入力軸１４のフランジ１４
ｃの外径はアウタコア３４の外径とほぼ同等の大きさに
設定される。そして、段部３４ａが凹凸の関係でフラン
ジ１４ｃの外周に嵌め合わされた状態でアウタコア３４
がフランジ１４ｃ上に固定される。ここで、円弧状マグ
ネット３６は、インナコア３５とアウタコア３４との間
でアウタコア３４の内側に固定されると共にフランジ１
４ｃ上に固定される。

【００４０】図１２，１３に示すように、この実施の形
態においても、アウタコア３４は軟質磁性材料により円
環状に形成される。インナコア３５は、アウタコア３４
の内側において同一軸線上に配置される。アウタコア３
４とインナコア３５との間には円環状をなす第１のエア
ギャップ３８が設けられる。

【００４１】インナコア３５は、軟質磁性材料よりなる
半円状の二つのコアピース３５Ａ，３５Ｂにより円板状
に形成される。二つのコアピース３５Ａ，３５Ｂの間の
第２のエアギャップ３７は、インナコア３５の直径方向
に沿って延びる。この第２のエアギャップ３７において
回転対称となる二つの位置には、一対のホールＩＣ２３
が配置される。両コアピース３５Ａ，３５Ｂの相対向す
る端部３５ａ，３５ｂは、第２のエアギャップ３７が延
びる方向に対して斜めに切断された斜面をなしている。

【００４２】円弧状マグネット３６は、アウタコア３４
と同じ内径をもっての円弧状に形成され、その径方向に
着磁される。本実施の形態でも、このマグネット３６は
全円周の１／２円弧をなすように形成される。円弧状マ
グネット３６及びアウタコア３４は互いに内周面を一致
させるように円弧状マグネット３６がアウタコア３４の
内側に一体的に固定される。即ち、アウタコア３４はそ
の内周に円弧状マグネット３６の外形に整合した凹み３
４ｂを有し、その凹み３４ｂに嵌め合わせた状態で円弧
状マグネット３６が固定される。この実施の形態でも第
１の実施の形態と同様、円弧状マグネット３６とアウタ
コア３４との間のヒートショックを避けるために、円弧
状マグネット３６を入力軸１４のフランジ１４ｃにイン
サート成形することにより同マグネット３６が固定され
る。

【００４３】以上説明したようにこの実施の形態の回転
角センサ３１の構成によれば、センサコア３２を構成す
るインナコア３５、円弧状マグネット３６及びアウタコ
ア３４の間には、前述した回転角センサ１１と同様に磁
界が形成される。ここで、レバー２０を介して対象物に
連結された入力軸１４が対象物の回転に伴って回転する
ことにより、その入力軸１４と共にアウタコア３４及び
円弧状マグネット３６が回転し、上記磁界も回転するこ
とになる。このとき、基板１５を介してハウジング１３
に固定されたインナコア３５の第２のエアギャップ３７
において各ホールＩＣ２３を通る磁束密度が変わり、そ
の磁束密度の変化が対象物の回転角として検出される。
ホールＩＣ２３は、この磁束密度の変化を電圧変化に置
き換えて出力することになる。

【００４４】この実施の形態のセンサコア３２を使用し
た回転角センサ３１でも、円弧状マグネット３６は、従
来例の管状マグネット５８，６３のように全周形状とす
る必要がないので、それに比べて加工が容易となり、使
用される材料が少なくて済む。この意味で、センサコア
３２及び回転角センサ３１を容易かつ安価に製造するこ
とができる。つまり、使用される円弧状マグネット３６
やそれを含むセンサコア３２及び回転角センサ３１とし
ての生産性を向上させることができる。

【００４５】又、この実施の形態でも、円弧状マグネッ
ト３６はアウタコア３４の全内周の半分に組み付ければ
よいので、従来例の管状マグネット５８，６３において
相手部材５７，６１の全内周又は全外周に組み付ける場
合のように組み付け姿勢に高い精度が要求されることは
ない。この意味でも、センサコア３２及び回転角センサ
３１の製造を容易なものにすることができる。つまり、
センサコア３２及び回転角センサ３１として部品同士の
組付性を向上させることができる。

【００４６】更に、この実施の形態の円弧状マグネット
３６では、従来例の管状マグネット５８とは異なり、ア
ウタコア３４との間で組み付けを容易にするための特別
なクリアランスを設ける必要がなく、このクリアランス
のばらつきが問題となることがない。つまり、本実施の
形態では、円弧状マグネット３６の外周面とアウタコア
３４の凹み３４ｂの内周面とを余分な隙間を設けること
なく接合することができ、上記隙間の影響を受けて磁気
抵抗がばらつくことがない。このため、回転角センサ３
１による回転角の検出精度を向上させることができる。

【００４７】この実施の形態の回転角センサ３１によれ
ば、インナコア３５の第２のエアギャップ３７において
回転対称となる二つの位置に合計二つのホールＩＣ２３
が配置されることから、その一つが故障しても他のもの
を磁束密度の検出に使用することが可能となる。このた
め、回転角センサ３１にフェイルセーフ機能を持たせる
ことができ、その信頼性を向上させることができるよう
になる。

【００４８】尚、この発明は前記各実施の形態に限定さ
れるものではなく、発明の趣旨を逸脱することのない範
囲で以下のように実施することもできる。

【００４９】（１）前記各実施の形態では、１／２円弧
をなす円弧状マグネット２６，３６を使用したが、１／
２円弧よりも小さい円弧状マグネットを使用してもよ
い。或いは、１／２円弧よりも小さい円弧状マグネット
を複数連結して１／２円弧をなす円弧状マグネットとし
てもよい。例えば、１／４円弧をなす円弧状マグネット
を２個連結して１／２円弧の円弧状マグネットとしても
よ。ここで、最終的な円弧状マグネットの大きさとし
て、良好な組み付け性を確保するために、１／２以下の
円弧とすることが望ましい。

【００５０】（２）前記第１の実施の形態では、図５に
示すように、半円弧状の二つのアウタコア２４を円環状
に配置し、互いに１８０°の回転対称となる二つの位置
に第２のエアギャップ２７を配置した。これに対し、図
１４に示すように、優弧状のアウタコア２４Ａと劣弧状
のアウタコア２４Ｂとを円環状に配置し、二つの異なる
位置に第２のエアギャップ２７を設けてもよい。

【００５１】（３）前記各実施の形態では、各センサコ
ア１２，３２に対して二つのホールＩＣ２３を設けた
が、各センサコアに対して一つ又は三つ以上のホールＩ
Ｃを設けてもよい。即ち、前記第１の実施の形態では、
図５に示すように、半円弧状の二つのアウタコア２４を
円環状に配置し、互いに１８０°の回転対称となる二つ
の位置に第２のエアギャップ２７を設けてそれらの中に
ホールＩＣ２３をそれぞれ配置した。これに対し、図１
５に示すように、円環状のアウタコア２４に一つの第２
のエアギャップ２７を設けてその中にホールＩＣを配置
してもよい。このように一つのホールＩＣを設けた場合
でも回転角センサは原理的に成立することになる。或い
は、１／３円弧状の三つのアウタコアを円環状に配置
し、互いに１２０°の回転対称となる三つの位置に第２
のエアギャップを設けてそれらの中にホールＩＣを配置
したり、図１６に示すように、１／４円弧状の四つのア
ウタコア２４を円環状に配置し、互いに９０°の回転対
称となる四つの位置に第２のエアギャップ２７を設けて
それらの中にホールＩＣを配置したりしてもよい。この
ように三つ以上のホールＩＣを設けた場合には、そのう
ちの一部が故障しても他のホールＩＣによりフェイルセ
ーフ機能を確保することができると共に、二種類以上の
回転角の検出が可能になる。一方、前記第２の実施の形
態では、図１２に示すように、インナコア３５の第２の
エアギャップ３７の中に二つのホールＩＣ２３を配置し
たが、図１７に示すように、インナコア３５の第２のエ
アギャップ３７の中に一つのホールＩＣ２３を配置して
もよい。このように一つのホールＩＣを設けた場合でも
回転角センサは原理的に成立することになる。

【００５２】（４）前記各実施の形態では、磁力検出手
段としてホールＩＣ２３を使用したがこれに限られるも
のではなく、これ以外の検出用素子を使用してもよい。

【００５３】

【発明の効果】請求項１に記載の発明の非接触式回転角
センサによれば、円弧状マグネットを使用したので、使
用されるマグネットやそれを含むセンサコア及び回転角
センサとしての生産性や部品組付性を向上させることが
でき、回転角の検出精度を向上させることができるとい
う効果を発揮する。

【００５４】請求項２に記載の発明の非接触式回転角セ
ンサによれば、請求項１に記載の発明の効果に加え、少
なくとも二つの磁力検出手段が設けられることから、回
転角センサにフェイルセーフ機能を持たせることがで
き、その信頼性を向上させることができるという効果を
発揮する。

【００５５】請求項３に記載の発明の非接触式回転角セ
ンサによれば、円弧状マグネットを使用したので、使用
されるマグネットやそれを含むセンサコア及び回転角セ
ンサとしての生産性や部品組付性を向上させることがで
き、回転角の検出精度を向上させることができるという
効果を発揮する。

【００５６】請求項４に記載の発明の非接触式回転角セ
ンサによれば、請求項３に記載の発明の効果に加え、少
なくとも二つの磁力検出手段が設けられることから、回
転角センサにフェイルセーフ機能を持たせることがで
き、その信頼性を向上させることができるという効果を
発揮する。

【００５７】請求項５に記載の発明のセンサコアによれ
ば、円弧状マグネットを使用したので、使用されるマグ
ネットやそれを含むセンサコア及び回転角センサとして
の生産性や部品組付性を向上させることができ、回転角
センサによる回転角の検出精度を向上させることができ
るという効果を発揮する。

【００５８】請求項６に記載の発明のセンサコアによれ
ば、円弧状マグネットを使用したので、使用されるマグ
ネットやそれを含むセンサコア及び回転角センサとして
の生産性や部品組付性を向上させることができ、回転角
センサによる回転角の検出精度を向上させることができ
るという効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施の形態に係り、非接触式回転角セン
サの構造を示す断面図である。

【図２】同じく、センサコア等を示す分解断面図であ
る。

【図３】同じく、センサコア及びホールＩＣの組み付け
状態を示す斜視図である。

【図４】同じく、センサコアを示す斜視図である。

【図５】同じく、センサコアを示す平面図である。

【図６】同じく、図５のＸ−Ｘ線断面図である。

【図７】同じく、センサコアに形成される磁界を示す平
面図である。

【図８】同じく、センサコアに形成される磁界を示す平
面図である。

【図９】同じく、センサコアに形成される磁界を示す平
面図である。

【図１０】同じく、回転角センサの検出特性を示すグラ
フである。

【図１１】第２の実施の形態に係り、非接触式回転角セ
ンサの構造を示す断面図である。

【図１２】同じく、センサコア等を示す平面図である。

【図１３】同じく、図１２のＹ−Ｙ線断面図である。

【図１４】別の実施の形態に係り、センサコアを示す平
面図である。

【図１５】別の実施の形態に係り、センサコアを示す平
面図である。

【図１６】別の実施の形態に係り、センサコアを示す平
面図である。

【図１７】別の実施の形態に係り、センサコアを示す平
面図である。

【図１８】従来例に係り、回転角センサの主要部を示す
平面図である。

【図１９】別の従来例に係り、回転角センサの主要部を
示す平面図である。

【符号の説明】

１１ 回転角センサ １２ センサコア １４ 入力軸 ２３ ホールＩＣ（磁力検出手段） ２４ アウタコア ２５ インナコア ２６ 円弧状マグネット ２７ 第２のエアギャップ ２８ 第１のエアギャップ ３１ 回転角センサ ３２ センサコア ３４ アウタコア ３５ インナコア ３６ 円弧状マグネット ３７ 第２のエアギャップ ３８ 第１のエアギャップ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 対象物の回転角を磁力変化に置き換えて
   非接触に検出するようにした非接触式回転角センサであ
   って、 ハウジングと、 前記ハウジングにおいて回転可能に設けられた入力軸
   と、 磁性材料により環状に形成されたアウタコアと、 前記アウタコアの内側において同一軸線上に配置され、
   磁性材料により円板状に形成されたインナコアと、 前記アウタコアと前記インナコアとの間に設けられた第
   １のエアギャップと、 前記アウタコアが前記ハウジングに固定され、前記イン
   ナコアが前記入力軸と一体回転可能に設けられること
   と、 前記アウタコアにおいてその径方向に延びる第２のエア
   ギャップと、 前記第２のエアギャップに設けられた磁力検出手段と、 前記インナコアと同じ外径をもって円弧状に形成され、
   その径方向に着磁された円弧状マグネットと、 前記円弧状マグネット及び前記インナコアが互いに外周
   面を一致させるように前記円弧状マグネットが前記イン
   ナコアに一体的に固定されることとを備えたことを特徴
   とする非接触式回転角センサ。
2. 【請求項２】 前記第２のエアギャップは前記アウタコ
   アにおいて回転対称となる少なくとも二つの位置に設け
   られ、前記磁力検出手段は前記少なくとも二つの第２の
   エアギャップのそれぞれに設けられることを特徴とする
   請求項１に記載の非接触式回転角センサ。
3. 【請求項３】 対象物の回転角を磁力変化に置き換えて
   非接触に検出するようにした非接触式回転角センサであ
   って、 ハウジングと、 前記ハウジングにおいて回転可能に設けられた入力軸
   と、 磁性材料により環状に形成されたアウタコアと、 前記アウタコアの内側において同一軸線上に配置され、
   磁性材料により円板状に形成されたインナコアと、 前記アウタコアと前記インナコアとの間に設けられた第
   １のエアギャップと、 前記インナコアが前記ハウジングに固定され、前記アウ
   タコアが前記入力軸と一体回転可能に設けられること
   と、 前記インナコアにおいてその径方向に延びる第２のエア
   ギャップと、 前記第２のエアギャップに設けられた磁力検出手段と、 前記アウタコアと同じ内径をもって円弧状に形成され、
   その径方向に着磁された円弧状マグネットと、 前記円弧状マグネット及び前記アウタコアが互いに内周
   面を一致させるように前記円弧状マグネットが前記アウ
   タコアに一体的に固定されることとを備えたことを特徴
   とする非接触式回転角センサ。
4. 【請求項４】 前記第２のエアギャップは前記インナコ
   アの直径に沿って設けられ、前記磁力検出手段は前記第
   ２のエアギャップにおいて回転対称となる二つの位置に
   それぞれ設けられることを特徴とする請求項３に記載の
   非接触式回転角センサ。
5. 【請求項５】 対象物の回転角を磁力変化に置き換えて
   非接触に検出するようにした非接触式回転角センサに使
   用されるセンサコアであって、 磁性材料により環状に形成されたアウタコアと、 前記アウタコアの内側において同一軸線上に配置され、
   磁性材料により円板状に形成されたインナコアと、 前記アウタコアと前記インナコアとの間に設けられた第
   １のエアギャップと、 前記アウタコアにおいてその径方向に延びる第２のエア
   ギャップと、 前記インナコアと同じ外径をもって円弧状に形成され、
   その径方向に着磁された円弧状マグネットと、 前記円弧状マグネット及び前記インナコアが互いに外周
   面を一致させるように前記円弧状マグネットが前記イン
   ナコアに一体的に固定されることとを備えたことを特徴
   とするセンサコア。
6. 【請求項６】 対象物の回転角を磁力変化に置き換えて
   非接触に検出するようにした非接触式回転角センサに使
   用されるセンサコアであって、 磁性材料により環状に形成されたアウタコアと、 前記アウタコアの内側において同一軸線上に配置され、
   磁性材料により円板状に形成されたインナコアと、 前記アウタコアと前記インナコアとの間に設けられた第
   １のエアギャップと、 前記インナコアにおいてその径方向に延びる第２のエア
   ギャップと、 前記アウタコアと同じ内径をもって円弧状に形成され、
   その径方向に着磁された円弧状マグネットと、 前記円弧状マグネット及び前記アウタコアが互いに内周
   面を一致させるように前記円弧状マグネットが前記アウ
   タコアに一体的に固定されることとを備えたことを特徴
   とするセンサコア。