JP2005214750A

JP2005214750A - 回転角検出装置

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Publication number: JP2005214750A
Application number: JP2004020544A
Authority: JP
Inventors: Shinji Ando; 真司安藤; Shigetoshi Fukaya; 深谷　　繁利; Kenji Takeda; 武田　　憲司; Masahiro Taguchi; 田口　　正広; Tsutomu Kamizono; 勉神園; Koji Wado; 弘二和藤
Original assignee: Denso Corp; Nippon Soken Inc
Current assignee: Denso Corp; Soken Inc
Priority date: 2004-01-28
Filing date: 2004-01-28
Publication date: 2005-08-11
Anticipated expiration: 2024-01-28
Also published as: JP4219826B2

Abstract

【課題】ヨークの材質に依らず磁気検出器の出力おけるヒステリシスの発生を抑制できる回転角検出装置を提供することを課題とする。
【解決手段】回転角検出装置１は、回転軸５に連結され磁界を形成するリング状の磁気発生部材２と、磁気発生部材２の磁界内に配置され、磁気発生部材２との間に磁気回路を形成するとともに、回転軸５の回転により磁気発生部材２に対する相対角度が変化すると磁束密度が変化するように配置された一対のギャップ３１、３２を持つリング状のヨーク３と、一対のギャップ３１、３２の一方に配置され、磁束密度を検出する磁気検出器４と、を備える。磁気発生部材２の回転角が０度のとき、ヨーク３の磁束密度分布における密度最大部分は、磁気検出器４位置を０度として、２７０度を超え９０度未満の領域側に偏在していることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、回転軸の回転角を検出する回転角検出装置に関する。

図１１（ａ）に、回転角検出装置の軸方向断面図を、（ｂ）に上面図を、それぞれ示す。図に示すように、回転角検出装置１００は、磁石１０１とヨーク１０２とホールＩＣ１０３とを備えている。磁石１０１は回転軸１０４に環装されている。磁石１０１は回転軸１０４とともに回転可能である。ヨーク１０２は、ハウジング（図略）内周面に固定されている。ヨーク１０２と磁石１０１とは同軸上に配置されている。ヨーク１０２には、一対のギャップ１０２ａ、１０２ｂが配置されている。ホールＩＣ１０３は、ギャップ１０２ａに配置されている。回転軸１０４とともに磁石１０１が回転すると、ギャップ１０２ａ、１０２ｂにおける磁束密度が変化する。ホールＩＣ１０３は磁束密度に対応する電圧を出力する。この電圧から回転軸１０４の回転角が検出される。
特許第２８４２４８２号公報

しかしながら、従来は、回転軸１０４の回転方向によってホールＩＣ１０３の出力が異なっていた。言い換えると、ホールＩＣ１０３の出力にヒステリシスが発生していた。

図１２に、回転軸つまり磁石を±５０ｄｅｇの範囲で往復回転させた場合のヨーク内部における磁束密度の変化を示す。なお、説明の便宜上、磁石の角度を「ｄｅｇ」と、ヨークの角度を「°」と表記する。図１２中、横軸の磁石回転角とは、図１１（ｂ）に示すように、ホールＩＣ１０３位置を０ｄｅｇとして、磁石１０１を往復回転させた場合の角度を示す。なお、図１１（ｂ）紙面上において、反時計回り方向をプラス方向、時計回り方向をマイナス方向とする。図１２中、実線データは、磁石１０１をプラス方向に回転させた場合のデータを示す。また、点線データは、磁石１０１をマイナス方向に回転させた場合のデータを示す。データは、図１１（ｂ）に示すように、ホールＩＣ１０３位置を０°として、ヨーク１０２周方向４５°位置毎（つまりθ＝０°、４５°、９０°、１３５°、１８０°、２２５°、２７０°、３１５°）にサンプリングされる。図１２中、縦軸の磁束密度の方向については、図１１（ｂ）紙面上において、時計回り方向をプラス方向、反時計回り方向をマイナス方向とする。

一例として、ヨーク１０２におけるθ＝０°位置の磁束密度変化について説明する。磁石１０１を０ｄｅｇ〜＋５０ｄｅｇまで回転させると、図１２中白抜き矢印で示すように、ヨーク１０２のθ＝０°位置の磁束密度（実線データ）は、徐々に大きくなる。磁束密度は、＋５０ｄｅｇにおいて最大となる。

続いて、磁石１０１を＋５０ｄｅｇ〜０ｄｅｇまで復元回転させると、図１２中白抜き矢印で示すように、ヨーク１０２のθ＝０°位置の磁束密度（点線データ）は、徐々に小さくなる。磁束密度は、０ｄｅｇにおいて最小となる。

しかしながら、磁石１０１を復元回転させても、磁束密度は元の状態には復元しない。つまり、矢印Ｙ０の分だけ、磁束密度が大きくなっている。同様に、θ＝４５°位置においては、矢印Ｙ４５の分だけ、磁束密度が大きくなっている。並びに、θ＝３１５°位置においては矢印Ｙ３１５の分だけ、磁束密度が大きくなっている。反対に、θ＝１３５°、１８０°、２２５°位置においては、矢印Ｙ１３５、Ｙ１８０、Ｙ２２５の分だけ、それぞれ磁束密度が小さくなっている。なお、θ＝９０°、２７０°位置においては、磁束密度は変化しない。

図１３に、これらヨーク各角度位置における磁束密度の変化を示す。図に示すように、矢印Ｙ４５、Ｙ０、Ｙ３１５はプラス方向を、Ｙ１３５、Ｙ１８０、Ｙ２２５はマイナス方向を、それぞれ向いている。これらヨーク１０２各角度位置における磁束密度の変化は、互いに磁気的に影響を及ぼし合う。その結果、ホールＩＣ１０３が配置される０°位置の磁束密度は、プラス方向を向く。つまり、０°位置の磁束密度は、磁石１０１を０ｄｅｇ→＋５０ｄｅｇ→再び０ｄｅｇと正／逆回転させると、大きくなる。このことは、磁石１０１が同じ０ｄｅｇ位置にあっても、逆回転時のホールＩＣ１０３の出力の方が、正回転時のホールＩＣ１０３の出力よりも、大きくなってしまうことを意味する。すなわち、ホールＩＣ１０３の出力にヒステリシスが発生していることを意味する。

ヒステリシスの発生を抑制するため、特許文献１には、ヨークの材料としてパーマロイ等ヒステリシスの小さい材料を用いることが紹介されている。しかしながら、パーマロイ等ヒステリシスの小さい材料は一般的に高価である。また、ヒステリシスの小さい材料を用いても、ヒステリシスを完全に無くすことは困難である。

本発明の回転角検出装置は、上記課題に鑑みて完成されたものである。したがって、本発明は、ヨークの材質に依らず磁気検出器の出力おけるヒステリシスの発生を抑制できる回転角検出装置を提供することを目的とする。

（１）上記課題を解決するため、本発明の回転角検出装置は、回転軸に連結され磁界を形成するリング状の磁気発生部材と、該磁気発生部材の磁界内に配置され、該磁気発生部材との間に磁気回路を形成するとともに、該回転軸の回転により該磁気発生部材に対する相対角度が変化すると磁束密度が変化するように配置された一対のギャップを持つリング状のヨークと、一対の該ギャップの一方に配置され、該磁束密度を検出する磁気検出器と、を備えてなる回転角検出装置であって、前記磁気発生部材の回転角が０度のとき、前記ヨークの磁束密度分布における密度最大部分は、前記磁気検出器位置を０度として、２７０度を超え９０度未満の領域側に偏在していることを特徴とする。

前出図１３に、従来のヨークの磁束密度分布をハッチングで示す。なお、ハッチングのピッチが小さいほど、磁束密度は高くなっている。図に示すように、磁石１０１が０ｄｅｇ位置にある場合、磁気検出器（図１３におけるホールＩＣ１０３）位置を０°として、磁束密度分布は、２７０°位置と９０°位置とを結ぶ直線Ｌに対して、対称である。言い換えると、磁束密度分布における密度最大部分Ｂ_maxの配置は、直線Ｌに対して、対称である。

これに対して、本発明の回転角検出装置は、密度最大部分Ｂ_maxの配置を、直線Ｌよりも磁気検出器側に近接させるものである。つまり、密度最大部分Ｂ_maxを、磁気検出器位置を０°として、２７０°を超え９０°未満の領域側に偏在させるものである。

本発明の回転角検出装置によると、磁気検出器が配置されたギャップにおける磁束密度の方向（前出図１３ではプラス方向）に対して、逆向きの磁束密度を増加させることができる。このため、磁気検出器に発生するヒステリシスを抑制することができる。また、ヨークの材料として、敢えて高価なパーマロイ等を使用する必要がない（勿論使用してもよい）。このため、ヨークの材質に依らずヒステリシスを抑制することができる。

また、逆向きの磁束密度の増加量を調整することにより、究極的には、ヒステリシスを０にすることができる。この場合、磁気検出器は、回転軸の回転方向に依らず、同一の出力値を発信することができる。

（２）好ましくは、前記磁気発生部材は磁石であり、前記ヨークは該磁石の外周側に配置されている構成とする方がよい。つまり、本構成は、内周側に磁石、外周側にヨークが配置されるタイプの回転角検出装置（前出図１１参照）に、本発明を用いるものである。

（３）好ましくは、上記（２）の構成において、前記磁石は同心リング状を呈しており、前記ヨークは同心リング状を呈しており、該磁石の中心軸は、該ヨークの中心軸に対して、前記磁気検出器方向に偏心している構成とする方がよい。つまり、本構成は、磁石の中心軸を、磁気検出器方向にシフトさせるものである。本構成によると、従来の磁気検出器の磁石とヨークとの相対位置を変えるだけで、磁気検出器のヒステリシスを抑制することができる。

（４）好ましくは、上記（２）の構成において、前記磁石は偏心リング状を呈しており、前記ヨークは同心リング状を呈しており、該磁石の内周面中心軸と該ヨークの中心軸とは同軸上に配置されており、該磁石の回転角が０度のとき、該外周面中心軸は、該ヨークの中心軸に対して、前記磁気検出器方向に偏心している構成とする方がよい。本構成によると、磁石の形状を偏心リング状とすることで、磁気検出器のヒステリシスを抑制することができる。

（５）好ましくは、上記（２）の構成において、前記磁石は同心リング状を呈しており、前記ヨークは偏心リング状を呈しており、該磁石の中心軸と該ヨークの内周面中心軸とは同軸上に配置されており、該ヨークの外周面中心軸は、該磁石の中心軸に対して、前記磁気検出器方向に偏心している構成とする方がよい。本構成によると、ヨークの形状を偏心リング状とすることで、磁気検出器のヒステリシスを抑制することができる。また、上記（４）の構成と比較して、磁石が同心リング状であるため、回転軸の回転バランスをとりやすい。

（６）好ましくは、上記（２）の構成において、前記磁石は同心リング状を呈しており、前記ヨークは同心リング状を呈しており、該磁石の中心軸と該ヨークの中心軸とは同軸上に配置されており、該ヨークの軸方向肉厚は、前記磁気検出器方向に偏肉している構成とする方がよい。本構成によると、ヨークの軸方向肉厚を、磁気検出器が配置されていないギャップから磁気検出器が配置されているギャップに向かって、厚くすることにより、磁気検出器のヒステリシスを抑制することができる。

（７）好ましくは、前記磁気発生部材は、一対の磁気発生側ギャップを持つリング状の磁気発生側ヨークと、周方向に互いに磁極の向きが反対になるように一対の該磁気発生側ギャップに配置された一対の磁石と、からなり、前記ヨークは該磁気発生部材の内周側に配置されている構成とする方がよい。つまり、本構成は、内周側にヨーク、外周側に磁気発生部材が配置されるタイプの回転角検出装置に、本発明を用いるものである。

（８）好ましくは、上記（７）の構成において、前記磁気発生部材は同心リング状を呈しており、前記ヨークは同心リング状を呈しており、該磁気発生部材の中心軸は、該ヨークの中心軸に対して、前記磁気検出器方向とは反対方向に偏心している構成とする方がよい。つまり、本構成は、磁気発生部材の中心軸を、磁気検出器方向とは反対方向にシフトさせるものである。本構成によると、比較的簡単に磁気検出器のヒステリシスを抑制することができる。

（９）好ましくは、上記（７）の構成において、前記磁気発生部材は同心リング状を呈しており、前記ヨークは同心リング状を呈しており、該磁気発生部材の中心軸と該ヨークの中心軸とは同軸上に配置されており、該磁気発生部材の回転角が０度のとき、前記磁気発生側ヨークの前記磁気発生側ギャップは、前記磁気検出器位置を０度として、２７０度を超え９０度未満の領域内に配置されている構成とする方がよい。本構成によると、磁気発生側ギャップつまり磁石を、磁気検出器位置を０度として２７０度を超え９０度未満の領域内に配置することにより、磁気検出器のヒステリシスを抑制することができる。

本発明によると、ヨークの材質に依らず磁気検出器の出力おけるヒステリシスの発生を抑制できる回転角検出装置を提供することができる。

以下、本発明の回転角検出装置を、アクセルペダルの操作量の検出に用いた場合の実施の形態について説明する。

＜第一実施形態＞
まず、本実施形態の回転角検出装置の構成について説明する。図１（ａ）に、本実施形態の回転角検出装置の軸方向断面図を、（ｂ）に上面図を、それぞれ示す。図に示すように、回転角検出装置１は、磁石２とヨーク３とホールＩＣ４とを備えている。ホールＩＣ４は、本発明の磁気検出器に含まれる。

磁石２は、フェライト製であって、同心リング状を呈している。磁石２は、ＳＵＳ３０４製の回転軸５に止着されている。回転軸５は、アクセルペダル（図略）の踏み込み、復帰に応じて、所定角度範囲内で正／逆回転する。したがって、磁石２も回転軸５とともに正／逆回転する。

ヨーク３は、一対の半リング状部材３０ａ、３０ｂが対向配置され、形成されている。半リング状部材３０ａ、３０ｂの間には、１８０°離間して一対のギャップ３１、３２が配置されている。ヨーク３は、ＤＳＵＳ１３Ａ（熱処理済み）製であって、全体として同心リング状を呈している。ヨーク３は、ハウジング（図略）の内周面に止着されている。ヨーク３は、磁石２の外周側に配置されている。ヨーク３は、磁石２の磁界内に配置されている。ヨーク３と磁石２との間には、磁気回路が形成されている。磁石２の中心軸Ａ_Mは、ヨーク３の中心軸Ａ_Yに対して、ギャップ３１方向に偏心している。

ホールＩＣ４は、一対のギャップ３１、３２のうち、ギャップ３１のみに配置されている。ホールＩＣ４は、図示しないホール素子とオペアンプとを備えている。ホールＩＣ４により、磁束密度が電圧に磁電変換される。

次に、本実施形態の回転角検出装置の動きについて説明する。アクセルペダル操作により回転軸５が回転すると、回転軸５に止着されている磁石２も共に回転する。このため、ギャップ３１、３２における磁束密度が変化する。磁束密度は、ホールＩＣ４のホール素子により、電圧に変換される。変換された電圧は、オペアンプにより増幅される。増幅された電圧により、回転軸５の回転角つまりアクセルペダルの踏み込み量が検出される。

次に、本実施形態の回転角検出装置のホールＩＣにおけるヒステリシスについて説明する。図２に、回転軸つまり磁石を±５０ｄｅｇの範囲で往復回転させた場合のヨーク内部における磁束密度の変化を示す。なお、図２は、前出図１２と対応している。説明の便宜上、磁石の角度を「ｄｅｇ」と、ヨークの角度を「°」と表記する。図２中、横軸の磁石回転角とは、図１（ｂ）に示すように、ホールＩＣ４位置を０ｄｅｇとして、磁石２を往復回転させた場合の角度を示す。なお、図１（ｂ）紙面上において、反時計回り方向をプラス方向、時計回り方向をマイナス方向とする。図２中、実線データは、磁石２をプラス方向に回転させた場合のデータを示す。また、点線データは、磁石２をマイナス方向に回転させた場合のデータを示す。データは、図１（ｂ）に示すように、ホールＩＣ４位置を０°として、ヨーク３周方向４５°位置毎（つまりθ＝０°、４５°、９０°、１３５°、１８０°、２２５°、２７０°、３１５°）にサンプリングされる。図２中、縦軸の磁束密度の方向については、図１（ｂ）紙面上において、時計回り方向をプラス方向、反時計回り方向をマイナス方向とする。

一例として、ヨーク３におけるθ＝０°位置の磁束密度変化について説明する。磁石２を０ｄｅｇ〜＋５０ｄｅｇまで回転させると、図２中白抜き矢印で示すように、ヨーク３のθ＝０°位置の磁束密度（実線データ）は、徐々に大きくなる。続いて、磁石２を＋５０ｄｅｇ〜０ｄｅｇまで復元回転させると、図２中白抜き矢印で示すように、ヨーク３のθ＝０°位置の磁束密度（点線データ）は、徐々に小さくなる。

しかしながら、磁石２を復元回転させても、磁束密度は元の状態には復元しない。つまり、矢印ｙ０の分だけ、磁束密度が大きくなっている。同様に、θ＝４５°位置においては、矢印ｙ４５の分だけ、磁束密度が大きくなっている。並びに、θ＝３１５°位置においては矢印ｙ３１５の分だけ、磁束密度が大きくなっている。反対に、θ＝９０°、１３５°、１８０°、２２５°、２７０°位置においては、矢印ｙ９０、ｙ１３５、ｙ１８０、ｙ２２５、ｙ２７０の分だけ、それぞれ磁束密度が小さくなっている。

また、前出図１２においては、θ＝９０°、２７０°位置においては、磁束密度は変化しなかった。これに対して、図２においては、上述したように、θ＝９０°位置においてｙ９０の分だけ磁束密度が小さくなっている。並びに、θ＝２７０°位置においてｙ２７０の分だけ磁束密度が小さくなっている。

図３に、これらヨーク各角度位置における磁束密度の変化を示す。なお、図３は、前出図１３と対応している。図に示すように、矢印ｙ４５、ｙ０、ｙ３１５はプラス方向を、ｙ９０、ｙ１３５、ｙ１８０、ｙ２２５、ｙ２７０はマイナス方向を、それぞれ向いている。これらヨーク３各角度位置における磁束密度の変化は、互いに磁気的に影響を及ぼし合う。その結果、ホールＩＣ４が配置される０°位置の磁束密度は、前出図１３同様、プラス方向を向く。

しかしながら、図３にはマイナス方向を向くｙ９０、ｙ２７０が発生している。また、図３の任意の角度位置θにおける回転前後の磁束密度変化をＢｈｙｂθとし、図１３の任意の角度位置θにおける回転前後の磁束密度変化をＢｈｙｃθとすると、ΣＢｈｙｂθ＜ΣＢｈｙｃθとなる。つまり、磁束密度のヒステリシス量は、マイナス方向に変化する。

このため、ギャップ３２のマイナス方向の磁束密度は、前出図１３の場合よりも大きくなる。これに対して、ホールＩＣ４が配置されるギャップ３１のプラス方向の磁束密度は、マイナス方向を向くｙ９０、ｙ２７０の分だけ、小さくなる。

次に、本実施形態の回転角検出装置の作用効果について説明する。図３に、ヨークの磁束密度分布をハッチングで示す。なお、ハッチングのピッチが小さいほど、磁束密度は高くなっている。前出図１に示すように、磁石２の中心軸Ａ_Mは、ヨーク３の中心軸Ａ_Yに対して、ギャップ３１方向に偏心している。このため、磁石２の回転角が０ｄｅｇのとき、磁束密度の密度最大部分Ｂ_maxは、ホールＩＣ４位置を０°として、２７０°を超え９０°未満の領域側に偏在している。この偏在により、θ＝９０°位置、２７０°位置には、マイナス方向の磁束密度ｙ９０、ｙ２７０が発生する。このため、ギャップ３１に発生するプラス方向の磁束密度を相殺することができる。したがって、本実施形態の回転角検出装置１によると、ホールＩＣ４に発生するヒステリシスを抑制することができる。また、磁石２の中心軸Ａ_Mの、ヨーク３の中心軸Ａ_Yに対する偏心量を調整することにより、究極的にはヒステリシスを０にすることができる。こうすると、回転軸５の回転方向に依らず、同一の出力値を発信することができる。偏心量とヒステリシスとの関係については、後で詳しく説明する。

また、本実施形態の回転角検出装置１は、前出図１１の従来の回転角検出装置１００において、磁石１０１の中心軸をホールＩＣ１０３方向にシフトさせるだけで完成する。このため、製造コストを削減できる。

また、本実施形態の回転角検出装置１のヨーク３は、ＤＳＵＳ１３Ａ（熱処理済み）製である。このため、高価なパーマロイ等を使用する場合と比較して、製造コストを削減できる。

＜第二実施形態＞
本実施形態と第一実施形態との相違点は、磁石が偏心リング状を呈している点である。したがって、ここでは相違点についてのみ説明する。図４（ａ）に、本実施形態の回転角検出装置の軸方向断面図を、（ｂ）に上面図を、それぞれ示す。なお、図１と対応する部位については、同じ符号で示す。

図に示すように、磁石２は偏心リング状を呈している。すなわち、磁石２の内周面中心軸Ａ１_Mと外周面中心軸Ａ２_Mとは、所定間隔だけずれている。また、内周面中心軸Ａ１_Mとヨーク３の中心軸Ａ_Yとは、同軸上に配置されている。このため、磁石２の回転角が０ｄｅｇのとき、外周面中心軸Ａ２_Mは、ヨーク３の中心軸Ａ_Y（内周面中心軸Ａ１_M）に対して、ホールＩＣ４方向に偏心している。本実施形態の回転角検出装置１は、第一実施形態の回転角検出装置と同様の効果を有する。

＜第三実施形態＞
本実施形態と第一実施形態との相違点は、ヨークが偏心リング状を呈している点である。したがって、ここでは相違点についてのみ説明する。図５（ａ）に、本実施形態の回転角検出装置の軸方向断面図を、（ｂ）に上面図を、それぞれ示す。なお、図１と対応する部位については、同じ符号で示す。

図に示すように、ヨーク３は偏心リング状を呈している。すなわち、ヨーク３の内周面中心軸Ａ１_Yと外周面中心軸Ａ２_Yとは、所定間隔だけずれている。また、内周面中心軸Ａ１_Yと磁石２の中心軸Ａ_Mとは、同軸上に配置されている。このため、外周面中心軸Ａ２_Yは、磁石２の中心軸Ａ_M（内周面中心軸Ａ１_Y）に対して、ホールＩＣ４方向に偏心している。本実施形態の回転角検出装置１は、第一実施形態の回転角検出装置と同様の効果を有する。

＜第四実施形態＞
本実施形態と第一実施形態との相違点は、ヨークの軸方向肉厚が一定ではない点である。したがって、ここでは相違点についてのみ説明する。図６（ａ）に、本実施形態の回転角検出装置の側面図を、（ｂ）に上面図を、それぞれ示す。なお、図１と対応する部位については、同じ符号で示す。

図に示すように、磁石２の中心軸Ａ_Mとヨーク３の中心軸Ａ_Yとが同軸上に配置されており、ヨーク３の軸方向肉厚は一定ではない。すなわち、ギャップ３２相当部位の軸方向肉厚Ｌ３２が最も小さく、ギャップ３１相当部位の軸方向肉厚Ｌ３１が最も大きくなるように設定されている。つまり、軸方向肉厚は、ホールＩＣ４に向かって偏肉している。本実施形態の回転角検出装置１は、第一実施形態の回転角検出装置と同様の効果を有する。

＜第五実施形態＞
本実施形態と第一実施形態との相違点は、磁気発生部材（第一実施形態における磁石）とヨークとの内外関係が反対になっている点である。したがって、ここでは相違点についてのみ説明する。図７（ａ）に、本実施形態の回転角検出装置の軸方向断面図を、（ｂ）に上面図を、それぞれ示す。なお、図１と対応する部位については、同じ符号で示す。

図に示すように、磁気発生部材６は、磁気発生側ヨーク６０と一対の磁石７ａ、７ｂとを備えている。磁気発生部材６は、回転軸（図略）に連結されている。磁気発生側ヨーク６０は、一対の磁気発生側半リング状部材６０ａ、６０ｂからなる。一対の磁気発生側半リング状部材６０ａ、６０ｂは、所定の磁気発生側ギャップ６１、６２を隔てて対向している。磁気発生側ヨーク６０は、ＤＳＵＳ１３Ａ（熱処理済み）製である。磁石７ａは、磁気発生側ギャップ６１に配置されている。磁石７ｂは、磁気発生側ギャップ６２に配置されている。磁石７ａ、７ｂは、共にフェライト製である。磁気発生部材６は、全体として同心リング状呈している。ヨーク３およびホールＩＣ４は、磁気発生部材６の内周側に配置されている。磁気発生部材６の中心軸Ａ’_Mは、ヨーク３の中心軸Ａ_Yに対して、ホールＩＣ４とは反対方向に偏心している。本実施形態の回転角検出装置１は、第一実施形態の回転角検出装置と同様の効果を有する。

＜第六実施形態＞
本実施形態と第五実施形態との相違点は、磁気発生部材とヨークとが同軸上に配置されている点である。また、磁気発生部材の磁石が、ホールＩＣ側に偏って配置されている点である。したがって、ここでは相違点についてのみ説明する。図８（ａ）に、本実施形態の回転角検出装置の軸方向断面図を、（ｂ）に上面図を、それぞれ示す。なお、図７と対応する部位については、同じ符号で示す。

図に示すように、磁気発生部材６の中心軸Ａ’_Mとヨーク３の中心軸Ａ_Yとは、同軸上に配置されている。磁気発生側ギャップ６１、６２は、共に、ホールＩＣ４位置を０°として、２７０°を超え９０°未満の領域内に配置されている。したがって、磁石７ａ、７ｂも当該領域内に配置されている。本実施形態の回転角検出装置１は、第一実施形態の回転角検出装置と同様の効果を有する。

＜その他＞
以上、本発明の回転角検出装置の実施の形態について説明した。しかしながら、実施の形態は上記形態に特に限定されるものではない。当業者が行いうる種々の変形的形態、改良的形態で実施することも可能である。

例えば、第一〜第四実施形態においては磁石２を、第五、第六実施形態においては磁石７ａ、７ｂを、共にフェライト製としたが、他の硬磁性体製でもよい。また、第一〜第四実施形態においてはヨーク３を、第五、第六実施形態においてはヨーク３および磁気発生側ヨーク６０を、共にＤＳＵＳ１３Ａ（熱処理済み）製としたが、他の軟磁性体製でもよい。また、第一〜第四実施形態においては、磁石２と軟磁性体製の補助ヨークとを組み合わせたものを磁気発生部材としてもよい。

また、上記実施形態においては、磁気検出器としてホールＩＣを用いたが、例えば磁界の強さに応じて抵抗値が変化する磁気抵抗素子を持つ磁気検出器などを用いてもよい。

以下、偏心量とヒステリシスとの関係について行った実験について説明する。本実験は、第一実施形態の回転角検出装置に対して行った。図９に、本実験に用いた回転角検出装置の寸法を示す。なお、図１と対応する部位については同じ符号で示す。

図に示すように、回転軸５の直径Ｄ１は４ｍｍ、磁石２の外径Ｄ２は１０ｍｍ、磁石２の厚さＬ１は６ｍｍ、ヨーク３の内径Ｄ３は１３ｍｍ、ヨーク３の外径Ｄ４は１６ｍｍ、ヨーク３の厚さＬ２は５ｍｍ、ギャップ３１、３２の間隔Ｇは１．５ｍｍに、それぞれ設定した。そして、ヨーク３の中心軸Ａ_Yと磁石２の中心軸Ａ_Mとの間隔つまり偏心量Ａを、０ｍｍ、０．５ｍｍ、１．０ｍｍとし、かつ磁石２を０ｄｅｇを中心に±５０ｄｅｇ正／逆回転させた場合の、ギャップ３１、３２における磁束密度の変化を測定した。

図１０に測定結果をグラフで示す。図に示すように、ギャップ３２のヒステリシスループは、偏心量Ａを０ｍｍ→０．５ｍｍ→１．０ｍｍと大きくするのに伴い、徐々に大きくなることが判る。すなわち、偏心量Ａを大きくするとヒステリシスは大きくなることが判る。

これに対して、ホールＩＣ４が配置されたギャップ３１のヒステリシスループは、偏心量Ａを０ｍｍ→０．５ｍｍと大きくするのに伴い、徐々に小さくなることが判る。そして、偏心量Ａ＝０．５ｍｍのとき、ヒステリシスループは略直線にまでつぶれてしまうことが判る。また、この際、ヒステリシスループは、図中矢印で示すように、反転することが判る。また、偏心量Ａを０．５ｍｍ→１．０ｍｍと大きくするのに伴い、ヒステリシスループは、徐々に大きくなることが判る。

以上の実験から、ギャップ３１のヒステリシスは、偏心量Ａ＝０．５ｍｍのとき、略０になることが判る。なお、他の実施形態の回転角検出装置においても、ヒステリシスループが反転するポイントがある。したがって、各々の回転角検出装置において上記の如き実験を行い、当該ポイントを探し出すことにより、ヒステリシスを０にすることができる。

（ａ）は第一実施形態の回転角検出装置の軸方向断面図、（ｂ）は同回転角検出装置の上面図である。同回転角検出装置において磁石を±５０ｄｅｇの範囲で往復回転させた場合のヨーク内部における磁束密度の変化を示すグラフである。同回転角検出装置のヨーク各角度位置における磁束密度の変化を示す模式図である。（ａ）は第二実施形態の回転角検出装置の軸方向断面図、（ｂ）は同回転角検出装置の上面図である。（ａ）は第三実施形態の回転角検出装置の軸方向断面図、（ｂ）は同回転角検出装置の上面図である。（ａ）は第四実施形態の回転角検出装置の側面図、（ｂ）は同回転角検出装置の上面図である。（ａ）は第五実施形態の回転角検出装置の軸方向断面図、（ｂ）は同回転角検出装置の上面図である。（ａ）は第六実施形態の回転角検出装置の軸方向断面図、（ｂ）は同回転角検出装置の上面図である。第一実施形態の回転角検出装置の実験における寸法を示す（ａ）軸方向断面図、（ｂ）上面図である。同回転角検出装置に対する実験結果を示すグラフである。（ａ）は従来の回転角検出装置の軸方向断面図、（ｂ）は同回転角検出装置の上面図である。同回転角検出装置において磁石を±５０ｄｅｇの範囲で往復回転させた場合のヨーク内部における磁束密度の変化を示すグラフである。同回転角検出装置のヨーク各角度位置における磁束密度の変化を示す模式図である。

符号の説明

１：回転角検出装置、２：磁石、３：ヨーク、３０ａ：半リング状部材、３０ｂ：半リング状部材、３１：ギャップ、３２：ギャップ、４：ホールＩＣ（磁気検出器）、５：回転軸、６：磁気発生部材、６０：磁気発生側ヨーク、６０ａ：磁気発生側半リング状部材、６０ｂ：磁気発生側半リング状部材、６１：磁気発生側ギャップ、６２：磁気発生側ギャップ、７ａ：磁石、７ｂ：磁石。

Claims

回転軸に連結され磁界を形成するリング状の磁気発生部材と、
該磁気発生部材の磁界内に配置され、該磁気発生部材との間に磁気回路を形成するとともに、該回転軸の回転により該磁気発生部材に対する相対角度が変化すると磁束密度が変化するように配置された一対のギャップを持つリング状のヨークと、
一対の該ギャップの一方に配置され、該磁束密度を検出する磁気検出器と、
を備えてなる回転角検出装置であって、
前記磁気発生部材の回転角が０度のとき、前記ヨークの磁束密度分布における密度最大部分は、前記磁気検出器位置を０度として、２７０度を超え９０度未満の領域側に偏在していることを特徴とする回転角検出装置。
前記磁気発生部材は磁石であり、前記ヨークは該磁石の外周側に配置されている請求項１に記載の回転角検出装置。
前記磁石は同心リング状を呈しており、前記ヨークは同心リング状を呈しており、
該磁石の中心軸は、該ヨークの中心軸に対して、前記磁気検出器方向に偏心している請求項２に記載の回転角検出装置。
前記磁石は偏心リング状を呈しており、前記ヨークは同心リング状を呈しており、
該磁石の内周面中心軸と該ヨークの中心軸とは同軸上に配置されており、
該磁石の回転角が０度のとき、該外周面中心軸は、該ヨークの中心軸に対して、前記磁気検出器方向に偏心している請求項２に記載の回転角検出装置。
前記磁石は同心リング状を呈しており、前記ヨークは偏心リング状を呈しており、
該磁石の中心軸と該ヨークの内周面中心軸とは同軸上に配置されており、
該ヨークの外周面中心軸は、該磁石の中心軸に対して、前記磁気検出器方向に偏心している請求項２に記載の回転角検出装置。
前記磁石は同心リング状を呈しており、前記ヨークは同心リング状を呈しており、
該磁石の中心軸と該ヨークの中心軸とは同軸上に配置されており、
該ヨークの軸方向肉厚は、前記磁気検出器方向に偏肉している請求項２に記載の回転角検出装置。
前記磁気発生部材は、一対の磁気発生側ギャップを持つリング状の磁気発生側ヨークと、周方向に互いに磁極の向きが反対になるように一対の該磁気発生側ギャップに配置された一対の磁石と、からなり、
前記ヨークは該磁気発生部材の内周側に配置されている請求項１に記載の回転角検出装置。
前記磁気発生部材は同心リング状を呈しており、前記ヨークは同心リング状を呈しており、
該磁気発生部材の中心軸は、該ヨークの中心軸に対して、前記磁気検出器方向とは反対方向に偏心している請求項７に記載の回転角検出装置。
前記磁気発生部材は同心リング状を呈しており、前記ヨークは同心リング状を呈しており、
該磁気発生部材の中心軸と該ヨークの中心軸とは同軸上に配置されており、
該磁気発生部材の回転角が０度のとき、前記磁気発生側ヨークの前記磁気発生側ギャップは、前記磁気検出器位置を０度として、２７０度を超え９０度未満の領域内に配置されている請求項７に記載の回転角検出装置。