JP2009109435A - 回転角検出装置および回転角検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】回転軸の一周をつうじて回転角を精度良く検出できる回転角検出装置および回転角検出方法を提供する。
【解決手段】回転軸Ｒに取り付けられ該回転軸Ｒの回転角を検出する装置であって、回転軸Ｒの径方向に並置されて互いに対向する一対の磁石４，５によって磁界を発生し、回転軸Ｒの周方向に配置された状態で回転軸Ｒと共に回転する磁界発生部２と、磁界発生部２における一方の磁石４の回転軌跡と他方の磁石５の回転軌跡との間に位置し、回転軸Ｒの周方向に並置された複数の磁気センサ３ａ〜３ｈとを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、回転角検出装置および回転角検出方法に関するものである。

回転軸の回転角を磁気により測定するための従来の技術としては、回転軸を挟んで対向した一対の静止した磁石と、この一対の磁石の間に配置され回転軸上に設けられた１つの磁気センサとを備え、回転する磁気センサが磁石間の磁界を検出するものがある。このような装置では、一対の磁石の間に配置された磁気センサが回転軸と共に回転し、回転に応じて磁気センサからの出力信号が変化するので、出力信号の大きさに基づいて回転軸の回転角を知ることができる。回転角を磁気により測定する装置の例としては、例えば特許文献１に開示されたものある。
特許第３２６４１５１号公報

しかしながら、上述した構成の回転角検出装置においては、磁界を検出する磁気センサが１つであるために、±４５°の角度範囲でしか高い計測精度を得ることができない。そのため、回転軸の一周をつうじて回転角を精度良く検出することが困難となる。

本発明は、上記した問題点を鑑みてなされたものであり、回転軸の一周をつうじて回転角を精度良く検出できる回転角検出装置および回転角検出方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明による回転角検出装置は、回転軸の回転角を検出する回転角検出装置であって、回転軸の径方向に並置されて互いに対向する一対の磁界形成部材によって磁界を発生する磁界発生部と、回転軸周りの全周にわたって回転軸の周方向に並置された複数の磁気センサと、を備え、回転軸の回転に応じて、磁界発生部と複数の磁気センサとが相対的に回転し、複数の磁気センサは、磁界発生部における一方の磁界形成部材の回転軌跡と他方の磁界形成部材の回転軌跡との間に位置するか、或いは、複数の磁気センサの回転軌跡が磁界発生部における一方の磁界形成部材と他方の磁界形成部材との間を通過するように配置されており、一対の磁界形成部材のうち、回転軸の径方向に対し外側に位置する磁界発生部材の一端と回転軸の中心を結ぶ直線と、一対の磁界形成部材のうち、回転軸の径方向に対し外側に位置する磁界発生部材の他端と回転軸の中心を結ぶ直線とが成す角度は、隣り合う磁気センサ同士が回転軸周りに成す角度よりも大きくなっており、磁気センサは、第１の磁気抵抗効果素子を有しており、第１の磁気抵抗効果素子のピン層の磁化方向は回転軸の径方向と交差していることを特徴とする。

また、本発明による回転角検出方法は、回転軸の回転角を検出する方法であって、回転軸の径方向に並置され互いに対向する一対の磁界形成部材によって磁界を発生する磁界発生部を、回転軸の周方向に並んで配置し、回転軸の回転に応じて磁界発生部と複数の磁気センサとを相対的に回転させ、複数の磁気センサを、磁界発生部における一方の磁界形成部材の回転軌跡と他方の磁界形成部材の回転軌跡との間に位置するか、或いは、複数の磁気センサの回転軌跡が磁界発生部における一方の磁界形成部材と他方の磁界形成部材との間を通過するように回転軸周りの全周にわたって回転軸の周方向に並置し、一対の磁界形成部材のうち、回転軸の径方向に対し外側に位置する磁界発生部材の一端と回転軸の中心を結ぶ直線と、一対の磁界形成部材のうち、回転軸の径方向に対し外側に位置する磁界発生部材の他端と回転軸の中心を結ぶ直線とが成す角度を、隣り合う磁気センサ同士が回転軸周りに成す角度よりも大きくし、磁気センサが有する第１の磁気抵抗効果素子のピン層の磁化方向を回転軸の径方向と交差させ、第１の磁気抵抗効果素子によって磁界を検出することにより、回転軸の回転角を検出することを特徴とする。

上記した回転角度検出装置および回転各検出方法においては、複数の磁気センサが磁界発生部における一方の磁界形成部材の回転軌跡と他方の磁界形成部材の回転軌跡との間に位置するか、或いは、複数の磁気センサの回転軌跡が磁界発生部における一方の磁界形成部材と他方の磁界形成部材の間を通過するように、回転軸の周方向に並置される。これにより、磁界発生部が各磁気センサを通過するか又は各磁気センサが磁界発生部を通過する際に回転角に比例した出力信号を各磁気センサから得ることができるので、各磁気センサからの出力信号を合成することによって、回転軸の一周をつうじて回転角を精度良く得ることができる。

また、回転角検出装置は、複数の磁気センサが、第２の磁気抵抗効果素子を更に有しており、第２の磁気抵抗効果素子のピン層の磁化方向は回転軸の径方向に沿っていることを特徴としてもよい。第１の磁気抵抗効果素子から出力される出力信号は、磁界発生部の中心を通過する際の電位と、磁界発生部以外の場所における電位とが互いに等しくなる場合がある。このような場合、第２の磁気抵抗効果素子は、磁界発生部以外の場所では殆ど信号を出力しないので、第１および第２の磁界発生部において検出された電位とそれ以外の場所で検出された電位とを区別することができる。これにより、好適に回転角を検出することができる。

また、回転角検出装置は、磁界発生部における一対の磁石が、回転軸の周方向に沿って円弧状に湾曲する形状を有することを特徴としてもよい。これにより、磁気センサと一対の磁石との距離が該磁石の一端から他端に亘ってほぼ等しくなり、磁気センサ周辺の磁場の大きさを一定にできる。或いは、磁界発生部における一対の磁石が、回転軸の径方向と交差する方向に沿って延伸する形状を有してもよい。

なお、本願で言う一対の磁界形成部材とは概ね平行な磁場を発生するものであれば良く、一対の永久磁石を径方向に並置する、或いは、永久磁石とヨークを径方向に並置するものであっても良い。或いは、ヨークに複数の磁石を平行に貼りあわせた部材を径方向に並置するものであっても良い。

本発明による回転角検出装置および回転角検出方法によれば、回転軸の一周をつうじて回転角を精度良く検出できる。

[第１実施形態]
以下、添付図面を参照しながら本発明による回転角検出装置および回転角検出方法の実施形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

図１は、本発明による回転角検出装置の第１実施形態を示す図である。図１（ａ）は回転角検出装置１の平面図を示しており、図１（ｂ）は図１（ａ）に示すＩ−Ｉ線に沿った側面断面図を示している。なお、図１（ａ）において回転軸Ｒの軸方向は紙面に垂直な方向であり、図１（ａ）は回転軸Ｒの軸方向から回転角検出装置１を見た図となっている。また、図１（ｂ）において回転軸Ｒの軸方向は紙面の上下に延びており、図１（ｂ）は回転軸Ｒの中心軸線を含む断面を示している。

本実施形態に係る回転角検出装置１は、回転軸Ｒに取り付けられており、該回転軸Ｒの回転角を検出する装置である。図１（ａ）、図１（ｂ）に示すように、回転角検出装置１は、磁界発生部２と、磁気センサ３ａ〜３ｈと、支持材１５とを備えている。支持材１５は、樹脂製の円形（或いは略正方形）平板状の部材である。支持材１５の中央部分には、回転軸Ｒが、その軸方向と支持材１５の厚さ方向とが一致するように挿通されており、支持材１５と回転軸Ｒとが互いに固定されている。磁界発生部２は、支持材１５に固定され、回転軸Ｒと共に回転する。なお磁界発生部２の相対位置は、回転軸Ｒの回転によらず一定である。

磁界発生部２は、回転軸Ｒの径方向に並置された一対の磁石４，５によって構成されている。磁石４，５は、回転軸Ｒの径方向と交差する方向に沿って延伸する棒状のフェライト磁石又はネオジム磁石である。磁石４，５の長手方向の幅は、磁気センサ３ａ〜３ｈが検出する角度（すなわち磁気センサ同士が回転軸周りに成す角度）よりも１０°以上大きい角度をカバーする幅であり、磁気センサ３ａ〜３ｈの検出角度を例えば４５°とすると、磁石４，５は５５°以上カバーできる幅を有する。本構成のようにすることで、一対の磁石４，５が形成する概ね平行な磁場間に、少なくとも一つの磁界検出手段が存在することになる。磁界発生部２の磁石４，５は、回転軸Ｒの径方向と交差する長手方向の一方の側面にＮ極４ａ，５ａを有し、他方の側面にＳ極４ｂ，５ｂを有する。磁界発生部２は、磁石４，５のＮ極４ａとＳ極５ｂとが互いに対向するように支持材１５に固定されて磁界を発生しており、磁界の方向は回転軸Ｒに対して外向きである。

磁気センサ３ａ〜３ｈは、磁石４，５の間の磁界を検出するためのセンサである。磁気センサ３ａ〜３ｈは、磁石４の回転軌跡と磁石５の回転軌跡との間に位置し、回転軸Ｒの周方向に並置されており、図示しない支持構造によって定位置に支持・固定され、回転軸Ｒの回転とは関係なく静止している。なお本実施形態では、磁気センサ３ａ〜３ｈは、隣り合う磁気センサの周方向位置同士が回転軸周りに４５°の角度を成すように全周にわたって配置されている。図２に、本実施形態において用いられる磁気センサ３ａ〜３ｈの構成を示す。図２に示すように、磁気センサ３ａ〜３ｈは、巨大磁気抵抗（ＧＭＲ：Giant Magneto Resistive）素子２０，２１を少なくとも有している。ＧＭＲ素子２０，２１は、同一のパッケージ内に隣り合わせで配置されている。これら一対のＧＭＲ素子２０，２１は、本実施形態における第１および第２の磁気抵抗効果素子に相当し、ＧＭＲ素子２０のピン層２０ａの磁化方向Ｂ１は回転軸Ｒの径方向と交差する（好ましくは直交する）方向に固定されており、ＧＭＲ素子２１のピン層２１ａの磁化方向Ｂ１は回転軸Ｒの径方向に沿うように（好ましくは径方向と平行に）固定されている。

続いて、磁気センサ３ａ〜３ｈの構成について更に詳細に説明する。図３は、ＧＭＲ素子の概念的な構成および作用を示す図である。図３に示すＧＭＲ素子２２は、強磁性層および反強磁性層の交換結合により磁化方向が固定されたピン層２２ａと、強磁性層からなり周囲の磁界によって磁化方向が変化するフリー層２２ｂと、ピン層２２ａおよびフリー層２２ｂに挟まれた電子誘導層２２ｃとによって構成されている。そして、ピン層２２ａの磁化方向Ｂ１とフリー層２２ｂの磁化方向Ｂ２とが互いに平行である場合に素子の電気抵抗が最小となり、ピン層２２ａの磁化方向Ｂ１とフリー層２２ｂの磁化方向Ｂ２が互いに反平行である場合に素子の電気抵抗値が最大となる。従って、ＧＭＲ素子２２の電気抵抗値を検出することにより、磁界の向きを知ることができる。例えば、図３（ａ）および（ｂ）に示すようにピン層２２ａの磁化方向Ｂ１が磁石１６から磁石１７への向きに固定されている場合を考える。図３（ａ）のようにＧＭＲ素子２２が磁石１６，１７のＮ極１６ａとＳ極１７ｂとの間に挟まれると、フリー層２２ｂの磁化方向Ｂ２は周囲の磁界に従って磁石１６のＮ極１６ａから磁石１７のＳ極１７ｂへの向きとなり、磁化方向Ｂ１と平行となって電気抵抗値が最小となる。逆に、図３（ｂ）のようにＧＭＲ素子２２が磁石１６のＳ極１６ｂと磁石１７のＮ極１７ａとの間に挟まれると、フリー層２２ｂの磁化方向Ｂ２は周囲の磁界に従って磁石１７のＮ極１７ａから磁石１６のＳ極１６ｂへの向きとなり、磁化方向Ｂ１と反平行となって電気抵抗値が最大となる。

図４（ａ）および（ｂ）は、図２に示したＧＭＲ素子２０，２１におけるピン層２０ａ，２１ａの磁化方向の設定を示す図である。また、図５は、ＧＭＲ素子２０，２１のピン層２０ａ，２１ａの磁化方向Ｂ１に対する磁化方向Ｂ２の角度に応じた出力信号値を概念的に示すグラフである。図５においては、図４（ａ）に示す状態を回転角０°としている。いま、図４（ａ）に示すように回転軸Ｒの径方向と直交する方向に沿ってピン層２０ａの磁化方向Ｂ１を設定した場合、回転角０°ではピン層２０ａの磁化方向Ｂ１が磁界の向き（Ｎ極４ａからＳ極５ｂへ）と直交しており、図５に示すようにＧＭＲ素子２０からの出力信号は中間値となる。このような場合、ＧＭＲ素子２０は、図５の中間値からグラフの四角で囲った部分、すなわち±２２．５°の範囲では、回転角度にほぼ比例する信号を出力する。

なお、図４（ｂ）に示すように回転軸Ｒの径方向と平行にピン層２１ａの磁化方向Ｂ１を設定した場合、回転角０°ではフリー層２１ｂの磁化方向Ｂ１が磁界の向き（Ｎ極４ａからＳ極５ｂへ）と逆となる。このような場合、ＧＭＲ素子２１は、図５に示すグラフの最小値を出力するが、この信号は無視される。

磁気センサ３ａ〜３ｈのＧＭＲ素子２０は、図５に示すグラフにおいて、３３７．５°〜２２．５°もしくは１５７．５°〜２０２．５°といった角度幅４５°の範囲において角度にほぼ比例した信号を出力する。図６に、各磁気センサ３ａ〜３ｈのから出力された信号（電圧）を合成したグラフを示す。図６の縦軸は、出力信号の電圧［Ｖ］であり、横軸は回転角［°］である。また、縦軸のＡの範囲は磁界発生部２において磁気センサ３ａ〜３ｈのＧＭＲ素子２０が検出した出力信号の範囲であり、各磁気センサ３ａ〜３ｈからの出力信号と回転角との相関を直線状に合成する為に、必要に応じて出力信号にバイアスを付加している。図６に示すように、例えばＡ１は磁界発生部２において磁気センサ５ａから出力される信号（電圧）が適用される角度範囲であり、Ａ２は磁界発生部２において磁気センサ５ｂから出力される信号が適用される角度範囲である。同様に、Ａ５は磁界発生部２において磁気センサ５ｅから出力される信号が適用される角度範囲であり、Ａ６は磁界発生部２において磁気センサ５ｆから出力される信号が適用される角度範囲である。このように、検出された出力信号を差動増幅回路において増幅し、４５°の間隔でバイアスを印加することで、図６に示すように３６０°にわたって回転角に比例する信号を得ることができる。

次に、ＧＭＲ素子２１による磁界の検出について説明する。ＧＭＲ素子２１は、磁界発生部２の一対の磁石４，５間を通過する場合と、それ以外の場所を通過する場合とでは出力信号が異なる。すなわち、図４（ｂ）の説明において述べたように、ＧＭＲ素子２１が第１の磁界発生部２を通過する際には、磁界とピン層２１ａの磁化方向Ｂ１とが反平行状態となるのでＧＭＲ素子２１からの出力信号は最小値となる。一方、ＧＭＲ素子２１が第２の磁界発生部３を通過する際には、磁界とピン層２１ａの磁化方向Ｂ１とが平行状態となるのでＧＭＲ素子２１からの出力信号は最大値となる。

ここで、ＧＭＲ素子２０では、磁界発生部２の中心を通過する際の中点電位（図５のＣの部分）と、磁界発生部２以外の場所における電位とが互いに等しくなる場合がある。このとき、ＧＭＲ素子２１の出力信号は、磁界発生部２以外の場所においては殆ど出力信号が得られない。これにより、ＧＭＲ素子２１は、ＧＭＲ素子２０が第１および第２の磁界発生部２，３において検出した中点電位と、第１および第２の磁界発生部２，３以外で検出した電位とを区別することができる。

本実施形態による回転角検出方法は、以上の構成を備える回転角検出装置１を用いて好適に実施できる。すなわち、回転軸Ｒの回転角を検出する方法であって、回転軸Ｒの径方向に並置され互いに対向する一対の磁石４，５によって磁界を発生する磁界発生部２を、回転軸Ｒの周方向に並んで配置し、回転軸Ｒの回転に応じて磁界発生部２と複数の磁気センサ３ａ〜３ｈとを相対的に回転させ、複数の磁気センサ３ａ〜３ｈを、磁界発生部２における一方の磁石４の回転軌跡と他方の磁石５の回転軌跡との間に位置するか、或いは、複数の磁気センサ３ａ〜３ｈの回転軌跡が磁界発生部２における一方の磁石４と他方の磁石５との間を通過するように回転軸Ｒ周りの全周にわたって回転軸Ｒの周方向に並置し、回転軸Ｒと交差する方向の一端と他端とが回転軸Ｒ周りに成す角度を、隣り合う磁気センサ３ａ〜３ｈ同士が回転軸Ｒ周りに成す角度よりも大きくし、ＧＭＲ素子２０のピン層２０ａの磁化方向Ｂ１を回転軸Ｒの径方向と交差させ、ＧＭＲ素子２０によって磁界を検出することにより、回転軸Ｒの回転角を検出する。

本実施形態の回転角検出装置１および回転角検出方法においては、複数の磁気センサ３ａ〜３ｈが磁界発生部２における一方の磁石４の回転軌跡と他方の磁石５の回転軌跡との間に位置するように、回転軸Ｒの周方向に並置される。これにより、磁界発生部２が各磁気センサ３ａ〜３ｈを通過する際に回転角に比例した出力信号を各磁気センサ３ａ〜３ｈから得ることができるので、各磁気センサ３ａ〜３ｈからの出力信号を合成することによって、回転軸Ｒの一周をつうじて回転角を精度良く得ることができる。

次に、本発明者が本実施形態の回転角検出装置１を試作し、回転軸Ｒの回転角を検出した結果について説明する。

図７（ａ）は、図１に示した配置における、各磁気センサ３ａ〜３ｈのＧＭＲ素子２０からの１５７．５°〜２０２．５°における出力信号（電圧）を示すグラフである。また、図７（ａ）には理想的な計算値も示されている。また、図７（ｂ）は、図７（ａ）に示したＧＭＲ素子２０の出力信号と理想値との角度誤差［°］を示すグラフである。１５７．５°〜２０２．５°の範囲においては、実測値と計算値とに格段の差がないことが分かる。そして、角度誤差においても、理想値との差がおよそ±０・４０［°］であり、理想的な計算値とほとんど差がない。このことから、図１のように、磁気センサ３ａ〜３ｈを配置し、ＧＭＲ素子２０のピン層２０ａの磁化方向Ｂ１を回転軸Ｒの径方向に対して垂直に設定することにより、磁気センサ３ａ〜３ｈからの出力信号が理想値に近づくことが見出された。

また、図８（ａ）は、図１に示した配置における、各磁気センサ３ａ〜３ｈのＧＭＲ素子２０からの３３７．５°〜２２．５°における出力信号（電圧）を示すグラフである。また、図８（ａ）には理想的な計算値も示されている。また、図８（ｂ）は、図８（ａ）に示したＧＭＲ素子２０の出力信号と理想値との角度誤差［°］を示すグラフである。３３７．５°〜２２．５°の範囲においても、実測値と計算値とにほとんど差がないとことが分かる。そして、角度誤差においても、理想値との差がおよそ±０・５０［°］であり、検出された回転軸の回転角が理想的な計算値に近いことが分かる。このことから、図１のように磁気センサ３ａ〜３ｈを配置し、ＧＭＲ素子２０のピン層２０ａの磁化方向Ｂ１を回転軸Ｒの径方向に対して垂直に設定することにより、磁気センサ３ａ〜３ｈからの出力信号が理想値に近づくことが見出された。

図９は、ＧＭＲ素子２０のＨ−Ｒ（磁界−電気抵抗）曲線を示す図である。この実施形態においては、ＧＭＲ素子２０のＨ−Ｒ曲線における飽和領域側のみの磁界を利用して回転軸Ｒの回転角を検出した。図９に示すように、飽和領域は、例えばＧＭＲ素子２０が１８０°から±２２．５度（１５７．５°、２０２．５°）の時にＨ−Ｒ曲線を概ね直線で近似した場合の直線Ｌから外れる点を変曲点と規定し、変曲点よりも外側となる領域である。ＧＭＲ素子２０は、飽和領域側の磁界のみを検出対象として設定する。図１０は、ＧＭＲ素子２０の飽和領域および非飽和領域における回転角の検出値と、理想的な計算値との誤差を示すグラフである。図１０に示すように、非飽和領域において検出された回転角度の誤差は、計算値に対して±２．５０［°］の範囲内であるのに対し、飽和領域において検出された回転角度の誤差は±０．５０［°］の範囲内に収まっている。

[第２実施形態]
次に、添付図面を参照しながら本発明による回転角検出装置および回転角検出方法の第２実施形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

図１１は、本発明による回転角検出装置の第２実施形態を示す図である図１１（ａ）は回転角検出装置１０の平面図を示しており、図１１（ｂ）は図１１（ａ）に示すＸＩ−ＸＩ線に沿った側面断面図を示している。なお、図１１（ａ）において回転軸Ｒの軸方向は紙面に垂直な方向であり、図１１（ａ）は回転軸Ｒの軸方向から回転角検出装置１を見た図となっている。また、図１１（ｂ）において回転軸Ｒの軸方向は紙面の上下に延びており、図１１（ｂ）は回転軸Ｒの中心軸線を含む断面を示している。

図１１（ａ）、図１１（ｂ）に示すように、第２実施形態による回転角検出装置１０は、磁石の形状が回転軸Ｒの周方向に沿って円弧状に湾曲する形状を有する点で、第１実施形態と異なっている。

すなわち、第２実施形態による回転角検出装置１０は、磁界発生部３０と、磁気センサ３ａ〜３ｈと、支持材１５とを備えている。支持材１５は、樹脂製の円形（或いは略正方形）平板状の部材である。支持材１５の中央部分には、回転軸Ｒが、その軸方向と支持材１５の厚さ方向とが一致するように挿通されており、支持材１５と回転軸Ｒとが互いに固定されている。磁界発生部３０は、支持材１５に固定され、回転軸Ｒと共に回転する。なお、磁界発生部３０の相対位置は、回転軸Ｒの回転によらず一定である。

磁界発生部３０は、回転軸Ｒの径方向に並置された一対の磁石（磁界形成部材）３１，３２によって構成されている。磁界発生部３０は、回転軸Ｒの周方向に配置されている。磁石３１，３２は、フェライト磁石又はネオジム磁石である。

以上のような構成を有する回転角検出装置１０は、回転軸Ｒの周方向に沿って円弧状に湾曲する磁石３１，３２であるので、磁気センサ３ａ〜３ｈと一対の磁石との距離が該磁石の一端から他端に亘ってほぼ等しくなり、磁気センサ３ａ〜３ｈ周辺の磁場の大きさを一定にできる。これにより、第１実施形態同様に、回転角の一周をつうじて精度良く回転角を検出することができる。

本発明による回転角検出装置および回転角検出方法は、上記した実施形態に限られるものではなく、他に様々な変形が可能である。例えば、上記実施形態では、上記実施形態では磁界発生部１を回転させる構造としたが、複数の磁気センサ３ａ〜３ｈを回転させる構造としてもよい。この場合、複数の磁気センサ３ａ〜３ｈの回転軌跡が磁界発生部２における一方の磁石４と他方の磁石５との間を通過するように磁気センサ３ａ〜３ｈが配置される。

本発明による回転角検出装置の第１実施形態の構成を示す図である。（ａ）回転角検出装置の平面図を示している。（ｂ）（ａ）に示すＩ−Ｉ線に沿った側面断面図を示している。 本実施形態において用いられる磁気センサの構成を示す図である。 ＧＭＲ素子の概念的な構成および作用を示す図である。 （ａ）（ｂ）図２に示したＧＭＲ素子におけるピン層の磁化方向の設定例を示す図である。 図４（ａ）の設定に対応するＧＭＲ素子からの出力信号値を概念的に示すグラフである。 各磁気センサから出力された信号を合成した結果を示すグラフである。 （ａ）図１に示した配置における、ＧＭＲ素子からの出力信号を示すグラフである。（ｂ）（ａ）に示したＧＭＲ素子の出力信号と理想値との角度誤差を示すグラフである。 （ａ）図１に示した配置における、ＧＭＲ素子からの出力信号を示すグラフである。（ｂ）（ａ）に示したＧＭＲ素子の出力信号と理想値との角度誤差を示すグラフである。 ＧＭＲ素子のＨ−Ｒ（磁界−電気抵抗）曲線を示す図である。 ＧＭＲ素子の飽和領域および非飽和領域における回転角の検出値と、理想的な計算値との誤差を示すグラフである。 本発明による回転角検出装置の第２実施形態の構成を示す図である。（ａ）回転角検出装置の平面図を示している。（ｂ）（ａ）に示すＸＩ−ＸＩ線に沿った側面断面図を示している。

符号の説明

１…回転角検出装置、２…磁界発生部、３ａ〜３ｈ…磁気センサ、４，５…磁石、２０…ＧＭＲ素子（第１の磁気抵抗効果素子）、２１…ＧＭＲ素子（第２の磁気抵抗効果素子）、２２…ＧＭＲ素子、２０ａ〜２２ａ…ピン層、Ｒ…回転軸、Ｂ１…磁化方向。

Claims (5)

1. 回転軸の回転角を検出する回転角検出装置であって、
   前記回転軸の径方向に並置されて互いに対向する一対の磁界形成部材によって磁界を発生する磁界発生部と、
   前記回転軸周りの全周にわたって前記回転軸の周方向に並置された複数の磁気センサと、
   を備え、
   前記回転軸の回転に応じて、前記磁界発生部と前記複数の磁気センサとが相対的に回転し、
   前記複数の磁気センサは、前記磁界発生部における一方の前記磁界形成部材の回転軌跡と他方の前記磁界形成部材の回転軌跡との間に位置するか、或いは、前記複数の磁気センサの回転軌跡が前記磁界発生部における一方の前記磁界形成部材と他方の前記磁界形成部材との間を通過するように配置されており、
   前記一対の磁界形成部材のうち、前記回転軸の径方向に対し外側に位置する前記磁界発生部材の一端と前記回転軸の中心を結ぶ直線と、前記一対の磁界形成部材のうち、前記回転軸の径方向に対し外側に位置する前記磁界発生部材の他端と前記回転軸の中心を結ぶ直線とが成す角度は、隣り合う前記磁気センサ同士が前記回転軸周りに成す角度よりも大きくなっており、
   前記磁気センサは、第１の磁気抵抗効果素子を有しており、前記第１の磁気抵抗効果素子のピン層の磁化方向は前記回転軸の径方向と交差していることを特徴とする、回転角検出装置。
2. 前記複数の磁気センサは、第２の磁気抵抗効果素子を更に有しており、
   前記第２の磁気抵抗効果素子のピン層の磁化方向は前記回転軸の径方向に沿っていることを特徴とする、請求項１に記載の回転角検出装置。
3. 前記磁界発生部における前記一対の磁石が、前記回転軸の周方向に沿って円弧状に湾曲する形状を有することを特徴とする、請求項１または２に記載の回転角検出装置。
4. 前記磁界発生部における前記一対の磁石が、前記回転軸の径方向と交差する方向に沿って延伸する形状を有することを特徴とする、請求項１または２に記載の回転角検出装置。
5. 回転軸の回転角を検出する方法であって、
   前記回転軸の径方向に並置され互いに対向する一対の前記磁界形成部材によって磁界を発生する磁界発生部を、前記回転軸の周方向に並んで配置し、前記回転軸の回転に応じて前記磁界発生部と複数の磁気センサとを相対的に回転させ、前記複数の磁気センサを、前記磁界発生部における一方の前記磁界形成部材の回転軌跡と他方の前記磁界形成部材の回転軌跡との間に位置するか、或いは、前記複数の磁気センサの回転軌跡が前記磁界発生部における一方の前記磁界形成部材と他方の前記磁界形成部材との間を通過するように前記回転軸周りの全周にわたって前記回転軸の周方向に並置し、
   前記一対の磁界形成部材のうち、前記回転軸の径方向に対し外側に位置する前記磁界発生部材の一端と前記回転軸の中心を結ぶ直線と、前記一対の磁界形成部材のうち、前記回転軸の径方向に対し外側に位置する前記磁界発生部材の他端と前記回転軸の中心を結ぶ直線とが成す角度を、隣り合う前記磁気センサ同士が前記回転軸周りに成す角度よりも大きくし、
   前記磁気センサが有する第１の磁気抵抗効果素子のピン層の磁化方向を前記回転軸の径方向と交差させ、前記第１の磁気抵抗効果素子によって前記磁界を検出することにより、前記回転軸の回転角を検出することを特徴とする、回転角検出方法。

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