JP2014137232A - 回転検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コギングを抑制することにより被検出物の回転を精度良く検出することができる回転検出装置を提供する。
【解決手段】
回転検出装置１は、磁石２１ないし２４が設けられた第１の支持体１１が被検出物の回転に伴って、磁界検出部３１ないし３３が設けられた第２の支持体１２に対して回転する間、磁石２１ないし２４により形成された磁界を磁界検出部３１ないし３３により検出することによって、被検出物の回転状態を検出する。各磁界検出部３１ないし３３は、その一端部および他端部が磁性部材４１ないし４６により覆われている。磁性部材４１ないし４６の各対は、各磁界検出部３１ないし３３の長さ方向中間部において間隙Ｓ１を介して互いに対向しており、各磁石２１ないし２４の円周の接線方向の寸法は、その径方向の寸法よりも大きく、且つ、間隙Ｓ１の距離よりも大きい。
【選択図】図６

Description

本発明は、磁気を用いて被検出物の回転を検出する回転検出装置に関する。

一般的に、電子機器等の各種分野において、磁気を利用し、物体の回転に応じたパルス信号を発生する回転検出装置が用いられている。

従来の回転検出装置として、大バルクハウゼンジャンプを起こしうる少なくとも２つの磁性素子と、各磁性素子の周囲に巻回したコイルと、磁性素子を挟むように、且つ磁極の向きが互いに反対となるように配置された一対の永久磁石と、から成り、磁性材料から成る複数の歯部を有する歯車の回転を検出するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

この回転検出装置では、一対の永久磁石は、歯車の歯部同士の間隔よりも狭い間隔となるように配設されているため、一対の永久磁石のいずれか一方にのみ１つの歯部が対面するようになっている。この回転検出装置では、各永久磁石に対する各歯部の接近と離間との繰り返しに応答して、磁性素子に印加される磁界を変化させることで大バルクハウゼンジャンプが生じ、コイルからパルス信号が発生するようになっている。

特開２００２−０３３６４５号公報

しかしながら、従来の回転検出装置では、コギングトルクの低減に関しては考慮されていなかった。ここで、コギングトルクとは、磁性材料（ここでは歯車の歯部）と永久磁石との間に作用する力であり、磁性材料と永久磁石との相対位置（回転角）に対する磁気吸引力の変化によって生ずるトルク脈動（変動）である。なお、以降の説明では、コギングトルクによって生じる被検出物の回転速度変動等の現象をコギングと呼ぶこととする。

具体的には、歯車の回転により、ある歯部が１つの永久磁石に接近してくると、この永久磁石の磁束の一部がこの歯部に向かい、さらに回転が進むと、この歯部はこの永久磁石に対面する位置まで回動する。その位置で歯部と永久磁石との間の磁気抵抗は最小となっており、歯部（歯車）はその位置に静止しようとする。その位置から歯部（歯車）を回転させるためには、磁気吸引力に打ち勝つだけのトルクが必要となる（コギングトルクの発生）。

このコギングトルクの発生によって歯車の回転速度に変動が生じ（コギングの発生）、歯車の回転軸を伝わり振動や騒音の原因になると共に、静止トルクのように作用して歯車の始動トルクを増大させるという問題があった。このため、回転検出装置による被検出物の回転検出精度が悪化するという問題があった。

本発明は上記した問題に鑑みなされたものであり、コギングを抑制することにより被検出物の回転を精度良く検出することができる回転検出装置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、本発明の第１の回転検出装置は、軸線の周囲に前記軸線方向に互いに離間して設けられ、いずれか一方が前記軸線を回転軸として回転する第１の支持体および第２の支持体と、前記第１の支持体に固定され、前記第２の支持体に臨み、前記軸線の周囲に周方向にそれぞれ離間して配置され、極性が互いに異なり、前記第１の支持体と前記第２の支持体との間の領域に磁界を形成する少なくとも一対の磁界形成部と、長さ方向において磁化の方向が変化する棒状、ワイヤ状または長板状の磁性素子にコイルを巻回することにより形成され、前記第２の支持体に固定され、前記第１の支持体に臨み、前記軸線上の点を中心とし前記少なくとも一対の磁界形成部のそれぞれと重なり合う円周の接線と前記磁性素子の長さ方向とが平行となるように配置され、前記磁界形成部により形成された磁界を検出する少なくとも１つの磁界検出部と、磁性材料により形成され、前記第２の支持体に固定され、前記磁界検出部の長さ方向一端部において前記第１の支持体に臨む部分を覆う第１の磁性部材と、磁性材料により形成され、前記第２の支持体に固定され、前記磁界検出部の長さ方向他端部において前記第１の支持体に臨む部分を覆う第２の磁性部材と、を備え、前記第１の磁性部材と前記第２の磁性部材とは、前記磁界検出部の長さ方向中間部に向けて互いに接近する方向に伸長し、前記磁界検出部の長さ方向中間部において間隙を介して互いに対向しており、前記各磁界形成部の前記円周の接線方向の寸法は、前記各磁界形成部の径方向の寸法よりも大きく、且つ、前記第１の磁性部材と前記第２の磁性部材との間隙の距離よりも大きいことを特徴とする。

本発明の第１の回転検出装置において、例えば、第１の支持体および第２の支持体のいずれか一方の回転（以下、単に「支持体の回転」という。）により、１つの磁界形成部の全体が、第１の磁性部材に対面している場合、当該磁界形成部により形成される磁束の略全ては、対面する第１の磁性部材に向かっている。これは磁気的に安定した状態であり、支持体の回転にかかるトルクは一定となっている。

ここで、磁界検出部の一端部から他端部に向かう方向に支持体の回転が進み、当該磁界形成部の他端部が、第１の磁性部材と第２の磁性部材との間隙に臨み始めると、当該磁界形成部により形成される磁束のうち、その他端部の磁束は、支持体の回転方向とは逆方向に位置する第１の磁性部材に向かうこととなる。この他端部の磁束は、通常、支持体の回転方向とは逆方向に戻ろうとする力（コギングトルク）として作用する。ところが、本発明の第１の回転検出装置において、各磁界形成部は、その円周の接線方向に長く形成されているため、相対的に見て、当該磁界形成部においてコギングトルクを発生させる部分（他端部）は非常に小さく、当該磁界形成部の大部分が第１の磁性部材に対面した状態となっている。すなわち、磁界形成部による磁束密度分布が周方向に均一化された状態となっている。これにより、磁気的に安定した状態を維持することができるため、相対的にコギングトルクを低減することができる。

また、本発明の第１の回転検出装置において、各磁界形成部は、２つの磁性部材の間隙よりも長く形成されているため、支持体の回転が更に進むと、当該磁界形成部は、第１の磁性部材と第２の磁性部材との間隙を跨ぐように臨むこととなる。この状態で、当該磁界形成部により形成される磁束は、第１の磁性部材および第２の磁性部材に略均等に分散しているため、支持体の回転にかかるトルクを一定にすることができる。

さらに、支持体の回転が進み、２つの磁性部材の間隙に臨む当該磁界形成部の一端部が、第２の磁性部材の一端部に接近し始めると、当該磁界形成部の一端部により形成される磁束は、支持体の回転方向に位置する第２の磁性部材に向かうこととなる。この一端部の磁束は、通常、支持体の回転方向に向かう力として作用する。ところが、上記したように各磁界形成部は、その円周の接線方向に長く形成されているため、相対的に見て、当該磁界形成部において支持体の回転方向に向かう力を発生させる部分（一端部）は非常に小さく、当該磁界形成部の大部分が第２の磁性部材に対面した状態となっている。したがって、磁界形成部による磁束密度分布は周方向に均一化しているため、支持体の回転にかかるトルク変動を低減することができる。

よって、本発明の第１の回転検出装置によれば、支持体の回転にかかるトルク変動を低減することができ、コギングを抑制することで被検出物の回転を精度良く検出することができる。

また、本発明の第２の回転検出装置は、上述した第１の回転検出装置において、前記少なくとも一対の磁界形成部は、前記磁性素子の長さ方向一端側および他端側と前記円周とが重なった場合における交点である重合点のそれぞれに臨むように配置され、前記各磁界形成部の前記円周の接線方向の寸法は、前記磁界検出部の長さ方向一端側の前記重合点と前記磁界形成部の前記円周の接線方向の中央部とが一致した場合において前記磁界形成部の前記中央部から前記第１の磁性部材の周方向一端部と同一位置までの距離の２倍となる長さ以上であり、前記第１の支持体の全周の１／２の円弧における弦の長さ以下であることを特徴とする。

本発明の第２の回転検出装置において、例えば、第１の支持体にＮ極の第１の磁界形成部とＳ極の第２の磁界形成部とが配置されている場合、支持体の回転により、相対的に見て、第１の磁界形成部は、第１の磁性部材を介して磁界検出部の一端側の重合点に接近し、且つ、第２の磁界形成部は第２の磁性部材を介して磁界検出部の他端側の重合点に接近する。このとき、一対の磁界形成部により形成される大部分の磁束は、第１の磁界形成部から第１の磁性部材に進入して他端側に向かって進行し、第１の磁性部材と第２の磁性部材との間隙において磁界検出部の中間部に進入する。磁界検出部に進入した磁束は、他端側に向かって進行し、第２の磁性部材の近傍において磁界検出部から離脱して第２の磁性部材に進入する。第２の磁性部材に進入した磁束は、第２の磁界形成部に向かって進行し、第２の磁性部材から第２の磁界形成部に到達する。このように、第１の磁界形成部から第２の磁界形成部に向かう磁界が誘導される。

本発明の第２の回転検出装置によれば、各磁界形成部を重合点のそれぞれに臨むように配置すると共に、各磁界形成部の円周の接線方向の寸法を、磁界検出部の一端側の重合点と磁界形成部の中央部とを一致させた状態でこの中央部から第１の磁性部材の一端部位置までの距離の２倍の長さ以上とし、第１の支持体の１／２の円弧における弦の長さ以下としている。各磁界形成部をこのような配置および長さで形成することにより、上記したように、コギングの抑制が可能となると共に、磁界検出部の磁性素子を所定方向に磁化するために必要なエネルギー（磁束密度）を磁性素子に与えることができる。よって、磁性素子の磁化の方向の予測困難な変化を防止して被検出物の回転の検出精度を良くすることができる。

また、本発明の第３の回転検出装置は、上述した第１または第２の回転検出装置において、前記各磁界形成部は、その径方向の寸法が前記円周の接線方向の中央部よりも両端部で小さくなるように形成されていることを特徴とする。

本発明の第３の回転検出装置によれば、各磁界形成部の径方向の寸法が、円周の接線方向の中央部より両端部で小さく形成されている。すなわち、第２の支持体側から見て、各磁界形成部の円周の接線方向の中央部領域における面積よりも、両端部領域における面積の方が小さくなるように形成されている。磁力の強さは面積に比例するため、各磁界形成部は、その磁力が両端部において弱くなるように形成されている。したがって、例えば、磁界検出部の一端部から他端部に向かう方向に支持体の回転が進み、磁界形成部の他端部が、第１の磁性部材と第２の磁性部材との間隙に臨み始めた時に、支持体の回転方向とは逆方向に位置する第１の磁性部材に向かう当該磁界形成部の他端部の磁束密度を低くすることができる。これにより、コギングトルクの発生を有効に低減することができる。

また、本発明の第４の回転検出装置は、上述した第１ないし第３のいずれかの回転検出装置において、前記各磁界形成部は、その前記第２の支持体との離間距離が前記円周の接線方向の中央部よりも両端部で大きくなるように形成されていることを特徴とする。

本発明の第４の回転検出装置によれば、各磁界形成部の第２の支持体との離間距離が、円周の接線方向の中央部より両端部で大きく形成されている。磁力の強さは距離の２乗に反比例するため、各磁界形成部は、その磁力が両端部において弱くなるように形成されている。したがって、例えば、磁界検出部の一端部から他端部に向かう方向に支持体の回転が進み、磁界形成部の他端部が、第１の磁性部材と第２の磁性部材との間隙に臨み始めた時に、支持体の回転方向とは逆方向に位置する第１の磁性部材に向かう当該磁界形成部の他端部の磁束密度を低くすることができる。これにより、コギングトルクの発生を有効に抑制することができる。

また、本発明の第５の回転検出装置は、上述した第１ないし第４のいずれかの回転検出装置において、前記各磁界形成部は、ボンド磁石であり、前記円周の接線方向の中央部よりも両端部において磁力が小さくなるように形成されていることを特徴とする。

本発明の第５の回転検出装置によれば、円周の接線方向の中央部よりも両端部において磁力が小さくなるように形成されたボンド磁石を用いている。したがって、例えば、磁界検出部の一端部から他端部に向かう方向に支持体の回転が進み、磁界形成部の他端部が、第１の磁性部材と第２の磁性部材との間隙に臨み始めた時に、支持体の回転方向とは逆方向に位置する第１の磁性部材に向かう当該磁界形成部の他端部の磁束密度を低くすることができる。これにより、コギングトルクの発生を有効に抑制することができる。

また、本発明の第６の回転検出装置は、上述した第１ないし第５のいずれかの回転検出装置において、前記第１の支持体には、前記軸線の全周を囲むようにして、周方向に等間隔で極性が交互に異なるように少なくとも２組の一対の磁界形成部が設けられ、前記第２の支持体には、前記軸線の全周を囲むようにして、周方向に等間隔に少なくとも３つの前記磁界検出部が設けられ、前記各磁界検出部に前記第１の磁性部材および前記第２の磁性部材が設けられ、前記複数の第１の磁性部材および前記複数の第２の磁性部材のうち周方向に互いに隣り合う各対の第１の磁性部材と第２の磁性部材とが互いに接近し、これにより形成された前記複数の第１の磁性部材および前記複数の第２の磁性部材の連続的な配列が、前記第２の支持体との間に前記各磁界検出部を介在させつつ、前記第２の支持体において前記第１の支持体に臨む部分内の外周側を略全周に亘って覆っていることを特徴とする。

本発明の第６の回転検出装置によれば、複数の第１の磁性部材および複数の第２の磁性部材の連続的な配列によって第２の支持体において第１の支持体に臨む部分の外周側を略全周に亘って覆うことにより、磁界形成部と磁界検出部との間に生じる磁力を抑え、または当該磁力を周方向に均一化することができる。これにより、支持体の回転に伴って発生するコギングを抑えることができる。

本発明によれば、コギングを抑制することにより被検出物の回転を精度良く検出することができる。

本発明の実施形態による回転検出装置を示す説明図である。 本発明の実施形態による回転検出装置の第１の支持体および磁石を図１中の矢示ＩＩ−ＩＩ方向から見た説明図である。 本発明の実施形態による回転検出装置の第２の支持体、磁界検出部および磁性部材を図１中の矢示ＩＩＩ−ＩＩＩ方向から見た説明図である。 図３中の構造体から磁性部材を取り除いた状態を示す説明図である。 図３中の第２の支持体の一部および磁界検出部等を拡大して示す説明図である。 本発明の実施形態による回転検出装置の動作を示す説明図である。 本発明の実施形態による回転検出装置における磁界の経路を示す説明図である。 本発明の実施形態による回転検出装置の動作を示す説明図である。 本発明の実施形態による回転検出装置における磁界の経路を示す説明図である。 本発明の実施形態による回転検出装置の動作を示す説明図である。 本発明の実施形態による回転検出装置において、磁性部材等を進行する磁界を示す説明図である。 本発明の実施形態による回転検出装置において、磁石が磁性部材に臨んでいる状態を示す説明図である。 本発明の実施形態による回転検出装置において、磁石の他端部が間隙に臨み始めた状態を示す説明図である。 本発明の実施形態による回転検出装置において、磁石が間隙を跨いだ状態を示す説明図である。 本発明の実施形態による回転検出装置において、磁石の一端部が間隙に臨んでいる状態を示す説明図である。 本発明の実施形態による回転検出装置において、第１の支持体および磁石の変形例を示す説明図である。 本発明の実施形態による回転検出装置において、第１の支持体および磁石の他の変形例を示す説明図である。 本発明の実施形態による回転検出装置において、磁性部材の側板部を取り除いた変形例を示す説明図である。 本発明の回転検出装置の他の実施形態を示す説明図である。 本発明の他の実施形態による回転検出装置において、第１の支持体および磁石の変形例を示す説明図である。 本発明の実施形態による回転検出装置において、磁性部材の変形例を示す説明図である。 本発明の実施形態による回転検出装置において、磁性部材の他の変形例を示す説明図である。 本発明の実施形態による回転検出装置において、磁性部材のさらなる他の変形例を示す説明図である。 本発明の実施形態による回転検出装置において、磁性部材のさらなる他の変形例を示す説明図である。 本発明の実施形態の第１の変形例による回転検出装置において、磁石の平面形状の例を示す説明図である。 本発明の実施形態の第１の変形例による回転検出装置において、磁石の平面形状の他の例を示す説明図である。 本発明の実施形態の第１の変形例による回転検出装置において、磁石の平面形状のさらなる他の例を示す説明図である。 本発明の実施形態の第１の変形例による回転検出装置において、磁石の平面形状のさらなる他の例を示す説明図である。 本発明の実施形態の第１の変形例による回転検出装置において、磁石の平面形状のさらなる他の例を示す説明図である。 本発明の実施形態の第１の変形例による回転検出装置において、磁石の平面形状のさらなる他の例を示す説明図である。 本発明の実施形態の第１の変形例による回転検出装置において、磁石の他端部が間隙に臨み始めた状態を示す説明図である。 本発明の実施形態の第２の変形例による回転検出装置において、磁石の他端部が間隙に臨み始めた状態を示す説明図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

図１は本発明の実施形態による回転検出装置を示している。図１において、本発明の実施形態による回転検出装置１は、被検出物の回転状態、例えば回転数および回転方向を検出することができる装置である。

回転検出装置１のハウジング２内には、第１の支持体１１および第２の支持体１２が収容されている。例えば、ハウジング２は有蓋円筒状に形成され、第１の支持体１１および第２の支持体１２はそれぞれ円盤状に形成されている。ハウジング２内において、第１の支持体１１および第２の支持体１２は、軸線Ａがそれぞれの中心を貫くようにして位置が定められ、軸線方向に互いに離間するように配置されている。第１の支持体１１の面１１Ａは、軸線Ａに対して垂直であり、第２の支持体１２に臨んでいる。また、第２の支持体１２の面１２Ａは、軸線Ａに対して垂直であり、第１の支持体１１に臨んでいる。また、第１の支持体１１は軸線Ａを回転軸として回転することができる。一方、第２の支持体１２はハウジング２に固定されている。また、ハウジング２にはシャフト３が回転可能に支持されている。シャフト３は軸線Ａを回転軸として回転することができる。シャフト３の一方の端部は図示しない被検出物に接続され、シャフト３の他方の端部はハウジング２内において第１の支持体１１に接続されている。これにより、被検出物が回転すると、その回転がシャフト３を介して第１の支持体１１に伝わり、第１の支持体１１がハウジング２内で回転する。

図２は、回転検出装置１の第１の支持体１１および第１の支持体１１に設けられた４つの磁石を図１中の矢示ＩＩ−ＩＩ方向から見た図である。図２に示すように、第１の支持体１１には４つの磁界形成部としての磁石２１、２２、２３、２４が設けられている。各磁石２１、２２、２３、２４は、例えば矩形板状に焼結された永久磁石であり、第１の支持体１１と第２の支持体１２との間の領域に磁界を形成する。磁石２１、２２、２３、２４は、第１の支持体１１の面１１Ａ上において、軸線Ａの周囲に周方向にそれぞれ離間しており、例えば周方向に等しい間隔で固定されている。本実施形態では、磁石２１、２２、２３、２４は、軸線Ａを中心として中心角９０度ごとに配置されている。磁石２１、２２、２３、２４は、周方向に極性が交互に異なるように配置されている。例えば、磁石２１、２２、２３、２４は、第２の支持体１２に臨む側の極性がそれぞれＮ極、Ｓ極、Ｎ極、Ｓ極となるように配置されている。また、図２中の二点鎖線は、軸線Ａ上の点を中心とし、４つの磁石２１、２２、２３、２４のそれぞれと重なり合う円周Ｒを示している。第１の支持体１１が回転すると、磁石２１、２２、２３、２４の回転の軌跡が円周Ｒと一致する。

また、図２に示すように、磁石２１の中心と重なり合う円周Ｒ上の点に接する接線の方向（以下、単に「接線方向」という。）における磁石２１の寸法Ｄ１は所定の値に設定されている。同様に、各磁石２２、２３、２４の接線方向の寸法も、磁石２１の寸法Ｄ１と同じ値に設定されている。なお、各磁石２１ないし２４の寸法の詳細については後述する。

図３は、回転検出装置１の第２の支持体１２、第２の支持体１２に設けられた３つの磁界検出部、および各磁界検出部の各端部を覆う磁性部材を図１中の矢示ＩＩＩ−ＩＩＩ方向から見た図である。図４は、図３に示す構造体から磁性部材を取り除いた状態を示している。図５は、図３中の第２の支持体１２の一部、１つの磁界検出部、当該磁界検出部を覆う一対の磁性部材等を拡大して示している。

図４に示すように、第２の支持体１２には３つの磁界検出部３１、３２、３３が設けられている。各磁界検出部３１、３２、３３は、ワイヤ状、棒状または長板状の磁性素子３５の周囲にコイル３６を巻回することにより形成されており、磁石２１、２２、２３、２４により形成された磁界を検出する。磁界検出部３１、３２、３３は、第２の支持体１２の面１２Ａ上において、軸線Ａの周囲に周方向にそれぞれ離間しており、例えば周方向に等しい間隔で固定されている。本実施形態では、磁界検出部３１、３２、３３は、軸線Ａを中心として中心角１２０度ごとに配置されている。また、磁界検出部３１は、磁性素子３５の長さ方向が円周Ｒの接線（軸線Ａ上の点および磁性素子３５の長さ方向中間の点を通る直線と円周Ｒとが交わる点に接する接線）と平行となるように位置が定められている。同様に、各磁界検出部３２、３３も、磁性素子３５の長さ方向が円周Ｒの接線と平行となるように位置が定められている。さらに、各磁界検出部３１、３２、３３は、磁性素子３５の一端部および他端部が円周Ｒと重なるように位置が定められている。また、各磁界検出部３１、３２、３３は、磁性素子３５の一端と軸線Ａとの間の距離と、磁性素子３５の他端と軸線Ａとの間の距離とが互いに等しくなるように配置されている。

各磁界検出部３１、３２、３３は磁性素子３５として複合磁気ワイヤを採用している。一般に、複合磁気ワイヤは、細いワイヤ状の強磁性体である。複合磁気ワイヤは、その外周部は比較的小さな外部磁界の付与によって磁化の方向が変化するのに対し、中心部は比較的大きな外部磁界を付与しなければ磁化の方向が変化しないといった独特な磁気特性を有する一軸異方性の複合磁性体である。複合磁気ワイヤの長さ方向と平行な一の方向に、複合磁気ワイヤの中心部の磁化の方向を反転させるのに十分な比較的大きな外部磁界を付与すると、複合磁気ワイヤの中心部の磁化の方向と外周部の磁化の方向とが同じ方向に揃う。その後、複合磁気ワイヤの長さ方向と平行であり、上記一の方向とは逆である他の方向に、複合磁気ワイヤの外周部の磁化の方向だけを反転させることができる程度の比較的小さな外部磁界を付与すると、複合磁気ワイヤの中心部の磁化の方向は変化せず、外周部の磁化の方向だけが反転する。この結果、複合磁気ワイヤは、その中心部と外周部とで磁化の方向が異なる状態となり、この状態は外部磁界を取り除いても維持される。

ここで、中心部が上記一の方向に磁化され、外周部が上記他の方向に磁化された状態の複合磁気ワイヤに、上記一の方向に外部磁界を付与する。このとき、外部磁界の強さを始めは小さくし、その後、外部磁界の強さを徐々に増加させる。すると、外部磁界の強さがある強度を超えたときに、大バルクハウゼン効果が生じ、複合磁気ワイヤの外周部の磁化の方向が上記他の方向から上記一の方向へ急激に反転する。そして、複合磁気ワイヤの磁化方向の急激な反転により生じる起電力により、例えば正の方向に鋭く立ち上がるパルス状の電気信号が、複合磁気ワイヤに巻回されたコイルから出力される。

また、中心部および外周部がいずれも上記一の方向に磁化された状態の複合磁気ワイヤに、上記他の方向に外部磁界を付与する。このときも、外部磁界の強さを始めは小さくし、その後、外部磁界の強さを徐々に増加させる。すると、外部磁界の強さがある強度を超えたときに、複合磁気ワイヤの外周部の磁化の方向が上記一の方向から上記他の方向へ急激に反転する。そして、複合磁気ワイヤの磁化方向の急激な反転により生じる起電力により、例えば負の方向に鋭く立ち上がるパルス状の電気信号が、複合磁気ワイヤに巻回されたコイルから出力される。

このような複合磁気ワイヤを磁性素子３５として採用している各磁界検出部３１、３２、３３において、磁性素子３５に外部磁界が付与され、これにより磁性素子３５の外周部の磁化方向が変化すると、当該磁性素子３５に巻回されたコイル３６からパルス状の電気信号である検出信号が出力される。回転検出装置１において、磁性素子３５に付与される外部磁界に相当するものは、磁石２１と磁石２２とにより形成される磁界、磁石２２と磁石２３とにより形成される磁界、磁石２３と磁石２４とにより形成される磁界、および磁石２４と磁石２１とにより形成される磁界である。いずれか１つの磁性素子３５に着目すると、第１の支持体１１が回転することにより、これら４つの磁界が当該磁性素子３５に順次付与される。また、これら４つの磁界は、磁性素子３５の中心部および外周部の双方の磁化方向を変化させることができるような大きな磁界ではなく、磁性素子３５の外周部の磁化方向のみを変化させることができる程度の大きさの磁界である。当該磁性素子３５と磁石２１、２２、２３、２４との位置関係から、当該磁性素子３５に付与される磁界が切り替わるごとに、当該磁性素子３５の外周部の磁化方向が変化し、これに伴い当該磁性素子３５に巻回されたコイル３６から検出信号が出力される。

また、上記したように、磁石２１、２２、２３、２４は９０度間隔で配置されているのに対し、磁界検出部３１、３２、３３は１２０度間隔で配置されている。したがって、第１の支持体１１が回転する間に、磁界検出部３１、３２、３３から検出信号が出力されるタイミングが重なり合うことがない。磁界検出部３１、３２、３３からそれぞれ異なるタイミングで出力される検出信号を用いて所定の処理を行うことにより、被検出物の回転数および回転方向を検出することができる。

また、図３に示すように、磁界検出部３１の一端部および他端部は磁性部材４１、４２によりそれぞれ覆われている。また、磁界検出部３２の一端部および他端部は磁性部材４３、４４によりそれぞれ覆われている。さらに、磁界検出部３３の一端部および他端部は磁性部材４５、４６によりそれぞれ覆われている。

ここで、磁性部材４１、４２について具体的に説明する。図５に示すように、磁性部材４１、４２は、例えば鉄等の磁性材料により形成され、第２の支持体１２の面１２Ａ上に配置され、第２の支持体１２に固定されている。また、磁界検出部３１と磁性部材４１、４２とは互いに接触していない。また、磁性部材４１は他の磁性部材４２ないし４６のいずれとも接触しておらず、磁性部材４２は他の磁性部材４１および４３ないし４６のいずれとも接触していない。

磁性部材４１は平板部４１Ａと側板部４１Ｂとから形成されている。平板部４１Ａは磁界検出部３１の一端部の上方において、第１の支持体１１の面１１Ａまたは第２の支持体１２の面１２Ａと平行に拡がっている。平板部４１Ａは、磁界検出部３１の長さ方向一端部において第１の支持体１１に臨む部分を覆っている。さらに、平板部４１Ａは磁界検出部３１の長さ方向一端部に対応する位置から第２の支持体１２の内周側および外周側に向けてそれぞれ拡がり、第２の支持体１２において磁界検出部３１の長さ方向一端部よりも内周側および外周側の領域をもそれぞれ広く覆っている。

側板部４１Ｂは、平板部４１Ａの周方向一端部を第２の支持体１２に向けて折り曲げることにより形成されている。側板部４１Ｂは、第２の支持体１２の面１２Ａおよび平板部４１Ａに対して垂直に形成され、磁界検出部３１の長さ方向一端部の端面（図５中の左端面）を覆っている。また、側板部４１Ｂの下端部が第２の支持体１２に固定されており、これにより磁性部材４１全体が第２の支持体１２に固定されている。

磁性部材４２は、基準線Ｂを基準に磁性部材４１と線対称の形状を有している。磁性部材４２は、磁性部材４１と同様に、平板部４２Ａと側板部４２Ｂとから形成されている。平板部４２Ａは、磁界検出部３１の長さ方向他端部において第１の支持体１１に臨む部分を覆っている。さらに、平板部４２Ａは磁界検出部３１の長さ方向他端部に対応する位置から第２の支持体１２の内周側および外周側に向けてそれぞれ拡がり、第２の支持体１２において磁界検出部３１の長さ方向他端部よりも内周側および外周側の領域をもそれぞれ広く覆っている。側板部４２Ｂは、磁界検出部３１の長さ方向他端部の端面（図５中の右端面）を覆っている。また、側板部４２Ｂの下端部が第２の支持体１２に固定されており、これにより磁性部材４２全体が第２の支持体１２に固定されている。

また、磁性部材４１と磁性部材４２とは、磁界検出部３１の長さ方向中間部に向けて互いに接近する方向に伸長し、磁性部材４１の対向端面４１Ｃと磁性部材４２の対向端面４２Ｃとは、磁界検出部３１の長さ方向中間部において間隙Ｓ１を介して互いに対向している。対向端面４１Ｃ、４２Ｃは、軸線Ａに対して垂直でかつ磁界検出部３１の長さ方向に対して垂直な方向にそれぞれ伸長している。また、対向端面４１Ｃ、４２Ｃは、第２の支持体１２の内周側から磁界検出部３１の長さ方向中間部に対応する位置を通過して第２の支持体１２の外周側へ互いの離間距離を一定に保ちつつ伸長している。詳細は後述するが、図５に示すように、対向端面４１Ｃと対向端面４２Ｃとの間隙Ｓ１の距離Ｄ２は所定の値に設定されている。

また、磁性部材４１において軸線Ａ側に向いた内周側端面４１Ｄは、磁界検出部３１の長さ方向と平行な方向に伸長している。同様に、磁性部材４２において軸線Ａ側に向いた内周側端面４２Ｄは、磁界検出部３１の長さ方向と平行な方向に伸長している。一方、磁性部材４１の外周側端面４１Ｅおよび磁性部材４２の外周側端面４２Ｅは、第２の支持体１２の周縁に沿って円弧状に伸張している。

また、図５に示すように、磁界検出部３１において第１の支持体１１に臨む部分のうち、大部分が磁性部材４１、４２により覆われており、第１の支持体１１に向かって露出している部分はわずかである。磁界検出部３１において第１の支持体１１に臨む部分のうち、磁性部材４１および磁性部材４２により覆われている部分の面積の方が露出している部分の面積よりも大きい。

磁性部材４３、４４の構成および磁性部材４３、４４と磁界検出部３２との位置関係等は、磁性部材４１、４２の構成および磁性部材４１、４２と磁界検出部３１との位置関係等と同じである。また、磁性部材４５、４６の構成および磁性部材４５、４６と磁界検出部３３との位置関係等も、磁性部材４１、４２の構成および磁性部材４１、４２と磁界検出部３１との位置関係等と同じである。なお、例えば、周方向に互いに隣り合う磁性部材４１の側板部４１Ｂと、磁性部材４６の側板部４６Ｂとの間隙Ｓ２の距離Ｄ３は、上述した距離Ｄ２より小さく設定されている。なお、互いに隣り合う他の側板部（４２Ｂと４３Ｂ、４４Ｂと４５Ｂ）についても同様である。

また、図３に示すように、磁性部材４１ないし４６のうち周方向に互いに隣り合う各対の磁性部材（４１と４２、４２と４３、４３と４４、４４と４５、４５と４６、４６と４１）は互いに接近し、これにより形成された磁性部材４１ないし４６の連続的な配列が、第２の支持体１２との間に磁界検出部３１、３２、３３を介在させつつ、第２の支持体１２の面１２Ａ内の外周側上方を略全周に亘って覆っている。すなわち、磁性部材４１ないし４６の平板部４１Ａないし４６Ａの表面を含む平面において、磁性部材４１ないし４６のうち互いに隣り合う各対の磁性部材間の間隙Ｓ１、Ｓ２に対応する領域の面積は、各磁性部材４１ないし４６の平板部４１Ａないし４６Ａの表面の面積と比較して大幅に小さい。このような磁性部材４１ないし４６の連続的な配列により、磁石２１、２２、２３、２４と磁界検出部３１、３２、３３との間に生じる磁力を制御し、また当該磁力を周方向に均一化することができ、これにより、第１の支持体１１の回転に伴って発生するコギングを抑えることができる。

次に、図２および図６を参照しながら、各磁石２１、２２、２３、２４の形状（寸法）について詳細に説明する。図６は回転検出装置１の動作を示しており、図１中の矢示ＶＩ−ＶＩ方向から見た回転検出装置１であるが、説明の便宜上、ハウジング２、シャフト３および第１の支持体１１を図示していない。なお、各磁石２１、２２、２３、２４の形状（寸法）は、それぞれ同一であるため、ここでは、磁石２１に着目して具体的に説明する。

磁石２１は、接線方向に長い直方体形状に形成されている。すなわち、磁石２１は、第２の支持体１２側から見て、接線方向に長い長方形状を成している。具体的には、磁石２１の接線方向の寸法Ｄ１は、磁石２１の径方向の寸法Ｄ４よりも大きく、且つ、隣り合う磁性部材４１、４２の対向端面４１Ｃ、４２Ｃ同士の間隙Ｓ１の距離Ｄ２よりも大きく設定されている。

次に、磁石２１の接線方向の寸法Ｄ１について、例えば磁界検出部３１および磁性部材４１との位置関係から更に詳細に説明する。上記したように、磁界検出部３１、磁性素子３５の長さ方向一端部および他端部が円周Ｒと重なるように位置が定められている。この磁性素子３５の一端部および他端部と円周Ｒとが重なった交点を重合点Ｐ１と呼ぶこととする（図４参照）。なお、必ずしも磁性素子３５は、円周Ｒと重なる位置に設けられていなくてもよい。例えば、各磁界検出部３１、３２、３３の磁性素子３５が、円周Ｒの内側または外側に配置されていてもよい。すなわち、大バルクハウゼン効果を生じさせる外部磁界が円周Ｒ上を移動する各磁石２１、２２、２３、２４によって付与され得る位置に、各磁性素子３５が配置されていればよい。このとき、仮想的に磁性素子３５の一端部および他端部と円周Ｒとが重なった場合における交点が重合点Ｐ１となる。

また、上記したように、第１の支持体１１の回転に伴って各磁石２１、２２、２３、２４は円周Ｒ上を移動する。すなわち、各磁石２１、２２、２３、２４は、磁界検出部３１の磁性素子３５の一端側および他端側の重合点Ｐ１のそれぞれに臨むことが可能なように配置されている。

磁石２１の接線方向の寸法Ｄ１は、例えば、磁界検出部３１の一端側の重合点Ｐ１と、磁石２１の接線方向の中央部に含まれる中心点Ｐ２とが一致した場合において、この中心点Ｐ２から磁性部材４１の側板部４１Ｂの端面と同一位置までの距離の２倍となる長さとなるように形成されている。なお、より好ましくは、例えば、磁石２１の接線方向の寸法Ｄ１を、上記のように重合点Ｐ１と中心点Ｐ２とを一致させ、この中心点Ｐ２から、磁性部材４１の側板部４１Ｂと磁性部材４６の側板部４６Ｂとの間隙Ｓ２の距離Ｄ３の円周方向中間部と同一位置までの距離の２倍となる長さとなるように形成する。なお、磁界検出部３１の一端側の重合点Ｐ１と、磁石２１の中心点Ｐ２とが一致しているときには、磁界検出部３１の他端側の重合点Ｐ１と、磁石２２の中心点Ｐ２とが一致している。

なお、他の磁性部材４２、４３、４４、４５、４６が有する各重合点Ｐ１を基準に各磁石２１、２２、２３、２４の接線方向の寸法Ｄ１を設定してもよい。また、第２の支持体１２側から見たときの磁石２１の面積は、磁界検出部３１、３２、３３から検出信号を出力させるために必要な磁場強度を解析することで決定される。そして、この解析結果と、磁石２１の接線方向の寸法Ｄ１とから、磁石２１の径方向の寸法Ｄ４が決定される。

次に、図６および図１０を参照しながら、回転検出装置１の基本的な動作について説明する。ここでは、磁界検出部３１に着目し、この動作について具体的に説明する。図１０は回転検出装置１の動作を示しており、図１中の矢示ＶＩ−ＶＩ方向から見た回転検出装置１であるが、説明の便宜上、ハウジング２、シャフト３および第１の支持体１１を図示していない。

例えば磁界検出部３１の磁性素子３５がその他端部から一端部に向いた方向に磁化された状態であるときに、第１の支持体１１が反時計回りに回転したとする。これにより、図６に示すように、Ｎ極の磁石２１が磁界検出部３１の一端部に接近し、かつＳ極の磁石２２が磁界検出部３１の他端部に接近すると、磁石２１から磁石２２に向かう磁界により、磁界検出部３１の磁性素子３５の外周部の磁化方向が反転する。この結果、当該磁性素子３５の磁化方向がその一端部から他端部に向いた方向となる。そして、当該磁性素子３５の磁化方向の反転により、当該磁性素子３５に巻回されたコイル３６から例えば正の方向に鋭く立ち上がるパルス状の検出信号が出力される。

引き続き、第１の支持体１１の反時計回りの回転が継続し、図１０に示すように、Ｓ極の磁石２４が磁界検出部３１の一端部に接近し、かつＮ極の磁石２１が磁界検出部３１の他端部に接近すると、磁石２１から磁石２４に向かう磁界により、磁界検出部３１の磁性素子３５の外周部の磁化方向が反転する。この結果、当該磁性素子３５の磁化方向がその他端部から一端部に向いた方向となる。そして、当該磁性素子３５の磁化方向の反転により、当該磁性素子３５に巻回されたコイル３６から例えば負の方向に鋭く立ち上がるパルス状の検出信号が出力される。

引き続き、第１の支持体１１が回転を続け、Ｎ極の磁石２３が磁界検出部３１の一端側に接近し、かつＳ極の磁石２４が磁界検出部３１の他端部に接近したときには、磁石２３から磁石２４に向かう磁界により、磁界検出部３１の磁性素子３５の磁化方向がその一端部から他端部に向いた方向となり、コイル３６から例えば正の方向に鋭く立ち上がるパルス状の検出信号が出力される。さらに、第１の支持体１１が回転を続け、Ｓ極の磁石２２が磁界検出部３１の一端側に接近し、かつＮ極の磁石２３が磁界検出部３１の他端部に接近したときには、磁石２３から磁石２２に向かう磁界により、磁界検出部３１の磁性素子３５の磁化方向がその他端部から一端部に向いた方向となり、コイル３６から例えば負の方向に鋭く立ち上がるパルス状の検出信号が出力される。磁界検出部３２、３３も磁界検出部３１と同様に動作する。

次に、図６ないし図１０を参照しながら、磁性部材４１、４２の磁界検出部３１に対する磁界誘導機能について具体的に説明する。図７および図９は回転検出装置１における磁界の経路を示している。図８は回転検出装置１の動作を示しており、図１中の矢示ＶＩ−ＶＩ方向から見た回転検出装置１であるが、説明の便宜上、ハウジング２、シャフト３および第１の支持体１１を図示していない。

図６に示すように、第１の支持体１１が例えば反時計回りに回転し、Ｎ極の磁石２１が磁界検出部３１の一端部に接近し、かつＳ極の磁石２２が磁界検出部３１の他端部に接近したとする。このとき、図７に示すように、磁石２１から磁石２２に向かう磁束の大部分は、まず、磁石２１から、磁界検出部３１の一端部ではなく、磁性部材４１に進入する。磁性部材４１に進入した磁束は、磁性部材４２側に向かって磁性部材４１の平板部４１Ａ中を進行し、磁性部材４１と磁性部材４２との間隙Ｓ１から、磁界検出部３１の中間部においてやや一端部寄りの部分に進入する。磁界検出部３１に進入した磁束は、磁界検出部３１中をその他端側へ向かって進行し、磁界検出部３１の中間部においてやや他端部寄りの部分に到達する。この部分に到達した磁束は、磁界検出部３１から離脱して磁性部材４２に進入する。磁性部材４２に進入した磁束は、磁石２２に向かって磁性部材４２の平板部４２Ａ中を進行し、磁性部材４２から磁石２２に到達する。

このように、磁石２１から磁石２２に向かう磁界が磁性部材４１、４２により誘導され、図７中の黒い実線の矢示で示すような磁路が形成される。この結果、当該磁界の大部分が磁界検出部３１の中間部に付与されるので、磁界検出部３１の中間部の磁束密度が、磁界検出部３１の一端部または他端部の磁束密度と比較して高くなる。

また、磁界検出部３１の一端部および他端部において第１の支持体１１に臨む部分を含む広い領域が磁性部材４１、４２の平板部４１Ａ、４２Ａにより覆われており、さらに、磁界検出部３１の一端面（左端面）および他端面（右端面）が磁性部材４１、４２の側板部４１Ｂ、４２Ｂにより覆われている。これにより、磁界検出部３１の周囲であって磁性部材４１、４２により覆われた内側の空間には、図７中の黒い破線の矢印で示すように、磁界検出部３１の一端側から他端側に向かう磁界が形成される。なお、磁石２１から磁石２２に向かう磁束のうち、その大部分は図７中の黒い実線の矢印で示す磁路を進行するので、図７中の黒い破線の矢印で示した磁界の強度は、図７中の黒い実線の矢印で示した磁界の強度よりも小さい。したがって、図７中の黒い破線の矢印で示した磁界が磁界検出部３１に付与されることにより、磁界検出部３１の中間部の磁束密度が一端部または他端部の磁束密度よりも高い状態が保持されたまま、磁界検出部３１の磁束密度が全体的に増加する。

以上のような磁界が磁界検出部３１に付与されることにより、磁界検出部３１の磁性素子３５の外周部は、図７中の白い矢印が示す方向、すなわち磁性素子３５の一端部から他端部に向かう方向に磁化される。したがって、当該磁性素子３５の外周部の磁化方向が当該磁性素子３５の他端部から一端部に向いた方向であった場合には、当該磁性素子３５の外周部の磁化方向が反転し、当該磁性素子３５に巻回されたコイル３６から例えば正の方向に鋭く立ち上がったパルス状の検出信号が出力される。

続いて、図８に示すように、第１の支持体１１が反時計回りにさらに４５度回転し、Ｎ極の磁石２１が磁界検出部３１の中間部に接近したときには、図９に示すように、磁石２１から磁石２４に向かう磁束の大部分は、磁石２１から磁性部材４１に進入し、磁石２１から磁石２２に向かう磁束の大部分は、磁石２１から磁性部材４２に進入する。磁性部材４１に進入した磁束は、磁石２４側に向かって磁性部材４１中を進行し、磁性部材４２に進入した磁束は、磁石２２側に向かって磁性部材４２中を進行する。これにより、磁束が磁界検出部３１に進入することを抑制することができる。また、図８に示すように、磁性部材４１と磁性部材４６とは間隙Ｓ２を介して互いに離間しているので、磁性部材４１を進行した磁束の大部分は磁性部材４６へ進入しない。同様に、磁性部材４２と磁性部材４３とは間隙Ｓ２を介して互いに離間しているので、磁性部材４２を進行した磁束の大部分は磁性部材４３へ進入しない。

ここで、磁石２１の接線方向の寸法Ｄ１は、磁性部材４１と磁性部材４２との間の距離Ｄ２よりも大きくなるように設定されている。したがって、磁石２１が磁界検出部３１の中間部に接近したときには、磁石２１と各磁性部材４１、４２との間の距離のそれぞれが、磁石２１と磁界検出部３１との間の距離よりも確実に短くなり、磁石２１から磁石２４、２２にそれぞれ向かう磁束の大部分が磁性部材４１、４２に進入することが保証される。また、磁界検出部３１の一端部および他端部において第１の支持体１１に臨む部分を含む広い領域が磁性部材４１、４２の平板部４１Ａ、４２Ａにより覆われており、さらに、磁界検出部３１の一端面（左端面）および他端面（右端面）が磁性部材４１、４２の側板部４１Ｂ、４２Ｂにより覆われている。これにより、磁石２１が磁界検出部３１の中間部に接近したときには、磁石２１から磁石２４、２２に向かう磁界が、磁性部材４１、４２により、磁界検出部３１を避けるように誘導される。この結果、当該磁界における磁束の大部分は磁界検出部３１には進入せず、磁界検出部３１の磁性素子３５の外周部の磁化方向は変化しない。図９中の白い矢印が示す方向は、図７中の白い矢印が示す方向と同じであり、これは磁性素子３５の磁化方向が変化していないことを示している。よって、当該磁性素子３５に巻回されたコイル３６からパルス状の検出信号が出力されることはない。

続いて、図１０に示すように、第１の支持体１１が反時計回りにさらに４５度回転し、Ｓ極の磁石２４が磁界検出部３１の一端部に接近し、かつＮ極の磁石２１が磁界検出部３１の他端部に接近したときには、磁石２１から磁石２４に向かう磁界は、磁性部材４１、４２により誘導され、図７中の黒い実線の矢印および黒い破線の矢印で示す磁界の経路と同様の経路を逆方向に辿る。

このような磁界が磁界検出部３１に付与されることにより、磁界検出部３１の磁性素子３５の外周部は、磁性素子３５の他端部から一端部に向かう方向に磁化される。したがって、当該磁性素子３５の外周部の磁化方向が当該磁性素子３５の一端部から他端部に向いた方向であった場合には、当該磁性素子３５の外周部の磁化方向が反転し、当該磁性素子３５に巻回されたコイル３６から例えば負の方向に鋭く立ち上がったパルス状の検出信号が出力される。

以上より、磁性部材４１、４２の磁界誘導機能によれば、互いに極性の異なる磁石が磁界検出部３１の一端部および他端部にそれぞれ接近したときには、これらの磁石により形成される磁束が、磁界検出部３１の一端部および他端部よりも中間部を通過するように磁界を誘導することができる。また、磁石が磁界検出部３１の中間部に接近したときには、この磁石により形成される磁束が磁界検出部３１に進入するのを抑制することができる。

これにより、互いに極性の異なる一対の磁石が磁界検出部３１の一端部および他端部にそれぞれ接近したときには、磁界検出部３１の磁性素子３５の主に中間部の磁束密度を高くすることができる。一方、磁石が磁界検出部３１の中間部に接近したときには、磁界検出部３１の磁性素子３５の磁束密度をその全体に亘って低くすることができる。したがって、互いに極性の異なる磁石が磁界検出部３１の一端部および他端部にそれぞれ接近したときに限り、磁界検出部３１の磁性素子３５の磁束密度を高くすることができる。それゆえ、互いに極性の異なる磁石が磁界検出部３１の一端部および他端部にそれぞれ接近したときに限り、磁性素子３５の磁化方向を変化させることができる。すなわち、互いに極性の異なる磁石が磁界検出部３１の一端部および他端部にそれぞれ接近していない期間に、磁界検出部３１の磁性素子３５の磁化方向が変化するのを防止することができる。

さらに、磁性部材４１、４２は磁界誘導機能の性能を高めることができる構成的特徴をいくつか備えている。これらについて図１１を参照しながら説明する。図１１中の矢印は、磁石２１、２２が磁界検出部３１の一端部および他端部にそれぞれ接近したときの磁性部材４１、４２に形成される磁界を模式的に示している。

まず、磁性部材４１、４２において軸線Ａ側に向いた内周側端面４１Ｄ、４２Ｄは、磁界検出部３１の長さ方向と平行な方向にそれぞれ伸長している。これにより、磁石２１、２２が磁界検出部３１の一端部および他端部にそれぞれ接近したとき、磁性部材４１、４２中をそれぞれ進行する磁束は、磁界検出部３１の長さ方向とほぼ平行な方向に進行する。これにより、磁性部材４１、４２中をそれぞれ進行する磁束が進行途中に磁界検出部３１から離れる方向（特に、内周側端面４１Ｄ、４２Ｄから磁性部材４１、４２の外部に向かう方向）に拡散するのを抑制することができる。

次に、磁性部材４１、４２の対向端面４１Ｃ、４２Ｃは、軸線Ａに対して垂直でかつ磁界検出部３１の長さ方向に対して垂直な方向にそれぞれ伸長している。これにより、磁石２１、２２が磁界検出部３１の一端部および他端部にそれぞれ接近したとき、磁性部材４１、４２中をそれぞれ進行する磁束は、磁界検出部３１の長さ方向とほぼ平行な方向に進行する。これにより、磁性部材４１、４２中をそれぞれ進行する磁束が進行途中に磁界検出部３１から離れる方向（特に、対向端面４１Ｃから磁性部材４１の外部に向かう方向）に拡散するのを抑制することができる。

これらの構成的特徴によれば、磁石２１、２２が磁界検出部３１の一端部および他端部にそれぞれ接近したときに、磁石２１から磁石２２に向かう磁界を磁性部材４１、４２により磁界検出部３１へ誘導する効果を高めることができ、磁界検出部３１を磁束密度の高い安定した状態にすることができる。

以上、磁性部材４１、４２の磁界検出部３１に対する磁界誘導機能について説明したが、磁性部材４３、４４の磁界検出部３２に対する磁界誘導機能、および磁性部材４５、４６の磁界検出部３３に対する磁界誘導機能も、磁性部材４１、４２の磁界検出部３１に対する磁界誘導機能と同様である。磁性部材４１ないし４６の磁界誘導機能により、磁界検出部３１、３２、３３がそれぞれ有する磁性素子３５の磁化方向の予測困難な変化を防止し、被検出物の回転の検出精度を良くすることができる。

次に、図１２ないし図１５を参照しながら、本実施形態に係る回転検出装置１によるコギングの抑制作用について説明する。図１２ないし図１５は回転検出装置１において磁石２１と磁性部材４１、４２（間隙Ｓ１）との位置関係を示している。ここでは、磁石２１、磁界検出部３１および磁性部材４１、４２に着目して具体的に説明する。また、第１の支持体１１は、磁界検出部３１の一端部から他端部に向かう方向に回転するものとする（図６において反時計回り）。

図１２に示すように、第１の支持体１１の回転により、磁石２１の全体が、磁性部材４１の平板部４１Ａに対面する位置に臨んでいる場合、磁石２１により形成される磁束の略全ては、対面する磁性部材４１に向かっている（図１２中の矢印参照）。すなわち、磁石２１により形成される磁力線は、回転方向（または接線方向）において同一方向に向いた線形状態となっている。これは磁気的に安定した状態であり、第１の支持体１１の回転にかかるトルクは一定となっている。

続いて、図１３に示すように、第１の支持体１１の回転が進み、磁石２１の他端部が、磁性部材４１と磁性部材４２との間隙Ｓ１に臨み始めると、磁石２１により形成される磁束のうち、その他端部の磁束は、第１の支持体１１の回転方向とは逆方向（一端側に向かう方向）に位置する磁性部材４１に向かうこととなる（図１３中の矢印参照）。すなわち、間隙Ｓ１上を通過し始めの磁石２１の他端部は、第１の支持体１１の回転方向とは逆向きの非線形な磁力線を形成する。この非線形な磁力線（磁石２１の他端部の磁束）は、通常、第１の支持体１１を回転方向とは逆方向に戻そうとする力（コギングトルク）として作用する。ところが、磁石２１は、接線方向に長く形成されているため、相対的に見て、磁石２１においてコギングトルクを発生させる部分（他端部）は非常に小さく、磁石２１の大部分が磁性部材４１の平板部４１Ａに対面した状態となっている。したがって、磁石２１による磁束密度分布が周方向に均一化された状態となっている。すなわち、磁石２１により形成される磁力線は略線形状態を維持している。これにより、磁気的に安定した状態を維持することができるため、相対的にコギングトルクを低減することができる。

磁石２１は、磁性部材４１と磁性部材４２との間隙Ｓ１よりも長く形成されているため、第１の支持体１１が反時計回りにさらに回転すると、図１４に示すように、磁石２１は、磁性部材４１と磁性部材４２との間隙Ｓ１を跨ぐように臨むこととなる。この状態で、磁石２１により形成される磁束は、磁性部材４１および磁性部材４２に略均等に分散している（図１４中の矢印参照）。すなわち、磁石２１により形成される磁力線は略線形状態を維持している。これにより、第１の支持体１１の回転にかかるトルクを一定にすることができるため、コギングの発生が抑制される。なお、この状態で、磁性部材４１、４２をそれぞれ進行する磁束は左右対称となるため、磁性部材４１、４２により覆われた磁界検出部３１の周囲において、磁石２１から磁石２２へ向かう磁界と、磁石２１から磁石２４へ向かう磁界とが互いに打ち消し合い、磁界が略零になる。

図１５に示すように、さらに第１の支持体１１の回転が進み、磁性部材４１と磁性部材４２との間隙Ｓ１に臨む磁石２１の一端部が、第２の磁性部材の一端部に接近し始めると、磁石２１の一端部により形成される磁束は、第１の支持体１１の回転方向（他端側に向かう方向）に位置する磁性部材４２に向かうこととなる（図１５中の矢印参照）。すなわち、間隙Ｓ１上を通過する磁石２１の一端部は、第１の支持体１１の回転方向と同じ向きの非線形な磁力線を形成する。この非線形な磁力線（磁石２１の一端部の磁束）は、通常、第１の支持体１１を回転方向に送ろうとする力として作用する。ところが、上記したように磁石２１は、接線方向に長く形成されているため、相対的に見て、磁石２１において第１の支持体１１の回転方向に向かう力を発生させる部分は非常に小さく、磁石２１の大部分が磁性部材４２の平板部４２Ａに対面した状態となっている。したがって、磁石２１による磁束密度分布は周方向に均一化された状態となっている。すなわち、磁石２１により形成される磁力線は略線形状態を維持している。これにより、第１の支持体１１の回転にかかるトルク変動を低減することができる。

なお、他の磁性部材４３、４４、４５、４６に対する他の磁石２２、２３、２４のコギングトルクの低減作用についても同様である。

以上の実施形態に係る回転検出装置１によれば、例えば、磁石２１４は、その接線方向の寸法Ｄ１が径方向の寸法Ｄ４よりも大きく、且つ、磁性部材４１と磁性部材４２の間隙Ｓ１の距離Ｄ２よりも大きく設定されている。このため、例えば、磁石２１が間隙Ｓ１に臨む際にコギングトルクを発生させる部分は非常に小さく、磁石２１の大部分が磁性部材４１に上に臨んでいる。したがって、相対的に見ると、磁石２１による磁束密度分布が周方向に均一化されており、磁気的に安定した状態となっている。これにより、相対的に、第１の支持体１１の回転にかかるトルク変動、すなわちコギングトルクを低減することができ、コギングが抑制されることで被検出物の回転を精度良く検出することができる。

また、上述した実施形態に係る各磁石２１、２２、２３、２４の接線方向の寸法Ｄ１は、最小の寸法であり、各磁石２１、２２、２３、２４の接線方向の寸法Ｄ１は、上述した実施形態に係る長さ以上、第１の支持体１１の全周（全円周）の１／４の円弧における弦の長さ以下の範囲で任意に設定することができる。

例えば、図１６に示すように、第１の支持体７０自体を、軸線Ａを中心として中心角９０度に分割した４つの磁片７０ａ、７０ｂ、７０ｃ、７０ｄから成る円盤状の磁石により形成してもよい。また、例えば、図１７に示すように、第１の支持体７１自体を、軸線Ａを中心として中心角９０度に分割した４つの磁片７１ａ、７１ｂ、７１ｃ、７１ｄから成るリング状の磁石により形成してもよい。また、磁石を電磁石により形成することも可能である。

各磁石２１、２２、２３、２４の接線方向の長さを、以上のような範囲内で設定することにより、コギングの抑制が可能となると共に、各磁界検出部３１、３２、３３の磁性素子３５を所定方向に磁化するために必要なエネルギー（磁束密度）を磁性素子３５に与えることができる。よって、磁性素子３５の磁化の方向の予測困難な変化を防止して被検出物の回転の検出精度を良くすることができる。

なお、上述した実施形態に係る回転検出装置１では、各磁性部材４１ないし４６に側板部４１Ｂないし４６Ｂを形成する場合を例にあげたが、図１８に示す回転検出装置５０のように、側板部を省略した磁性部材５１、５２を有する構成を採用することもできる。この場合、磁石２１、２２が磁界検出部３１の一端部および他端部に接近したときに、磁界検出部３１の一端面から進入する磁界、または磁界検出部３１の他端面から進出する磁界が形成されにくい。この結果、磁石２１、２２が磁界検出部３１の一端部および他端部に接近したときには、磁性素子３５の一端部および他端部の磁束密度が増加せず、磁石２１、２２が磁界検出部３１の一端部および他端部に接近していない場合と同程度である。

磁性素子３５の磁化方向の反転を確実に生じさせ、出力レベルが高く安定した検出信号を得るためには、磁石２１、２２が磁界検出部３１の一端部および他端部に接近したときに磁性素子３５の磁束密度が全体的に高くなることが望ましい。この観点から、各磁性部材に側板部を設けることが好ましい。

また、上述した実施形態に係る回転検出装置１では、第１の支持体１１には９０度間隔に４つの磁石２１、２２、２３、２４を設け、第２の支持体１２には１２０度間隔に３つの磁界検出部を設けたが本発明はこれに限らない。磁石の個数は２個以上であればよく、磁石の配置間隔は限定されず、磁界検出部の個数は限定されず、磁界検出部の配置間隔も限定されない。もっとも、上述したように、第１の支持体が回転する間に各磁界検出部から検出信号が出力されるタイミングが重なり合うことのないように、磁石の配置間隔および磁界検出部の配置間隔を設定することが望ましい。図１９は、本発明の回転検出装置の他の実施形態として、第１の支持体に２つの磁石６１、６２を設け、第２の支持体６３に１つの磁界検出部６４を設け、磁界検出部６４の一端部および他端部を磁性部材６５、６６でそれぞれ覆った回転検出装置６０を示している。

この場合、各磁石２１、２２、２３、２４の接線方向の寸法Ｄ１は、上述した実施形態に係る長さ以上、第１の支持体１１の全周（全円周）の１／２の円弧における弦の長さ以下の範囲で任意に設定することができる。例えば、図２０に示すように、第１の支持体７２自体を、軸線Ａを中心として中心角１８０度に分割した２つの磁片７２ａ、７２ｂから成る円盤状（またはリング状（図示せず））の磁石により形成してもよい。

また、上述した実施形態に係る回転検出装置１では、各磁界検出部３１、３２、３３の磁性素子３５として複合磁性ワイヤを採用する場合を例にあげたが、他のバルクハウゼン素子を採用することも可能である。

また、上述した実施形態に係る回転検出装置１では、磁性部材４１ないし４６等を形成する磁性材料として鉄を例にあげたが、本発明はこれに限らず、他の磁性体ないし強磁性体、例えば、パーマロイ、電磁鋼板等を用いてもよい。

また、各磁性部材４１ないし４６の形状は、種々の変形が可能である。例えば、図２１に示す磁性部材１０１、１０２のように、対向端面１０１Ｃ（１０２Ｃ）と内周側端面１０１Ｄ（１０２Ｄ）とが交わる角部を一部取り除き、対向端面１０１Ｃ（１０２Ｃ）と内周側端面１０１Ｄ（１０２Ｄ）との間に傾斜面１０１Ｆ（１０２Ｆ）を形成してもよい。また、図２２に示す磁性部材１１１、１１２のように、対向端面１１１Ｃ、１１２Ｃに段部１１１Ｆ、１１２Ｆをそれぞれ形成し、対向端面１１１Ｃと対向端面１１２Ｃとの間の距離を部分的に変化させてもよい。具体的には、磁界検出部３１の中間部と対応する部分では、対向端面１１１Ｃと対向端面１１２Ｃとの間を大きくする。一方、磁石２１、２２、２３、２４が通過する領域に対応する部分（円周Ｒに対応する部分）では、対向端面１１１Ｃと対向端面１１２Ｃとの間を小さくする。また、図２３に示す磁性部材１２１、１２２のように、磁界検出部３１の中間部に対応する部分において対向端面１２１Ｃと対向端面１２２Ｃとが最も接近するように、対向端面１２１Ｃおよび対向端面１２２Ｃとをそれぞれ円弧状に形成してもよい。また、図２４に示す磁性部材１３１、１３２のように、対向端面１３１Ｃおよび対向端面１３２Ｃにおいて、磁石２１、２２、２３、２４が通過する領域に対応する部分（円周Ｒに対応する部分）に、クランク状に屈曲したクランク部１３１Ｆ、１３２Ｆをそれぞれ形成してもよい。

また、上述した実施形態に係る回転検出装置１では、第１の支持体１１およびこれに設けられた磁石２１、２２、２３、２４を回転させる場合を例にあげたが、第２の支持体１２とこれに設けられた磁界検出部３１、３２、３３を回転させる構成を採用することもできる。

（第１の変形例）
次に、図２５ないし図３１を参照しながら、上述した実施形態に係る回転検出装置１の第１の変形例について説明する。図２５ないし図３０は本実施形態の第１の変形例による回転検出装置１において、各磁石の平面形状の例を示している。図３１は本実施形態の第１の変形例による回転検出装置１において磁石の他端部が間隙Ｓ１に臨み始めた状態を示している。なお、上述した実施形態に係る回転検出装置１と同一の構成については、同一の符号を付し、その説明を省略する。

本実施形態の第１の変形例では、第２の支持体１２に臨む側の面（以下、「平面」という。）において、各磁石の径方向の寸法が、円周Ｒの接線方向の中央部よりも一端部および他端部（以下、「両端部」という。）で小さくなるように形成されている。各磁石の平面形状は、種々の変形が可能である。

例えば、図２５に示すように、各磁石７３ａ、７３ｂ、７３ｃ、７３ｄの平面形状が、接線方向に向かって長径を有する楕円形状に形成されていてもよい。また、図２６に示すように、各磁石７４ａ、７４ｂ、７４ｃ、７４ｄの平面形状が、接線方向の両端部がそれぞれ鋭角に形成された略楕円形状に形成されていてもよい。また、図２７に示すように、各磁石７５ａ、７５ｂ、７５ｃ、７５ｄの平面形状が、接線方向に細長い菱形状に形成されていてもよい。また、図２８に示すように、各磁石７６ａ、７６ｂ、７６ｃ、７６ｄの平面形状が、接線方向に細長く、両端部にそれぞれ鋭角が位置するような六角形状に形成されていてもよい。さらに、図２９に示すように、各磁石７７ａ、７７ｂ、７７ｃ、７７ｄの平面形状が、接線方向に細長く、両端部にそれぞれ鋭角が位置するような台形状に形成されていてもよい。また、例えば、図３０に示すように、各磁石７８ａ、７８ｂ、７８ｃ、７８ｄの平面形状が、接線方向に細長い矩形状の本体部７９と、本体部７９より径方向の寸法が小さく本体部７９の接線方向両端面からそれぞれ突出する狭幅部８０と、から構成されていてもよい。

以上の実施形態の第１の変形例に係る回転検出装置１によれば、第２の支持体１２に臨む側の面において（または第２の支持体１２側から見て）、各磁石７３ａ〜７８ａ、７３ｂ〜７８ｂ、７３ｃ〜７８ｃ、７３ｄ〜７８ｄの円周Ｒの接線方向の中央部領域における面積よりも、接線方向の両端部領域における面積の方が小さくなるように形成されている。磁力の強さは面積に比例するため、各磁石７３ａ〜７８ａ、７３ｂ〜７８ｂ、７３ｃ〜７８ｃ、７３ｄ〜７８ｄは、その磁力が両端部において弱くなるように形成されている。したがって、図３１に示すように、例えば、磁界検出部３１の一端部から他端部に向かう方向に第１の支持体１１の回転が進み、磁石７３ａの他端部が、磁性部材４１と磁性部材４２との間隙Ｓ１に臨み始めた時に、第１の支持体１１の回転方向とは逆方向に位置する磁性部材４１に向かう磁石７３ａの他端部の磁束密度を低くすることができる。なお、図３１では、磁石２１の両端部の磁束密度が、磁石２１の中央部の磁束密度よりも低い状態であることを破線の矢印で示している。これにより、コギングトルクの発生を有効に抑制することができる。

なお、他の磁性部材４３、４４、４５、４６に対する他の磁石のコギングトルクの低減作用についても同様である。

（第２の変形例）
次に、図３２を参照しながら、上述した実施形態に係る回転検出装置１の第２の変形例について説明する。図３２は本実施形態の第２の変形例による回転検出装置１において磁石の他端部が間隙Ｓ１に臨み始めた状態を示している。なお、上述した実施形態に係る回転検出装置１と同一の構成については、同一の符号を付し、その説明を省略する。

本実施形態の第２の変形例に係る回転検出装置１では、上述した実施形態と同様に、４つの磁石８１ａ、８１ｂ、８１ｃ、８１ｄが第１の支持体１１上に配設されている。各磁石８１ａ、８１ｂ、８１ｃ、８１ｄの形状は、それぞれ同一であるため、ここでは、磁石８１ａに着目して具体的に説明する。図３２に示すように、磁石８１ａは、その第２の支持体１２との離間距離が円周Ｒの接線方向の中央部よりも両端部で大きくなるように形成されている。すなわち、例えば、磁石８１ａは、第２の支持体１２に臨む側から第１の支持体１１に向かって傾斜（一端側および他端側に向かってそれぞれ上傾）し、台形状に形成されている。

以上の実施形態の第２の変形例に係る回転検出装置１によれば、磁力の強さは距離の２乗に反比例するため、各磁石８１ａ、８１ｂ、８１ｃ、８１ｄは、その磁力が両端部において弱くなるように形成されている。したがって、図３２に示すように、例えば、磁界検出部３１の一端部から他端部に向かう方向に第１の支持体１１の回転が進み、磁石２１の他端部が、磁性部材４１と磁性部材４２との間隙Ｓ１に臨み始めた時に、第１の支持体１１の回転方向とは逆方向に位置する磁性部材４１に向かう磁石８１ａの他端部の磁束密度を低くすることができる。なお、図３２では、磁石８１ａの両端部の磁束密度が、その中央部の磁束密度よりも低い状態であることを破線の矢印で示している。これにより、コギングトルクの発生を有効に抑制することができる。

なお、他の磁性部材４３、４４、４５、４６に対する他の磁石８１ｂ、８１ｃ、８１ｄのコギングトルクの低減作用についても同様である。また、本実施形態の第２の変形例の構成を、上述した第１の変形例に適用してもよい。

なお、上述した実施形態および各変形例に係る各磁石２１、２２、２３、２４等は、焼結磁石を用いたが、砕いた磁石（磁石粉）をゴムやプラスチックに練り込んで形成したボンド磁石を用いてもよい。この場合、ボンド磁石の円周Ｒの接線方向の中央部において磁石粉濃度を高くし、接線方向の両端部において磁石粉濃度を低くするように形成してもよい。すなわち、各ボンド磁石は、円周Ｒの接線方向の中央部よりも両端部において磁力が小さくなっている。これにより、磁束密度分布を周方向に均一化した状態を維持することができるため、コギングトルクの発生を有効に抑制することができる。

なお、本発明は、請求の範囲および明細書全体から読み取ることのできる発明の要旨または思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う回転検出装置もまた本発明の技術思想に含まれる。

１、５０、６０ 回転検出装置
１１ 第１の支持体
１２ 第２の支持体
２１〜２４、６１、６２、７０、７１、７３ａ〜７８ａ、７３ｂ〜７８ｂ、７３ｃ〜７８ｃ、７３ｄ〜７８ｄ、８１ａ、８１ｂ、８１ｃ、８１ｄ 磁石
３１、３２、３３、６４ 磁界検出部
３５ 磁性素子
３６ コイル
４１〜４６、６５、６６、１０１、１０２、１１１、１１２、１２１、１２２、１３１、１３２ 磁性部材
Ａ 軸線
Ｄ１、Ｄ４ （磁石の）寸法
Ｄ２ （間隙の）距離
Ｐ１ 重合点
Ｒ 円周
Ｓ１ 間隙

Claims (6)

1. 軸線の周囲に前記軸線方向に互いに離間して設けられ、いずれか一方が前記軸線を回転軸として回転する第１の支持体および第２の支持体と、
   前記第１の支持体に固定され、前記第２の支持体に臨み、前記軸線の周囲に周方向にそれぞれ離間して配置され、極性が互いに異なり、前記第１の支持体と前記第２の支持体との間の領域に磁界を形成する少なくとも一対の磁界形成部と、
   長さ方向において磁化の方向が変化する棒状、ワイヤ状または長板状の磁性素子にコイルを巻回することにより形成され、前記第２の支持体に固定され、前記第１の支持体に臨み、前記軸線上の点を中心とし前記少なくとも一対の磁界形成部のそれぞれと重なり合う円周の接線と前記磁性素子の長さ方向とが平行となるように配置され、前記磁界形成部により形成された磁界を検出する少なくとも１つの磁界検出部と、
   磁性材料により形成され、前記第２の支持体に固定され、前記磁界検出部の長さ方向一端部において前記第１の支持体に臨む部分を覆う第１の磁性部材と、
   磁性材料により形成され、前記第２の支持体に固定され、前記磁界検出部の長さ方向他端部において前記第１の支持体に臨む部分を覆う第２の磁性部材と、を備え、
   前記第１の磁性部材と前記第２の磁性部材とは、前記磁界検出部の長さ方向中間部に向けて互いに接近する方向に伸長し、前記磁界検出部の長さ方向中間部において間隙を介して互いに対向しており、
   前記各磁界形成部の前記円周の接線方向の寸法は、前記各磁界形成部の径方向の寸法よりも大きく、且つ、前記第１の磁性部材と前記第２の磁性部材との間隙の距離よりも大きいことを特徴とする回転検出装置。
2. 前記少なくとも一対の磁界形成部は、前記磁性素子の長さ方向一端側および他端側と前記円周とが重なった場合における交点である重合点のそれぞれに臨むように配置され、
   前記各磁界形成部の前記円周の接線方向の寸法は、前記磁界検出部の長さ方向一端側の前記重合点と前記磁界形成部の前記円周の接線方向の中央部とが一致した場合において前記磁界形成部の前記中央部から前記第１の磁性部材の周方向一端部と同一位置までの距離の２倍となる長さ以上であり、前記第１の支持体の全周の１／２の円弧における弦の長さ以下であることを特徴とする請求項１に記載の回転検出装置。
3. 前記各磁界形成部は、その径方向の寸法が前記円周の接線方向の中央部よりも両端部で小さくなるように形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の回転検出装置。
4. 前記各磁界形成部は、その前記第２の支持体との離間距離が前記円周の接線方向の中央部よりも両端部で大きくなるように形成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の回転検出装置。
5. 前記各磁界形成部は、ボンド磁石であり、前記円周の接線方向の中央部よりも両端部において磁力が小さくなるように形成されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の回転検出装置。
6. 前記第１の支持体には、前記軸線の全周を囲むようにして、周方向に等間隔で極性が交互に異なるように少なくとも２組の一対の磁界形成部が設けられ、
   前記第２の支持体には、前記軸線の全周を囲むようにして、周方向に等間隔に少なくとも３つの前記磁界検出部が設けられ、
   前記各磁界検出部に前記第１の磁性部材および前記第２の磁性部材が設けられ、
   前記複数の第１の磁性部材および前記複数の第２の磁性部材のうち周方向に互いに隣り合う各対の第１の磁性部材と第２の磁性部材とが互いに接近し、これにより形成された前記複数の第１の磁性部材および前記複数の第２の磁性部材の連続的な配列が、前記第２の支持体との間に前記各磁界検出部を介在させつつ、前記第２の支持体において前記第１の支持体に臨む部分内の外周側を略全周に亘って覆っていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の回転検出装置。

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