JP2014206400A - 回転角検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成で、検出精度の高い回転角検出装置を提供する。
【解決手段】磁気検出素子３１は、永久磁石５１、５２に対し相対回転可能に設けられ、磁束の垂直成分に対応する値である磁力のデジタル値を出力する。ホールＩＣ３０は、磁気検出素子３１が出力する磁力のデジタル値に基づき、永久磁石５１、５２と磁気検出素子３１との相対回転角に対応する電圧である出力電圧を算出し出力する。磁力のデジタル値をＶ１、出力電圧をＶ２、磁力のデジタル値の最大値をＶＭ、ゲインをｋ、所定の値をα、所定のオフセット値をＶｏｆｆｓｅｔとすると、ホールＩＣ３０は、Ｖ２＝ｋ・ａｒｃｓｉｎ（Ｖ１／（ＶＭ＋α））＋Ｖｏｆｆｓｅｔにより、出力電圧を算出する。
【選択図】図２

Description

本発明は、磁気発生手段との相対回転角を検出する回転角検出装置に関する。

従来、ステータ等の集磁部材を備えることなく、検出対象の回転角を検出する回転角検出装置が知られている。例えば特許文献１に記載された回転角検出装置では、集磁部材を備えないことにより、構成の簡略化およびコストの低減を図っている。

特許第３４９１５７７号公報

特許文献１の回転角検出装置では、磁気検出素子から出力される値である磁力のデジタル値に基づき、磁気発生手段と磁気検出素子との相対回転角に対応する電圧である出力電圧を算出している。特許文献１の回転角検出装置では、集磁部材を備えないため、磁気検出素子からは正弦波形または余弦波形の磁力のデジタル値が出力される。磁力のデジタル値は、磁力のデジタル値の最大値に対応する回転角付近で非リニアに変化するため、特にこの範囲で、回転角の検出精度が低下するおそれがある。そこで、特許文献１の回転角検出装置では、磁気検出素子からの磁力のデジタル値を逆正弦関数または逆余弦関数で演算することにより、出力電圧を、回転角に対しリニアに変化する値に変換している。

しかしながら、特許文献１の回転角検出装置では、磁気発生手段の減磁または位置ずれ等により、磁気検出素子からの磁力のデジタル値が変動すると、特に磁力のデジタル値の最大値に対応する回転角付近で、出力電圧が大きく変動するおそれがある。出力電圧が大きく変動すると回転角の検出精度が低下するおそれがある。

本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡単な構成で、検出精度の高い回転角検出装置を提供することにある。

本発明は、磁気検出素子と処理部とを備えている。磁気検出素子は、磁気発生手段に対し相対回転可能に設けられる。磁気検出素子は、磁束の垂直成分に対応する値である磁力のデジタル値を出力する。処理部は、磁気検出素子が出力する磁力のデジタル値に基づき、磁気発生手段と磁気検出素子との相対回転角に対応する電圧である出力電圧を算出し出力する。

本発明では、磁力のデジタル値をＶ１、出力電圧をＶ２、磁力のデジタル値の最大値をＶＭ、ゲインをｋ、所定の値をα、所定のオフセット値をＶｏｆｆｓｅｔとすると、処理部は、
Ｖ２＝ｋ・ａｒｃｓｉｎ（Ｖ１／（ＶＭ＋α））＋Ｖｏｆｆｓｅｔ
または
Ｖ２＝ｋ・ａｒｃｃｏｓ（Ｖ１／（ＶＭ＋α））＋Ｖｏｆｆｓｅｔ
により、出力電圧を算出する。このように、逆正弦関数（ａｒｃｓｉｎ）または逆余弦関数（ａｒｃｃｏｓ）で演算する値の分母をＶＭよりα大きくすることにより、Ｖ１が変動することによるＶ２の変動を抑えることができる。したがって、磁気発生手段の減磁または位置ずれ等により磁力のデジタル値Ｖ１に変動があっても、出力電圧Ｖ２への影響を小さくすることができる。よって、回転角を高精度に検出することができる。また、本発明では、ステータ等の集磁部材を備えていない。したがって、簡単な構成で、検出精度の高い回転角検出装置を実現することができる。

本発明の第１実施形態による回転角検出装置、および、これを適用した回転駆動装置を示す断面図。 本発明の第１実施形態による回転角検出装置の磁気検出素子、および、その近傍を示す模式図であって、（Ａ）はスロットルバルブの回転角が０°のときの図、（Ｂ）はスロットルバルブの回転角が１２°のときの図。 本発明の第１実施形態による回転角検出装置のホールＩＣの構成を示す模式図。 本発明の第１実施形態による回転角検出装置の磁気検出素子が出力する電圧とスロットルバルブの回転角との関係を示す図。 本発明の第１実施形態による回転角検出装置のホールＩＣから出力される出力電圧を示す図。 比較例による回転角検出装置のホールＩＣから出力される出力電圧を示す図。 本発明の第２実施形態による回転角検出装置のホールＩＣから出力される出力電圧を示す図。 （Ａ）は本発明の第３実施形態による回転角検出装置の磁気検出素子、および、その近傍を示す図、（Ｂ）は本発明の第４実施形態による回転角検出装置の磁気検出素子、および、その近傍を示す図。

以下、本発明の複数の実施形態による回転角検出装置を図面に基づき説明する。なお、複数の実施形態において実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
（第１実施形態）

本発明の第１実施形態による回転角検出装置、および、これを適用した回転駆動装置を図１に示す。
回転駆動装置１は、例えば車両の吸気系に設けられるスロットルバルブ２を回転駆動するのに用いられる。回転駆動装置１は、ハウジング３、弁軸５、モータ６および回転角検出装置１０等を備えている。

ハウジング３は、例えばアルミ等の金属により形成され、内側に略円筒状の通路４を有している。当該通路４は、吸気を内燃機関に導く吸気通路の一部を構成している。弁軸５は、棒状に形成され、通路４の通路軸に略直交するよう、ハウジング３に対し相対回転可能に設けられている。

スロットルバルブ２は、略円板状に形成され、例えばねじ部材等により弁軸５に取り付けられている。これにより、弁軸５が回転すると、スロットルバルブ２は、弁軸５とともに回転し、通路４を開閉する。その結果、内燃機関に導かれる吸気の量が調整される。

モータ６は、電力の供給により回転駆動する電動モータである。本実施形態では、モータ６は、例えばブラシ付きモータである。モータ６は、モータ軸７を有している。モータ６の回転、すなわち、トルクは、モータ軸７から出力される。モータ６は、モータ軸７が弁軸５に対し略平行となるようハウジング３に収容されている。

弁軸５の一端には、例えば樹脂により形成された筒状のホルダ８が設けられている。当該ホルダ８の内側には、磁気発生手段としての永久磁石５１、５２が設けられている。これにより、ホルダ８および永久磁石５１、５２は、弁軸５およびスロットルバルブ２とともに回転可能である。

回転角検出装置１０は、弁軸５の一端側、すなわち、ホルダ８および永久磁石５１、５２、ならびに、モータ軸７の一端側を覆うようにしてハウジング３に取り付けられる。
ホルダ８の外壁の周方向の一部には、ギア１１が形成されている。ハウジング３には、棒状のシャフト１２が、弁軸５およびモータ軸７に対し略平行となるよう設けられている。シャフト１２は、一端がハウジング３に対し回転不能となるよう設けられている。シャフト１２の他端は、後述する回転角検出装置１０のカバー２０に支持される。

シャフト１２には、シャフト１２に対し相対回転可能となるようギア部材１３が設けられている。ギア部材１３は、例えば樹脂により形成され、ホルダ８のギア１１に噛み合い可能な第１ギア１４を有している。また、ギア部材１３は、第１ギア１４より外径の大きな第２ギア１５を有している。モータ軸７の一端には、ギア部材１３の第２ギア１５に噛み合い可能なギア部材１６が固定されている。
また、モータ６は、図示しないバッテリから電力を供給されることにより、回転駆動する。

上記構成により、モータ６が回転駆動すると、モータ６の回転（トルク）は、モータ軸７、ギア部材１６、ギア部材１３、ホルダ８および弁軸５を経由してスロットルバルブ２に伝達する。これにより、スロットルバルブ２が通路４内で回転し、通路４（吸気通路）が開閉される。回転角検出装置１０は、スロットルバルブ２の回転角（開度）を検出するために設けられる。

回転角検出装置１０は、図１に示すように、カバー２０、支持部２１、ホールＩＣ３０等を備えている。
カバー２０は、例えば樹脂により皿状に形成され、弁軸５の一端側、すなわち、ホルダ８および永久磁石５１、５２、ならびに、モータ軸７の一端側を覆うようにしてハウジング３に取り付けられる。

支持部２１は、例えば樹脂により形成され、カバー２０と一体に形成されている。ここで、支持部２１は、先端部がホルダ８の中央に位置するよう設けられている。支持部２１の先端部には、後述するホールＩＣ３０がインサートモールドされている。これにより、支持部２１は、ホールＩＣ３０を支持している。よって、永久磁石５１、５２とホールＩＣ３０とは、相対回転可能である。

図２に示すように、ホールＩＣ３０は、磁気検出素子３１を有している。磁気検出素子３１は、例えばホール素子であって、感磁面３１１を有し、磁束の垂直成分に対応する値であるデジタル値を出力電圧に変換し出力する。すなわち、磁気検出素子３１は、感磁面３１１を通過する磁束の垂直成分の大きさに応じた磁力のデジタル値に対応する電圧を出力する。

本実施形態では、カバー２０は、コネクタ２２を有している（図１参照）。コネクタ２２の内側には、図示しない端子が複数設けられている。当該端子は、それぞれ、モータ６またはホールＩＣ３０に接続されている。

本実施形態では、磁気発生手段としての永久磁石５１、５２は、弁軸５の軸に対し点対称となるようホルダ８に設けられている。また、ホルダ８には、永久磁石５１、５２を挟み込むようにして円弧状のヨーク１７、１８が設けられている。ヨーク１７の両端部は、永久磁石５１、５２のＮ極に当接している。ヨーク１８の両端部は、永久磁石５１、５２のＳ極に当接している。これにより、磁気回路が形成され、永久磁石５１、５２のＮ極から発生した磁束は、ヨーク１７を流れ、ヨーク１７の中央からヨーク１８の中央へ飛び、ヨーク１８を経由して永久磁石５１、５２のＳ極に流れる。

ここで、ホールＩＣ３０は、ヨーク１７とヨーク１８とにより形成される円の中央に位置するように設けられている。そのため、永久磁石５１、５２の回転位置、すなわち、弁軸５の回転位置にかかわらず、磁気検出素子３１を磁束が通過する。

図２（Ａ）は、スロットルバルブ２が全閉状態（開度０）のときのホールＩＣ３０およびその近傍の状態を示している。このとき、感磁面３１１とヨーク１７からヨーク１８へ飛ぶ磁束の方向との成す角は約１２°である。図２（Ｂ）は、スロットルバルブ２が全閉位置から約１２°開いた（回転した）ときのホールＩＣ３０およびその近傍の状態を示している。このとき、感磁面３１１とヨーク１７からヨーク１８へ飛ぶ磁束の方向との成す角は約０°である。よって、このとき、感磁面３１１を通過する磁束の垂直成分は０のため、磁気検出素子３１から出力される磁力のデジタル値は０である。

図３に示すように、ホールＩＣ３０は、磁気検出素子３１の他にＡＤ変換器３２、デジタルシグナルプロセッサ（以下、「ＤＳＰ」という）３３、メモリ３４およびＤＡ変換器３５等を有している。
ＡＤ変換器３２は、磁気検出素子３１から出力されるアナログ値（電圧）をデジタル値に変換し、ＤＳＰ３３に出力する。ここで、磁気検出素子３１から出力される電圧を磁力のデジタル値Ｖ１とする。

ＤＳＰ３３は、ＡＤ変換器３２から出力される磁力のデジタル値Ｖ１に基づき、永久磁石５１、５２と磁気検出素子３１との相対回転角に対応する電圧である出力電圧Ｖ２を算出し、ＤＡ変換器３４に出力する。ここで、ＤＳＰ３３は、特許請求の範囲における「処理部」に対応している。
メモリ３４は、例えばＥＥＰＲＯＭ等の記憶装置であって、ＤＳＰ３３で処理を行うためのプログラムやパラメータ等が格納されている。

ＤＡ変換器３５は、ＤＳＰ３３から出力されるデジタル値（電圧）をアナログ値に変換し出力する。本実施形態では、ＤＡ変換器３５から出力される出力電圧Ｖ２は、コネクタ２２を経由して電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」という）４０に伝達される。

ＥＣＵ４０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏ等を有する小型のコンピュータであり、車両の各部に設けられた各種センサからの信号等に基づき、車両の各種装置および機器等を制御することで車両を統合的に制御する。ＥＣＵ４０は、ＤＡ変換器３５から出力される出力電圧Ｖ２に基づき、スロットルバルブ２の回転角、すなわち、開度を検出することができる。

また、ＥＣＵ４０は、バッテリからコネクタ２２を経由してモータ６に供給する電力を調整することによりモータ６の回転駆動を制御可能である。これにより、ＥＣＵ４０は、例えば内燃機関の負荷状態等に基づき、モータ６の回転駆動を制御することによりスロットルバルブ２の開度を制御可能である。

次に、ＤＳＰ３３における出力電圧Ｖ２の算出の仕方について説明する。
磁力のデジタル値Ｖ１の最大値をＶＭ、ゲインをｋ、所定の値をα、所定のオフセット値をＶｏｆｆｓｅｔとすると、本実施形態では、ＤＳＰ３３は、下記式１により出力電圧Ｖ２を算出する。
Ｖ２＝ｋ・ａｒｃｓｉｎ（Ｖ１／（ＶＭ＋α））＋Ｖｏｆｆｓｅｔ ・・・式１

ここで、ＶＭについて、図４に基づき説明する。図４に示すように、磁気検出素子３１から出力されるデジタル値は、磁気検出素子３１と永久磁石５１、５２との相対回転角、すなわち、スロットルバルブ２の回転角を横軸にとると、正弦波形状となる。図４に示す角度０°のときの電圧は、図２（Ａ）に示す状態のとき、すなわち、スロットルバルブ２が全閉状態のとき磁気検出素子３１から出力される磁力のデジタル値である。なお、図２（Ｂ）に示す状態のとき、すなわち、スロットルバルブ２が全閉位置から約１２°開いた（回転した）とき磁気検出素子３１から出力される磁力のデジタル値は、図４に示す角度１２°のときの磁力のデジタル値（０）である。

図４に示すように、磁気検出素子３１と永久磁石５１、５２とが３６０°相対回転する場合、磁気検出素子３１から出力されるデジタル値（磁力のデジタル値Ｖ１）の最大値は、ＶＭ（角度１０２°のとき）である。すなわち、ＶＭは、磁気検出素子３１から出力されるデジタル値に対応する正弦波の振幅に等しい。

本実施形態では、ＥＣＵ４０によるスロットルバルブ２の開度の制御範囲は、０〜８６°（全閉時０°、全開時８６°）である。よって、スロットルバルブ２の制御範囲内では、磁力のデジタル値Ｖ１は、−Ｖａ〜Ｖｂ内の値を取り得る。

本実施形態では、回転駆動装置１の組み付け後、カバー２０のコネクタ２２に、図示しない測定書込装置を接続する。当該測定書込装置は、コネクタ２２を経由しモータ６に電力を供給することによりスロットルバルブ２を回転させる。測定書込装置は、スロットルバルブ２が全閉のときにホールＩＣ３０（磁気検出素子３１）から出力される磁力のデジタル値（−Ｖａ）と、スロットルバルブ２が全開のときにホールＩＣ３０から出力される磁力のデジタル値（Ｖｂ）とを測定する。測定書込装置は、測定した磁力のデジタル値（−Ｖａ、Ｖｂ）に基づき、磁力のデジタル値Ｖ１の最大値であるＶＭを推定する。そして、測定書込装置は、推定したＶＭをメモリ３４に書き込む。これにより、ＤＳＰ３３は、式１でＶＭを用いることができる。

本実施形態では、式１のゲインｋは、温度によって変化させる。また、式１の所定値αは、本実施形態では、ＶＭの０．２〜０．２５倍程度の値である。また、式１の所定のオフセット値Ｖｏｆｆｓｅｔは、スロットルバルブ２の制御時にホールＩＣ３０から出力され得るデジタル値の最小値を考慮して設定する。

図５に、スロットルバルブ２の制御時にホールＩＣ３０から出力される出力電圧Ｖ２を実線Ｌ１で示す。
ここで、本実施形態の回転駆動装置１において、磁力のデジタル値Ｖ１が１％変動した場合の出力電圧Ｖ２を下記式２により算出する。
Ｖ２＝ｋ・ａｒｃｓｉｎ（Ｖ１×０．９９／（ＶＭ＋α））＋Ｖｏｆｆｓｅｔ ・・・式２

上記式２により算出した出力電圧Ｖ２を図５に一点鎖線Ｌ２で示す。図５に示すように、スロットルバルブ２の全開（８６°）時の磁力のデジタル値Ｖ１の変動前と変動後の出力電圧Ｖ２の差は、Δｄ１であり、比較的小さい。
なお、図５に破線Ｌ３で示すのは、回転角に対しリニアに変化する「理想センサ出力」である。当該理想センサ出力は、下記式３により算出される出力に等しい。
ｋ・ａｒｃｓｉｎ（Ｖ１／ＶＭ）＋Ｖｏｆｆｓｅｔ ・・・式３
図５に示すように、式１により算出した出力電圧Ｖ２（実線Ｌ１）は、スロットルバルブ２の回転角度（開度）が大きくなるほど、直線状の理想センサ出力（破線Ｌ３）から離れるよう曲線状を呈する。

次に、比較例を示すことにより、本実施形態の優位な点を明らかにする。比較例は、本実施形態と物理的な構成は同じものの、ホールＩＣ３０による出力電圧Ｖ２の算出の仕方が本実施形態と異なる。比較例では、ホールＩＣ３０は、下記式４により出力電圧Ｖ２を算出する。
Ｖ２＝ｋ・ａｒｃｓｉｎ（Ｖ１／ＶＭ）＋Ｖｏｆｆｓｅｔ ・・・式４

すなわち、比較例は、上述の従来技術と同様の算出方法により出力電圧Ｖ２を算出する。図６に、スロットルバルブ２の制御時に比較例のホールＩＣ３０から出力される出力電圧Ｖ２を実線Ｌ４で示す。ここで、実線Ｌ４は、上述の理想センサ出力を示す破線Ｌ２（図５参照）に一致する。

次に、比較例の回転駆動装置において、磁力のデジタル値Ｖ１が１％変動した場合の出力電圧Ｖ２を下記式５により算出する。
Ｖ２＝ｋ・ａｒｃｓｉｎ（Ｖ１×０．９９／ＶＭ）＋Ｖｏｆｆｓｅｔ ・・・式５

上記式５により算出した出力電圧Ｖ２を図６に一点鎖線Ｌ５で示す。図６に示すように、スロットルバルブ２の全開（８６°）時の磁力のデジタル値Ｖ１の変動前と変動後の出力電圧Ｖ２の差は、Δｄ２であり、比較的大きい。

このように、本実施形態では、特にスロットルバルブ２の全開付近の磁力のデジタル値Ｖ１の変動前と変動後の出力電圧Ｖ２の差が、比較例と比べて小さい。よって、本実施形態は、磁力のデジタル値Ｖ１の変動の出力電圧Ｖ２への影響が小さい点で、比較例に対し優位である。

以上説明したように、本実施形態では、磁気検出素子３１は、永久磁石５１、５２に対し相対回転可能に設けられる。磁気検出素子３１は、磁束の垂直成分に対応する磁力のデジタル値を出力する。ＤＳＰ３３は、磁気検出素子３１が出力する磁力のデジタル値に基づき、永久磁石５１、５２と磁気検出素子３１との相対回転角に対応する電圧である出力電圧を算出し出力する。

本実施形態では、磁力のデジタル値をＶ１、出力電圧をＶ２、磁力のデジタル値の最大値をＶＭ、ゲインをｋ、所定の値をα、所定のオフセット値をＶｏｆｆｓｅｔとすると、ＤＳＰ３３は、上記式１により、出力電圧Ｖ２を算出する。式１に示すように、逆正弦関数（ａｒｃｓｉｎ）で演算する値の分母をＶＭよりα大きくすることにより、Ｖ１が変動することによるＶ２の変動を抑えることができる。したがって、永久磁石５１、５２の減磁または位置ずれ等により磁力のデジタル値Ｖ１に変動があっても、出力電圧Ｖ２への影響を小さくすることができる。よって、回転角を高精度に検出することができる。また、本実施形態では、ステータ等の集磁部材を備えていない。したがって、簡単な構成で、検出精度の高い回転角検出装置１０を実現することができる。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態による回転角検出装置を図７に基づき説明する。第２実施形態は、物理的な構成は第１実施形態と同様であるものの、ＤＳＰ３３での処理が第１実施形態と異なる。

第２実施形態では、ＤＳＰ３３は、上記式１に基づき出力電圧Ｖ２を算出した後、算出した出力電圧Ｖ２を多点補正して出力する。具体的には、第１点がスロットルバルブ２全閉時の出力電圧Ｖ２に対応し第１５点がスロットルバルブ２の全開時の出力電圧Ｖ２に対応するよう１６点で多点補正を行い、出力電圧Ｖ２が理想センサ出力に近づくよう補正する。なお、多点補正を行うための各種パラメータおよびプログラム等はメモリ３４に格納されている。

これにより、図７に示すように、式１により算出される出力電圧Ｖ２（実線Ｌ１）は、理想センサ出力（破線Ｌ３）に近づくように補正される。よって、磁力のデジタル値Ｖ１が１％変動した場合の出力電圧Ｖ２（一点鎖線Ｌ２）も理想センサ出力（破線Ｌ３）に近づくように補正される。

以上説明したように、本実施形態では、ＤＳＰ３３は、上記式１に基づき算出した出力電圧Ｖ２を多点補正により補正して出力する。これにより、第１実施形態と比べ、ホールＩＣ３０から出力される出力電圧Ｖ２の直線性（リニアリティ）が向上し、永久磁石５１、５２の減磁または位置ずれ等による磁力のデジタル値Ｖ１の変動に対しロバスト性を向上させることができる。

（第３実施形態）
本発明の第３実施形態による回転角検出装置の一部を図８（Ａ）に示す。
第３実施形態では、ホルダ８に略円筒状のヨーク１９が設けられている。ここで、ヨーク１９は、軸が弁軸５の軸に一致するよう設けられている。そのため、ヨーク１９の軸は、ホールＩＣ３０の磁気検出素子３１を通過する。

また、本実施形態では、磁気発生手段としての永久磁石５３、５４が、弁軸５の軸に対し点対称となるよう、すなわち、互いに向き合うようにしてヨーク１９の内側に設けられている。永久磁石５３は、ヨーク１９の軸に対向する面がＮ極となるよう着磁されている。永久磁石５４は、ヨーク１９の軸に対向する面がＳ極となるよう着磁されている。これにより、磁気回路が形成され、永久磁石５３のＮ極から発生した磁束は永久磁石５３の中央から永久磁石５４の中央へ飛び、永久磁石５４のＮ極から発生した磁束はヨーク１９を経由して永久磁石５３のＳ極に流れる。
ここで、ホールＩＣ３０は、ヨーク１９の中央に位置するように設けられている。そのため、永久磁石５３、５４の回転位置、すなわち、弁軸５の回転位置にかかわらず、磁気検出素子３１を磁束が通過する。

図８（Ａ）は、スロットルバルブ２が全閉状態（開度０）のときのホールＩＣ３０およびその近傍の状態を示している。このとき、感磁面３１１と永久磁石５３から永久磁石５４へ飛ぶ磁束の方向との成す角は約０°である。よって、このとき、感磁面３１１を通過する磁束の垂直成分は０のため、磁気検出素子３１から出力される電圧は０である。

以上説明したように、本実施形態では、磁気発生手段としての永久磁石５３、５４を上述のように配置し磁気回路を形成している。また、ホールＩＣ３０と永久磁石５３、５４とは、スロットルバルブ２が全閉状態（開度０）のとき、感磁面３１１と永久磁石５３から永久磁石５４へ飛ぶ磁束の方向との成す角が約０°となるよう配置されている。このような構成であっても、ＤＳＰ３３により上記式１に基づき出力電圧Ｖ２を算出すれば、回転角を高精度に検出することができる。また、第３実施形態において、上記式１に基づき算出した出力電圧Ｖ２を多点補正して出力すれば、回転角をより高精度に検出することができる。

（第４実施形態）
本発明の第４実施形態による回転角検出装置の一部を図８（Ｂ）に示す。第４実施形態では、スロットルバルブ２が全閉状態のときのホールＩＣ３０と永久磁石５３、５４との位置関係、および、出力電圧Ｖ２の算出の仕方等が第３実施形態と異なる。

第４実施形態では、ホールＩＣ３０と永久磁石５３、５４とは、スロットルバルブ２が全閉状態（開度０）のとき、感磁面３１１と永久磁石５３から永久磁石５４へ飛ぶ磁束の方向との成す角が約９０°となるよう配置されている。そのため、このとき、感磁面３１１を通過する磁束の垂直成分が最大となるため、磁気検出素子３１から出力される電圧は最大値ＶＭとなる。本実施形態では、磁気検出素子３１から出力される電圧は、磁気検出素子３１と永久磁石５３、５４との相対回転角を横軸にとると、余弦波形状となる。
本実施形態では、ＤＳＰ３３は、下記式６により出力電圧Ｖ２を算出する。
Ｖ２＝ｋ・ａｒｃｃｏｓ（Ｖ１／（ＶＭ＋α））＋Ｖｏｆｆｓｅｔ ・・・式６

以上説明したように、本実施形態では、ＤＳＰ３３は、上記式６により、出力電圧Ｖ２を算出する。式６に示すように、逆余弦関数（ａｒｃｃｏｓ）で演算する値の分母をＶＭよりα大きくすることにより、第１実施形態と同様、Ｖ１が変動することによるＶ２の変動を抑えることができる。したがって、永久磁石５３、５４の減磁または位置ずれ等により磁力のデジタル値Ｖ１に変動があっても、出力電圧Ｖ２への影響を小さくすることができる。よって、回転角を高精度に検出することができる。

（他の実施形態）
本発明の他の実施形態では、磁気検出素子をスロットルバルブの弁軸側に設け、永久磁石を回転角検出装置のカバー側に設けることとしてもよい。また、磁気発生手段として、永久磁石に限らず、電磁石等を用いることとしてもよい。

また、本発明の他の実施形態では、上記式１、６の所定値αは、ＶＭの０．２〜０．２５倍程度の値に限らず、ＶＭの０．２〜０．２５倍程度の値よりも小さい、または、大きい値であってもよい。
また、本発明の他の実施形態では、ホールＩＣは、ＤＡ変換器を経由せずＤＳＰからアナログ値を出力することとしてもよい。

また、本発明の他の実施形態では、磁気検出素子として、ホール素子に限らず、磁気抵抗素子等を用いることとしてもよい。
また、本発明は、スロットルバルブの回転角（開度）を検出するのに限らず、例えばアクセルペダルの回転角（開度）やその他装置等の回転部の回転角を検出するのに用いることができる。
このように、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施可能である。

１０ ・・・回転角検出装置
３１ ・・・磁気検出素子
３３ ・・・デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ、処理部）
５１、５２、５３、５４ ・・・永久磁石（磁気発生手段）

Claims (2)

1. 磁気発生手段（５１、５２、５３、５４）に対し相対回転可能に設けられ、磁束の垂直成分に対応する値である磁力のデジタル値を出力する磁気検出素子（３１）と、
   前記磁気検出素子が出力する前記磁力のデジタル値に基づき、前記磁気発生手段と前記磁気検出素子との相対回転角に対応する電圧である出力電圧を算出し出力する処理部（３３）と、を備え、
   前記磁力のデジタル値をＶ１、前記出力電圧をＶ２、前記磁力のデジタル値の最大値をＶＭ、ゲインをｋ、所定の値をα、所定のオフセット値をＶｏｆｆｓｅｔとすると、前記処理部は、
   Ｖ２＝ｋ・ａｒｃｓｉｎ（Ｖ１／（ＶＭ＋α））＋Ｖｏｆｆｓｅｔ
   または
   Ｖ２＝ｋ・ａｒｃｃｏｓ（Ｖ１／（ＶＭ＋α））＋Ｖｏｆｆｓｅｔ
   により、前記出力電圧を算出することを特徴とする回転角検出装置（１０）。
2. 前記処理部は、前記出力電圧を多点補正により補正して出力することを特徴とする請求項１に記載の回転角検出装置。

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