JP2016151539A - 磁気式回転検出装置およびモータ - Google Patents

Abstract

【課題】回転体の回転中心軸線周りに設けられた円環状の永久磁石と、永久磁石の回転中心軸線方向の一方面に対向する感磁素子とを用いて、回転体の角度位置を検出することのできる磁気式回転検出装置、およびモータを提供すること。
【解決手段】磁気式回転検出装置１において、円環状の永久磁石２の厚さは、Ｎ極およびＳ極の周方向の中央部分Ｎ０、Ｓ０から端部Ｎ１、Ｎ２、Ｓ１、Ｓ２に向けて薄くなっているため、一方面２１側での磁束密度が、周方向で正弦波状に変化していている。従って、永久磁石２の回転中心軸線Ｌ方向の一方面２１に対向する感磁素子３として、電気角が９０°離間する位置に第１ホール素子３１および第２ホール素子３２を設ければ、第１ホール素子３１からの出力ｓｉｎとし、第２ホール素子３２からの出力ｃｏｓによって、回転体１０の絶対角度位置θをθ＝ｔａｎ^-1（ｓｉｎ／ｃｏｓ）により求めることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、磁気式回転検出装置、および磁気式回転検出装置が設けられたモータに関するものである。

磁気式回転検出装置としては、モータの回転軸の回転中心軸線方向の一方側端面に設けられた円板状の永久磁石と、永久磁石の回転中心軸線方向の一方面に対向する感磁素子とを備えた構成が提案されており、永久磁石の一方面では、周方向にＮ極とＳ極とが１極ずつ設けられている（特許文献１参照）。かかる構成の磁気式回転検出装置では、モータの回転軸の端面に永久磁石を設けなければならないという制約がある。

一方、磁気式回転検出装置としては、回転体の回転中心軸線周りに設けられた円環状の永久磁石と、永久磁石の径方向外側の面に対向する感磁素子とを備えた構成も提案されており、永久磁石の径方向外側の面では、周方向にＮ極とＳ極とが１極ずつ設けられている（特許文献２参照）。かかる構成によれば、永久磁石を回転体の回転中心軸線方向の途中位置に設けることができるため、磁気式回転検出装置を含めたモータ全体の回転中心軸線方向のサイズを小型化できるという利点がある。しかしながら、特許文献２に記載の構成では、円環状の永久磁石の径方向外側の面に感磁素子を設けるため、磁気式回転検出装置を設けた部分のモータの径方向のサイズが大型化するという問題点がある。

また、磁気式回転検出装置としては、回転体の回転中心軸線周りに設けられた円環状の永久磁石と、永久磁石の一方面に対向する感磁素子とを備えた構成も提案されており、永久磁石の一方面では、周方向にＮ極とＳ極とが１極ずつ設けられている（特許文献３参照）。

特開２０１０−６０４８８号公報 特開２００４−２７１４９５号公報 特開２００８−１８５５５７号公報

しかしながら、円環状の永久磁石の一方面の磁束密度を検討すると、Ｓ極とＮ極との境界部分での磁束密度の変化が急峻であるとともに、Ｓ極およびＮ極のいずれにおいても、周方向の端部から中央部分に向けて低下するため、感磁素子での検出結果に基づいて回転軸の角度位置を検出することが困難である、という問題点がある。

以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、回転体の回転中心軸線周りに設けられた円環状の永久磁石と、永久磁石の回転中心軸線方向の一方面に対向する感磁素子とを用いて、回転体の角度位置を検出することのできる磁気式回転検出装置、および前記磁気式回転検出装置を備えたモータを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明は、回転体の回転中心軸線周りに円環状に設けられ、前記回転中心軸線方向の一方面にＮ極およびＳ極が形成された永久磁石と、前記永久磁石の前記一方面に対向する感磁素子と、を有する磁気式回転検出装置において、前記永久
磁石は、前記Ｎ極および前記Ｓ極のいずれにおいても周方向で構成が相違することにより、前記一方面における磁束密度は、前記Ｎ極の周方向の中央部分から前記Ｎ極の端部に向けて低下し、前記Ｓ極の周方向の中央部分から前記Ｓ極の端部に向けて低下していることを特徴とする。

本発明では、永久磁石が円環状であるため、回転体の回転中心軸線の端面に永久磁石を設けた構成に限らず、回転体の回転中心軸線方向の途中位置に永久磁石を設けた構成を採用することができる。ここで、永久磁石は、円環状であるため、Ｓ極とＮ極との境界部分での磁束密度の変化が急峻で、Ｓ極およびＮ極のいずれにおいても、周方向の端部から中央部分に向けて磁束密度が低下しようとする。しかるに本発明では、Ｎ極の周方向の中央部分からＮ極の端部に向けて磁束密度が低下し、Ｓ極の周方向の中央部分からＳ極の端部に向けて磁束密度が低下するように、Ｎ極およびＳ極のいずれにおいても周方向で構成を相違させてある。このため、感磁素子からの２つの出力の一方の出力、および他方の出力を各々、ｓｉｎ、ｃｏｓとしたとき、回転軸の絶対角度位置θを下式
θ＝ｔａｎ^-1（ｓｉｎ／ｃｏｓ）
によって求めることができる。

本発明において、前記永久磁石は、前記一方面に前記Ｎ極および前記Ｓ極が１極ずつ設けられている構成を採用することができる。

本発明において、前記永久磁石の厚さは、前記Ｎ極の周方向の中央部分から前記Ｎ極の端部に向けて薄くなっており、前記Ｓ極の周方向の中央部分から前記Ｓ極の端部に向けて薄くなっている構成を採用することができる。この場合、前記永久磁石の厚さは、前記Ｎ極の周方向の中央部分から前記Ｎ極の端部に向けて連続的に薄くなっており、前記Ｓ極の周方向の中央部分から前記Ｓ極の端部に向けて連続的に薄くなっている構成を採用することができる。

本発明において、前記永久磁石の厚さは、前記Ｎ極の周方向の中央部分から前記Ｎ極の端部に向けて段階的に薄くなっており、前記Ｓ極の周方向の中央部分から前記Ｓ極の端部に向けて段階的に薄くなっている構成を採用してもよい。

本発明において、前記永久磁石の前記一方面には、前記永久磁石の厚さに対応する高低差が形成されている構成を採用することができる。

本発明において、前記永久磁石の着磁強度は、前記Ｎ極の周方向の中央部分から前記Ｎ極の端部に向けて弱くなっており、前記Ｓ極の周方向の中央部分から前記Ｓ極の端部に向けて弱くなっている構成を採用してもよい。この場合、前記永久磁石の着磁強度は、前記Ｎ極の周方向の中央部分から前記Ｎ極の端部に向けて段階的に弱くなっており、前記Ｓ極の周方向の中央部分から前記Ｓ極の端部に向けて段階的に弱くなっている構成を採用することができる。

本発明において、前記永久磁石の着磁強度は、前記Ｎ極の周方向の中央部分から前記Ｎ極の端部に向けて連続的に弱くなっており、前記Ｓ極の周方向の中央部分から前記Ｓ極の端部に向けて連続的に弱くなっている構成を採用してもよい。

本発明において、前記永久磁石は、周方向で全体が繋がった円環状の磁石片からなる構成を採用することができる。

本発明において、前記永久磁石は、前記Ｎ極と前記Ｓ極との境界部分で分割された複数の円弧状の磁石片からなる構成を採用してもよい。かかる構成によれば、円弧状の磁石片
を厚さ方向に着磁した後、表裏反転させれば、永久磁石のＮ極とＳ極とを構成することができる。

本発明において、前記永久磁石は、前記Ｎ極内および前記Ｓ極内で周方向に分割された複数の円弧状の磁石片からなる構成を採用してもよい。かかる構成によれば、円弧状の磁石片を厚さ方向に着磁した後、表裏反転させれば、永久磁石のＮ極とＳ極とを構成することができる。

本発明において、前記永久磁石は、前記回転体の前記回転中心軸線方向の一方側端部から他方側端部に向かう途中位置に設けられていることが好ましい。

本発明において、前記感磁素子は、電気角が９０°離間する位置に設けられたホール素子である構成を採用することができる。

本発明に係る磁気式回転検出装置は、モータに搭載することができ、この場合、前記回転体がモータ軸である。

本発明に係る磁気式回転検出装置は、両軸モータに搭載することができる。かかる両軸モータは、前記モータ軸として、主軸および従軸を備え、前記主軸および前記従軸のいずれか一方に前記永久磁石が設けられている構成を採用することができる。

本発明では、永久磁石が円環状であるため、回転体の回転中心軸線の端面に永久磁石を設けた構成に限らず、回転体の回転中心軸線方向の途中位置に永久磁石を設けた構成を採用することができる。また、本発明では、Ｎ極の周方向の中央部分からＮ極の端部に向けて磁束密度が低下し、Ｓ極の周方向の中央部分からＳ極の端部に向けて磁束密度が低下するように、Ｎ極およびＳ極のいずれにおいても周方向で構成を相違させてある。このため、感磁素子からの２つの出力の一方の出力、および他方の出力を各々、ｓｉｎ、ｃｏｓとしたとき、回転軸の絶対角度位置θを下式
θ＝ｔａｎ^-1（ｓｉｎ／ｃｏｓ）
によって求めることができる。

本発明の実施の形態１に係る磁気式回転検出装置の説明図である。 本発明の実施の形態１に係る磁気式回転検出装置の検出原理を示す説明図である。 本発明の実施の形態１に係る磁気式回転検出装置に用いた永久磁石の磁束密度の説明図である。 本発明の実施の形態１の変形例１に係る磁気式回転検出装置の説明図である。 本発明の実施の形態１の変形例２に係る磁気式回転検出装置の説明図である。 本発明の実施の形態２に係る磁気式回転検出装置の説明図である。 本発明を適用した２軸モータの説明図である。 本発明の参考例に係る磁気式回転検出装置の説明図である。

以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら説明する。

［実施の形態１］
図１は、本発明の実施の形態１に係る磁気式回転検出装置の説明図であり、図１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、永久磁石と感磁素子との位置関係を模式的に示す説明図、永久磁石の構成を模式的に示す斜視図、および永久磁石の周方向の厚さ変化を模式的に示す断面図である。図２は、本発明の実施の形態１に係る磁気式回転検出装置の検出原理を示す説明図であり、図２（ａ）、（ｂ）は、永久磁石の一方面側での磁束密度を模式的に示す説明図、および感磁素子（第１ホール素子および第２ホール素子）からの出力を模式的に示す説明図である。図３は、本発明の実施の形態１に係る磁気式回転検出装置に用いた永久磁石の磁束密度の説明図であり、図３には、図８に示す参考例に係る磁気式回転検出装置に用いた永久磁石の磁束密度も破線Ｌ２０で示してある。図８は、本発明の参考例に係る磁気式回転検出装置の説明図であり、図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、永久磁石と感磁素子との位置関係を模式的に示す説明図、永久磁石の構成を模式的に示す斜視図、および永久磁石の周方向の厚さ変化を模式的に示す断面図である。なお、図８に示す構成は、図１に示す構成と一部が共通するので、対応する部分には、同一の符号を付してある。

図１に示す磁気式回転検出装置１は、回転体１０の回転中心軸線Ｌ周りに円環状に設けられた永久磁石２と、永久磁石２の回転中心軸線Ｌ方向の一方面２１に対向する感磁素子３とを有している。永久磁石２は、厚さ方向に着磁されており、一方面２１には、周方向にＮ極とＳ極とが形成されている。本形態において、永久磁石２は、一方面２１にＮ極およびＳ極が１極ずつ設けられている。また、永久磁石２は、周方向で全体が繋がった円環状の磁石片２６からなる。感磁素子３は、第１ホール素子３１と、第１ホール素子３１に対して電気角が９０°離間する位置に設けられた第２ホール素子３２とからなる。

本形態において、永久磁石２は、回転体１０の回転中心軸線Ｌ方向の一方端１１から他方端１２に向かう途中位置に設けられている。より具体的には、回転体１０は、一方端１１から他方端１２に向かう途中位置にフランジ部１３が設けられており、フランジ部１３において他方端１２の方に向く面に永久磁石２が固定されている。従って、フランジ部１３は、永久磁石２に対するバックヨークとして機能する。

このように構成した磁気式回転検出装置１において、永久磁石２の一方面２１側での磁束密度が、図２（ａ）に示すように、周方向で正弦波状に変化していれば、回転体１０とともに永久磁石２が回転した際、第１ホール素子３１からの出力、および第２ホール素子３２からの出力は各々、図２（ｂ）に示すように、ｓｉｎ波およびｃｏｎ波として変化する。このため、第１ホール素子３１からの出力をｓｉｎとし、第２ホール素子３２からの出力をｃｏｓとしたとき、回転体１０の絶対角度位置θを下式
θ＝ｔａｎ^-1（ｓｉｎ／ｃｏｓ）
により求めることができる。

但し、永久磁石２が円環状である場合、図８に示す参考例のように、周方向で厚さが一定の円環状の永久磁石２にＳ極とＮ極とを設けただけでは、図３に破線Ｌ２０で示すように、Ｓ極とＮ極との境界部分での磁束密度の変化が急峻である。また、Ｓ極およびＮ極のいずれにおいても、周方向の端部（Ｎ極の端部Ｎ１、Ｎ２およびＳ極の端部Ｓ１、Ｓ２）から中央部分（Ｎ極の中央部分Ｎ０、およびＳ極の中央部分Ｓ０）に向けて磁束密度が低下する。このため、第１ホール素子３１からの出力、および第２ホール素子３２からの出力を各々、ｓｉｎ、ｃｏｓとしたとき、回転軸の絶対角度位置θを下式
θ＝ｔａｎ^-1（ｓｉｎ／ｃｏｓ）
により求めることが困難である。

そこで、本形態では、図３に実線Ｌ１０で示すように、Ｎ極の周方向の中央部分Ｎ０からＮ極の端部Ｎ１、Ｎ２に向けて磁束密度が連続的に低下し、Ｓ極の周方向の中央部分Ｓ０からＳ極の端部Ｓ１、Ｓ２に向けて磁束密度が連続的に低下するように、永久磁石２では、Ｎ極およびＳ極のいずれにおいても周方向で構成を相違させてある。

より具体的には、永久磁石２の厚さは、Ｎ極の周方向の中央部分Ｎ０からＮ極の端部Ｎ１、Ｎ２に向けて薄くなっており、Ｓ極の周方向の中央部分Ｓ０からＳ極の端部Ｓ１、Ｓ２に向けて薄くなっている。このため、永久磁石２の他方面２２は、回転中心軸線Ｌに対して直交する平面内に位置するが、永久磁石２の一方面２１には、永久磁石２の厚さに対応する高低差が形成されている。本形態において、永久磁石２の厚さは、Ｎ極の周方向の中央部分Ｎ０からＮ極の端部Ｎ１、Ｎ２に向けて連続的に薄くなっており、Ｓ極の周方向の中央部分Ｓ０からＳ極の端部Ｓ１、Ｓ２に向けて連続的に薄くなっている。また、永久磁石２は、周方向において幅が一定である。かかる構成の永久磁石２は、ボンド磁石であり、フェライト磁石などの磁石を砕いてゴムやプラスチックに練り込んだ後、上記の形状に成形し、その後、厚さ方向に着磁することによって製造される。なお、図３に示す磁束密度は、永久磁石２を回転中心軸線Ｌ周りに永久磁石２を回転させた際、感磁素子３が配置されている位置での磁束密度である。

かかる構成の永久磁石２では、一方面２１側での磁束密度が、図２（ａ）に示すように、周方向で正弦波状に変化している。このため、回転体１０とともに永久磁石２が回転した際、第１ホール素子３１からの出力、および第２ホール素子３２からの出力は各々、図２（ｂ）に示すように、ｓｉｎ波およびｃｏｎ波として変化する。このため、第１ホール素子３１からの出力をｓｉｎとし、第２ホール素子３２からの出力をｃｏｓとしたとき、回転体１０の絶対角度位置θを下式
θ＝ｔａｎ^-1（ｓｉｎ／ｃｏｓ）
より求めることができる。

また、本形態において、永久磁石２が円環状であるため、回転体１０の回転中心軸線Ｌ方向の端面に永久磁石２を設けた構成に限らず、回転体１０の回転中心軸線Ｌ方向の途中位置に永久磁石２を設けた構成を採用することができる。このため、回転体１０の回転中心軸線Ｌ方向の途中位置に永久磁石２を設けて、回転体１０、永久磁石２および感磁素子３を含めた装置の回転中心軸線Ｌ方向のサイズを小型化することができる。また、感磁素子３は、永久磁石２の一方面２１に対向している。このため、感磁素子３が永久磁石２の外周面に対向している構成に比して、感磁素子３や永久磁石２が配置されている部分の径方向のサイズを小型化することができる。

［実施の形態１の変形例１］
図４は、本発明の実施の形態１の変形例１に係る磁気式回転検出装置１の説明図であり、図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、永久磁石２と感磁素子３との位置関係を模式的に示す説明図、永久磁石２の構成を模式的に示す斜視図、および永久磁石２の周方向の厚さ変化を模式的に示す断面図である。本形態の基本的な構成は、実施の形態１と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付してそれらの説明を省略する。

実施の形態１では、周方向で全体が繋がった円環状の磁石片２６によって永久磁石２を構成したが、本形態では、図４に示すように、永久磁石２は、Ｎ極とＳ極との境界部分で分割された複数の円弧状の磁石片２７からなる。本形態において、永久磁石２は、Ｎ極とＳ極との境界部分で分割された２つの円弧状の磁石片２７からなる。ここで、２つの磁石片２７は、端部同士が周方向で離間している。また、本形態でも、実施の形態１と同様、永久磁石２の厚さは、Ｎ極の周方向の中央部分Ｎ０からＮ極の端部Ｎ１、Ｎ２に向けて薄くなっており、Ｓ極の周方向の中央部分Ｓ０からＳ極の端部Ｓ１、Ｓ２に向けて薄くなっている。このため、永久磁石２の他方面２２は、回転中心軸線Ｌに対して直交する平面内に位置するが、永久磁石２の一方面２１には、永久磁石２の厚さに対応する高低差が形成されている。本形態において、永久磁石２の厚さ（磁石片２７の厚さ）は、Ｎ極の周方向の中央部分Ｎ０からＮ極の端部Ｎ１、Ｎ２に向けて連続的に薄くなっており、Ｓ極の周方向の中央部分Ｓ０からＳ極の端部Ｓ１、Ｓ２に向けて連続的に薄くなっている。また、永
久磁石２は、周方向において幅が一定である。

かかる構成の永久磁石２でも、実施の形態１と同様、一方面２１側での磁束密度が、図２（ａ）に示すように、周方向で正弦波状に変化している。このため、回転体１０とともに永久磁石２が回転した際、第１ホール素子３１からの出力、および第２ホール素子３２からの出力は各々、図２（ｂ）に示すように、ｓｉｎ波およびｃｏｎ波として変化する。このため、第１ホール素子３１からの出力をｓｉｎとし、第２ホール素子３２からの出力をｃｏｓとしたとき、回転体１０の絶対角度位置θを下式
θ＝ｔａｎ^-1（ｓｉｎ／ｃｏｓ）
より求めることができる。

また、本形態では、永久磁石２は、Ｎ極とＳ極との境界部分で分割された２つの円弧状の磁石片２７からなるため、厚さ方向に着磁された２つの円弧状の磁石片２７を表裏反転させて周方向に配置すれば、永久磁石２のＮ極とＳ極とを構成することができる。それ故、実施の形態１と比較して、永久磁石２を製造する際に用いる着磁ヘッドの構成を簡素化することができるという利点がある。

また、本形態では、永久磁石２は、Ｎ極とＳ極との境界部分で分割された２つの円弧状の磁石片２７からなるため、実施の形態１と比較して、永久磁石２に薄い部分が少ない。従って、永久磁石２を製造する際、永久磁石２が薄い部分で破損するという事態が発生しにくい。

［実施の形態１の変形例２］
図５は、本発明の実施の形態１の変形例２に係る磁気式回転検出装置１の説明図であり、図５（ａ）、（ｂ）は、永久磁石２と感磁素子３との位置関係を模式的に示す説明図、および永久磁石２の構成を模式的に示す斜視図である。本形態の基本的な構成は、実施の形態１と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付してそれらの説明を省略する。

実施の形態２では、永久磁石２は、Ｎ極とＳ極との境界部分で分割された複数の円弧状の磁石片２７によって構成されていたが、本形態においては、図５に示すように、永久磁石２は、Ｎ極とＳ極との境界部分、Ｎ極内、およびＳ極内で分割された４つの円弧状の磁石片２８からなる。ここで、４つの磁石片２７のうち、Ｎ極を構成する磁石片２７同士は接続し、Ｓ極を構成する磁石片２７同士は接続している。これに対して、Ｎ極を構成する磁石片２７とＳ極を構成する磁石片２７とが周方向で離間している。また、本形態でも、実施の形態１と同様、永久磁石２の厚さは、磁石片２８においてＮ極の周方向の中央部分Ｎ０を構成する端部からＮ極の端部Ｎ１、Ｎ２を構成する端部に向けて薄くなっており、磁石片２８においてＳ極の周方向の中央部分Ｓ０を構成する端部からＳ極の端部Ｓ１、Ｓ２を構成する端部に向けて薄くなっている。このため、永久磁石２の他方面２２は、回転中心軸線Ｌに対して直交する平面内に位置するが、永久磁石２の一方面２１には、永久磁石２の厚さに対応する高低差が形成されている。本形態において、永久磁石２の厚さは、Ｎ極の周方向の中央部分Ｎ０からＮ極の端部Ｎ１、Ｎ２に向けて連続的に薄くなっており、Ｓ極の周方向の中央部分Ｓ０からＳ極の端部Ｓ１、Ｓ２に向けて連続的に薄くなっている。また、永久磁石２は、周方向において幅が一定である。

かかる構成の永久磁石２でも、実施の形態１と同様、一方面２１側での磁束密度が、図２（ａ）に示すように、周方向で正弦波状に変化している。このため、回転体１０とともに永久磁石２が回転した際、第１ホール素子３１からの出力、および第２ホール素子３２からの出力は各々、図２（ｂ）に示すように、ｓｉｎ波およびｃｏｎ波として変化する。このため、第１ホール素子３１からの出力をｓｉｎとし、第２ホール素子３２からの出力
をｃｏｓとしたとき、回転体１０の絶対角度位置θを下式
θ＝ｔａｎ^-1（ｓｉｎ／ｃｏｓ）
より求めることができる。

また、本形態では、永久磁石２は、Ｎ極とＳ極との境界部分で分割された２つの円弧状の磁石片２７からなるため、厚さ方向に着磁された２つの円弧状の磁石片２７を表裏反転させて周方向に配置すれば、永久磁石２を構成することができる。それ故、実施の形態１と比較して、着磁ヘッドの構成を簡素化することができるという利点がある。

また、本形態では、永久磁石２は、Ｎ極とＳ極との境界部分、Ｎ極内、およびＳ極内で分割された４つの円弧状の磁石片２８からなるため、実施の形態１と比較して、永久磁石２に薄い部分が少ない。従って、永久磁石２を製造する際、永久磁石２が薄い部分で破損するという事態が発生しにくい。

［実施の形態１の他の変形例］
実施の形態１では、永久磁石２の厚さが、Ｎ極の周方向の中央部分Ｎ０からＮ極の端部Ｎ１、Ｎ２に向けて連続的に薄くなっており、Ｓ極の周方向の中央部分Ｓ０からＳ極の端部Ｓ１、Ｓ２に向けて連続的に薄くなっている。但し、永久磁石２の厚さが、Ｎ極の周方向の中央部分Ｎ０からＮ極の端部Ｎ１、Ｎ２に向けて段階的に薄くなっており、Ｓ極の周方向の中央部分Ｓ０からＳ極の端部Ｓ１、Ｓ２に向けて段階的に薄くなっている構成を採用してもよい。

また、実施の形態１では、永久磁石２の一方面２１には、永久磁石２の厚さに対応する高低差が形成されていたが、永久磁石２の一方面２１（感磁素子３が対向する面）が回転中心軸線Ｌに対して直交する平面になっており、永久磁石２の他方面２２に永久磁石２の厚さに対応する高低差が形成されている構成を採用してもよい。

［実施の形態２］
図６は、本発明の実施の形態２に係る磁気式回転検出装置の説明図であり、図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、永久磁石と感磁素子との位置関係を模式的に示す説明図、永久磁石の構成を模式的に示す斜視図、および永久磁石の周方向の厚さ変化を模式的に示す断面図である。なお、本形態の基本的な構成は、実施の形態１と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付してそれらの説明を省略する。

図６に示す磁気式回転検出装置１は、実施の形態１と同様、回転体１０の回転中心軸線Ｌ周りに円環状に設けられた永久磁石２と、永久磁石２の回転中心軸線Ｌ方向の一方面２１に対向する感磁素子３とを有している。永久磁石２は、厚さ方向に着磁されており、一方面２１には、周方向にＮ極とＳ極とが形成されている。本形態において、永久磁石２は、一方面２１にＮ極およびＳ極が１極ずつ設けられている。また、永久磁石２は、周方向で全体が繋がった円環状の磁石片２６からなる。感磁素子３は、第１ホール素子３１と、第１ホール素子３１に対して電気角が９０°離間する位置に設けられた第２ホール素子３２とからなる。

本形態において、永久磁石２は、回転体１０の回転中心軸線Ｌ方向の一方端１１から他方端１２に向かう途中位置に設けられている。より具体的には、回転体１０は、一方端１１から他方端１２に向かう途中位置にフランジ部１３が設けられており、フランジ部１３において他方端１２の方に向く面に永久磁石２が固定されている。従って、フランジ部１３は、永久磁石２に対するバックヨークとして機能する。

このように構成した磁気式回転検出装置１において、本形態では、図３に実線Ｌ１０で
示すように、Ｎ極の周方向の中央部分Ｎ０からＮ極の端部Ｎ１、Ｎ２に向けて磁束密度が連続的に低下し、Ｓ極の周方向の中央部分Ｓ０からＳ極の端部Ｓ１、Ｓ２に向けて磁束密度が連続的に低下するように、永久磁石２では、Ｎ極およびＳ極のいずれにおいても周方向で構成を相違させてある。

より具体的には、永久磁石２の厚さおよび幅は、周方向で一定であるが、本形態において、永久磁石２の着磁強度は、Ｎ極の周方向の中央部分Ｎ０からＮ極の端部Ｎ１、Ｎ２に向けて弱くなっており、Ｓ極の周方向の中央部分Ｓ０からＳ極の端部Ｓ１、Ｓ２に向けて弱くなっている。本形態において、永久磁石２の着磁強度は、Ｎ極の周方向の中央部分Ｎ０からＮ極の端部Ｎ１、Ｎ２に向けて段階的に弱くなっており、Ｓ極の周方向の中央部分Ｓ０からＳ極の端部Ｓ１、Ｓ２に向けて段階的に弱くなっている。本形態において、永久磁石２の着磁強度は、Ｎ極の周方向の中央部分Ｎ０からＮ極の端部Ｎ１、Ｎ２に向けて３段階に弱くなっており、Ｓ極の周方向の中央部分Ｓ０からＳ極の端部Ｓ１、Ｓ２に向けて３段階に弱くなっている。

より具体的には、永久磁石２のＮ極において、周方向に並ぶ領域Ｎａ、Ｎｂ、Ｎｃ、Ｎｄ、Ｎｅは、着磁強度が以下の関係
Ｎａ＝Ｎｅ＜Ｎｂ＝Ｎｄ＜Ｎｃ
になっており、中央の領域Ｎｃから端部の領域Ｎａ、Ｎｅに向けて着磁強度が弱くなっている。また、永久磁石２のＳ極において、周方向に並ぶ領域Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃ、Ｓｄ、Ｓｅは、着磁強度が以下の関係
Ｓａ＝Ｓｅ＜Ｓｂ＝Ｓｄ＜Ｓｃ
になっており、中央の領域Ｓｃから端部の領域Ｓａ、Ｓｅに向けて着磁強度が弱くなっている。

かかる構成の永久磁石２では、一方面２１側での磁束密度が、図２（ａ）に示すように、周方向で正弦波状に変化している。このため、回転体１０とともに永久磁石２が回転した際、第１ホール素子３１からの出力、および第２ホール素子３２からの出力は各々、図２（ｂ）に示すように、ｓｉｎ波およびｃｏｎ波として変化する。このため、第１ホール素子３１からの出力をｓｉｎとし、第２ホール素子３２からの出力をｃｏｓとしたとき、回転体１０の絶対角度位置θを下式
θ＝ｔａｎ^-1（ｓｉｎ／ｃｏｓ）
より求めることができる等、実施の形態１と同様な効果を奏する。

［実施の形態２の変形例］
実施の形態２では、周方向で全体が繋がった円環状の磁石片２６によって永久磁石２を構成したが、Ｎ極とＳ極との境界部分で分割された複数の円弧状の磁石片によって、永久磁石２を構成してもよい。

また、Ｎ極とＳ極との境界部分、Ｎ極内、およびＳ極内で分割された複数の円弧状の磁石片によって、永久磁石２を構成してもよい。この場合、磁石片毎に所定の着磁強度で着磁した後、計５個の磁石片によって、永久磁石２のＮ極を構成する一方、かかる５個の磁石片に対して表裏反転させた計５個の磁石片によって、永久磁石２のＳ極を構成する。かかる構成によれば、磁石片に対する着磁強度を変化させる必要がないので、着磁ヘッドの構成を簡素化することができる。

［実施の形態２の他の変形例］
なお、実施の形態２では、永久磁石２の着磁強度が、Ｎ極の周方向の中央部分Ｎ０からＮ極の端部Ｎ１、Ｎ２に向けて連続的に弱くなっており、Ｓ極の周方向の中央部分Ｓ０からＳ極の端部Ｓ１、Ｓ２に向けて連続的に弱くなっている構成を採用してもよい。

［モータの構成］
図７は、本発明が適用されたモータの説明図である。本発明を適用した磁気式回転検出装置１は、回転体１０の回転中心軸線Ｌ方向の端面に永久磁石２を設けた構成に限らず、回転体１０の回転中心軸線Ｌ方向の途中位置に永久磁石２を設けた構成を採用することができる。このため、図７に示す２軸モータ１００のように、モータ軸１１０（回転体１０）として、主軸１１１および従軸１１２を備えている場合、例えば、モータケース１５０のうち、従軸１１２の側に位置するケース部材１５２の内側に、磁気式回転検出装置１の永久磁石２および感磁素子３を設けることができる。

［他の実施の形態］
上記実施の形態では、感磁素子３としてホール素子（第１ホール素子３１および第２ホール素子３２）を用いたが、感磁素子３として磁気抵抗素子を用いてもよい。

１・・磁気式回転検出装置、２・・永久磁石、３・・感磁素子、１０・・回転体、１１・・回転体の一方端、１２・・回転体の他方端、１３・・フランジ部（バックヨーク）、２１・・永久磁石の一方面、２２・・永久磁石の他方面、２６、２７、２８・・磁石片、３１・・第１ホール素子、３２・・第２ホール素子、１００・・２軸モータ、１１１・・主軸、１１２・・従軸、Ｌ・・回転中心軸線、Ｎ０、Ｓ０・・周方向の中央部分、Ｎ１、Ｎ２、Ｓ１、Ｓ２・・周方向の端部

Claims (16)

1. 回転体の回転中心軸線周りに円環状に設けられ、前記回転中心軸線方向の一方面にＮ極およびＳ極が形成された永久磁石と、
   前記永久磁石の前記一方面に対向する感磁素子と、
   を有する磁気式回転検出装置において、
   前記永久磁石は、前記Ｎ極および前記Ｓ極のいずれにおいても周方向で構成が相違することにより、前記一方面における磁束密度は、前記Ｎ極の周方向の中央部分から前記Ｎ極の端部に向けて低下し、前記Ｓ極の周方向の中央部分から前記Ｓ極の端部に向けて低下していることを特徴とする磁気式回転検出装置。
2. 前記永久磁石は、前記一方面に前記Ｎ極および前記Ｓ極が１極ずつ設けられていることを特徴とする請求項１に記載の磁気式回転検出装置。
3. 前記永久磁石の厚さは、前記Ｎ極の周方向の中央部分から前記Ｎ極の端部に向けて薄くなっており、前記Ｓ極の周方向の中央部分から前記Ｓ極の端部に向けて薄くなっていることを特徴とする請求項１または２に記載の磁気式回転検出装置。
4. 前記永久磁石の厚さは、前記Ｎ極の周方向の中央部分から前記Ｎ極の端部に向けて連続的に薄くなっており、前記Ｓ極の周方向の中央部分から前記Ｓ極の端部に向けて連続的に薄くなっていることを特徴とする請求項３に記載の磁気式回転検出装置。
5. 前記永久磁石の厚さは、前記Ｎ極の周方向の中央部分から前記Ｎ極の端部に向けて段階的に薄くなっており、前記Ｓ極の周方向の中央部分から前記Ｓ極の端部に向けて段階的に薄くなっていることを特徴とする請求項３に記載の磁気式回転検出装置。
6. 前記永久磁石の前記一方面には、前記永久磁石の厚さに対応する高低差が形成されていることを特徴とする請求項３乃至５の何れか一項に記載の磁気式回転検出装置。
7. 前記永久磁石の着磁強度は、前記Ｎ極の周方向の中央部分から前記Ｎ極の端部に向けて弱くなっており、前記Ｓ極の周方向の中央部分から前記Ｓ極の端部に向けて弱くなっていることを特徴とする請求項１または２に記載の磁気式回転検出装置。
8. 前記永久磁石の着磁強度は、前記Ｎ極の周方向の中央部分から前記Ｎ極の端部に向けて段階的に弱くなっており、前記Ｓ極の周方向の中央部分から前記Ｓ極の端部に向けて段階的に弱くなっていることを特徴とする請求項７に記載の磁気式回転検出装置。
9. 前記永久磁石の着磁強度は、前記Ｎ極の周方向の中央部分から前記Ｎ極の端部に向けて連続的に弱くなっており、前記Ｓ極の周方向の中央部分から前記Ｓ極の端部に向けて連続的に弱くなっていることを特徴とする請求項７に記載の磁気式回転検出装置。
10. 前記永久磁石は、周方向で全体が繋がった円環状の磁石片からなることを特徴とする請求項１乃至９の何れか一項に記載の磁気式回転検出装置。
11. 前記永久磁石は、前記Ｎ極と前記Ｓ極との境界部分で分割された複数の円弧状の磁石片からなることを特徴とする請求項１乃至９の何れか一項に記載の磁気式回転検出装置。
12. 前記永久磁石は、前記Ｎ極内および前記Ｓ極内で周方向に分割された複数の円弧状の磁石片からなることを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９または１１に記載の磁気式回転検出装置。
13. 前記永久磁石は、前記回転体の前記回転中心軸線方向の一方側端部から他方側端部に向かう途中位置に設けられていることを特徴とする請求項１乃至１２の何れか一項に記載の磁気式回転検出装置。
14. 前記感磁素子は、電気角が９０°離間する位置に設けられたホール素子であることを特徴とする請求項１乃至１３の何れか一項に記載の磁気式回転検出装置。
15. 請求項１乃至１４の何れか一項に記載の磁気式回転検出装置を備えたモータであって、
    前記回転体がモータ軸であることを特徴とするモータ。
16. 前記モータ軸として、主軸および従軸を備え、
    前記主軸および前記従軸のいずれか一方に前記永久磁石が設けられていることを特徴とする請求項１５に記載のモータ。

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