JP2016194486A - 磁気リング、および、この磁気リングを有する回転センサ - Google Patents

Abstract

【課題】弱着磁部と隣接する磁性部にて構成される磁界に乱れが生じることの抑制された磁気リング、および、この磁気リングを有する回転センサを提供する。【解決手段】リング２０に形成された磁極部３０を有する磁気リングであって、磁極部は、磁性の異なる複数の磁性部３１，３２、磁性部よりも磁力の低い弱着磁部３３を有し、第１磁性部３１と第２磁性部３２とは周回方向に交互に形成され、第１磁性部が弱着磁部の第１側面３３ａと隣接し、第２磁性部が第２側面３３ｂと隣接しており、第１側面と隣接する第１磁性部の磁界の法線成分の最大となる位置が中心からずれることが抑制されるように、第１側面側に位置する第２磁性部の磁力が低く、第２側面と隣接する第２磁性部の磁界の法線成分の最大となる位置が中心からずれることが抑制されるように、第２側面側に位置する第１磁性部の磁力が低くなっている。【選択図】図１

Description

本発明は、環状のリングに磁極部の形成された磁気リング、および、この磁気リングを有する回転センサに関するものである。

従来、例えば特許文献１に示されるように、特に自動車のクランク軸の角度位置を測定するための磁気多極エンコーダが提案されている。磁気多極エンコーダは、極性が交番するようにストリップ状に磁化された少なくとも１つの磁気トラック、および、基準位置を画定するための少なくとも１つの標識区画を有する。この標識区画は、磁化されていないか又は弱く磁化されているだけである中央の領域、および、中央の領域の両側で接し、互いに同じ極性で磁化されている２つのストリップを含んでいる。

特開２００５−６２１８９号公報

通常、磁性と磁力の相等しい２つの同極の間に、それとは磁性の異なる異極が位置する場合、その異極の磁界分布は対称形状を成す。しかしながら２つの同極に磁力差がある場合、より磁力の強い方向に磁界が偏るため、異極の磁界分布が対称形状を成さず、乱れることになる。

これに対して特許文献１に示される磁気多極エンコーダの標識区画（弱着磁部）は、上記したように磁化されていないか又は弱く磁化されているだけである中央の領域を含んでいる。そのため弱着磁部と磁気トラックの１つの磁極（磁性部）とに磁力差が生じ、弱着磁部と１つの磁性部との間に位置する磁性部にて構成される磁界分布に乱れが生じる。

そこで本発明は上記問題点に鑑み、弱着磁部と隣接する磁性部にて構成される磁界に乱れが生じることの抑制された磁気リング、および、この磁気リングを有する回転センサを提供することを目的とする。

上記した目的を達成するための開示された発明の１つは、環状を成すリング（２０）と、
リングの外面（２０ｂ，２０ｃ）に形成された磁極部（３０）と、を有する磁気リングであって、
磁極部は、磁性の異なる複数の第１磁性部（３１）と第２磁性部（３２）、および、第１磁性部と第２磁性部それぞれよりも磁力の低い１つの弱着磁部（３３）を有し、
第１磁性部と第２磁性部とは、リングによって形作られる円の中心を直交する中心軸の周回方向に等ピッチで交互に形成され、複数の第１磁性部の内の１つが周回方向で並ぶ弱着磁部の２つの側面（３３ａ，３３ｂ）の内の１つの第１側面（３３ａ）と隣接し、複数の第２磁性部の内の１つが２つの側面の内の残り１つの第２側面（３３ｂ）と隣接しており、
第１側面と隣接する第１磁性部の構成する磁界における磁極部の形成面に直交する法線方向の成分の最大となる位置が、周回方向における第１側面と隣接する第１磁性部の中心からずれることが抑制されるように、第１側面側に位置する第２磁性部が第２側面側に位置する第２磁性部よりも磁力が低く、
第２側面と隣接する第２磁性部の構成する磁界における法線方向の成分の最大となる位置が、周回方向における第２側面と隣接する第２磁性部の中心からずれることが抑制されるように、第２側面側に位置する第１磁性部が第１側面側に位置する第１磁性部よりも磁力が低くなっている。

磁極部（３０）が磁力の等しい第１磁性部（３１）と第２磁性部（３２）のみから成る場合、第１磁性部（３１）が磁力の等しい第２磁性部（３２）の間に位置するため、第１磁性部（３１）の構成する磁界の法線成分の最大となる位置（最大位置）は第１磁性部（３１）の中心に一致する。同様にして第２磁性部（３２）の構成する磁界の最大位置は、第２磁性部（３２）が磁力の等しい第１磁性部（３１）の間に位置するため、第２磁性部（３２）の中心に一致する。

しかしながら磁極部（３０）が弱着磁部（３３）を有する場合、弱着磁部（３３）と第２磁性部（３２）の磁力が異なるため、弱着磁部（３３）と第２磁性部（３２）との間の第１磁性部（３１）の構成する磁界の最大位置が中心からずれる。同様にして、弱着磁部（３３）と第１磁性部（３１）の磁力が異なるため、弱着磁部（３３）と第１磁性部（３１）との間の第２磁性部（３２）の構成する磁界の最大位置が中心からずれる。このずれ量は、弱着磁部（３３）と磁性部（３１，３２）との磁力差に比例する。

そこで上記したように本発明では、第１側面（３３ａ）側の第２磁性部（３２）と第２側面（３３ｂ）側の第１磁性部（３１）それぞれの磁力を低くしている。これにより弱着磁部（３３）と磁性部（３１，３２）との磁力差が縮まり、弱着磁部（３３）と第２磁性部（３２）との間の第１磁性部（３１）の構成する磁界の最大位置の中心からのずれが抑制される。同様にして、弱着磁部（３３）と第１磁性部（３１）との間の第２磁性部（３２）の構成する磁界の最大位置の中心からのずれが抑制される。以上により、弱着磁部（３３）と隣接する磁性部（２１，２２）にて構成される磁界に乱れが生じることが抑制される。

他の開示された発明の１つでは、全ての第１磁性部の構成する磁界における法線方向の成分の最大となる位置が、周回方向における第１磁性部の中心からずれることが抑制されるように、全ての第２磁性部それぞれの磁力が互いに異なり、第１磁性部と第２磁性部の形成領域において周回方向に第１側面から第２側面へと向かうにしたがって徐々に低下し、
全ての第２磁性部の構成する磁界における法線方向の成分の最大となる位置が、周回方向における第２磁性部の中心からずれることが抑制されるように、全ての第１磁性部それぞれの磁力が互いに異なり、第１磁性部と第２磁性部の形成領域において周回方向に第２側面から第１側面へと向かうにしたがって徐々に低下している。

これによれば、周回方向において１つの第１磁性部（３１）を介して並ぶ２つの第２磁性部（３２）の磁力差が縮まる。そのため、弱着磁部（３３）と第２磁性部（３２）との間に位置する第１磁性部（３１）の構成する磁界の最大位置だけではなく、２つの第２磁性部（３２）の間に位置する第１磁性部（３１）の構成する磁界の最大位置の中心からのずれも抑制される。

同様にして上記発明によれば、周回方向において１つの第２磁性部（３２）を介して並ぶ２つの第１磁性部（３１）の磁力差が縮まる。そのため、弱着磁部（３３）と第１磁性部（３１）との間に位置する第２磁性部（３２）の構成する磁界の最大位置だけではなく、２つの第１磁性部（３１）の間に位置する第２磁性部（３２）の構成する磁界の最大位置の中心からのずれも抑制される。

なお、特許請求の範囲に記載の請求項、および、課題を解決するための手段それぞれに記載の要素に括弧付きで符号をつけている。この括弧付きの符号は実施形態に記載の各構成要素との対応関係を簡易的に示すためのものであり、実施形態に記載の要素そのものを必ずしも示しているわけではない。括弧付きの符号の記載は、いたずらに特許請求の範囲を狭めるものではない。

第１実施形態に係る回転センサの概略構成を示す斜視図である。 磁極部を説明するための磁気リングの展開図である。 磁極部の構成する磁界を説明するための比較構成のモデル図である。 複数のＳ極部とＮ極部それぞれの磁力が等しい場合の磁界を説明するためのモデル図である。 Ｓ極部とＮ極部の磁力を選択的に低下させた場合の磁界を説明するためのモデル図である。 第１実施形態に係る磁極部の構成する磁界を示すモデル図である。 Ｓ極部とＮ極部の磁力を示す図表である。 Ｓ極部とＮ極部の磁力を示す図表である。 Ｓ極部とＮ極部の磁力を示す図表である。 Ｓ極部とＮ極部の具体的な構成を示す図表である。 Ｓ極部とＮ極部の磁力の変形例を示す図表である。 Ｓ極部とＮ極部の磁力の変形例を示す図表である。 Ｓ極部とＮ極部の磁力の変形例を示す図表である。 Ｓ極部とＮ極部の横幅の変形例を示す図表である。 Ｓ極部とＮ極部の横幅の変形例を示す図表である。 Ｓ極部とＮ極部の横幅の変形例を示す図表である。 回転センサの変形例を示す斜視図である。

以下、本発明をクランクシャフトの回転を検出する回転センサに適用した場合の実施形態を図に基づいて説明する。
（第１実施形態）
図１〜図９に基づいて本実施形態に係る回転センサを説明する。以下においては円柱座標を構成する３方向を、ｒ方向、ｚ方向、θ方向と示す。ｒ方向はｚ方向と直交の関係にあり、θ方向はｒ方向の原点周りの角度を示す。ｒ方向は特許請求の範囲に記載の法線方向に相当し、θ方向は特許請求の範囲に記載の周回方向に相当する。

図１に示すように回転センサ１００は磁気リング１０と磁電変換部５０を有する。磁気リング１０は円環状を成し、クランクシャフトなどの回転体に設置される。この回転体の回転によって磁気リング１０から発せられる磁束が周期的に変化し、この周期的に変化する磁束が磁電変換部５０を透過する。磁電変換部５０は周期的に変化する磁束を電気信号に変換し、この電気信号を車両に搭載された電子制御装置に出力する。

磁気リング１０はリング２０と磁極部３０を有する。リング２０は円環状を成し、その外面に磁極部３０が形成されている。本実施形態では図１に示すようにリング２０の中心点ＣＰが上記の円柱座標の原点と一致しており、リング２０の内環面２０ａによって形作られる内円柱、および、外環面２０ｂによって形作られる外円柱それぞれの端面がｚ方向に対して直交している。リング２０はこの中心点ＣＰをｚ方向に貫く中心軸周りに回転する。この回転によって磁極部３０も回転し、磁電変換部５０を透過する磁束が周期的に変化する。

磁極部３０は磁性の異なる複数のＳ極部３１とＮ極部３２、および、極部３１，３２それぞれよりも磁力の低い１つの弱着磁部３３を有する。図１および図２に示すように本実施形態では磁極部３０がリング２０の外環面２０ｂに形成されている。複数のＳ極部３１と複数のＮ極部３２とはθ方向において環状を成すように等ピッチで交互に並んでいる。そして複数のＳ極部３１の内の１つと複数のＮ極部３２の内の１つとの間に弱着磁部３３が位置し、磁極部３０が全体形状として環状を成している。したがって弱着磁部３３のθ方向に直交する２つの側面３３ａ，３３ｂの内の１つの第１側面３３ａにＳ極部３１が隣接し、残り１つの第２側面３３ｂにＮ極部３２が隣接している。以下においてはθ方向において弱着磁部３３を介さずに第１側面３３ａから第２側面３３ｂに向かう方向を順方向、その逆を逆方向と示す。Ｓ極部３１が特許請求の範囲に記載の第１磁性部に相当し、Ｎ極部３２が特許請求の範囲に記載の第２磁性部に相当する。

Ｓ極部３１とＮ極部３２のθ方向の幅（横幅）は相等しく、弱着磁部３３の横幅よりも短くなっている。本実施形態では上記の横幅を角度で表すと、Ｓ極部３１とＮ極部３２それぞれの横幅が６°、弱着磁部３３の横幅が１２°になっている。

磁極部３０はＳ極部３１とＮ極部３２とを合計５８個有し、Ｓ極部３１とＮ極部３２とをそれぞれ２９個有している。以下においては構成を明りょうとするため、図２および図３に示すように順方向に交互に並ぶ合計５８個のＳ極部３１とＮ極部３２とを１，２，３…５８とナンバーリングして示す。これにより、例えば第１側面３３ａに隣接するＳ極部３１は第１Ｓ極部３１、第２側面３３ｂに隣接するＮ極部３２は第５８Ｎ極部３２と表される。

磁電変換部５０は第１磁電変換素子５１と第２磁電変換素子５２を有する。これら磁電変換素子５１，５２はそれぞれｒ方向において磁極部３０と所定のエアギャップを介して対向し、θ方向に並んで配置されている。本実施形態に係る磁電変換素子５１，５２はｒ方向に沿う磁束（磁極部３０の形成面に直交する法線方向に沿う磁束）を検出するが、θ方向とｚ方向に沿う磁束は検出しない。

磁電変換素子５１，５２それぞれを貫くｒ方向に沿う磁束（以下、法線磁束と示す）は、磁気リング１０が回転すると、その強さが周期的に変化する。ｒ方向において中心点ＣＰから遠ざかる方向を正とすると、Ｎ極部３２の中心と対向している際に法線磁束は正の値が最大となり、Ｓ極部３１の中心と対向している際に法線磁束は負の値が最大となる。したがって磁気リング１０が６°回転する毎に法線磁束が正と負の最大値に周期的に変化する。ただし、磁電変換素子５１，５２が弱着磁部３３と対向している場合、法線磁束は周期的に変化しなくなる。

本実施形態に係る磁電変換素子５１，５２それぞれはホール素子である。これら２つの磁電変換素子５１，５２の電気信号の差分値は、磁気リング１０が６°回転する毎に周期的に０になる。そして弱着磁部３３と磁電変換素子５１，５２とが対向する際に差分値はゼロとならず、弱着磁部３３を介して第５８Ｎ極部３２から第１Ｓ極部３１へと１８°回転する間（差分値がゼロとなる間隔の３倍の間）有限の値となる。この差分値がゼロとなる間隔の３倍の間隔を基準として、差分値がゼロとなる数を順次カウントすることで回転角度を検出することができる。また差分値がゼロとなる間隔時間を検出することで回転数を検出することができる。なお上記のように差分をとることで外乱成分（ノイズ）が除去される。

次に、図３〜図９に基づいて磁極部３０の磁力を説明する。図３に示すように磁極部３０が弱着磁部３３の代わりに新たな極部３１，３２を有し、全ての極部３１，３２の磁力が相等しい場合、法線磁束は全ての極部３１，３２それぞれの中心において最大となる。そしてその間隔は６°となる。

しかしながら磁極部３０が弱着磁部３３を有し、全ての極部３１，３２の磁力が相等しい場合、第１Ｓ極部３１と第５８Ｎ極部３２の法線磁束の最大となる位置（以下、最大位置と示す）がその中心からずれることとなる。図４にて破線矢印で示すように第１Ｓ極部３１と第５８Ｎ極部３２の中心の磁束はｒ方向だけではなくθ方向の磁束成分を有することとなる。この結果、第１Ｓ極部３１と第２Ｎ極部３２間、および、第５７Ｓ極部３１と第５８Ｎ極部３２間の最大位置間隔それぞれが６°からずれる。このためクランクシャフトなどの回転体の回転角度の検出精度が低下する虞がある。

上記した最大位置間隔の６°からのずれ量は、第１Ｓ極部３１の隣に位置する弱着磁部３３と第２Ｎ極部３２との磁力差、そして第５８Ｎ極部３２の隣に位置する弱着磁部３３と第５７Ｓ極部３１との磁力差に依存する。したがって図５においてＮ−，Ｓ−と示すように、第２Ｎ極部３２と第５７Ｓ極部３１それぞれの磁力を低下させる。これにより弱着磁部３３と第２Ｎ極部３２との磁力差、および、弱着磁部３３と第５７Ｓ極部３１との磁力差それぞれが縮まり、第１Ｓ極部３１と第５８Ｎ極部３２の法線磁束の最大位置が中心からずれることが抑制される。この結果、第１Ｓ極部３１と第２Ｎ極部３２との間、および、第５７Ｓ極部３１と第５８Ｎ極部３２との間それぞれの最大位置間隔が６°からずれることが抑制される。

しかしながら図５にて破線矢印で示すように、第２Ｎ極部３２と第５７Ｓ極部３１それぞれの磁力を低下した結果、第３Ｓ極部３１と第５６Ｎ極部３２それぞれの法線磁束の最大位置がその中心からずれることとなる。そのため第２Ｎ極部３２と第３Ｓ極部３１との間、および、第５７Ｓ極部３１と第５６Ｎ極部３２との間の最大位置間隔それぞれが６°からずれる。そこでこのずれ量を少なくするために、今度は第４Ｎ極部３２と第５５Ｓ極部３１それぞれの磁力を低下させる。これにより、第２Ｎ極部３２と第４Ｎ極部３２との磁力差、および、第５７Ｓ極部３１と第５５Ｓ極部３１との磁力差それぞれが縮まり、最大位置間隔の６°からのずれ量が少なくなる。以下同様にして、この磁力の低下に伴い新たな磁力差のずれが生じるが、それを順次補うように、５８個全てのＳ極部３１とＮ極部３２の磁束を図７〜図９に示すように順次変化させる。すなわち、ナンバーリングが増大するにしたがってＳ極部３１の磁力を順次一定の比率で低下させる。これとは反対にナンバーリングが減少するにしたがってＮ極部２１の磁力を順次一定の比率で低下させる。別の言葉で表現すれば、全てのＳ極部３１の法線磁束の最大位置が、Ｓ極部３１の中心からずれることが抑制されるように、全てのＮ極部３２それぞれの磁力を順方向に沿って徐々に低下させる。同様にして、全てのＮ極部３２の法線磁束の最大位置が、Ｎ極部３２の中心からずれることが抑制されるように、全てのＳ極部３１それぞれの磁力を逆方向に沿って徐々に低下させる。これにより、図６にて極部３１，３２の極性を示すＳ，Ｎに対してナンバーリングを施して表すように、全てのＳ極部３１の磁力が異なり、全てのＮ極部３２の磁力が異なっている。

上記した磁力の低下幅は、次のように表すことができる。すなわちＳ極部３１の磁力の低下幅は、全てのＳ極部３１の磁力の内の最大値をＭ１ｍａｘ、最小値をＭ１ｍｉｎ、磁力の異なるＳ極部３１の総数をＮ１とすると、（Ｍ１ｍａｘ−Ｍ１ｍｉｎ）／Ｎ１と表される。同様にしてＮ極部３２の磁力の低下幅は、全てのＮ極部３２の磁力の内の最大値をＭ２ｍａｘ、最小値をＭ２ｍｉｎ、磁力の異なるＮ極部３２の総数をＮ２とすると、（Ｍ２ｍａｘ−Ｍ２ｍｉｎ）／Ｎ２と表される。本実施形態においてＭ１ｍａｘ＝Ｍ２ｍａｘ＝１００、Ｍ１ｍｉｎ＝Ｍ２ｍｉｎ＝８０、Ｎ１＝Ｎ２＝２９となっている。なお、上記の磁力の強さとしての１００とは単なる目安となる数字に過ぎず、例えば１００Ｗｂなどを示しているわけではない。そして磁力の強さとしての８０とは単なる一例に過ぎず、例えば７０などを採用することもできる。なおもちろんではあるが、弱着磁部３３の磁力はＭ１ｍｉｎ，Ｍ２ｍｉｎそれぞれよりも低くなっている。

次に、本実施形態に係る回転センサ１００の作用効果を説明する。上記したように第１側面３３ａ側のＮ極部３２（第２Ｎ極部３２）と第２側面３３ｂ側のＳ極部３１（第５７Ｓ極部３１）それぞれの磁力を低くしている。これにより弱着磁部３３と第２Ｎ極部３２との磁力差、および、弱着磁部３３と第５７Ｓ極部３１との磁力差それぞれが縮まる。この結果、第１Ｓ極部３１の法線磁束の最大位置の中心からのずれが抑制され、第５８Ｎ極部３２の法線磁束の最大位置の中心からのずれが抑制される。以上に示したように、弱着磁部３３と隣接する第１Ｓ極部３１と第５８Ｎ極部３２にて構成される磁界に乱れが生じることが抑制される。

全てのＳ極部３１の法線磁束の最大位置が、Ｓ極部３１の中心からずれることが抑制されるように、全てのＮ極部３２それぞれの磁力が順方向に沿って徐々に低下している。全てのＮ極部３２の法線磁束の最大位置が、Ｎ極部３２の中心からずれることが抑制されるように、全てのＳ極部３１それぞれの磁力が逆方向に沿って徐々に低下している。

これによれば、θ方向において１つのＳ極部３１を介して並ぶ２つのＮ極部３２の磁力差が縮まる。そのため、弱着磁部３３とＮ極部３２との間に位置するＳ極部３１の法線磁束の最大位置だけではなく、２つのＮ極部３２の間に位置するＳ極部３１の法線磁束の最大位置の中心からのずれも抑制される。同様にして上記構成によれば、θ方向において１つのＮ極部３２を介して並ぶ２つのＳ極部３１の磁力差が縮まる。そのため、弱着磁部３３とＳ極部３１との間に位置するＮ極部３２の法線磁束の最大位置だけではなく、２つのＳ極部３１の間に位置するＮ極部３２の法線磁束の最大位置の中心からのずれも抑制される。

以上に示したように本実施形態に係る回転センサ１００によれば、全ての極部３１，３２の法線磁束の最大位置の中心からのずれが抑制され、最大位置間隔が６°からずれることが抑制される。そのため磁気リング１０が６°回転する毎に磁電変換素子５１，５２の電気信号の差分値がゼロとなる間隔がずれることが抑制され、クランクシャフトなどの回転体の回転角度の検出精度が低下することが抑制される。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記した実施形態になんら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。

（第１の変形例）
本実施形態では極部３１，３２の着磁状態について特に述べていなかった。極部３１，３２の着磁状態としては、例えば図１０の（ａ）〜（ｆ）に示す状態を採用することができる。すなわち、極部３１，３２のθ方向における一端側の領域を右領域、他端側の領域を左領域とすると、図１０の（ａ）にハッチングで示すように右領域と左領域それぞれが着磁された構成を採用することができる。この場合、右領域と左領域の間は未着磁領域となっている。また図１０の（ｂ）にハッチングで示すように、右領域、左領域、および、その間の中央領域それぞれが着磁された構成を採用することもできる。この場合、右領域と中央領域との間、および、中央領域と左領域との間それぞれが未着磁領域となっている。図１０の（ｃ）に示すように右領域と左領域の間の全てが着磁され、右領域と左領域それぞれが未着磁の構成を採用することもできる。図１０の（ｄ）に示すように極部３１，３２の全ての領域が着磁され、中央領域にストライプ状に異なる磁性の領域が複数形成された構成を採用することもできる。図１０の（ｅ）に示すようにｚ方向における極部３１，３２の中心領域が着磁され、その両端の領域が未着磁領域となった構成を採用することもできる。最後に、図１０の（ｆ）にて図１０（ａ）〜（ｅ）よりもピッチの荒いハッチングで示すように、極部３１，３２の全体の着磁強度（単位体積当たりの着磁の強さ）を調整してもよい。なお、本発明者は図１０の（ａ）に示す極部３１，３２を有する磁気リング１０を製造した。それによれば、図６に示すように法線磁束の最大位置が極部３１，３２の中心からずれることが抑制される、という実験結果を得ている。全ての極部３１，３２それぞれの磁力は、上記の未着磁領域や異なる磁性の領域の広さ、若しくは、着磁強度を個別に調整することで、決定される。

（第２の変形例）
本実施形態では全てのＮ極部３２それぞれの磁力が順方向に沿って徐々に低下し、全てのＳ極部３１それぞれの磁力が逆方向に沿って徐々に低下する例を示した。しかしながら図１１〜図１３に示すように、極部３１，３２の磁力を弱めても良い。以下においては極部３１，３２における第１〜第２０までの形成領域を第１領域、第２１〜第３８までの形成領域を中間領域、第３９〜第５８までの形成領域を第２領域とする。図１１〜図１３に示す変形例では第１領域のＳ極部３１の磁力が順方向に沿って徐々に低下し、中間領域のＳ極部３１の磁力が互いに等しく、第２領域のＳ極部３１の磁力が順方向に沿って徐々に低下している。そして中間領域のＳ極部３１の磁力は、第１領域のＳ極部３１よりも低く、第２領域のＳ極部３１よりも高くなっている。同様にして第２領域のＮ極部３２の磁力が逆方向に沿って徐々に低下し、中間領域のＮ極部３２の磁力が互いに等しく、第１領域のＮ極部３２の磁力が逆方向に沿って徐々に低下している。そして中間領域のＮ極部３２の磁力は、第２領域のＮ極部３２よりも低く、第１領域のＮ極部３２よりも高くなっている。この変形例においても、Ｓ極部３１の磁力の低下幅は（Ｍ１ｍａｘ−Ｍ１ｍｉｎ）／Ｎ１と表され、Ｎ極部３２の磁力の低下幅は（Ｍ２ｍａｘ−Ｍ２ｍｉｎ）／Ｎ２と表される。Ｍ１ｍａｘ＝Ｍ２ｍａｘ＝１００、Ｍ１ｍｉｎ＝Ｍ２ｍｉｎ＝８０、Ｎ１＝Ｎ２＝２０となっている。

（第３の変形例）
図示しないが、極部３１，３２それぞれの磁力の低下幅が一定ではなく、θ方向において徐々に変化してもよい。その変化としては、例えば二次関数や指数関数的な変化を採用することができる。

（第４の変形例）
本実施形態ではＳ極部３１とＮ極部３２の横幅が互いに相等しく６°である例を示した。しかしながらＳ極部３１とＮ極部３２の横幅が互いに相等しくなくともよい。例えば図１４〜図１６に示すように、複数のＳ極部３１が逆方向に沿って７．２°から４．８°へと横幅が順次一定の比率で減少し、複数のＮ極部３２が順方向に沿って７．２°から４．８°へと横幅が順次一定の比率で減少する構成を採用してもよい。この変形例では、極部３１，３２の着磁強度（単位体積当たりの着磁の強さ）は同一であるが、その横幅が変化するために、複数の極部３１，３２それぞれの着磁強度が変化する。本発明者は図１４〜図１６に示すように極部３１，３２の横幅（磁力）の変化する磁気リング１０を製造し、極部３１，３２の法線磁束をシミュレーションで観測した。すると、全ての極部３１，３２の法線磁束の最大位置の中心からのずれが抑制され、最大位置間隔が６°からずれることが抑制されることが確認された。そのため磁気リング１０が６°回転する毎に磁電変換素子５１，５２の電気信号の差分値がゼロとなる間隔がずれることが抑制され、クランクシャフトなどの回転体の回転角度の検出精度が低下することが抑制される。なおこの変形例においても、上記の第２の変形例に記載のように、複数の極部３１，３２の一部の磁力が一定となった構成を採用することもできる。この場合、磁力が一定の複数の極部３１，３２はそれぞれの横幅が同一で一定となる。

（その他の変形例）
本実施形態では磁気リング１０がクランクシャフトに設置される例を示した。しかしながら磁気リング１０の設置される回転体としては上記例に限定されず、例えばカムシャフトなどに設置してもよい。

本実施形態では磁極部３０がリング２０の外環面２０ｂに形成された例を示した。しかしながらこれとは異なり、図１７に示すように磁極部３０がリング２０の内環面２０ａと外環面２０ｂとを連結する連結面２０ｃ（上面若しくは下面）に形成された構成を採用することもできる。この場合、磁電変換部５０はｚ方向において磁極部３０と所定のエアギャップを介して対向配置される。なおこの変形例の場合、ｚ方向が特許請求の範囲に記載の法線方向に相当する。

本実施形態ではＳ極部３１とＮ極部３２それぞれの横幅が６°、弱着磁部３３の横幅が１２°の例を示した。しかしながら極部３１，３２および弱着磁部３３の横幅としては上記例に限定されず、極部３１，３２の横幅よりも弱着磁部３３の横幅の方が長ければよい。

本実施形態では磁極部３０がＳ極部３１とＮ極部３２とを合計５８個有し、Ｓ極部３１とＮ極部３２とをそれぞれ２９個有する例を示した。しかしながら極部３１，３２の個数としては上記例に限定されず、例えば磁極部３０がＳ極部３１とＮ極部３２とを合計３４個有し、Ｓ極部３１とＮ極部３２とをそれぞれ１７個有してもよい。

本実施形態では磁電変換素子５１，５２それぞれがホール素子である例を示した。しかしながら磁電変換素子５１，５２としては上記例に限定されず、例えば透過する磁束の方向に応じて抵抗値の変動する磁気抵抗効果素子を採用することもできる。

本実施形態では弱着磁部３３の第１側面３３ａにＳ極部３１が隣接し、第２側面３３ｂにＮ極部３２が隣接する例を示した。しかしながら側面３３ａ，３３ｂそれぞれに極部３１，３２の一方が隣接する構成を採用することもできる。

２０…リング
２０ｂ…外環面
２０ｃ…連結面
３０…磁極部
３１…Ｓ極部
３２…Ｎ極部
３３…弱着磁部
３３ａ…第１側面
３３ｂ…第２側面
１００…回転センサ

Claims (15)

1. 環状を成すリング（２０）と、
   前記リングの外面（２０ｂ，２０ｃ）に形成された磁極部（３０）と、を有する磁気リングであって、
   前記磁極部は、磁性の異なる複数の第１磁性部（３１）と第２磁性部（３２）、および、前記第１磁性部と前記第２磁性部それぞれよりも磁力の低い１つの弱着磁部（３３）を有し、
   前記第１磁性部と前記第２磁性部とは、前記リングによって形作られる円の中心を直交する中心軸の周回方向に等ピッチで交互に形成され、複数の前記第１磁性部の内の１つが前記周回方向で並ぶ前記弱着磁部の２つの側面（３３ａ，３３ｂ）の内の１つの第１側面（３３ａ）と隣接し、複数の前記第２磁性部の内の１つが２つの前記側面の内の残り１つの第２側面（３３ｂ）と隣接しており、
   前記第１側面と隣接する前記第１磁性部の構成する磁界における前記磁極部の形成面に直交する法線方向の成分の最大となる位置が、前記周回方向における前記第１側面と隣接する前記第１磁性部の中心からずれることが抑制されるように、前記第１側面側に位置する前記第２磁性部が前記第２側面側に位置する前記第２磁性部よりも磁力が低く、
   前記第２側面と隣接する前記第２磁性部の構成する磁界における前記法線方向の成分の最大となる位置が、前記周回方向における前記第２側面と隣接する前記第２磁性部の中心からずれることが抑制されるように、前記第２側面側に位置する前記第１磁性部が前記第１側面側に位置する前記第１磁性部よりも磁力が低くなっている磁気リング。
2. 全ての前記第１磁性部の構成する磁界における前記法線方向の成分の最大となる位置が、前記周回方向における前記第１磁性部の中心からずれることが抑制されるように、全ての前記第２磁性部それぞれの磁力が互いに異なり、前記第１磁性部と前記第２磁性部の形成領域において前記周回方向に前記第１側面から前記第２側面へと向かうにしたがって徐々に低下し、
   全ての前記第２磁性部の構成する磁界における前記法線方向の成分の最大となる位置が、前記周回方向における前記第２磁性部の中心からずれることが抑制されるように、全ての前記第１磁性部それぞれの磁力が互いに異なり、前記第１磁性部と前記第２磁性部の形成領域において前記周回方向に前記第２側面から前記第１側面へと向かうにしたがって徐々に低下している請求項１に記載の磁気リング。
3. 前記第１磁性部と前記第２磁性部の形成領域において前記周回方向で前記第１側面と前記第２側面との間の所定の幅を有する領域を中間領域とし、前記第１側面と前記中間領域との間を第１領域、前記中間領域と前記第２側面との間の領域を第２領域とすると、
   全ての前記第１磁性部の構成する磁界における前記法線方向の成分の最大となる位置が、前記周回方向における前記第１磁性部の中心からずれることが抑制されるように、
   前記第１領域に位置する複数の前記第２磁性部それぞれの磁力が互いに異なり、前記周回方向で前記第１側面から前記中間領域へと向かうにしたがって徐々に低下し、
   前記中間領域に位置する複数の前記第２磁性部それぞれの磁力が互いに等しく、
   前記第２領域に位置する複数の前記第２磁性部それぞれの磁力が互いに異なり、前記周回方向で前記中間領域から前記第２側面へと向かうにしたがって徐々に低下し、
   前記中間領域の複数の前記第２磁性部それぞれの磁力は、前記第１領域の複数の前記第２磁性部それぞれよりも磁力が低く、前記第２領域の複数の前記第２磁性部それぞれよりも磁力が高くなっており、
   全ての前記第２磁性部の構成する磁界における前記法線方向の成分の最大となる位置が、前記周回方向における前記第２磁性部の中心からずれることが抑制されるように、
   前記第２領域に位置する複数の前記第１磁性部それぞれの磁力が互いに異なり、前記周回方向で前記第２側面から前記中間領域へと向かうにしたがって徐々に低下し、
   前記中間領域に位置する複数の前記第１磁性部それぞれの磁力が互いに等しく、
   前記第１領域に位置する複数の前記第１磁性部それぞれの磁力が互いに異なり、前記周回方向で前記中間領域から前記第１側面へと向かうにしたがって徐々に低下し、
   前記中間領域の複数の前記第１磁性部それぞれの磁力は、前記第２領域の複数の前記第１磁性部それぞれよりも磁力が低く、前記第１領域の複数の前記第１磁性部それぞれよりも磁力が高くなっている請求項１に記載の磁気リング。
4. 複数の前記第１磁性部の磁力の低下幅は一定であり、
   複数の前記第２磁性部の磁力の低下幅は一定である請求項１〜３いずれか１項に記載の磁気リング。
5. 複数の前記第１磁性部の磁力の低下幅は、複数の前記第１磁性部の磁力の内の最大値をＭ１ｍａｘ、最小値をＭ１ｍｉｎ、磁力の異なる前記第１磁性部の総数をＮ１とすると、（Ｍ１ｍａｘ−Ｍ１ｍｉｎ）／Ｎ１と表され、
   複数の前記第２磁性部の磁力の低下幅は、複数の前記第２磁性部の磁力の内の最大値をＭ２ｍａｘ、最小値をＭ２ｍｉｎ、磁力の異なる前記第２磁性部の総数をＮ２とすると、（Ｍ２ｍａｘ−Ｍ２ｍｉｎ）／Ｎ２と表される請求項４に記載の磁気リング。
6. 複数の前記第１磁性部の磁力の低下幅は前記周回方向において変化し、
   複数の前記第２磁性部の磁力の低下幅は前記周回方向において変化する請求項１〜３いずれか１項に記載の磁気リング。
7. 前記周回方向における前記弱着磁部の横幅は、前記第１磁性部および前記第２磁性部それぞれの横幅よりも長い請求項１〜６いずれか１項に記載の磁気リング。
8. 全ての前記第１磁性部および前記第２磁性部それぞれの少なくとも一部は着磁されていない請求項１〜７いずれか１項に記載の磁気リング。
9. 全ての前記第１磁性部および前記第２磁性部それぞれにおける前記周回方向に並ぶ２つの端部の内の一端側の右領域、および、２つの前記端部の内の残りの他端側の左領域それぞれが着磁され、前記右領域と前記左領域との間に着磁されていない未着磁領域が位置している請求項８に記載の磁気リング。
10. 全ての前記第１磁性部および前記第２磁性部それぞれにおける前記右領域と前記左領域との間に位置する中央領域が着磁され、前記右領域と前記中央領域との間、および、前記中央領域と前記左領域との間それぞれに前記未着磁領域が位置している請求項９に記載の磁気リング。
11. 環状を成すリング（２０）と、
    前記リングの外面（２０ｂ，２０ｃ）に形成された磁極部（３０）と、を有する磁気リングであって、
    前記磁極部は、磁性の異なる複数の第１磁性部（３１）と第２磁性部（３２）、および、前記第１磁性部と前記第２磁性部それぞれよりも磁力の低い１つの弱着磁部（３３）を有し、
    前記第１磁性部と前記第２磁性部とは、前記リングによって形作られる円の中心を直交する中心軸の周回方向に交互に形成され、複数の前記第１磁性部の内の１つが前記周回方向で並ぶ前記弱着磁部の２つの側面（３３ａ，３３ｂ）の内の１つの第１側面（３３ａ）と隣接し、複数の前記第２磁性部の内の１つが２つの前記側面の内の残り１つの第２側面（３３ｂ）と隣接しており、
    前記第１側面と隣接する前記第１磁性部の構成する磁界における前記磁極部の形成面に直交する法線方向の成分の最大となる位置が、前記周回方向における前記第１側面と隣接する前記第１磁性部の中心からずれることが抑制されるように、前記第１側面側に位置する前記第２磁性部が前記第２側面側に位置する前記第２磁性部よりも磁力が低く、
    前記第２側面と隣接する前記第２磁性部の構成する磁界における前記法線方向の成分の最大となる位置が、前記周回方向における前記第２側面と隣接する前記第２磁性部の中心からずれることが抑制されるように、前記第２側面側に位置する前記第１磁性部が前記第１側面側に位置する前記第１磁性部よりも磁力が低くなっている磁気リング。
12. 全ての前記第１磁性部の構成する磁界における前記法線方向の成分の最大となる位置が、前記周回方向における前記第１磁性部の中心からずれることが抑制されるように、前記第１磁性部と前記第２磁性部の形成領域において前記周回方向に前記第１側面から前記第２側面へと向かうにしたがって、各前記第２磁性部の前記周回方向の長さが徐々に短くなって磁力が徐々に低下し、
    全ての前記第２磁性部の構成する磁界における前記法線方向の成分の最大となる位置が、前記周回方向における前記第２磁性部の中心からずれることが抑制されるように、前記第１磁性部と前記第２磁性部の形成領域において前記周回方向に前記第２側面から前記第１側面へと向かうにしたがって、各前記第１磁性部の前記周回方向の長さが徐々に短くなって磁力が徐々に低下している請求項１１に記載の磁気リング。
13. 前記第１磁性部と前記第２磁性部の形成領域において前記周回方向で前記第１側面と前記第２側面との間の所定の幅を有する領域を中間領域とし、前記第１側面と前記中間領域との間を第１領域、前記中間領域と前記第２側面との間の領域を第２領域とすると、
    全ての前記第１磁性部の構成する磁界における前記法線方向の成分の最大となる位置が、前記周回方向における前記第１磁性部の中心からずれることが抑制されるように、
    前記第１領域において前記周回方向に前記第１側面から前記中間領域へと向かうにしたがって、各前記第２磁性部の前記周回方向の長さが徐々に短くなって磁力が徐々に低下し、
    前記中間領域に位置する複数の前記第２磁性部それぞれの前記周回方向の長さが等しくて磁力が互いに等しく、
    前記第２領域において前記周回方向に前記中間領域から前記第２側面へと向かうにしたがって、各前記第２磁性部の前記周回方向の長さが徐々に短くなって磁力が徐々に低下し、
    前記中間領域の複数の前記第２磁性部それぞれの磁力は、前記第１領域の複数の前記第２磁性部それぞれよりも磁力が低く、前記第２領域の複数の前記第２磁性部それぞれよりも磁力が高くなっており、
    全ての前記第２磁性部の構成する磁界における前記法線方向の成分の最大となる位置が、前記周回方向における前記第２磁性部の中心からずれることが抑制されるように、
    前記第２領域において前記周回方向に前記第２側面から前記中間領域へと向かうにしたがって、各前記第１磁性部の前記周回方向の長さが徐々に短くなって磁力が徐々に低下し、
    前記中間領域に位置する複数の前記第１磁性部それぞれの前記周回方向の長さが等しくて磁力が互いに等しく、
    前記第１領域において前記周回方向に前記中間領域から前記第１側面へと向かうにしたがって、各前記第１磁性部の前記周回方向の長さが徐々に短くなって磁力が徐々に低下し、
    前記中間領域の複数の前記第１磁性部それぞれの磁力は、前記第２領域の複数の前記第１磁性部それぞれよりも磁力が低く、前記第１領域の複数の前記第１磁性部それぞれよりも磁力が高くなっている請求項１１に記載の磁気リング。
14. 複数の前記第１磁性部の磁力の低下幅は一定であり、
    複数の前記第２磁性部の磁力の低下幅は一定である請求項１１〜１３いずれか１項に記載の磁気リング。
15. 請求項１〜１４いずれかに記載の磁気リング（１０）と、
    前記磁気リングが回転することで形成される磁界を電気信号に変換する磁電変換部（５０）と、を有する回転センサ。

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