JP2017090241A - 回転角検出センサー - Google Patents

Abstract

【課題】ホール素子が同軸位置からずれても、広い角度範囲にわたって確実に回転角を特定することができる回転角検出センサーを提供する。【解決手段】回転角検出センサーは、面内方向に磁化された磁石体１８と、回転軸Ｘｓを含む仮想平面で分割される空間のうち一方の空間に偏って配置され、相互に離れる第１および第２ホール素子３３ａ、３３ｂと、第１ホール素子３３ａおよび第２ホール素子３３ｂを通る直線３５から外れた位置に位置する第３ホール素子３３ｃとを備える。記憶部は、第１ホール素子３３ａ、第２ホール素子３３ｂおよび第３ホール素子３３ｃの電気信号のうち、互いに位相差を有する電気信号に関連付けられる回転角を記憶する。検出部は、第１ホール素子３３ａ、第２ホール素子３３ｂおよび第３ホール素子３３ｃの電気信号を検出し、検出された電気信号に関連づけられる回転角を記憶部から取得する。【選択図】図３

Description

本発明は、ホール素子を利用した回転角検出センサーに関する。

特許文献１は磁場方向検出センサーを開示する。回転軸の軸端に円板形状の磁石が同軸に固定される。磁石は１直径線に沿って磁化される。半円に沿って磁石の縁でＮ極が現れ、残りの半円に沿って磁石の縁にＳ極が現れる。こうしたＮ極およびＳ極に基づき磁場は形成される。回転軸が回転すると、磁場は回転軸の軸心回りで回転する。

磁石の表面に複数のホール素子が向き合わせられる。ホール素子は磁力線の向きや大きさに応じて電気信号を出力する。ホール素子は軸心の延長線周りで例えば等間隔に配置され、直径線ごとに２つのホール素子の出力は差動増幅される。回転角（角位置）の検出にあたって位相差を有する２つの出力信号は生成される。

特許第４９３６２９９号公報 特開２０１４−１４１２５１号公報

特許文献１では円板形状の磁石は回転軸の軸心に同軸に位置決めされる。しかも、複数のホール素子を含む配列も回転軸の軸心に同軸に位置決めされる。位置ずれや磁化ムラに応じて差動増幅信号に乱れが生じると、回転角の特定が難しい。

特許文献２は、円板形状の磁石の径方向外方に配置される１つのホール素子を開示する。シフトレバーは狭小な角度範囲でしか回転しないことから、１つのホール素子で回転角は特定されることができる。しかしながら、角度範囲が広がると、ホール素子の出力と回転角とが１対１で対応することができず、この変換装置は回転角を特定することはできない。しかも、磁石の外周は全周で均一な円筒面であって磁化方向を特定することができず、磁化方向に対して決められた姿勢でホール素子を配置することは難しい。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたもので、ホール素子が同軸位置からずれても、広い角度範囲にわたって確実に回転角を絶対角度として特定することができる回転角検出センサーを提供することを目的とする。

本発明の第１側面は、回転体の回転軸に直交する仮想平面の面内方向に磁化された磁石体と、前記磁石体の磁場中で、前記回転軸を含む仮想平面で分割される空間のうち一方の空間に偏って配置され、相互に離れる第１および第２ホール素子と、前記磁石体の磁場中で前記一方の空間内に配置されて、前記第１ホール素子および前記第２ホール素子を通る直線から外れた位置に位置する第３ホール素子と、回転体の回転に応じて変化する第１ホール素子、第２ホール素子および第３ホール素子の電気信号のうち、互いに位相差を有する電気信号に関連付けられる回転角を記憶する記憶部と、第１ホール素子、第２ホール素子および第３ホール素子の電気信号を検出し、検出された電気信号に関連づけられる回転角を記憶部から取得する検出部とを備える回転角検出センサーに関する。

本発明の第２側面によれば、第１側面の構成に加えて、前記磁化は１直線に平行に設定される。

本発明の第３側面によれば、第２側面の構成に加えて、前記磁石体は、前記１直線に平行に広がる１以上の平面を有する。

本発明の第４側面によれば、第３側面の構成に加えて、前記平面は、前記回転軸に平行であって相互に外向きに前記磁石体の外周に形成される１対の平面である。

本発明の第５側面によれば、第１〜第４側面のいずれかの構成に加えて、前記磁石体には、前記回転軸周りで前記回転体が嵌め合わせられる貫通孔が形成される。

本発明の第６側面によれば、第５側面の構成に加えて、前記第１、第２および第３ホール素子は前記回転体の径方向外方に配置される。

本発明の第７側面によれば、第１〜第６側面のいずれかの構成に加えて、前記磁石体の表面は少なくとも部分的に非磁性体で覆われる。

本発明の第８側面によれば、第１〜第７側面のいずれかの構成に加えて、前記記憶部は、決められた角度ごとに特定される前記電気信号の実測値を記憶する。

本発明の第９側面によれば、第１〜第８側面のいずれかの構成に加えて、前記検出部は、隣接する前記実測値の間で設定される補間に基づき回転角を特定する。

本発明の第１０側面によれば、第１〜第９側面のいずれかの構成に加えて、前記磁石体の磁場中で前記一方の空間内に配置されて、前記第１ホール素子および前記第２ホール素子を通る直線から外れた位置で前記第３ホール素子から離れて位置する第４ホール素子と、前記第１ホール素子および前記第２ホール素子に接続されて、前記第１ホール素子の出力および前記第２ホール素子の出力を差動増幅する第１差動増幅回路と、前記第３ホール素子および前記第４ホール素子に接続されて、前記第３ホール素子の出力および前記第４ホール素子の出力を差動増幅する第２差動増幅回路とをさらに備える。

第１側面によれば、回転角検出センサーの利用にあたって回転体に磁石体は固定される。磁石体の磁場は回転体の回転軸（軸線）回りで回転する。三次元空間内の特定位置では磁力線の向きおよび強さは周期的に変化する。磁力線の変化は第１ホール素子、第２ホール素子および第３ホール素子で検出される。第１ホール素子、第２ホール素子および第３ホール素子それぞれで電気信号は形成される。ホール素子は、回転軸を含む仮想平面から一方に広がる空間に偏って配置されることから、ホール素子の出力の間では必ずいずれかの組み合わせで位相差は確保される。こうして位相差を有する出力が用いられれば、確実に回転角ごとに電気信号の特異点は特定される。ホール素子が同軸位置からずらした設定をしても、回転角検出センサーは広い角度範囲にわたって確実に回転角を特定する。

第２側面によれば、磁化の確立にあたって磁石体の素材は１つの磁場中に配置されればよく、磁石体の製造工程は簡素化されることができる。

第３側面によれば、平面の働きで磁化の方向は簡単に特定されることができる。磁石体に対して回転体やホール素子は精度よく位置決めされることができる。

第４側面によれば、１対の平面で磁石体は把持されることができる。把持にあたって磁化の向きは精度よく設定されることができる。

第５側面によれば、回転体の軸方向に磁石体の配置スペースは要求されない。例えば回転体が回転軸の両端で両持ち支持される場合には磁石体は２つの支持点の間に配置されることができる。こうして回転体の配置の自由度は増加する。回転体を内蔵する構造体の小型化は達成される。

第６側面によれば、回転体の軸方向にホール素子の配置スペースは要求されない。回転体の配置の自由度は増加する。回転体を内蔵する構造体の小型化は達成される。

第７側面によれば、磁石体は非磁性体で他の磁性体に接触しながら回転体に固定されることができる。このとき、磁石体と他の磁性体との間には非磁性体の働きで空間が確保されることから、ホール素子の対向面に分布されるべき磁束の吸い込みは軽減される。正確で安定した磁束分布をホール素子に対して作用させることができる。

第８側面によれば、予め決められた角度で電気信号の特異点は実測される。こうした実測値が記憶部に格納される。

第９側面によれば、補間の設定に応じて実測値のサンプル数を減らすことができる。実測作業の手間は軽減されることができる。その一方で、サンプル数を増やせば、補間と実測値との乖離が縮小され（または解消され）、回転角の検出精度は高まる。

第１０側面によれば、回転角検出センサーは、４つのホール素子を備える例えば素子パッケージや、第１差動増幅回路および第２差動増幅回路を利用することにより、精度よく同軸でも異軸でも回転体の回転角度を検出することができる。

本発明の一実施形態に係る回転角検出センサーの構造を概略的に示す斜視図である。 図１の２−２線に沿った断面図である。 縦置き時のホール素子と磁石体との相対的位置関係を概略的に示す模式図である。 演算処理パッケージの概念を示す拡大模式図である。 演算処理パッケージの構成を概略的に示す回路ブロック図である。 磁石体の成形工程を概略的に示す磁石体の平面図である。 ＣＡＥ（コンピューター支援エンジニアリング）の磁場解析の結果を示す図である。 図２に対応し、横置きのホール素子パッケージを概略的に示す断面図である。 図３に対応し、横置き時のホール素子と磁石体との相対的位置関係を概略的に示す模式図である。 図３に対応し、縦置き時のホール素子と円板形状の磁石体との相対的位置関係を概略的に示す模式図である。 図９に対応し、横置き時のホール素子と円板形状の磁石体との相対的位置関係を概略的に示す模式図である。

以下、添付図面を参照しつつ本発明の一実施形態を説明する。

図１は本発明の一実施形態に係る回転角検出センサー１１の構成を概略的に示す。回転角検出センサー１１は磁石ユニット１２および検出ユニット１３を備える。磁石ユニット１２は回転体１４に装着される。ここでは、回転体１４は断面円形の軸体で構成される。回転体１４は１対の軸受け１５ａ、１５ｂで両持ち支持される。軸受け１５ａ、１５ｂは、回転体１４を内蔵する構造体に固定されればよい。回転体１４は回転軸Ｘｓ回りで回転する。

検出ユニット１３にはカプラー１６が組み込まれる。カプラー１６は導電材製の端子１７を備える。カプラー１６には相手方のカプラー（図示されず）が結合される。ここでは、カプラー１６は雄型に形成され、カプラー１６には雌型のカプラーが嵌め入れられる。相手方のカプラーには例えばケーブルが接続される。ケーブルを通じてカプラー１６の端子１７から検出ユニット１３の検出信号は取り出されることができる。ここで、軸受け１５ａは検出ユニット１３に一体化されてもよい。この場合には、軸受け１５ａを含む検出ユニット１３が構造体に固定されればよい。

磁石ユニット１２は磁石体１８を有する。磁石体１８は例えば永久磁石で構成される。その他、磁石体１８には電磁石が用いられてもよい。磁石体１８では、回転体１４の回転軸Ｘｓに直交する仮想平面の面内方向に磁化Ｍｇが確立される。磁化Ｍｇは１直線１９に平行に設定される。

磁石体１８は、１直線１９に平行に広がる１以上の平面２１ａ、２１ｂを有する。ここでは、磁石体１８の外周面に相互に外向きに１対の平面２１ａ、２１ｂが区画される。これら平面２１ａ、２１ｂは回転軸Ｘｓに平行に広がる。こうして平面２１ａ、２１ｂは磁化Ｍｇの向きを表現する。すなわち、磁化Ｍｇの向きは視覚化される。

磁石体１８は回転軸Ｘｓ上で貫通孔２２を有する。回転体１４は貫通孔２２を通過する。貫通孔２２は例えば回転軸Ｘｓに同軸の円筒空間を区画すればよい。こうして磁石体１８は２つの軸受け１５ａ、１５ｂすなわち支持点の間に配置される。磁石体１８の外周面は、貫通孔２２に同軸に広がって前述の平面２１ａ、２１ｂ同士を接続する部分円筒面で構成される。

磁石ユニット１２は被覆部材２３を備える。被覆部材２３は非磁性体の材質で形成される。被覆部材２３は例えば樹脂材から一体成型されればよい。被覆部材２３は平面２１ａ、２１ｂを露出させながら磁石１８の表面を覆う。

被覆部材２３には円筒形状の結合部材２４が埋め込まれる。結合部材２４は例えばアルミニウムといった金属材料から形成されればよい。結合部材２４に回転体１４は嵌め込まれる。こうして磁石体１８は回転体１４に結合される。磁石体１８は回転体１４とともに回転軸Ｘｓ回りで回転する。被覆部材２３には、回転体１４の回転中に検出ユニット１３の検出面２５に向き合う対向面以外の領域で磁性体が接触することができる。例えば当該対向面の反対側の面で被覆部材２３には磁性金属体が重ねられることができる。こうした場合に、磁石体１８と磁性金属体との間には非磁性の空間が形成されることから、磁石体１８から磁性金属体に吸い込まれる磁力は低減され、検出ユニットの検出面２５に流れ込む磁力は増加する。検出ユニット１３の検出面２５は、後述されるように、検出ユニット１３の先端に形成される。

検出ユニット１３は筐体２７を備える。図２に示されるように、筐体２７にはホール素子パッケージ２８および演算処理パッケージ２９が収容される。ホール素子パッケージ２８および演算処理パッケージ２９は筐体２７内で相互に配線３１で接続される。素子パッケージ２８と演算処理パッケージ２９とは一体化されていてもよい。筐体２７は一端に前述のカプラー１６を有し、他端に検出面２５を有する。演算処理パッケージ２９の入出力端子はカプラー１６の端子１７に電気的に接続される。検出面２５は磁石体１８の表面に平行に広がる平面で形成される。

ホール素子パッケージ２８はパッケージ基板３２上に実装される４つのホール素子（第１ホール素子３３ａ、第２ホール素子３３ｂ、第３ホール素子３３ｃおよび第４ホール素子３３ｄ）を有する。ホール素子３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄは、磁石体１８の磁場中で、回転軸Ｘｓを含む仮想平面で分割される空間のうち一方の空間３４に偏って配置される。ここでは、ホール素子３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄは回転体１４の径方向の外方に配置される。したがって、検出ユニット１３の筐体２７は少なくとも部分的に回転体１４に並列に位置する。

図３に示されるように、第１ホール素子３３ａおよび第２ホール素子３３ｂは相互に離れて配置される。第１ホール素子３３ａおよび第２ホール素子３３ｂを通る直線３５から外れた位置に第３ホール素子３３ｃおよび第４ホール素子３３ｄは位置する。第３ホール素子３３ｃおよび第４ホール素子３３ｄは相互に離れて配置される。ここでは、第１ホール素子３３ａおよび第２ホール素子３３ｂを結ぶ直線３５と、第３ホール素子３３ｃおよび第４ホール素子３３ｄを結ぶ直線３６とは相互に平行に延びる。ホール素子３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄは、パッケージ基板３２の表面に描かれる正方形の各頂点に配置されればよい。その他、直線３５と直線３６とは、交差角を有しつつ並列に延びてもよく、交差してもよい。

ここでは、パッケージ基板３２は縦置きされる。すなわち、パッケージ基板３２の表面は回転軸Ｘｓに平行に向けられる。そして、第１ホール素子３３ａおよび第２ホール素子３３ｂを結ぶ直線３５、並びに、第３ホール素子３３ｃおよび第４ホール素子３３ｄを結ぶ直線３６は回転軸Ｘｓに平行に配置される。パッケージ基板３２の表面は、回転軸Ｘｓに同軸の仮想円筒面に接する仮想平面内で広がる。

図４に示されるように、演算処理パッケージ２９は、パッケージ基板３７上に構成される検出部３８および記憶部３９を有する。検出部３８は記憶部３９に接続される。検出部３８は、第１〜第４ホール素子３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄの電気信号を検出し、検出された電気信号に関連づけられる回転角を記憶部３９から取得する。記憶部３９は、回転体１４の回転に応じて変化する第１〜第４ホール素子３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄの電気信号のうち、互いに位相差を有する電気信号に関連付けられる回転角を記憶する。ここでは、互いに位相差を有する電気信号として、第１ホール素子３３ａおよび第２ホール素子３３ｂの差動増幅信号と、第３ホール素子３３ｃおよび第４ホール素子３３ｄの差動増幅信号とが利用される。

図５に示されるように、検出部３８は、第１ホール素子３３ａおよび第２ホール素子３３ｂに接続される第１差動増幅回路４１と、第３ホール素子３３ｃおよび第４ホール素子３３ｄに接続される第２差動増幅回路４２とを備える。第１差動増幅回路４１は電気信号の検出にあたって第１ホール素子３３ａの出力および第２ホール素子３３ｂの出力を差動増幅する。第１差動増幅回路４１は第１検出値を出力する。第２差動増幅回路４２は電気信号の検出にあたって第３ホール素子３３ｃの出力および第４ホール素子３３ｄの出力を差動増幅する。第２差動増幅回路４２は第２検出値を出力する。ここでは、回転体１４の回転中、角度変化に応じて、例えば第１差動増幅回路４１の出力および第２差動増幅回路４２の出力はそれぞれ三角関数波に等しい波形を描く。ホール素子３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄの配列と磁石体１８との相対的な位置関係に基づき、第１差動増幅回路４１の出力と第２差動増幅回路４２の出力との間で位相差が形成される。この位相差に応じて、回転角ごとに第１差動増幅回路４１の出力および第２差動増幅回路４２の出力の組み合わせで特異値が決定される。

検出部３８は、第１差動増幅回路４１および第２差動増幅回路４２に接続される演算回路４３を備える。演算回路４３は第１検出値および第２検出値に関連づけられる特定の回転角を記憶部３９から取得する。第１検出値および第２検出値の組み合わせで特異値が決定されることから、１回転中で１つの角度は抽出されることができる。

記憶部３９は、第１差動増幅回路４１の出力および第２差動増幅回路４２の出力で決定される特異値ごとに特定の回転角を記憶する。記憶部３９には、決められた角度（０°≦θ＜３６０°）ごとに、第１差動増幅回路４１の出力および第２差動増幅回路４２の出力の実測値が格納される。実測値の取得にあたって特定の角度間隔で第１差動増幅回路４１の出力および第２差動増幅回路４２の出力が測定されればよい。ここでは、出力は、実使用状態に近似された基本構造体で測定される。検出部３８の演算回路４３は、隣接する実測値の間で設定される補間に基づき回転角を特定する。演算回路４３は例えばマイクロプロセッサーで構成されればよく、記憶部３９は例えばメモリー回路で構成されればよい。

回転体１４が回転軸Ｘｓ回りで回転すると、磁石体１８の磁場は回転体１４の回転に応じて回転する。磁場の三次元空間では磁力線の向きおよび強さに分布が存在することから、三次元空間内の特定位置では磁力線の向きおよび強さは周期的に変化する。すなわち、検出面２５からホール素子３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄに作用する磁束は１回転の周期で変化する。磁束の変化はホール素子３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄで検出される。ホール素子３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄそれぞれで電気信号は形成される。そして、ホール素子３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄは、回転軸Ｘｓを含む仮想平面から一方に広がる空間３４に偏って配置されることから、ホール素子３３ａ、３３ｂの出力から形成される第１差動増幅回路４１の出力と、ホール素子３３ｃ、３３ｄの出力から形成される第２差動増幅回路４２の出力との間では位相差は確保される。こうして位相差を有する出力が用いられれば、確実に回転角ごとに電気信号の特異点は特定される。ホール素子３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄが同軸位置からずれても、回転角検出センサー１１は広い角度範囲にわたって確実に回転角を特定する。

磁石体１８の磁化Ｍｇは１直線１９に平行に設定される。図６に示されるように、磁化Ｍｇの確立にあたって磁石体１８の素材は１つの磁場中に配置されればよく、磁石体１８の製造工程は簡素化されることができる。ここでは、磁石体１８は、１直線１９に平行に広がる１以上の平面を有することから、平面の働きで磁化Ｍｇの方向は簡単に特定されることができる。磁石体１８に対して回転体１４やホール素子３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄは精度よく位置決めされることができる。磁性体材料は金型に基づき押し固められればよい。このとき、１対の平面２１ａ、２１ｂに対しＮ極からＳ極への方向が特定されればよい。

平面２１ａ、２１ｂは、回転軸Ｘｓに平行であって相互に外向きに磁石体１８の外周に形成される１対の平面である。１対の平面２１ａ、２１ｂで磁石体１８は把持されることができる。把持にあたって磁化Ｍｇの向きは精度よく設定されることができる。

磁石体１８には、回転軸Ｘｓ周りで回転体１４が嵌め合わせられる貫通孔２２が形成される。こうして磁石体１８は２つの軸受け１５ａ、１５ｂすなわち支持点の間に配置される。回転体１４の軸方向に磁石体１８の配置スペースは要求されない。その結果、回転体１４の配置の自由度は増加する。回転体１４を内蔵する構造体の小型化は達成される。

加えて、回転角検出センサー１１では、４つのホール素子３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄを含むホール素子パッケージ２８や演算処理パッケージ２９は回転体１４の径方向外方に配置される。したがって、回転体１４の軸方向にホール素子の配置スペースは要求されない。回転体１４の配置の自由度は増加する。回転体１４を内蔵する構造体の小型化は達成される。

磁石体１８には検出ユニット１３の検出面２５が向き合わせられる。回転体１４の回転中に、検出面２５は、回転軸Ｘｓに同軸に磁石体１８の表面に区画される環状の帯領域に向き合わせられ続ける。この帯領域からホール素子３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄに磁界は作用する。その一方で、磁石ユニット１２では磁石体１８は非磁性体の保持部材２３で覆われる。磁石体１８は帯領域以外で非磁性体に覆われる。したがって、ホール素子３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄの対向面以外では磁石体１８から磁束の漏れは少なくなる。ホール素子３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄ以外に対して漏れ磁束の影響は軽減される。

記憶部３９では決められた角度ごとに第１差動増幅回路４１の出力値および第２差動増幅回路４２の出力値が格納される。これらの出力値は、回転体１４および回転角検出センサー１１が実使用状態と近似された基準構造体に組み込まれた状態で事前に実測される。２つの出力値の間には位相差が存在することから、回転体１４の１回転中にたとえ出力値が三角関数波に等しい波形で変化しても、２つの出力値の組み合わせに基づき１つの回転角は特定される。こうして、記憶部３９は、決められた角度ごとに第１差動増幅回路４１の実測値および第２差動増幅回路４２の実測値を記憶する。

これに対し、検出部３８は、隣接する実測値の間で設定される補間に基づき回転角を特定する。第１差動増幅回路４１の出力値および第２差動増幅回路４２の出力値は例えば線形補間で補間される。その他、線形補間に代えて、スプライン関数といった非線形補間が用いられてもよい。補間の設定に応じて実測値のサンプル数を減らすことができる。実測作業の手間は軽減されることができる。その一方で、サンプル数を増やせば、補間と実測値との乖離が縮小され（または解消され）、回転角の検出精度は高まる。回転角の分解能に応じて各角度ごとに補間された出力値が記憶部３９に記憶されてもよい。この場合、記憶部３９には実測値および補間値を含むルックアップテーブルが構築されればよい。

本発明者はＣＡＥ（コンピューター支援エンジニアリング）の磁場解析ソフトウェアに基づき磁石体１８の磁場を観察した。図７（Ａ）に示されるように、磁石体１８と磁性金属体Ｍとの間に非磁性体の被覆部材２３で空間４４が形成されると、測定ポイントＳで十分な磁界が形成されることが確認された。したがって、測定ポイントＳにホール素子３３ａ〜３３ｄが配置されると、十分な検出感度が得られる。その一方で、図７（Ｂ）に示されるように、磁石体１８と磁性金属体Ｍとの間に非磁性体が挟まれずに、磁石体１８の対向面の反対面が磁性金属体Ｍに直接に接触すると、測定ポイントＳで磁界の強度が低下することが確認された。

図８に示されるように、回転角検出センサー１１ではパッケージ基板３２は横置きされてもよい。すなわち、図９に示されるように、パッケージ基板３２の表面は回転軸Ｘｓに直交する仮想平面４５に平行に向けられる。そして、第１ホール素子３３ａおよび第２ホール素子３３ｂを結ぶ直線３５、並びに、第３ホール素子３３ｃおよび第４ホール素子３３ｄを結ぶ直線３６は回転軸Ｘｓを含む１仮想平面４６に平行に配置される。こうした横置きであっても、前述の縦置きと同様に回転角検出センサー１１は機能することができる。

図１０および図１１に示されるように、磁石体４７は円板形状に形成されてもよい。この場合には、磁石体４７は回転体１４の軸端に同軸に固定されればよい。磁石体４７は１直径線４８に沿って磁化される。磁化Ｍｇの方向に平行に磁石体４７の外周面には平面５１ａ、５１ｂが形成される。半円に沿って磁石体４７の縁でＮ極が現れ、残りの半円に沿って磁石体４７の縁にＳ極が現れる。こうしたＮ極およびＳ極に基づき磁場は形成される。回転体１４が回転すると、磁場は回転軸Ｘｓ回りで回転する。

４つのホール素子３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄは、磁石体４７の磁場中で、回転軸Ｘｓを含む仮想平面で分割される空間のうち一方の空間に偏って配置される。磁石体４７の表面に複数のホール素子３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄが向き合わせられる。ホール素子３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄは磁力線の向きや大きさに応じて電気信号を出力する。前述と同様に、位相差を有する２つの出力信号は生成される。

前述と同様に、記憶部３９では決められた角度ごとに第１差動増幅回路４１の出力値および第２差動増幅回路４２の出力値が格納される。これらの出力値は、回転体１４および回転角検出センサー１１が構造体に組み込まれた状態で実測される。記憶部３９は、決められた角度ごとに第１差動増幅回路４１の実測値および第２差動増幅回路４２の実測値を記憶する。第１差動増幅回路４１の出力値および第２差動増幅回路４２の出力値に基づき確実に回転角は特定されることができる。こうした実測値に基づくことから、位置ずれや磁化ムラの影響は最小限にとどめられることができる。

以上のような回転角検出センサー１１は、車載されて、ペダルポジションセンサーや操舵角センサー、バルブポジションセンサー、ワイパーモーターコントロール、ヘッドランプポジションセンサー、シートポジションセンサー、サイドミラーコントロール、電動ステアリングコントロール、レベルセンサー、主機および補機モーターコントロール、その他に利用されることができる。その他、回転角検出センサー１１は、民生用途として、小型絶対角検出ロータリーエンコーダー、モードセレクターおよびボリュームといった小型入力デバイス、非接触のポテンショメーター、ロータリースイッチ、その他に利用されることができる。

１１…回転角検出センサー、１４…回転体、１８…磁石体、１９…１直線、２１ａ…平面、２１ｂ…平面、２２…貫通孔、２３…非磁性体（被覆部材）、３３ａ…第１ホール素子、３３ｂ…第２ホール素子、３３ｃ…第３ホール素子、３３ｄ…第４ホール素子、３４…一方の空間、３５…直線、３８…検出部、３９…記憶部、４１…第１差動増幅回路、４２…第２差動増幅回路、４７…磁石体、４８…１直線、５１ａ…平面、５１ｂ…平面、Ｍｇ…磁化、Ｘｓ…回転軸。

Claims (10)

1. 回転体の回転軸に直交する仮想平面の面内方向に磁化された磁石体と、
   前記磁石体の磁場中で、前記回転軸を含む仮想平面で分割される空間のうち一方の空間に偏って配置され、相互に離れる第１および第２ホール素子と、
   前記磁石体の磁場中で前記一方の空間内に配置されて、前記第１ホール素子および前記第２ホール素子を通る直線から外れた位置に位置する第３ホール素子と、
   回転体の回転に応じて変化する第１ホール素子、第２ホール素子および第３ホール素子の電気信号のうち、互いに位相差を有する電気信号に関連付けられる回転角を記憶する記憶部と、
   第１ホール素子、第２ホール素子および第３ホール素子の電気信号を検出し、検出された電気信号に関連づけられる回転角を記憶部から取得する検出部と
   を備えることを特徴とする回転角検出センサー。
2. 請求項１に記載の回転角検出センサーにおいて、前記磁化は１直線に平行に設定されることを特徴とする回転角検出センサー。
3. 請求項２に記載の回転角検出センサーにおいて、前記磁石体は、前記１直線に平行に広がる１以上の平面を有することを特徴とする回転角検出センサー。
4. 請求項３に記載の回転角検出センサーにおいて、前記平面は、前記回転軸に平行であって相互に外向きに前記磁石体の外周に形成される１対の平面であることを特徴とする回転角検出センサー。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の回転角検出センサーにおいて、前記磁石体には、前記回転軸周りで前記回転体が嵌め合わせられる貫通孔が形成されることを特徴とする回転角検出センサー。
6. 請求項５に記載の回転角検出センサーにおいて、前記第１、第２および第３ホール素子は前記回転体の径方向外方に配置されることを特徴とする回転角検出センサー。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の回転角検出センサーにおいて、前記磁石体の表面は少なくとも部分的に非磁性体で覆われることを特徴とする回転角検出センサー。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載の回転角検出センサーにおいて、前記記憶部は、決められた角度ごとに特定される前記電気信号の実測値を記憶することを特徴とする回転角検出センサー。
9. 請求項１〜８のいずれか１項に記載の回転角検出センサーにおいて、前記検出部は、隣接する前記実測値の間で設定される補間に基づき回転角を特定することを特徴とする回転角検出センサー。
10. 請求項１〜９のいずれか１項に記載の回転角検出センサーにおいて、
    前記磁石体の磁場中で前記一方の空間内に配置されて、前記第１ホール素子および前記第２ホール素子を通る直線から外れた位置で前記第３ホール素子から離れて位置する第４ホール素子と、
    前記第１ホール素子および前記第２ホール素子に接続されて、前記第１ホール素子の出力および前記第２ホール素子の出力を差動増幅する第１差動増幅回路と、
    前記第３ホール素子および前記第４ホール素子に接続されて、前記第３ホール素子の出力および前記第４ホール素子の出力を差動増幅する第２差動増幅回路と
    をさらに備えることを特徴とする回転角検出センサー。

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