JP4960174B2 - Non-contact rotation angle detection sensor - Google Patents

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本発明は、磁気感応素子を用いた非接触式回転角度検出センサに関する。   The present invention relates to a non-contact rotational angle detection sensor using a magnetic sensitive element.

小型に構成可能で、異物による接触不良などの心配がなく、例えば車両におけるアクセルペダルの踏み角検出やシフトレバーの操作に応じて回転するシャフトの回転角度の検出などに好適な回転角度検出センサとして、磁気感応素子を用いた非接触式回転角度検出センサがある。
このような非接触式回転角度検出センサの従来例として、例えば特許文献１に開示されたものがある。
特開平０５−１２６５１２号公報 As a rotation angle detection sensor suitable for detecting the angle of depression of an accelerator pedal in a vehicle or detecting the rotation angle of a shaft that rotates in response to an operation of a shift lever, for example. There is a non-contact type rotational angle detection sensor using a magnetic sensitive element.
As a conventional example of such a non-contact type rotation angle detection sensor, there is one disclosed in Patent Document 1, for example.
JP 05-126512 A

この特許文献１には、図１０に示すように、被検出体の回転角度を検出する回転角度検出センサであって、図示しない被検出体に接続されて被検出体と共に回転する回転体１００に永久磁石１０１ａ、１０１ｂを設け、回転体１００が回転した際の永久磁石１０１ａ、１０１ｂによる磁界の変化をＭＲ素子１０２で検出し、検出した磁界の変化に基づいて被検出体の回転角度を検出するものが開示されている。
そして、この回転角度検出センサでは、これら回転体１００やＭＲ素子１０２をハウジング１０３内に収容配置すると共に、外部磁界がＭＲ素子１０２による磁界の変化の検出に影響することを防止するために、ハウジング１０３内にＰＣパーマアロイなどのシールド部材１０４を設けている。 In Patent Document 1, as shown in FIG. 10, a rotation angle detection sensor for detecting a rotation angle of a detection object, which is connected to a detection object (not shown) and rotates together with the detection object. Permanent magnets 101a and 101b are provided, and a change in the magnetic field due to the permanent magnets 101a and 101b when the rotating body 100 rotates is detected by the MR element 102, and the rotation angle of the detected object is detected based on the detected change in the magnetic field. Are disclosed.
In this rotational angle detection sensor, the rotating body 100 and the MR element 102 are accommodated in the housing 103, and in order to prevent the external magnetic field from affecting the detection of the change in the magnetic field by the MR element 102, the housing A shield member 104 such as a PC perm alloy is provided in 103.

近年、非接触式回転センサの小型化が求められている。
特許文献１に開示された構成の回転角度検出センサの場合、ハウジング１０３の内部に、回転センサ自体（永久磁石１０１ａ、１０１ｂやＭＲ素子１０２）の周囲を覆うようにシールド部材１０４が形成されている。
そのため、シールド部材１０４がＭＲ素子１０２による磁界の変化の検出に影響して、例えば回転角度検出センサの出力特性であるヒステリシス、外部磁界の変動による出力変動、磁束密度、直線性が著しく変化しないように、シールド部材１０４を、回転センサ自体から所定距離離間させて設ける必要がある。
しかしながら、回転センサ自体を小型化できても、シールド部材１０４を、回転センサ自体から所定距離離間させて設ける必要があり、シールド部材１０４を内部に有するハウジング１０３自体の大きさは十分に小型化できず、センサを小型化できないという問題がある。
また、一体に形成したシールド部材１０４を採用しており、かかるシールド部材１０４の供給には、板状のシールド部材などの溶接や絞り加工等が必要となるので、回転角度検出センサの量産に際して、製造過程におけるシールド部材の供給、組付け、そしてセンサの組み立てが難しくなるという問題がある。 In recent years, miniaturization of non-contact type rotation sensors has been demanded.
In the case of the rotation angle detection sensor having the configuration disclosed in Patent Document 1, a shield member 104 is formed inside the housing 103 so as to cover the periphery of the rotation sensor itself (permanent magnets 101a and 101b and the MR element 102). .
Therefore, the shield member 104 does not affect the detection of the change of the magnetic field by the MR element 102 so that, for example, the hysteresis, which is the output characteristic of the rotation angle detection sensor, the output fluctuation due to the fluctuation of the external magnetic field, the magnetic flux density, and the linearity do not change significantly. In addition, it is necessary to provide the shield member 104 at a predetermined distance from the rotation sensor itself.
However, even if the rotation sensor itself can be reduced in size, it is necessary to provide the shield member 104 at a predetermined distance from the rotation sensor itself, and the size of the housing 103 having the shield member 104 therein can be sufficiently reduced. Therefore, there is a problem that the sensor cannot be miniaturized.
In addition, since the shield member 104 formed integrally is adopted and the supply of the shield member 104 requires welding or drawing of a plate-like shield member or the like, in mass production of the rotation angle detection sensor, There is a problem that it is difficult to supply, assemble, and assemble the shield member in the manufacturing process.

本発明は、外部磁界の影響が回転体の回転角度の検出に及ぶのを防止するシールド部材を備える回転角度検出センサであって、回転角度検出センサの出力特性にシールド部材が影響を与えないようにしつつセンサを小型化することのできる回転角度検出センサを提供することを目的とする。   The present invention is a rotation angle detection sensor including a shield member that prevents the influence of an external magnetic field from affecting the detection of the rotation angle of a rotating body, so that the shield member does not affect the output characteristics of the rotation angle detection sensor. An object of the present invention is to provide a rotation angle detection sensor that can reduce the size of the sensor.

本発明は、被検出体と一体に回転可能で、周方向に沿って磁極が変化するリング状永久磁石と、リング状永久磁石の外周面を一定間隙をおいて囲むリング状ヨークと、リング状ヨークを直径線に沿って２つに分割して形成される隙間に配置された磁気感応素子とを備える非接触式回転角度検出センサであって、リング状ヨークの外周面を一定間隙をおいて囲むリング状磁気シールドと、リング状ヨークの上面から一定間隙をおいて配置される上部磁気シールドと、リング状ヨークの下面から一定間隙をおいて配置される下部磁気シールドとを、互いに離間させつつ設けた構成とした。   The present invention relates to a ring-shaped permanent magnet that can rotate integrally with a detected object and whose magnetic poles change along the circumferential direction, a ring-shaped yoke that surrounds the outer peripheral surface of the ring-shaped permanent magnet with a certain gap, and a ring-shaped A non-contact rotational angle detection sensor comprising a magnetic sensitive element arranged in a gap formed by dividing a yoke into two along a diameter line, the outer circumferential surface of the ring-shaped yoke being spaced apart by a certain gap The surrounding ring-shaped magnetic shield, the upper magnetic shield disposed with a certain gap from the upper surface of the ring-shaped yoke, and the lower magnetic shield disposed with a certain gap from the lower surface of the ring-shaped yoke are separated from each other. The configuration was provided.

本発明によれば、リング状ヨークから一定間隙をおいて配置されたシールド部材である磁気シールド（リング状磁気シールド、上部磁気シールド、および下部磁気シールド）により、磁気感応素子による被検出体の回転角度の検出が外部磁界により影響を受けることを防止できる。
また、各磁気シールドは、所定間隙をおいて互いに離間させつつ設けられているので、磁気シールドを一体に形成した場合よりも磁気抵抗が大きくなり、磁気が通りにくくなる。よって、磁気抵抗が大きくなり磁気が通りにくくなった分に応じて、磁束が磁気シールドに回り込んでリング状ヨークの磁束密度を低下させることや、回転角度検出センサの出力特性が磁気シールドの影響を受けることがない範囲で、磁気シールドを、従来の一体に形成した磁気シールドよりも、リング状ヨークに近づけて配置することができる。
よって、回転角度検出センサをより小型化することができる。
さらに、リング状磁気シールドと、上部磁気シールドと、下部磁気シールドとは、互いに離間させつつ別々に配置されるので、これら磁気シールドが一体となった従来の回転角度検出センサのように、磁気シールドの供給に際して溶接や絞り加工を必要としない。
よって、製造過程におけるシールド部材の供給、組付け、そしてセンサの組み立てが難しくなることがなく、磁気シールドを備える回転角度検出センサを簡便に供給できるので、量産に適した回転角度検出センサとなる。 According to the present invention, the magnetic sensing element (ring-shaped magnetic shield, upper magnetic shield, and lower magnetic shield) that is a shield member disposed with a certain gap from the ring-shaped yoke rotates the detected object by the magnetically sensitive element. Angle detection can be prevented from being affected by an external magnetic field.
Further, since each magnetic shield is provided while being separated from each other with a predetermined gap, the magnetic resistance becomes larger than when the magnetic shields are integrally formed, and magnetism is difficult to pass. Therefore, depending on the amount of magnetic resistance that has increased and the magnetism has become difficult to pass, the magnetic flux goes around the magnetic shield to reduce the magnetic flux density of the ring-shaped yoke, and the output characteristics of the rotation angle detection sensor are affected by the magnetic shield. The magnetic shield can be arranged closer to the ring-shaped yoke than the conventional integrally formed magnetic shield.
Therefore, the rotation angle detection sensor can be further downsized.
Furthermore, since the ring-shaped magnetic shield, the upper magnetic shield, and the lower magnetic shield are separately arranged while being separated from each other, the magnetic shield is similar to a conventional rotation angle detection sensor in which these magnetic shields are integrated. There is no need for welding or drawing when supplying.
Accordingly, the supply and assembly of the shield member and the assembly of the sensor in the manufacturing process are not difficult, and the rotation angle detection sensor including the magnetic shield can be easily supplied, so that the rotation angle detection sensor suitable for mass production is obtained.

以下、本発明の実施例を説明する。
図１は、実施例にかかる非接触型の回転角度検出センサの全体構成図であり、（ａ）は軸方向から見た上面図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ線断面図、（ｃ）は（ａ）におけるＢ−Ｂ矢視図である。図２は、実施例にかかる非接触型の回転角度検出センサの分解斜視図である。図３は永久磁石を拡大して示す平面図である。 Examples of the present invention will be described below.
FIG. 1 is an overall configuration diagram of a non-contact type rotation angle detection sensor according to an embodiment, (a) is a top view seen from the axial direction, (b) is a cross-sectional view taken along line AA in (a), (C) is a BB arrow line view in (a). FIG. 2 is an exploded perspective view of the non-contact rotation angle detection sensor according to the embodiment. FIG. 3 is an enlarged plan view showing the permanent magnet.

図２に示すように、回転角度の検出対象である回転体１０に取り付けられる回転角度検出センサは、永久磁石２０と、集磁ヨーク３０ａ、３０ｂ（以下、両者を特に区別しない場合は、「集磁ヨーク３０」と表記する）と、ホール素子４０とを備え、これらは、磁気シールド５０ａ〜５０ｄ（以下、これらを特に区別しない場合は、「磁気シールド５０」と表記する）により囲繞される。   As shown in FIG. 2, the rotation angle detection sensor attached to the rotating body 10 that is the detection target of the rotation angle includes the permanent magnet 20 and the magnetism collecting yokes 30 a and 30 b (hereinafter, unless the two are particularly distinguished, And a Hall element 40, which are surrounded by magnetic shields 50a to 50d (hereinafter referred to as "magnetic shield 50" unless otherwise distinguished).

回転体１０の軸方向における略中央部の所定の範囲には、フランジ状の磁石保持部１１が、径方向に延出させて形成されている。
永久磁石２０は、磁石保持部１１の外周面に固定されており、上面視においてリング形状を有している。永久磁石２０の軸方向高さは、磁石保持部１１の軸方向高さと同じであり、永久磁石２０の軸方向の高さと径方向の厚みは、全周に亘って同じである。
図３に示すように、永久磁石２０は、その直径線上（周方向１８０°位置）で半円に分割され、一方の磁石半円部２０ａは内周側（磁石保持部１１と接触する側）をＮ極、外周側をＳ極とし、他方の磁石半円部２０ｂは内周側をＳ極、外周側をＮ極として、全体として周方向にＮおよびＳの２極構造となっている。 A flange-shaped magnet holding portion 11 is formed to extend in the radial direction in a predetermined range at a substantially central portion in the axial direction of the rotating body 10.
The permanent magnet 20 is fixed to the outer peripheral surface of the magnet holding part 11 and has a ring shape when viewed from above. The axial height of the permanent magnet 20 is the same as the axial height of the magnet holding part 11, and the axial height and radial thickness of the permanent magnet 20 are the same over the entire circumference.
As shown in FIG. 3, the permanent magnet 20 is divided into semicircles on the diameter line (180 ° position in the circumferential direction), and one magnet semicircular part 20 a is on the inner circumference side (side in contact with the magnet holding part 11). Is the N pole, the outer peripheral side is the S pole, and the other magnet semicircular portion 20b has the S pole on the inner peripheral side and the N pole on the outer peripheral side, and has a two-pole structure of N and S in the circumferential direction as a whole.

第１集磁ヨーク３０ａと第２集磁ヨーク３０ｂは、回転体１０に取り付けられた永久磁石２０の外周面を、囲むように配置されている。
第１集磁ヨーク３０ａと第２集磁ヨーク３０ｂとは、軸方向から見た平面形状が互いに同一の半円形状を有しており、リング状ヨークを直径線に沿って２つに分割して形成される。 The first magnetism collecting yoke 30 a and the second magnetism collecting yoke 30 b are arranged so as to surround the outer peripheral surface of the permanent magnet 20 attached to the rotating body 10.
The first magnetism collecting yoke 30a and the second magnetism collecting yoke 30b have semicircular shapes that are the same in plan view when viewed from the axial direction. The ring-shaped yoke is divided into two along the diameter line. Formed.

図１の（ａ）に示すように、第１集磁ヨーク３０ａと第２集磁ヨーク３０ｂとは、所定幅の隙間Ｘをあけて対面配置される。対面配置された第１集磁ヨーク３０ａと第２集磁ヨーク３０ｂとにより、その内側に形成される空間内には、回転体１０および回転角度検出センサの永久磁石２０が収容されており、第１集磁ヨーク３０ａと第２集磁ヨーク３０ｂの内周面は、永久磁石２０の外周面との間に一定の間隙Ｌｓをおいて対向している。   As shown in FIG. 1A, the first magnetism collecting yoke 30a and the second magnetism collecting yoke 30b are arranged facing each other with a gap X having a predetermined width. The first magnetism collecting yoke 30a and the second magnetism collecting yoke 30b arranged to face each other accommodate the rotating body 10 and the permanent magnet 20 of the rotation angle detection sensor in the space formed inside thereof. The inner peripheral surfaces of the first magnetic collecting yoke 30a and the second magnetic collecting yoke 30b are opposed to the outer peripheral surface of the permanent magnet 20 with a certain gap Ls.

第１集磁ヨーク３０ａと第２集磁ヨーク３０ｂの軸方向における高さは、永久磁石２０の軸方向における高さよりも大きく、第１集磁ヨーク３０ａと第２集磁ヨーク３０ｂの上面と、永久磁石２０の上面とが一致するように配置されている。
第１集磁ヨーク３０ａと第２集磁ヨーク３０ｂの径方向における厚みＷ１は、集磁ヨークを構成する材料の透磁率、永久磁石２０の磁束密度を考慮して、集磁ヨーク３０内で磁束が飽和しない大きさに設定されている。 The height in the axial direction of the first magnetism collecting yoke 30a and the second magnetism collecting yoke 30b is larger than the height in the axial direction of the permanent magnet 20, and the upper surfaces of the first magnetism collecting yoke 30a and the second magnetism collecting yoke 30b, It arrange | positions so that the upper surface of the permanent magnet 20 may correspond.
The thickness W1 in the radial direction of the first magnetism collecting yoke 30a and the second magnetism collecting yoke 30b is a magnetic flux in the magnetism collecting yoke 30 in consideration of the magnetic permeability of the material constituting the magnetism collecting yoke and the magnetic flux density of the permanent magnet 20. Is set to a size that does not saturate.

第１集磁ヨーク３０ａと第２集磁ヨーク３０ｂとの間の隙間Ｘには、磁気感応素子であるリニア出力型のホール素子４０が設置されており、ホール素子４０は、当該ホール素子４０を通過する磁束の量に応じた信号を出力する。   In the gap X between the first magnetism collecting yoke 30a and the second magnetism collecting yoke 30b, a linear output type hall element 40 that is a magnetically sensitive element is installed. A signal corresponding to the amount of magnetic flux passing through is output.

以上のように構成された回転角度センサ１では、永久磁石２０から発生する磁束は、第１集磁ヨーク３０ａと第２集磁ヨーク３０ｂとを通過する。ここで、永久磁石２０が回転体１０と共に回転すると、ホール素子４０が設置された隙間Ｘを通過する磁束の量と当該隙間Ｘを通過しない磁束の量の割合が変化して、ホール素子４０は、永久磁石２０の回転角度に応じた異なる検出値を出力する。
よって、ホール素子４０の検出値に基づいて、永久磁石２０の回転角度が判るので、被検出体（回転体１０）の回転角度を特定できる。 In the rotation angle sensor 1 configured as described above, the magnetic flux generated from the permanent magnet 20 passes through the first magnetism collecting yoke 30a and the second magnetism collecting yoke 30b. Here, when the permanent magnet 20 rotates together with the rotating body 10, the ratio of the amount of magnetic flux that passes through the gap X in which the Hall element 40 is installed and the amount of magnetic flux that does not pass through the gap X changes. A different detection value corresponding to the rotation angle of the permanent magnet 20 is output.
Therefore, since the rotation angle of the permanent magnet 20 is known based on the detection value of the Hall element 40, the rotation angle of the detection target (rotary body 10) can be specified.

図４は、実施例にかかる回転角度センサの磁気シールドの分解斜視図である。
図５は、磁気シールドの全体構成図であり、（ａ）は軸方向から見た上面図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ線断面図、（ｃ）は（ａ）におけるＢ−Ｂ矢視図である。
磁気シールド５０（上部磁気シールド５０ａ、下部磁気シールド５０ｂ、第１側方磁気シールド５０ｃ、第２側方磁気シールド５０ｄ）は、ホール素子４０が設置された隙間Ｘを通過する磁束の量が、外部磁界により影響を受けることを防止するために、パーマアロイ（ＰＣ、ＰＢ）、電磁銅板（ＳＵＹ）、珪素鋼などから形成される。
磁気シールド５０ａ〜５０ｄは、回転角度検出センサの永久磁石２０や集磁ヨーク３０を囲繞しつつ、互いに所定間隙をおいて配置される。 FIG. 4 is an exploded perspective view of the magnetic shield of the rotation angle sensor according to the embodiment.
FIG. 5 is an overall configuration diagram of the magnetic shield, (a) is a top view seen from the axial direction, (b) is a cross-sectional view taken along the line AA in (a), and (c) is a cross-sectional view along B-- in (a). FIG.
The magnetic shield 50 (the upper magnetic shield 50a, the lower magnetic shield 50b, the first side magnetic shield 50c, and the second side magnetic shield 50d) has an amount of magnetic flux that passes through the gap X in which the Hall element 40 is installed. In order to prevent the magnetic field from being affected by the magnetic field, it is made of perm alloy (PC, PB), electromagnetic copper plate (SUY), silicon steel or the like.
The magnetic shields 50a to 50d are arranged with a predetermined gap from each other while surrounding the permanent magnet 20 and the magnetism collecting yoke 30 of the rotation angle detection sensor.

図５の（ｂ）に示すように、上部磁気シールド５０ａは、第１側方磁気シールド５０ｃと第２側方磁気シールド５０ｄの上端から、上方側に所定距離Ｌ１離れた位置に配置され、下部磁気シールド５０ｂは、第１側方磁気シールド５０ｃと第２側方磁気シールド５０ｄの下端から、下方側に所定距離Ｌ２離れた位置に配置される。
ここで、実施例にかかる回転角度検出センサでは、永久磁石２０の上面と集磁ヨーク３０の上面とが一致するように配置されているので（図１の（ｂ）参照）、永久磁石２０から上部磁気シールド５０ａまでの離間距離と、永久磁石２０から下部磁気シールド５０ｂまでの離間距離とが略同じになるように、所定距離Ｌ１のほうが所定距離Ｌ２よりも大きく設定される。
上部磁気シールド５０ａと下部磁気シールド５０ｂとが、永久磁石２０の近傍に位置し過ぎると、磁束の回り込みなどが起こり、上部磁気シールド５０ａと下部磁気シールド５０ｂの影響が及ぶことになるので、これを防止するためである。 As shown in FIG. 5 (b), the upper magnetic shield 50a is disposed at a position spaced a predetermined distance L1 upward from the upper ends of the first side magnetic shield 50c and the second side magnetic shield 50d, The magnetic shield 50b is disposed at a position separated by a predetermined distance L2 downward from the lower ends of the first side magnetic shield 50c and the second side magnetic shield 50d.
Here, in the rotation angle detection sensor according to the embodiment, the upper surface of the permanent magnet 20 and the upper surface of the magnetism collecting yoke 30 are arranged so as to coincide with each other (see FIG. 1B). The predetermined distance L1 is set to be larger than the predetermined distance L2 so that the separation distance to the upper magnetic shield 50a and the separation distance from the permanent magnet 20 to the lower magnetic shield 50b are substantially the same.
If the upper magnetic shield 50a and the lower magnetic shield 50b are positioned too close to the permanent magnet 20, a magnetic flux wraps around and the upper magnetic shield 50a and the lower magnetic shield 50b are affected. This is to prevent it.

図５の（ａ）に示すように、第１側方磁気シールド５０ｃと、第２側方磁気シールド５０ｄとは、互いに所定距離Ｌ３の隙間Ｙを開けて対面配置されている。
第１側方磁気シールド５０ｃと第２側方磁気シールド５０ｄとは、軸方向から見た平面形状が互いに同一の半円形状を有しており、リング状磁気シールドを直径線に沿って２つに分割して形成される。
ここで、第１側方磁気シールド５０ｃと第２側方磁気シールド５０ｄとを一体に形成したリング状磁気シールドとすると、磁気シールドの磁気抵抗が小さくなり磁気が通りやすくなる結果、集磁機能が増大して、集磁ヨーク３０の機能を阻害する。
そのため、集磁ヨーク３０の機能を阻害しない程度の磁気抵抗となるように、リング状磁気シールドを直径線に沿って２つに分割して形成した第１側方磁気シールド５０ｃと第２側方磁気シールド５０ｄとを用いている。 As shown in FIG. 5A, the first side magnetic shield 50c and the second side magnetic shield 50d are arranged facing each other with a gap Y of a predetermined distance L3.
The first side magnetic shield 50c and the second side magnetic shield 50d have semicircular shapes having the same planar shape when viewed from the axial direction, and two ring-shaped magnetic shields are provided along the diameter line. It is divided and formed.
Here, if a ring-shaped magnetic shield in which the first side magnetic shield 50c and the second side magnetic shield 50d are integrally formed, the magnetic resistance of the magnetic shield is reduced and the magnetism easily passes. It increases and inhibits the function of the magnetism collecting yoke 30.
For this reason, the first side magnetic shield 50c and the second side magnetic shield 50c formed by dividing the ring-shaped magnetic shield into two along the diameter line so that the magnetic resistance does not hinder the function of the magnetic flux collecting yoke 30. A magnetic shield 50d is used.

上部磁気シールド５０ａと下部磁気シールド５０ｂは、それぞれ薄肉の円盤形状を有しており、中央部には、回転角度センサの回転体１０を挿通させると共に、回転角度センサの永久磁石２０と、第１集磁ヨーク３０ａと第２集磁ヨーク３０ｂの一部を露出させる円形の開口５１ａ、５１ｂが形成される。
開口５１ａ、５１ｂは、対面配置された第１集磁ヨーク３０ａと第２集磁ヨーク３０ｂとにより形成される全体としてリング形状となる集磁ヨーク３０の内径よりも大きく、かつ外径よりも小さい径を有する。
また、上部磁気シールド５０ａと下部磁気シールド５０ｂの直径φは、上部磁気シールド５０ａの外周面と下部磁気シールド５０ｂの外周面とが、それぞれ、対面配置された第１側方磁気シールド５０ｃと第２側方磁気シールド５０ｄの外周面と、面一となる径に設定される。
図１の（ｂ）に示すように、上部磁気シールド５０ａは、永久磁石２０の上端から上方側に所定距離Ｔ１離れた位置に配置され、下部磁気シールド５０ｂは、永久磁石２０の下端から下方側に所定距離Ｔ２離れた位置に配置される。 Each of the upper magnetic shield 50a and the lower magnetic shield 50b has a thin disk shape. The rotating body 10 of the rotation angle sensor is inserted through the central portion, and the permanent magnet 20 of the rotation angle sensor and the first magnet Circular openings 51a and 51b that expose portions of the magnetism collecting yoke 30a and the second magnetism collecting yoke 30b are formed.
The openings 51a and 51b are larger than the inner diameter of the ring-shaped magnetism collecting yoke 30 formed by the first magnetism collecting yoke 30a and the second magnetism collecting yoke 30b arranged facing each other, and smaller than the outer diameter. Has a diameter.
Further, the diameter φ of the upper magnetic shield 50a and the lower magnetic shield 50b is such that the outer circumferential surface of the upper magnetic shield 50a and the outer circumferential surface of the lower magnetic shield 50b are respectively opposed to the first side magnetic shield 50c and the second magnetic shield 50c. The diameter is set to be flush with the outer peripheral surface of the side magnetic shield 50d.
As shown in FIG. 1B, the upper magnetic shield 50 a is disposed at a position away from the upper end of the permanent magnet 20 by a predetermined distance T <b> 1, and the lower magnetic shield 50 b is lower than the lower end of the permanent magnet 20. Are arranged at positions separated by a predetermined distance T2.

第１側方磁気シールド５０ｃと第２側方磁気シールド５０ｄとは、軸方向から見た平面形状が互いに同一の半円形状を有しており、これらを対面配置して形成される上面視において円形の空間内に、回転角度センサの永久磁石２０や集磁ヨーク３０が収容される。
この際、第１側方磁気シールド５０ｃと第２側方磁気シールド５０ｄとは、第１集磁ヨーク３０ａと第２集磁ヨーク３０ｂの外周面から、所定間隔Ｔ３をおいて、これら集磁ヨーク３０ａ、３０ｂを囲むように配置される。
ここで、所定間隔Ｔ３は、磁気シールド５０が集磁ヨーク３０の代わりに集磁して、集磁ヨーク３０の機能を阻害することのない、距離に設定されている。 The first side magnetic shield 50c and the second side magnetic shield 50d have semicircular shapes having the same planar shape when viewed from the axial direction. The permanent magnet 20 and the magnetic collecting yoke 30 of the rotation angle sensor are accommodated in the circular space.
At this time, the first side magnetic shield 50c and the second side magnetic shield 50d are separated from the outer peripheral surfaces of the first magnetic collecting yoke 30a and the second magnetic collecting yoke 30b by a predetermined interval T3. It arrange | positions so that 30a, 30b may be enclosed.
Here, the predetermined interval T <b> 3 is set to a distance at which the magnetic shield 50 does not interfere with the function of the magnetic collecting yoke 30 by collecting the magnetic shield 50 instead of the magnetic collecting yoke 30.

さらに、第１集磁ヨーク３０ａと第２集磁ヨーク３０ｂとの間の隙間Ｘ同士を結ぶ線分と、第１側方磁気シールド５０ｃと第２側方磁気シールド５０ｄとの間の隙間Ｙ同士を結ぶ線分とが、略９０度の角度で交差（直交）するように、第１側方磁気シールド５０ｃと第２側方磁気シールド５０ｄとを配置して、隙間Ｘの位置を、隙間Ｙの位置に対して回転体１０の回転軸周りに略９０度オフセットさせている（図１の（ａ）参照）。
第１側方磁気シールド５０ｃと第２側方磁気シールド５０ｄとの間の隙間Ｙは、外部磁気がその内方に漏れ出す場所となるので、かかる隙間Ｙが、ホール素子４０を配置した第１集磁ヨーク３０ａと第２集磁ヨーク３０ｂとの間の隙間Ｘの近傍にあると、漏れ出した磁気が、ホール素子４０による磁束量の測定に影響を及ぼして、回転角度を正確に求めることができなくなる。
よって、これを防止するために、隙間Ｘを結ぶ線分と、隙間Ｙを結ぶ線分とが、略９０度の角度で交差するように、第１側方磁気シールド５０ｃと第２側方磁気シールド５０ｄを配置して、隙間Ｘと隙間Ｙとが最も離れて位置するようにしている。 Furthermore, a line segment connecting the gaps X between the first magnetism collecting yoke 30a and the second magnetism collecting yoke 30b, and the gaps Y between the first side magnetic shield 50c and the second side magnetic shield 50d. The first side magnetic shield 50c and the second side magnetic shield 50d are arranged so that the line segment connecting the two intersects at an angle of approximately 90 degrees (orthogonal), and the position of the gap X is set to the gap Y Is offset by approximately 90 degrees around the rotation axis of the rotating body 10 (see FIG. 1A).
Since the gap Y between the first side magnetic shield 50c and the second side magnetic shield 50d is a place where external magnetism leaks inward, the gap Y is the first where the Hall element 40 is disposed. When the magnetic flux leaks from the magnetic flux collecting yoke 30a and the second magnetic flux collecting yoke 30b in the vicinity of the gap X, the leaked magnetism affects the measurement of the magnetic flux amount by the Hall element 40, and the rotation angle is accurately obtained. Can not be.
Therefore, in order to prevent this, the first side magnetic shield 50c and the second side magnetism are arranged so that the line connecting the gap X and the line connecting the gap Y intersect at an angle of approximately 90 degrees. The shield 50d is arranged so that the gap X and the gap Y are positioned farthest from each other.

また、第１側方磁気シールド５０ｃと第２側方磁気シールド５０ｄの軸方向における高さは、集磁ヨーク３０の軸方向における高さよりも大きく、第１側方磁気シールド５０ｃと第２側方磁気シールド５０ｄの下面と、集磁ヨーク３０の下面とがほぼ一致するように配置される。
第１側方磁気シールド５０ｃと第２側方磁気シールド５０ｄの厚みＷ２は、１．０ｍｍよりも薄くなると、ホール素子４０による磁束量の測定に外部磁界が影響を及ぼすことを十分に防止できず、１．４ｍｍよりも厚くなると、第１側方磁気シールド５０ｃと第２側方磁気シールド５０ｄに磁束が回り込んでホール素子４０付近での集磁ヨーク３０の最大磁束密度が急激に低下してしまう。よって、厚みＷ２は、好ましくは１．０ｍｍ〜１．４ｍｍ、より好ましくは１．２ｍｍ近傍に設定される。 Further, the height in the axial direction of the first side magnetic shield 50c and the second side magnetic shield 50d is larger than the height in the axial direction of the magnetism collecting yoke 30, and the first side magnetic shield 50c and the second side magnetic shield 50d. The lower surface of the magnetic shield 50d and the lower surface of the magnetism collecting yoke 30 are arranged so as to substantially coincide with each other.
If the thickness W2 of the first side magnetic shield 50c and the second side magnetic shield 50d is less than 1.0 mm, it is not possible to sufficiently prevent the external magnetic field from affecting the measurement of the magnetic flux amount by the Hall element 40. When the thickness is larger than 1.4 mm, the magnetic flux wraps around the first side magnetic shield 50c and the second side magnetic shield 50d, and the maximum magnetic flux density of the magnetic flux collecting yoke 30 near the Hall element 40 is rapidly reduced. End up. Therefore, the thickness W2 is preferably set to 1.0 mm to 1.4 mm, more preferably in the vicinity of 1.2 mm.

図６は、各磁気シールド５０（上部磁気シールド５０ａ、下部磁気シールド５０ｂ、第１側方磁気シールド５０ｃ、第２側方磁気シールド５０ｄ）が、支持部材６０、７０により互いに離間しつつ配置された状態を説明する説明図であり、（ａ）は軸方向から見た上面図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ線断面図である。なお、図６の（ａ）においては、上部磁気シールド５０ａの下方に隠れている支持部材６０、７０の図示は省略している。   In FIG. 6, each magnetic shield 50 (upper magnetic shield 50a, lower magnetic shield 50b, first side magnetic shield 50c, second side magnetic shield 50d) is arranged while being separated from each other by the support members 60 and 70. It is explanatory drawing explaining a state, (a) is the top view seen from the axial direction, (b) is the sectional view on the AA line in (a). In FIG. 6A, illustration of the support members 60 and 70 hidden under the upper magnetic shield 50a is omitted.

支持部材６０、７０は、上部磁気シールド５０ａ、下部磁気シールド５０ｂ、第１側方磁気シールド５０ｃ、そして第２側方磁気シールド５０ｄを、互いに所定間隙をおいて配置させる。支持部材６０、７０は、非透磁性の材料から形成され、上面視において円盤形状を有する上部磁気シールド５０ａの直径線上の、回転体１０を挟んで対向する位置に配置される。   The support members 60 and 70 arrange the upper magnetic shield 50a, the lower magnetic shield 50b, the first side magnetic shield 50c, and the second side magnetic shield 50d with a predetermined gap therebetween. The support members 60 and 70 are made of a non-permeable material, and are disposed on the diameter line of the upper magnetic shield 50a having a disk shape in a top view and facing each other with the rotating body 10 in between.

支持部材６０の本体部６１は、例えば図示しないフレームなどにボルトなどを介して取り付けられて、支持部材６０を所定位置で保持しつつフレームに固定する。
本体部６１の上部から回転体１０の方向に延出形成された上部支持部６２の上面には、上部磁気シールド５０ａが載置された状態で固定される。
本体部６１の下部から回転体１０の方向に延出形成された下部支持部６３の上面には、第２側方磁気シールド５０ｄと集磁ヨーク３０（３０ａ、３０ｂ）とが載置された状態で固定されており、下面には、下部磁気シールド５０ｂが取り付けられている。 The main body 61 of the support member 60 is attached to, for example, a frame (not shown) via a bolt or the like, and is fixed to the frame while holding the support member 60 in a predetermined position.
An upper magnetic shield 50a is fixed on the upper surface of the upper support portion 62 formed to extend from the upper portion of the main body portion 61 in the direction of the rotating body 10.
A state in which the second side magnetic shield 50d and the magnetism collecting yoke 30 (30a, 30b) are placed on the upper surface of the lower support part 63 formed to extend from the lower part of the main body part 61 in the direction of the rotating body 10. The lower magnetic shield 50b is attached to the lower surface.

支持部材７０の本体部７１は、上部支持部７２と下部支持部７３とを接続する。
本体部７１の上部から回転体１０の方向に延出形成された上部支持部７２の上面には、上部磁気シールド５０ａが載置された状態で固定されている。
本体部７１の下部から回転体１０の方向に延出形成された下部支持部７３の上面には、第１側方磁気シールド５０ｃと集磁ヨーク３０（３０ａ、３０ｂ）とが載置された状態で固定されており、下面には、下部磁気シールド５０ｂが取り付けられている。 The main body 71 of the support member 70 connects the upper support 72 and the lower support 73.
An upper magnetic shield 50a is fixed on the upper surface of the upper support portion 72 formed to extend from the upper portion of the main body portion 71 in the direction of the rotating body 10.
A state in which the first side magnetic shield 50c and the magnetism collecting yoke 30 (30a, 30b) are placed on the upper surface of the lower support portion 73 formed to extend from the lower portion of the main body portion 71 toward the rotating body 10. The lower magnetic shield 50b is attached to the lower surface.

これら支持部材６０、７０の下部支持部６３、７３の延出長さは、集磁ヨーク３０（３０ａ、３０ｂ）を載置するために、上部支持部６２、７２の延出長さよりも長く設定されている。また、下部支持部６３、７３の高さ方向の厚みは、下部磁気シールド５０ｂと、第１側方磁気シールド５０ｃおよび第２側方磁気シールド５０ｄとの離間距離Ｌ２と同じ厚みに設定されている。
さらに、下部支持部６３、７３の下端から上部支持部６２、７２の上端までの離間距離、すなわち支持部材６０、７０の高さ方向の厚みは、上部磁気シールド５０ａが、第１側方磁気シールド５０ｃと第２側方磁気シールド５０ｄの上端から上方側に所定距離Ｌ１離れた位置に配置される長さに設定されている。
かかる構成の支持部材６０、７０を用いることで、各磁気シールド５０を互いに所定距離離間させつつ、簡単に配置することができるので、磁気シールドを備える回転角度検出センサの組み立てが容易になる。 The extension lengths of the lower support portions 63 and 73 of the support members 60 and 70 are set longer than the extension lengths of the upper support portions 62 and 72 in order to place the magnetism collecting yoke 30 (30a, 30b). Has been. Further, the thickness in the height direction of the lower support portions 63 and 73 is set to the same thickness as the separation distance L2 between the lower magnetic shield 50b, the first side magnetic shield 50c, and the second side magnetic shield 50d. .
Further, the separation distance from the lower end of the lower support portions 63 and 73 to the upper end of the upper support portions 62 and 72, that is, the thickness in the height direction of the support members 60 and 70 is determined by the upper magnetic shield 50a. 50c and the second side magnetic shield 50d are set to a length that is arranged at a position separated by a predetermined distance L1 from the upper end to the upper side.
By using the support members 60 and 70 having such a configuration, the magnetic shields 50 can be easily arranged while being separated from each other by a predetermined distance, so that the assembly of the rotation angle detection sensor including the magnetic shield is facilitated.

なお、上部支持部６２、７２の回転体１０の方向への延出長さは上部磁気シールド５０ａを、下部支持部６３、７３の回転体１０の方向への延出長さは集磁ヨーク３０（３０ａ、３０ｂ）を、それぞれ支持できる最小限の長さに設定されていることが好ましい。ホール素子４０による磁束量の測定に影響するのを防止するためである。   The extension length of the upper support portions 62 and 72 in the direction of the rotary body 10 is the upper magnetic shield 50a, and the extension length of the lower support portions 63 and 73 in the direction of the rotary body 10 is the extension length of the magnetic collecting yoke 30. It is preferable that (30a, 30b) is set to a minimum length that can be supported. This is to prevent the measurement of the amount of magnetic flux by the Hall element 40 from being affected.

かかる構成の支持部材６０、７０により、各磁気シールド５０（上部磁気シールド５０ａ、下部磁気シールド５０ｂ、第１側方磁気シールド５０ｃ、第２側方磁気シールド５０ｄ）は、その内方に形成される空間内に、永久磁石２０、集磁ヨーク３０（３０ａ、３０ｂ）、そしてホール素子４０を収容しつつ、互いに所定間隙をおいて配置される。これにより、回転体１０の回転角度の検出が外部磁界により影響を受けることが防止される。
また、各磁気シールド５０は、互いに所定間隙をおいて配置されるので、磁気シールドを一体に形成した場合よりも磁気抵抗が大きくなり、磁気が通りにくくなる。
よって、磁気シールドを、一体に形成した磁気シールドの場合よりも、磁気抵抗が大きくなり磁気が通りにくくなった分だけリング状ヨークに近づけて配置しても、磁束が磁気シールドに回り込んでリング状ヨークの磁束密度を低下させることがなく、回転角度検出センサの出力特性が磁気シールドの影響を受けることがない。したがって、回転角度検出センサをより小型化することができる。 Each of the magnetic shields 50 (the upper magnetic shield 50a, the lower magnetic shield 50b, the first side magnetic shield 50c, and the second side magnetic shield 50d) is formed inward by the support members 60 and 70 having such a configuration. The permanent magnet 20, the magnetic flux collecting yoke 30 (30a, 30b), and the Hall element 40 are accommodated in the space with a predetermined gap therebetween. This prevents the detection of the rotation angle of the rotating body 10 from being affected by the external magnetic field.
Further, since the magnetic shields 50 are arranged with a predetermined gap from each other, the magnetic resistance becomes larger than when the magnetic shields are integrally formed, and magnetism is difficult to pass.
Therefore, even if the magnetic shield is placed closer to the ring-shaped yoke by the amount that the magnetic resistance is larger and the magnetism is harder to pass than in the case of the integrally formed magnetic shield, the magnetic flux wraps around the magnetic shield and rings. The magnetic flux density of the yoke is not reduced, and the output characteristics of the rotation angle detection sensor are not affected by the magnetic shield. Therefore, the rotation angle detection sensor can be further downsized.

以下、実施例の効果を、一体形成した磁気シールドを採用する従来例の構成のセンサによる比較例と対比して説明する。
なお、以下の説明では、図１の（ｂ）に示すように、厚み０．５ｍｍの円盤形状を有する上部磁気シールド５０ａと下部磁気シールド５０ｂの直径が４０ｍｍ（φ＝４０ｍｍ）であり、集磁ヨーク３０の外周面と、第１側方磁気シールド５０ｃおよび第２側方磁気シールド５０ｄの内周面との間の間隙が２ｍｍ（Ｔ３＝２ｍｍ）であり、厚み１．２ｍｍの集磁ヨーク３０の上面と、上部磁気シールド５０ａとの間の間隙が４．７ｍｍ（Ｔ１＝４．７ｍｍ）であり、集磁ヨーク３０の下面と、下部磁気シールド５０ｂとの間の間隙が１．８ｍｍである回転角度検出センサを用いる。
そして、上部磁気シールド５０ａと、第１側方磁気シールド５０ｃおよび第２側方磁気シールド５０ｄとの間の隙間を３．７ｍｍ（Ｌ１＝３．７ｍｍ）とし、下部磁気シールド５０ｂと、第１側方磁気シールド５０ｃおよび第２側方磁気シールド５０ｄとの間の隙間を０．８ｍｍ（Ｌ２＝０．８ｍｍ）とし、第１側方磁気シールド５０ｃと第２側方磁気シールド５０ｄとの間の隙間Ｙを１．０ｍｍ（Ｌ３＝１．０ｍｍ）とした場合を実施例とし、上部磁気シールドと、第１側方磁気シールドと、第２側方磁気シールドと、下部磁気シールドとを隙間なく（隙間：０ｍｍ）接合した場合を比較例とした。 Hereinafter, the effect of the embodiment will be described in comparison with a comparative example using a sensor having a configuration of a conventional example that employs an integrally formed magnetic shield.
In the following description, as shown in FIG. 1B, the diameter of the upper magnetic shield 50a and the lower magnetic shield 50b having a disk shape with a thickness of 0.5 mm is 40 mm (φ = 40 mm). The gap between the outer peripheral surface of the yoke 30 and the inner peripheral surfaces of the first side magnetic shield 50c and the second side magnetic shield 50d is 2 mm (T3 = 2 mm), and the magnetism collecting yoke 30 having a thickness of 1.2 mm. And the upper magnetic shield 50a are 4.7 mm (T1 = 4.7 mm), and the gap between the lower surface of the magnetism collecting yoke 30 and the lower magnetic shield 50b is 1.8 mm. A rotation angle detection sensor is used.
The gap between the upper magnetic shield 50a and the first side magnetic shield 50c and the second side magnetic shield 50d is 3.7 mm (L1 = 3.7 mm), and the lower magnetic shield 50b and the first side The gap between the side magnetic shield 50c and the second side magnetic shield 50d is 0.8 mm (L2 = 0.8 mm), and the gap between the first side magnetic shield 50c and the second side magnetic shield 50d The case where Y is 1.0 mm (L3 = 1.0 mm) is taken as an example, and there is no gap between the upper magnetic shield, the first side magnetic shield, the second side magnetic shield, and the lower magnetic shield (gap). : 0 mm) The case of joining was used as a comparative example.

図７は実施例の効果を従来例による比較例と対比して示す図である。
ここで、全体として２極構造である永久磁石２０のＮ極とＳ極を結ぶ線（各磁石半円部２０ａ、２０ｂの端同士の対向面を結ぶ線に対して直角の直径線）が第１集磁ヨーク３０ａと第２集磁ヨーク３０ｂとの間のホール素子４０を配置した隙間Ｘを通るときの永久磁石２０の位置を回転角度０°とし、図７の（ａ）に示すように、回転角度−４２．５°〜４２．５°を検出範囲とするとき、ホール素子４０の出力電圧が−４．５Ｖ（−４２．５°）と４．５Ｖ（４２．５°）を結ぶ線を理想直線としている。
図７の（ｂ）は、比較例における理想直線に対する実際の出力値のズレである直線性（％ＦＳ）の回転方向によるヒステリシスを示し、（ｃ）は実施例における直線性（％ＦＳ）の回転方向によるヒステリシスを示している。 FIG. 7 is a diagram showing the effect of the embodiment in comparison with the comparative example of the conventional example.
Here, the line connecting the N pole and the S pole of the permanent magnet 20 having a two-pole structure as a whole (diameter line perpendicular to the line connecting the opposing surfaces of the ends of the magnet semicircular portions 20a and 20b) is the first. The position of the permanent magnet 20 when passing through the gap X in which the Hall element 40 is disposed between the first magnetism collecting yoke 30a and the second magnetism collecting yoke 30b is set to a rotation angle of 0 °, as shown in FIG. When the rotation angle is −42.5 ° to 42.5 °, the output voltage of the Hall element 40 is −4.5 V (−42.5 °) and 4.5 V (42.5 °). The line is an ideal straight line.
FIG. 7B shows hysteresis due to the rotation direction of linearity (% FS), which is the deviation of the actual output value from the ideal straight line in the comparative example, and FIG. 7C shows the linearity (% FS) in the example. The hysteresis according to the rotation direction is shown.

図７の（ｂ）に示すように、比較例では、回転方向が一方向（往路）である場合の直線性と、逆方向（復路）である場合の直線性との差が、最大で０．５８％ＦＳとなるのに対して、図７の（ｃ）に示すように、実施例では、最大で０．１１％ＦＳとなる。
よって、実施例の方が、比較例よりも、ヒステリシスが約０．５％ＦＳ（９０％）改善していることが判る。 As shown in FIG. 7B, in the comparative example, the difference between the linearity when the rotation direction is one direction (outward path) and the linearity when the rotation direction is the reverse direction (return path) is 0 at the maximum. whereas the .58% FS, as shown in (c) of FIG. 7, in the embodiment, a maximum 0.11% FS.
Therefore, it can be seen that the hysteresis is improved by about 0.5% FS (90%) in the example than in the comparative example.

図８は実施例の効果を従来例による比較例と対比して示す図であり、永久磁石２０の回転角度に応じて変化するホール素子４０の出力を示している。
図８に示すように、実施例では、ホール素子４０が検出する磁束密度は、９２．７ｍＴＦＳとなるのに対して、比較例では、ホール素子４０が検出する磁束密度は、６９．５ｍＴＦＳである。
よって、実施例の方が、比較例よりも約２０．０ｍＴＦＳ（３０％）、ホール素子４０が検出する磁束密度が改善することが判る。
また、回転角度が０°のときの磁束密度Ｂ（ｍＴ）が、増加若しくは減少する方向にシフトしていないので、外部磁場がホール素子４０による検出に影響を及ぼすのを、磁気シールド５０が防止していることが判る。 FIG. 8 is a diagram showing the effect of the embodiment in comparison with the comparative example according to the conventional example, and shows the output of the Hall element 40 that changes according to the rotation angle of the permanent magnet 20.
As shown in FIG. 8, in the example, the magnetic flux density detected by the Hall element 40 is 92.7 mTFS, whereas in the comparative example, the magnetic flux density detected by the Hall element 40 is 69.5 mTFS. .
Therefore, it can be seen that the embodiment improves the magnetic flux density detected by the Hall element 40 by about 20.0 mTFS (30%) than the comparative example.
Further, since the magnetic flux density B (mT) when the rotation angle is 0 ° is not shifted in the increasing or decreasing direction, the magnetic shield 50 prevents the external magnetic field from affecting the detection by the Hall element 40. You can see that

図９は実施例の効果を従来例による比較例と対比して示す図であり、永久磁石２０の回転に応じて変化するホール素子４０の出力の変動の直線性を示している。
図９に示すように、実施例では、直線性が０．４５％ＦＳであるのに対して、比較例では０．６０％ＦＳである。
よって、実施例の方が、比較例よりも約０．１５％ＦＳ（２５％）、直線性が改善することが判る。 FIG. 9 is a diagram showing the effect of the embodiment in comparison with the comparative example according to the conventional example, and shows the linearity of the fluctuation of the output of the Hall element 40 that changes according to the rotation of the permanent magnet 20.
As shown in FIG. 9, in the example, the linearity is 0.45% FS, whereas in the comparative example, it is 0.60% FS.
Therefore, it can be seen that the linearity is improved in the example by about 0.15% FS (25%) than in the comparative example.

以上の通り、本実施例では、被検出体である回転体１０と一体に回転可能で、周方向に沿って磁極が変化するリング状の永久磁石２０と、リング状の永久磁石２０の外周面を一定間隙をおいて囲むリング状の集磁ヨーク３０と、リング状の集磁ヨーク３０を直径線に沿って２つに分割して形成される第１集磁ヨーク３０ａと第２集磁ヨーク３０ｂの隙間Ｘに配置されたホール素子４０とを備える非接触式回転角度検出センサであって、集磁ヨーク３０の外周面を一定間隙をおいて囲む全体として略リング状となる第１側方磁気シールド５０ｃおよび第２側方磁気シールド５０ｄと、集磁ヨーク３０の上面から一定間隙をおいて配置される上部磁気シールド５０ａと、集磁ヨーク３０の下面から一定間隙をおいて配置される下部磁気シールド５０ｂとを互いに離間させつつ設けた構成とした。
これにより、リング状の集磁ヨーク３０から一定間隙をおいて配置された磁気シールド（上部磁気シールド５０ａ、下部磁気シールド５０ｂ、第１側方磁気シールド５０ｃ、そして第２側方磁気シールド５０ｄ）が、ホール素子４０による回転体１０の回転角度の検出に外部磁界が影響を及ぼすことを防止できる。
また、各磁気シールド５０は、リング状の集磁ヨーク３０から所定間隙をおいて互いに離間させつつ別々に配置されており、磁気シールドを一体に形成した場合よりも磁気抵抗が大きくなり、磁気が通りにくくなる。
よって、磁気抵抗が大きくなり磁気が通りにくくなった分に応じて、磁束が磁気シールドに回り込んでリング状ヨークの磁束密度を低下させることや、回転角度検出センサの出力特性が磁気シールドの影響を受けることがない範囲で、磁気シールドを、従来の一体に形成した磁気シールドの場合よりも、リング状ヨークに近づけて配置することができる。よって、回転角度検出センサをより小型化することができる。
さらに、各磁気シールドは、互いに離間させつつ別々に配置されるので、磁気シールドを一体に形成する場合のように、磁気シールドの提供に際して、溶接や絞り加工を必要としない。よって、一体に形成した磁気シールドを採用する従来の回転角度検出センサのように、製造過程における組付けや、組み立てが難しくなることがない。 As described above, in this embodiment, the ring-shaped permanent magnet 20 that can rotate integrally with the rotating body 10 that is the detection target and whose magnetic poles change along the circumferential direction, and the outer peripheral surface of the ring-shaped permanent magnet 20 Ring-shaped magnetism collecting yoke 30 surrounding the magnet with a certain gap, and first magnetism collecting yoke 30a and second magnetism collecting yoke formed by dividing the ring-shaped magnetism collecting yoke 30 into two along the diameter line A non-contact rotation angle detection sensor including a Hall element 40 disposed in a gap X of 30b, and a first side that is substantially ring-shaped as a whole surrounding the outer peripheral surface of the magnetism collecting yoke 30 with a certain gap. The magnetic shield 50c and the second side magnetic shield 50d, the upper magnetic shield 50a arranged with a certain gap from the upper surface of the magnetism collecting yoke 30, and the lower part arranged with a certain gap from the lower surface of the magnetism collecting yoke 30 Magnetic shield 5 And b has a structure which is provided while separated from each other.
As a result, the magnetic shields (upper magnetic shield 50a, lower magnetic shield 50b, first side magnetic shield 50c, and second side magnetic shield 50d) arranged with a certain gap from the ring-shaped magnetic collecting yoke 30 are provided. The external magnetic field can be prevented from affecting the detection of the rotation angle of the rotating body 10 by the Hall element 40.
In addition, each magnetic shield 50 is disposed separately from the ring-shaped magnetic flux collecting yoke 30 while being spaced apart from each other by a predetermined gap, and the magnetic resistance becomes larger than when the magnetic shields are integrally formed, and the magnetism is reduced. It becomes difficult to pass.
Therefore, depending on the amount of magnetic resistance that has increased and the magnetism has become difficult to pass, the magnetic flux goes around the magnetic shield to reduce the magnetic flux density of the ring-shaped yoke, and the output characteristics of the rotation angle detection sensor are affected by the magnetic shield. The magnetic shield can be disposed closer to the ring-shaped yoke than in the case of the conventional integrally formed magnetic shield. Therefore, the rotation angle detection sensor can be further downsized.
Furthermore, since the magnetic shields are arranged separately while being separated from each other, welding and drawing are not required when providing the magnetic shields as in the case where the magnetic shields are integrally formed. Therefore, unlike the conventional rotation angle detection sensor that employs an integrally formed magnetic shield, assembly and assembly in the manufacturing process do not become difficult.

ここで、例えば上部磁気シールドと下部磁気シールドのうちの一方を、第１側方磁気シールドおよび第２側方磁気シールドと一体に形成したカップ形状の磁気シールドとする場合、磁気シールドの溶接による接合や、板状部材の絞り加工等により、カップ形状の磁気シールドを形成する必要がある。
しかし、実施例では、上部磁気シールドと、下部磁気シールドと、側方磁気シールドとをそれぞれ互いに離間させつつ設ける構成としたので、溶接や絞り加工などを必要としない。よって、実施例にかかる回転角度検出センサの製造を、簡便に行うことができる。 Here, for example, when one of the upper magnetic shield and the lower magnetic shield is a cup-shaped magnetic shield formed integrally with the first side magnetic shield and the second side magnetic shield, the magnetic shield is joined by welding. In addition, it is necessary to form a cup-shaped magnetic shield by drawing a plate-like member or the like.
However, in the embodiment, since the upper magnetic shield, the lower magnetic shield, and the side magnetic shield are provided so as to be separated from each other, welding or drawing is not required. Therefore, the rotation angle detection sensor according to the embodiment can be easily manufactured.

さらに、対面配置された第１側方磁気シールド５０ｃと第２側方磁気シールド５０ｄとの隙間Ｙを結ぶ線分と、対面配置された第１集磁ヨーク３０ａと第２集磁ヨーク３０ｂとの隙間Ｘを結ぶ線分とが、略９０度の角度で交差するように、第１側方磁気シールド５０ｃと第２側方磁気シールド５０ｄとを配置する構成とした。
第１側方磁気シールド５０ｃと第２側方磁気シールド５０ｄとの間の隙間Ｙは、外部磁気がその内方に漏れ出す場所となるので、かかる隙間Ｙが隙間Ｘの近傍にあると、漏れ出した磁気が、ホール素子４０による磁束量の測定に影響を及ぼす。
ここで、隙間Ｘを結ぶ線分と隙間Ｙを結ぶ線分とが、略９０度の角度で交差するように第１側方磁気シールド５０ｃと第２側方磁気シールド５０ｄとを配置すると、隙間Ｘと隙間Ｙとが最も離れて位置する。よって、隙間Ｙから漏れ出した磁気が、ホール素子４０による磁束量の測定に影響を及ぼすことを防止できる。 Further, a line segment connecting the gap Y between the first side magnetic shield 50c and the second side magnetic shield 50d arranged facing each other, and the first magnetism collecting yoke 30a and the second magnetism collecting yoke 30b arranged facing each other. The first side magnetic shield 50c and the second side magnetic shield 50d are arranged so that the line connecting the gap X intersects at an angle of approximately 90 degrees.
Since the gap Y between the first side magnetic shield 50c and the second side magnetic shield 50d is a place where external magnetism leaks inward, if the gap Y is in the vicinity of the gap X, the leakage The generated magnetism affects the measurement of the amount of magnetic flux by the Hall element 40.
Here, when the first side magnetic shield 50c and the second side magnetic shield 50d are arranged so that the line connecting the gap X and the line connecting the gap Y intersect at an angle of approximately 90 degrees, the gap X and the gap Y are located farthest away. Therefore, it is possible to prevent the magnetism leaking from the gap Y from affecting the measurement of the magnetic flux amount by the Hall element 40.

さらに、上部磁気シールド５０ａと下部磁気シールド５０ｂとが、対面配置された第１集磁ヨーク３０ａ、第２集磁ヨーク３０ｂにより形成される全体としてリング状となる集磁ヨーク３０の内径よりも大きく外径よりも小さい径の開口５１ａ、５１ｂを、それぞれ有する構成として、回転角度検出センサの永久磁石２０と、第１集磁ヨーク３０ａおよび第２集磁ヨーク３０ｂの一部が、開口５１ａ、５１ｂ内で露出するようにした。
これにより、集磁ヨーク３０の位置していない永久磁石２０の上下方向に、上部磁気シールド５０ａと下部磁気シールド５０ｂとが位置しないので、永久磁石２０に、上部磁気シールド５０ａと下部磁気シールド５０ｂとが影響を及ぼすことを防止する。
また、集磁ヨーク３０の一部が、開口５１ａと開口５１ｂ内に露出して、集磁ヨーク３０の方が、開口５１ａおよび開口５１ｂの縁よりも、永久磁石２０の近くに位置しているので、上部磁気シールド５０ａと下部磁気シールド５０ｂへの磁束の回り込みを防止できる。よって、集磁ヨーク３０の磁束密度が低下しないので、回転角度検出センサの出力特性が変化することはない。 Further, the upper magnetic shield 50a and the lower magnetic shield 50b are larger than the inner diameter of the overall magnetic flux collecting yoke 30 formed by the first magnetic flux collecting yoke 30a and the second magnetic flux collecting yoke 30b arranged to face each other. As a structure having openings 51a and 51b each having a diameter smaller than the outer diameter, the permanent magnet 20 of the rotation angle detection sensor and a part of the first and second magnetic flux collecting yokes 30a and 30b have openings 51a and 51b. It was exposed inside.
Thereby, since the upper magnetic shield 50a and the lower magnetic shield 50b are not positioned in the vertical direction of the permanent magnet 20 where the magnetic collecting yoke 30 is not located, the upper magnetic shield 50a and the lower magnetic shield 50b are placed on the permanent magnet 20. To prevent the influence.
Further, a part of the magnetic flux collecting yoke 30 is exposed in the openings 51a and 51b, and the magnetic flux collecting yoke 30 is located closer to the permanent magnet 20 than the edges of the openings 51a and 51b. Therefore, it is possible to prevent the magnetic flux from entering the upper magnetic shield 50a and the lower magnetic shield 50b. Therefore, since the magnetic flux density of the magnetic flux collecting yoke 30 does not decrease, the output characteristics of the rotation angle detection sensor do not change.

上記実施例では、上部磁気シールド５０ａの開口５１ａと下部磁気シールド５０ｂの開口５１ｂ内に、全体としてリング形状となる集磁ヨーク３０の内径側の領域が露出する場合を例に挙げて説明をした。
しかし、開口５１ａ、５１ｂの大きさは、回転角度センサの回転体１０を挿通させることができ、かつ上部磁気シールド５０ａと下部磁気シールド５０ｂとが、永久磁石２０の磁気に影響を与えない範囲で、適宜変更可能である。
よって、かかる条件を満たす限り、開口５１ａ、５１ｂの大きさを、第１集磁ヨーク３０ａと第２集磁ヨーク３０ｂとをその内方に露出させない大きさとすることも可能である。 The above embodiment has been described by taking as an example the case where the inner diameter side region of the magnet-collecting yoke 30 having a ring shape as a whole is exposed in the opening 51a of the upper magnetic shield 50a and the opening 51b of the lower magnetic shield 50b. .
However, the sizes of the openings 51a and 51b are within a range in which the rotating body 10 of the rotation angle sensor can be inserted and the upper magnetic shield 50a and the lower magnetic shield 50b do not affect the magnetism of the permanent magnet 20. These can be changed as appropriate.
Therefore, as long as this condition is satisfied, the sizes of the openings 51a and 51b can be set such that the first magnetic flux collecting yoke 30a and the second magnetic flux collecting yoke 30b are not exposed inward.

さらに、上記実施例では、回転体１０を挟んで対向配置した支持部材６０、７０により、上部磁気シールド５０ａ、下部磁気シールド５０ｂ、第１側方磁気シールド５０ｃ、そして第２側方磁気シールド５０ｄを、互いに所定間隙をあけて配置させる構成としたが、回転体１０を中心として周方向に複数配置した支持部材６０、７０により、支持するようにしても良い。この場合、図示しないフレームに固定される支持部材６０の数も、各磁気シールド５０の安定性などに応じて適宜変更可能である。   Furthermore, in the above-described embodiment, the upper magnetic shield 50a, the lower magnetic shield 50b, the first side magnetic shield 50c, and the second side magnetic shield 50d are supported by the support members 60 and 70 arranged to face each other with the rotating body 10 interposed therebetween. Although a configuration is adopted in which they are arranged with a predetermined gap therebetween, they may be supported by a plurality of support members 60 and 70 arranged in the circumferential direction around the rotating body 10. In this case, the number of support members 60 fixed to a frame (not shown) can also be appropriately changed according to the stability of each magnetic shield 50 and the like.

実施例にかかる回転角度検出センサの全体構成を示す図である。It is a figure which shows the whole structure of the rotation angle detection sensor concerning an Example. 実施例にかかる回転角度検出センサの分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of the rotation angle detection sensor concerning an Example. 永久磁石を拡大して示す平面図である。It is a top view which expands and shows a permanent magnet. 実施例にかかる回転角度検出センサのシールドの分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of the shield of the rotation angle detection sensor concerning an Example. 実施例にかかる回転角度検出センサのシールドの全体構成を示す図である。It is a figure which shows the whole structure of the shield of the rotation angle detection sensor concerning an Example. 実施例にかかる回転角度検出センサのシールドが支持部材により配置された状態を示す図である。It is a figure which shows the state by which the shield of the rotation angle detection sensor concerning an Example is arrange | positioned by the support member. 実施例の作用を従来例と比較して示す図である。It is a figure which shows the effect | action of an Example compared with a prior art example. 実施例の作用を従来例と比較して示す図である。It is a figure which shows the effect | action of an Example compared with a prior art example. 実施例の作用を従来例と比較して示す図である。It is a figure which shows the effect | action of an Example compared with a prior art example. 従来例の回転角度検出センサの全体構成を示す図である。It is a figure which shows the whole structure of the rotation angle detection sensor of a prior art example.

符号の説明Explanation of symbols

１０ 回転体
１１ 磁石保持部
２０ 永久磁石
２０ａ 磁石半円部
２０ｂ 磁石半円部
３０ 集磁ヨーク
３０ａ 第１集磁ヨーク
３０ｂ 第２集磁ヨーク
４０ ホール素子
５０ 磁気シールド
５０ａ 上部磁気シールド
５０ｂ 下部磁気シールド
５０ｃ 第１側方磁気シールド
５０ｄ 第２側方磁気シールド
５１ａ 開口
５１ｂ 開口 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Rotating body 11 Magnet holding part 20 Permanent magnet 20a Magnet semicircle part 20b Magnet semicircle part 30 Magnet collection yoke 30a 1st magnetism collection yoke 30b 2nd magnetism collection yoke 40 Hall element 50 Magnetic shield 50a Upper magnetic shield 50b Lower magnetic shield 50c First side magnetic shield 50d Second side magnetic shield 51a opening 51b opening

Claims (3)

被検出体と一体に回転可能で、周方向に沿って磁極が変化するリング状永久磁石と、
前記リング状永久磁石の外周面を、一定間隙をおいて囲むリング状ヨークと、
前記リング状ヨークを直径線に沿って２つに分割して形成される隙間に配置された磁気感応素子とを備える非接触式回転角度検出センサであって、
前記リング状ヨークの外周面を一定間隙をおいて囲むリング状磁気シールドと、前記リング状ヨークの上面から一定間隙をおいて配置される上部磁気シールドと、前記リング状ヨークの下面から一定間隙をおいて配置される下部磁気シールドとを、互いに離間させつつ設けたことを特徴とする非接触式回転角度検出センサ。 A ring-shaped permanent magnet that can rotate integrally with the object to be detected and whose magnetic poles change along the circumferential direction;
A ring-shaped yoke surrounding the outer peripheral surface of the ring-shaped permanent magnet with a certain gap;
A non-contact rotational angle detection sensor comprising a magnetic sensitive element arranged in a gap formed by dividing the ring-shaped yoke into two along a diameter line,
A ring-shaped magnetic shield surrounding the outer peripheral surface of the ring-shaped yoke with a certain gap, an upper magnetic shield arranged with a certain gap from the upper surface of the ring-shaped yoke, and a certain gap from the lower surface of the ring-shaped yoke A non-contact rotational angle detection sensor characterized in that a lower magnetic shield disposed in the space is provided apart from each other. 前記リング状磁気シールドは直径線に沿って２つに分割されており、前記リング状磁気シールドは、前記リング状磁気シールドを分割する直径線と前記リング状ヨークを分割する直径線とが直交するように配置される
ことを特徴とする請求項１に記載の非接触式回転角度検出センサ。 The ring-shaped magnetic shield is divided into two along a diameter line. In the ring-shaped magnetic shield, a diameter line that divides the ring-shaped magnetic shield and a diameter line that divides the ring-shaped yoke are orthogonal to each other. The contactless rotation angle detection sensor according to claim 1, wherein the sensor is arranged as described above. 前記上部磁気シールドと下部磁気シールドは、前記リング状ヨークの内径よりも大きく外径よりも小さい径の開口が形成されたリング形状の部材である
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の非接触式回転角度検出センサ。3. The upper magnetic shield and the lower magnetic shield are ring-shaped members in which openings having a diameter larger than an inner diameter of the ring-shaped yoke and smaller than an outer diameter are formed. The non-contact type rotation angle detection sensor described.
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