JP5895774B2 - モータ - Google Patents

Description

本発明は、磁気を用いてシャフトの回転を検出する回転検出装置を備えたモータに関する。

モータに搭載し、モータのシャフトの回転検出を行うことが可能な回転検出装置として、磁気を利用した回転検出装置が知られている。

例えば、特許文献１の図７に記載された回転検出装置（回転検知用の磁気センサ）は、大バルクハウゼンジャンプを起こし得るワイヤ状磁性素子（１０）の周りに検出コイル（１１）を巻回してなる検出素子を設け、モータのシャフト等の被検出物に接続される回転中心軸（２１）を有するドラム状基体（２０）に、極性を交互に変えた複数の永久磁石（３１ないし３６）を等間隔に並べて配置することにより構成されている。この回転検出装置において、ドラム状基体（２０）が回転すると、永久磁石（３１ないし３６）がワイヤ状磁性素子（１０）の近傍を順次通過し、これにより、ワイヤ状磁性素子（１０）に交番磁界が付与される。この結果、ワイヤ状磁性素子の磁化の方向が順次切り換えられ、ドラム状基体（２０）の回転状態を示すパルス信号が検出コイル（１１）から出力される。

ところが、特許文献１の図７に記載された回転検出装置では、ワイヤ状磁性素子（１０）が、ドラム状基体（２０）の回転軸と平行な方向に伸長している。このため、当該回転検出装置の回転軸方向の寸法が大きくなってしまい、このような回転検出装置をモータに搭載した場合には、モータが大型化してしまうという不都合がある。

これに対し、下記の特許文献２の図１に記載されている回転検出装置（回転センサ）は、バルクハウゼン効果を有するアモルファス磁性体製の鉄芯（２１）にコイル線（２２）を巻回することにより形成されたセンサコイル（２）と、所定の回転方向に回転する回転板（２００）に取り付けられた永久磁石（１）とを備え、センサコイル（２）は、鉄芯（２１）の軸方向が回転板（２００）の回転方向の接線方向と平行となるように配置されている。したがって、特許文献２の図１に記載されている回転検出装置によれば、特許文献１の図７に記載されている回転検出装置よりも、回転軸方向の寸法を小さくすることができる。したがって、このような回転検出装置をモータに搭載することにより、モータの小型化を図ることができる。

特開２００１−１９４１８２号公報 特開２０００−１６１９８９号公報

しかしながら、特許文献２の図１に記載されているように、永久磁石（１）が取り付けられた回転板（２００）の回転方向の接線方向と鉄芯（２１）（磁性素子）の長さ方向とが平行となるようにセンサコイル（２）（磁界検出部）を配置した回転検出装置には、次のような問題が生じ得る。

例えば、特許文献２の図２（ａ）に記載されているように、回転板（２００）の回転により、Ｎ極の永久磁石（１）と、センサコイル（２）の一端（２ａ）側とが互いに接近したときには、永久磁石（１）により形成された磁界が、センサコイル（２）の一端（２ａ）側から他端（２ｂ）側に向かって鉄芯（２１）を通過するので、鉄芯（２１）は一の方向に磁化される。また、特許文献２の図２（ｂ）に記載されているように、回転板（２００）の回転により、Ｎ極の永久磁石（１）と、センサコイル（２）の他端（２ｂ）側とが互いに接近したときには、永久磁石（１）により形成された磁界が、センサコイル（２）の他端（２ｂ）側から一端（２ａ）側に向かって鉄芯（２１）を通過するので、鉄芯（２１）は上記一の方向とは反対の方向に磁化される。そして、鉄芯（２１）の磁化の方向の変化に応じたパルス信号がセンサコイル（２）のコイル線（２２）から出力される。

このように、回転板（２００）が回転する間、永久磁石（１）とセンサコイル（２）の一端（２ａ）側とが互いに接近した場合と、永久磁石（１）とセンサコイル（２）の他端（２ｂ）側とが互いに接近した場合に限り、鉄芯（２１）の磁化の方向が変化するのであれば、回転板（２００）の回転状態を精度良く検出することができる。ところが、これら以外の場合に鉄芯（２１）の磁化の方向が変化することがある。

すなわち、回転板（２００）の回転により、永久磁石（１）とセンサコイル（２）の長さ方向中間部とが互いに接近したとき、鉄芯（２１）の磁化の状態が不安定になり、鉄芯（２１）の磁化の方向が変化することがある。この磁化方向の変化は、永久磁石（１）とセンサコイル（２）の長さ方向中間部とが互いに接近したときに常に生じるのではなく、生じるときと生じないときがあり、この磁化方向の変化が生じるか否かを予測することは困難である。

このような鉄芯（２１）の磁化方向の予測困難な変化が生じる原因は、永久磁石（１）により鉄芯（２１）に付与される磁界の方向が、鉄芯（２１）の中間部から一端部にかけての部分と中間部から他端部にかけての部分とで異なるからであると考えられる。鉄芯（２１）に付与される磁界の方向が、鉄芯（２１）の中間部から一端部にかけての部分と中間部から他端部にかけての部分とで異なると、鉄芯（２１）において磁化の方向が部分的に変化することとなる。このため、コイル線（２２）から出力されるパルス信号の出力レベルが低くなる。また、大バルクハウゼン効果の発現が不確定的になるため、パルス信号の出力レベルにばらつきが生じる。このような低くばらついたパルス信号を後段の検出回路で正確に検出することは困難であり、結果的に、鉄芯（２１）における磁化の方向の変化を正確に把握することができない。

このように磁化の方向の予測困難な変化が生じると、回転板（２００）の回転状態を精度良く検出することが困難になる。それゆえ、このような回転検出装置を搭載し、当該回転検出装置によりシャフトの回転を検出する構成を備えたモータにおいて、シャフトの回転状態を精度良く検出することは困難である。

本発明は例えば上述したような問題に鑑みなされたものであり、本発明の課題は、回転検出装置において、磁界検出部を構成する磁性素子の磁化の方向の予測困難な変化を防止してシャフトの回転の検出精度を良くすることができると共に、回転検出装置の回転軸方向の寸法を小さくすることで小型化を図ることができる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、本発明の第１のモータは、シャフトを軸線周りに回転させるモータ本体と、前記シャフトの回転を検出する回転検出装置とを備え、前記回転検出装置は、前記軸線の周囲に前記軸線方向に互いに離間して設けられ、いずれか一方が前記シャフトの回転に伴って前記軸線を回転軸として回転する第１の支持体および第２の支持体と、前記第１の支持体に固定され、前記第２の支持体に臨み、前記軸線の周囲に周方向にそれぞれ離間して配置され、極性が互いに異なり、前記第１の支持体と前記第２の支持体との間の領域に磁界を形成する少なくとも一対の磁界形成部と、長さ方向において磁化の方向が変化する棒状、ワイヤ状または長板状の磁性素子にコイルを巻回することにより形成され、前記第２の支持体に固定され、前記第１の支持体に臨み、前記軸線上の点を中心とし前記少なくとも一対の磁界形成部のそれぞれと重なり合う円周の接線と前記磁性素子の長さ方向とが平行となるように配置され、前記磁界形成部により形成された磁界を検出する少なくとも１つの磁界検出部と、磁性材料により形成され、前記第２の支持体に固定され、前記磁界検出部の長さ方向一端部において前記第１の支持体に臨む部分を覆う第１の磁性部材と、磁性材料により形成され、前記第２の支持体に固定され、前記磁界検出部の長さ方向他端部において前記第１の支持体に臨む部分を覆う第２の磁性部材とを備え、前記第１の磁性部材と前記第２の磁性部材とは、前記磁界検出部の長さ方向中間部に向けて互いに接近する方向に伸長し、前記磁界検出部の長さ方向中間部において間隙を介して互いに対向していることを特徴とする。

本発明の第１のモータが有する回転検出装置において、第１の支持体には、例えば、Ｎ極の第１の磁界形成部とＳ極の第２の磁界形成部とが軸線の周囲に周方向にそれぞれ離間して配置されている。これにより、第１の支持体と第２の支持体との間の領域には、第１の磁界形成部から第２の磁界形成部に向かう磁界が形成される。第１の支持体および第２の支持体のいずれか一方が回転すると、相対的にみて、磁界検出部は、このような磁界が形成された領域中を周方向に移動する。

第１の支持体および第２の支持体のいずれか一方の回転により、第１の磁界形成部と磁界検出部の長さ方向一端部とが互いに接近し、かつ第２の磁界形成部と磁界検出部の長さ方向他端部とが互いに接近すると、第１の磁界形成部から第２の磁界形成部に向かう磁界により、磁界検出部の磁性素子がその一端部から他端部に向いた方向に磁化される。また、第１の支持体および第２の支持体のいずれか一方の回転により、第１の磁界形成部と磁界検出部の長さ方向他端部とが互いに接近し、かつ第２の磁界形成部と磁界検出部の長さ方向一端部とが互いに接近すると、第１の磁界形成部から第２の磁界形成部に向かう磁界により、磁界検出部の磁性素子がその他端部から一端部に向いた方向に磁化される。このように、第１の支持体および第２の支持体のいずれか一方が回転するのに伴って磁性素子の磁化の方向が変化するので、磁性素子の磁化の方向の変化に基づき、第１の支持体または第２の支持体の回転状態を検出することができる。

ここで、磁界検出部の長さ方向一端部は第１の磁性部材により覆われ、長さ方向他端部は第２の磁性部材により覆われている。また、第１の磁性部材と第２の磁性部材とは磁界検出部の長さ方向中間部において互いに接近しているものの、互いに接触はしていない。このような第１の磁性部材および第２の磁性部材により、第１の磁界形成部から第２の磁界形成部に向かう磁界が次のように誘導される。

第１の支持体および第２の支持体のいずれか一方の回転により、第１の磁界形成部と磁界検出部の一端部とが互いに接近し、かつ第２の磁界形成部と磁界検出部の他端部とが互いに接近したとき、第１の磁界形成部と磁界検出部の一端部との間には第１の磁性部材が介在し、第２の磁界形成部と磁界検出部の他端部との間には第２の磁性部材が介在する。したがって、第１の磁界形成部および第２の磁界形成部により形成される磁束の大部分は、まず、第１の磁界形成部から、磁界検出部の一端部ではなく、第１の磁性部材に進入する。第１の磁性部材に進入した磁束は、第２の磁性部材側に向かって第１の磁性部材中を進行する。磁界検出部の長さ方向中間部において第１の磁性部材と第２の磁性部材とは互いに離れているので、第１の磁性部材中を進行した磁束は、第２の磁性部材に接近するも、第２の磁性部材へは直接進入せず、磁界検出部の中間部においてやや一端部寄りの部分に進入する。磁界検出部の中間部においてやや一端部寄りの部分に進入した磁束は、磁界検出部中をその他端側へ向かって進行し、磁界検出部の長さ方向のちょうど中間を通過し、磁界検出部の中間部においてやや他端部寄りの部分に到達する。磁界検出部の中間部においてやや他端部寄りの部分に到達した磁束は、磁界検出部から離脱して第２の磁性部材に進入する。第２の磁性部材に進入した磁束は、第２の磁界形成部に向かって第２の磁性部材中を進行し、そして、この磁束は第２の磁性部材から第２の磁界形成部に到達する。

一方、第１の支持体および第２の支持体のいずれか一方の回転により、第１の磁界形成部と磁界検出部の他端部とが互いに接近し、かつ第２の磁界形成部と磁界検出部の一端部とが互いに接近したときには、第１の磁界形成部から第２の磁界形成部に向かう磁界は、上述した磁界の経路と同様の経路を逆方向に辿る。すなわち、第１の磁界形成部および第２の磁界形成部により形成される磁束の大部分は、第１の磁界形成部から、第２の磁性部材、磁界検出部の中間部および第１の磁性部材を順次進行して第２の磁界形成部に到達する。

このように第１の磁性部材および第２の磁性部材によって磁界が誘導されることにより、第１の磁界形成部から第２の磁界形成部に向かう磁束の大部分は、磁界検出部のうち、その中間部を通過する。この結果、第１の磁界形成部と磁界検出部の一端部（または他端部）とが互いに接近し、かつ第２の磁界形成部と磁界検出部の他端部（または一端部）とが互いに接近すると、磁界検出部の中間部の磁束密度が高くなる。一方、第１の磁界形成部および第２の磁界形成部が磁界検出部の一端部および他端部からそれぞれ離れると、磁界検出部の中間部の磁束密度が低くなる。これに対し、第１の磁界形成部および第２の磁界形成部が磁界検出部のそれぞれの端部に接近するか、離れるかにかかわらず、磁界検出部の一端部および他端部の磁束密度の変化は、磁界検出部の中間部の磁束密度の変化と比較して大幅に小さい。したがって、第１の磁界形成部と磁界検出部の一端部（または他端部）とが互いに接近し、かつ第２の磁界形成部と磁界検出部の他端部（または一端部）とが互いに接近した場合に限り磁性素子の磁化方向を変化させることができ、それ以外の場合に磁性素子の磁化方向の変化が生じることを防止することができる。

よって、磁界検出部を構成する磁性素子の磁化の方向の予測困難な変化を防止してシャフトの回転の検出精度を良くすることができる。また、回転検出装置の回転軸方向の寸法を小さくすることができるので、モータの小型化を図ることができる。

また、本発明の第２のモータは、上述した本発明の第１のモータにおいて、前記第１の磁性部材は、前記磁界検出部の長さ方向一端部に対応する位置から前記第２の支持体の内周側および外周側に向けてそれぞれ拡がり、前記第２の支持体において前記磁界検出部の長さ方向一端部よりも内周側および外周側の領域をそれぞれ覆い、前記第２の磁性部材は、前記磁界検出部の長さ方向他端部に対応する位置から前記第２の支持体の内周側および外周側に向けてそれぞれ拡がり、前記第２の支持体において前記磁界検出部の長さ方向他端部よりも内周側および外周側の領域をそれぞれ覆っていることを特徴とする。

本発明の第２のモータが有する回転検出装置において、第１の磁性部材が、磁界検出部の一端部を含む広い領域を覆っており、第２の磁性部材が、磁界検出部の他端部を含む広い領域を覆っている。したがって、第１および第２の磁界形成部が磁界検出部の両端部にそれぞれ接近しているときには、磁界形成部により形成された磁界を磁界検出部の中間部に誘導する効果を高めることができ、一方、第１または第２の磁界形成部が磁界検出部の端部に接近していないときには、磁界形成部により形成された磁界が磁界検出部に進入することを防止することができる。したがって、磁界検出部を構成する磁性素子の磁化の方向の予測困難な変化を防止することができる。

また、本発明の第３のモータは、上述した第１または第２のモータにおいて、前記磁界検出部の長さ方向中間部に対応する位置において互いに対向している前記第１の磁性部材の端面および前記第２の磁性部材の端面は、前記軸線に対して垂直でかつ前記磁界検出部の長さ方向に対して垂直な方向にそれぞれ伸長していることを特徴とする。

本発明の第３のモータによれば、当該モータが有する回転検出装置において、第１の支持体および第２の支持体のいずれか一方の回転により、第１および第２の磁界形成部が磁界検出部の一端部および他端部にそれぞれ接近したとき、第１の磁界形成部から第２の磁界形成部に向かう磁界の拡散を抑制し、当該磁界を磁界検出部の長さ方向と平行な方向に進行させることができる。特に、磁界検出部の長さ方向中間部に対応する位置において第２の磁性部材の端面と対向している第１の磁性部材の端面から第１の磁性部材の外部に向かって磁界が進行するとき、あるいは、磁界検出部の長さ方向中間部に対応する位置において第１の磁性部材の端面と対向している第２の磁性部材の端面から第２の磁性部材の外部に向かって磁界が進行するとき、磁界の拡散を抑制することができる。これにより、磁界検出部の中間部を磁束密度の高い安定した状態にすることができる。したがって、各磁界形成部と磁界検出部の端部との接近、離間によって生じる、磁界検出部の中間部の磁束密度の変化を大きくし、かつ安定化させることができる。

また、本発明の第４のモータは、上述した第１ないし第３のいずれかのモータにおいて、前記第１の磁性部材において前記軸線側に向いた端面は、前記磁界検出部の長さ方向と平行な方向に伸長し、前記第２の磁性部材において前記軸線側に向いた端面は、前記磁界検出部の長さ方向と平行な方向に伸長していることを特徴とする。

本発明の第４のモータによれば、当該モータが有する回転検出装置において、第１の支持体および第２の支持体のいずれか一方の回転により、第１および第２の磁界形成部が磁界検出部の一端部および他端部にそれぞれ接近したとき、第１の磁界形成部から第２の磁界形成部に向かう磁界の拡散を抑制し、当該磁界を磁界検出部の長さ方向と平行な方向に進行させることができる。特に、第１または第２の磁性部材において軸線側に向いた端面から磁界がその外部へ拡散することを抑制することができる。これにより、磁界検出部の中間部を磁束密度の高い安定した状態にすることができる。したがって、各磁界形成部と磁界検出部の端部との接近、離間によって生じる、磁界検出部の中間部の磁束密度の変化を大きくし、かつ安定化させることができる。

また、本発明の第５のモータは、上述した第１ないし第４のいずれかのモータにおいて、前記第１の磁性部材は前記磁界検出部の長さ方向一端部の端面を覆い、前記第２の磁性部材は前記磁界検出部の長さ方向他端部の端面を覆うことを特徴とする。

本発明の第５のモータによれば、当該モータが有する回転検出装置において、第１および第２の磁界形成部が磁界検出部の両端部にそれぞれ接近しているときには、これら一対の磁界形成部により形成された磁界を、磁界検出部の中間部だけでなく、磁界検出部の一端部および他端部にも誘導することができる。これにより、磁界検出部の中間部だけでなく両端部の磁束密度をも高めることができ、磁界検出部全体の磁化の方向を、一対の磁界形成部により形成された磁界の方向と一致するように揃えることができる。したがって、コイルから出力される電気信号（検出信号）の出力レベルを大きくすることができ、磁界検出部を構成する磁性素子の磁化方向の変化を高精度に検出することが可能になる。一方、第１または第２の磁界形成部が磁界検出部の端部に接近していないときには、磁界形成部により形成された磁界が磁界検出部に進入することを防止することができる。したがって、磁界検出部を構成する磁性素子の磁化方向の予測困難な変化を防止することができる。

また、本発明の第６のモータは、上述した第１ないし第５のいずれかのモータにおいて、各磁界形成部は永久磁石であり、各磁界形成部の周方向または前記円周の接線方向の寸法は、前記磁界検出部の長さ方向中間部に対応する位置において互いに対向している前記第１の磁性部材の端面と前記第２の磁性部材の端面との間の距離よりも大きいことを特徴とする。

本発明の第６のモータによれば、当該モータが有する回転検出装置において、第１の支持体および第２の支持体のいずれか一方の回転により、第１または第２の磁界形成部が磁界検出部の中間部に接近したとき、磁界形成部により形成された磁界が磁界検出部に進入することを抑制することができる。すなわち、各磁界形成部の周方向または前記円周の接線方向の寸法が、磁界検出部の長さ方向中間部に対応する位置において互いに対向している第１の磁性部材の端面と第２の磁性部材の端面との間の距離よりも大きいので、例えば、第１の磁界形成部が磁界検出部の中間部に接近したとき、第１の磁界形成部と磁界検出部の中間部との間の距離よりも、第１の磁界形成部と第１または第２の磁性部材との間の距離の方が近くなる。したがって、第１の磁界形成部から第２の磁界形成部に向かう磁界の大部分は、第１または第２の磁性部材に進入する。この結果、当該磁界は磁界検出部にはほとんど進入しない。同様に、第２の磁界形成部が磁界検出部の中間部に接近したときには、第１の磁界形成部から第２の磁界形成部に向かう磁界の大部分が、第１または第２の磁性部材に進入する。この結果、当該磁界は磁界検出部にはほとんど進入しない。したがって、第１または第２の磁界形成部が磁界検出部の中間部に接近したときに、磁界検出部を構成する磁性素子の磁化方向が変化することを防止することができる。

また、本発明の第７のモータは、上述した第１ないし第６のいずれかのモータにおいて、前記磁性素子は大バルクハウゼン素子であることを特徴とする。

本発明の第７のモータによれば、当該モータが有する回転検出装置において、第１および第２の磁界検出部により磁性素子に磁界が付与されると、磁性素子の磁化方向が急激に反転し、これにより生じる起電力により、鋭く立ち上がるパルス状の電気信号がコイルに流れる。したがって、磁性素子の磁化方向の変化に対応したパルス信号を検出信号として取得することができ、第１の支持体または第２の支持体の回転状態を高精度にまたは容易に検出することが可能になる。

また、本発明の第８のモータは、上述した第１ないし第７のいずれかのモータにおいて、前記第２の支持体には前記軸線の全周を囲むように少なくとも３つの前記磁界検出部が設けられ、前記各磁界検出部に前記第１の磁性部材および前記第２の磁性部材が設けられ、前記複数の第１の磁性部材および前記複数の第２の磁性部材のうち周方向に互いに隣り合う各対の第１の磁性部材と第２の磁性部材とが互いに接近し、これにより形成された前記複数の第１の磁性部材および前記複数の第２の磁性部材の連続的な配列が、前記第２の支持体との間に前記各磁界検出部を介在させつつ、前記第２の支持体において前記第１の支持体に望む部分内の外周側を略全周に亘って覆っていることを特徴とする。

本発明の第８のモータによれば、当該モータが有する回転検出装置において、複数の第１の磁性部材および複数の第２の磁性部材の連続的な配列によって第２の支持体において第１の支持体に望む部分の外周側を略全周に亘って覆うことにより、磁界形成部と磁界検出部との間に生じる磁力を抑え、または当該磁力を周方向に均一化することができ、これにより、第１の支持体または第２の支持体が回転する際にコギングの発生を抑えることができる。

また、本発明の第９のモータは、上述した第１ないし第８のいずれかのモータにおいて、前記磁界検出部の検出結果を記憶する記憶部と、前記記憶部に記憶された情報に基づいて前記シャフトの回転数を検出する回転数検出部とを備え、前記記憶部は前記磁界検出部に隣接して配置されていることを特徴とする。

本発明の第９のモータによれば、回転検出装置において、記憶部を磁界検出部に隣接して配置したことにより、磁界検出部の検出結果を記憶部に記憶する際、磁界検出部の検出結果を記憶部に伝えるのに必要な電力を低減させることができる。

また、本発明の第１０のモータは、上述した第１ないし第９のいずれかのモータにおいて、前記シャフトの回転位置を検出する光学式の回転位置検出センサを備え、前記回転位置検出センサは、前記シャフトと共に回転する第１または第２の支持体に形成される反射パターンと、前記反射パターンへ光を照射し、前記反射パターンによる反射光を受光する光センサとを備えていることを特徴とする。

本発明の第１０のモータによれば、光学式の回転位置検出センサによってシャフトの回転位置を検出する構成としたことにより、モータ本体からの漏れ磁束に対する影響を受けず、精度の良く、シャフトの回転位置を検出することができる。

また、本発明の第１１のモータは、上述した第１０のモータにおいて、前記反射パターンは、前記第１の支持体において前記磁界形成部が配置されている面の反対側の面、または前記第２の支持体において前記磁界検出部が配置されている面の反対側の面に形成されていることを特徴とする。

本発明の第１１のモータが有する回転検出装置において、反射パターンを第１の支持体に形成した場合には、磁界形成部および反射パターンの双方を第１の支持体に設けることができ、第１の支持体を磁界形成部と反射パターンとの共用の部材とすることができる。また、反射パターンを第２の支持体に形成した場合には、磁界検出部および反射パターンの双方を第２の支持体に設けることができ、第２の支持体を磁界検出部と反射パターンとの共用の部材とすることができる。これにより、回転検出装置のサイズを小さくすることができ、モータを小型化することができる。

また、反射パターンを第１の支持体に形成した場合には、磁界形成部と回転位置検出センサとを第１の支持体によって互いに分離することができる。また、反射パターンを第２の支持体に形成した場合には、磁界検出部と回転位置検出センサとを第２の支持体によって互いに分離することができる。このように、回転位置検出センサを、磁界形成部または磁界検出部から分離させることにより、磁界検出部により形成される磁界が回転位置検出センサに与える影響を抑制することができる。

また、本発明の第１２のモータは、上述した第１０または第１１のモータにおいて、前記第１の支持体は前記第２の支持体よりも前記モータ本体に接近した位置に配置されると共に前記シャフトの回転に伴って回転し、前記反射パターンは、前記第１の支持体のうち前記モータ本体側に向いた面に形成されていることを特徴とする。

本発明の第１２のモータにおいて、第１の支持体を第２の支持体よりもモータ本体に接近した位置に配置すると共に、反射パターンを第１の支持体のうちモータ本体側に向いた面に形成することにより、モータ本体、回転位置検出センサ、第１の支持体、磁界形成部、磁界検出部および第２の支持体が、この順序で配置されることとなる。このような配置によれば、磁界形成部および磁界検出部を備えた磁気的構成とモータ本体との間に回転位置検出センサが介在するため、上記磁気的構成とモータ本体とが互いに離れた位置に配置される。したがって、モータ本体からの漏れ磁束が上記磁気的構成に与える影響を抑制することができる。

本発明によれば、モータに搭載された回転検出装置において、磁界検出部を構成する磁性素子の磁化の方向の予測困難な変化を防止してシャフトの回転の検出精度を良くすることができると共に、当該回転検出装置の回転軸方向の寸法を小さくすることでモータの小型化を図ることができる。

本発明の実施形態によるモータを含むモータシステムを示す説明図である。 本発明の実施形態によるモータを示す説明図である。 本発明の実施形態によるモータにおける回転検出装置を示す説明図である。 本発明の実施形態によるモータにおける回転検出装置の第１の支持体および磁石を図３中の矢示ＩＶ−ＩＶ方向から見た説明図である。 本発明の実施形態によるモータにおける回転検出装置の第２の支持体、磁界検出部および磁性部材を図３中の矢示Ｖ−Ｖ方向から見た説明図である。 図５中の構造体から磁性部材を取り除いた状態を示す説明図である。 図５中の第２の支持体の一部および磁界検出部等を拡大して示す説明図である。 本発明の実施形態によるモータにおける回転検出装置の動作を示す説明図である。 本発明の実施形態によるモータの回転検出装置における磁界の経路を示す説明図である。 本発明の実施形態によるモータにおける回転検出装置の動作を示す説明図である。 本発明の実施形態によるモータの回転検出装置における磁界の経路を示す説明図である。 本発明の実施形態によるモータにおける回転検出装置の動作を示す説明図である。 本発明の実施形態によるモータの回転検出装置において、１つの磁性素子の長さ方向の位置と当該磁性素子の磁束密度との関係を示す特性線図である。 比較例による回転検出装置において、１つの磁性素子の長さ方向の位置と当該磁性素子の磁束密度との関係を示す特性線図である。 本発明の実施形態によるモータの回転検出装置において、磁性部材等を進行する磁界を示す説明図である。 本発明の実施形態によるモータの回転検出装置において、モータ本体の回転量を検出する信号処理に関する構成を示す説明図である。 本発明の実施形態によるモータの回転検出装置における第１の支持体および反射ディスクを示す説明図である。 本発明の実施形態によるモータの回転検出装置において、磁性部材の側板部を取り除いた変形例を示す説明図である。 図１８中の回転検出装置において、１つの磁性素子の長さ方向の位置と当該磁性素子の磁束密度との関係を示す特性線図である。 本発明のモータにおける回転検出装置の他の実施形態を示す説明図である。 本発明の実施形態によるモータの回転検出装置において、磁石の変形例を示す説明図である。 本発明の実施形態によるモータの回転検出装置において、第１の支持体および磁石の変形例を示す説明図である。 本発明の実施形態によるモータの回転検出装置において、第１の支持体および磁石のさらなる変形例を示す説明図である。 本発明の実施形態によるモータの回転検出装置において、磁性部材の変形例を示す説明図である。 本発明の実施形態によるモータの回転検出装置において、磁性部材の他の変形例を示す説明図である。 本発明の実施形態によるモータの回転検出装置において、磁性部材のさらなる他の変形例を示す説明図である。 本発明の実施形態によるモータの回転検出装置において、磁性部材のさらなる他の変形例を示す説明図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

（モータシステムおよびモータ）
図１は本発明の実施形態によるモータを含むモータシステムを示している。図１において、モータシステム２０１は、本発明の実施形態によるモータ２１０と、制御装置２２０とを備えている。さらに、モータ２１０は、モータ本体２１１と、回転検出装置１とを備えている。

モータ本体２１１はシャフト２１３を備えている。モータ本体２１１は、軸線Ａを回転軸とし、シャフト２１３を当該回転軸周りに回転させることにより、回転力を出力する。なお、本実施形態においてモータ本体２１１は、動力源として電気を使用する電動式モータであるが、モータ本体はこれに限定されるものではなく、例えば、油圧式モータ、エア式モータ、蒸気式モータ等の他の動力源を使用したモータであってもよい。

回転検出装置１は、モータ本体２１１の回転力を出力する負荷装置側の反対側に配置され、シャフト２１３に連結されている。そして、回転検出装置１は、シャフト２１３の回転位置（回転角度）および回転数を検出することにより、モータ本体２１１の回転量ｘを検出し、その回転量ｘを表す位置データを出力する。なお、回転検出装置１は、モータ本体２１１の回転量ｘに加え、モータ本体２１１の回転速度ｖおよびモータ本体２１１の回転加速度ａの少なくとも一方を検出することもできるが、本実施形態では回転量ｘのみを検出する場合を例にあげる。

制御装置２２０は、不図示の上位制御装置から上位制御指令を取得し、かかる上位制御指令に応じてモータ本体２１１を制御する。制御装置２２０は、回転検出装置１から出力される位置データを取得し、かかる位置データに基づいて、モータ本体２１１の回転が上位制御指令に応じた回転となるように、モータ本体２１１の回転を制御する。モータ本体２１１として電動式モータが使用される本実施形態では、制御装置２２０は、位置データに基づいて、モータ本体２１１に制御信号として印加する電流又は電圧等を制御することにより、モータ本体２１１の回転を制御する。なお、モータ本体２１１が、油圧式、エア式、蒸気式などの他の動力源を使用する場合には、制御装置２２０は、それらの動力源の供給を制御することにより、モータ本体２１１の回転を制御することが可能である。

図２はモータ２１０の構成を示している。図２に示すように、モータ２１０は、モータ本体２１１と回転検出装置１とを備え、モータ本体２１１の反負荷側に回転検出装置１が取り付けられている。モータ本体２１１は、シャフト２１３と、フレーム２１５と、ブラケット２１６と、軸受２１７Ａ、２１７Ｂと、固定子２１８と、回転子２１９とを備えている。

フレーム２１５は、筒状に形成されており、内周面に固定子２１８の外周が固着され、一端側で軸受２１７Ａを保持している。ブラケット２１６は、略円盤状に形成され、外周部がフレーム２１５の他方端に取り付けられ、内周部で軸受２１７Ｂを保持している。これら軸受２１７Ａ、２１７Ｂによって、シャフト２１３が軸線Ａ周りを回転可能となるように保持されている。

固定子２１８は、固定子コアと固定子巻線とを備えており、フレーム２１５に固定されている。かかる固定子２１８の内周側には空隙を介して回転子２１９が対向配置され、固定子２１８の固定子巻線に電流を流すことにより固定子２１８の内側に回転磁界が発生する。回転子２１９は、回転子コアおよび複数の永久磁石を備え、固定子２１８の内側に生じた回転磁界と回転子２１９の永久磁石が発生する磁界との相互作用により回転子２１９が回転し、この回転子２１９の回転に伴ってシャフト２１３が軸線Ａ周りに回転する。

（回転検出装置）
図３は回転検出装置１を示している。図３において、回転検出装置１は、シャフト２１３の回転状態、例えば回転数および回転方向を検出することができる装置である。

回転検出装置１のハウジング２は、ベース部２３３、バックヨーク２３４および蓋部材２３５を備えている。ベース部２３３は中央部にシャフト２１３を挿通する開孔を有し、負荷側がブラケット２１６に取り付けられている。バックヨーク２３４は、金属などの磁性材料からなる円筒状の部材であり、ベース部２３３の反負荷側の外周部に一端が取り付けられている。バックヨーク２３４によって、回転検出装置１における耐磁気ノイズ性の向上が図られ、これにより、モータ本体２１１からの漏れ磁束等に起因する回転検出装置１の誤動作を抑制することができる。蓋部材２３５は、バックヨーク２３４の他端に取り付けられている。

ハウジング２内、すなわち、ベース部２３３、バックヨーク２３４および蓋部材２３５によって形成される空間内には、第１の支持体１１および第２の支持体１２が収容されている。例えばハウジング２は有蓋円筒状に形成され、第１の支持体１１および第２の支持体１２はそれぞれ例えば円盤状に形成されている。ハウジング２内において、第１の支持体１１および第２の支持体１２は、軸線Ａがそれぞれの中心を貫くように相互に位置が定められている。また、第１の支持体１１および第２の支持体１２は、軸線Ａの伸長方向、すなわち軸線方向に互いに離間するように配置されている。第１の支持体１１の面１１Ａは、軸線Ａに対して垂直であり、第２の支持体１２に臨んでいる。また、第２の支持体１２の面１２Ａは、軸線Ａに対して垂直であり、第１の支持体１１に臨んでいる。また、第１の支持体１１は軸線Ａを回転軸として回転することができる。一方、第２の支持体１２はハウジング２に固定されており、回転しない。また、ハウジング２内には、ベース部２３３の開孔を介してシャフト２１３が進入している。シャフト２１３の端部はハウジング２内において第１の支持体１１に例えばボルト２３６により固定されている。これにより、シャフト２１３が回転すると、これに伴って、第１の支持体１１がハウジング２内で回転する。

図４は、回転検出装置１の第１の支持体１１および第１の支持体１１に設けられた４つの磁石を図３中の矢示ＩＶ−ＩＶ方向から見た図である。図４に示すように、第１の支持体１１には４つの磁界形成部としての磁石２１、２２、２３、２４が設けられている。各磁石２１、２２、２３、２４は例えば板状の永久磁石である。磁石２１、２２、２３、２４は第１の支持体１１の面１１Ａに固定されている。面１１Ａ上において、磁石２１、２２、２３、２４は、軸線Ａの周囲に周方向にそれぞれ離間して配置されている。磁石２１、２２、２３、２４は、例えば周方向に等しい間隔をもって並べられている。磁石２１、２２、２３、２４は、例えば９０度ごとに配置されている。磁石２１、２２、２３、２４は、周方向に極性が交互に異なるように配置されている。例えば、磁石２１、２２、２３、２４において第２の支持体１２に臨む側の極性がそれぞれＮ極、Ｓ極、Ｎ極、Ｓ極となるように配置されている。磁石２１、２２、２３、２４は、第１の支持体１１と第２の支持体１２との間の領域に磁界を形成する。また、図４中の二点鎖線は、軸線Ａ上の点を中心とし、４つの磁石２１、２２、２３、２４のそれぞれと重なり合う円周Ｒを示している。第１の支持体１１が回転すると、磁石２１、２２、２３、２４の回転の軌跡が円周Ｒと一致する。また、図４に示すように、磁石２１の周方向の寸法Ｄ１（磁石２１の中心と重なり合う円周Ｒ上の点に接する接線の方向における磁石２１の寸法Ｄ１）は所定の値に設定されている。同様に、各磁石２２、２３、２４の周方向の寸法も、磁石２１の寸法Ｄ１と同じ値に設定されている。

図５は、回転検出装置１の第２の支持体１２、第２の支持体１２に設けられた３つの磁界検出部、および各磁界検出部の各端部を覆う磁性部材を図３中の矢示Ｖ−Ｖ方向から見た図である。図６は、図５に示す構造体から磁性部材を取り除いた状態を示している。図７は、図５中の第２の支持体１２の一部、１つの磁界検出部、当該磁界検出部を覆う一対の磁性部材等を拡大して示している。

図６に示すように、第２の支持体１２には３つの磁界検出部３１、３２、３３が設けられている。各磁界検出部３１、３２、３３は、後述するワイヤ状、棒状または長板状の磁性素子３５の周囲にコイル３６を巻回することにより形成されている。磁界検出部３１、３２、３３は、第２の支持体１２の面１２Ａに固定されている。面１２Ａ上において、磁界検出部３１、３２、３３は、軸線Ａの周囲に周方向にそれぞれ離間して配置されている。磁界検出部３１、３２、３３は、例えば周方向に等しい間隔をもって並べられている。磁界検出部３１、３２、３３は、例えば１２０度ごとに配置されている。また、磁界検出部３１は、磁性素子３５の長さ方向が円周Ｒの接線（軸線Ａ上の点および磁性素子３５の長さ方向中間の点を通る直線と円周Ｒとが交わる点に接する接線）と平行となるように位置が定められている。同様に、各磁界検出部３２、３３も、磁性素子３５の長さ方向が円周Ｒの接線と平行となるように位置が定められている。また、各磁界検出部３１、３２、３３は、磁性素子３５の一端部および他端部が円周Ｒと重なるように位置が定められている。また、各磁界検出部３１、３２、３３は、磁性素子３５の一端と軸線Ａとの間の距離と、磁性素子３５の他端と軸線Ａとの間の距離とが互いに等しくなるように配置されている。また、各磁界検出部３１、３２、３３は、磁石２１、２２、２３、２４により形成された磁界を検出する。

各磁界検出部３１、３２、３３は磁性素子３５として複合磁気ワイヤを採用している。一般に、複合磁気ワイヤは、細いワイヤ状の強磁性体である。複合磁気ワイヤは、その外周部は比較的小さな外部磁界の付与によって磁化の方向が変化するのに対し、中心部は比較的大きな外部磁界を付与しなければ磁化の方向が変化しないといった独特な磁気特性を有する一軸異方性の複合磁性体である。複合磁気ワイヤの長さ方向と平行な一の方向に、複合磁気ワイヤの中心部の磁化の方向を反転させるのに十分な比較的大きな外部磁界を付与すると、複合磁気ワイヤの中心部の磁化の方向と外周部の磁化の方向とが同じ方向に揃う。その後、複合磁気ワイヤの長さ方向と平行であり、上記一の方向とは逆である他の方向に、複合磁気ワイヤの外周部の磁化の方向だけを反転させることができる程度の比較的小さな外部磁界を付与すると、複合磁気ワイヤの中心部の磁化の方向は変化せず、外周部の磁化の方向だけが反転する。この結果、複合磁気ワイヤは、その中心部と外周部とで磁化の方向が異なる状態となり、この状態は外部磁界を取り除いても維持される。

ここで、中心部が上記一の方向に磁化され、外周部が上記他の方向に磁化された状態の複合磁気ワイヤに、上記一の方向に外部磁界を付与する。このとき、外部磁界の強さを始めは小さくし、その後、外部磁界の強さを徐々に増加させる。すると、外部磁界の強さがある強度を超えたときに、大バルクハウゼン効果が生じ、複合磁気ワイヤの外周部の磁化の方向が上記他の方向から上記一の方向へ急激に反転する。そして、複合磁気ワイヤの磁化方向の急激な反転により生じる起電力により、例えば正の方向に鋭く立ち上がるパルス状の電気信号が、複合磁気ワイヤに巻回されたコイルから出力される。

また、中心部および外周部がいずれも上記一の方向に磁化された状態の複合磁気ワイヤに、上記他の方向に外部磁界を付与する。このときも、外部磁界の強さを始めは小さくし、その後、外部磁界の強さを徐々に増加させる。すると、外部磁界の強さがある強度を超えたときに、複合磁気ワイヤの外周部の磁化の方向が上記一の方向から上記他の方向へ急激に反転する。そして、複合磁気ワイヤの磁化方向の急激な反転により生じる起電力により、例えば負の方向に鋭く立ち上がるパルス状の電気信号が、複合磁気ワイヤに巻回されたコイルから出力される。

このような複合磁気ワイヤを磁性素子３５として採用している各磁界検出部３１、３２、３３において、磁性素子３５に外部磁界が付与され、これにより磁性素子３５の外周部の磁化方向が変化すると、当該磁性素子３５に巻回されたコイル３６からパルス状の電気信号（以下、これを「検出パルス」という。）が出力される。回転検出装置１において、磁性素子３５に付与される外部磁界に相当するものは、磁石２１と磁石２２とにより形成される磁界、磁石２２と磁石２３とにより形成される磁界、磁石２３と磁石２４とにより形成される磁界、および磁石２４と磁石２１とにより形成される磁界である。いずれか１つの磁性素子３５に着目すると、第１の支持体１１が回転することにより、これら４つの磁界が当該磁性素子３５に順次付与される。また、これら４つの磁界は、磁性素子３５の中心部および外周部の双方の磁化方向を変化させることができるような大きな磁界ではなく、磁性素子３５の外周部の磁化方向のみを変化させることができる程度の大きさの磁界である。当該磁性素子３５と磁石２１、２２、２３、２４との位置関係から、当該磁性素子３５に付与される磁界が切り替わるごとに磁界の方向が切り替わるので、当該磁界が切り替わるごとに、当該磁性素子３５の外周部の磁化方向が変化し、これに伴い当該磁性素子３５に巻回されたコイル３６から検出パルスが出力される。

また、回転検出装置１において、磁石２１、２２、２３、２４は例えば９０度間隔で配置されているのに対し、磁界検出部３１、３２、３３は例えば１２０度間隔で配置されている。したがって、第１の支持体１１が回転する間に、磁界検出部３１、３２、３３から検出パルスが出力されるタイミングが重なり合うことがない。磁界検出部３１、３２、３３からそれぞれ異なるタイミングで出力される検出パルスを用いて所定の処理を行うことにより、シャフト２１３の回転数および回転方向を検出することができる。

また、図５に示すように、磁界検出部３１の一端部および他端部は磁性部材４１、４２によりそれぞれ覆われている。また、磁界検出部３２の一端部および他端部は磁性部材４３、４４によりそれぞれ覆われている。さらに、磁界検出部３３の一端部および他端部は磁性部材４５、４６によりそれぞれ覆われている。

ここで、磁性部材４１、４２について具体的に説明する。図７に示すように、磁性部材４１、４２は、例えば鉄等の磁性材料により形成され、第２の支持体１２の面１２上に配置され、第２の支持体１２に固定されている。また、磁界検出部３１と磁性部材４１、４２とは互いに接触していない。また、磁性部材４１は他の磁性部材４２ないし４６のいずれとも接触しておらず、磁性部材４２は他の磁性部材４１および４３ないし４６のいずれとも接触していない。

磁性部材４１は平板部４１Ａと側板部４１Ｂとから形成されている。平板部４１Ａは磁界検出部３１の一端部の上方において、第１の支持体１１の面１１Ａまたは第２の支持体１２の面１２Ａと平行に拡がっている。平板部４１Ａは、磁界検出部３１の長さ方向一端部において第１の支持体１１に臨む部分を覆っている。さらに、平板部４１Ａは磁界検出部３１の長さ方向一端部に対応する位置から第２の支持体１２の内周側および外周側に向けてそれぞれ拡がり、第２の支持体１２において磁界検出部３１の長さ方向一端部よりも内周側および外周側の領域をもそれぞれ広く覆っている。

側板部４１Ｂは、平板部４１Ａの一端部を第２の支持体１２に向けて折り曲げることにより形成されている。側板部４１Ｂは、磁界検出部３１の長さ方向一端部の端面（図７中の左端面）を覆っている。側板部４１Ｂは第２の支持体１２の面１２Ａまたは平板部４１Ａに対して垂直である。また、側板部４１Ｂの下端部が第２の支持体１２に固定されており、これにより磁性部材４１全体が第２の支持体１２に固定されている。

磁性部材４２は、基準線Ｂを基準に磁性部材４１と線対称の形状を有している。磁性部材４２は、磁性部材４１と同様に、平板部４２Ａと側板部４２Ｂとから形成されている。平板部４２Ａは、磁界検出部３１の長さ方向他端部において第１の支持体１１に臨む部分を覆っている。さらに、平板部４２Ａは磁界検出部３１の長さ方向他端部に対応する位置から第２の支持体１２の内周側および外周側に向けてそれぞれ拡がり、第２の支持体１２において磁界検出部３１の長さ方向他端部よりも内周側および外周側の領域をもそれぞれ広く覆っている。側板部４２Ｂは、磁界検出部３１の長さ方向他端部の端面（図７中の右端面）を覆っている。また、側板部４２Ｂの下端部が第２の支持体１２に固定されており、これにより磁性部材４２全体が第２の支持体１２に固定されている。

また、磁性部材４１と磁性部材４２とは、磁界検出部３１の長さ方向中間部に向けて互いに接近する方向に伸長し、磁性部材４１の対向端面４１Ｃと磁性部材４２の対向端面４２Ｃとは、磁界検出部３１の長さ方向中間部において間隙を介して互いに対向している。対向端面４１Ｃ、４２Ｃは、軸線Ａに対して垂直でかつ磁界検出部３１の長さ方向に対して垂直な方向にそれぞれ伸長している。また、対向端面４１Ｃ、４２Ｃは、第２の支持体１２の内周側から磁界検出部３１の長さ方向中間部に対応する位置を通過して第２の支持体１２の外周側へ互いの離間距離を一定に保ちつつ伸長している。図７に示すように、対向端面４１Ｃと対向端面４２Ｃとの間の距離Ｄ２は所定の値に設定されている。後述するように、各磁石２１、２２、２３、２４の周方向の寸法Ｄ１が、対向端面４１Ｃと対向端面４２Ｃとの間の距離Ｄ２よりも大きくなるように、寸法Ｄ１および距離Ｄ２が設定されている。

また、磁性部材４１において軸線Ａ側に向いた内周側端面４１Ｄは、磁界検出部３１の長さ方向と平行な方向に伸長している。同様に、磁性部材４２において軸線Ａ側に向いた内周側端面４２Ｄは、磁界検出部３１の長さ方向と平行な方向に伸長している。一方、磁性部材４１の外周側端面４１Ｅおよび磁性部材４２の外周側端面４２Ｅは、第２の支持体１２の周縁に沿って円弧状に伸張している。

また、図７に示すように、磁界検出部３１において第１の支持体１１に臨む部分のうち、大部分が磁性部材４１、４２により覆われており、第１の支持体１１に向かって露出している部分はわずかである。磁界検出部３１において第１の支持体１１に臨む部分のうち、磁性部材４１および磁性部材４２により覆われている部分の面積の方が露出している部分の面積よりも大きい。

磁性部材４３、４４の構成および磁性部材４３、４４と磁界検出部３２との位置関係等は、磁性部材４１、４２の構成および磁性部材４１、４２と磁界検出部３１との位置関係等と同じである。また、磁性部材４５、４６の構成および磁性部材４５、４６と磁界検出部３３との位置関係等も、磁性部材４１、４２の構成および磁性部材４１、４２と磁界検出部３１との位置関係等と同じである。

また、図５に示すように、磁性部材４１ないし４６のうち周方向に互いに隣り合う各対の磁性部材（４１と４２、４２と４３、４３と４４、４４と４５、４５と４６、４６と４１）は互いに接近し、これにより形成された磁性部材４１ないし４６の連続的な配列が、第２の支持体１２との間に磁界検出部３１、３２、３３を介在させつつ、第２の支持体１２の面１２Ａ内の外周側上方を略全周に亘って覆っている。すなわち、磁性部材４１ないし４６の平板部４１Ａないし４６Ａの表面を含む平面において、磁性部材４１ないし４６のうち互いに隣り合う各対の磁性部材間の間隙に対応する領域の面積は、各磁性部材４１ないし４６の平板部４１Ａないし４６Ａの表面の面積と比較して大幅に小さい。このような磁性部材４１ないし４６の連続的な配列により、磁石２１、２２、２３、２４と磁界形成部３１、３２、３３との間に生じる磁力を抑え、または当該磁力を周方向に均一化することができ、これにより、第１の支持体１１が回転する際にコギングの発生を抑えることができる。

図８ないし図１２は回転検出装置１の動作を示している。これらの図のうち、図８、図１０および図１２は、図３中の矢示ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ方向から見た回転検出装置１であるが、説明の便宜上、ハウジング２、シャフト２１３および第１の支持体１１を図示していない。

まず、図８および図１２を参照しながら、回転検出装置１の基本的な動作について説明する。シャフト２１３の回転に伴い、第１の支持体１１と共に磁石２１、２２、２３、２４が時計回りまたは反時計回りに回転すると、磁石２１、２２、２３、２４によって第１の支持体１１と第２の支持体１２との間に形成された磁界がこれに伴って回転する。磁界検出部３１、３２、３３は、このように回転する磁界の中で静止しているので、磁界検出部３１、３２、３３に付与される磁界の極性が回転に伴って変化する。これにより、各磁界検出部３１、３２、３３において、磁性素子３５の外周部の磁化方向が変化し、コイル３６から検出パルスが出力される。この検出パルスに基づいてシャフト２１３の回転数および回転方向を検出することができる。

ここで、磁界検出部３１に着目し、この動作を具体的に説明する。例えば磁界検出部３１の磁性素子３５がその他端部から一端部に向いた方向に磁化された状態であるときに、第１の支持体１１が反時計回りに回転したとする。これにより、図８に示すように、Ｎ極の磁石２１が磁界検出部３１の一端部に接近し、かつＳ極の磁石２２が磁界検出部３１の他端部に接近すると、磁石２１から磁石２２に向かう磁界により、磁界検出部３１の磁性素子３５の外周部の磁化方向が反転する。この結果、当該磁性素子３５の磁化方向がその一端部から他端部に向いた方向となる。そして、当該磁性素子３５の磁化方向の反転により、当該磁性素子３５に巻回されたコイル３６から例えば正の方向に鋭く立ち上がる検出パルスが出力される。

引き続き、第１の支持体１１の反時計回りの回転が継続し、図１２に示すように、Ｓ極の磁石２４が磁界検出部３１の一端部に接近し、かつＮ極の磁石２１が磁界検出部３１の他端部に接近すると、磁石２１から磁石２４に向かう磁界により、磁界検出部３１の磁性素子３５の外周部の磁化方向が反転する。この結果、当該磁性素子３５の磁化方向がその他端部から一端部に向いた方向となる。そして、当該磁性素子３５の磁化方向の反転により、当該磁性素子３５に巻回されたコイル３６から例えば負の方向に鋭く立ち上がる検出パルスが出力される。

引き続き、第１の支持体１１が回転を続け、Ｎ極の磁石２３が磁界検出部３１の一端側に接近し、かつＳ極の磁石２４が磁界検出部３１の他端部に接近したときには、磁石２３から磁石２４に向かう磁界により、磁界検出部３１の磁性素子３５の磁化方向がその一端部から他端部に向いた方向となり、コイル３６から例えば正の方向に鋭く立ち上がる検出パルスが出力される。さらに、第１の支持体１１が回転を続け、Ｓ極の磁石２２が磁界検出部３１の一端側に接近し、かつＮ極の磁石２３が磁界検出部３１の他端部に接近したときには、磁石２３から磁石２２に向かう磁界により、磁界検出部３１の磁性素子３５の磁化方向がその他端部から一端部に向いた方向となり、コイル３６から例えば負の方向に鋭く立ち上がる検出パルスが出力される。磁界検出部３２、３３も磁界検出部３１と同様に動作する。

次に、図８ないし図１２を参照しながら、磁性部材４１ないし４６による磁界誘導機能について説明する。すなわち、磁性部材４１、４２は、磁石２１、２２、２３、２４により磁界検出部３１に付与される磁界を誘導し、所定の磁路を形成する機能を有する。また、磁性部材４３、４４は、磁石２１、２２、２３、２４により磁界検出部３２に付与される磁界を誘導し、所定の磁路を形成する機能を有する。また、磁性部材４５、４６は、磁石２１、２２、２３、２４により磁界検出部３３に付与される磁界を誘導し、所定の磁路を形成する機能を有する。

ここで、磁性部材４１、４２の磁界検出部３１に対する磁界誘導機能について具体的に説明する。図８に示すように、第１の支持体１１が例えば反時計回りに回転し、Ｎ極の磁石２１が磁界検出部３１の一端部に接近し、かつＳ極の磁石２２が磁界検出部３１の他端部に接近したとする。このとき、図９に示すように、磁石２１と磁界検出部３１の一端部との間には磁性部材４１が介在し、一方、磁石２２と磁界検出部３１の他端部との間には磁性部材４２が介在する。したがって、磁石２１から磁石２２に向かう磁束の大部分は、まず、磁石２１から、磁界検出部３１の一端部ではなく、磁性部材４１に進入する。磁性部材４１に進入した磁束は、磁性部材４２側に向かって磁性部材４１の平板部４１Ａ中を進行する。磁界検出部３１の長さ方向中間部において磁性部材４１と磁性部材４２とは互いに離れているので、磁性部材４１の平板部４１Ａ中を進行した磁束は、磁性部材４２に接近するも、磁性部材４２へは直接進入せず、磁界検出部３１の中間部においてやや一端部寄りの部分に進入する。磁界検出部３１の中間部においてやや一端部寄りの部分に進入した磁束は、磁界検出部３１中をその他端側へ向かって進行し、磁界検出部３１の長さ方向のちょうど中間を通過し、磁界検出部３１の中間部においてやや他端部寄りの部分に到達する。磁界検出部３１の中間部においてやや他端部寄りの部分に到達した磁束は、磁界検出部３１から離脱して磁性部材４２に進入する。磁性部材４２に進入した磁束は、磁石２２に向かって磁性部材４２の平板部４２Ａ中を進行し、そして、この磁束は磁性部材４２から磁石２２に到達する。

このように、磁石２１が磁界検出部３１の一端部に接近し、かつ磁石２２が磁界検出部３１の他端部に接近したときには、磁石２１から磁石２２に向かう磁界が磁性部材４１、４２により誘導され、図９中の黒い実線の矢示で示すような磁路が形成される。この結果、当該磁界の大部分が磁界検出部３１の中間部に付与されるので、磁界検出部３１の中間部の磁束密度が、磁界検出部３１の一端部または他端部の磁束密度と比較して高くなる。

また、磁界検出部３１の一端部および他端部において第１の支持体１１に臨む部分を含む広い領域が磁性部材４１、４２の平板部４１Ａ、４２Ａにより覆われており、さらに、磁界検出部３１の一端面（左端面）および他端面（右端面）が磁性部材４１、４２の側板部４１Ｂ、４２Ｂにより覆われている。これにより、Ｎ極の磁石２１が磁界検出部３１の一端部に接近し、かつＳ極の磁石２２が磁界検出部３１の他端部に接近した場合、磁界検出部３１の周囲であって磁性部材４１、４２により覆われた内側の空間には、図９中の黒い破線の矢印で示すように、磁界検出部３１の一端側から他端側に向かう磁界が形成される。この磁界は、磁性素子３５の中間部だけでなく、磁性素子３５の一端部および他端部にも付与される。もっとも、磁石２１から磁石２２に向かう磁束のうち、その大部分は図９中の黒い実線の矢印で示す磁路を進行するので、図９中の黒い破線の矢印で示した磁界の強度は、図９中の黒い実線の矢印で示した磁界の強度よりも小さい。したがって、図９中の黒い破線の矢印で示した磁界が磁界検出部３１に付与されることにより、磁界検出部３１の中間部の磁束密度が一端部または他端部の磁束密度よりも高い状態が保持されたまま、磁界検出部３１の磁束密度が全体的に増加する。

以上のような磁界が磁界検出部３１に付与されることにより、磁界検出部３１の磁性素子３５の外周部は、図９中の白い矢印が示す方向、すなわち磁性素子３５の一端部から他端部に向かう方向に磁化される。したがって、当該磁性素子３５の外周部の磁化方向が当該磁性素子３５の他端部から一端部に向いた方向であった場合には、当該磁性素子３５の外周部の磁化方向が反転し、当該磁性素子３５に巻回されたコイル３６から例えば正の方向に鋭く立ち上がった検出パルスが出力される。

続いて、図１０に示すように、第１の支持体１１が反時計回りにさらに４５度回転し、Ｎ極の磁石２１が磁界検出部３１の中間部に接近したときには、図１１に示すように、磁石２１と磁界検出部３１との間の距離よりも、磁石２１と磁性部材４１との間の距離の方が短いので、磁石２１から磁石２４に向かう磁束の大部分は、磁石２１から、磁界検出部３１の中間部ではなく、磁性部材４１に進入する。磁性部材４１に進入した磁束は、磁石２４側に向かって磁性部材４１中を進行する。これにより、磁束が磁界検出部３１に進入することを抑制することができる。また、図１０に示すように、磁性部材４１と磁性部材４６とは間隙を介して互いに離間しているので、磁性部材４１を進行した磁束の大部分は磁性部材４６へ進入しない。

また、磁石２１が磁界検出部３１の中間部に接近したときには、図１１に示すように、磁石２１と磁界検出部３１との間の距離よりも、磁石２１と磁性部材４２との間の距離の方が短いので、磁石２１から磁石２２に向かう磁束の大部分は、磁石２１から、磁界検出部３１の中間部ではなく、磁性部材４２に進入する。磁性部材４２に進入した磁束は、磁石２２側に向かって磁性部材４２中を進行する。これにより、磁束が磁界検出部３１に進入することを抑制することができる。また、図１０に示すように、磁性部材４２と磁性部材４３とは間隙を介して互いに離間しているので、磁性部材４２を進行した磁束の大部分は磁性部材４３へ進入しない。

ここで、磁石２１の周方向の寸法Ｄ１（図４参照）は、磁性部材４１の対向端面４１Ｃと磁性部材４２の対向端面４２Ｃとの間の距離Ｄ２（図７参照）よりも大きくなるように設定されている。したがって、磁石２１が磁界検出部３１の中間部に接近したときには、磁石２１と磁性部材４１との間の距離、および磁石２１と磁性部材４２との間の距離のそれぞれが、磁石２１と磁界検出部３１との間の距離よりも確実に短くなる。これにより、磁石２１が磁界検出部３１の中間部に接近したときに、磁石２１から磁石２４、２２にそれぞれ向かう磁束の大部分が磁性部材４１、４２に進入することが保証され、当該磁束の磁界検出部３１への進入を効果的に抑制または防止することができる。

また、磁界検出部３１の一端部および他端部において第１の支持体１１に臨む部分を含む広い領域が磁性部材４１、４２の平板部４１Ａ、４２Ａにより覆われており、さらに、磁界検出部３１の一端面（左端面）および他端面（右端面）が磁性部材４１、４２の側板部４１Ｂ、４２Ｂにより覆われている。これにより、磁石２１が磁界検出部３１の中間部に接近したときに、磁石２１から磁石２４、２２にそれぞれ向かう磁束の磁界検出部３１への進入を抑制する効果を高めることができる。

さらに、磁石２１が磁性部材４１と磁性部材４２とのちょうど中間に位置したときには、磁性部材４１を進行する磁束と、磁性部材４２を進行する磁束とが、図１１に示すように左右対称になる。このため、磁界検出部３１の周囲であって磁性部材４１、４２により覆われた内側の空間において、磁石２１から磁石２２へ向かう磁界と、磁石２１から磁石２４へ向かう磁界とが互いに打ち消し合い、磁界がほぼ零になる。

このように、磁石２１が磁界検出部３１の中間部に接近したときには、磁石２１から磁石２４、２２に向かう磁界が、磁性部材４１、４２により、磁界検出部３１を避けるように誘導される。この結果、当該磁界における磁束の大部分は磁界検出部３１には進入しない。したがって、磁界検出部３１の磁性素子３５の外周部の磁化方向は変化しない。図１１中の白い矢印が示す方向は、図９中の白い矢印が示す方向と同じであり、これは磁性素子３５の磁化方向が変化していないことを示している。よって、当該磁性素子３５に巻回されたコイル３６から検出パルスが出力されることはない。

続いて、図１２に示すように、第１の支持体１１が反時計回りにさらに４５度回転し、Ｓ極の磁石２４が磁界検出部３１の一端部に接近し、かつＮ極の磁石２１が磁界検出部３１の他端部に接近したときには、磁石２１から磁石２４に向かう磁界は、磁性部材４１、４２により誘導され、図９中の黒い実線の矢印および黒い破線の矢印で示す磁界の経路と同様の経路を逆方向に辿る。すなわち、磁石２１から磁石２４に向かう磁束の大部分は、磁石２１から、磁性部材４２、磁界検出部３１の中間部および磁性部材４１を順次進行して磁石２１に到達する。この結果、磁石２１から磁石２４に向かう磁界の大部分が磁界検出部３１の中間部に付与されるので、磁界検出部３１の中間部の磁束密度が、磁界検出部３１の一端部または他端部の磁束密度と比較して高くなる。さらに、磁界検出部３１の周囲であって磁性部材４１、４２により覆われた内側の空間には、磁界検出部３１の他端側から一端側に向かう比較的強度の小さい磁界が形成される。この結果、磁界検出部３１の中間部の磁束密度が一端部または他端部の磁束密度よりも高い状態が保持されたまま、磁界検出部３１の磁束密度が全体的に増加する。

このような磁界が磁界検出部３１に付与されることにより、磁界検出部３１の磁性素子３５の外周部は、磁性素子３５の他端部から一端部に向かう方向に磁化される。したがって、当該磁性素子３５の外周部の磁化方向が当該磁性素子３５の一端部から他端部に向いた方向であった場合には、当該磁性素子３５の外周部の磁化方向が反転し、当該磁性素子３５に巻回されたコイル３６から例えば負の方向に鋭く立ち上がった検出パルスが出力される。

以上より、磁性部材４１、４２の磁界誘導機能によれば、互いに極性の異なる磁石が磁界検出部３１の一端部および他端部にそれぞれ接近したときには、これらの磁石により形成される磁束が、磁界検出部３１の一端部および他端部よりも中間部を通過するように磁界を誘導することができる。また、磁石が磁界検出部３１の中間部に接近したときには、この磁石により形成される磁束が磁界検出部３１に進入するのを抑制することができる。

これにより、互いに極性の異なる一対の磁石が磁界検出部３１の一端部および他端部にそれぞれ接近したときには、磁界検出部３１の磁性素子３５の主に中間部の磁束密度を高くすることができる。一方、磁石が磁界検出部３１の中間部に接近したときには、磁界検出部３１の磁性素子３５の磁束密度をその全体に亘って低くすることができる。したがって、互いに極性の異なる磁石が磁界検出部３１の一端部および他端部にそれぞれ接近したときに限り、磁界検出部３１の磁性素子３５の磁束密度を高くすることができる。それゆえ、互いに極性の異なる磁石が磁界検出部３１の一端部および他端部にそれぞれ接近したときに限り、磁性素子３５の磁化方向を変化させることができる。すなわち、互いに極性の異なる磁石が磁界検出部３１の一端部および他端部にそれぞれ接近していない期間に、磁界検出部３１の磁性素子３５の磁化方向が変化するのを防止することができる。

図１３は、第１の支持体１１が反時計回りに０度から９０度回転した間における、磁界検出部３１の磁性素子３５の長さ方向の位置と当該磁性素子３５の磁束密度との関係を示している。図１３において、磁性素子３５の長さ方向位置０ｍｍが磁性素子３５の一端位置に相当し、磁性素子３５の長さ方向位置１０ｍｍが磁性素子３５の中間位置に相当し、磁性素子３５の長さ方向位置２０ｍｍが磁性素子３５の他端位置に相当する。また、θは第１の支持体１１の反時計回りの回転角度を示し、例えば、磁石２１、２２が磁界検出部３１の一端部および他端部にそれぞれ接近したときの第１の支持体１１の回転角度が０度（θ＝０°）である（図８参照）。この場合、第１の支持体１１の回転角度が４５度（θ＝４５°）となったとき、磁石２１が磁界検出部３１の中間部に接近する（図１０参照）。また、第１の支持体の回転角度が９０度（θ＝９０°）となったとき、磁石２４、２１が磁界検出部３１の一端部および他端部にそれぞれ接近する（図１２参照）。

第１の支持体１１の回転角度が０度のときには、図１３中の実線の特性線で示すように、磁性素子３５の中間部の磁束密度が正の方向に最大になっている。これは、磁石２１、２２が磁界検出部３１の一端部および他端部にそれぞれ接近したときには、磁石２１から磁石２２に向かう磁界が磁性部材４１、４２により誘導され、その磁束の大部分が、磁界検出部３１の中間部を通過することを意味する。また、第１の支持体１１の回転角度が０度のときには、図１３中の実線の特性線で示すように、磁性素子３５の一端部および他端部の磁束密度も、第１の支持体１１の回転角度が０度でないときと比較して正の方向に増加している。これは、磁石２１、２２が磁界検出部３１の一端部および他端部にそれぞれ接近したときには、磁界検出部３１の周囲であって磁性部材４１、４２により覆われた内側の空間に、磁界検出部３１の一端側から他端側に向かう磁界が形成され、当該磁界が磁性素子３５に付与されることを意味する。

また、第１の支持体１１の回転角度が０度から４５度に向かって変化する間、図１３中の二点鎖線の特性線で示すように、磁性素子３５の磁束密度が０に向かって変化している。これは、磁石２１および磁石２２が磁界検出部３１の一端部および他端部からそれぞれ離れるに連れて、磁石２１から磁石２２に向かう磁束が磁界検出部３１の中間部を通過する程度が小さくなっていくことを意味する。また同時に、これは、磁界検出部３１の周囲であって磁性部材４１、４２により覆われた内側の空間に形成される、磁界検出部３１の一端側から他端側に向かう磁界の強度が小さくなっていくことを意味する。

また、第１の支持体１１の回転角度が４５度になったときには、図１３中の一点鎖線の特性線で示すように、磁性素子３５の長さ方向のすべての位置において磁束密度がほぼ０になっている。これは、磁石２１が磁界検出部３１の中間部に接近したときには、磁石２１から磁石２２に向かう磁束も、磁石２１から磁石２４に向かう磁束も、磁性部材４１、４２により、磁界検出部３１を回避するように誘導され、この結果、これらの磁束が磁界検出部３１の中間部に進入していないことを意味する。また、磁性部材４１、４２が磁界検出部３１の一端部および他端部を広い範囲で覆っているために、磁界検出部３１への磁界進入抑制効果が高められていることを意味する。

さらに、第１の支持体１１の回転角度が４５度から９０度に向かって変化する間、図１３中の破線の特性線で示すように、磁性素子３５の中間部の磁束密度が負の方向に増加している。これは、磁石２４および磁石２１が磁界検出部３１の一端部および他端部にそれぞれ近づくに連れて、磁石２１から磁石２４に向かう磁束が磁界検出部３１の中間部を通過する程度が大きくなっていくことを意味する。これと同時に、これは、磁界検出部３１の周囲であって磁性部材４１、４２により覆われた内側の空間に形成される、磁界検出部３１の他端側から一端側に向かう磁界の強度が大きくなっていくことを意味する。

また、第１の支持体１１の回転角度が９０度のときには、図１３中の点線の特性線で示すように、磁性素子３５の中間部の磁束密度が負の方向に最大となっている。これは、磁石２４、２１が磁界検出部３１の一端部および他端部にそれぞれ接近したときには、磁石２１から磁石２４に向かう磁界が磁性部材４１、４２により誘導され、その磁束の大部分が、磁界検出部３１の中間部を通過することを意味する。また、第１の支持体１１の回転角度が０度のときには、図１３中の点線の特性線で示すように、磁性素子３５の一端部および他端部の磁束密度も、第１の支持体１１の回転角度が０度でないときと比較して負の方向に増加している。これは、磁石２４、２１が磁界検出部３１の一端部および他端部にそれぞれ接近したときには、磁界検出部３１の周囲であって磁性部材４１、４２により覆われた内側の空間に、磁界検出部３１の他端側から一端側に向かう磁界が形成され、当該磁界が磁性素子３５に付与されることを意味する。

第１の支持体１１の回転により磁性素子３５の磁束密度が図１３に示すように変化する場合、磁性素子３５の特性を、その磁束密度が例えばおよそ正の方向に０．００５テスラを超えたとき、または負の方向に−０．００５テスラを超えたときに外周部の磁化方向が反転するように設定する。これにより、第１の支持体１１の回転角度が０度または９０度のときには磁性素子３５の磁化方向が確実に反転し、これによりコイル３６から十分な出力レベルを有する検出パルスが確実に出力され、一方、第１の支持体１１の回転角度が４５度のときには磁性素子３５の磁化方向が常に反転せず、これによりコイル３６から検出パルスが出力されることが確実に阻止される回転検出装置１を実現することができる。すなわち、磁性素子３５の磁化方向の予測困難な変化を防止し、第１の支持体１１（シャフト２１３）の回転状態を高精度に検出することができる回転検出装置１を実現することができる。

なお、図１３では、磁性素子３５の磁束密度の変化の幅が−０．００８テスラから０．００８テスラの範囲内であるが、磁性素子３５の磁束密度の変化の幅は、磁石２１、２２、２３、２４、各磁性素子３５等の磁気的特性等に応じて異なる。

ここで、図１４は、比較例として、回転検出装置１から磁性部材４１ないし４６を取り除いた回転検出装置を用い、第１の支持体１１が反時計回りに０度から９０度回転した間における、磁界検出部３１の磁性素子３５の長さ方向の位置と当該磁性素子３５の磁束密度との関係を調べた結果を示している。この比較例の回転検出装置では、磁界検出部３１が磁性部材４１、４２に覆われておらず、上述したような磁性部材４１、４２による磁界の誘導は行われない。この場合、第１の支持体１１の回転角度が４５度となり、磁石２１が磁界検出部３１の中間部に接近したときには、図１４中の一点鎖線の特性線で示すように、磁性素子３５において長さ方向位置５ｍｍ付近の磁束密度が０．００５テスラとなり、長さ方向位置１５ｍｍ付近の磁束密度が−０．００５テスラとなった。このように、磁性部材を設けない場合には、磁石が磁界検出部の中間部に接近したときに、磁性素子の一端部においてはその磁束密度が正（負）の方向に顕著に大きくなり、他端部においてはその磁束密度が負（正）の方向に顕著に大きくなる。このため、磁石が磁界検出部の中間部に接近したときに、磁性素子の磁化方向が反転することがあり、しかも、反転するか否かは予測が困難である。この結果、予測していないタイミングで検出パルスが出力されることがあり、それゆえ、第１の支持体１１（シャフト２１３）の回転状態を高精度に検出することは難しい。

これに対し、磁性部材４１ないし４６を備えた回転検出装置１では、図１３に示す通り、第１の支持体１１の回転角度が４５度のときには、磁性素子３５の長さ方向のすべての位置において、磁束密度がほぼ０である。このように、第１の支持体１１の回転角度が４５度のときの磁性素子３５の磁束密度に着目して図１３と図１４とを比較すると、磁性部材４１ないし４６を設けることにより、第１の支持体１１（シャフト２１３）の回転状態の検出精度を高めることができることが理解できる。

さらに、磁性部材４１、４２は磁界誘導機能の性能を高めることができる構成的特徴をいくつか備えている。これらについて図１５を参照しながら説明する。図１５中の矢印は、磁石２１、２２が磁界検出部３１の一端部および他端部にそれぞれ接近したときの磁性部材４１、４２に形成される磁界を模式的に示している。

まず、磁性部材４１において軸線Ａ側に向いた内周側端面４１Ｄ、および磁性部材４２において軸線Ａ側に向いた内周側端面４２Ｄは、磁界検出部３１の長さ方向と平行な方向にそれぞれ伸長している。これにより、磁石２１、２２が磁界検出部３１の一端部および他端部にそれぞれ接近したとき、磁性部材４１中を進行する磁束、および磁性部材４２中を進行する磁束は、磁界検出部３１の長さ方向とほぼ平行な方向に進行する。これにより、磁性部材４１中を進行する磁束、または磁性部材４２中を進行する磁束が進行途中に磁界検出部３１から離れる方向に拡散するのを抑制することができる。特に、磁性部材４１中を進行する磁束が内周側端面４１Ｄから磁性部材４１の外部へ拡散するのを抑制することができ、また、磁性部材４２中を進行する磁束が内周側端面４２Ｄから磁性部材４２の外部へ拡散するのを抑制することができる。したがって、磁石２１、２２が磁界検出部３１の一端部および他端部にそれぞれ接近したときに、磁石２１から磁石２２に向かう磁界を磁性部材４１、４２により磁界検出部３１へ誘導する効果を高めることができ、磁界検出部３１を磁束密度の高い安定した状態にすることができる。

次に、磁性部材４１の対向端面４１Ｃおよび磁性部材４２の対向端面４２Ｃは、軸線Ａに対して垂直でかつ磁界検出部３１の長さ方向に対して垂直な方向にそれぞれ伸長している。これにより、磁石２１、２２が磁界検出部３１の一端部および他端部にそれぞれ接近したとき、磁性部材４１中を進行する磁束、および磁性部材４２中を進行する磁束は、磁界検出部３１の長さ方向とほぼ平行な方向に進行する。これにより、磁性部材４１中を進行する磁束、または磁性部材４２中を進行する磁束が進行途中に磁界検出部３１から離れる方向に拡散するのを抑制することができる。特に、磁石２１から磁石２２に向かう磁界の磁束が磁性部材４１中を進行し、対向端面４１Ｃから磁性部材４１の外部へ進行するとき、磁束の拡散を効果的に抑制することができる。したがって、磁石２１、２２が磁界検出部３１の一端部および他端部にそれぞれ接近したときに、磁石２１から磁石２２に向かう磁界を磁性部材４１、４２により磁界検出部３１へ誘導する効果を高めることができ、磁界検出部３１を磁束密度の高い安定した状態にすることができる。

以上、磁性部材４１、４２の磁界検出部３１に対する磁界誘導機能について説明したが、磁性部材４３、４４の磁界検出部３２に対する磁界誘導機能、および磁性部材４５、４６の磁界検出部３３に対する磁界誘導機能も、磁性部材４１、４２の磁界検出部３１に対する磁界誘導機能と同様である。磁性部材４１ないし４６の磁界誘導機能により、磁界検出部３１、３２、３３がそれぞれ有する磁性素子３５の磁化方向の予測困難な変化を防止し、シャフト２１３の回転の検出精度を良くすることができる。

一方、モータ本体２１１からは漏れ磁束が生じる。この漏れ磁束は、概ね、軸線Ａから放射状に進行する。このため、この漏れ磁束と、磁界検出部３１、３２、３３の磁化方向との互いの位置関係は、ねじれの位置の関係または交差する位置関係となる。したがって、モータ本体２１１から発生する漏れ磁束が、磁石２１、２２、２３、２４により形成された磁界を磁界検出部３１、３２、３３によって検出する動作に与える影響を抑制することができる。よって、当該漏れ磁束により、磁界検出部３１、３２、３３が誤動作することを防止することができる。さらに、この結果、磁界検出部３１、３２、３３をモータ本体２１１に接近させることができるので、回転検出装置１およびモータ本体２１１からなるモータ２１０を小型化することができる。

また、磁界検出部３１、３２、３３を設けることによって、回路基板上に実装される多回転検出用のＭＲ素子やホール素子が不要になる。そのため、それらの実装スペースを基板上に確保する必要がなくなり、回路基板の省スペース化および設計の自由度を高めることができる。

（回転量の検出）
図１６は、回転検出装置１においてモータ本体２１１の回転量ｘを検出する信号処理に関する構成を示している。図１７は第１の支持体１１に配置された反射ディスクを示している。

回転検出装置１は、シャフト２１３の回転数および回転位置（絶対位置）をそれぞれ検出し、これらシャフト２１３の回転数および回転位置に基づいて、モータ本体２１１の回転量ｘを検出する。

図１６に示すように、シャフト２１３の回転数は、第１の支持体１１の面１１Ａに設けられた磁石２１、２２、２３、２４と、第２の支持体１２の面１２Ａに設けられた磁界検出部３１、３２、３３と、磁界検出部３１、３２、３３のそれぞれの端部を覆う磁性部材４１ないし４６と、第２の支持体１２に設けられた回転数検出部２５５（図５参照）とにより検出される。以下、磁石２１、２２、２３、２４と、磁界検出部３１、３２、３３と、磁性部材４１ないし４６と、回転数検出部２５５とを備え、シャフト２１３の回転数を検出する構成を回転数検出ユニット２３７（図２参照）という。

また、図１６に示すように、シャフト２１３の回転位置は、第１の支持体１１に設けられた反射ディスク２４２（図３参照）と、ハウジング２のベース部２３３に設けられた光検出部２３２（図３参照）とにより検出される。以下、反射ディスク２４２と、光検出部２３２とを備え、シャフト２１３の回転位置を検出する構成を回転位置検出ユニット２３８（図２参照）という。

これより、回転数検出ユニット２３７における回転数検出部２５５、並びに回転位置検出ユニット２３８における反射ディスク２４２および光検出部２３２について説明する。

まず、回転数検出ユニット２３７における回転数検出部２５５について説明する。回転数検出部２５５は例えばパッケージ化された集積回路である。図５に示すように、回転数検出部２５５は、第２の支持体１２の面１２Ａ上に配置されている。回転数検出部２５５は、磁界検出部３１、３２、３３のそれぞれと接近または隣接した位置となるように、面１２Ａの中央付近に配置されている。

回転数検出部２５５は、図１６に示すように、電源切替部２７０と、波形整形部２７１と、多回転検出部２７２と、多回転記憶部２７３とを備えている。回転数検出部２５５は、外部から電源電圧Ｖｃｃが供給されない場合であっても、磁界検出部３１、３２、３３から出力される検出パルスから生成される電力に基づいてシャフト２１３の回転数を検出することができる。

電源切替部２７０は、外部から電源電圧Ｖｃｃが供給される場合、波形整形部２７１、多回転検出部２７２および多回転記憶部２７３へ電源電圧Ｖｃｃを供給する。一方、外部から電源電圧Ｖｃｃが供給されない場合、電源切替部２７０は、磁界検出部３１、３２、３３から出力される検出パルスから生成した電圧を、波形整形部２７１、多回転検出部２７２および多回転記憶部２７３へ供給する。

ここで、磁界検出部３１、３２、３３から出力される検出パルスには、正の方向に立ち上がる検出パルスと、負の方向に立ち上がる検出パルスがある。電源切替部２７０は、これらの検出パルスのうち、正の方向に立ち上がる検出パルスから電圧を生成し、この電圧を波形整形部２７１、多回転検出部２７２および多回転記憶部２７３に供給する。なお、全波整流器等を用い、磁界検出部３１、３２、３３から出力される、負の方向に立ち上がる検出パルスを当該電圧生成に利用することもできる。

波形整形部２７１は、磁界検出部３１、３２、３３から出力される検出パルスのうち、正の方向に立ち上がる検出パルスを選択し、選択した検出パルスの波形を矩形波となるように整形し、波形整形した検出パルスを多回転検出部２７２へ出力する。多回転検出部２７２は波形整形部２７１から出力された検出パルスに基づき、シャフト２１３の回転数を検出する。

具体的には、多回転検出部２７２は、波形整形部２７１から出力された検出パルスが、磁界検出部３１、３２、３３のうちどの磁界検出部から出力された検出パルスによるものかを判定し、その結果を多回転記憶部２７３へ記憶する。例えば、多回転検出部２７２は、磁界検出部３１に対応する検出パルスの場合には「００」のデータを、磁界検出部３２に対応する検出パルスの場合には「０１」のデータを、磁界検出部３３に対応する検出パルスの場合には「１０」のデータを、多回転記憶部２７３へ記憶する。そして、多回転検出部２７２は、多回転記憶部２７３に記憶されたデータに基づき、シャフト２１３の回転数を検出する。多回転検出部２７２は、シャフト２１３の回転数を示す情報を位置データ生成部２６２に出力する。

回転数検出部２５５は、外部から電源電圧Ｖｃｃが供給されない場合でも、消費電力を自己発電できるため、バックアップ用電源（例えば、バッテリ）を省略することができる。

次に、回転位置検出ユニット２３８における反射ディスク２４２および光検出部２３２について説明する。図３に示すように、第１の支持体１１において、磁石２１、２２、２３、２４が固定された面１１Ａの反対側の面１１Ｂには、反射ディスク２４２が固定されている。反射ディスク２４２は第１の支持体１１と共に回転する。図１７に示すように、反射ディスク２４２は円盤状に形成され、その中心部に孔が形成されている。反射ディスク２４２は、その中心が軸線Ａと一致するように面１１Ｂ上に配置されている。反射ディスク２４２には、複数の反射スリットを有するスリットアレイ２４３が反射パターンとして形成されている。

また、図３に示すように、光検出部２３２は、ハウジング２のベース部２３３において、第１の支持体１１の面１１Ｂに臨む面に固定されている。光検出部２３２は、図１６に示すように、光センサ２６０と、１回転絶対値検出部２６１と、位置データ生成部２６２とを備えている。

光センサ２６０は、発光部と受光部とを備えており、第１の支持体１１に設けられた反射ディスク２４２に対して発光部から光を照射する。光センサ２６０は、スリットアレイ２４３による反射光を受光部で受光し、受光状態に応じた信号を出力する。スリットアレイ２４３が有する複数の反射スリットは、反射ディスク２４２の周方向でアブソリュートパターンを有するように、反射ディスク２４２の全周に配置されている。アブソリュートパターンとは、光検出部２３２の受光部が対向する角度内における反射スリットの位置や割合等が、反射ディスク２４２の１回転内で一義に定まるようなパターンである。光センサ２６０は、反射ディスク２４２への光の照射に対して反射ディスク２４２の複数の反射スリットから反射される光を受光して反射ディスク２４２の周方向の位置に応じた信号を出力する。

１回転絶対値検出部２６１は、光センサ２６０から出力される信号に基づいて、第１の支持体１１の絶対位置、すなわちシャフト２１３の回転位置を検出し、シャフト２１３の回転位置を示す情報を位置データ生成部２６２へ出力する。

位置データ生成部２６２は、１回転絶対値検出部２６１から出力されるシャフト２１３の回転位置を示す情報と、回転数検出部２５５の多回転検出部２７２から出力されるシャフト２１３の回転数を示す情報とを取得する。そして、位置データ生成部２６２は、取得した情報に基づいて、モータ本体２１１の回転量ｘを算出する。具体的には、位置データ生成部２６２は、例えば、シャフト２１３の回転数とシャフト２１３の回転位置（回転角度）とを合わせることによりモータ本体２１１の回転量ｘを算出する。さらに、位置データ生成部２６２は、算出した回転量ｘを表す位置データを制御装置２２０に出力する。

なお、位置データ生成部２６２は、外部から電源電圧Ｖｃｃが供給されている場合、１回転絶対値検出部２６１から出力されるシャフト２１３の回転位置を示す情報のみに基づいてモータ本体２１１の回転量ｘを算出することもできる。一方、外部からの電源電圧Ｖｃｃが停止した後、外部からの電源電圧Ｖｃｃの供給が開始された場合、１回転絶対値検出部２６１から出力されるシャフト２１３の回転位置を示す情報と、多回転検出部２７２から出力されるシャフト２１３の回転数を示す情報とに基づいてモータ本体１１の回転量ｘを算出する。

また、多回転検出部２７２において、シャフト２１３の回転数を検出せずに、多回転記憶部２７３に記憶されたデータを位置データ生成部２６２へ出力するようにしてもよい。この場合、位置データ生成部２６２は、多回転記憶部２７３に記憶されたデータとシャフト２１３の回転位置とに基づいて、シャフト２１３の回転数を演算する。

モータ本体２１１の回転量ｘを検出する信号処理について以上のような構成を有する回転検出装置１においては、回転位置（１回転絶対値）の検出を光学的構成によって行うことから、モータ本体２１１からの漏れ磁束に対する影響を受けず、精度よく回転位置の検出を行うことができる。

また、図２に示すように、第１の支持体１１の一方側に回転数検出ユニット２３７が形成され、その反対側に回転位置検出ユニット２３８が形成される。これにより、第１の支持体１１を回転数検出と回転位置検出とに共用することができ、省スペース化および小型化を図ることができる。しかも、第１の支持体１１によって回転数検出ユニット２３７と回転位置検出ユニット２３８とを分離することができるため、光検出部２３２や他の回路に対する磁石２１、２２、２３、２４の磁束による影響を抑制することができる。

また、磁界検出部３１、３２、３３の検出結果を記憶する多回転記憶部２７３を磁界検出部３１、３２、３３に隣接させて配置することにより、磁界検出部３１、３２、３３の検出結果を伝える際の電力を低減させることができる。また、電源切替部２７０を磁界検出部３１、３２、３３に隣接させて配置することにより、磁界検出部３１、３２、３３からの電力供給を効率的に行うことができる。

なお、上述した実施形態における回転検出装置１では、各磁性部材４１ないし４６に側板部４１Ｂないし４６Ｂを形成する場合を例にあげたが、図１８に示す回転検出装置５１のように、側板部のない磁性部材５１、５２を有する構成を採用することもできる。もっとも、各磁性部材に側板部を設ける場合と設けない場合とで、各磁性部材により得られる作用効果が相違する。この作用効果の相違について、図９、図１３、図１８および図１９を参照しながら説明する。図１９は、図１８に示す回転検出装置５１において、第１の支持体１１の回転角度が０度の場合と９０度の場合について、磁界検出部３１の磁性素子３５の長さ方向の位置と当該磁性素子３５の磁束密度との関係を示している。

図９に示すように、磁性部材４１および４２は側板部４１Ｂおよび側板部４２Ｂを有しており、磁界検出部３１の一端面（左端面）および他端面（右端面）は側板部４１Ｂ、４２Ｂで覆われている。これにより、磁石２１、２２が磁界検出部３１の一端部および他端部に接近したときには、図９中の黒い破線の矢印で示すように、磁界が側板部４１Ｂから磁界検出部３１の一端面に進入する一方、磁界が磁界検出部３１の他端面から側板部４２Ｂへ進出する。したがって、磁石２１、２２が磁界検出部３１の一端部および他端部に接近したときには、図１３に示すように、磁性素子３５の中間部だけでなく、その一端部および他端部の磁束密度も、磁石２１、２２が磁界検出部３１の一端部および他端部に接近していない場合と比較して増加する。

一方、図１８に示すように、磁性部材５１および５２は側板部を有しておらず、磁界検出部３１の一端面（左端面）および他端面（右端面）は側板部により覆われていない。このため、磁石２１、２２が磁界検出部３１の一端部および他端部に接近したときに、磁界検出部３１の一端面から進入する磁界、または磁界検出部３１の他端面から進出する磁界が形成されにくい。この結果、磁石２１、２２が磁界検出部３１の一端部および他端部に接近したときには、図１９に示すように、磁性素子３５の一端部および他端部の磁束密度が増加せず、磁石２１、２２が磁界検出部３１の一端部および他端部に接近していない場合と同程度である。

磁性素子３５の磁化方向の反転を確実に生じさせ、出力レベルが高く安定した検出パルスを得るためには、磁石２１、２２が磁界検出部３１の一端部および他端部に接近したときに磁性素子３５の磁束密度が全体的に高くなることが望ましい。この観点から、各磁性部材に側板部を設けることが好ましい。

また、上述した実施形態における回転検出装置１では、第１の支持体１１には９０度間隔に４つの磁石２１、２２、２３、２４を設け、第２の支持体１２には１２０度間隔に３つの磁界検出部を設けたが本発明はこれに限らない。磁石の個数は２個以上であればよく、磁石の配置間隔は限定されず、磁界検出部の個数は限定されず、磁界検出部の配置間隔も限定されない。もっとも、上述したように、第１の支持体が回転する間に各磁界検出部から検出パルスが出力されるタイミングが重なり合うことのないように、磁石の配置間隔および磁界検出部の配置間隔を設定することが望ましい。図２０は、本発明の回転検出装置の他の実施形態として、第１の支持体に２つの磁石６１、６２を設け、第２の支持体６３に１つの磁界検出部６４を設け、磁界検出部６４の一端部および他端部を磁性部材６５、６６でそれぞれ覆った回転検出装置６０を示している。

また、第１の支持体１１に設ける磁石の形状は、図２１に示す磁石７１、７２、７３、７４のように回転方向の接線方向に長い長方形（直方体）としてもよい。また、図２２に示す第１の支持体８０のように、第１の支持体８０自体を、４つの磁片８１、８２、８３、８４に分割された円盤状の磁石により形成してもよい。また、図２３に示す第１の支持体９０のように、第１の支持体９０自体を、４つの磁片９１、９２、９３、９４に分割されたリング状の磁石により形成してもよい。また、磁石を電磁石により形成することも可能である。

また、上述した実施形態における回転検出装置１では、各磁界検出部３１、３２、３３の磁性素子３５として複合磁性ワイヤを採用する場合を例にあげたが、他のバルクハウゼン素子を採用することも可能である。

また、上述した実施形態における回転検出装置１では、磁性部材４１ないし４６等を形成する磁性材料として鉄を例にあげたが、本発明はこれに限らず、他の磁性体ないし強磁性体、例えば、パーマロイ、電磁鋼板等を用いてもよい。

また、各磁性部材４１ないし４６の形状は、種々の変形が可能である。例えば、図２４に示す磁性部材１０１、１０２のように、対向端面１０１Ｃ（１０２Ｃ）と内周側端面１０１Ｄ（１０２Ｄ）とが交わる角部を一部取り除き、対向端面１０１Ｃ（１０２Ｃ）と内周側端面１０１Ｄ（１０２Ｄ）との間に傾斜面１０１Ｆ（１０２Ｆ）を形成してもよい。また、図２５に示す磁性部材１１１、１１２のように、対向端面１１１Ｃ、１１２Ｃに段部１１１Ｆ、１１２Ｆをそれぞれ形成し、対向端面１１１Ｃと対向端面１１２Ｃとの間の距離を部分的に変化させてもよい。具体的には、磁界検出部３１の中間部と対応する部分では、対向端面１１１Ｃと対向端面１１２Ｃとの間を大きくする。一方、磁石２１、２２、２３、２４が通過する領域に対応する部分（円周Ｒに対応する部分）では、対向端面１１１Ｃと対向端面１１２Ｃとの間を小さくする。また、図２６に示す磁性部材１２１、１２２のように、磁界検出部３１の中間部に対応する部分において対向端面１２１Ｃと対向端面１２２Ｃとが最も接近するように、対向端面１２１Ｃおよび対向端面１２２Ｃとをそれぞれ円弧状に形成してもよい。また、図２７に示す磁性部材１３１、１３２のように、対向端面１３１Ｃおよび対向端面１３２Ｃにおいて、磁石２１、２２、２３、２４が通過する領域に対応する部分（円周Ｒに対応する部分）に、クランク状に屈曲したクランク部１３１Ｆ、１３２Ｆをそれぞれ形成してもよい。

また、上述した実施形態では、第１の支持体１１およびこれに設けられた磁石２１、２２、２３、２４を回転させる場合を例にあげたが、第２の支持体１２とこれに設けられた磁界検出部３１、３２、３３を回転させる構成を採用することもできる。

また、本発明は、請求の範囲および明細書全体から読み取ることのできる発明の要旨または思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴うモータもまた本発明の技術思想に含まれる。

１、５１ 回転検出装置
１１ 第１の支持体
１１Ａ、１１Ｂ 面
１２ 第２の支持体
２１、２２、２３、２４、６１、６２、７１、７２、７３、７４、８０、９０ 磁石
３１、３２、３３、６４ 磁界検出部
３５ 磁性素子
３６ コイル
４１、４２、４３、４４、４５、４６、６５、６６、１０１、１０２、１１１、１１２、１２１、１２２、１３１、１３２ 磁性部材
４１Ａ ４２Ａ、４３Ａ、４４Ａ、４５Ａ、４６Ａ 平板部
４１Ｂ ４２Ｂ、４３Ｂ、４４Ｂ、４５Ｂ、４６Ｂ 側板部
４１Ｃ ４２Ｃ、４３Ｃ、４４Ｃ、４５Ｃ、４６Ｃ、１０１Ｃ、１０２Ｃ、１１１Ｃ、１１２Ｃ、１２１Ｃ、１２２Ｃ、１３１Ｃ、１３２Ｃ 対向端面
４１Ｄ ４２Ｄ、４３Ｄ、４４Ｄ、４５Ｄ、４６Ｄ、１０１Ｄ、１０２Ｄ 内周側端面
２１０ モータ
２１１ モータ本体
２１３ シャフト
２３７ 多回転検出ユニット
２３８ 回転位置検出ユニット（回転位置検出センサ）
２４２ 反射ディスク
２４３ スリットアレイ（反射パターン）
２６０ 光センサ
２７２ 多回転検出部（回転数検出部）
２７３ 多回転記憶部（記憶部）
Ａ 軸線
Ｒ 円周

Claims (12)

1. シャフトを軸線周りに回転させるモータ本体と、
   前記シャフトの回転を検出する回転検出装置と、
   前記シャフトの回転位置を検出する光学式の回転位置検出センサとを備え、
   前記回転検出装置は、
   前記軸線の周囲に前記軸線方向に互いに離間して設けられ、いずれか一方が前記シャフトの回転に伴って前記軸線を回転軸として回転する第１の支持体および第２の支持体と、
   前記第１の支持体に固定され、前記第２の支持体に臨み、前記軸線の周囲に周方向にそれぞれ離間して配置され、極性が互いに異なり、前記第１の支持体と前記第２の支持体との間の領域に磁界を形成する少なくとも一対の磁界形成部と、
   長さ方向において磁化の方向が変化する棒状、ワイヤ状または長板状の磁性素子にコイルを巻回することにより形成され、前記第２の支持体に固定され、前記第１の支持体に臨み、前記軸線上の点を中心とし前記少なくとも一対の磁界形成部のそれぞれと重なり合う円周の接線と前記磁性素子の長さ方向とが平行となるように配置され、前記磁界形成部により形成された磁界を検出する少なくとも１つの磁界検出部と、
   磁性材料により形成され、前記第２の支持体に固定され、前記磁界検出部の長さ方向一端部において前記第１の支持体に臨む部分を覆う第１の磁性部材と、
   磁性材料により形成され、前記第２の支持体に固定され、前記磁界検出部の長さ方向他端部において前記第１の支持体に臨む部分を覆う第２の磁性部材とを備え、
   前記第１の磁性部材と前記第２の磁性部材とは、前記磁界検出部の長さ方向中間部に向けて互いに接近する方向に伸長し、前記磁界検出部の長さ方向中間部において間隙を介して互いに対向し、
   前記回転位置検出センサは、
   前記シャフトと共に回転する第１または第２の支持体に形成されるパターンを検出することにより前記シャフトの回転位置を検出することを特徴とするモータ。
2. 前記回転位置検出センサは、
   前記パターンとして第１または第２の支持体に形成される反射パターンと、
   前記反射パターンへ光を照射し、前記反射パターンによる反射光を受光する光センサとを備えていることを特徴とする請求項１に記載のモータ。
3. 前記反射パターンは、前記第１の支持体において前記磁界形成部が配置されている面の反対側の面、または前記第２の支持体において前記磁界検出部が配置されている面の反対側の面に形成されていることを特徴とする請求項２に記載のモータ。
4. 前記第１の支持体は前記第２の支持体よりも前記モータ本体に接近した位置に配置されると共に前記シャフトの回転に伴って回転し、
   前記反射パターンは、前記第１の支持体のうち前記モータ本体側に向いた面に形成されていることを特徴とする請求項２または３に記載のモータ。
5. 前記第１の磁性部材は、前記磁界検出部の長さ方向一端部に対応する位置から前記第２の支持体の内周側および外周側に向けてそれぞれ拡がり、前記第２の支持体において前記磁界検出部の長さ方向一端部よりも内周側および外周側の領域をそれぞれ覆い、
   前記第２の磁性部材は、前記磁界検出部の長さ方向他端部に対応する位置から前記第２の支持体の内周側および外周側に向けてそれぞれ拡がり、前記第２の支持体において前記磁界検出部の長さ方向他端部よりも内周側および外周側の領域をそれぞれ覆っていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のモータ。
6. 前記磁界検出部の長さ方向中間部に対応する位置において互いに対向している前記第１の磁性部材の端面および前記第２の磁性部材の端面は、前記軸線に対して垂直でかつ前記磁界検出部の長さ方向に対して垂直な方向にそれぞれ伸長していることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載のモータ。
7. 前記第１の磁性部材において前記軸線側に向いた端面は、前記磁界検出部の長さ方向と平行な方向に伸長し、前記第２の磁性部材において前記軸線側に向いた端面は、前記磁界検出部の長さ方向と平行な方向に伸長していることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載のモータ。
8. 前記第１の磁性部材は前記磁界検出部の長さ方向一端部の端面を覆い、前記第２の磁性部材は前記磁界検出部の長さ方向他端部の端面を覆うことを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載のモータ。
9. 各磁界形成部は永久磁石であり、各磁界形成部の周方向または前記円周の接線方向の寸法は、前記磁界検出部の長さ方向中間部に対応する位置において互いに対向している前記第１の磁性部材の端面と前記第２の磁性部材の端面との間の距離よりも大きいことを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載のモータ。
10. 前記磁性素子は大バルクハウゼン素子であることを特徴とする請求項１ないし９のいずれかに記載のモータ。
11. 前記第２の支持体には前記軸線の全周を囲むように少なくとも３つの前記磁界検出部が設けられ、
    前記各磁界検出部に前記第１の磁性部材および前記第２の磁性部材が設けられ、
    前記複数の第１の磁性部材および前記複数の第２の磁性部材のうち周方向に互いに隣り合う各対の第１の磁性部材と第２の磁性部材とが互いに接近し、これにより形成された前記複数の第１の磁性部材および前記複数の第２の磁性部材の連続的な配列が、前記第２の支持体との間に前記各磁界検出部を介在させつつ、前記第２の支持体において前記第１の支持体に望む部分内の外周側を略全周に亘って覆っていることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれかに記載のモータ。
12. 前記磁界検出部の検出結果を記憶する記憶部と、
    前記記憶部に記憶された情報に基づいて前記シャフトの回転数を検出する回転数検出部とを備え、
    前記記憶部は前記磁界検出部に隣接して配置されていることを特徴とする請求項１ないし１１のいずれかに記載のモータ。

Images