WO2013145644A1 - 回転角検出装置 - Google Patents

Abstract

　回転角検出装置において、磁気シールド（１６）は、第１磁気シールド（１６ａ）と第２磁気シールド（１６ｂ）とを有する。第１磁気シールド（１６ａ）は、磁電変換素子（１４）と磁石（１２）の並び方向において、磁電変換素子（１４）の磁石（１２）との対向面よりも磁石（１２）側、且つ、磁石（１２）の少なくとも一部を囲むように配置されている。第２磁気シールド（１６ｂ）は、並び方向において、第１磁気シールド（１６ａ）との間に、所定のシールド間距離を有して配置され、磁電変換素子（１４）に対して、第１磁気シールド（１６ａ）と反対側であって、磁石の回転により磁場が変化しない方向に、外乱磁場を整流するように配置される。

Description

回転角検出装置 関連出願の相互参照

　本開示は、２０１２年３月２９日に出願された日本出願番号２０１２－７７２３７号および２０１３年２月２８日に出願された日本出願番号２０１３－３８３６５号に基づくもので、ここにその記載内容を援用する。

　本開示は、磁電変換素子と磁石を用いて、被検出体の回転角を検出する回転角検出装置に関する。

　自動車のアクセル開度やスロットル開度等、被検出体の回転角を検出する回転角検出装置が知られている。この回転角検出装置は、例えば、回転するシャフトの端部に取り付けられ、シャフトとともに回転する磁石の磁場を、磁電変換素子により検出し、シャフトの回転角を得るものである。このような回転角検出装置では、磁石による磁場ではない外乱磁場の影響により、検出精度が低下するおそれがある。

　特許文献１では、磁電変換素子の周囲に、複数の磁石と、磁石と一体化され、磁石とともに筒状をなす磁性体（磁気シールド）と、を備えた回転角検出装置が提案されている。この磁気シールドは外乱磁場を遮蔽する機能を有する。

特開２００７－１１４０４５号公報（ＵＳ２００７／００９０８２９Ａ１に対応）

　ところで、特許文献１に提案されたような筒状の磁気シールドでは、磁気シールドの重心付近で外乱磁場が最小となる。すなわち、外乱磁場の影響を低減する観点から、磁気シールドの重心近傍に磁電変換素子を配置することが望ましい。しかしながら、中空とされた磁気シールドの内部空間に磁電変換素子を配置すると、磁電変換素子もしくは磁電変換素子が配置される基板の体格、形状、配線など、構造の自由度が、磁気シールドにより制限される。

　特許文献１では、この自由度の制限を緩和するために、筒の開口端近傍に磁電変換素子を配置している。しかしながら、筒の開口端近傍では、外乱磁場を十分に遮蔽できない。

　本開示は、磁電変換素子と磁石と磁気シールドとを有する回転角検出装置において、外乱磁場の影響によるノイズを抑制しつつ、磁電変換素子もしくは磁電変換素子が配置される基板の構造の自由度を向上させることを目的とする。

　本開示の一態様による回転角検出装置は、磁石と、磁電変換素子と、磁気シールドとを有する。前記磁石は、被検出体に取り付けられ、前記被検出体の回転にともなって回転する。前記磁電変換素子は、前記磁石の回転による磁場の変化を検出する。前記磁気シールドは、外乱磁場を遮断する。前記磁電変換素子と前記磁石とは、互いに離間しつつ対向配置される。前記磁気シールドは、第１磁気シールドと、第２磁気シールドとを有する。前記第１磁気シールドは、前記磁電変換素子と前記磁石の並び方向において、前記磁電変換素子の前記磁石との対向面よりも前記磁石側、且つ、前記磁石の少なくとも一部を囲むように配置される。前記第２磁気シールドは、前記並び方向において、前記第１磁気シールドとの間に、所定のシールド間距離を有するとともに、前記磁電変換素子に対して、前記第１磁気シールドと反対側であって、前記磁石の回転により磁場が変化しない方向に、外乱磁場を整流するように配置される。

　前記回転角検出装置は、外乱磁場を抑制しつつ、磁電変換素子の配置が容易となり、磁電変換素子もしくは磁電変換素子が配置される基板の構造の自由度を向上させることができる。

　本開示における上記あるいは他の目的、構成、利点は、下記の図面を参照しながら、以下の詳細説明から、より明白となる。図面において、
図１は、本開示の第１実施形態に係る回転角検出装置を含む、アクセル位置検出装置を示す図である。 図２は、従来構成における、外乱磁場の分布図である。 図３は、従来構成における、外乱磁場遮蔽率と並び方向の位置との関係を示す図である。 図４は、第１実施形態における、外乱磁場の分布図である。 図５は、第１実施形態における、外乱磁場遮蔽率と並び方向の位置との関係を示す図である。 図６は、並び方向に印加された外乱磁場中の、磁場の方向を示す概略図である 図７は、並び方向の成分と並び方向に直交する成分とを含む外乱磁場中の、磁場の方向を示す概略図である。 図８は、本開示の第２実施形態に係る回転角検出装置を示す図である。 図９は、本開示の第３実施形態に係る回転角検出装置を示す図である。 図１０は、本開示の第４実施形態に係る回転角検出装置を示す図である。 図１１は、本開示の第５実施形態に係る電流検出装置を示す図である。 図１２は、別の実施形態における第１磁気シールドの形状を示す斜視図である。 図１３は、別の実施形態における第１磁気シールドの形状を示す斜視図である。 図１４は、別の実施形態における第１磁気シールドの形状を示す斜視図である。

　以下、本開示の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の各図相互において、互いに同一もしくは均等である部分に、同一符号を付与する。

　（第１実施形態）
　最初に、図１を参照して、本実施形態における回転角検出装置１０の概略構成を説明する。

　本実施形態では、その一例として、回転角検出装置１０を備えたアクセル位置検出装置１００について説明する。アクセル位置検出装置１００は、自動車のアクセルペダル２００の踏み込み量を検出する。すなわち、アクセルペダル２００の踏み込みとともに回転する被検出体としてのシャフト２０の回転角を検出する。

　このアクセル位置検出装置１００は、回転角検出装置１０と、エポキシ樹脂等から成り、回転角検出装置１０が収納されるパッケージ３００と、アクセルペダル２００が取り付けられ、回転角検出装置１０と機械的に接続されたシャフト２０と、を有している。シャフト２０には、回転軸２２を支点として、シャフト２０に力のモーメントが印加されるようにアクセルペダル２００が配置されている。そして、シャフト２０の回転軸２２に沿う方向の先端部に、後述する磁石１２が配置され、アクセルペダル２００の踏み込みとともに、磁石１２が回転するようになっている。

　回転角検出装置１０は、シャフト２０に固定された磁石１２と、磁石１２と対向配置された磁電変換素子１４と、磁電変換素子１４に印加される外乱磁場を遮蔽する磁気シールド１６と、を有している。

　磁石１２は、例えば、回転軸２２に沿う方向に略直交する円板形状の磁石を採用することができる。本実施形態における磁石１２は、径方向（回転軸２２に沿う方向に略直交する方向に同じ）に磁極を有するとともに、厚さ方向（回転軸２２に沿う方向に同じ）にも磁極を有する、所謂、両面４極磁石である。すなわち、シャフト２０の回転軸２２に略垂直な方向および回転軸２２に沿う方向に磁極を有している。シャフト２０の回転軸２２に略垂直な方向の磁極により形成される磁場が、シャフト２０の回転に伴って回転する。そして、この磁場の変化が、磁電変換素子１４により検出される。

　磁電変換素子１４は、基板１８に実装され、磁石１２と対向配置されている。磁電変換素子１４としては、例えば、ホール素子を採用することができる。本実施形態では、磁石１２と磁電変換素子１４との並び方向（回転軸２２に沿う方向に同じ。以下、単に並び方向と示す）に略直交する方向に感度を有するように配置されている。

　磁気シールド１６は、鉄などの磁性体から成り、第１磁気シールド１６ａと、第２磁気シールド１６ｂとを有する。

　本実施形態において、第１磁気シールド１６ａは、磁石１２とともに、磁石１２と磁電変換素子１４との間の対向領域の一部を囲むように配置されている。具体的には、第１磁気シールド１６ａは、無底の円筒状とされ、円筒の中心軸が回転軸２２と一致するように配置されている。また、第１磁気シールド１６ａは、磁電変換素子１４における、磁石１２と対向する対向面１４ａよりも磁石１２側に配置されている。なお、第１磁気シールド１６ａは、上記した対向領域の全部を取り囲むように配置されてもよい。また、磁石１２は、第１磁気シールド１６ａに必ずしも取り囲まれている必要はない。

　第２磁気シールド１６ｂは、第１磁気シールド１６ａと同一半径とされ、中心軸も第１磁気シールド１６ａと一致する円板状であり、並び方向において、第１磁気シールド１６ａと離間して設けられている。そして、第１磁気シールド１６ａと第２磁気シールド１６ｂにより形成される隙間に、磁電変換素子１４の実装された基板１８、および、磁電変換素子１４が配置される。換言すれば、第２磁気シールド１６ｂは、並び方向において、磁電変換素子１４に対して第１磁気シールド１６ａと反対側に配置されている。また、第２磁気シールド１６ｂは、磁電変換素子１４の、磁石１２との対向面１４ａと反対の面１４ｂと、全域に亘ってオーバーラップしている。本実施形態において、基板１８は、第２磁気シールド１６ｂと接して配置され、基板１８のうち、第２磁気シールド１６ｂと反対の面に磁電変換素子１４が実装されている。

　上記構成によれば、第１磁気シールド１６ａと第２磁気シールド１６ｂの間のシールド間距離は、並び方向における、基板１８の厚さと磁電変換素子１４の厚さとを合わせた厚さ以上とされている。

　次に、図２～図７を参照して、本実施形態に係る回転角検出装置１０の作用効果を説明する。発明者は、磁気シールド１６による外乱磁場の遮蔽効果について、コンピュータを用いてシミュレーションを実施した。

　まず、従来構成におけるシミュレーション結果について説明する。発明者は、従来構成における磁気シールド１６として、円筒状の磁気シールド１６を想定してシミュレーションを実施し、図２および図３に示す結果を得た。これは、本実施形態における、第１磁気シールド１６ａのみで磁気シールド１６が構成された状態を想定したものである。シミュレーションの条件は以下の通りである。鉄製であり、厚さ１ｍｍ、直径１８ｍｍ、長さ２０ｍｍの円筒状とされた磁気シールド１６に対し、外乱磁場として、軸方向に垂直な方向（図２において、紙面右から左に向かう方向）に磁場を印加した状態における磁場の強度をシミュレーションした。なお、図２および図３において、円筒の軸方向（並び方向）をＺ方向と示し、Ｚ方向に垂直な方向をＸ方向と示す。すなわち、外乱磁場はＸ方向に印加されている。また、Ｚ方向は、円筒の長さ方向における中点をＺ＝０ｍｍとした相対位置として示す。

　図２に示すように、磁場の強度は、磁気シールド１６の外周近傍で高く、内部空間で低い。とくに、磁気シールド１６の内部空間において、磁気シールド１６の軸上であって、Ｚ＝０ｍｍとなる位置において、外乱磁場の強度が最小となる。定量的なシミュレーション結果を図３に示す。図３は、磁気シールド１６の軸上における外乱磁場遮蔽率を、磁気シールド１６の外部を０％として表している。図３に示すように、Ｚ＝０において、外乱磁場をほぼ１００％遮蔽できている。したがって、図示しない磁石１２の磁場の変化を検出するための磁電変換素子１４は、磁気シールド１６の軸上であって、Ｚ＝０ｍｍとなる位置に配置されることが好ましい。すなわち、磁電変換素子１４は磁気シールド１６の重心部に配置されることが好ましい。しかしながら、上記のように、円筒とされた磁気シールド１６の内部空間に磁電変換素子１４を配置すると、磁電変換素子１４もしくは磁電変換素子が配置される基板１８の体格、形状、配線など、構造の自由度が、磁気シールド１６により制限されるという問題がある。また、この自由度の制限を緩和するために、特許文献１のように、円筒の開口端近傍に磁電変換素子１４を配置すると、外乱磁場を十分に遮蔽できないという問題がある。具体的には、図３に示すように、Ｚ＝０において、外乱磁場をほぼ１００％遮蔽できているのに対して、磁気シールド１６の開口であるＺ＝±１０では、７０％程度の遮蔽率にとどまっている。すなわち、外乱磁場を十分に遮蔽できない。

　次いで、本実施形態の構成におけるシミュレーション結果について説明する。本実施形態では、磁気シールド１６が、第１磁気シールド１６ａに加えて、第２磁気シールド１６ｂを有している。発明者は、本実施形態における磁気シールド１６の構成を想定してシミュレーションを実施し、図４および図５に示す結果を得た。シミュレーションの条件は以下の通りである。第１磁気シールド１６ａおよび第２磁気シールド１６ｂがともに鉄製とされた磁気シールド１６に対し、外乱磁場として、軸方向に垂直な方向（図４において、紙面右から左に向かう方向）に磁場を印加した状態における磁場の強度をシミュレーションした。第１磁気シールド１６ａを、厚さ１ｍｍ、直径１８ｍｍ、長さ５ｍｍの円筒状とした。また、第２磁気シールドを、第１磁気シールド１６ａの中心軸を中心とした円板状とし、直径１８ｍｍ、厚さ（第１磁気シールド１６ａの軸方向の長さに相当）１ｍｍとした。そして、第１磁気シールド１６ａと第２磁気シールド１６ｂとを、並び方向において、５ｍｍだけ離間して配置した。

　なお、図４および図５において、円筒（第１磁気シールド１６ａ）の軸方向をＺ方向と示し、Ｚ方向に垂直な方向をＸ方向と示す。すなわち、外乱磁場はＸ方向に印加されている。また、Ｚ方向は、第１磁気シールド１６ａの長さ方向における、第２磁気シールド１６ｂと対向する面をＺ＝０ｍｍとした相対位置として示す。図４に示すように、Ｚ＝０ｍｍの位置に対して、第２磁気シールド１６ｂが配置される方向をＺ方向における負方向としている。すなわち、第２磁気シールド１６ｂにおける、第１磁気シールド１６ａと対向する面がＺ＝－５ｍｍとなっている。

　図４に示すように、第１磁気シールド１６ａと第２磁気シールド１６ｂの外周において、磁場の強度が高くなっている。さらに、Ｚ方向（すなわち、並び方向）において、第１磁気シールド１６ａと第２磁気シールド１６ｂの隙間である－５ｍｍ＜Ｚ＜０ｍｍの範囲においても、磁気シールド１６の外周に相当する部分で磁場の強度が高くなっている。これに対して、－５ｍｍ＜Ｚ＜０ｍｍの範囲において、第１磁気シールド１６ａおよび第２磁気シールド１６ｂの中心軸近傍では、磁場の強度が低くなっている。定量的なシミュレーション結果を図５に示す。図５は、第１磁気シールド１６ａの軸上における外乱磁場遮蔽率を、磁気シールド１６の外部を０％として表している。図５に示すように、本実施形態における磁気シールド１６は、－５ｍｍ＜Ｚ＜０ｍｍの範囲において、外乱磁場を略９０％遮蔽できている。すなわち、従来構成における円筒の重心部と、ほぼ同程度の遮蔽効果を発揮させることができる。そして、本実施形態では、－５ｍｍ＜Ｚ＜０ｍｍの範囲が磁気シールド１６により囲まれていない。したがって、外乱磁場を最も遮蔽可能な領域に、磁電変換素子１４もしくは磁電変換素子１４が配置される基板１８の構造の自由度に制限を受けることなく、磁電変換素子１４および基板１８を配置することができる。なお、特許文献１では、磁電変換素子１４の設置を容易にするため、円筒状の磁気シールド１６の開口近傍に、磁電変換素子１４を配置している。上記したように、磁気シールド１６の開口近傍では、外乱磁場遮蔽率は７０％程度であり、これと比較すると、本実施形態において、磁電変換素子１４が配置される位置では、外乱磁場遮蔽率を２０ポイント程度向上させることができる。このように、本実施形態における磁気シールド１６の構成を採用することにより、外乱磁場を抑制しつつ、磁電変換素子１４の配置が容易となり、磁電変換素子１４もしくは基板１８の構造の自由度を向上させることができる。

　また、本実施形態における磁気シールド１６は、Ｚ方向（並び方向／円筒の軸方向）と略直交する円板状とされた第２磁気シールド１６ｂを有する。第２磁気シールド１６ｂは、第１磁気シールド１６ａのうち、磁電変換素子１４が配置される側の開口端近傍における外乱磁場の磁路として機能する。具体的には、図６および図７に示すように、第２磁気シールド１６ｂに侵入した磁場のうち、磁石１２と磁電変換素子１４の並び方向の成分は前記方向に進む。また、並び方向に直交する成分は第２磁気シールド１６ｂに沿って進む。すなわち、第２磁気シールド１６ｂは、侵入した磁場を並び方向と並び方向に直交する成分とに分解する。換言すると、第２磁気シールド１６ｂは、第２磁気シールド１６ｂに侵入した磁場を並び方向に整流する。さらに、侵入磁場が整流されることにより、第２シールド１６ｂから排出された磁場の、並び方向の成分の一部は、第１磁気シールド１６ａに導かれやすい状態になる。これにより、磁電変換素子１４が配置される側の開口端近傍の磁場が小さくされる。なお、本実施形態における磁電変換素子１４は、並び方向に略直交する方向に感度を有するように配置されている。このため、Ｚ方向成分を含んだ外乱磁場が、磁電変換素子１４の配置箇所に浸入した場合でも、磁電変換素子１４が外乱磁場の影響を受けにくい。また、図７に示すように、任意の方向から外乱磁場が侵入した場合であっても、外乱磁場が第２磁気シールド１６ｂによって、磁電変換素子１４の不感方向であるＺ方向に整流されるため、磁電変換素子１４が外乱磁場の影響を受けにくくすることができる。

　なお、図６および図７においては、磁場の方向（磁力線）を見やすくするため、基板１８およびパッケージ３００の図示を省略している。

　また、本実施形態における磁気シールド１６は、第１磁気シールド１６ａおよび第２磁気シールド１６ｂが、ともに、シャフト２０の回転軸２２と中心軸を同一とする回転対称形状を呈している。したがって、回転軸２２に略垂直な方向における遮蔽効果の方向依存性を低減することができる。とくに、本実施形態では、第１磁気シールド１６ａが円筒状であり、第２磁気シールド１６ｂが円板状である。よって、回転軸２２に略垂直な、あらゆる方向に対して、ほぼ均一な遮蔽効果を発揮することができる。

　なお、上記したシミュレーションにおける磁気シールド１６の寸法は一例であって、上記例に限定されるものではない。本実施形態のような、アクセルの開度を検出するアクセル位置検出装置や、スロットル開度を検出するスロットル位置検出装置など、用途に応じて寸法を任意に設定することができる。本実施形態のように、アクセル位置検出装置１００に用いられる回転角検出装置１０であれば、第１磁気シールド１６ａおよび第２磁気シールド１６ｂの直径として、例えば、１０ｍｍ～３０ｍｍとすることができる。また、第１磁気シールド１６ａの長さとして、５ｍｍ～１５ｍｍとすることができる。また、第１磁気シールド１６ａおよび第２磁気シールド１６ｂの磁性体の厚さも任意に設定することができ、例えば、０．５ｍｍ～１ｍｍとすることができる。また、第１磁気シールド１６ａと第２磁気シールド１６ｂとの間のシールド間距離も、２ｍｍ～１０ｍｍとすることができる。

　（第２実施形態）
　図８を参照して、本実施形態における回転角検出装置１０について説明する。本実施形態において、上記実施形態に示した回転角検出装置１０と共通する部分についての説明は割愛する。また、図８は、回転角検出装置１０の主要部分を図示しており、アクセルペダル２００、パッケージ３００、および、シャフト２０の一部を省略している。

　本実施形態の第１の特徴は、磁気シールド１６が、第１磁気シールド１６ａおよび第２磁気シールド１６ｂに加えて、第３磁気シールド１６ｃを有している点である。また、第２の特徴は、シールド間距離について、磁電変換素子１４とオーバーラップする領域を含む中央部分１６ｂ１よりも、前記中央部分１６ｂ１を取り囲む周辺部分１６ｂ２が大きくされている点である。

　まず、第１の特徴について説明する。図８に示すように、本実施形態では、第１実施形態に対して、磁石１２における、第２磁気シールドと反対側の一面１２ａの全面を覆うように、第３磁気シールド１６ｃが配置されている。本実施形態では、例えば、磁石１２の一面１２ａに対し、図示しない接着剤を介して第３磁気シールド１６ｃが固定されている。第３磁気シールド１６ｃの構成材料は、例えば、第１磁気シールド１６ａおよび第２磁気シールド１６ｂと同様に、鉄製の磁性体とすることができる。

　この第３磁気シールド１６ｃにより、磁石１２が形成する磁場のうち、磁石１２に対して磁電変換素子１４と反対側への磁場の広がりを抑制することができる。このため、磁石１２が形成する磁場のうち、磁電変換素子１４側に広がる磁場の強度を大きくすることができる。これにより、第３磁気シールド１６ｃの無い構成に較べて、回転角の検出感度を向上させることができる。また、第３磁気シールド１６ｃは、第２磁気シールドと同様に、外乱磁場を磁石１２と磁電変換素子１４の並び方向（シャフト２０の回転角２２に沿う方向）に整流する効果も奏することができる。このため、磁電変換素子１４が、外乱磁場によるノイズの影響を受けにくくすることができる。

　なお、本実施形態では、第３磁気シールド１６ｃが、磁石１２における、第２磁気シールドと反対側の一面１２ａの全面を覆うように配置された例を示した。しかしながら、上記例に限定されるものではない。第３磁気シールド１６ｃは、一面１２ａの少なくとも一部を覆うように配置されていれば、上記効果を奏することができる。すなわち、第３磁気シールド１６ｃの一面１２ａと対向する面の面積は、一面１２ａよりも大きくてもよいし、小さくてもよい。ただし、第３磁気シールド１６ｃが一面１２ａの全面を覆うように配置されることによって、より効果的に上記効果を発揮させることができる。

　次いで、第２の特徴について説明する。第１実施形態では、第２磁気シールド１６ｂが平板とされた例を示した。これに対して、本実施形態における第２磁気シールド１６ｂは、図８に示すように、第２磁気シールド１６ｂが磁電変換素子１４とオーバーラップする領域を含む中央部分１６ｂ１よりも、前記中央部分１６ｂ１を取り囲む周辺部分１６ｂ２において、シールド間距離が小さくされている。具体的には、図８に示す第２磁気シールド１６ｂのうち破線の内側が中央部分１６ｂ１であり、中央部分１６ｂ１におけるシールド間距離は一定とされている。そして、第２磁気シールド１６ｂのうち破線の外側が周辺部分１６ｂ２であり、周辺部分１６ｂ２は、中央部分１６ｂ１との境界から外周方向に向かう一部の範囲で、シールド間距離が小さくされている。換言すれば、第２磁気シールド１６ｂは、周辺部分１６ｂ２の一部が、中央部分１６ｂ２に向かって、次第にシールド間距離が大きくなるように成形され、第２磁気シールド１６ｂの、磁石１２と対向する面が凹んだ皿形状とされている。

　これによれば、磁電変換素子１４の近傍から、磁石１２が形成する磁場をトラップする可能性のある第２磁気シールド１６ｂの一部を、遠ざけることができる。このため、磁石１２により磁電変換素子１４側に形成される磁場が、磁性体である第２磁気シールド１６ｂにトラップされにくくすることができる。したがって、磁石１２が形成する磁場の、磁電変換素子１４による検出感度を向上させることができる。

　なお、第２磁気シールド１６ｂの形状は、本実施形態のような皿形状に限定されるものではなく、例えば、平板状とされた第２磁気シールド１６ｂのうち、磁石１２と対向する面に凹部を設けてもよい。

　（第３実施形態）
　上記した各実施形態では、磁電変換素子１４が基板１８上に配置された例を示した。これに対して、本実施形態では、図９に示すように、磁電変換素子１４が基板１８内部に埋め込まれて配置される例を示す。本実施形態において、上記実施形態に示した回転角検出装置１０と共通する部分についての説明は割愛する。

　本実施形態において、基板１８は、例えば、磁電変換素子１４を保護するために樹脂を成形してなるモールド樹脂とすることができる。また、基板１８は、プリント基板であってもよく、例えば、ＰＡＬＡＰ（登録商標）のように、磁電変換素子１４を含む電子部品内蔵型のプリント基板とすることもできる。本実施形態でも、上記した各実施形態と同様に、第２磁気シールド１６ｂが、並び方向において、第１磁気シールド１６ａとの間に、所定のシールド間距離を有して配置されている。具体的には、シールド間距離が、基板１８の並び方向の厚さと同一とされている。このため、構造の自由度に制限を受けることなく、基板１８を第１磁気シールド１６ａと第２磁気シールド１６ｂとの隙間に配置することができる。したがって、外乱磁場を遮蔽しつつ、基板１８の構造の自由度を向上させることができる。

　（第４実施形態）
　上記した各実施形態では、磁石１２と磁電変換素子１４の並び方向と、シャフト２０の回転軸２２が同一の方向を向いている例を示した。これに対して、本実施形態では、図１０に示すように、回転軸２４が並び方向と略垂直とされた例を示す。本実施形態において、上記実施形態に示した回転角検出装置１０と共通する部分についての説明は割愛する。

　図１０に示すように、本実施形態では、シャフト２０が磁石１２と磁電変換素子１４の並び方向に略垂直な方向を回転軸２４として回転し、シャフト２０とともに回転する磁石１２のまわりの磁場を変化させる。この磁場の変化が磁電変換素子１４により検出される。

　本実施形態では、シャフト２０および磁石１２の配置方向および回転方向を除いて、第１実施形態と同様の構成である。したがって、磁気シールド１６による外乱磁場の遮蔽効果、および、磁電変換素子１４と磁電変換素子１４が配置される基板１８の構造の自由度を向上させる効果として、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。

　（第５実施形態）
　上記した各実施形態では、被検出体に取り付けられ、磁電変換素子１４により検出する磁場を形成する磁場発生手段が磁石１２である例を示した。しかしながら、磁場を形成する磁場発生手段として、電流が流れる導線を採用することもできる。なお、本実施形態において、上記実施形態に示した回転角検出装置１０と共通する部分についての説明は割愛する。

　本実施形態では、図１１に示すように、導線１３が、円筒状とされた第１磁気シールド１６ａと電気的に分離されつつ、電流の流れる方向が円筒の中心軸と略垂直になるように、第１磁気シールド１６ａを貫通して配置されている。この導線１３に電流が流れると、アンペールの法則に従って、導線１３に垂直な方向に磁場が生じる。この磁場を磁電変換素子１４により検出することで、電流値を検出することができる。すなわち、本実施形態の構成とすることにより、電流検出装置を構成することができる。なお、導線１３と磁電変換素子１４の並び方向において、第２磁気シールド１６ｂは、上記した各実施形態と同様に、第１磁気シールド１６ａと離間して配置されている。

　本実施形態における磁気シールド１６、磁電変換素子１４、および、磁場発生手段の構成は、磁場発生手段として、磁石１２を導線１３に置き換えたことを除き、第１実施形態と同様の構成である。このため、磁気シールド１６による外乱磁場の遮蔽効果、および、磁電変換素子１４と磁電変換素子１４が配置される基板１８の構造の自由度を向上させる効果として、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。したがって、外乱磁場によるノイズの影響を抑制しつつ、導線１３を流れる電流の電流値を検出することができる。

　（その他の実施形態）
　以上、本開示の好ましい実施形態について説明したが、本開示は上述した実施形態になんら制限されることなく、本開示の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。

　上記した各実施形態では、シャフト２０の回転軸２２，２４の方向として、磁石１２と磁電変換素子１４の並び方向に沿う方向、あるいは略垂直な方向である例を示した。しかしながら、シャフトの回転軸の方向は、上記例に限定されるものではない。回転軸２２，２４は、シャフト２０の回転とともに回転する磁石１２が形成する磁場が、磁電変換素子１４の配置される位置において変化するように構成されていればよい。

　また、上記した各実施形態では、磁石１２として、両面４極磁石を例に示したが、上記例に限定されるものではない。例えば、両端に磁極を有する棒磁石であってもよい。すなわち、シャフト２０の回転に伴って、磁電変換素子１４の位置において磁場が変化するように構成されていればよい。

　また、上記した各実施形態では、第１磁気シールド１６ａとして、円筒状の磁性体が用いられる例を示した。すなわち、第１磁気シールド１６ａの長さ方向に垂直な断面が円形状となっている例を示した。しかしながら、上記例に限定されるものではない。第１磁気シールド１６ａは、磁石１２と磁電変換素子１４の対向領域を覆うように形成されていればよい。例えば、図１２に示すように、上記断面がＣ字形状となっていてもよいし、図１３に示すように多角形となっていてもよい。なお、図１３では、上記断面として正六角形を採用している。ただし、上記断面が、図１２に示すＣ字形状のような開いた構成に較べて、例えば、図１１に示すように閉じた形状とされるほうが、外乱磁場の遮蔽効果を高めることができる。さらに言えば、図１３に示すように、上記断面が回転対称形状を呈することにより、第１磁気シールド１６ａによる外乱磁場の、遮蔽効果の方位依存性を低減することができる。さらに、上記した各実施形態のように、上記断面が真円とされていることにより、遮蔽効果の方位依存性を無くすことができる。

　また、第１磁気シールド１６ａは、上記断面の形状が、磁石１２と磁電変換素子１４の並び方向（すなわち、円筒の長さ方向）に沿って同一となっていなくともよい。例えば、図１４に示すように、第１磁気シールド１６ａの、並び方向における開口の大きさが、磁石１２側と磁電変換素子１４側で互いに異なるようになっていてもよい。

　また、上記した各実施形態では、第１磁気シールド１６ａが、磁電変換素子１４と磁石１２の並び方向において、磁電変換素子１４の磁石１２との対向面１４ａよりも磁石１２側、且つ、磁電変換素子１４と磁石１２との対向領域の少なくとも一部を囲むように配置されている。すなわち、磁石１２は、一部が第１磁気シールド１６ａに囲まれるか、あるいは、磁電変換素子１４と磁石１２の並び方向において、第１磁気シールド１６ａに対して、磁電変換素子１４の反対側に配置されている。しかしながら、第１磁気シールド１６ａと第２磁気シールド１６ｂの間のシールド間距離が、外乱磁場を遮蔽可能な距離であれば（シールド間距離が小さければ）、磁石１２は、磁電変換素子１４と磁石１２の並び方向において、第１磁気シールド１６ａに対して、磁電変換素子１４が配置された側に配置されていてもよい。

Claims (9)

1. 　被検出体に取り付けられ、前記被検出体の回転にともなって回転する磁石（１２）と、
   　前記磁石（１２）の回転による磁場の変化を検出する磁電変換素子（１４）と、
   　外乱磁場を遮断する磁気シールド（１６）と、を有する回転角検出装置であって、
   　前記磁電変換素子（１４）と前記磁石（１２）とは、互いに離間しつつ対向配置され、
   　前記磁気シールド（１６）は、第１磁気シールド（１６ａ）と、第２磁気シールド（１６ｂ）と、を有し、
   　前記第１磁気シールド（１６ａ）は、前記磁電変換素子（１４）と前記磁石（１２）の並び方向において、前記磁電変換素子（１４）の前記磁石（１２）との対向面（１４ａ）よりも前記磁石（１２）側、且つ、前記磁石（１２）の少なくとも一部を囲むように配置され、
   　前記第２磁気シールド（１６ｂ）は、前記並び方向において、前記第１磁気シールド（１６ａ）との間に、所定のシールド間距離を有するとともに、前記磁電変換素子（１４）に対して、前記第１磁気シールド（１６ａ）と反対側であって、前記磁石（１２）の回転により磁場が変化しない方向に、外乱磁場を整流するように配置されることを特徴とする回転角検出装置。
2. 　前記第１磁気シールド（１６ａ）は、前記磁電変換素子（１４）と前記磁石（１２）との対向領域の少なくとも一部を囲むように配置され、
   　前記第２磁気シールド（１６ｂ）は、前記磁電変換素子（１４）の前記対向面と反対の面（１４ｂ）の全域に亘ってオーバーラップするように配置されることを特徴とする請求項１に記載の回転角検出装置。
3. 　前記磁電変換素子（１４）は、基板（１８）に固定され、
   　前記シールド間距離が、前記基板（１８）の前記並び方向の厚さ以上とされることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の回転角検出装置。
4. 　前記第２磁気シールド（１６ｂ）は、前記磁電変換素子（１４）とオーバーラップする領域を含む中央部分（１６ｂ１）における前記シールド間距離が、前記中央部分（１６ｂ１）を取り囲む周辺部分（１６ｂ２）における前記シールド間距離よりも、大きくされることを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載の回転角検出装置。
5. 　前記第２磁気シールド（１６ｂ）の前記周辺部分（１６ｂ２）は、前記中央部分（１６ｂ１）との境界から外周方向に向けての少なくとも一部が、前記外周方向に向かうほど、前記シールド間距離が小さくされることを特徴とする請求項４に記載の回転角検出装置。
6. 　前記第１磁気シールド（１６ａ）および第２磁気シールド（１６ｂ）は、中心軸を同一とする回転対称形状を呈することを特徴とする請求項１～５のいずれか１項に記載の回転角検出装置。
7. 　前記第１磁気シールド（１６ａ）が円筒状であることを特徴とする請求項６に記載の回転角検出装置。
8. 　前記磁気シールド（１６）は、前記磁石（１２）における、前記第２磁気シールド（１６ｂ）と反対側の一面のうち、少なくとも一部を覆うように配置された第３磁気シールド（１６ｃ）を有することを特徴とする請求項１～７のいずれか１項に記載の回転角検出装置。
9. 　前記磁電変換素子（１４）は、前記並び方向に直交する方向に感度を有することを特徴とする請求項１～８のいずれか１項に記載の回転角検出装置。

Images