WO2017135440A1

WO2017135440A1 - 回転角検出装置および電動機

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Publication number: WO2017135440A1
Application number: PCT/JP2017/004071
Authority: WO
Inventors: 田村　崇; 武史武舎; 滋紀竹田
Original assignee: 三菱電機株式会社
Priority date: 2016-02-05
Filing date: 2017-02-03
Publication date: 2017-08-10
Also published as: JPWO2017135440A1; CN208567781U; JP6430043B2; WO2017134827A1

Abstract

回転角検出装置（１００）は、シャフト（１０）と、シャフト（１０）の一端側に載置された磁石（３０）と、磁性体からなる磁性部と、磁石（３０）と対向する位置に配置され、磁石（３０）の回転による磁界の変化を検出する磁気検出素子（４０）と、磁石（３０）および磁気検出素子（４０）を挟んで磁性部と対向する位置に設けられた磁性体からなる板部（６０）と、を備える。シャフト（１０）の回転軸に沿って見た場合に、磁性部の板部（６０）と対向する面（１０Ｓ）の外径と、板部（６０）の磁性部と対向する面（６０Ｓ）の外径とがいずれも、磁石（３０）の外径および磁気検出素子（４０）の外径よりも大きい。回転軸に沿った方向における磁性部と板部（６０）との距離よりも、回転軸に沿った方向における磁性部と磁気検出素子（４０）との距離のほうが小さい。

Description

回転角検出装置および電動機

　本発明は、シャフトの回転角を磁気によって検出する回転角検出装置および電動機に関する。

　一般的に、電動機であるサーボモータにおいて、シャフトの回転角を検出する回転角検出装置は、光学式と磁気式に分けられる。磁気式の回転角検出装置では、シャフトを中心に回転するシャフトの一端面に取り付けた検出用の磁石からの磁界を、磁気検出素子で検出することによってシャフトの回転角の検出が行われることが一般的である。

　サーボモータは、工作機械に組み込まれて使用される場合がある。工作機械の内部には、大電流を流すケーブルおよび大容量の電動機が設けられている。ケーブルおよび電動機から発生した磁界は、磁気検出素子の検知範囲に到達する。ケーブルおよび電動機からの磁界は、検出用の磁石からの磁束ではないため、ノイズ成分となって回転角検出の誤差要因となる。なお、以下の説明において、検出器用の磁石の磁界と異なる磁界、すなわちノイズ成分となる磁界を、単に外部磁界とも呼ぶ。

　外部磁界への対策として、回転角検出装置の周囲を磁性体材料のカバーで覆うことで、ノイズ成分となる磁界が磁気検出素子に到達することを抑制する構成が特許文献１に開示されている。

特開２０１５－１６９４３９号公報

　上記特許文献１に開示された構成では、磁性体でできたドーム状のカバーで回転角検出装置全体を覆っている。回転角検出装置を覆うカバーは、回転角検出装置内部への水および塵の侵入を防止する必要がある。このため、カバーのシール構造部には高い寸法精度が要求される。しかしながら、磁性体で構成するという素材を限定する条件の中で、必要な仕様を満足させるために、カバーの価格が上昇し、製造コストが上昇するという問題があった。

　本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、製造コストを抑えつつ、外部磁界の影響を抑制することで回転角の検出精度の向上を図ることができる回転角検出装置を得ることを目的とする。

　上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる回転角検出装置は、シャフトと、シャフトの回転軸に沿った方向の一端側に設けられた磁石と、磁石よりもシャフト側に設けられて磁性体からなる磁性部と、磁石と対向する位置に配置され、磁石の回転による磁界の変化を検出する磁気検出素子と、磁石および磁気検出素子を挟んで磁性部と対向する位置に設けられた磁性体からなる板部と、を備える。シャフトの回転軸に沿って見た場合に、磁性部の板部と対向する面の外径と、板部の磁性部と対向する面の外径とがいずれも、磁石の外径および磁気検出素子の外径よりも大きい。また、回転軸に沿った方向における磁性部と板部との距離よりも、回転軸に沿った方向における磁性部と磁気検出素子との距離のほうが小さい。

　本発明にかかる回転角検出装置は、製造コストを抑えつつ、外部磁界の影響を抑制することで回転角の検出精度の向上を図ることができるという効果を奏する。

本発明の実施の形態１にかかる回転角検出装置を模式的に示す断面図本発明の実施の形態２にかかる回転角検出装置を模式的に示す断面図本発明の実施の形態３にかかる回転角検出装置を模式的に示す断面図本発明の実施の形態４にかかる回転角検出装置を模式的に示す断面図本発明の実施の形態５にかかる回転角検出装置を模式的に示す断面図本発明の実施の形態６にかかる回転角検出装置を模式的に示す断面図本発明の実施の形態７にかかる回転角検出装置を模式的に示す断面図本発明の実施の形態８にかかる回転角検出装置を模式的に示す断面図実施の形態８にかかる回転角検出装置で磁気遮蔽の効果を３次元磁界シミュレーションした結果と、磁気検出素子と検出用磁石の周囲を磁性体のカバーで覆った比較用の回転角検出装置で磁気遮蔽の効果を３次元磁界シミュレーションした結果とを示す図実施の形態１にかかる回転角検出装置を備える電動機の概略構成を示す断面図

　以下に、本発明の実施の形態にかかる回転角検出装置および電動機を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。また、以下に示す図面においては、理解の容易のため各層あるいは各部材の縮尺が現実と異なる場合があり、各図面間においても同様である。また、断面図であっても、図面を見易くするためにハッチングを付さない場合がある。

実施の形態１．
　図１は、本発明の実施の形態１にかかる回転角検出装置を模式的に示す断面図である。本実施の形態１にかかる回転角検出装置１００は、磁性体のシャフト１０と、シャフト１０の周囲を囲んでシャフト１０を支持するブラケット２０と、を備える。シャフト１０は、回転軸Ｏを中心に回転可能とされている。シャフト１０の一端部（磁性部）には、回転軸Ｏと交わる位置に載置面１０Ｔが形成されている。載置面１０Ｔは、シャフト１０に形成されているため、シャフト１０の回転と同期して回転する。

　回転角検出装置１００は、載置面１０Ｔのうち回転軸Ｏと交わる位置に載置された検出用磁石３０と、検出用磁石３０に対向して配された磁気検出素子４０と、をさらに備える。磁気検出素子４０は、配線基板である基板５０に搭載されている。基板５０は、磁気検出素子４０が搭載された面を載置面１０Ｔ側に向けて配置されている。

　回転角検出装置１００は、磁性体の板部６０をさらに備える。板部６０は、検出用磁石３０および磁気検出素子４０を挟んで載置面１０Ｔと対向する位置に設けられる。なお、シャフト１０、板部６０、磁気検出素子４０、検出用磁石３０の中心が回転軸Ｏ上にあることがより好ましい。板部６０は、磁気検出素子４０よりも検出用磁石３０側に突出する部分を有していない。実施の形態１では、下面部６０Ｂが平坦面となっている。磁性部であるシャフト１０の一端部からの距離で板部６０の形状について説明すると、回転軸Ｏに沿った方向におけるシャフト１０の一端部（磁性部）と板部６０との距離Ｘよりも、回転軸Ｏに沿った方向におけるシャフト１０の一端部（磁性部）と磁気検出素子４０との距離Ｙのほうが小さい。実施の形態１の場合、第１の磁気遮蔽有効面１０Ｓは、板部６０と対向する載置面１０Ｔであり、第２の磁気遮蔽有効面６０Ｓは、板部６０のうち載置面１０Ｔと対向する板部側対向面である下面部６０Ｂにあたる。第１の磁気遮蔽有効面１０Ｓ、および第２の磁気遮蔽有効面６０Ｓの外径が、検出用磁石３０の外径および磁気検出素子４０の外径よりも大きくなっている。これにより、検出用磁石３０と磁気検出素子４０とを結ぶ磁束領域Ｒ_Ｈが、第１の磁気遮蔽有効面１０Ｓと第２の磁気遮蔽有効面６０Ｓとに挟み込まれる。なお、検出用磁石３０は接着剤によってシャフト１０の載置面１０Ｔに固定されている。

　回転角検出装置１００では、シャフト１０の回転に伴って、載置面１０Ｔに載置された検出用磁石３０も回転する。検出用磁石３０の回転による磁界Ｈ_Ｍの変化が、磁気検出素子４０に検出され、基板５０上の図示しない検出回路によってシャフト１０の回転角が検出される。

　なお、板部６０に対して下面部６０Ｂの反対面側からの外部磁界Ｈ_ＯＴは、磁性体である板部６０に沿って伝搬し、回転軸Ｏから離れる方向に誘導される。したがって、外部磁界Ｈ_ＯＴが、板部６０の下面部６０Ｂ側に配置された磁気検出素子４０に伝搬しにくくなる。

　また、磁束領域Ｒ_Ｈに対して回転軸Ｏと垂直な方向から侵入しようとする外部磁界Ｈ_ＯＳは、磁性体であるシャフト１０と磁性体である板部６０へと誘導される。したがって、外部磁界Ｈ_ＯＳが、板部６０とシャフト１０の間であって回転軸Ｏ上に配置された検出用磁石３０と磁気検出素子４０と磁束領域Ｒ_Ｈに伝搬しにくくなる。

　シャフト１０は、第１の磁気遮蔽有効面１０Ｓの外径を十分に大きくすることで、外部磁界Ｈ_ＯＳを効率よくシャフト１０へ誘導することができる。例えば、第１の磁気遮蔽有効面１０Ｓの外径を、基板５０と同じ外径またはそれよりも大きい外径とする。これにより、検出用磁石３０と磁気検出素子４０と磁束領域Ｒ_Ｈへの外部磁界Ｈ_ＯＳの伝搬を、より効果的に防止することができる。

　板部６０は、第２の磁気遮蔽有効面６０Ｓの外径を十分に大きくすることで、外部磁界Ｈ_ＯＳを効率よく板部６０へ誘導することができる。例えば、第２の磁気遮蔽有効面６０Ｓの外径を、搭載面５０Ｔと同じ外径またはそれよりも大きい外径とする。これにより、検出用磁石３０と磁気検出素子４０と磁束領域Ｒ_Ｈへの外部磁界Ｈ_ＯＳの伝搬を、より効果的に防止することができる。

　また、板部６０は、十分に厚くすることで、外部磁界Ｈ_ＯＴを効率よく板部６０へ誘導することができる。例えば、板部６０の厚さを、基板５０よりも厚くする。これにより、検出用磁石３０と磁気検出素子４０と磁束領域Ｒ_Ｈへの外部磁界Ｈ_ＯＴの伝搬を、より効果的に防止することができる。

　また、第１の磁気遮蔽有効面１０Ｓと第２の磁気遮蔽有効面６０Ｓとの距離は短いほど望ましい。少なくとも、第１の磁気遮蔽有効面１０Ｓと第２の磁気遮蔽有効面６０Ｓとの距離は、第２の磁気遮蔽有効面６０Ｓの外径の最小値および第１の磁気遮蔽有効面１０Ｓの外径の最小値よりも小さいことが好ましい。例えば、第１の磁気遮蔽有効面１０Ｓと第２の磁気遮蔽有効面６０Ｓとの距離を、板部６０の厚さよりも短くする。第１の磁気遮蔽有効面１０Ｓと第２の磁気遮蔽有効面６０Ｓとの距離を短くすることで、検出用磁石３０と磁気検出素子４０と磁束領域Ｒ_Ｈへの外部磁界Ｈ_ＯＳの伝搬を、より効果的に防止することができる。

　このように、磁性体であるシャフト１０の載置面１０Ｔと、磁性体である板部６０の下面部６０Ｂとで、回転軸Ｏ上に配された検出用磁石３０と磁気検出素子４０とを、挟み込むという簡単な構造で、外部磁界Ｈ_ＯＴ，Ｈ_ＯＳが磁気検出素子４０に伝搬することを防止することができる。したがって、回転角検出装置１００では、検出用磁石３０および磁気検出素子４０を磁性体のカバーで覆う場合に比べて、製造コストを抑えつつ、回転角の検出精度の向上を図ることができる。

実施の形態２．
　図２は、本発明の実施の形態２にかかる回転角検出装置１００を模式的に示す断面図である。なお、上記実施の形態１と同様の構成については、同様の符号を付して詳細な説明を省略する。

　本実施の形態２にかかる回転角検出装置１００では、シャフト１０の一端側に磁性体であるボス部（磁性部）７０が取り付けられている。また、検出用磁石３０が載置される載置面７０Ｔがボス部７０に形成されている。ボス部７０に形成された載置面７０Ｔは、第１の磁気遮蔽有効面７０Ｓに相当する。第１の磁気遮蔽有効面７０Ｓは、外部磁界Ｈ_ＯＳをボス部７０へ誘導するために、十分に大きな外径で形成される。例えば、第１の磁気遮蔽有効面７０Ｓの外径を、基板５０の外径と同じ外径またはそれよりも大きい外径とする。なお、ここでいう同じ外径には、略同じ外径であることも含まれる。

　回転軸Ｏに沿って見た場合に、載置面７０Ｔの外径よりもシャフト１０の外径のほうが小さくなっている。

　上記構成によっても、外部磁界Ｈ_ＯＴ，Ｈ_ＯＳの、磁気検出素子４０への伝搬を防止することができる。すなわち、磁性体のボス部７０の第１の磁気遮蔽有効面７０Ｓの外径を十分に大きくすることで、外部磁界Ｈ_ＯＳを効率よくボス部７０へ導くことができる。これにより、検出用磁石３０と磁気検出素子４０と磁束領域Ｒ_Ｈへの外部磁界Ｈ_ＯＳの伝搬を、効果的に防止することができる。実施の形態２にかかる回転角検出装置１００によれば、実施の形態１の回転角検出装置１００による効果に加え、シャフト１０の直径を小さくすることができ、シャフト１０の慣性を小さくすることができる。

　なお、ボス部７０と検出用磁石３０との締結方法は特に限定されず、接着、一体成形またはネジ固定に代表される締結方式を採用可能である。また、ボス部７０とシャフト１０との締結方法は特に限定されず、圧入、セットネジ方式、または接着方式に代表される締結方式を採用可能である。

実施の形態３．
　図３は、本発明の実施の形態３にかかる回転角検出装置１００を模式的に示す断面図である。なお、上記実施の形態１，２と同様の構成については同様の符号を付して詳細な説明を省略する。本実施の形態３にかかる回転角検出装置１００では、ボス部（磁性部）７０の載置面７０Ｔに、板部６０に向けて突出するとともに、検出用磁石３０の周囲を囲む壁部７０Ｗが形成されている。壁部７０Ｗは、ボス部７０と同様に磁性体で構成される。壁部７０Ｗは、検出用磁石３０の周囲に回転方向全周にわたって形成されている。

　ボス部７０が壁部７０Ｗを持つことで、第１の磁気遮蔽有効面７０Ｓは、ボス部７０の先端面７０Ｕに相当し、第１の磁気遮蔽有効面７０Ｓと、第２の磁気遮蔽有効面６０Ｓとの距離を短くすることができる。これにより、外部磁界Ｈ_ＯＳの、磁気検出素子４０への伝搬を防止する効果を高めることができる。また、ボス部７０に壁部７０Ｗが形成されることで、シャフト１０を通して伝搬するモータからの漏れ磁界Ｈ_Ｉを、ボス部７０の壁部７０Ｗへ誘導することができる。これにより、モータからの漏れ磁界Ｈ_Ｉが、磁気検出素子４０へ伝搬しにくくなる。

　このように、実施の形態３にかかる回転角検出装置１００によれば、実施の形態２の回転角検出装置１００による効果に加えて、ボス部７０の壁部７０Ｗの効果により、外部磁界Ｈ_ＯＳの磁気検出素子４０への伝搬防止の効果の向上を図ることができるとともに、モータからの漏れ磁界Ｈ_Ｉを磁気検出素子４０に伝搬しにくくすることができる。

実施の形態４．
　図４は、本発明の実施の形態４にかかる回転角検出装置１００を模式的に示す断面図である。なお、上記実施の形態１，２，３と同様の構成については同様の符号を付して詳細な説明を省略する。

　実施の形態４にかかる回転角検出装置１００では、シャフト１０の一端部（磁性部）に拡大部１１が形成されている。回転軸Ｏに沿って見た場合に、シャフト１０は、他端側となる部分の外径よりも拡大部１１の外径のほうが大きくなっている。また、検出用磁石３０を載置する載置面１０Ｔは、拡大部１１に形成されている。

　また、載置面１０Ｔには、板部６０に向けて突出するとともに、検出用磁石３０の周囲を囲む壁部１０Ｗが形成されている。壁部１０Ｗは、シャフト１０と同様に磁性体で構成される。壁部１０Ｗは、検出用磁石３０の周囲に回転方向全周にわたって形成されている。壁部１０Ｗが形成されることで、壁部１０Ｗの先端面１０Ｕが第１の磁気遮蔽有効面１０Ｓとなる。

　実施の形態４にかかる回転角検出装置１００では、実施の形態３にかかる回転角検出装置１００と同様に、外部磁界Ｈ_ＯＳの磁気検出素子４０への伝搬防止の効果の向上を図ることができるとともに、モータからの漏れ磁界Ｈ_Ｉを磁気検出素子４０に伝搬しにくくすることができる。

　また、実施の形態４にかかる回転角検出装置１００では、シャフト１０の一端部にボス部を固定する場合に比べて、別途用意したボスを組み付ける必要がないため、製造コストの抑制を図ることができる。なお、実施の形態１のように、太さの変わらないシャフト１０に壁部を形成してもよい。

実施の形態５．
　図５は、本発明の実施の形態５にかかる回転角検出装置１００を模式的に示す断面図である。なお、上記実施の形態１，２，３，４と同様の構成については、同様の符号を付して詳細な説明を省略する。

　実施の形態５にかかる回転角検出装置１００では、ブラケット２０を磁性体で構成している。また、ブラケット２０には、板部６０に向けて突出して、検出用磁石３０の周囲を囲む壁部２０Ｗが形成されている。

　実施の形態５にかかる回転角検出装置１００では、壁部２０Ｗの先端面２０Ｔが、第１の磁気遮蔽有効面２０Ｓに相当する。第１の磁気遮蔽有効面２０Ｓの外径を十分に大きくすることで、外部磁界Ｈ_ＯＳを効率よくブラケット２０へ誘導することができる。これにより、検出用磁石３０と磁気検出素子４０と磁束領域Ｒ_Ｈへの外部磁界Ｈ_ＯＳの伝搬を、効果的に防止することができる。

　実施の形態５にかかる回転角検出装置１００によれば、実施の形態２にかかる回転角検出装置１００による効果に加え、部品点数を少なくすることができるという効果を奏する。

　なお、実施の形態２または実施の形態３のように、シャフト１０の一端部にボス部を取り付けて、そのボス部に載置面を形成してもよい。

実施の形態６．
　図６は、本発明の実施の形態６にかかる回転角検出装置１００を模式的に示す断面図である。なお、上記実施の形態１，２，３，４，５と同様の構成については、同様の符号を付して詳細な説明を省略する。

　実施の形態６にかかる回転角検出装置１００は、実施の形態３にかかる回転角検出装置１００の構成に加えて、壁部７０Ｗの先端面７０Ｕに、非磁性体の回転板であるコード円板９０を備える。コード円板９０は、壁部７０Ｗの先端面７０Ｕに固定されて、シャフト１０と同期して回転する。この構成により、コード円板９０は、載置面７０Ｔよりも磁気検出素子４０側に設けられる。

　また、基板５０に、光学式検出器に用いる受光素子８０を備え、コード円板９０から発する信号を受光素子８０で読み取る。このように、実施の形態６にかかる回転角検出装置１００は、磁気式検出器に加え、光学式検出器も兼ねた構成である。

　上記構成では、コード円板９０が非磁性体であるため、検出用磁石３０からの磁界Ｈ_Ｍが磁気検出素子４０に伝搬されるため、磁気の変化による回転角の検出を行うことができる。また、実施の形態３にかかる回転角検出装置１００と同様に、検出用磁石３０と磁気検出素子４０と磁束領域Ｒ_Ｈへの外部磁界Ｈ_ＯＴとＨ_ＯＳと、モータの漏れ磁界Ｈ_Ｉの伝搬を、効果的に防止することができる。なお、実施の形態４，５にかかる回転検出装置１００に対しても、本実施の形態６と同様にコード円板９０を設けてもよい。

実施の形態７．
　図７は、本発明の実施の形態７にかかる回転角検出装置１００を模式的に示す断面図である。なお、上記実施の形態１，２，３，４，５，６と同様の構成については同様の符号を付して詳細な説明を省略する。

　実施の形態７にかかる回転角検出装置１００では、実施の形態６の回転角検出装置１００と同様にコード円板９１を備える。しかし、実施の形態７にかかる回転角検出装置１００では、コード円板９１のうち検出用磁石３０と対向する領域に開口９１ａが形成されている。また、開口９１ａの大きさは、磁束領域Ｒ_Ｈに干渉しない大きさとなっている。

　そのため、コード円板９１の材質が磁性体材料の場合であっても、検出用磁石３０からの磁界Ｈ_Ｍが磁気検出素子４０に伝搬されるため、磁気の変化による回転角の検出を行うことができる。また、コード円板９１の材質が磁性体材料であれば、コード円板９１のうち板部６０と対向する面が第１の磁気遮蔽有効面９１Ｓとなる。また、実施の形態３にかかる回転角検出装置１００と同様に、検出用磁石３０と磁気検出素子４０と磁束領域Ｒ_Ｈへの外部磁界Ｈ_ＯＴとＨ_ＯＳと、モータの漏れ磁界Ｈ_Ｉの伝搬を、効果的に防止することができる。また、コード円板９１とボス部７０とシャフト１０を磁性体で一体に形成することも可能となる。なお、実施の形態４，５にかかる回転検出装置１００に対しても、本実施の形態７と同様にコード円板９１を設けてもよい。

実施の形態８．
　図８は、本発明の実施の形態８にかかる回転角検出装置１００を模式的に示す断面図である。なお、上記実施の形態１，２，３，４，５，６，７と同様の構成については同様の符号を付して詳細な説明を省略する。

　本実施の形態８では、実施の形態１と同様にシャフト１０の一端部に検出用磁石３１が載置される載置面１０Ｔが形成されているが、シャフト１０が非磁性体からなる非磁性部である。すなわち、本実施の形態８では、検出用磁石３１が非磁性部に載置されている。なお、上記実施の形態で説明したようにボス部を設ける場合には、ボス部を非磁性部にしてもよい。

　磁気検出素子４１は、磁石の回転軸Ｏに対して直交する面内方向の磁界変化にのみ感応し、検出信号を出力する。すなわち、図８の紙面における左右方向および奥行き方向には感度を有するが、紙面における上下方向には感度を有さない。検出用磁石３１は、回転軸Ｏを中心に回転することで磁気検出素子４１が感度を有する方向に磁界が変化するよう着磁されている。このように磁界が変化する着磁の例には、Ｓ極およびＮ極を各１極ずつ着磁した片面２極着磁、径方向着磁、または両面４極着磁が挙げられる。

　磁気検出素子４１は、基板５０に面実装ではんだ付けされて取り付けられる。基板５０は、例えば柱状の固定部材８１を介してブラケット２０に固定される。ブラケット２０はシャフト１０を回転可能に支持しているが、ブラケット２０自体は回転しない。そのため、検出用磁石３１が回転しても基板５０および磁気検出素子４１は回転しない。なお、上記実施の形態１，２，３，４，５，６，７でも図示を省略した固定部材を介してブラケット２０に基板５０が固定されている。

　板部６０は、柱状の固定部材８２を介して基板５０に固定される。そのため、検出用磁石３１が回転しても板部６０は回転しない。なお、基板５０と同様に、板部６０をブラケット２０に固定しても構わない。また、上記実施の形態１，２，３，４，５，６，７でも図示を省略した固定部材を介して基板５０に板部６０が固定されている。

　ブラケット２０は、シャフト１０を回転可能に支持するブラケット本体６１と、ブラケット本体６１に固定されて板部６０と対向するブラケット側板部６２と、を有する。ブラケット側板部６２は、磁性体からなり、ブラケット本体６１に対して固定されている。ブラケット側板部６２をブラケット本体６１に固定する手法には、ねじ止めおよび接着が例示される。本実施の形態８では、磁性体からなるブラケット側板部６２が磁性部となる。

　磁気検出素子４１、検出用磁石３１、板部６０、ブラケット側板部６２は、いずれも中心が回転軸Ｏ上にあることが好ましい。なお、ブラケット２０にブラケット側板部６２を設けない場合には、ブラケット本体６１を磁性体で構成して、ブラケット本体６１を磁性部にしてもよい。すなわち、ブラケット２０全体を磁性部にしてもよい。

　本実施の形態８では、検出用磁石３１の回転軸Ｏに対して直交する面内方向の磁界変化にのみ感応する磁気検出素子４１を用いることで、遮蔽すべき外部磁界の方向が磁気検出素子４１の感応方向に限定される。このことにより、回転軸Ｏと平行な方向の外部磁界を遮蔽する必要性がさらに低くなるため、磁気検出素子４１と検出用磁石３１をカバーで覆わずに、板部６０と磁性部であるブラケット側板部６２との間に隙間を設けた場合であっても、より確実に外部磁界による磁気検出素子４１への影響を抑えることができる。

　具体的には、図８の左方向からの外部磁界Ｈ_ＯＳは、上下に配置された磁性体の板部６０およびブラケット側板部６２に吸収され、板部６０およびブラケット側板部６２の中を通って右方向に受け流される。したがって、磁気検出素子４１の出力信号に対する外部磁界Ｈ_ＯＳの影響は非常に軽微となる。

　また、図８の上方向からの外部磁界Ｈ_ＯＴの一部は板部６０に吸収されるが、板部６０の厚さが薄い場合は吸収しきれずに貫通して磁気検出素子４１に到達する。しかしながら、磁気検出素子４１は図８の上下方向からの磁界には感応しないため、出力信号に対して外部磁界Ｈ_ＯＴは影響を及ぼさない。すなわち、検出用磁石３１の回転軸Ｏに対して直交する面内方向の磁界変化にのみ感応する磁気検出素子４１を用いることで、板部６０の薄型化を図ることができる。また、シャフト１０を通って図８の下方向から磁気検出素子４１に向かう外部磁界Ｈ_Ｉも磁気検出素子４１の出力信号に影響を及ぼさない。したがって、検出用磁石３１よりもシャフト１０側で磁気検出素子４１と対向する領域に磁性部を設ける必要がない。

　図９は、実施の形態８にかかる回転角検出装置１００で磁気遮蔽の効果を３次元磁界シミュレーションした結果と、磁気検出素子４１と検出用磁石３１の周囲を磁性体のカバーで覆った比較用の回転角検出装置で磁気遮蔽の効果を３次元磁界シミュレーションした結果とを示す図である。比較用の回転角検出装置が備える磁性体のカバーは、図示を省略するが、図８に示す板部６０の外周部がブラケット２０側に突出して、その突出部分がブラケット２０に接する形状となっている。図９では、回転角検出装置１００で磁気遮蔽の効果を３次元磁界シミュレーションした結果を実線で示し、比較用の回転角検出装置で磁気遮蔽の効果を３次元磁界シミュレーションした結果を破線で示している。

　なお、実施の形態８にかかる回転角検出装置１００および比較用の回転角検出装置の条件を合わせるために、磁性体で構成された板部６０の外径およびカバーの外径はφ４０ｍｍ、ブラケット２０から板部６０までの高さまたはブラケットからカバーまでの高さは６ｍｍ、板部６０の厚さ、ブラケット側板部６２の厚さ、およびカバーの厚さは０．５ｍｍ、磁性体となる材料は鉄にて解析を行った。

　また、図９では、縦軸は外部磁界Ｈ_ＯＳの図８における左右方向の磁界の大きさを示し、遮蔽および吸収されていない外部磁界Ｈ_ＯＳの磁界の大きさを１０としている。また、図９では、横軸は図８における左右方向の位置を示しており、横軸に示す２０ｍｍの位置が板部６０の中心またはカバーの中心となる。すなわち、比較用の回転角検出装置では、横軸に示す０ｍｍ～４０ｍｍの範囲のすべてがカバーの内部となっている。

　図９に示す結果によれば、比較用の回転角検出装置では、カバーの内部のすべての領域で外部磁界の大きさが１／１００程度になっている。一方、本実施の形態８にかかる回転角検出装置１００では、板部６０の中心付近での外部磁界の遮蔽効果が大きく、外側に行くほど外部磁界の影響が大きくなっている。しかしながら、板部６０の中心付近では、カバーを設けた場合と同程度の磁界の遮蔽効果を得ることができている。したがって、板部６０の中心付近に磁気検出素子４１を載置することで、カバーを設けた場合と同様に、外部磁界Ｈ_ＯＳの磁気検出素子４１への影響を抑えることができる。このように、板部６０とブラケット２０との間に隙間が設けられている構成であっても、外部磁界Ｈ_ＯＳの磁気検出素子４１への影響を抑えることができる。また、磁束領域Ｒ_Ｈが、第１の磁気遮蔽有効面１０Ｓと第２の磁気遮蔽有効面６０Ｓとに挟み込まれていない構成であっても、外部磁界Ｈ_ＯＳの磁気検出素子４１への影響を抑えることができる。

　また、カバーと板部６０とでは体積比が３：２となり、カバーのほうが原材料費が１．５倍高くなる。また、加工性の観点からも平板である板部６０に対して、カバーは側面の壁を作るために曲げ加工または切削加工といった加工が必要であり、製造コストが増大する。

　なお、本実施の形態８で説明した検出用磁石３１および磁気検出素子４１を、上記実施の形態１，２，３，４，５，６，７に用いてもよい。

　図１０は、実施の形態１にかかる回転角検出装置１００を備える電動機１１０の概略構成を示す断面図である。電動機１１０は、回転角検出装置１００のシャフト１０に連結された回転子１１１と、回転子１１１の周囲を囲む固定子１１２とを備える。なお、上記実施の形態２，３，４，５，６，７，８にかかる回転角検出装置１００に対して、回転子１１１および固定子１１２を設けて電動機を構成してももちろん構わない。

　以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

　１０　シャフト、１０Ｔ　載置面、１０Ｗ　壁部、１０Ｕ　先端面、１０Ｓ　第１の磁気遮蔽有効面、１１　拡大部、２０　ブラケット、２０Ｓ　第１の磁気遮蔽有効面、２０Ｔ　先端面、２０Ｗ　壁部、３０，３１　検出用磁石、４０，４１　磁気検出素子、５０　基板、５０Ｔ　搭載面、６０　板部、６０Ｂ　下面部、６０Ｓ　第２の磁気遮蔽有効面、６１　ブラケット本体、６２　ブラケット側板部、７０　ボス部、７０Ｔ　載置面、７０Ｕ　先端面、７０Ｗ　壁部、７０Ｓ　第１の磁気遮蔽有効面、８１，８２　固定部材、９０，９１　コード円板、９１Ｓ　第１の磁気遮蔽有効面、９１ａ　開口、１００　回転角検出装置、１１０　電動機、１１１　回転子、１１２　固定子。

Claims

　シャフトと、
　前記シャフトの回転軸に沿った方向の一端側に設けられた磁石と、
　前記磁石よりも前記シャフト側に設けられて磁性体からなる磁性部と、
　前記磁石と対向する位置に配置され、前記磁石の回転による磁界の変化を検出する磁気検出素子と、
　前記磁石および前記磁気検出素子を挟んで前記磁性部と対向する位置に設けられた磁性体からなる板部と、を備え、
　前記回転軸に沿って見た場合に、前記磁性部の前記板部と対向する面の外径と、前記板部の前記磁性部と対向する面の外径とがいずれも、前記磁石の外径および前記磁気検出素子の外径よりも大きく、
　前記回転軸に沿った方向における前記磁性部と前記板部との距離よりも、前記回転軸に沿った方向における前記磁性部と前記磁気検出素子との距離のほうが小さいことを特徴とする回転角検出装置。
　前記磁性部は、前記板部に向けて突出するとともに、前記磁石の周囲を囲む壁部を有することを特徴とする請求項１に記載の回転角検出装置。
　前記磁性部は、前記シャフトの外径より大きな外径を有する拡大部を有す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。
　前記磁性部は、前記シャフトの一端側に固定されたボス部であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１つに記載の回転角検出装置。
　前記回転軸に沿って見た場合に前記シャフトの周囲を囲み、前記シャフトを回転可能に支持する磁性体からなるブラケットをさらに備え、
　前記ブラケットは、前記板部に向けて突出し、前記磁石の周囲を囲む壁部を有することを特徴とする請求項１に記載の回転角検出装置。
　前記回転軸に沿って見た場合に前記シャフトの周囲を囲み、前記シャフトを回転可能に支持する磁性体からなるブラケットをさらに備え、
　前記ブラケットが前記磁性部であることを特徴とする請求項１に記載の回転角検出装置。
　前記磁気検出素子は、前記回転軸に対して直交する面内方向の磁界変化にのみ感度を有することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１つに記載の回転角検出装置。
　前記板部、前記磁気検出素子、前記磁石、および前記磁性部の中心が前記回転軸上にあることを特徴とする請求項１に記載の回転角検出装置。
　前記シャフトは、磁性体からなり、
　前記シャフトが前記磁性部であり、
　前記磁石は、前記シャフトに載置されていることを特徴とする請求項１に記載の回転角検出装置。
　前記磁石よりも前記シャフト側に設けられて非磁性体からなる非磁性部をさらに備え、
　前記磁石は前記非磁性部に載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。
　前記磁石が載置された載置面と前記板部との距離は、前記回転軸に垂直な方向における前記板部の外径の最小値および前記回転軸に垂直な方向における前記載置面の外径の最小値よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の回転角検出装置。
　前記シャフトとともに回転する回転板と、
　前記磁気検出素子が搭載された基板と、
　前記基板に搭載されて、前記回転板の回転角度を検出する受光素子と、を備えることを特徴とする請求項１に記載の回転角検出装置。
　前記回転板は、前記磁石よりも前記磁気検出素子側に設けられるとともに磁性体で構成され、前記磁石と対向する領域に開口部を有することを特徴とする請求項１２に記載の回転角検出装置。
　請求項１から１３のいずれか１つに記載の回転角検出装置と、
　前記シャフトに連結された回転子と、
　前記回転子の周囲を囲む固定子と、を備えることを特徴とする電動機。