CN107179045B - 旋转角度检测装置和旋转机械装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及旋转角度检测装置和旋转机械装置。旋转角度检测装置包括：磁铁，其可与旋转轴一体地旋转而设置，沿旋转轴观察的形状实质上为圆形，具有旋转轴的正交方向的磁化矢量成分；基于伴随着磁铁的旋转的磁场的变化而输出传感器信号的磁传感器部；和基于传感器信号检测旋转体的旋转角度的旋转角度检测部，磁铁从径向外侧的规定位置朝向旋转轴具有凹状的弯曲倾斜面，在与弯曲倾斜面相对的位置设定与旋转轴正交且以旋转轴为中心的圆形的假想平面时，磁传感器部设置在该假想平面上的径向和周向的磁场强度(Hr、Hθ)的振幅相互实质上相同的位置，将径向和/或周向的磁场强度(Hr、Hθ)作为传感器信号而输出。

Description

旋转角度检测装置和旋转机械装置
技术领域
本发明涉及用于检测旋转体的旋转角度的旋转角度检测装置和包含其的旋转机械装置。
背景技术
一直以来，在各种用途中，使用用于检测旋转体的旋转角度的旋转角度检测装置。作为这样的旋转角度检测装置，已知有具备以与旋转体一体地旋转的方式固定的磁铁和检测伴随着磁铁的旋转的磁场的强度的变化的磁传感器元件的装置。在该旋转角度检测装置中，磁传感器元件输出表示旋转体与磁传感器元件的相对位置关系的信号。
作为现有的旋转角度检测装置，已知有如图37A和图37B所示那样的结构：呈圆板状形成的磁铁200使磁铁200的第1面201和第2面202与轴S(旋转轴)正交而被该轴S(旋转轴)支承·固定，在磁铁200的第2面202的外周的正下方且以轴S(旋转轴)为中心的周向上配置有磁传感器元件(霍尔元件)300(参照专利文献1)。
在上述旋转角度检测装置中，存在由于产生轴S(旋转轴)沿径向微小地移动的轴震动而被轴S(旋转轴)支承·固定的磁铁200沿径向微小移动的情况。另一方面，磁传感器元件(霍尔元件)300以对磁铁200的外周的角部的与轴S(旋转轴)平行的方向的磁通密度进行测定的方式配置。因此，存在伴随着磁铁200的微小的移动，由磁传感器元件(霍尔元件)300测定的磁通密度的测定值大幅变动，旋转角度的测定误差变大的问题。
因此，目前，提出有如图38A和图38B所示那样以如下方式配置的旋转角度检测装置，即：其包括由轴S(旋转轴)支承·固定，具有第1面211和与其相对的第2面212的磁铁210以及配置在磁铁210的外周缘的正下方的磁传感器元件(霍尔元件)310，磁铁210具有遍及全周地除去第1面211侧的外周缘的角部而形成的倒角部213(倾斜面)，磁传感器元件(霍尔元件)310的检测面的一部分位于倒角部213(倾斜面)的正下方、其余的部分位于磁铁210的外周缘的外侧(参照专利文献2)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2003-75108号公报
专利文献2：国际公开第2008/050581号
但是，在上述专利文献2中记载的旋转角度检测装置中，根据磁铁210的倒角部213(倾斜面)的倾斜角度，为了使旋转角度的检测误差小而最佳的磁传感器元件310的配置场所产生变动。因此，存在必须基于磁铁210的倒角部213(倾斜面)的倾斜角度对磁传感器元件310的配置场所进行微调整的问题。
此外，一般而言，为了减小旋转角度检测装置的尺寸，需要减小磁铁的体积，另一方面，需要从磁铁产生能够利用磁传感器元件测定磁通密度的变化的程度的强度的磁场。在上述专利文献2中，由于在磁铁210的外周缘形成有倒角部213(倾斜面)，所以虽然与未形成该倒角部213(倾斜面)的磁铁相比能够减小体积，但是从磁铁210向倒角部213(倾斜面)侧发出的磁场(旋转轴向的磁场)弱。但是，必须使得磁铁210产生能够利用磁传感器元件310测定磁通密度的变化的程度的强度的磁场，难以同时满足增强磁场强度的要求和减小磁铁的体积的要求这些相反的要求。假如为了增强磁场强度而加大磁铁210的体积，由此磁铁210的质量相对变大，则伴随着轴S(旋转轴)的旋转而产生的转动惯量会变大。其结果，存在难以抑制轴震动，旋转角度的检测误差变大的问题。进一步，由于需要一定程度地确保磁铁210的质量，还存在旋转角度检测装置的制造成本增大的问题。
在上述专利文献2中记载的旋转角度检测装置中，使用向磁铁210的倒角部(倾斜面)210侧发出的磁场(旋转轴C方向的磁场)的大小计算旋转角度。然后，在磁传感器元件310配置在与磁铁210的倒角部213(倾斜面)相对的非常狭窄的区域时，旋转角度的检测误差小。而且，该区域的与磁铁210相对的位置根据倒角部213(倾斜面)的倾斜角度产生变动。因此，为了利用专利文献2中记载的旋转角度检测装置精确地检测旋转角度，必须在根据倒角部213(倾斜面)的倾斜角度变动的上述区域精确地配置磁传感器元件310。由此，存在由于轴震动而旋转角度的检测误差变大的问题。
发明内容
鉴于上述问题，本发明的目的在于，提供能够基于径向和/或周向的磁场强度精确地检测旋转角度的旋转角度检测装置和包含其的旋转机械装置。
为了解决上述问题，本发明提供一种旋转角度检测装置，其特征在于，包括：磁铁，其伴随着旋转体的旋转而能够与其旋转轴一体地旋转地设置，沿上述旋转轴看时的形状实质上为圆形，具有与上述旋转轴正交的方向的磁化矢量的成分；磁传感器部，其基于伴随着上述磁铁的旋转的磁场的变化，输出传感器信号；和旋转角度检测部，其基于由上述磁传感器部输出的上述传感器信号，检测上述旋转体的旋转角度，上述磁铁从上述磁铁的径向外侧的规定的位置朝向上述旋转轴呈凹状地具有实质上弯曲并倾斜的弯曲倾斜面，在设定通过与上述弯曲倾斜面相对的位置的、与上述旋转轴正交并以上述旋转轴为中心的圆形的假想平面时，上述磁传感器部位于与上述弯曲倾斜面相对的位置，且设置于上述假想平面上的径向的磁场强度Hr和周向的磁场强度Hθ的振幅相互实质上相同的位置，至少将上述径向的磁场强度Hr和上述周向的磁场强度Hθ的任一方作为上述传感器信号而输出(发明1)。
在上述发明(发明1)中，优选上述弯曲倾斜面包含分别具有连续的微分值且呈凹状弯曲的第1～第N弯曲部(N为1以上的整数。)，在沿着上述旋转轴的轴向的上述磁铁的切断面中，从连结与上述弯曲倾斜面相当的曲线的径向最外位置的一个端部与径向最内位置的另一个端部的线段至与相对于该线段的垂直方向上的上述弯曲倾斜面相当的曲线为止的最长距离L、与从连结分别与上述第1～第N弯曲部相当的曲线的径向最外位置的一个端部与径向最内位置的另一个端部的线段至与相对于该线段的垂直方向上的上述各弯曲部相当的曲线为止的最长距离L1～LN之中的至少一个最长距离为0.5～4mm(发明2)。
在上述发明(发明1)中，优选上述磁铁包含沿上述旋转轴的轴向看时实质上为圆形的第1面和与上述第1面的外缘部连续的上述弯曲倾斜面，具有位于上述旋转轴的一侧的第1磁铁部和位于上述旋转轴的另一侧且与上述第1磁铁部为一体的第2磁铁部，上述第1磁铁部的直径从上述第1面侧向上述第2磁铁部侧逐渐增大(发明3)。
在上述发明(发明3)中，上述第2磁铁部优选包含与上述第1磁铁部的上述第1面相对且沿上述旋转轴的轴向看时实质上为圆形的第2面(发明4)，优选具有沿上述旋转轴的轴向从上述第2面突出的凸部(发明5)。
在上述发明(发明5)中，上述凸部优选与上述磁铁的径向最外缘部相比更从上述磁铁的径向内侧突出(发明6)，优选以向上述磁铁的径向内侧倾斜的方式突出(发明7)。
在上述发明(发明1～7)中，作为上述磁传感器部，能够使用包括TMR元件、GMR元件或AMR元件的元件(发明8)。
在上述发明(发明1～7)中，包括多个上述磁传感器部，上述多个磁传感器部中的至少两个沿上述假想平面上的周向以上述旋转轴为中心并以实质上(180/M)°(M为2以上的整数。)的间隔配置(发明9)。
在上述发明(发明9)中，优选上述各磁传感器部将上述径向的磁场强度Hr或上述周向的磁场强度Hθ作为上述传感器信号而输出(发明10)。
此外，本发明提供一种旋转机械装置，其特征在于，包括上述发明(发明1～7)的旋转角度检测装置、将与上述旋转体连接的第1轴和第2轴以能够一体地旋转的方式连接的联轴器和支承上述第2轴的一端的轴承，上述磁铁位于上述联轴器与上述轴承之间，以使上述第2轴贯通的方式支承固定于上述第2轴，上述第2轴、上述联轴器和上述轴承的至少一个由磁性材料构成(发明11)。
再有，本发明提供一种旋转机械装置，其特征在于，包括上述发明(发明9)的旋转角度检测装置、将与上述旋转体连接的第1轴和第2轴以能够一体地旋转的方式连接的联轴器和支承上述第2轴的一端的轴承，上述磁铁位于上述联轴器与上述轴承之间，以使上述第2轴贯通的方式支承固定于上述第2轴，上述第2轴、上述联轴器和上述轴承的至少一个由磁性材料构成(发明12)。
在上述发明(发明12)中，优选上述各磁传感器部将上述径向的磁场强度Hr或上述周向的磁场强度Hθ作为上述传感器信号而输出(发明13)。
根据本发明，能够提供能够基于径向和/或周向的磁场强度精确地检测旋转角度的旋转角度检测装置和包含其的旋转机械装置。
附图说明
图1A是表示本发明的一个实施方式的旋转角度检测装置的概略结构的截面图，图1B是本发明的一个实施方式的旋转角度检测装置的从磁铁的第2面侧看时的平面图。
图2是表示本发明的一个实施方式的磁铁的主要部分的部分放大侧面图。
图3A和图3B是表示本发明的一个实施方式的磁铁的主要部分的其它方式(其1)的部分放大侧面图。
图4A～图4C是表示本发明的一个实施方式的磁铁的主要部分的其它方式(其2)的部分放大侧面图。
图5是表示本发明的一个实施方式的磁铁的主要部分的其它方式(其3)的部分放大侧面图。
图6是表示本发明的一个实施方式的磁铁的其它方式(其1)的截面图。
图7是表示本发明的一个实施方式的磁铁的其它方式(其2)的截面图。
图8是表示本发明的一个实施方式的磁铁的其它方式(其3)的截面图。
图9是表示本发明的一个实施方式的磁铁的其它方式(其4)的截面图。
图10是表示本发明的一个实施方式的磁铁的其它方式(其5)的截面图。
图11是表示本发明的一个实施方式的磁铁的其它方式(其6)的截面图。
图12A是表示由本发明的一个实施方式的磁传感器部检测的磁场强度(径向和周向的磁场强度)的概略图，图12B是表示由该磁传感器部检测的磁场强度(径向的磁场强度)的其它方式的概略图，图12C是表示由该磁传感器部检测的磁场强度(周向的磁场强度)的其它方式的概略图。
图13是示意地表示本发明的一个实施方式的磁铁的第1面的下方的径向和周向的磁场强度的图。
图14A是示意地表示本发明的一个实施方式的磁铁和磁传感器可配置区域的立体图，图14B是图14A的侧面图。
图15是表示在本发明的一个实施方式的旋转角度检测装置中检测的磁场强度的振幅的图表。
图16A和图16B是示意地表示本发明的一个实施方式的磁传感器部的电路结构的一个方式的电路图。
图17是表示本发明的一个实施方式的作为磁检测元件的MR元件的概略结构的立体图。
图18是示意地表示本发明的一个实施方式的旋转角度检测部的电路结构的一个方式的电路图。
图19A和图19B是表示本发明的一个实施方式的磁铁的其它方式(其1)的部分放大侧面图。
图20A和图20B是表示本发明的一个实施方式的磁铁的其它方式(其2)的部分放大侧面图。
图21是表示实施例1的模拟结果的图。
图22是表示实施例2的模拟结果的图。
图23是表示实施例3的模拟结果的图。
图24是表示实施例4的模拟结果的图。
图25是表示实施例5的模拟结果的图。
图26是表示实施例6的模拟结果的图。
图27是表示实施例7的模拟结果的图。
图28是表示实施例8的模拟结果的图。
图29是表示比较例1的模拟结果的图。
图30是表示比较例2的模拟结果的图。
图31是表示比较例3的模拟结果的图。
图32是表示比较例4的模拟结果的图。
图33是表示比较例5的模拟结果的图。
图34是表示比较例1的磁铁的概略结构的截面图。
图35是表示比较例2的磁铁的概略结构的截面图。
图36是表示比较例3的磁铁的概略结构的截面图。
图37A是表示现有的旋转角度检测装置的概略结构的截面图，图37B是表示从磁铁的第1面侧看现有的旋转角度检测装置时的平面图。
图38A是表示现有的旋转角度检测装置的概略结构的截面图，图38B是表示从磁铁的第1面侧看现有的旋转角度检测装置时的平面图。
符号的说明
1 旋转角度检测装置
2 磁铁
2A 第1面
2B 第2面
2D 弯曲倾斜面
3 磁传感器部
4 旋转角度检测部。
具体实施方式
参照附图，对本发明的实施方式进行详细说明。图1A是表示本实施方式的旋转角度检测装置和包含它的旋转机械装置的概略结构的截面图，图1B是从磁铁的第1面侧看本实施方式的旋转角度检测装置时的平面图，图2是表示本实施方式的磁铁的主要部分的部分放大侧面图。
如图1A和图1B所示，本实施方式的旋转机械装置10包括与发动机、齿轮等旋转角度检测对象物(未图示)一体地旋转的第1轴6、使旋转轴C与第1轴6一致而在轴向上连续的第2轴7、支承·固定第1轴6和第2轴7的联轴器8、保持第2轴7的轴承9和本实施方式的旋转角度检测装置1。
第1轴6和第2轴7例如由Fe、Ni等磁性体金属构成，具有圆柱形状。联轴器8例如由Fe、Ni等磁性体金属构成，将第1轴6和第2轴7可一体地旋转地进行支承固定。轴承9例如由Fe、Ni等磁性体金属构成。第1轴6、第2轴7、联轴器8和轴承9例如能够由S45C等机械構造用碳钢、SPCC等冷轧钢板等构成。如后所述，本实施方式的旋转角度检测装置1的位于磁铁2的周围的元件(第2轴7、联轴器8和轴承9中的至少一个)由磁性体金属等磁性材料构成，由此能够更精确地检测旋转角度。
本实施方式的旋转角度检测装置1包括：被第2轴7支承·固定且与第2轴7一体地旋转的磁铁2；基于伴随着磁铁2的旋转的磁场的方向的变化而输出传感器信号的磁传感器部3；和基于由磁传感器部3输出的传感器信号，检测旋转体的旋转角度的旋转角度检测部4(参照图18)。
磁铁2具有与第2轴7的旋转轴C(轴心)实质上正交的第1面2A和与第1面2A相对的第2面2B，沿第2轴7的旋转轴C的轴向看时第1面2A和第2面2B为大致圆形，第2面2B为物理上包含第1面2A的大小。
磁铁2以使磁铁2的第1面2A和第2面2B的重心(中心)与第1轴6和第2轴7的旋转轴C一致的方式被第2轴7支承·固定，在与旋转轴C正交的方向(第1面2A和第2面2B的面内方向)上被磁化。另外，在本实施方式中，列举在与旋转轴C正交的方向上被磁化的磁铁2为例，不过并不限定于这样的方式。例如，磁铁2只要具有与旋转轴C正交的方向的磁化矢量成分即可，不过优选磁铁2的磁化方向与旋转轴C实质上正交(磁化方向相对于旋转轴C的角度为90±10°左右)。
本实施方式的磁铁2包括位于第2轴7的轴向一侧(轴承9侧)的第1磁铁部21和位于第2轴7的轴向另一侧且与第1磁铁部21一体的第2磁铁部22。第1磁铁部21包括第1面2A和与第1面2A的外周缘部21E连续且实质上呈凹状弯曲的弯曲倾斜面2D。第2磁铁部22包括第2面2B和在第2面2B的外周缘部22E与弯曲倾斜面2D之间连续且与第2轴7的旋转轴C实质上平行的侧面2C。
第1磁铁部21的厚度T21没有特别限定，例如能够设定为1～10mm左右。第2磁铁部22的厚度T22也没有特别限定，例如能够设定为0～10mm左右。
磁铁2的第1面2A的直径D2A与第2面2B的直径D2B之比优选为1:4以下。如果第1面2A的直径D2A与第2面2B的直径D2B之比超过1:4，则在设定通过弯曲倾斜面2D的下方的区域的、与旋转轴C正交并以旋转轴C为中心的圆形的假想平面Vf时，存在该假想平面Vf上的规定的位置的径向磁场Hr与周向磁场Hθ的振幅的差大，角度误差恶化的问题。另一方面，只要第1面2A的直径D2A与第2面2B的直径D2B之比为上述范围内，在设定通过弯曲倾斜面2D的下方的区域的、与旋转轴C正交并以旋转轴C为中心的圆形的假想平面Vf时，就能够使该假想平面Vf上的规定的位置的径向的磁场强度Hr和周向的磁场强度Hθ的振幅彼此实质上相同。此处，假想平面Vf为以通过磁铁2的弯曲倾斜面2D的下方的规定的空间内的方式任意设定的平面。另外，第1面2A的直径D2A例如能够设定为0～10mm左右，第2面2B的直径D2B例如能够设定为10～60mm左右。
在用包含旋转轴C的平面切断磁铁2时的截面上，优选从连结与弯曲倾斜面2D相当的曲线的端部中处于磁铁2的径向最外位置的端部2Da与处于径向最内位置的端部2Db(第1面2A的最外缘部21E)的线段S至相对于该线段S的垂直方向上的上述曲线(与弯曲倾斜面2D相当的曲线)为止的最长距离L为0.5～4mm。如果该最大距离L不到0.5mm或超过4mm，则存在难以基于径向和/或周向的磁场强度Hr、Hθ精确地检测旋转角度的问题。
本实施方式的磁铁2的弯曲倾斜面2D也可以包含第1～第N弯曲部(N为1以上的整数。)2D1～2DN。此处，第1～第N弯曲部2D1～2DN分别具有连续的微分值，在用包含旋转轴C的平面切断磁铁2时的截面上，连结各弯曲部2D1～2DN的两个端部(各弯曲部2D1～2DN的磁铁2的径向最外位置的端部和最内位置的端部)的线段S1～SN的长度为3mm以上。在这种情况下，优选从连结与第1～第N弯曲部2D1～2DN分别相当的曲线的两个端部的线段S1～SN至与相对于该线段S1～SN的垂直方向上的上述曲线(与第1～第N弯曲部2D1～2DN相当的曲线)为止的最长距离L1～LN和弯曲倾斜面2D的最长距离L的任一距离为0.5～4mm，特别优选为1.5～3mm。即使假设弯曲倾斜面2D的最长距离L为0.1mm，只要第K弯曲部(K为1以上N以下的整数。)2DK的最长距离LK为0.5～4mm的范围内，在第K弯曲部2DK的下方也能够形成径向和周向的磁场强度Hr、Hθ的振幅彼此相同的区域。
例如，如图3A和图3B所示，弯曲倾斜面2D也可以包括以处于磁铁2的径向的最外位置的端部2Da与处于径向的最内位置的端部2Db之间的点2Dc为端部的第1弯曲部2D1和第2弯曲部2D2。在这种情况下，弯曲倾斜面2D的最长距离L为从连结两个端部2Da、2Db的线段S至相对于该线段S的垂直方向上的、分别与第1弯曲部2D1和第2弯曲部2D2相当的曲线为止的最长距离，优选该最长距离L、从连结第1弯曲部2D1的两个端部2Da、2Dc的线段S1至相对于该线段S1的垂直方向上的最长距离L1、从连结第2弯曲部2D2的两个端部2Db，2Dc的线段S2至相对于该线段S2的垂直方向上的最长距离L2中的任一距离为0.5～4mm，特别优选为1.5～3mm。
此外，也可以如图4A～图4C所示那样，在弯曲倾斜面2D的端部2Da、2Db之间具有平面部2E、凹部(切口部)2F或凸部(突起部)2G，包含令该平面部2E、凹部(切口部)2F或凸部(突起部)2G的起点2Dc、2Dd分别为端部的第1弯曲部2D1和第2弯曲部2D2。在这种情况下，弯曲倾斜面2D的最长距离L为从连结两个端部2Da、2Db的线段S至与相对于该线段S的垂直方向上的第1弯曲部2D1和第2弯曲部2D2分别相当的曲线为止的最长距离，优选该最长距离L、从连结第1弯曲部2D1的两个端部2Da、2Dc的线段S1至相对于该线段S1的垂直方向上的最长距离L1和从连结第2弯曲部2D2的两个端部2Db、2Dd的线段S2至相对于该线段S2的垂直方向上的最长距离L2中的任一距离为0.5～4mm，特别优选为1.5～3mm。
再有，也可以如图5所示那样，弯曲倾斜面2D通过与弯曲倾斜面2D相当的曲线为波形，由此，在弯曲倾斜面2D的端部2Da、2Db之间包括凸状弯曲部2H以及从两侧夹着该凸状弯曲部2H的第1弯曲部2D1和第2弯曲部2D2。在这种情况下，第1弯曲部2D1作为端部2Da与拐点2De之间的凹状部定义，第2弯曲部2D2作为端部2Db与拐点2Df之间的凹状部定义，凸状弯曲部2H作为拐点2De、2Df之间的凸状部定义。再有，优选弯曲倾斜面2D的最长距离L、从连结第1弯曲部2D1的部2Da与拐点2De的线段S1至相对于该线段S1的垂直方向上的最长距离L1以及从连结第2弯曲部2D2的端部2Db和拐点2Df的线段S2至相对于该线段S2的垂直方向上的最长距离L2中的任一距离为0.5～4mm，特别优选为1.5～3mm。
另外，在图2所示的方式中，N为1，弯曲倾斜面2D仅由第1弯曲部2D1构成。
在本实施方式的磁铁2中，优选第1磁铁部21的体积V21与第2磁铁部22的体积V22之比(V21:V22)为1:4以下，更优选为1:3以下，特别优选为1:2以下。只要该体积比(V21:V22)为上述范围内，就能够使径向的磁场强度Hr和周向的磁场强度Hθ的振幅相互实质上相同，进一步，能够基于此精确地检测旋转角度。
另外，本实施方式的磁铁2并不限定于图1A和图2所示的方式。例如也可以为第1磁铁部21不具有第1面2A，弯曲倾斜面2D的一个端部(轴承9侧端部)与第2轴7抵接的结构(参照图6)。此外，也可以为第2磁铁部22具有侧面2C，从比与第1磁铁部21一体的基部的侧面2C更靠近磁铁2的径向内侧的位置向第2面2B侧倾斜地突出的结构(参照图7)，还可以为从侧面2C的端部(联轴器8侧端部)向第2面2B侧倾斜地突出的结构(参照图8)。进一步，也可以为第2磁铁部22不具有侧面2C的结构(参照图9)，从与磁铁2的最外缘部相比更靠近磁铁2的径向内侧的位置或从该最外缘部向第2面2B侧倾斜地突出的结构(参照图10、11)。
在本实施方式中，磁铁2的第2面2B与联轴器8之间的长度(沿旋转轴C的长度)L28例如能够设定为10mm以下左右，优选设定为5mm以下左右。此外，磁铁2的第1面2A与轴承9之间的长度(沿旋转轴C的长度)L29设定为8mm以下左右，优选设定为5mm以下左右。当相对于磁铁2按上述的间隔配置的联轴器8或轴承9由磁性材料构成时，能够增强通过弯曲倾斜面2D的下方的区域的、与旋转轴C正交并以旋转轴C为中心的圆形的假想平面Vf上的规定的位置的径向的磁场强度Hr和周向的磁场强度Hθ，改善旋转角度的检测误差。此外，能够增大后述的磁传感器可配置区域5(参照图14A和图14B)，因此还能够获得增加旋转角度检测装置1的磁传感器部3的设计自由度的效果。
本实施方式的磁传感器部3设置在通过弯曲倾斜面2D的下方的区域的、与旋转轴C正交并以旋转轴C为中心的圆形的假想平面Vf上的规定的位置的径向的磁场强度Hr和周向的磁场强度Hθ的振幅实质上彼此相同的位置。另外，在本实施方式中，如图12A所示，列举具备能够检测径向的磁场强度Hr和周向的磁场强度Hθ的一个磁传感器部3的方式为例，不过并不限定于该方式。例如，也可以如图12B和图12C所示那样，具备以第2轴7的旋转轴C为中心按90°的间隔配置的两个磁传感器部3。在这种情况下，两个磁传感器部3既可以分别检测径向的磁场强度Hr(参照图12B)，也可以分别检测周向的磁场强度Hθ(参照图12C)。
在设置有多个磁传感器部3的情况下，多个磁传感器部3中的至少两个磁传感器部3以第2轴7的旋转轴C为中心并以实质上(180/M)°(M为2以上的整数，优选为2～5的整数。)的间隔设置即可。在从磁传感器部3输出的信号中包含M次的高频误差成分，不过通过按以旋转轴C为中心的(180/M)°的间隔设置磁传感器部3，能够除去该M次的高频误差成分，因此能够更加降低旋转角度的检测误差。
在本实施方式中，在磁铁2的弯曲倾斜面2D的下方，通过该弯曲倾斜面2D的下方的区域的、与旋转轴C正交并以旋转轴C为中心的圆形的假想平面Vf上的规定的位置的径向的磁场强度Hr和周向的磁场强度Hθ能够分别作为由磁铁2的第1磁铁部21生成的径向的磁场Mr21与由第2磁铁部22生成的径向的磁场Mr22的和和由第1磁铁部21生成的周向的磁场Mθ21与由第2磁铁部22生成的周向的磁场Mθ22的和来处理(参照图13)。
在如本实施方式那样在磁铁2的面内方向上被磁化的情况下，圆形的假想平面Vf上的径向的磁场强度Hr的大小在N极侧端部NP附近和S极侧端部SP附近分别成为最大，在从N极侧端部NP和S极侧端部SP分别以轴5为中心旋转90°后的位置成为最小。另一方面，周向的磁场强度Hθ的大小在从N极侧端部NP和S极侧端部SP分别以轴5为中心旋转90°后的位置成为最大，在N极侧端部NP附近和S极侧端部SP附近分别成为最小。
在本实施方式中，N极侧端部NP和S极侧端部SP的各个中的、由第1磁铁部21生成的径向的磁场Mr21的方向与磁铁2的磁化方向DM平行，但由第2磁铁部22生成的径向的磁场Mr22的方向与磁铁2的磁化方向DM反向平行。再有，由第1磁铁部21生成的径向的磁场Mr21的大小(磁场强度Hr21)比由第2磁铁部22生成的径向的磁场Mr22的大小(磁场强度Hr22)小(Hr21＜Hr22)。另外，在图13中，各磁场Mr21、Mr22、Mθ21、Mθ22的大小(磁场强度Hr21、Hr22、Hθ21、Hθ22)由箭头的长度表示。
另一方面，从N极侧端部NP和S极侧端部SP以第2轴7为中心旋转90°后的位置的、由第1磁铁部21生成的周向的磁场Mθ21的方向和由第2磁铁部22生成的周向的磁场Mθ22的方向均与磁铁2的磁化方向DM反向平行，这些磁场Hθ21、Hθ22的大小比N极侧端部NP和S极侧端部SP的由第2磁铁部22生成的径向的磁场Mr22的大小(磁场强度Hr22)小(Hr22＞Hθ21、Hθ22)。由此，径向的磁场强度Hr的最大值和最小值与周向的磁场强度Hθ的最大值和最小值实质上相同。
如上所述，在本实施方式的磁铁2的弯曲倾斜面2D的下方，生成通过该弯曲倾斜面2D的下方的区域的、与旋转轴C正交并以旋转轴C为中心的圆形的假想平面Vf上的规定的位置的径向和周向的磁场强度Hr、Hθ的振幅实质上彼此相同的区域(磁传感器可配置区域)。如图14A和图14B所示，该磁传感器可配置区域5与旋转轴C平行，是由包含磁铁2的第2磁铁部22的侧面2C的第1假想平面VL1和与旋转轴C正交的、包含第1面2A的第2假想平面VL2以及弯曲倾斜面2D围成的第2轴7的周围的环状的区域。因此，能够通过在该磁传感器可配置区域5设置磁传感器部3，使通过该磁传感器可配置区域的、与旋转轴C正交并以旋转轴C为中心的圆形的假想平面Vf上的径向的磁场强度Hr的振幅与磁铁2的周向的磁场强度Hθ的振幅实质上相同(参照图15)，因此能够降低本实施方式的旋转角度检测装置1的旋转角度的检测误差。
本实施方式的磁传感器部3包含至少一个磁检测元件。作为至少一个磁检测元件，磁传感器部3也可以包含串联连接的一对磁检测元件。在这种情况下，磁传感器部3具有包括串联连接的第一一对磁检测元件和串联连接的第二一对磁检测元件的第一和第二检测电路。
如图16A所示，磁传感器部3具有的第一检测电路31具有电源端口V1、接地端口G1、两个输出端口E11、E12、第一惠斯登电桥电路311。第一惠斯登电桥电路311具有包括串联连接的第一一对磁检测元件R11、R12的第一信号生成部31A和包括串联连接的第二一对磁检测元件R13、R14的第二信号生成部31B。磁检测元件R11、R13的连接点J12与电源端口V1连接。磁检测元件R11、R12的连接点J11与输出端口E11连接。磁检测元件R13、R14的连接点J14与输出端口E12连接。磁检测元件R12、R14的连接点J13与接地端口G1连接。在电源端口V1被施加规定的大小的电源电压，接地端口G1与地线连接。由第一信号生成部31A生成的第一信号S1从输出端口E11输出，由第二信号生成部31B生成的第二信号S2从输出端口E12输出。
此外，如图16B所示，磁传感器部3具有的第二检测电路32具有电源端口V2、接地端口G2、两个输出端口E21、E22和第二惠斯登电桥电路312。第二惠斯登电桥电路312具有包含串联连接的第三一对磁检测元件R21、R22的第三信号生成部32A和包含串联连接的第四一对磁检测元件R23、R24的第四信号生成部32B。磁检测元件R21、R23的连接点J22与电源端口V2连接。磁检测元件R21、R22的连接点J21与输出端口E21连接。磁检测元件R23、R24的连接点J24与输出端口E22连接。磁检测元件R22、R24的连接点J23与接地端口G2连接。在电源端口V2被施加规定的大小的电源电压，接地端口G2与地线连接。由第三信号生成部32A生成的第三信号S3从输出端口E21输出，由第四信号生成部32B生成的第四信号S4从输出端口E22输出。
在本实施方式中，作为第一和第二检测电路31、32中所含的所有磁检测元件R11～R14、R21～R24，能够使用TMR元件、GMR元件、AMR元件等磁阻效果元件(MR元件)，特别优选使用TMR元件。TMR元件和GMR元件具有磁化方向被固定的磁化固定层、磁化方向根据被施加的磁场的方向变化的自由层和配置在磁化固定层与自由层之间的非磁性层。
具体而言，如图17所示，TMR元件和GMR元件具有多个下部电极61、多个MR膜50和多个上部电极62。多个下部电极61设置在基板(未图示)上。各下部电极61具有细长的形状。在下部电极61的长度方向上相邻的两个下部电极61之间形成有间隙。在下部电极61的上面的长度方向的两端附近分别设置有MR膜50。MR膜50包括从下部电极61侧起依次层叠的自由层51、非磁性层52、磁化固定层53和反铁磁性层54。自由层51与下部电极61电连接。反铁磁性层54由反铁磁性材料构成，通过在与磁化固定层53之间产生交换耦合而发挥将磁化固定层53的磁化的方向固定的作用。多个上部电极62设置在多个MR膜50上。各上部电极62具有细长的形状，配置于在下部电极61的长度方向上相邻的两个下部电极61上，将相邻的两个MR膜50的反铁磁性层54彼此电连接。另外，MR膜50也可以具有从上部电极62侧起依次层叠自由层51、非磁性层52、磁化固定层53和反铁磁性层54而成的结构。
在TMR元件中，非磁性层52为隧道势垒层。在GMR元件中，非磁性层52为非磁性导电层。在TMR元件、GMR元件中，电阻值根据自由层51的磁化的方向相对于磁化固定层53的磁化的方向形成的角度而变化，在该角度为0°(彼此的磁化方向平行)时电阻值最小，在180°(彼此的磁化方向反向平行)时电阻值最大。
在图16A中，以涂色的箭头表示磁检测元件R11～R14的磁化固定层的磁化方向。在第一检测电路31中，磁检测元件R11、R14的磁化固定层53的磁化方向与磁检测元件R12、R13的磁化固定层53的磁化方向为彼此反向平行方向，与磁铁2的径向正交。
在第一信号生成部31A中，当由于磁铁2的旋转而径向的磁场强度Hr发生变化时，与之相应地磁检测元件R11、R12的自由层51的磁化方向发生变化，基于该自由层51的磁化方向与磁化固定层53的磁化方向的相对角度，连接点J11的电位发生变化。此外，在第二信号生成部31B中也一样，基于磁检测元件R13、R14的自由层51的磁化方向与磁化固定层53的磁化方向的相对角度，连接点J14的电位发生变化。因此，第一信号生成部31A生成与径向的磁场强度Hr对应的第一信号S1，第一信号S1从输出端口E11被输出。第二信号生成部31B生成与径向的磁场强度Hr对应的第二信号S2，第二信号S2从输出端口E12被输出。
同样，在图16B中，以涂色的箭头表示磁检测元件R21～R24的磁化固定层的磁化方向。在第二检测电路32中，磁检测元件R21、R24的磁化固定层53的磁化方向与磁检测元件R22、R23的磁化固定层53的磁化方向为彼此反向平行方向，与磁铁2的磁化方向DM平行。
在第三信号生成部32A中，当由于磁铁2的旋转而周向的磁场强度Hθ发生变化时，与之相应地磁检测元件R21、R22的自由层51的磁化方向发生变化，基于该自由层51的磁化方向与磁化固定层53的磁化方向的相对角度，连接点J21的电位发生变化。此外，在第四信号生成部32B中也一样，基于磁检测元件R23、R24的自由层51的磁化方向与磁化固定层53的磁化方向的相对角度，连接点J24的电位发生变化。因此，第三信号生成部32A生成与磁铁2的周向的磁场强度Hθ相应的第三信号S3，第三信号S3从输出端口E21被输出。第四信号生成部32B生成与磁铁2的周向的磁场强度Hθ对应的第四信号S4，第四信号S4从输出端口E22被输出。
如图18所示，本实施方式的旋转角度检测部4具有第一运算电路41、第二运算电路42和第三运算电路43，基于第一～第四信号S1～S4，生成旋转角度检测值θs。
在第一运算电路41的两个输入端，分别连接有输出端口E11、E12。在第二运算电路42的两个输入端，分别连接有输出端口E21、E22。在第三运算电路43的两个输入端，分别连接有第一和第二运算电路41、42的各输出端。
第一运算电路41基于第一和第二信号S1、S2生成第一运算后信号Sa1。第二运算电路42基于第三和第四信号S3、S4生成第二运算后信号Sa2。第三运算电路43基于第一和第二运算后信号Sa1、Sa2计算旋转角度检测值θs。
第一运算后信号Sa1通过求取第一信号S1与第二信号S2的差(S1-S2)的运算而生成。第二运算后信号Sa2通过求取第三信号S3与第四信号S4的差(S3-S4)的运算而生成。
第三运算电路43具有标准化电路N1～N4、加法电路43A、减法电路43B和运算部43C。标准化电路N1～N4分别具有输入端和输出端。加法电路43A、减法电路43B和运算部43C分别具有两个输入端和一个输出端。
在标准化电路N1的输入端连接有第一运算电路41的输出端。在标准化电路N2的输入端连接有第二运算电路42的输出端。在加法电路43A的两个输入端分别连接有标准化电路N1、N2的各输出端。在减法电路43B的两个输入端分别连接有标准化电路N1、N2的各输出端。在标准化电路N3的输入端连接有加法电路43A的输出端，在标准化电路N4的输入端连接有减法电路43B的输出端。在运算部43C的两个输入端分别连接有标准化电路N3、N4的各输出端。
标准化电路N1向加法电路43A和减法电路43B输出将第一运算后信号Sa1标准化而得到的值。标准化电路N2向加法电路43A和减法电路43B输出将第二运算后信号Sa2标准化而得到的值。标准化电路N1、N2例如以使得第一和第二运算后信号Sa1、Sa2的最大值均为1、最小值均为-1的方式将第一和第二运算后信号Sa1、Sa2标准化。在本实施方式中，将第一运算后信号Sa1标准化而得到的值为sin(θ+π/4)，将第二运算后信号Sa2标准化而得到的值为sin(θ-π/4)。另外，θ是连结连接点J12、14的线段与外部磁场形成的角度。
加法电路43A进行求取将第一运算后信号Sa1标准化而得到的值与将第二运算后信号Sa2标准化而得到的值的和的运算，生成加法信号S11。减法电路43B进行求取将第一运算后信号Sa1标准化而得到的值与将第二运算后信号Sa2标准化而得到的值的差的运算，生成减法信号S12。加法信号S11和减法信号S12由下述式表示。
S11＝sin(θ-π/4)+sin(θ+π/4)
＝2sinθ·cos(-π/4)
＝1.41sinθ
S12＝sin(θ+π/4)-sin(θ-π/4)
＝2cosθ·sin(π/4)
＝1.41cosθ
标准化电路N3向运算部43C输出将加法信号S11标准化而得到的值S21。标准化电路N4向运算部43C输出将减法信号S12标准化而得到的值S22。标准化电路N3、N4例如以使得加法信号S11和减法信号S12的最大值均为1、最小值均为-1的方式将加法信号S11和减法信号S12标准化。在本实施方式中，将加法信号S11标准化而得到的值S21为sinθ，将减法信号S12标准化而得到的值S22为cosθ。
运算部43C基于值S21、S22计算与角度θ具有对应关系的旋转角度检测值θs。例如，运算部43C基于下述式计算旋转角度检测值θs。
θs＝arctan(S21/S22)
在旋转角度检测值θs为0°以上且不到360°的范围内，在上述式的旋转角度检测值θs的解中存在相差180°的两个值。但是，利用值S21、S22的正负的组合，能够辨别旋转角度检测值θs的真值为两个解中的哪一个。即，在值S21为正的值时，旋转角度检测值θs大于0°且小于180°。在值S21为负的值时，旋转角度检测值θs大于180°且小于360°。在值S22为正的值时，旋转角度检测值θs为0°以上且不到90°和大于270°且为360°以下的范围内。在值S22为负的值时，旋转角度检测值θs大于90°且小于270°。运算部43C能够利用通过上述式求得的旋转角度检测值θs与值S21、S22的正负的组合，在0°以上且不到360°的范围内求取旋转角度检测值θs的真值。
如上所述，在本实施方式的旋转角度检测装置1中，在磁铁2的弯曲倾斜面2D的下方生成径向和周向的磁场强度Hr、Hθ的振幅实质上相同的区域(磁传感器可配置区域5)。再有，由于在该磁传感器可配置区域5设置有磁传感器部3，所以能够降低旋转角度的检测误差。此外，由于利用径向的磁场强度Hr和周向的磁场强度Hθ计算旋转角度，所以能够抑制第2轴7的轴震动引起的旋转角度的检测误差的产生。进一步，由于利用径向的磁场强度Hr和周向的磁场强度Hθ计算旋转角度检测值θs，所以还能够减小磁铁2的体积。进一步，在本实施方式的旋转机械装置10中，通过由磁性材料构成第1和第2轴6、7、联轴器8和轴承9，能够使由磁传感器部3检测的磁场强度Hr、Hθ增强，并且能够提高旋转角度检测装置1的旋转角度的检测精度。
以上说明的实施方式是为了容易理解本发明而记载的方式，不是为了限定本发明而记载的方式。因此，上述实施方式中公开的各元件包括属于本发明的技术的范围的所有设计变更或等效物。
例如，在上述实施方式中，磁传感器部3也可以检测径向的磁场强度Hr和周向的磁场强度Hθ中的任一方和沿着第2轴7的旋转轴C的方向的磁场强度Hz，基于径向的磁场强度Hr和周向的磁场强度Hθ中的任一方和沿着第2轴7的旋转轴C的方向的磁场强度Hz，利用旋转角度检测部4计算旋转角度检测值θs。
在上述实施方式中，列举了磁铁2的第2磁铁部22的外形实质上为圆板状，磁铁2的弯曲倾斜面2D的径向最外位置的端部2Da位于磁铁2的侧面2C上、即磁铁2的最外缘的方式，本发明并不限定于这样的方式。例如，也可以如图19A所示那样，磁铁2的第2磁铁部22具有切除侧面2C的下侧(第1磁铁部21侧)的一部分而形成的切口部2I，弯曲倾斜面2D的径向最外位置的端部2Da与磁铁2的侧面2C相比更位于径向内侧。此外，还可以如图19B所示那样，磁铁2的第2磁铁部22具有向侧面2C的下侧(第1磁铁部21侧)突出的凸部2J，弯曲倾斜面2D的径向最外位置的端部2Da与磁铁2的侧面2C相比更位于径向内侧。在这些情况下，弯曲倾斜面2D的最长距离L能够作为从连结与弯曲倾斜面2D相当的曲线的两个端部2Da、2Db的线段S至相对于该线段S的垂直方向上的上述曲线为止的最长距离定义。
在上述实施方式中，列举磁铁2的弯曲倾斜面2D由曲面构成的例子进行了说明，本发明并不限定于这样的方式。例如，弯曲倾斜面2D既可以如图20A所示那样以多个平面呈折线状连续、作为整体如曲面那样构成，也可以如图20B所示那样，通过细微的台阶差形状，作为整体如曲面那样构成。
[实施例]
以下，列举实施例等对本发明进一步进行详细说明，本发明完全不限定于下述的实施例等。
(实施例1)
在具有图1A和图2所示的结构的旋转机械装置10中，通过使用有限元法(FEM)的模拟求取磁铁2的磁场分布和基于该磁场分布的角度误差分布。另外，令磁铁2的第1磁铁部21的厚度T21为4.25mm，令第2磁铁部22的厚度T22为0.75mm，令第1面2A的直径D2A为10mm，令第2面2B的直径D2B为28mm，令从连结与弯曲倾斜面2D相当的曲线的处于磁铁2的径向的最外位置的端部2Da与处于径向的最内位置的端部2Db(第1面2A的最外缘部21E)的线段S至相对于该线段S的垂直方向上的上述曲线(与弯曲倾斜面2D相当的曲线)为止的最大距离L为1.3mm，令联轴器8与第2面2B之间的长度L28为8mm，令轴承9与第1面2A之间的长度L29为2mm，令第2轴部7和联轴器8的材料为机械構造用碳钢S45C，令轴承9的材料为冷轧钢板SPCC。结果如图21所示。
(实施例2)
使用具有图11所示的结构的磁铁2，令磁铁2的第1磁铁部21的厚度T21为4.25mm，令第2磁铁部22的厚度T22为3mm，除此以外与实施例1同样地通过模拟求取磁铁2的磁场分布和基于该磁场分布的角度误差分布。结果如图22所示。
(实施例3)
令从连结与弯曲倾斜面2D相当的曲线的处于磁铁2的径向的最外位置的端部2Da与处于径向的最内位置的端部2Db(第1面2A的最外缘部21E)的线段S至相对于该线段S的垂直方向上的上述曲线(与弯曲倾斜面2D相当的曲线)为止的最大距离L为0.8mm，除此以外与实施例1同样地通过模拟求取磁铁2的磁场分布和基于该磁场分布的角度误差分布。结果如23所示。
(实施例4)
采用不具有第1轴6、第2轴7、联轴器8和轴承9的结构，除此以外与实施例1同样地通过模拟求取磁铁2的磁场分布和基于该磁场分布的角度误差分布。结果如图24所示。
(实施例5)
采用不具有第1轴6、第2轴7和联轴器8的结构，除此以外与实施例1同样地通过模拟求取磁铁2的磁场分布和基于该磁场分布的角度误差分布。结果如图25所示。
(实施例6)
采用不具有联轴器8和轴承9的结构，除此以外与实施例1同样地通过模拟求取磁铁2的磁场分布和基于该磁场分布的角度误差分布。结果如图26所示。
(实施例7)
采用不具有第1轴6、第2轴7和轴承9的结构，除此以外与实施例1同样地通过模拟求取磁铁2的磁场分布和基于该磁场分布的角度误差分布。结果如图27所示。
(实施例8)
采用不具有第1轴6、第2轴7、联轴器8和轴承9，在磁铁2不形成插通第2轴7的孔的结构，除此以外与实施例1同样地通过模拟求取磁铁2的磁场分布和基于该磁场分布的角度误差分布。结果如图28所示。
(比较例1)
如图34所示那样，使用包括第2磁铁部222和第1磁铁部221的磁铁220，其中该第2磁铁部222具有第2面220B和与其外周缘部连续且与轴7的旋转轴C实质上平行的侧面220C，该第1磁铁部221包括第1面220A和从与第2磁铁部222的侧面220C相比更靠近径向内侧的位置向第1面220A侧突出并且向径向内侧按规定的角度倾斜的倾斜侧面220D，除此以外与实施例1同样地通过模拟求取磁铁220的磁场分布和基于该磁场分布的角度误差分布。另外，在磁铁220中，令第1面220A的直径为12mm，令第2面220B的直径为28mm，令第1磁铁部221的厚度为2.25mm，令第2磁铁部222的厚度为2.75mm，令倾斜侧面220D的倾斜角度为25°。结果如图29所示。
(比较例2)
如图35所示那样，使用具有包含第2面230B的第2磁铁部232以及包含与第2面230B的外周缘部连续的倾斜侧面230D和第1面230A的第1磁铁部231的、截面为大致梯形的磁铁230，除此以外与实施例1同样地通过模拟求取磁铁230的磁场分布和基于该磁场分布的角度误差分布。另外，令磁铁230的厚度(第1磁铁部231的厚度)为5mm，令第1面230A的直径为12mm，令第2面230B的直径为28mm，令倾斜侧面2D的倾斜角度为32°。结果如图30所示。
(比较例3)
如图36所示那样，使用具有第2磁铁部242和第1磁铁部241的、截面为大致台阶形状的磁铁240，其中，该第2磁铁部242包含第2面240B和与第2面240B的外周缘部连续的侧面240C，该第1磁铁部241包含从与侧面240C相比更靠近径向内侧的位置向与轴7的旋转轴实质上平行的方向立起的侧面240E和第1面240A，除此以外与实施例1同样地通过模拟求取磁铁240的磁场分布和基于该磁场分布的角度误差分布。另外，令磁铁240的第1磁铁部241和第2磁铁部242的厚度分别为2.0mm，令从侧面2C至立起位置为止的径向的长度为4mm，令第1面240A的直径为20mm，令第2面240B的直径为28mm。结果如图31所示。
(比较例4)
除使用具有图37A和图37B所示的结构的磁铁200以外，与实施例1同样地通过模拟求取磁铁200的磁场分布和基于该磁场分布的角度误差分布。另外，令磁铁200的厚度为3mm，令直径为28mm。结果如图32所示。
(比较例5)
除使用具有图38A和图38B所示的结构的磁铁210以外，与实施例1同样地通过模拟求取磁铁210的磁场分布和基于该磁场分布的角度误差分布。另外，令磁铁210的厚度为5mm，令第1面211的直径为14.0mm，令第2面212的直径为28mm，令倾斜侧面213的倾斜角度为30°。结果如图33所示。
图21～33是表示通过实施例1～8和比较例1～5的模拟求得的、磁铁2、200～240的外周缘部附近的角度误差分布的图。在图21～33，磁铁2、200～240的周围的明亮度的最低的区域(深灰色的区域)是径向和周向的磁场强度Hr、Hθ不到15mT的区域，明亮度的最高的区域(明亮的区域)是径向和周向的磁场强度Hr、Hθ为20mT以上的区域，它们中间的明亮度的区域(浅灰色的区域)是径向和周向的磁场强度Hr、Hθ为15mT以上而不到20mT的区域。由虚线围成的区域是角度误差良好的区域，且为具有能够利用磁传感器部3检测的磁场强度(磁场强度Hr、Hθ＝20～80mT)的区域，是能够作为磁传感器可配置区域5的区域。
从图21～33所示的结果可知，在实施例1～4中，能够基于径向和/或周向的磁场强度Hr、Hθ精确地检测旋转角度。此外，从实施例1、5～7的结果确认到，通过具有由磁性材料构成的第1和第2轴6、7、联轴器8和轴承9，能够使磁场强度Hr、Hθ增大，提高角度检测精度，使磁传感器可配置区域5放大。进一步，从实施例5和8的结果确认到，在未形成插通第2轴7的孔的磁铁2，能够使磁场强度Hr、Hθ增大，提高角度误差，使磁传感器可配置区域5放大。另一方面确认到，在比较例1～5中，在磁铁的下部(轴承9侧)未形成实施例1～8的磁传感器可配置区域5。由此可知，在实施例1～8中，通过使得磁铁2具有弯曲倾斜面2D，能够在该弯曲倾斜面2D的下方精确地检测旋转角度。

Claims (12)

1.一种旋转角度检测装置，其特征在于，
包括：
磁铁，其伴随着旋转体的旋转而能够与其旋转轴一体地旋转而设置，沿所述旋转轴看时的形状实质上为圆形，具有与所述旋转轴正交的方向的磁化矢量的成分；
磁传感器部，其基于伴随着所述磁铁的旋转的磁场的变化，输出传感器信号；和
旋转角度检测部，其基于由所述磁传感器部输出的所述传感器信号，检测所述旋转体的旋转角度，
所述磁铁包含沿所述旋转轴的轴向看时实质上为圆形的第1面、与所述第1面的外缘部连续的弯曲倾斜面、和与所述第1面相对且沿所述旋转轴的轴向看时实质上为圆形的第2面，
所述弯曲倾斜面从所述磁铁的径向外侧的规定的位置朝向所述旋转轴呈凹状地弯曲并倾斜，
所述第1面的直径与所述第2面的直径之比为1:4以下，
在设定通过与所述弯曲倾斜面相对的位置的、与所述旋转轴正交并以所述旋转轴为中心的圆形的假想平面时，所述磁传感器部位于与所述弯曲倾斜面相对的位置，且设置于所述假想平面上的径向的磁场强度Hr和周向的磁场强度Hθ的振幅相互实质上相同的位置，至少将所述径向的磁场强度Hr和所述周向的磁场强度Hθ的任一方作为所述传感器信号而输出。
2.如权利要求1所述的旋转角度检测装置，其特征在于，
所述弯曲倾斜面包含分别具有连续的微分值且呈凹状弯曲的第1～第N弯曲部，其中，N为1以上的整数，
在沿着所述旋转轴的轴向的所述磁铁的切断面上，最长距离L、与最长距离L1～LN之中的至少一个最长距离为0.5～4mm，该最长距离L为从连结与所述弯曲倾斜面相当的曲线的径向最外位置的一个端部与径向最内位置的另一个端部的线段至与相对于该线段的垂直方向上的所述弯曲倾斜面相当的曲线为止的最长距离，该最长距离L1～LN为从连结分别与所述第1～第N弯曲部相当的曲线的径向最外位置的一个端部与径向最内位置的另一个端部的线段至与相对于该线段的垂直方向上的所述各弯曲部相当的曲线为止的最长距离。
3.如权利要求1所述的旋转角度检测装置，其特征在于，
所述磁铁具有包含所述第1面和所述弯曲倾斜面的第1磁铁部和包含所述第2面的第2磁铁部，
所述第1磁铁部位于所述旋转轴的一侧，
所述第2磁铁部位于所述旋转轴的另一侧且与所述第1磁铁部一体，
所述第1磁铁部的直径从所述第1面侧向所述第2磁铁部侧逐渐增大。
4.如权利要求3所述的旋转角度检测装置，其特征在于，
所述第2磁铁部具有沿所述旋转轴的轴向从所述第2面突出的凸部。
5.如权利要求4所述的旋转角度检测装置，其特征在于，
所述凸部与所述磁铁的径向最外缘部相比更从所述磁铁的径向内侧突出。
6.如权利要求4所述的旋转角度检测装置，其特征在于，
所述凸部以向所述磁铁的径向内侧倾斜的方式突出。
7.如权利要求1～6中的任一项所述的旋转角度检测装置，其特征在于，
所述磁传感器部包括TMR元件、GMR元件或AMR元件。
8.如权利要求1～6中的任一项所述的旋转角度检测装置，其特征在于，
包括多个所述磁传感器部，
所述多个磁传感器部中的至少两个沿所述假想平面上的周向以所述旋转轴为中心并以实质上(180/M)°的间隔配置，其中，M为2以上的整数。
9.如权利要求8所述的旋转角度检测装置，其特征在于，
所述各磁传感器部将所述径向的磁场强度Hr或所述周向的磁场强度Hθ作为所述传感器信号而输出。
10.一种旋转机械装置，其特征在于，
包括权利要求1～6中的任一项所述的旋转角度检测装置、将与所述旋转体连接的第1轴和第2轴以能够一体地旋转的方式连接的联轴器和支承所述第2轴的一端的轴承，
所述磁铁位于所述联轴器与所述轴承之间，以使所述第2轴贯通的方式支承固定于所述第2轴，
所述第2轴、所述联轴器和所述轴承的至少一个由磁性材料构成。
11.一种旋转机械装置，其特征在于，
包括权利要求8所述的旋转角度检测装置、将与所述旋转体连接的第1轴和第2轴以能够一体地旋转的方式连接的联轴器和支承所述第2轴的一端的轴承，
所述磁铁位于所述联轴器与所述轴承之间，以使所述第2轴贯通的方式支承固定于所述第2轴，
所述第2轴、所述联轴器和所述轴承的至少一个由磁性材料构成。
12.如权利要求11所述的旋转机械装置，其特征在于，
所述各磁传感器部将所述径向的磁场强度Hr或所述周向的磁场强度Hθ作为所述传感器信号而输出。
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