DE102017104512A1

DE102017104512A1 - Rotationswinkelabfühlvorrichtung

Info

Publication number: DE102017104512A1
Application number: DE102017104512.0A
Authority: DE
Inventors: Masaki Nagata; Hiraku Hirabayashi; Yohei Hirota
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2016-03-11
Filing date: 2017-03-03
Publication date: 2017-09-14
Also published as: US20170261342A1; US10775195B2; CN107179094B; CN107179094A; JP2017161470A; JP6319348B2

Abstract

Eine Rotationswinkelabfühlvorrichtung ist mit einem Magneten, der angeordnet ist, um mit einer Rotationswelle eines rotierenden Körpers entsprechend einer Rotation des rotierenden Körper einstückig rotierbar zu sein, und dessen Form, entlang der Rotationswelle betrachtet, im Wesentlichen kreisförmig ist; einem Magnetsensorteil, der ein Sensorsignal basierend auf einer Änderung der Richtung eines Magnetfelds entsprechend der Rotation des Magneten ausgibt; und einem Rotationswinkelabfühlteil, der einen Rotationswinkel des rotierenden Körpers basierend auf dem vom Magnetsensorteil ausgegebenen Sensorsignal detektiert, bereitgestellt Der Magnet weist eine Komponente eines Magnetisierungsvektors in eine Richtung orthogonal zur Rotationswelle auf Wenn eine kreisförmige virtuelle Ebene, die orthogonal zur Rotationswelle und auf der Rotationswelle zentriert ist, in der Nähe des Magneten definiert ist, ist der Magnetsensorteil in einer Position angeordnet, in der Amplituden einer Magnetfeldintensität Hr in der radialen Richtung und einer Magnetfeldintensität He in der Umfangsrichtung auf der virtuellen Ebene im Wesentlichen gleich sind, und die Magnetfeldintensität Hr in der radialen Richtung und/oder die Magnetfeldintensität Hθ in der Umfangsrichtung werden/wird als das Sensorsignal ausgegeben.

Description

[GEBIET DER TECHNIK]
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Rotationswinkelabfühlvorrichtung zum Detektieren eines Rotationswinkels eines rotierenden Körpers.
[HINTERGRUND]
Herkömmlicherweise wird eine Rotationswinkelabfühlvorrichtung zum Detektieren eines Rotationswinkels eines rotierenden Körpers für verschiedene Zwecke verwendet. Eine solche Rotationswinkelabfülvorrichtung ist mit einem Magneten, der festgelegt ist, um mit einem rotierenden Körper zu rotieren, und einem magnetischen Sensorelement zum Detektieren einer Intensitätsänderung eines Magnetfelds entsprechend der Rotation des Magneten bereitgestellt. In einer solchen Rotationswinkelabfühlvorrichtung gibt das Magnetsensorelement ein Signal aus, das eine relative Positionsbeziehung zwischen dem rotierenden Körper und dem magnetischen Sensorelement anzeigt.
Eine bekannte herkömmliche Rotationswinkelabfühlvorrichtung, wie in 23A und 23B gezeigt, umfasst einen Magneten 200, der scheibenartig ist und von einer Welle S (Rotationswelle) getragen und auf dieser festgelegt ist, um es einer ersten Fläche 201 und einer zweiten Fläche 202 des Magneten 200 zu gestatten, orthogonal zur Welle S (Rotationswelle) zu sein. Ein Magnetsensorelement (Hallelement) 300 ist unmittelbar unterhalb des Außenumfangs der zweiten Fläche 202 des Magneten 200 und in einer Umfangsrichtung um die Welle S (Rotationswelle) herum angeordnet (siehe Patentliteratur 1).
In der Rotationswinkelabfühlvorrichtung bewegt sich der Magnet 200, der von der Welle S (Rotationswelle) getragen und auf dieser festgelegt ist, aufgrund einer auftretenden Wellentaumelbewegung, die eine geringfügige Bewegung der Welle S (Rotationswelle) bewirkt, geringfügig in die radiale Richtung. Währenddessen sind die Magnetsensorelemente (Hallelemente) 300 angeordnet, um die Magnetflussdichte in eine Richtung parallel zur Welle S (Rotationswelle) in einer Eckposition des Außenumfangs des Magneten 200 zu messen. Folglich variiert ein gemessener Wert für die Magnetflussdichte, der durch die Magnetsensorelemente (Hallelemente) 300 gemessen wird, stark entsprechend der geringfügigen Bewegung des Magneten 200, und ein Fehler bei der Messung eines Rotationswinkels wird verstärkt.
Herkömmlicherweise, wie in 24A und 24B gezeigt, ist eine Rotationswinkelabfühlvorrichtung mit einem Magneten 210, der von der Welle S (Rotationswelle) getragen und auf dieser festgelegt ist, einer ersten Fläche 211 und einer der ersten Fläche 211 entgegengesetzten, zweiten Fläche 212 sowie Magnetsensorelementen (Hallelementen) 310, die unmittelbar unterhalb eines Außenumfangs des Magneten 210 angeordnet sind, bereitgestellt. Der Magnet 210 weist ein Abschrägungsteil 213 (geneigte Fläche) auf, das durch Eliminieren von Ecken des Außenumfangs auf der Seite der zweiten Fläche 212 ausgebildet ist. Ein Abschnitt einer Detektorebene in den Magnetsensorelementen (Hallelementen) 310 ist unmittelbar unterhalb des Abschrägungsteils 213 (geneigte Fläche) positioniert, und ein Rest ist angeordnet, um außerhalb des Außenumfangs des Magneten 210 positioniert zu sein (siehe Patentliteratur 2).
[Literatur über den Stand der Technik]
[Patentliteratur]

[Patentliteratur 1] JP offengelegte Patentanmeldung Nr. 2003-75108
[Patentliteratur 2] Internationale Publikation Nr. 2008/050581

[KURZFASSUNG DER ERFINDUNG]
[PROBLEM, DAS DURCH DIE ERFINDUNG GELOST WERDEN SOLL]
In einer in der oben genannten Patentliteratur 2 beschriebenen Rotationswinkelabfühlvorrichtung sind jedoch, da die Magnetsensorelemente 310 konfiguriert sind, um ein vom Magneten 210 erzeugtes Magnetfeld in einer Rotationswellenrichtung zu detektieren, die Anordnungsstellen des magnetischen Sensorelements 310, die zum Minimieren eines Detektionsfehlers des Rotationswinkels optimal sind, aufgrund des Neigungswinkels des Abschrägungsteils 213 (geneigte Fläche) des Magneten 210 Schwankungen ausgesetzt. Folglich tritt das Problem auf, dass die Anordnungsstellen der magnetischen Sensorelemente 310 entsprechend dem Neigungswinkel des Abschrägungsteils 213 (geneigte Fläche) des Magneten 210 fein abgestimmt sein müssen. Mit anderen Worten, sofern nicht der Abschrägungsteil 213 (geneigte Fläche) des Magneten 210 in einem hochgradig genauen Neigungswinkel ausgebildet ist und die Magnetsensorelemente 310 genau an geeigneten Stellen angeordnet sind, wird ein Detektionsfehler des Rotationswinkels verstärkt.
Ferner ist es zum Reduzieren der Große der Rotationswinkelabfühlvorrichtung generell erforderlich, das Volumen des Magneten zu reduzieren; währenddessen ist es erforderlich, ein vom Magneten erzeugtes Magnetfeld mit einer Intensität zu erzeugen, die das Messen einer Anderung der Magnetflussdichte durch die Magnetsensorelemente gestattet. In der oben erwähnten Patentliteratur 2 wird, da der Abschrägungsteil 213 (geneigte Fläche) am Außenumfang des Magneten 210 ausgebildet ist, obwohl das Volumen im Vergleich zum Magneten, bei dem der Abschrägungsteil 213 (geneigte Fläche) nicht ausgebildet ist, reduziert sein kann, das Magnetfeld (Magnetfeld in eine Richtung der Rotationswelle), das in Richtung des Abschrägungsteils 213 (geneigte Fläche) vom Magneten 210 erzeugt wird, schwächer. Da allerdings der Magnet 210 das Magnetfeld mit einer Intensität erzeugen muss, die stark genug ist, um es den Magnetsensorelementen 310 zu gestatten, die Magnetflussdichte zu ändern, wird es schwer, gleichzeitig die Anforderung der Erhöhung der Intensität des Magnetfelds und die Anforderung der Reduzierung des Volumens des Magneten, die im Widerspruch miteinander stehen, zu erfüllen. Wenn das Volumen des Magneten erhöht wird, um die Intensität des Magnetfelds zu erhöhen, und die Masse des Magneten 210 aufgrund des erhöhten Volumens größer wird, erhöht sich auch ein Trägheitsmoment in Verbindung mit der Rotation der Welle S (Rotationswelle). Es wird dadurch schwer, die Achsenabweichung zu steuern, und es kann zu einem erhöhten Detektionsfehler des Rotationswinkels kommen. Da es außerdem erforderlich ist, die Masse des Magneten 210 in einem gewissen Ausmaß zu gewährleisten, tritt auch insofern ein Problem auf, als die Herstellungskosten der Rotationswinkelabfühlvorrichtung erhöht sind.
In der in der obigen Patentliteratur 2 beschriebenen Rotationswinkelabfühlvorrichtung ist der Rotationswinkel unter Verwendung der Intensität des Magnetfelds (ein Magnetfeld in eine Richtung einer Rotationswelle C) berechnet, das in Richtung der Seite des Abschrägungsteils 213 (geneigte Fläche) des Magneten 210 erzeugt wird. Dann wird, wenn die Magnetsensorelemente 310 in einer sehr schmalen Region gegenüber dem Abschrägungsteil 213 (geneigte Fläche) des Magneten 210 angeordnet sind, der Detektionsfehler des Rotationswinkels geringer. Darüber hinaus schwankt die relative Position zum Magneten 210 in der Region entsprechend dem Neigungswinkel des Abschrägungsteils 213 (geneigte Fläche). Folglich müssen, damit der Rotationswinkel durch die in der Patentliteratur 2 beschriebene Rotationswinkelabfühlvorrichtung genau detektiert werden kann, die Magnetsensorelemente 310 genau in der Region angeordnet sein, um entsprechend dem Neigungswinkel des Abschrägungsteils 213 (geneigte Fläche) zu schwanken. Daher ist ein Detektionsfehler des Rotationswinkels aufgrund der Achsenabweichung erhöht.
In Anbetracht des oben beschriebenen Problems stellt die vorliegende Erfindung eine Rotationswinkelabfühlvorrichtung bereit, die ein genaues Detektieren eines Rotationswinkels basierend auf Magnetfeldintensitäten in eine radiale Richtung und/oder in eine Umfangsrichtung ermöglichen.
[MITTEL ZUR LÖSUNG DES PROBLEMS]
Um das oben genannte Problem zu lösen, stellt die vorliegende Erfindung eine Rotationswinkelabfühlvorrichtung bereit, die mit Folgendem bereitgestellt ist:
einem Magneten, der angeordnet ist, um mit einer Rotationswelle eines rotierenden Körpers entsprechend einer Rotation des rotierenden Körpers einstückig rotierbar zu sein, und dessen Form entlang der Rotationswelle betrachtet im Wesentlichen kreisförmig ist;
einem Magnetsensorteil, der ein Sensorsignal basierend auf einer Änderung in eine Richtung eines Magnetfelds entsprechend der Rotation des Magneten ausgibt; und
einem Rotationswinkeldetektionsteil, der einen Rotationswinkel des rotierenden Körpers basierend auf dem vom Magnetsensorteil ausgegebenen Sensorsignal detektiert, wobei
der Magnet eine Magnetisierungsvektorkomponente in eine Richtung, die orthogonal zur Rotationswelle ist, aufweist; und wobei
wenn eine kreisförmige virtuelle Ebene, die orthogonal zur Rotationswelle und auf der Rotationswelle zentriert ist, in der Nähe des Magneten definiert ist, der Magnetsensorteil in einer Position angeordnet ist, in der Amplituden einer Magnetfeldintensität H_r in der radialen Richtung und einer Magnetfeldintensität H_θ in der Umfangsrichtung auf der virtuellen Ebene im Wesentlichen gleich sind, und mindestens eine der Magnetfeldintensität H_r in der radialen Richtung und der Magnetfeldintensität H_θ in der Umfangsrichtung als das Sensorsignal ausgegeben wird (Erfindung 1).
In der oben erwähnten Erfindung (Erfindung 1) weist der Magnet vorzugsweise eine erste Fläche, die im Wesentlichen orthogonal zur Rotationswelle ist, und eine zweite Fläche, die der ersten Fläche entgegengesetzt ist, auf. Eine Größe der zweiten Fläche ist derart, dass die zweite Fläche, entlang der Achsenenrichtung der Rotationswelle betrachtet, die erste Fläche physisch umfasst. Der Magnetsensorteil ist in einer Position angeordnet, die der zweiten Fläche des Magneten entgegengesetzt ist (Erfindung 2).
In der oben erwähnten Erfindung (Erfindung 2) ist der Magnetsensorteil vorzugsweise zwischen einer ersten Linie, die parallel zur Rotationswelle ist und durch einen Außenumfangsteil der ersten Fläche hindurchtritt, und einer zweiten Linie, die parallel zur Rotationswelle ist und durch einen Außenumfangsteil der zweiten Fläche hindurchtritt, platziert (Erfindung 3).
In der oben erwähnten Erfindung (Erfindung 2) umfasst der Magnet vorzugsweise einen Basisabschnitt, der die zweite Fläche umfasst, und einen konvexen Abschnitt, der die erste Fläche aufweist und vom Basisabschnitt weg in Richtung der ersten Fläche vorsteht (Erfindung 4).
In der oben erwähnten Erfindung (Erfindung 4) umfasst der Basisabschnitt vorzugsweise eine Seitenfläche, die bis zu einem Außenumfangsteil der zweiten Fläche verläuft und im Wesentlichen parallel zur Rotationswelle ist (Erfindung 5); vorzugsweise steht der konvexe Abschnitt in Richtung der Seite der ersten Fläche an einer radial weiter innen gelegenen Stelle des Magneten vor als die Seitenfläche des Basisabschnitts (Erfindung 6); vorzugsweise steht der konvexe Abschnitt in Richtung der Seite der ersten Fläche vor, um in die radiale Richtung des Magneten (Erfindung 7) nach innen geneigt zu sein; und vorzugsweise ist ein Volumenverhältnis des Basisabschnitts zum konvexen Abschnitt 1:0,2 oder größer (Erfindung 8).
In der oben erwähnten Erfindung (Erfindung 1) ist als Magnetsensorteil ein TMR-Element, ein GMR-Element, ein AMR-Element oder ein Hallelement verwendbar (Erfindung 9).
In der oben erwähnten Erfindung (Erfindung 1) weist die Rotationswinkelabfühlvorrichtung vorzugsweise eine Vielzahl von Magnetsensorteilen auf, und mindestens zwei der Vielzahl von Magnetsensorteilen sind im Wesentlichen in Intervallen (180/M)° (M ist eine ganze Zahl größer oder gleich 2) zentriert auf der Rotationswelle entlang der Umfangsrichtung auf der virtuellen Ebene angeordnet (Erfindung 10).
In der oben erwähnten Erfindung (Erfindung 10) gibt vorzugsweise jeder der Magnetsensorteile die Magnetfeldintensität H_r in der radialen Richtung oder die Magnetfeldintensität H_θ in der Umfangsrichtung als das Sensorsignal aus (Erfindung 11).
[Effekt der Erfindung]
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine Rotationswinkelabfühlvorrichtung bereitgestellt werden, die ein genaues Detektieren eines Rotationswinkels basierend auf Magnetfeldintensität in eine radiale Richtung und/oder eine Umfangsrichtung erlaubt.
[KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN]
1A ist eine Querschnittsansicht einer schematischen Konfiguration einer Rotationswinkelabfühlvorrichtung in Bezug auf die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und 1B ist eine Draufsicht von der Seite einer zweiten Fläche eines Magneten in der Rotationswinkelabfühlvorrichtung in Bezug auf die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aus gesehen.
2 ist eine teilvergrößerte Seitenansicht eines Primärteils des Magneten in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
3 ist eine Querschnittsansicht eines weiteren Modus (Teil 1) des Magneten in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
4 ist eine Querschnittsansicht eines weiteren Modus (Teil 2) des Magneten in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
5 ist eine Querschnittsansicht eines weiteren Modus (Teil 3) des Magneten in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
6A ist eine schematische Darstellung von Magnetfeldintensitäten (Magnetfeldintensitäten in eine radiale Richtung und in eine Umfangsrichtung), die durch ein Magnetsensorteil in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung detektiert werden; 6B ist eine schematische Darstellung eines weiteren Modus von Magnetfeldintensitäten (Magnetfeldintensitäten in eine radiale Richtung), die durch die Magnetsensorteile detektiert werden; und 6C ist eine schematische Darstellung eines weiteren Modus von Magnetfeldintensitäten (Magnetfeldintensitäten in eine Umfangsrichtung), die durch die Magnetsensorteile detektiert werden.
7 zeigt konzeptuell Magnetfeldintensitäten in eine radiale Richtung und in eine Umfangsrichtung unterhalb der zweiten Fläche des Magneten in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
8A ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch den Magneten und eine Magnetsensor-anordnungsbare Region in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, und
8B ist eine Seitenansicht von 8A.
9 ist ein Diagramm, das Amplituden von Magnetfeldintensitäten zeigt, die in der Rotationswinkelabfühlvorrichtung in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung detektiert werden.
10A und 10B sind Schaltdiagramme, die schematisch jeweils einen Modus einer Schaltkonfiguration des Magnetsensorteils in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen.
11 ist eine perspektivische Ansicht einer schematischen Konfiguration von MR-Elementen als magnetische Detektionselemente in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
12 ist ein Schaltkreis, der schematisch einen Modus der Schaltkonfiguration eines Rotationswinkeldetektionsteils in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
13 zeigt ein Simulationsergebnis von Beispiel 1.
14 zeigt ein Simulationsergebnis von Beispiel 2.
15 zeigt ein Simulationsergebnis von Beispiel 3.
16 zeigt ein Simulationsergebnis von Beispiel 4.
17 zeigt ein Simulationsergebnis von Beispiel 5.
18 zeigt ein Simulationsergebnis von Beispiel 6.
19 zeigt ein Simulationsergebnis von Beispiel 7.
20 zeigt ein Simulationsergebnis von Beispiel 8.
21 zeigt ein Simulationsergebnis von Beispiel 9.
22 zeigt ein Simulationsergebnis des Vergleichsbeispiels 1.
23A ist eine Querschnittsansicht (Teil 1) einer schematischen Konfiguration einer herkömmlichen Rotationswinkelabfühlvorrichtung. und 23B ist eine Draufsicht (Teil 1) von der Seite einer zweiten Fläche eines Magneten in der herkömmlichen Rotationswinkelabfühlvorrichtung aus gesehen.
24A ist eine Querschnittsansicht (Teil 2) einer schematischen Konfiguration einer herkömmlichen Rotationswinkelabfühlvorrichtung, und 24B ist eine Draufsicht (Teil 2) von der Seite einer zweiten Fläche eines Magneten in der herkömmlichen Rotationswinkelabfühlvorrichtung aus gesehen.
[MODUS ZUR DURCHFÜHRUNG DER ERFINDUNG]
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung soll nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben werden. 1A ist eine Querschnittsansicht einer schematischen Konfiguration einer Rotationswinkelabfühlvorrichtung in Bezug auf die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; 1B ist eine Draufsicht von der Seite einer zweiten Fläche eines Magneten in der Rotalionswinkelabfühlvorrichtung in Bezug auf die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aus gesehen; und 2 ist eine teilvergrößerte Seitenansicht eines Primärteils des Magneten in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Wie in 1A und 1B gezeigt, ist eine Rotationswinkelabfühlvorrichtung 1 in Bezug auf die vorliegende Ausführungsform von der Welle S getragen und auf dieser festgelegt, und mit einem Magneten 2, der mit der Welle S einstückig rotiert, einem Magnetsensorteil 3, der ein Sensorsignal basierend auf einer Anderung in eine Richtung eines Magnetfelds entsprechend einer Rotation des Magneten 2 ausgibt; und einem Rotationswinkeldetektionsteil 4 (siehe 12), der einen Rotationswinkel eines rotierenden Körpers basierend auf dem vom Magnetsensorteil 3 ausgegebenen Sensorsignal detektiert, bereitgestellt.
Die Welle S ist aus einem magnetischen Metall, wie Fe oder Ni, hergestellt und weist eine kreisförmige zylindrische Form auf Die Welle S rotiert einstückig mit einem zu detektierenden Rotationswinkel eines Objekts (nicht gezeigt), wie etwa eines Motors oder Getriebes.
Der Magnet 2 weist eine erste Fläche 2A, die im Wesentlichen orthogonal zur Rotationswelle C (Wellenmittelpunkt) der Welle S ist, und eine zweite Fläche 2B, die entgegengesetzt zur ersten Fläche 2A ist, auf. Die erste Fläche 2A und die zweite Fläche 2B sind, entlang einer Achsenrichtung der Rotationswelle C der Welle S betrachtet, beinahe kreisförmig. Die zweite Fläche 2B ist bemessen, um die erste Fläche 2A physisch zu umfassen.
Der Magnet 2 ist von der Welle S getragen und auf dieser festgelegt, um den Schwerpunkt (Mittelpunkt) der ersten Fläche 2A und der zweiten Fläche 2B des Magneten 2 an die Rotationswelle C der Welle S anzupassen. Der Magnet ist in eine Richtung orthogonal zur Rotationswelle C der Welle S (in eine Richtung in der Ebene der ersten Fläche 2A und der zweiten Fläche 2B) magnetisiert. Ferner ist in der vorliegenden Ausführungsform der Magnet 2 in die Richtung, die orthogonal zur Rotationswelle C ist, magnetisiert, doch ist die vorliegende Ausführungsform nicht hierauf beschränkt. Zum Beispiel sollte der Magnet 2 eine Magnetisierungsvektorkomponente in der Richtung, die orthogonal zur Rotationswelle C ist, aufweisen, und vorzugsweise ist die Magnetisierungsrichtung des Magneten 2 im Wesentlichen orthogonal zur Rotationswelle C (ein Winkel zur Rotationswelle C in der Magnetisierungsrichtung beträgt ungefähr 90 ± 10°).
Der Magnet 2 in der vorliegenden Ausführungsform weist einen Basisabschnitt 21 mit der zweiten Fläche 2B und einen konvexen Abschnitt 22 mit der ersten Fläche 2A auf und steht in Richtung der Seite der ersten Fläche 2A vom Basisabschnitt 21 ab. Der Basisabschnitt 21 verläuft bis zu einem Außenumfangsteil 21E der zweiten Fläche 2B und weist eine Seitenfläche 2C auf (siehe 2), die im Wesentlichen parallel zur Rotationswelle C der Welle S ist. Der konvexe Abschnitt 22 steht in Richtung der Seite der ersten Fläche 2A von einer Position P (siehe 2) nach innen in die radiale Richtung des Magneten 2 von der Seitenfläche 2C des Basisabschnitts 21 ab und weist eine geneigte Seitenfläche 2D auf, die in einem vordefinierten Winkel θ_2D in die radiale Richtung des Magneten 2 nach innen geneigt ist.
Die Dicke T21 des Basisabschnitts 21 des Magneten 2 ist nicht besonders eingeschränkt und kann zum Beispiel auf ungefähr 1 bis 4 mm eingestellt sein. Die Dicke 122 des konvexen Abschnitts 22 ist auch nicht besonders eingeschränkt und kann zum Beispiel auf ungefähr 1 bis 4 mm eingestellt sein.
Vorzugsweise ist ein Verhältnis eines Durchmessers D_2A der ersten Fläche 2A zu einem Durchmesser D_2B der zweiten Fläche 2B im Magneten 2 1:2 oder größer. Wenn das Verhältnis des Durchmessers D_2A der ersten Fläche 2A zum Durchmesser D_2B der zweiten Fläche 2B innerhalb des oben genannten Bereichs liegt, sind, wenn eine kreisförmig virtuelle Ebene Vf, die orthogonal zur Rotationswelle C unterhalb der zweiten Fläche 2B ist und auf der Rotationswelle C zentriert ist, definiert ist, die Amplitude einer Magnetfeldintensität H_r in der radialen Richtung und die einer Magnetfeldintensität He in der Umfangsrichtung in einer vordefinierten Position auf der virtuellen Ebene Vf im Wesentlichen gleich. Hier ist die virtuelle Ebene Vf eine Ebene, die optional innerhalb eines vorbestimmten Raums (ein Raum in der Nähe der zweiten Fläche 2B) unterhalb der zweiten Fläche 2B des Magneten 2 definiert ist. Ferner kann der Durchmesser D_2A der ersten Fläche 2A zum Beispiel mit ungefähr 8 mm bis 20 mm definiert sein, und der Durchmesser D_2B der zweiten Fläche 2B kann zum Beispiel mit ungefähr 16 mm bis 40 mm definiert sein.
Die Länge L (Länge entlang der radialen Richtung des Magneten 2) von der Seitenfläche 2C des Basisabschnitts 21 zu einer ansteigenden Position der geneigten Seitenfläche 2D des konvexen Abschnitts 22 (Position P nach innen in der radialen Richtung des Magneten 2) kann zum Beispiel auf ungefähr 8 mm oder weniger und vorzugsweise ungefähr 1 mm bis 4 mm eingestellt sein.
Im Magneten 2 der vorliegenden Ausführungsform ist ein Verhältnis des Volumens V₂₁ des Basisabschnitts 21 zum Volumen V22 des konvexen Abschnitts 22 (V₂₁:V₂₂) vorzugsweise 1:0,2 oder größer, noch bevorzugter 1:0,2–5, und besonders bevorzugt 1:0,2–1. Wenn das Volumenverhältnis (V₂₁:V₂₂) innerhalb des oben genannten Bereichs liegt, werden eine Region, in der die Amplitude der Magnetfeldintensität H_r in der radialen Richtung und die der Magnetfeldintensität H_θ in der Umfangsrichtung im Wesentlichen identisch.
Ferner ist der Magnet 2 in der vorliegenden Ausführungsform nicht auf die in 1A und 2 gezeigten Modi eingeschränkt. Zum Beispiel ist, wie in 3 gezeigt, auch ein Modus annehmbar, der den Basisabschnitt 21, der die Seitenfläche 2C, die bis zur zweiten Fläche 2B und dem Außenumfangsteil 21E der zweiten Fläche 2B verläuft, umfasst, und den konvexen Abschnitt 22, der die geneigte Seitenfläche 2D, die bis zum oberen Ende der Seitenfläche 2C verläuft, sowie die erste Fläche 2A umfasst, aufweist. Ferner ist, wie in 4 gezeigt, ein weiterer Modus mit einer beinahe trapezartigen Querschnittsform annehmbar, die den Basisabschnitt 21, der die zweite Fläche 2B umfasst, und den konvexen Abschnitt 22, der die geneigte Seitenfläche 2D, die bis zum Außenumfangsteil 21E der zweiten Fläche 2B verläuft, sowie die erste Fläche 2A umfasst, aufweist. Darüber hinaus ist, wie in 5 gezeigt, noch ein weiterer Modus mit einer beinahe stufenartigen Querschnittsform akzeptierbar, die den Basisabschnitt 21, der die zweite Fläche 2B und die Seitenfläche 2C, die bis zum Außenumfangsteil 21E der zweiten Fläche 2B verläuft, umfasst, und den konvexen Abschnitt 22 aufweist, der die Seitenfläche 2E umfasst, die im Wesentlichen parallel zur Rotationswelle C der Welle S von der Position P ansteigt, die weiter innen in der radialen Richtung des Magneten 2 ist als die Seitenfläche 2C und die erste Fläche 2A.
Wenn die kreisförmige virtuelle Ebene Vf, die orthogonal zur Rotationswelle C unterhalb der zweiten Fläche 2B des Magneten 2 ist und auf der Rotationswelle C zentriert ist, definiert ist, ist der Magnetsensorteil 3 in der vorliegenden Ausführungsform in einer Position angeordnet, wo die Amplitude der Magnetfeldintensität H_r in der radialen Richtung und die der Magnetfeldintensität H_θ in der Umfangsrichtung in einer vordefinierten Position auf der virtuellen Ebene Vf im Wesentlichen gleich sind. Ferner ist in der vorliegenden Ausführungsform, wie in 6A gezeigt, zwar ein Magnetsensorteil 3, das die Magnetfeldintensität H_r in der radialen Richtung und die Magnetfeldintensität H_θ in der Umfangsrichtung detektieren kann, als Beispiel genannt, doch soll die vorliegende Ausführungsform nicht darauf beschränkt sein. Zum Beispiel kann sie, wie in 6B und 6C gezeigt, mit zwei Magnetsensorteilen 3 bereitgestellt sein, die in Intervallen von 90° um die Rotationswelle C der Welle S herum angeordnet sind. In diesem Fall können die zwei Magnetsensorteile 3 jeweils die Magnetfeldintensität H_r in der radialen Richtung (siehe 6B) und die Magnetfeldintensität H_θ in der Umfangsrichtung detektieren (siehe 6C).
Im Fall der Bereitstellung einer Vielzahl von Magnetsensorteilen 3 sollten mindestens zwei der Vielzahl von Magnetsensorteilen 3 in Intervallen von im Wesentlichen (180/M)° (M ist eine ganze Zahl größer oder gleich 2 und vorzugsweise eine ganze Zahl von 2 bis 5) um die Rotationswelle C der Welle S herum angeordnet sein. Ein Signal, das von den Magnetsensorteilen 3 ausgegeben wird, umfasst eine Hachfrequenz-Fehlerkomponente von Mter Ordnung, aber da die Hochfrequenz-Fehlerkomponente von Mter Ordnung beseitigt werden kann, indem die Magnetsensorteile 3 in Intervallen von (180/M)° um die Rotationswelle C angeordnet werden, kann ein Detektionsfehler des Rotationswinkels weiter reduziert werden.
In der vorliegenden Ausführungsform können die Magnetfeldintensität H_r in der radialen Richtung und die Magnetfeldintensität H_θ in der Umfangsrichtung auf der kreisförmigen virtuellen Ebene Vf, die unterhalb der zweiten Fläche 2B des Magneten 2 definiert ist, jeweils als Summe des Magnetfelds M_r21 in der radialen Richtung, das durch den Basisabschnitt 21 des Magneten 2 erzeugt wird, und des Magnetfelds M_r22 in der radialen Richtung, das vom konvexen Abschnitt 22 erzeugt wird, sowie als Summe eines Magnetfelds M_θ21 in der Umfangsrichtung, das durch den Basisabschnitt 21 erzeugt wird, und eines Magnetfelds M_θ22 in der Umfangsrichtung, das durch den konvexen Abschnitt 22 erzeugt wird, behandelt werden (siehe 7).
Im Fall, dass der Magnet 2 in die Richtung in der Ebene des Magneten 2 magnetisiert ist, wie in der vorliegenden Ausführungsform. wird die Stärke der Magnetfeldintensität Hr in der radialen Richtung auf der virtuellen Ebene Vf jeweils in der Nähe einer N-Polseitenkante NP und in der Nähe einer S-Polseitenkante SP maximal, und in einer Position, die jeweils um 90° um die Welle 5 von der N-Polseitenkante NP und der S-Polseitenkante SP rotiert ist, minimal. Währenddessen wird die Stärke der Magnetfeldintensität H_θ in der Umfangsrichtung in einer Position, die mit Mittelpunkt auf der Welle 5 jeweils um 90° von der N-Polseitenkante NP und der S-Polseitenkante SP rotiert ist. maximal, und jeweils in der Nähe der N-Polseitenkante NP und in der Nähe der S-Polseitenkante SP minimal.
In der vorliegenden Ausführungsform ist die Richtung des Magnetfelds M_r21 in der radialen Richtung, das durch den Basisabschnitt erzeugt wird, jeweils an der N-Polseitenkante NP und der S-Polseitenkante SP antiparallel zur Magnetisierungsrichtung DM des Magneten 2, und die Richtung des Magnetfelds M_r22 in der radialen Richtung, das vom konvexen Abschnitt 22 erzeugt wird, parallel zur Magnetisierungsrichtung DM des Magneten 2. Dann ist die Intensität des Magnetfelds M_r21 (Magnetfeldintensität H_r21) in der radialen Richtung, das durch den Basisabschnitt 21 erzeugt wird, größer als die des Magnetfelds M_r22 (Magnetfeldintensität H_r22) in der radialen Richtung, das durch den konvexen Abschnitt 22 erzeugt wird (H_r21 > H_r22). Ferner sind in 7 die Intensitäten des Magnetfelds M_r21, M_r22, M_θ21 und M_θ22 (Magnetfeldintensitäten H_r21, H_r22, H_θ21 und H_θ22) jeweils durch die Pfeillänge dargestellt.
Währenddessen sind die Richtung des Magnetfelds M_θ21 in Umfangsrichtung, das vom Basisabschnitt 21 erzeugt wird, und die Richtung des Magnetfelds M_θ22 in der Umfangsrichtung in einer Position, die um 90° um die Welle S von der N-Polseitenkante NP und der S-Polseitenkante SP rotiert ist, antiparallel zur Magnetisierungsrichtung DM des Magneten 2, und die Intensitäten dieser Magnetfelder H_θ21 und H_θ22 sind geringer als die Intensität des Magnetfelds M_r21 (Magnetfeldintensität H_r21) in der radialen Richtung, das durch den Basisabschnitt 21 erzeugt wird, an der N-Polseitenkante NP und der S-Polseitenkante SP (H_r21 > H_θ21, H_θ22). Folglich werden die Amplitude der Magnetfeldintensität H_r in der radialen Richtung und die der Magnetfeldintensität H_θ in der Umfangsrichtung im Wesentlichen gleich.
Wie oben beschrieben wird eine Region erzeugt, in der die Amplituden der Magnetfeldintensitäten H_r und H_θ in der radialen Richtung und der Umfangsrichtung auf der virtuellen Ebene Vf, die unterhalb der zweiten Fläche 2B des Magneten 2 definiert ist, in der vorliegenden Ausführungsform im Wesentlichen identisch sind (Magnetsensor-anordnungsbare Region 5). Diese Magnetsensor-anordnungsbare Region 5, wie in 8A und 8B gezeigt, ist eine ringförmige Region unterhalb der zweiten Fläche 2B zwischen einer ersten virtuellen Linie L1, die parallel zur Rotationswelle C ist und durch den Außenumfangsteil 22E der ersten Fläche 2A des Magneten 2 tritt, und einer zweiten virtuellen Linie L2, die parallel zur Rotationswelle C ist und durch den Außenumfangsteil 21E der zweiten Fläche 2B tritt. Daher kann, da die Amplitude der Magnetfeldintensität H_r in der radialen Richtung und die der Magnetfeldintensität H_θ in der Umfangsrichtung Wesentlichen gleich sind, durch Platzieren des Magnetsensorteils oder der Magnetsensorteile 3 in dieser Magnetsensor-anordnungsbaren Region 5 (siehe 9) ein Detektionsfehler des Rotationswinkels durch die Rotationswinkelabfühlvorrichtung 1 in Bezug auf die vorliegende Ausführungsform reduziert werden.
Der Magnetsensorteil 3 in der vorliegenden Ausführungsform umfasst mindestens ein magnetisches Detektionselement. Der Magnetsensorteil 3 kann als mindestens ein magnetisches Detektionselement ein Paar von magnetischen Detektionselementen umfassen, die in Serie geschaltet sind. In diesem Fall weist der Magnetsensorteil 3 erste und zweite Detektionsschaltungen auf, die das erste Paar von in Serie geschalteten magnetischen Detektionselementen sowie das zweite Paar von in Serie geschalteten magnetischen Detektionselementen umfassen.
Wie in 10A gezeigt, weist die erste Detektionsschaltung 31 im Magnetsensorteil 3 einen Leistungsquellenanschluss V1, einen Masseanschluss G1, zwei Ausgangsanschlüsse E11 und E12 und eine erste Wheatstone-Brückenschaltung 311 auf. Die erste Wheatstone-Brückenschaltung 311 weist einen ersten Signalerzeugungsteil 31A, der ein erstes Paar von in Serie geschalteten magnetischen Detektionselementen R11 und R12 umfasst, und einen Signalerzeugungsteil 31B, der ein zweites Paar von in Serie geschalteten magnetischen Detektionselementen R13 und R14 umfasst, auf. Ein Verbindungspunkt J12 der magnetischen Detektionselemente R11 und R13 ist mit dem Leistungsquellenanschluss V1 verbunden. Ein Verbindungspunkt J11 der magnetischen Detektionselemente R11 und R12 ist mit dem Ausgangsanschluss E11 verbunden. Ein Verbindungspunkt J14 der magnetischen Detektionselemente R13 und R14 ist mit dem Ausgangsanschluss E12 verbunden Ein Verbindungspunkt J13 der magnetischen Detektionselemente R12 und R14 ist mit dem Masseanschluss G1 verbunden. Eine Leistungsversorgungsspannung in einer vordefinierten Größenordnung wird an den Leistungsquellenanschluss V1 angelegt, und der Masseanschluss G1 wird an Masse gelegt. Ein erstes Signal S1, das durch den ersten Signalerzeugungsteil 31A erzeugt wird, wird vom Ausgangsanschluss E11 ausgegeben, und ein zweites Signal S2, das vom zweiten Signalerzeugungsteil 31B erzeugt wird, wird vom Ausgangsanschluss E12 ausgegeben.
Ferner weist, wie in 10B gezeigt, die zweite Detektionsschaltung 32 im Magnetsensorteil 3 einen Leistungsquellenanschluss V2, einen Masseanschluss G2, Ausgangsanschlüsse E21 und E22 und eine zweite Wheatstone-Brückenschaltung 312 auf. Die zweite Wheatstone-Brückenschaltung 312 weist einen dritten Signalerzeugungsteil 32A, der ein drittes Paar von in Serie geschalteten magnetischen Detektionselementen R21 und R22 umfasst, und einen vierten Signalerzeugungsteil 32B, der ein viertes Paar von in Serie geschalteten magnetischen Detektionselementen R23 und R24 umfasst, auf. Ein Verbindungspunkt J22 der magnetischen Detektionselemente R21 und R23 ist mit dem Leistungsquellenanschluss V2 verbunden. Ein Verbindungspunkt J21 der magnetischen Detektionselemente R21 und R22 ist mit dem Ausgangsanschluss E21 verbunden. Ein Verbindungspunkt J24 der magnetischen Detektionselemente R23 und R24 ist mit dem Ausgangsanschluss E22 verbunden. Ein Verbindungspunkt J23 der magnetischen Detektionselemente R22 und R24 ist mit dem Masseanschluss G2 verbunden. Eine Leistungsversorgungsspannung von vordefinierter Größenordnung wird an den Leistungsquellenanschluss V2 angelegt, und der Masseanschluss G2 wird an Masse gelegt. Ein drittes Signal S3, das vom dritten Signalerzeugungsteil 32A erzeugt wird, wird vom Ausgangsanschluss E21 ausgegeben, und ein viertes Signal S4, das vom vierten Signalerzeugungsteil 32B erzeugt wird, wird vom Ausgangsanschluss E22 ausgegeben.
In der vorliegenden Ausführungsform sind alle magnetischen Detektionselemente R11 bis R14 und R21 bis R24 in der ersten und der zweiten Detektionsschaltung 31 und 32 umfasst und können magnetoresistive Elemente (MR-Elemente), wie ein TMR-Element, ein GMR-Element oder ein AMR-Element, ein Hallelement und dergleichen sein. Besonders bevorzugt ist die Verwendung von TMR-Elementen. Das TMR-Element und das GMR-Element weisen eine magnetisch fixierte Schicht, in der die Magnetisierungsrichtung fixiert ist, eine freie Schicht, deren Magnetisierungsrichtung je nach Richtung des zu beaufschlagenden Magnetfelds variiert, und eine nichtmagnetische Schicht, die zwischen der Magnetisierungs-flxierten Schicht und der freien Schicht angeordnet ist, auf.
Wie in 11 gezeigt, weisen spezifisch das TMR-Element und das GMR-Element eine Vielzahl von Unterseitenelektroden 61, eine Vielzahl von MR-Filmen 50 und eine Vielzahl von Oberseitenelektroden 62 auf. Die Vielzahl von Unterseitenelektroden 61 sind auf einem Substrat (nicht gezeigt) angeordnet. Jede Unterseitenelektrode 61 weist eine lange, schmale Form auf. Ein Spalt ist zwischen zwei Unterseitenelektroden 61, die in die Längsrichtung der Unterseitenelektrode 61 benachbart sind, ausgebildet. MR-Filme 50 sind jeweils in der Nähe von beiden Enden in die Längsrichtung auf der oberen Seite der Unterseitenelektrode 61 angeordnet. Der MR-Film 50 umfasst eine freie Schicht 51, eine nichtmagnetische Schicht 52, eine Magnetisierungs-fixierte Schicht 53 und eine antiferromagnetische Schicht 54, die in entsprechender Reihenfolge von der Seite der Unterseitenelektrode 61 weg angeordnet sind. Die freie Schicht 51 ist mit der Unterseitenelektrode 61 elektrisch verbunden. Die antiferromagnetische Schicht 54 ist aus einem antiferromagnetischen Material hergestellt und dient dem Festlegen der Magnetisierungsrichtung der Magnetisierungs-fixierten Schicht 53 durch Verursachen einer Austauschkopplung mit der Magnetisierungs-fixierten Schicht 53. Die Vielzahl von Oberseitenelektroden 62 ist auf der Vielzahl von MR-Filmen 50 platziert. Jede Oberseitenelektrode 62 weist eine lange, schmale Form auf und ist auf zwei Unterseitenelektroden 61, die in die Längsrichtung der Unterseitenelektrode 61 benachbart sind, angeordnet und verbindet die antiferromagnetischen Schichten 54 der zwei benachbarten MR-Filme 50 elektrisch. Ferner können die MR-Filme 50 eine Konfiguration aufweisen, bei der die freie Schicht 51, die nichtmagnetische Schicht 52, die Magnetisierugs-fixierte Schicht 53 und die antiferromagnetische Schicht 54 in entsprechender Reihenfolge von der Seite der Oberseitenelektrode 62 weg angeordnet sind.
Im TMR-Element ist die nichtmagnetische Schicht 52 eine Tunnelbarriereschicht. Im GMR-Element ist die nichtmagnetische Schicht 52 eine nichtmagnetische leitfähige Schicht. Im TMR-Element und im GMR-Element variiert ein Widerstandswert entsprechend einem Winkel zwischen der Magnetisierungsschicht der freien Schicht 51 und der Magnetisierungsschicht der fixierten Schicht 53, und wenn dieser Winkel 0° ist (die Magnetisierungsrichtungen sind parallel zueinander), wird der Widerstandswert minimal, und wenn er 180° ist (die Magnetisierungsrichtungen sind antiparallel zueinander), wird der Widerstandswert maximal.
In 10A sind die Magnetisierungsrichtungen der Magnetisierungs-fixierten Schichten in den magnetischen Detektionselementen R11 bis R14 jeweils mit einem fetten Pfeil markiert. In der ersten Detektionsschaltung 31 sind die Magnetisierungsrichtung der Magnetisierungs-fixierten Schichten 53 in den magnetischen Detektionselementen R11 und R14 und die Magnetisierungsrichtung der Magnetisierungs-fixierten Schichten 53 in den magnetischen Detektionselementen R12 und R13 zueinander antiparallel und zur radialen Richtung des Magneten 2 orthogonal.
Im ersten Signalerzeugungsteil 31A werde, wenn die Magnetfeldintensität H_r in der radialen Richtung aufgrund der Rotation des Magneten 2 geändert wird, die Magnetisierungsrichtungen der freien Schichten 51 in den magnetischen Detektionselementen R11 und R12 entsprechend geändert, und wird das Potential des Verbindungspunkts J11 basierend auf einem relativen Winkel zwischen den Magnetisierungsrichtungen der freien Schicht 51 und denen der Magnetisierungs-fixierten Schichten 53 geändert. Ferner wird auf ähnliche Weise im zweite Signalerzeugungsteil 31B das Potential des Verbindungspunkts J14 basierend auf einem relativen Winkel zwischen den Magnetisierungsrichtungen der freien Schicht 51 und denen der Magnetisierungs-fixierten Schichten 53 in den magnetischen Detektionselementen R13 und R14 geändert. Daher erzeugt der erste Signalerzeugungsteil 31A ein erstes Signal S1, das der Magnetfeldintensität H_r in der radialen Richtung entspricht, und das erste Signal S1 wird vom Ausgangsanschluss E11 ausgegeben. Der zweite Signalerzeugungsteil 31B erzeugt ein zweites Signal S2, das der Magnetfeldintensität H_r in der radialen Richtung entspricht, und das zweite Signal S2 wird vom Ausgangsanschluss E12 ausgegeben.
Auf ähnliche Weise sind in 10B die Magnetisierungsrichtungen der Magnetisierungs-fixierten Schichten in den magnetischen Detektionselementen R21 bis R24 jeweils mit einem fetten Pfeil markiert. In der zweiten Detektionsschaltung 32 sind die Magnetisierungsrichtung der Magnetisierungs-fixierten Schichten 53 in den magnetischen Detektionselementen R21 und 214 sowie die Magnetisierungsrichtung der Magnetisierungs-fixierten Schichten 53 in den magnetischen Detektionselementen R22 und R23 zueinander antiparallel, aber zur Magnetisierungsrichtung des Magneten 2 parallel.
Im dritten Signalerzeugungsteil 32A werden, wenn die Magnetfeldintensität H_θ in der Umfangsrichtung aufgrund der Rotation des Magneten 2 geändert wird, die Magnetisierungsrichtungen der freien Schichten 51 der magnetischen Detektionselemente R21 und R22 entsprechend geändert, und das Potential des Verbindungspunkts J21 wird basierend auf einem relativen Winkel zwischen der Magnetisierungsrichtung der freien Schichten 51 und der Magnetisierungsrichtung der Magnetisierungs-flxierten Schichten 53 geändert. Ferner wird auf ähnliche Weise im vierten Signalerzeugungsteil 32B das Potential des Verbindungspunkts J24 basierend auf einem relativen Winkel zwischen der Magnetisierungsrichtung der freien Schichten 51 und der Magnetisierungsrichtung der Magnetisierungs-fixierten Schichten 53 in den magnetischen Detektionselementen R23 und R24 geändert. Daher erzeugt der dritte Signalerzeugungsteil 32A ein drittes Signal S3, das der Magnetfeldintensität H_θ in der Umfangsrichtung des Magneten 2 entspricht, und das dritte Signal S3 wird vom Ausgangsanschluss E21 ausgegeben. Der vierte Signalerzeugungsteil 32B erzeugt ein viertes Signal S4, das der Magnetfeldintensität He in der Umfangsrichtung des Magneten 2 entspricht, und das vierte Signal S4 wird vom Ausgangsanschluss E22 ausgegeben.
Der Rotationswinkeldetektionsteil 4 in der vorliegenden Ausführungsform, wie in 12 gezeigt, weist eine erste Rechenschaltung 41, eine zweite Rechenschaltung 42 und eine dritte Rechenschaltung 43 auf und erzeugt einen Rotationswinkel-Detektionswert θ_s basierend auf dem ersten bis vierten Signal S1 bis S4.
Die Ausgangsanschlüsse E11 und E12 sind jeweils mit zwei Eingangsanschlüssen der ersten Rechenschaltung 41 verbunden. Die Ausgangsanschlüsse E21 und E22 sind jeweils mit zwei Eingangsanschlüssen der zweiten Rechenschaltung 42 verbunden Ausgangsanschlüsse der ersten und der zweiten Rechenschaltung 41 und 42 sind jeweils mit den zwei Eingangsanschlüssen der dritten Rechenschaltung 43 verbunden.
Die erste Rechenschaltung 41 erzeugt ein erstes Nachvorgangssignal Sa1 basierend auf dem ersten und dem zweiten Signal S1 und S2. Die zweite Rechenschaltung 42 erzeugt ein zweites Nachvorgangssignal Sa2 basierend auf dem dritten und dem vierten Signal S3 und S4. Die dritte Rechenschaltung 43 erzeugt einen Rotationswinkel-Detektionswert θ_s basierend auf dem ersten und dem zweiten Nachvorgangssignal Sa1 und Sa2.
Das erste Nachvorgangssignal Sa1 wird durch einen Vorgang erzeugt, um einen Unterschied zwischen dem ersten Signal S1 und dem zweiten Signal S2 zu erhalten (S1–S2). Das zweite Nachvorgangssignal Sa2 wird durch einen Vorgang erzeugt, um einen Unterschied zwischen dem dritten Signal S3 und dem vierten Signal S4 zu erhalten (S3–S4).
Die dritte Rechenschaltung 43 weist Normalisierungsschaltungen N1 bis N4, eine Additionsschaltung 43A, eine Subtraktionsschaltung 43B und einen Betriebsteil 43C auf. Die Normalisierungsschaltungen N1 bis N4 weisen jeweils einen Eingangsanschluss und einen Ausgangsanschluss auf. Die Additionsschaltung 43A, die Subtraktionsschaltung 43B und der Betriebsteil 43C weisen jeweils zwei Eingangsanschlüsse und einen Ausgangsanschluss auf.
Ein Ausgangsanschluss der ersten Rechenschaltung 41 ist mit einem Eingangsanschluss der Normalisierungsschaltung N1 verbunden. Ein Ausgangsanschluss der zweiten Rechenschaltung 42 ist mit einem Eingangsanschluss der Normalisierungsschaltung N2 verbunden. Ausgangsanschlüsse der Normalisierungsschaltungen N1 und N2 sind jeweils mit zwei Eingangsanschlüssen der Additionsschaltung 43A verbunden. Ausgangsanschlüsse der Normalisierungsschaltungen N1 und N2 sind jeweils mit zwei Eingangsanschlüssen der Subtraktionsschaltung 43B verbunden. Ein Ausgangsanschluss der Additionsschaltung 43A ist mit einem Eingangsanschluss der Normalisierungsschaltung N3 und einem Ausgangsanschluss der Subtraktionsschaltung 43B verbunden. Jeder Ausgangsanschluss der Normalisierungsschaltungen N3 und N4 ist mit zwei Eingangsanschlüssen des Betriebsteils 43C verbunden.
Die Normalisierungsschaltung N1 gibt einen Wert aus, in dem das erste Nachvorgangssignal Sa1 für die Additionsschaltung 43A und die Subtraktionsschaltung 43B normalisiert ist. Die Normalisierungsschaltung N2 gibt einen Wert aus, in dem das zweite Nachvorgangssignal Sa2 für die Additionsschaltung 43A und die Subtraktionsschaltung 43B normalisiert ist. Die Normalisierungsschaltungen N1 und N2 normalisieren das erste und das zweite Nachvogangssignal Sa1 und Sa2 zum Beispiel, um Höchstwerte des ersten und des zweiten Nachvorgangssignals Sa1 und Sa2 jeweils auf 1 einzustellen und um Mindestwerte jeweils auf –1 einzustellen. In der vorliegenden Ausführungsform wird ein Wert, in dem das erste Nachvorgangssignal Sa1 normalisiert wurde, sin(0+ π/4), und ein Wert, in dem das zweite Nachvorgangssignal Sa2 normalisiert wurde, wird sin(θ – π/4). Ferner ist θ ein Winkel zwischen einem Segment, das die Verbindungspunkte J12 und J14 verbindet, und einem externen Magnetfeld.
Die Additionsschaltung 43A führt einen Vorgang durch, um die Summe eines Werts, in dem das erste Nachvorgangssignal Sa1 normalisiert wurde, und eines Werts, in dem das zweite Nachvorgangssignal Sa2 normalisiert wunde, zu erhalten, und erzeugt ein Additionssignal S11. Die Subtraktionsschaltung 43B führt einen Vorgang durch, um die Differenz zwischen einem Wert, in dem das erste Nachvorgangssignal Sa1 normalisiert wurde, und einem Wert, in dem das Nachvorgangssignal Sa2 normalisiert wurde, zu erhalten, und erzeugt ein Subtraktionssignal S12. Das Additionssignal S11 und das Subtraktionssignal S12 werden durch die folgenden Formeln ausgedrückt: 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
Die Normalisierungsschaltung N3 gibt den Wert S21 aus, in dem das Additionssignal S11 für den Betriebsteil 43C normalisiert wurde. Die Normalisierungsschaltung N4 gibt den Wert S22 aus, in dem das Subtraktionssignal S12 für den Betriebsteil 43C normalisiert wurde. Die Normalisierungsschaltungen N3 und N4 normalisieren das Additionssignal S11 und das Subtraktionssignal S12 zum Beispiel, um Höchstwerte des Additionssignals S11 und des Subtraktionssignals S12 jeweils auf 1 einzustellen, und um Mindestwerte jeweils auf –1 einzustellen. In der vorliegenden Ausführungsform wird der Wert S21, in dem das Additionssignal S11 normalisiert wurde, _sinθ, und der Wert S22, in dem das Subtraktionssignal S12 normalisiert wurde, wird _cosθ.
Der Betriebsteil 43C berechnet einen Rotationswinkel-Detektionswert θs mit einer Übereinstimmungsbeziehung mit dem Winkel θ basierend auf den Werten S21 und S22. Zum Beispiel berechnet der Betriebsteil 43C den Rotationswinkel-Detektionswert θ_s anhand der folgenden Formel: θ_s = arctan(S21/S22)
Wenn der Rotationswinkel-Detektionswert θ_s im Bereich von 0° oder größer, aber weniger als 360 ° ist, dann liegen zwei um 180° unterschiedliche Werte als Lösungen des Rotationswinkel-Detektionswerts θ_s vor. Der wahre Wert des Rotationswinkel-Detektionswerts θ_s kann jedoch entsprechend einer Kombination von positiven und negativen Werten S21 und S22 als eine der zwei Lösungen bestimmt werden. Mit anderen Worten, wenn der Wert S21 ein positiver Wert ist, ist der Rotationswinkel-Detektionswert θ_s größer als 0°, aber kleiner als 180°. Wenn der Wert S21 ein negativer Wert ist, ist der Rotationswinkel-Detektionswert θ_s größer als 180°, aber kleiner als 360°. Ist der Wert S22 ein positiver Wert, liegt der Rotationswinkel-Detektionswert θ_s in einem Bereich von 0° oder großer, aber kleiner als 90°, und größer als 270° und 360° oder weniger. Ist der Wert S22 ein negativer Wert, ist der Rotationswinkel-Detektionswert θ_s größer als 90°, aber kleiner als 270°. Der Betriebsteil 43C kann einen wahren Wert für den Rotationswinkel-Detektionswert θ_s innerhalb des Bereichs von 0° oder großer, aber weniger als 360° entsprechend einer Kombination aus positiven und negativen Werten S21 und S22 erhalten.
Wie oben beschrieben, wird in der Rotationswinkelabfühlvorrichtung 1 in Bezug auf die vorliegende Ausführungsform, da der Magnet 2 den Basisabschnitt 21 mit der zweiten Fläche 2B und den konvexen Abschnitt 22 mit der ersten Fläche 2A, der in Richtung der Seite der ersten Fläche 2A vom Basisabschnitt 21 weg vorsteht, aufweist, unterhalb der zweiten Fläche 2B eine Region (Magnetsensor-anordnungsbare Region 5) erzeugt, in der die Amplituden der Magnetfeldintensitäten H und He in der radialen Richtung und der Umfangsrichtung sind. Dann kann, da der Magnetsensorteil 3 in dieser Magnetsensor-anordnungsbaren Region 5 platziert ist, ein Detektionsfehler des Rotationswinkels reduziert werden. Da vorgesehen ist, dass ein Rotationswinkel entsprechend der Magnetfeldintensität H_r in der radialen Richtung und der Magnetfeldintensität H_θ in der Umfangsrichtung berechnet wird, und die Magnetsensor-anordnungsbare Region 5 ausreichend größer als die Magnetsensorteile 3 ist, kann ein Detektionsfehler des Rotationswinkels aufgrund einer Abweichung der Welle S unterdrückt werden. Darüber hinaus weist der Magnet 2 den Basisabschnitt 21 mit der zweiten Fläche 2B und den konvexen Abschnitt 22 mit der ersten Fläche 2A, der in Richtung der Seite der ersten Fläche 2A vom Basisabschnitt 21 weg vorsteht, auf, und da der Rotationswinkel-Detektionswert θ_s entsprechend der Magnetfeldintensität H_r in der radialen Richtung und der Magnetfeldintensität H_θ in der Umfangsrichtung berechnet werden kann, wird es möglich, das Volumen des Magneten 2 zu reduzieren.
Die oben beschriebene Ausführungsform dient der besseren Veranschaulichung der vorliegenden Erfindung, soll aber die vorliegende Erfindung nicht einschränken. Daher ist jedes in der Ausführungsform offenbarte Element ein Konzept, das sämtliche Auslegungen und Äquivalente im Rahmen des technischen Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung umfasst.
Zum Beispiel kann in der Ausführungsform der Magnetsensorteil 3 jeweils eine der Magnetfeldintensität H_r in der radialen Richtung und der Magnetfeldintensität H_rθ in der Umfangsrichtung, oder die Magnetfeldintensität H_z in der Richtung entlang der Rotationswelle C der Welle S detektieren, und der Rotationswinkel-Detektionswert θ_s kann durch den Rotationswinkeldetektionsteil 4 basierend auf einer der Magnetfeldintensität H_r in der radialen Richtung und der Magnetfeldintensität H_r in der Umfangsrichtung sowie der Magnetfeldintensität H_z in einer Richtung entlang der Rotationswelle C der Welle S berechnet werden.
[Beispiel]
Nachstehend soll die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf Beispiele und dergleichen näher beschrieben werden, doch ist die vorliegende Erfindung nicht auf die unten angeführten Beispiele eingeschränkt
[Beispiel 1]
In dem Magneten mit der in 1 und 2 gezeigten Konfiguration wurden eine Magnetfeldverteilung des Magneten 2 und eine darauf basierende Winkelfehlerverteilung durch Simulation unter Verwendung einer Finite-Elemente-Methode (FEM) erhalten. Ferner wurde die Dicke T₂₁ des Basisabschnitts 21 des Magneten 2 auf 2,25 mm eingestellt; die Dicke T₂₂ des konvexen Abschnitts 22 wurde auf 2,75 mm eingestellt; die Länge L von der Seitenfläche 2C bis zu einer ansteigenden Position P wurde auf 2,0 mm eingestellt; der Durchmesser D_2A der ersten Fläche 2A wurde auf 12 mm eingestellt; der Durchmesser D_2B der zweiten Fläche 2B wurde auf 28 mm eingestellt; der Neigungswinkel θ_2D der geneigten Seitenfläche 2D wurde auf 25° eingestellt und das Volumen wurde auf 1,86 cm³ eingestellt (Volumenverhältnis des Basisabschnitts 21 zum konvexen Abschnitt 22 (V₂₁:V₂₂) = 1:0,46). Die Ergebnisse sind in 13 gezeigt.
[Beispiel 2]
Ähnlich wie in Beispiel 1, außer dass der Magnet 2 mit der in 3 gezeigten Konfiguration verwendet wurde, wurden die Magnetfeldverteilung des Magneten 2 und die Winkelfehlerverteilung durch Simulation erhalten. Ferner wurde die Dicke T₂₁ des Basisabschnitts 21 des Magneten 2 auf 1,1 mm eingestellt; die Dicke T des konvexen Abschnitts 22 wurde auf 3,9 mm eingestellt; der Durchmesser D2A der ersten Fläche 2A wurde auf 14,4 mm eingestellt; der Durchmesser D_2B der zweiten Fläche 2B wurde auf 28 mm eingestellt; der Neigungswinkel θ_2D der geneigten Seitenfläche 2D wurde auf 30° eingestellt und das Volumen wurde auf 1,75 cm³ eingestellt (Volumenverhältnis des Basisabschnitts 21 zum konvexen Abschnitt 22 (V₂₁:V₂₂) = 1:1,75). Die Ergebnisse sind in 14 gezeigt.
[Beispiel 3]
Ähnlich wie in Beispiel 2, außer dass die Dicke T₂₁ des Basisabschnitts 21 des Magneten 2 auf 1,8 mm eingestellt wurde; die Dicke T22 des konvexen Abschnitts 22 auf 3,2 mm eingestellt wurde; das Volumen auf 2,08 cm³ eingestellt wurde (Volumenverhältnis des Basisabschnitts 21 zum konvexen Abschnitt 22 (V₂₁: V₂₂) = 1:0,95), wurden die Magnetfeldverteilung des Magneten 2 und die Winkelfehlerverteilung durch Simulation erhalten. Die Ergebnisse sind in 15 gezeigt.
[Beispiel 4]
Ähnlich wie in Beispiel 3, außer dass der Neigungswinkel θ_2D der geneigten Seitenfläche 2D des Magneten 2 auf 45° eingestellt wunde; und das Volumen auf 2,41 cm³ eingestellt wurde (Volumenverhältnis des Basisabschnitts 21 zum konvexen Abschnitt 22 (V₂₁:V₂₂) = 1:1,44), wurden die Magnetfeldverteilung des Magneten 2 und die Winkelfehlerverteilung durch Simulation erhalten. Die Ergebnisse sind in 16 gezeigt.
[Beispiel 5]
Ähnlich wie in Beispiel 4, außer dass die Dicke T₂₁ des Basisabschnitts 21 des Magneten 2 auf 0,6 mm eingestellt wurde; die Dicke T₂₂ des konvexen Abschnitts 22 auf 4,4 mm eingestellt wurde; und das Volumen auf 2,04 cm³ eingestellt wurde (Volumenverhältnis des Basisabschnitts 21 zum konvexen Abschnitt 22 (V₂₁:V₂₂) = 1:6,24), wurden die Magnetfeldverteilung des Magneten 2 und die Winkelfehlerverteilung durch Simulation erhalten. Die Ergebnisse sind in 17 gezeigt.
[Beispiel 6]
Ähnlich wie in Beispiel 1, außer dass der Magnet mit der in 4 gezeigten Konfiguration verwendet wurde, wurden die Magnetfeldverteilung des Magneten 2 und die Winkelfehlerverteilung durch Simulation erhalten. Ferner wurde die Dicke des Magneten 2 (die Dicke T₂₂ des konvexen Abschnitts 22) auf 5 mm eingestellt; der Durchmesser Den der ersten Fläche 2A wurde auf 12 mm eingestellt; der Durchmesser D_2B der zweiten Fläche 2B wurde auf 28 mm eingestellt; der Neigungswinkel θ_2D der geneigten Seitenfläche 2D wurde auf 32° eingestellt; und das Volumen wurde auf 14,03 cm³ eingestellt Die Ergebnisse sind in 18 gezeigt.
[Beispiel 7]
Ähnlich wie in Beispiel 1, außer dass der Magnet 2 mit der in 5 gezeigten Konfiguration verwendet wurde, wurden die Magnetfeldverteilung des Magneten 2 und die Winkelfehlerverteilung durch Simulation erhalten. Ferner wurde die Dicke T₂₁ des Basisabschnitts 21 des Magneten 2 auf 2,0 mm eingestellt; die Dicke T₂₂ des konvexen Abschnitts 22 wurde auf 2,0 mm eingestellt; die Länge von der Seitenfläche 2C bis zur ansteigenden Position P in der radialen Richtung wurde auf 4 mm eingestellt; der Durchmesser D_2A der ersten Fläche 2A wurde auf 20 mm eingestellt; der Durchmesser D_2B der zweiten Fläche 2B wurde auf 28 mm eingestellt; und das Volumen wurde auf 1,66 cm³ eingestellt (Volumenverhältnis des Basisabschnitts 21 zum konvexen Abschnitt 22 (V21:V22) = 1:0,47). Die Ergebnisse sind in 19 gezeigt.
[Beispiel 8]
Ähnlich wie in Beispiel 1, außer dass die Dicke T₂₁ des Basisabschnitts 21 des Magneten 2 auf 3,25 mm eingestellt wurde; das Volumen auf 2,45 cm³ eingestellt wurde (Volumenverhältnis des Basisabschnitts 21 zum konvexen Abschnitt 22 (V₂₁:V₂₂) = 1:0,32), wurden die Magnetfeldverteilung des Magneten 2 und die Winkelfehlerverteilung durch Simulation erhalten. Die Ergebnisse sind in 20 gezeigt.
[Beispiel 9]
Ähnlich wie in Beispiel 1, außer dass die Dicke T₂₁ des Basisabschnitts 21 des Magneten 2 auf 4,25 mm eingestellt wurde; und das Volumen auf 2,99 cm³ eingestellt wurde (Volumenverhältnis des Basisabschnitts 21 zum konvexen Abschnitt 22 (V₂₁:V₂₂) = 1:0,24), wurden die Magnetfeldverteilung des Magneten 2 und die Winkelfehlerverteilung durch Simulation erhalten. Die Ergebnisse sind in 21 gezeigt.
[Vergleichsbeispiel 1]
Ähnlich wie in Beispiel 1, außer dass der Magnet 200 mit der in 23A und 23B gezeigten Konfiguration verwendet wurde, wurden die Magnetfeldverteilung des Magneten 200 und die Winkelfehlerverteilung durch Simulation erhalten. Ferner wurde die Dicke des Magneten 200 auf 3 mm eingestellt; der Durchmesser wurde auf 28 mm eingestellt; und das Volumen wurde auf 16,96 cm³ eingestellt. Die Ergebnisse sind in 22 gezeigt.
13 bis 22 zeigen die Winkelfehlerverteilung in der Nähe des Außenumfangsteils der Magneten 2 und 200, die jeweils durch Simulationen der Beispiele 1 bis 9 und des Vergleichsbeispiels 1 erhalten wurden. In 13 bis 22 sind die Regionen, in denen die Helligkeit um dem Umfang der Magneten 2 und 200 (dunkelgraue Regionen) herum am geringsten ist, Regionen, in denen die Magnetfeldintensitäten H_r und H_θ in der radialen Richtung und der Umfangsrichtung weniger als 15 mT betragen; die Regionen, in denen die Helligkeit am größten ist (helle Regionen) sind Regionen, in denen die Magnetfeldintensitäten H_r und H_θ in der radialen Richtung und der Umfangsrichtung 20 mT oder größer sind; und die Regionen, in denen die Helligkeit mittelmäßig ist (hellgraue Regionen) sind Regionen, in denen die Magnetfeldintensitäten H_r und H_θ in der radialen Richtung und der Umfangsrichtung 15 mT oder großer, aber weniger als 20 mT sind. Die Regionen, die mit einer gestrichelten Linie umrandet sind, sind Regionen, in denen ein Winkelfehler verbessert ist; Regionen mit Magnetfeldintensitäten, die durch den Magnetsensorteil oder die Magnetsensorteile 3 (Magnetfeldintensitäten H_r und H_θ = 20 bis 80 mT) detektierbar sind; und Regionen, die die Magnetsensor-anordnungsbare Region sein können.
Entsprechend den in 13 bis 22, in den Beispielen 1 bis 9 gezeigten Ergebnissen, wurde festgestellt, dass der Rotationswinkel basierend auf den Magnetfeldintensitäten H_r und H_θ in der radialen Richtung und/oder der Umfangsrichtung in einer vordefinierten Position auf einer kreisförmigen virtuellen Ebene Vf genau detektierbar sein würde. Ferner wurde entsprechend den in 14 bis 16 gezeigten Ergebnissen festgestellt, dass eine Position der Region, in der der Rotationswinkel genau detektierbar sein würde (Magnetsensor-anordnungsbare Region 5), nicht schwanken würde, selbst wenn der Neigungswinkel der geneigten Seitenfläche 2C geändert würde. Darüber hinaus wurde entsprechend den in 13 bis 11, in den Beispielen 1 bis 9 gezeigten Ergebnissen festgestellt, dass eine Position der Region, in der der Rotationswinkel genau detektierbar sein würde (Magnetsensor-anordnungsbare Region 5), ungeachtet der Form oder Art des Magneten nicht schwanken würde. Ferner wurde entsprechend den in 13 bis 21 festgestellt, dass ein Detektionsfehler des Rotationswinkels reduziert werden könnte, da der konvexe Abschnitt 22 des Magneten 2 in Richtung der ersten Fläche 2A von einer Position nach innen in der radialen Richtung von der Seitenfläche 2C vorsteht Darüber hinaus wurde entsprechend den in 13, 20 und 21 gezeigten Ergebnissen festgestellt, dass die Große der Magnetsensor-anordnungsbaren Region 5 mit zunehmendem Volumenverhältnis des Basisabschnitts 21 im Magneten 2 ansteigen würde.
Bezugszeichenliste

1: Rotationswinkelabfühlvorrichtung
2: Magnet
2A: erste Fläche
2B: zweite Fläche
3: Magnetsensorteil
4: Rotationswinkelabfühlteil

Claims

Rotationswinkelabfühlvorrichtung, umfassend: ein Magnet, der angeordnet ist, um mit einer Rotationswelle eines rotierenden Körpers entsprechend einer Rotation des rotierenden Körper einstückig rotierbar zu sein, und dessen Form, entlang der Rotationswelle betrachtet, im Wesentlichen kreisförmig ist; einen Magnetsensorteil, der ein Sensorsignal basierend auf einer Änderung in der Richtung eines Magnetfelds entsprechend der Rotation des Magneten ausgibt; und einen Rotationswinkelabfühlteil, der einen Rotationswinkel des rotierenden Körpers basierend auf dem vom Magnetsensorteil ausgegebenen Sensorsignal detektiert, wobei der Magnet eine Magnetisierungsvektorkomponente in eine Richtung orthogonal zur Rotationswelle umfasst; und wobei wenn eine kreisförmige virtuelle Ebene, die orthogonal zur Rotationswelle und auf der Rotationswelle zentriert ist, in der Nähe des Magneten definiert ist, der Magnetsensorteil in einer Position angeordnet ist, in der Amplituden einer Magnetfeldintensität H_r in der radialen Richtung und einer Magnetfeldintensität H_θ in Umfangsrichtung auf der virtuellen Ebene im Wesentlichen gleich sind, und mindestens eine der Magnetfeldintensität H_r in der radialen Richtung und der Magnetfeldintensität H_θ in Umfangsrichtung als das Sensorsignal ausgegeben wird.
Rotationswinkelabfühlvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Magnet eine erste Fläche, die im Wesentlichen orthogonal zur Rotationswelle ist, und eine zweite Fläche umfasst, die der ersten Fläche entgegengesetzt ist und deren Größe derart ist, dass sie die erste Fläche, entlang der Achsenrichtung der Rotationswelle betrachtet, physisch umfasst; und wobei der Magnetsensorteil in einer Position angeordnet ist, die der zweiten Fläche des Magneten gegenüberliegt.
Rotationswinkelabfühlvorrichtung nach Anspruch 2, wobei der Magnetsensorteil zwischen einer ersten Linie, die parallel zur Rotationswelle ist und durch einen Außenumfangsteil der ersten Fläche tritt, und einer zweiten Linie, die parallel zur Rotationswelle ist und durch einen Außenumfangsteil der zweiten Fläche tritt, angeordnet ist.
Rotationswinkelabfühlvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, wobei der Magnet Folgendes umfasst: einen Basisabschnitt, der die zweite Fläche umfasst, und einen konvexen Abschnitt, der die erste Fläche aufweist und in Richtung der ersten Fläche vom Basisabschnitt vorsteht.
Rotationswinkelabfühlvorrichtung nach Anspruch 4, wobei der Basisabschnitt eine Seitenfläche umfasst, die bis zu einem Außenumfangsteil der zweiten Fläche verläuft und im Wesentlichen parallel zur Rotationswelle ist.
Rotationswinkelabfühlvorrichtung nach Anspruch 5, wobei der konvexe Abschnitt in Richtung der Seite der ersten Fläche an einer radial weiter innen gelegenen Stelle des Magneten als die Seitenfläche des Basisabschnitts vorsteht.
Rotationswinkelabfühlvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei der konvexe Abschnitt in Richtung der Seite der ersten Fläche vorsteht, um in die radiale Richtung des Magneten nach innen geneigt zu sein.
Rotationswinkelabfühlvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, wobei das Volumenverhältnis des Basisabschnitts zum konvexen Abschnitt 1:0,2 oder größer ist.
Rotationswinkelabfühlvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Magnetsensorteil ein TMR-Element, ein GMR-Element, ein AMR-Element oder ein Hallelement umfasst.
Rotationswinkelabfühlvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, umfassend: eine Vielzahl der Magnetsensorteile, wobei mindestens zwei der Vielzahl der Magnetsensorteile im Wesentlichen in Intervallen von (180/M)° angeordnet sind, wobei M eine ganze Zahl großer oder gleich 2 ist, mit Mittelpunkt auf der Rotationswelle entlang der Umfangsrichtung auf der virtuellen Ebene.
Rotationswinkelabfühlvorrichtung nach Anspruch 10, wobei jeder der Magnetsensoren die Magnetfeldintensität H_r in der radialen Richtung oder die Magnetfeldintensität H_θ in der Umfangsrichtung als das Sensorsignal ausgibt.