JP2017161470A - 回転角度検出装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】回転角度検出装置は、回転体の回転に伴い回転軸と一体に回転可能に設けられ、回転軸に沿って見たときの形状が実質的に円形の磁石と、磁石の回転に伴う磁場の方向の変化に基づき、センサ信号を出力する磁気センサ部と、磁気センサ部により出力されたセンサ信号に基づき、回転体の回転角度を検出する回転角度検出部とを備え、磁石は、回転軸に直交する方向の磁化ベクトルの成分を有し、回転軸に直交し、回転軸を中心とする円形の仮想平面を磁石の近傍に設定したときに、磁気センサ部は、仮想平面上における径方向の磁場強度Hr及び周方向の磁場強度Hθの振幅が互いに実質的に同一である位置に設けられ、少なくとも径方向の磁場強度Hr及び周方向の磁場強度Hθのいずれか一方をセンサ信号として出力する。
【選択図】図1
Description
=2sinθ・cos(−π/4)
=1.41sinθ
S12=sin(θ+π/4)−sin(θ−π/4)
=2cosθ・sin(π/4)
=1.41cosθ
θs=arctan(S21/S22)
図1(A)及び図2に示す構成を有する磁石2において、当該磁石2の磁場分布及びそれに基づく角度誤差分布を、有限要素法(FEM)を用いたシミュレーションにより求めた。なお、磁石2の基部21の厚さT21を2.25mm、凸部22の厚さT22を2.75mm、側面2Cから立ち上がり位置Pまでの長さLを2.0mm、第1面2Aの直径D2Aを12mm、第2面2Bの直径D2Bを28mm、傾斜側面2Dの傾斜角度θ2Dを25°、体積を1.86cm3(基部21と凸部22との体積比(V21:V22)=1:0.46)とした。結果を図13に示す。
図3に示す構成を有する磁石2を用いた以外は、実施例1と同様にして、磁石2の磁場分布及びそれに基づく角度誤差分布をシミュレーションにより求めた。なお、磁石2の基部21の厚さT21を1.1mm、凸部22の厚さT22を3.9mm、第1面2Aの直径D2Aを14.4mm、第2面2Bの直径D2Bを28mm、傾斜側面2Dの傾斜角度θ2Dを30°、体積を1.75cm3(基部21と凸部22との体積比(V21:V22)= 1:1.75)とした。結果を図14に示す。
磁石2の基部21の厚さT21を1.8mm、凸部22の厚さT22を3.2mm、体積を2.08cm3(基部21と凸部22との体積比(V21:V22)=1:0.95)とした以外は、実施例2と同様にして、磁石2の磁場分布及びそれに基づく角度誤差分布をシミュレーションにより求めた。結果を図15に示す。
磁石2の傾斜側面2Dの傾斜角度θ2Dを45°、体積を2.41cm3(基部21と凸部22との体積比(V21:V22)=1:1.44)とした以外は、実施例3と同様にして、磁石2の磁場分布及びそれに基づく角度誤差分布をシミュレーションにより求めた。結果を図16に示す。
磁石2の基部21の厚さT21を0.6mm、凸部22の厚さT22を4.4mm、体積を2.04cm3(基部21と凸部22との体積比(V21:V22)=1:6.24)とした以外は、実施例4と同様にして、磁石2の磁場分布及びそれに基づく角度誤差分布をシミュレーションにより求めた。結果を図17に示す。
図4に示す構成を有する磁石2を用いた以外は、実施例1と同様にして、磁石2の磁場分布及びそれに基づく角度誤差分布をシミュレーションにより求めた。なお、磁石2の厚さ(凸部22の厚さT22)を5mm、第1面2Aの直径D2Aを12mm、第2面2Bの直径D2Bを28mm、傾斜側面2Dの傾斜角度θ2Dを32°、体積を14.03cm3とした。結果を図18に示す。
図5に示す構成を有する磁石2を用いた以外は、実施例1と同様にして、磁石2の磁場分布及びそれに基づく角度誤差分布をシミュレーションにより求めた。なお、磁石2の基部21の厚さT21を2.0mm、凸部22の厚さT22を2.0mm、側面2Cから立ち上がり位置Pまでの径方向の長さを4mm、第1面2Aの直径D2Aを20mm、第2面2Bの直径D2Bを28mm、体積を1.66cm3(基部21と凸部22との体積比(V21:V22)=1:0.47)とした。結果を図19に示す。
磁石2の基部21の厚さT21を3.25mm、体積を2.45cm3(基部21と凸部22との体積比(V21:V22)=1:0.32)とした以外は、実施例1と同様にして、磁石2の磁場分布及びそれに基づく角度誤差分布をシミュレーションにより求めた。結果を図20に示す。
磁石2の基部21の厚さT21を4.25mm、体積を2.99cm3(基部21と凸部22との体積比(V21:V22)=1:0.24)とした以外は、実施例1と同様にして、磁石2の磁場分布及びそれに基づく角度誤差分布をシミュレーションにより求めた。結果を図21に示す。
図23に示す構成を有する磁石200を用いた以外は、実施例1と同様にして、磁石200の磁場分布及びそれに基づく角度誤差分布をシミュレーションにより求めた。なお、磁石200の厚さを3mm、直径を28mm、体積を16.96cm3とした。結果を図22に示す。
2…磁石
2A…第1面
2B…第2面
3…磁気センサ部
4…回転角度検出部
Claims (11)
- 回転体の回転に伴いその回転軸と一体に回転可能に設けられ、前記回転軸に沿って見たときの形状が実質的に円形である磁石と、
前記磁石の回転に伴う磁場の方向の変化に基づき、センサ信号を出力する磁気センサ部と、
前記磁気センサ部により出力された前記センサ信号に基づき、前記回転体の回転角度を検出する回転角度検出部と
を備え、
前記磁石は、前記回転軸に直交する方向の磁化ベクトルの成分を有しており、
前記回転軸に直交し、前記回転軸を中心とする円形の仮想平面を前記磁石の近傍に設定したときに、前記磁気センサ部は、前記仮想平面上における径方向の磁場強度Hr及び周方向の磁場強度Hθの振幅が互いに実質的に同一である位置に設けられ、少なくとも前記径方向の磁場強度Hr及び前記周方向の磁場強度Hθのいずれか一方を前記センサ信号として出力することを特徴とする回転角度検出装置。 - 前記磁石は、前記回転軸に実質的に直交する第1面と、当該第1面に対向し、前記回転軸の軸方向に沿って見たときに前記第1面を物理的に包含する大きさの第2面とを有し、
前記磁気センサ部は、前記磁石の前記第2面に対向する位置に設けられていることを特徴とする請求項1に記載の回転角度検出装置。 - 前記磁気センサ部は、前記回転角度検出装置の側面視において、前記第1面の外周縁部を通る前記回転軸に平行な第1線分と前記第2面の外周縁部を通る前記回転軸に平行な第2線分との間に設けられていることを特徴とする請求項2に記載の回転角度検出装置。
- 前記磁石は、
前記第2面を有する基部と、
前記第1面を有し、前記基部から前記第1面側に向けて突出する凸部と
を含むことを特徴とする請求項2又は3に記載の回転角度検出装置。 - 前記基部は、前記第2面の外周縁部に連続し、前記回転軸に実質的に平行な側面を有することを特徴とする請求項4に記載の回転角度検出装置。
- 前記凸部は、前記基部の前記側面よりも前記磁石の径方向内方から前記第1面側に向けて突出することを特徴とする請求項5に記載の回転角度検出装置。
- 前記凸部は、前記基部から前記第1面側に向けて、前記磁石の径方向内方に傾斜するようにして突出することを特徴とする請求項4〜6のいずれかに記載の回転角度検出装置。
- 前記基部と前記凸部との体積比が、1:0.2以上であることを特徴とする請求項4〜7のいずれかに記載の回転角度検出装置。
- 前記磁気センサ部は、TMR素子、GMR素子、AMR素子又はホール素子を含むことを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載の回転角度検出装置。
- 複数の前記磁気センサ部を備え、
前記複数の磁気センサ部のうちの少なくとも2つが、前記仮想平面上の周方向に沿って、前記回転軸を中心として実質的に(180/M)°(Mは2以上の整数である。)の間隔で配置されていることを特徴とする請求項1〜9のいずれかに記載の回転角度検出装置。 - 前記各磁気センサ部が、前記径方向の磁場強度Hr又は前記周方向の磁場強度Hθを前記センサ信号として出力することを特徴とする請求項10に記載の回転角度検出装置。
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