JP5202343B2 - 回転角検出器 - Google Patents

Description

本発明は、産業用ＦＡ機器や車載用等の様々な分野で用いられる磁気式の回転角検出器に関する。

従来の磁気式の回転角検出器における一般的な構成例では、図１５に示すように、回転シャフト３とともに回転する円板に対して半円分の各領域にＳ極とＮ極とを１極ずつ着磁した磁石部１と、該磁石部１の上方に配置され、ＡＭＲ素子やＧＭＲ素子などの磁界の方向の変化に対して出力が変化する磁気検出素子を有する検出部２とを備えている。ここで上記上方とは、磁石部１において回転シャフト３とは反対側の方向である。又、磁石部１の着磁は、上記円板の厚み方向に一様に同極が着磁されている場合と、厚み方向に層状に異極が着磁されている場合とがある。又、特許文献１における図１に示されるように、リング形状の磁石部の中穴に磁気検出素子を配置した構成もある。

これらのいずれの構成においても、回転シャフト３の回転に伴う磁石部１の回転により、上記磁気検出素子に印加される磁界の方向が変化し、それに応じて磁気検出素子の出力が変化する。この出力変化から磁石部１の回転角が演算される。

又、回転シャフト３と磁石部１との締結方法の制約、磁石部１の構造上の制約、あるいは検出部２の設置位置上の制約等の理由により、図１６に示すように、リング状の円板にてなる磁石部４の上方に検出部２を配置する構成も一般に知られている。この構成においても、磁石部４の着磁は、円板の厚み方向に一様に同極が着磁されている場合と、厚み方向に層状に異極が着磁されている場合とがある。又、検出部２の設置位置としては、磁石部４を回転させる回転シャフト３の延長上、つまり磁石部４における中穴４ａの上方、あるいは磁石部４における周縁部４ｂの上方となり、着磁方向、及びリング形状の磁石部４の内、外径の差によって、どちらの配置が最適であるかが決定される。

特開２００２−２２４０６号公報 特開２００７−２５６２５０号公報

上述の磁気式回転角検出器において、磁界の方向変化に対して出力が変化する磁気検出素子を検出部２に備える形態では、磁気検出素子に作用する磁石部１又は磁石部４からの磁界の向きが磁石部１又は磁石部４の回転に連動して回転する必要がある。又、磁気検出素子は、ある面積を有することから、磁石部１又は磁石部４から磁気検出素子に作用する磁界の強度及び方向が一様となるような一定の面積以上の領域が必要である。さらに、磁石部１、４に対する検出部２の組付け位置誤差や、磁石部１、４が回転シャフト３からずれて組み付けられた偏芯がある場合でも、規定の精度で安定した回転角検出が可能なように、上記領域の面積は、極力、大きくする必要がある。

しかしながら、リング形状の磁石部４を用いた場合、リング形状の磁石部４の上方に生じる磁界の向きはリングの中穴４ａにより歪められる。よって、磁気検出素子において一様な磁界が得られる領域は、小さくなるという課題がある。その概念を図１７に示す。図１７では、磁石部４から上方に距離Ｇにて離れた位置での磁界の向きを平面図にて示している。リング形状の磁石部４の周縁部４ｂの上方では、図中、左から右に向かって真っ直ぐで一様な磁界が発生しているが、磁石部４の中穴４ａ付近（図中、点線部）では、磁界の向きは、中穴４ａの直径方向に沿うように配向されるため、磁界の向きが歪められ、一様な磁界領域を保てなくなる。このように磁気検出素子に対して一様な磁界が作用する領域は、小さくなることから、回転角検出器における測定精度が低くなるという問題が発生する。

又、図１５に示すように磁石部１，４の直径方向に沿って着磁されている場合には、磁石部１，４の外周付近まで一様な磁界が得られるのに対して、磁石部１，４を形成する円板の厚み方向に沿って層状に着磁されている場合には、各極の重心位置が磁力線の極の位置となり、直径方向に沿った着磁の場合と比べて極間隔が狭くなり、一様な磁界領域が狭くなるという課題がある。よってこの場合にも、回転角検出器における測定精度が低くなるという問題が発生する。

本発明は上述したような問題点を解決するためになされたもので、従来に比べて高精度にて回転角検出が可能な回転角検出器を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は以下のように構成する。
即ち、本発明の一態様における回転角検出器は、測定対象物の回転角を測定する回転角検出器であって、上記測定対象物にて回転され、回転中心軸を含む中空部を有し上記回転により磁界の向きを変化させる着磁がなされた磁石部と、上記回転中心軸の軸方向において上記磁石部の上方又は下方に設置され上記磁界の向きの変化により出力が変化する磁気検出素子を有する検出部と、を備え、上記磁気検出素子に対向する上記磁石部の対向面と上記磁気検出素子との間の距離を規定する上記軸方向における上記磁石部の内周部分及び外周部分の厚みは、上記回転における直径方向において上記内周部分と上記外周部分との間に位置する中央部分の厚みに対して段階的に増大することを特徴とする。

本発明の一態様における回転角検出器によれば、中央部に中空部を有する磁石部の厚みを直径方向において局所的又は段階的に変化させたことにより、中央部に中空部を有する磁石部の上方又は下方に配置した磁気検出素子に対して磁場整形し、磁界が一様なつまり均一な領域を従来に比べてより広範囲に提供することができる。その結果、磁気検出素子の測定精度が従来に比べて向上し、従来よりも高精度にて回転角検出が可能となる。又、一様な磁界の領域が広がることから、従来に比べて粗い検出部の組み立てが可能となる。よって、回転角検出器の低コスト化を図ることもできる。

本発明の実施の形態１による回転角検出器の概略構成を示す斜視図である。 図１に示す回転角検出器における概略の断面図である。 図１に示す磁石部における磁石から発生する磁界方向分布の磁石断面での概略を示す図である。 従来の一般的なリング形状で径方向着磁された磁石を用いた回転角検出器において、磁石から発生する磁界方向分布の磁石断面での概略を示す図である。 図１に示す磁石部の変形例を示すとともに、該変形例における磁石から発生する磁界方向分布の磁石断面での概略を示す図である。 本発明の実施の形態２による回転角検出器の概略構成を示す斜視図である。 図６に示す回転角検出器における概略の断面図である。 本発明の実施の形態３による回転角検出器の概略構成を示す斜視図である。 図８に示す回転角検出器の概略の断面図である。 図８に示す磁石部における磁石から発生する磁界方向分布の磁石断面での概略を示す図である。 従来の一般的なリング形状で厚さ方向着磁された磁石を用いた回転角検出器において、磁石から発生する磁界方向分布の磁石断面での概略を示す図である。 図１に示す回転角検出器の変形例における断面図である。 図７に示す回転角検出器の変形例における断面図である。 図９に示す回転角検出器の変形例における断面図である。 従来の一般的な、円板形状の磁石と磁気検出素子とを用いた回転角検出器の構成例を示す斜視図である。 従来の一般的な、リング形状の磁石と磁気検出素子とを用いた回転角検出器の構成例を示す斜視図である。 図１６に示すリング形状の磁石の上方における磁界の方向の空間分布を示す概念図である。

本発明の実施形態である、測定対象物の回転角を測定する回転角検出器について、図を参照しながら以下に説明する。尚、各図において、同一又は同様の構成部分については同じ符号を付している。

実施の形態１．
本発明の実施の形態１における回転角検出器の構成について、図１から図５を参照して以下に説明する。
図１には、実施の形態１における回転角検出器１０１の概略構成を示し、図２には、その断面図を示している。回転角検出器１０１は、基本的構成部分として、磁石部１１０と、検出部１２０とを備える。

検出部１２０は、ＡＭＲ素子やＧＭＲ素子などの磁界の向きの変化により出力が変化する磁気検出素子１２１と、磁気検出素子１２１に接続され磁気検出素子１２１の出力情報から測定対象物の回転角を求める測定部１２２とを備える。

磁石部１１０は、上記測定対象物の回転角を求めるために上記測定対象物により回転される部材である。上記測定対象物は、本実施形態では図１に示すように、例えばモータ軸等の回転シャフト３であり、駆動源３１により回転シャフト３の回転中心軸３ａ周りに回転方向３ｂへ回転される。磁石部１１０は、本実施形態では、円板形状にてなり、回転中心軸３ａを含む磁石部１１０の中央部１１０ａには、当該磁石部１１０をその厚み方向に貫通する中空部１１１を有する。ここで磁石部１１０の厚み方向とは、本実施形態では、回転中心軸３ａの軸方向３ｃに沿った方向である。中空部１１１は、回転シャフト３の一端に接着や、はめ合い等の方法で固定され、磁石部１１０は、回転シャフト３の回転に伴い回転する。

このような磁石部１１０には、回転シャフト３の回転に伴う磁石部１１０の回転によって、磁気検出素子１２１に作用する磁界の向きが変化するように着磁がなされている。即ち、図１及び図２に示すように、磁気検出素子１２１に対向する磁石部１１０の対向面１１０ｂを回転方向３ｂに１８０度ずつ二等分する各領域１１２ａ，１１２ｂに、Ｎ極及びＳ極が１極ずつ着磁されている。本実施形態では、着磁された領域１１２ａ，１１２ｂに対向して、かつ回転中心軸３ａの軸方向３ｃに沿って対向面１１０ｂの上方に、より詳しくは下記磁石部１１０の中央部分１１０ｆの上方に磁気検出素子１２１が配置されている。尚、上記上方とは、磁石部１１０において回転シャフト３とは反対の方向をいう。

さらに、図２に示すように、磁石部１１０の対向面１１０ｂと磁気検出素子１２１との間の距離Ｇを規定する軸方向３ｃにおける磁石部１１０の厚みは、磁石部１１０の回転における直径方向１１０ｃにおいて局所的又は段階的に変化する。具体的に説明すると、本実施形態では図１及び図２に示すように、磁石部１１０の内周部分１１０ｄ及び外周部分１１０ｅにおける磁石部１１０の厚みは、直径方向１１０ｃにおける磁石部１１０の中央部分１１０ｆの厚みに対して厚い。ここで、中央部分１１０ｆとは、内周部分１１０ｄと外周部分１１０ｅとに挟まれた領域で、磁石部１１０の厚みが最も薄く直径方向１１０ｃにおいてその厚みに変化が無く一定な厚さの領域が相当する。尚、図２では、便宜上、中央部分１１０ｆと磁気検出素子１２１との間の距離を「Ｇ」として図示しているが、上述のように距離Ｇは、中央部分１１０ｆのみならず内周部分１１０ｄ及び外周部分１１０ｅも含めた磁石部１１０の対向面１１０ｂと、磁気検出素子１２１との距離に相当する。又、距離Ｇは、磁石部１１０の磁気特性、磁気検出素子１２１の磁界に対する感度、及び当該回転角検出器１０１の組み立て上の制約等を考慮して決定される。

又、本実施形態では、内周部分１１０ｄにおける内周端１１３、及び外周部分１１０ｅにおける外周端１１４の厚みを最も厚く設定し、上記内周端１１３及び上記外周端１１４から中央部分１１０ｆに向かって均一の割合で、換言すると直線的に、磁石部１１０の厚みが減じるように、内周部分１１０ｄ及び外周部分１１０ｅは、形成されている。

又、本実施形態では上述のように、着磁を施して磁石部１１０を構成したが、円板状の基材に永久磁石を取り付ける、あるいは永久磁石のみにて磁石部１１０を構成してもよい。このような構成では、磁石の締結の為の部材が含まれる場合がある。

上述のように構成される磁石部１１０から磁気検出素子１２１へ作用する磁界について以下に説明する。
上述した磁石部１１０における磁化方向を生じるものは、一般に径方向着磁と呼ばれ、磁石部１１０において軸方向３ｃには同じ極が存在する。このような磁石部１１０において、磁石から発生する磁界方向分布の概略図を図３に示す。一方、図４には、従来の一般的なリング形状の磁石を用いた場合において、磁石から発生する磁界方向分布の概略図を示す。尚、図３及び図４に示す矢印５は、磁石の磁化方向を示している。

図３と図４とを比較すると明らかなように、磁石部１１０では、内周部分１１０ｄ及び外周部分１１０ｅと中央部分１１０ｆとを結ぶ、内周部分１１０ｄ及び外周部分１１０ｅに形成された斜面１１０ｄ−１及び斜面１１０ｅ−１の存在により磁場整形され、上記距離Ｇを適切に設定することで、磁気検出素子１２１に対する磁界の向きが一様つまり均一となる領域を従来に比べて広くすることができる。よって斜面１１０ｄ−１及び斜面１１０ｅ−１を有する内周部分１１０ｄ及び外周部分１１０ｅは、磁界改善部と称することができる。ここで上記距離Ｇは、磁石部１１０の場合、図３に示すように内周部分１１０ｄ及び外周部分１１０ｅにおける上記内周端１１３及び外周端１１４の最厚寸法を少し超える程度の大きさが好ましい。尚、距離Ｇの大きさは、内周部分１１０ｄ及び外周部分１１０ｅにおける直径方向１１０ｃでの厚み変化の割合や、磁石部１１０の磁気特性等により変化する。

一般的に、磁気検出素子は一定の面積を有しており、また、磁石部に対する磁気検出素子の組付け位置誤差や、磁石部が回転シャフトからずれて組み付けられた場合に生じる偏芯があった場合に、磁気検出素子が一様な磁界の領域から外れると角度検出精度が悪化する。

これに対し本実施形態における回転角検出器１０１では、上述のように磁気検出素子１２１に対して磁界の向きが一様となる領域を従来に比べて広くすることができることから、上記組付け位置誤差や上記偏芯があった場合でも、磁気検出素子１２１が一様な磁界の領域から外れる割合は従来よりも低くなる。よって、本実施形態の回転角検出器１０１は、従来に比べて角度検出精度の向上を図ることができる。又、本実施形態における回転角検出器１０１では、広範囲な磁界一様領域を確保することが可能なことから、磁石部１１０及び磁気検出素子１２１の組み立ての余裕度を大きくとることができ、より簡易な組立方法が可能となる。したがって、回転角検出器１０１の低コスト化を図ることも可能となる。

本実施形態では、上述のように、磁石部１１０の内周部分１１０ｄ及び外周部分１１０ｅの両領域にて厚みを大きくしているが、いずれか一方のみを厚くしてもよい。又、本実施形態では上述のように、内周部分１１０ｄ及び外周部分１１０ｅにおける厚み変化は、直径方向１１０ｃにおいて均一な、つまり直線的な増減としている。しかしながらこれに限定されず、他の変化率、例えば図５に示すような例えば二次曲線的に変化させてもよい。要するに、内周部分１１０ｄ及び外周部分１１０ｅにおける厚み変化は、直径方向１１０ｃにおいて段階的に変化すればよい。一方、内周部分１１０ｄ及び外周部分１１０ｅの少なくとも一方の厚みを中央部分１１０ｆに比べて単に厚くする、つまり磁石部１１０の厚みを直径方向１１０ｃにおいて局所的に厚くするようにしてもよい。

又、本実施形態では、磁石部１１０は、中空部１１１を有するリング形状であるが、これに限定されるものではなく、例えば外形及び中空部形状が四角形等の多角形の形状であっても良い。

又、本実施形態では、磁気検出素子１２１は、磁石部１１０の中央部分１１０ｆに対向して配置したが、これに限定されず、例えば回転シャフト３の回転中心軸３ａの上方や、その他組み立て上の制約等を考慮した任意の位置に配置することができる。

また、図１及び図２の形態に対して、図１２に示すように、磁石部１１０を上下反転させ、磁石の下方、つまり回転シャフト３の存在する側に磁気検出素子１２１を配置することも可能である。この形態の場合、回転シャフト３の材質は、非磁性体である必要がある。図１２に示す形態では、図１及び図２の形態と比較して回転角検出器１０１全体のサイズをコンパクト化することができる。

実施の形態２．
次に、図６及び図７を参照して、本発明の実施の形態２における回転角検出器１０２の構成について以下に説明する。
実施の形態２における回転角検出器１０２においても、上述の回転角検出器１０１と同様に基本的構成部分として、磁石部１３０と、検出部１２０とを備える。上述の回転角検出器１０１との構成上の相違点は、磁石部１３０であり、その他の構成は上述の回転角検出器１０１の構成に同じである。よって、以下には磁石部１３０についてのみ説明を行う。

磁石部１３０は、本実施形態では、円板形状にてなり、回転中心軸３ａを含む磁石部１３０の中央部１３０ａには、当該磁石部１３０をその厚み方向に貫通する中空部１３１を有する。中空部１３１が回転シャフト３の一端に接着や、はめ合い等の方法で固定され、磁石部１３０は、回転シャフト３の回転に伴い回転する。このような磁石部１３０には、磁石部１１０と同様に、磁気検出素子１２１に対向する磁石部１３０の対向面１３０ｂを回転方向３ｂに１８０度ずつ二等分する各領域１３２ａ，１３２ｂにＮ極及びＳ極が１極ずつ着磁されている。

又、実施の形態１における磁石部１１０では、上述し、又、図２に示すように、磁石部１１０の厚さが変化しない中央部分１１０ｆを有している。これに対し実施の形態２における磁石部１３０では、図７に示すように、中空部１３１を除く磁石部１３０の断面は、Ｖ字形状であり、厚みが一定である中央部分１１０ｆに相当する領域は存在しない。

詳しく説明すると、本実施形態では、図６及び図７に示すように、磁石部１３０の回転の直径方向１３０ｃにおける、磁石部１３０の内周端１３３と外周端１３４との中間点１３５での、磁石部１３０の厚みを最小として、磁石部１３０の内周部分１３０ｄ及び外周部分１３０ｅにおける磁石部１３０の厚みは、直径方向１３０ｃにおいて均一につまり直線的に増減している。即ち、内周部分１３０ｄ及び外周部分１３０ｅにおける内周端１３３及び外周端１３４における磁石部１３０の軸方向３ｃにおける厚みが最も大きく、中間点１３５における厚みが最も小さい。

尚、図７では、便宜上、中間点１３５と磁気検出素子１２１との間の距離を「Ｇ」として図示しているが、距離Ｇは、中間点１３５のみならず内周部分１３０ｄ及び外周部分１３０ｅも含めた磁石部１３０の、磁気検出素子１２１に対する対向面１３０ｂとの距離に相当する。又、距離Ｇは、磁石部１３０の磁気特性、磁気検出素子１２１の磁界に対する感度、及び当該回転角検出器１０２の組み立て上の制約等を考慮して決定される。

上述のように構成される磁石部１３０を有する回転角検出器１０２においても、実施の形態１の回転角検出器１０１と同様の効果を得ることができる。即ち、磁石部１３０においても、内周部分１３０ｄ及び外周部分１３０ｅに形成された斜面１３０ｄ−１及び斜面１３０ｅ−１の存在により、上記距離Ｇを適切に設定することで、磁気検出素子１２１に対する磁界の向きが一様となる領域を従来に比べて広くすることができる。ここで上記距離Ｇは、磁石部１３０の場合、図７に示すように内周部分１３０ｄ及び外周部分１３０ｅにおける内周端１３３及び外周端１３４の最厚寸法を少し超える程度の距離が一例として挙げられる。尚、距離Ｇの大きさは、内周部分１３０ｄ及び外周部分１３０ｅにおける直径方向１３０ｃでの厚み変化の割合や、磁石部１３０の磁気特性等により変化する。

又、実施の形態１の構成との比較において本実施の形態２では中央部分１１０ｆを設けていない。よって、実施の形態１の構成よりも上記距離Ｇを比較的小さく設定した場合でも、実施の形態１と比較して、一様な磁界領域をより広く確保することができる。

このように磁石部１３０においても磁気検出素子１２１に対して磁界の向きが一様となる領域を従来に比べて広くすることができることから、本実施形態の回転角検出器１０２においても、従来に比べて角度検出精度の向上を図ることができる。又、回転角検出器１０２でも、磁石部１３０及び磁気検出素子１２１の組み立ての余裕度を大きくとることができ、より簡易な組立方法が可能となる。したがって、回転角検出器１０２の低コスト化を図ることも可能となる。

又、本実施形態では、上述のように、磁石部１３０の内周部分１３０ｄ及び外周部分１３０ｅの両方にて厚みを変化させているが、いずれか一方のみにて厚みを変化させてもよい。又、本実施形態では上述のように、内周部分１３０ｄ及び外周部分１３０ｅにおける厚み変化は、直径方向１３０ｃにおいて均一な、つまり直線的な増減としている。しかしながらこれに限定されず、他の変化率、例えば二次曲線的に変化させてもよい。要するに、内周部分１３０ｄ及び外周部分１３０ｅにおける厚み変化は、直径方向１３０ｃにおいて段階的に変化すればよい。

又、磁石部１３０は、中空部１３１を有する円柱形状のリング磁石を設けているが、本実施の形態はこれに限定されるものではなく、例えば外形及び中空部１３１の形状が四角形等の多角形の形状でも良い。
その他、実施の形態１で説明した変形構成例は、本実施形態にも適用可能である。

また、図６及び図７の形態に対して、図１３に示すように、磁石部１３０を上下反転させ、磁石の下方、つまり回転シャフト３の存在する側に磁気検出素子１２１を配置することも可能である。本形態の場合、回転シャフト３の材質は、非磁性体である必要がある。図１３に示す形態では、図６及び図７の形態と比較して、回転角検出器１０２全体のサイズをコンパクト化することができる。

実施の形態３．
次に、図８から図１１を参照して、本発明の実施の形態３における回転角検出器１０３の構成について以下に説明する。
実施の形態３における回転角検出器１０３についても、上述の回転角検出器１０１と同様に基本的構成部分として、磁石部１４０と、検出部１２０とを備える。上述の回転角検出器１０１との構成上の相違点は、磁石部１４０であり、その他の構成は上述の回転角検出器１０１の構成に同じである。よって、以下には磁石部１４０についてのみ説明を行う。

磁石部１４０は、本実施形態では、円板形状にてなり、回転中心軸３ａを含む磁石部１４０の中央部１４０ａには、当該磁石部１４０をその厚み方向に貫通する中空部１４１を有する。中空部１４１が回転シャフト３の一端に接着や、はめ合い等の方法で固定され、磁石部１４０は、回転シャフト３の回転に伴い回転する。

このような磁石部１４０では、上述の磁石部１１０と同様に、磁気検出素子１２１に対向する磁石部１４０の対向面１４０ｂを回転方向３ｂに１８０度ずつ二等分する各領域１４２ａ，１４２ｂにＮ極及びＳ極を一対着磁するとともに、さらに、図８及び図９に示すように磁石部１４０の厚み方向、つまり回転中心軸３ａの軸方向３ｃに沿って異極を着磁している。磁石部１４０におけるこのような磁化方向を生じるものは、一般に厚さ方向着磁、もしくは両面４極着磁と呼ばれる。

本実施形態では、磁気検出素子１２１は、磁石部１４０の回転中心軸３ａの軸方向３ｃの延長線上に配置される。

さらに磁石部１４０では、図８及び図９に示すように、磁石部１４０の対向面１４０ｂと磁気検出素子１２１との間の距離Ｇを規定する軸方向３ｃにおける磁石部１４０の厚みは、磁石部１４０の回転における直径方向１４０ｃにおいて局所的又は段階的に変化する。具体的に説明すると、本実施形態では図８及び図９に示すように、直径方向１４０ｃにおける磁石部１４０の外周部分１４０ｅにおける磁石部１４０の厚みは、磁石部１４０の内周部分１４０ｄの厚みに対して厚い。ここで内周部分１４０ｄの厚みは、直径方向１４０ｃにおいて一定である。外周部分１４０ｅにおける磁石部１４０の厚みは、磁石部１４０の外周端１４４が最も厚く、内周側へ向かって直線的に減少して内周部分１４０ｄの厚みに達する。本実施形態では、外周部分１４０ｅは、直径方向１４０ｃにおいて、外周端１４４から、磁石部１４０の外周端１４４と内周端１４３とのほぼ中間点１４５までの領域に相当する。

尚、図９では、便宜上、内周部分１４０ｄと磁気検出素子１２１との間の距離を「Ｇ」として図示しているが、上述のように距離Ｇは、内周部分１４０ｄのみならず外周部分１４０ｅも含めた磁石部１４０の対向面１４０ｂとの距離に相当する。又、距離Ｇは、磁石部１４０の磁気特性、磁気検出素子１２１の磁界に対する感度、及び当該回転角検出器１０３の組み立て上の制約等を考慮して決定される。

上述のように構成される磁石部１４０から磁気検出素子１２１へ作用する磁界について以下に説明する。
磁石部１４０において、磁石から発生する磁界方向分布の概略図を図１０に示す。一方、図１１には、従来の一般的な、リング形状で、一般に厚さ方向着磁もしくは両面４極着磁と呼ばれる磁石から発生する磁界方向分布の概略図を示す。

図１１に示すような、従来の厚さ方向着磁の磁石部１では、磁石部１の外周部分において、磁石部１の表面から裏面へ向かう、又は裏面から表面に向かう、磁界の向きが形成される。その結果、磁石部１における磁石の各極の重心位置は、図中左側から右側へ向かう磁力線の極の位置となり、極間隔が狭くなる。したがって、従来の厚さ方向着磁の磁石部１では、一様な磁界が得られる領域が狭くなるという課題がある。
又、上記径方向着磁の場合にあっては、磁石部の外周部分において例えば表面から裏面へ向かう磁界は形成されないことから、従来の厚さ方向着磁の磁石部１は、上記径方向着磁の場合に比べても一様な磁界が得られる領域が狭くなるという課題がある。

一方、本実施形態における磁石部１４０では、図１０と図１１とを比較すると明らかなように、外周部分１４０ｅに形成された斜面１４０ｅ−１の存在により、上記距離Ｇを適切に設定することで、厚さ方向着磁タイプにもかかわらず、磁気検出素子１２１に対する磁界の向きが一様つまり均一となる領域を従来の厚さ方向着磁タイプに比べて、また、従来の上記径方向着磁タイプに比べて広くすることができる。このことから、斜面１４０ｅ−１を有する外周部分１１０ｅは、磁界改善部と称することもできる。ここで上記距離Ｇは、磁石部１４０の場合、図９に示すように外周部分１４０ｅにおける外周端１４４における最厚寸法を少し超える程度の大きさが好ましい。尚、距離Ｇの大きさは、外周部分１４０ｅにおける直径方向１４０ｃでの厚み変化の割合や、磁石部１４０の磁気特性等により変化する。

上述のように構成される磁石部１４０を有する回転角検出器１０３においても、実施の形態１の回転角検出器１０１と同様の効果を得ることができる。即ち、本実施形態における磁石部１４０においても、上述のように、磁気検出素子１２１に対する磁界の向きが一様つまり均一となる領域を従来に比べて広くすることができることから、実施形態１、２と同様に、角度検出精度の向上を図ることができ、また、より簡易な組立方法が可能となり、回転角検出器１０３の低コスト化を図ることも可能となる。

又、上述した実施形態１、２における磁石部１１０、１３０のように径方向着磁がなされた構成の場合、回転中心軸３ａの上方における磁界強度は弱い。よって、実施形態１、２における回転角検出器１０１，１０２では、磁気検出素子１２１を回転中心軸３ａの上方に配置することは得策ではない。これに対し、本実施の形態３の磁石部１４０では、いわゆる両面４極着磁がなされていることから、回転中心軸３ａの上方の磁界強度は比較的強く、実施形態１、２に比べて均一な磁界の領域を広く取ることができる。よって、本実施の形態３では、磁気検出素子１２１を回転中心軸３ａの上方に配置することもでき、磁気検出素子１２１の設置位置の選択範囲が広がるという効果もある。

尚、本実施形態では、上述の効果を奏することから磁気検出素子１２１は、磁石部１４０に対して回転中心軸３ａの上方に設けるのが好ましいが、これに限るものではなく、組立て上の制約等を考慮して任意の位置に配置することができる。

本実施形態では、外周部分１４０ｅにおける厚み変化は、上述のように、直径方向１１０ｃにおいて均一な割合、つまり直線的な増減としているが、これに限定されず、他の変化率、例えば二次曲線的に変化させてもよい。要するに、外周部分１４０ｅにおける厚み変化は、直径方向１４０ｃにおいて段階的に変化すればよい。

又、本実施形態では、外周部分１４０ｅに局所的に厚い部分を設けているが、これに限定するものではなく、例えばリング形状の磁石の内周部から外周部に向かって段階的に厚い部分を設けても良い。

又、本実施形態では、磁石部１４０として、中空部１４１を有する円柱形状のリング磁石を設けているが、これに限定するものではなく、磁石部１４０は、例えばその外形及び内形が四角形等の多角形の形状でも良い。

また、図８及び図９の形態に対して、図１４に示すように、磁石部１４０を上下反転させ、磁石の下方、つまり回転シャフト３の存在する側に磁気検出素子１２１を配置することも可能である。この形態の場合、回転シャフト３の材質は、非磁性体である必要がある。又、図１４に示す形態では、図８及び図９の形態と比較して回転シャフト３の回転中心軸３ａ上に磁気検出素子１２１を配置することができないため、得られる一様な磁界領域は小さくなるが、図８及び図９の形態と比較して、回転角検出器１０３全体のサイズをコンパクト化することができる。

又、実施の形態１で説明した変形例は、本実施の形態３の回転角検出器１０３に対しても適用可能である。

３ 回転シャフト、３ａ 回転中心軸、３ｂ 軸方向、
１０１〜１０３ 回転角検出器、
１１０ 磁石部、１１０ｄ 内周部分、１１０ｅ 外周部分、１１０ｆ 中央部分、
１１１ 中空部、１２０ 検出部、１２１ 磁気検出素子。

Claims (4)

1. 測定対象物の回転角を測定する回転角検出器であって、
   上記測定対象物にて回転され、回転中心軸を含む中空部を有し上記回転により磁界の向きを変化させる着磁がなされた磁石部と、
   上記回転中心軸の軸方向において上記磁石部の上方又は下方に設置され上記磁界の向きの変化により出力が変化する磁気検出素子を有する検出部と、を備え、
   上記磁気検出素子に対向する上記磁石部の対向面と上記磁気検出素子との間の距離を規定する上記軸方向における上記磁石部の内周部分及び外周部分の厚みは、上記回転における直径方向において上記内周部分と上記外周部分との間に位置する中央部分の厚みに対して段階的に増大することを特徴とする回転角検出器。
2. 上記磁石部は、上記軸方向における上記磁石部の上記対向面及び該対向面に対する裏面にそれぞれ着磁した両面４極着磁タイプである、請求項１記載の回転角検出器。
3. 上記磁気検出素子は、上記軸方向に沿って上記磁石部の上記中央部分の上方又は下方に設置される、請求項２記載の回転角検出器。
4. 上記磁石部における着磁は、当該磁石部の上記対向面を二等分する各領域にＳ極及びＮ極を１極ずつ着磁してなる、請求項１又は３に記載の回転角検出器。

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