JP7306418B2 - 角度検出装置、角度検出システム、パークロックシステム、およびペダルシステム - Google Patents

Description

本発明は、磁気検出素子を備えた角度検出装置、角度検出システム、パークロックシステム、およびペダルシステムに関する。

これまでに、例えば内燃機関のスロットルバルブ開度を検出するスロットル開度センサ等に好適な角度検出装置が提案されている（例えば特許文献１参照）。特許文献１の角度検出装置では、回転する磁界発生手段が発生する磁束の変化を、スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子（ＳＶ－ＧＭＲ素子）を用いて検出するようにしている。

また、磁気の検出を行う磁気検出素子と、その磁気検出素子の動作に必要な磁界を形成するためのマグネットと、それら磁気検出素子およびマグネットを覆う磁気シールドカバーとを備えた磁気検出型エンコーダが提案されている（例えば特許文献２参照）。

特開２００６－２０８２５２号公報 特開２０１５－１６９４３９号公報

ところで、角度検出装置に対しては、角度検出精度のさらなる向上が求められている。

したがって、高い検出精度を発現することのできる角度検出装置を提供することが望まれる。

本発明の一実施態様としての角度検出装置は、磁気検出素子と、その磁気検出素子に印加される磁場を形成する磁場発生部材と、第１の方向において磁気検出素子と磁場発生部材との間に配置されたヨークとを備える。磁場発生部材およびヨークと、磁気検出素子とは、第１の方向に沿った回転軸を中心として相対的に回転可能に設けられている。ヨークは、回転軸と直交する面において、回転軸を中心とする円の円周方向に沿って円弧状に湾曲した平面形状を有する。ヨークは、回転軸と直交する面に沿って回転軸から遠ざかるほど第１の方向の寸法が増大する部分を含む。

本発明の一実施態様としての角度検出装置では、ヨークが、回転軸と直交する面において回転軸を中心とする円の円周方向に沿って円弧状に湾曲した平面形状を有すると共に、回転軸と直交する面に沿って回転軸から遠ざかるほど第１の方向の寸法が増大する部分を含む。このため、例えば磁気検出素子と磁場発生部材およびヨークとの相対的な位置にずれが生じた場合であっても、磁気検出素子による検出角度誤差への影響が及びにくくなっている。

本発明の一実施態様としての角度検出装置によれば、磁気検出素子と磁場発生部材およびヨークとの相対的な位置にずれが生じた場合であっても高い角度検出精度を得ることができる。

本発明の一実施の形態に係る角度検出システムの全体構成例を表す概略斜視図である。 図１Ａに示した角度検出装置の分解斜視図である。 図１Ａおよび図１Ｂに示した角度検出装置のうちの磁場発生モジュールの平面模式図である。 図１Ａおよび図１Ｂに示した角度検出装置の断面図である。 第１の参考例としての角度検出装置の断面図である。 図１Ａに示した本発明の一実施の形態の角度検出装置と、図４に示した角度検出装置との検出角度誤差を比較した特性図である。 第２の参考例としての角度検出装置の磁束密度分布の一例を表す説明図である。 図６Ａの角度検出装置に用いられる環状磁石の構成例を表す斜視図である。 図１Ａに示した本発明の一実施の形態の角度検出装置の磁束密度分布の一例を表す説明図である。 実験例１－１～１－５の角度検出装置における、磁気検出素子と回転軸との位置ずれに起因する検出角度誤差を表す特性図である。 実験例１－２の角度検出装置におけるヨークの外観を模式的に表す斜視図である。 実験例１－３の角度検出装置におけるヨークの外観を模式的に表す斜視図である。 実験例２－１の角度検出装置の、一対の磁石の対向方向の磁場成分の磁束密度分布を模式的に表すコンター図である。 実験例２－１の角度検出装置の、回転軸と直交する平面での磁束密度のベクトルを模式的に表す説明図である。 実験例２－２の角度検出装置の、一対の磁石の対向方向の磁場成分の磁束密度分布を模式的に表すコンター図である。 実験例２－２の角度検出装置の、回転軸と直交する平面での磁束密度のベクトルを模式的に表す説明図である。 実験例２－３の角度検出装置の、一対の磁石の対向方向の磁場成分の磁束密度分布を模式的に表すコンター図である。 実験例２－３の角度検出装置の、回転軸と直交する平面での磁束密度のベクトルを模式的に表す説明図である。 実験例２－４の角度検出装置の、一対の磁石の対向方向の磁場成分の磁束密度分布を模式的に表すコンター図である。 実験例２－４の角度検出装置の、回転軸と直交する平面での磁束密度のベクトルを模式的に表す説明図である。 実験例２－５の角度検出装置の、環状磁石の磁場成分の磁束密度分布を模式的に表すコンター図である。 実験例２－５の角度検出装置の、回転軸と直交する平面での磁束密度のベクトルを模式的に表す説明図である。 実験例４－１の角度検出装置の断面図である。 本発明の角度検出装置を適用した第１の適用例としてのパークロックシステムの第１の模式図である。 本発明の角度検出装置を適用した第１の適用例としてのパークロックシステムの第２の模式図である。 本発明の角度検出装置を適用した第２の適用例としてのペダルシステムの第１の模式図である。 本発明の角度検出装置を適用した第２の適用例としてのペダルシステムの第２の模式図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１． 一実施の形態
２． 実験例
３． 適用例
４． その他の変形例

＜１．一実施の形態＞
［角度検出システム１００の構成］
最初に、図１Ａから図３を参照して、本発明における一実施の形態としての角度検出システム１００の構成について説明する。

図１Ａは、角度検出システム１００の全体構成例を表す斜視図である。図１Ｂは、角度検出システム１００を構成する角度検出装置１０（後述）の分解斜視図である。図２は、角度検出システム１００のうちの磁場発生モジュール２（後述）の、回転軸Ｊ１（後述）と直交する面内における相互の位置関係を説明するための平面模式図である。なお、本出願でいう直交とは、完全な直交である９０°で交わること、という概念に加え、ほぼ直交（例えば９０°±５°程度で交わること）という概念も含むものである。したがって、図２に示した平面模式図は、回転軸Ｊ１に対して９０°から多少ずれた角度の平面を表すものであってもよい。図２では、センサモジュール１（後述）のうちのセンサチップ１１（後述）から磁場発生モジュール２を眺めた様子を表している。ただし、図２では、センサモジュール１に含まれる磁気検出素子４１（後述）の輪郭、磁気シールド１２（後述）の断面、および磁場発生モジュール２を支持する支持体４（後述）の輪郭についてもそれぞれ実線または破線で記載している。図３は、角度検出装置１０の、回転軸Ｊ１に沿った断面を表す断面図である。ただし、図３には、支持体４についても併せて記載している。角度検出システム１００は、例えば回転動作を行う回転部材の回転角を検出する装置であり、例えば自動車等に搭載される内燃機関のスロットルバルブ開度を検出するスロットル開度センサとして適用可能である。

図１Ａに示したように、角度検出システム１００は、例えば角度検出装置１０と支持体３と支持体４とを備えている。角度検出装置１０は、例えば、センサモジュール１と、磁場発生モジュール２とを備えている。センサモジュール１は、例えば支持体３により支持されており、磁場発生モジュール２は、例えば支持体４により支持されている。磁場発生モジュール２は、例えば磁場発生部２０とヨーク部３０とを備えている。磁場発生部２０は、センサモジュール１において検出される検出対象磁場を形成する磁場発生部材を有しており、センサモジュール１に対して回転軸Ｊ１を中心として例えば回転方向Ｒ１へ回転可能に設けられている。センサモジュール１は、後述するように、磁気検出素子を有している。この磁気検出素子は、例えば磁場発生部材の形成する検出対象磁場の強度や検出対象磁場の向きなどを検出する。ヨーク部３０は、回転軸方向において磁場発生部２０とセンサモジュール１との間であって検出対象磁場の影響が及ぶ磁場影響領域に配置され、磁場発生部２０と一体に回転可能に設けられている。

（センサモジュール１）
センサモジュール１は、例えばセンサチップ１１と、磁気シールド１２と、端子部１３と、ホルダ１４と、回路基板１５とを有している。センサチップ１１は、例えば回転軸Ｊ１の上に配置されている。センサチップ１１の、回転軸Ｊ１と直交する面内の中心位置ＣＰは、回転軸Ｊ１と一致しているとよい。センサチップ１１は、図２に示したように、上記磁気検出素子として例えば磁気検出素子４１を有している。磁気検出素子４１は、例えば磁場発生部材の形成する検出対象磁場の強度を検出する。磁気検出素子４１は、例えばホール素子などの、磁場の強度を検出可能な素子である。磁気検出素子４１は、例えば回転軸Ｊ１と直交する面に沿った感度軸を有している。すなわち、磁気検出素子４１がホール素子である場合、磁気検出素子４１は回転軸Ｊ１と直交する面に沿った磁場強度を検出できる。なお、磁気検出素子４１は、回転軸Ｊ１と直交する面内において、中心位置ＣＰにあるとよい。

磁気シールド１２は、例えば図３に示したように、第１シールド部分１２１と、第２シールド部分１２２とを有している。第１シールド部分１２１と、第２シールド部分１２２とは、互いに一体化されているとよい。磁気シールド１２は、第１シールド部分１２１と第２シールド部分１２２とが一括形成されることで一体化したものであってもよい。また、磁気シールド１２は、第１シールド部分１２１と第２シールド部分１２２とがそれぞれ個別に形成されたものを接着剤等で一体化したものであってもよい。また、第１シールド部分１２１と、第２シールド部分１２２とは、一体化されていなくとも、互いに磁気的に繋がったものであればよい。第１シールド部分１２１および第２シールド部分１２２は、例えばパーマロイ（ＮｉＦｅ）などの軟質強磁性材料により構成され得る。

第１シールド部分１２１は、回転軸Ｊ１の方向と直交する面に沿ってセンサチップ１１を取り囲むように設けられている。第１シールド部分１２１は、例えば略円筒状の形状を有する。但し、第１シールド部分１２１の内面および外面の平面形状は、円に限定されるものではなく、楕円形状や多角形状であってもよい。また、第１シールド部分１２１は、ヨーク部３０の一部もしくは全部、および磁石２１，２２の一部もしくは全部をも、回転軸方向と直交する面に沿って取り囲むように設けられていてもよい。

第２シールド部分１２２は、センサチップ１１から見て磁場発生モジュール２と反対側に設けられている。第２シールド部分１２２は、例えば回転軸Ｊ１と直交する面に沿って延在する円板状の部材である。第２シールド部分１２２には、ホルダ１４が取り付けられている。ホルダ１４は、突起部１４Ｔを有している。突起部１４Ｔが、第２シールド部分１２２に設けられている開口１２Ｋ１に圧入されることで、ホルダ１４が第２シールド部分１２２に固定されるようになっている。ホルダ１４には、端子部１３が立設しており、第２シールド部分１２２に設けられている開口１２Ｋ２を貫いている。端子部１３は、例えば本体１３１とリード１３２とを含んでいる。本体１３１はホルダ１４と一体化されたものであってもよい。ホルダ１４の、第２シールド部分１２２と反対側の面には回路基板１５が取り付けられている。回路基板１５には、リード１３２の端部が接続されている。さらに、回路基板１５の、ホルダ１４と反対側にはセンサチップ１１が設けられている。センサチップ１１からの信号は回路基板１５と、リード１３２とを介して外部へ取り出すことができるようになっている。なお、第１シールド部分１２１に開口１２Ｋ２を設け、その開口１２Ｋ２を回転軸Ｊ１と直交する方向に貫くように端子部１３を設けるようにしてもよい。但し、第１シールド部分１２１に開口１２Ｋ２を設けるよりも第２シールド部分１２２に開口１２Ｋを設けるようにしたほうが、磁気シールド１２によるセンサチップ１１に対する磁場の遮蔽効果を高めることができる。

（磁場発生部２０）
磁場発生部２０は、例えば磁場発生部材としての磁石２１および磁石２２を有している。磁石２１および磁石２２は、いずれも、略立方体形状または略直方体形状などの、基本的に平面のみを有する形状を有しているとよい。磁石２１および磁石２２は、回転軸Ｊ１の周囲に互いに離間して配置されている。例えば、磁石２１と回転軸Ｊ１との距離が磁石２２と回転軸Ｊ１との距離と等しくなっているとよい。ここでいう磁石２１と回転軸Ｊ１との距離、および磁石２２と回転軸Ｊ１との距離とは、例えば図２に示したように、例えば回転軸Ｊ１と直交する面における、磁石２１の幾何学的な中心位置Ｐ２１と回転軸Ｊ１との距離２１Ｄ、および磁石２２の幾何学的な中心位置Ｐ２２と回転軸Ｊ１との距離２２Ｄである。磁気検出素子４１は、回転軸Ｊ１と直交する面に沿った面内方向において、回転軸Ｊ１の位置と一致する位置に配置されているとよい。また、磁石２１および磁石２２における各々の材料、形状および大きさは、互いに実質的に同じであるとよい。磁石２１および磁石２２は、例えば回転軸Ｊ１を挟んで対向するように、回転軸Ｊ１に対して回転対称の位置に設けられているとよい。また、図３に示したように、磁石２１および磁石２２は、いずれも回転軸方向に着磁されている。磁石２１および磁石２２の各々の構成材料としては、例えばＮｄＦｅＢなどのネオジム系磁石材料のほか、ＳｍＣｏなどの希土類磁石材料が挙げられる。

（ヨーク部３０）
ヨーク部３０は、例えば回転軸Ｊ１の周囲において互いに離間して配置されたヨーク３１およびヨーク３２を有している。ヨーク３１およびヨーク３２は、例えば、回転軸Ｊ１と直交する断面において、回転軸Ｊ１を中心として回転する方向、すなわち回転方向Ｒ１に沿って円弧状に湾曲した平面形状をそれぞれ有する。回転軸Ｊ１からみた円弧状のヨーク３１，３２の中心角は、例えば磁気検出素子４１の位置と、磁石２１の位置と、磁石２２の位置と、磁気シールド１２の位置との組み合わせなどにより決定される。

ヨーク３１，３２は、それぞれ、回転軸Ｊ１と直交する面に沿って回転軸Ｊ１から遠ざかるほど回転軸方向の高さ寸法が増大する部分を含んでいる。具体的には、ヨーク３１では、例えば回転軸Ｊ１と対向する内側の端面の高さ寸法３１Ｈ１が最も小さく、回転軸Ｊ１と反対側である外側の端面の高さ寸法３１Ｈ２が最も大きい。ヨーク３１では、その上面Ｓ３１が傾斜面となっている。傾斜面である上面Ｓ３１は、回転軸Ｊ１に対して傾斜していると共に回転軸Ｊ１と直交する面に対しても傾斜している。なお、図１Ｂおよび図３に示した例ではヨーク３１の上面Ｓ３１が傾斜面となっているが、ヨーク３１の下面、すなわち、磁石２１と対向する面が傾斜面となっていてもよい。但し、ヨーク３１のうちの磁石２１と対向する面が傾斜面である場合、磁石２１の上面、すなわち、磁石２１のうちのヨーク３１と対向する面もヨーク３１の傾斜面に沿った傾斜面となっているとよい。いずれにせよ、ヨーク３１と磁石２１とが、それらの間に隙間が生じないように、互いに密接した状態となっているとよい。同様に、ヨーク３２では、例えば回転軸Ｊ１と対向する内側の端面の高さ寸法３２Ｈ１が最も小さく、回転軸Ｊ１と反対側である外側の端面の高さ寸法３２Ｈ２が最も大きい。ヨーク３２では、その上面Ｓ３２が傾斜面となっている。傾斜面である上面Ｓ３２は、回転軸Ｊ１に対して傾斜していると共に回転軸Ｊ１と直交する面に対しても傾斜している。なお、図１Ｂおよび図３に示した例ではヨーク３２の上面Ｓ３２が傾斜面となっているが、ヨーク３２の下面、すなわち、磁石２２と対向する面が傾斜面となっていてもよい。但し、ヨーク３２のうちの磁石２２と対向する面が傾斜面である場合、磁石２２の上面、すなわち、磁石２２のうちのヨーク３２と対向する面もヨーク３２の傾斜面に沿った傾斜面となっているとよい。いずれにせよ、ヨーク３２と磁石２２とが、それらの間に隙間が生じないように、互いに密接した状態となっているとよい。

ヨーク３１およびヨーク３２は、例えば回転軸Ｊ１を挟んで対向するように、回転軸Ｊ１に対して回転対称の位置に設けられているとよい。ヨーク３１およびヨーク３２は、それぞれ、例えば回転軸方向において磁石２１および磁石２２と重なり合う位置にある。また、図３に示したように、ヨーク３１およびヨーク３２は、それぞれ、磁石２１および磁石２２と接するように設けられている。なお、ヨーク３１およびヨーク３２は、それぞれ、磁石２１および磁石２２から離間して配置されていてもよい。但し、ヨーク３１およびヨーク３２は、それぞれ、磁石２１および磁石２２と磁気的に繋がっていることが好ましい。また、例えばヨーク３１と回転軸Ｊ１との距離がヨーク３２と回転軸Ｊ１との距離と等しくなっているとよい。ここでいうヨーク３１と回転軸Ｊ１との距離、およびヨーク３２と回転軸Ｊ１との距離とは、例えば図２に示したように、例えば回転軸Ｊ１と直交する面における、ヨーク３１の幾何学的な中心位置Ｐ３１と回転軸Ｊ１との距離３１Ｄ、およびヨーク３２の幾何学的な中心位置Ｐ３２と回転軸Ｊ１との距離３２Ｄである。なお、本実施の形態の磁場発生モジュール２では、ヨーク３１の中心位置Ｐ３１が磁石２１の中心位置Ｐ２１と一致していると共にヨーク３２の中心位置Ｐ３２が磁石２２の中心位置Ｐ２２と一致しており、すなわち距離２１Ｄ，２２Ｄ，３１Ｄ，３２Ｄが全て一致している場合を例示している。したがって、磁気検出素子４１は、回転軸Ｊ１と直交する面に沿った面内方向において、回転軸Ｊ１上に位置する。さらに、ヨーク３１およびヨーク３２における各々の材料、形状および大きさは、互いに実質的に同じであるとよい。したがって、例えば高さ寸法３１Ｈ１と高さ寸法３２Ｈ１とが互いに実質的に同じであり、高さ寸法３１Ｈ２と高さ寸法３２Ｈ２とが互いに実質的に同じであるとよい。また、回転軸Ｊ１に対する傾斜面Ｓ３１の傾斜角度と、回転軸Ｊ１に対する傾斜面Ｓ３２の傾斜角度とが互いに実質的に同じであるとよい。ここで、回転軸方向における磁石２１の高さ寸法２１Ｈは、回転軸方向におけるヨーク３１の高さ寸法３１Ｈ２よりも大きい。同様に、回転軸方向における磁石２２の高さ寸法２２Ｈは、回転軸方向におけるヨーク３２の高さ寸法３２Ｈ２よりも大きい。ヨーク３１およびヨーク３２の各々の構成材料としては、例えばＮｉＦｅなどの軟磁性材料が挙げられる。

先に述べたように、角度検出装置１０では、第１シールド部分１２１が、ヨーク部３０の一部もしくは全部、および磁石２１，２２の一部もしくは全部をも、回転軸Ｊ１と直交する面に沿って取り囲むように設けられているとよい。その場合、図３に示したように、角度検出装置１０では、第１シールド部分１２１の内面ＩＳ１２１と回転軸Ｊ１との距離１２１Ｄは、磁石２１の外面ＯＳ２１と回転軸Ｊ１との距離２１Ｄ２よりも長くなっている。また、第１シールド部分１２１の内面ＩＳ１２１と回転軸Ｊ１との距離１２１Ｄは、ヨーク３１の外面ＯＳ３１と回転軸Ｊ１との距離３１Ｄ２よりも長くなっている。なお、図３では、距離２１Ｄ２と距離３１Ｄ２とが一致している構成例を示している。同様に、距離１２１Ｄは、磁石２２の外面ＯＳ２２と回転軸Ｊ１との距離２２Ｄ２よりも長くなっている。距離１２１Ｄは、ヨーク３２の外面ＯＳ３２と回転軸Ｊ１との距離３２Ｄ２よりも長くなっている。なお、図３では、距離２２Ｄ２と距離３２Ｄ２とが一致している構成例を示している。さらに、図３に示したように、磁石２１，２２の各々の少なくとも一部は、回転軸Ｊ１の方向と直交する面に沿った面方向において、第１シールド部分１２１と重なり合うように設けられているとよい。

（支持体４）
支持体４は、磁石２１および磁石２２を支持するための部材であり、例えば円板状の形状を有している。支持体４は、例えばその中央に取付穴４Ｋを有しており、ねじなどによって回転体に取り付け可能に構成されている。角度検出システム１００が、上述したスロットル開度センサとして適用される場合、支持体４は例えば回転体であるスロットルバルブの回転シャフトに連結され、支持体３は例えば内燃機関のフレーム等に固定されることとなる。ヨーク３１およびヨーク３２は、例えば磁石２１および磁石２２に固定される。ただし、ヨーク３１およびヨーク３２は、支持体４に直接固定されずに間接的に固定されるようになっていてもよい。いずれにせよ、磁場発生部２０およびヨーク部３０は支持体４と一体となって回転方向Ｒ１に回転可能に設けられている。

［角度検出システム１００の動作］
角度検出システム１００では、支持体４が取り付けられた回転体（例えばスロットルバルブの回転シャフト）が回転すると、支持体４、磁場発生部２０およびヨーク部３０は一体となって回転方向Ｒ１に回転する。これに伴い、センサモジュール１のセンサチップ１１を通過する検出対象磁場（磁束）の向きが周期的に変化することとなる。その結果、センサチップ１１における磁気検出素子４１では、磁場発生モジュール２の回転角度に応じて正弦曲線を描くように変化する強度の磁場（磁束）が検出される。したがって、磁気検出素子４１において検出される磁場（磁束）の値から磁場発生モジュール２が固定された回転体の回転角度を求めることができる。

［角度検出システム１００の作用効果］
上記実施の形態の角度検出システム１００の角度検出装置１０は、センサモジュール１と、磁場発生モジュール２とを備えている。センサモジュール１は、センサチップ１１と磁気シールド１２とを有する。センサチップ１１は、磁気検出素子４１を含む。磁気シールド１２は、磁気検出素子４１を取り囲むように設けられている。磁場発生モジュール２は、磁場発生部２０とヨーク部３０とを有する。磁場発生部２０は、磁石２１，２２を含む。ヨーク部３０は、ヨーク３１，３２を含む。磁石２１，２２は、磁気検出素子４１に印加される磁場を形成するようになっている。ヨーク３１，３２は、回転軸方向において磁気検出素子４１と磁石２１，２２との間に配置されている。

このように、角度検出装置１０は、磁気シールド１２を有するので、磁気検出素子４１が磁気ノイズキャンセル機能を有しないものであっても、例えば図４に示した第１の参考例としての角度検出装置１１０Ａのように磁気シールド１２に相当する構成要素を設けない場合と比較して、角度検出精度が向上する。すなわち、角度検出装置１０によれば、センサモジュール１と、磁場発生モジュール２との相対角度の変化を高い精度で検出することができる。磁場発生部２０が発生する磁場以外の不要な外乱磁場を磁気シールド１２が遮蔽し、磁気検出素子４１に及ぶ外乱磁場を低減するからである。特に、本実施の形態の角度検出装置１０では、磁気シールド１２が、第１シールド部分１２１および第２シールド部分１２２が連結された構造を有する。このため、回転軸Ｊ１と直交する面内方向に沿った外乱磁場を第１シールド部分１２１により遮蔽し、回転軸Ｊ１に沿った回転軸方向の外乱磁場を第２シールド部分１２２により遮蔽することができる。よって、磁気検出素子４１に及ぶ外乱磁場の強度を極めて小さくすることができる。なお、センサチップ１１から見て第２シールド部分１２２と反対側は磁気シールド１２の開口となっているが、その開口には磁気検出素子４１に印加する磁場を生成する磁石２１，２２が設けられている。よって、磁気シールド１２の開口から進入してセンサチップ１１に及ぶ外乱磁場の影響は十分に小さく低減できる。なお、図４は、第１の参考例としての角度検出装置１１０Ａの断面図であり、本実施の形態の角度検出装置１０の断面図である図３に対応するものである。但し、磁気検出素子４１が磁気ノイズキャンセル機能を有するなど、外乱磁場の影響を低減するための他の対策が講じられている場合は、磁気シールド１２を設けなくともよい。

図５は、回転軸Ｊ１に対して直交する面内に３０００Ａ／ｍの外乱磁場を付与しつつ角度検出を行った際の、本実施の形態の角度検出装置１０と第１の参考例としての角度検出装置１１０Ａ（図４）との検出角度誤差を比較した結果の一例である。図５では、横軸がセンサチップ１１に対する磁場発生モジュール２の回転角度［ｄｅｇ．］を示し、縦軸が、センサチップ１１により検出される角度の誤差［ｄｅｇ．］を示す。曲線Ｃ１０が本実施の形態の角度検出装置１０の角度誤差を表し、曲線Ｃ１１０Ａが第１の参考例の角度検出装置１１０Ａの角度誤差を表している。図５に示したように、第１の参考例としての角度検出装置１１０Ａでは、およそ±４［ｄｅｇ．］程度の角度誤差を生じるところ、本実施の形態の角度検出装置１０では±０．５［ｄｅｇ．］以内の角度誤差に抑えることができている。したがって、磁気シールド１２を設けることは、外乱磁場による検出角度誤差を低減するのに極めて有効である。

さらに、角度検出装置１０では、磁石２１，２２が回転軸Ｊ１の方向に沿って着磁されている。このため、例えば磁石２１，２２が回転軸Ｊ１と直交する面内方向に沿って着磁されている場合と比較して、磁石２１，２２が形成する磁場の磁束が磁気シールド１２（のうちの特に第１シールド部分１２１）に吸収されるのを回避しやすい。例えば図６Ａに示した第２の参考例としての角度検出装置１１０Ｂは、磁石２１，２２の代わりに、回転軸Ｊ１と直交する面内方向に沿って着磁された環状磁石２００を有している。なお、環状磁石２００の組成および体積は、磁石２１，２２の組成および合計の体積と同じとする。図６Ａは、第２の参考例としての角度検出装置１１０Ｂの磁束密度分布を模式的に表した図である。また、図６Ｂに、図６Ａの角度検出装置に用いられる環状磁石の構成例を拡大して示す。環状磁石２００の中央には開口２００Ｋが設けられている。図６Ａの角度検出装置１１０Ｂでは、環状磁石２００により発生した磁場の磁束の一部が磁気シールド１２に吸収されてしまいやすい。図６Ａでは、曲線Ｌｖ１で囲んだレベル１の領域が最も高い磁束密度を有することを表す。以下、曲線Ｌｖ２で囲んだレベル２の領域、曲線Ｌｖ３で囲んだレベル３の領域、曲線Ｌｖ４で囲んだレベル４の領域の順に徐々に磁束密度が低くなることを表している。図６Ａに示したように、第２の参考例としての角度検出装置１１０Ｂでは、磁気シールド１２のほぼすべてがレベル１の領域となっている。また、角度検出装置１１０Ｂでは、センサチップ１１に及ぶ磁界の磁束密度がレベル４未満であることがわかる。

これに対し、図６Ｃは、本実施の形態の角度検出装置１０の磁束密度分布を模式的に表している。図６Ｃに示したように、本実施の形態の角度検出装置１０では、磁石２１，２２が回転軸Ｊ１の方向に沿って着磁されていることから、磁気シールド１２がレベル３の領域もしくはレベル４の領域となっており、磁石２１，２２が形成する磁場のうち磁気シールド１２に吸収される成分が抑えられていることがわかる。また、角度検出装置１０では、センサチップ１１に及ぶ磁界の磁束密度がレベル４であることがわかる。したがって、本実施の形態の角度検出装置１０によれば、磁石２１，２２が形成する磁場を効果的に磁気検出素子４１に印加することができることがわかる。一例として、同じ材料により形成した磁石２１，２２をセンサチップ１１に対して同じ距離に配置し、センサチップ１１に対して同じ強度の磁束密度を印加すると仮定した場合、第２の参考例としての角度検出装置１１０Ｂでは本実施の形態の角度検出装置１０に比べて磁石２１，２２の体積が約２．８４倍となる。本実施の形態の角度検出装置１０では、磁気シールド１２を設けることで約２０％の磁束密度の低下が生じるところ、第２の参考例としての角度検出装置１１０Ｂでは磁気シールド１２を設けることで約６２％の磁束密度の低下が生じる。

以上のことから、本実施の形態の角度検出装置１０によれば、磁石２１，２２の形成磁場を検出する磁気検出素子４１が配置される位置での有効磁束密度の低下を抑制しつつ、外乱磁場の影響を小さくすることができると言える。さらに、磁石２１，２２が回転軸方向に沿って着磁されているので、例えば回転軸Ｊ１と直交する面内方向に磁石２１，２２が着磁されている場合と比較して高い磁束密度の磁場を磁気検出素子４１に印加することができる。

また、本実施の形態の角度検出装置１０では、磁石２１，２２と一体に回転可能に設けられたヨーク３１，３２を備えるようにした。このため、例えばヨークを設けない場合と比較して、角度検出精度が向上する。

さらに、本実施の形態の角度検出装置１０では、ヨーク３１，３２が、回転軸Ｊ１と直交する面において、回転軸Ｊ１を中心とする円の円周方向に沿って円弧状に湾曲した平面形状を有するうえ、回転軸Ｊ１と直交する面に沿って回転軸Ｊ１から遠ざかるほど回転軸Ｊ１に沿った高さ寸法が増大する部分を含むようにしている。このため、例えば磁気検出素子４１を含むセンサチップ１１と磁石２１，２２およびヨーク３１，３２との相対的な位置にずれが生じた場合であっても、磁気検出素子４１による検出角度誤差への影響が及びにくくなっている。これは、ヨークが回転軸Ｊ１を中心とする円の円周方向に沿って円弧状に湾曲した平面形状を有さない場合、あるいは、ヨークが回転軸Ｊ１と直交する面に沿って回転軸Ｊ１から遠ざかるほど回転軸Ｊ１に沿った高さ寸法が増大する部分を含まない場合と比較して、本実施の形態の角度検出装置１０では、回転軸Ｊ１の近傍において磁束密度が一定の空間領域が広がるためである。

また、本実施の形態の角度検出装置１０のように、ヨーク３１，３２がそれぞれ回転軸方向において磁石２１，２２と重なり合う位置に配置されている場合、ヨーク３１，３２がそれぞれ回転軸方向において磁石２１，２２と重なり合わない位置にある場合と比較して、ヨーク３１，３２の集磁効果が向上し、センサチップ１１の近傍領域における検出対象磁場の強度分布、すなわち磁束密度の分布のばらつきが低減される。その結果、角度検出精度がより向上する。

また、本実施の形態の角度検出装置１０のように、ヨーク３１，３２がそれぞれ回転軸方向において磁石２１，２２と接するように配置されている場合、ヨーク３１，３２がそれぞれ磁石２１，２２と離間して配置されている場合と比較して、ヨーク３１，３２の集磁効果が向上し、センサチップ１１の近傍領域における検出対象磁場の強度分布、すなわち磁束密度の分布のばらつきが低減される。その結果、角度検出精度がより向上する。

また、本実施の形態の角度検出装置１０のように、回転軸方向における磁石２１，２２の高さ寸法２１Ｈ，２２Ｈが、それぞれ、回転軸方向におけるヨーク３１，３２の高さ寸法３１Ｈ２，３２Ｈ２よりも大きくなるようにすると、磁石２１，２２の体積とヨーク３１，３２の体積とのバランスを良好に保つことができる。このため、より高い強度の検出対象磁場を効果的にセンサチップ１１に供給しつつ、全体として特に回転軸方向の寸法を縮小化するのに有利となる。

また、本実施の形態の角度検出装置１０のように、磁石２１および磁石２２が回転軸方向に着磁されていると、回転軸方向に沿った感度軸を有する磁気検出素子４１に対して回転軸方向に沿った検出対象磁場を効果的に付与することができる。

また、本実施の形態の角度検出装置１０によれば、磁石２１および磁石２２は、いずれも略立方体形状または略直方体形状を有するようにしたので、例えば円弧状をなす磁石と比較して、磁石２１および磁石２２を作製する際の加工性に優れ、例えば量産性の面で有利である。

また、本実施の形態の角度検出装置１０のように、磁場発生部２０が回転軸Ｊ１の周囲において互いに離間して配置された一組の磁石２１および磁石２２を有するようにした場合、磁場発生部２０が１つの磁石のみを有する場合と比較して、角度検出精度を損なわずに磁石２１および磁石２２の合計の体積を低減することができ、軽量化を図ることができる。

また、本実施の形態の角度検出装置１０において、磁石２１の材料、形状および大きさと磁石２２の材料、形状および大きさとをそれぞれ互いに実質的に同じにすれば、それらが互いに異なる場合と比較して、角度検出精度をより向上させることができる。さらに、距離２１Ｄと距離２２Ｄとが一致するようにすれば、距離２１Ｄと距離２２Ｄとが異なる場合と比べて、角度検出精度をより向上させることができる。センサモジュール１に付与される検出対象磁場の、磁場発生モジュール２の回転角度に起因するばらつきが低減されるからである。

また、本実施の形態の角度検出装置１０のように、ヨーク３１，３２が回転軸Ｊ１と直交する面において、回転方向Ｒ１に沿って円弧状に湾曲した平面形状を有するようにした場合、ヨーク３１，３２が例えば直線状に延在する平面形状を有する場合と比較して、角度検出精度をより向上させることができる。センサモジュール１に付与される検出対象磁場の、磁場発生モジュール２の回転角度に起因するばらつきが低減されるからである。

また、ヨーク部３０が、回転軸Ｊ１の周囲において互いに離間して配置されたヨーク３１およびヨーク３２を有するようにした場合、例えばヨーク３１とヨーク３２とが繋がって１つの円環状をなす場合と比較して、軽量化を図ることができる。

また、ヨーク３１およびヨーク３２が、回転軸Ｊ１に対して回転対称の位置に設けられるようにすれば、それらが回転対称の位置にない場合と比較して、角度検出精度をより向上させることができる。さらに、距離３１Ｄと距離３２Ｄとが一致するようにすれば、距離３１Ｄと距離３２Ｄとが異なる場合と比べて、角度検出精度をより向上させることができる。これらはいずれも、センサモジュール１に付与される検出対象磁場の、磁場発生モジュール２の回転角度に起因するばらつきが低減されるからである。

＜２．実験例＞
次に、図１に示した上記実施の形態の角度検出装置１０について、ヨーク３１，３２の形状と、検出角度誤差との関係について調べた。

（実験例１－１）
上記実施の形態の角度検出装置１０について、回転軸Ｊ１と直交する面内での磁気検出素子４１の中心位置ＣＰが、回転軸Ｊ１の位置から０ｍｍ～１．０ｍｍの範囲でずれたときの検出角度誤差を調べた。その結果を図７に曲線Ｃ１－１で示す。ここでは、磁石２１，２２が形成する磁場以外の外部磁場を印加しないようにして磁場発生モジュール２の回転動作を行った際のセンサモジュール１が検出する磁場発生モジュール２の回転角度の誤差をシミュレーションにより求めた。また、磁石２１および磁石２２はネオジム磁石（ネオジム、 鉄、 ホウ素を主成分とする希土類磁石）とし、磁石２１および磁石２２の各々の寸法は６．０ｍｍ×２．５ｍｍ×５．０ｍｍとし、距離２１Ｄおよび距離２２Ｄは４．７５ｍｍとした。また、円弧状のヨーク３１，３２の各々の材質はＳＰＣＣ（普通鋼）とし、ヨーク３１，３２の中心角はそれぞれ９０°とし、ヨーク３１，３２の高さ寸法３１Ｈ１，３２Ｈ１は０．５ｍｍとし、ヨーク３１，３２の高さ寸法３１Ｈ２，３２Ｈ２はそれぞれ２．５ｍｍとした。さらに、回転軸方向におけるヨーク３１，３２と磁気検出素子４１との距離は１ｍｍとした。

（実験例１－２）
ヨーク３１，３２を含むヨーク部３０の代わりに、図８Ａに示したヨーク３１Ａ，３２Ａを含むヨーク部３０Ａを用いるようにしたことを除き、他は実験例１－１と同様にして回転角度の誤差をシミュレーションにより求めた。その結果を図７に曲線Ｃ１－２で示す。ヨーク３１Ａ，３２Ａは、円環状部材の一部分をなすような平面形状を有するものの、回転軸方向において実質的に一定の高さ寸法を有する軟質強磁性体である。なお、ヨーク３１Ａ，３２Ａの組成および体積は、ヨーク３１，３２の組成および体積と同じとした。

（実験例１－３）
ヨーク３１，３２を含むヨーク部３０の代わりに、図８Ｂに示したヨーク３１Ｂ，３２Ｂを含むヨーク部３０Ｂを用いるようにしたことを除き、他は実験例１－１と同様にして回転角度の誤差をシミュレーションにより求めた。その結果を図７に曲線Ｃ１－３で示す。ヨーク３１Ｂ，３２Ｂは、傾斜面Ｓ３１Ｂ，Ｓ３２Ｂを有するものの、回転軸Ｊ１と直交する面内方向において湾曲せずに直線状に延在する、略三角柱状の軟質強磁性体である。なお、ヨーク３１Ｂ，３２Ｂの組成および体積は、ヨーク３１，３２の組成および体積と同じとした。

（実験例１－４）
ヨーク３１，３２を用いないようにしたことを除き、他は実験例１－１と同様にして回転角度の誤差をシミュレーションにより求めた。その結果を図７に曲線Ｃ１－４で示す。

（実験例１－５）
図６Ａに示したように回転軸Ｊ１と直交する面内方向に着磁された環状磁石２００を用いるようにしたこと、およびヨーク３１，３２を用いないようにしたこと、を除き、他は実験例１－１と同様にして回転角度の誤差をシミュレーションにより求めた。その結果を図７に曲線Ｃ１－５で示す。

図７に示したように、各実験例では、いずれも、回転軸Ｊ１の位置に対する中心位置ＣＰの軸ずれ量［ｍｍ］が大きくなるほど検出角度誤差が増大することが確認された。しかしながら、本実施の形態の角度検出装置１０に対応する実験例１－１では、他の実験例１－２～１－５と比較して、十分に検出角度誤差が低減されることが確認できた。

（実験例２－１）
続いて、上記実施の形態で説明した図３の角度検出装置１０について、磁石２１，２２が生成する磁場のうち、図３の紙面左右方向、すなわち磁石２１と磁石２２とが対向する方向の磁場成分の磁束密度分布をシミュレーションによって求めた。なお、磁気検出素子４１は、磁石２１と磁石２２とが対向する方向の磁場の強度を検出するようになっている。図９Ａは、実験例２－１としての角度検出装置１０の、磁石２１と磁石２２との対向方向の磁場成分の磁束密度分布を模式的に表すコンター図である。なお、図９Ａでは、磁石２１およびヨーク３１と磁石２２およびヨーク３２との間の空間領域についての磁束密度分布を示しており、他の空間領域についての磁束密度分布は記載を省略している。また、図９Ｂは、実験例２－１としての角度検出装置１０についての、回転軸Ｊ１と直交する平面に沿ったセンサチップ１１の近傍での磁束密度のベクトルを模式的に表す説明図である。なお、図９Ａおよび図９Ｂでは、磁石２１およびヨーク３１と磁石２２およびヨーク３２とが対向する方向をＸ軸方向とし、回転軸Ｊ１の方向をＺ軸方向とし、Ｘ軸方向およびＺ軸方向と直交する方向をＹ軸方向としている。

（実験例２－２）
次に、ヨーク部３０を図８Ａに示したヨーク部３０Ａに代替したことを除き、他は図３などに示した角度検出装置１０の構成と実質的に同じ構成を有する角度検出装置１０Ａについて、上記実験例２－１と同様の条件下で同様の評価を実施した。図１０Ａは、実験例２－２としての角度検出装置１０Ａの、磁石２１と磁石２２との対向方向の磁場成分の磁束密度分布を模式的に表すコンター図である。なお、図１０Ａでは、磁石２１およびヨーク３１Ａと磁石２２およびヨーク３２Ａとの間の空間領域についての磁束密度分布を示しており、他の空間領域についての磁束密度分布は記載を省略している。また、図１０Ｂは、実験例２－２としての角度検出装置１０Ａについての、回転軸Ｊ１と直交する平面に沿ったセンサチップ１１の近傍での磁束密度のベクトルを模式的に表す説明図である。なお、図１０Ａおよび図１０Ｂでは、磁石２１およびヨーク３１Ａと磁石２２およびヨーク３２Ａとが対向する方向をＸ軸方向とし、回転軸Ｊ１の方向をＺ軸方向とし、Ｘ軸方向およびＺ軸方向と直交する方向をＹ軸方向としている。

（実験例２－３）
次に、ヨーク部３０を図８Ｂに示したヨーク部３０Ｂに代替したことを除き、他は図３などに示した角度検出装置１０の構成と実質的に同じ構成を有する角度検出装置１０Ｂについて、上記実験例２－１と同様の条件下で同様の評価を実施した。図１１Ａは、実験例２－３としての角度検出装置１０Ｂの、磁石２１と磁石２２との対向方向の磁場成分の磁束密度分布を模式的に表すコンター図である。なお、図１１Ａでは、磁石２１およびヨーク３１Ｂと磁石２２およびヨーク３２Ｂとの間の空間領域についての磁束密度分布を示しており、他の空間領域についての磁束密度分布は記載を省略している。また、図１１Ｂは、実験例２－３としての角度検出装置１０Ｂについての、回転軸Ｊ１と直交する平面に沿ったセンサチップ１１の近傍での磁束密度のベクトルを模式的に表す説明図である。なお、図１１Ａおよび図１１Ｂでは、磁石２１およびヨーク３１Ｂと磁石２２およびヨーク３２Ｂとが対向する方向をＸ軸方向とし、回転軸Ｊ１の方向をＺ軸方向とし、Ｘ軸方向およびＺ軸方向と直交する方向をＹ軸方向としている。

（実験例２－４）
次に、ヨーク３１，３２を有しないことを除き、他は図３などに示した角度検出装置１０の構成と実質的に同じ構成を有する角度検出装置１０Ｃについて、上記実験例２－１と同様の条件下で同様の評価を実施した。図１２Ａは、実験例２－４としての角度検出装置１０Ｃの、磁石２１と磁石２２との対向方向の磁場成分の磁束密度分布を模式的に表すコンター図である。なお、図１２Ａでは、磁石２１と磁石２２との間の空間領域についての磁束密度分布を示しており、他の空間領域についての磁束密度分布は記載を省略している。また、図１２Ｂは、実験例２－４としての角度検出装置１０Ｃについての、回転軸Ｊ１と直交する平面に沿ったセンサチップ１１の近傍での磁束密度のベクトルを模式的に表す説明図である。なお、図１２Ａおよび図１２Ｂでは、磁石２１と磁石２２とが対向する方向をＸ軸方向とし、回転軸Ｊ１の方向をＺ軸方向とし、Ｘ軸方向およびＺ軸方向と直交する方向をＹ軸方向としている。

（実験例２－５）
次に、図６Ｂに示した環状磁石２００を用いるようにしたこと、およびヨーク３１，３２を有しないこと、を除き、他は図３などに示した角度検出装置１０の構成と実質的に同じ構成を有する角度検出装置１１０Ｂについて、上記実験例２－１と同様の条件下で同様の評価を実施した。図１３Ａは、実験例２－５としての角度検出装置１１０Ｂの、環状磁石２００の径方向の磁場成分の磁束密度分布を模式的に表すコンター図である。なお、図１３Ａでは、環状磁石２００の開口２００Ｋの近傍の空間領域についての磁束密度分布を示しており、他の空間領域についての磁束密度分布は記載を省略している。また、図１３Ｂは、実験例２－５としての角度検出装置１１０Ｂについての、回転軸Ｊ１と直交する平面に沿ったセンサチップ１１の近傍での磁束密度のベクトルを模式的に表す説明図である。なお、図１３Ａおよび図１３Ｂでは、環状磁石２００の径方向をＸ軸方向とし、回転軸Ｊ１の方向をＺ軸方向とし、Ｘ軸方向およびＺ軸方向と直交する方向をＹ軸方向としている。

図９Ａ～１３Ｂに示したように、実験例２－１（図９Ａ，９Ｂ）では、他の実験例２－２～２－５と比較して、磁石２１と磁石２２との対向方向の磁場成分につき、センサチップ１１の近傍にほぼ同等の磁束密度の領域がより広く確保できていることが確認できた。図９Ｂと、図１０Ｂ，１１Ｂ，１２Ｂ，１３Ｂとの比較から、実験例２－１（図９Ｂ）では、他の実験例２－２～２－５と比較して、センサチップ１１の近傍での磁束密度のベクトルの向きがＸ軸方向に揃っている。したがって、センサチップ１１の中心位置ＣＰが磁石２１，２２の位置およびヨーク３１，３２の位置に対して多少ずれたとしても、実験例２－１（図９Ｂ）では、他の実験例２－２～２－５と比較してセンサチップ１１で検出される角度の誤差がより小さく抑えられることがわかった。

また、実験例２－１（図９Ａ）では、センサチップ１１が、曲線Ｌｖ４で囲んだレベル４の領域に含まれている。よって、他の実験例２－２～２－５（図１０Ｂ，１１Ｂ，１２Ｂ，１３Ｂ）と比較して、磁石２１，２２の形成する磁場が効果的にセンサチップ１１に付与されていることが確認できた。なお、図９Ａ，１０Ａ，１１Ａ，１２Ａ，１３Ａでは、曲線Ｌｖ１で囲んだレベル１の領域が最も高い磁束密度を有することを表す。以下、曲線Ｌｖ２で囲んだレベル２の領域、曲線Ｌｖ３で囲んだレベル３の領域、曲線Ｌｖ４で囲んだレベル４の領域の順に徐々に磁束密度が低くなることを表している。また、図９Ａ，１０Ａ，１１Ａ，１２Ａ，１３Ａに示したレベル１（Ｌｖ１）～レベル４（Ｌｖ４）がそれぞれ意味する磁束密度の値は、図９Ａ，１０Ａ，１１Ａ，１２Ａ，１３Ａの全てにおいて共通している。

実験例２－３（図１１Ａ）では、センサチップ１１の周辺領域は曲線Ｌｖ４で囲んだレベル４の領域に含まれているが、センサチップ１１の中央領域はレベル４よりも低い磁束密度の領域に含まれている。実験例２－３（図１１Ａ）では、磁石２１と磁石２２との中間点近傍において少し磁束密度が低下する傾向があるためである。したがって、実験例２－１（図９Ａ）と比較すると、実験例２－３（図１１Ａ）では、中心位置ＣＰの軸ずれ量の増大に伴う検出角度誤差が大きくなりやすいことが確認できた。

また、実験例２－４（図１２Ａ）では、センサチップ１１がレベル４よりも低い磁束密度の領域に含まれている。さらに、実験例２－４（図１２Ａ）では、磁石２１と磁石２２との間の空間領域での磁束密度分布に比較的大きなばらつきがあることが確認できた。

また、実験例２－５（図１３Ａ）では、センサチップ１１がレベル４よりも低い磁束密度の領域に含まれている。さらに、実験例２－５（図１３Ａ）では、磁石２１と磁石２２との間の空間領域での磁束密度分布の平坦性が十分に得られないことが確認できた。

このように、本実施の形態の角度検出装置１０に対応する実験例２－１（図９Ａ）では、ヨーク３１，３２が、回転軸Ｊ１と直交する面において、回転軸Ｊ１を中心とする円の円周方向に沿って円弧状に湾曲した平面形状を有するうえ、回転軸Ｊ１と直交する面に沿って回転軸Ｊ１から遠ざかるほど回転軸Ｊ１に沿った高さ寸法が増大する部分を含むようにしている。このため、センサチップ１１の位置が磁石２１，２２の位置およびヨーク３１，３２の位置に対してずれた場合であっても、センサチップ１１による検出角度誤差が低く抑えられることがわかった。さらに、上記のような形状のヨーク３１，３２を有することにより、磁石２１，２２の形成磁場が効率的にセンサチップ１１に印加されることから、磁石２１，２２の小型化・軽量化に資することが確認できた。

（実験例３－１）
続いて、上記実施の形態で説明した図３の角度検出装置１０について、磁石２１，２２が生成する磁場とは別に、図３に紙面奥行き、すなわち磁石２１と磁石２２との対向方向と直交する方向に２５ｍＴの外乱磁場を付与し、その影響を調べた。具体的には、その外乱磁場を印加しない場合を基準としたときの、センサチップ１１に印加される外乱磁場の方向の磁場の増分ΔＢｙ［ｍＴ］、および検出角度誤差ΔＡＥ［ｄｅｇ．］を調べた。その結果を表１に示す。

（実験例３－２）
ヨーク部３０を図８Ａに示したヨーク部３０Ａに代替したことを除き、他は図３などに示した角度検出装置１０の構成と実質的に同じ構成を有する角度検出装置１０Ａ（図１０Ａ）について、上記実験例３－１と同様の条件下で同様の評価を実施した。その結果を表１に併せて示す。

（実験例３－３）
ヨーク部３０を図８Ｂに示したヨーク部３０Ｂに代替したことを除き、他は図３などに示した角度検出装置１０の構成と実質的に同じ構成を有する角度検出装置１０Ｂ（図１１Ａ）について、上記実験例３－１と同様の条件下で同様の評価を実施した。その結果を表１に併せて示す。

（実験例３－４）
ヨーク３１，３２を有しないことを除き、他は図３などに示した角度検出装置１０の構成と実質的に同じ構成を有する角度検出装置１０Ｃ（図１２Ａ）について、上記実験例３－１と同様の条件下で同様の評価を実施した。その結果を表１に併せて示す。

（実験例４－１）
磁気シールド１２が第１シールド部分１２１のみからなることを除き、すなわち、円筒状の磁気シールド１２Ａを有することを除き、他は図３などに示した角度検出装置１０の構成と実質的に同じ構成を有する角度検出装置１０Ｄ（図１４）について、上記実験例３－１と同様の条件下で同様の評価を実施した。その結果を表１に併せて示す。

（実験例５－１）
磁気シールド１２を有しないことを除き、他は角度検出装置１０（図９Ａ）の構成と実質的に同じ構成を有する角度検出装置について、上記実験例３－１と同様の条件下で同様の評価を実施した。その結果を表１に併せて示す。

（実験例５－２）
磁気シールド１２を有しないことを除き、他は角度検出装置１０Ａ（図１０Ａ）の構成と実質的に同じ構成を有する角度検出装置について、上記実験例３－１と同様の条件下で同様の評価を実施した。その結果を表１に併せて示す。

（実験例５－３）
磁気シールド１２を有しないことを除き、他は角度検出装置１０Ｂ（図１１Ａ）の構成と実質的に同じ構成を有する角度検出装置について、上記実験例３－１と同様の条件下で同様の評価を実施した。その結果を表１に併せて示す。

（実験例５－４）
ヨーク３１，３２および磁気シールド１２を有しないことを除き、他は図３などに示した角度検出装置１０の構成と実質的に同じ構成を有する角度検出装置について、上記実験例３－１と同様の条件下で同様の評価を実施した。その結果を表１に併せて示す。

表１に示したように、実験例３－１においてセンサチップ１１に印加される外乱磁場の方向の磁場の増分ΔＢｙ［ｍＴ］、および検出角度誤差ΔＡＥ［ｄｅｇ．］を最も低減できることが確認できた。また、実験例３－１～３－４と実験例５－１～５－４との比較から、ヨークの有無に関わらず、およびヨークの形状に関わらず、磁気シールドを設けることにより、センサチップ１１に印加される外乱磁場の方向の磁場の増分ΔＢｙ［ｍＴ］、および検出角度誤差ΔＡＥ［ｄｅｇ．］を効果的に低減できることが確認できた。さらに、円筒状の磁気シールド１２Ａであっても、磁気シールドを全く設けない場合よりもセンサチップ１１に印加される外乱磁場の方向の磁場の増分ΔＢｙ［ｍＴ］、および検出角度誤差ΔＡＥ［ｄｅｇ．］を十分に低減できることが確認できた。

＜３．適用例＞
（第１の適用例）
図１５Ａおよび図１５Ｂは、上記実施の形態で説明した角度検出システム１００を有するパークロックシステム２１０を表す模式図である。パークロックシステム２１０は、例えば自動車等の車両に搭載され、運転者が車両を駐車場などに駐車する際にシフトレバーをパーキングモードにすることで車両の移動を抑止する機構である。図１５Ａはロックされていないロック解除状態を表し、図１５Ｂは、ロック状態を表す。パークロックシステム２１０は、例えば筐体２０１の内部に設けられたモータ２０２と、シャフト２０３と、レバー２０４と、ロッド２０５と、係合部２０６と、ギヤ歯２０７を有するパーキングギヤ２０８とを備える。シャフト２０３は例えば紙面に垂直の方向に延在しており、モータ２０２により回転可能に設けられている。シャフト２０３の端部には上記実施の形態の角度検出システム１００が設けられており、シャフト２０３の回転角度を検出するようになっている。紙面に平行に延びるレバー２０４の基端はシャフト２０３に固定され、モータ２０２の駆動により紙面に沿って旋回するようになっている。レバー２０４の先端にはロッド２０５の基端が取り付けられており、レバー２０４の旋回により、紙面左右方向にロッド２０５が移動するようになっている。ロッド２０５の先端に設けられた係合部２０６は、ギヤ歯２０７と係合および離脱可能になっている。このパークロックシステム２１０では、図１５Ａに示したロック解除状態から図１５Ｂに示したロック状態に移行することにより、パーキングギヤ２０８の回転が制限される。具体的には、モータ２０２の回転によりシャフト２０３およびレバー２０４が紙面において右回転すると、ロッド２０５が紙面右方向へスライドし、係合部２０６がギヤ歯２０７と係合し、パーキングギヤ２０８がロックされる。反対に、図１５Ｂに示したロック状態から図１５Ａに示したロック解除状態に移行することにより、パーキングギヤ２０８の回転の制限が解除される。具体的には、モータ２０２の回転によりシャフト２０３およびレバー２０４が紙面において左回転すると、ロッド２０５が紙面左方向へスライドし、係合部２０６がギヤ歯２０７から離間し、パーキングギヤ２０８のロックが解除される。ここで、上記実施の形態の角度検出システム１００によりシャフト２０３の回転角度を検出することで、パーキングギヤ２０８がロック状態にあるか、ロック解除状態にあるかを高い精度で判別することができるようになっている。

（第２の適用例）
図１６Ａおよび図１６Ｂは、上記実施の形態で説明した角度検出システム１００を有するペダルシステム３００を表す模式図である。図１６Ａはペダル３０３のパッド３０３Ｂ（後述）が操作されていない初期状態を表し、図１６Ｂは、パッド３０３Ｂが操作されている踏み込み状態を表す。

ペダルシステム３００は、例えば、筐体３０１と、筐体３０１に固定されたシャフト３０２と、シャフト３０２が挿通される軸受け部３０３Ａを含み、軸受け部３０３Ａにおいてシャフト３０２を中心として回動可能に設けられたペダル３０３と、例えば引張ばねなどの付勢部材３０４とを備えている。

ペダル３０３は、例えば運転者の足により操作されるパッド３０３Ｂと、パッド３０３Ｂと軸受け部３０３Ａとをつなぐアーム３０３Ｃと、軸受け部３０３Ａを挟んでアーム３０３Ｃと反対側に設けられたレバー３０３Ｄとを含んでいる。レバー３０３Ｄは付勢部材３０４と接続されており、筐体３０１の壁部３０１Ｗに近づくように付勢部材３０４により付勢されるようになっている。

軸受け部３０３Ａの近傍に設けられた角度検出システム１００は、シャフト３０２を回転中心としたアーム３０３Ｃの回転角度を正確に検出し、回転角度に応じた電圧信号（比例信号）を制御装置３０５に送信するようになっている。制御装置３０５はこの電圧信号を解析し、電圧信号に応じたスロットルバルブ開度となるように、スロットルバルブの開閉動作の制御を行うようになっている。

このペダルシステム３００では、図１６Ａに示した初期状態においてパッド３０３Ｂが運転者により踏み込まれることにより、ペダル３０３がシャフト３０２を中心として紙面において左回転し、図１６Ｂに示した踏み込み状態へ移行する。その際、スロットルバルブの開度が上昇する。反対に、運転者がパッド３０３Ｂの踏み込み量を下げる、あるいは踏み込みをやめることにより、図１６Ｂに示した踏み込み状態から図１６Ａに示した初期状態に向かうこととなる。その際、スロットルバルブの開度は低下する。

このように、ペダルシステム３００では、上記実施の形態の角度検出システム１００によりアーム３０３Ｃの回転角度を正確に検出できるので、スロットルバルブ開度を高い精度で調節することができる。

＜５．その他の変形例＞
以上、実施の形態およびいくつかの変形例を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態等に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、上記実施の形態等では、磁気検出素子として垂直ホール素子を例示して説明したが、本発明の磁気検出素子は、磁場を検出する機能を有する素子であればよく、例えば異方性磁気抵抗効果素子（ＡＭＲ素子）やスピンバルブ型の巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ）素子、トンネル磁気抵抗効果（ＴＭＲ）素子等の磁気抵抗効果素子（ＭＲ素子）等をも含む概念である。ＧＭＲ素子やＴＭＲ素子などのＭＲ素子を用いる場合、回転軸Ｊ１と直交する面内における磁場の向きや強度の変化を検出することとなる。本発明では、回転軸方向における磁場強度分布（磁束密度分布）のばらつきを低減できるだけでなく、回転軸と直交する面内における磁場強度分布（磁束密度分布）のばらつきをも低減できるので、ＭＲ素子等の、回転軸Ｊ１と直交する面内における磁場の向きや強度の変化を検出する磁気検出素子の適用も可能であると考えられる。また、各構成要素の寸法や各構成要素のレイアウトなどは例示であってこれに限定されるものではない。

また、上記実施の形態および変形例では、磁気検出素子４１を含むセンサチップ１１が固定され、ヨーク部３０および磁場発生部２０が一体に回転するように設けられている場合を例示して説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明は、例えば磁石およびヨークが固定され、磁気検出素子が回転軸を中心として回転可能に設けられていてもよい。あるいは、磁石およびヨークと、磁気検出素子との双方が同じ回転軸を中心として回転可能に設けられていてもよい。

また、上記実施の形態等では、角度検出装置１０のセンサモジュール１が１つの磁気検出素子４１を有する場合を例示して説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明の角度検出装置は、例えば２以上の磁気検出素子を有するようにしてもよい。その場合、２以上の磁気検出素子の全てを回転軸上に配置してもよいし、２以上の磁気検出素子の全てもしくは一部を回転軸の周囲に配置するようにしてもよい。すなわち、２以上の磁気検出素子は、回転軸の周囲であって、回転軸に沿った回転軸方向と直交する面内において互いに異なる位置に設けられていてもよい。２以上の磁気検出素子の各々から等距離にある中心位置は、例えば回転軸の位置と一致していることが望ましい。２以上の磁気検出素子を回転軸の周囲に配置する場合、磁気検出素子は、回転軸と直交する面に沿った面内方向において、磁石と回転軸との間に位置するとよい。

また、上記実施の形態等では、角度検出装置１０の磁場発生部２０が２つの磁石を有する場合を例示して説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明の角度検出装置は、例えば磁場発生部材を１つのみ有するようにしてもよいし、３以上の磁場発生部材を有するようにしてもよい。

１００…角度検出システム、１０…角度検出装置、１…センサモジュール、２…磁場発生モジュール、３，４…支持体、１１…センサチップ、１２…磁気シールド、１３…端子部、１４…ホルダ、１５…回路基板、２０…磁場発生部、２１，２２…磁石、３０…ヨーク部、３１，３２…ヨーク、４１～４３…磁気検出素子。

Claims (24)

1. 磁気検出素子と、
   前記磁気検出素子に印加される磁場を形成する磁場発生部材と、
   第１の方向において前記磁気検出素子と前記磁場発生部材との間に配置されたヨークと、
   を備え、
   前記磁場発生部材および前記ヨークと、前記磁気検出素子とは、前記第１の方向に沿った回転軸を中心として相対的に回転可能に設けられており、
   前記ヨークは、前記回転軸と直交する面において、前記回転軸を中心とする円の円周方向に沿って円弧状に湾曲した平面形状を有し、
   前記ヨークは、前記回転軸と直交する面に沿って前記回転軸から遠ざかるほど前記第１の方向の寸法が増大する部分を含み、
   前記第１の方向の寸法が増大する部分は、前記回転軸に対して傾斜すると共に前記回転軸と直交する面に対しても傾斜する傾斜面を含み、
   前記傾斜面は、前記磁気検出素子と対向している
   角度検出装置。
2. 前記ヨークは、前記第１の方向において前記磁場発生部材と重なり合う位置にある
   請求項１に記載の角度検出装置。
3. 前記ヨークは、前記磁場発生部材と接するように設けられている
   請求項１または請求項２に記載の角度検出装置。
4. 前記第１の方向の前記磁場発生部材の寸法は、前記第１の方向の前記ヨークの寸法よりも大きい
   請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の角度検出装置。
5. 前記回転軸の周囲において互いに離間して配置された複数の前記ヨークを備える
   請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の角度検出装置。
6. 前記複数のヨークの各々の材料、形状および大きさは、互いに実質的に同じである
   請求項５記載の角度検出装置。
7. 前記複数のヨークと前記回転軸との各々の距離は、互いに実質的に等しい
   請求項５または請求項６記載の角度検出装置。
8. 前記複数のヨークとして、前記回転軸を挟んで対向するように配置された第１のヨークおよび第２のヨークを有する
   請求項５から請求項７のいずれか１項に記載の角度検出装置。
9. 前記第１の方向と直交する面に沿って前記磁気検出素子を取り囲むように設けられた第１の磁気シールドと
   をさらに備える
   請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の角度検出装置。
10. 前記磁気検出素子から見て前記磁場発生部材と反対側に設けられた第２の磁気シールドをさらに備える
    請求項９記載の角度検出装置。
11. 前記第１の磁気シールドおよび前記第２の磁気シールドは一体化されている
    請求項１０記載の角度検出装置。
12. 前記第１の磁気シールドと前記回転軸との第１の距離は、
    前記磁場発生部材と前記回転軸との第２の距離よりも長い
    請求項９から請求項１１のいずれか１項に記載の角度検出装置。
13. 前記磁場発生部材の少なくとも一部は、前記第１の方向と直交する面に沿った面内方向において前記第１の磁気シールドと重なり合うように設けられている
    請求項１２に記載の角度検出装置。
14. 前記磁場発生部材は、前記第１の方向と平行に着磁されている
    請求項１から請求項１３のいずれか１項に記載の角度検出装置。
15. 前記磁場発生部材は、前記回転軸の周囲に設けられている
    請求項１から請求項１４のいずれか１項に記載の角度検出装置。
16. 前記回転軸の周囲に互いに離間して配置される複数の前記磁場発生部材を備える
    請求項１から請求項１５のいずれか１項に記載の角度検出装置。
17. 前記複数の磁場発生部材の各々の材料、形状および大きさは、互いに実質的に同じである
    請求項１６記載の角度検出装置。
18. 前記複数の磁場発生部材と前記回転軸との各々の距離は、互いに実質的に等しい
    請求項１６または請求項１７記載の角度検出装置。
19. 前記磁気検出素子は、前記第１の方向と直交する面に沿った感度軸を有する
    請求項１から請求項１８のいずれか１項に記載の角度検出装置。
20. 前記磁気検出素子を複数備える
    請求項１から請求項１９のいずれか１項に記載の角度検出装置。
21. 前記複数の磁気検出素子は、前記第１の方向と直交する面に沿って互いに異なる位置に設けられている
    請求項２０記載の角度検出装置。
22. 請求項１から請求項２１のいずれか1項に記載の角度検出装置と、
    前記磁場発生部材を支持する支持体をさらに備え、
    前記支持体は、取付穴を有しており、
    前記ヨークは、前記磁場発生部材または前記支持体に設けられている
    角度検出システム。
23. 請求項２２に記載の前記角度検出システムを有する
    パークロックシステム。
24. 請求項２２に記載の前記角度検出システムを有する
    ペダルシステム。

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