JPH09243311A - 回動角検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 回動軸等の回動角に対してリニアな特性の信
号を出力でき、検出特性を安定させることができると共
に、耐久性や信頼性を大幅に向上させる。 【解決手段】 回動可能なマグネット４に角度θm1に亘
り円弧面部４Ａ，４Ｂを形成する。そして、このマグネ
ット４を一定間隔のギャップを介して取囲む第１，第２
の各磁極片部５，６をそれぞれギャップ間隔よりも広い
離間寸法をもって配設すると共に、各磁極片部５，６は
角度θm1よりも小さい角度θy1に亘り周方向に形成す
る。また、各磁極片部５，６には磁路形成部７，８，
９，１０の基端側が接続され、磁路形成部７，８の先端
部７Ａ，８Ａ間には第１のホール素子１１が設けられ、
磁路形成部９，１０の先端部９Ａ，１０Ａ間には第２の
ホール素子１２が設けられる。そして、第１，第２のホ
ール素子１１，１２からの出力電圧により回動角θ1 に
応じた検出信号を出力する演算回路とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば回動軸の回
動角等を検出するのに好適に用いられる回動角検出装置
に関し、特に自動車用エンジンのスロットルバルブ開度
等を検出するようにした回動角検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、電子制御式燃料噴射装置を備え
た自動車用エンジン等では、エンジンの吸気通路の途中
に設けられたスロットルバルブの開度を検出し、これを
コントロールユニットに入力することにより、燃料噴射
量制御等の高精度化を図っている。

【０００３】そして、この種の従来技術では、スロット
ルバルブの開度を検出するのに、抵抗体とブラシとから
なるポテンションメータを用い、このブラシ側を前記ス
ロットルバルブの回動軸（弁軸）に連結し、スロットル
バルブの回動に応じてブラシが抵抗体上を摺動変位する
ことにより、この抵抗体の抵抗値変化をスロットルバル
ブの開度として検出する構成としている。

【０００４】また、他の従来技術として、例えば特開平
２−２９８８１４号公報等には、磁気抵抗素子を用いる
非接触型の回動角検出装置が開示されている。そして、
この種の回動角検出装置の場合には、固定された磁気抵
抗素子の周囲にマグネットにより磁界を発生させ、この
マグネットをシャフトと連動して回動させることにより
磁気抵抗素子を中心に磁界を変化させ、このときの回動
角の変化を磁気抵抗素子の抵抗値変化として検出し、ス
ロットルバルブの開度等を検出できるようにしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来技術による回動角検出装置では、ポテンションメータ
を用いた場合、抵抗体上をブラシが摺動するからブラシ
の浮き等により瞬間的に出力信号が遮断される。また、
長期に亘る使用においてはブラシ等の摩耗により耐久性
や信頼性が低下するという問題もあり、近年における自
動車の耐用年数の増加およびスロットルバルブ制御の電
子化に伴うフィードバック制御の増加に十分には対応で
きないという問題がある。

【０００６】一方、磁気抵抗素子を用いた場合には、マ
グネット側に設けた磁性体腕部と磁気抵抗素子との離間
寸法が、シャフト（マグネット）の回動によって大きく
変化し、磁気抵抗素子からの出力信号がシャフトの回動
角に対して三角関数の特性となるために、スロットルバ
ルブの開度（回動角）等を検出する場合に、リニアな特
性を得るのが難しいという問題がある。

【０００７】さらに、磁気抵抗素子を用いた場合にはマ
グネットの起磁力の温度変化、経時変化および磁気抵抗
素子の温度特性等により出力信号の変化が大きく、これ
を補正することが難しいという問題がある。

【０００８】本発明は上述した従来技術の問題に鑑みな
されたもので、本発明は回動軸等の回動角に対してリニ
アな特性の信号を出力でき、検出特性を安定させること
ができると共に、耐久性や信頼性を大幅に向上できるよ
うにした回動角検出装置を提供することを目的としてい
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、請求項１に記載の発明が採用する回動角検出装
置の構成は、円弧面部を有するマグネットと、該マグネ
ットの円弧面部と対向するように該マグネットの周囲に
互いに離間して配設され、周方向にそれぞれ予め決めら
れた角度をもって延びる少なくとも３個以上の磁極片部
と、該各磁極片部と前記マグネットとのいずれか一方を
回動し、該各磁極片部と前記マグネットとを相対回転さ
せる回動手段と、前記マグネットの円弧面部と各磁極片
部との対向面積に対応して生じる第１，第２の信号をそ
れぞれ出力する信号出力手段とを備え、前記各磁極片部
間の離間寸法は、前記マグネットと各磁極片部とのギャ
ップより大きくしたことにある。

【００１０】このように構成することにより、相対回転
する各磁極片部とマグネットとの間を非接触状態に保持
できると共に、各磁極片部とマグネットとの間隔を一定
に保つことができ、２個の各磁極片部と前記マグネット
との対向面積を回動角に対応して変化させることができ
る。また、マグネットと各磁極片部とのギャップは各磁
極片部間の離間寸法より小さく形成したから、マグネッ
トの円弧面部を各磁極片部に近付けることができ、確実
に磁束を各磁極片部に導くことができる。

【００１１】また、請求項２に記載の発明では、円弧面
部を有するマグネットと、該マグネットの円弧面部と対
向するように該マグネットの周囲に互いに離間して配設
され、周方向にそれぞれ予め決められた角度をもって延
びる少なくとも３個以上の磁極片部と、該各磁極片部と
前記マグネットとのいずれか一方を回動し、該各磁極片
部と前記マグネットとを相対回転させる回動手段と、前
記マグネットの円弧面部と各磁極片部との対向面積に対
応して生じる第１，第２の信号をそれぞれ出力する信号
出力手段とを備え、前記各磁極片部間の離間寸法は、前
記マグネットと各磁極片部とのギャップより大きくし、
かつ前記マグネットの円弧面部は、前記各磁極片部のう
ち少なくとも一の磁極片部よりも周方向に大きな角度を
もって延びる構成としている。

【００１２】このように構成することにより、一の磁極
片部の全周に亘って前記マグネットとの対向面積を回動
角に対応して変化させることができ、マグネットの円弧
面部と対向する各磁極片部に確実に磁束を導くことがで
きる。

【００１３】一方、請求項３に記載の発明では回動角検
出装置を、円弧面部を有するマグネットと、該マグネッ
トの円弧面部と対向するように該マグネットの周囲に互
いに離間して配設され、周方向に予め決められたの角度
をもって延びる一対の第１の磁極片部と、該第１の各磁
極片部から離間して該第１の各磁極片部間に配設され、
周方向に予め決められた角度をもって延びる一対の第２
の磁極片部と、該第１，第２の各磁極片部と前記マグネ
ットとのいずれか一方を回動し、該第１，第２の各磁極
片部と前記マグネットとを相対回転させる回動手段と、
前記第１，第２の各磁極片部と前記マグネットの円弧面
部との対向面積に対応して生じる第１，第２の信号をそ
れぞれ出力する第１，第２の信号出力手段とを備え、前
記各磁極片部間の離間寸法は、前記マグネットと各磁極
片部とのギャップより大きくしてなる構成としている。

【００１４】このように構成することにより、相対回転
する第１，第２の各磁極片部とマグネットとの間を非接
触状態に保持できると共に、第１，第２の各磁極片部と
マグネットとの間隔を一定に保つことができ、第１，第
２の各磁極片部と前記マグネットとの対向面積を回動角
に対応して変化させることができる。また、各磁極片部
間の離間寸法は、マグネットと各磁極片部とのギャップ
より大きくするから、マグネットの円弧面部と対向する
各磁極片部に確実に磁束を導くことができる。また、前
記第１の信号出力手段は、前記第１の各磁極片部間で前
記マグネットとの対向面積（磁界）に対応した第１の信
号を出力でき、前記第２の信号出力手段は、前記第２の
各磁極片部間で前記マグネットとの対向面積（磁界）に
対応した第２の信号を出力できるから、前記第１，第２
の信号出力手段から出力されるそれぞれの信号レベルを
マグネット等の相対回転に応じて大きく変化させること
ができる。

【００１５】また、請求項４に記載の発明では、前記マ
グネットの円弧面部は、前記第１，第２の各磁極片部の
うち少なくとも一方の各磁極片部よりも周方向に大きな
角度をもって延びる構成としている。

【００１６】このように構成することにより、一方の各
磁極片部の全周に亘って前記マグネットとの対向面積を
回動角に対応して変化させることができ、マグネットの
円弧面部と対向する各磁極片部に確実に磁束を導くこと
ができ、漏れ磁束を減少できる。

【００１７】さらに、請求項５に記載の発明では、前記
マグネットの円弧面部は、前記第１，第２の各磁極片部
間のうち少なくとも一方の各磁極片部間の角度よりも周
方向に小さな角度をもって延びる構成としている。

【００１８】このように構成することにより、第１，第
２の各磁極片部に対して漏れ磁束が導かれるのを防止で
き、正確な回動角の検出ができる。

【００１９】さらにまた、請求項６に記載の発明では、
前記第１，第２の信号出力手段から出力される第１，第
２の信号に基づき前記回動手段の回動角に対応した検出
信号を演算出力する演算手段を備える構成としている。

【００２０】このように構成することにより、第１の信
号と第２の信号とにそれぞれ含まれる各信号成分のう
ち、マグネットの起磁力や温度特性等に大きく影響され
る成分を第１，第２の信号から相殺でき、検出信号が周
囲温度等に応じて変化するのを防止できる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に従って詳細に説明する。

【００２２】ここで、図１ないし図６は本発明の第１の
実施例による回動角検出装置をスロットルバルブの開度
検出に適用した場合を例に挙げて示している。

【００２３】図１において、１は樹脂材料からなるケー
シングを示し、該ケーシング１は下側に開口する筒部１
Ａと、該筒部１Ａの上側を施蓋する厚肉平板状の隔壁部
１Ｂと、該隔壁部１Ｂの上側部位に凹設された凹部１Ｃ
とから構成されている。そして、ケーシング１の筒部１
Ａはスロットルボディ２の凹部２Ａ内に挿着され、スロ
ットルボディ２にはスロットルバルブ（図示せず）に連
動して回動する回動手段（回動軸）としてのシャフト３
が回転可能に設けられている。

【００２４】４はケーシング１の筒部１Ａ内に配設され
たマグネットを示し、該マグネット４はシャフト３の先
端側にカシメ等により取付けられ、シャフト３から径方
向に突出している。ここで、マグネット４は図２に示す
ように、長手方向両端側が円弧面部４Ａ，４Ｂとなり、
幅方向両端面側が平行面部４Ｃ，４Ｄとなっている。そ
して、マグネット４の円弧面部４Ａ，４Ｂはシャフト３
を中心にした一定の半径（曲率）で角度θm1の範囲に亘
って周方向に延び、その端面側には磁極（Ｎ極、Ｓ極）
が形成されている。また、マグネット４の中心部にはシ
ャフト３の軸方向に延びる貫通穴４Ｅが設けられ、該貫
通穴４Ｅはマグネット４と略相似形状をなし、シャフト
３に対してマグネット４を廻止め状態で固定させるよう
になっている。

【００２５】５，５はケーシング１の筒部１Ａに埋設さ
れた第１の磁極片部を示し、該第１の磁極片部５，５は
図２に示すように、後述する第２の磁極片部６，６と共
にマグネット４を円環状に取囲む分割円筒形状をなして
いる。そして、磁極片部５，５はシャフト３を中心にし
て径方向で対称位置に配設され、各磁極片部５はマグネ
ット４の円弧面部４Ａ，４Ｂと一定間隔のギャップＧ1
を介して対向するようにシャフト３を中心にして角度θ
y1の範囲に亘り周方向に延びている。ここで、各磁極片
部５は角度θy1が前記マグネット４の各円弧面部４Ａ，
４Ｂの角度θm1よりも小さく（θy1＜θm1）形成され、
該各磁極片部５はマグネット４が発生する磁束を、後述
する第１の磁路形成部７，８を介して第１のホール素子
１１へと導くものである。

【００２６】６，６は各磁極片部５からギャップＧ1 よ
りも長い離間寸法ａ1 （角度θa1）をもって磁極片部
５，５間に位置しケーシング１の筒部１Ａ内に埋設され
た第２の磁極片部を示し、該第２の磁極片部６，６は前
記第１の磁極片部５，５と同様にマグネット４の円弧面
部４Ａ，４Ｂと一定間隔のギャップＧ1 を介して対向す
るようにシャフト３を中心にして角度θy1の範囲に亘り
周方向に延びている。また、磁極片部６，６（５，５）
間の角度（θy1＋２θa1）は、マグネット４の円弧面部
４Ａ，４Ｂの角度θm1よりも大きく（θm1＜θy1＋２θ
a1）なるように形成されている。この場合、各磁極片部
５，６が周方向に延びる角度θy1と各磁極片部５，６間
が離間している角度θa1との和を、前記マグネット４の
各円弧面部４Ａ，４Ｂの角度θm1よりも大きく（θm1＜
θy1＋θa1）形成するのが望ましい。そして、各磁極片
部６はマグネット４が発生する磁束を、後述する第２の
磁路形成部９，１０を介して第２のホール素子１２へと
導くものである。

【００２７】ここで、マグネット４（シャフト３）の回
動角θ1 は図２に示すように、円弧面部４Ａの中央部位
が一側の磁極片部６の中間部位６Ａに対向した状態を零
（θ1 ＝０°）位置とし、磁極片部６の中間部位６Ａか
ら時計方向にマグネット４の円弧面部４Ａが回動したと
きを正方向、磁極片部６の中間部位６Ａから反時計方向
にマグネット４の円弧面部４Ａが回動したときを負方向
とする。

【００２８】７，８は基端側が第１の磁極片部５，５に
接続され、先端側がケーシング１の凹部１Ｃ内に突出し
た磁路形成部を示し、該磁路形成部７の先端側は第１の
ホール素子１１の上側を隙間を介して覆い、磁路形成部
８の先端側はケーシング１の隔壁部１Ｂ上を後述する回
路基板１３の裏面に沿って延びるように配設されてい
る。そして、磁路形成部７の先端部７Ａは図４に示す如
く、後述のホール素子１１の下側に位置する磁路形成部
８の先端部８Ａと対向配設され、両者の間には後述のホ
ール素子１１等が介挿されている。

【００２９】９，１０は基端側が第２の磁極片部６，６
に接続され、先端側がケーシング１の凹部１Ｃ内に突出
した磁路形成部を示し、該磁路形成部９の先端側は第１
のホール素子１１の上側を隙間を介して覆い、磁路形成
部１０の先端側はケーシング１の隔壁部１Ｂ上を後述す
る回路基板１３の裏面に沿って延びるように配設されて
いる。そして、磁路形成部９の先端部９Ａは図４に示す
如く、後述のホール素子１２の下側に位置する磁路形成
部１０の先端部１０Ａと対向配設され、両者の間には後
述のホール素子１２等が介挿されている。

【００３０】ここで、磁路形成部７，８の先端部７Ａ，
８Ａが対向する面積は図４に示す如く、磁路形成部９，
１０の先端部９Ａ，１０Ａが対向する面積と等しい面積
であり、これらの隙間寸法ｂ1 は一定の寸法となるよう
に構成されている。

【００３１】１１，１２は回路基板１３上に設けられた
第１，第２の信号出力手段としてのホール素子を示し、
該第１，第２のホール素子１１，１２は回路基板１３上
で互いに並列関係をなすように１チップ（ワンチップ）
化されて配設されている。そして、第１のホール素子１
１は図４に示す如く、磁路形成部７の先端部７Ａと磁路
形成部８の先端部８Ａとの間に位置し、両者の間の磁束
密度に比例した第１の信号を図５に示す如き出力電圧Ｅ
11として出力するものである。一方、第２のホール素子
１２は磁路形成部９の先端部９Ａと磁路形成部１０の先
端部１０Ａとの間に位置し、両者の間の磁束密度に比例
した第２の信号を図５に示す如き出力電圧Ｅ12として出
力するものである。

【００３２】１３はケーシング１の凹部１Ｃ内に位置し
第１，第２のホール素子１１，１２および後述の演算回
路１９を実装する回路基板を示し、該回路基板１３はホ
ール素子１１，１２の実装部位を磁路形成部７，９の先
端部７Ａ，９Ａと磁路形成部８，１０の先端部８Ａ，１
０Ａとの間に位置決めするように配設され、回路基板１
３の先端側には後述する各端子ピン１４の一端側が隔壁
部１Ｂから後述のカバー１６側に向けて貫通した状態で
固着されている。

【００３３】１４はケーシング１に埋設された金属材料
からなる複数の端子ピン（１個のみ図示）を示し、該各
端子ピン１４は一端側がケーシング１の凹部１Ｃ内へと
突出し回路基板１３に貫通状態で固着され、他端側は後
述の雄コネクタ１５内へと突出すると共に、外部の端子
と電気的に接続可能となっている。そして、各端子ピン
１４は第１，第２のホール素子１１，１２および後述の
演算回路１９を外部の電源（図示せず）等に接続すると
共に、演算回路１９による後述の検出信号Ｓo1を外部へ
と出力する構成となっている。

【００３４】１５はケーシング１から突出形成された略
角筒形状の雄コネクタを示し、該雄コネクタ１５内には
端子ピン１４の他端側が突出している。そして、該雄コ
ネクタ１５は各端子ピン１４を介して相手側となる雌コ
ネクタ（図示せず）と接続されるようになっている。

【００３５】１６は合成樹脂材料により形成されケーシ
ング１の凹部１Ｃ内を密閉状態に施蓋する略平板状のカ
バー、１７は弾性材料により形成され該カバー１６とケ
ーシング１との間をシールするパッキンを示している。

【００３６】１８はケーシング１の隔壁部１Ｂに埋設さ
れた平板状の磁気遮蔽板を示し、該磁気遮蔽板１８は第
１，第２のホール素子１１，１２の下側に位置し、マグ
ネット４からの磁界等が第１，第２のホール素子１１，
１２に直接的な影響を与えるのを防止している。

【００３７】１９は回路基板１３に実装され、第１，第
２のホール素子１１，１２から出力される出力電圧Ｅ1
1，Ｅ12に基づき回動角に対応した検出信号Ｓo1を演算
出力する演算手段としての演算回路を示し、該演算回路
１９は図３に示すように後述の絶対値付与器２０，加算
器２１，割算器２２および増幅器２３等から構成されて
いる。

【００３８】２０は第１のホール素子１１から出力され
る出力電圧Ｅ11の絶対値を出力する絶対値付与器、２１
は絶対値付与器２０からの出力と第２のホール素子１２
から出力される出力電圧Ｅ12を加算する加算器、２２は
加算器２１の出力と出力電圧Ｅ11との比を取る割算器、
２３は割算器２２の出力を増幅する増幅器を示してい
る。そして、増幅器２３は各端子ピン１４に電気的に接
続され、回動角に対応した検出信号Ｓo1を各端子ピン１
４を介して外部へと出力する。

【００３９】２４は割算器２２の出力に対してオフセッ
トレベルを決める基準電圧発生器、２５は増幅器２３の
出力信号を補正し信号の出力特性をリニアな特性に調整
（補正）する調整信号発生器を示している。

【００４０】即ち、演算回路１９の絶対値付与器２０は
出力電圧Ｅ11の絶対値 |Ｅ11| を求め、加算器２１は絶
対値 |Ｅ11| と出力電圧Ｅ12を加算することにより加算
値（|Ｅ11| ＋Ｅ12）を求める。そして、割算器２２は
この加算値（ |Ｅ11| ＋Ｅ12）と出力電圧Ｅ11とを割算
し、

【００４１】

【数１】 なる演算を行って図６に示す如き演算信号Ｓx1を出力す
る。

【００４２】これにより、演算信号Ｓx1は、回動角θ1
が０°のときに最小値（Ｓx1＝０）となり、回動角θ1
が９０°のときに最大値（Ｓx1＝１）となる。そして、
演算信号Ｓx1は回動角θ1 のみにより決定され、後述の
数７〜数１４等によるマグネット４の起磁力Ｆ1 および
ホール素子１１，１２の素子感度Ｇによる影響を受ける
ことはなくなる。

【００４３】また、基準電圧発生器２４は割算器２２に
基準電圧を入力し、増幅器２３は割算器２２から出力さ
れる演算信号Ｓx1を増幅し、調整信号発生器２５は増幅
器２３に調整信号を入力することにより、増幅器２３か
ら出力される検出信号Ｓo1の微小変動を補正する。

【００４４】即ち、検出信号Ｓo1は演算信号Ｓx1に基づ
き、

【００４５】

【数２】 として求められる。

【００４６】ここで、Ｖo1は一定の電圧値（例えば２．
５Ｖ）であり、定数ｋは一定の増幅率を示している。そ
して、検出信号Ｓo1は、回動角θ1 が−９０°のとき最
小値（Ｖo1−ｋ）、回動角θ1 が９０°のとき最大値
（Ｖo1＋ｋ）となる。

【００４７】本実施例による回動角検出装置は上述の如
き構成を有するもので、次にその検出動作について説明
する。

【００４８】まず、図７ないし図１１を参照して回動角
の検出原理について説明するに、図７に示す比較例にあ
っては、マグネット４の円弧面部４Ａがほぼ９０°の角
度θm1に設定されると共に、各磁極片部５，６の角度θ
y1もほぼ９０°に設定され、第１，第２の各磁極片部
５，６の離間寸法ａ1 （角度θa1）を非常に小さい値に
した場合を前提としている。

【００４９】そして、図８に示すようにシャフト３の回
動に伴いマグネット４の円弧面部４Ａが一側の磁極片部
６の中間部位６Ａから±９０°の範囲で回動角θ1 をも
って周方向に回動し、マグネット４が正方向に回動した
ときにマグネット４の円弧面部４Ａは角度θ11の範囲に
亘り一側（図８の右側）の磁極片部５と対向すると共
に、角度θ12の範囲に亘り一側（図８の上側）の磁極片
部６と対向する。

【００５０】また、マグネット４の円弧面部４Ｂも同様
に角度θ11の範囲に亘り他側（図８の左側）の磁極片部
５と対向すると共に、角度θ12の範囲に亘り他側（図８
の下側）の磁極片部６と対向する。そして、マグネット
４から発生した磁束は第１の磁極片部５，５から磁路形
成部７，８を通じて第１のホール素子１１へと導かれる
一方、第２の磁極片部６，６からは磁路形成部９，１０
を通じて第２のホール素子１２へと導かれる。

【００５１】このとき、マグネット４、各磁極片部５，
６は図９に示すように、マグネット４、磁極片部５，５
および磁路形成部７，８から第１の磁気回路が構成さ
れ、マグネット４、磁極片部６，６および磁路形成部
９，１０から第２の磁気回路が構成されると共に、２つ
の磁気回路は磁気的に並列接続の関係となっている。

【００５２】ここで、マグネット４の円弧面部４Ａと一
側の磁極片部５，６との間に生じる磁気抵抗の逆数をパ
ーミアンスＰ11，Ｐ12とすれば、これらのパーミアンス
Ｐ11，Ｐ12はマグネット４の円弧面部４Ａと第１，第２
の磁極片部５，６との対向面積に実質的に比例し、

【００５３】

【数３】 Ｐ11＝α1 ×μ0 ×θ11 ＝α1 ×μ0 ×θ1

【００５４】

【数４】 Ｐ12＝α1 ×μ0 ×θ12 ＝α1 ×μ0 ×（９０°−θ1 ）としてそれぞれ求めら
れる。

【００５５】ここで、定数α1 はマグネット４の軸方向
寸法、各磁極片部５，６の軸方向寸法およびマグネット
４と各磁極片部５，６との間隔寸法等により予め決定さ
れる定数値であり、透磁率μ0 は真空中の透磁率を示し
ている。

【００５６】また、マグネット４の円弧面部４Ｂと他側
の磁極片部５，６との間に生じる磁気抵抗の逆数をパー
ミアンスＰ13，Ｐ14とすれば、円弧面部４Ｂと他側の磁
極片部５，６との対向面積は円弧面部４Ａと一側の磁極
片部５，６との対向面積に等しいから、

【００５７】

【数５】Ｐ13＝α1 ×μ0 ×θ11＝Ｐ11

【００５８】

【数６】Ｐ14＝α1 ×μ0 ×θ12＝Ｐ12 の関係が成り立つ。

【００５９】このとき、第１，第２のホール素子１１，
１２の周囲により生じる磁気抵抗の逆数をパーミアンス
ＰS1とすれば、このパーミアンスＰS1は第１，第２の磁
極片部５，６側のパーミアンスＰ11，Ｐ12，Ｐ13，Ｐ14
に比較して十分に小さい値となるから、パーミアンスＰ
S1は実質的に無視できる値となる。

【００６０】そこで、マグネット４の起磁力Ｆ1 により
発生し、第１，第２の磁気回路を通る総磁束Φ1 は、

【００６１】

【数７】 の関係となり常に一定値である。

【００６２】また、各磁極片部５，６を通る磁束Φ11，
Φ12はΦ11：Φ12＝Ｐ11：Ｐ12の関係にあり、それぞ
れ、

【００６３】

【数８】

【００６４】

【数９】 として求められる。

【００６５】ここで、磁路形成部７，８の先端部７Ａ，
８Ａが対向する面積は磁路形成部９，１０の先端部９
Ａ，１０Ａが対向する面積に等しいから、この対向面積
による定数をβ1 とすると、第１，第２のホール素子１
１，１２を通る磁束密度Ｂ11，Ｂ12は、

【００６６】

【数１０】Ｂ11＝β1 ×Φ11

【００６７】

【数１１】Ｂ12＝β1 ×Φ12 として求められる。

【００６８】そして、ホール素子１１，１２は同一の特
性を有し、ホール素子１１，１２の出力電圧Ｅ11，Ｅ12
は磁束密度Ｂ11，Ｂ12に比例するから、

【００６９】

【数１２】 Ｅ11＝Ｇ×Ｂ11 ＝Ｇ×β1 ×Φ1 ×θ1 ／９０°

【００７０】

【数１３】 Ｅ12＝Ｇ×Ｂ12 ＝Ｇ×β1 ×Φ1 ×（１−θ1 ／９０°） の関係となる。ここで、Ｇはホール素子１１，１２の素
子感度であり、磁束密度Ｂ11，Ｂ12に対する出力電圧Ｅ
11，Ｅ12を決めるものである。

【００７１】また、ホール素子１２の出力電圧Ｅ12は、

【００７２】

【数１４】 Ｅ12＝Ｇ×Ｂ12 ＝Ｇ×β1 ×Φ1 ×（１− |θ1|／９０°） として、前記数１３の式を数１４の式に置き換えること
ができる。

【００７３】この結果、ホール素子１１の出力電圧Ｅ11
は数１２の式から、回動角θ1 に対して正の傾きをもつ
比例関係にあり、回動角θ1 の増加に伴って出力電圧Ｅ
11も増加する。即ち、回動角θ1 が０°のときに磁極片
部５，５はマグネット４の円弧面部４Ａ，４Ｂとは対向
しないから、出力電圧Ｅ11はほぼ０Ｖ（ボルト）とな
る。そして、この位置から時計方向にマグネット４を回
動すると、磁極片部５，５とマグネット４の円弧面部４
Ａ，４Ｂとの対向面積が増加するから、出力電圧Ｅ11も
増加し、回動角θ1 が９０°のときに最大の電圧値とな
る。

【００７４】一方、ホール素子１２の出力電圧Ｅ12は数
１４の式から、回動角θ1 が０°から９０°の間では負
の傾きをもつ比例関係にあり、回動角θ1 の増加に伴っ
て出力電圧Ｅ12は減少する。即ち、回動角θ1 が０°の
ときに一側の磁極片部６とマグネット４の円弧面部４Ａ
とが対向し他側の磁極片部６と円弧面部４Ｂとが全ての
外周面に亘って対向するから、出力電圧Ｅ12は正の最大
電圧値となる。そして、この位置からマグネット４を時
計方向に回動させると、磁極片部６，６とマグネット４
の円弧面部４Ａ，４Ｂとの対向面積が減少するから、出
力電圧Ｅ12の電圧値もこの対向面積に比例して減少し、
回動角θ1 が９０°のとき出力電圧Ｅ12はほぼ０Ｖ（ボ
ルト）となる。

【００７５】しかし、各磁極片部５，６間の離間寸法ａ
1 を前述の如く小さくしたときには、図７に示す矢示Ｃ
方向の漏れ磁束等が発生し易くなり、図１０に示すよう
に出力電圧Ｅ11，Ｅ12が回動角θ1 に対して比例関係と
はならず、特性線２６のように回動角θ1 が０°に近付
くにつれて、出力電圧Ｅ11は比較的大きな傾きをもって
減少し、回動角θ1 が９０°に近付くにつれて出力電圧
Ｅ11の増加（傾き）が抑えられる。この傾向は図１０に
点線で示す特性線２７の出力電圧Ｅ12についても同様で
ある。

【００７６】即ち、図７に示す比較例のように、磁極片
部５，６間の離間寸法ａ1 を十分に小さくし、マグネッ
ト４の円弧面部４Ａの角度θm1と、第１，第２の各磁極
片部５，６の周方向に延びる角度θy1とをほぼ９０°に
近い角度とした場合には、図７に示す矢示Ｃ方向の漏れ
磁束等に起因して第１，第２の各ホール素子１１，１２
からの出力電圧Ｅ11，Ｅ12は図１０中に示す特性線２
６，２７のようになると共に、このときの演算信号Ｓx1
は図１１中の特性線２８で示すように、回動角θ1 に対
して線形な特性とはならず、リニアとなる特性線２９と
の間に大きなずれが生じる。

【００７７】そこで、本実施例では、マグネット４の円
弧面部４Ａの角度θm1を磁極片部６，６（５，５）間の
角度（θy1＋２θa1）よりも小さく、好ましくは角度θ
y1と角度θa1とを合計した角度（θy1＋θa1→９０°）
よりも小さく（θm1＜θy1＋θa1）形成すると共に、前
記角度θy1をマグネット４の円弧面部４Ａの角度θm1よ
りも小さく（θy1＜θm1）する構成としている。

【００７８】この結果、回動角θ1 が０°または９０°
のときに、マグネット４の平行面部４Ｃ，４Ｄに対向す
る第２の磁極片部６または第１の磁極片部５とマグネッ
トとの間に、図７中に例示した矢示Ｃ方向の漏れ磁束等
が発生するのを防止でき、この漏れ磁束の影響を大幅に
小さくできる。

【００７９】また、ギャップＧ1 を各磁極片部５，６間
の離間寸法ａ1 よりも小さく（Ｇ1＜ａ1 ）することに
より、第１，第２の各磁極片部５，６側の各パーミアン
スＰ11，Ｐ12，Ｐ13，Ｐ14を第１，第２の各ホール素子
１１，１２の周辺によるパーミアンスＰS1よりも相対的
により大きくでき、第１，第２の各ホール素子１１，１
２の出力電圧Ｅ11，Ｅ12からパーミアンスＰS1の影響を
低減できると共に、これによっても前述の如き漏れ磁束
の影響を減少させることができる。

【００８０】この結果、第１，第２の各ホール素子１
１，１２からの出力電圧Ｅ11，Ｅ12は図５中に示す特性
線３０，３１のようになり、例えばホール素子１１の出
力電圧Ｅ11が回動角θ1 が０°に近付くにつれて大きな
傾きをもって減少することはなく、同様に回動角θ1 が
９０°に近付くにつれてホール素子１２の出力電圧Ｅ12
が大きな傾きをもって減少することもない。また、この
ときの演算信号Ｓx1は図６中の特性線３２で示すよう
に、回動角θ1 に比例したリニアな特性となる。

【００８１】かくして、本実施例によれば、スロットル
ボディ２に回動可能に設けられたシャフト３と、該シャ
フト３に固定されたマグネット４と、該マグネット４を
取囲むように配設された第１の磁極片部５，５および第
２の磁極片部６，６と、該磁極片部５，５に基端側が接
続された磁路形成部７，８と、該磁極片部６，６に基端
側が接続された磁路形成部９，１０と、該磁路形成部
７，８の先端部７Ａ，８Ａ間に設けられた第１のホール
素子１１と、磁極形成部９，１０の先端部９Ａ，１０Ａ
間に設けられた第２のホール素子１２と、該第１，第２
のホール素子１１，１２からの出力電圧Ｅ11，Ｅ12に基
づいて回動角θ1 に応じた検出信号Ｓo1を出力する演算
回路１９とを備える構成としたから、下記の如き効果を
奏する。

【００８２】即ち、回動するシャフト３およびマグネッ
ト４に対して第１，第２の磁極片部５，６等は接触せ
ず、シャフト３に余分な摺動抵抗（負荷等）を加えるこ
となく回動角の検出が可能となり、非接触構造とするこ
とにより耐久性を確実に向上させることができると共
に、第１，第２のホール素子１１，１２からの出力電圧
Ｅ11，Ｅ12が瞬間的に遮断されることはなく、高い信頼
性が得られる。

【００８３】また、前記数２の式に示す如く回動角θ1
に対応した検出信号Ｓo1を演算回路１９から出力できる
ので、この検出信号Ｓo1によりマグネット４の起磁力Ｆ
1 、素子感度Ｇの温度特性、経時劣化等に依存すること
はなく、正確な回動角θ1 の検出が可能となる。

【００８４】そして、マグネット４の発生する磁束を第
１の磁極片部５，５から磁路形成部７，８を通じて第１
のホール素子１１に導き、第２の磁極片部６，６から磁
路形成部９，１０を通じて第２のホール素子１２に効率
的に導くことができるから、第１のホール素子１１は第
１の磁極片部５，５間に発生するマグネット４による磁
束Φ11に対応した出力電圧Ｅ11を出力でき、第２のホー
ル素子１２は第２の磁極片部６，６間に発生するマグネ
ット４による磁束Φ12に対応した出力電圧Ｅ12を出力で
きると共に、第１，第２のホール素子１１，１２から出
力する出力電圧Ｅ11，Ｅ12のレベルをマグネット４の回
動角θ1 に応じて大きく変化させることができる。

【００８５】また、各磁路形成部７，８，９，１０によ
ってマグネット４が発生する磁束を第１，第２のホール
素子１１，１２まで効率的に導くことができ、各ホール
素子１１，１２の取付け自由度を増大させることができ
る。そして、第１，第２のホール素子１１，１２を互い
に近接させて配設でき、周囲温度等の条件を同一にする
ことができると共に、同一の半導体基板から一体的に形
成されたワンチップのホール素子１１，１２を用いるこ
とが可能となる。

【００８６】一方、第１，第２の磁極片部５，６は、マ
グネット４を取囲む分割円筒形状をなしてシャフト３を
中心とする同心円上に配設したから、マグネット４の各
円弧面部４Ａ，４Ｂが各磁極片部５，６と対向したとき
の距離を一定に保つことができる。これにより、第１の
磁極片部５，５とマグネット４の円弧面部４Ａ，４Ｂと
が対向する面積に比例した磁束Φ11を第１の磁極片部
５，５から導くことができ、該磁極片部５，５に接続さ
れた磁路形成部７，８の先端部７Ａ，８Ａ間に設けられ
たホール素子１１から回動角θ1 に比例した出力電圧Ｅ
11を得ることができる。また、第２の磁極片部６，６と
マグネット４の円弧面部４Ａ，４Ｂとが対向する面積に
比例した磁束Φ12を第２の磁極片部６，６から導くこと
ができ、該磁極片部６，６に接続された磁路形成部９，
１０の先端部９Ａ，１０Ａ間に設けられたホール素子１
２から回動角θ1 に対応した出力電圧Ｅ12を得ることが
できる。

【００８７】また、マグネット４と各磁極片部５，６と
を同心円上にコンパクトに配設できるから、回動角検出
装置の小型化が可能となると共に、回動するシャフト３
にはマグネット４のみを固定すればよいから、当該回動
角検出装置の組立て、取付け作業等を大幅に簡略化する
ことができる。

【００８８】さらに、ギャップＧ1 を各磁極片部５，６
間の離間寸法ａ1 （角度θa1）よりも小さく（Ｇ1 ＜ａ
1 ）したから、第１，第２の各磁極片部５，６側の各パ
ーミアンスＰ11，Ｐ12，Ｐ13，Ｐ14を第１，第２の各ホ
ール素子１１，１２の周辺によるパーミアンスＰS1より
も相対的により大きくでき、第１，第２の各ホール素子
１１，１２の出力電圧Ｅ11，Ｅ12からパーミアンスＰS1
の影響を低減できる。

【００８９】さらにまた、マグネット４の円弧面部４Ａ
の角度θm1を磁極片部５，５（６，６）間の角度（θy1
＋２θa1）よりも小さく、好ましくは角度θy1と角度θ
a1とを合計した角度（θy1＋θa1→９０°）よりも小さ
く（θm1＜θy1＋θa1）形成すると共に、前記角度θy1
をマグネット４の円弧面部４Ａの角度θm1よりも小さく
（θy1＜θm1）する構成としたから、回動角θ1 が０°
または９０°のときに、マグネット４の平行面部４Ｃ，
４Ｄに対向する第２の磁極片部６または第１の磁極片部
５とマグネット４との間に漏れ磁束等が発生するのを防
止でき、この漏れ磁束の影響を大幅に小さくできる。

【００９０】次に、図１２ないし図１５は本発明の第２
の実施例を示し、本実施例では前記第１の実施例と同一
の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するも
のとする。しかし、本実施例の特徴は、回動角検出装置
を３個の磁極片部を用いて構成したことにある。

【００９１】図１２において、４１はケーシング１の筒
部１Ａ内に配設されたマグネットを示し、該マグネット
４１はシャフト３の先端側にカシメ等により取付けら
れ、シャフト３から径方向に突出している。ここで、マ
グネット４１は、長手方向両端側が円弧面部４１Ａ，４
１Ｂとなり、幅方向両端面側が平行面部４１Ｃ，４１Ｄ
となっている。

【００９２】そして、マグネット４１の円弧面部４１
Ａ，４１Ｂはシャフト３を中心にして９０°より僅かに
小さい角度θm2の範囲に亘り一定の曲率をもって周方向
に延び、その端面側には磁極（Ｎ極、Ｓ極）が形成され
ている。また、マグネット４１の中心部にはシャフト３
の軸方向に延びる貫通穴４１Ｅが設けられ、該貫通穴４
１Ｅはマグネット４１と略相似形状をなし、シャフト３
に対してマグネット４１を廻止め状態で固定させるよう
になっている。

【００９３】４２はケーシング１の筒部１Ａに埋設され
た第１の磁極片部を示し、該第１の磁極片部４２は図１
２に示すように、後述する第２，第３の磁極片部４３，
４４と共にマグネット４１を円環状に取囲む分割円筒形
状をなしている。そして、磁極片部４２はマグネット４
１のＮ極側となる円弧面部４１Ａと一定のギャップＧ2
を保って対向するようにシャフト３を中心にして角度θ
m2よりも小さい角度θy2の範囲に亘り周方向に延びてい
る。ここで、磁極片部４２が位置する各磁極片部４３，
４４間の角度（θy2＋２θa2）は、マグネット４１の円
弧面部４１Ａ，４１Ｂの角度θm2よりも大きく（θm2＜
θy2＋２θa2）なるように形成されている。この場合、
磁極片部４２が周方向に延びる角度θy2と各磁極片部４
２，４３，４４間が離間している角度θa2との和を、前
記マグネット４１の円弧面部４１Ａ，４１Ｂの角度θm2
よりも大きく（θm2＜θy2＋θa2）形成するのが望まし
い。そして、磁極片部４２はマグネット４１が発生する
磁束を、後述の第１の磁路形成部４５を介して第１のホ
ール素子４８へと導くものである。

【００９４】４３は第１の磁極片部４２からギャップＧ
2 よりも大きい離間寸法ａ2 （角度θa2）をもってケー
シング１の筒部１Ａ内に埋設された第２の磁極片部を示
し、該第２の磁極片部４３は前記第１の磁極片部４２と
同様にマグネット４１の円弧面部４１Ａと一定のギャッ
プＧ2 を保って対向するようにシャフト３を中心にして
角度θm2よりも小さい角度θy2の範囲に亘り周方向に延
びている。そして、磁極片部４３はマグネット４１が発
生する磁束を、後述の第２の磁路形成部４６を介して第
２のホール素子４９へと導くものである。

【００９５】４４は前記第１，第２の磁極片部４２，４
３からギャップＧ2 よりも大きい離間寸法ａ2 をもって
設けられた第３の磁極片部を示し、該第３の磁極片部４
４はケーシング１の筒部１Ａに埋設されると共に、マグ
ネット４１のＳ極側となる円弧面部４１Ｂと一定の間隔
を保って常時対向するように、約１８０°の範囲に亘り
周方向に延びている。そして、磁極片部４４はマグネッ
ト４１が発生する磁束を、後述の第３の磁路形成部４７
を介して第１，第２のホール素子４８，４９へと導くも
のである。

【００９６】ここで、マグネット４１（シャフト３）の
回動角θ2 は、円弧面部４１Ａの中央部位が第１，第２
の磁極片部４２，４３間の中間位置に対向した状態を零
（θ2 ＝０°）位置とし、第１の磁極片部４２側にマグ
ネット４１の円弧面部４１Ａが回動したときを正方向、
第２の磁極片部４３側にマグネット４１の円弧面部４１
Ａが回動したときを負方向とする。

【００９７】４５は基端側が第１の磁極片部４２に接続
され、先端側がケーシング１の凹部１Ｃ内に突出した第
１の磁路形成部を示し、該第１の磁路形成部４５の先端
側は第１のホール素子４８の上側を隙間を介して覆うと
共に、ホール素子４８の下側に位置する第３の磁路形成
部４７の先端側と対向している。

【００９８】４６は基端側が第２の磁極片部４３に接続
され、先端側がケーシング１の凹部１Ｃ内に突出した第
２の磁路形成部を示し、該第２の磁路形成部４６の先端
側は第２のホール素子４９の上側を隙間を介して覆うと
共に、ホール素子４９の下側に位置する第３の磁路形成
部４９の先端側と対向している。

【００９９】ここで、磁路形成部４５，４６は図１４に
示す如くその先端部４５Ａ，４６Ａが相互いに等しい面
積をもって後述する磁路形成部４７の先端部４７Ａと対
向し、これらの隙間寸法ｂ2 は一定の寸法となるように
構成されている。

【０１００】４７は基端側が第３の磁極片部４４に接続
され、先端側がケーシング１の凹部１Ｃ内に突出した第
３の磁路形成部を示し、該第３の磁路形成部４７は先端
側がケーシング１の隔壁部１Ｂ上を後述する回路基板１
３の裏面に沿って延びるように配設されている。そし
て、該磁路形成部４７の先端部４７Ａは図１４に示す如
く、磁路形成部４５，４６の先端部４５Ａ，４６Ａと対
向配設され、両者の間にはホール素子４８，４９等が介
挿されている。

【０１０１】４８，４９は回路基板１３上に設けられた
第１，第２の信号出力手段としてのホール素子を示し、
該第１，第２のホール素子４８，４９は回路基板１３上
で互いに並列関係をなすように１チップ（ワンチップ）
化されて配設されている。そして、第１のホール素子４
８は図１４に示す如く磁路形成部４５の先端部４５Ａと
磁路形成部４７の先端部４７Ａとの間に位置し、両者の
間の磁束密度に比例した第１の信号を出力電圧Ｅ21とし
て出力するものである。一方、第２のホール素子４９は
磁路形成部４６の先端部４６Ａと磁路形成部４７の先端
部４７Ａとの間に位置し、両者の間の磁束密度に比例し
た第２の信号を出力電圧Ｅ22として出力するものであ
る。

【０１０２】５０は回路基板１３に実装され、第１，第
２のホール素子４８，４９から出力される出力電圧Ｅ2
1，Ｅ22に基づき回動角に対応した検出信号Ｓo2を演算
出力する演算手段としての演算回路を示し、該演算回路
５０は図１３に示すように後述の加算器５１，減算器５
２，割算器５３および増幅器５４等から構成されてい
る。

【０１０３】５１は第１，第２のホール素子４８，４９
から出力される出力電圧Ｅ21，Ｅ22を加算する加算器、
５２は第１，第２のホール素子４８，４９から出力され
る出力電圧Ｅ21，Ｅ22を減算する減算器、５３は加算器
５１の出力と減算器５２の出力との比を取る割算器、５
４は割算器５３の出力を増幅する増幅器を示している。
そして、増幅器５４は各端子ピン１４に電気的に接続さ
れ、回動角に対応した検出信号Ｓo2を各端子ピン１４を
介して外部へと出力する。

【０１０４】５５は割算器５３の出力に対してオフセッ
トレベルを決める基準電圧発生器、５６は増幅器５４の
出力信号を補正し信号の出力特性をリニアな特性に調整
（補正）する調整信号発生器を示している。

【０１０５】本実施例による回動角検出装置は上述の如
き構成を有するもので、次にその作動について図１２な
いし図１５を参照して説明する。

【０１０６】この場合でも、回動角の検出原理を単純化
して説明するために、マグネット４１の円弧面部４１Ａ
の角度θm2と第１，第２の各磁極片部４２，４３の角度
θy2をほぼ９０°に設定すると共に、第３の磁極片部４
４の角度をほぼ１８０°に設定し、各磁極片部４２，４
３，４４間の離間寸法ａ2 （角度θa2）は非常に小さく
した場合を前提として、下記の数１５〜数２４の式等を
導くものとする。

【０１０７】まず、図１４に示すようにシャフト３の回
動に伴いマグネット４１の円弧面部４１Ａも第１，第２
の磁極片部４２，４３が周方向に離間した位置から±４
５°の範囲で回動角θ2 をもって周方向に回動する。こ
のとき、マグネット４１の円弧面部４１Ａは角度θ21の
範囲に亘り第１の磁極片部４２と対向すると共に、角度
θ22の範囲に亘り第２の磁極片部４３と対向する。一
方、マグネット４１の円弧面部４１Ｂは全体に亘り第３
の磁極片部４４と対向し続ける。そして、マグネット４
１が発生した磁束は第１，第３の磁極片部４２，４４か
ら第１，第３の磁路形成部４５，４７を通じて第１のホ
ール素子４８へと導かれる一方、第２，第３の磁極片部
４３，４４からは第２，第３の磁路形成部４６，４７を
通じて第２のホール素子４９へと導かれる。

【０１０８】このとき、マグネット４１，磁極片部４
２，４３，４４は図１４，図１５に示すようにマグネッ
ト４１、磁極片部４２，４４および磁路形成部４５，４
７から第１の磁気回路が構成され、マグネット４１、磁
極片部４３，４４および磁路形成部４６，４７から第２
の磁気回路が構成されると共に、２つの磁気回路は磁気
的に並列接続の関係となっている。

【０１０９】ここで、マグネット４１の円弧面部４１Ａ
と第１，第２の磁極片部４２，４３との間に生じる磁気
抵抗の逆数をパーミアンスＰ21，Ｐ22とすれば、これら
のパーミアンスＰ21，Ｐ22はマグネット４１の円弧面部
４１Ａと第１，第２の磁極片部４２，４３との対向面積
に実質的に比例し、

【０１１０】

【数１５】 Ｐ21＝α2 ×μ0 ×θ21 ＝α2 ×μ0 ×（４５°＋θ）

【０１１１】

【数１６】 Ｐ22＝α2 ×μ0 ×θ22 ＝α2 ×μ0 ×（４５°−θ） としてそれぞれ求められる。

【０１１２】ここで、定数α2 はマグネット４１の軸方
向寸法、各磁極片部４２，４３の軸方向寸法およびマグ
ネット４１と各磁極片部４２，４３との間隔寸法等によ
り予め決定される定数値であり、透磁率μ0 は真空中の
透磁率を示している。

【０１１３】また、マグネット４１の円弧面部４１Ｂと
第３の磁極片部４４との間に生じる磁気抵抗の逆数をパ
ーミアンスＰ23とすれば、このパーミアンスＰ23はマグ
ネット４１の円弧面部４１Ｂと第３の磁極片部４４とは
常に９０°に亘って対向する一方、前記マグネット４１
の円弧面部４１Ａは第１の磁極片部４２および第２の磁
極片部４３に対して全体としては常に９０°に亘って対
向するから、

【０１１４】

【数１７】Ｐ23＝α2 ×μ0 ×９０°＝Ｐ21＋Ｐ22 の関係が成り立つ。

【０１１５】このとき、第１，第２のホール素子４８，
４９の周囲により生じる磁気抵抗の逆数をパーミアンス
ＰS2とすれば、このパーミアンスＰS2は第１，第２の磁
極片部４２，４３側のパーミアンスＰ21，Ｐ22に比較し
て十分に小さい値となるから、パーミアンスＰS2は実質
的に無視できる値となる。

【０１１６】そこで、マグネット４１の起磁力Ｆ2 によ
り発生し、第１，第２の磁気回路を通る総磁束Φ2 は、

【０１１７】

【数１８】 の関係となり常に一定値である。

【０１１８】また、各磁極片部４２，４３を通る磁束Φ
21，Φ22はΦ21：Φ22＝Ｐ21：Ｐ22の関係にあり、それ
ぞれ、

【０１１９】

【数１９】

【０１２０】

【数２０】 として求められる。

【０１２１】ここで、磁路形成部４５，４６の先端部４
５Ａ，４６Ａは磁路形成部４７の先端部４７Ａに対して
互いに等しい面積をもって対向しているから、この対向
面積による定数をβとすると、第１，第２のホール素子
４８，４９を通る磁束密度Ｂ21，Ｂ22は、

【０１２２】

【数２１】Ｂ21＝β×Φ2

【０１２３】

【数２２】Ｂ22＝β×Φ2 として求められる。

【０１２４】そして、ホール素子４８，４９は同一の特
性を有し、ホール素子４８，４９の出力電圧Ｅ21，Ｅ22
は磁束密度Ｂ21，Ｂ22に比例するから、

【０１２５】

【数２３】 Ｅ21＝Ｇ×Ｂ21 ＝Ｇ×β×Φ2 ×（０．５＋θ2 ／９０°）

【０１２６】

【数２４】 Ｅ22＝Ｇ×Ｂ22 ＝Ｇ×β×Φ2 ×（０．５−θ2 ／９０°） の関係となる。ここで、Ｇはホール素子４８，４９の素
子感度であり、磁束密度Ｂ21，Ｂ22に対する出力電圧Ｅ
21，Ｅ22を決めるものである。

【０１２７】ここで、この出力電圧Ｅ21，Ｅ22はホール
素子４８，４９の素子感度Ｇが周囲の温度等により変化
したときに、その影響により出力電圧Ｅ21，Ｅ22は変化
する。また、総磁束Φ2 はマグネット４１の起磁力Ｆ2
に依存するから、マグネット４１の起磁力Ｆ2 等に影響
されて出力電圧Ｅ21，Ｅ22も変化することになる。

【０１２８】そのため、出力電圧Ｅ21，Ｅ22を演算回路
５０へ入力し、この演算回路５０で下記の数２５の式に
示す演算を行なう。

【０１２９】

【数２５】 ここで、演算回路５０の減算器５２は出力電圧Ｅ21，Ｅ
22を減算することにより減算値（Ｅ21−Ｅ22）を求め、
加算器５１は出力電圧Ｅ21，Ｅ22を加算することにより
加算値（Ｅ21＋Ｅ22）を求める。そして、割算器５３は
この加算値（Ｅ21＋Ｅ22）と減算値（Ｅ21−Ｅ22）とを
割算して前記数２５の式による演算を行う。

【０１３０】また、基準電圧発生器５５は割算器５３に
基準電圧を入力し、増幅器５４は割算器５３から出力さ
れる演算信号Ｓx2を増幅し、調整信号発生器５６は増幅
器５４に調整信号を入力することにより増幅器５４から
出力される検出信号Ｓo2の微小変動を補正する。

【０１３１】即ち、検出信号Ｓo2は演算信号Ｓx2に基づ
き、

【０１３２】

【数２６】 として求められる。

【０１３３】ここで、Ｖo は一定の電圧値（例えば２．
５Ｖ）であり、定数ｋは一定の増幅率を示している。

【０１３４】これにより、回動角θ2 が−４５°のとき
最小値（Ｖo −ｋ）、回動角θ2 が４５°のとき最大値
（Ｖo ＋ｋ）となると共に、検出信号Ｓo2は回動角θ2
のみにより決定され、マグネット４１の起磁力Ｆ2 およ
びホール素子４８，４９の素子感度Ｇによる影響を受け
なくなる。

【０１３５】ところで、上述の如く各磁極片部４２，４
３，４４間の離間寸法ａ2 を十分に小さくした場合に
は、マグネット４１の円弧面部４１Ａの角度θm2と、第
１，第２の各磁極片部４２，４３の周方向に延びる角度
θy2とをほぼ９０°に近い角度とした場合には、前記第
１の実施例と同様に漏れ磁束が発生し回動角θ2 が−４
５°のときの第１のホール素子４８の出力電圧Ｅ21が低
下すると共に、回動角θ2 が＋４５°のときの第２のホ
ール素子４９の出力電圧Ｅ22が低下する。

【０１３６】また、第１，第２のホール素子４８，４９
によるパーミアンスＰS2の影響によって、回動角θ2 が
±２２．５°付近ではホール素子４８，４９の出力電圧
Ｅ21，Ｅ22の比率に大きい誤差が生じる。

【０１３７】従って、磁極片部４２，４３，４４間の離
間寸法ａ2 を十分に小さくした場合には、第１，第２の
各ホール素子４８，４９からの出力電圧Ｅ21，Ｅ22は線
形な特性にならないと共に、このときの演算信号Ｓx2も
回動角θ2 に対して線形な特性が得られない。

【０１３８】そこで、本実施例では、マグネット４１の
円弧面部４１Ａの角度θm2を第１の各磁極片部４２の角
度θy2と各磁極片部４２，４３，４４間の離間している
角度θa2との和（θy2＋θa2→９０°）よりも小さく
（θm2＜θy2＋θa2）形成すると共に、各磁極片部４
２，４３の角度θy2をマグネット４１の円弧面部４１Ａ
の角度θm2よりも小さく（θy2＜θm2）することによ
り、回動角θ2 が−４５°もしくは４５°のときに、マ
グネット４１の平行面部４１Ｃ，４１Ｄと対向する第
２，第３の磁極片部４３，４４もしくは第１，第３の磁
極片部４２，４４を通る漏れ磁束を減少させる。

【０１３９】また、ギャップＧ1 を各磁極片部５，６間
の離間寸法ａ1 よりも小さく（Ｇ2＜ａ2 ）することに
より、第１，第２の各磁極片部５，６側の各パーミアン
スＰ21，Ｐ22，Ｐ23を第１，第２の各ホール素子４８，
４９によるパーミアンスＰS2よりも相対的により大きく
でき、各ホール素子４８，４９の出力電圧Ｅ21，Ｅ22か
らパーミアンスＰS2の影響を低減できると共に、漏れ磁
束を減少でき、このときの演算信号Ｓx2は回動角θ2 に
対してほぼ比例関係の特性となる。

【０１４０】かくして、本実施例によれば、前記第１の
実施例と同様の作用効果が得られるが、特に本実施例で
は、前記数２６の式に示す如く回動角θ2 と比例関係に
ある検出信号Ｓo2を演算回路５０から出力できるので、
この検出信号Ｓo2によりマグネット４１の起磁力Ｆ2 、
素子感度Ｇの温度特性、経時劣化等に依存することはな
く、正確な回動角θ2 の検出が可能となる。

【０１４１】さらに、ギャップＧ2 を各磁極片部４２，
４３，４４間の離間寸法ａ2 よりも小さく（Ｇ2 ＜ａ2
）したから、第１，第２，第３の各磁極片部４２，４
３，４４側の各パーミアンスＰ21，Ｐ22，Ｐ23を第１，
第２の各ホール素子４８，４９の周辺によるパーミアン
スＰS2よりも相対的により大きくでき、第１，第２の各
ホール素子４８，４９の出力電圧Ｅ21，Ｅ22からパーミ
アンスＰS2の影響を低減できる。

【０１４２】さらにまた、マグネット４１の円弧面部４
１Ａの角度θm2を第１の磁極片部４２の角度θy2と第
１，第２，第３の磁極片部４２，４３，４４間の離間し
ている角度θa2との和（θy2＋θa2→９０°）よりも小
さく（θm2＜θy2＋θa2）形成すると共に、第１の磁極
片部４２の角度θy2をマグネット４１の円弧面部４１Ａ
の角度θm2よりも小さく（θy2＜θm2）したから、回動
角θ2 が−４５°もしくは４５°のときに、マグネット
４１の平行面部４１Ｃ，４１Ｄと対向する第２，第３の
磁極片部４３，４４もしくは第１，第３の磁極片部４
２，４４を周方向に通る漏れ磁束を減少できる。

【０１４３】次に、図１６は本発明の第３の実施例を示
し、本実施例では前記第１の実施例と同一の構成要素に
同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。し
かし、本実施例の特徴は、シャフト３等に固定するマグ
ネット６１を、扇形状に形成された一対の磁極部６１
Ａ，６１Ａと、各磁極部６１Ａ間を結合する棒状の連結
部６１Ｂとから構成したことにある。

【０１４４】ここで、マグネット６１は前記第１の実施
例で述べたマグネット４とほぼ同様に形成されているも
のの、該マグネット６１の各磁極部６１Ａは中心から角
度θm1の範囲に亘り扇形状をなすと共に、それぞれＮ
極，Ｓ極として形成されている。また、マグネット６１
の連結部６１Ｂには中心部にシャフト３の軸方向に貫通
穴６１Ｃが設けられ、該貫通穴６１Ｃにはシャフト３が
廻止め状態で固着される。

【０１４５】かくして、このように構成される本実施例
でも、前記第１の実施例と同様の作用効果が得られる
が、特に本実施例では、マグネット６１を扇形状の各磁
極部６１Ａと棒状の連結部６１Ｂとから形成したので、
マグネット６１から発生する磁束を各磁極部６１Ａから
角度θm1に亘り扇形状に広げることができる。このた
め、回動角θ1 が±θm1付近となったときでも第１，第
２の磁極片部５，６とマグネット６１の各磁極部６１Ａ
との対向面積に対応した磁束をマグネット６１から第
１，第２のホール素子１１，１２へと正確に導くことが
でき、回動の全範囲に亘って正確な回動角θ1 の検出が
できる。

【０１４６】なお、前記各実施例では、第１，第２のホ
ール素子１１，１２（４８，４９）の出力電圧Ｅ11，Ｅ
12（Ｅ21，Ｅ22）に基づき回動角θ1 （θ2 ）に対応し
た検出信号Ｓo1（Ｓo2）を演算出力する演算回路５０
を、ケーシング１の内部に設けるものとしたが、本発明
はこれに限らず、第１，第２のホール素子１１，１２
（４８，４９）による出力電圧Ｅ11，Ｅ12（Ｅ21，Ｅ2
2）を各端子ピン１４から出力し、これをケーシング１
の外部に設けた演算回路等により検出信号Ｓo1（Ｓo2）
として演算出力してもよい。

【０１４７】また、前記各実施例では、回動軸となるシ
ャフト３にマグネット４（４１，６１）を固着して、こ
れを回動するものとして述べたが、本発明はこれに限ら
ず、例えばケーシング側にマグネットを固定して設け、
第１，第２の磁極片部５，６側または第１，第２，第３
の磁極片部４２，４３，４４を回動軸等で回動する構成
としてもよい。

【０１４８】さらに、前記各実施例では第１の磁極片部
５（４２）、第２の磁極片部６（４３）または第３の磁
極片部４４をそれぞれ予め決められた角度範囲に亘って
周方向に延びるように形成するものとして述べたが、本
発明はこれに限らず、第１，第２の磁極片部または第３
の磁極片部をそれぞれ小さい角度範囲に分割し、それぞ
れを２個以上の磁極片部として形成してもよい。

【０１４９】

【発明の効果】以上詳述した通り、請求項１に記載の発
明では、円弧面部を有するマグネットと、該マグネット
の円弧面部と対向するように該マグネットの周囲に互い
に離間して配設され、周方向にそれぞれ予め決められた
角度をもって延びる少なくとも３個以上の磁極片部と、
該各磁極片部と前記マグネットとのいずれか一方を回動
し、該各磁極片部と前記マグネットとを相対回転させる
回動手段と、前記マグネットの円弧面部と各磁極片部と
の対向面積に対応して生じる第１，第２の信号をそれぞ
れ出力する信号出力手段とを備え、前記各磁極片部間の
離間寸法は、前記マグネットと各磁極片部とのギャップ
より大きくする構成としたから、相対回転する各磁極片
部とマグネットとの間を非接触状態に保持でき、耐久性
や信頼性を向上できると共に、２個の各磁極片部とマグ
ネットとの対向面積を回動角に対応させることができ、
第１，第２の信号出力手段から回動角に対応した第１，
第２の信号を出力できる。

【０１５０】また、各磁極片部によってマグネットが発
生する磁束を第１，第２の信号出力手段まで効率的に導
くことができ、該各信号出力手段の取付け自由度を増大
させることができる。そして、第１，第２の信号出力手
段を互いに近接させて配設でき、周囲温度等の条件を同
一にすることができると共に、例えば同一の半導体基板
から一体的に形成されたホール素子等から第１，第２の
信号出力手段を形成することが可能となる。

【０１５１】さらに、マグネットと各磁極片部とのギャ
ップを各磁極片部間の離間寸法より小さく形成したか
ら、マグネットの円弧面部を各磁極片部に近付けること
ができ、マグネットの円弧面部と対向する各磁極片部に
確実に磁束を導くことができると共に、マグネットの円
弧面部と対向する各磁極片部による磁気抵抗を小さくす
ることができ、ホール素子による磁気抵抗の影響を低減
できる。

【０１５２】そして、請求項２に記載の発明では、各磁
極片部間の離間寸法をマグネットと各磁極片部とのギャ
ップより大きくし、マグネットの円弧面部は前記各磁極
片部のうち少なくとも一の磁極片部よりも周方向に大き
な角度をもって延びる構成としたから、マグネットの円
弧面部と対向する各磁極片部に確実に磁束を導くことが
でき、漏れ磁束を減少できると共に、ホール素子による
磁気抵抗の影響を低減でき、リニアな特性をもった検出
信号を取り出すことができる。

【０１５３】一方、請求項３に記載の発明では、回動手
段により第１，第２の各磁極片部とマグネットとを相対
回転させ、第１，第２の信号出力手段により前記第１，
第２の各磁極片部と前記マグネットの円弧面部との対向
面積に対応して生じる第１，第２の信号をそれぞれ出力
させると共に、前記各磁極片部間の離間寸法を、前記マ
グネットと各磁極片部とのギャップより大きくする構成
としたから、相対回転する第１，第２の各磁極片部とマ
グネットとの間を非接触状態に保持できると共に、第
１，第２の各磁極片部とマグネットとの間隔を一定に保
つことができ、第１，第２の各磁極片部と前記マグネッ
トとの対向面積を回動角に対応して変化させることがで
きる。

【０１５４】また、前記第１の信号出力手段は、前記第
１の各磁極片部間で前記マグネットとの対向面積（磁
界）に対応した第１の信号を出力でき、前記第２の信号
出力手段は、前記第２の各磁極片部間で前記マグネット
との対向面積（磁界）に対応した第２の信号を出力でき
るから、前記第１，第２の信号出力手段から出力される
それぞれの信号レベルをマグネット等の相対回転に応じ
て大きく変化させることができる。

【０１５５】さらに、マグネットと各磁極片部とのギャ
ップを各磁極片部間の離間寸法より小さく形成したか
ら、マグネットの円弧面部を各磁極片部に近付けること
ができ、マグネットの円弧面部と対向する各磁極片部に
確実に磁束を導くことができると共に、マグネットの円
弧面部と対向する各磁極片部による磁気抵抗を小さくす
ることができ、ホール素子による磁気抵抗の影響を低減
できる。

【０１５６】また、請求項４に記載の発明では、前記マ
グネットの円弧面部は、前記第１，第２の各磁極片部の
うち少なくとも一方の各磁極片部よりも周方向に大きな
角度をもって延びる構成としたから、一方の各磁極片部
の全周に亘って前記マグネットとの対向面積を回動角に
対応して変化させることができ、マグネットの円弧面部
と対向する各磁極片部に確実に磁束を導くことができる
と共に、漏れ磁束を減少でき、リニアな特性をもった検
出信号を取出すことができる。

【０１５７】さらに、請求項５に記載の発明では、前記
マグネットの円弧面部は、前記第１，第２の各磁極片部
間のうち少なくとも一方の各磁極片部間の角度よりも周
方向に小さな角度をもって延びる構成としたから、第
１，第２の各磁極片部に対して漏れ磁束が導かれるのを
防止でき、正確な回動角の検出ができる。

【０１５８】さらにまた、請求項６に記載の発明では、
前記第１，第２の信号出力手段から出力される第１，第
２の信号に基づき前記回動手段の回動角に対応した検出
信号を演算出力する演算手段を備える構成としたから、
マグネットの起磁力、素子感度の温度特性、経時劣化等
に影響される信号成分を確実に相殺することができ、回
動角の検出信号をリニアな特性をもって出力できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例による回動角検出装置を
示す縦断面図である。

【図２】図１中の矢示II−II方向拡大断面図である。

【図３】本発明の第１の実施例による回動角検出装置の
演算回路を示す回路ブロック図である。

【図４】本発明の第１の実施例による回動角検出装置に
用いるマグネット，各磁極片部および各ホール素子等の
配置関係を示す全体構成図である。

【図５】本発明の第１の実施例による回動角検出装置に
用いた第１，第２のホール素子から出力される出力電圧
と回動角との関係を示す特性線図である。

【図６】本発明の第１の実施例による回動角検出装置に
用いた演算回路から取出される演算信号と回動角との関
係を示す特性線図である。

【図７】回動角の検出原理を説明するために比較例とし
て示す図４とほぼ同様の全体構成図である。

【図８】マグネットが回転した状態を示す図７と同様の
全体構成図である。

【図９】図７中に示す比較例によるマグネット，各磁極
片部および各ホール素子等の磁気回路図である。

【図１０】図７に示す比較例による第１，第２のホール
素子から出力される出力電圧と回動角との関係を示す特
性線図である。

【図１１】図１０の出力電圧に基づき演算回路から取出
される演算信号と回動角との関係を示す特性線図であ
る。

【図１２】本発明の第２の実施例による回動角検出装置
のマグネットおよび各磁極片部等を示す図２と同様の拡
大断面図である。

【図１３】本発明の第２の実施例による回動角検出装置
の演算回路を示す回路ブロック図である。

【図１４】本発明の第２の実施例による回動角検出装置
に用いるマグネット，各磁極片部および各ホール素子等
の配置関係を示す全体構成図である。

【図１５】図１３中に示すマグネット，各磁極片部およ
び各ホール素子等の磁気回路図である。

【図１６】本発明の第３の実施例による回動角検出装置
に用いるマグネットを示す平面図である。

【符号の説明】

１ ケーシング ３ シャフト（回動軸） ４，４１，６１ マグネット ５，４２ 第１の磁極片部 ６，４３ 第２の磁極片部 ４４ 第３の磁極片部 １１，４８ 第１のホール素子（第１の信号出力手段） １２，４９ 第２のホール素子（第２の信号出力手段） １９，５０ 演算回路（演算手段） Ｅ11，Ｅ21 出力電圧（第１の信号） Ｅ12，Ｅ22 出力電圧（第２の信号） Ｓo1，Ｓo2 検出信号 θ1 ，θ2 回動角

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 円弧面部を有するマグネットと、該マグ
   ネットの円弧面部と対向するように該マグネットの周囲
   に互いに離間して配設され、周方向にそれぞれ予め決め
   られた角度をもって延びる少なくとも３個以上の磁極片
   部と、該各磁極片部と前記マグネットとのいずれか一方
   を回動し、該各磁極片部と前記マグネットとを相対回転
   させる回動手段と、前記マグネットの円弧面部と各磁極
   片部との対向面積に対応して生じる第１，第２の信号を
   それぞれ出力する信号出力手段とを備え、前記各磁極片
   部間の離間寸法は、前記マグネットと各磁極片部とのギ
   ャップより大きくする構成としてなる回動角検出装置。
2. 【請求項２】 円弧面部を有するマグネットと、該マグ
   ネットの円弧面部と対向するように該マグネットの周囲
   に互いに離間して配設され、周方向にそれぞれ予め決め
   られた角度をもって延びる少なくとも３個以上の磁極片
   部と、該各磁極片部と前記マグネットとのいずれか一方
   を回動し、該各磁極片部と前記マグネットとを相対回転
   させる回動手段と、前記マグネットの円弧面部と各磁極
   片部との対向面積に対応して生じる第１，第２の信号を
   それぞれ出力する信号出力手段とを備え、前記各磁極片
   部間の離間寸法は、前記マグネットと各磁極片部とのギ
   ャップより大きくし、かつ前記マグネットの円弧面部
   は、前記各磁極片部のうち少なくとも一の磁極片部より
   も周方向に大きな角度をもって延びる構成としてなる回
   動角検出装置。
3. 【請求項３】 円弧面部を有するマグネットと、該マグ
   ネットの円弧面部と対向するように該マグネットの周囲
   に互いに離間して配設され、周方向に予め決められたの
   角度をもって延びる一対の第１の磁極片部と、該第１の
   各磁極片部から離間して該第１の各磁極片部間に配設さ
   れ、周方向に予め決められた角度をもって延びる一対の
   第２の磁極片部と、該第１，第２の各磁極片部と前記マ
   グネットとのいずれか一方を回動し、該第１，第２の各
   磁極片部と前記マグネットとを相対回転させる回動手段
   と、前記第１，第２の各磁極片部と前記マグネットの円
   弧面部との対向面積に対応して生じる第１，第２の信号
   をそれぞれ出力する第１，第２の信号出力手段とを備
   え、前記各磁極片部間の離間寸法は、前記マグネットと
   各磁極片部とのギャップより大きくする構成としてなる
   回動角検出装置。
4. 【請求項４】 前記マグネットの円弧面部は、前記第
   １，第２の各磁極片部のうち少なくとも一方の各磁極片
   部よりも周方向に大きな角度をもって延びる構成として
   なる請求項３に記載の回動角検出装置。
5. 【請求項５】 前記マグネットの円弧面部は、前記第
   １，第２の各磁極片部間のうち少なくとも一方の磁極片
   部間の角度よりも周方向に小さな角度をもって延びる構
   成としてなる請求項３または４に記載の回動角検出装
   置。
6. 【請求項６】 前記第１，第２の信号出力手段から出力
   される第１，第２の信号に基づき前記回動手段の回動角
   に対応した検出信号を演算出力する演算手段を備える構
   成としてなる請求項１，２，３，４または５に記載の回
   動角検出装置。