本發(fā)明涉及用于檢測旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)角度的旋轉(zhuǎn)角度檢測裝置。

背景技術：

目前，在各種用途中，使用用于檢測旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)角度的旋轉(zhuǎn)角度檢測裝置。作為這種旋轉(zhuǎn)角度檢測裝置，已知有具備以與旋轉(zhuǎn)體一體旋轉(zhuǎn)的方式固定的磁鐵和檢測伴隨著磁鐵的旋轉(zhuǎn)的磁場強度的變化的磁傳感器元件的旋轉(zhuǎn)角度檢測裝置。在這種旋轉(zhuǎn)檢測裝置中，磁傳感器元件輸出表示旋轉(zhuǎn)體和磁傳感器元件的相對位置關系的信號。

作為現(xiàn)有的旋轉(zhuǎn)角度檢測裝置，如圖31所示，已知有如下旋轉(zhuǎn)角度檢測裝置：形成為圓板狀的磁鐵200以使磁鐵200的第一面201及第二面202與軸s(旋轉(zhuǎn)軸)正交的方式支承、固定于該軸s(旋轉(zhuǎn)軸)，在磁鐵200的第二面202的外周的正下方且在以軸s(旋轉(zhuǎn)軸)為中心的周向上配置有磁傳感器元件(霍爾元件)300(參照專利文獻1)。

在上述旋轉(zhuǎn)角度檢測裝置中，有時因軸s(旋轉(zhuǎn)軸)在徑向上產(chǎn)生微小移動的軸抖動而導致支承、固定于軸s(旋轉(zhuǎn)軸)的磁鐵200在徑向上微小移動。另一方面，磁傳感器元件(霍爾元件)300以測定磁鐵200的外周的角部的平行于軸s(旋轉(zhuǎn)軸)的方向的磁通密度的方式配置。因此，存在如下問題：伴隨著磁鐵200的微小移動，由磁傳感器元件(霍爾元件)300測定的磁通密度的測定值會大幅變動，導致旋轉(zhuǎn)角度的測定誤差增大。

因此，目前提出了具備兩個磁鐵210和兩個磁傳感器元件(霍爾元件)310的旋轉(zhuǎn)角度檢測裝置，如圖32所示，該兩個磁鐵210以在軸s的軸向上隔開空隙的方式支承、固定于軸s(旋轉(zhuǎn)軸)，具有第一面211及與該第一面相對的第二面212；兩個磁傳感器元件(霍爾元件)310在兩個磁鐵210的旋轉(zhuǎn)軸方向上之間，配置于軸s的外周端和磁鐵210的外周端之間(參照專利文獻2)。

現(xiàn)有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2003－75108號公報

專利文獻2：日本特開2006－47227號公報

在上述專利文獻2記載的旋轉(zhuǎn)角度檢測裝置中，因為在由兩個磁鐵210夾著的空間(軸s的外周端和磁鐵210的外周端之間的空間)內(nèi)，形成磁通線一齊朝向徑向的封閉磁場，所以通過在形成有該封閉磁場的空間內(nèi)配置兩個磁傳感器元件310，可實現(xiàn)如下效果：即使由于磁鐵210的微小移動，旋轉(zhuǎn)角度的檢測誤差也不會增大。

但是，在上述專利文獻2記載的旋轉(zhuǎn)角度檢測裝置中，因為由兩個磁傳感器元件(霍爾元件)310僅檢測磁鐵210的徑向磁通，所以存在旋轉(zhuǎn)角度的檢測精度不充分之類的問題。另外，當設置兩個磁傳感器元件(霍爾元件)310的位置(磁鐵210的徑向的位置)相互偏離時，伴隨著磁鐵210的旋轉(zhuǎn)而由各磁傳感器元件(霍爾元件)310檢測的磁通的振幅的大小不同，作為其結(jié)果，存在旋轉(zhuǎn)角度的檢測誤差增大之類的問題。

技術實現(xiàn)要素：

鑒于上述技術問題，本發(fā)明的目的在于，提供一種能夠基于徑向和/或周向的磁場強度而精確地檢測旋轉(zhuǎn)角度的旋轉(zhuǎn)角度檢測裝置。

為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種旋轉(zhuǎn)角度檢測裝置，其特征為，具備：磁鐵，以伴隨著旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)而能夠與其旋轉(zhuǎn)軸一體地旋轉(zhuǎn)的方式設置，具有與所述旋轉(zhuǎn)軸正交的方向的磁化矢量成分；磁傳感器部，基于伴隨著所述磁鐵的旋轉(zhuǎn)的磁場變化，輸出傳感器信號；旋轉(zhuǎn)角度檢測部，基于由所述磁傳感器部輸出的所述傳感器信號，檢測所述旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)角度，所述磁鐵具有與所述旋轉(zhuǎn)軸實質(zhì)上正交的第一面及與該第一面相對的第二面和遍及周向的全周而連續(xù)的凹側(cè)面，在由所述凹側(cè)面包圍的空間內(nèi)設定與所述旋轉(zhuǎn)軸正交且以所述旋轉(zhuǎn)軸為中心的圓形的假想平面時，所述磁傳感器部位于由所述凹側(cè)面包圍的空間內(nèi)，且設置于所述假想平面上的徑向的磁場強度hr及周向的磁場強度hθ的振幅彼此實質(zhì)上相同的位置，至少將所述徑向的磁場強度hr及所述周向的磁場強度hθ中的任一方作為所述傳感器信號而輸出(發(fā)明1)。

在上述發(fā)明(發(fā)明1)中，在沿著所述旋轉(zhuǎn)軸的軸向的所述磁鐵的切斷面中，所述凹側(cè)面優(yōu)選為向所述磁鐵的徑向外側(cè)開口的大致u字狀、大致v字狀或大致コ字狀(發(fā)明2)。

在上述發(fā)明(發(fā)明2)中，在沿著所述旋轉(zhuǎn)軸的軸向的所述磁鐵的切斷面中，在將位于所述旋轉(zhuǎn)軸的軸向的一側(cè)的所述凹側(cè)面部上的點即位于距所述旋轉(zhuǎn)軸最遠的位置的點設為第一點，且將位于所述旋轉(zhuǎn)軸的軸向的另一側(cè)的所述凹側(cè)面部上的點即位于距所述旋轉(zhuǎn)軸最遠的位置的點設為第二點，并將位于所述凹側(cè)面部上的最接近所述旋轉(zhuǎn)軸的位置的點設為第三點時，連結(jié)所述第一點及所述第三點的第一直線和連結(jié)所述第二點及所述第三點的第二直線所成的角度優(yōu)選為40～90°(發(fā)明3)。

在上述發(fā)明(發(fā)明1～3)中，所述磁鐵優(yōu)選為以通過所述旋轉(zhuǎn)軸的軸向上的所述磁鐵的中心點且與所述旋轉(zhuǎn)軸正交的面為對稱面的面對稱形狀(發(fā)明4)，所述磁傳感器部更優(yōu)選設置于所述對稱面上(發(fā)明5)。

另外，本發(fā)明提供一種旋轉(zhuǎn)角度檢測裝置，其特征在于，具備：第一磁鐵及第二磁鐵，以伴隨著旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)而能夠與其旋轉(zhuǎn)軸一體地旋轉(zhuǎn)的方式設置，分別具有與所述旋轉(zhuǎn)軸正交的磁化矢量的成分；磁傳感器部，基于伴隨著所述第一磁鐵及所述第二磁鐵的旋轉(zhuǎn)的磁場變化，輸出傳感器信號；旋轉(zhuǎn)角度檢測部，基于由所述磁傳感器部輸出的所述傳感器信號，檢測所述旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)角度，所述第一磁鐵及所述第二磁鐵分別具有與所述旋轉(zhuǎn)軸實質(zhì)上正交的第一面，以使所述第一面相互隔開規(guī)定間隔而相對的方式設置，在由包含所述第一磁鐵的所述第一面的第一假想平面和包含所述第二磁鐵的所述第一面的第二假想平面夾著的空間內(nèi)設定與所述旋轉(zhuǎn)軸正交且以所述旋轉(zhuǎn)軸為中心的圓形的第三假想平面時，所述磁傳感器部位于所述空間內(nèi)，且設置于所述第三假想平面上的徑向的磁場強度hr及周向的磁場強度hθ的振幅彼此實質(zhì)上相同的位置，至少將所述徑向的磁場強度hr和所述周向的磁場強度hθ中的任一方作為所述傳感器信號而輸出(發(fā)明6)。

在上述發(fā)明(發(fā)明6)中，所述磁傳感器部優(yōu)選設置于所述第一假想平面和所述第二假想平面之間的所述旋轉(zhuǎn)軸的軸向大致中央(發(fā)明7)。

在上述發(fā)明(發(fā)明6、7)中，所述磁傳感器部優(yōu)選設置于比所述第一磁鐵及所述第二磁鐵的所述第一面的外緣部更遠離所述旋轉(zhuǎn)軸的位置(發(fā)明8)。

在上述發(fā)明(發(fā)明6、7)中，所述第一磁鐵及所述第二磁鐵優(yōu)選為以通過所述旋轉(zhuǎn)軸的軸向上的所述各第一面間的中心點且與所述旋轉(zhuǎn)軸正交的平面為對稱面的面對稱形狀(發(fā)明9)。

在上述發(fā)明(發(fā)明6、7)中，在設定與所述旋轉(zhuǎn)軸正交的平面，且分別利用第一箭頭及第二箭頭表示所述第一磁鐵的磁化方向及所述第二磁鐵的磁化方向，并在所述平面上投影所述第一箭頭及所述第二箭頭時，在所述平面上投影有所述第一箭頭的第一投影箭頭的方向和投影有所述第二箭頭的第二投影箭頭的方向優(yōu)選彼此不同(發(fā)明10)，沿著所述第一投影箭頭的第一線段和沿著所述第二投影箭頭的第二線段所成的角度優(yōu)選為(180/(n+1))°或(180×n/(n+1))°(n為1以上的整數(shù))(發(fā)明11)。

在上述發(fā)明(發(fā)明1、2、3、6、7、10)中，作為所述磁傳感器部，可使用包含tmr元件、gmr元件或amr元件的磁傳感器部(發(fā)明12)。

在上述發(fā)明(發(fā)明1、2、3、6、7、10)中，優(yōu)選具備多個所述磁傳感器部，所述多個磁傳感器部中的至少兩個沿著與所述旋轉(zhuǎn)軸正交的正交面上的周向而以所述旋轉(zhuǎn)軸為中心并實質(zhì)上以(180/m)°(m為2以上的整數(shù))的間隔配置(發(fā)明13)，所述各磁傳感器部優(yōu)選將所述徑向的磁場強度hr或所述周向的磁場強度hθ作為所述傳感器信號而輸出(發(fā)明14)。

根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種可基于徑向和/或周向的磁場強度而精確地檢測旋轉(zhuǎn)角度的旋轉(zhuǎn)角度檢測裝置。

附圖說明

圖1是表示本發(fā)明的第一實施方式所涉及的旋轉(zhuǎn)角度檢測裝置的概略結(jié)構(gòu)的截面圖；

圖2a～圖2c是表示本發(fā)明的第一實施方式中的磁鐵的概略結(jié)構(gòu)的截面圖；

圖3a～圖3c是表示本發(fā)明的第一實施方式中的磁鐵的凹側(cè)面的概略結(jié)構(gòu)的截面圖；

圖4是表示本發(fā)明的第一實施方式中的磁鐵的另一方式(其1)的截面圖；

圖5是表示本發(fā)明的第一實施方式中的磁鐵的另一方式(其2)的截面圖；

圖6是表示本發(fā)明的第一實施方式中的磁鐵的另一方式(其3)的截面圖；

圖7是表示本發(fā)明的第一實施方式中的磁鐵的另一方式(其4)的截面圖；

圖8是表示本發(fā)明的第一實施方式中的磁鐵的另一方式(其5)的截面圖；

圖9a是表示由本發(fā)明的第一實施方式的磁傳感器部檢測的磁場強度(徑向及周向的磁場強度)的概略圖，圖9b是表示由該磁傳感器部檢測的磁場強度(徑向的磁場強度)的另一方式的概略圖，圖9c是表示由該磁傳感器部檢測的磁場強度(周向的磁場強度)的另一方式的概略圖；

圖10是概念性地表示由本發(fā)明的第一實施方式中的磁鐵的凹側(cè)面包圍的空間內(nèi)的徑向及周向的磁場強度的圖；

圖11a是概略性地表示本發(fā)明的第一實施方式的磁鐵和可配置磁傳感器的區(qū)域的立體圖，圖11b是圖11a的截面圖；

圖12是表示在本發(fā)明的第一及第二實施方式所涉及的旋轉(zhuǎn)角度檢測裝置中檢測的磁場強度的振幅的曲線圖；

圖13a及圖13b是概略性地表示本發(fā)明的第一及第二實施方式的磁傳感器部的電路結(jié)構(gòu)的一個方式的電路圖；

圖14是表示作為本發(fā)明的第一及第二實施方式的磁檢測元件的mr元件的概略結(jié)構(gòu)的立體圖；

圖15是概略性地表示本發(fā)明的第一及第二實施方式的旋轉(zhuǎn)角度檢測部的電路結(jié)構(gòu)的一個方式的電路圖；

圖16是表示本發(fā)明的第二實施方式所涉及的旋轉(zhuǎn)角度檢測裝置的概略結(jié)構(gòu)的截面圖；

圖17是表示本發(fā)明的第二實施方式的磁鐵的概略結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖；

圖18是表示本發(fā)明的第二實施方式的第一磁鐵的磁化方向和第二磁鐵的磁化方向的從第一磁鐵的第二面?zhèn)瓤吹降母怕詧D；

圖19是表示本發(fā)明的第二實施方式的磁鐵的另一方式(其1)的截面圖；

圖20是表示本發(fā)明的第二實施方式的磁鐵的另一方式(其2)的截面圖；

圖21是表示本發(fā)明的第一實施方式的磁鐵的另一方式(其3)的截面圖；

圖22是表示本發(fā)明的第一實施方式的磁鐵的另一方式(其4)的截面圖；

圖23a是概略性地表示本發(fā)明的第一實施方式的磁鐵和可配置磁傳感器的區(qū)域的立體圖，圖23b是圖23a的截面圖；

圖24是表示實施例1的模擬結(jié)果的圖；

圖25是表示實施例2的模擬結(jié)果的圖；

圖26是表示實施例3的模擬結(jié)果的圖；

圖27是表示實施例4的模擬結(jié)果的圖；

圖28是表示實施例5的模擬結(jié)果的圖；

圖29是表示比較例1的模擬結(jié)果的圖；

圖30是表示試驗例1的模擬結(jié)果的曲線圖；

圖31是表示現(xiàn)有的旋轉(zhuǎn)角度檢測裝置的概略結(jié)構(gòu)的截面圖(其1)；

圖32是表示現(xiàn)有的旋轉(zhuǎn)角度檢測裝置的概略結(jié)構(gòu)的截面圖(其2)。

符號的說明

1旋轉(zhuǎn)角度檢測裝置

2磁鐵

21’第一磁鐵

22’第二磁鐵

2a、21a’、22a’第一面

2b、21b’、22b’第二面

2c凹側(cè)面

21d’、22d’傾斜側(cè)面

3磁傳感器部

4旋轉(zhuǎn)角度檢測部。

具體實施方式

〔第一實施方式〕

參照附圖，對本發(fā)明的第一實施方式進行詳細的說明。圖1是表示第一實施方式的旋轉(zhuǎn)角度檢測裝置的概略結(jié)構(gòu)的截面圖，圖2a～圖2c是表示第一實施方式的磁鐵的概略結(jié)構(gòu)的截面圖。

如圖1所示，第一實施方式的旋轉(zhuǎn)角度檢測裝置1具備：支承、固定于軸5且與軸5一體旋轉(zhuǎn)的磁鐵2、基于伴隨著磁鐵2的旋轉(zhuǎn)的磁場的方向的變化而輸出傳感器信號的磁傳感器部3、基于由磁傳感器部3輸出的傳感器信號而檢測旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)角度的旋轉(zhuǎn)角度檢測部4(參照圖15)。

磁鐵2具有實質(zhì)上與軸5的旋轉(zhuǎn)軸c(軸心)正交的第一面2a、與第一面2a相對的第二面2b、遍及周向的全周而連續(xù)的凹側(cè)面2c，以磁鐵2的第一面2a及第二面2b的重心(中心)和軸5的旋轉(zhuǎn)軸c一致的方式支承、固定于軸5。此外，磁鐵2在與軸5的旋轉(zhuǎn)軸c正交的方向(第一面2a及第二面2b的面內(nèi)方向)上被磁化。在第一實施方式中，以在與旋轉(zhuǎn)軸c正交的方向上被磁化的磁鐵2為例，但不局限于這種方式。例如，磁鐵2只要具有與旋轉(zhuǎn)軸c正交的方向的磁化矢量成分即可，但優(yōu)選磁鐵2的磁化方向?qū)嵸|(zhì)上與旋轉(zhuǎn)軸c正交(磁化方向相對于旋轉(zhuǎn)軸c的角度為90±10°左右)。

在第一實施方式中，磁鐵2的凹側(cè)面2c的形狀在用包含軸5的旋轉(zhuǎn)軸c的平面切斷磁鐵2時的截面中為向磁鐵2的徑向外側(cè)開口的大致u字狀(參照圖1及圖2a)，但不局限于這種方式，例如，也可以為大致v字狀(參照圖2b)、大致コ字狀(參照圖2c)。通過該形狀為大致u字狀、大致v字狀或大致コ字狀，如后所述，在由該凹側(cè)面2c包圍的空間內(nèi)設定與旋轉(zhuǎn)軸c正交且以旋轉(zhuǎn)軸c為中心的圓形的假想平面vf時，形成該假想平面vf上的規(guī)定位置的徑向的磁場強度hr及周向的磁場強度hθ的振幅彼此實質(zhì)上相同的區(qū)域。假想平面vf是以通過由磁鐵2的凹側(cè)面2c包圍的空間內(nèi)的方式任意設定的平面。

磁鐵2的厚度t2沒有特別限定，例如，可設定為5～15mm左右。當磁鐵2的厚度t2低于5mm時，圓形的假想平面vf上的規(guī)定位置的徑向的磁場強度hr及周向的磁場強度hθ的振幅就會變小，旋轉(zhuǎn)角度的檢測靈敏度有可能下降，當超過15mm時，有可能難以降低旋轉(zhuǎn)角度檢測裝置1的制造成本。

如圖2a～圖2c所示，第一實施方式的磁鐵2由包含第一面2a的第一大徑部21、包含第二面2b的第二大徑部22、包含凹側(cè)面2c及最小徑部2min(凹側(cè)面2c上的最接近軸5的部分)且位于第一大徑部21及第二大徑部22之間的小徑部23構(gòu)成。

如圖3a～圖3c所示，在用包含旋轉(zhuǎn)軸c的平面切斷磁鐵2時的截面中，將位于旋轉(zhuǎn)軸c的軸向的一側(cè)(磁鐵2的第一面2a側(cè)、圖3a～圖3c中的上側(cè))的凹側(cè)面2c上的點即位于距旋轉(zhuǎn)軸c最遠的位置的點設為第一點p1，將位于旋轉(zhuǎn)軸c的軸向的另一側(cè)(磁鐵2的第二面2b側(cè)、圖3a～圖3c中的下側(cè))的凹側(cè)面2c上的點即位于距旋轉(zhuǎn)軸c最遠的位置的點設為第二點p2。然后，將位于凹側(cè)面2c上的最接近旋轉(zhuǎn)軸c的位置的點設為第三點p3。此外，在磁鐵2的凹側(cè)面2c為大致コ字狀的情況下(參照圖3c)，第三點p3是凹側(cè)面2c中的大致平行于旋轉(zhuǎn)軸c的側(cè)面2ca上的位于旋轉(zhuǎn)軸c的軸向的中央的點。

此時，連結(jié)第一點p1及第三點p3的第一直線l1和連結(jié)第二點p2及第三點p3的第二直線l2所成的角度θ12優(yōu)選為40～90°。當該角度θ12低于40°時，就會在由凹側(cè)面2c包圍的空間內(nèi)的徑向的磁場強度hr的振幅和周向的磁場強度hθ的振幅上產(chǎn)生差異，旋轉(zhuǎn)角度的檢測誤差有可能增大。當該角度θ12超過90°時，來源于凹側(cè)面2c附近的磁性體的徑向的磁場強度hr就會增強，有可能在徑向的磁場強度hr的振幅和周向的磁場強度hθ的振幅上產(chǎn)生差異。另外，會導致磁鐵2的體積增大，有可能招致制造成本的增大。另一方面，如果角度θ12為上述范圍內(nèi)，則能夠使圓形的假想平面vf上的規(guī)定位置的徑向的磁場強度hr及周向的磁場強度hθ的振幅彼此實質(zhì)上相同。此外，最小徑部2min的直徑dmin可設定為例如10～20mm左右，最大徑部2max的直徑dmax可設定為例如10～50mm左右。

如圖2a～圖2c所示，第一實施方式的磁鐵2是以通過軸5的旋轉(zhuǎn)軸c的軸向上的磁鐵2的中心點(軸5的旋轉(zhuǎn)軸c的軸向上的第一面2a和第二面2b之間的中間點)cp且與旋轉(zhuǎn)軸c正交的面sf為對稱面的面對稱形狀。通過磁鐵2為這種面對稱形狀，能夠在由截面大致u字形狀、大致v字狀、大致コ字狀的凹側(cè)面2c包圍的空間內(nèi)，形成圓形的假想平面vf上的規(guī)定位置的徑向的磁場強度hr及周向的磁場強度hθ的振幅彼此實質(zhì)上相同的區(qū)域。

此外，第一實施方式的磁鐵2不局限于圖1及圖2a～圖2c所示方式。例如，也可以是第一大徑部21及第二大徑部22分別從比磁鐵2的最外緣部更靠磁鐵2的徑向內(nèi)側(cè)的位置或從該最外緣部經(jīng)由傾斜面2d、2e一邊向第一面2a側(cè)及第二面2b側(cè)傾斜一邊突出的構(gòu)造(參照圖4～5、圖7～8)。另外，第一大徑部21及第二大徑部22也可以是實質(zhì)上不具有厚度的構(gòu)造(參照圖6)。

第一實施方式的磁傳感器部3設置于圓形的假想平面vf上的規(guī)定位置的徑向的磁場強度hr及周向的磁場強度hθ的振幅彼此實質(zhì)上相同的位置。此外，在本實施方式中，如圖9a所示，以具備可檢測徑向的磁場強度hr及周向的磁場強度hθ的一個磁傳感器部3的方式為例，但不局限于該方式。例如，如圖9b及圖9c所示，也可以具備以軸5的旋轉(zhuǎn)軸c為中心并以90°的間隔配置的兩個磁傳感器部3。在這種情況下，兩個磁傳感器部3可以分別檢測徑向的磁場強度hr(參照圖9b)，也可以檢測周向的磁場強度hθ(參照圖9c)。另外，在設有多個磁傳感器部3的情況下，只要多個磁傳感器部3中的至少兩個以軸5的旋轉(zhuǎn)軸c為中心并實質(zhì)上以(180/m)°(m為2以上的整數(shù)，優(yōu)選為2～5的整數(shù))的間隔設置即可。因為在從磁傳感器部3輸出的信號中含有m次的高頻誤差成分，但通過以旋轉(zhuǎn)軸c為中心的(180/m)°的間隔設置磁傳感器部3，能夠去除該m次的高頻誤差成分，所以能夠進一步降低旋轉(zhuǎn)角度的檢測誤差。

在第一實施方式中，在由磁鐵2的凹側(cè)面2c包圍的空間內(nèi)，圓形的假想平面vf上的徑向的磁場強度hr可作為由包含磁鐵2的第一面2a的第一大徑部21生成的徑向磁場mr21、和由包含第二面2b的第二大徑部22生成的徑向磁場mr22、和由包含最小徑部2min的小徑部23生成的徑向磁場mr23之和來對待。另外，周向的磁場強度hθ可作為由第一大徑部21生成的周向磁場mθ21和由第二大徑部22生成的周向磁場mθ22和由小徑部23生成的周向磁場mθ23之和來對待(參照圖10)。

在如第一實施方式那樣在磁鐵2的面內(nèi)方向上被磁化的情況下，圓形的假想平面vf上的徑向的磁場強度hr的大小分別在n極側(cè)端部np附近及s極側(cè)端部sp附近變成最大，分別在從n極側(cè)端部np及s極側(cè)端部sp以軸5為中心旋轉(zhuǎn)了90°的位置變成最小。另一方面，周向的磁場強度hθ的大小分別在從n極側(cè)端部np及s極側(cè)端部sp以軸5為中心旋轉(zhuǎn)了90°的位置變成最大，分別在n極側(cè)端部np附近及s極側(cè)端部sp附近變成最小。

在第一實施方式中，n極側(cè)端部np及s極側(cè)端部sp的各個中的由第一大徑部21及第二大徑部22生成的徑向磁場mr21、mr22的方向與磁鐵2的磁化方向dm反向平行，但由小徑部23生成的徑向磁場mr23的方向與磁鐵2的磁化方向dm平行。再有，由小徑部23生成的徑向磁場mr23的大小(磁場強度hr23)比由第一大徑部21及第二大徑部22生成的徑向磁場mr21、mr22的大小(磁場強度hr21、hr22)小(hr23＜hr21、hr22)。此外，在圖10中，各磁場mr21、mr22、mr23、mθ21、mθ22、mθ23的大小(磁場強度hr21、hr22、hr23、hθ21、hθ22、hθ23)通過箭頭的長度來表示。

另一方面，從n極側(cè)端部np及s極側(cè)端部sp以軸5為中心旋轉(zhuǎn)了90°的位置的由第一大徑部21及第二大徑部22生成的周向磁場mθ21、mθ22的方向、以及由小徑部23生成的周向磁場mθ23的方向均與磁鐵2的磁化方向dm反向平行，各磁場mθ21、mθ22、mθ23的大小(磁場強度hθ21、hθ22、hθ23)比n極側(cè)端部np及s極側(cè)端部sp的由第一大徑部21及第二大徑部22以及由小徑部23生成的徑向磁場mr21、mr22、mr23的大小(磁場強度hr21、hr22、hr23)小(hr21＞hθ21、hr22＞hθ22、hr23＞hθ23)。由此，徑向的磁場強度hr的振幅和周向的磁場強度hθ的振幅實質(zhì)上相同。

如上所述，在由第一實施方式的磁鐵2的凹側(cè)面2c包圍的空間內(nèi)，生成圓形的假想平面vf上的規(guī)定位置的徑向及周向的磁場強度hr、hθ的振幅彼此實質(zhì)上相同的區(qū)域(可配置磁傳感器的區(qū)域6)(參照圖11a及圖11b)。特別是在通過磁鐵2的中心點cp且與軸5的旋轉(zhuǎn)軸c正交的面sf(對稱面)上，徑向及周向的磁場強度hr、hθ的振幅更加一致。因此，通過在該可配置磁傳感器的區(qū)域6設置磁傳感器部3，能夠使圓形的假想平面vf上的規(guī)定位置的徑向的磁場強度hr的振幅和周向的磁場強度hθ的振幅實質(zhì)上相同(參照圖12)，所以能夠降低第一實施方式的旋轉(zhuǎn)角度檢測裝置1的旋轉(zhuǎn)角度的檢測誤差。

第一實施方式的磁傳感器部3包含至少一個磁檢測元件。磁傳感器部3也可以包含串聯(lián)連接的一對磁檢測元件作為至少一個磁檢測元件。在這種情況下，磁傳感器部3具有包含串聯(lián)連接的第一一對磁檢測元件和串聯(lián)連接的第二一對磁檢測元件的第一及第二檢測電路。

如圖13a所示，磁傳感器部3具有的第一檢測電路31具有：電源端口v1、接地端口g1、兩個輸出端口e11、e12、第一惠斯通電橋電路311。第一惠斯通電橋電路311具有：包含串聯(lián)連接的第一一對磁檢測元件r11、r12的第一信號生成部31a、包含串聯(lián)連接的第二一對磁檢測元件r13、r14的第二信號生成部31b。磁檢測元件r11、r13的接點j12與電源端口v1連接。磁檢測元件r11、r12的接點j11與輸出端口e11連接。磁檢測元件r13、r14的接點j14與輸出端口e12連接。磁檢測元件r12、r14的接點j13與接地端口g1連接。對電源端口v1施加規(guī)定大小的電源電壓，接地端口g1與地線連接。由第一信號生成部31a生成的第一信號s1從輸出端口e11輸出，由第二信號生成部31b生成的第二信號s2從輸出端口e12輸出。

另外，如圖13b所示，磁傳感器部3具有的第二檢測電路32具有：電源端口v2、接地端口g2、兩個輸出端口e21、e22、第二惠斯通電橋電路312。第二惠斯通電橋電路312具有：包含串聯(lián)連接的第三一對磁檢測元件r21、r22的第三信號生成部32a、包含串聯(lián)連接的第四一對磁檢測元件r23、r24的第四信號生成部32b。磁檢測元件r21、r23的接點j22與電源端口v2連接。磁檢測元件r21、r22的接點j21與輸出端口e21連接。磁檢測元件r23、r24的接點j24與輸出端口e22連接。磁檢測元件r22、r24的接點j23與接地端口g2連接。對電源端口v2施加規(guī)定大小的電源電壓，接地端口g2與地線連接。由第三信號生成部32a生成的第三信號s3從輸出端口e21輸出，由第四信號生成部32b生成的第四信號s4從輸出端口e22輸出。

在第一實施方式中，作為第一及第二檢測電路31、32所含的所有磁檢測元件r11～r14、r21～r24，可使用tmr元件、gmr元件、amr元件等磁阻效應元件(mr元件)，特別優(yōu)選使用tmr元件。tmr元件及gmr元件具有：固定了磁化方向的磁化固定層、磁化方向根據(jù)被施加的磁場的方向而變化的自由層、配置于磁化固定層及自由層之間的非磁性層。

具體而言，如圖14所示，tmr元件及gmr元件具有多個下部電極61、多個mr膜50、多個上部電極62。多個下部電極61設置于基板(未圖示)上。各下部電極61具有細長的形狀。在下部電極61的長度方向上相鄰的兩個下部電極61之間形成有間隙。在下部電極61的上面的長度方向的兩端附近分別設有mr膜50。mr膜50包含：從下部電極61側(cè)起依次層疊的自由層51、非磁性層52、磁化固定層53及反強磁性層54。自由層51與下部電極61電連接。反強磁性層54由反強磁性材料構(gòu)成，通過在與磁化固定層53之間產(chǎn)生交換耦合，來發(fā)揮固定磁化固定層53的磁化方向的作用。多個上部電極62設置于多個mr膜50上。各上部電極62具有細長的形狀，配置于在下部電極61的長度方向上相鄰的兩個下部電極61上，將相鄰的兩個mr膜50的反強磁性層54彼此電連接。此外，mr膜50也可以具有從上部電極62側(cè)起依次層疊有自由層51、非磁性層52、磁化固定層53及反強磁性層54而成的結(jié)構(gòu)。

在tmr元件中，非磁性層52為隧道勢壘層。在gmr元件中，非磁性層52為非磁性導電層。在tmr元件、gmr元件中，電阻值根據(jù)自由層51的磁化方向相對于磁化固定層53的磁化方向所成的角度而變化，在該角度為0°(彼此的磁化方向平行)時，電阻值最小，在180°(彼此的磁化方向為反向平行)時，電阻值最大。

在圖13a中，用涂黑的箭頭表示磁檢測元件r11～r14的磁化固定層的磁化方向。在第一檢測電路31中，磁檢測元件r11、r14的磁化固定層53的磁化方向和磁檢測元件r12、r13的磁化固定層53的磁化方向為彼此反向平行方向，與磁鐵2的徑向正交。

在第一信號生成部31a中，當徑向的磁場強度hr通過磁鐵2的旋轉(zhuǎn)而變化時，磁檢測元件r11、r12的自由層51的磁化方向就相應地變化，接點j11的電位就基于該自由層51的磁化方向和磁化固定層53的磁化方向的相對角度而變化。另外，在第二信號生成部31b中也同樣，接點j14的電位基于磁檢測元件r13、r14的自由層51的磁化方向和磁化固定層53的磁化方向的相對角度而變化。因此，第一信號生成部31a生成與徑向的磁場強度hr對應的第一信號s1，第一信號s1從輸出端口e11輸出。第二信號生成部31b生成與徑向的磁場強度hr對應的第二信號s2，第二信號s2從輸出端口e12輸出。

同樣，在圖13b中，用涂黑的箭頭表示磁檢測元件r21～r24的磁化固定層的磁化方向。在第二檢測電路32中，磁檢測元件r21、r24的磁化固定層53的磁化方向和磁檢測元件r22、r23的磁化固定層53的磁化方向為彼此反向平行方向，與磁鐵2的磁化方向dm平行。

在第三信號生成部32a中，當周向的磁場強度hθ通過磁鐵2的旋轉(zhuǎn)而變化時，磁檢測元件r21、r22的自由層51的磁化方向就相應地變化，接點j21的電位就基于該自由層51的磁化方向和磁化固定層53的磁化方向的相對角度而變化。另外，在第四信號生成部32b中也同樣，接點j24的電位基于磁檢測元件r23、r24的自由層51的磁化方向和磁化固定層53的磁化方向的相對角度而變化。因此，第三信號生成部32a生成與磁鐵2的周向的磁場強度hθ對應的第三信號s3，第三信號s3從輸出端口e21輸出。第四信號生成部32b生成與磁鐵2的周向的磁場強度hθ對應的第四信號s4，第四信號s4從輸出端口e22輸出。

如圖15所示，第一實施方式的旋轉(zhuǎn)角度檢測部4具有第一運算電路41、第二運算電路42、第三運算電路43，基于第一～第四信號s1～s4，生成旋轉(zhuǎn)角度檢測值θs。

在第一運算電路41的兩個輸入端，分別連接有輸出端口e11、e12。在第二運算電路42的兩個輸入端，分別連接有輸出端口e21、e22。在第三運算電路43的兩個輸入端，分別連接有第一及第二運算電路41、42的各輸出端。

第一運算電路41基于第一及第二信號s1、s2，生成第一運算后信號sa1。第二運算電路42基于第三及第四信號s3、s4，生成第二運算后信號sa2。第三運算電路43基于第一及第二運算后信號sa1、sa2，計算出旋轉(zhuǎn)角度檢測值θs。

第一運算后信號sa1通過求出第一信號s1和第二信號s2之差(s1－s2)的運算而生成。第二運算后信號sa2通過求出第三信號s3和第四信號s4之差(s3－s4)的運算而生成。

第三運算電路43具有標準化電路n1～n4、加法電路43a、減法電路43b、運算部43c。標準化電路n1～n4分別具有輸入端和輸出端。加法電路43a、減法電路43b及運算部43c分別具有兩個輸入端和一個輸出端。

在標準化電路n1的輸入端，連接有第一運算電路41的輸出端。在標準化電路n2的輸入端，連接有第二運算電路42的輸出端。在加法電路43a的兩個輸入端，分別連接有標準化電路n1、n2的各輸出端。在減法電路43b的兩個輸入端，分別連接有標準化電路n1、n2的各輸出端。在標準化電路n3的輸入端，連接有加法電路43a的輸出端，在標準化電路n4的輸入端，連接有減法電路43b的輸出端。在運算部43c的兩個輸入端，分別連接有標準化電路n3、n4的各輸出端。

標準化電路n1將對第一運算后信號sa1進行了標準化的值輸出到加法電路43a及減法電路43b。標準化電路n2將對第二運算后信號sa2進行了標準化的值輸出到加法電路43a及減法電路43b。標準化電路n1、n2以例如第一及第二運算后信號sa1、sa2的最大值均變成1且最小值均變成－1的方式將第一及第二運算后信號sa1、sa2標準化。在本實施方式中，對第一運算后信號sa1進行了標準化的值成為sin(θ+π/4)，對第二運算后信號sa2進行了標準化的值成為sin(θ－π/4)。此外，θ是連結(jié)接點j12、14的線段和外部磁場所成的角度。

加法電路43a進行求出對第一運算后信號sa1進行了標準化的值和對第二運算后信號sa2進行了標準化的值之和的運算，生成加法信號s11。減法電路43b進行求出對第一運算后信號sa1進行了標準化的值和對第二運算后信號sa2進行了標準化的值之差的運算，生成減法信號s12。加法信號s11及減法信號s12通過下述式來表示。

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

標準化電路n3將對加法信號s11進行了標準化的值s21輸出到運算部43c。標準化電路n4將對減法信號s12進行了標準化的值s22輸出到運算部43c。標準化電路n3、n4以例如加法信號s11及減法信號s12的最大值均變成1且最小值均變成－1的方式將加法信號s11及減法信號s12標準化。在本實施方式中，對加法信號s11進行了標準化的值s21成為sinθ，對減法信號s12進行了標準化的值s22成為cosθ。

運算部43c基于值s21、s22，計算出與角度θ具有對應關系的旋轉(zhuǎn)角度檢測值θs。例如，運算部43c利用下述式，計算出旋轉(zhuǎn)角度檢測值θs。

θs＝arctan(s21/s22)

在旋轉(zhuǎn)角度檢測值θs為0°以上且低于360°的范圍內(nèi)，在上述式的旋轉(zhuǎn)角度檢測值θs的解上，具有相差180°的不同的兩個值。但是，通過值s21、s22的正負組合，能夠判別旋轉(zhuǎn)角度檢測值θs的真值為兩個解中的哪一個。即，在值s21為正值時，旋轉(zhuǎn)角度檢測值θs大于0°且小于180°。在值s21為負值時，旋轉(zhuǎn)角度檢測值θs大于180°且小于360°。在值s22為正值時，旋轉(zhuǎn)角度檢測值θs為0°以上且低于90°及大于270°且360°以下的范圍內(nèi)。在值s22為負值時，旋轉(zhuǎn)角度檢測值θs大于90°且小于270°。運算部43c通過由上述式求出的旋轉(zhuǎn)角度檢測值θs和值s21、s22的正負組合，能夠在0°以上且低于360°的范圍內(nèi)，求出旋轉(zhuǎn)角度檢測值θs的真值。

如上所述，在第一實施方式的旋轉(zhuǎn)角度檢測裝置1中，在由磁鐵2的凹側(cè)面2c包圍的空間內(nèi)，形成徑向及周向的磁場強度hr、hθ的振幅實質(zhì)上相同的區(qū)域(可配置磁傳感器的區(qū)域6)。再有，因為在該可配置磁傳感器的區(qū)域6設有磁傳感器部3，所以能夠降低旋轉(zhuǎn)角度的檢測誤差。另外，因為以利用徑向的磁場強度hr及周向的磁場強度hθ計算出旋轉(zhuǎn)角度的方式構(gòu)成，且可配置磁傳感器的區(qū)域6比磁傳感器部3充分大，所以能夠抑制產(chǎn)生由軸5的軸抖動引起的旋轉(zhuǎn)角度的檢測誤差。再有，因為利用徑向的磁場強度hr及周向的磁場強度hθ計算出旋轉(zhuǎn)角度檢測值θs，所以也能夠降低磁鐵2的體積。

〔第二實施方式〕

參照附圖，對本發(fā)明的第二實施方式進行詳細的說明。圖16是表示第二實施方式的旋轉(zhuǎn)角度檢測裝置的概略結(jié)構(gòu)的截面圖，圖17是表示第二實施方式的磁鐵的主要部分的局部放大側(cè)視圖。此外，在第二實施方式中，在與第一實施方式同樣的構(gòu)成元件上附帶同一符號，省略其詳細說明。

如圖16所示，第二實施方式的旋轉(zhuǎn)角度檢測裝置1’具備：支承、固定于軸5且與軸5一體旋轉(zhuǎn)的第一磁鐵21’及第二磁鐵22’、基于伴隨著第一磁鐵21’及第二磁鐵22’的旋轉(zhuǎn)的磁場變化來輸出傳感器信號的磁傳感器部3、基于由磁傳感器部3輸出的傳感器信號而檢測旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)角度的旋轉(zhuǎn)角度檢測部4(參照圖15)。

第一磁鐵21’具有與軸5的旋轉(zhuǎn)軸c(軸心)實質(zhì)上正交的第一面21a’和與第一面21a’相對的第二面21b’，在沿著軸5的旋轉(zhuǎn)軸c的軸向觀察時，第一面21a’及第二面21b’為大致圓形狀，第一面21a’為物理上包含第二面21b’的大小。

第二磁鐵22’具有與軸5的旋轉(zhuǎn)軸c(軸心)實質(zhì)上正交的第一面22a’和與第一面22a’相對的第二面22b’，在沿著軸5的旋轉(zhuǎn)軸c的軸向觀察時，第一面22a’及第二面22b’為大致圓形狀，第一面22a’為物理上包含第二面22b’的大小。

第一磁鐵21’及第二磁鐵22’以使各自的第一面21a’、22a’及第二面21b’、22b’的重心(中心)與軸5的旋轉(zhuǎn)軸c一致，且使各第一面21a’、22a’隔開規(guī)定間隔而相對的方式支承、固定于軸5。

第一磁鐵21’及第二磁鐵22’在與軸5的旋轉(zhuǎn)軸c正交的方向(第一面21a’、22a’及第二面21b’、22b’的面內(nèi)方向)上被磁化。此外，在第二實施方式中，以在與旋轉(zhuǎn)軸c正交的方向上被磁化的第一磁鐵21’及第二磁鐵22’為例，但不局限于這種方式。例如，第一磁鐵21’及第二磁鐵22’只要具有與旋轉(zhuǎn)軸c正交的方向的磁化矢量成分即可，但優(yōu)選第一磁鐵21’及第二磁鐵22’的磁化方向為與旋轉(zhuǎn)軸c實質(zhì)上正交的方向(磁化方向相對于旋轉(zhuǎn)軸c的角度為90±10°左右)。

在設定與旋轉(zhuǎn)軸c正交的平面且將表示第一磁鐵21’的磁化方向的第一箭頭dm21’和表示第二磁鐵22’的磁化方向的第二箭頭dm22’投影到該平面上時，投影到該平面上的第一箭頭dm21’的方向和第二箭頭dm22’的方向也可以彼此相同，但如圖18所示，更優(yōu)選為彼此不同，沿著投影到該平面上的第一箭頭dm21’的第一線段和沿著第二箭頭dm22’的第二線段所成的角度θdm(從平行于旋轉(zhuǎn)軸c的方向觀察時的角度)優(yōu)選為(180/(n+1))°或(180×n/(n+1))°(n為1以上的整數(shù))。根據(jù)施加于磁傳感器部3的徑向磁場mr和周向磁場mθ，施加于磁傳感器部3的磁場角度θm通過式“θm＝arctan(mθ/mr)”來定義。再有，設置于軸5的第一及第二磁鐵21’、22’的旋轉(zhuǎn)角度θ和磁場角度θm相同的情況在旋轉(zhuǎn)角度檢測裝置1中是理想的情況。但是，實際上，受第一及第二磁鐵21’、22’的各磁場的高次成分的影響，會在施加于磁傳感器部3的磁場(mr、mθ)上產(chǎn)生失真，導致在由磁傳感器部3檢測的旋轉(zhuǎn)角度上產(chǎn)生誤差。但是，通過沿著投影到上述平面上的第一箭頭dm21’的第一線段和沿著第二箭頭dm22’的第二線段形成規(guī)定的角度θdm，能夠使第一及第二磁鐵21’、22’的磁場的高次成分相互抵消，所以能夠降低由磁傳感器部3檢測的旋轉(zhuǎn)角度誤差。

第二實施方式的第一磁鐵21’及第二磁鐵22’具有：具有第一面21a’、22a’的基部211’、221’和具有第二面21b’、22b’且從基部211’、221’向第二面21b’、22b’側(cè)突出的凸部212’、222’?；?11’、221’具有與第一面21a’、22a’的外周緣部21e’、22e’連續(xù)且與軸5的旋轉(zhuǎn)軸c實質(zhì)上平行的側(cè)面21c’、22c’(參照圖17)。凸部212’、222’具有傾斜側(cè)面21d’、22d’，該傾斜側(cè)面21d’、22d’從比基部211’、221’的側(cè)面21c’、22c’更靠第一磁鐵21’及第二磁鐵22’的徑向內(nèi)方的位置p21’、p22’(參照圖17)向第二面21b’、22b’側(cè)突出，且向第一磁鐵21’及第二磁鐵22’的徑向內(nèi)方傾斜規(guī)定的角度θ21d’、θ22d’。

第一磁鐵21’及第二磁鐵22’的基部211’、221’的厚度t211’、t221’沒有特別限定，例如，可設定為1～4mm左右。凸部212’、222’的厚度t212’、t222’也沒有特別限定，例如，可設定為1～4mm左右。

第一磁鐵21’及第二磁鐵22’的第二面21b’、22b’的直徑d21b’、d22b’和第一面21b’、22b’的直徑d21b’、d22b’之比優(yōu)選為1﹕2以上。如果它們之比為上述范圍內(nèi)，則能夠使伴隨著第一磁鐵21’及第二磁鐵22’的旋轉(zhuǎn)而由磁傳感器部3檢測的徑向的磁場強度hr及周向的磁場強度hθ的振幅彼此實質(zhì)上相同。此外，第二面21b’、22b’的直徑d21b’、d22b’可設定為例如8～20mm左右，第一面21a’、22a’的直徑d21a’、d22a’可設定為例如16～40mm左右。

從基部211’、221’的側(cè)面21c’、22c’到凸部212’、222’的傾斜側(cè)面21d’、22d’的起立位置(第一磁鐵21’及第二磁鐵22’的徑向內(nèi)方的位置p21’、p22’)的長度l21’、l22’(沿著第一磁鐵21’及第二磁鐵22’的徑向的長度)可設定為例如8mm以下左右，優(yōu)選設定為1～4mm左右。

在第二實施方式的第一磁鐵21’及第二磁鐵22’中，基部211’、221’的體積v211’、v221’和凸部212’、222’的體積v212’、v222’之比(v211’﹕v212’、v221’﹕v222’)優(yōu)選為1﹕0.2以上，更優(yōu)選為1﹕0.2～5，特別優(yōu)選為1﹕0.2～1。如果該體積比(v211’﹕v212’、v221’﹕v222’)為上述范圍內(nèi)，則在凸部212’、222’外周圓的直徑d21b’、d22b’和基部211’、221’外周圓的直徑d21a’、d22a’之間，生成將徑向的磁場強度hr及周向的磁場強度hθ的振幅制成彼此實質(zhì)上相同的區(qū)域。

第二實施方式的第一磁鐵21’及第二磁鐵22’是以通過軸5的旋轉(zhuǎn)軸c的軸向上的第一面21a’、22a’間的中心點cp’且與旋轉(zhuǎn)軸c正交的面sf’為對稱面的面對稱形狀(參照圖16)。通過第一磁鐵21’及第二磁鐵22’為這種面對稱形狀，在由包含第一面21a’的第一假想平面vf1(參照圖23a及圖23b)和包含第一面22a’的第二假想平面vf2(參照圖23a及圖23b)夾著的空間內(nèi)設定與旋轉(zhuǎn)軸c正交且以旋轉(zhuǎn)軸c為中心的圓形的第三假想平面vf3時，能夠形成該第三假想平面vf3上的規(guī)定位置的徑向的磁場強度hr及周向的磁場強度hθ的振幅彼此實質(zhì)上相同的區(qū)域。

此外，第二實施方式的第一磁鐵21’及第二磁鐵22’不局限于圖16及圖17所示的方式。例如，如圖19所示，第一磁鐵21’及第二磁鐵22’也可以是具有：包含與第一面21a’、22a’的外周緣部連續(xù)的側(cè)面21c’、22c’的基部211’、221’、包含與側(cè)面21c’、22c’的上端連續(xù)的傾斜側(cè)面21d’、22d’及第二面21b’、22b’的凸部212’、222’的方式。另外，如圖20所示，第一磁鐵21’及第二磁鐵22’也可以是具有：包含第一面21a’、22a’的基部211’、221’、包含與第一面21a’、22a’的外周緣部連續(xù)的傾斜側(cè)面21d’22d’及第二面21b’、22b’的凸部212’222’且截面為大致梯形狀的方式。再有，如圖21所示，第一磁鐵21’及第二磁鐵22’也可以是具有：包含第一面21a’、22a’及與第一面21a’、22a’的外周緣部連續(xù)的側(cè)面21c’、22c’的基部211’、221’、包含從比側(cè)面21c’、22c’更靠第一磁鐵21’及第二磁鐵22’的徑向內(nèi)方的位置向與軸5的旋轉(zhuǎn)軸c實質(zhì)上平行的方向立起的側(cè)面及第二面21b’、22b’的凸部212’、222’且截面為大致階梯形狀的方式。再有，如圖22所示，第一磁鐵21’及第二磁鐵22’也可以是具有第一面21a’及與其相對的第二面21b’的大致圓板狀的方式。

第二實施方式的磁傳感器部3設置于伴隨著第一磁鐵21’及第二磁鐵22’的旋轉(zhuǎn)而由磁傳感器部3檢測的徑向的磁場強度hr及周向的磁場強度hθ的振幅彼此實質(zhì)上相同的位置。

如圖23a及圖23b所示，在由包含第二實施方式的第一磁鐵21’的第一面21a’的第一假想平面vf1和包含第二磁鐵22’的第一面22a’的第二假想平面vf2夾著的空間內(nèi)，在該空間內(nèi)設定與旋轉(zhuǎn)軸c正交且以旋轉(zhuǎn)軸c為中心的圓形的第三假想平面vf3時，生成第三假想平面vf3上的規(guī)定位置的徑向及周向的磁場強度hr、hθ的振幅彼此實質(zhì)上相同的區(qū)域(可配置磁傳感器的區(qū)域6’)。

該可配置磁傳感器的區(qū)域6’生成于比第一磁鐵21’及第二磁鐵22’的側(cè)面21c’、22c’更靠徑向內(nèi)側(cè)的位置和比側(cè)面21c’、22c’更靠徑向外側(cè)的位置之間。更具體而言，徑向內(nèi)側(cè)的位置是沿著徑向距側(cè)面21c’、22c’有1～15mm左右的位置，徑向外側(cè)的位置是沿著徑向距側(cè)面21c’、22c’有1～5mm左右的位置。

在第二實施方式中，因為通過在該可配置磁傳感器的區(qū)域6’設置磁傳感器部3，能夠使圓形的第三假想平面vf3上的規(guī)定位置的磁場強度hr的振幅和周向的磁場強度hθ的振幅實質(zhì)上相同(參照圖12)，所以能夠降低第二實施方式的旋轉(zhuǎn)角度檢測裝置1的旋轉(zhuǎn)角度的檢測誤差。

特別優(yōu)選在可配置磁傳感器的區(qū)域6’中的比第一磁鐵21’及第二磁鐵22’的側(cè)面21c’、22c’更靠徑向外側(cè)的區(qū)域設置磁傳感器部3。即，磁傳感器部3不被第一磁鐵21’及第二磁鐵22’夾持。通過磁傳感器部3設置于這種位置，能夠有效地降低旋轉(zhuǎn)角度檢測裝置1的旋轉(zhuǎn)角度的檢測誤差。

以上說明的實施方式是為容易理解本發(fā)明而記載的，不是為限定本發(fā)明而記載的。因此，上述實施方式公開的各元件是也包含屬于本發(fā)明技術范圍內(nèi)的全部設計變更或均等物的意思。

例如，在第一及第二實施方式中，磁傳感器部3也可以檢測徑向的磁場強度hr及周向的磁場強度hθ中的任一方和沿著軸5的旋轉(zhuǎn)軸c的方向的磁場強度hz，且基于徑向的磁場強度hr及周向的磁場強度hθ中的任一方和沿著軸5的旋轉(zhuǎn)軸c的方向的磁場強度hz，由旋轉(zhuǎn)角度檢測部4計算出旋轉(zhuǎn)角度檢測值θs。

【實施例】

下面，舉出實施例等對本發(fā)明進一步進行詳細說明，但本發(fā)明不受下述的實施例等任何限定。

〔實施例1〕

在具有圖1、圖2a及圖3a所示的結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)角度檢測裝置1中，通過使用有限元法(fem)的模擬，求出磁鐵2的磁場分布及基于該磁場分布的角度誤差分布。此外，設磁鐵2的厚度t2為10mm，設第一直線l1和第二直線l2所成的角度θ12為50°。將結(jié)果表示在圖24中。

〔實施例2〕

除將第一直線l1和第二直線l2所成的角度θ12設為90°以外，其余與實施例1同樣，通過模擬，求出磁鐵2的磁場分布及基于該磁場分布的角度誤差分布。將結(jié)果表示在圖25中。

〔實施例3〕

除將磁鐵2的厚度t2設為8mm，且將第一直線l1和第二直線l2所成的角度θ12設為40°以外，其余與實施例1同樣，通過模擬，求出磁鐵2的磁場分布及基于該磁場分布的角度誤差分布。將結(jié)果表示在圖26中。

〔實施例4〕

使用具有圖16及圖17所示的結(jié)構(gòu)的第一磁鐵21’及第二磁鐵22’，將第一磁鐵21’及第二磁鐵22’的基部211’、221’的厚度t211’、t221’設為2.25mm，將凸部212’、222’的厚度t212’、t222’設為2.75mm，將從側(cè)面21c’、22c’到起立位置p21’、p22’的長度l21’、l22’設為2.0mm，將第一面21a’22a’的直徑d21a’、d22a’設為28mm，將第二面21b’、d22b’的直徑d21b’、d22b’設為12mm，將傾斜側(cè)面21d’、22d’的傾斜角度θ21d’、θ22d’設為25°，將體積設為1.86cm³(基部211’、221’和凸部212’、222’的體積比(v211’﹕v212’、v221’﹕v222’)＝1﹕0.46)，將第一磁鐵21’的磁化方向dm21’和第二磁鐵22’的磁化方向dm22’設為平行，除此以外，與實施例1同樣，通過模擬，求出第一及第二磁鐵21’、22’的磁場分布及基于該磁場分布的角度誤差分布。將結(jié)果表示在圖27中。

〔實施例5〕

使用具有圖22所示的結(jié)構(gòu)的第一磁鐵21’及第二磁鐵22’，將第一磁鐵21’及第二磁鐵22’的厚度設為3mm，將第一面21a’、22a’及第二面21b’、22b’的直徑d21a’、d22a’、d21b’、d22b’設為28mm，將第一磁鐵21’的磁化方向dm21’和第二磁鐵22’的磁化方向dm22’設為平行，除此以外，與實施例1同樣，通過模擬，求出第一及第二磁鐵21’、22’的磁場分布及基于該磁場分布的角度誤差分布。將結(jié)果表示在圖28中。

〔比較例1〕

使用具有圖31所示的結(jié)構(gòu)的磁鐵200，將磁鐵200的厚度設為3mm，將第一面201及第二面202的直徑設為28mm，除此以外，與實施例1同樣，通過模擬，求出磁鐵200的磁場分布及基于該磁場分布的角度誤差分布。將結(jié)果表示在圖29中。

圖24～29是表示實施例1～5及比較例1的通過模擬而求出的磁鐵2、200、第一及第二磁鐵21’、22’的外周緣部附近的角度誤差分布的圖。在圖24～29中，磁鐵2、200、第一及第二磁鐵21’、22’的周圍的亮度最低的區(qū)域(深灰色的區(qū)域)是徑向及周向的磁場強度hr、hθ低于15mt的區(qū)域，亮度最高的區(qū)域(明亮的區(qū)域)是徑向及周向的磁場強度hr、hθ為20mt以上的區(qū)域，兩者的中間亮度的區(qū)域(淺灰色的區(qū)域)是徑向及周向的磁場強度hr、hθ為15mt以上且低于20mt的區(qū)域。由虛線包圍的區(qū)域是角度誤差良好的區(qū)域，且是具有可由磁傳感器部3檢測的磁場強度(磁場強度hr、hθ＝20～80mt)的區(qū)域，且是可成為可配置磁傳感器的區(qū)域6、6’的區(qū)域。

由圖24～29所示的結(jié)果可知，在實施例1～3中，在由磁鐵2的凹側(cè)面2c包圍的空間內(nèi)，基于徑向和/或周向的磁場強度hr、hθ，可精確地檢測旋轉(zhuǎn)角度。

另外可知，在實施例4～5中，在由包含第一磁鐵21’的第一面21a’的第一假想平面vf1和包含第二磁鐵22’的第一面22a’的第二假想平面vf2夾著的空間內(nèi)，能夠基于徑向和/或周向的磁場強度hr、hθ而精確地檢測旋轉(zhuǎn)角度。另外確認，當與比較例1的結(jié)果進行對比時，在實施例3中，能夠基于徑向和/或周向的磁場強度hr、hθ而精確地檢測旋轉(zhuǎn)角度的區(qū)域(可配置磁傳感器的區(qū)域6’)變大。

〔試驗例1〕

在實施例4中，在設定與旋轉(zhuǎn)軸c正交的平面，且將表示第一磁鐵21’的磁化方向的第一箭頭dm21’和表示第二磁鐵22’的磁化方向的第二箭頭dm22’投影到該平面上時，在使此時的沿著投影到該平面上的第一箭頭dm21’的第一線段和沿著第二箭頭dm22’的第二線段所成的角度θdm在30～150°的范圍內(nèi)以15°間隔而變動時，通過模擬，求出第一及第二磁鐵21’、22’的旋轉(zhuǎn)角度θ和施加于磁傳感器部3的磁場角度θm(＝arctan(mθ/mr))之間的關系。將結(jié)果表示在圖30中。

在圖30所示的曲線圖中，橫軸表示的是第一及第二磁鐵21’、22’的旋轉(zhuǎn)角度θ，縱軸表示的是施加于磁傳感器部3的磁場角度θm和旋轉(zhuǎn)角度θ之差(磁場角度θm的偏離旋轉(zhuǎn)角度θ的偏離量)。由圖30所示的曲線圖可確認，在設定與旋轉(zhuǎn)軸c正交的平面且將表示第一磁鐵21’的磁化方向的第一箭頭dm21’和表示第二磁鐵22’的磁化方向的第二箭頭dm22’投影到該平面上時，通過將此時的沿著投影到該平面上的第一箭頭dm21’的第一線段和沿著第二箭頭dm22’的第二線段所成的角度θdm制成規(guī)定的角度，磁場角度θm的偏離旋轉(zhuǎn)角度θ的偏離量的振幅具有極小振幅。由該結(jié)果可知，在設定與旋轉(zhuǎn)軸c正交的平面且將表示第一磁鐵21’的磁化方向的第一箭頭dm21’和表示第二磁鐵22’的磁化方向的第二箭頭dm22’投影到該平面上時，通過將此時的沿著投影到該平面上的第一箭頭dm21’的第一線段和沿著第二箭頭dm22’的第二線段所成的角度θdm制成規(guī)定的角度，能夠降低磁傳感器部3的旋轉(zhuǎn)角度的檢測誤差。