(57)【要約】【課題】磁石と磁束密度検出素子との相対回転の干渉を防止し、磁束密度検出素子の素子数を増加することなく、検出対象の回転角度を検出する小型の回転角度検出装置を提供する。【解決手段】ヨーク１２は磁石２０およびホールＩＣ３０の外周を覆っている。磁石２０は、永久磁石であり、検出対象とともに回転し、検出対象の回転中心１００に対して径方向にずれた位置に設置されている。磁石２０は、検出対象の回転円の接線方向に沿って着磁されている。ホールＩＣ３０は、磁石２０の回転軌跡１１０の外周側に回転中心１００に対して径方向にずれた位置に設置されており、磁石２０の回転を妨げない。ホールＩＣ３０の検出面３２は検出対象の回転円に沿っている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁石と、磁束密度検出素子と、前記磁石および前記磁束密度検出素子の外周を覆うヨークとを備え、前記磁石または前記磁束密度検出素子の一方が回転角度の検出対象とともに回転するときに前記磁束密度検出素子が検出する磁束密度により前記検出対象の回転角度を検出する回転角度検出装置において、
前記磁束密度検出素子は前記検出対象の回転中心から径方向にずれて設置されており、前記磁束密度検出素子の磁束密度検出面は前記検出対象の回転円の接線方向に沿っており、
前記磁石は、前記接線方向に沿って着磁され、前記回転中心から径方向にずれて前記磁束密度検出素子の内周側に設置されていることを特徴とする回転角速度検出装置。
【請求項２】
磁石と、磁束密度検出素子と、前記磁石および前記磁束密度検出素子の外周を覆うヨークとを備え、前記磁石または前記磁束密度検出素子の一方が回転角度の検出対象とともに回転するときに前記磁束密度検出素子が検出する磁束密度により前記検出対象の回転角度を検出する回転角度検出装置において、
前記磁束密度検出素子は前記検出対象の回転中心から径方向にずれて設置されており、前記磁束密度検出素子の磁束密度検出面は前記検出対象の回転円の法線方向に沿っており、
前記磁石は、前記法線方向に沿って着磁され、前記回転中心から径方向にずれて前記磁束密度検出素子の内周側に設置されていることを特徴とする回転角速度検出装置。
【請求項３】
前記磁束密度検出素子はホール素子であることを特徴とする請求項１または２記載の回転角度検出装置。
【請求項４】
前記磁石は前記検出対象とともに回転することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項記載の回転角度検出装置。
【請求項５】
前記ヨークは円筒状に形成されており、前記ヨークの外径をＤ［ｍｍ］、前記回転中心から前記磁石の中心が径方向にずれているオフセット量をＬ［ｍｍ］とすると、０．０５３９Ｄ≦Ｌ≦０．０７６６Ｄであることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項記載の回転角度検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検出対象の回転角度を検出する回転角度検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、磁石または磁気検出素子の一方を回転角度の検出対象と回転させ、磁束の方向または磁束密度の変化を検出することにより検出対象の回転角度を検出する回転角度検出装置が知られている（例えば、特許文献１、２参照）。
特許文献１では、検出対象の回転円に対して径方向に着磁された磁石の内周側に、回転中心からずれた位置に磁気検出素子を設置し、磁石および磁気検出素子の外周をヨークが覆っている。そして、検出対象の回転角度に対して磁気検出素子が検出する磁束角度を小さくすることにより、検出対象の回転角度に対して磁気検出素子の出力が線形に変化する範囲を広げようとしている。
【０００３】
また特許文献２では、検出対象とともに回転し、実質的に半円形状に形成され検出対象の回転円に対して径方向に着磁された磁石に対して回転中心からずれた位置に磁束密度検出素子を設置している。そして、半円形状の磁石が回転することにより変化する磁束密度を磁束密度検出素子が検出し、検出対象の回転角度を検出している。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−９１２０８号公報
【特許文献２】特許第３４１１５２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、図１２に示すように特許文献１では、磁気検出素子として磁気抵抗素子を使用する場合、磁気抵抗素子の出力が線形に変化する範囲が広がったとしても、最大で１８０°よりも小さい範囲でしか回転角度を検出できない。また、磁束密度検出素子であるホール素子を使用する場合は、２個のホール素子の出力の比によって磁束の角度を算出することを前提としているので、部品点数が増加し、製造コストが増加するという問題がある。また、磁石の内周側に磁気検出素子を設置し、磁石および磁気検出素子の外周をヨークが覆う磁気回路構成であるから、磁気検出素子よりも磁石の方がヨークに近付いている。この磁気回路構成では、磁石が発生する磁束は、磁気検出素子よりもヨークに流れやすくなっているので、磁気検出素子の出力レベルが低下するという問題がある。この問題を解決するためには、磁石を大型化し、磁石が発生する磁束量を増加することが考えられるが、装置が大型化するという問題がある。
【０００６】
また特許文献２は、特許文献１のように磁気検出素子の出力が線形になる範囲を広げるものではなく、特許文献２の磁束密度検出素子が検出可能な出力が線形になる回転角度の範囲は特許文献２の図２１に示すように１８０°未満である。また、半円形状の磁石の回転軌跡上に磁束密度検出素子が設置され、磁石と磁束密度検出素子とが干渉するので、磁石の回転角度範囲が機械的に制約されるという問題がある。
【０００７】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、磁石と磁束密度検出素子との相対回転の干渉を防止し、磁束密度検出素子の素子数を増加することなく、検出対象の回転角度を検出する小型の回転角度検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１から５記載の発明によると、磁束密度検出素子の磁束密度検出面は検出対象の回転円の接線方向に沿っており、磁石は検出対象の回転円の接線方向に沿って着磁されているか、あるいは、磁束密度検出素子の磁束密度検出面は検出対象の回転円の法線方向に沿っており、磁石は検出対象の回転円の法線方向に沿って着磁されている。そして、磁束密度検出素子と磁石とは、検出対象の回転中心からずれて、磁石が磁束密度検出素子の内周側に位置するように設置されている。
【０００９】
この構成によれば、磁束密度検出素子と磁石とのギャップが最大および最小のときに磁束密度検出素子の検出面が磁石の着磁方向に沿った位置になるので、磁束密度検出素子が検出する磁束密度は最小になる。また、磁束密度検出素子と磁石とのギャップが小さくなると、磁束密度検出素子の周囲の磁場における磁束密度は大きくなる。その結果、磁束密度検出素子と磁石とのギャップが最大になり、かつ磁束密度検出素子の検出面が磁石の着磁方向に沿った位置になる検出対象の回転位置を中心として、磁束密度検出素子が磁束密度を検出する出力の絶対値のピークは、磁束密度検出素子と磁石とが最も近づき磁束密度検出素子と磁石とのギャップが最小になる回転角度の＋１８０°側および−１８０°側にずれる。これにより、磁束密度検出素子の素子数を増加することなく、磁束密度検出素子と磁石とのギャップが最大になる検出対象の回転位置を中心として、磁束密度検出素子の出力が線形に近い特性になる範囲が広がるので、１８０°よりも大きな角度範囲で検出対象の回転角度を検出できる。
【００１０】
また、磁石が磁束密度検出素子の内周側にずれて設置されているので、磁石に対する磁束密度検出素子の相対回転が妨げられることを防止できる。さらに、磁石が磁束密度検出素子の内周側に設置されているので、磁石は磁束密度検出素子よりもヨークから離れる。これにより、磁束密度検出素子を流れずにヨークと磁石との間にだけ流れる磁束量が減少し、磁束密度検出素子を流れる磁束量が増加する。その結果、小型の磁石を用いても、磁束密度検出素子から所望の出力レベルを得ることができるので、回転角度検出装置を小型化できる。
また、請求項１記載の発明によると、磁石および磁束密度検出素子の外周をヨークで覆うので、磁石が発生する磁束の発散を防止し、磁束密度検出素子の周囲の磁束密度が大きくなる。その結果、磁束密度検出素子の出力が増加するので、回転角度の検出精度が向上する。
【００１１】
ところで、磁石が磁束密度検出素子の外周側に設置されている場合、磁石と磁束密度検出素子とが最も近づく位置は相対回転方向の２箇所になる。このため、磁束密度検出素子が磁束密度を検出する出力の絶対値のピークの調整が複雑になる。
これに対し請求項１記載の発明では、磁石は磁束密度検出素子の内周側に設置されているので、磁石と磁束密度検出素子とが最も近づく位置は１箇所である。したがって、磁束密度検出素子が磁束密度を検出する出力の絶対値のピークの調整が容易である。
請求項４記載の発明によると、磁石が検出対象と回転し、磁束密度検出素子は検出対象と回転しないので、磁束密度検出素子から出力を容易に取り出せる。
【００１２】
また、本願発明者は、磁石の中心が検出対象の回転中心から径方向にずれているオフセット量が変化すると、磁束密度検出素子の出力の直線性が変化することに着目し、研究を行った。磁束密度検出素子の出力の直線性とは、磁束密度検出素子の出力が反転する回転角度位置を中心として磁束密度検出素子の出力を近似する近似直線に対する、磁束密度検出素子の出力の増減の程度を表している。近似直線に対して出力の増減幅が小さいほど、直線性が高いと言える。
その結果、請求項５記載の発明のように、円筒状のヨークの外径をＤ［ｍｍ］、磁石の中心が検出対象の回転中心から径方向にずれているオフセット量をＬ［ｍｍ］とすると、オフセット量Ｌを０．０５３９Ｄ≦Ｌ≦０．０７６６Ｄの範囲に設定することにより、近似直線に対する磁束密度検出素子の出力の直線性が向上することを本願発明者は発見した。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の複数の実施形態を図に基づいて説明する。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態による回転角度検出装置を図１に示す。回転角度検出装置１０は、例えばスロットル装置等の検出対象の回転角度を検出する装置である。回転角度検出装置１０は、ヨーク１２、磁石２０、および磁束密度検出素子としてのホールＩＣ３０からなる。ホールＩＣ３０に代えてホール素子を用いてもよい。ヨーク１２は磁石２０およびホールＩＣ３０の外周を覆っている。
【００１４】
ヨーク１２は、磁性材で円筒状に形成されている。磁石２０は、永久磁石であり、検出対象とともに回転し、検出対象の回転中心１００に対して径方向にずれた位置に設置されている。磁石２０は、検出対象の回転円に沿って着磁されている。ホールＩＣ３０は、検出対象の回転円に相当する磁石２０の回転軌跡１１０の外周側に回転中心１００に対して径方向にずれた位置に設置されており、磁石２０の回転を妨げない。ホールＩＣ３０の検出面３２は検出対象の回転円の接線方向に沿っている。ホールＩＣ３０は、検出面３２を通過する磁束の密度を検出する。ホールＩＣ３０が検出する磁束密度の大きさは、磁石２０の回転位置と、磁石２０とホールＩＣ３０との距離とにより変化する。
【００１５】
回転角度検出装置１０の具体的な構成を図２に示す。樹脂製のロータ２２は、磁石２０をインサート成形しており、検出対象であるスロットル装置のシャフト４０と結合してシャフト４０とともに回転する。ロータ２２は、樹脂製のハウジング１４とカバー１８とにより覆われている。ハウジング１４には、ロータ２２の凸状の先端面２３と摺動する凹曲面１５が形成されている。ロータ２２の先端面２３は、スプリング２４によりハウジング１４の凹曲面１５に付勢されている。ヨーク１２およびホールＩＣ３０はハウジング１４にインサート成形されている。ターミナル１６はホールＩＣ３０と電気的に接続しており、ホールＩＣ３０の出力を外部に取り出している。
【００１６】
次に、回転角度検出装置１０の作動について説明する。
前述したように、磁石２０およびホールＩＣ３０は、回転中心１００から径方向にずれて設置されており、ホールＩＣ３０は磁石２０の外周側、言い換えれば磁石２０はホールＩＣ３０の内周側に設置されている。この構成では、図３に示すように、検出対象の回転角度をα、つまり磁石２０が回転中心１００と形成する回転角度をαとし、磁石２０が回転角度αの大きさ回転するときに、磁石２０とホールＩＣ３０とが形成するホールＩＣ３０の磁束検出角度をβとすると、α＞βである。図３の二点鎖線に示すように、ホールＩＣ３０が回転中心１００上に設置されていれば、α＝βである。α＝βであれば、ホールＩＣ３０の出力は、図４の上側の特性を示す。これに対して、α＞βであれば、ホールＩＣ３０の出力は図４の下側のようになり、図４の上側に比べて、ホールＩＣ３０の出力の絶対値のピークが、回転角度の＋１８０°側および−１８０°側にずれる。その結果、ホールＩＣ３０の出力において直線性の高い角度範囲が広がる。したがって、ホールＩＣ３０の出力から検出対象の回転角度を検出する検出角度範囲が広がる。
【００１７】
このように、ホールＩＣ３０を回転中心１００から径方向にずらして設置することにより検出角度範囲が広がることは、次のようにも説明できる。
磁石２０がシャフト４０の回転円の接線方向に沿って着磁され、ホールＩＣ３０の検出面３２がシャフト４０の回転円の接線方向に沿っているので、図１に示す回転位置を０°とすると、磁石２０とホールＩＣ３０とのギャップの大きさを考慮せず、磁石２０の回転角度だけに着目したホールＩＣ３０の回転角度成分の出力は図５の（Ａ）の上側に示す特性になる。
【００１８】
また、磁石２０はホールＩＣ３０の内周側を回転するので、図１に示す回転位置を０°とすると、＋１８０°および−１８０°のときに磁石２０はホールＩＣ３０に最も近づき、磁石２０とホールＩＣ３０とのギャップは最小になる。したがって、磁石２０の回転角度を考慮せず、磁石２０とホールＩＣ３０とのギャップの大きさだけを考慮したホールＩＣ３０のギャップ成分の出力は図５の（Ａ）の下側の特性になる。そして、図５の（Ａ）に示す回転角度成分出力およびギャップ成分出力を合成した図５の（Ｂ）に示す合成出力が、図１に示す回転角度検出装置１０の出力になる。
【００１９】
ギャップ成分出力は、０°の位置から磁石２０がホールＩＣ３０に最も近づいた図１の二点鎖線で示す＋１８０°および−１８０°の位置１２０に向けて大きくなっている。その結果、図５の（Ｂ）に示す合成出力のピークは、ギャップを考慮しない回転角度成分出力のピークよりも＋１８０°側および−１８０°側にずれている。その結果、回転角度検出装置１０において、磁石２０の回転角度、つまりシャフト４０の回転角度に対してホールＩＣ３０の出力がほぼ線形になる角度範囲は、図５の（Ａ）に示す回転角度成分出力よりも図５の（Ｂ）に示すように広がっている。
【００２０】
実際、図１に示す位置に磁石２０およびホールＩＣ３０を設置したときのホールＩＣ３０の出力を磁場解析シミュレーションすると、図６のような出力特性が得られた。確かに、ホールＩＣ３０が検出する磁束密度、つまりホールＩＣ３０の出力の絶対値のピークは＋１８０°側および−１８０°側にずれている。しかし、回転角度０°の両側の出力にうねりが生じ直線性が損なわれている。このままの出力特性では、直線性が低いために、高精度に回転角度を検出することは困難である。したがって、ホールＩＣ３０の出力に生じるうねりを低減し、ホールＩＣ３０の出力の直線性を向上することが求められる。
【００２１】
（磁束密度特性の解析）
ホールＩＣ３０の出力に生じるうねりを低減し、ホールＩＣ３０の出力の直線性を向上する条件を見出すために、ホールＩＣ３０の出力を磁場解析プログラムにより磁場解析シミュレーションすることが考えられる。しかし、従来の磁場解析プログラムによる磁場解析シミュレーションでは、種々のパラメータを設定する必要があるので、シミュレーション作業が繁雑であり、シミュレーション時間が長くなるという問題がある。そこで、本願発明者は、ホールＩＣ３０が検出する磁束密度を計算式で近似し、この近似式によりにホールＩＣ３０の出力の直線性を向上する条件を見出すことを試みた。まず、回転角度検出装置１０の構成および磁気特性を簡単化し、図７に示す解析モデルを設定した。
【００２２】
回転中心１００から磁石２０が径方向にずれているオフセット量をＬ、回転中心１００からホールＩＣ３０が径方向にずれているオフセット量をａ（Ｌ）とすると、ａ（Ｌ）＝Ｌ＋ｋで表される。ｋは、磁石２０およびホールＩＣ３０の体格により決定される定数である。ホールＩＣ３０は、検出対象の回転にともない磁石２０と干渉しない範囲で極力磁石２０に近い位置に設置されることが望ましいので、定数ｋは、磁石２０およびホールＩＣ３０の体格に基づき、極力小さい値に設定される。
また、磁石２０からホールＩＣ３０に向かう磁束は、磁石２０の中心から発生すると仮定する。
【００２３】
（角度項）
このように設定した図７の解析モデルにおいて、磁石２０からホールＩＣ３０に向かう磁束の検出成分を、回転角度θに着目した角度項を求める。
まず、回転軌跡１１０の接線方向に着磁されている磁石２０の磁束と、磁石２０の中心からホールＩＣ３０に向かう磁束とが形成する角度をγ、回転中心１００からホールＩＣ３０の中心を通る直線と磁石２０の中心からホールＩＣ３０に向かう磁束とが形成する角度をα（θ，Ｌ）とすると、簡単な角度計算により、γ、α（θ，Ｌ）は次式（１）、（２）で求められる。
γ＝９０−θ＋α（θ，Ｌ）・・・（１）
α（θ，Ｌ）＝ｔａｎ-1（Ｌｓｉｎθ／（ａ（Ｌ）＋Ｌｃｏｓθ））・・・（２）
【００２４】
したがって、磁石２０からホールＩＣ３０に向かう磁束密度Ｂ0は、接線方向に着磁されている磁石２０の磁束密度をＢとすると、次式（３）で求められる。
Ｂ0＝Ｂｃｏｓ（９０−θ＋α（θ，Ｌ））・・・（３）
式（３）から、ホールＩＣ３０の検出面３２が検出する検出面３２に垂直な磁束密度成分Ｂ1は、次式（４）で求められる。
Ｂ1＝Ｂｃｏｓ（９０−θ＋α（θ，Ｌ））ｃｏｓ（α（θ，Ｌ））・・・（４）
式（４）は、回転角度θに磁石２０が位置するときに、ホールＩＣ３０が検出する回転角度θに着目した磁束密度の角度項である。
【００２５】
（ギャップ項）
次に、磁石２０からホールＩＣ３０に向かう磁束の検出成分を、磁石２０とホールＩＣ３０との距離（ギャップ）に着目したギャップ項を求める。
ホールＩＣ３０が検出する磁束密度は、磁石２０とホールＩＣ３０との距離の２乗に反比例する。磁石２０とホールＩＣ３０との距離の２乗の逆数は、次式（５）で求められる。
１／（（ａ（Ｌ）＋Ｌｃｏｓθ）2＋Ｌ2ｓｉｎ2θ）・・・（５）
式（４）の角度項と式（５）のギャップ項との積から、ホールＩＣ３０が検出する磁束密度Ｂ（θ，Ｌ）は、次式（６）で求められる。
Ｂ（θ，Ｌ）＝Ｂｃｏｓ（９０−θ＋α（θ，Ｌ））ｃｏｓ（α（θ，Ｌ））／（（ａ（Ｌ）＋Ｌｃｏｓθ）2＋Ｌ2ｓｉｎ2θ）・・・（６）
【００２６】
図６の磁場解析シミュレーション結果を求めるときと同一条件で、ホールＩＣ３０が検出する磁束密度Ｂ（θ，Ｌ）を式（６）から求めると、ほぼ同じ特性が得られた。すなわち、図６と同じく、回転角度０°を中心として回転角度の両側の出力にうねりが生じる特性が得られた。したがって、ホールＩＣ３０が検出する磁束密度を近似した式（６）により、うねりが減少する条件を解析できる。
【００２７】
ここで、前述したように、ホールＩＣ３０のオフセットはａ（Ｌ）＝Ｌ＋ｋで表されており、磁石２０およびホールＩＣ３０の体格を変えない場合、ｋは変化しないので、ホールＩＣ３０のオフセットａ（Ｌ）は磁石２０のオフセット量Ｌにより決定される。したがって、式（６）は、磁石２０のオフセット量Ｌと回転角度θとの関数である。そこで、磁石２０のオフセット量Ｌをパラメータとして、ホールＩＣ３０が検出する磁束密度の特性の直線性について式（６）に基づいて検討する。
【００２８】
図８に示す曲線２００は、ホールＩＣ３０が検出する磁束密度の特性を示している。直線２０２は、回転角度０°を中心とし、所定の角度範囲で曲線２００を近似するとともに、ホールＩＣ３０の望ましい出力特性を示す近似直線である。曲線２０４は、直線２０２に対する曲線２００の増減分を直線性として％で表したものである。直線性の％が小さいほど直線性が高く、直線性の％が大きいほど直線性が低いことを表している。この検討では、回転角度０°を中心として少なくとも１６０°の範囲で、直線性の最大値（直線性ＭＡＸ）が１％以下になる条件を求める。
【００２９】
式（６）において磁石２０のオフセット量Ｌを変化させたときに、回転角度０°を中心として１６０°の範囲における直線性ＭＡＸを求めた結果を図９の曲線２１０に示す。Ｌ＝０．５５ｍｍ付近を最小値（最適値）として、ほぼ、０．４４ｍｍ≦Ｌ≦０．７６ｍｍの範囲で、直線性ＭＡＸが１％以下になっていることが分かる。式（６）に基づく解析は、磁束モデルを簡単化しているため、従来の磁場解析プログラムを使用した磁場解析シミュレーションによる詳細な解析結果とは誤差がある。そこで、Ｌ＝０．５ｍｍ、Ｌ＝０．５５ｍｍ、Ｌ＝０．６ｍｍにおいて磁場解析シミュレーションを行い、Ｌ＝０．５５ｍｍの前後における磁場解析シミュレーションから求められる特性曲線の傾きを求めたところ、磁場解析シミュレーションから求めた直線性の最適値は、Ｌ＝０．５５ｍｍよりも大きい方にずれていることが分かった。そこで、磁場解析シミュレーションにより求めるポイントを、Ｌ＝０．６ｍｍよりも大きい方に設定してさらに磁束密度を求め、特性を近似した結果が図１０に示す曲線２２０である。曲線２２０において、直線性ＭＡＸ≦１％を満たすのは、０．６２ｍｍ≦Ｌ≦０．８８ｍｍの範囲である。
【００３０】
この磁場解析シミュレーションによる解析結果に基づき、回転角度検出装置１０を試作し、評価を行った。評価した回転角度検出装置１０の諸元は次のようである。
ヨーク１２の外径Ｄ  ：１１．５ｍｍ
ホールＩＣ３０の体格：４．０６ｍｍ×１．５ｍｍ×４．０５ｍｍ
磁石２０の体格      ：２ｍｍ×２．６ｍｍ×５．７ｍｍ
磁石のオフセット量Ｌ：０．６２ｍｍ≦Ｌ≦０．８８ｍｍ
評価結果は、回転角度０°を中心として１６０°の範囲において、直線性ＭＡＸ≦１％を満たしている。そこで、ヨーク１２の外径Ｄ（１１．５ｍｍ）と、磁石２０のオフセット量Ｌの範囲である０．６２ｍｍ≦Ｌ≦０．８８ｍｍとの比率から、０．０５３９Ｄ≦Ｌ≦０．０７６６Ｄを満たすように、磁石２０のオフセット量Ｌを設定すればよいと考えられる。
【００３１】
このように、第１実施形態では、０．０５３９Ｄ≦Ｌ≦０．０７６６Ｄを満たすように磁石２０のオフセット量Ｌを設定することにより、回転角度０°を中心として少なくとも１６０°の範囲において、直線性ＭＡＸ≦１％を満たしている。
また、第１実施形態では、ヨーク１２の内周側に、回転中心１００から径方向にずれるとともに、ホールＩＣ３０の内周側に磁石２０を設置することにより、磁石２０はホールＩＣ３０よりもヨーク１２から離れる。これにより、ホールＩＣ３０の外周側に磁石２０を設置する構成に比べ、磁石２０の発生する磁束がヨーク１２に流れやすくなり、ホールＩＣ３０に流れる磁束量が増加する。その結果、小型の磁石２０であっても、ホールＩＣから所望の出力レベルを得ることができる。したがって、回転角度検出装置１０を小型化できる。
【００３２】
また、ホールＩＣ３０の検出電圧の絶対値のピークが＋１８０°および−１８０°側にずれるので、直線性ＭＡＸ≦１％は満たさないものの、１個のホールＩＣ３０でシャフト４０の回転角度を約３００°の範囲で検出可能である。
また、ホールＩＣ３０が磁石２０の回転軌跡１１０の外周側に設置されているので、ホールＩＣ３０は磁石２０の回転を妨げない。したがって、検出可能な極力広い範囲で検出対象の回転角度を検出することができる。
【００３３】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態を図１１に示す。尚、第１実施形態と実質的に同一構成部分に同一符号を付す。
第２実施形態の回転角度検出装置５０では、磁石２０は、検出対象の回転円に相当する回転軌跡１１０の法線方向に沿って着磁されており、ホールＩＣ３０の検出面３２は回転軌跡１１０の法線方向に沿っている。また、第１実施形態と同様に、ヨーク１２は磁石２０およびホールＩＣ３０の外周を覆っている。さらに、磁石２０およびホールＩＣ３０は回転中心１００から径方向にずれた位置に設置されており、磁石２０はホールＩＣ３０の内周側に設置されている。
【００３４】
このように、磁石２０の着磁方向およびホールＩＣ３０の検出面３２、ならびにヨーク１２、磁石２０およびホールＩＣ３０の位置を設定することにより、ホールＩＣ３０の検出電圧の絶対値のピークが＋１８０°および−１８０°側にずれるので、１個のホールＩＣ３０で回転角度の検出範囲を広げることができる。
また、第２実施形態においても、磁石２０のオフセット量Ｌを調整することにより、ホールＩＣ３０が検出する磁束密度の特性曲線の線性が向上する。したがって、高精度に回転角度を検出できる。
【００３５】
（他の実施形態）
以上説明した上記実施形態では、磁石２０が検出対象と回転したが、磁石２０ではなく、ホールＩＣ３０が検出対象と回転する構成にしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】第１実施形態による回転角度検出装置を示す模式的構成図である。
【図２】（Ａ）は第１実施形態の回転角度検出装置の具体的構成を示す断面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図３】ホールＩＣのオフセットの有無を示す模式的構成図である。
【図４】ホールＩＣのオフセットの有無による出力の違いを示す特性図である。
【図５】（Ａ）は回転角度と回転角度成分出力およびギャップ成分出力との関係を示し、（Ｂ）は回転角度と合成出力との関係を示す特性図である。
【図６】ホールＩＣが検出する磁束密度に現れるうねりを示す特性図である。
【図７】第１実施形態の解析モデルを示す模式的構成図である。
【図８】ホールＩＣが検出する磁束密度の特性、近似直線およびホールＩＣが検出する磁束密度の直線性を示す特性図である。
【図９】ホールＩＣが検出する磁束密度の直線性ＭＡＸを示す特性図である。
【図１０】近似式および磁場解析シミュレーションによる直線性ＭＡＸを示す特性図である。
【図１１】第２実施形態による回転角度検出装置を示す模式的構成図である。
【図１２】従来の回転角度と検出出力との関係を示す特性図である。
【符号の説明】
【００３７】
１０、５０：回転角度検出装置、１２：ヨーク、２０：磁石、３０：ホールＩＣ（磁束密度検出素子）、３２：検出面、４０：シャフト（検出対象）、１００：回転中心、１１０：回転軌跡（回転円）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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