(57)【要約】【課題】回転軸が磁性体を含む材料からなる場合であっても回転角を精度よく検出できる回転角検出装置および回転角検出方法を提供する。【解決手段】回転角検出装置１Ａは、磁性体を含む回転軸Ｒに取り付けられて該回転軸Ｒの回転角を検出する装置であって、回転軸Ｒを囲んで該回転軸Ｒと同心に配置され、該回転軸Ｒとの間に間隔をあけて配置された円筒状のヨーク２と、回転軸Ｒおよびヨーク２を挟んで対向する状態で回転軸Ｒと共に回転する一対の磁石３，４と、磁石３，４の回転軌跡とヨーク２との間に位置し、ヨーク２との間に間隔をあけて配置された磁気センサ５，６とを備える。【選択図】図１
2008298632.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性体を含む回転軸に取り付けられて該回転軸の回転角を検出する回転角検出装置であって、
前記回転軸を囲んで該回転軸と同心に配置され、該回転軸との間に間隔をあけて配置された円筒状のヨークと、
前記回転軸および前記ヨークを挟んで対向する状態で前記回転軸と共に回転する一対の磁極と、
前記磁極の回転軌跡と前記ヨークとの間に位置し、前記ヨークとの間に間隔をあけて配置された磁気センサと
を備えることを特徴とする、回転角検出装置。
【請求項２】
前記磁気センサと前記磁極とが最も近づく回転角において、前記磁気センサと前記磁極との距離が前記磁気センサと前記ヨークとの距離より短いことを特徴とする、請求項１に記載の回転角検出装置。
【請求項３】
前記磁気センサは、ピン層の磁化方向が互いに直交するように互いに隣接して配置された第１及び第２の磁気抵抗効果素子を有することを特徴とする、請求項１または２に記載の回転角検出装置。
【請求項４】
前記磁気センサは、ピン層の磁化方向が前記回転軸の径方向に沿うように互いに離れて配置された第１及び第２の磁気抵抗効果素子を有することを特徴とする、請求項１または２に記載の回転角検出装置。
【請求項５】
前記回転軸の中心から見た前記第１及び第２の磁気抵抗効果素子の配置方向が互いに直交することを特徴とする、請求項４に記載の回転角検出装置。
【請求項６】
磁性体を含む回転軸の回転角を検出する方法であって、
前記回転軸を囲む円筒状のヨークを前記回転軸との間に間隔をあけつつ前記回転軸と同心に配置するとともに、一対の磁極を前記回転軸および前記ヨークを挟んで対向する状態で前記回転軸と共に回転させ、磁気センサを、前記磁極の回転軌跡と前記ヨークとの間に位置するように前記ヨークとの間に間隔をあけて配置し、前記磁気センサによって磁界を検出することにより前記回転軸の回転角を検出することを特徴とする、回転角検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転角検出装置および回転角検出方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
回転軸の回転角を磁気により測定するための従来の装置としては、回転軸を挟んで対向した状態で該回転軸と共に回転する一対の磁石と、この一対の磁石の間に静止して配置され、一対の磁石間の磁界を検出する磁気センサとを備えるものがある。このような装置では、一対の磁石間の磁界の向きに応じて磁気センサからの出力信号が変化するので、該出力信号の大きさに基づいて回転軸の回転角を知ることができる。回転角を磁気により測定する装置の例としては、例えば特許文献１に開示されたものがある。
【特許文献１】特開平１０−６２１１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上述した構成の回転角検出装置においては、回転軸が磁性体を含む材料からなる場合、一対の磁石間の磁界が回転軸によって乱されてしまい、回転角を精度よく検出することが困難となる。
【０００４】
本発明は、上記した問題点を鑑みてなされたものであり、回転軸が磁性体を含む材料からなる場合であっても回転角を精度よく検出できる回転角検出装置および回転角検出方法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】
【０００５】
上記した課題を解決するために、本発明による回転角検出装置は、磁性体を含む回転軸に取り付けられて該回転軸の回転角を検出する回転角検出装置であって、回転軸を囲んで該回転軸と同心に配置され、該回転軸との間に間隔をあけて配置された円筒状のヨークと、回転軸およびヨークを挟んで対向する状態で回転軸と共に回転する一対の磁極と、磁極の回転軌跡とヨークとの間に位置し、ヨークとの間に間隔をあけて配置された磁気センサとを備えることを特徴とする。
【０００６】
また、本発明による回転角検出方法は、磁性体を含む回転軸の回転角を検出する方法であって、回転軸を囲む円筒状のヨークを回転軸との間に間隔をあけつつ回転軸と同心に配置するとともに、一対の磁極を回転軸およびヨークを挟んで対向する状態で回転軸と共に回転させ、磁気センサを、磁極の回転軌跡とヨークとの間に位置するようにヨークとの間に間隔をあけて配置し、磁気センサによって磁界を検出することにより回転軸の回転角を検出することを特徴とする。
【０００７】
上記した回転角検出装置及び回転角検出方法においては、円筒状のヨークが、回転軸を囲んで該回転軸と同心に配置される。このようにヨークが回転軸を囲むことによって、一対の磁極間の磁束は回転軸を避けてヨークを通ることとなり、磁性体を含む回転軸によって磁界が乱されることを防止できる。更に、ヨークと回転軸とが間隔をあけて配置されることにより、ヨーク内の磁束が回転軸へ流れることを抑制できる。従って、上記した回転角検出装置及び回転角検出方法によれば、回転軸が磁性体を含む材料からなる場合であっても回転角を精度よく検出できる。
【０００８】
なお、前述した特許文献１に記載された装置では、磁性体からなるスリーブと磁気センサ（ホール素子）とが隣接しているので、磁気センサの感度が低下してしまう。上記した回転角検出装置及び回転角検出方法においては、磁気センサとヨークとが間隔をあけて配置されているので、磁気センサの感度を損ねることなく回転角を精度よく検出できる。
【０００９】
また、回転角検出装置は、磁気センサと磁極とが最も近づく回転角において、磁気センサと磁極との距離が磁気センサとヨークとの距離より短いことを特徴としてもよい。本発明者は、本発明に係る回転角検出装置を試作し、磁気センサの種々の配置を試した結果、磁気センサが磁極寄りに配置された場合には、ヨーク寄りに配置された場合に比べて磁気センサからの出力信号が理想値に近づくことを見出した。すなわち、磁気センサと磁極との距離が磁気センサとヨークとの距離より短くなるように磁気センサが配置されることによって、回転角をより精度よく検出できる。
【００１０】
また、回転角検出装置は、磁気センサが、ピン層の磁化方向が互いに直交するように互いに隣接して配置された第１及び第２の磁気抵抗効果素子を有することを特徴としてもよい。或いは、磁気センサが、ピン層の磁化方向が回転軸の径方向に沿うように互いに離れて配置された第１及び第２の磁気抵抗効果素子を有することを特徴としてもよい。これらにより、回転軸の回転角を一意に決定できる。なお、回転軸の中心から見た第１及び第２の磁気抵抗効果素子の配置方向が互いに直交すると尚良い。
【発明の効果】
【００１１】
本発明による回転角検出装置および回転角検出方法によれば、回転軸が磁性体を含む材料からなる場合であっても回転角を精度よく検出できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、添付図面を参照しながら本発明による回転角検出装置および回転角検出方法の実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１３】
［第１の実施の形態］
図１は、本発明による回転角検出装置の第１実施形態の構成を示す図である。図１（ａ）は回転角検出装置１Ａの平面図を示しており、図１（ｂ）は図１（ａ）に示すＩ−Ｉ線に沿った側面断面図を示している。なお、図１（ａ）において回転軸Ｒの軸方向は紙面に垂直な方向であり、図１（ａ）は回転軸Ｒの軸方向から回転角検出装置１Ａを見た図となっている。また、図１（ｂ）において回転軸Ｒの軸方向は紙面の上下に延びており、図１（ｂ）は回転軸Ｒの中心軸線を含む断面を示している。
【００１４】
本実施形態に係る回転角検出装置１Ａは、磁性体（強磁性体、常磁性体、反磁性体など）を含む回転軸Ｒに取り付けられて該回転軸Ｒの回転角を検出する装置である。図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、回転角検出装置１Ａは、円筒状のヨーク２と、一対の磁石３及び４と、磁気センサ５及び６と、支持材１５とを備えている。支持材１５は、樹脂製の略正方形（或いは円形）平板状の部材である。支持材１５の中央部分には、回転軸Ｒが、その軸方向と支持材１５の厚さ方向とが一致するように挿通されており、支持材１５と回転軸Ｒとが互いに固定されている。ヨーク２並びに一対の磁石３及び４は、支持材１５に固定され、回転軸Ｒと共に回転する。なお、磁気センサ５及び６の位置は、回転軸Ｒの回転によらず一定である。
【００１５】
円筒状のヨーク２は、回転軸Ｒを囲んで回転軸Ｒと同心に配置されている。また、ヨーク２は、回転軸Ｒと間隔をあけて配置されている。本実施形態のヨーク２は、回転軸Ｒに接合された支持材１５の筒状部分１５ａを覆うように配置されている。従って、ヨーク２と回転軸Ｒとの間隔は、支持材１５の筒状部分１５ａの径方向の厚さと略等しくなっている。ヨーク２は、例えば鉄，ニッケル，コバルト等の合金といった強磁性体からなる。なお、本実施形態のヨーク２は筒状部分１５ａを介して回転軸Ｒに固定されているが、回転軸Ｒを囲むヨークは回転軸Ｒに対して自由に回動しても良く、例えば後述する磁気センサ５，６と共に静止していてもよい。
【００１６】
一対の磁石３及び４は、棒状の磁石であり、その長手方向に沿った一方の側面にＮ極３ａ，４ａを有し、他方の側面にＳ極３ｂ，４ｂを有する。磁石３及び４は、それらの長手方向が互いに平行になるように、且つ回転軸Ｒの軸方向と直交するように支持材１５に固定されており、また、回転軸Ｒおよびヨーク２を挟んで支持材１５の両端部にそれぞれ配置されている。更に、磁石３及び４は、磁石３のＮ極３ａと、磁石４のＳ極４ｂとが互いに対向するように支持材１５に固定されている。すなわち、一対の磁極であるＮ極３ａ及びＳ極４ｂが、回転軸Ｒおよびヨーク２を挟んで対向する状態で配置されている。
【００１７】
磁気センサ５及び６は、磁石３と磁石４との間の磁界を検出するためのセンサである。磁気センサ５及び６は、ヨーク２の外側においてヨーク２とは間隔をあけて配置されており、図示しない支持構造によって定位置に支持・固定され、回転軸Ｒの回転とは関係なく静止している。また、図１に示すように回転軸Ｒが所定の回転角にある場合には、磁気センサ５はヨーク２と磁石３との間に位置し、磁気センサ６はヨーク２と磁石４との間に位置する。換言すれば、磁気センサ５及び６は、磁石３及び４における回転軸Ｒに最も近い部位の回転軌跡とヨーク２との間に配置されている。なお、本実施形態では、磁気センサ５，６は回転軸Ｒを挟む対称な位置に配置されている。このように回転軸Ｒを挟んで磁気センサ５，６を対称に配置することにより、回転軸Ｒが回転する際の軸ぶれによる磁気センサ５，６の出力信号の誤差を平均化できる。
【００１８】
続いて、磁気センサ５及び６の構成について更に詳細に説明する。本実施形態において好適に用いられる磁気センサは、いわゆる巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ：Giant MagnetoResistive）素子を有している。図２は、ＧＭＲ素子の構造および作用を示す図である。図２に示すＧＭＲ素子２０は、強磁性層及び反強磁性層の交換結合により磁化方向が固定されたピン層２０ａと、強磁性層からなり周囲の磁界によって磁化方向が変化するフリー層２０ｂと、ピン層２０ａ及びフリー層２０ｂに挟まれた電子導電層２０ｃとによって構成されている。そして、ピン層２０ａの磁化方向Ｂ１とフリー層２０ｂの磁化方向Ｂ２とが互いに平行である場合に素子の電気抵抗値が最小となり、ピン層２０ａの磁化方向Ｂ１とフリー層２０ｂの磁化方向Ｂ２とが互いに反平行である場合に素子の電気抵抗値が最大となる。従って、ＧＭＲ素子２０の電気抵抗値を検出することにより、磁界の向きを知ることができる。例えば、図２（ａ）及び（ｂ）に示すようにピン層２０ａの磁化方向Ｂ１が磁石３，４からヨーク２への向きに固定されている場合を考える。図２（ａ）のようにＧＭＲ素子２０が磁石３のＮ極３ａとヨーク２との間に挟まれると、フリー層２０ｂの磁化方向Ｂ２は周囲の磁界に従って磁石３からヨーク２への向きとなり、磁化方向Ｂ１と平行となって電気抵抗値が最小となる。逆に、図２（ｂ）のようにＧＭＲ素子２０が磁石４のＳ極４ｂとヨーク２との間に挟まれると、フリー層２０ｂの磁化方向Ｂ２は周囲の磁界に従ってヨーク２から磁石４への向きとなり、磁化方向Ｂ１と反平行となって電気抵抗値が最大となる。
【００１９】
図３（ａ）及び（ｂ）は、ピン層２０ａの磁化方向の設定例を示す図である。また、図４（ａ）及び（ｂ）は、図３（ａ）及び（ｂ）の設定に対応するＧＭＲ素子２０からの出力電流値を概念的に示すグラフである。なお、図４（ａ）及び（ｂ）においては、図３（ａ）及び（ｂ）に示す状態をそれぞれ回転角０°としている。いま、図３（ａ）に示すように回転軸Ｒの径方向に沿ってピン層２０ａの磁化方向Ｂ１を設定した場合、回転角０°ではピン層２０ａの磁化方向Ｂ１が磁界の向き（Ｎ極３ａからＳ極４ｂへ）と一致しており、図４（ａ）に示すようにＧＭＲ素子２０からの出力電流は最大となる。そして、回転角の増加に従って出力電流は減少し、回転角１８０°（すなわち、磁化方向Ｂ１が磁界の向きと反平行）のときに出力電流は最小となる。その後、３６０°（０°）まで再び増加する。このように、図３（ａ）に示した配置では、図４（ａ）に示すようにＧＭＲ素子２０からの出力電流は回転角の余弦（ｃｏｓ）に比例した値となる。以降、図３（ａ）に示したピン層２０ａの配置をｃｏｓ配置と称する。
【００２０】
また、図３（ｂ）に示すように回転軸Ｒの径方向と直交する方向に沿ってピン層２０ａの磁化方向Ｂ１を設定した場合、回転角０°ではピン層２０ａの磁化方向Ｂ１が磁界の向き（Ｎ極３ａからＳ極４ｂへ）と直交しており、図４（ｂ）に示すようにＧＭＲ素子２０からの出力電流は中間値となる。そして、回転角の増加に従って出力電流は増大し、回転角９０°（すなわち、磁化方向Ｂ１が磁界の向きと平行）のときに出力電流は最大となる。その後、回転角の増加に従って出力電流は減少し、回転角２７０°（すなわち、磁化方向Ｂ１が磁界の向きと反平行）のときに出力電流は最小となり、３６０°（０°）まで再び増加する。このように、図３（ｂ）に示した配置では、図４（ｂ）に示すようにＧＭＲ素子２０からの出力電流は回転角の正弦（ｓｉｎ）に比例した値となる。以降、図３（ｂ）に示したピン層２０ａの配置をｓｉｎ配置と称する。
【００２１】
本実施形態の磁気センサ５及び６は、それぞれが一対のＧＭＲ素子２０を有する。一対のＧＭＲ素子２０の一方は上述したｃｏｓ配置であり、他方はｓｉｎ配置である。すなわち、これら一対のＧＭＲ素子２０は、本実施形態における第１及び第２の磁気抵抗効果素子に相当し、これらのＧＭＲ素子２０のピン層２０ａの磁化方向Ｂ１は互いに直交している。そして、磁気センサ５及び６においては、この一対のＧＭＲ素子が略同じ位置に互いに隣接して配置される。
【００２２】
本実施形態による回転角検出方法は、以上の構成を備える回転角検出装置１Ａを用いて好適に実施できる。すなわち、本実施形態による回転角検出方法は、磁性体を含む回転軸Ｒの回転角を検出する方法であって、回転軸Ｒを囲む円筒状のヨーク２を回転軸Ｒとの間に間隔をあけつつ回転軸Ｒと同心円状に配置するとともに、一対の磁極（Ｎ極３ａ及びＳ極４ｂ）を回転軸Ｒおよびヨーク２を挟んで対向する状態で回転軸Ｒと共に回転させる。そして、磁気センサ５，６を、磁極３ａ，４ｂの回転軌跡とヨーク２との間に位置するようにヨーク２との間に間隔をあけて配置し、磁気センサ５，６によって磁界を検出することにより回転軸Ｒの回転角を検出する。
【００２３】
本実施形態の回転角検出装置１Ａ及び回転角検出方法においては、円筒状のヨーク２が、回転軸Ｒを囲んで該回転軸Ｒと同心に配置される。このようにヨーク２が回転軸Ｒを囲むことによって、一対の磁石３，４間の磁束はヨーク２を通ることとなり、磁性体を含む回転軸Ｒによって磁界が乱されることを防止できる。更に、ヨーク２と回転軸Ｒとが間隔をあけて配置されることにより、ヨーク２内の磁束が回転軸Ｒに流れることを抑制できる。従って、本実施形態の回転角検出装置１Ａ及び回転角検出方法によれば、回転軸Ｒが磁性体を含む材料からなる場合であっても回転角を精度よく検出できる。
【００２４】
次に、本発明者が本実施形態の回転角検出装置１Ａを試作し、ＧＭＲ素子２０の出力信号を最も理想値に近づけ得る磁気センサ５，６の配置を求めた結果について説明する。図５は、磁気センサ５，６の配置を説明する平面図である。この実施例においては、磁気センサ５，６の中心とヨーク２の外周面との距離Ａ、および磁気センサ５，６の中心と磁石３，４の磁極面との最短距離Ｂを表１に示す配置（１）〜（５）のように変更しつつ、回転角変化に応じたＧＭＲ素子２０の出力信号の変化を測定した。また、比較のためヨーク２を設けない場合についても測定した。
【表１】
2008298632.tif 000003
【００２５】
図６は、図３（ａ）に示したｃｏｓ配置における、上記配置（１）〜（５）及びヨーク無しの場合の回転角とＧＭＲ素子２０からの出力信号（電圧）との相関の実測値を示すグラフである。なお、図６には理想的な計算値（余弦曲線）も示されている。また、図７は、図６に示したＧＭＲ素子２０からの出力信号と理想値との差ΔＶ［％］を、各配置（１）〜（５）及びヨーク無しの場合のそれぞれについて示すグラフであり、下の表２は、図７に示すΔＶの変動幅（ΔＶｐ−ｐ［％］）と、ΔＶの絶対値の平均値（Ａｖｅ）とを示している。図７及び表２を参照すると、配置（２）と配置（３）とでは変動幅ΔＶｐ−ｐ及び平均値Ａｖｅが顕著に異なり、配置（３）、すなわち距離Ａ：７ｍｍ、距離Ｂ：８ｍｍの場合には、変動幅ΔＶｐ−ｐ及び平均値Ａｖｅが格段に低くなっていることがわかる。そして、配置（４）及び（１）になると（磁気センサ５，６が磁石３，４により近づくと）、変動幅ΔＶｐ−ｐ及び平均値Ａｖｅがより低減されていることがわかる。このことから、ｃｏｓ配置の磁気センサ５，６が磁石３，４寄りに配置された場合には、ヨーク２寄りに配置された場合と比べて磁気センサ５，６からの出力信号が理想値に近づくことが見出された。
【表２】
2008298632.tif 000004
【００２６】
また、図８は、図３（ｂ）に示したｓｉｎ配置における、上記配置（１）〜（５）及びヨーク無しの場合の回転角とＧＭＲ素子２０からの出力信号（電圧）との相関の実測値を示すグラフである。なお、図８には理想的な計算値（正弦曲線）も示されている。また、図９は、図８に示したＧＭＲ素子２０からの出力信号と理想値との差ΔＶ［％］を、各配置（１）〜（５）及びヨーク無しの場合のそれぞれについて示すグラフであり、下の表３は、図９に示すΔＶの変動幅（ΔＶｐ−ｐ［％］）と、ΔＶの絶対値の平均値（Ａｖｅ）とを示している。図９及び表３を参照すると、ｓｉｎ配置においても配置（２）と配置（３）とでは変動幅ΔＶｐ−ｐ及び平均値Ａｖｅが顕著に異なっており、配置（３）、すなわち距離Ａ：７ｍｍ、距離Ｂ：８ｍｍの場合には、変動幅ΔＶｐ−ｐ及び平均値Ａｖｅが格段に低くなっていることがわかる。そして、配置（４）及び（１）になると（磁気センサ５，６が磁石３，４により近づくと）、変動幅ΔＶｐ−ｐ及び平均値Ａｖｅがより低減されていることがわかる。このことから、ｓｉｎ配置の磁気センサ５，６が磁石３，４寄りに配置された場合には、ヨーク２寄りに配置された場合に比べて磁気センサ５，６からの出力信号が理想値に近づくことが見出された。
【表３】
2008298632.tif 000005
【００２７】
以上の結果より、次のことが言える。すなわち、磁気センサ５，６と磁石３，４とが最も近づく回転角において、磁気センサ５，６と磁石３，４との距離Ｂは磁気センサ５，６とヨーク２との距離Ａより短いことが好ましく、これによって回転角をより精度よく検出できる。
【００２８】
［第２の実施の形態］
続いて、本発明による回転角検出装置及び回転角検出方法の第２実施形態について説明する。図１０は、本実施形態に係る回転角検出装置１Ｂの構成を示す図である。図１０（ａ）は、回転角検出装置１Ｂの平面図を示しており、図１０（ｂ）は図１０（ａ）に示すII−II線に沿った側面断面図を示しており、図１０（ｃ）は図１０（ａ）に示すIII−III線に沿った側面断面図を示している。
【００２９】
本実施形態に係る回転角検出装置１Ｂは、磁性体を含む回転軸Ｒに取り付けられて該回転軸Ｒの回転角を検出する装置である。この回転角検出装置１Ｂと第１実施形態の回転角検出装置１Ａとの相違点は、磁気センサの配置である。すなわち、本実施形態に係る回転角検出装置１Ｂは、第１実施形態の磁気センサ５，６に代えて、４つの磁気センサ７〜１０を備えている。なお、回転角検出装置１Ｂの他の構成については、第１実施形態と同様なので詳細な説明を省略する。
【００３０】
磁気センサ７〜１０は、磁石３と磁石４との間の磁界を検出するためのセンサである。磁気センサ７〜１０は、ヨーク２の外側においてヨーク２とは間隔をあけて配置されており、図示しない支持構造によって定位置に支持・固定され、回転軸Ｒの回転とは関係なく静止している。また、磁気センサ７〜１０は、磁石３及び４における回転軸Ｒに最も近い部位の回転軌跡とヨーク２との間に配置されている。
【００３１】
磁気センサ７〜１０は、それぞれが一つのＧＭＲ素子（或いは、複数のＧＭＲ素子を含むブリッジ回路によって構成された一つのＧＭＲ素子群）によって構成されている。本実施形態においては、磁気センサ７，８が第１の磁気抵抗効果素子に相当し、磁気センサ９，１０が第２の磁気抵抗効果素子に相当する。すなわち、磁気センサ７〜１０は、回転軸Ｒの周方向に互いに離れて配置されており、それぞれのピン層の磁化方向が回転軸Ｒの径方向に沿って配置されている（図３（ａ）参照）。具体的には、磁気センサ７，８が回転軸Ｒを挟んで対称な位置に配置されており、磁気センサ９，１０が回転軸Ｒを挟んで対称な位置に配置されている。そして、磁気センサ７〜１０は、回転軸Ｒの中心から見た磁気センサ７，８の配置方向と磁気センサ９，１０の配置方向とが互いに直交するように配置されている。
【００３２】
磁気センサ７〜１０をこのように配置した場合、図１０（ａ）に示す状態を回転角０°と定義すると、磁気センサ７，８からの出力信号は、回転角の余弦（ｃｏｓ）に比例する値となる（図４（ａ）参照）。また、磁気センサ９，１０からの出力信号は、回転角の正弦（ｓｉｎ）に比例する値となる（図４（ｂ）参照）。すなわち、本実施形態においては、磁気センサ７，８が前述したｃｏｓ配置に相当し、磁気センサ９，１０がｓｉｎ配置に相当する。
【００３３】
本発明者は、本実施形態の回転角検出装置１Ｂを試作し、ＧＭＲ素子の出力信号を最も理想値に近づけ得る磁気センサ９，１０の配置を求めた。すなわち、第１実施形態と同様に、磁気センサ９，１０と磁石３，４とが最も近づく回転角において、磁気センサ９，１０の中心とヨーク２の外周面との距離Ａ、および磁気センサ９，１０の中心と磁石３，４の磁極面との最短距離Ｂを、表１に示す配置（１）〜（５）のように変更しつつ、回転角変化に応じたＧＭＲ素子の出力信号の変化を測定した。また、比較のためヨーク２を設けない場合についても測定した。なお、磁気センサ７，８については、第１実施形態におけるｃｏｓ配置の場合と同様なので説明を省略する。
【００３４】
図１１は、ｓｉｎ配置の磁気センサ９，１０における、表１の配置（１）〜（５）及びヨーク無しの場合の回転角とＧＭＲ素子からの出力信号（電圧）との相関の実測値を示すグラフである。なお、図１１には理想的な計算値（正弦曲線）も示されている。また、図１２は、図１１に示したＧＭＲ素子からの出力信号と理想値との差ΔＶ［％］を、配置（１）〜（５）及びヨーク無しの場合のそれぞれについて示すグラフであり、下の表４は、図１２に示すΔＶの変動幅（ΔＶｐ−ｐ［％］）と、ΔＶの絶対値の平均値（Ａｖｅ）とを示している。図１２及び表４を参照すると、配置（２）と配置（３）とでは変動幅ΔＶｐ−ｐ及び平均値Ａｖｅが顕著に異なっており、配置（３）、すなわち距離Ａ：７ｍｍ、距離Ｂ：８ｍｍの場合には、変動幅ΔＶｐ−ｐ及び平均値Ａｖｅが格段に低くなっていることがわかる。そして、配置（４）及び（１）になると（磁気センサ９，１０が磁石３，４により近づくと）、変動幅ΔＶｐ−ｐ及び平均値Ａｖｅが更に低減されていることがわかる。このことから、ｓｉｎ配置の磁気センサ９，１０が磁石３，４寄りに配置された場合には、ヨーク２寄りに配置された場合と比べて磁気センサ９，１０からの出力信号が理想値に近づくことが見出された。
【表４】
2008298632.tif 000006
【００３５】
従って、磁気センサ９，１０と磁石３，４とが最も近づく回転角において、磁気センサ９，１０と磁石３，４との距離Ｂは磁気センサ９，１０とヨーク２との距離Ａより短いことが好ましく、これによって回転角をより精度よく検出できる。
【００３６】
本発明による回転角検出装置及び回転角検出方法は、上記した実施形態に限られるものではなく、他に様々な変形が可能である。例えば、上記実施形態では、一対の磁気センサを回転軸を挟んで対称な位置に配置する形態を例示したが、本発明の磁気センサは、磁石の回転軌跡とヨークとの間の或る一カ所にのみ配置されてもよい。あるいは、磁気センサを複数の素子で形成しても良く、複数の素子をハーフブリッジ回路、またはフルブリッジ回路として磁気センサを構成することにより、検出感度を上げることが可能となる。そのような構成であっても、本発明に係る回転角検出装置及び回転角検出方法の効果を好適に得ることができる。
【００３７】
また、上記第１実施形態では、ピン層の磁化方向が回転軸の径方向に一致するように配置された第１の磁気抵抗効果素子と、ピン層の磁化方向が回転軸の径方向と直交する方向（接線方向）に一致するように配置された第２の磁気抵抗効果素子とが隣接して配置された例を示し、第２実施形態では、ピン層の磁化方向が回転軸の径方向にそれぞれ一致し、回転軸から見て直交する方向に各々配置された第１及び第２の磁気抵抗効果素子を示したが、本発明における磁気抵抗効果素子の配置はこれに限られるものではない。例えば、第１及び第２の磁気抵抗効果素子は、そのピン層の磁化方向が回転軸の径方向と直交する方向（接線方向）にそれぞれ一致し、且つこれらの磁気抵抗効果素子が回転軸から見て直交する方向に各々配置されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明による回転角検出装置の第１実施形態の構成を示す図である。（ａ）回転角検出装置の平面図を示している。（ｂ）（ａ）に示すＩ−Ｉ線に沿った側面断面図を示している。
【図２】ＧＭＲ素子の構造および作用を示す図である。
【図３】（ａ）（ｂ）ピン層の磁化方向の設定例を示す図である。
【図４】（ａ）図３（ａ）の設定に対応するＧＭＲ素子からの出力電流値を概念的に示すグラフである。（ｂ）図３（ｂ）の設定に対応するＧＭＲ素子からの出力電流値を概念的に示すグラフである。
【図５】磁気センサの配置を説明する平面図である。
【図６】ｃｏｓ配置における、配置（１）〜（５）及びヨーク無しの場合の回転角とＧＭＲ素子からの出力信号（電圧）との相関の実測値を示すグラフである。
【図７】図６に示したＧＭＲ素子からの出力信号と理想値との差ΔＶ［％］を、配置（１）〜（５）及びヨーク無しの場合のそれぞれについて示すグラフである。
【図８】ｓｉｎ配置における、配置（１）〜（５）及びヨーク無しの場合の回転角とＧＭＲ素子からの出力信号（電圧）との相関の実測値を示すグラフである。
【図９】図８に示したＧＭＲ素子からの出力信号と理想値との差ΔＶ［％］を、配置（１）〜（５）及びヨーク無しの場合のそれぞれについて示すグラフである。
【図１０】第２実施形態に係る回転角検出装置の構成を示す図である。（ａ）回転角検出装置の平面図を示している。（ｂ）（ａ）に示すII−II線に沿った側面断面図を示している。（ｃ）（ａ）に示すIII−III線に沿った側面断面図を示している。
【図１１】ｓｉｎ配置された磁気センサにおける、表１の配置（１）〜（５）及びヨーク無しの場合の回転角とＧＭＲ素子からの出力信号（電圧）との相関の実測値を示すグラフである。
【図１２】図１１に示したＧＭＲ素子からの出力信号と理想値との差ΔＶ［％］を、配置（１）〜（５）及びヨーク無しの場合のそれぞれについて示すグラフである。
【符号の説明】
【００３９】
１Ａ，１Ｂ…回転角検出装置、２…ヨーク、３，４…磁石、３ａ，４ａ…Ｎ極、３ｂ，４ｂ…Ｓ極、５〜１０…磁気センサ、１５…支持材、１５ａ…筒状部分、２０…ＧＭＲ素子、２０ａ…ピン層、２０ｂ…フリー層、２０ｃ…電子導電層、Ｂ１，Ｂ２…磁化方向、Ｒ…回転軸。
【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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