(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに異極どうしが対向する永久磁石と、前記各永久磁石の間で相対回転する磁束密度検出部と、を備える回転角度センサにおいて、前記各永久磁石の対向する磁極面を凹状に湾曲して窪むように形成し、前記永久磁石の背反する磁極面を平面状に形成して前記永久磁石の磁極方向の断面積が前記永久磁石を回転軸方向から見た平面図上の磁石中心線に近づくにしたがって小さくなることを特徴とする回転角度センサ。
【請求項２】
互いに異極どうしが対向する永久磁石と、前記各永久磁石の間で相対回転する磁束密度検出部と、を備える回転角度センサにおいて、前記各永久磁石の対向する磁極面を凸状に湾曲して膨らむように形成したことを特徴とする回転角度センサ。
【請求項３】
前記磁束密度検出部として対のホール素子を回転中心線を挟んで配置したことを特徴とする請求項１または２に記載の回転角度センサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、永久磁石を用いた回転角度センサの改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の回転角度センサは、図８に示すように、回転中心線Ａについて相対回転する永久磁石４，５と磁束密度検出部１０を備える。永久磁石４，５は互いに異極どうしが対向し、回転中心線Ａについて対称的に配置される。磁束密度検出部１０は永久磁石４，５の間に挟まれる。
【０００３】
磁束密度検出部１０は例えばホール素子によって構成され、永久磁石４，５が相対回転するのに伴って変化する磁束密度に応じた電圧を出力する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の回転角度センサにあっては、永久磁石４，５の断面形状が四角形をしているため、永久磁石４，５の間に分布する磁束密度が、図５にも示すように磁石中心線Ｂに近づくにしたがって高くなる。こため、磁束密度検出部１０の出力変化は、磁束入力角度の変化量だけでなく、永久磁石４，５との相対位置、すなわち磁石中心線Ｂからのズレ量も影響する。このため、磁束密度検出部１０の出力特性は、図９に示すように非線形になり、検出誤差を生じる原因になった。
【０００５】
本発明は上記の問題点を鑑みてなされたものであり、高性能化と低コスト化を両立した回転角度センサを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、互いに異極どうしが対向する永久磁石と、各永久磁石の間で相対回転する磁束密度検出部とを備える回転角度センサに適用する。
【０００７】
そして、永久磁石の対向する磁極面を凹状に湾曲して窪むように形成し、永久磁石の背反する磁極面を平面状に形成して永久磁石の磁極方向の断面積が永久磁石を回転軸方向から見た平面図上の磁石中心線に近づくにしたがって小さくなることを特徴とするものとした。
【０００９】
第２の発明は、互いに異極どうしが対向する永久磁石と、各永久磁石の間で相対回転する磁束密度検出部とを備える回転角度センサにおいて、各永久磁石の対向する磁極面を凸状に湾曲して膨らむように形成したことを特徴とするものとした。
【００１０】
第３の発明は、第１または２の発明において、磁束密度検出部として対のホール素子を回転中心線を挟んで配置したことを特徴とするものとした。
【００１１】
【発明の作用および効果】
第１の発明によると、永久磁石の対向する磁極面を湾曲させて形成することにより、永久磁石間の磁束密度を任意に分布させることが可能となり、永久磁石に高価な材質を用いることなく、要求される検出精度を確保できる。
【００１２】
そして、永久磁石に高価な材質を用いることなく、永久磁石間の磁束密度を均一に分布させることが可能となり、広い回転角範囲に渡ってセンサ出力分解能を一定にすることができる。
【００１３】
第２の発明によると、永久磁石間の磁束を磁石中心線の近くに集めることが可能となり、磁束密度検出部の変位に対するセンサ出力が急勾配となる高分解能域を設定し、回転角度センサの検出精度を高められる。
【００１４】
第３の発明によると、各ホール素子は回転中心線上に配置されないが、磁束密度の分布を適正にすることにより、各ホール素子から出力電圧を誤差なく取り出すことが可能となる。
【００１５】
【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基づいて説明する。
【００１６】
まず、図１、図２に本発明が適用可能な回転角度センサの一例を示す。この回転角度センサは互いに相対回転するケース１および回転軸２を備え、ケース１に支持体６を介して一対のホール素子７，８が固定される一方、回転軸２にロータ部３を介して永久磁石４，５が固定される。
【００１７】
永久磁石４，５はロータ部３上に互いに異極どうしが対向し、回転中心線Ａについて対称的に配置される。ホール素子７，８も回転中心線Ａについて対称的に配置され、永久磁石４，５の間に挟まれる。
【００１８】
磁束密度検出部１０として設けられるホール素子７，８は、永久磁石４，５が相対回転するのに伴って変化する磁束密度に応じた電圧を信号として電線９を介して出力する。
【００１９】
本発明は、永久磁石４，５の対向する磁極面１１，１２を湾曲させて形成し、永久磁石４，５の間に磁束密度を適正に分布させることを要旨とする。以下、その具体的な例につき図３以下に示した実施の形態を説明する。
【００２０】
図３は永久磁石４，５を回転軸方向から見た平面図であり、永久磁石４，５の対向する磁極面１１，１２は図３において凹状に湾曲して窪むように形成される。一方、永久磁石４，５の背反する磁極面１３，１４は平面状に形成される。したがって、永久磁石４，５の磁極方向の断面積は磁石中心線Ｂに近づくにしたがって小さくなる。そして、磁極面１１，１２の曲率を任意に設定し、永久磁石４，５間の磁束密度を均一化する構成とする。
【００２１】
以上のように構成される本発明の実施の形態につき、次に作用を説明する。
【００２２】
凹状に窪む磁極面１１，１２間の距離は磁石中心線Ｂに近づくのにしたがって大きくなるため、磁極面１１，１２の曲率を任意に設定することにより、永久磁石４，５間に生じる磁束密度を図５に示すように均一に分布させることが可能となる。こうして、磁束密度検出部１０を通過する磁束密度の分布を均一化することにより、磁束密度検出部１０の出力変化は、磁束入力角度の変化量だけに依存し、図４に示すように線形になり、広い回転角範囲に渡ってセンサ出力分解能を一定にすることができる。
【００２３】
また、安価なフェライト磁石等を用いても均一な磁束分布が得られ、高価な希土類磁石を用いる必要がなく、製品のコストダウンがはかれる。
【００２４】
また、各ホール素子７，８は回転中心線上に配置されないが、これらを通過する磁束密度の分布を適正にすることにより、各ホール素子７，８から出力電圧を誤差なく取り出すことが可能となる。
【００２５】
次に図６に示す他の実施の形態は、永久磁石４，５の対向する磁極面１１，１２を凸状に湾曲して膨らむように形成する。この場合、永久磁石４，５の磁極方向の断面積は磁石中心線Ｂに近づくにしたがって大きくなる。
【００２６】
以上のように構成され、凸状に膨らむ磁極面１１，１２間の距離は磁石中心線Ｂに近づくのにしたがって小さくなるため、永久磁石４，５間に生じる磁束密度は磁石中心線Ｂに近づくのにしたがって高くなる。こうして、磁束を磁石中心線Ｂの近くに集めることにより、図７に示すように、磁束密度検出部１０の変位に対するセンサ出力が急勾配となる高分解能域を設定し、この高分解能域でセンサ出力分解能を高められる。また、図９に示す従来装置の特性に比べて高分解能域を拡大できる。
【００２７】
本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す回転角度センサの平面図。
【図２】同じく回転角度センサの側面図。
【図３】同じく永久磁石の平面図。
【図４】同じくセンサ出力特性を示す線図。
【図５】同じく磁束密度の分布を示す線図。
【図６】他の実施の形態を示す永久磁石の平面図。
【図７】同じくセンサ出力特性を示す線図。
【図８】従来例を示す永久磁石の平面図。
【図９】同じくセンサ出力特性を示す線図。
【符号の説明】
４，５  永久磁石
７，８  ホール素子
１０  磁束密度検出部
１１，１２  磁極面
【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】
0004291936.tif 000008
【図８】
0004291936.tif 000009
【図９】
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