JP2001091208A - 回転角検出装置 - Google Patents
回転角検出装置Info
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- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 磁気検出素子を用いた回転角検出装置におい
て、回転角に対する磁気検出素子の出力変化特性を広い
範囲で任意に設定できるようにする。 【解決手段】 円筒ヨーク１１の内周部の所定位置に磁
石１２を固定する。この磁石１２と円筒ヨーク１１との
間に生じる磁界の中に、ロータに固定された磁気検出素
子１３を配置し、この磁気検出素子１３の位置をロータ
の回転中心Ｐから所定寸法ｒずらす。この磁気検出素子
１３は、強磁性薄膜磁気抵抗素子を用い、該素子の出力
が飽和する強度の磁界を与える。これにより、磁気検出
素子１３は、温度変化による磁界強度の変化の影響を受
けずに、磁束の検出角度θs のみに依存した出力を発生
する。この場合、磁気検出素子１３の回転半径ｒ及び／
又は円筒ヨーク１１の半径Ｒを任意に設定することで、
磁気検出素子１３の出力変化特性を直線、上に凸の曲
線、下に凸の曲線のいずれにも設定できる。
て、回転角に対する磁気検出素子の出力変化特性を広い
範囲で任意に設定できるようにする。 【解決手段】 円筒ヨーク１１の内周部の所定位置に磁
石１２を固定する。この磁石１２と円筒ヨーク１１との
間に生じる磁界の中に、ロータに固定された磁気検出素
子１３を配置し、この磁気検出素子１３の位置をロータ
の回転中心Ｐから所定寸法ｒずらす。この磁気検出素子
１３は、強磁性薄膜磁気抵抗素子を用い、該素子の出力
が飽和する強度の磁界を与える。これにより、磁気検出
素子１３は、温度変化による磁界強度の変化の影響を受
けずに、磁束の検出角度θs のみに依存した出力を発生
する。この場合、磁気検出素子１３の回転半径ｒ及び／
又は円筒ヨーク１１の半径Ｒを任意に設定することで、
磁気検出素子１３の出力変化特性を直線、上に凸の曲
線、下に凸の曲線のいずれにも設定できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、磁気検出素子を用
いて被検出物の回転角を検出する回転角検出装置に関す
るものである。
いて被検出物の回転角を検出する回転角検出装置に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】この種の回転角検出装置においては、例
えば、特開昭６１−７５２１３号公報（図２２参照）に
示すように、円筒形の磁石１を、その内部に平行磁界を
作るように着磁すると共に、この磁石１の中心部に磁気
検出素子２を配置し、被検出物の回転によって磁石１
（平行磁界）を回転させることで、磁気検出素子２に鎖
交する磁束量を変化させ、その磁束量に応じて、磁気検
出素子２の出力信号が変化することで、磁気検出素子２
の出力信号から被検出物の回転角θm を検出するように
したものがある。
えば、特開昭６１−７５２１３号公報（図２２参照）に
示すように、円筒形の磁石１を、その内部に平行磁界を
作るように着磁すると共に、この磁石１の中心部に磁気
検出素子２を配置し、被検出物の回転によって磁石１
（平行磁界）を回転させることで、磁気検出素子２に鎖
交する磁束量を変化させ、その磁束量に応じて、磁気検
出素子２の出力信号が変化することで、磁気検出素子２
の出力信号から被検出物の回転角θm を検出するように
したものがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】このように、磁気検出
素子２の出力信号から被検出物の回転角θm を検出する
場合、回転角θm の検出範囲を広くするには、回転角θ
m に対する磁気検出素子２の出力変化特性をできるだけ
広い範囲で直線（リニア）にする必要がある。
素子２の出力信号から被検出物の回転角θm を検出する
場合、回転角θm の検出範囲を広くするには、回転角θ
m に対する磁気検出素子２の出力変化特性をできるだけ
広い範囲で直線（リニア）にする必要がある。
【０００４】しかし、前記従来構成では、磁気検出素子
２に対して平行磁界を回転させるため、回転角θm が大
きくなるに従って、磁気検出素子２に鎖交する磁束量が
三角関数的に減少し、その結果、回転角θm に対する磁
気検出素子２の出力変化特性が直線から外れ、三角関数
的に曲がってしまうことになる［図８（ａ）参照］。こ
のため、前記従来構成では、回転角θm の狭い範囲で、
疑似直線的な出力が得られるだけであり、回転角θm に
対する磁気検出素子２の出力変化特性が悪く、回転角θ
m の検出可能範囲が狭いという欠点があった。
２に対して平行磁界を回転させるため、回転角θm が大
きくなるに従って、磁気検出素子２に鎖交する磁束量が
三角関数的に減少し、その結果、回転角θm に対する磁
気検出素子２の出力変化特性が直線から外れ、三角関数
的に曲がってしまうことになる［図８（ａ）参照］。こ
のため、前記従来構成では、回転角θm の狭い範囲で、
疑似直線的な出力が得られるだけであり、回転角θm に
対する磁気検出素子２の出力変化特性が悪く、回転角θ
m の検出可能範囲が狭いという欠点があった。
【０００５】本発明はこのような事情を考慮してなされ
たものであり、従ってその目的は、回転角に対する磁気
検出素子の出力変化特性を広い範囲で任意に設定でき、
回転角の検出特性を向上できる回転角検出装置を提供す
ることにある。
たものであり、従ってその目的は、回転角に対する磁気
検出素子の出力変化特性を広い範囲で任意に設定でき、
回転角の検出特性を向上できる回転角検出装置を提供す
ることにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の請求項１の回転角検出装置は、磁石とヨー
クとの間に磁界を発生させ、この磁界の中に配置する磁
気検出素子の位置をロータの回転中心からずらした構成
としたものである。このように、磁気検出素子の位置を
ロータの回転中心からずらすと、磁気検出素子に鎖交す
る磁束の角度とロータの回転角との関係が変化し、この
変化を利用することで、回転角に対する磁気検出素子の
出力変化特性を広い範囲で任意に設定することが可能と
なり、回転角の検出特性を向上できる。
に、本発明の請求項１の回転角検出装置は、磁石とヨー
クとの間に磁界を発生させ、この磁界の中に配置する磁
気検出素子の位置をロータの回転中心からずらした構成
としたものである。このように、磁気検出素子の位置を
ロータの回転中心からずらすと、磁気検出素子に鎖交す
る磁束の角度とロータの回転角との関係が変化し、この
変化を利用することで、回転角に対する磁気検出素子の
出力変化特性を広い範囲で任意に設定することが可能と
なり、回転角の検出特性を向上できる。
【０００７】尚、請求項１では、ヨークを磁石と同じ側
（ロータ又は非回転部位）に固定して、ヨークを磁石と
一体的に回転又は非回転状態を維持するようにしたが、
請求項２のように、ヨークを磁気検出素子と同じ側（ロ
ータ又は非回転部位）に固定して、ヨークを磁気検出素
子と一体的に回転又は非回転状態を維持するようにして
も良い。例えば、ヨークの形状が円筒形等であれば、ヨ
ークが回転しても回転しなくても、ヨークの内側の磁界
の分布に影響を与えない。このため、ロータの回転に伴
って磁石と磁気検出素子との相対的位置関係が変化すれ
ば、ヨークの回転・非回転を問わず、回転角に応じて磁
気検出素子に対する磁界の向きが変化し、磁気検出素子
の出力から回転角を検出することができる。
（ロータ又は非回転部位）に固定して、ヨークを磁石と
一体的に回転又は非回転状態を維持するようにしたが、
請求項２のように、ヨークを磁気検出素子と同じ側（ロ
ータ又は非回転部位）に固定して、ヨークを磁気検出素
子と一体的に回転又は非回転状態を維持するようにして
も良い。例えば、ヨークの形状が円筒形等であれば、ヨ
ークが回転しても回転しなくても、ヨークの内側の磁界
の分布に影響を与えない。このため、ロータの回転に伴
って磁石と磁気検出素子との相対的位置関係が変化すれ
ば、ヨークの回転・非回転を問わず、回転角に応じて磁
気検出素子に対する磁界の向きが変化し、磁気検出素子
の出力から回転角を検出することができる。
【０００８】この場合、請求項３のように、ヨークの形
状を、円筒又は楕円筒、或はそれらの一部とし、磁石の
片極が該ヨークの中心方向を向くように配置しても良
い。このようにすれば、磁石とヨークとの間に生じる磁
界の分布（方向・強さ）が、磁石とヨークの中心とを結
ぶ中心線に関して対称となると共に、磁気検出素子の出
力を確保するのに必要な強さの磁界を広い回転角の範囲
に分布させることができる。
状を、円筒又は楕円筒、或はそれらの一部とし、磁石の
片極が該ヨークの中心方向を向くように配置しても良
い。このようにすれば、磁石とヨークとの間に生じる磁
界の分布（方向・強さ）が、磁石とヨークの中心とを結
ぶ中心線に関して対称となると共に、磁気検出素子の出
力を確保するのに必要な強さの磁界を広い回転角の範囲
に分布させることができる。
【０００９】また、請求項４のように、磁石の反対側の
極をヨークに接触させるようにすると良い。このように
すれば、磁石の反対側の極がヨークから離れている場合
と比較して、磁気回路の磁気抵抗が小さくなり、その
分、磁界強度の増加（又は磁石の小型化）が可能とな
る。
極をヨークに接触させるようにすると良い。このように
すれば、磁石の反対側の極がヨークから離れている場合
と比較して、磁気回路の磁気抵抗が小さくなり、その
分、磁界強度の増加（又は磁石の小型化）が可能とな
る。
【００１０】また、請求項５のように、磁気検出素子が
検出する磁束の角度θs とロータ回転角θm との関係が
θs ＜θm となるように、磁気検出素子の回転中心から
のずれ量及び／又はヨークの曲率半径を設定することが
好ましい。このようにすれば、ロータ回転角θm の変化
に対して磁束の検出角度θs の変化を小さくすることが
できる。その結果、従来では磁気検出素子の出力が非線
形領域に達するロータ回転角θm の大きい領域でも、磁
束の検出角度θs が線形領域内に収まり、磁気検出素子
の出力の直線性（線形性）が広い範囲で確保される。
検出する磁束の角度θs とロータ回転角θm との関係が
θs ＜θm となるように、磁気検出素子の回転中心から
のずれ量及び／又はヨークの曲率半径を設定することが
好ましい。このようにすれば、ロータ回転角θm の変化
に対して磁束の検出角度θs の変化を小さくすることが
できる。その結果、従来では磁気検出素子の出力が非線
形領域に達するロータ回転角θm の大きい領域でも、磁
束の検出角度θs が線形領域内に収まり、磁気検出素子
の出力の直線性（線形性）が広い範囲で確保される。
【００１１】この場合、ロータ回転角θm に対する磁気
検出素子の出力変化特性は、ロータ回転角θm と磁束の
検出角度θs との関係によって任意に設定でき、ロータ
回転角θm と磁束の検出角度θs との関係は、磁気検出
素子の回転中心からのずれ量ｒ及び／又はヨークの曲率
半径Ｒによって任意に設定できる。この関係から、ロー
タ回転角θm に対する磁気検出素子の出力変化特性は、
磁気検出素子の回転中心からのずれ量ｒ及び／又はヨー
クの曲率半径Ｒによって任意に設定できる。
検出素子の出力変化特性は、ロータ回転角θm と磁束の
検出角度θs との関係によって任意に設定でき、ロータ
回転角θm と磁束の検出角度θs との関係は、磁気検出
素子の回転中心からのずれ量ｒ及び／又はヨークの曲率
半径Ｒによって任意に設定できる。この関係から、ロー
タ回転角θm に対する磁気検出素子の出力変化特性は、
磁気検出素子の回転中心からのずれ量ｒ及び／又はヨー
クの曲率半径Ｒによって任意に設定できる。
【００１２】一般的には、請求項６のように、ロータ回
転角θm に対する磁気検出素子の出力変化特性が直線に
なるように設定することが好ましいが、非線形の出力が
要求される場合には、請求項７，８のように、磁気検出
素子の出力変化特性が上に凸の曲線又は下に凸の曲線に
なるように設定しても良い。このように、本発明では、
磁気検出素子の回転中心からのずれ量ｒ及び／又はヨー
クの曲率半径Ｒを任意に設定することで、磁気検出素子
の出力変化特性を広い範囲で任意に設定できる利点があ
る。
転角θm に対する磁気検出素子の出力変化特性が直線に
なるように設定することが好ましいが、非線形の出力が
要求される場合には、請求項７，８のように、磁気検出
素子の出力変化特性が上に凸の曲線又は下に凸の曲線に
なるように設定しても良い。このように、本発明では、
磁気検出素子の回転中心からのずれ量ｒ及び／又はヨー
クの曲率半径Ｒを任意に設定することで、磁気検出素子
の出力変化特性を広い範囲で任意に設定できる利点があ
る。
【００１３】また、磁気検出素子は、例えばホール素
子、半導体磁気抵抗素子等を用いても良いが、請求項９
のように、強磁性薄膜磁気抵抗素子を用いて、該素子の
出力が飽和する強度の磁界を磁石によって生じさせるよ
うにすると良い。強磁性薄膜磁気抵抗素子は、出力が飽
和する飽和磁界以上の磁界強度であれば、磁束の角度θ
s のみに依存した出力を発生するようになる。この飽和
領域では、磁石の温度変化によって磁界強度が変化して
も、その磁界強度の変化の影響を受けずに磁束の角度θ
s を精度良く直接検出することができ、磁石の温度変化
による磁界強度の変化を補正する必要がなくなる。
子、半導体磁気抵抗素子等を用いても良いが、請求項９
のように、強磁性薄膜磁気抵抗素子を用いて、該素子の
出力が飽和する強度の磁界を磁石によって生じさせるよ
うにすると良い。強磁性薄膜磁気抵抗素子は、出力が飽
和する飽和磁界以上の磁界強度であれば、磁束の角度θ
s のみに依存した出力を発生するようになる。この飽和
領域では、磁石の温度変化によって磁界強度が変化して
も、その磁界強度の変化の影響を受けずに磁束の角度θ
s を精度良く直接検出することができ、磁石の温度変化
による磁界強度の変化を補正する必要がなくなる。
【００１４】また、請求項１０のように、ロータの回転
中心を中心とする同一の円周上に磁気検出素子を複数個
配置しても良い。このようにすれば、複数の磁気検出素
子で検出した磁束の角度θs を互いに比較して異常がな
いか否かを確認しながらロータ回転角θm を検出するこ
とができる。
中心を中心とする同一の円周上に磁気検出素子を複数個
配置しても良い。このようにすれば、複数の磁気検出素
子で検出した磁束の角度θs を互いに比較して異常がな
いか否かを確認しながらロータ回転角θm を検出するこ
とができる。
【００１５】また、請求項１１のように、複数の磁気検
出素子を、出力変化特性が直線となる回転角の範囲が各
磁気検出素子毎に異なるように配置し、回転角に応じて
各磁気検出素子の直線領域の出力を出力切換手段によっ
て選択して出力するようにしても良い。このように、異
なる位置に配置された複数の磁気検出素子の直線領域の
出力を選択すれば、磁気検出素子が１個の場合と比較し
て回転角検出装置の出力変化特性が直線となる回転角の
範囲（検出角度範囲）を飛躍的に拡大することができ
る。
出素子を、出力変化特性が直線となる回転角の範囲が各
磁気検出素子毎に異なるように配置し、回転角に応じて
各磁気検出素子の直線領域の出力を出力切換手段によっ
て選択して出力するようにしても良い。このように、異
なる位置に配置された複数の磁気検出素子の直線領域の
出力を選択すれば、磁気検出素子が１個の場合と比較し
て回転角検出装置の出力変化特性が直線となる回転角の
範囲（検出角度範囲）を飛躍的に拡大することができ
る。
【００１６】この場合、請求項１２のように、出力切換
手段で切り換えられた各磁気検出素子の出力が一直線に
つながるように各磁気検出素子の出力に対するオフセッ
ト量と増幅率の少なくとも一方を出力調整手段によって
調整するようにすると良い。このようにすれば、全検出
角度範囲で回転角検出装置の出力と回転角との関係を１
つの一次関数で表すことができるため、各磁気検出素子
の出力を切り換えても、回転角検出装置の出力を回転角
に換算する定数を切り換える必要がなく、回転角検出装
置の出力から回転角への換算が容易となる。
手段で切り換えられた各磁気検出素子の出力が一直線に
つながるように各磁気検出素子の出力に対するオフセッ
ト量と増幅率の少なくとも一方を出力調整手段によって
調整するようにすると良い。このようにすれば、全検出
角度範囲で回転角検出装置の出力と回転角との関係を１
つの一次関数で表すことができるため、各磁気検出素子
の出力を切り換えても、回転角検出装置の出力を回転角
に換算する定数を切り換える必要がなく、回転角検出装
置の出力から回転角への換算が容易となる。
【００１７】ところで、各磁気検出素子の出力は回転角
に応じて波状に変化するため、請求項１１に係る発明の
ように、検出角度範囲が広くなると、１つの磁気検出素
子の出力が２か所の回転角で同一になる。このため、１
つの磁気検出素子の出力のみでは、各磁気検出素子の出
力の切換位置を誤判定するおそれがある。
に応じて波状に変化するため、請求項１１に係る発明の
ように、検出角度範囲が広くなると、１つの磁気検出素
子の出力が２か所の回転角で同一になる。このため、１
つの磁気検出素子の出力のみでは、各磁気検出素子の出
力の切換位置を誤判定するおそれがある。
【００１８】この対策として、請求項１３のように、各
磁気検出素子の出力を積算し、その積算値に基づいて各
磁気検出素子の出力を切り換える位置を判定するように
すると良い。このようにすれば、各磁気検出素子の出力
の切換位置を簡単且つ精度良く判定することができる。
磁気検出素子の出力を積算し、その積算値に基づいて各
磁気検出素子の出力を切り換える位置を判定するように
すると良い。このようにすれば、各磁気検出素子の出力
の切換位置を簡単且つ精度良く判定することができる。
【００１９】尚、上記請求項１１〜１３に係る発明は、
請求項１又は２に係る発明と組み合わせて実施するよう
にしても良い（請求項１４）。これにより、出力変化特
性が直線となる回転角の範囲（検出角度範囲）を更に拡
大することができる。
請求項１又は２に係る発明と組み合わせて実施するよう
にしても良い（請求項１４）。これにより、出力変化特
性が直線となる回転角の範囲（検出角度範囲）を更に拡
大することができる。
【００２０】ところで、磁気検出素子を用いた回転角検
出装置は、磁気検出素子の出力がゼロとなる付近で検出
精度が最も良くなる。この理由は、磁気検出素子の出力
がゼロとなる位置は、出力の直線領域の中心点であり、
直線性が最も優れ、しかも、磁気検出素子の出力がゼロ
であれば、磁気検出素子の温度特性の影響が最も小さく
なるためである。
出装置は、磁気検出素子の出力がゼロとなる付近で検出
精度が最も良くなる。この理由は、磁気検出素子の出力
がゼロとなる位置は、出力の直線領域の中心点であり、
直線性が最も優れ、しかも、磁気検出素子の出力がゼロ
であれば、磁気検出素子の温度特性の影響が最も小さく
なるためである。
【００２１】この特性に着目し、請求項１５のように、
検出精度が最も要求される回転角又はその付近で磁気検
出素子の出力がゼロとなるように磁石と磁気検出素子を
配置すると良い。このようにすれば、検出精度が最も要
求される回転角領域において、磁気検出素子の温度特性
の影響を最も小さくすることができ、回転角の検出精度
を向上することができる。
検出精度が最も要求される回転角又はその付近で磁気検
出素子の出力がゼロとなるように磁石と磁気検出素子を
配置すると良い。このようにすれば、検出精度が最も要
求される回転角領域において、磁気検出素子の温度特性
の影響を最も小さくすることができ、回転角の検出精度
を向上することができる。
【００２２】この場合、請求項１６のように、回転角検
出装置の出力変化特性を要求出力変化特性に一致させる
ように磁気検出素子の出力を出力調整手段によって増幅
し且つオフセットして出力するようにすると良い。この
ようにすれば、回転角検出装置の最終的な出力変化特性
を、該回転角検出装置を接続する外部の制御回路の仕様
に合わせることができ、外部の制御回路の仕様を変更す
る必要がない。
出装置の出力変化特性を要求出力変化特性に一致させる
ように磁気検出素子の出力を出力調整手段によって増幅
し且つオフセットして出力するようにすると良い。この
ようにすれば、回転角検出装置の最終的な出力変化特性
を、該回転角検出装置を接続する外部の制御回路の仕様
に合わせることができ、外部の制御回路の仕様を変更す
る必要がない。
【００２３】尚、上記請求項１５，１６に係る発明は、
請求項１又は２に係る発明と組み合わせて実施するよう
にしても良い（請求項１７）。これにより、磁気検出素
子の温度特性の影響を少なくしながら、出力変化特性が
直線となる回転角の範囲（検出角度範囲）を拡大するこ
とができる。
請求項１又は２に係る発明と組み合わせて実施するよう
にしても良い（請求項１７）。これにより、磁気検出素
子の温度特性の影響を少なくしながら、出力変化特性が
直線となる回転角の範囲（検出角度範囲）を拡大するこ
とができる。
【００２４】以上説明した各請求項１〜１７に係る発明
は、種々の回転体の回転角検出装置に適用でき、例え
ば、請求項１８のように、スロットル開度を検出するス
ロットル開度検出装置に適用しても良い。本発明の回転
角検出装置は、スロットル開度の動作範囲を検出範囲と
して十分にカバーすることができ、スロットル開度の検
出精度を向上することができる。
は、種々の回転体の回転角検出装置に適用でき、例え
ば、請求項１８のように、スロットル開度を検出するス
ロットル開度検出装置に適用しても良い。本発明の回転
角検出装置は、スロットル開度の動作範囲を検出範囲と
して十分にカバーすることができ、スロットル開度の検
出精度を向上することができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態（１）を
図１乃至図１２に基づいて説明する。まず、図１に基づ
いて回転角検出装置の構造を説明する。ヨーク１１は、
パーマロイ、鉄等の磁性材料により円筒状に形成されて
いる。この円筒ヨーク１１の内周部の所定位置には、例
えばフェライト磁石等の磁石１２が固定されている。こ
の磁石１２は、円筒ヨーク１１の径方向に着磁され、例
えばＳ極が円筒ヨーク１１の中心Ｐの方向を向き、Ｎ極
が円筒ヨーク１１に接している。尚、磁石１２のＳ極と
Ｎ極の位置は図１とは反対にしても良い。磁石１２の厚
みは、円筒ヨーク１１の内径Ｒよりも薄く形成され、磁
石１２と円筒ヨーク１１の中心Ｐとの間には十分な空間
が確保されている。磁石１２と円筒ヨーク１１は、ハウ
ジング等の非回転部位（図示せず）に固定され、円筒ヨ
ーク１１は、被検出物に連結されたロータ（図示せず）
と同軸状に配置されている。
図１乃至図１２に基づいて説明する。まず、図１に基づ
いて回転角検出装置の構造を説明する。ヨーク１１は、
パーマロイ、鉄等の磁性材料により円筒状に形成されて
いる。この円筒ヨーク１１の内周部の所定位置には、例
えばフェライト磁石等の磁石１２が固定されている。こ
の磁石１２は、円筒ヨーク１１の径方向に着磁され、例
えばＳ極が円筒ヨーク１１の中心Ｐの方向を向き、Ｎ極
が円筒ヨーク１１に接している。尚、磁石１２のＳ極と
Ｎ極の位置は図１とは反対にしても良い。磁石１２の厚
みは、円筒ヨーク１１の内径Ｒよりも薄く形成され、磁
石１２と円筒ヨーク１１の中心Ｐとの間には十分な空間
が確保されている。磁石１２と円筒ヨーク１１は、ハウ
ジング等の非回転部位（図示せず）に固定され、円筒ヨ
ーク１１は、被検出物に連結されたロータ（図示せず）
と同軸状に配置されている。
【００２６】磁石１２と円筒ヨーク１１との間に生じる
磁界の中に、ロータに固定された磁気検出素子１３が配
置されている。この磁気検出素子１３の位置は、ロータ
の回転中心Ｐ（円筒ヨーク１１の中心）から所定寸法ｒ
だけ離れている。この磁気検出素子１３は、例えば図３
に示すように強磁性薄膜磁気抵抗素子１３ａのブリッジ
回路により構成され、該素子１３ａの出力が飽和する強
度の磁界が与えられている。これにより、磁気検出素子
１３は、磁界の強度に関係なく、図４に示すように、磁
束の検出角度θs のみに依存した出力を発生する。
磁界の中に、ロータに固定された磁気検出素子１３が配
置されている。この磁気検出素子１３の位置は、ロータ
の回転中心Ｐ（円筒ヨーク１１の中心）から所定寸法ｒ
だけ離れている。この磁気検出素子１３は、例えば図３
に示すように強磁性薄膜磁気抵抗素子１３ａのブリッジ
回路により構成され、該素子１３ａの出力が飽和する強
度の磁界が与えられている。これにより、磁気検出素子
１３は、磁界の強度に関係なく、図４に示すように、磁
束の検出角度θs のみに依存した出力を発生する。
【００２７】尚、磁気検出素子１３は、強磁性薄膜磁気
抵抗素子に限定されず、ホール素子や半導体磁気抵抗素
子等、一方向からの磁界の強度に応じた出力を発生する
磁気検出素子を用いても良い。これらの素子を使う場合
は、強磁性薄膜磁気抵抗素子と違って磁束の角度を直接
検出できないので、２つの素子を直角に配置し、各素子
の出力の比によって磁束の角度を算出すれば良い。
抵抗素子に限定されず、ホール素子や半導体磁気抵抗素
子等、一方向からの磁界の強度に応じた出力を発生する
磁気検出素子を用いても良い。これらの素子を使う場合
は、強磁性薄膜磁気抵抗素子と違って磁束の角度を直接
検出できないので、２つの素子を直角に配置し、各素子
の出力の比によって磁束の角度を算出すれば良い。
【００２８】次に、磁石１２と円筒ヨーク１１との間に
発生する磁界の分布について説明する。磁石１２の片極
（Ｓ極）から出た磁束は円筒ヨーク１１に向かって広が
る。磁石１２はロータの回転中心Ｐ（円筒ヨーク１１の
中心）から離れた位置に配置されているため、図５に示
すように、磁気検出素子１３の回転軌跡上（回転中心Ｐ
を中心とする半径ｒの円周上）の磁界の角度θj は、ロ
ータ回転角θm よりも小さくなる。このロータ回転角θ
m と磁界の角度θj との関係をグラフに表すと図６のよ
うになる。以下の説明では、磁石１２の中心と回転中心
Ｐとを結ぶ直線上の位置をロータ回転角θm ＝０°とし
て説明する。
発生する磁界の分布について説明する。磁石１２の片極
（Ｓ極）から出た磁束は円筒ヨーク１１に向かって広が
る。磁石１２はロータの回転中心Ｐ（円筒ヨーク１１の
中心）から離れた位置に配置されているため、図５に示
すように、磁気検出素子１３の回転軌跡上（回転中心Ｐ
を中心とする半径ｒの円周上）の磁界の角度θj は、ロ
ータ回転角θm よりも小さくなる。このロータ回転角θ
m と磁界の角度θj との関係をグラフに表すと図６のよ
うになる。以下の説明では、磁石１２の中心と回転中心
Ｐとを結ぶ直線上の位置をロータ回転角θm ＝０°とし
て説明する。
【００２９】次に、ロータを回転させて、その回転中心
Ｐを中心とする半径ｒの円周上で磁気検出素子１３を回
転させた時の磁気検出素子１３の出力変化特性を考察す
る。磁気検出素子１３が強磁性薄膜磁気抵抗素子の場合
は、鎖交する磁束の角度θsに応じて、ｓｉｎ２θs に
比例した出力が得られる。この磁気検出素子１３を半径
ｒの円周上で回転させると、その回転角θm に応じて磁
気検出素子１３の向きも回転角θm だけ回転する。その
結果、磁気検出素子１３が実際に検出する磁束の角度θ
s は、磁気検出素子１３の回転角θm から磁界角度θj
を差し引いた値（θm −θj ）となる。これにより、ロ
ータ回転角θm と磁束検出角度θs との関係は、図７に
示すグラフのようになり、磁束検出角度θs はロータ回
転角θmよりも小さくなる。これが磁気検出素子１３の
出力の直線性を向上させるための第１のポイントとな
る。尚、図６、図７の例では、ロータ回転角θm 、磁界
角度θj 、磁束検出角度θs の大小関係は次のようにな
っている。 ロータ回転角θm ＞磁界角度θj ＞磁束検出角度θs
Ｐを中心とする半径ｒの円周上で磁気検出素子１３を回
転させた時の磁気検出素子１３の出力変化特性を考察す
る。磁気検出素子１３が強磁性薄膜磁気抵抗素子の場合
は、鎖交する磁束の角度θsに応じて、ｓｉｎ２θs に
比例した出力が得られる。この磁気検出素子１３を半径
ｒの円周上で回転させると、その回転角θm に応じて磁
気検出素子１３の向きも回転角θm だけ回転する。その
結果、磁気検出素子１３が実際に検出する磁束の角度θ
s は、磁気検出素子１３の回転角θm から磁界角度θj
を差し引いた値（θm −θj ）となる。これにより、ロ
ータ回転角θm と磁束検出角度θs との関係は、図７に
示すグラフのようになり、磁束検出角度θs はロータ回
転角θmよりも小さくなる。これが磁気検出素子１３の
出力の直線性を向上させるための第１のポイントとな
る。尚、図６、図７の例では、ロータ回転角θm 、磁界
角度θj 、磁束検出角度θs の大小関係は次のようにな
っている。 ロータ回転角θm ＞磁界角度θj ＞磁束検出角度θs
【００３０】前述したように、磁気検出素子１３の出力
は、ｓｉｎ２θs に比例するため、図４に示すように、
磁束検出角度θs ＝０°の時に、磁気検出素子１３の出
力振幅値が０となり、０°＜θs ＜４５°の範囲では、
磁束検出角度θs が大きくなるに従って、磁気検出素子
１３の出力振幅値が徐々に大きくなり、磁束検出角度θ
s ＝４５°の時に、磁気検出素子１３の出力振幅値が最
大となる。
は、ｓｉｎ２θs に比例するため、図４に示すように、
磁束検出角度θs ＝０°の時に、磁気検出素子１３の出
力振幅値が０となり、０°＜θs ＜４５°の範囲では、
磁束検出角度θs が大きくなるに従って、磁気検出素子
１３の出力振幅値が徐々に大きくなり、磁束検出角度θ
s ＝４５°の時に、磁気検出素子１３の出力振幅値が最
大となる。
【００３１】図２２に示す従来構造のものは、ロータ回
転角θm ＝磁束検出角度θs であり、磁気検出素子１３
の出力が三角関数（ｓｉｎ２θm ）に比例する曲線とな
るため、図８（ａ）に示すように、ロータ回転角θm の
狭い範囲で、疑似直線的な出力が得られるだけであり、
ロータ回転角θm に対する磁気検出素子２の出力変化特
性が悪く、ロータ回転角θm の検出可能範囲が狭いとい
う欠点があった。
転角θm ＝磁束検出角度θs であり、磁気検出素子１３
の出力が三角関数（ｓｉｎ２θm ）に比例する曲線とな
るため、図８（ａ）に示すように、ロータ回転角θm の
狭い範囲で、疑似直線的な出力が得られるだけであり、
ロータ回転角θm に対する磁気検出素子２の出力変化特
性が悪く、ロータ回転角θm の検出可能範囲が狭いとい
う欠点があった。
【００３２】これに対し、本実施形態では、前述したよ
うに、磁束検出角度θs がロータ回転角θm よりも小さ
くなり（第１のポイント）、しかも、後述する理由によ
り、磁気検出素子１３の出力波形自体の直線性を改善で
きるため（第２のポイント）、従来よりもかなり広い範
囲で磁気検出素子１３の出力の直線性を確保できる［図
８（ｂ）参照］。
うに、磁束検出角度θs がロータ回転角θm よりも小さ
くなり（第１のポイント）、しかも、後述する理由によ
り、磁気検出素子１３の出力波形自体の直線性を改善で
きるため（第２のポイント）、従来よりもかなり広い範
囲で磁気検出素子１３の出力の直線性を確保できる［図
８（ｂ）参照］。
【００３３】次に、磁気検出素子１３の出力の直線性を
向上させるための第２のポイントである出力波形自体の
直線性の改善について説明する。仮に、磁束検出角度θ
s とロータ回転角θm との関係がθs ＝θm ／３である
とすると（図９参照）、磁気検出素子１３の出力は、ｓ
ｉｎ（２・θm ／３）に比例する三角関数の波形とな
る。これでも、ロータ回転角θm の検出可能範囲を拡大
する効果は得られるが、疑似直線的な出力が得られるだ
けであり、厳密には出力の直線性を改善できているとは
言えない。
向上させるための第２のポイントである出力波形自体の
直線性の改善について説明する。仮に、磁束検出角度θ
s とロータ回転角θm との関係がθs ＝θm ／３である
とすると（図９参照）、磁気検出素子１３の出力は、ｓ
ｉｎ（２・θm ／３）に比例する三角関数の波形とな
る。これでも、ロータ回転角θm の検出可能範囲を拡大
する効果は得られるが、疑似直線的な出力が得られるだ
けであり、厳密には出力の直線性を改善できているとは
言えない。
【００３４】その点、本実施形態のような磁気回路の構
成によれば、図９に示すように、磁束検出角度θs とロ
ータ回転角θm との関係が単純な比例関係ではなく、非
線形の関係となり、ロータ回転角θm が小さいときは、
磁束検出角度θs の変換率が大きく、ロータ回転角θm
が大きいときに、磁束検出角度θs の変換率が小さくな
る。このようになる理由は、図５に示すように、磁石１
２と円筒ヨーク１１との間に発生する磁界の広がり方が
一定でなく、ロータ回転角θm に応じて変化することに
よる。磁界の角度θj の変化量は、ロータ回転角θm の
変化に対して最初は小さく、θm ＝９０°に近付くに従
って徐々に大きくなる傾向を示している。その結果、磁
束検出角度θs （＝ロータ回転角θm −磁界角度θj ）
は、ロータ回転角θm が小さい時は磁束検出角度θs の
変換率が大きく、ロータ回転角θm が大きくなるほど、
磁束検出角度θs の変換率が小さくなる。このことが磁
気検出素子１３の出力の直線性の向上につながる。
成によれば、図９に示すように、磁束検出角度θs とロ
ータ回転角θm との関係が単純な比例関係ではなく、非
線形の関係となり、ロータ回転角θm が小さいときは、
磁束検出角度θs の変換率が大きく、ロータ回転角θm
が大きいときに、磁束検出角度θs の変換率が小さくな
る。このようになる理由は、図５に示すように、磁石１
２と円筒ヨーク１１との間に発生する磁界の広がり方が
一定でなく、ロータ回転角θm に応じて変化することに
よる。磁界の角度θj の変化量は、ロータ回転角θm の
変化に対して最初は小さく、θm ＝９０°に近付くに従
って徐々に大きくなる傾向を示している。その結果、磁
束検出角度θs （＝ロータ回転角θm −磁界角度θj ）
は、ロータ回転角θm が小さい時は磁束検出角度θs の
変換率が大きく、ロータ回転角θm が大きくなるほど、
磁束検出角度θs の変換率が小さくなる。このことが磁
気検出素子１３の出力の直線性の向上につながる。
【００３５】つまり、図１０に示すように、従来の出力
は三角関数で表されるため、直線領域Ａの傾きが大き
く、その両側の非線形領域Ｂ，Ｃの傾きが直線領域Ａか
ら離れるに従って徐々に小さくなるが、本実施形態で
は、上述した磁束検出角度θs の変化特性により、直線
領域Ａ’では、出力の傾きを従来より小さくするように
磁束検出角度θs が変化し、この直線領域Ａ’の両側の
領域Ｂ’，Ｃ’では、領域Ａ’から離れるに従って徐々
に出力の傾きを従来より大きくするように磁束検出角度
θs が変化する。これにより、直線領域Ａ’の両側の領
域Ｂ’，Ｃ’も直線領域Ａ’と連続する直線領域とな
り、磁気検出素子１３の出力の直線性を従来よりかなり
広い範囲で確保でき、ロータ回転角θm の検出可能範囲
を従来より大幅に拡大することができる。
は三角関数で表されるため、直線領域Ａの傾きが大き
く、その両側の非線形領域Ｂ，Ｃの傾きが直線領域Ａか
ら離れるに従って徐々に小さくなるが、本実施形態で
は、上述した磁束検出角度θs の変化特性により、直線
領域Ａ’では、出力の傾きを従来より小さくするように
磁束検出角度θs が変化し、この直線領域Ａ’の両側の
領域Ｂ’，Ｃ’では、領域Ａ’から離れるに従って徐々
に出力の傾きを従来より大きくするように磁束検出角度
θs が変化する。これにより、直線領域Ａ’の両側の領
域Ｂ’，Ｃ’も直線領域Ａ’と連続する直線領域とな
り、磁気検出素子１３の出力の直線性を従来よりかなり
広い範囲で確保でき、ロータ回転角θm の検出可能範囲
を従来より大幅に拡大することができる。
【００３６】ところで、ロータ回転角θm と磁束検出角
度θs との関係は、磁気検出素子１３の回転半径ｒ（回
転中心Ｐからのずれ量ｒ）によって図１１に示すように
変化する。つまり、磁気検出素子１３の回転半径ｒが大
きくなるほど、磁束検出角度θs が小さくなり、それに
応じて、磁気検出素子１３の出力が大きくなるため、磁
気検出素子１３の回転半径ｒが変化すれば、磁気検出素
子１３の出力も変化する。従って、図１２に示すよう
に、磁気検出素子１３の回転半径ｒを変化させること
で、磁気検出素子１３の出力変化特性を変化させること
ができる。これにより、出力変化特性を直線状にするの
みでなく、場合によっては、出力変化特性が上に凸の曲
線又は下に凸の曲線になるように設定することが可能と
なる。
度θs との関係は、磁気検出素子１３の回転半径ｒ（回
転中心Ｐからのずれ量ｒ）によって図１１に示すように
変化する。つまり、磁気検出素子１３の回転半径ｒが大
きくなるほど、磁束検出角度θs が小さくなり、それに
応じて、磁気検出素子１３の出力が大きくなるため、磁
気検出素子１３の回転半径ｒが変化すれば、磁気検出素
子１３の出力も変化する。従って、図１２に示すよう
に、磁気検出素子１３の回転半径ｒを変化させること
で、磁気検出素子１３の出力変化特性を変化させること
ができる。これにより、出力変化特性を直線状にするの
みでなく、場合によっては、出力変化特性が上に凸の曲
線又は下に凸の曲線になるように設定することが可能と
なる。
【００３７】また、ロータ回転角θm と磁束検出角度θ
s との関係は、磁気検出素子１３の回転半径ｒの他に、
円筒ヨーク１１の半径Ｒによっても変化する。従って、
磁気検出素子１３の回転半径ｒと円筒ヨーク１１の半径
Ｒの少なくとも一方を任意に設定することで、磁気検出
素子１３の出力変化特性を直線、上に凸の曲線、下に凸
の曲線のいずれにも設定することができる。
s との関係は、磁気検出素子１３の回転半径ｒの他に、
円筒ヨーク１１の半径Ｒによっても変化する。従って、
磁気検出素子１３の回転半径ｒと円筒ヨーク１１の半径
Ｒの少なくとも一方を任意に設定することで、磁気検出
素子１３の出力変化特性を直線、上に凸の曲線、下に凸
の曲線のいずれにも設定することができる。
【００３８】尚、上記実施形態（１）では、円筒形状の
ヨーク１１を用いたが、例えば、図１３、図１４に示す
実施形態（２），（３）のように、ヨーク１４，１５の
内径Ｘ，Ｙの比を変えてその形状を楕円筒にしたり、或
は、図１５に示す実施形態（４）のように、ヨーク１６
の形状を円弧（円筒の一部）又は楕円弧（楕円筒の一
部）としても良い。要は、ロータ回転角θm に応じて磁
界の分布が徐々に変化するように、ヨークの内周面が緩
やかな曲率の曲面になっていれば良い。尚、図１５の例
では、ヨーク１６に立設した磁気回路構成部材１７に磁
石１２の片極を固定し、この磁石１２の他極をヨーク１
６の中央部に対向させている。
ヨーク１１を用いたが、例えば、図１３、図１４に示す
実施形態（２），（３）のように、ヨーク１４，１５の
内径Ｘ，Ｙの比を変えてその形状を楕円筒にしたり、或
は、図１５に示す実施形態（４）のように、ヨーク１６
の形状を円弧（円筒の一部）又は楕円弧（楕円筒の一
部）としても良い。要は、ロータ回転角θm に応じて磁
界の分布が徐々に変化するように、ヨークの内周面が緩
やかな曲率の曲面になっていれば良い。尚、図１５の例
では、ヨーク１６に立設した磁気回路構成部材１７に磁
石１２の片極を固定し、この磁石１２の他極をヨーク１
６の中央部に対向させている。
【００３９】また、上記各実施形態では、ヨークの中心
と磁気検出素子１３の回転中心（ロータの回転中心）と
を一致させたが、両者を必ずしも一致させる必要はな
い。但し、磁石１２の片極がヨークの中心方向を向くよ
うに配置することが望ましい。このようにすれば、磁石
１２とヨークとの間に生じる磁界の分布（方向・強さ）
が、磁石１２とヨークの中心とを結ぶ中心線に関して対
称となる利点がある。
と磁気検出素子１３の回転中心（ロータの回転中心）と
を一致させたが、両者を必ずしも一致させる必要はな
い。但し、磁石１２の片極がヨークの中心方向を向くよ
うに配置することが望ましい。このようにすれば、磁石
１２とヨークとの間に生じる磁界の分布（方向・強さ）
が、磁石１２とヨークの中心とを結ぶ中心線に関して対
称となる利点がある。
【００４０】また、上記各実施形態において、磁気検出
素子１３は、必ずしもヨークの内部空間に配置する必要
はなく、図１６に示す実施形態（５）のように、磁気検
出素子１３をヨーク１８の前方近傍又は後方近傍に配置
しても良く、要は、磁石１２とヨーク１８との間に生じ
る磁界の中に磁気検出素子１３を配置すれば良い。
素子１３は、必ずしもヨークの内部空間に配置する必要
はなく、図１６に示す実施形態（５）のように、磁気検
出素子１３をヨーク１８の前方近傍又は後方近傍に配置
しても良く、要は、磁石１２とヨーク１８との間に生じ
る磁界の中に磁気検出素子１３を配置すれば良い。
【００４１】一般に、磁石１２は、温度が変化すると、
磁界強度が変化するが、磁束の角度θs は変化しない。
但し、磁気検出素子の出力が温度変化による磁界強度の
変化によって変化すると、その影響で磁束の角度θs の
検出値に誤差が生じる。この場合は、磁石１２の温度変
化による磁界強度の変化を補正する必要があり、面倒で
ある。
磁界強度が変化するが、磁束の角度θs は変化しない。
但し、磁気検出素子の出力が温度変化による磁界強度の
変化によって変化すると、その影響で磁束の角度θs の
検出値に誤差が生じる。この場合は、磁石１２の温度変
化による磁界強度の変化を補正する必要があり、面倒で
ある。
【００４２】そこで、上記各実施形態においては、磁気
検出素子１３として、強磁性薄膜磁気抵抗素子を用い
て、該素子の出力が飽和する強度の磁界を付与すること
が好ましい。強磁性薄膜磁気抵抗素子は、出力が飽和す
る強度の磁界を与えると、磁界の強度に関係なく、磁束
の角度θs のみに依存した出力を発生するようになるた
め、磁石１２の温度変化によって磁界強度が変化して
も、その磁界強度の変化の影響を受けずに磁束の角度θ
s を精度良く直接検出することができ、磁石１２の温度
変化による磁界強度の変化を補正する必要がなくなる利
点がある。
検出素子１３として、強磁性薄膜磁気抵抗素子を用い
て、該素子の出力が飽和する強度の磁界を付与すること
が好ましい。強磁性薄膜磁気抵抗素子は、出力が飽和す
る強度の磁界を与えると、磁界の強度に関係なく、磁束
の角度θs のみに依存した出力を発生するようになるた
め、磁石１２の温度変化によって磁界強度が変化して
も、その磁界強度の変化の影響を受けずに磁束の角度θ
s を精度良く直接検出することができ、磁石１２の温度
変化による磁界強度の変化を補正する必要がなくなる利
点がある。
【００４３】しかしながら、本発明は、例えばホール素
子、半導体磁気抵抗素子等、一方向からの磁界の強度に
応じた出力を発生する磁気検出素子を用いても良い。こ
れらの磁気検出素子を使う場合は、強磁性薄膜磁気抵抗
素子と違って磁束の角度を直接検出できないので、２つ
の磁気検出素子を直交させて配置し、各素子の出力の比
によって磁束の角度を算出すれば良い。
子、半導体磁気抵抗素子等、一方向からの磁界の強度に
応じた出力を発生する磁気検出素子を用いても良い。こ
れらの磁気検出素子を使う場合は、強磁性薄膜磁気抵抗
素子と違って磁束の角度を直接検出できないので、２つ
の磁気検出素子を直交させて配置し、各素子の出力の比
によって磁束の角度を算出すれば良い。
【００４４】また、上記各実施形態では、磁気検出素子
をロータに固定して回転させるようにしたが、これとは
反対に、ヨークと磁石をロータに固定して回転させるよ
うにしても良い。
をロータに固定して回転させるようにしたが、これとは
反対に、ヨークと磁石をロータに固定して回転させるよ
うにしても良い。
【００４５】次に、本発明を更に具体化した実施形態
（６）を図１７乃至図２０に基づいて説明する。回転角
検出装置の本体ハウジング２１には、スロットルバルブ
等の被検出物の回転軸２２（ロータ）が軸受２３を介し
て回動自在に挿通支持されている。この回転軸２２の先
端部（右端部）には、カップ状の円筒ヨーク２４がかし
め等により固定され、この円筒ヨーク２４の内周部の所
定位置には、例えばフェライト磁石等の磁石２５が樹脂
モールド等により固定されている。この磁石２５は、円
筒ヨーク２４の径方向に着磁され、例えばＳ極が円筒ヨ
ーク２４の中心の方向を向き、Ｎ極が円筒ヨーク２４に
接している。尚、磁石２５のＳ極とＮ極の位置は図１７
とは反対にしても良い。
（６）を図１７乃至図２０に基づいて説明する。回転角
検出装置の本体ハウジング２１には、スロットルバルブ
等の被検出物の回転軸２２（ロータ）が軸受２３を介し
て回動自在に挿通支持されている。この回転軸２２の先
端部（右端部）には、カップ状の円筒ヨーク２４がかし
め等により固定され、この円筒ヨーク２４の内周部の所
定位置には、例えばフェライト磁石等の磁石２５が樹脂
モールド等により固定されている。この磁石２５は、円
筒ヨーク２４の径方向に着磁され、例えばＳ極が円筒ヨ
ーク２４の中心の方向を向き、Ｎ極が円筒ヨーク２４に
接している。尚、磁石２５のＳ極とＮ極の位置は図１７
とは反対にしても良い。
【００４６】また、円筒ヨーク２４の左側面部には、磁
束の短絡を防止するための複数の貫通孔２６が回転軸２
２を取り巻くように形成されている（図２０参照）。円
筒ヨーク２４の外周部は樹脂２７でモールドされてい
る。
束の短絡を防止するための複数の貫通孔２６が回転軸２
２を取り巻くように形成されている（図２０参照）。円
筒ヨーク２４の外周部は樹脂２７でモールドされてい
る。
【００４７】本体ハウジング２１の右側面部には、円筒
ヨーク２４の開口を覆うようにコネクタハウジング２８
が組み付けられている。このコネクタハウジング２８の
内側には、配線用の基板２９が基板固定部３１（図１８
参照）の樹脂成形又はかしめによって固定され、この基
板２９には、例えば２個の磁気検出素子３０が実装され
ている。各磁気検出素子３０は、円筒ヨーク２４の回転
中心を中心とする半径ｒの円周上に例えば９０°の角度
ピッチで配置され、且つ、磁石２５と円筒ヨーク２４と
の間に生じる磁界の中に配置されている。各磁気検出素
子３０は、前記実施形態と同じく、強磁性薄膜磁気抵抗
素子が用いられ、該素子の出力が飽和する強度の磁界が
与えられている。これにより、各磁気検出素子３０は、
磁界の強度に関係なく、磁束の検出角度θs のみに依存
した三角関数状の出力を発生する。このように、２個の
磁気検出素子３０を設ければ、２個の磁気検出素子３０
で検出した磁束の角度θs を互いに比較して異常がない
か否かを確認しながらロータ回転角θm を検出すること
ができる。各磁気検出素子３０の入出力端子は、基板２
９の配線パターンを介してコネクタハウジング２８内の
ターミナル３２に接続されている。
ヨーク２４の開口を覆うようにコネクタハウジング２８
が組み付けられている。このコネクタハウジング２８の
内側には、配線用の基板２９が基板固定部３１（図１８
参照）の樹脂成形又はかしめによって固定され、この基
板２９には、例えば２個の磁気検出素子３０が実装され
ている。各磁気検出素子３０は、円筒ヨーク２４の回転
中心を中心とする半径ｒの円周上に例えば９０°の角度
ピッチで配置され、且つ、磁石２５と円筒ヨーク２４と
の間に生じる磁界の中に配置されている。各磁気検出素
子３０は、前記実施形態と同じく、強磁性薄膜磁気抵抗
素子が用いられ、該素子の出力が飽和する強度の磁界が
与えられている。これにより、各磁気検出素子３０は、
磁界の強度に関係なく、磁束の検出角度θs のみに依存
した三角関数状の出力を発生する。このように、２個の
磁気検出素子３０を設ければ、２個の磁気検出素子３０
で検出した磁束の角度θs を互いに比較して異常がない
か否かを確認しながらロータ回転角θm を検出すること
ができる。各磁気検出素子３０の入出力端子は、基板２
９の配線パターンを介してコネクタハウジング２８内の
ターミナル３２に接続されている。
【００４８】尚、図１８は、磁石２５と円筒ヨーク２４
を基板２９に対して時計回り方向に回転させる場合の例
を示し、図１９は、磁石２５と円筒ヨーク２４を基板２
９に対して反時計回り方向に回転させる場合の例を示し
ている。いずれの場合も、磁石２５が基板２９に接触し
ないように、基板２９は、磁石２５の回転範囲に対応す
る部分が切り欠かれた形状となっている。
を基板２９に対して時計回り方向に回転させる場合の例
を示し、図１９は、磁石２５と円筒ヨーク２４を基板２
９に対して反時計回り方向に回転させる場合の例を示し
ている。いずれの場合も、磁石２５が基板２９に接触し
ないように、基板２９は、磁石２５の回転範囲に対応す
る部分が切り欠かれた形状となっている。
【００４９】以上説明した実施形態（６）では、２個の
磁気検出素子３０を半径ｒの円周上に９０°の角度ピッ
チで配置したが、これ以外の角度ピッチで配置しても良
い。また、磁気検出素子３０の数も２個に限定されず、
１個又は３個以上であっても良い。
磁気検出素子３０を半径ｒの円周上に９０°の角度ピッ
チで配置したが、これ以外の角度ピッチで配置しても良
い。また、磁気検出素子３０の数も２個に限定されず、
１個又は３個以上であっても良い。
【００５０】次に、図２１に基づいて本発明の他の具体
例である実施形態（７）を説明する。但し、上記実施形
態（６）と実質的に同じ部分には、同一符号を付して説
明を省略する。
例である実施形態（７）を説明する。但し、上記実施形
態（６）と実質的に同じ部分には、同一符号を付して説
明を省略する。
【００５１】本実施形態（７）では、円筒ヨーク２４と
磁石２５を樹脂でモールド成形することで、被検出物と
連結するための回転レバー４１が形成されている。この
回転レバー４１は、コネクタハウジング２８にインサー
ト成形により固定された非磁性材製の回転軸４３に回転
自在に挿通支持され、回転軸４３の先端部に固定された
ストッパプレート４４によって、回転軸４３から回転レ
バー４１が抜け止めされている。このストッパプレート
４４と回転レバー４１との間には、回転レバー４１のス
ラスト方向の動きを規制するスプリングワッシャ４５が
挟み込まれている。回転レバー４１は、ねじりコイルば
ね４６によって所定の回転方向に付勢され、その付勢力
によって初期位置まで自動的に復帰するようになってい
る。その他の構成は、前記実施形態（６）と実質的に同
じである。
磁石２５を樹脂でモールド成形することで、被検出物と
連結するための回転レバー４１が形成されている。この
回転レバー４１は、コネクタハウジング２８にインサー
ト成形により固定された非磁性材製の回転軸４３に回転
自在に挿通支持され、回転軸４３の先端部に固定された
ストッパプレート４４によって、回転軸４３から回転レ
バー４１が抜け止めされている。このストッパプレート
４４と回転レバー４１との間には、回転レバー４１のス
ラスト方向の動きを規制するスプリングワッシャ４５が
挟み込まれている。回転レバー４１は、ねじりコイルば
ね４６によって所定の回転方向に付勢され、その付勢力
によって初期位置まで自動的に復帰するようになってい
る。その他の構成は、前記実施形態（６）と実質的に同
じである。
【００５２】前記各実施形態においては、ヨークを磁石
と同じ側（ロータ又は非回転部位）に固定して、ヨーク
を磁石と一体的に回転又は非回転状態を維持するように
したが、ヨークを磁気検出素子と同じ側（ロータ又は非
回転部位）に固定して、ヨークを磁気検出素子と一体的
に回転又は非回転状態を維持するようにしても良い。以
下、これを具体化した本発明の実施形態（８）を図２３
及び図２４に基づいて説明する。但し、前記実施形態
（６）の構造（図１７）と実質的に同じ部分には同一符
号を付して説明を省略する。
と同じ側（ロータ又は非回転部位）に固定して、ヨーク
を磁石と一体的に回転又は非回転状態を維持するように
したが、ヨークを磁気検出素子と同じ側（ロータ又は非
回転部位）に固定して、ヨークを磁気検出素子と一体的
に回転又は非回転状態を維持するようにしても良い。以
下、これを具体化した本発明の実施形態（８）を図２３
及び図２４に基づいて説明する。但し、前記実施形態
（６）の構造（図１７）と実質的に同じ部分には同一符
号を付して説明を省略する。
【００５３】本実施形態（８）では、円筒ヨーク２４を
コネクタハウジング２８の内側にインサート成形等で固
定し、この円筒ヨーク２４を回転軸２２と同軸状に配置
している。回転軸２２の先端に非磁性材製のアーム５１
を固定し、このアーム５１の先端部側面に磁石２５を接
着等により固定し、この磁石２５を円筒ヨーク２４の内
周面に小さなギャップを介して対向させている。この磁
石２５は、円筒ヨーク２４の径方向に着磁され、例えば
Ｓ極着磁面が円筒ヨーク２４の中心Ｐの方向を向き、Ｎ
極着磁面が円筒ヨーク２４の内周面に近接している。磁
石２５のＮ極着磁面と円筒ヨーク２４との間のギャップ
（磁気抵抗）を小さくするために、磁石２５のＮ極着磁
面を円弧面に形成している。尚、磁石２５のＳ極とＮ極
の位置は図２３とは反対にしても良い。一方、コネクタ
ハウジング２８の内側に固定された磁気検出素子３０
は、磁石２５と円筒ヨーク２４との間に生じる磁界の中
に配置され、円筒ヨーク２４の中心Ｐから所定寸法ｒだ
け離れている。
コネクタハウジング２８の内側にインサート成形等で固
定し、この円筒ヨーク２４を回転軸２２と同軸状に配置
している。回転軸２２の先端に非磁性材製のアーム５１
を固定し、このアーム５１の先端部側面に磁石２５を接
着等により固定し、この磁石２５を円筒ヨーク２４の内
周面に小さなギャップを介して対向させている。この磁
石２５は、円筒ヨーク２４の径方向に着磁され、例えば
Ｓ極着磁面が円筒ヨーク２４の中心Ｐの方向を向き、Ｎ
極着磁面が円筒ヨーク２４の内周面に近接している。磁
石２５のＮ極着磁面と円筒ヨーク２４との間のギャップ
（磁気抵抗）を小さくするために、磁石２５のＮ極着磁
面を円弧面に形成している。尚、磁石２５のＳ極とＮ極
の位置は図２３とは反対にしても良い。一方、コネクタ
ハウジング２８の内側に固定された磁気検出素子３０
は、磁石２５と円筒ヨーク２４との間に生じる磁界の中
に配置され、円筒ヨーク２４の中心Ｐから所定寸法ｒだ
け離れている。
【００５４】本実施形態（８）のように、ヨーク２４が
円筒形であれば、ヨーク２４が回転しても回転しなくて
も、ヨーク２４の内側の磁界の分布に影響を与えない。
従って、磁石２５を円筒ヨーク２４の内周面に近接させ
て、磁石２５と円筒ヨーク２４との間の磁気抵抗を小さ
くすれば、円筒ヨーク２４に磁石２５を固定した場合と
ほぼ同じ分布の磁界を作ることができる。これにより、
回転角に応じて磁気検出素子３０に対する磁界の向きが
変化し、磁気検出素子３０の出力から回転角を検出する
ことができ、前記実施形態（１）と同じ効果を得ること
ができる。
円筒形であれば、ヨーク２４が回転しても回転しなくて
も、ヨーク２４の内側の磁界の分布に影響を与えない。
従って、磁石２５を円筒ヨーク２４の内周面に近接させ
て、磁石２５と円筒ヨーク２４との間の磁気抵抗を小さ
くすれば、円筒ヨーク２４に磁石２５を固定した場合と
ほぼ同じ分布の磁界を作ることができる。これにより、
回転角に応じて磁気検出素子３０に対する磁界の向きが
変化し、磁気検出素子３０の出力から回転角を検出する
ことができ、前記実施形態（１）と同じ効果を得ること
ができる。
【００５５】尚、本実施形態（８）において、ヨークの
形状は円筒形に限定されず、例えば、円筒の一部であっ
ても良く、要は、検出角度範囲で回転角に応じて磁界の
向きを変化させるような形状であれば良い。また、ヨー
クと磁気検出素子をロータに固定し、磁石をハウジング
等の非回転部位に固定するようにしても良い。
形状は円筒形に限定されず、例えば、円筒の一部であっ
ても良く、要は、検出角度範囲で回転角に応じて磁界の
向きを変化させるような形状であれば良い。また、ヨー
クと磁気検出素子をロータに固定し、磁石をハウジング
等の非回転部位に固定するようにしても良い。
【００５６】次に、図２５乃至図３１に基づいて本発明
の実施形態（９）を説明する。本実施形態（９）では、
図２５及び図２６に示すように、磁石５２が固定された
円筒ヨーク５３は、被検出物に連結されたロータ（図示
せず）に同軸状に固定されている。一方、ハウジング等
の非回転部位（図示せず）に固定された２個の磁気検出
素子５４，５５は、円筒ヨーク５３の回転中心Ｐを中心
とする半径ｒの円周上に例えば９０°の角度ピッチで配
置され、且つ、磁石５２と円筒ヨーク５３との間に生じ
る磁界の中に配置されている。これにより、２個の磁気
検出素子５４，５５は、出力変化特性が直線となる回転
角の範囲（直線領域）が各磁気検出素子５４，５５毎に
異なるように配置されている。
の実施形態（９）を説明する。本実施形態（９）では、
図２５及び図２６に示すように、磁石５２が固定された
円筒ヨーク５３は、被検出物に連結されたロータ（図示
せず）に同軸状に固定されている。一方、ハウジング等
の非回転部位（図示せず）に固定された２個の磁気検出
素子５４，５５は、円筒ヨーク５３の回転中心Ｐを中心
とする半径ｒの円周上に例えば９０°の角度ピッチで配
置され、且つ、磁石５２と円筒ヨーク５３との間に生じ
る磁界の中に配置されている。これにより、２個の磁気
検出素子５４，５５は、出力変化特性が直線となる回転
角の範囲（直線領域）が各磁気検出素子５４，５５毎に
異なるように配置されている。
【００５７】図２５に示すように、一方の磁気検出素子
５４が中心線Ｇ−Ｇ上に位置する時の回転角を０°と
し、反時計回り方向を正の回転角の方向とすると、図２
８に示すように、一方の磁気検出素子５４の出力は、−
９０°で極小、０°で０、＋９０°で極大となる。これ
に対して、他方の磁気検出素子５５の出力は、０°で極
小、９０°で０、＋１８０°で極大となる。従って、２
個の磁気検出素子５４，５５の出力は、位相が９０°ず
れた同一の波形となっており、一方の磁気検出素子５４
の出力の直線領域Ａと他方の磁気検出素子５５の出力の
直線領域Ｂとは位相が９０°ずれている。
５４が中心線Ｇ−Ｇ上に位置する時の回転角を０°と
し、反時計回り方向を正の回転角の方向とすると、図２
８に示すように、一方の磁気検出素子５４の出力は、−
９０°で極小、０°で０、＋９０°で極大となる。これ
に対して、他方の磁気検出素子５５の出力は、０°で極
小、９０°で０、＋１８０°で極大となる。従って、２
個の磁気検出素子５４，５５の出力は、位相が９０°ず
れた同一の波形となっており、一方の磁気検出素子５４
の出力の直線領域Ａと他方の磁気検出素子５５の出力の
直線領域Ｂとは位相が９０°ずれている。
【００５８】図２７に示すように、２個の磁気検出素子
５４，５５の出力は、それぞれ増幅回路５６，５７で増
幅される（図２９参照）。各増幅回路５６，５７の増幅
率（ゲイン）は同一に設定されている。各増幅回路５
６，５７の出力（各磁気検出素子５４，５５の増幅出
力）は、それぞれオフセット回路５８，５９でオフセッ
ト量ａ，ｂが加えられ、プラス電圧側にオフセットされ
る（図３０参照）。各オフセット回路５８，５９の出力
（各磁気検出素子５４，５５のオフセット後の出力）
は、出力切換回路６０（出力切換手段）でいずれか一方
の出力が選択され、最終的なセンサ出力として出力され
る（図３１参照）。各オフセット回路５８，５９のオフ
セット量ａ，ｂは、各磁気検出素子５４，５５のオフセ
ット後の出力を出力切換回路６０で切り換えた時に各磁
気検出素子５４，５５のオフセット後の出力が一直線に
つながるように設定されている。出力切換位置は、２個
の磁気検出素子５４，５５の直線領域Ａ，Ｂの中間位置
（＋４５°）である。従って、＋４５°以下の範囲で
は、一方の磁気検出素子５４のオフセット後の出力が選
択され、＋４５°以上の範囲では、他方の磁気検出素子
５５のオフセット後の出力が選択される。
５４，５５の出力は、それぞれ増幅回路５６，５７で増
幅される（図２９参照）。各増幅回路５６，５７の増幅
率（ゲイン）は同一に設定されている。各増幅回路５
６，５７の出力（各磁気検出素子５４，５５の増幅出
力）は、それぞれオフセット回路５８，５９でオフセッ
ト量ａ，ｂが加えられ、プラス電圧側にオフセットされ
る（図３０参照）。各オフセット回路５８，５９の出力
（各磁気検出素子５４，５５のオフセット後の出力）
は、出力切換回路６０（出力切換手段）でいずれか一方
の出力が選択され、最終的なセンサ出力として出力され
る（図３１参照）。各オフセット回路５８，５９のオフ
セット量ａ，ｂは、各磁気検出素子５４，５５のオフセ
ット後の出力を出力切換回路６０で切り換えた時に各磁
気検出素子５４，５５のオフセット後の出力が一直線に
つながるように設定されている。出力切換位置は、２個
の磁気検出素子５４，５５の直線領域Ａ，Ｂの中間位置
（＋４５°）である。従って、＋４５°以下の範囲で
は、一方の磁気検出素子５４のオフセット後の出力が選
択され、＋４５°以上の範囲では、他方の磁気検出素子
５５のオフセット後の出力が選択される。
【００５９】ところで、各磁気検出素子５４，５５のオ
フセット後の出力は回転角に応じて波状に変化するた
め、本実施形態（９）のように、検出角度範囲が広くな
ると、１つの磁気検出素子のオフセット後の出力が２か
所の回転角で同一になる。このため、１つの磁気検出素
子のオフセット後の出力のみでは、各磁気検出素子５
４，５５のオフセット後の出力の切換位置を誤判定する
おそれがある。
フセット後の出力は回転角に応じて波状に変化するた
め、本実施形態（９）のように、検出角度範囲が広くな
ると、１つの磁気検出素子のオフセット後の出力が２か
所の回転角で同一になる。このため、１つの磁気検出素
子のオフセット後の出力のみでは、各磁気検出素子５
４，５５のオフセット後の出力の切換位置を誤判定する
おそれがある。
【００６０】そこで、本実施形態（９）では、出力切換
回路６０は、各磁気検出素子５４，５５のオフセット後
の出力を積算し、その積算値を判定値Ｓ３と比較するこ
とで各磁気検出素子５４，５５のオフセット後の出力の
切換位置を判定し、各磁気検出素子５４，５５のオフセ
ット後の出力を切り換える。この場合、出力切換の判定
値Ｓ３は、磁気検出素子５５のオフセット後の出力の最
大値に設定されている。従って、各磁気検出素子５４，
５５のオフセット後の出力の積算値が判定値Ｓ３以下の
場合は、一方の磁気検出素子５４のオフセット後の出力
を選択し、出力の積算値が判定値Ｓ３より大きい場合
は、他方の磁気検出素子５５のオフセット後の出力を選
択する。尚、判定値Ｓ３は磁気検出素子５５のオフセッ
ト後の出力の最大値に限定されず、例えば、出力切換位
置（＋４５°）のセンサ出力を学習し、その学習値の２
倍の値を判定値Ｓ３としても良い。以上説明した各磁気
検出素子５４，５５の出力の増幅・オフセット・切換
は、ハードウエアで実現しても良いし、マイクロコンピ
ュータを搭載してソフトウエアで実現しても良い。
回路６０は、各磁気検出素子５４，５５のオフセット後
の出力を積算し、その積算値を判定値Ｓ３と比較するこ
とで各磁気検出素子５４，５５のオフセット後の出力の
切換位置を判定し、各磁気検出素子５４，５５のオフセ
ット後の出力を切り換える。この場合、出力切換の判定
値Ｓ３は、磁気検出素子５５のオフセット後の出力の最
大値に設定されている。従って、各磁気検出素子５４，
５５のオフセット後の出力の積算値が判定値Ｓ３以下の
場合は、一方の磁気検出素子５４のオフセット後の出力
を選択し、出力の積算値が判定値Ｓ３より大きい場合
は、他方の磁気検出素子５５のオフセット後の出力を選
択する。尚、判定値Ｓ３は磁気検出素子５５のオフセッ
ト後の出力の最大値に限定されず、例えば、出力切換位
置（＋４５°）のセンサ出力を学習し、その学習値の２
倍の値を判定値Ｓ３としても良い。以上説明した各磁気
検出素子５４，５５の出力の増幅・オフセット・切換
は、ハードウエアで実現しても良いし、マイクロコンピ
ュータを搭載してソフトウエアで実現しても良い。
【００６１】本実施形態（９）のように、異なる位置に
配置された２個の磁気検出素子５４，５５の直線領域
Ａ，Ｂの出力を選択すれば、磁気検出素子が１個の場合
と比較して回転角検出装置の出力変化特性が直線となる
回転角の範囲（検出角度範囲）を飛躍的に拡大すること
ができる。尚、異なる位置に配置された３個以上の磁気
検出素子の直線領域の出力を選択するようにすれば、検
出角度範囲を更に拡大することができる。
配置された２個の磁気検出素子５４，５５の直線領域
Ａ，Ｂの出力を選択すれば、磁気検出素子が１個の場合
と比較して回転角検出装置の出力変化特性が直線となる
回転角の範囲（検出角度範囲）を飛躍的に拡大すること
ができる。尚、異なる位置に配置された３個以上の磁気
検出素子の直線領域の出力を選択するようにすれば、検
出角度範囲を更に拡大することができる。
【００６２】ところで、磁気検出素子を用いた回転角検
出装置は、磁気検出素子の出力がゼロとなる付近で検出
精度が最も良くなる。この理由は、磁気検出素子の出力
がゼロとなる位置は、出力の直線領域の中心点であり、
直線性が最も優れ、しかも、磁気検出素子の出力がゼロ
であれば、磁気検出素子の温度特性の影響が最も小さく
なるためである。従来より、磁気検出素子の温度特性に
よる出力誤差を温度補償素子により補償するようにした
ものがあるが、磁気検出素子のばらつきや温度補償素子
のばらつきによって温度特性による出力誤差を完全には
０にすることは非常に困難である。従って、磁気検出素
子の出力がゼロとなる位置が全検出角度範囲の中で最も
検出精度が良い位置である。
出装置は、磁気検出素子の出力がゼロとなる付近で検出
精度が最も良くなる。この理由は、磁気検出素子の出力
がゼロとなる位置は、出力の直線領域の中心点であり、
直線性が最も優れ、しかも、磁気検出素子の出力がゼロ
であれば、磁気検出素子の温度特性の影響が最も小さく
なるためである。従来より、磁気検出素子の温度特性に
よる出力誤差を温度補償素子により補償するようにした
ものがあるが、磁気検出素子のばらつきや温度補償素子
のばらつきによって温度特性による出力誤差を完全には
０にすることは非常に困難である。従って、磁気検出素
子の出力がゼロとなる位置が全検出角度範囲の中で最も
検出精度が良い位置である。
【００６３】この特性に着目し、図３２乃至図３６に示
す本発明の実施形態（１０）では、検出精度が最も要求
される回転角（以下「精度要求点」という）で磁気検出
素子５４の出力がゼロとなるように磁石５２と磁気検出
素子５４を配置している。更に、本実施形態（１０）で
は、回転角検出装置（以下「センサ」という）の出力変
化特性を要求出力変化特性に一致させるために、磁気検
出素子５４の出力を増幅回路６１で増幅し（図３５参
照）、更に、増幅回路６１の出力をオフセット回路６２
でオフセットし（図３６参照）、このオフセット回路６
２の出力をセンサ出力としている。これら増幅回路６１
とオフセット回路６２は、特許請求の範囲でいう出力調
整手段として機能する。その他の構成は、前記実施形態
（９）と同じである。
す本発明の実施形態（１０）では、検出精度が最も要求
される回転角（以下「精度要求点」という）で磁気検出
素子５４の出力がゼロとなるように磁石５２と磁気検出
素子５４を配置している。更に、本実施形態（１０）で
は、回転角検出装置（以下「センサ」という）の出力変
化特性を要求出力変化特性に一致させるために、磁気検
出素子５４の出力を増幅回路６１で増幅し（図３５参
照）、更に、増幅回路６１の出力をオフセット回路６２
でオフセットし（図３６参照）、このオフセット回路６
２の出力をセンサ出力としている。これら増幅回路６１
とオフセット回路６２は、特許請求の範囲でいう出力調
整手段として機能する。その他の構成は、前記実施形態
（９）と同じである。
【００６４】この場合、増幅回路６１の増幅率は、次式
で設定される。 増幅率＝｛Ｓ（θmax)−Ｓ（θmin)｝／｛Ｖ（θmax)−
Ｖ（θmin)｝ Ｓ（θ）：回転角θにおけるセンサの要求出力 Ｖ（θ）：回転角θにおける磁気検出素子５４の出力 θmax ：最大検出回転角 θmin ：最小検出回転角 従って、図３５に示すように、増幅回路６１の出力（磁
気検出素子５４の増幅出力）の変化特性の傾きは、セン
サの要求出力変化特性の傾きと同じになる。
で設定される。 増幅率＝｛Ｓ（θmax)−Ｓ（θmin)｝／｛Ｖ（θmax)−
Ｖ（θmin)｝ Ｓ（θ）：回転角θにおけるセンサの要求出力 Ｖ（θ）：回転角θにおける磁気検出素子５４の出力 θmax ：最大検出回転角 θmin ：最小検出回転角 従って、図３５に示すように、増幅回路６１の出力（磁
気検出素子５４の増幅出力）の変化特性の傾きは、セン
サの要求出力変化特性の傾きと同じになる。
【００６５】更に、オフセット回路６２のオフセット量
ｃは、センサの要求出力と磁気検出素子５４の増幅出力
との差であり、このオフセット量ｃを磁気検出素子５４
の増幅出力に加算してプラス電圧側にオフセットさせる
ことで、最終的なセンサ出力を要求出力に合わせる。こ
のようにすれば、センサの最終的な出力変化特性を、該
センサを接続する外部の制御回路の仕様に合わせること
ができ、外部の制御回路の仕様を変更する必要がない。
ｃは、センサの要求出力と磁気検出素子５４の増幅出力
との差であり、このオフセット量ｃを磁気検出素子５４
の増幅出力に加算してプラス電圧側にオフセットさせる
ことで、最終的なセンサ出力を要求出力に合わせる。こ
のようにすれば、センサの最終的な出力変化特性を、該
センサを接続する外部の制御回路の仕様に合わせること
ができ、外部の制御回路の仕様を変更する必要がない。
【００６６】以上説明した本実施形態（１０）の構成
は、種々の回転体の回転角検出装置に適用でき、例え
ば、スロットル開度（スロットルバルブの回転角）を検
出するスロットル開度検出装置に適用しても良い。スロ
ットル開度検出装置は、検出範囲が全閉から全開まで１
００°程度であり、且つ、全閉位置である５°付近にア
イドル運転時のスロットル開度が設定されており、この
アイドル運転時のスロットル開度付近の検出精度が最も
要求されている。従って、スロットル開度検出装置に適
用する場合は、アイドル運転時のスロットル開度付近
で、磁気検出素子５４の出力がゼロとなるように磁石５
２と磁気検出素子５４を配置すれば良い。このようにす
れば、検出精度が最も要求されるアイドル運転時のスロ
ットル開度付近において、磁気検出素子５４の温度特性
の影響を最も小さくすることができ、回転角の検出精度
を向上することができる。
は、種々の回転体の回転角検出装置に適用でき、例え
ば、スロットル開度（スロットルバルブの回転角）を検
出するスロットル開度検出装置に適用しても良い。スロ
ットル開度検出装置は、検出範囲が全閉から全開まで１
００°程度であり、且つ、全閉位置である５°付近にア
イドル運転時のスロットル開度が設定されており、この
アイドル運転時のスロットル開度付近の検出精度が最も
要求されている。従って、スロットル開度検出装置に適
用する場合は、アイドル運転時のスロットル開度付近
で、磁気検出素子５４の出力がゼロとなるように磁石５
２と磁気検出素子５４を配置すれば良い。このようにす
れば、検出精度が最も要求されるアイドル運転時のスロ
ットル開度付近において、磁気検出素子５４の温度特性
の影響を最も小さくすることができ、回転角の検出精度
を向上することができる。
【００６７】尚、図３４の例では、５°付近を精度要求
点としているが、利用範囲内であれば、任意の位置に設
定できる。いずれの場合も、精度要求点は常に出力ゼロ
点であり、利用範囲の位置が相対的に移動することにな
る。
点としているが、利用範囲内であれば、任意の位置に設
定できる。いずれの場合も、精度要求点は常に出力ゼロ
点であり、利用範囲の位置が相対的に移動することにな
る。
【００６８】また、前記各実施形態において、磁気検出
素子に対する外来磁界の影響を排除するために、磁気遮
蔽部材をヨークの開口部を覆うように配置しても良い。
但し、磁気遮蔽部材をヨークに近付け過ぎると、磁気遮
蔽部材とヨークとの間で磁気回路が形成されてヨーク内
側の磁界の分布が変化してしまうため、磁気遮蔽部材と
ヨークとの間の間隔を磁気回路が形成されないように設
定する必要がある。
素子に対する外来磁界の影響を排除するために、磁気遮
蔽部材をヨークの開口部を覆うように配置しても良い。
但し、磁気遮蔽部材をヨークに近付け過ぎると、磁気遮
蔽部材とヨークとの間で磁気回路が形成されてヨーク内
側の磁界の分布が変化してしまうため、磁気遮蔽部材と
ヨークとの間の間隔を磁気回路が形成されないように設
定する必要がある。
【００６９】その他、本発明は、スロットル開度検出装
置に限定されず、種々の回転体の回転角検出装置に適用
することができる。
置に限定されず、種々の回転体の回転角検出装置に適用
することができる。
【図１】本発明の実施形態（１）における回転角検出装
置の主要部の構成を示す正面図
置の主要部の構成を示す正面図
【図２】図１のＥ−Ｅ線に沿って示す縦断側面図
【図３】磁気検出素子の構成を示す回路図
【図４】磁気検出素子に鎖交する磁束の角度θs と磁気
検出素子の出力との関係を説明する図
検出素子の出力との関係を説明する図
【図５】ロータ回転角θm 、磁界角度θj 、磁束検出角
度θs の関係を説明する図
度θs の関係を説明する図
【図６】ロータ回転角θm に対する磁界角度θj の変化
特性を説明する図
特性を説明する図
【図７】ロータ回転角θm に対する磁束検出角度θs の
変化特性を説明する図
変化特性を説明する図
【図８】（ａ）は従来の磁気検出素子の出力波形を示す
図、（ｂ）は本実施形態の出力波形を示す図
図、（ｂ）は本実施形態の出力波形を示す図
【図９】本実施形態の磁界変換と単純な比例変換との違
いを説明する図
いを説明する図
【図１０】本実施形態の磁界変換により磁気検出素子の
出力の直線性が向上する理由を説明する図
出力の直線性が向上する理由を説明する図
【図１１】磁気検出素子の回転半径ｒと磁束検出角度θ
s の変化特性との関係を説明する図
s の変化特性との関係を説明する図
【図１２】磁気検出素子の回転半径ｒと磁気検出素子の
出力変化特性との関係を説明する図
出力変化特性との関係を説明する図
【図１３】（ａ）は本発明の実施形態（２）における回
転角検出装置の主要部の構成を示す正面図、（ｂ）は同
縦断側面図
転角検出装置の主要部の構成を示す正面図、（ｂ）は同
縦断側面図
【図１４】（ａ）は本発明の実施形態（３）における回
転角検出装置の主要部の構成を示す正面図、（ｂ）は同
縦断側面図
転角検出装置の主要部の構成を示す正面図、（ｂ）は同
縦断側面図
【図１５】（ａ）は本発明の実施形態（４）における回
転角検出装置の主要部の構成を示す正面図、（ｂ）は同
縦断側面図
転角検出装置の主要部の構成を示す正面図、（ｂ）は同
縦断側面図
【図１６】本発明の実施形態（５）における回転角検出
装置の主要部の縦断側面図
装置の主要部の縦断側面図
【図１７】本発明の実施形態（６）を示す回転角検出装
置の縦断側面図
置の縦断側面図
【図１８】図１７のＥ−Ｅ線に沿って示す縦断面図（磁
石と円筒ヨークを基板に対して時計回り方向に回転させ
る場合の例）
石と円筒ヨークを基板に対して時計回り方向に回転させ
る場合の例）
【図１９】図１７のＥ−Ｅ線に沿って示す縦断面図（磁
石と円筒ヨークを基板に対して反時計回り方向に回転さ
せる場合の例）
石と円筒ヨークを基板に対して反時計回り方向に回転さ
せる場合の例）
【図２０】図１７のＦ−Ｆ線に沿って示す縦断面図
【図２１】本発明の実施形態（７）を示す回転角検出装
置の縦断側面図
置の縦断側面図
【図２２】従来の回転角検出装置を示す正面図
【図２３】本発明の実施形態（８）を示す回転角検出装
置の縦断側面図
置の縦断側面図
【図２４】実施形態（８）のヨーク、磁石及び磁気検出
素子の位置関係を示す正面図
素子の位置関係を示す正面図
【図２５】本発明の実施形態（９）のヨーク、磁石及び
磁気検出素子の位置関係を示す正面図
磁気検出素子の位置関係を示す正面図
【図２６】図２５のＧ−Ｇ線に沿って示す縦断面図
【図２７】実施形態（９）の２個の磁気検出素子の出力
の処理回路の構成を示すブロック図
の処理回路の構成を示すブロック図
【図２８】実施形態（９）の２個の磁気検出素子の出力
の波形を示す図
の波形を示す図
【図２９】実施形態（９）の２個の増幅回路の出力の波
形を示す図
形を示す図
【図３０】実施形態（９）の２個のオフセット回路の出
力の波形を示す図
力の波形を示す図
【図３１】実施形態（９）の最終的なセンサ出力の波形
を示す図
を示す図
【図３２】本発明の実施形態（１０）のヨーク、磁石及
び磁気検出素子の位置関係を示す正面図
び磁気検出素子の位置関係を示す正面図
【図３３】実施形態（１０）の磁気検出素子の出力の処
理回路の構成を示すブロック図
理回路の構成を示すブロック図
【図３４】実施形態（１０）の磁気検出素子の出力の波
形を示す図
形を示す図
【図３５】実施形態（１０）の増幅回路の出力の波形を
示す図
示す図
【図３６】実施形態（１０）の最終的なセンサ出力の波
形を示す図
形を示す図
１１…円筒ヨーク、１２…磁石、１３…磁気検出素子、
１４〜１６…ヨーク、１７…磁気回路構成部材、１８…
ヨーク、２１…本体ハウジング、２２…回転軸（ロー
タ）、２４…円筒ヨーク、２５…磁石、２９…基板、３
０…磁気検出素子、４１…回転レバー、４３…回転軸、
４４…ストッパプレート、４５…スプリングワッシャ、
４６…ねじりコイルばね、５２…磁石、５３…円筒ヨー
ク、５４，５５…磁気検出素子、５６，５７…増幅回
路、５８，５９…オフセット回路、６０…出力切換回路
（出力切換手段）、６１…増幅回路（出力調整手段）、
６２…オフセット回路（出力調整手段）。
１４〜１６…ヨーク、１７…磁気回路構成部材、１８…
ヨーク、２１…本体ハウジング、２２…回転軸（ロー
タ）、２４…円筒ヨーク、２５…磁石、２９…基板、３
０…磁気検出素子、４１…回転レバー、４３…回転軸、
４４…ストッパプレート、４５…スプリングワッシャ、
４６…ねじりコイルばね、５２…磁石、５３…円筒ヨー
ク、５４，５５…磁気検出素子、５６，５７…増幅回
路、５８，５９…オフセット回路、６０…出力切換回路
（出力切換手段）、６１…増幅回路（出力調整手段）、
６２…オフセット回路（出力調整手段）。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石原 稔久 愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地 株式会 社日本自動車部品総合研究所内 (72)発明者 濱岡 孝 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 Ｆターム(参考） 2F063 AA35 BA06 CA10 CA40 DA05 EA03 GA52 GA58 KA01 LA11 LA30 2F077 CC02 JJ01 JJ08 JJ10 JJ23 JJ24 TT00 VV01
Claims (18)
- 【請求項１】 一方向に着磁された磁石と、この磁石と
の間に磁界を生じさせるヨークと、前記磁界の中に配置
した磁気検出素子とを備え、ロータと非回転部位のいず
れか一方に、前記磁石及び前記ヨークを固定し、他方に
前記磁気検出素子を固定し、被検出物の回転に連動させ
て前記ロータを回転させることで、前記磁気検出素子の
出力信号に基づいて前記被検出物の回転角を検出する回
転角検出装置であって、 前記磁気検出素子を前記ロータの回転中心からずらした
位置に配置したことを特徴とする回転角検出装置。 - 【請求項２】 一方向に着磁された磁石と、この磁石と
の間に磁界を生じさせるヨークと、前記磁界の中に配置
した磁気検出素子とを備え、ロータと非回転部位のいず
れか一方に、前記磁石を固定し、他方に前記ヨーク及び
前記磁気検出素子を固定し、被検出物の回転に連動させ
て前記ロータを回転させることで、前記磁気検出素子の
出力信号に基づいて前記被検出物の回転角を検出する回
転角検出装置であって、 前記磁気検出素子を前記ロータの回転中心からずらした
位置に配置したことを特徴とする回転角検出装置。 - 【請求項３】 前記ヨークの形状は、円筒又は楕円筒、
或はそれらの一部であり、前記磁石の片極が該ヨークの
中心方向を向くように配置されていることを特徴とする
請求項１又は２に記載の回転角検出装置。 - 【請求項４】 前記ヨークには、前記磁石の反対側の極
が接していることを特徴とする請求項１乃至３のいずれ
かに記載の回転角検出装置。 - 【請求項５】 前記磁気検出素子が検出する磁束の角度
θs と前記ロータの回転角θm との関係がθs ＜θm と
なるように前記磁気検出素子の回転中心からのずれ量及
び／又は前記ヨークの曲率半径を設定したことを特徴と
する請求項１乃至４のいずれかに記載の回転角検出装
置。 - 【請求項６】 前記ロータの回転角θm に対する前記磁
気検出素子の出力変化特性が直線になるように前記磁気
検出素子の回転中心からのずれ量及び／又は前記ヨーク
の曲率半径を設定したことを特徴とする請求項５に記載
の回転角検出装置。 - 【請求項７】 前記ロータの回転角θm に対する前記磁
気検出素子の出力変化特性が上に凸の曲線になるように
前記磁気検出素子の回転中心からのずれ量及び／又は前
記ヨークの曲率半径を設定したことを特徴とする請求項
５に記載の回転角検出装置。 - 【請求項８】 前記ロータの回転角θm に対する前記磁
気検出素子の出力変化特性が下に凸の曲線になるように
前記磁気検出素子の回転中心からのずれ量及び／又は前
記ヨークの曲率半径を設定したことを特徴とする請求項
５に記載の回転角検出装置。 - 【請求項９】 前記磁気検出素子は、強磁性薄膜磁気抵
抗素子により構成され、該素子の出力が飽和する強度の
磁界を前記磁石によって生じさせることで、該素子に鎖
交する磁束の角度に応じた出力を発生することを特徴と
する請求項１乃至８のいずれかに記載の回転角検出装
置。 - 【請求項１０】 前記ロータの回転中心を中心とする同
一の円周上に前記磁気検出素子が複数個配置されている
ことを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の回
転角検出装置。 - 【請求項１１】 被検出物の回転に伴って磁界又は複数
の磁気検出素子を回転させ、その回転によって変化する
前記複数の磁気検出素子の出力信号に基づいて前記被検
出物の回転角を検出する回転角検出装置であって、 前記複数の磁気検出素子は、出力変化特性が直線となる
回転角の範囲が各磁気検出素子毎に異なるように配置さ
れ、 回転角に応じて各磁気検出素子の直線領域の出力を選択
して出力する出力切換手段が設けられていることを特徴
とする回転角検出装置。 - 【請求項１２】 前記出力切換手段で切り換えられた各
磁気検出素子の出力が一直線につながるように各磁気検
出素子の出力に対するオフセット量と増幅率の少なくと
も一方を調整する出力調整手段が設けられていることを
特徴とする請求項１１に記載の回転角検出装置。 - 【請求項１３】 前記出力切換手段は、前記各磁気検出
素子の出力を積算し、その積算値に基づいて各磁気検出
素子の出力を切り換える位置を判定することを特徴とす
る請求項１１又は１２に記載の回転角検出装置。 - 【請求項１４】 一方向に着磁された磁石とヨークとの
間に生じさせた磁界の中に前記複数の磁気検出素子を配
置すると共に、ロータと非回転部位のいずれか一方に前
記磁石を固定し、他方に前記複数の磁気検出素子を固定
し、且つ、前記複数の磁気検出素子を前記ロータの回転
中心からずらした位置に配置したことを特徴とする請求
項１１乃至１３のいずれかに記載の回転角検出装置。 - 【請求項１５】 被検出物の回転に伴って磁石又は磁気
検出素子を回転させ、その回転によって変化する前記磁
気検出素子の出力信号に基づいて前記被検出物の回転角
を検出する回転角検出装置であって、検出精度が最も要
求される回転角又はその付近で前記磁気検出素子の出力
がゼロとなるように前記磁石と前記磁気検出素子が配置
されていることを特徴とする回転角検出装置。 - 【請求項１６】 回転角検出装置の出力変化特性を要求
出力変化特性に一致させるように前記磁気検出素子の出
力を増幅し且つオフセットして出力する出力調整手段が
設けられていることを特徴とする請求項１５に記載の回
転角検出装置。 - 【請求項１７】 一方向に着磁された磁石とヨークとの
間に生じさせた磁界の中に前記磁気検出素子を配置する
と共に、ロータと非回転部位のいずれか一方に前記磁石
を固定し、他方に前記磁気検出素子を固定し、且つ、前
記磁気検出素子を前記ロータの回転中心からずらした位
置に配置したことを特徴とすることを特徴とする請求項
１５又は１６に記載の回転角検出装置。 - 【請求項１８】 前記被検出物はスロットルバルブであ
り、前記磁気検出素子の出力信号に基づいてスロットル
開度を検出することを特徴とする請求項１乃至１７のい
ずれかに記載の回転角検出装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35832999A JP4378814B2 (ja) | 1999-07-16 | 1999-12-17 | 回転角検出装置 |
| US09/614,251 US6646435B1 (en) | 1999-07-16 | 2000-07-12 | Angular position detecting apparatus for linearly detecting angular position in a wider range |
| EP00115234A EP1069400B1 (en) | 1999-07-16 | 2000-07-13 | Angular position transducer with offset magnetic transducer and bar magnet |
| DE60016322T DE60016322T2 (de) | 1999-07-16 | 2000-07-13 | Drehstellungswandler mit versetztem Magnetsensor und Stabmagnet |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20247499 | 1999-07-16 | ||
| JP11-202474 | 1999-07-16 | ||
| JP35832999A JP4378814B2 (ja) | 1999-07-16 | 1999-12-17 | 回転角検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001091208A true JP2001091208A (ja) | 2001-04-06 |
| JP4378814B2 JP4378814B2 (ja) | 2009-12-09 |
Family
ID=26513406
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35832999A Expired - Lifetime JP4378814B2 (ja) | 1999-07-16 | 1999-12-17 | 回転角検出装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6646435B1 (ja) |
| EP (1) | EP1069400B1 (ja) |
| JP (1) | JP4378814B2 (ja) |
| DE (1) | DE60016322T2 (ja) |
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