特開 2023-131081 回転角度検出装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023131081

(43)【公開日】2023-09-21

(54)【発明の名称】回転角度検出装置

(51)【国際特許分類】

   G01D 5/245 20060101AFI20230913BHJP

【ＦＩ】

G01D5/245 110W

G01D5/245 110L

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022083918

(22)【出願日】2022-05-23

(31)【優先権主張番号】P 2022035402

(32)【優先日】2022-03-08

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(71)【出願人】

【識別番号】000105659

【氏名又は名称】ニデックコンポーネンツ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001737

【氏名又は名称】弁理士法人スズエ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】後藤 竜樹

【テーマコード（参考）】

2F077

【Ｆターム（参考）】

2F077CC02

2F077DD05

2F077JJ03

2F077JJ07

2F077JJ23

2F077UU12

2F077VV02

(57)【要約】

【課題】 磁気を検出し易い構成で、回転角度を検出する回転角度検出装置を提供することにある。
【解決手段】 回転角度検出装置１０は、回転軸１と、回転軸１の回転に対応するように、回転軸１の軸方向に、回転軸１と相対的に移動する磁石２と、磁石２による磁界を伝達する磁性体３と、磁性体３の第１端部に設けられ、磁性体３により伝達された磁界の強さを検出する磁気センサ４と、磁気センサ４により検出された磁界の強さに基づいて、回転軸１の回転角度を検出する回転角度検出手段とを備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

回転軸と、
前記回転軸の回転に対応するように、前記回転軸の軸方向に、前記回転軸と相対的に移動する磁石と、
前記磁石による磁界を伝達する磁性体と、
前記磁性体の第１端部に設けられ、前記磁性体により伝達された前記磁界の強さを検出する第１磁気センサと、
前記第１磁気センサにより検出された前記磁界の強さに基づいて、前記回転軸の回転角度を検出する回転角度検出手段と
を備えることを特徴とする回転角度検出装置。

【請求項2】

前記第１磁気センサが前記磁界を検出し易くするように、前記第１磁気センサの前記磁性体と反対側に設けられる第１端部側磁性体
を備えることを特徴とする請求項１に記載の回転角度検出装置。

【請求項3】

前記磁性体の前記第１端部と反対側の第２端部に設けられ、前記磁性体により伝達された前記磁界の強さを検出する第２磁気センサを備え、
前記回転角度検出手段は、前記第２磁気センサにより検出された前記磁界の強さに基づいて、前記回転軸の回転角度を検出すること
を特徴とする請求項１に記載の回転角度検出装置。

【請求項4】

前記第１磁気センサが前記磁界を検出し易くするように、前記第１磁気センサの前記磁性体と反対側に設けられる第１端部側磁性体と、
前記第２磁気センサが前記磁界を検出し易くするように、前記第２磁気センサの前記磁性体と反対側に設けられる第２端部側磁性体と
を備えることを特徴とする請求項３に記載の回転角度検出装置。

【請求項5】

前記磁石は、Ｎ極とＳ極が前記軸方向に並ぶように配置されること
を特徴とする請求項１に記載の回転角度検出装置。

【請求項6】

前記磁石は、Ｎ極とＳ極が前記軸方向と垂直に並ぶように配置されること
を特徴とする請求項１に記載の回転角度検出装置。

【請求項7】

前記回転軸は、前記回転軸の回転により、前記磁石が前記回転軸と相対的に移動するように雄ネジが形成された部分を含むこと
を特徴とする請求項１に記載の回転角度検出装置。

【請求項8】

前記磁石が設けられ、前記磁性体が貫通して前記軸方向に摺動する穴が設けられた磁石ホルダ
を備えることを特徴とする請求項１に記載の回転角度検出装置。

【請求項9】

前記回転軸は、前記回転軸の回転により、前記磁石が前記回転軸と相対的に移動するように雄ネジが形成された部分を含み、
前記磁石ホルダは、前記回転軸の前記雄ネジと嵌合する雌ネジが形成された部分を含むこと
を特徴とする請求項８に記載の回転角度検出装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、回転角度を検出する装置に関する。

【背景技術】

【0002】

一般に、磁気を利用して、多回転の回転角度を検出することが行われている。例えば、多回転を高分解能かつ非接触で検出するシステムが開示されている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第６３５９２３７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、磁気を利用して、回転角度を検出する場合、回転角度の検出精度を向上させるために、磁気の検出精度が高い磁気センサを要求されることが多い。
本実施形態は、磁気を検出し易い構成で、回転角度を検出する回転角度検出装置を提供することにある。

【発明の効果】

【0005】

実施形態によれば、磁気を検出し易い構成で、回転角度を検出する回転角度検出装置を提供することができる。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本実施形態の回転角度検出装置は、回転軸と、前記回転軸の回転に対応するように、前記回転軸の軸方向に、前記回転軸と相対的に移動する磁石と、前記磁石による磁界を伝達する磁性体と、前記磁性体の第１端部に設けられ、前記磁性体により伝達された前記磁界の強さを検出する第１磁気センサと、前記第１磁気センサにより検出された前記磁界の強さに基づいて、前記回転軸の回転角度を検出する回転角度検出手段とを備える。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】本発明の第１実施形態に係る回転角度検出装置の構成を示す構成図。

【図2】第１実施形態に係る磁石がネジ部分の先端にある状態の磁界を表すイメージ図。

【図3】第１実施形態に係る磁石がネジ部分の中間にある状態の磁界を表すイメージ図。

【図4】第１実施形態に係る磁石がネジ部分の後端にある状態の磁界を表すイメージ図。

【図5】第１実施形態に係る磁石の位置と磁気センサの出力電圧との関係を示すグラフ図。

【図6】第１実施形態の変形例に係る回転角度検出装置の構成を示す構成図。

【図7】第１実施形態の変形例に係る磁石による磁界を表すイメージ図。

【図8】本発明の第２実施形態に係る回転角度検出装置の構成を示す構成図。

【図9】本発明の第３実施形態に係る回転角度検出装置の構成を示す構成図。

【図10】第３実施形態に係る磁石がネジ部分の先端にある状態の磁界を表すイメージ図。

【図11】第３実施形態に係る磁石がネジ部分の中間にある状態の磁界を表すイメージ図。

【図12】第３実施形態に係る磁石がネジ部分の後端にある状態の磁界を表すイメージ図。

【図13】第３実施形態に係る磁石の位置と２つの磁気センサ出力電圧との関係を示すグラフ図。

【図14】第３実施形態に係る２つの素子の出力特性を示すイメージ図。

【図15】第３実施形態の第１変形例に係る回転角度検出装置の構成を示す構成図。

【図16】第３実施形態の第２変形例に係る回転角度検出装置の構成を示す構成図。

【図17】本発明の第３実施形態の第３変形例に係る回転角度検出装置の構成を示す構成図。

【図18】本発明の第４実施形態に係る回転角度検出装置の主要部分の構成を示す構成図。

【図19】第４実施形態に係る磁石ホルダを後端側磁気センサ側から見た側面図。

【図20】第４実施形態の変形例に係る磁石ホルダの構成を示す後端側磁気センサ側から見た側面図。

【発明を実施するための形態】

【0008】

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る回転角度検出装置１０の構成を示す構成図である。図面における同一部分には、同一符号を付して、重複する説明を適宜省略する。

【0009】

回転角度検出装置１０は、回転軸１、磁石２、磁性体３、磁気センサ４、及び、演算処理部２０を備える。回転角度検出装置１０は、多回転（少なくとも１回転以上）する回転軸１の回転した角度を検出する装置である。回転角度検出装置１０の形状及び構成は、ここで説明するものに限らない。例えば、回転角度検出装置１０は、適用される装置に適合するように任意に変更することができる。また、回転角度検出装置１０の一部又は全部を覆うようにハウジングが設けられてもよい。回転角度検出装置１０は、様々な装置の部品として主に用いられるが、単独で用いられてもよい。

【0010】

回転軸１は、回転角度検出装置１０による回転角度を検出する対象の部品である。回転軸１は、どのような動力源で回転してもよい。例えば、回転軸１は、手動、機械的又は電気的（モータ等）に動作してもよい。回転軸１は、本体部分１１及びネジ部分１２を備える。本体部分１１は、円柱形状であり、回転するための動力を受ける部分である。ネジ部分１２は、本体部分１１の円形の平面の中心部分から突き出るように設けられる。ネジ部分１２は、円柱の棒形状であり、側面（曲面）にネジＳ１が形成された部分である。ネジ部分１２は、側面に形成されたネジＳ１と磁石２に形成されたネジＳ２を嵌合するように配置される。

【0011】

磁石２は、永久磁石である。磁石２は、磁性体３に近接し、可動するように回転軸１のネジ部分１２に設けられる。磁石２の回転軸１側には、ネジＳ２が形成される。磁石２のネジＳ２は、回転軸１のネジＳ１に嵌合する。これにより、磁石２は、回転軸１の回転に対応するように、回転軸１の軸方向（回転軸方向）に直線的に移動する。したがって、磁石２は、移動距離が回転軸１の回転角度と比例するように、回転軸１と相対的に移動する。

【0012】

磁石２は、Ｎ極とＳ極が回転軸方向に並ぶように配置される。換言すると、磁石２の内部に発生する反磁界の磁束が回転軸方向になるように配置される。具体的には、磁石２のＮ極が回転軸方向の先端側（本体部分１１と反対側）に位置し、磁石２のＳ極が回転軸方向の後端側（本体部分１１側）に位置する。なお、磁石２のＮ極とＳ極の位置は、入れ替えてもよい。

【0013】

磁性体３は、磁石２で発生する磁界を集めて（集磁作用）、磁気センサ４に伝達する物質である。例えば、磁性体３は、パーマロイである。パーマロイは、ニッケルと鉄を主成分とした高透磁率の金属材料であり、ニッケルの含有率は、３５～８０％である。なお、磁性体３は、透磁率が高い材質が望ましいが、磁石２で発生する磁界を磁気センサ４に伝達し、磁気センサ４がその磁界による磁気を検出できれば、どのような物質でもよい。磁性体３の透磁率を高くすることで、漏れ磁束を少なくし、磁気センサ４に伝達される磁界を強くすることができる。

【0014】

磁性体３は、磁石２を介して、回転軸１のネジ部分１２と隣接するように設けられる。磁性体３は、回転軸方向を長手方向とする直方体である。磁性体３の回転軸方向の長さは、磁石２の可動領域に合わせて決定される。具体的には、磁石２が任意に移動した位置で、磁石２による磁気が磁性体３を介して磁気センサ４に伝達されるように、磁性体３の長さが決定される。例えば、磁石２が任意の位置に移動しても、磁石２の少なくとも一部が磁性体３と回転軸１のネジ部分１２との間に位置するように構成される。但し、磁石２がネジ部分１２の先端付近又は後端（本体部分１１との接続箇所）付近では、磁石２が磁性体３と回転軸１のネジ部分１２との間に位置していなくてもよい。

【0015】

磁気センサ４は、磁性体３の回転軸方向の先端側の端部に設けられる。磁気センサ４は、主に回転軸方向（図１では、左右方向）の磁束を検出する。なお、磁気センサ４は、磁性体３の後端側の端部に設けられてもよい。磁気センサ４は、磁石２により発生し、磁性体３により集磁された磁界の強さを検出する。例えば、磁気センサ４は、ホール素子である。ホール素子は、ホール効果を利用して、磁界の強さを電圧（電気信号）に変換して出力する。

【0016】

演算処理部２０は、磁気センサ４と電気的に接続される。演算処理部２０は、磁気センサ４により検出される磁界の強さを示す検出信号を受信する。演算処理部２０は、予め決められた演算式（関数等）を用いて、磁気センサ４により検出される磁界の強さに基づいて、回転軸１の回転角度を演算する。演算処理部２０は、演算した回転角度を回転角度検出装置１０の検出結果として出力する。演算処理部２０は、マイクロコンピュータ等のコンピュータである。コンピュータは、１つに限らず、複数設けてもよい。例えば、メインで使用するコンピュータの他に、このコンピュータを補助するための外付け型のマイクロコンピュータを設けてもよい。演算処理部２０は、プログラム等により実行される演算処理により、各種機能を実現する。

【0017】

例えば、磁気センサ４により検出される磁界の強さと回転軸１の回転角度との相関関係を把握するためのシミュレーション又はテスト等が行われる。把握された相関関係に基づいて、演算処理部２０で用いられる回転軸１の回転角度を求める演算式等が決定される。

【0018】

図２～図５を参照して、磁石２の位置と磁気センサ４により検出される磁界の強さとの関係について説明する。図２は、磁石２がネジ部分１２の先端にある状態の磁界を表すイメージ図である。図３は、磁石２がネジ部分１２の中間にある状態の磁界を表すイメージ図である。図４は、磁石２がネジ部分１２の後端にある状態の磁界を表すイメージ図である。図５は、磁石２の位置と磁気センサ４の出力電圧Ｖ１との関係を示すグラフ図である。図５の横軸において、「左」は、磁石２がネジ部分１２の先端に最も接近した位置を示し、「右」は、磁石２がネジ部分１２の先端から最も離れた位置を示す。

【0019】

図２に示すように、磁石２がネジ部分１２の先端にあるとき、磁石２は、磁気センサ４に最も接近する。この状態のときに、磁気センサ４は、磁石２による磁界を最も強く受ける。

【0020】

図３に示すように、磁石２がネジ部分１２の中間にあるとき、磁石２は、図２に示す状態よりも磁気センサ４から離れ、図４に示す状態よりも磁気センサ４に接近している。この状態のときに、磁気センサ４は、図２に示す状態より弱く磁界を受け、図４に示す状態よりも強く磁界を受ける。

【0021】

図４に示すように、磁石２がネジ部分１２の後端にあるとき、磁石２は、磁気センサ４から最も離れる。この状態のときに、磁気センサ４は、磁石２による磁界を最も弱く受ける。

【0022】

上述のことから、磁気センサ４は、磁石２がネジ部分１２の先端に近いほど、強い磁界を受ける。また、磁気センサ４は、受ける磁界の強さが大きいほど、出力電圧Ｖ１が高くなる。したがって、磁石２の位置と磁気センサ４の出力電圧Ｖ１との関係は、図５に示すようになる。磁石２がネジ部分１２の先端に近付くにつれて、急激に上昇する曲線を描くように出力電圧Ｖ１が高くなる。

【0023】

ここで、磁気センサ４により検出される磁界は、回転軸１の回転角度に比例して直線的に変化することが望ましい。しかし、実際には、漏れ磁束が多いため、このような線形の変化にはならない。このため、磁気センサ４の検出信号を補正する機能を設けて、回転軸１の回転角度を求め易くしてもよい。また、回転軸１の１回転毎の回転角度（０～３６０度の範囲）を検出する角度センサを追加して設け、この角度センサに基づいて、磁気センサ４による検出結果を補正してもよい。さらに、磁気センサ４の出力電圧Ｖ１は、温度変化によるオフセットをしてもよいし、演算処理部２０に予め設定された温度補正テーブルに従って補正をしてもよい。

【0024】

回転軸１が初期状態のとき、磁石２は、ネジ部分１２の後端に位置し、回転軸１の回転角度は０度（０回転）とする。磁石２がネジ部分１２の先端に近付くにつれて、回転軸１の回転角度が増加し、磁気センサ４の出力電圧Ｖ１が上昇する。磁石２がネジ部分１２の先端に到達すると、回転軸１の回転角度が最大値を示し、磁気センサ４の出力電圧Ｖ１が最大値となる。なお、回転軸１が初期状態では、磁石２は、ネジ部分１２の先端に位置するようにしてもよい。この場合、磁石２がネジ部分１２の後端に到達すると、回転軸１の回転角度が最大値を示し、磁気センサ４の出力電圧Ｖ１が最小値となる。

【0025】

図６は、本実施形態の変形例の回転角度検出装置１０ａの構成を示す構成図である。
回転角度検出装置１０ａは、図１に示す回転角度検出装置１０において、磁石２を磁石２ａに替えたものである。

【0026】

磁石２ａは、Ｎ極とＳ極が回転軸方向と垂直に並ぶように配置される。換言すると、磁石２ａの内部に発生する反磁界の磁束が回転軸方向と垂直になるように配置される。具体的には、磁石２ａのＮ極が回転軸方向に垂直な方向の磁性体３側に位置し、磁石２ａのＳ極が回転軸方向に垂直な方向の回転軸１側に位置する。磁石２ａの磁界は、図７に示すようになる。なお、磁石２ａのＮ極とＳ極の位置は、入れ替えてもよい。

【0027】

このような変形例についても、磁石２ａがネジ部分１２の先端に近付くにつれて、出力電圧Ｖ１が高くなる。したがって、本変形例による回転角度検出装置１０ａは、本実施形態に係る回転角度検出装置１０と同様に構成することができる。

【0028】

本実施形態によれば、磁性体３を介して、移動する磁石２の磁界を磁気センサ４に伝達することで、磁石２の磁界を磁気センサ４に確実に伝達することができる。これにより、磁気センサ４により検出された磁界の強さに基づいて、回転軸１の回転角度を求めることができる。例えば、磁石２の磁界が磁気センサ４に伝達し易い構成にすることで、磁気センサ４は、磁界を検出するために、高精度なセンサを採用する必要がなく、安価なセンサを採用することができる。

【0029】

（第２実施形態）
図８は、本発明の第２実施形態に係る回転角度検出装置１０Ａの構成を示す構成図である。
回転角度検出装置１０Ａは、図１に示す第１実施形態に係る回転角度検出装置１０において、先端側磁性体５を追加したものである。その他の点は、第１実施形態に係る回転角度検出装置１０と同様である。

【0030】

先端側磁性体５は、磁気センサ４の先端側に設けられる。先端側磁性体５の材質は、磁性体３と同様に、高い透磁率の材質が望ましく、パーマロイ等である。先端側磁性体５は、磁性体３と同じ材質でなくてもよい。例えば、先端側磁性体５を磁性体３よりも透磁率を高くしてもよいし、先端側磁性体５を磁性体３よりも透磁率を低くしてもよい。先端側磁性体５又は磁性体３の少なくとも１つに、透磁率の低い材質を採用することで、製造コストを抑制してもよい。

【0031】

先端側磁性体５を設けることで、磁気センサ４は、先端側磁性体５と磁気センサ４の後端側に設けられた磁性体３で挟まれた状態になる。磁石２により発生した磁束は、磁性体３から磁気センサ４に入り、磁気センサ４を通り抜けた磁束は、先端側磁性体５から外部に出る。即ち、先端側磁性体５は、磁気センサ４を通り抜けた磁束の出口としての役割を持つ。これにより、磁性体３は、磁石２による磁界を磁気センサ４に伝達するための主要な役割を持ち、先端側磁性体５は、磁石２による磁界を磁気センサ４に伝達するための補助的な役割を持つ。

【0032】

本実施形態によれば、第１実施形態による作用効果に加え、以下の作用効果を得ることができる。磁気センサ４の先端側に先端側磁性体５を設けることで、磁気センサ４を２つの磁性体３，５で挟む構成にすることができる。磁気センサ４を貫通する磁束の通り道の入口と出口に磁性体３，５を設けることで、第１実施形態よりも、磁束が磁気センサ４を通り抜け易くなる。

【0033】

（第３実施形態）
図９は、本発明の第３実施形態に係る回転角度検出装置１０Ｂの構成を示す構成図である。
回転角度検出装置１０Ｂは、図８に示す第２実施形態に係る回転角度検出装置１０Ａにおいて、後端側磁気センサ６及び後端側磁性体７を追加し、演算処理部２０を演算処理部２０Ｂに代えたものである。その他の点は、第２実施形態に係る回転角度検出装置１０Ａと同様である。

【0034】

後端側磁気センサ６は、磁性体３の後端側の端部に設けられる。後端側磁気センサ６は、磁性体３の先端側に設けられた磁気センサ（先端側磁気センサ）４と設けられた位置が異なる点以外は、同様である。

【0035】

後端側磁性体７は、後端側磁気センサ６の後端側に設けられる。後端側磁性体７は、先端側磁性体５と設けられた位置が異なる点以外は、同様である。

【0036】

演算処理部２０Ｂは、後端側磁気センサ６の出力電圧Ｖ２の極性が先端側磁気センサ４の出力電圧Ｖ１の極性と反対になるように、先端側磁気センサ４及び後端側磁気センサ６と電気的に接続される。演算処理部２０Ｂは、２つの磁気センサ４，６により検出される磁界の強さに基づいて、回転角度を演算する。その他の点については、演算処理部２０Ｂは、第１実施形態に係る演算処理部２０と同様である。

【0037】

図１０～図１３を参照して、磁石２の位置と磁気センサ４，６により検出される磁界の強さとの関係について説明する。図１０は、磁石２がネジ部分１２の先端にある状態の磁界を表すイメージ図である。図１１は、磁石２がネジ部分１２の中間にある状態の磁界を表すイメージ図である。図１２は、磁石２がネジ部分１２の後端にある状態の磁界を表すイメージ図である。図１３は、磁石２の位置と２つの磁気センサ４，６の出力電圧Ｖ１，Ｖ２との関係を示すグラフ図である。図１３の横軸において、「左」は、磁石２がネジ部分１２の先端に最も接近した位置を示し、「右」は、磁石２がネジ部分１２の先端から最も離れた位置を示す。

【0038】

先端側磁気センサ４については、第１実施形態で、図２～図４を参照して説明した状態と同様であるため、以下では、後端側磁気センサ６について、主に説明する。

【0039】

図１０に示すように、磁石２がネジ部分１２の先端にあるとき、磁石２は、後端側磁気センサ６から最も離れる。この状態のときに、後端側磁気センサ６は、磁石２による磁界を最も弱く受ける。

【0040】

図１１に示すように、磁石２がネジ部分１２の中間にあるとき、磁石２は、先端側磁気センサ４と後端側磁気センサ６から等距離に位置している。この状態のときに、２つの磁気センサ４，６は、磁石２による磁界を同程度の強さで受ける。また、後端側磁気センサ６は、図１０に示す状態より強く磁界を受ける。

【0041】

図１２に示すように、磁石２がネジ部分１２の後端にあるとき、磁石２は、後端側磁気センサ６に最も接近する。この状態のときに、後端側磁気センサ６は、磁石２による磁界を最も強く受ける。

【0042】

図１３に示す先端側磁気センサ４の出力電圧Ｖ１は、第１の実施形態に係る図５の出力電圧Ｖ１と同じである。上述のことから、後端側磁気センサ６の出力電圧Ｖ２は、先端側磁気センサ４の出力電圧Ｖ１と左右反転させた電圧になる。また、後端側磁気センサ６の出力電圧Ｖ２は、先端側磁気センサ４の出力電圧Ｖ１と極性が反対であるため、図１３に示すように、極性を反転させた電圧になる。

【0043】

図１４を参照して、２つの磁気センサ４，６を用いることの利点について説明する。図１４は、２つの素子の出力特性Ｃ１ｎ，Ｃ２ｎ，Ｃ１ａ，Ｃ２ａを示すイメージ図である。出力特性Ｃ１ｎは、常温の第１素子の出力特性を示す。出力特性Ｃ２ｎは、常温の第２素子の出力特性を示す。出力特性Ｃ１ａは、常温からの温度変化後の第１素子の出力特性を示す。出力特性Ｃ２ａは、常温からの温度変化後の第２素子の出力特性を示す。ここでは、２つの素子は、ほぼ同じ出力特性であるものとする。例えば、２つの素子は、先端側磁気センサ４及び後端側磁気センサ６に相当する。

【0044】

図１４に示すように、常温での２つの素子の出力特性Ｃ１ｎ，Ｃ２ｎの差Ｄｎは、常温からの温度変化後の素子の出力特性Ｃ１ａ，Ｃ２ａの差Ｄａにほぼ等しい。このように、２つの素子の出力特性の差Ｄｎ，Ｄａは、温度変化による出力特性の変化の影響を取り除くことができる。ここでは、温度変化について説明したが、温度変化に限らず、湿度変化等の環境変化の影響についても同様である。したがって、２つの素子の出力の差を用いることで、２つの素子の環境変化の影響を取り除くことができる。

【0045】

図１５～図１７を参照して、本実施形態に係る３つの変形例について説明する。
図１５に示す第１変形例は、図９に示す本実施形態に係る回転角度検出装置１０Ｂにおいて、先端側磁性体５及び後端側磁性体７を取り除いた構成である。第１変形例は、図１に示す第１実施形態に係る回転角度検出装置１０において、後端側磁気センサ６を設けた構成に相当する。

【0046】

図１６に示す第２変形例は、図９に示す本実施形態に係る回転角度検出装置１０Ｂにおいて、図６に示す第１実施形態の変形例と同様に、Ｎ極とＳ極が回転軸方向と垂直に並ぶように配置された磁石２ａを採用した構成である。

【0047】

図１７に示す第３変形例は、図１６に示す第２変形例において、先端側磁性体５及び後端側磁性体７を取り除いた構成である。

【0048】

上述した３つの変形例についても、２つの磁気センサ４，６を用いた回転角度検出装置１０Ｂを構成することができる。

【0049】

本実施形態によれば、第２実施形態による作用効果に加え、以下の作用効果を得ることができる。磁性体３の先端側及び後端側に、それぞれ磁気センサ４，６を設けることで、２つの磁気センサ４，６を用いて、回転軸１の回転角度を検出することができる。これにより、回転角度検出装置１０Ｂは、環境の変化による影響を抑制して、回転軸１の回転角度を検出することができる。

【0050】

さらに、後端側磁気センサ６の後端側に後端側磁性体７を設けることで、後端側磁気センサ６を２つの磁性体３，７で挟む構成にすることができる。これにより、先端側磁気センサ４と同様に、後端側磁気センサ６を貫通する磁束の通り道を確保し、磁束が後端側磁気センサ６を通り抜け易くなる。

【0051】

（第４実施形態）
図１８は、本発明の第４実施形態に係る回転角度検出装置１０Ｃの主要部分の構成を示す構成図である。

【0052】

回転角度検出装置１０Ｃは、図９に示す第３実施形態に係る回転角度検出装置１０Ｂにおいて、磁性体３の両端に設けられた磁性体５，７を取り除き、磁石ホルダ８及び２つのセンサホルダ２１，２２を追加したものである。その他の点は、第３実施形態に係る回転角度検出装置１０Ｂと同様である。

【0053】

なお、回転角度検出装置１０Ｃは、第１実施形態と同様に、先端側磁気センサ４又は後端側磁気センサ６のいずれか一方のみの検出結果に基づいて、回転軸１の回転角度を検出してもよい。また、センサホルダ２１，２２は、設けなくてもよい。

【0054】

図１９を参照して、磁石ホルダ８について説明する。図１９は、磁石ホルダ８を後端側磁気センサ６側から見た側面を示している。

【0055】

磁石ホルダ８は、磁性体３を貫通させる穴Ｈ１及び回転軸１のネジ部分１２を貫通させるネジ穴Ｈ２が形成された直方体形状である。穴Ｈ１及びネジ穴Ｈ２は、それぞれ回転軸方向と平行に延びる円筒形状である。穴Ｈ１は、内部で磁性体３が滑らかに摺動するように、磁性体３の外形よりも僅かに大きい径に形成される。ネジ穴Ｈ２の内側には、送り機構であるリードスクリューの役割をするネジ部分１２と嵌合する雌ネジが形成される。なお、回転軸１の回転により磁石ホルダ８を回転軸方向に移動させる構成であれば、ネジ穴Ｈ２の代わりに、どのような構成が設けられてもよい。

【0056】

磁石２は、磁石ホルダ８の穴Ｈ１とネジ穴Ｈ２の間の部分に埋め込まれる。磁石２は、Ｎ極が回転軸方向の先端側に位置し、Ｓ極が回転軸方向の後端側に位置するように、配置される。即ち、磁石２は、第３実施形態と同じ向きに配置される。

【0057】

なお、磁石２は、磁性体３が貫通する穴Ｈ１の近傍に設けられるのが望ましいが、磁石ホルダ８のどの部分に設けられてもよい。例えば、磁石２は、磁石ホルダ８の穴Ｈ１の上側部分に埋め込まれてもよい。また、磁石２は、磁石ホルダ８に完全に埋め込まれていなくてもよく、磁石２の一部が磁石ホルダ８から露出してもよい。

【0058】

磁石ホルダ８は、どのような材質でもよいが、磁性体３の摺動性が良い材質が望ましい。例えば、磁性体３が金属であるため、磁石ホルダ８の材質を樹脂等にすることで、磁性体３の摺動性を良くすることができる。なお、磁性体３の摺動性を確保するために、磁性体３が貫通する穴Ｈ１の内側に加工又は塗装等の処理を施してもよいし、穴Ｈ１の内側部分の材質を磁石ホルダ８の他の部分と材質を変えてもよい。また、穴Ｈ１の径は、磁性体３の摺動性が確保できる範囲内で、できるだけ小さくすることで、回転軸１の回転中の磁石ホルダ８の揺れ幅が制限される。

【0059】

磁性体３は、摺動性を良くするために、任意の形状及び材質を採用してよい。例えば、磁性体３の形状を円柱形状の丸棒とすることで、真円度を出し易くすることができる。また、磁性体３を加工が容易な材質にすることで、磁性体３の生産性を向上させることができる。

【0060】

先端側センサホルダ２１は、先端側磁気センサ４を保持する。後端側センサホルダ２２は、後端側磁気センサ６を保持する。なお、センサホルダ２１，２２は、一部又は全部を磁性体で形成されてもよいし、センサホルダ２１，２２の内側（磁性体３側）に、磁性体が設けられてもよい。これにより、磁気センサ４，６の外側に磁性体が配置される構成となるため、回転角度検出装置１０Ｃは、第３実施形態に係る磁性体５，７が設けられた構成と同様の作用効果が得られる。

【0061】

次に、回転角度検出装置１０Ｃの磁石ホルダ８の役割について説明する。
回転軸１のネジ部分１２が回転すると、磁性体３が磁石ホルダ８の穴Ｈ１に貫通した状態で、磁石ホルダ８が回転軸方向に移動する。穴Ｈ１に貫通している磁性体３が磁石ホルダ８の移動のガイドとなることで、磁石ホルダ８が移動している間、磁石ホルダ８に内包された磁石２と磁性体３との間の距離は、常に一定の間隔に保たれる。また、磁性体３が磁石ホルダ８の穴Ｈ１に貫通していることで、ネジ部分１２の回転に伴って、磁石ホルダ８が回転して左右に振れるような動作が制限される。

【0062】

図２０は、本実施形態の変形例に係る磁石ホルダ８ａの構成を示す後端側磁気センサ６側から見た側面図である。

【0063】

磁石ホルダ８ａに内包された磁石２ａは、図６に示す第１実施形態の変形例と同様に、Ｎ極を穴Ｈ１側（磁性体３側）に、Ｓ極をネジ穴Ｈ２側（回転軸１側）に位置するように配置される。なお、磁石２ａのＮ極とＳ極の位置は、入れ替えてもよい。また、磁石２ａは、発生する磁束を所望の方向にするように、任意の向きに配置してよい。

【0064】

本実施形態によれば、第３実施形態による作用効果に加え、磁性体３が貫通する磁石ホルダ８を設けることで、磁石２の移動中でも、磁性体３と磁石２を一定の間隔に保ち、かつ磁石２が振れるのを抑制することができる。これにより、磁性体３は、磁石２による磁界を常に一定の距離から受けることができる。また、回転軸１の回転による磁石２の移動時の振れを抑制することができる。したがって、磁気センサ４，６は、磁性体３から伝達された磁石２による磁界に基づいて、磁石２の位置（即ち、回転軸１の回転角）を精度良く検出することができる。

【0065】

なお、追加の利点及び修正について当業者により容易に生じることがある。したがって、そのより広い態様における本発明は、本明細書に示して説明される特定の詳細で代表的な実施形態に限定されない。したがって、添付の特許請求の範囲及びそれらの均等物により定義される一般的な発明の概念の精神又は範囲から逸脱することなく、様々な修正を行うことができる。

【符号の説明】

【0066】

１…回転軸、２…磁石、３…磁性体、４…磁気センサ、１０…回転角度検出装置、１１…本体部分、１２…ネジ部分、２０…演算処理部。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】