[发明专利]旋转角度传感器

说明书

技术领域

本发明涉及具备旋转的磁铁和检测磁铁的磁场的磁性传感器并检测磁铁的旋转角度的旋转角度传感器。

背景技术

近年来，在汽车的方向盘的旋转位置的检测等各种用途中，为了检测对象物的旋转位置，磁式旋转角度传感器得到广泛利用。作为磁式旋转角度传感器，例如，已知有如日本特开2007-93280号公报以及日本特开2010-66196号公报所记载的那样，具备旋转的磁铁和检测磁铁的磁场的磁性传感器并基于磁性传感器的检测输出而检测磁铁的旋转角度的传感器。

在具备旋转的磁铁和磁性传感器的旋转角度传感器中，例如，磁铁具有垂直于旋转轴的端面且具有与旋转轴垂直的方向的磁化，磁性传感器以相对磁铁的端面隔开既定间隔而相向的方式配置。作为这样结构的旋转角度传感器所寻求的性能，例如有：因磁铁而发生并施加于磁性传感器的磁场的强度较大，以及磁铁的实际旋转角度和基于磁性传感器的检测输出而检测出的磁铁的旋转角度(以下称为检测角度)之差(以下称为角度误差)较小。

向磁性传感器除了施加有磁铁发生的磁场外，还存在施加有电动机的泄漏磁场或地磁等其他磁场的情况。为在施加于磁性传感器的磁场之中相对地减小磁铁发生的磁场以外的磁场的影响，需要使因磁铁而发生并施加于磁性传感器的磁场的强度较大。因磁铁而发生并施加于磁性传感器的磁场的强度的增大，例如能通过用剩磁通密度较大的磁性材料形成磁铁，或使磁铁大型化来实现。

另一方面，发生角度误差的原因之一是磁铁和磁性传感器的位置关系的偏离。在制作旋转角度传感器时、旋转角度传感器的使用时，存在磁铁和磁性传感器的位置关系从期望的位置关系稍微偏离的情况。这里，在平行于磁铁的端面的假想平面上与旋转轴相交的位置(以下称为中心位置)，设磁铁的磁场的方向与磁铁的磁化的方向平行。而且，在假想平面上，设旋转轴通过磁性传感器的中心的磁性传感器的位置为磁性传感器的期望的位置。在上述的假想平面上，在从中心位置偏离的位置，存在磁铁的磁场的方向和中心位置的磁铁的磁场的方向不同的情况。因此，在假想平面上，在磁性传感器的位置从期望的位置偏离的情况下，可能发生磁性传感器所检测的磁场的方向与在配置于期望的位置时磁性传感器所检测的磁场的方向不同的情况。这样，可能因磁铁和磁性传感器的位置关系的偏离而引起角度误差的产生。即使在产生了磁铁和磁性传感器的位置关系的偏离的情况下，旋转角度传感器也寻求角度误差较小。

在日本特开2007-93280号公报中，记载了如下的技术：在具备圆板磁铁和磁电转换元件的旋转角度传感器中，通过将磁电转换元件配置于因圆板磁铁的旋转轴偏离而引起的角度误差较小的位置来抑制角度误差。

在日本特开2010-66196号公报中，记载了通过考虑磁铁的形状和磁检测部的配置来减小角度误差的技术。在该技术中，磁铁具有旋转中心轴的附近部、附近部的外侧的第1外周部以及第1外周部的外侧的第2外周部。附近部的与旋转中心轴平行的方向的厚度，比第1外周部及第2外周部的与旋转中心轴平行的方向的厚度厚。

如前所述，在具备旋转的磁铁和磁性传感器的旋转角度传感器中，寻求因磁铁而发生并施加于磁性传感器的磁场的强度较大，以及因磁铁和磁性传感器的位置关系的偏离而引起的角度误差较小。为了满足这些要求，可以考虑将磁性传感器配置于增大磁铁发生的磁场的强度且减小因磁铁和磁性传感器的位置关系的偏离而引起的角度误差的位置。

本申请的发明人通过模拟，确认了在圆柱形状的磁铁的端面附近存在一个区域(以下称为平行磁场区域)，该区域内的磁场方向是与期望的位置的磁场方向实质相同的方向，以及平行于磁铁的端面的假想平面上的平行磁场区域的面积随着磁铁的端面和假想平面之间的距离而变化。因此，认为通过在平行磁场区域的面积最大的假想平面上配置磁性传感器，能够使因磁铁和磁性传感器的位置关系的偏离而引起的角度误差变小。

另一方面，为了增大圆柱形状的磁铁发生的磁场的强度，增加磁铁的厚度(旋转轴方向的尺寸)是有效的。然而，在增大磁铁的厚度的情况下，发现会产生以下那样的问题。即，通过模拟得知，增大磁铁的厚度时，平行磁场区域的面积最大的假想平面和磁铁的端面之间的距离变小。因此，增大磁铁的厚度且将磁性传感器配置在平行磁场区域的面积最大的假想平面上时，磁铁的端面和磁性传感器之间的距离变得过小，从而产生磁性传感器与磁铁接触而破损的可能性。