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    • 专利摘要:
    In einer Rotationswinkelerfassungsvorrichtung ist ein Hilfsmagnet (8) derart angeordnet, dass er ein Hall-Element (2) um die Z-Achse umgibt, so dass eine Variation eines Versatzmagnetflusses unterdrückt wird, selbst wenn die Position des Hall-Elementes (2) in der X-Achsen-Richtung in Bezug auf den Hilfsmagneten (8) verschoben ist. Zusätzlich wird, selbst wenn die Position des Hall-Elementes (2) bei der Herstellung in der Y-Achsen-Richtung des Hilfsmagneten (8) verschoben wird, die Variation in dem Versatzmagnetfluss unterdrückt. Durch Justieren der Abmessung (der Länge in Zylinderrichtung) in der Z-Achsen-Richtung des Hilfsmagneten (8) wird die Variation des Versatzmagnetflusses unterdrückt, selbst wenn das Hall-Element (2) gegenüber der Mitte des Hilfsmagneten (8) in der Z-Achsen-Richtung verschoben wird. Das heißt, dass, selbst wenn die Position des Hall-Elementes (2) gegenüber der Mitte des Hilfsmagneten (8) in der dreidimensionalen Richtung verschoben wird, die Verschiebung des Versatzmagnetflusses verhindert wird, weshalb eine Verringerung der Erfassungsgenauigkeit verhindert werden kann.
    公开号:DE102004028309A1
    申请号:DE200410028309
    申请日:2004-06-11
    公开日:2005-01-27
    发明作者:Takao Kariya Ban；Akitoshi Kariya Mizutani
    申请人:Denso Corp；
    IPC主号:G01B7-30
    专利说明:
    [0001] Dievorliegende Erfindung betrifft eine Rotationswinkelerfassungsvorrichtungzur Erfassung eines relativen Rotationswinkels von zwei Teilen wieeinem rotierenden Teil und einem nicht rotierenden Teil.
    [0002] DerAufbau einer Rotationswinkelerfassungsvorrichtung gemäß dem Standder Technik ist nachstehend kurz unter Bezugnahme auf die 27A bis 27B beschrieben. Die Rotationswinkelerfassungsvorrichtungweist einen Rotor J2, der aus einem magnetischen Material gebildetist, der einen Magneten (der nachstehend als "Hauptmagnet J1" bezeichnet ist), aufweist, der in radialerRichtung derart geteilt ist, dass er im Wesentlichen eine zylindrischeForm mit einem in einer Richtung zugewandten Magnetpol bildet, undein Magneterfassungselement J3 (beispielsweise ein Hall-IC) auf,das fest an dem Rotor J2 angeordnet ist. Der Hauptmagnet J1 weist Magnetpoleauf, die sich in derselben Richtung gegenüberliegen. Wenn der relativeRotationswinkel zwischen dem Hauptmagneten J1 und dem MagneterfassungselementJ3 variiert wird, wird die durch das Magneterfassungselement J3gelangende Magnetflussdichte (Magnetkraft) variiert, so dass das Ausgangssignaldes Magneterfassungselements J3 variiert wird. Das heißt, dassdie Rotationswinkelerfassungsvorrichtung den relativen Rotationswinkel desTeils auf der Seite des Hauptmagneten J1 und des Teils auf der Seitedes Magneterfassungselements J3 auf der Grundlage des Ausgangssignals desMagneterfassungselements J3 erfasst.
    [0003] 2A zeigt ein typisches Verhältnis zwischendem Rotationswinkel und der durch das Magneterfassungselement J3fließendeMagnetflussdichte (der Magnetflussdichte, die durch das MagneterfassungselementJ3 gelangt, ist nachstehend lediglich als "Magnetflussdichte" bezeichnet) in der Rotationswinkelerfassungsvorrichtungmit dem vorstehend beschriebenen Aufbau. Es sei angenommen, dass derAusgangsbereich des Magneterfassungselements J3 im Zusammenhangmit der Variation der Magnetflussdichte, wenn der Hauptmagnet J1im Uhrzeigersinn um das Magneterfassungselement J3 in 27A gedreht wird, als positiveingestellt wird, währendder Ausgangsbereich des Magneterfassungselements J3 im Zusammenhangmit der Variation der Magnetflussdichte, wenn Hauptmagnet J1 gegenden Uhrzeigersinn um das Magneterfassungselement J3 in 27A gedreht wird, als negativeingestellt wird. In diesem Fall wird, wenn der Anwendungsausgangsbereichdes Magneterfassungselements J3 auf irgendeine der positiven undnegativen Seiten verwendet wird, wird die Magnetflussdichte auf ±90° zurückgeführt, weshalbdie Erfassungsgrenze in dem Bereich von ±90° liegt.
    [0004] ImAllgemeinen wird als Hauptmagnet J1 ein Permanentmagnet verwendet.Der Permanentmagnet weist eine Temperaturcharakteristik dahingehend auf,dass der Magnetfluss mit der Temperatur variiert. Jedoch ist dieVariation der Temperaturcharakteristik minimal, wenn die Magnetflussdichtegleich 0 (mT, diese Einheit ist nachstehend nicht angegeben) ist. Daherist die Magneterfassungsgenauigkeit bei einer Magnetflussdichteum 0 verbessert.
    [0005] Wenndie Rotationswinkelerfassungsvorrichtung bei einer Einrichtung zurErfassung des Öffnungsgradeseiner Drosselklappe verwendet wird, ist es erforderlich, einen kleinen Öffnungsgradum den Öffnungsgradim Leerlauf mit hoher Genauigkeit zu erfassen, weshalb die Magnetflussdichteum 0 als die 0°-Positionder Drosselklappe verwendet werden muss.
    [0006] Indiesem Fall ist der Erfassungsbereich der Drosselklappe auf denBereich von 0° – 90° beschränkt, weshalbein Öffnungsgradvon 90° oder mehrnicht erfasst werden kann.
    [0007] Dasheißt,dass die Erfassung von 90° oder mehrnicht nur in dem Fall unmöglichist, bei dem die Rotationswinkelerfassungsvorrichtung gemäß dem Standder Technik bei einer Drosselklappe verwendet wird, sondern ebenfallsin dem Fall unmöglichwird, wenn der Referenzwinkel des Winkels 0° um die Magnetflussdichte von0 eingestellt ist, weshalb der Erfassungswinkelbereich auf den Bereichvon 0° – 90° beschränkt ist.
    [0008] Weiterhinist es zur Verbesserung der Erfassungsgenauigkeit notwendig, dassdie Variationscharakteristik der Magnetflussdichte in dem Erfassungswinkelbereicheine Linearitätaufweist (die nachstehend einfach als "Linearität" bezeichnet ist). Jedoch weist das Ausgangssignaldes Magneterfassungselements J3 eine Sinuskurvenvariation auf, sodass der Erfassungsbereich mit einer hohen Linearität eng ist,wobei die Linearitätreduziert würde,wie es in 2A gezeigtist, wenn der Erfassungsbereich verbreitert wird.
    [0009] Alseine Einrichtung zum Lösendes vorstehend beschriebenen Nachteils wurde eine Technik vorgeschlagen,wie sie in 28A – 28B gezeigt ist, gemäß der einHilfsmagnet J4 in der Nachbarschaft des MagneterfassungselementsJ3 angeordnet wird, wobei der Erfassungswinkelbereich auf 90° oder mehrausgedehnt wird, oder der Erfassungsbereich mit hoher Linearität verbreitertwird, indem eine konstante Magnetkraft in der Magneterfassungsrichtung desMagneterfassungselements J3 ausgeübt wird, während der Referenzwinkel desWinkels 0° inder Nachbarschaft der Magnetflussdichte von 0 eingestellt wird,an der die Magnetflussdichte nicht durch die Temperaturcharakteristikvariiert wird (beispielsweise Japanische Anmeldung Nr. 2002-285378).
    [0010] Inder in der Japanischen Anmeldungsnummer 2002-285378 offenbartenTechnik variiert, wie es auf der unteren Hälfte von 29 gezeigt ist, wenn der HilfsmagnetJ4 lediglich in der Nachbarschaft des Magneterfassungselements J3angeordnet ist, um eine konstante Magnetkraft in der Magneterfassungsrichtungdes Magneterfassungselements J3 auszuüben, eine Variation des Abstandszwischen dem Hilfsmagneten J4 und dem Magneterfassungselement J3(der in 29 durch denAbstand in der X-Achsen-Richtung dargestellt ist) stark die durch dasMagneterfassungselement J3 erfasste Magnetflussdichte, wie es indem Graphen in der unteren Hälftevon 29 gezeigt ist,da der Hilfsmagnet J4 einen offenen Magnetpfad bildet. Dementsprechend wirdder Rotationswinkel des Hauptmagneten J1 für die Magnetflussdichte 0 nachdem Versatz auf der Grundlage des Hilfsmagneten J4 variiert, sodass die Erfassungsgenauigkeit reduziert wird.
    [0011] Weiterhinbildet in dem Fall der Verwendung eines Statorjochs J5, das im relativenRotationswinkel in Bezug auf das Magneterfassungselement J3 nichtvariiert ist und effektiv Magnetfluss, der in dem HauptmagnetenJ1 auftritt, zu dem Magneterfassungselement J3 führt, wie es in 30 gezeigt ist, der Hilfsmagnet J4 einen geschlossenenMagnetpfad, weshalb die Wirkung der Verschiebung des relativen Abstandszwischen dem Magneterfassungselement J3 und dem Hilfsmagneten 14 aufein kleines Ausmaß unterdrückt werden.Jedoch erhöhtdie Verwendung des Statorjochs J5 die Anzahl der Teile. Weiterhintrifft eine Hysterese in der auf das Magneterfassungselement J3ausgeübtenMagnetflussdichte aufgrund des Restmagnetsflusses des Statorjochs J5auf, so dass die Erfassungsgenauigkeit verschlechtert wird.
    [0012] DieRotationswinkelerfassungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindungwird auf eine Technik angewendet, bei der der Wert einer einem Magneterfassungselementbeaufschlagten Magnetflussdichte durch einen Hauptmagneten auf einen unterschiedlichenWert durch einen Hilfsmagneten geändert (versetzt) wird, weshalbder Erfindung die Aufgabe zugrunde liegt, eine Rotationswinkelerfassungsvorrichtunganzugeben, bei der ein Joch, das im relativen Rotationswinkel imBezug auf das Magneterfassungselement nicht variiert, beseitigtist (wenn das Magneterfassungselement ein nicht rotierendes Teilist, ist das Joch ein Statorjoch, und wenn das Magneterfassungselementein rotierendes Teil ist, ist das Joch ein Rotorjoch), so dass verhindert werdenkann, dass die Erfassungsgenauigkeit durch die Wirkung eines Restmagnetflussesdes Jochs reduziert werden kann, und ebenfalls verhindert werdenkann, dass der Versatzwert auf der Grundlage des Hilfsmagneten (dieVariationsgröße der Magnetflussdichte,die auf das Magneterfassungselement ausgeübt wird) variiert, selbst wennein Verschieben in dem relativen Abstand zwischen dem Magneterfassungselementund dem Hilfsmagneten aufgrund eines Herstellungsfehlers oder dergleichenauftritt.
    [0013] Beieiner Rotationswinkelerfassungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausgestaltungder vorliegenden Erfindung übtein Hilfsmagnet, der derart angeordnet ist, dass er ein Magneterfassungselement umgibt,eine konstante Magnetkraft in der Magneterfassungsrichtung des Magneterfassungselements aus,wodurch ein Hauptmagnetwinkel, bei dem die Magnetflussdichte durcheinen Hauptmagneten auf 0 eingestellt ist, mittels des Hilfsmagnetenzu einem anderen Winkel versetzt werden kann.
    [0014] Dasheißt,dass der Hauptmagnetwinkel für dieMagnetflussdichte von 0, unter dem die Magnetflussdichte nicht durchdie Temperaturcharakteristik variiert wird, auf irgendeinen beliebigenWert eingestellt werden kann (Versatzgrößeneinstellung).
    [0015] Durchdie Versatzgrößeneinstellungkann der Hauptmagnetwinkel fürdie Magnetflussdichte von 0, bei dem die Magnetflussdichte nichtdurch die Temperaturcharakteristik variiert wird, von einem Winkelfür dieMagnetflussdichte von 0 vor dem Versatz bewegt werden und auf einenReferenzwinkel (Winkel 0°)eingestellt werden. Daher kann der Erfassungswinkelbereich auf 90° oder mehrvergrößert werden.
    [0016] DerReferenzwinkel, bei dem die Magnetflussdichte auf 0 durch den Hauptmagneteneingestellt ist, wird zu einem anderen Winkel durch den Hilfsmagnetenversetzt, wodurch der Rotationswinkel unter Verwendung eines Abschnittsmit höchstmöglicherLinearitätdes Ausgangssignals des Magneterfassungselements erfasst werdenkann. Das heißt, dassder Erfassungsbereich mit hoher Linearität verbreitert werden kann,weshalb der breite Erfassungsbereich mit hoher Genauigkeit erfasstwerden kann.
    [0017] Inder Rotationswinkelerfassungsvorrichtung gemäß der ersten Ausgestaltungder vorliegenden Erfindung ist der Hilfsmagnet derart angeordnet, dasser das Magneterfassungselement umgibt. Dementsprechend wird dieUmgebung des Magneterfassungselements ein überall einhüllender Magnetspalt. Daherwird, selbst wenn der relative Abstand zwischen dem Magneterfassungselementund dem Hilfsmagneten innerhalb des das Magneterfassungselementumgebenden Hilfsmagneten verschoben wird, eine Variation der aufdas Magneterfassungselement durch den Hilfsmagneten ausgeübte Magnetflussdichteunterdrückt,weshalb die Variation der Versatzgröße durch den Hilfsmagnetenunterdrückt werdenkann.
    [0018] Dasheißt,selbst wenn der relative Abstand zwischen dem Magneterfassungselementund dem Hilfsmagneten innerhalb des das Magneterfassungselementumgebenden Hilfsmagneten verschoben wird, verhindert werden kann,dass der Hauptmagnetwinkel (Referenzwinkel) für die Magnetflussdichte von0 abweicht, weshalb verhindert werden kann, dass die Erfassungsgenauigkeitreduziert wird.
    [0019] Weiterhinverwendet die Rotationswinkelerfassungsvorrichtung gemäß der erstenAusgestaltung der vorliegenden Erfindung kein Joch, das nicht imrelativen Rotationswinkel in Bezug auf das Magneterfassungselementvariiert wird und effektiv den in dem Hauptmagneten auftretendenMagnetfluss zu dem Magneterfassungselement führt (ein Statorjoch, wenn dasMagneterfassungselement ein nicht rotierendes Teil ist, und einRotorjoch, wenn das Magneterfassungselement ein rotierendes Teilist). Da kein Joch verwendet wird, kann die Anzahl der Teile verringertwerden.
    [0020] Daweiterhin kein Joch verwendet wird, das nicht im relativen Rotationswinkelin Bezug auf das Magneterfassungselement variiert wird, tritt keinEffekt des restlichen Magnetflusses des Jochs auf. Das heißt, es gibtkeine Hysterese, die auf das Magneterfassungselement durch den Restmagnetflussdes Jochs ausgeübtwird, weshalb verhindert werden kann, dass die Erfassungsgenauigkeitreduziert wird.
    [0021] Beieiner Rotationswinkelerfassungsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausgestaltungder Erfindung übtein Hilfsmagnet, der an beiden Seiten eines Magneterfassungselementsangeordnet ist, eine konstante Magnetkraft in der Magneterfassungsrichtungdes Magneterfassungselements aus, weshalb ein Hauptmagnetwinkel,an dem die Magnetflussdichte auf 0 durch einen Hauptmagneten eingestellt ist,durch den Hilfsmagneten zu einem anderen Winkel versetzt werdenkann.
    [0022] Dasheißt,dass wie gemäß der erstenAusgestaltung der Hauptmagnetwinkel für die Magnetflussdichte von0, bei dem die Magnetflussdichte nicht durch die Temperaturcharakteristikvariiert wird, auf irgendeinen beliebigen Wert eingestellt werden kann(Versatzgrößeneinstellung).
    [0023] Durchdie Versatzgrößeneinstellungkann der Hauptmagnetwinkel fürdie Magnetflussdichte von 0, bei dem die Magnetflussdichte nichtdurch die Temperaturcharakteristik variiert wird, von einem Winkelfür dieMagnetflussdichte von 0 vor dem Versatz bewegt werden und auf einenReferenzwinkel (Winkel 0°)eingestellt werden. Daher kann der Erfassungswinkelbereich auf 90° oder mehrvergrößert werden.
    [0024] Weiterhinwird der Hauptmagnetwinkel (Referenzwinkel), bei dem die Magnetflussdichteauf 0 durch den Hauptmagneten eingestellt ist, durch den Hilfsmagnetenzu einem anderen Winkel versetzt, wodurch der Rotationswinkel unterVerwendung eines Abschnitts mit höchstmöglicher Linearität des Ausgangssignalsdes Magneterfassungselements erfasst werden kann. Das heißt, dassder Erfassungsbereich mit hoher Linearität verbreitert werden kann,weshalb der breite Erfassungsbereich mit hoher Genauigkeit erfasstwerden kann.
    [0025] Beider Rotationswinkelerfassungsvorrichtung gemäß der zweiten Ausgestaltungist der Hilfsmagnet an beiden Seiten des Magneterfassungselementsangeordnet.
    [0026] Daherkann, selbst wenn der relative Abstand zwischen dem Magneterfassungselementund dem Hilfsmagneten in der Richtung verschoben wird, entlang derdas Magnetelement durch den Hilfsmagneten sandwichartig eingeschlossenist (zu einer Seite oder zu einer anderen Seite des Hilfsmagneten), dieVariation der durch den Hilfsmagneten auf das MagneterfassungselementausgeübtenMagnetflussdichte unterdrücktwerden, und die Variation der Versatzgröße durch den Hilfsmagnetenkann unterdrückt werden.
    [0027] Dasheißt,dass selbst wenn der relative Abstand zwischen dem Magneterfassungselementund dem Hilfsmagneten in der Richtung verschoben wird, entlang derdas Magneterfassungselement durch den Hilfsmagneten sandwichartigumgeben ist, verhindert werden kann, dass der Hauptmagnetwinkel (Referenzwinkel)für dieMagnetflussdichte von 0 verschoben wird, weshalb verhindert werdenkann, dass die Erfassungsgenauigkeit reduziert wird.
    [0028] Weiterhinwird bei der Rotationswinkelerfassungsvorrichtung gemäß der zweitenAusgestaltung wie gemäß der erstenAusgestaltung kein Joch verwendet, der im relativen Winkel in Bezugauf das Magneterfassungselement nicht variiert wird und effektiv denin dem Hauptmagneten auftretenden Magnetfluss zu dem Magneterfassungselementführt.Die Nichtverwendung des Jochs ermöglicht es, die Anzahl der Teilezu verringern.
    [0029] Dakein Joch verwendet wird, das nicht im relativen Rotationswinkelin Bezug auf das Magneterfassungselement variiert wird, tritt keineWirkung des Restmagnetflusses des Jochs auf. Das heißt, es tritt keineHysterese der durch den Restmagnetfluss des Jochs auf das MagneterfassungselementausgeübtenMagnetflussdichte auf, weshalb verhindert werden kann, dass dieErfassungsgenauigkeit reduziert wird.
    [0030] Beieiner Rotationswinkelerfassungsvorrichtung gemäß einer dritten Ausgestaltungsind die Magnetflussrichtung des durch den Hilfsmagneten auf dasMagneterfassungselement ausgeübtenMagnetflusses und die Magneterfassungsrichtung des Magneterfassungselementsnicht parallel zueinander, sondern weisen einen Versatzwinkel auf.
    [0031] Diedurch das Magneterfassungselement erfasste Magnetflussdichte kanndurch Bereitstellen eines Versatzwinkels zwischen der Magnetflussrichtungdes von dem Hilfsmagneten auf das Magneterfassungselement ausgeübten Magnetflussesund der Magneterfassungsrichtung des Magneterfassungselements unddurch Justieren des Versatzwinkels justiert werden. Das heißt, dassdurch Justieren des Versatzwinkels der Hauptmagnetwinkel (Referenzwinkel)für dieMagnetflussdichte von 0 auf irgendeinen Wert justiert werden kann.
    [0032] Beieiner Rotationswinkelerfassungsvorrichtung gemäß einer vierten Ausgestaltungsind der Hauptmagnet und der Hilfsmagnet der Rotationswinkelerfassungsvorrichtungaus Permanentmagneten mit den gleichen Temperaturcharakteristikengebildet. Mit diesem Aufbau kann der Nachteil verhindert werden,dass der Hauptmagnetwinkel (Referenzwinkel) für die Magnetflussdichte 0 aufgrundder Temperaturvariation variiert wird.
    [0033] DieErfindung ist nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen und unterBezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
    [0034] 1A eine Darstellung einerRotationswinkelerfassungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausgestaltungbei Betrachtung entlang der Z-Achsen-Richtung, und 1B eine Querschnittsansicht der Rotationswinkelerfassungsvorrichtunggemäß dem ersten Ausführungsbeispiel,die entlang der Z-Achsen-Richtung (Linie 1B-1B) genommen ist;
    [0035] 2A und 2B Graphen, die das Verhältnis zwischender Magnetflussdichte und dem Rotationswinkel in der Rotationswinkelerfassungsvorrichtung gemäß dem erstenAusführungsbeispieldarstellen,
    [0036] 3A bis 3C Graphen, die das Verhältnis zwischender Verlagerungsgröße einesHall-Elements und eines Versatzmagnetflusses gemäß dem ersten Ausführungsbeispieldarstellen,
    [0037] 4A eine Darstellung einerRotationswinkelerfassungsvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispielbei Betrachtung entlang der Z-Achsen-Richtung, wobei 4B eine Querschnittsansicht der Rotationswinkelerfassungsvorrichtunggemäß dem zweitenAusführungsbeispielzeigt, die entlang der Z-Achsen-Richtunggenommen ist (Linie IVB-IVB),
    [0038] 5A eine Darstellung einerRotationswinkelerfassungsvorrichtung gemäß eines dritten Ausführungsbeispiel,bei Betrachtung entlang der Z-Achsen-Richtung,wobei 5B eine Querschnittsansichtder Rotationswinkelerfassungsvorrichtung gemäß dem dritten Ausführungsbeispielzeigt, die entlang der Z-Achsen-Richtunggenommen ist (Linie VB-VB),
    [0039] 6A eine Darstellung einerRotationswinkelerfassungsvorrichtung gemäß einem vierten Ausführungsbeispielbei Betrachtung entlang der Z-Achsen-Richtung, wobei 6B eine Querschnittsansicht der Rotationswinkelerfassungsvorrichtunggemäß dem vierten Ausführungsbeispielzeigt, der entlang der Z-Achsen-Richtunggenommen ist (Linie VIB-VIB),
    [0040] 7A eine Darstellung einerRotationswinkelerfassungsvorrichtung gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel bei Betrachtungentlang der Z-Achsen-Richtung,wobei 7B eine Querschnittsansichtder Rotationswinkelerfassungsvorrichtung gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel zeigt, die entlangder Z-Achsen-Richtunggenommen ist, (Linie VIIB-VIIB),
    [0041] 8 einen Graphen, der dasVerhältnis zwischendem Befestigungswinkel eines Hilfsmagneten und einem Versatzmagnetflussin der Rotationswinkelerfassungsvorrichtung gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel veranschaulicht,
    [0042] 9A eine Darstellung einerRotationswinkelerfassungsvorrichtung gemäß einem sechsten Ausführungsbeispielbei Betrachtung entlang der Z-Achsen-Richtung, wobei 9B eine Querschnittsansicht der Rotationswinkelerfassungsvorrichtung gemäß dem sechstenAusführungsbeispielzeigt, die entlang der Z-Achsen-Richtung(Linie IXB-IXB) genommen ist, und 9C eineDarstellung zweier Hall-ICs bei Betrachtung entlang der Z-Achsen-Richtungzeigt,
    [0043] 10A und 10B Graphen, die das Verhältnis zwischender Befestigungsposition des Hall-Elements in der Y-Achsen-Richtung unddem Versatz-Magnetfluss gemäß dem sechstenAusführungsbeispielveranschaulichen,
    [0044] 11A eine Darstellung einerRotationswinkelerfassungsvorrichtung gemäß einem siebten Ausführungsbeispielbei Betrachtung entlang der Z-Achsen- Richtung, wobei 11B eine Querschnittsansicht der Rotationswinkelerfassungsvorrichtunggemäß dem siebtenAusführungsbeispiel zeigt,die entlang der Z-Achsen-Richtunggenommen ist (Linie XIB-XIB),
    [0045] 12A und 12B zeigen Graphen, die das Verhältnis zwischender Verlagerungsgröße des Hall-Elementsund dem Versatzmagnetfluss gemäß dem siebtenAusführungsbeispieldarstellen,
    [0046] 13A eine Darstellung einerRotationswinkelerfassungsvorrichtung gemäß einem achten Ausführungsbeispielbei Betrachtung entlang der Z-Achsen-Richtung, wobei 13B eine Querschnittsansicht der Rotationswinkelvorrichtunggemäß dem achtenAusführungsbeispielzeigt, die entlang der Z-Achsen-Richtunggenommen ist (Linie XIIIB-XIIIB),
    [0047] 14B zeigt eine Drei-Ebenen-Ansichtdes Hilfsmagneten gemäß dem achtenAusführungsbeispiel,
    [0048] 15A eine Darstellung einerRotationswinkelerfassungsvorrichtung gemäß einem neunten Ausführungsbeispielbei Betrachtung entlang der Z-Achsen-Richtung, wobei 15B eine Querschnittsansicht der Rotationswinkelerfassungsvorrichtunggemäß dem neuntenAusführungsbeispiel zeigt,die entlang der Z-Achsen-Richtunggenommen ist (Linie XVB-XVB),
    [0049] 16A bis 16C Graphen, die das Verhältnis zwischender Verlagerungsgröße des Hall-Elementsund dem Versatzmagnetfluss gemäß dem neuntenAusführungsbeispieldarstellen,
    [0050] 17A bis 17C perspektivische Ansichten und Graphen,die das Verhältniszwischen der Verlagerungsgröße des Hall-Elementsund dem Versatzmagnetfluss gemäß dem neuntenAusführungsbeispieldarstellen,
    [0051] 18A eine Darstellung desHall-Elements und des Hilfsmagneten gemäß einem zehnten Ausführungsbeispielbei Betrachtung entlang der Z-Achsen-Richtung, wobei 18B eine Querschnittsansichtzeigt, die entlang der Z-Achsen-Richtunggenommen ist,
    [0052] 19A eine Darstellung einerRotationswinkelerfassungsvorrichtung gemäß einem elften Ausbildungsbeispielbei Betrachtung entlang der Z-Achsen-Richtung, wobei 19B eine Querschnittsansicht der Rotationswinkelerfassungsvorrichtunggemäß dem zehntenAusführungsbeispiel zeigt,die entlang der Z-Achsen-Richtunggenommen ist, (Linie XIXB-XIXB),
    [0053] 20 eine Querschnittsansichtdes Hilfsmagneten gemäß dem elftenAusführungsbeispiel,
    [0054] 21A zeigt eine Darstellungeiner Rotationswinkelerfassungsvorrichtung gemäß einem zwölften Ausführungsbeispiel, wenn entlangder Z-Achsen-Richtung betrachtet, und 21B zeigt eineQuerschnittsansicht der Rotationswinkelerfassungsvorrichtung gemäß dem zwölften Ausführungsbeispiel,die entlang der Z-Achsen-Richtunggenommen ist, (Linie XXIB-XXIB),
    [0055] 22A zeigt eine Darstellungeiner Rotationswinkelerfassungsvorrichtung gemäß einem 13. Ausführungsbeispiel,wenn entlang der Z-Achsen-Richtung betrachtet, wobei 22B eine Querschnittsdarstellung derRotationswinkelerfassungsvorrichtung gemäß dem 13. Ausführungsbeispiel zeigt,die entlang der Z-Achsen-Richtunggenommen ist (Linie XXIIB-XXIIB),
    [0056] 23A eine Darstellung einerRotationswinkelerfassungsvorrichtung gemäß einem 14. Ausführungsbeispielbei Betrachtung entlang der Z-Achsen-Richtung, wobei 23B eine Querschnittsansicht der Rotationswinkelerfassungsvorrichtunggemäß dem 14.Ausführungsbeispielzeigt, die entlang der Z-Achsen-Richtunggenommen ist,
    [0057] 24A eine Darstellung einerRotationswinkelerfassungsvorrichtung gemäß einem 15. Ausführungsbeispielbei Betrachtung entlang der Z-Achsen-Richtung, wobei 24B eine Querschnittsansicht der Rotationswinkelerfassungsvorrichtunggemäß dem 14.Ausführungsbeispielzeigt, die entlang der Z-Achsen-Richtunggenommen ist (Linie XXIVB-XXIVB),
    [0058] 25A eine Darstellung einerRotationswinkelerfassungsvorrichtung gemäß einem 16. Ausführungsbeispielbei Betrachtung entlang der Z-Achsen-Richtung, wobei 25B eine Querschnittsansicht der Rotationswinkelerfassungsvorrichtunggemäß dem 16.Ausführungsbeispielzeigt, die entlang der Z-Achsen-Richtunggenommen ist (Linie XXVB-XXVB),
    [0059] 26A eine Darstellung einerRotationswinkelerfassungsvorrichtung gemäß einem 17. Ausführungsbeispielbei Betrachtung entlang der Z-Achsen-Richtung, wobei 26B eine Querschnittsansicht der Rotationswinkelerfassungsvorrichtunggemäß dem 17.Ausführungsbeispielzeigt, die entlang der Z-Achsen-Richtunggenommen ist (Linie XXVIB-XXVIB),
    [0060] 27A eine Darstellung einerRotationswinkelerfassungsvorrichtung gemäß dem Stand der Technik beiBetrachtung entlang der Z-Achsen-Richtung, wobei 27B eine Querschnittsansicht der Rotationswinkelerfassungsvorrichtunggemäß dem Beispieldes Standes der Technik zeigt, die entlang der Z-Achsen-Richtung genommenist (Linie XXVIIB-XXVIIB),
    [0061] 28A eine Darstellung einerRotationswinkelerfassungsvorrichtung gemäß dem Stand der Technik beiBetrachtung entlang der Z-Achsen-Richtung, wobei 28B eine Querschnittsansicht der Rotationswinkelerfassungsvorrichtungzeigt, die entlang der Z-Achsen-Richtung genommen ist (Linie XXVIIIB-XXVIIIB),
    [0062] 29 einen Graphen, der dasVerhältnis zwischendem Versatzausmaß desHall-Elements und dem Versatzmagnetfluss gemäß dem Stand der Technik zeigt,und
    [0063] 30 eine Darstellung einesRotationswinkelerfassungselements gemäß dem Stand der Technik beiBetrachtung entlang der Z-Rchsen-Richtung.
    [0064] Nachstehendsind bevorzugte Ausführungsbeispielegemäß der Erfindungunter Bezugnahme auf die Ausführungsbeispieleund Modifikationen beschrieben. In der nachstehenden Beschreibungbeziehen sich die ersten bis achten Ausführungsbeispiele auf die ersteAusgestaltung der vorliegenden Erfindung, und die neunten bis 13.Ausführungsbeispielebeziehen sich auf die zweite Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung.Weiterhin entsprechen die 14. bis 17. Ausführungsbeispiele Modifikationen,die fürdie ersten und zweiten Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindungengemeinsam sind.
    [0065] Nachstehendist ein erstes Ausführungsbeispielgemäß der vorliegendenErfindung unter Bezugnahme auf 1A bis 3 beschrieben.
    [0066] Zunächst istder grundsätzlicheAufbau einer Rotationswinkelerfassungsvorrichtung unter Bezugnahmeauf 1A und 1B beschrieben. 1A zeigt eine Darstellungder Rotationswinkelerfassungsvorrichtung bei Betrachtung aus derRotationsachsenrichtung, und 1B zeigteine Querschnittsansicht der Rotationswinkelerfassungsvorrichtung,die entlang der Rotationsachsenrichtung genommen ist.
    [0067] DieRotationswinkelerfassungsvorrichtung gemäß diesem Ausführungsbeispielzielt auf die Erfassung eines Rotationswinkels (Öffnungsgrads) von beispielsweiseeiner Drosselklappe ab. Sie ist mit einem Rotor 1 (Rotationsteil),der einstückigmit der Drosselklappe überein (nicht gezeigtes) Teil rotiert, und einem Hall-IC 3 ausgerüstet, dasein Hall-Element 2 (wie beispielsweise ein Magneterfassungselement)aufweist. Das Hall-IC 3 wird durch ein festes Teil (nichtrotierendes Teil) (das nicht gezeigt ist) gestützt, und das Hall-Element 2 istauf der Rotationsachse des Rotors 1 angeordnet.
    [0068] DerRotor 1 ist koaxial um das Hall-IC 3, genau umdas Hall-Element 2 angeordnet, und weist einen zylinderförmigen Magnetstützzylinder 4 sowieeinen Hauptmagneten 5 zum Beaufschlagen magnetischer Kraftauf das Hall-Element 2 auf.
    [0069] DerHauptmagnet 5 weist einen Magnetflusserzeugungsmagneten(Magnetflussbeaufschlagungsmagnet) 6 zum Beaufschlagenvon Magnetfluss auf das Hallelement 2 und einen Magnetflussaufnahmemagneten 7 zumAufnehmen des von dem Magnetflusserzeugungsmagneten 6 zudem Hall-Element 2 beaufschlagten Magnetfluss auf. Das heißt, dassder Hauptmagnet 5 derart angeordnet ist, dass die innereumlaufende Oberflächedes Magnetflusserzeugungsmagneten 6 eine N-Pol-Polarität aufweist,und dass die innere umlaufende Seite des Magnetflussaufnahmemagneten 7 eineS-Pol-Polarität aufweist.
    [0070] DerMagnetflusserzeugungsmagnet 6 und der Magnetflussaufnahmemagnet 7 sindan beiden Seiten des Hall-Elements 2 derart angeordnet,dass sie voneinander beabstandet sind und einander zugewandt sind.Der Magnetflusserzeugungsmagnet 6 und der Magnetflussaufnahmemagnet 7 gemäß diesemAusführungsbeispielsind jeweils derart ausgelegt, dass sie eine halbzylindrische Formaufweisen, weshalb der Hauptmagnet eine im Wesentlichen zylindrischeForm aufweist, die in dem Magnetflusserzeugungsmagneten 6 unddem Magnetflussaufnahmemagneten 7 in radialer Richtungunterteilt ist. Ein vorbestimmter Luftspalt ist an jedem der einanderzugewandten Abschnitte gebildet, an dem die Enden der jeweiligenBogenabschnitte des Magnetflusserzeugungsmagneten 6 unddes Magnetflussaufnahmemagneten 7 einander zugewandt sind.Der Magnetflusserzeugungsmagnet 6 und der Magnetflussaufnahmemagnet 7 sindin dem Magnetstützzylinder 4 befestigtund derart angeordnet, dass sie das Hall-Element 2 umgeben.
    [0071] DieDicke des Magnetflusserzeugungsmagneten 6 und/oder desMagnetflussaufnahmemagneten 7 kann derart variiert werden,dass verhindert wird, dass die durch den Hauptmagneten 5 dem Hall-Element 2 beaufschlagteMagnetflussdichte variiert wird, selbst wenn die Befestigungspositiondes Hall-Elements 2 versetzt wird.
    [0072] Dasin der Mitte des Rotors 1 angeordnete Hall-IC 3 istvorzugsweise ein bekanntes IC, das durch Integrieren des Hall-Elements 2,einer Signalverarbeitungsschaltung usw. erreicht wird, und gibt einSpannungssignal entsprechend der Magnetflussdichte in der Richtung(Magneterfassungsrichtung) aus, die senkrecht zu der Magneterfassungsfläche desHall-Elements 2 ist.
    [0073] DerBetrieb der auf diese Weise aufgebauten Rotationswinkelerfassungsvorrichtung(den Aufbau ohne Hilfsmagnet 8, wie es vorstehend beschrieben ist)ist nachstehend unter Bezugnahme auf 2A beschrieben.
    [0074] Inder nachstehenden Beschreibung ist, wie es in 1 gezeigt ist, die Rotationsachse desRotors 1 als die Z-Achsegesetzt, ist die magnetisch unempfindliche Richtung des Hall-Elements 2 (dieRichtung entlang der Magneterfassungsfläche), die senkrecht zu derZ-Achse verläuft,als die X-Achse gesetzt, und ist die Magneterfassungsrichtung des Hall-Elements 2 (dieRichtung senkrecht zu der Magneterfassungsfläche), die senkrecht zu derZ-Achse verläuft,als Y-Achse gesetzt.
    [0075] Dabeiist der Rotationswinkel des Rotors 1 auf 0° eingestellt,wenn die Mittelachse des Luftspalts zwischen dem Magnetflusserzeugungsmagneten 6 unddem Magnetflussaufnahmemagneten 7 in der Y-Achsen-Richtungorientiert ist, der Rotationswinkel des Rotors 1 ist auf90° eingestellt, wenndie Mittelachse des Luftspalts zwischen dem Magnetflusserzeugungsmagneten 6 unddem Magnetflussaufnahmemagneten 7 in der X-Achsen-Richtungorientiert ist (vgl. 1A und 1B).
    [0076] DieRotationswinkelerfassungsvorrichtung ist mit einem Magnetkreis ausgerüstet, indem Magnetfluss entlang eines Pfades fließt, der sich von dem Magnetflusserzeugungsmagneten 6 über dasHall-IC 3 (Hall-Element 2)zu den Magnetflussaufnahmemagneten 7 erstreckt. Wenn derRotor 1 zusammen mit der Drosselklappe gedreht wird, wirddie Magnetflussdichte senkrecht zu der Magneterfassungsfläche desHall-Elements 2 variiert.
    [0077] Genauerist, wie es in 2A gezeigtist, die Magnetflussdichte senkrecht zu der Magneterfassungsfläche desHall-Elements 2 maximal, wenn der Rotationswinkel des Rotors 1 gleich90° ist,und wird die Magnetflussdichte senkrecht zu der Magneterfassungsfläche desHall-Elements 2 entsprechend dem Rotationswinkel reduziert,wenn der Rotationswinkel des Rotors 1 auf einen Winkel über 90° erhöht wird oderauf einen Winkel niedriger als 90° verringert wird.Der Magnetfluss senkrecht zu der Magneterfassungsfläche desHall-Elements 2 ist an der Position, an der der Rotationswinkeldes Rotors 1 gleich 0° ist, gleich0.
    [0078] Weiterhinwird, wenn der Rotationswinkel des Rotors 1 gegenüber 0° auf einenegative Seite gedreht wird, die Magnetflussdichte in der entgegengesetztenRichtung, die senkrecht zu der Magneterfassungsfläche desHall-Elements 2 verläuft,entsprechend dem Rotationswinkel erhöht. Wenn der Rotationswinkeldes Rotors 1 gleich –90° ist, istdie Magnetflussdichte in der entgegengesetzten Richtung, die senkrechtzu der Magneterfassungsfläche desHall-Elements 2 verläuft,maximal.
    [0079] Wennder Rotationswinkel des Rotors 1 weiter zu der negativenSeiten über –90° hinausgedreht wird,wird die Magnetflussgröße in derentgegengesetzten Richtung, die senkrecht zu der Magneterfassungsfläche verläuft, entsprechenddem Rotationswinkel verringert, und wird die Magnetflussdichte in derentgegengesetzten Richtung, die durch das Hall-Element 2 gelangt,verringert.
    [0080] Wiees vorstehend im Hintergrund beschrieben worden ist, ist es einErfordernis fürdie Rotationswinkelerfassungsvorrichtung, den Öffnungsgrad der Drosselklappederart zu erfassen, dass eine Position um die Magnetdichte von 0als die 0°-Position derDrosselklappe verwendet wird, da es erforderlich ist, einen kleinen Öffnungsgrad(in der Nachbarschaft des Leerlaufs) mit hoher Genauigkeit zu erfassen.
    [0081] Dementsprechendist der Erfassungsbereich der Rotationswinkelerfassungsvorrichtungauf den Bereich von 0° bis90° begrenzt,weshalb 90° oder mehrdurch die Rotationswinkelerfassungsvorrichtung nicht erfasst werdenkann.
    [0082] Daherist die Rotationswinkelerfassungsvorrichtung gemäß diesem Ausführungsbeispielmit einem Hilfsmagneten 8 ausgerüstet, dessen relativer Rotationswinkelin Bezug auf das Hall-IC 3 nie variiert wird, und der diedurch das Hall-IC 3 zu erfassende Magnetflussdichte durchBeaufschlagen einer konstanten Magnetflussdichte auf das Hall-IC 3 versetzt.
    [0083] DerHilfsmagnet 8 gemäß diesemAusführungsbeispielist derart angeordnet, dass er das Hall-IC 3 (Hall-Element 2)in der Z-Achsen-Richtung gesehen umgibt. Insbesondere ist der Hilfsmagnet 8 gemäß diesemAusführungsbeispielin einer zylindrischen Form ausgelegt, so dass er das Hall-IC 3 (Hall-Element 2)wie in 1A gezeigt umgibt,und ist an ein (nicht gezeigtes) Befestigungsteil befestigt, sodass das Hall-Element 2 in der Mitte des Hilfsmagneten 8 mitder zylindrischen Form angeordnet ist.
    [0084] DerHilfsmagnet 8 gemäß diesemAusführungsbeispielist derart magnetisiert, dass der Magnetpol in der Magneterfassungsrichtungorientiert ist (die Richtung senkrecht zu der Magneterfassungsfläche).
    [0085] Weiterhinist der Hilfsmagnet 8 gemäß diesem Ausführungsbeispielderart ausgestattet, dass die dem Hall-Element 2 zu beaufschlagendeMagnetflussdichte erhöhtwird.
    [0086] Insbesondereist der Hilfsmagnet 8 derart magnetisiert, dass dessenobere innere umlaufende Oberflächeauf einen N-Pol eingestellt ist, und dessen untere innere umlaufendeOberflächeauf einen S-Pol eingestellt ist, wie es in 1A gezeigt ist, und der Ausgang des Hall-IC 3 erzeugteinen überschüssigen Ausgang(zusätzlichenAusgang) durch die Wirkung des von dem Hilfsmagneten 8 demHall-Element 2 beaufschlagten Magnetflusses, selbst wenn diedem Hall-Element 2 lediglich durch den Hauptmagneten 5 beaufschlagteMagnetflussdichte gleich 0 ist (der Zustand von 1). Die dem Hall-Element 2 durchden Hilfsmagneten 8 beaufschlagte Magnetflussdichte istderart eingestellt, dass sie kleiner als die dem Hall-Element 2 durchden Hauptmagneten 5 beaufschlagte Magnetflussdichte ist.
    [0087] Dementsprechendkann der Hauptmagnetwinkel, bei dem die Magnetflussdichte gleich0 ist, durch den Hilfsmagneten 8 variiert werden, wie esin 2B gezeigt ist. Insbesonderezeigt eine durch eine gestrichelte Linie A angegebene Linie in 2B das Verhältnis zwischendem Rotationswinkel und der Magnetflussdichte, wenn lediglich derHauptmagnet 5 vorgesehen ist, und der Hilfsmagnet 8 nicht vorgesehenist. Jedoch kann durch Anordnen des Hilfsmagneten 8 derHauptmagnetwinkel, zu dem die Magnetflussdichte gleich 0 ist, umden Winkel entsprechend der Magnetflussdichte α versetzt werden, die durcheinen Pfeil angegeben ist.
    [0088] DerHauptmagnet 5 (der Magnetflusserzeugungsmagnet 6 undder Magnetflussaufnahmemagnet 7) und der Hilfsmagnet 8 sindaus Permanentmagneten mit den gleichen Temperatureigenschaften geformt.Das heißt,dass der Hauptmagnet 5 und der Hilfsmagnet 8 Permanentmagnetenaufweisen, die aus demselben Material gebildet sind (beispielsweise Selten-Erden-Magnet,Ferritmagnet, Alnico-Magnet, magnetisierte Ferrit-Harz-Magnete oderdergleichen). Daher kann gemäß diesemAusführungsbeispielder Nachteil vermieden werden, dass der Winkel, bei dem die Magnetflussdichtegleich 0 ist, durch die Temperaturvariation variiert wird.
    [0089] Beider Rotationswinkelerfassungsvorrichtung gemäß diesem Ausführungsbeispielist die Umgebung von 0° der Drosselklappe,um die die Erfassungsgenauigkeit in Bezug auf die Drosselklappeam meisten erforderlich ist, in der Umgebung der Magnetflussdichtevon 0 eingestellt, um die die Magnetflussdichte nicht durch denTemperatureigenschaft variiert wird, und der Erfassungswinkelbereich β kann auf90° odermehr vergrößert werden.Daher kann der Öffnungsgradeiner Drosselklappe mit einem Drosselöffnungsgrad von 90° oder mehrdurch die Rotationswinkelerfassungsvorrichtung erfasst werden.
    [0090] Weiterhinkann der Rotationswinkel unter Verwendung eines Abschnitts mit hoherLinearitätin dem Ausgang des Hall-IC 3 soweitwie möglicherfasst werden. Das heißt,dass der Erfassungsbereich mit hoher Linearität verbreitert werden kann,weshalb die Erfassungsgenauigkeit verbessert werden kann.
    [0091] Dader zylindrische Hilfsmagnet 8 derart angeordnet ist, dasser das Hall-Element 2 in der Z-Achsen-Richtung umgibt,wird die Variation der Magnetflussdichte (Versatzmagnetfluss), derdem Hall-Element 2 durch den Hilfsmagneten 8 beaufschlagtwird, unterdrückt,wie es in 3A gezeigtist, selbst wenn die Position des Hall-Elements 2 in der X-Achsen-Richtungin Bezug auf den Hilfsmagneten 8 verschoben (verschoben)ist. Das heißt,dass verhindert werden kann, dass der Hauptmagnetwinkel (Referenzwinkel)für dieMagnetflussdichte von 0 verschoben wird, weshalb eine Verringerungder Erfassungsgenauigkeit verhindert werden kann.
    [0092] Gleichermaßen wirddie Variation der Magnetflussdichte (Versatzmagnetfluss), die dem Hall-Element 2 durchden Hilfsmagneten 8 beaufschlagt wird, unterdrückt, wiees in 3B gezeigt ist,selbst wenn die Herstellungsposition des Hall-Elements 2 inBezug auf den Hilfsmagneten 8 in Y-Achsen-Richtung verschobenwird. Das heißt,dass verhindert werden kann, dass der Hauptmagnetwinkel (Referenzwinkel)für dieMagnetflussdichte 0 versetzt wird, weshalb eine Verringerung derErfassungsgenauigkeit verhindert werden kann.
    [0093] Wiees vorstehend beschrieben worden ist, kann, selbst wenn das Hall-Element 2 gegenüber der Mittedes Hilfsmagneten 8 um die Z-Achse (die zweidimensionaleRichtung der X-Achse und der Y-Achse) verschoben wird, verhindertwerden, dass der Hauptmagnetwinkel (Referenzwinkel) für die Magnetflussdichtevon 0 versetzt wird, indem der Hilfsmagnet 8 derart angeordnetwird, dass er das Hall-Element 2 umgibt, wenn aus Z-Achsen-Richtung betrachtet,so dass eine Reduktion der Erfassungsgenauigkeit verhindert werdenkann.
    [0094] Demgegenüber wirdein Streumagnetfluss an beiden Endseiten des zylindrischen Hilfsmagneten 8 inder Z-Achsen-Richtungerhöht.
    [0095] Daherkann durch Verlängerungder Abmessung in der Z-Achsen-Richtungdes Hilfsmagneten 8 (die Länge in der Zylinderrichtung)ein langer Z-Achsen-Bereich erzielt werden, der nicht durch dieWirkung des Streumagnetflusses beeinträchtigt wird, wie es in 3C gezeigt ist. Das heißt, dassdurch Justieren der Abmessung in der Z-Achsen-Richtung des Hilfsmagneten 8 (dieLänge inder Zylinderrichtung) die Variation des dem Hall-Element 2 durchden Hilfsmagneten 8 beaufschlagte Magnetflussdichte (Versatzmagnetfluss)unterdrücktwerden kann, selbst wenn das Hall-Element 2 in der Z-Achsen-Richtung aus derMitte des Hilfsmagneten 8 verschoben ist, weshalb die Reduktionder Erfassungsgenauigkeit verhindert werden kann.
    [0096] Beider Rotationswinkelerfassungsvorrichtung gemäß diesem Ausführungsbeispielist das Hall-Element 2 von dem Hilfsmagneten 8 umgeben, wennin der Z-Achsen-Richtung betrachtet, und ist die Abmessung in derZ-Achsen-Richtungdes Hilfsmagneten 8 (die Länge in Zylinderrichtung) wievorstehend beschrieben justiert, wodurch verhindert werden kann,dass der Hauptmagnetwinkel (Referenzwinkel) für die Magnetflussdichte von0 verschoben wird, selbst wenn die Position des Hall-Elements 2 ineiner dreidimensionalen Richtung (die dreidimensionale Richtungauf der Grundlage der X-Achse, der Y-Achse und der Z-Achse) gegenüber derMitte des Hilfsmagneten 8 verschoben wird, weshalb eineVerringerung der Erfassungsgenauigkeit verhindert werden kann.
    [0097] DieRotationswinkelerfassungsvorrichtung gemäß diesem Ausführungsbeispielkann die Wirkungen des vorstehend beschriebenen zweiten Ausführungsbeispielsohne Verwendung des Statorjochs J5 gemäß 30 wie vorstehend im Hintergrund beschriebenerzielen. Wenn jedoch das Statorjoch verwendet wird, wird die Anzahlder Teile erhöht.Weiterhin tritt in der dem Hall-Element 2 beaufschlagten Magnetflussdichteeine Hysterese durch den Restmagnetfluss des Statorjochs auf, weshalbdie Erfassungsgenauigkeit verringert wird.
    [0098] Gemäß diesemAusführungsbeispielwird kein Statorjoch verwendet, weshalb die Anzahl der Teile verringertwerden kann, so dass die Kosten der Rotationswinkelerfassungsvorrichtungunterdrückt werdenkönnen.
    [0099] Daweiterhin kein Statorjoch verwendet wird, tritt keine Wirkung desRestmagnetflusses des Statorjochs auf. Das heißt, dass keine Hysterese inder dem Hall-Element 2 beaufschlagte Magnetflussdichtedurch die Restmagnetflussdichte des Statorjochs auftritt, weshalbeine Verschlechterung der Erfassungsgenauigkeit aufgrund der Verwendungdes Statorjochs verhindert werden kann.
    [0100] Nachstehendist ein zweites Ausführungsbeispielder vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 4A und 4B beschrieben. 4A zeigt eine Darstellungeiner Rotationswinkelerfassungsvorrichtung, wenn in Z-Achsen-Richtung betrachtet,wobei 4B eine Querschnittsansichtder Rotationswinkelerfassungsvorrichtung zeigt, die entlang derZ-Achsen-Richtung genommen ist. In dem zweiten Ausführungsbeispielund den darauffolgenden Ausführungsbeispielenbezeichnen dieselben Bezugzeichen wie in dem ersten AusführungsbeispielElemente, die dieselben Funktionen aufweisen, solange dies nichtanders beschrieben ist.
    [0101] Gemäß dem erstenAusführungsbeispielist der Hilfsmagnet 8 in einer zylindrischen Form ausgelegt.Jedoch ist gemäß dem zweitenAusführungsbeispielder Hilfsmagnet 8 in einer zylindrischen Form mit einemrechteckigen Querschnitt ausgelegt. Selbst wenn eine derartige Konstruktionangewendet wird, könnendieselben Wirkungen wie gemäß dem erstenAusführungsbeispielerzielt werden.
    [0102] Nachstehendist ein drittes Ausführungsbeispielder vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 5A und 5B beschrieben. 5A zeigt eine Darstellungeiner Rotationswinkelerfassungsvorrichtung bei Betrachtung in Z-Achsen-Richtung,wobei 5B eine Querschnittsansichtder Rotationswinkelerfassungsvorrichtung zeigt, die entlang der Z-Achsen-Richtunggenommen ist.
    [0103] Gemäß dem erstenAusführungsbeispielist das Hall-IC 3 (Hall-Element 2) von einem zylindrischenHilfsmagneten 8 umgeben. Jedoch ist gemäß dem dritten Ausführungsbeispieldas Hall-IC 3 (das Hall-Element 2) durch zweihalbzylindrische Hilfsmagneten 8 umgeben, die miteinanderkombiniert sind. Selbst wenn eine derartige Konstruktion verwendet wird,könnendieselben Wirkungen wie gemäß dem erstenAusführungsbeispielerzielt werden.
    [0104] Nachstehendist ein viertes Ausführungsbeispielder folgenden Erfindung unter Bezugnahme auf 6A und 6B beschrieben. 6A zeigt eine Darstellungeiner Rotationswinkelerfassungsvorrichtung bei Betrachtung in Z-Achsen-Richtung,wobei 6B eine Querschnittsansichtder Rotationswinkelerfassungsvorrichtung zeigt, die entlang der Z-Achsen-Richtunggenommen ist.
    [0105] Gemäß diesemAusführungsbeispielist das Hall-IC 3 (Hall-Element 2)von einer Vielzahl von Hilfsmagneten 8 (gemäß diesemAusführungsbeispiel4) umgeben, die jeweils eine ebene Form aufweisen. Selbst wenn einederartige Konstruktion angewendet wird, können dieselben Wirkungen wiegemäß dem erstenAusführungsbeispielerzielt werden.
    [0106] Nachstehendist ein fünftesAusführungsbeispielder vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 7A und 7B und 8 beschrieben. 7A zeigt eine Darstellungeiner Rotationswinkelerfassungsvorrichtung bei Betrachtung in Z-Achsen-Richtung,wobei 7B eine Querschnittsansichtder Rotationswinkelerfassungsvorrichtung zeigt, die entlang derZ-Achsen-Richtung genommen ist.
    [0107] Gemäß den erstenbis vierten Ausführungsbeispielenist der Hilfsmagnet 8 derart magnetisiert, dass der Magnetflussin die Magneterfassungsrichtung (die Richtung senkrecht zu der Magneterfassungsfläche) gerichtetist.
    [0108] Gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel weistdie Magnetisierungsrichtung des Hilfsmagneten 8 einen Versatzwinkel θ in Bezugauf die Magneterfassungsrichtung des Hall-Elements 2 auf.Das heißt,dass die Magnetflussrichtung, entlang der der Hilfsmagnet 8 denMagnetfluss dem Hall-Element 2 beaufschlagt, und die Magneterfassungsrichtungdes Hall-Elements 2 nicht parallel zueinander sind, sonderndass ein Versatzwinkel θ dazwischenvorgesehen ist.
    [0109] Dader Versatzwinkel θ (derBefestigungswinkel gemäß 8) zwischen der Magnetflussrichtungaus dem Hilfsmagneten 8 zu dem Hall-Element 2 undder Magneterfassungsrichtung des Hall-Elements 2 vorgesehenist, kann die dem Hall-Element 2 durch den Hilfsmagneten 8 (dieZwischenpolmagnetflussdichte gemäß 8) beaufschlagte Magnetflussdichtedurch Justieren des Versatzwinkels θ (des Befestigungswinkels in 8) variiert werden. Dasheißt,dass der Hauptmagnetwinkel (Referenzwinkel) für die Magnetflussdichte von0 durch Justieren des Versatzwinkels θ justiert werden kann.
    [0110] Einsechstes Ausführungsbeispielgemäß der vorliegendenErfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf 9A bis 9C und 10A und 10B beschrieben. 9A zeigt eine Darstellung einer Rotationswinkelerfassungsvorrichtungbei Betrachtung in Z-Achsen-Richtung, und 9B zeigt eine Querschnittsansicht derRotationswinkelerfassungsvorrichtung, die entlang der Z-Achsen-Richtung genommenist.
    [0111] Gemäß dem erstenbis zum fünftenAusführungsbeispielwird ein Hall-IC 3 (Hall-Element 2) verwendet.Jedoch werden gemäß dem sechstenAusführungsbeispielzwei Hall-ICs 3 (Hall-Elemente 2) verwendet.
    [0112] Wennlediglich ein Hall-IC 3 (Hall-Element 2) wie gemäß dem erstenbis fünftenAusführungsbeispielvorgesehen ist, ist das Hall-Element 2 in der Rotationsmitteangeordnet. Wenn jedoch wie gemäß diesemAusführungsbeispielzwei Hall-ICs 3 (Hall-Elemente 2) vorgesehen werden,wird das Hall-Element 2 eines Hall-IC 3 in derRotationsmitte angeordnet, und wird das andere Hall-IC 3 aufdem einen Hall-IC 3 angeordnet. Mit dieser Konstruktion, wiesie in 9C gezeigt ist,ist das Hall-Element 2 des anderen Hall-IC 3 gegenüber derRotationsmitte um eine Größe entsprechendder Dicke des Hall-IC 3 versetzt.
    [0113] Ineinem derartigem Fall ist der Hilfsmagnet 8 derart angeordnet,dass die Mitte des Zylinders des Hilfsmagneten 8 in derMitte der zwei Hall-Elemente 2 angeordnet ist, wie es in 10A gezeigt ist, und dieselbeGröße der Magnetflussdichtejedem der zwei Hall-Elemente 2 beaufschlagtwird. Das heißt, dass,wie es in 9A gezeigtist, der Hilfsmagnet 8 derart angeordnet ist, dass dieMitte des Zylinders des Hilfsmagneten 8 auf die Seite desanderen Hall-ICs 3 um eine Größe entsprechend a/2 verschobenist.
    [0114] DurchAnordnen des Hilfsmagneten 8 ist der Hauptmagnetwinkel(Versatzwinkel) fürdie Magnetflussdichte von 0 zwischen den zwei Hall-Elementen 2 gleich,wie es in 9B gezeigtist. Dementsprechend kann von den zwei Hall-ICs 3 dieselbeErfassungscharakteristik erzielt werden.
    [0115] Nachstehendist ein siebtes Ausführungsbeispielgemäß der vorliegendenErfindung unter Bezugnahme auf 11A und 11B sowie 12A und 12B beschrieben. 11A zeigt eine Darstellungeiner Rotationswinkelerfassungsvorrichtung, wenn in Z-Achsen-Richtung betrachtet,und 11B zeigt eine Querschnittsansichtder Rotationswinkelerfassungsvorrichtung, die entlang der Z-Achsen-Richtung genommenist.
    [0116] Gemäß dem erstenAusführungsbeispielist, wenn die Befestigungsposition des Hall-Elements 2 inder X-Achsen-Richtungin Bezug auf den Hilfsmagneten 8 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel verschobenist, wie es durch eine durchgezogene Linie in 3A angegeben ist (vgl. gestrichelte LinieA' gemäß 12A), der Abstand zwischendem Hall-Element 2 und dem Hilfsmagneten 8 verringert, weshalbdie aus dem Hilfsmagneten 8 dem Hall-Element 2 beaufschlagte Magnetflussdichteerhöhtwird, so dass die Versatzgröße erhöht ist.
    [0117] Daherist gemäß diesemAusführungsbeispielzum Beheben des vorstehend beschriebenen Nachteils die Dicke desHilfsmagneten 8 in Z-Achsen-Richtung gesehen derart eingestellt,dass sie in der Y-Achsen-Richtung groß ist und in der X-Achsen-Richtungklein ist, wie es in 11A gezeigtist. Die Variation der Dicke des Hilfsmagneten 8 wird auf derGrundlage des Variationsbereiches der Magnetflussdichte eingestellt,die durch das Hall-Element 2 gelangt, die entsprechenddem Versatz in der Befestigungsposition des Hall-Elements 2 inder X-Achsen-Richtung variiert. Das heißt, dass die Variation derDicke des Hilfsmagneten 8 derart eingestellt wird, dassdie aus dem Hilfsmagneten 8 dem Hall-Element 2 beaufschlagteMagnetflussdichte nicht variiert wird, selbst wenn die Befestigungspositiondes Hall-Elements 2 in der X-Achsen-Richtung verschobenwird.
    [0118] DieRotationswinkelerfassungsvorrichtung gemäß diesem Ausführungsbeispielist wie vorstehend beschrieben ausgestattet. Dementsprechend kann,selbst wenn die Befestigungsposition des Hall-Elements 2 inde X-Achsen-Richtungin Bezug auf den Hilfsmagneten 8 aufgrund eines Herstellungsfehlersoder dergleichen verschoben ist, ein Anstieg der von dem Hilfsmagneten 8 demHall-Element 2 beaufschlagten Magnetflussdichte durch denHilfsmagneten unterdrücktwerden, der in der Dicke in der Versatzrichtung verringert ist.Insbesondere ist, wie es durch eine durchgezogene Linie A in 12A angegeben ist, die demHall-Element 2 durch den Hilfsmagneten 8 beaufschlagteMagnetflussdichte nicht erhöht,und wird daher konstant gehalten, selbst wenn die Befestigungspositiondes Hall-Elements 2 gegenüber der Mitte in der X-Achsen-Richtungverschoben ist.
    [0119] Dasheißt,dass, selbst wenn die Befestigungsposition des Hall-Elements 2 inder X-Achsen-Richtung aufgrund eines Herstellungsfehlers der Rotationswinkelerfassungsvorrichtungoder dergleichen verschoben wird, die Variation der Magnetflussdichte(Versatzmagnetfluss), die dem Hall-Element 2 durch denHilfsmagneten 8 beaufschlagt wird, unterdrückt werden,weshalb eine Verringerung der Erfassungsgenauigkeit verhindert werdenkann.
    [0120] ZweitesMerkmal des siebten AusführungsbeispielesGemäß dem erstenAusführungsbeispiel istder Streumagnetfluss an beiden Endseiten des Hilfsmagneten 8 mitder zylindrischen Form in der Z-Achsen-Richtung gemäß dem erstenAusführungsbeispielerhöht,wie es in 3C gezeigtist (vgl. gestrichelte Linie B' gemäß 12B).
    [0121] Daherwird gemäß diesemAusführungsbeispielzum Beheben dieses Nachteils, wie es in 11B gezeigt ist, die Dicke des Hilfsmagneten 8 entlangder Z-Achsen-Richtung derart eingestellt, dass sie um die Befestigungspositiondes Hall-Elements 2 herum verringert ist und dass die Dickean Positionen, die weiter von der Befestigungsposition des Hall-Elements 2 entferntsind, erhöhtwird. Die Variation der Dicke des Hilfsmagneten 8 wirdauf der Grundlage des Variationsbereiches der durch das Hall-Element 2 gelangtenMagnetflussdichte eingestellt, die entsprechend der Verschiebungder Befestigungsposition des Hall-Elements 2 in der Z-Achsen-Richtung variiertwird. Das heißt,dass die Variation der Dicke des Hilfsmagneten 8 derarteingestellt wird, dass die dem Hall-Element 2 durch denHilfsmagneten 8 beaufschlagte Magnetflussdichte nicht variiertwird, selbst wenn die Befestigungsposition des Hall-Elements 2 inder Z-Achsen-Richtung verschoben wird.
    [0122] Beider Rotationswinkelerfassungsvorrichtung gemäß diesem Ausführungsbeispiel,die wie vorstehend beschrieben bereitgestellt ist, kann, selbstwenn die Befestigungsposition des Hall-Elements 2 in Z-Achsen-Richtung in Bezugauf den Hilfsmagneten 8 verschoben ist, eine Verringerungder von dem Hilfsmagneten 8 dem Hall-Element 2 beaufschlagten Magnetflussdichtedurch den Hilfsmagneten 8 verhindert werden, der in derDicke in der Verschiebungsrichtung erhöht ist. Insbesondere wird, wiees durch eine durchgezogene Linie B in 12B angegeben ist, die von dem Hilfsmagneten 8 dem Hall-Element 2 beaufschlagteMagnetflussdichte nicht verringert, und wird im Wesentlichen konstant gehalten,selbst wenn die Befestigungsposition des Hall-Elements 2 gegenüber derMitte in der Z-Achsen-Richtung verschoben ist.
    [0123] Dasheißt,dass, selbst wenn die Befestigungsposition des Hall-Elements 2 inder Z-Achsen-Richtung aufgrund eines Herstellungsfehlers der Rotationswinkelerfassungsvorrichtungoder dergleichen verschoben wird, die Variation der Magnetflussdichte(Versatzmagnetfluss), die dem Hall-Element 2 durch denHilfsmagneten 8 beaufschlagt wird, unterdrückt werden,weshalb eine Verringerung der Erfassungsgenauigkeit verhindert werdenkann.
    [0124] Einachtes Ausführungsbeispielgemäß der vorliegendenErfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf 13A und 13B sowie 14 beschrieben. 13A zeigt eine Darstellungeiner Rotationswinkelerfassungsvorrichtung bei Betrachtung in der Z-Achsen-Richtung,wobei 13B eine Querschnittsansichtder Rotationswinkelerfassungsvorrichtung zeigt, die entlang derZ-Achsen-Richtung genommen ist.
    [0125] Gemäß dem erstenbis siebten Ausführungsbeispielist der Hilfsmagnet 8 derart angeordnet, dass er das Hall-IC 3 (Hall-Element 2)bei Betrachtung in Z-Achsen-Richtung umgibt. Demgegenüber istgemäß diesemAusführungsbeispielder Hilfsmagnet 8 derart angeordnet, dass er das Hall-IC 3 (Hall-Element 2)umgibt, wenn er in der Richtung (gemäß diesem Ausführungsbeispielin der Y-Achsen-Richtung) betrachtet wird, die senkrecht zu derZ-Achsen-Richtung ist. Der Hilfsmagnet 8 gemäß diesemAusführungsbeispielist, wie es in 14 gezeigtist, in einer rechteckigen zylindrischen Form ausgelegt.
    [0126] DasHall-IC 3 (Hall-Element 2) ist von dem Hilfsmagneten 8 inY-Achsen-Richtung betrachtet umgeben, wodurch die Variation derMagnetflussdichte (Versatzmagnetfluss), die von dem Hilfsmagneten 8 demHall-Element 2 beaufschlagt wird, unterdrückt werdenkann, selbst wenn die Position des Hall-Elements 2 in derX-Achsen-Richtung des Hilfsmagneten 8 verschoben ist. Weiterhinkann, selbst wenn die Herstellungsposition des Hall-Elements 2 in derZ-Achsen-Richtung des Hilfsmagneten 8 verschoben ist, dieVariation der Magnetflussdichte (Versatzmagnetfluss), die dem Hall-Element 2 durchden Hilfsmagneten 8 beaufschlagt wird, unterdrückt werden.
    [0127] Dasheißt,dass durch Anordnen des Hilfsmagneten 8 derart, dass erdas Hall-Element 2 umgibt, wenn in Y-Achsen-Richtung betrachtet, die Variationder Magnetflussdichte (Versatzmagnetfluss), die dem Hall-Element 2 durchden Hilfsmagneten 8 beaufschlagt wird, selbst dann unterdrückt werden kann,wenn das Hall-Element 2 gegenüber derMitte des Hilfsmagneten 8 um die Y-Achse (die zweidimensionale Richtungaus der X-Achse und der Y-Achse) verschoben wird.
    [0128] Weiterhinspringt gemäß diesemAusführungsbeispiel,wie es in 13A und 13B gezeigt ist, das Hall-Element 2 über dasEnde des Hilfsmagneten 8 in der Zylinderrichtung vor. Wenndas Hall-Element 2 aus dem Ende in der Zylinderrichtungdes Hilfsmagneten 8 wie vorstehend beschrieben vorspringt,tritt ebenfalls kein Problem auf, wenn die Magnetkraft des Hilfsmagneten 8 eineWirkung auf das Hall-Element 2 hat.
    [0129] Einneuntes Ausführungsbeispielgemäß der vorliegendenErfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf 15A bis 17C beschrieben. 15A zeigt eine Darstellungeiner Rotationswinkelerfassungsvorrichtung bei Betrachtung in derZ-Achsen-Richtung, wobei 15B eineQuerschnittsansicht der Rotationswinkelerfassungsvorrichtung zeigt,die entlang der Z-Achsen-Richtung genommen ist. Gemäß den vorstehendbeschriebenen Ausführungsbeispielenist das Hall-Element 2 von den Hilfsmagneten 8 umgeben,um die Wirkung der Verschiebung des Hall-Elements 2 zuunterdrücken.Demgegenüberist gemäß dem neuntenAusführungsbeispielder Hilfsmagnet 8 an beiden Seiten des Hall-Elements 2 angeordnet,wenn in Z-Achsen-Richtung oder in der Richtung senkrecht zu der Z-Achsen-Richtungbetrachtet. Insbesondere ist das Hall-Element 2 in derMitte zwischen zwei ebenen Hilfsmagneten 8 angeordnet,die parallel angeordnet sind.
    [0130] Gemäß dem neuntenAusführungsbeispiel sinddie Hilfsmagneten 8 an beiden Seiten in der X-Achsen-Richtungdes Hall-Elements 2 bei Betrachtung in der Z-Achsen-Richtung angeordnet.Diese Anordnung induziert eine zusammengesetzte Magnetkraft aufder Grundlage der zwei Hilfsmagneten 8 zwischen den zweiHilfsmagneten 8, wie es in 16A gezeigtist. Daher kann, selbst wenn die Position des Hall-Elements 2 inder X-Achsen-Richtung der Hilfsmagneten 8 (in der Richtung,entlang der das Hall-Element 2 vonden zwei Hilfsmagneten 8 sandwichartig umgeben ist) verschobenwird, verhindert werden, dass der Hauptmagnetwinkel (Referenzwinkel)für dieMagnetflussdichte von 0 verschoben wird, weshalb eine Verringerungder Erfassungsgenauigkeit verhindert werden kann.
    [0131] Demgegenüber istder Streumagnetfluss an beiden Enden in der Y-Achsen-Richtung derzwei Hilfsmagnete 8 vergrößert. Daher kann durch Erhöhen derAbmessung (Plattenlängeh) in der Y-Achsen-Richtung der Hilfsmagnete 8, wie esin 17B gezeigt ist,der Y-Achsen-Bereich, der keine Wirkung des Streumagnetflusses aufweist,längereingestellt werden, wie es in 16B gezeigtist. Daher kann, selbst wenn das Hall-Element 2 gegenüber derMitte der Hilfsmagneten 8 in der Y-Achsen-Richtung verschobenist, verhindert werden, dass der Hauptmagnetwinkel (Referenzwinkel)für dieMagnetflussdichte von 0 verschoben wird, indem die Abmessung (Plattenlänge h) inder Y-Achsen-Richtung der Hilfsmagneten 8 justiert wird,wodurch eine Verringerung der Erfassungsgenauigkeit verhindert wird.
    [0132] Gemäß diesemAusführungsbeispielwird die Abmessung (Plattenlängeh) in der Y-Achsen-Richtung der Hilfsmagnete 8 erhöht. Jedochkann die Dicke der Hilfsmagneten 8 derart eingestellt werden, dasssie um die Befestigungsposition des Hall-Elements 2 verringertist und bei Entfernung der Position von der Befestigungspositiondes Hall-Elements 2 in der Y-Achsen-Richtung erhöht wird, so dass die dem Hall-Element 2 vonden Hilfsmagneten 8 beaufschlagte Magnetflussdichte nichtvariiert wird, selbst wenn die Befestigungsposition des Hall-Elements 2 inder Y-Achsen-Richtung verschoben ist.
    [0133] Gleichermaßen wirdder Streumagnetfluss an beiden Endseiten in der Z-Achsen-Richtungjeder der zwei Hilfsmagneten 8 vergrößert. Dadurch kann durch Erhöhung derAbmessung (Plattenlänged) in der Z-Achsen-Richtung der Hilfsmagneten 8, wie es in 17C gezeigt ist, ein langerZ-Achsen-Bereich ohne Wirkung des Streumagnetflusses erzielt werden,wie es in 16C gezeigtist. Daher kann verhindert werden, dass der Hauptmagnetwinkel (Referenzwinkel)für dieMagnetflussdichte von 0 verschoben wird, indem die Abmessung (Plattenlänge d) in derZ-Achsen-Richtung der Hilfsmagnete 8 justiert wird, selbstwenn das Hall-Element 2 gegenüber der Mitteder Hilfsmagneten 8 in der Z-Achsen-Richtung verschobenist, so dass die Verringerung der Erfassungsgenauigkeit verhindertwerden kann.
    [0134] Gemäß diesemAusführungsbeispielverläuft dieAbmessung (Plattenlänged) in der Z-Achsen-Richtung der Hilfsmagnete 8. Jedochkann die Dicke der Hilfsmagneten 8 derart eingestellt werden, dasssie um die Befestigungsposition des Hall-Elements 2 herumerhöhtist und, je weiter die Position von der Position von der Befestigungspositiondes Hall-Elements 2 in der Z-Achsen-Richtung entfernt ist, erhöht wird,so dass die Magnetflussdichte, die dem Hall-Element 2 vonden Hilfsmagneten 8 beaufschlagt wird, nicht variiert wird,selbst wenn die Befestigungsposition des Hall-Elements 2 inder Z-Achsen-Richtung verschoben ist.
    [0135] Nachstehendist ein zehntes Ausführungsbeispielgemäß der vorliegendenErfindung unter Bezugnahme auf 18A und 18B beschrieben. 18A zeigt eine Darstellungder Hall-ICs 3 und des Hilfsmagneten 8, bei Betrachtungin der Z-Achsen-Richtung, wobei 18B eineQuerschnittsansicht der Hall-ICs 3 und des Hilfsmagneten 8 zeigt, dieentlang der Z-Achsen-Richtung genommen ist.
    [0136] Gemäß dem zehntenAusführungsbeispiel werdenzwei Hall-ICs 3 (Hall-Elemente 2)wie gemäß dem sechstenAusführungsbeispielverwendet.
    [0137] Wennein Hall-IC 3 (Hall-Element 2) wie gemäß dem neuntenAusführungsbeispielvorgesehen ist, ist das Hall-Element 2 in der Rotationsmittebefestigt. Wenn demgegenüberzwei Hall-ICs 3 (Hall-Elemente 2) wie gemäß diesemAusführungsbeispielangeordnet werden, wird das Hall-Element 2 eines Hall-ICs 3 ander Rotationsmitte befestigt, wohingegen das andere Hall-IC 3 aufdas eine Hall-IC 3 befestigt wird. Dementsprechend istdas Hall-Element 2 desanderen Hall-IC 3 gegenüberder Rotationsmitte um eine Größe entsprechendder Dicke des Hall-IC 3 verschoben.
    [0138] Ineinem derartigem Fall wird, wie es in 18A und 18B gezeigt ist, der Hilfsmagnet 8 derartangeordnet, dass dessen Plattenmitte in der Mitte der zwei Hall-Elemente 2 angeordnetist, so dass dieselbe Größe der Magnetflussdichteden zwei Hall-Elementen 2 beaufschlagt wird. Dementsprechendist der Hauptmagnetwinkel (Versatzwinkel), an der die Magnetflussdichtegleich 0 ist, zwischen den zwei Hall-Elementen 2 gleich,weshalb dieselbe Erfassungseigenschaft (Erfassungscharakteristik)aus den zwei Hall-ICs 3 erzielt werden kann.
    [0139] Nachstehendist ein 11. Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegendenErfindung unter Bezugnahme auf 19A und 19B sowie 20 beschrieben. 19A zeigt eine Darstellung einer Rotationswinkelerfassungsvorrichtungbei Betrachtung aus der Z-Achsen-Richtung, wobei 19B eine Querschnittsansicht der Rotationswinkelerfassungsvorrichtungzeigt, die entlang der Z-Achsen-Richtung genommen ist.
    [0140] Gemäß dem vorstehendbeschriebenen zehnten Ausführungsbeispielwerden zwei ebene Hilfsmagneten 8 verwendet. Gemäß dem 11.Ausführungsbeispielist, wie es in 20 gezeigtist, der Hilfsmagnet 8 derart ausgelegt, dass er einenU-förmigenQuerschnitt aufweist, so als wärendie zwei das Hall-Element 2 von beiden Seiten umgebenden Hilfsmagneten 8 alsein Stückausgelegt. Das heißt, dassdie an beiden Seiten des Hall-Elements 2 angeordnetenHilfsmagneten 8 und ein Verbindungsteil 8A zurVerbindung der Hilfsmagneten 8 einstückig vorgesehen sind. DieseKonstruktion verbessert weiterhin die Herstellung.
    [0141] Nachstehendist ein 12. Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegendenErfindung unter Bezugnahme auf 21A und 21B beschrieben. 21A zeigt eine Darstellungeiner Rotationswinkelerfassungsvorrichtung bei Betrachtung in Z-Achsen-Richtung, wobei 21 eine Querschnittsansichtder Rotationswinkelvorrichtung zeigt, die entlang der Z-Achsen-Richtunggenommen ist.
    [0142] Gemäß des neuntenbis zum 11. Ausführungsbeispielist der Hilfsmagnet 8 an beiden Seiten des Hall-Elements 2 inder X-Achsen-Richtung bei Betrachtung in Z-Achsen-Richtung angeordnet.
    [0143] Demgegenüber istgemäß diesemAusführungsbeispielder Hilfsmagnet 8 an beiden Seiten des Hall-Elements 2 inder Y-Achsen-Richtung bei Betrachtung in der Z-Achsen-Richtung angeordnet.Mit dieser Anordnung kann verhindert werden, dass der Hauptmagnetwinkel(Referenzwinkel) fürdie Magnetflussdichte von 0 verschoben wird, selbst wenn die Positiondes Hall-Elements 2 in die Y-Achsen-Richtung des Hilfsmagneten 8 verschobenwird (die Richtung, entlang der das Hall-Element 2 von denHilfsmagneten 8 sandwichartig umgeben ist).
    [0144] Nachstehendist ein 13. Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegendenErfindung unter Bezugnahme auf 22A und 22B beschrieben. 22A zeigt eine Darstellungeiner Rotationswinkelerfassungsvorrichtung bei Betrachtung in derZ-Achsen-Richtung, wobei 22B eineQuerschnittsansicht der Rotationswinkelerfassungsvorrichtung zeigt,die entlang der Z-Achsen-Richtung genommen ist.
    [0145] Gemäß dem 13.Ausführungsbeispielsind die Hilfsmagneten 8 an beiden Seiten des Hall-Elements 2 inder Z-Rchsen-Richtungin der Richtung senkrecht zu der Z-Achsen-Richtung gesehen (der X-Achsen-Richtunggemäß diesemAusführungsbeispiel)angeordnet. Mit dieser Anordnung kann verhindert werden, dass derHauptmagnetwinkel (Referenzwinkel) für die Magnetflussdichte von0 verschoben wird, selbst wenn die Position des Hall-Elements 2 inder Z-Achsen-Richtung des Hilfsmagneten 8 verschoben wird(die Richtung, entlang der das Hall-Element 2 durch die Hilfsmagnete 8 sandwichartigumgeben ist).
    [0146] Nachstehendist ein 14. Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegendenErfindung unter Bezugnahme auf 23A bis 23B beschrieben. 23A zeigt eine Darstellungeiner Rotationswinkelerfassungsvorrichtung bei Betrachtung aus derZ-Achsen-Richtung.
    [0147] Gemäß dem erstenbis zu dem 13. Ausführungsbeispielwird der Hilfsmagnet 8 zur Erhöhung der dem Hall-Element 2 zubeaufschlagenden Magnetflussdichte verwendet. Demgegenüber wirdgemäß diesemAusführungsbeispiel,wie es in 23A gezeigtist, der Hilfsmagnet 8 verwendet, um die dem Hall-Element 2 zubeaufschlagende Magnetflussdichte zu verringern. Mit dieser in 23B geteilten Konstruktionkann der Hauptmagnetwinkel fürdie Magnetflussdichte von 0 auf die negative Seite (Minusseite)durch den Hilfsmagneten 8 versetzt werden.
    [0148] Nachstehendist ein 15. Ausführungsbeispiel dervorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 24A und 24B beschrieben. 24A zeigt eine Darstellungeiner Rotationswinkelerfassungsvorrichtung bei Betrachtung in derZ-Achsen-Richtung, wobei 24A eineQuerschnittsansicht der Rotationswinkelerfassungsvorrichtung zeigt,die entlang der Z-Achsen-Richtung genommen ist. Dieses Ausführungsbeispielzeigt eine Modifikation des Rotors 1, weshalb der Hilfsmagnet 8 ausder Darstellung von 24A bis 24B entfallen ist.
    [0149] Indem Rotor 1 gemäß dem erstenbis zu dem 14. Ausführungsbeispielsind sowohl der Magnetflusserzeugungsmagnet 6 als auchder Magnetflussaufnahmemagnet 7 in einer halbzylindrischen Formausgelegt. Demgegenübersind in dem Rotor 1 gemäß dem 15.Ausführungsbeispielder Magnetflusserzeugungsmagnet 6 und der Magnetflussaufnahmemagnet 7,die als eben in Z-Achsen-Richtung betrachtetausgelegt sind, parallel zueinander angeordnet.
    [0150] DieDicke des Magnetflusserzeugungsmagneten 6 und/oder desMagnetflussaufnahmemagneten 7 kann derart variiert werden,dass die dem Hall-Element 2 durch den Hauptmagneten 5 beaufschlagteMagnetflussdichte nicht variiert wird, selbst wenn die Befestigungspositiondes Hall-Elements 2 verschoben wird.
    [0151] Nachstehendist ein 16. Ausführungsbeispiel dervorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 25A und 25B beschrieben. 25A zeigt eine Darstellungeiner Rotationswinkelerfassungsvorrichtung bei Betrachtung in Z-Achsen-Richtung,wobei 25B eine Querschnittsansichtder Rotationswinkelerfassungsvorrichtung zeigt, die entlang der Z-Achsen-Richtunggenommen ist. Dieses Ausführungsbeispielzeigt eine Modifikation des Rotors 1, weshalb der Hilfsmagnet 8 in 25A und 25B nicht dargestellt ist.
    [0152] Inden Rotoren 1 gemäß dem erstenbis zum 15. Ausführungsbeispielist der Magnetflusserzeugungsmagnet 6 und der Magnetflussaufnahmemagnet 7 jeweilsaus einem Magneten gebildet. Jedoch ist in dem Rotor 1 gemäß dem 16.Ausführungsbeispielder Magnetflusserzeugungsmagnet 6 und der Magnetflussaufnahmemagnet 7 jeweilsaus einer Vielzahl von Magneten gebildet (gemäß diesem Ausführungsbeispieljeweils aus zwei Magneten).
    [0153] DieDicke des Magnetflusserzeugungsmagneten 6 und/oder desMagnetflussaufnahmemagneten 7 kann derart variiert werden,dass die dem Hall-Element 2 durch den Hauptmagneten 5 beaufschlagteMagnetflussdichte nicht variiert wird, selbst wenn die Befestigungspositiondes Hall-Elements 2 verschoben wird.
    [0154] Nachstehendist ein 17. Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegendenErfindung unter Bezugnahme auf 26A und 26B beschrieben. 26A zeigt eine Darstellungeiner Rotationswinkelerfassungsvorrichtung bei Betrachtung in Z-Achsen-Richtung, wobei 26B eine Querschnittsdarstellungder Rotationswinkelerfassungsvorrichtung zeigt, die entlang derZ-Achsen-Richtung genommen ist. Dieses Ausführungsbeispiel zeigt eine Modifikationdes Rotors 1, weshalb der Hilfsmagnet 8 in 26A und 26B nicht gezeigt ist.
    [0155] Inden Rotoren 1 gemäß dem erstenbis zu dem 16. Ausführungsbeispielsind der Magnetflusserzeugungsmagnet 6 und der Magnetflussaufnahmemagnet 7 jeweilsaus einem individuellen getrennten Magnet gebildet. Demgegenüber sindin dem Rotor 1 gemäß dem 17.Ausführungsbeispiel derMagnetflusserzeugungsmagnet 6 und der Magnetflussaufnahmemagnet 7 auseinem einzelnen Magneten gebildet.
    [0156] Selbstwenn der Magnetflusserzeugungsmagnet 6 und der Magnetflussaufnahmemagnet 7 wie gemäß diesemAusführungsbeispielaus einem einzelnen Magneten gebildet sind, kann die Dicke von demMagnetflusserzeugungsmagneten 6 und/oder der Magnetflussaufnahmemagneten 7 derartvariiert werden, dass die von dem Hauptmagneten 5 dem Hall-Element 2 beaufschlagteMagnetflussdichte nicht variiert wird, selbst wenn die Befestigungspositiondes Hall-Elements 2 verschoben wird.
    [0157] Gemäß den vorstehendbeschriebenen Ausführungsbeispielenist das Befestigungsteil fest, wohingegen der Rotor 1 gedrehtwird. Jedoch kann der Aufbau der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielederart modifiziert werden, dass ein Teil entsprechend dem Rotor 1 festliegt,und das ein Teil zum Stützendes Magneterfassungselements (das Hall-IC 3 mit dem Hall-Element 2 gemäß diesemAusführungsbeispiel)gedreht wird. Das heißt,dass das Magneterfassungselement gedreht werden kann, wohingegender Hauptmagnet 5 fest eingestellt ist, wodurch der Rotationswinkelanhand des Ausgangssignals des Magneterfassungselements erfasstwird.
    [0158] Gemäß den vorstehendbeschriebenen Ausführungsbeispielenwird das Hall-IC 3 mit dem Hall-Element 2 verwendet.Jedoch kann lediglich das Hall-Element 2 in dem Hauptmagneten 5 (demMagnetflusserzeugungsmagneten 6 und dem Magnetflussaufnahmemagneten 7)angeordnet werden, wohingegen die Signalverarbeitungsschaltung außerhalbdes Hauptmagneten 5 angeordnet wird. Das heißt, dasdie Signalverarbeitungsschaltung des Hall-Elements 2 ineiner Steuerungseinrichtung getrennt von der Rotationswinkelerfassungsvorrichtung angeordnetwerden kann.
    [0159] DieAusführungsbeispielwurden auf einen Fall angewandt, in dem der Öffnungsgrad einer Drosselklappedurch die Rotationswinkelerfassungsvorrichtung erfasst wird. Jedochkönnensie zur Erfassung eines Rotationswinkels eines Armabschnitts einesIndustrieroboters oder dergleichen oder andere Rotationswinkel undso weiter angewandt werden.
    [0160] DieBeschreibung der Erfindung dient lediglich als Beispiel, weshalbVariationen, die nicht von der erfinderischen Idee abweichen, innerhalbdes Umfangs der Erfindung bedacht sind. Derartige Variationen werdennicht als abweichend von dem Geist und Umfang der Erfindung angesehen.
    [0161] Wiees vorstehend beschrieben worden ist, ist in einer Rotationswinkelerfassungsvorrichtungein Hilfsmagnet 8 derart angeordnet, dass er ein Hall-Element 2 umdie Z-Achse umgibt,so dass eine Variation eines Versatzmagnetflusses unterdrückt wird,selbst wenn die Position des Hall-Elements 2 in der X-Achsen-Richtungin Bezug auf den Hilfsmagneten 8 verschoben ist. Zusätzlich wird,selbst wenn die Position des Hall-Elements 2 bei der Herstellung inder Y-Achsen-Richtung des Hilfsmagneten 8 verschoben wird,die Variation in dem Versatzmagnetfluss unterdrückt. Durch Justieren der Abmessung (derLänge inZylinderrichtung) in der Z-Achsen-Richtungdes Hilfsmagneten 8 wird die Variation des Versatzmagnetflussesunterdrückt,selbst wenn das Hall-Element 2 gegenüber der Mitte des Hilfsmagneten 8 inder Z-Achsen-Richtung verschoben wird. Das heißt, dass, selbst wenn die Positiondes Hall-Elements 2 gegenüber der Mitte des Hilfsmagneten 8 in derdreidimensionalen Richtung verschoben wird, die Verschiebung desVersatzmagnetflusses verhindert werden, weshalb eine Verringerungder Erfassungsgenauigkeit verhindert werden kann.
    权利要求:
    Claims (4)
    [1] Rotationswinkelerfassungsvorrichtung mit einemMagneterfassungselement (2) und einem Hauptmagneten (5)zum Beaufschlagen einer Magnetkraft auf das Magneterfassungselement(2), wobei eine Variation des relativen Rotationswinkelszwischen dem Magneterfassungselement (2) und dem Hauptmagneten(5) auf der Grundlage der dem Magneterfassungselement (2)beaufschlagten Magnetkraft erfasst wird, mit einem Hilfsmagneten(8), der in der Umgebung des Magneterfassungselements (2) derartangeordnet ist, dass dessen relativer Rotationswinkel gegenüber demMagneterfassungselement (2) nie variiert wird und einekonstante Magnetkraft auf das Magneterfassungselement (2)einer Magneterfassungsrichtung beaufschlagt wird, wobei der Hilfsmagnet(8) derart angeordnet ist, dass er das Magneterfassungselement(2) umgibt.
    [2] Rotationswinkelerfassungsvorrichtung mit einem Magneterfassungselement(2) und einem Hauptmagneten (5) zum Beaufschlageneiner Magnetkraft auf das Magneterfassungselement (2),wobei eine Variation des relativen Rotationswinkels zwischen dem Magneterfassungselement(2) und dem Hauptmagneten (5) auf der Grundlageder dem Magneterfassungselement (2) beaufschlagten Magnetkrafterfasst wird, mit einem Hilfsmagneten (8), der in der Umgebungdes Magneterfassungselements (2) derart angeordnet ist,dass dessen relativer Rotationswinkel gegenüber dem Magneterfassungselement(2) nie variiert wird und eine konstante Magnetkraft aufdas Magneterfassungselement (2) einer Magneterfassungsrichtungbeaufschlagt wird, wobei der Hilfsmagnet (8) derart angeordnetist, dass er das Magneterfassungselement (2) umgibt.
    [3] Rotationswinkelerfassungsvorrichtung nach einem derAnsprüche1 und 2, wobei eine Magnetflussrichtung, entlang der der Hilfsmagnet(8) Magnetfluss dem Magneterfassungselement (2)beaufschlagt, und eine Magneterfassungsrichtung des Magneterfassungselements(2) nicht parallel zueinander verlaufen und einen Versatzwinkeldazwischen aufweisen.
    [4] Rotationswinkelerfassungsvorrichtung nach einem derAnsprüche1 bis 3, wobei der Hauptmagnet (5) und der Hilfsmagnet(8) aus Permanenzmagneten mit denselben Temperatureigenschaftengebildet sind.
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    法律状态:
    2011-04-21| 8139| Disposal/non-payment of the annual fee|
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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