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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft allgemein eine Winkelerfassungsvorrichtung.
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HINTERGRUND
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Eine
Winkelerfassungsvorrichtung, die in
JP2007-40850 offen gelegt wird,
wird beispielsweise als Lenkwinkelsensor, Wellenpositionssensor
und dergleichen für ein Automobil verwendet.
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In
der Winkelerfassungsvorrichtung erfasst ein Magnetfelderfassungsabschnitt
Größen von Komponenten von Magnetfeldern in zwei
Richtungen in Bezug auf ein um ein Drehelement erzeugtes Magnetfeld.
Die zwei Richtungen entsprechen einer Radialrichtung des Drehelements
und einer zur Radialrichtung des Drehelements orthogonalen Richtung, in
der ein magnetischer Nordpolbereich und ein magnetischer Südpolbereich
umfangsmäßig angeordnet sind. Eine Recheneinrichtung
berechnet einen Drehwinkel des Drehelements auf der Grundlage eines
Verhältnisses der Größen der Komponenten
der Magnetfelder in den zwei von dem Magnetfelderfassungsabschnitt
erfassten Richtungen. (Siehe
JP2007-40850 .)
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Der
Magnetfelderfassungsabschnitt umfasst z. B. eine Hall-IC gemäß der
Darstellung in 2.
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Der
Magnetfelderfassungsabschnitt 3 umfasst eine Magnetplatte 8 und
mehrere Erfassungselemente 9 (d. h. einen Satz von Erfassungselementen 9),
die das um ein Drehelement 2 erzeugte Magnetfeld erfassen.
Die Magnetplatte 8 ist scheibenförmig. Der Satz
von Erfassungselementen 9 (d. h. Hall-Elementen) ist unmittelbar
unter Endabschnitten der Magnetplatte 8 positioniert. Der
Satz von Erfassungselementen 9 umfasst ein Paar von Erfassungselementen 9a, 9b,
die in einer X-Richtung angeordnet sind, und ein anderes Paar von
Erfassungselementen 9c, 9d, die in einer Z-Richtung
angeordnet sind.
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Beispielsweise
gemäß der Darstellung in 19 ist
bei der bekannten Winkelerfassungsvorrichtung das auf eine Drehwelle 1 aufgesetzte
Drehelement 2 so positioniert, dass magnetische Nordpolbereiche 5 und
magnetische Südpolbereiche 6 jeweils radial nach
aussen weisen. Der Magnetfelderfassungsabschnitt 3 ist
auf einem Substrat 7 angeordnet, das radial ausserhalb
von dem Drehelement 2 positioniert ist, und liegt den magnetischen
Nordpolbereichen 5 und den magnetischen Südpolbereichen 6 jeweils
gegenüber. Der Magnetfelderfassungsabschnitt 3 ist
so positioniert, dass die Magnetplatte 8 parallel zur Radialrichtung
des Drehelements 2 weist, um die Größen
der Komponenten der Magnetfelder in zwei Richtungen, d. h. in der
Radialrichtung des Drehelements 2 und in der Richtung,
in der der magnetische Nordpolbereich 5 und der magnetische
Südpolbereich 6 umfangsmäßig
angeordnet sind, zu erfassen.
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Das
Erfassungsprinzip des Magnetfelderfassungsabschnitts 3 wird
nun unter Bezugnahme auf die 3A, 3B und 19 beschrieben.
Die 3A und 3B sind
Schnittansichten bei Betrachtung aus der X-Richtung und veranschaulichen
Zustände eines Magnetflusses.
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Bei
diesem Beispiel entspricht die Radialrichtung des Drehelements 2 der
Y-Richtung, die Richtung, in der der magnetische Nordpolbereich 5 und
der magnetische Südpolbereich 6 umfangsmäßig
angeordnet sind, entspricht der X-Richtung, und eine zur Y-Richtung
und zur X-Richtung orthogonale Richtung entspricht der Z-Richtung.
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Wie
in 3B gezeigt ist, wird beim Anlegen eines
externen Magnetfelds in der Y-Richtung der Magnetfluss von der Magnetplatte 8 gekrümmt,
und Komponenten der Magnetfelder werden auf dem in der Y-Richtung
angeordneten Paar von Erfassungs elementen 9c, 9d erzeugt,
wobei die Komponenten der Magnetfelder senkrecht zur Magnetplatte 8,
d. h. in der Z-Richtung, verlaufen. Hierbei ist eine Größe einer
Komponente eines Magnetfelds in der Z-Richtung proportional zu einer
Größe des extern angelegten Magnetfelds. Ausserdem
sind die Richtungen der Komponente des an dem Erfassungselement 9c erzeugten
Magnetfelds und der Komponente des an dem Erfassungselement 9d erzeugten
Magnetfelds einander entgegengesetzt. Folglich wird eine zur Größe
des extern angelegten Magnetfelds proportionale Komponente des Magnetfelds
durch Berechnen einer Differenz zwischen einer Ausgangsspannung des
Erfassungselements 9c und einer Ausgangsspannung des Erfassungselements 9d erfasst.
Wenn ein externes Magnetfeld in der X-Richtung angelegt wird, werden
Komponenten von Magnetfeldern in der Z-Richtung, d. h. senkrecht
zur Magnetplatte 8, auf ähnliche Weise wie bei
dem in der Y-Richtung angelegten externen Magnetfeld erzeugt. Daher
erfasst der Magnetfelderfassungsabschnitt 3 die Größe
einer Komponente eines Magnetfelds in der X-Richtung durch Berechnen
einer Differenz von Ausgangsspannungen zwischen dem in der X-Richtung
angeordneten Paar von Erfassungselementen 9a, 9b.
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Ein
mögliches störendes externes Magnetfeld wird auf
die folgende Weise eliminiert. Wenn das störende externe
Magnetfeld gemäß der Darstellung in 3A in der Z-Richtung anliegt, werden Komponenten
von Magnetfeldern an dem in der Y-Richtung angeordneten Paar von
Erfassungselementen 9c, 9d erzeugt, wobei die
Komponenten der Magnetfelder senkrecht zur Magnetplatte 8 stehen.
Hierbei sind die Richtungen der erzeugten Komponenten der Magnetfelder
bei den Erfassungselementen 9c und 9d gleich.
Folglich wird das in der Z-Richtung angelegte störende
externe Magnetfeld durch Berechnen einer Differenz zwischen einer
Ausgangsspannung des Erfassungselements 9c und einer Ausgangsspannung des
Erfassungselements 9d aufgehoben.
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Wie
in 19 gezeigt ist, ist bei der bekannten
Winkelerfassungsvorrichtung ein Abstand R von einer Oberfläche
des magnetischen Nordpolbereichs 5 oder einer Oberfläche
des magnetischen Südpolbereichs 6 zum Magnetfelderfassungsabschnitt 3 groß,
da der Abstand R in der Radialrichtung des Drehelements 2 liegt.
Deswegen ist es erforderlich, dass der magnetische Nordpolbereich 5 und
der magnetische Südpolbereich 6 beispielsweise
aus einem Seltenerdmagneten mit einer starken magnetischen Anziehungskraft
bestehen, um eine gewünschte magnetische Feldstärke
des an den Magnetfelderfassungsabschnitt 3 angelegten Magnetfelds
zu gewährleisten, was zu einer Kostenerhöhung
führt.
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Wenn
aber der Abstand R von der Oberfläche des magnetischen
Nordpolbereichs 5 oder von der Oberfläche des
magnetischen Südpolbereichs 6 zum Magnetfelderfassungsabschnitt 3 verkürzt
wird, ist es möglich, dass die Stärke des an den
Magnetfelderfassungsabschnitt 3 angelegten magnetischen Feldes
zu groß wird. Wenn die an den Magnetfelderfassungsabschnitt 3 angelegte
magnetische Feldstärke zu groß ist, verdichtet
sich ein Magnetfluss auf der Magnetplatte 8, wodurch die
Magnetplatte 8 magnetisch gesättigt wird. Wenn
die Magnetplatte 8 magnetisch gesättigt wird,
wird in der zur Magnetplatte 8 senkrechten Richtung kein
Magnetfeld mit einer zu dem externen Magnetfeld proportionalen Feldstärke erzeugt.
Wenn der Abstand R von der Oberfläche des magnetischen
Nordpolbereichs 5 oder von der Oberfläche des
magnetischen Südpolbereichs 6 zum Magnetfelderfassungsabschnitt 3 verkürzt
ist, kann es daher vorkommen, dass Größen von
Komponenten von Magnetfeldern in den zwei Richtungen vom Magnetfelderfassungsabschnitt 3 nicht
erfasst werden.
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Bei
der in 19 gezeigten bekannten Winkelerfassungsvorrichtung
ist die Stärke des an den Magnetfelderfassungsabschnitt 3 angelegten
Magnetfelds nicht konstant und variiert gemäß der
Darstellung in 20 entsprechend einem Drehwinkel des
Drehelements 2. 20 zeigt
die Stärke des an den Magnetfelderfassungsabschnitt 3 angelegten Magnetfelds,
während der Drehwinkel des Drehelements 2 geändert
wird. Ein in den 19A und 19B gezeigter
Zustand, in dem ein umfangsmäßiger Mittelabschnitt
des magnetischen Nordpolbereichs 5 dem Magnetfelderfassungsabschnitt 3 gegenüberliegt,
entspricht einem Zustand, in dem der Drehwinkel 0° beträgt.
Die Stärke des an den Magnetfelderfassungsabschnitt 3 angelegten
Magnetfelds variiert auch entsprechend Variationen von Abmessungen
oder Charakteristiken des Magnetfelderfassungsabschnitts 3.
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Ein
idealer Bereich der magnetischen Feldstärke (z. B. von
20 mT bis 70 mT) ist für den Betrieb des Magnetfelderfassungsabschnitts 3 definiert.
Daher kann ein Arbeitsbereich des Magnetfelderfassungsabschnitts 3 nicht
größer als die definierte Obergrenze eingestellt
werden. Da ausserdem die Stärke des an den Magnetfelderfassungsabschnitt 3 angelegten
Magnetfelds gemäß der vorstehenden Beschreibung
variiert, kann der Arbeitsbereich des Magnetfelderfassungsabschnitts 3 klein
sein. Folglich kann der Magnetfelderfassungsabschnitt 3 gegen
Auswirkungen eines störenden externen Magnetfelds empfindlich
sein, was zu einer Verringerung der Erfassungsgenauigkeit führt.
Dies erfordert eine Gegenmaßnahme wie etwa das Vorsehen
einer Magnetabschirmung, wodurch die Kosten für die Winkelerfassungsvorrichtung
erhöht werden.
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Es
besteht daher ein Bedarf nach einer Winkelerfassungsvorrichtung,
welche die Erfassungsgenauigkeit verbessert und die Kosten senkt.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Eine
Winkelerfassungsvorrichtung umfasst ein Drehelement mit mindestens
einem magnetischen Nordpolbereich und mindestens einem magnetischen
Südpolbereich, die abwechselnd um dessen Drehmitte angeordnet
sind, einen Magnetfelderfassungsabschnitt mit einer Magnetplatte
und einer Mehrzahl von Erfassungselementen, welche Größen von
magnetischen Komponenten in einer zur Magnetplatte senkrechten Richtung
erfassen und die Größen der magnetischen Komponenten
als Informationen speichern, eine Recheneinheit, welche einen Drehwinkel
des Drehelements auf der Grundlage der von dem Magnetfelderfassungsabschnitt
erfassten Informationen bestimmt, wobei der Magnetfelderfassungsabschnitt
so angeordnet ist, dass die Magnetplatte senkrecht zu einer ersten
Richtung ausgerichtet ist, in der eine magnetische Feldstärke
in einem um das Drehelement erzeugten Magnetfeld maximal ist, und
der Magnetfelderfassungsabschnitt die Größen der
magnetischen Komponenten in der ersten Richtung erfasst sowie in
einer zweiten Richtung, die einer Richtung entspricht, in der die
magnetischen Nordpolbereiche und die magnetischen Südpolbereiche
umfangsmäßig angeordnet sind.
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Aufgrund
der Plattenform der Magnetplatte variiert der Grad der Magnetisierung
in Abhängigkeit von einer Richtung, in der das externe
Magnetfeld angelegt wird. Normalerweise ist es schwieriger, die Magnetisierung
zu induzieren, wenn das externe Magnetfeld senkrecht zur Magnetplatte
angelegt wird, im Vergleich damit, wenn das externe Magnetfeld parallel
dazu angelegt wird. Wenn das externe Magnetfeld senkrecht an die
Magnetplatte angelegt wird, ist es daher für die Magnetplatte
schwieriger, magnetisch gesättigt zu werden, als wenn das
externe Magnetfeld parallel dazu angelegt wird.
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Daher
ist der Magnetfelderfassungsabschnitt bei der vorstehend beschriebenen
Konfiguration so angeordnet, dass die Magnetplatte senkrecht zur ersten
Richtung ausgerichtet ist. Die Konfiguration erhöht das
Niveau der magnetischen Feldstärke, bei der die Magnetplatte
magnetisch gesättigt wird. Daher kann der Abstand von den
Oberflächen des magnetischen Nord- und Südpolbereiche
zum Magnetfelderfassungsabschnitt verkürzt werden, und
es ist nicht nötig, die magnetischen Nord- und Südpolbereiche
aus einem Seltenerdmagneten mit einer starken magnetischen Anziehungskraft
und dergleichen auszubilden. Hierdurch werden die Kosten und die
Größe der Vorrichtung verringert. Ausserdem wird
das Niveau der magnetischen Feldstärke, bei der die Magnetplatte
magnetisch gesättigt wird, angehoben, und der obere Grenzwert
für die magnetische Feldstärke, der zum Betreiben
des Magnetfelderfassungsabschnitts wünschenswert ist, kann
auf ein höheres Nivau eingestellt werden. Dadurch wird
das Arbeitsmagnetfeld des Magnetfelderfassungsabschnitts auf eine
größere magnetische Feldstärke eingestellt,
wodurch die Erfassungsgenauigkeit verbessert wird und die Kosten
gesenkt werden.
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Gemäß der
vorstehend beschriebenen Konfiguration sind die magnetischen Nordpolbereiche und
die magnetischen Südpolbereiche so angeordnet, dass die
erste Richtung die zweite Richtung in einem rechten Winkel schneidet.
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Die
Lage und die Ausrichtung des Magnetfelderfassungsabschnitts können
einfach eingestellt werden, wenn der Magnetfelderfassungsabschnitt basierend
auf der vorstehend erwähnten Anordnung der magnetischen
Nord- und Südpolbereiche angeordnet wird. Dadurch kann
der Magnetfelderfassungsabschnitt einfach angeordnet werden.
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Gemäß der
vorstehend beschriebenen Konfiguration ist das Paar von Erfassungselementen
entlang der zweiten Richtung angeordnet.
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Die
Konfiguration der Erfassungselemente ermöglicht eine unmittelbare
Erfassung der Größe der magnetischen Komponente
der zweiten Richtung durch das Paar von Erfassungselementen. Dadurch wird
die Größe der magnetischen Komponente der zweiten
Richtung mit hoher Genauigkeit erfasst.
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Gemäß der
vorstehend beschriebenen Konfiguration besteht der Satz von Erfassungselementen aus
dem Paar von Erfassungselementen, die entlang der zweiten Richtung
auf der zu der ersten Richtung senkrechten Oberfläche angeordnet
sind, und dem zweiten Paar von Erfassungselementen, die entlang einer
Richtung, welche die zweite Richtung in einem rechten Winkel schneidet,
auf der zu der ersten Richtung senkrechten Oberfläche angeordnet
sind.
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Beispielsweise
kann das Paar von Erfassungselementen zum Erfassen der Größe
der Magnetfeldkomponente der zweiten Richtung dem entlang der zweiten
Richtung angeordneten Paar von Erfassungselementen zugeordnet werden.
Ausserdem kann das Paar von Erfassungselementen zum Erfassen der
Größe der Magnetfeldkomponente der ersten Richtung
dem Paar von Erfassungselementen zugeordnet werden, das entlang
der Richtung angeordnet ist, welche die zweite Richtung in dem rechten Winkel
schneidet. Somit erfasst jedes gemäß der vorstehenden
Beschreibung zugeordnete Paar von Erfassungselementen die entsprechende
magnetische Komponente und erfasst dadurch die Größen
der magnetischen Komponenten der zwei Richtungen. Hierdurch wird
der Erfassungsaufbau vereinfacht.
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Ausserdem
kann die Größe der Magnetfeldkomponente der ersten
oder der zweiten Richtung beispielsweise erfasst werden durch Berechnen
des Durchschnittswertes des Erfassungswertes, der von den entlang
der zweiten Richtung angeordneten Erfassungselementen erfasst wird,
sowie des Erfassungswertes, der von den Erfassungselementen erfasst
wird, die entlang der Richtung angeordnet sind, welche die zweite
Richtung in einem rechten Winkel schneidet. Dadurch werden die Größen
der magnetischen Komponenten in den zwei Richtungen unter Verwendung
der zwei Paare von Erfassungselementen mit hoher Genauigkeit erfasst.
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Gemäß der
vorstehend beschriebenen Konfiguration ist das Drehelement so angeordnet,
dass die magnetischen Nordpolbereiche und die magnetischen Südpolbereiche
vom Drehelement radial nach aussen hin ausgerichtet sind, und der
Magnetfelderfassungsabschnitt ist radial ausserhalb von dem Drehelement
angeordnet, wobei der Magnetfelderfassungsabschnitt den magnetischen
Nordpolbereichen und den magnetischen Südpolbereichen gegenüberliegt.
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Die
Konfiguration ermöglicht es, den Magnetfelderfassungsabschnitt
so anzuordnen, dass die Magnetplatte parallel zur Drehmitte des
Drehelements ausgerichtet ist. Dadurch ist das Profil des Magnetfelderfassungsabschnitts
in der Radialrichtung des Drehelements verkleinert, und die Größe
der Vorrichtung ist in der Radialrichtung des Drehelements verringert.
Ausserdem kann der Abstand zwischen den Oberflächen der
magnetischen Nord- und Südpolbereiche und dem Magnetfelderfassungsabschnitt
verkürzt werden, und der Magnetfelderfassungsabschnitt
kann in der Radialrichtung des Drehelements näher am Drehelement
angeordnet werden. Dadurch wird die Größe der
Vorrichtung in der Radialrichtung des Drehelements effektiv verringert.
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Gemäß der
vorstehend beschriebenen Konfiguration sind die magnetischen Nordpolbereiche und
die magnetischen Südpolbereiche so angeordnet, dass die
erste Richtung parallel zur Drehmitte des Drehelements verläuft,
und der Magnetfelderfassungsabschnitt ist in einer zu jedem magnetischen Nordpolbereich
und jedem magnetischen Südpolbereich parallelen Richtung
angeordnet.
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Die
Konfiguration ermöglicht es, den Magnetfelderfassungsabschnitt
so anzuordnen, dass die Magnetplatte parallel zur Radialrichtung
des Drehelements ausgerichtet ist. Dadurch wird das Profil des Magnetfelderfassungsabschnitts
in der axialen Mittenrichtung des Drehelements verkleinert. Ausserdem
kann der Abstand zwischen den Oberflächen der magnetischen
Nord- und Südpolbereiche und dem Magnetfelderfassungsabschnitt
verkürzt werden, und der Magnetfelderfassungsabschnitt
kann in der axialen Mittenrichtung des Drehelements näher am
Drehelement angeordnet werden. Dadurch wird die Größe
der Vorrichtung in der axialen Mittenrichtung des Drehelements effektiv
verringert.
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Gemäß der
vorstehend beschriebenen Ausführungsform werden die magnetischen
Nord- und Südpolbereiche aus einem von einem annularen
polar anisotropen Magneten und einem ringförmigen polar
anisotropen Magneten gebildet.
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Wie
in der vorstehend beschriebenen Simulation gezeigt wurde, wird der
polar anisotrope Magnet als das Drehelement verwendet, um die Änderungen
der Richtung des Magnetfelds zu verringern, die hervorgerufen werden,
wenn der Abstand zwischen dem Drehelement und dem Magnetfelderfassungsabschnitt
in der Radialrichtung geändert wird. Daher wird der polar
anisotrope Magnet als Drehelement verwendet, wodurch Variationen
des Erfassungsergebnisses infolge eines Fehlers bei der Montage
der Winkelerfassungsvorrichtung verringert werden. Ausserdem werden
auch Variationen im Erfassungsergebnis verringert, falls sich ein
radialer Abstand zwischen dem Drehelement und dem Magnetfelderfassungsabschnitt
aufgrund einer Unrundheit der Drehwelle während des Betriebs
der Winkelerfassungsvorrichtung ändert.
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Gemäß der
vorstehend beschriebenen Ausführungsform werden die magnetischen
Nord- und Südpolbereiche von einem annularen isotropen
Magneten oder einem ringförmigen isotropen Magneten gebildet,
der so magnetisiert ist, dass die Verteilung einer Flussdichte über
dem Magnetfelderfassungsabschnitt gegenüberliegende Oberflächen
der magnetischen Nord- und Südpolbereiche sinusförmig
ist.
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Effekte ähnlich
denjenigen des polar anisotropen Magneten werden erhalten, wenn
als Drehelement ein isotroper Magnet verwendet wird, der so magnetisiert
ist, dass die Verteilung der Flussdichte über seine dem
Magnetfelderfassungsabschnitt gegenüberliegende Oberfläche
im Wesentlichen sinusförmig ist. Im Allgemeinen sind isotrope
Magneten weniger kostspielig als polar anisotrope Magneten. Somit
werden die Herstellungskosten durch die Verwendung des isotropen
Magneten als das Drehelement verringert.
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Gemäß der
vorstehend beschriebenen Ausführungsform ist eine radiale
Breite des die magnetischen Nord- und Südpolbereiche bildenden
Magneten so eingestellt, dass sie größer als eine
halbe Umfangslänge des magnetischen Nordpolbereichs und eine
halbe Umfangslänge des magnetischen Südpolbereichs
ist.
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Bei
Verwendung des polar anisotropen Magneten oder des isotropen Magneten,
der so magnetisiert ist, dass die Verteilung der Flussdichte über
seine Oberfläche im Wesentlichen sinusförmig ist,
bildet die Verteilung der magnetischen Feldlinien Kreise, deren
Mittelpunkt jeweils auf einem Grenzflächenbschnitt zwischen
dem magnetischen Nordpolbereich und dem magnetischen Südpolbereich
auf einer Aussenumfangsfläche des Drehelements liegt, und
die jeweils durch eine Umfangsmitte des magnetischen Nordpolbereichs
und eine Umfangsmitte des magnetischen Südpolbereichs hindurch
verlaufen. Daher ist die radiale Breite des Magneten, der die magnetischen
Nordpolbereiche und die magnetischen Südpolbereiche umfasst,
so eingestellt, dass sie größer als eine halbe
Umfangsbreite jedes der magnetischen Nordpolbereiche und größer
als eine halbe Umfangsbreite jedes der magnetischen Südpolbereiche
ist. Diese Einstellung ermöglicht eine wünschenswerte
Verteilung der Flussdichte ohne Unterbrechung der Magnetfeldlinien.
Hierdurch wird die Genauigkeit der Winkelerfassungsvorrichtung verbessert.
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Gemäß der
vorstehend beschriebenen Ausführungsform ist eine Nut an
einer Aussenumfangsfläche des die magnetischen Nord- und
Südpolbereiche bildenden Magneten ausgebildet und erstreckt sich
in einer Umfangsrichtung.
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Wie
in der vorstehend beschriebenen Simulation gezeigt ist, verringert
die Ausbildung der Nut an der Aussenumfangsfläche des die
magnetischen Nord- und Südpolbereiche bildenden Magneten
die Änderungen der Richtung des Magnetfelds, die verursacht
werden, wenn der Magnetfelderfassungsabschnitt relativ zum Drehelement
bewegt wird. Daher wird die Nut an dem Magneten ausgebildet, wodurch die
Variationen des Erfassungsergebnisses verringert werden, die von
einem Fehler bei der Montage der Winkelerfassungsvorrichtung verursacht
werden. Ausserdem werden auch Variationen des Erfassungsergebnisses
verringert, wenn sich die Relativposition zwischen dem Drehelement
und dem Magnetfelderfassungsabschnitt aufgrund einer Unrundheit
der Drehwelle während des Betriebs der Winkelerfassungsvorrichtung ändert.
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Gemäß der
vorstehend beschriebenen Ausführungsform liegt der Magnetfelderfassungsabschnitt
einem Abschnitt des Magneten gegenüber, an dem die Nut
bezogen auf eine Richtung einer Drehachse des Drehelements ausgebildet
ist.
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Der
Effekt der Verringerung einer Veränderung in der Richtung
des Magnetfelds, die bei einer Bewegung des Magnetfelderfassungsabschnitts
relativ zum Drehelement hervorgerufen wird, wird in dem Bereich,
in dem die Nut ausgebildet ist, ausgeprägt. Daher ist der
Magnetfelderfassungsabschnitt so angeordnet, dass er dem Magneten
in dem Bereich gegenüberliegt, in dem die Nut ausgebildet
ist, wodurch Variationen des Erfassungsergebnisses reduziert werden.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
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Diese
und weitere Merkmale und Charakteristiken der vorliegenden Erfindung
ergeben sich noch deutlicher aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung
unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung; es zeigt:
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1A eine
perspektivische Ansicht einer Winkelerfassungsvorrichtung gemäß einer
ersten Ausführungsform, und 1B eine
Schnittansicht der Winkelerfassungsvorrichtung gemäß der
ersten Ausführungsform;
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2 eine
perspektivische Ansicht eines Magnetfelderfassungsabschnitts;
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3A und 3B Schnittansichten
des Magnetfelderfassungsabschnitts;
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4 ein
Diagramm einer Beziehung zwischen einem externen Magnetfeld und
der maximalen magnetischen Feldstärke einer Magnetplatte;
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5A eine
schematische Darstellung eines Winkels eines angelegten Magnetfelds,
und 5B ein Diagramm einer Beziehung zwischen dem Winkel des
Magnetfelds und dem Magnetfeld;
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6 ein
Diagramm einer Beziehung zwischen Drehwinkeln eines Drehelements
und der magnetischen Feldstärke;
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7 ein
Diagramm einer Beziehung zwischen Winkeln und Rechenwerten der Winkelerfassungsvorrichtung;
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8 eine
schematische Ansicht von Magnetfeldlinien in dem Drehelement;
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9 eine schematische Darstellung der Magnetfeldverteilung,
wenn ein polar anisotroper Magnet verwendet wird;
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10 eine schematische Darstellung der Magnetfeldverteilung,
wenn ein radial anisotroper Magnet verwendet wird;
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11 eine schematische Darstellung einer Beziehung
zwischen dem Abstand vom Drehelement und dem Verhältnis
der magnetischen Feldstärke;
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12 eine schematische Darstellung der Änderung
der Richtung des Magnetfelds, wenn der Abstand vom Drehelement geändert
wird;
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13 eine
schematische Darstellung der Linearität zwischen Drehwinkeln
und berechneten Winkeln;
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14 eine
perspektivische Ansicht der Winkelerfassungsvorrichtung gemäß einer
zweiten Ausführungsform;
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15A und 15B Diagramme
der Änderung des Erfassungsergebnisses, wenn der Magnetfelderfassungsabschnitt
in einer Axialrichtung bewegt wird;
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16A und 16B schematische
Ansichten der Magnetfeldverteilung in der Axialrichtung des Drehelements;
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17A und 17B Diagramme
von Änderungen des Erfassungsergebnisses, wenn der Magnetfelderfassungsabschnitt
in einer Antriebsrichtung bewegt wird;
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18A eine perspektivische Ansicht der Winkelerfassungsvorrichtung
gemäß einer dritten Ausführungsform,
und 18B eine Schnittansicht der
Winkelerfassungsvorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform;
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19A eine perspektivische Ansicht einer bekannten
Winkelerfassungsvorrichtung, und 19B eine
Schnittansicht der bekannten Winkelerfassungsvorrichtung; und
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20 ein
Diagramm einer Beziehung zwischen dem Drehwinkel des Drehelements
und der magnetischen Feldstärke.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Eine
Winkelerfassungsvorrichtung gemäß Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die Zeichnung
beschrieben.
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(Erste Ausführungsform)
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Die
Winkelerfassungsvorrichtung umfasst ein auf eine Drehwelle 1 aufgesetztes
Drehelement 2, einen Magnetfelderfassungsabschnitt 3,
der ein um das Drehelement 2 erzeugtes Magnetfeld erfasst, und
eine Recheneinheit 4, die einen Drehwinkel des Drehelements 2 relativ
zum Magnetfelderfassungsabschnitt 3 auf der Grundlage von
Erfassungsinformationen des Felderfassungsabschnitts 3 berechnet. 1A ist
eine perspektivische Ansicht der Winkelerfassungsvorrichtung gemäß der
ersten Ausführungsform, und 1B ist
eine Schnittansicht davon bei Betrachtung aus der Y-Richtung.
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Das
Drehelement 2 ist so vorgesehen, dass es als Einheit mit
der Drehwelle 1 dreht. Das Drehelement 2 umfasst
einen Ringmagneten, bei dem magnetische Nordpolbereiche 5 und
magnetische Südpolbereiche 6 abwechselnd um eine
Drehmitte angeordnet sind. Das Drehelement 2 ist mit vier
magnetischen Nordpolbereichen 5 und vier magnetischen Südpolbereichen 6 in
45°-Abständen versehen. Ein polar anisotroper
Magnet oder ein radial anisotroper Magnet kann als das Drehelement 2 verwendet
werden. Als Alternative kann ein isotroper Magnet verwendet werden,
der so magnetisiert ist, dass er auf seiner Oberfläche
eine sinusförmige Flussdichteverteilung besitzt. Wie weiter
unten erläutert ist, wäre es jedoch von Vorteil,
einen polar anisotropen Magneten zu verwenden, oder einen isotropen
Magneten, der so magnetisiert ist, dass die Verteilung der Flussdichte über
die Oberfläche des Magneten im Wesentlichen sinusförmig
ist.
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Bei
Verwendung des polar anisotropen Magneten oder des isotropen Magneten,
der so magnetisiert ist, dass er auf seiner Oberfläche
eine sinusförmige Flussdichteverteilung besitzt, als das
Drehelement 2 wird die Magnetisierung mittels Bestromen mehrerer
Leitungsdrähte vorgenommen, die auf dem Ringmagneten in
seiner Umfangsrichtung angeordnet sind. Wie in 8 gezeigt
ist, zeigt die Verteilung der Magnetfeldlinien daher Kreise an,
deren Mittelpunkt jeweils auf einem Grenzflächenbschnitt
zwischen dem magnetischen Nordpolbereich 5 und dem magnetischen
Südpolbereich 6 auf einer Aussenumfangsfläche
des Drehelements 2 liegt, und die jeweils durch eine Umfangsmitte
des magnetischen Nordpolbereichs 5 bzw. eine Umfangsmitte
des magnetischen Südpolbereichs 6 hindurch verlaufen.
Daher ist es wünschenswert, eine radiale Breite des die
magnetischen Nordpolbereiche 5 und die magnetischen Südpolbereiche 6 umfassenden
Ringmagneten so einzustellen, dass sie größer
als eine halbe Umfangsbreite jedes der magnetischen Nordpolbereiche 5 und
größer als eine halbe Umfangsbreite jedes der magnetischen
Südpolbereiche 6 ist. Eine solche radiale Breite
des Ringmagneten stellt eine günstige Flussdichteverteilung
um das Drehelement 2 zur Verfügung, ohne die magnetischen
Kraftlinien zu unterbrechen.
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Das
Drehelement 2 ist so positioniert, dass die magnetischen
Nordpolbereiche 5 und die magnetischen Südpolbereiche 6 jeweils
in einer Radialrichtung des Drehelements 2 nach aussen
weisen. Eine erste Richtung, in der eine magnetische Feldstärke
in dem um das Drehelement 2 erzeugten Magnetfeld maximal
ist, entspricht der Radialrichtung des Drehelements 2 (d.
h. der Z-Richtung). Eine zweite Richtung, die zur Z-Richtung orthogonal
ist und entlang einer Richtung verläuft, in der der magnetische
Nordpolbereich 5 und der magnetische Südpolbereich 6 umfangsmäßig
angeordnet sind, entspricht einer Drehrichtung des Drehelements 2 (d.
h. der X-Richtung). Auf diese Weise sind die magnetischen Nordpolbereiche 5 und
die magnetischen Südpolbereiche 6 so angeordnet,
dass die erste Richtung (d. h. die Z-Richtung) und die zweite Richtung
(d. h. die X-Richtung) orthogonal zueinander sind. Eine dritte Richtung,
die entlang einer Ebene verläuft, die zur ersten Richtung
(d. h. der Z-Richtung) senkrecht und zur zweiten Richtung (d. h.
der X-Richtung) orthogonal ist, entspricht einer Y-Richtung. Mit
anderen Worten, die erste Richtung (d. h. die Z-Richtung), die zweite
Richtung (d. h. die X-Richtung) und die dritte Richtung (d. h. die
Y-Richtung) sind zueinander orthogonal. Die erste Richtung, die
zweite Richtung und die dritte Richtung werden im Nachfolgenden
als die Z-Richtung, die X-Richtung bzw. die Y-Richtung bezeichnet.
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Der
Magnetfelderfassungsabschnitt 3 ist z. B. eine Hall-IC.
Insbesondere ist der Magnetfelderfassungsabschnitt 3 der
von Melexis erhältliche MLX 90316, der auf einem Substrat 7 vorgesehen
ist. Ein handelsüblicher MLX 90316 umfasst eine festgelegte interne
Schaltung, in der Größen der Komponenten von Magnetfeldern
in der X-Richtung und in der Y-Richtung durch Berechnen einer Differenz
zwischen Ausgangsspannungen, die an Erfassungselementen 9a und 9b (d.
h. einem ersten Paar von Erfassungselementen 9a und 9b)
erzeugt werden, bzw. einer Differenz zwischen Ausgangsspannungen,
die an Erfassungselementen 9c und 9d (d. h. einem zweiten
Paar von Erfassungselementen 9c und 9d) erzeugt
werden, erfasst werden. Den erfassten Größen der
Komponenten der Magnetfelder in der X-Richtung und in der Y-Richtung
entsprechend wird eine Richtung des Magnetfelds in einer Ebene X-Y berechnet,
woraufhin ein Signal ausgegeben wird, das einem Magnetfeldwinkel
entspricht. Bei dieser Ausführungsform ist die interne
Schaltung des MLX 90316 (die Hall-IC) beispielsweise modifiziert,
und es wird eine Hall-IC angewendet, die eine vorgegebene Signalverarbeitung
durchführt. Bei dieser Ausführungsform ist der
Magnetfelderfassungsabschnitt 3 radial ausserhalb des Drehelements 2 positioniert.
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Wie
in 2 gezeigt ist, umfasst der Erfassungsabschnitt 3 eine
Magnetplatte 8, die scheibenförmig ist und die
Mehrzahl von Erfassungselementen 9 (d. h. einen Satz von
Erfassungselementen 9a, 9b, 9c, 9d)
zum Erfassen der Größe einer Komponente eines
Magnetfelds in einer zur Magnetplatte 8 senkrechten Richtung
aufweist. Die Erfassungselemente 9, z. B. die Hall-Elemente,
sind jeweils unmittelbar unterhalb von Endabschnitten der Magnetplatte 8 positioniert.
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Der
Satz von Erfassungselementen 9 umfasst ein Paar von Erfassungselementen 9a, 9b,
die in der X-Richtung angeordnet sind, und ein anderes Paar von
Erfassungselementen 9c, 9d, die in der Y-Richtung
angeordnet sind, wobei diese jeweils in einer zur Z-Richtung senkrechten
Ebene liegen.
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Der
Magnetfelderfassungsabschnitt 3 ist so positioniert, dass
er einen Aufbau aufweist, in dem die Magnetplatte 8 senkrecht
zur Z-Richtung weist, um die Größen der Komponenten
der Magnetfelder in der Z-Richtung und der X-Richtung zu erfassen.
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Das
Grundprinzip der Erfassung der Größe der Komponente
des Magnetfelds in der Z-Richtung durch den Magnetfelderfassungsabschnitt 3 ist
nachfolgend beschrieben.
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Wie
in 3A gezeigt ist, werden bei Anlegen
eines externen Magnetfelds in der Z-Richtung die Komponenten der
Magnetfelder in der Z-Richtung auf dem Paar von Erfassungselementen 9c, 9d erzeugt,
die in der Y-Richtung positioniert sind. Hierbei verlaufen die an
dem Erfassungselement 9c erzeugte Komponente des Magnetfelds
und die an dem Erfassungselement 9d erzeugte Komponente
des Magnetfelds in gleichen Richtungen. Folglich wird die Größe
der Komponente des Magnetfelds, die zu einer Größe
des externen Magnetfelds proportional ist, durch Addieren der Ausgangs spannung
des Erfassungselements 9c und der Ausgangsspannung des Erfassungselements 9d erfasst.
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Wenn
ein störendes externes Magnetfeld vorliegt, wird dieses
ferner auf die folgende Weise eliminiert. Wenn das störende
externe Magnetfeld gemäß der Darstellung in 3B in der Y-Richtung anliegt, wird ein
Magnetfluss von der Magnetplatte 8 gekrümmt, und
die Komponenten der Magnetfelder entlang der Z-Richtung werden an
dem Paar von Erfassungselementen 9c, 9d erzeugt.
Hierbei verlaufen die Komponente des am Erfassungselement 9c erzeugten
Magnetfelds und die Komponente des am Erfassungselement 9d erzeugten
Magnetfelds in entgegengesetzten Richtungen. Folglich wird das störende
externe Magnetfeld, das in der Y-Richtung anliegt, durch Addieren
der Ausgangsspannung des Erfassungselements 9c und der
Ausgangsspannung des Erfassungselements 9d aufgehoben.
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Ein
Grundprinzip der Erfassung der Größe der Komponente
des Magnetfelds in der X-Richtung mittels des Magnetfelderfassungsabschnitts 3 ist gleich
dem Grundprinzip der Erfassung der Größe der Komponente
des Magnetfelds in der X-Richtung mittels der bekannten Winkelerfassungsvorrichtung gemäß der
Beschreibung in den 3A und 3B. Der Magnetfelderfassungsabschnitt 3 erfasst
die Größe der Komponente des Magnetfelds in der
X-Richtung durch Berechnen der Differenz zwischen den Ausgangsspannungen,
die an den in der X-Richtung angeordneten Erfassungselementen 9a und 9b erzeugt werden.
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Die
Recheneinheit 4 berechnet einen Magnetfeldwinkel θ gemäß einem
Verhältnis der Größe Vz der Komponente
des Magnetfelds in der Z-Richtung und der Größe
Vx der Komponente des Magnetfelds in der X-Richtung.
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[Formel 1]
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Es
wird nun im Nachfolgenden ein Effekt der Winkelerfassungsvorrichtung
gemäß der ersten Ausführungsform beschrieben.
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Wegen
der Scheibenform der Magnetplatte 8 variiert ein Grad der
Magnetisierung in Abhängigkeit von einer Anlagerichtung
des externen Magnetfelds. 4 zeigt
ein Analyseergebnis aus einer Simulation an einer Beziehung zwischen
dem angelegten externen Magnetfeld und einer maximalen Magnetisierung der
Magnetplatte 8. In 4 gibt ein
Symbol ♦ einen Fall an, in dem das externe Magnetfeld parallel
zur Magnetplatte 8 an diese angelegt wird. Ein Symbol ∎ gibt
einen Fall an, in dem das externe Magnetfeld senkrecht an die Magnetplatte 8 angelegt
wird.
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Wie
aus 4 ersichtlich ist, ist die Induzierung der Magnetisierung
schwieriger, wenn das externe Magnetfeld senkrecht an die Magnetplatte 8 angelegt
wird, als wenn das externe Magnetfeld parallel zu dieser angelegt
wird. Als Ergebnis der Simulation ist eine magnetische Feldstärke,
bei der die Magnetplatte 8 magnetisch gesättigt
wird, sechsmal höher, wenn das externe Magnetfeld senkrecht
zu ihr angelegt wird, als wenn das externe Magnetfeld parallel dazu
angelegt wird.
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Wenn
ein Magnetfeld mit einer übermäßig hohen
magnetischen Feldstärke an den Magnetfelderfassungsabschnitt 3 angelegt
wird, wird die Magnetplatte 8 magnetisch gesättigt
und ist nicht mehr in der Lage, das Magnetfeld in der zur Magnetplatte 8 senkrechten
Richtung mit einer Feldstärke zu erzeugen, die proportional
zu dem extern angelegten Magnetfeld ist. Ausgehend von den in 4 gezeigten Ergebnissen
wird angenommen, dass der Magnetfelderfassungsabschnitt 3 ein
maximal zulässiges Magnetfeld mit einer höheren
magnetischen Feldstärke aufweist, wenn der Magnetfelderfassungsabschnitt 3 so
positioniert ist, dass die Magnetplatte 8 senkrecht zur
Z-Richtung weist (siehe 1).
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Auf
der Grundlage der in
4 gezeigten Ergebnisse wird
das maximal zulässige Magnetfeld des Magnetfelderfassungsabschnitts
3 berechnet,
wenn der Magnetfelderfassungsabschnitt
3 so positioniert ist,
dass die Magnetplatte
8 senkrecht zur Z-Richtung weist.
Die Ergebnisse der Berechnung des maximal zulässigen Magnetfelds
des Magnetfelderfassungsabschnitts
3 sind in
5B gezeigt.
In
5B zeigt ein Symbol
das
maximal zulässige Magnetfeld des Magnetfelderfassungsabschnitts
3 an,
wenn das Magnetfeld an diesen angelegt und ein Anlegewinkel α des
Magnetfelds variiert wird. Der Anlegewinkel α des Magnetfelds,
mit dem das Magnetfeld an den Magnetfelderfassungsabschnitt
3 angelegt
wird, ist in
5A gezeigt. Wenn der Anlegewinkel α des
Magnetfelds 0° beträgt (was durch das Symbol
in
5B angegeben
ist), liegt das maximal zulässige Magnetfeld des Magnetfelderfassungsabschnitts
3 bei
einer Obergrenze (70 mT) eines idealen Bereichs der magnetischen
Feldstärke für einen Betrieb des Magnetfelderfassungsabschnitts
3.
Der Anlegewinkel α zu diesem Zeitpunkt, d. h. 0°,
wird erhalten, wenn der Magnetfelderfassungsabschnitt
3 so
positioniert ist, dass er dem Grenzflächenbschnitt zwischen
dem magnetischen Nordpolbereich
5 und dem magnetischen
Südpolbereich
6 in den
1A und
1B gegenüberliegt
(d. h. wenn der Drehwinkel des Drehelements
2 ± 22,5° beträgt).
Dieser Drehwinkel entspricht einem Drehwinkel, bei dem gemäß der
Darstellung in
20 die magnetische Feldstärke
des Magnetfelderfassungsabschnitts
3 auf ihrem Minimum
ist. Wenn der Anlegewinkel α des Magnetfelds bei –90° oder
+90° liegt (angegeben durch das Symbol
in
5B),
ist das maximal zulässige Magnetfeld das Sechsfache eines
Wertes der Obergrenze des idealen Bereichs der magnetischen Feldstärke
für einen Betrieb des Magnetfelderfassungsabschnitts
3 (420
mT). Der Anlegewinkel α zu diesem Zeitpunkt, d. h. –90° oder
+90°, wird erhalten, wenn der Magnetfelderfassungsabschnitt
3 so
positioniert ist, dass er dem umfangsmäßigen Mittelabschnitt
des magnetischen Nordpolbereichs
5 oder des magnetischen
Südpolbereichs
6 in den
1A und
1B gegenüberliegt
(d. h. wenn der Drehwinkel des Drehelements
2 0° oder ±45° beträgt).
Dieser Drehwinkel entspricht einem Drehwinkel, bei dem gemäß der Darstellung
in
20 die magnetische Feldstärke des Magnetfelderfassungsabschnitts
3 auf
ihrem Maximum ist.
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Wie
vorstehend beschrieben wurde, hat das maximal zulässige
Magnetfeld des Magnetfelderfassungsabschnitts 3 eine höhere
magnetische Feldstärke, wenn der Anlegewinkel α des
Magnetfelds ein anderer Winkel als 0° ist, indem der Magnet felderfassungsabschnitt 3 so
positioniert wird, dass die Magnetplatte 8 senkrecht zur
Z-Richtung weist.
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Folglich
kann ein Arbeitsmagnetfeld (in
5B als
A1 angegeben) des Magnetfelderfassungsabschnitts
3 zwischen
dem maximal zulässigen Magnetfeld (in
5B durch
das Symbol
angegeben)
und einer unteren Grenze (20 mT) des idealen Bereichs der magnetischen
Feldstärke eingestellt werden. Bei der bekannten Winkelerfassungsvorrichtung
wird ein Arbeitsmagnetfeld (in
5B als A2
angegeben) des Magnetfelderfassungsabschnitts in einem Bereich der
magnetischen Feldstärke zwischen 20 mT und 70 mT eingestellt.
Das Arbeitsmagnetfeld (in
5B als
A1 angegeben) des Magnetfelderfassungsabschnitts
3 gemäß der
ersten Ausführungsform ist das Zweifache des Arbeitsmagnetfelds
der bekannten Winkelerfassungsvorrichtung. Dies ermöglicht
eine höhere magnetische Feldstärke des Arbeitsmagnetfelds
des Magnetfelderfassungsabschnitts
3, wodurch die Erfassungsgenauigkeit verbessert
wird und Kosten gesenkt werden. Ausserdem wird ein Abstand zwischen
einer Oberfläche des magnetischen Nordpolbereichs
5 oder
des magnetischen Südpolbereichs
6 und dem Magnetfelderfassungsabschnitt
3 verringert,
und es besteht keine Notwendigkeit, den magnetischen Nordpolbereich
5 und
den magnetischen Südpolbereich
6 aus einem Seltenderdmagneten
oder dergleichen mit einer höheren magnetischen Feldstärke
zu bilden, was zu einer Verringerung der Kosten und der Größe
führt.
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Wie
in 6 gezeigt ist, ist die Größe
der Komponente des Magnetfelds (d. h. die magnetische Feldstärke),
das von dem um das Drehelement 2 erzeugten Magnetfeld an
den Magnetfelderfassungsabschnitt 3 angelegt wird, zwischen
der Z-Richtung (in 6 durch das Symbol ♦ angegeben)
und der X-Richtung (in 6 durch das Symbol ∎ angegeben)
verschieden. 6 zeigt das Ergebnis einer Simulation,
die an einem Drehelement 2 durchgeführt wurde,
das mit jeweils drei magnetischen Nordpolbereichen 5 und
magnetischen Südpolbereichen 6 in 60°-Abständen
versehen war.
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Das
Ergebnis der Simulation zeigt, dass ein Feldstärkeverhältnis
des Magnetfelds in der Z-Richtung (in 6 durch
das Symbol ♦ angegeben) zum Magnetfeld in der X-Richtung
(in 6 durch das Symbol ∎ angegeben) 1,41
beträgt (d. h. die Größe der Magnetfeldkomponente
in der Z-Richtung dividiert durch die Größe der
Magnetfeldkomponente in der X-Richtung).
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Wenn
das externe Magnetfeld parallel zur Magnetplatte 8 an diese
angelegt wird, wird aufgrund eines starken Effekts der Magnetflusskonzentration der
Magnetplatte 8 das Magnetfeld an den Erfassungselementen 9a, 9b in
der Richtung senkrecht zur Magnetplatte 8 erzeugt. Die
Feldstärke des an den Erfassungselementen 9c, 9d erzeugten
Magnetfelds ist 1,8-mal höher als die Feldstärke
des an die Magnetplatte 8 angelegten externen Magnetfelds.
Wenn das externe Magnetfeld hingegen senkrecht zur Magnetplatte 8 an
diese angelegt wird, ist der Effekt der Magnetflusskonzentration
der Magnetplatte 8 geringer, und ein Magnetfeld, dessen
Feldstärke 1,2-mal höher als die Feldstärke
des externen Magnetfelds ist, wird an den Erfassungselementen 9 in
der zur Magnetplatte 8 senkrechten Richtung erzeugt. Wie vorstehend
beschrieben wurde, variiert eine Empfindlichkeit des Magnetfelderfassungsabschnitts 3 gemäß einer
Anlegerichtung des externen Magnetfelds. Ein aus dem Simulationsergebnis
abgeleitetes Empfindlichkeitsverhältnis des Magnetfelderfassungsabschnitts 3 (d.
h. eine Empfindlichkeit in einer zur Magnetplatte 8 parallelen
Richtung dividiert durch eine Empfindlichkeit in der zur Magnetplatte 8 senkrechten
Richtung) beträgt 1,48.
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Daher
ist der Magnetfelderfassungsabschnitt 3 bei der ersten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung so positioniert,
dass die Magnetplatte 8 senkrecht zur Z-Richtung weist
und das externe Magnetfeld senkrecht zur Magnetplatte 8 an
diese angelegt wird. Folglich gleichen das Feldstärkeverhältnis des
Magnetfelds (1,41) und das Empfindlichkeitsverhältnis des
Magnetfelderfassungsabschnitts 3 (1,48) einander aus, so
dass eine Empfindlichkeit der Winkelerfassungsvorrichtung im Wesentlichen
zu Eins wird. Wie in 7 gezeigt ist, stellt die Winkelerfassungsvorrichtung
gemäß dieser Ausführungsform eine verbesserte
Linearität des berechneten Wertes θ, der von der
Recheneinheit 4 berechnet wird, in Bezug auf den Drehwinkel
des Drehelements 2 zur Verfügung, wodurch die
Erfassungsgenauigkeit verbessert wird.
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Als
Nächstes wird eine Beschreibung von Ergebnissen von Simulationen
der magnetischen Feldstärke (einer Magnetflussdichte) gegeben,
die jeweils von dem Magnetfelderfassungsabschnitt 3 erfasst wird,
wenn der polar anisotrope Magnet verwendet wird bzw. wenn der radial
anisotrope Magnet als das Drehelement 2 verwendet wird.
Bei einem in der Simulation verwendeten Modell ist das Drehelement 2 ein
ringförmiger Magnet mit einem Aussendurchmesser von 21
mm (einem äusseren Radius von 10,5 mm), einem Innendurchmesser
von 16,8 mm (einem inneren Radius von 8,4 mm) und einer Dicke von
7 mm, der vier magnetische Nordpolbereiche 5 und vier magnetische
Südpolbereiche 6 aufweist, die abwechselnd mit
einer konstanten Steigung angeordnet sind.
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9A zeigt
ein Ergebnis der Simulation von Änderungen der magnetischen
Feldstärke in der Z-Richtung bei einer Drehung des Drehelements 2, wenn
der polar anisotrope Magnet als das Drehelement 2 verwendet
wird. 9B zeigt ein Ergebnis der Simulation
von Änderungen der magnetischen Feldstärke in
der X-Richtung bei einer Drehung des Drehelements 2.
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10A zeigt das Ergebnis einer Simulation von Änderungen
der magnetischen Feldstärke in der Z-Richtung bei einer
Drehung des Drehelements 2, wenn der radial anisotrope
Magnet als das Drehelement 2 verwendet wird. 10B zeigt ein Ergebnis der Simulation von Änderungen
der magnetischen Feldstärke in der X-Richtung bei einer
Drehung des Drehelements 2. In den 9A bis 10B angegebene Werte entsprechen einem Abstand
(Einheit: mm) zwischen einer Mitte des Drehelements 2 und dem
Magnetfelderfassungsabschnitt 3.
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Wenn
der polar anisotrope Magnet als das Drehelement 2 verwendet
wird, weisen Verteilungen der magnetischen Feldstärke in
der Z-Richtung und in der X-Richtung unabhängig von dem
Abstand zwischen der Mitte des Drehelements 2 und dem Magnetfelderfassungsabschnitt 3 im
Wesentlichen sinusförmige Wellenformen auf, wie aus den 9A und 9B ersichtlich
ist.
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Wenn
aber der radial anisotrope Magnet als das Drehelement 2 verwendet
wird, wird die Verteilung der magnetischen Feldstärke bei
einem zunehmenden Abstand zwischen der Mitte des Drehelements 2 und
dem Magnetfelderfassungsabschnitt 3 stärker sinusförmig,
wie aus den 10A und 10B ersichtlich
ist. Wenn der Abstand zwischen der Mitte des Drehelements 2 und
dem Magnetfelderfassungsabschnitt 3 jedoch weniger als
14 mm beträgt, besitzt die Verteilung der magnetischen
Feldstärke in der Z-Richtung eine quadratische Wellenform,
und die Verteilung in der X-Richtung besitzt eine Dreieckswellenform.
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Die 11A und 11B zeigen
eine Amplitude der magnetischen Feldstärke in der Z-Richtung,
eine absolute Amplitude der magnetischen Feldstärke in
der X-Richtung, und das Verhältnis der Amplitude der magnetischen
Feldstärke in der Z-Richtung und der Amplitude der magnetischen Feldstärke
in der X-Richtung (im Nachfolgenden als Verhältnis der
magnetischen Feldstärke bezeichnet). 11A zeigt ein Ergebnis, wenn der polar anisotrope
Magnet als das Drehelement 2 verwendet wird, und 11B zeigt ein Ergebnis, wenn der radial anisotrope
Magnet als das Drehelement 2 verwendet wird.
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Wenn
der polar anisotrope Magnet als das Drehelement 2 verwendet
wird, erhöht sich das Verhältnis der magnetischen
Feldstärke mit einem zunehmenden Abstand zwischen der Mitte
des Drehelements 2 und dem Magnetfelderfassungsabschnitt 3 und
bleibt bei 1,4 im Wesentlichen konstant, wenn der Abstand 14 mm
oder mehr beträgt, wie aus 11A ersichtlich
ist. Wenn der radial anisotrope Magnet als das Drehelement 2 verwendet
wird, erhöht sich das Verhältnis der magnetischen
Feldstärke mit einem zunehmenden Abstand zwischen der Mitte
des Drehelements 2 und dem Magnetfelderfassungsabschnitt 3 und
bleibt bei 1,4 im Wesentlichen konstant, wenn der Abstand 64 mm
oder mehr beträgt, wie aus 11B ersichtlich
ist.
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Wenn
der Abstand zwischen der Mitte des Drehelements 2 und dem
Magnetfelderfassungsabschnitt 3 von 11 mm auf 14 mm zunimmt,
erhöht sich das Verhältnis der magnetischen Feldstärke
allmählich von 1,2 auf 1,4, wenn der polar anisotrope Magnet
als das Drehelement 2 verwendet wird, wie aus den 11A und 11B ersichtlich
ist. Wenn hingegen der radial anisotrope Magnet als das Drehelement 2 verwendet
wird, erhöht sich das Verhältnis der magnetischen
Feldstärke sprunghaft von 0,6 auf 1,4. Mit anderen Worten,
wenn der polar anisotrope Magnet als das Drehelement 2 verwendet
wird, ist die Änderung des Verhältnisses der magnetischen
Feldstärke langsamer, als wenn der radial anisotrope Magnet
verwendet wird. Das unterschiedliche Verhalten der magnetischen
Feldstärke bei Verwendung des polar anisotropen Magneten
und bei Verwendung des radial anisotropen Magneten wird bei einem
zunehmenden Abstand zwischen der Mitte des Drehelements 2 und
dem Magnetfelderfassungsabschnitt 3 ausgeprägter.
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Die 12A und 12B zeigen
einen Änderungsbetrag des Magnetfeldwinkels um das Drehelement 2,
wenn der Abstand zwischen der Mitte des Drehelements 2 und
dem Magnetfelderfassungsabschnitt 3 ab einem vorgegebenen
Referenzabstand (Einheit: mm) um 0,5 mm zunimmt. Werte in der Zeichnung
gegeben Abstände vor der Erhöhung (d. h. den vorgegebenen
Referenzabstand) an. 12A zeigt ein Ergebnis bei Verwendung
des polar anisotropen Magneten als das Drehelement 2, und 12B zeigt ein Ergebnis bei Verwendung des radial
anisotropen Magneten.
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Wie
aus 12A ersichtlich ist, ist der Änderungsbetrag
des Magnetfeldwinkels in allen Fällen, in denen der polar
anisotrope Magnet als das Drehelement 2 verwendet wird,
weniger als 1,0°. Bei Verwendung des radial anisotropen
Magneten als das Drehelement 2 ist der Änderungsbetrag
des Magnetfeldwinkels hingegen größer als bei
Verwendung des polar anisotropen Magneten. Insbesondere nimmt der Änderungsbetrag
mit einer Verringerung des vorgegebenen Referenzabstands zu.
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Um
die Linearität des von der Recheneinheit 4 berechneten
Rechenwertes θ in Bezug auf den Drehwinkel des Drehelements 2 gemäß der
vorstehenden Beschreibung zu verbessern, ist es erforderlich, Korrekturmaßnahmen
zu ergreifen. Die Korrekturmaßnahmen umfassen eine Einstellung
des Empfindlichkeitsverhältnisses des Magnetfelderfassungsabschnitts 3,
damit das Feldstärkeverhältnis und das Empfindlichkeitsverhältnis
des Magnetfelderfassungsabschnitts 3 einander ausgleichen.
Eine weitere Korrekturmaßnahme wäre es, einen
Koeffizienten mit einer der Feldstärken des Magnetfelds
in den Z- und X-Richtungen zu multiplizieren, um das Feldstärkeverhältnis
Eins zu erhalten. Unter dem Gesichtspunkt der Korrekturmaßnahmen
ist es einfacher, den polar anisotropen Magneten statt des radial
anisotropen Magneten als das Drehelement 2 zu verwenden, da
das Feldstärkeverhältnis dann selbst bei einer Änderung
des Abstands zwischen der Mitte des Drehelements 2 und
dem Magnetfelderfassungsabschnitt 3 nur geringe Änderungen
aufweist, wie in 11A gezeigt ist. Der Unterschied
in der Einfachheit der Korrekturmaßnahmen bei Verwendung
des polar anisotropen Magneten und bei Verwendung des radial anisotropen
Magneten ist bei einem kleinen Abstand zwischen der Mitte des Drehelements 2 und
dem Magnetfelderfassungsabschnitt 3 besonders ausgeprägt.
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Wie
aus den in den 12A und 12B gezeigten
Ergebnissen klar hervorgeht, sind Änderungen der Richtung
des Magnetfelds, die von einer Änderung des Abstands zwischen
der Mitte des Drehelements 2 und dem Magnetfelderfassungsabschnitt 3 verursacht
werden, bei Verwendung des polar anisotropen Magnet als das Drehelement 2 geringer.
Durch die Verwendung des polar anisotropen Magneten als das Drehelement 2 werden
somit durch einen Fehler bei der Montage der Winkelerfassungsvorrichtung
verursachte Variationen der Erfassungsergebnisse verringert. Ausserdem
werden auch dann, wenn sich ein radialer Abstand zwischen dem Drehelement 2 und
dem Magnetfelderfassungsabschnitt 3 aufgrund einer Unrundheit
der Drehwelle 1 während des Betriebs der Winkelerfassungsvorrichtung ändert,
Variationen in den Erfassungsergebnissen verringert. Insbesondere
wenn der Abstand zwischen der Mitte des Drehelements 2 und
dem Magnetfelderfassungsabschnitt 3 klein ist, werden die
Variationen in den Erfassungsergebnissen unter Verwendung des polar
anisotropen Magneten als das Drehelement 2 verringert.
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13 zeigt
die Linearität des Drehwinkels des Drehelements 2 bezogen
auf den von der Winkelerfassungsvorrichtung erfassten Erfassungswinkel nach
Durchführung der vorstehend erwähnten Korrekturmaßnahmen.
In 13 beträgt der Koeffizient für
die Korrektur 1,6, wenn der polar anisotrope Magnet verwendet wird,
und 20,5, wenn der radial anisotrope Magnet als das Drehelement 2 verwendet
wird. Der Abstand zwischen der Mitte des Drehelements 2 und
dem Magnetfelderfassungsabschnitt 3 ist auf 12,5 mm eingestellt.
Als Linearitätsbezug wird ein Prozentwert im natürlichen
Maßstab (Full Scale) verwendet, um eine Differenz zwischen
einer idealen linearen Kurve und einer tatsächlichen Beziehung durch
den Drehwinkel des Drehelements 2 und die Richtung des
Magnetfelds bei jedem Drehwinkel anzugeben. Die ideale lineare Kurve
wird auf der Grundlage einer kollinearen Annäherung der
Beziehung des Drehwinkels des Drehelements 2 und der Richtung
des Magnetfelds abgeleitet. Wie in 13 gezeigt
ist, wird eine bessere Linearität erhalten, wenn der polar
anisotrope Magnet als das Drehelement 2 verwendet wird.
Auf der Grundlage des Ergebnisses bestätigt sich, dass
die Korrekturmaßnahmen einfacher durchzuführen
sind, wenn der polar anisotrope Magnet als das Drehelement 2 verwendet wird.
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Wie
vorstehend beschrieben wurde, wird bei Verwendung des polar anisotropen
Magneten als das Drehelement 2 die Größe
der Winkelerfassungsvorrichtung verringert, während die
Erfassungsgenauigkeit aufrecht erhalten wird. Wie in den 9A und 9B gezeigt
ist, ist die Verteilung der magnetischen Feldstärke des
polar anisotropen Magneten sinusförmig. Ein ähnlicher
Effekt wird erhalten, wenn der isotrope Magnet als das Drehelement 2 verwendet
wird, wobei der isotrope Magnet so magnetisiert ist, dass die Verteilung
der Flussdichte über seine dem Magnetfelderfassungsabschnitt 3 gegenüberliegende
Oberfläche sinusförmig ist. Da isotrope Magneten
im Allgemeinen weniger kostspielig als polar anisotrope Magneten
sind, werden durch die Verwendung des isotropen Magneten als das
Drehelement 2 die Herstellungskosten verringert.
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(Zweite Ausführungsform)
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Eine
zweite Ausführungsform ist eine alternative Ausführungsform,
bei der die Form des Drehelements 2 der ersten Ausführungsform
modifiziert ist. Wie in 14 gezeigt
ist, ist bei dieser Ausführungsform eine Nut 21 an
einer Aussenumfangsfläche des Drehelements ausgebildet
und erstreckt sich in einer Umfangsrichtung des Drehelements 2.
Genauer gesagt ist die Nut 21 in einem Mittenabschnitt der
Aussenumfangsfläche in Bezug auf eine Y-Achsenrichtung
(Axialrichtung) positioniert und ist über den gesamten
Umfang der Aussenumfangsfläche ausgebildet. Bei der Ausführungsform
weist die Nut 21 bei Betrachtung im Querschnitt senkrecht
zu einer Erstreckungsrichtung der Nut 21 eine quadratische Form
auf. Die Form der Nut 21 ist jedoch nicht auf die genannte
quadratische Form beschränkt. Die Nut 21 kann
mit einer anderen Form wie etwa einer Bogenform, einer Halbbogenform,
einer Dreiecksform und einer Stufenform ausgebildet werden.
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Als
Nächstes wird das Ergebnis einer Simulation beschrieben,
das den Einfluss einer Änderung der Relativposition zwischen
dem Drehelement 2 und dem Magnetfelderfassungsabschnitt 3 auf
das Erfassungsergebnis des Magnetfeldwinkels angibt. Bei der Simulation
werden zum Vergleich das Drehelement 2 mit der Nut 21 und
das Drehelement 2 ohne die Nut 21 verwendet. Bei
einem in der Simulation verwendeten Modell ist das Drehelement 2 ein
ringförmiger Magnet mit einem Aussendurchmesser von 10,3
mm (einem äusseren Radius von 5,15 mm), einem Innendurchmesser
von 8,2 mm (einem inneren Radius von 4,1 mm) und einer Dicke von
5,0 mm (Breite in Bezug auf die Axialrichtung). In dem Magneten
sind vier magnetische Nordpolbereiche N und vier magnetische Südpolbereiche
S abwechselnd mit einer konstanten Steigung vorgesehen. Die Nut 21 ist mit
einer Breite von 1 mm und einer Tiefe von 1 mm ausgebildet. In ihrer
Breitenrichtung ist die Nut 21 so ausgebildet, dass sie
sich bei Betrachtung in einer Dickenrichtung des Drehelements 2 bis
0,5 mm über und 0,5 mm unter einen Mittenabschnitt des
Drehelements 2 erstreckt, und ist so positioniert, dass
eine Breitenmittenlinie der Nut 21 auf einer Dickenmittenline
des Drehelements 2 liegt. Eine anfängliche Position
des Magnetfelderfassungsabschnitts 3 ist so eingestellt,
dass seine radiale Position 12,5 mm von der Mitte des Drehelements 2 entfernt
ist, und eine Antriebsposition liegt am Dickenmittenabschnitt des Drehelements 2.
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Die 15A und 15B zeigen
das Ergebnis einer Simulation, die durchgeführt wird, wenn der
Magnetfelderfassungsabschnitt 3 relativ zum Drehelement 2 in
der Axialrichtung bewegt wird. 15A zeigt
das Ergebnis, wenn das Drehelement 2 mit der Nut 21 verwendet
wird. 15B zeigt ein Ergebnis, wenn
das Drehelement 2 ohne die Nut 21 verwendet wird.
In diesen Figuren ist der Änderungsbetrag des Magnet feldwinkels
ab der anfänglichen Position, der bei jedem Drehwinkel
gemessen wird, wenn der magnetische Erfassungsabschnitt 3 aus der
anfänglichen Position in der Axialrichtung bewegt ist,
durch Prozentwerte angegeben. Wie in den 15A und 15B veranschaulicht ist, ist der Änderungsbetrag
des Magnetfeldwinkels bei einer Bewegung des Magnetfelderfassungsabschnitts 3 um 1,5
mm 0,5% und mehr, falls die Nut 21 nicht an dem Drehelement 2 vorgesehen
ist. Falls hingegen die Nut 21 an dem Drehelement 2 ausgebildet
ist, ist der Änderungsbetrag des magnetischen Winkels 0,25% und
weniger. Mit anderen Worten, der Änderungsbetrag ist im
Vergleich mit dem Drehelement 2 ohne die Nut 21 beträchtlich
verringert. Entsprechend verhindert die Ausbildung der Nut 21 an
dem Drehelement 2 eine Änderung des Erfassungsergebnisses
infolge einer Bewegung des Magnetfelderfassungsabschnitts 3 relativ
zum Drehelement 2 in der Axialrichtung.
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Die 16A und 16B sind
schematische Ansichten, welche die magnetische Feldstärkeverteilung
in der Axialrichtung des Drehelements 2 angeben. 16A zeigt einen Fall, in dem die Nut 21 am Drehelement 2 vorgesehen
ist, und 16B zeigt einen Fall, in
dem die Nut 21 nicht am Drehelement 2 vorgesehen
ist. Wenn die Nut 21 nicht am Drehelement 2 vorgesehen
ist, wird die magnetische Feldstärke um den Mittenabschnitt
des Drehelements 2 am größsten und zu
dessen beiden Enden hin sprunghaft kleiner. Wenn die Nut 21 hingegen
am Drehelement 2 vorgesehen ist, wird die magnetische Feldstärke
um den Mittenabschnitt des Drehelements 2 vergleichsweise
klein. Selbst bei einer Bewegung des Magnetfelderfassungsabschnitts 3 in der
Axialrichtung wird der Änderungsbetrag der magnetischen
Feldstärke daher auf einem niedrigen Niveau gehalten.
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Gemäß der
vorstehenden Beschreibung erfasst der Magnetfelderfassungsabschnitt 3 den
magnetischen Winkel mittels Erfassung der Magnetfeldstärken
in den zwei Richtungen. Bei einer Bewegung der Magnetfelderfassungsabschnitt 3 in
der Axialrichtung unterscheiden sich jedoch die Änderungen
der magnetischen Feldstärke zwischen den zwei Richtungen.
Daher ist anzunehmen, dass sich das Ergebnis der Erfassung des magnetischen
Winkels ändert, wenn der Magnetfelderfassungsabschnitt 3 in
der Axialrichtung bewegt wird. Daher wird die Nut 21 am Drehelement 2 ausgebildet,
um den Änderungsbetrag der magnetischen Feldstärke
in Verbindung mit der Bewegung des Magnetfelderfassungsabschnitts 3 in
der Axialrichtung zu verringern, so dass der Änderungsbetrag
des während der Bewegung des Magnetfelderfassungsabschnitts 3 in
der Axialrichtung erfassten Erfassungsergebnisses verringert wird.
Indes wird die magnetische Feldstärke in dem Bereich, in
dem die Nut 21 ausgebildet ist, im Wesentlichen konstant.
Daher ist es vorteilhaft, den Magnetfelderfassungsabschnitt 3 und
das Drehelement 2 so anzuordnen, dass sie einander in dem
Bereich gegenüberliegen, in dem die Nut 21 ausgebildet
ist.
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Die 17A und 17B zeigen
ferner das Ergebnis einer Simulation, die durchgeführt
wird, wenn der Magnetfelderfassungsabschnitt 3 in einer Antriebsrichtung
bewegt wird. 17A zeigt das Ergebnis, wenn
das Drehelement 2 mit der Nut 21 verwendet wird. 17B zeigt das Ergebnis, wenn das Drehelement 2 ohne
die Nut 21 verwendet wird. Ähnlich wie in den 15A und 15B ist
der Änderungsbetrag des Magnetfeldwinkels ab der anfänglichen
Position durch Prozentwerte angegeben. Wie in den 17A und 17B angegeben
ist, ist der Maximalwert des Änderungsbetrags des Magnetfeldwinkels
bei einer Bewegung des Magnetfelderfassungsabschnitts 3 um
1,5 mm ca. 0,5%, falls die Nut 21 nicht an dem Drehelement 2 vorgesehen
ist. Falls die Nut 21 hingegen am Drehelement 2 ausgebildet
ist, ist der Maximalwert des Änderungsbetrags des Magnetfeldwinkels
ca. 0,25%. Der Änderungsbetrag ist im Vergleich mit dem
Drehelement 2 ohne die Nut 21 verringert. Somit
verhindert die Ausbildung der Nut 21 am Drehelement 2 eine Änderung
des Erfassungsergebnisses infolge einer Bewegung des Magnetfelderfassungsabschnitts 3 relativ
zum Drehelement 2 in der Radialrichtung.
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Gemäß der
vorstehenden Beschreibung verringert die Ausbildung der Nut 21 an
der Aussenumfangsfläche des Drehelements 2 den
Einfluss auf das Erfassungsergebnis des Magnetfelderfassungsabschnitts 3,
wenn der Magnetfelderfassungsabschnitt 3 in der Antriebs-
oder Radialrichtung bewegt wird.
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(Dritte Ausführungsform)
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Eine
dritte Ausführungsform ist eine alternative Ausführungsform,
bei der die Anordnung der magnetischen Nordpolbereiche 5 und
der magnetischen Südpolbereiche 6 im Drehelement 2 modifiziert
ist.
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Wie
in den 18A und 18B gezeigt
ist, sind der magnetische Nordpolbereich 5 und die magnetischen
Südpolbereiche 6 so angeordnet, dass die erste
Richtung (Z-Richtung), in der die magnetische Feldstärke
in dem um das Drehelement 2 erzeugten Magnetfeld maximal
ist, parallel zur Drehmitte des Drehelements 2 angeordnet
ist. Der magnetische Nordpolbereich 5 und die magnetischen
Südpolbereiche 6 sind an einer unteren Oberfläche
des Drehelements 2 vorgesehen. Der magnetische Nordpolbereich 5 und
die magnetischen Südpolbereiche 6 sind abwechselnd
um die Drehmitte des Drehelements 2 so angeordnet, dass
ein magnetischer Nordpolbereich 5 zwischen den zwei magnetischen
Südpolbereichen 6 eingefasst angeordnet ist.
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Der
Magnetfelderfassungsabschnitt 3 ist in einer Richtung parallel
zu jedem magnetischen Nordpolbereich 5 und jedem magnetischen
Südpolbereich 6 angeordnet. Der Magnetfelderfassungsabschnitt 3 ist
so angeordnet, dass das Drehelement 2 den Magnetfelderfassungsabschnitt 3 in
der Radialrichtung des Drehelements 2 vertikal überlappt.
Das Drehelement 2 dreht über dem Substrat 7,
auf dem gemäß der vorstehenden Beschreibung der
Magnetfelderfassungsabschnitt 3 vorgesehen ist.
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Bei
der dritten Ausführungsform entspricht die erste Richtung
(Z-Richtung), in der die magnetische Feldstärke in dem
um das Drehelement 2 erzeugten Magnetfeld maximal ist,
der Richtung der axialen Mitte des Drehelements 2. Die
zweite Richtung (X-Richtung), die entlang der Richtung verläuft, in
der der magnetische Nordpolbereich 5 und die magnetischen
Südpolbereiche 6 umfangsmäßig
angeordnet sind, entspricht der Drehrichtung des Drehelements 2.
Die dritte Richtung (Y-Richtung) entspricht der Radialrichtung des
Drehelements 2.
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(Weitere Ausführungsformen)
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- (1) Bei der ersten, zweiten und dritten Ausführungsform
kann der Magnetfelderfassungsabschnitt 3 durch Berechnen
eines Durchschnittswerts aus der Gesamtausgangsspannung, die sich
durch Addieren der Ausgangsspannungen der entlang der Y-Richtung
angeordneten Erfassungselemente 9c und 9d errechnet,
und der Gesamtausgangsspannung, die sich durch Addieren der Ausgangsspannungen
der entlang the X-Richtung angeordneten Erfassungselemente 9a und 9b errechnet,
die Größe der magnetischen Komponente in der Z-Richtung
erfassen. Somit kann der Magnetfelderfassungsabschnitt 3 die Größe
der magnetischen Komponente in der Z-Richtung erfassen, indem er
beide Sätze von Erfassungselementen verwendet, d. h. den
Satz der entlang der X-Richtung angeordneten Erfassungselemente 9a und 9b und
den Satz der entlang der Y-Richtung angeordneten Erfassungselemente 9c und 9d.
- (2) Bei der ersten, zweiten und dritten Ausführungsform
kann nur ein Satz der entlang der X-Richtung angeordneten Erfassungselemente 9a und 9b vorgesehen
sein. In diesem Fall erfasst der Magnetfelderfassungsabschnitt 3 die
Größe der magnetischen Komponente in der Z-Richtung durch
Addieren jeder Ausgangsspannung der entlang der X-Richtung angeordneten
Erfassungselemente 9a und 9b. Ausserdem erfasst
der Magnetfelderfassungsabschnitt 3 die Größe
der magnetischen Komponente in der X-Richtung durch Berechnen der
Differenz zwischen den Ausgangsspannungen der entlang der X-Richtung
angeordneten Erfassungselemente 9a und 9b.
- (3) Bei der dritten Ausführungsform kann der Magnetfelderfassungsabschnitt 3 auf
einer radialen Aussenseite des Drehelements 2 angeordnet sein.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 2007-40850 [0002, 0003]
