JP2002005687A - 磁気センサ、磁気センサ装置およびトルクセンサ - Google Patents
磁気センサ、磁気センサ装置およびトルクセンサInfo
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- G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
- G01D5/14—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
- G01D5/142—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage using Hall-effect devices
- G01D5/145—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage using Hall-effect devices influenced by the relative movement between the Hall device and magnetic fields
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- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L3/00—Measuring torque, work, mechanical power, or mechanical efficiency, in general
- G01L3/02—Rotary-transmission dynamometers
- G01L3/04—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft
- G01L3/10—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating
- G01L3/101—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating involving magnetic or electromagnetic means
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- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Measuring Magnetic Variables (AREA)
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- Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 回転角度の変化が微小でも精度良く検出でき
るとともに、構成の簡素な非接触タイプの磁気センサ、
磁気センサ装置およびトルクセンサを提供する。 【解決手段】 円筒形状の回転体１２の外周面には、被
検出体としての磁性体１３が、回転体１２の回転方向に
対して略直線的に傾斜しながら回転体１２の外周面を一
周するように配置されている。磁性体１３の両端部１３
ａ，１３ｂの位置は、回転体１２の径方向において略一
致している。磁気抵抗素子３３，３４は、磁性体１３の
回転方向に対して垂直な方向（言い換えると、回転体１
２の軸方向）に間隔を設けて並置されるとともに、磁性
体１３に対向するように配置されている。
るとともに、構成の簡素な非接触タイプの磁気センサ、
磁気センサ装置およびトルクセンサを提供する。 【解決手段】 円筒形状の回転体１２の外周面には、被
検出体としての磁性体１３が、回転体１２の回転方向に
対して略直線的に傾斜しながら回転体１２の外周面を一
周するように配置されている。磁性体１３の両端部１３
ａ，１３ｂの位置は、回転体１２の径方向において略一
致している。磁気抵抗素子３３，３４は、磁性体１３の
回転方向に対して垂直な方向（言い換えると、回転体１
２の軸方向）に間隔を設けて並置されるとともに、磁性
体１３に対向するように配置されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、磁気センサ、磁気
センサ装置およびトルクセンサ、特に、自動車の電動パ
ワーステアリング装置等に使用される磁気センサ、磁気
センサ装置およびトルクセンサに関する。
センサ装置およびトルクセンサ、特に、自動車の電動パ
ワーステアリング装置等に使用される磁気センサ、磁気
センサ装置およびトルクセンサに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、回転角度変化を磁気センサ装置に
より非接触で検出する場合、図２８および図２９に示す
ように、非検出体にギア１を用い、磁気センサ２で擬似
正弦波（図３０参照）を発生させ、そのパルス数をカウ
ントして位置を求めたり、擬似正弦波を逓倍回路処理し
てパルスの分解能を上げて位置精度を上げたりするのが
一般的であった。通常、磁気センサ２は、１信号当たり
二つの感磁部３ａ，３ｂを有している。感磁部３ａ，３
ｂは、ギア１の回転方向に並んで配置されており、その
ピッチ間隔はギア１の歯ピッチの１／２に設定されてい
る。
より非接触で検出する場合、図２８および図２９に示す
ように、非検出体にギア１を用い、磁気センサ２で擬似
正弦波（図３０参照）を発生させ、そのパルス数をカウ
ントして位置を求めたり、擬似正弦波を逓倍回路処理し
てパルスの分解能を上げて位置精度を上げたりするのが
一般的であった。通常、磁気センサ２は、１信号当たり
二つの感磁部３ａ，３ｂを有している。感磁部３ａ，３
ｂは、ギア１の回転方向に並んで配置されており、その
ピッチ間隔はギア１の歯ピッチの１／２に設定されてい
る。
【０００３】また、自動車の操舵輪を操作する力を補助
するパワーステアリング装置として、電動式の装置が開
発されている。これは、運転者の操舵トルクを検出し、
その検出トルクに応じて操舵機構に設けた電動機が操舵
補助力を発生する装置である。
するパワーステアリング装置として、電動式の装置が開
発されている。これは、運転者の操舵トルクを検出し、
その検出トルクに応じて操舵機構に設けた電動機が操舵
補助力を発生する装置である。
【０００４】この操舵トルクを検出するセンサとして
は、信頼性やコストの点から、非接触でかつ構成の簡素
なトルクセンサが望ましい。従来のトルクセンサは、磁
気歪みで検出するもの、インダクタンス変化で検出する
もの、摺動抵抗で検出するもの、あるいは、ポテンショ
メータで検出するもの等であった。
は、信頼性やコストの点から、非接触でかつ構成の簡素
なトルクセンサが望ましい。従来のトルクセンサは、磁
気歪みで検出するもの、インダクタンス変化で検出する
もの、摺動抵抗で検出するもの、あるいは、ポテンショ
メータで検出するもの等であった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
磁気センサ装置は、検出精度がパルスの分解能に制限さ
れ、微小な回転角度変化を精度良く検出するには限界が
あった。
磁気センサ装置は、検出精度がパルスの分解能に制限さ
れ、微小な回転角度変化を精度良く検出するには限界が
あった。
【０００６】また、従来のトルクセンサの場合、摺動抵
抗やポテンショメータで検出するトルクセンサは、摺動
子や抵抗体等の接触部分が摩耗するという不具合があ
る。さらに、トルクセンサは、通常、運転席に近い場所
に配置されるので、摺動子や抵抗体等の接触部分から発
生するノイズで運転者に不快感を与えるという問題もあ
る。また、トルクをスライダ部材の直線方向移動量に変
換する構造を採用した場合、機械的接触部分が存在する
ため接触部分の摩耗による耐久性の問題がある。さら
に、その他の従来のトルクセンサは、複雑な形状で寸法
精度を要求される機械加工部品が存在したり、機械加工
部品点数が多いため、トルクセンサが高価になるという
問題があった。
抗やポテンショメータで検出するトルクセンサは、摺動
子や抵抗体等の接触部分が摩耗するという不具合があ
る。さらに、トルクセンサは、通常、運転席に近い場所
に配置されるので、摺動子や抵抗体等の接触部分から発
生するノイズで運転者に不快感を与えるという問題もあ
る。また、トルクをスライダ部材の直線方向移動量に変
換する構造を採用した場合、機械的接触部分が存在する
ため接触部分の摩耗による耐久性の問題がある。さら
に、その他の従来のトルクセンサは、複雑な形状で寸法
精度を要求される機械加工部品が存在したり、機械加工
部品点数が多いため、トルクセンサが高価になるという
問題があった。
【０００７】そこで、本発明の目的は、回転角度の変化
が微小でも精度良く検出できるとともに、構成の簡素な
非接触タイプの磁気センサ、磁気センサ装置およびトル
クセンサを提供することにある。
が微小でも精度良く検出できるとともに、構成の簡素な
非接触タイプの磁気センサ、磁気センサ装置およびトル
クセンサを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段と作用】以上の目的を達成
するため、本発明に係る磁気センサは、回転方向に対し
て略直線的に傾斜するように配置されている磁性体の回
転方向に対して垂直な方向に、複数の感磁部を間隔を設
けて配置して前記磁性体に臨ませ、かつ、前記磁性体の
回転方向に対して垂直な方向において、それぞれの前記
感磁部の少なくとも一部分の位置が前記磁性体の端部の
位置にオーバラップし、回転による前記磁性体の位置変
化を検出することを特徴とする。
するため、本発明に係る磁気センサは、回転方向に対し
て略直線的に傾斜するように配置されている磁性体の回
転方向に対して垂直な方向に、複数の感磁部を間隔を設
けて配置して前記磁性体に臨ませ、かつ、前記磁性体の
回転方向に対して垂直な方向において、それぞれの前記
感磁部の少なくとも一部分の位置が前記磁性体の端部の
位置にオーバラップし、回転による前記磁性体の位置変
化を検出することを特徴とする。
【０００９】また、本発明に係る磁気センサ装置は、
（ａ）回転体の表面に、該回転体の回転方向に対して略
直線的に傾斜するように配置されている磁性体と、
（ｂ）前記磁性体の回転方向に対して垂直な方向に複数
の感磁部を間隔を設けて配置して前記磁性体に臨ませ、
かつ、前記磁性体の回転方向に対して垂直な方向におい
て、それぞれの前記感磁部の少なくとも一部分の位置が
前記磁性体の端部の位置にオーバラップし、回転体の回
転による前記磁性体の位置変化を検出する磁気センサ
と、を備えたことを特徴とする。
（ａ）回転体の表面に、該回転体の回転方向に対して略
直線的に傾斜するように配置されている磁性体と、
（ｂ）前記磁性体の回転方向に対して垂直な方向に複数
の感磁部を間隔を設けて配置して前記磁性体に臨ませ、
かつ、前記磁性体の回転方向に対して垂直な方向におい
て、それぞれの前記感磁部の少なくとも一部分の位置が
前記磁性体の端部の位置にオーバラップし、回転体の回
転による前記磁性体の位置変化を検出する磁気センサ
と、を備えたことを特徴とする。
【００１０】より具体的には、感磁部と磁性体との間隔
は、０．３ｍｍ以上に設定することが好ましい。そし
て、感磁部は、例えば半導体磁気抵抗素子からなる。
は、０．３ｍｍ以上に設定することが好ましい。そし
て、感磁部は、例えば半導体磁気抵抗素子からなる。
【００１１】磁気センサを、回転体に固定された磁性体
に臨ませて配置することにより、該磁気センサは回転体
に対して機械的に独立した状態で、回転体の回転による
磁性体の位置変化を非接触検出する。そして、磁気セン
サからの出力信号は擬似のこぎり波となり、直線領域の
広い波形が得られる。
に臨ませて配置することにより、該磁気センサは回転体
に対して機械的に独立した状態で、回転体の回転による
磁性体の位置変化を非接触検出する。そして、磁気セン
サからの出力信号は擬似のこぎり波となり、直線領域の
広い波形が得られる。
【００１２】また、感磁部の間隔を磁性体の両端部の間
隔以上に設定することにより、磁性体の回転移動によっ
て生じる感磁部の抵抗値変化がより円滑なものになる。
あるいは、磁性体の回転方向に対して垂直な方向におい
て、複数の感磁部の全体を前記磁性体に対向させること
により、感磁部の感度が大きくなる。あるいは、磁性体
の回転方向に対して垂直な方向において、複数の感磁部
の略全体を前記磁性体の両端部にそれぞれ対向させるこ
とにより、擬似のこぎり波の直線領域が広くなるととも
に、感磁部の感度も大きくなる。
隔以上に設定することにより、磁性体の回転移動によっ
て生じる感磁部の抵抗値変化がより円滑なものになる。
あるいは、磁性体の回転方向に対して垂直な方向におい
て、複数の感磁部の全体を前記磁性体に対向させること
により、感磁部の感度が大きくなる。あるいは、磁性体
の回転方向に対して垂直な方向において、複数の感磁部
の略全体を前記磁性体の両端部にそれぞれ対向させるこ
とにより、擬似のこぎり波の直線領域が広くなるととも
に、感磁部の感度も大きくなる。
【００１３】さらに、磁性体を回転方向に複数個配列す
ることにより、回転体が一回転する毎に、磁気センサか
ら２周期以上の出力信号が出力される。
ることにより、回転体が一回転する毎に、磁気センサか
ら２周期以上の出力信号が出力される。
【００１４】また、本発明に係るトルクセンサは、トー
ションバーを介して同軸的に連結され、かつ、回転トル
クが加わった際にトーションバーの捻れにより相対的に
回転変位可能な複数の軸における前記回転トルクを検出
するトルクセンサであって、前記複数の軸のそれぞれに
前述の特徴を有する磁気センサや磁気センサ装置を設け
たことを特徴とする。
ションバーを介して同軸的に連結され、かつ、回転トル
クが加わった際にトーションバーの捻れにより相対的に
回転変位可能な複数の軸における前記回転トルクを検出
するトルクセンサであって、前記複数の軸のそれぞれに
前述の特徴を有する磁気センサや磁気センサ装置を設け
たことを特徴とする。
【００１５】以上の構成により、複数の軸の間に捻れが
生じないときは、それぞれの磁気センサから出力される
出力信号間の電圧値差は不変である。しかし、複数の軸
の間に捻れが生じると、それぞれの回転体に設けた磁性
体の相対位置が変化するため、出力信号間の電圧値差が
トルク量に応じて変化する。この出力信号間の電圧値差
の変化から前記軸間の相対角度差を検出し、トーション
バーのヤング率からトルク量を算出する。
生じないときは、それぞれの磁気センサから出力される
出力信号間の電圧値差は不変である。しかし、複数の軸
の間に捻れが生じると、それぞれの回転体に設けた磁性
体の相対位置が変化するため、出力信号間の電圧値差が
トルク量に応じて変化する。この出力信号間の電圧値差
の変化から前記軸間の相対角度差を検出し、トーション
バーのヤング率からトルク量を算出する。
【００１６】さらに、本発明に係るトルクセンサは、複
数の軸のそれぞれに二つ以上の磁気センサを設け、該磁
気センサからのそれぞれの出力信号が互いに略１８０度
あるいは略１２０度などの位相差を有するようにしたこ
とを特徴とする。これにより、一方の出力信号が電圧値
差を検出することが困難である場合には、他方の出力信
号を用いて電圧値差を検出することができる。これによ
り、より正確なトルク検出が行われる。
数の軸のそれぞれに二つ以上の磁気センサを設け、該磁
気センサからのそれぞれの出力信号が互いに略１８０度
あるいは略１２０度などの位相差を有するようにしたこ
とを特徴とする。これにより、一方の出力信号が電圧値
差を検出することが困難である場合には、他方の出力信
号を用いて電圧値差を検出することができる。これによ
り、より正確なトルク検出が行われる。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る磁気センサ、
磁気センサ装置およびトルクセンサの実施形態について
添付図面を参照して説明する。各実施形態において、同
一部品及び同一部分には同じ符号を付した。
磁気センサ装置およびトルクセンサの実施形態について
添付図面を参照して説明する。各実施形態において、同
一部品及び同一部分には同じ符号を付した。
【００１８】［第１実施形態、図１〜図５］本発明に係
る磁気センサ装置の一つの実施形態を図１および図２に
示す。図１は磁気センサ装置１１の正面図を示し、図２
は平面図を示す。磁気センサ装置１１は、概略、回転体
１２と磁気センサ２０にて構成されている。
る磁気センサ装置の一つの実施形態を図１および図２に
示す。図１は磁気センサ装置１１の正面図を示し、図２
は平面図を示す。磁気センサ装置１１は、概略、回転体
１２と磁気センサ２０にて構成されている。
【００１９】円筒形状の回転体１２の外周面１２ａに
は、被検出体としての磁性体１３が、回転体１２の回転
方向に対して略直線的に傾斜しながら回転体１２の外周
面を一周するように配置されている。磁性体１３の両端
部１３ａ，１３ｂの位置は、回転体１２の径方向におい
て略一致している。回転体１２は、金属やプラスチック
などで形成されている。また、磁性体１３は強磁性体が
望ましく、例えば鉄やニッケルなどが含有された金属や
フェライトなどで形成されている。また、回転体１２と
磁性体１３は一体で形成されていてもよい。
は、被検出体としての磁性体１３が、回転体１２の回転
方向に対して略直線的に傾斜しながら回転体１２の外周
面を一周するように配置されている。磁性体１３の両端
部１３ａ，１３ｂの位置は、回転体１２の径方向におい
て略一致している。回転体１２は、金属やプラスチック
などで形成されている。また、磁性体１３は強磁性体が
望ましく、例えば鉄やニッケルなどが含有された金属や
フェライトなどで形成されている。また、回転体１２と
磁性体１３は一体で形成されていてもよい。
【００２０】一方、磁気センサ２０は、概略、磁気抵抗
素子２１，２２と、磁気抵抗素子２１，２２にバイアス
磁界を印加する磁石Ｍ１とを備えている。磁気抵抗素子
２１，２２は、磁性体１３の回転方向に対して垂直な方
向（言い換えると、回転体１２の軸方向）に間隔を設け
て並置されるとともに、磁性体１３に対向するように配
置されている。より具体的には、磁性体１３の回転方向
に対して垂直な方向において、磁気抵抗素子２１，２２
の位置が、磁性体１３の両端部１３ａ，１３ｂの位置Ａ
の間にある。
素子２１，２２と、磁気抵抗素子２１，２２にバイアス
磁界を印加する磁石Ｍ１とを備えている。磁気抵抗素子
２１，２２は、磁性体１３の回転方向に対して垂直な方
向（言い換えると、回転体１２の軸方向）に間隔を設け
て並置されるとともに、磁性体１３に対向するように配
置されている。より具体的には、磁性体１３の回転方向
に対して垂直な方向において、磁気抵抗素子２１，２２
の位置が、磁性体１３の両端部１３ａ，１３ｂの位置Ａ
の間にある。
【００２１】図３に示すように、磁気抵抗素子２１，２
２は、基板２３とこの基板２３の上面２３ａ（以下、検
知面２３ａとする）に設けられた磁気抵抗パターン２７
及び端子電極２４ａ，２４ｂとからなる（ただし図３
は、磁気抵抗素子２１を代表例として示している）。磁
気抵抗素子２１，２２は、例えばＩｎＳｂ，ＩｎＡｓ，
ＧａＡｓ，ＩｎＳｂ−ＮｉＳｂ等のキャリア移動度の高
い化合物半導体を、バルク法や真空蒸着法やスパッタリ
ング法やＭＢＥ法やＣＶＤ法等で基板２３上に薄膜状に
設けた後、この化合物半導体薄膜の表面にＡ１，Ａｕ，
Ｎｉ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｃｕ，Ｐｔ，Ｐｄ等のメタル膜を蒸
着法やスパッタリング法、あるいはリフトオフ法等の方
法で所定のピッチにて形成したものである。キャリア移
動度の高い化合物半導体を用いることで、磁気センサ２
０の出力感度を大きくすることができる。
２は、基板２３とこの基板２３の上面２３ａ（以下、検
知面２３ａとする）に設けられた磁気抵抗パターン２７
及び端子電極２４ａ，２４ｂとからなる（ただし図３
は、磁気抵抗素子２１を代表例として示している）。磁
気抵抗素子２１，２２は、例えばＩｎＳｂ，ＩｎＡｓ，
ＧａＡｓ，ＩｎＳｂ−ＮｉＳｂ等のキャリア移動度の高
い化合物半導体を、バルク法や真空蒸着法やスパッタリ
ング法やＭＢＥ法やＣＶＤ法等で基板２３上に薄膜状に
設けた後、この化合物半導体薄膜の表面にＡ１，Ａｕ，
Ｎｉ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｃｕ，Ｐｔ，Ｐｄ等のメタル膜を蒸
着法やスパッタリング法、あるいはリフトオフ法等の方
法で所定のピッチにて形成したものである。キャリア移
動度の高い化合物半導体を用いることで、磁気センサ２
０の出力感度を大きくすることができる。
【００２２】磁気抵抗素子２１，２２の基板２３として
は、ガラス、サファイア、アルミナ、フェライトや単結
晶のシリコン、ＧａＡｓなどの基板、あるいは、ＳＯ
Ｉ、ＳＯＳなどの複合基板が用いられる。これらの基板
２３上に半導体薄膜を直接形成したり、別に成膜した半
導体薄膜や単結晶半導体基板を基板２３上に接着剤で貼
り付けたもの等が用いられる。特に、サファイアやシリ
コンの基板２３上に直接、化合物半導体をヘテロエピタ
キシャル成長により成膜した場合、耐高温性が要求され
る自動車のトルクセンサに適したものが得られる。
は、ガラス、サファイア、アルミナ、フェライトや単結
晶のシリコン、ＧａＡｓなどの基板、あるいは、ＳＯ
Ｉ、ＳＯＳなどの複合基板が用いられる。これらの基板
２３上に半導体薄膜を直接形成したり、別に成膜した半
導体薄膜や単結晶半導体基板を基板２３上に接着剤で貼
り付けたもの等が用いられる。特に、サファイアやシリ
コンの基板２３上に直接、化合物半導体をヘテロエピタ
キシャル成長により成膜した場合、耐高温性が要求され
る自動車のトルクセンサに適したものが得られる。
【００２３】磁気抵抗素子２１，２２は、磁界が強くな
るにつれて抵抗値が大きくなる。磁気抵抗パターン２７
は所定の磁気抵抗値を得るため蛇行形状とされ、磁気抵
抗パターン２７のセグメントの幅Ｗと長さＬの比Ｗ／Ｌ
を大きくして高感度なものにしている。このように、磁
気抵抗素子２１，２２として、半導体磁気抵抗素子を用
いると、磁性体１３と磁気抵抗素子２１，２２とのギャ
ップＧを、他の磁電変換素子と比較して広く設定するこ
とが可能となる。
るにつれて抵抗値が大きくなる。磁気抵抗パターン２７
は所定の磁気抵抗値を得るため蛇行形状とされ、磁気抵
抗パターン２７のセグメントの幅Ｗと長さＬの比Ｗ／Ｌ
を大きくして高感度なものにしている。このように、磁
気抵抗素子２１，２２として、半導体磁気抵抗素子を用
いると、磁性体１３と磁気抵抗素子２１，２２とのギャ
ップＧを、他の磁電変換素子と比較して広く設定するこ
とが可能となる。
【００２４】磁気抵抗素子２１，２２は、図４に示すよ
うに、電気的に接続される。つまり、磁気抵抗素子２１
と２２を直列接続した後、電源用端子Ｖ（ＩＮ）とグラ
ンド用端子ＧＮＤとの間に接続する。そして、電源用端
子Ｖ（ＩＮ）に定電圧Ｖｄを印加し、磁気抵抗素子２１
と２２の中間に接続された出力用端子Ｖ（ＯＵＴ）の電
圧変動を出力信号Ｓ１として得る。
うに、電気的に接続される。つまり、磁気抵抗素子２１
と２２を直列接続した後、電源用端子Ｖ（ＩＮ）とグラ
ンド用端子ＧＮＤとの間に接続する。そして、電源用端
子Ｖ（ＩＮ）に定電圧Ｖｄを印加し、磁気抵抗素子２１
と２２の中間に接続された出力用端子Ｖ（ＯＵＴ）の電
圧変動を出力信号Ｓ１として得る。
【００２５】次に、以上の構成の磁気センサ装置１１の
作用効果について説明する。図２に示すように、回転体
１２を矢印Ｋ１で示す方向に一回転させると、回転体１
２に固定された磁性体１３も略直線的に傾斜した状態で
回転体１２を中心に一回転する。このとき、磁性体１３
の外周表面１３ｃの位置は磁気抵抗素子２１，２２に対
して矢印Ｋ２（図１参照）で示す方向に変位する。従っ
て、例えば図１に示すように、磁気抵抗素子２１に外周
表面１３ｃが対向しているとき、磁石Ｍ１によるバイア
ス磁場は磁気抵抗素子２１へ集中するので、磁気抵抗素
子２１の抵抗値は高い。逆に、磁気抵抗素子２２は、磁
石Ｍ１によるバイアス磁場が緩和されるので、抵抗値は
低くなり、出力信号Ｓ１の電圧値も低くなる。
作用効果について説明する。図２に示すように、回転体
１２を矢印Ｋ１で示す方向に一回転させると、回転体１
２に固定された磁性体１３も略直線的に傾斜した状態で
回転体１２を中心に一回転する。このとき、磁性体１３
の外周表面１３ｃの位置は磁気抵抗素子２１，２２に対
して矢印Ｋ２（図１参照）で示す方向に変位する。従っ
て、例えば図１に示すように、磁気抵抗素子２１に外周
表面１３ｃが対向しているとき、磁石Ｍ１によるバイア
ス磁場は磁気抵抗素子２１へ集中するので、磁気抵抗素
子２１の抵抗値は高い。逆に、磁気抵抗素子２２は、磁
石Ｍ１によるバイアス磁場が緩和されるので、抵抗値は
低くなり、出力信号Ｓ１の電圧値も低くなる。
【００２６】磁性体１３が回転すると、外周表面１３ｃ
は磁気抵抗素子２１から離反し、磁気抵抗素子２２に接
近する。磁性体１３が１８０度回転すると、外周表面１
３ｃは磁気抵抗素子２２に対向する。このとき、磁石Ｍ
１によるバイアス磁場は磁気抵抗素子２２へ集中するの
で、磁気抵抗素子２２の抵抗値は高い。逆に、磁気抵抗
素子２１は、磁石Ｍ１によるバイアス磁場が緩和される
ので、抵抗値は低くなり、出力信号Ｓ１の電圧値も高く
なる。
は磁気抵抗素子２１から離反し、磁気抵抗素子２２に接
近する。磁性体１３が１８０度回転すると、外周表面１
３ｃは磁気抵抗素子２２に対向する。このとき、磁石Ｍ
１によるバイアス磁場は磁気抵抗素子２２へ集中するの
で、磁気抵抗素子２２の抵抗値は高い。逆に、磁気抵抗
素子２１は、磁石Ｍ１によるバイアス磁場が緩和される
ので、抵抗値は低くなり、出力信号Ｓ１の電圧値も高く
なる。
【００２７】この間、磁性体１３の連続して略直線的に
傾斜している部分が、磁気抵抗素子２１，２２に対向し
ているので、磁気抵抗素子２１，２２の抵抗値は緩やか
に略直線的に変化する。従って、出力信号Ｓ１の電圧値
も緩やかに略直線的に変化する。
傾斜している部分が、磁気抵抗素子２１，２２に対向し
ているので、磁気抵抗素子２１，２２の抵抗値は緩やか
に略直線的に変化する。従って、出力信号Ｓ１の電圧値
も緩やかに略直線的に変化する。
【００２８】ところが、磁性体１３の回転が２７０度に
近づくと、磁性体１３の端部１３ａ，１３ｂ（すなわ
ち、磁性体１３の不連続部分）が磁気抵抗素子２１，２
２に接近する。磁性体１３が２７０度回転すると、磁気
抵抗素子２１，２２に対する外周表面１３ｃは、端部１
３ｂから端部１３ａに不連続的に移動する。従って、磁
気抵抗素子２１の抵抗値は急激に上昇するとともに、磁
気抵抗素子２２の抵抗値は急激に下降し、出力信号Ｓ１
の電圧値も急激に低くなる。
近づくと、磁性体１３の端部１３ａ，１３ｂ（すなわ
ち、磁性体１３の不連続部分）が磁気抵抗素子２１，２
２に接近する。磁性体１３が２７０度回転すると、磁気
抵抗素子２１，２２に対する外周表面１３ｃは、端部１
３ｂから端部１３ａに不連続的に移動する。従って、磁
気抵抗素子２１の抵抗値は急激に上昇するとともに、磁
気抵抗素子２２の抵抗値は急激に下降し、出力信号Ｓ１
の電圧値も急激に低くなる。
【００２９】磁性体１３がさらに回転すると、外周表面
１３ｃは磁気抵抗素子２１に接近する。磁性体１３が３
６０度回転して元の位置に戻ると、外周表面１３ｃは再
び磁気抵抗素子２１に対向する。従って、磁気抵抗素子
２１の抵抗値は元の高い値となり、磁気抵抗素子２２の
抵抗値は元の低い値となる。
１３ｃは磁気抵抗素子２１に接近する。磁性体１３が３
６０度回転して元の位置に戻ると、外周表面１３ｃは再
び磁気抵抗素子２１に対向する。従って、磁気抵抗素子
２１の抵抗値は元の高い値となり、磁気抵抗素子２２の
抵抗値は元の低い値となる。
【００３０】こうして、出力用端子Ｖ（ＯＵＴ）には、
回転体１２が１回転する毎に、つまり、磁性体１３が１
回転する毎に、それぞれ図５に示すような１周期の擬似
のこぎり波の出力信号Ｓ１が出力される。出力信号Ｓ１
の波形は、立ち上がり領域が立ち下がり領域より多く、
しかも、立ち上がり領域は略リニアに変化している。基
準直線Ｌに対するリニアリティ偏差Ｗ１は約３％であっ
た。この結果、略リニアな立ち上がり領域の出力信号Ｓ
１の電圧を測定することにより、微小な回転角度変化を
精度良く検出可能な非接触タイプの磁気センサ装置１１
を得ることができる。
回転体１２が１回転する毎に、つまり、磁性体１３が１
回転する毎に、それぞれ図５に示すような１周期の擬似
のこぎり波の出力信号Ｓ１が出力される。出力信号Ｓ１
の波形は、立ち上がり領域が立ち下がり領域より多く、
しかも、立ち上がり領域は略リニアに変化している。基
準直線Ｌに対するリニアリティ偏差Ｗ１は約３％であっ
た。この結果、略リニアな立ち上がり領域の出力信号Ｓ
１の電圧を測定することにより、微小な回転角度変化を
精度良く検出可能な非接触タイプの磁気センサ装置１１
を得ることができる。
【００３１】なお、回転体１２を矢印Ｋ１で示す方向と
は逆の方向に一回転させると、出力信号Ｓ１の波形は立
ち上がり領域が立ち下がり領域より少ない擬似のこぎり
波となる。
は逆の方向に一回転させると、出力信号Ｓ１の波形は立
ち上がり領域が立ち下がり領域より少ない擬似のこぎり
波となる。
【００３２】［第２実施形態、図６および図７］図６に
示すように、第２実施形態の磁気センサ装置３１は、前
記第１実施形態の磁気センサ装置１１の磁気センサ２０
の代わりに、磁気センサ３２を使用したものである。磁
気センサ３２の磁気抵抗素子３３，３４は、回転体１２
の軸方向に平行な方向に間隔を設けて並置されるととも
に、磁性体１３に臨むように配置されている。より具体
的には、回転体１２の軸方向に対して平行な方向におい
て、磁気抵抗素子３３，３４の一部分の位置が、磁性体
１３の両端部１３ａ，１３ｂの位置Ａにそれぞれオーバ
ラップしている。
示すように、第２実施形態の磁気センサ装置３１は、前
記第１実施形態の磁気センサ装置１１の磁気センサ２０
の代わりに、磁気センサ３２を使用したものである。磁
気センサ３２の磁気抵抗素子３３，３４は、回転体１２
の軸方向に平行な方向に間隔を設けて並置されるととも
に、磁性体１３に臨むように配置されている。より具体
的には、回転体１２の軸方向に対して平行な方向におい
て、磁気抵抗素子３３，３４の一部分の位置が、磁性体
１３の両端部１３ａ，１３ｂの位置Ａにそれぞれオーバ
ラップしている。
【００３３】以上の構成からなる磁気センサ装置３１
は、磁気抵抗素子３３と３４の間隔が前記第１実施形態
の磁気抵抗素子２１と２２の間隔より離れている。この
ため、回転体１２の回転により、磁性体１３が連続して
いる部分の外周表面１３ｃが一方の磁気抵抗素子から他
方の磁気抵抗素子に接近する場合、磁石Ｍ１によるバイ
アス磁場の磁気抵抗素子への集中が、磁気抵抗素子３３
と３４の間で円滑に移動する。
は、磁気抵抗素子３３と３４の間隔が前記第１実施形態
の磁気抵抗素子２１と２２の間隔より離れている。この
ため、回転体１２の回転により、磁性体１３が連続して
いる部分の外周表面１３ｃが一方の磁気抵抗素子から他
方の磁気抵抗素子に接近する場合、磁石Ｍ１によるバイ
アス磁場の磁気抵抗素子への集中が、磁気抵抗素子３３
と３４の間で円滑に移動する。
【００３４】従って、磁気抵抗素子３３，３４の抵抗値
が円滑に変化し、図７に実線で示すような擬似のこぎり
波の出力信号Ｓ１が得られる。出力信号Ｓ１の立ち上が
り領域はリニアに変化しており、前記第１実施形態の出
力信号（図７において、点線にて表示）と比較して、リ
ニアリティ偏差は１％以下と少なくなっている。また、
リニアリティ偏差が１％以下の直線領域の範囲は回転角
度で約２１０度であった。この結果、リニアな立ち上が
り領域の出力信号Ｓ１の電圧を測定して、回転角度変化
をより精度良く検出することができる。
が円滑に変化し、図７に実線で示すような擬似のこぎり
波の出力信号Ｓ１が得られる。出力信号Ｓ１の立ち上が
り領域はリニアに変化しており、前記第１実施形態の出
力信号（図７において、点線にて表示）と比較して、リ
ニアリティ偏差は１％以下と少なくなっている。また、
リニアリティ偏差が１％以下の直線領域の範囲は回転角
度で約２１０度であった。この結果、リニアな立ち上が
り領域の出力信号Ｓ１の電圧を測定して、回転角度変化
をより精度良く検出することができる。
【００３５】［第３実施形態、図８および図９］図８に
示すように、第３実施形態の磁気センサ装置４１は、前
記第２実施形態の磁気センサ装置３１の磁気センサ３２
の代わりに、磁気センサ４２を使用したものである。磁
気センサ４２の磁気抵抗素子４３，４４は、回転体１２
の軸方向に平行な方向に間隔を設けて並置されるととも
に、磁性体１３に臨むように配置されている。より具体
的には、回転体１２の軸方向に対して平行な方向におい
て、磁気抵抗素子４３，４４の一部分の位置が、磁性体
１３の両端部１３ａ，１３ｂの位置Ａにそれぞれオーバ
ラップし、かつ、磁気抵抗素子４３と４４の間隔は磁性
体１３の端部１３ａと１３ｂの間隔Ｂ以上になってい
る。そして、磁気抵抗素子４３の上部と磁気抵抗素子４
４の下部は、磁性体１３の外側に位置して磁性体１３に
は対向しない構造になっている。
示すように、第３実施形態の磁気センサ装置４１は、前
記第２実施形態の磁気センサ装置３１の磁気センサ３２
の代わりに、磁気センサ４２を使用したものである。磁
気センサ４２の磁気抵抗素子４３，４４は、回転体１２
の軸方向に平行な方向に間隔を設けて並置されるととも
に、磁性体１３に臨むように配置されている。より具体
的には、回転体１２の軸方向に対して平行な方向におい
て、磁気抵抗素子４３，４４の一部分の位置が、磁性体
１３の両端部１３ａ，１３ｂの位置Ａにそれぞれオーバ
ラップし、かつ、磁気抵抗素子４３と４４の間隔は磁性
体１３の端部１３ａと１３ｂの間隔Ｂ以上になってい
る。そして、磁気抵抗素子４３の上部と磁気抵抗素子４
４の下部は、磁性体１３の外側に位置して磁性体１３に
は対向しない構造になっている。
【００３６】以上の構成からなる磁気センサ装置４１
は、磁気抵抗素子４３と４４の間隔が磁性体１３の端部
１３ａと１３ｂの間隔Ｂ以上になっている。このため、
前記第２実施形態の場合と比較して、磁石Ｍ１によるバ
イアス磁場の磁気抵抗素子への集中が、磁気抵抗素子４
３と４４の間でより円滑に移動する。従って、磁気抵抗
素子４３，４４の抵抗値が円滑に変化し、図９に実線で
示すような擬似のこぎり波の出力信号Ｓ１が得られる。
出力信号Ｓ１の立ち上がり領域はリニアに変化してお
り、前記第２実施形態の出力信号（図９において点線に
て表示）と比較して、リニアリティ偏差が１％以下の直
線領域の範囲は回転角度で約２３０度に拡大していた。
この結果、回転角度変化を精度良く検出することができ
るとともに、検出可能な回転角度領域を拡大することが
できる。
は、磁気抵抗素子４３と４４の間隔が磁性体１３の端部
１３ａと１３ｂの間隔Ｂ以上になっている。このため、
前記第２実施形態の場合と比較して、磁石Ｍ１によるバ
イアス磁場の磁気抵抗素子への集中が、磁気抵抗素子４
３と４４の間でより円滑に移動する。従って、磁気抵抗
素子４３，４４の抵抗値が円滑に変化し、図９に実線で
示すような擬似のこぎり波の出力信号Ｓ１が得られる。
出力信号Ｓ１の立ち上がり領域はリニアに変化してお
り、前記第２実施形態の出力信号（図９において点線に
て表示）と比較して、リニアリティ偏差が１％以下の直
線領域の範囲は回転角度で約２３０度に拡大していた。
この結果、回転角度変化を精度良く検出することができ
るとともに、検出可能な回転角度領域を拡大することが
できる。
【００３７】［第４実施形態、図１０および図１１］図
１０に示すように、第４実施形態の磁気センサ装置５１
は、前記第２実施形態の磁気センサ装置３１の磁気セン
サ３２の代わりに、磁気センサ５２を使用したものであ
る。磁気センサ５２の磁気抵抗素子５３，５４は、回転
体１２の軸方向に平行な方向に間隔を設けて並置される
とともに、磁性体１３に対向するように配置されてい
る。より具体的には、回転体１２の軸方向に対して平行
な方向において、磁気抵抗素子５３，５４の一部分の位
置が、磁性体１３の両端部１３ａ，１３ｂの位置Ａにそ
れぞれオーバラップしている。しかも、磁気抵抗素子５
３，５４の残りの部分、すなわち、磁気抵抗素子５３の
下部と磁気抵抗素子５４の上部も、磁性体１３の端部１
３ａと１３ｂの間隔Ｂ内に位置して、磁気抵抗素子５
３，５４の全体が磁性体１３に対向する構造になってい
る。
１０に示すように、第４実施形態の磁気センサ装置５１
は、前記第２実施形態の磁気センサ装置３１の磁気セン
サ３２の代わりに、磁気センサ５２を使用したものであ
る。磁気センサ５２の磁気抵抗素子５３，５４は、回転
体１２の軸方向に平行な方向に間隔を設けて並置される
とともに、磁性体１３に対向するように配置されてい
る。より具体的には、回転体１２の軸方向に対して平行
な方向において、磁気抵抗素子５３，５４の一部分の位
置が、磁性体１３の両端部１３ａ，１３ｂの位置Ａにそ
れぞれオーバラップしている。しかも、磁気抵抗素子５
３，５４の残りの部分、すなわち、磁気抵抗素子５３の
下部と磁気抵抗素子５４の上部も、磁性体１３の端部１
３ａと１３ｂの間隔Ｂ内に位置して、磁気抵抗素子５
３，５４の全体が磁性体１３に対向する構造になってい
る。
【００３８】以上の構成からなる磁気センサ装置５１
は、磁気抵抗素子５３，５４の全体が磁性体１３に対向
しているため、前記第２実施形態の場合と比較して、磁
気抵抗素子５３，５４の抵抗値変化が大きくなり、感度
は大きくなる。従って、図１１に実線で示すように、ピ
ーク−ピーク値Ｖ（ｐ−ｐ）の大きい（より具体的に
は、前記第２実施形態の出力信号のＶ（ｐ−ｐ）の１．
２〜１．５倍程度である）擬似のこぎり波の出力信号Ｓ
１が得られる。比較のために、図１１には前記第２実施
形態の出力信号も併せて記載している（点線参照）。な
お、リニアリティ偏差が１％以下の直線領域の範囲は、
回転角度で約２１０度である。こうして、直線領域の回
転角度変化に対して大きな感度を有する磁気センサ装置
５１が得られる。また、微小な回転角度変化に対して出
力変化が大きくなるため、安定した出力信号Ｓ１が得ら
れるとともに、信号処理も容易になる。
は、磁気抵抗素子５３，５４の全体が磁性体１３に対向
しているため、前記第２実施形態の場合と比較して、磁
気抵抗素子５３，５４の抵抗値変化が大きくなり、感度
は大きくなる。従って、図１１に実線で示すように、ピ
ーク−ピーク値Ｖ（ｐ−ｐ）の大きい（より具体的に
は、前記第２実施形態の出力信号のＶ（ｐ−ｐ）の１．
２〜１．５倍程度である）擬似のこぎり波の出力信号Ｓ
１が得られる。比較のために、図１１には前記第２実施
形態の出力信号も併せて記載している（点線参照）。な
お、リニアリティ偏差が１％以下の直線領域の範囲は、
回転角度で約２１０度である。こうして、直線領域の回
転角度変化に対して大きな感度を有する磁気センサ装置
５１が得られる。また、微小な回転角度変化に対して出
力変化が大きくなるため、安定した出力信号Ｓ１が得ら
れるとともに、信号処理も容易になる。
【００３９】［第５実施形態、図１２〜図１４］図１２
に示すように、第５実施形態の磁気センサ装置６１は、
前記第２実施形態の磁気センサ装置３１の磁気センサ３
２の代わりに、磁気センサ６２を使用したものである。
磁気センサ６２の磁気抵抗素子６３，６４は、回転体１
２の軸方向に平行な方向に間隔を設けて並置されるとと
もに、磁性体１３に対向するように配置されている。よ
り具体的には、回転体１２の軸方向に対して平行な方向
において、磁気抵抗素子６３，６４の位置が、磁性体１
３の両端部１３ａ，１３ｂの位置Ａの範囲内に含まれる
構造になっている。
に示すように、第５実施形態の磁気センサ装置６１は、
前記第２実施形態の磁気センサ装置３１の磁気センサ３
２の代わりに、磁気センサ６２を使用したものである。
磁気センサ６２の磁気抵抗素子６３，６４は、回転体１
２の軸方向に平行な方向に間隔を設けて並置されるとと
もに、磁性体１３に対向するように配置されている。よ
り具体的には、回転体１２の軸方向に対して平行な方向
において、磁気抵抗素子６３，６４の位置が、磁性体１
３の両端部１３ａ，１３ｂの位置Ａの範囲内に含まれる
構造になっている。
【００４０】以上の構成からなる磁気センサ装置６１に
おいて、磁性体１３の端部１３ａ，１３ｂが磁気抵抗素
子６３，６４に接近したときには、磁気抵抗素子６３，
６４の全体が端部１３ａ，１３ｂに対向するので、磁気
抵抗素子６３，６４の抵抗値変化が大きくなり、感度は
大きくなる。さらに、磁気抵抗素子６３と６４の間隔が
磁性体１３の端部１３ａと１３ｂの間隔Ｂ以上になって
いるため、磁石Ｍ１によるバイアス磁場の磁気抵抗素子
へ集中が、磁気抵抗素子６３と６４の間でより円滑に移
動する。
おいて、磁性体１３の端部１３ａ，１３ｂが磁気抵抗素
子６３，６４に接近したときには、磁気抵抗素子６３，
６４の全体が端部１３ａ，１３ｂに対向するので、磁気
抵抗素子６３，６４の抵抗値変化が大きくなり、感度は
大きくなる。さらに、磁気抵抗素子６３と６４の間隔が
磁性体１３の端部１３ａと１３ｂの間隔Ｂ以上になって
いるため、磁石Ｍ１によるバイアス磁場の磁気抵抗素子
へ集中が、磁気抵抗素子６３と６４の間でより円滑に移
動する。
【００４１】従って、磁気抵抗素子６３，６４の抵抗値
が円滑に変化し、図１３に実線で示すような擬似のこぎ
り波の出力信号Ｓ１が得られる。この出力信号Ｓ１は、
前記第２実施形態の出力信号と比較して、立ち上がり領
域におけるリニアリティ偏差が１％以下の直線領域の範
囲が回転角度で約２０度増え、かつ、ピーク−ピーク値
Ｖ（ｐ−ｐ）が１．２〜１．５倍程度大きくなる。この
結果、検出可能な回転角度領域を拡大できるとともに、
回転角度変化に対して大きな感度を有する磁気センサ装
置６１が得られる。
が円滑に変化し、図１３に実線で示すような擬似のこぎ
り波の出力信号Ｓ１が得られる。この出力信号Ｓ１は、
前記第２実施形態の出力信号と比較して、立ち上がり領
域におけるリニアリティ偏差が１％以下の直線領域の範
囲が回転角度で約２０度増え、かつ、ピーク−ピーク値
Ｖ（ｐ−ｐ）が１．２〜１．５倍程度大きくなる。この
結果、検出可能な回転角度領域を拡大できるとともに、
回転角度変化に対して大きな感度を有する磁気センサ装
置６１が得られる。
【００４２】ここで、磁性体１３の外周表面１３ｃと磁
気抵抗素子６３，６４間のギャップＧを種々設定し、出
力信号Ｓ１の波形を評価した。この結果、ギャップＧが
０．３ｍｍ未満になると、波形のピーク部分で急俊な立
ち上がりが見られ、リニアリティ偏差が１％以下の直線
領域の範囲が減少する。図１４の（Ａ）は、ギャップＧ
が０．１ｍｍの場合の出力信号Ｓ１の波形を示した図で
ある。従って、擬似のこぎり波の直線領域を利用する磁
気センサ装置として使い難くなる。
気抵抗素子６３，６４間のギャップＧを種々設定し、出
力信号Ｓ１の波形を評価した。この結果、ギャップＧが
０．３ｍｍ未満になると、波形のピーク部分で急俊な立
ち上がりが見られ、リニアリティ偏差が１％以下の直線
領域の範囲が減少する。図１４の（Ａ）は、ギャップＧ
が０．１ｍｍの場合の出力信号Ｓ１の波形を示した図で
ある。従って、擬似のこぎり波の直線領域を利用する磁
気センサ装置として使い難くなる。
【００４３】一方、ギャップＧが０．３ｍｍ以上になる
と、直線領域のリニアリティが良好になる。図１４の
（Ｂ），（Ｃ）は、それぞれギャップＧが０．３ｍｍお
よび０．５ｍｍの場合の出力信号Ｓ１の波形を示した図
である。このように、出力信号波形の直線領域を拡大
し、リニアリティを良好にするには、ギャップＧを０．
３ｍｍ以上にすることが有効であるため、磁気抵抗素子
としてギャップＧを大きく設定しても高感度を得られる
半導体磁気抵抗素子を使用することが有効である。
と、直線領域のリニアリティが良好になる。図１４の
（Ｂ），（Ｃ）は、それぞれギャップＧが０．３ｍｍお
よび０．５ｍｍの場合の出力信号Ｓ１の波形を示した図
である。このように、出力信号波形の直線領域を拡大
し、リニアリティを良好にするには、ギャップＧを０．
３ｍｍ以上にすることが有効であるため、磁気抵抗素子
としてギャップＧを大きく設定しても高感度を得られる
半導体磁気抵抗素子を使用することが有効である。
【００４４】［第６実施形態、図１５および図１６］図
１５は第６実施形態の磁気センサ装置７１の正面図を示
し、図１６はその平面図を示す。円筒形状の回転体７２
の外周面７２ａには、複数の被検出体としての磁性体７
３が、回転体７２の回転方向（図１６に矢印Ｋ１にて表
示）に対して略直線的に傾斜しながら配置されている。
隣り合う磁性体７３は互いに平行に配置される。磁性体
７３の両端部７３ａ，７３ｂのそれぞれの位置は、回転
体７２の径方向において、隣り合う磁性体７３の端部７
３ｂおよび端部７３ａの位置に略一致している。
１５は第６実施形態の磁気センサ装置７１の正面図を示
し、図１６はその平面図を示す。円筒形状の回転体７２
の外周面７２ａには、複数の被検出体としての磁性体７
３が、回転体７２の回転方向（図１６に矢印Ｋ１にて表
示）に対して略直線的に傾斜しながら配置されている。
隣り合う磁性体７３は互いに平行に配置される。磁性体
７３の両端部７３ａ，７３ｂのそれぞれの位置は、回転
体７２の径方向において、隣り合う磁性体７３の端部７
３ｂおよび端部７３ａの位置に略一致している。
【００４５】一方、磁気センサ８０は、概略、磁気抵抗
素子８１，８２と磁石Ｍ１とを備えている。磁気抵抗素
子８１，８２は、回転体７２の軸方向に平行な方向に間
隔を設けて並置されるとともに、磁性体７３に対向する
ように配置されている。より具体的には、回転体７２の
軸方向に対して平行な方向において、磁気抵抗素子８
１，８２の位置が、磁性体７３の両端部７３ａ，７３ｂ
の位置Ａの範囲内に含まれる構造になっている。ただ
し、磁気抵抗素子８１，８２と磁性体７３の位置関係は
任意であり、前記第１〜第５実施形態に示した位置関係
であってもよい。
素子８１，８２と磁石Ｍ１とを備えている。磁気抵抗素
子８１，８２は、回転体７２の軸方向に平行な方向に間
隔を設けて並置されるとともに、磁性体７３に対向する
ように配置されている。より具体的には、回転体７２の
軸方向に対して平行な方向において、磁気抵抗素子８
１，８２の位置が、磁性体７３の両端部７３ａ，７３ｂ
の位置Ａの範囲内に含まれる構造になっている。ただ
し、磁気抵抗素子８１，８２と磁性体７３の位置関係は
任意であり、前記第１〜第５実施形態に示した位置関係
であってもよい。
【００４６】以上の構成からなる磁気センサ装置７１
は、回転体７２の外周面７２ａに複数の磁性体７３を配
設しているので、回転体７２が１回転する毎に、磁性体
７３の個数分だけの擬似のこぎり波を出力する。つま
り、本第６実施形態の場合、回転体７２が１回転する
と、１２周期分の擬似のこぎり波の出力信号Ｓ１が出力
される。このように、回転体７２の外周面に磁性体を複
数個設けることによって、磁性体を１個設けた場合と比
較して、単位角度変化に対する出力信号Ｓ１の電圧変化
量を大きくすることができる。この結果、回転角度の変
化を精度良くかつ安定して検出することができる磁気セ
ンサ装置７１を得ることができる。
は、回転体７２の外周面７２ａに複数の磁性体７３を配
設しているので、回転体７２が１回転する毎に、磁性体
７３の個数分だけの擬似のこぎり波を出力する。つま
り、本第６実施形態の場合、回転体７２が１回転する
と、１２周期分の擬似のこぎり波の出力信号Ｓ１が出力
される。このように、回転体７２の外周面に磁性体を複
数個設けることによって、磁性体を１個設けた場合と比
較して、単位角度変化に対する出力信号Ｓ１の電圧変化
量を大きくすることができる。この結果、回転角度の変
化を精度良くかつ安定して検出することができる磁気セ
ンサ装置７１を得ることができる。
【００４７】［第７実施形態、図１７〜図２０］本発明
に係るトルクセンサの一つの実施形態を図１７および図
１８に示す。該トルクセンサ１０１は、図示しない操舵
輪を取り付けている操舵側軸１０２と、同じく図示しな
い操舵機構を取り付けている操舵機構側軸１０３とが、
トーションバー１０４を介して同軸的にかつ相対的に回
転変位可能に連結されている。操舵側軸１０２と操舵機
構側軸１０３との間にトルクが生じたときは、弾性変形
し易いトーションバー１０４が捻れる構造になってい
る。
に係るトルクセンサの一つの実施形態を図１７および図
１８に示す。該トルクセンサ１０１は、図示しない操舵
輪を取り付けている操舵側軸１０２と、同じく図示しな
い操舵機構を取り付けている操舵機構側軸１０３とが、
トーションバー１０４を介して同軸的にかつ相対的に回
転変位可能に連結されている。操舵側軸１０２と操舵機
構側軸１０３との間にトルクが生じたときは、弾性変形
し易いトーションバー１０４が捻れる構造になってい
る。
【００４８】操舵側軸１０２および操舵機構側軸１０３
には、それぞれ前記第６実施形態で説明した磁気センサ
装置７１と略同様の構造を有する磁気センサ装置７１Ａ
および７１Ｂが取り付けられている。操舵側軸１０２の
先端部には磁気センサ装置７１Ａの円筒形状の回転体７
２が挿通され、固定されている。同様に、操舵機構側軸
１０３の先端部には磁気センサ装置７１Ｂの円筒形状の
回転体７２が挿通され、固定されている。このとき、磁
気センサユニット１２０からの出力信号Ｓ１，Ｓ２を同
期させるために、操舵側軸１０２の磁性体７３の位置と
操舵機構側軸１０３の磁性体７３の位置が、軸１０２，
１０３の軸方向に揃うように、各回転体７２は配置され
る。
には、それぞれ前記第６実施形態で説明した磁気センサ
装置７１と略同様の構造を有する磁気センサ装置７１Ａ
および７１Ｂが取り付けられている。操舵側軸１０２の
先端部には磁気センサ装置７１Ａの円筒形状の回転体７
２が挿通され、固定されている。同様に、操舵機構側軸
１０３の先端部には磁気センサ装置７１Ｂの円筒形状の
回転体７２が挿通され、固定されている。このとき、磁
気センサユニット１２０からの出力信号Ｓ１，Ｓ２を同
期させるために、操舵側軸１０２の磁性体７３の位置と
操舵機構側軸１０３の磁性体７３の位置が、軸１０２，
１０３の軸方向に揃うように、各回転体７２は配置され
る。
【００４９】一方、磁気センサ装置７１Ａおよび７１Ｂ
共通の磁気センサユニット１２０は、二つの磁気センサ
を内蔵したものであり、概略、磁気抵抗素子１２１〜１
２４と、磁石Ｍ１，Ｍ２とを備えている。磁気抵抗素子
１２１〜１２４は、軸１０２，１０３の軸方向に間隔を
設けて並置されるとともに、磁気抵抗素子１２１，１２
２は磁気センサ装置７１Ａの磁性体７３に対向するよう
に配置され、かつ、磁気抵抗素子１２３，１２４は磁気
センサ装置７１Ｂの磁性体７３に対向するように配置さ
れている。なお、磁気センサは、装置７１Ａ，７１Ｂ毎
に独立して配置してもよい。
共通の磁気センサユニット１２０は、二つの磁気センサ
を内蔵したものであり、概略、磁気抵抗素子１２１〜１
２４と、磁石Ｍ１，Ｍ２とを備えている。磁気抵抗素子
１２１〜１２４は、軸１０２，１０３の軸方向に間隔を
設けて並置されるとともに、磁気抵抗素子１２１，１２
２は磁気センサ装置７１Ａの磁性体７３に対向するよう
に配置され、かつ、磁気抵抗素子１２３，１２４は磁気
センサ装置７１Ｂの磁性体７３に対向するように配置さ
れている。なお、磁気センサは、装置７１Ａ，７１Ｂ毎
に独立して配置してもよい。
【００５０】磁気抵抗素子１２１〜１２４は、図１９に
示すように、電気的に接続される。つまり、磁気抵抗素
子１２１と１２２を直列接続し、磁気抵抗素子１２３と
１２４を直列接続した後、両者を電源用端子Ｖ（ＩＮ）
とグランド用端子ＧＮＤとの間に並列接続する。そし
て、電源用端子Ｖ（ＩＮ）に定電圧Ｖｄを印加し、磁気
抵抗素子１２１と１２２の中間に接続された出力用端子
Ｖ１（ＯＵＴ）の電圧変動を出力信号Ｓ１として得ると
ともに、磁気抵抗素子１２３と１２４の中間に接続され
た出力用端子Ｖ２（ＯＵＴ）の電圧変動を出力信号Ｓ２
として得る。
示すように、電気的に接続される。つまり、磁気抵抗素
子１２１と１２２を直列接続し、磁気抵抗素子１２３と
１２４を直列接続した後、両者を電源用端子Ｖ（ＩＮ）
とグランド用端子ＧＮＤとの間に並列接続する。そし
て、電源用端子Ｖ（ＩＮ）に定電圧Ｖｄを印加し、磁気
抵抗素子１２１と１２２の中間に接続された出力用端子
Ｖ１（ＯＵＴ）の電圧変動を出力信号Ｓ１として得ると
ともに、磁気抵抗素子１２３と１２４の中間に接続され
た出力用端子Ｖ２（ＯＵＴ）の電圧変動を出力信号Ｓ２
として得る。
【００５１】次に、以上の構成のトルクセンサ１０１の
作用効果について説明する。図１７に示すように、トル
クセンサ１０１において、操舵側軸１０２を矢印Ｋ５で
示す方向に一回転させると、操舵側軸１０２に固定され
た回転体７２も操舵側軸１０２を中心に一回転する。こ
のとき、回転体７２の外周面７２ａに設けられている各
磁性体７３の外周表面７３ｃの位置は磁気抵抗素子１２
１，１２２に対して矢印Ｋ７で示す方向に変位する。
作用効果について説明する。図１７に示すように、トル
クセンサ１０１において、操舵側軸１０２を矢印Ｋ５で
示す方向に一回転させると、操舵側軸１０２に固定され
た回転体７２も操舵側軸１０２を中心に一回転する。こ
のとき、回転体７２の外周面７２ａに設けられている各
磁性体７３の外周表面７３ｃの位置は磁気抵抗素子１２
１，１２２に対して矢印Ｋ７で示す方向に変位する。
【００５２】操舵側軸１０２を一回転させると、トーシ
ョンバー１０４を介して操舵機構側軸１０３も矢印Ｋ６
で示す方向に回転する。同時に、操舵機構側軸１０３に
固定された回転体７２も操舵機構側軸１０３を中心に回
転する。このとき、回転体７２の外周面に設けられてい
る各磁性体７３の外周表面７３ｃの位置は磁気抵抗素子
１２３，１２４に対して矢印Ｋ８で示す方向に変位す
る。操舵側軸１０２と操舵機構側軸１０３との間にトル
クが生じないときは、操舵側軸１０２の磁性体７３と操
舵機構側軸１０３の磁性体７３との相対位置は不変であ
る。
ョンバー１０４を介して操舵機構側軸１０３も矢印Ｋ６
で示す方向に回転する。同時に、操舵機構側軸１０３に
固定された回転体７２も操舵機構側軸１０３を中心に回
転する。このとき、回転体７２の外周面に設けられてい
る各磁性体７３の外周表面７３ｃの位置は磁気抵抗素子
１２３，１２４に対して矢印Ｋ８で示す方向に変位す
る。操舵側軸１０２と操舵機構側軸１０３との間にトル
クが生じないときは、操舵側軸１０２の磁性体７３と操
舵機構側軸１０３の磁性体７３との相対位置は不変であ
る。
【００５３】従って、例えば、磁気抵抗素子１２１に操
舵側軸１０２の磁性体７３の外周表面７３ｃが対向して
いるときは、磁石Ｍ１によるバイアス磁場は磁気抵抗素
子１２１へ集中するので、磁気抵抗素子１２１の抵抗値
は高い。逆に、磁気抵抗素子１２２は、磁石Ｍ１による
バイアス磁場が緩和されるので、抵抗値は低い。従っ
て、出力信号Ｓ１の電圧値も低くなる。一方、操舵機構
側軸１０３の磁性体７３の外周表面７３ｃは磁気抵抗素
子１２３に対向しており、磁石Ｍ２によるバイアス磁場
は磁気抵抗素子１２３へ集中するので、磁気抵抗素子１
２３の抵抗値は高い。逆に、磁気抵抗素子１２４の抵抗
値は低い。従って、出力信号Ｓ２の電圧値も低くなる。
舵側軸１０２の磁性体７３の外周表面７３ｃが対向して
いるときは、磁石Ｍ１によるバイアス磁場は磁気抵抗素
子１２１へ集中するので、磁気抵抗素子１２１の抵抗値
は高い。逆に、磁気抵抗素子１２２は、磁石Ｍ１による
バイアス磁場が緩和されるので、抵抗値は低い。従っ
て、出力信号Ｓ１の電圧値も低くなる。一方、操舵機構
側軸１０３の磁性体７３の外周表面７３ｃは磁気抵抗素
子１２３に対向しており、磁石Ｍ２によるバイアス磁場
は磁気抵抗素子１２３へ集中するので、磁気抵抗素子１
２３の抵抗値は高い。逆に、磁気抵抗素子１２４の抵抗
値は低い。従って、出力信号Ｓ２の電圧値も低くなる。
【００５４】軸１０２，１０３が回転すると、それぞれ
の磁性体７３の外周表面７３ｃは磁気抵抗素子１２１，
１２３から離反し、磁気抵抗素子１２２，１２４に接近
する。操舵側軸１０２の磁性体７３の外周表面７３ｃが
磁気抵抗素子１２２に対向すると、磁気抵抗素子１２２
の抵抗値は高くなり、逆に、磁気抵抗素子１２１の抵抗
値は低くなる。一方、操舵機構側軸１０３の磁性体７３
の外周表面７３ｃも磁気抵抗素子１２４に対向し、磁気
抵抗素子１２４の抵抗値は高くなり、逆に、磁気抵抗素
子１２３の抵抗値は低くなる。従って、出力信号Ｓ１，
Ｓ２の電圧値は高くなる。
の磁性体７３の外周表面７３ｃは磁気抵抗素子１２１，
１２３から離反し、磁気抵抗素子１２２，１２４に接近
する。操舵側軸１０２の磁性体７３の外周表面７３ｃが
磁気抵抗素子１２２に対向すると、磁気抵抗素子１２２
の抵抗値は高くなり、逆に、磁気抵抗素子１２１の抵抗
値は低くなる。一方、操舵機構側軸１０３の磁性体７３
の外周表面７３ｃも磁気抵抗素子１２４に対向し、磁気
抵抗素子１２４の抵抗値は高くなり、逆に、磁気抵抗素
子１２３の抵抗値は低くなる。従って、出力信号Ｓ１，
Ｓ２の電圧値は高くなる。
【００５５】軸１０２，１０３がさらに回転して、磁性
体７３の端部７３ａ，７３ｂ（すなわち、磁性体７３の
不連続部分）が磁気抵抗素子１２１〜１２４に対向する
と、磁気抵抗素子１２１，１２２に対する外周表面７３
ｃ、並びに、磁気抵抗素子１２３，１２４に対する外周
表面７３ｃは、それぞれ端部７３ｂから端部７３ａに不
連続的に移動する。従って、磁気抵抗素子１２１，１２
３の抵抗値は急激に上昇するとともに、磁気抵抗素子１
２２，１２４の抵抗値は急激に下降し、出力信号Ｓ１，
Ｓ２の電圧値も急激に低くなる。
体７３の端部７３ａ，７３ｂ（すなわち、磁性体７３の
不連続部分）が磁気抵抗素子１２１〜１２４に対向する
と、磁気抵抗素子１２１，１２２に対する外周表面７３
ｃ、並びに、磁気抵抗素子１２３，１２４に対する外周
表面７３ｃは、それぞれ端部７３ｂから端部７３ａに不
連続的に移動する。従って、磁気抵抗素子１２１，１２
３の抵抗値は急激に上昇するとともに、磁気抵抗素子１
２２，１２４の抵抗値は急激に下降し、出力信号Ｓ１，
Ｓ２の電圧値も急激に低くなる。
【００５６】軸１０２，１０３がさらに回転すると、そ
れぞれの磁性体７３の外周表面７３ｃは再び磁気抵抗素
子１２１，１２３に対向する。従って、磁気抵抗素子１
２１，１２３の抵抗値は元の高い値となり、磁気抵抗素
子１２２，１２４の抵抗値は元の低い値となる。
れぞれの磁性体７３の外周表面７３ｃは再び磁気抵抗素
子１２１，１２３に対向する。従って、磁気抵抗素子１
２１，１２３の抵抗値は元の高い値となり、磁気抵抗素
子１２２，１２４の抵抗値は元の低い値となる。
【００５７】こうして、出力用端子Ｖ１（ＯＵＴ），Ｖ
２（ＯＵＴ）には、回転体７２が１回転する毎に、それ
ぞれ図２０に示すような１２周期分の擬似のこぎり波の
出力信号Ｓ１，Ｓ２が出力される。軸１０２，１０３の
それぞれの磁性体７３は、軸１０２，１０３の軸方向に
その位置が相互に揃うような状態で軸１０２，１０３に
固定されているので、出力信号Ｓ１とＳ２は位相差が０
度となる。この出力信号Ｓ１とＳ２は、電動パワーステ
アリング装置の制御回路用信号として使用される。
２（ＯＵＴ）には、回転体７２が１回転する毎に、それ
ぞれ図２０に示すような１２周期分の擬似のこぎり波の
出力信号Ｓ１，Ｓ２が出力される。軸１０２，１０３の
それぞれの磁性体７３は、軸１０２，１０３の軸方向に
その位置が相互に揃うような状態で軸１０２，１０３に
固定されているので、出力信号Ｓ１とＳ２は位相差が０
度となる。この出力信号Ｓ１とＳ２は、電動パワーステ
アリング装置の制御回路用信号として使用される。
【００５８】ここに、操舵側軸１０２と操舵機構側軸１
０３との間にトルクが発生し、トーションバー１０４に
捻れが発生したときは、操舵側軸１０２の磁性体７３と
操舵機構側軸１０３の磁性体７３との相対位置が変化す
る。従って、出力信号Ｓ２は点線Ｓ２’で表示した出力
信号波形となり、出力信号Ｓ１とＳ２の間に電圧値差が
生じる。そして、トーションバー１０４の捻れ量は、出
力信号Ｓ１とＳ２の電圧値差に略比例する。トルクセン
サ１０１は、この電圧値差の変化から軸１０２と１０３
の間の相対角度差を検出して、トーションバー１０４の
ヤング率からトルク量を算出するものである。このよう
に、軸１０２，１０３に対して機械的に独立した磁気抵
抗素子１２１〜１２４を配設し、軸１０２と軸１０３と
の間に発生したトルクを非接触で測定することで、耐久
性の高いトルクセンサ１０１にすることができる。
０３との間にトルクが発生し、トーションバー１０４に
捻れが発生したときは、操舵側軸１０２の磁性体７３と
操舵機構側軸１０３の磁性体７３との相対位置が変化す
る。従って、出力信号Ｓ２は点線Ｓ２’で表示した出力
信号波形となり、出力信号Ｓ１とＳ２の間に電圧値差が
生じる。そして、トーションバー１０４の捻れ量は、出
力信号Ｓ１とＳ２の電圧値差に略比例する。トルクセン
サ１０１は、この電圧値差の変化から軸１０２と１０３
の間の相対角度差を検出して、トーションバー１０４の
ヤング率からトルク量を算出するものである。このよう
に、軸１０２，１０３に対して機械的に独立した磁気抵
抗素子１２１〜１２４を配設し、軸１０２と軸１０３と
の間に発生したトルクを非接触で測定することで、耐久
性の高いトルクセンサ１０１にすることができる。
【００５９】また、回転体７２が１回転する毎に複数の
擬似のこぎり波を出力するので、波形数をカウントする
ことで操舵角度センサとしての機能も待つことができ
る。従って、従来、別途取り付けられていた操舵角専用
の検出センサが不要になり、電動パワーステアリング装
置のコストダウンになる。
擬似のこぎり波を出力するので、波形数をカウントする
ことで操舵角度センサとしての機能も待つことができ
る。従って、従来、別途取り付けられていた操舵角専用
の検出センサが不要になり、電動パワーステアリング装
置のコストダウンになる。
【００６０】［第８実施形態、図２１〜図２４］図２１
および図２２に示すように、第８実施形態のトルクセン
サ１３１は、前記第７実施形態のトルクセンサ１０１に
おいて、さらに、磁気センサを増設したものと略同様の
ものである。
および図２２に示すように、第８実施形態のトルクセン
サ１３１は、前記第７実施形態のトルクセンサ１０１に
おいて、さらに、磁気センサを増設したものと略同様の
ものである。
【００６１】磁気センサユニット１２０Ａは二つの磁気
センサを内蔵したものであり、磁気抵抗素子１２１〜１
２４と磁石Ｍ１，Ｍ２とを備えている。同様に、磁気セ
ンサユニット１２０Ｂも二つの磁気センサを内蔵したも
のであり、磁気抵抗素子１２５〜１２８（図２３参照）
と磁石Ｍ１，Ｍ２とを備えている。磁気抵抗素子１２１
〜１２４および１２５〜１２８は、それぞれ軸１０２，
１０３の軸方向に間隔を設けて並置されるとともに、磁
気抵抗素子１２１，１２２，１２５，１２６は磁気セン
サ装置７１Ａの磁性体７３に対向するように配置され、
かつ、磁気抵抗素子１２３，１２４，１２７，１２８は
磁気センサ装置７１Ｂの磁性体７３に対向するように配
置されている。これらの磁気抵抗素子１２１〜１２８
は、図２３に示すように電気的に接続される。
センサを内蔵したものであり、磁気抵抗素子１２１〜１
２４と磁石Ｍ１，Ｍ２とを備えている。同様に、磁気セ
ンサユニット１２０Ｂも二つの磁気センサを内蔵したも
のであり、磁気抵抗素子１２５〜１２８（図２３参照）
と磁石Ｍ１，Ｍ２とを備えている。磁気抵抗素子１２１
〜１２４および１２５〜１２８は、それぞれ軸１０２，
１０３の軸方向に間隔を設けて並置されるとともに、磁
気抵抗素子１２１，１２２，１２５，１２６は磁気セン
サ装置７１Ａの磁性体７３に対向するように配置され、
かつ、磁気抵抗素子１２３，１２４，１２７，１２８は
磁気センサ装置７１Ｂの磁性体７３に対向するように配
置されている。これらの磁気抵抗素子１２１〜１２８
は、図２３に示すように電気的に接続される。
【００６２】さらに、磁気センサユニット１２０Ａと磁
気センサユニット１２０Ｂは、一方の磁気センサユニッ
ト１２０Ａの磁気抵抗素子１２１〜１２４が磁性体７３
の中央部に対向したときに、他方の磁気センサ１２０Ｂ
の磁気抵抗素子１２５〜１２８が磁性体７３の不連続部
分、すなわち、端部７３ａ，７３ｂに対向するように配
置される。
気センサユニット１２０Ｂは、一方の磁気センサユニッ
ト１２０Ａの磁気抵抗素子１２１〜１２４が磁性体７３
の中央部に対向したときに、他方の磁気センサ１２０Ｂ
の磁気抵抗素子１２５〜１２８が磁性体７３の不連続部
分、すなわち、端部７３ａ，７３ｂに対向するように配
置される。
【００６３】次に、以上の構成のトルクセンサ１３１の
作用効果について説明する。トルクセンサ１３１におい
て、操舵側軸１０２と操舵機構側軸１０３との間にトル
クが生じないときは、出力用端子Ｖ１（ＯＵＴ）〜Ｖ４
（ＯＵＴ）には、回転体７２が１回転する毎に、それぞ
れ図２４に示すような１２周期分の擬似のこぎり波の出
力信号Ｓ１〜Ｓ４が出力される。出力信号Ｓ１，Ｓ２と
出力信号Ｓ３，Ｓ４とは、位相差が略１８０度である。
作用効果について説明する。トルクセンサ１３１におい
て、操舵側軸１０２と操舵機構側軸１０３との間にトル
クが生じないときは、出力用端子Ｖ１（ＯＵＴ）〜Ｖ４
（ＯＵＴ）には、回転体７２が１回転する毎に、それぞ
れ図２４に示すような１２周期分の擬似のこぎり波の出
力信号Ｓ１〜Ｓ４が出力される。出力信号Ｓ１，Ｓ２と
出力信号Ｓ３，Ｓ４とは、位相差が略１８０度である。
【００６４】一方、操舵側軸１０２と操舵機構側軸１０
３との間にトルクが発生し、トーションバー１０４に捻
れが発生したときは、操舵側軸１０２の磁性体７３と操
舵機構側軸１０３の磁性体７３との相対位置が変化す
る。従って、出力信号Ｓ２，Ｓ４は点線Ｓ２’，Ｓ４’
で表示した出力信号波形となり、出力信号Ｓ２，Ｓ４
は、それぞれ出力信号Ｓ１，Ｓ３との間に電圧値差が生
じる。トルクセンサ１３１は、この電圧値差の変化から
軸１０２と１０３の間の相対角度差を検出して、トーシ
ョンバー１０４のヤング率からトルク量を算出するもの
である。
３との間にトルクが発生し、トーションバー１０４に捻
れが発生したときは、操舵側軸１０２の磁性体７３と操
舵機構側軸１０３の磁性体７３との相対位置が変化す
る。従って、出力信号Ｓ２，Ｓ４は点線Ｓ２’，Ｓ４’
で表示した出力信号波形となり、出力信号Ｓ２，Ｓ４
は、それぞれ出力信号Ｓ１，Ｓ３との間に電圧値差が生
じる。トルクセンサ１３１は、この電圧値差の変化から
軸１０２と１０３の間の相対角度差を検出して、トーシ
ョンバー１０４のヤング率からトルク量を算出するもの
である。
【００６５】ここに、出力信号Ｓ１，Ｓ２が擬似のこぎ
り波の直線領域から外れているときには、出力信号Ｓ１
とＳ２の電圧値差でトルク量を正確に検出することが困
難となる。これに対して、出力信号Ｓ３とＳ４は擬似の
こぎり波の直線領域に位置しており、高感度を得られる
位置にある。そこで、このような場合には、出力信号Ｓ
３とＳ４でトルク量を検出する。こうして、トルク量を
より正確に検出することができるトルクセンサ１３１を
得ることができる。
り波の直線領域から外れているときには、出力信号Ｓ１
とＳ２の電圧値差でトルク量を正確に検出することが困
難となる。これに対して、出力信号Ｓ３とＳ４は擬似の
こぎり波の直線領域に位置しており、高感度を得られる
位置にある。そこで、このような場合には、出力信号Ｓ
３とＳ４でトルク量を検出する。こうして、トルク量を
より正確に検出することができるトルクセンサ１３１を
得ることができる。
【００６６】なお、磁気センサユニット１２０Ａ，１２
０Ｂの位置関係は、出力信号Ｓ１とＳ３の位相差及び出
力信号Ｓ２とＳ４の位相差がそれぞれ略１８０度になる
ようにするのが好ましいが、必ずしもこれに限るもので
はなく、出力信号Ｓ１〜Ｓ４が位相差を有するように配
置されていればその位置関係は問わない。
０Ｂの位置関係は、出力信号Ｓ１とＳ３の位相差及び出
力信号Ｓ２とＳ４の位相差がそれぞれ略１８０度になる
ようにするのが好ましいが、必ずしもこれに限るもので
はなく、出力信号Ｓ１〜Ｓ４が位相差を有するように配
置されていればその位置関係は問わない。
【００６７】［第９実施形態、図２５］図２５に示すよ
うに、第９実施形態のトルクセンサ１４１は、前記第８
実施形態のトルクセンサ１３１において、磁気センサユ
ニット１２０Ａ，１２０Ｂの代わりに、磁気センサユニ
ット１４２を使用したものである。
うに、第９実施形態のトルクセンサ１４１は、前記第８
実施形態のトルクセンサ１３１において、磁気センサユ
ニット１２０Ａ，１２０Ｂの代わりに、磁気センサユニ
ット１４２を使用したものである。
【００６８】磁気センサユニット１４２は、四つの磁気
センサを内蔵したものであり、磁気抵抗素子１２１〜１
２８と磁石Ｍ１〜Ｍ４を備えている。磁気抵抗素子１２
１〜１２４および１２５〜１２８は、それぞれ軸１０
２，１０３の軸方向に間隔を設けて並置されるととも
に、磁気抵抗素子１２１，１２２，１２５，１２６は磁
気センサ装置７１Ａの磁性体７３に対向するように配置
され、かつ、磁気抵抗素子１２３，１２４，１２７，１
２８磁気センサ装置７１Ｂの磁性体７３に対向するよう
に配置されている。これらの磁気抵抗素子１２１〜１２
８は図２３に示したのと同様に接続される。
センサを内蔵したものであり、磁気抵抗素子１２１〜１
２８と磁石Ｍ１〜Ｍ４を備えている。磁気抵抗素子１２
１〜１２４および１２５〜１２８は、それぞれ軸１０
２，１０３の軸方向に間隔を設けて並置されるととも
に、磁気抵抗素子１２１，１２２，１２５，１２６は磁
気センサ装置７１Ａの磁性体７３に対向するように配置
され、かつ、磁気抵抗素子１２３，１２４，１２７，１
２８磁気センサ装置７１Ｂの磁性体７３に対向するよう
に配置されている。これらの磁気抵抗素子１２１〜１２
８は図２３に示したのと同様に接続される。
【００６９】さらに、本第９実施形態では、磁気センサ
ユニット１４２からの出力信号Ｓ１とＳ３の位相差及び
出力信号Ｓ２とＳ４の位相差が、図２４に示すように、
それぞれ略１８０度になるように、磁気抵抗素子１２１
〜１２８が配置されている。つまり、磁気抵抗素子１２
１〜１２４と磁気抵抗素子１２５〜１２８との間隔が、
軸１０２，１０３側から見て以下の（１）式を満足する
寸法Ｐになるようにする。
ユニット１４２からの出力信号Ｓ１とＳ３の位相差及び
出力信号Ｓ２とＳ４の位相差が、図２４に示すように、
それぞれ略１８０度になるように、磁気抵抗素子１２１
〜１２８が配置されている。つまり、磁気抵抗素子１２
１〜１２４と磁気抵抗素子１２５〜１２８との間隔が、
軸１０２，１０３側から見て以下の（１）式を満足する
寸法Ｐになるようにする。
【００７０】 Ｐ≒（Ｄπ／２）×（Ｗ／３６０）＋（Ｄπ）×（Ｗ／３６０）×ｎ…（１） ただし、Ｄ：磁性体７３を設けた回転体７２の直径（ｍ
ｍ） Ｗ：磁性体７３のピッチ間隔（度） ｎ＝０，１，２，３，…
ｍ） Ｗ：磁性体７３のピッチ間隔（度） ｎ＝０，１，２，３，…
【００７１】以上の構成のトルクセンサ１４１は、前記
第８実施形態のトルクセンサ１３１と同様の作用効果を
奏する。
第８実施形態のトルクセンサ１３１と同様の作用効果を
奏する。
【００７２】なお、磁気センサからの出力信号の位相差
は１８０度に限るものではなく、任意である。例えば、
図２６に示すように、１２個の磁気抵抗素子１５３と６
個の磁石Ｍを備えた、六つの磁気センサを内蔵した磁気
センサユニット１５２を使うことにより、１２０度の位
相差の出力信号を出力することができる。このとき、磁
気抵抗素子１５３相互の間隔は、軸１０２，１０３側か
ら見て以下の（２）式を満足する寸法Ｐになるようにす
る。 Ｐ≒（Ｄπ／３）×（Ｗ／３６０）＋（Ｄπ）×（Ｗ／３６０）×ｎ…（２）
は１８０度に限るものではなく、任意である。例えば、
図２６に示すように、１２個の磁気抵抗素子１５３と６
個の磁石Ｍを備えた、六つの磁気センサを内蔵した磁気
センサユニット１５２を使うことにより、１２０度の位
相差の出力信号を出力することができる。このとき、磁
気抵抗素子１５３相互の間隔は、軸１０２，１０３側か
ら見て以下の（２）式を満足する寸法Ｐになるようにす
る。 Ｐ≒（Ｄπ／３）×（Ｗ／３６０）＋（Ｄπ）×（Ｗ／３６０）×ｎ…（２）
【００７３】［他の実施形態］なお、本発明に係る磁気
センサ、磁気センサ装置およびトルクセンサは前記実施
形態に限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々
に変更することができる。前記実施形態では、磁気セン
サの感磁部として磁気抵抗素子を使用したが、必ずしも
これに限るものではなく、ホール素子、強磁性体薄膜素
子、ＭＲ素子等を使用してもよい。
センサ、磁気センサ装置およびトルクセンサは前記実施
形態に限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々
に変更することができる。前記実施形態では、磁気セン
サの感磁部として磁気抵抗素子を使用したが、必ずしも
これに限るものではなく、ホール素子、強磁性体薄膜素
子、ＭＲ素子等を使用してもよい。
【００７４】また、被検出体としての磁性体は、前記実
施形態のように円筒形状の回転体に凸状に形成する以外
に、図２７に示すように、磁性体からなる回転体１６３
に被検出部分１６４を残して溝を掘り込んで形成しても
よい。また、被検出体としての磁性体は、必ずしも円筒
形状の回転体外周面に設ける必要はなく、円板のような
回転板の主面に磁性体を設けるものであってもよい。
施形態のように円筒形状の回転体に凸状に形成する以外
に、図２７に示すように、磁性体からなる回転体１６３
に被検出部分１６４を残して溝を掘り込んで形成しても
よい。また、被検出体としての磁性体は、必ずしも円筒
形状の回転体外周面に設ける必要はなく、円板のような
回転板の主面に磁性体を設けるものであってもよい。
【００７５】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば、回転体に固定された磁性体に臨ませて配置して
いるので、磁気センサは回転体に対して機械的に独立し
た状態で、磁性体の位置変化を非接触検出することがで
きる。機構部も接触部分を有さないので、完全非接触で
の検出が可能である。また、機械加工部品も少なく、構
成も簡素であるため低コストの磁気センサ装置やトルク
センサを得ることができる。そして、磁気センサから
は、直線領域の広い擬似のこぎり波の出力信号を発生さ
せることができ、微小な回転角度変化を精度良く検出す
ることができる。
よれば、回転体に固定された磁性体に臨ませて配置して
いるので、磁気センサは回転体に対して機械的に独立し
た状態で、磁性体の位置変化を非接触検出することがで
きる。機構部も接触部分を有さないので、完全非接触で
の検出が可能である。また、機械加工部品も少なく、構
成も簡素であるため低コストの磁気センサ装置やトルク
センサを得ることができる。そして、磁気センサから
は、直線領域の広い擬似のこぎり波の出力信号を発生さ
せることができ、微小な回転角度変化を精度良く検出す
ることができる。
【００７６】また、感磁部の間隔を磁性体両端部の間隔
以上に設定することにより、磁性体の回転移動によって
生じる感磁部の抵抗値変化をより円滑なものにすること
ができる。あるいは、磁性体の回転方向に対して垂直な
方向において、複数の感磁部の全体を前記磁性体に対向
させることにより、感磁部の感度を大きくすることがで
きる。あるいは、磁性体の回転方向に対して垂直な方向
において、複数の感磁部の略全体を前記磁性体両端部に
それぞれ対向させることにより、擬似のこぎり波の直線
領域を広くすることができ、感磁部の感度も大きくでき
る。
以上に設定することにより、磁性体の回転移動によって
生じる感磁部の抵抗値変化をより円滑なものにすること
ができる。あるいは、磁性体の回転方向に対して垂直な
方向において、複数の感磁部の全体を前記磁性体に対向
させることにより、感磁部の感度を大きくすることがで
きる。あるいは、磁性体の回転方向に対して垂直な方向
において、複数の感磁部の略全体を前記磁性体両端部に
それぞれ対向させることにより、擬似のこぎり波の直線
領域を広くすることができ、感磁部の感度も大きくでき
る。
【００７７】さらに、磁性体を回転方向に複数個配列す
ることにより、回転体が一回転する毎に、磁気センサか
ら２周期以上の出力信号を出力することができる。この
結果、微小角度変位に対する出力信号の感度を大きくす
ることができる。しかも、パルス数をカウントすること
で、操舵角度センサとして兼用できる。
ることにより、回転体が一回転する毎に、磁気センサか
ら２周期以上の出力信号を出力することができる。この
結果、微小角度変位に対する出力信号の感度を大きくす
ることができる。しかも、パルス数をカウントすること
で、操舵角度センサとして兼用できる。
【００７８】また、磁気センサからのそれぞれの出力信
号が互いに位相差を有するように、例えば複数の軸のそ
れぞれに二つの磁気センサを略１８０度の位相差を持た
せて配置することにより、一方の出力信号が電圧値差を
検出することが困難である場合には、他方の出力信号を
用いて電圧値差を検出することができる。これにより、
より正確なトルク検出を行うことができる。
号が互いに位相差を有するように、例えば複数の軸のそ
れぞれに二つの磁気センサを略１８０度の位相差を持た
せて配置することにより、一方の出力信号が電圧値差を
検出することが困難である場合には、他方の出力信号を
用いて電圧値差を検出することができる。これにより、
より正確なトルク検出を行うことができる。
【００７９】さらに、複数の軸のそれぞれに三つの磁気
センサを略１２０度の位相差を持たせて配置することに
より、一つの磁気センサが出力信号を検出することが困
難な位置にある場合、他の二つの磁気センサのどちらか
で確実に検出することができる。更に、三つの磁気セン
サのどれか一つが故障した場合、故障した磁気センサを
確実に特定することができ、故障発生時に必ずしも電源
を切る必要がなく、当面は動作している二つの磁気セン
サでトルクや操舵角を検出することが可能である。
センサを略１２０度の位相差を持たせて配置することに
より、一つの磁気センサが出力信号を検出することが困
難な位置にある場合、他の二つの磁気センサのどちらか
で確実に検出することができる。更に、三つの磁気セン
サのどれか一つが故障した場合、故障した磁気センサを
確実に特定することができ、故障発生時に必ずしも電源
を切る必要がなく、当面は動作している二つの磁気セン
サでトルクや操舵角を検出することが可能である。
【図１】本発明に係る磁気センサ装置の一実施形態を示
す正面図。
す正面図。
【図２】図１に示した磁気センサ装置の平面図。
【図３】図１に示した磁気センサ装置に使用される磁気
抵抗素子の斜視図。
抵抗素子の斜視図。
【図４】図１に示した磁気センサ装置の電気回路図。
【図５】図１に示した磁気センサ装置の出力信号波形を
示すグラフ。
示すグラフ。
【図６】本発明に係る磁気センサ装置の別の実施形態を
示す正面図。
示す正面図。
【図７】図６に示した磁気センサ装置の出力信号波形を
示すグラフ。
示すグラフ。
【図８】本発明に係る磁気センサ装置のさらに別の実施
形態を示す正面図。
形態を示す正面図。
【図９】図８に示した磁気センサ装置の出力信号波形を
示すグラフ。
示すグラフ。
【図１０】本発明に係る磁気センサ装置のさらに別の実
施形態を示す正面図。
施形態を示す正面図。
【図１１】図１０に示した磁気センサ装置の出力信号波
形を示すグラフ。
形を示すグラフ。
【図１２】本発明に係る磁気センサ装置のさらに別の実
施形態を示す正面図。
施形態を示す正面図。
【図１３】図１２に示した磁気センサ装置の出力信号波
形を示すグラフ。
形を示すグラフ。
【図１４】磁性体と磁気抵抗素子間のギャップを変えた
ときの出力信号波形を示すグラフ。
ときの出力信号波形を示すグラフ。
【図１５】本発明に係る磁気センサ装置のさらに別の実
施形態を示す正面図。
施形態を示す正面図。
【図１６】図１５に示した磁気センサ装置の平面図。
【図１７】本発明に係るトルクセンサの一実施形態を示
す一部縦断面図。
す一部縦断面図。
【図１８】図１７に示したトルクセンサの横断面図。
【図１９】図１７に示したトルクセンサの電気回路図。
【図２０】図１７に示したトルクセンサの出力信号波形
を示すグラフ。
を示すグラフ。
【図２１】本発明に係るトルクセンサの別の実施形態を
示す一部縦断面図。
示す一部縦断面図。
【図２２】図２１に示したトルクセンサの横断面図。
【図２３】図２１に示したトルクセンサの電気回路図。
【図２４】図２１に示したトルクセンサの出力信号波形
を示すグラフ。
を示すグラフ。
【図２５】本発明に係るトルクセンサのさらに別の実施
形態を示す一部縦断面図。
形態を示す一部縦断面図。
【図２６】本発明に係るトルクセンサのさらに別の実施
形態に使用される磁気センサの正面図。
形態に使用される磁気センサの正面図。
【図２７】磁性体を設けた回転体の変形例を示す正面
図。
図。
【図２８】従来の磁気センサ装置を示す正面図。
【図２９】図２８に示した磁気センサ装置の平面図。
【図３０】図２８に示した磁気センサ装置の出力信号波
形を示すグラフ。
形を示すグラフ。
１１，３１，４１，５１，６１，７１，７１Ａ，７１Ｂ
…磁気センサ装置 １２，７２，１６３…回転体 １３，７３…磁性体 １３ａ，１３ｂ，７３ａ，７３ｂ…端部 ２０，３２，４２，５２，６２，８０…磁気センサ １２０，１２０Ａ，１２０Ｂ，１４２，１５２…磁気セ
ンサユニット ２１，２２，３３，３４，４３，４４，５３，５４，６
３，６４，８１，８２，１２１〜１２８，１５３…磁気
抵抗素子（感磁部） １０１，１３１，１４１…トルクセンサ １０２…操舵側軸 １０３…操舵機構側軸 １０４…トーションバー １６４…被検出部分 Ｇ…ギャップ
…磁気センサ装置 １２，７２，１６３…回転体 １３，７３…磁性体 １３ａ，１３ｂ，７３ａ，７３ｂ…端部 ２０，３２，４２，５２，６２，８０…磁気センサ １２０，１２０Ａ，１２０Ｂ，１４２，１５２…磁気セ
ンサユニット ２１，２２，３３，３４，４３，４４，５３，５４，６
３，６４，８１，８２，１２１〜１２８，１５３…磁気
抵抗素子（感磁部） １０１，１３１，１４１…トルクセンサ １０２…操舵側軸 １０３…操舵機構側軸 １０４…トーションバー １６４…被検出部分 Ｇ…ギャップ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０１Ｌ 5/22 Ｇ０１Ｌ 5/22 Ｇ０１Ｒ 33/09 Ｇ０１Ｒ 33/06 Ｒ (72)発明者 柴 真人 大阪府大阪市中央区南船場三丁目５番８号 光洋精工株式会社内 (72)発明者 徳本 欣智 大阪府大阪市中央区南船場三丁目５番８号 光洋精工株式会社内 Ｆターム(参考） 2F051 AA01 AB05 BA03 2F063 AA36 CA09 CB05 DA05 DD03 EA03 GA52 GA67 GA69 KA01 KA02 2F077 AA12 AA25 CC02 JJ01 JJ09 JJ21 NN03 NN22 PP14 QQ05 VV01 2G017 AA02 AA10 AC09 AD55 BA02 CB15 CC04 3D033 CA28 CA29 CA31 CA32
Claims (12)
- 【請求項１】 回転方向に対して略直線的に傾斜するよ
うに配置されている磁性体の回転方向に対して垂直な方
向に複数の感磁部を間隔を設けて配置して前記磁性体に
臨ませ、かつ、前記磁性体の回転方向に対して垂直な方
向において、それぞれの前記感磁部の少なくとも一部分
の位置が前記磁性体の端部の位置にオーバラップし、回
転による前記磁性体の位置変化を検出することを特徴と
する磁気センサ。 - 【請求項２】 前記感磁部の間隔が前記磁性体の両端部
の間隔以上であることを特徴とする請求項１記載の磁気
センサ。 - 【請求項３】 前記磁性体の回転方向に対して垂直な方
向において、前記複数の感磁部の全体が前記磁性体に対
向していることを特徴とする請求項１記載の磁気セン
サ。 - 【請求項４】 前記磁性体の回転方向に対して垂直な方
向において、前記複数の感磁部の略全体が前記磁性体両
端部にそれぞれ対向していることを特徴とする請求項１
記載の磁気センサ。 - 【請求項５】 前記感磁部と前記磁性体との間隔を０．
３ｍｍ以上に設定したことを特徴とする請求項１ないし
請求項４に記載の磁気センサ。 - 【請求項６】 前記磁性体が回転方向に複数個配列され
ていることを特徴とする請求項１ないし請求項５記載の
磁気センサ。 - 【請求項７】 前記感磁部が半導体磁気抵抗素子である
ことを特徴とする請求項１ないし請求項６記載の磁気セ
ンサ。 - 【請求項８】 回転体の表面に、該回転体の回転方向に
対して略直線的に傾斜するように配置されている磁性体
と、 前記磁性体の回転方向に対して垂直な方向に複数の感磁
部を間隔を設けて配置して前記磁性体に臨ませ、かつ、
前記磁性体の回転方向に対して垂直な方向において、そ
れぞれの前記感磁部の少なくとも一部分の位置が前記磁
性体の端部の位置にオーバラップし、回転体の回転によ
る前記磁性体の位置変化を検出する請求項１ないし請求
項７のいずれか一つに記載の磁気センサと、 を備えたことを特徴とする磁気センサ装置。 - 【請求項９】 トーションバーを介して同軸的に連結さ
れ、かつ、回転トルクが加わった際にトーションバーの
捻れにより相対的に回転変位可能な複数の軸における前
記回転トルクを検出するトルクセンサにおいて、 前記複数の軸のそれぞれに請求項１ないし請求項７記載
の磁気センサを二つ以上設け、該磁気センサからのそれ
ぞれの出力信号が互いに位相差を有していることを特徴
とするトルクセンサ。 - 【請求項１０】 トーションバーを介して同軸的に連結
され、かつ、回転トルクが加わった際にトーションバー
の捻れにより相対的に回転変位可能な複数の軸における
前記回転トルクを検出するトルクセンサにおいて、 前記複数の軸のそれぞれに請求項８記載の磁気センサ装
置を設け、前記複数の軸のそれぞれに設けた二つ以上の
磁気センサからのそれぞれの出力信号が互いに位相差を
有していることを特徴とするトルクセンサ。 - 【請求項１１】 前記複数の軸のそれぞれに設けられて
いる磁気センサが二つであり、該磁気センサからのそれ
ぞれの出力信号が互いに略１８０度の位相差を有してい
ることを特徴とする請求項９又は請求項１０記載のトル
クセンサ。 - 【請求項１２】 前記複数の軸のそれぞれに設けられて
いる磁気センサが三つであり、該磁気センサからのそれ
ぞれの出力信号が互いに略１２０度の位相差を有してい
ることを特徴とする請求項９又は請求項１０記載のトル
クセンサ。
Priority Applications (3)
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| JP2000190332A JP3464195B2 (ja) | 2000-06-23 | 2000-06-23 | 磁気センサ、磁気センサ装置およびトルクセンサ |
| EP01115116A EP1167936A3 (en) | 2000-06-23 | 2001-06-21 | Magnetic sensor and torque sensor |
| US09/888,680 US6513396B2 (en) | 2000-06-23 | 2001-06-25 | Magnetic sensor, magnetic sensor device, and torque sensor |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000190332A JP3464195B2 (ja) | 2000-06-23 | 2000-06-23 | 磁気センサ、磁気センサ装置およびトルクセンサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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| JP3464195B2 JP3464195B2 (ja) | 2003-11-05 |
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ID=18689817
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000190332A Expired - Fee Related JP3464195B2 (ja) | 2000-06-23 | 2000-06-23 | 磁気センサ、磁気センサ装置およびトルクセンサ |
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| Country | Link |
|---|---|
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| EP (1) | EP1167936A3 (ja) |
| JP (1) | JP3464195B2 (ja) |
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| JP5193110B2 (ja) * | 2009-03-31 | 2013-05-08 | 日立電線株式会社 | トルク・インデックスセンサ |
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2001
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