JP2002062163A - 磁気回転センサ - Google Patents

磁気回転センサ

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JP2002062163A
JP2002062163A JP2000246756A JP2000246756A JP2002062163A JP 2002062163 A JP2002062163 A JP 2002062163A JP 2000246756 A JP2000246756 A JP 2000246756A JP 2000246756 A JP2000246756 A JP 2000246756A JP 2002062163 A JP2002062163 A JP 2002062163A
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magnetic flux
magnet
magnetic
hollow
center
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Seiji Fukuoka
誠二 福岡
Shigeo Saito
重男 斉藤
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TDK Corp
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TDK Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 2つの磁気感応素子を用いるとともに各磁気
感応素子位置での通過磁束を適切に設定可能で検知対象
となるセンシングローターの回転数と回転方向を検知可
能とする。 【解決手段】 軸方向に磁化した中空状磁石2に、前記
軸方向の中空部3を形成し、該中空部3にセンターヨー
ク4又は前記中空状磁石と逆極向きのセンター磁石を設
けて磁束発生部1を構成し、前記センターヨーク4又は
センター磁石に近接対向させて2つの磁気感応素子とし
てのホール素子E1,E2を相互に一定間隔あけて配置
し、該2つのホール素子E1,E2の一方又は両方の出
力によりセンシングローター20の回転数を検知し、前
記2つホール素子E1,E2の出力の位相差により前記
センシングローター20の回転方向を検知することを特
徴とする

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、軟磁性体からなる
歯車であるセンシングローターの回転数及び回転方向を
検知する磁気回転センサに係り、例えば二輪車や自動車
に組み込まれるセンシングローターの回転数や回転方向
を検出可能な磁気回転センサに関する。
【0002】
【従来の技術】従来、軟磁性体の歯車の凹凸を検知する
回転センサとして、磁気感応素子と集積回路チップを含
み磁気感応素子の出力を電気信号として出力するIC部
と、磁気感応素子に磁束を供給する磁束発生部を組み合
わせたものがある。
【0003】特開平9−49740号公報に示す回転セ
ンサは磁束発生部がセンターヨークの両側に2つの磁石
を同磁化方向に配置したサンドイッチ構造をとるもので
ある。この構造の目的の一つは両側磁石とセンターヨー
ク間で閉磁路を形成し、漏れ磁束を少なく効率的に磁石
を活用することにある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、この種の磁
気回転センサとして、検知対象となるセンシングロータ
ーの回転数だけでなく、回転方向も検知可能であること
が要求されるようになってきている。この場合、1個の
磁気感応素子のみでは検出不可能である。
【0005】本発明の第1の目的は、上記の点に鑑み、
2つの磁気感応素子を用いるとともに各磁気感応素子位
置での通過磁束を適切に設定可能で検知対象となるセン
シングローターの回転数と回転方向を検知可能な磁気回
転センサを提供するにある。
【0006】本発明の第2の目的は、磁束発生部と2つ
の磁気感応素子との間に薄板状ヨークを介在させること
で、磁束発生部とセンシングローター間のギャップ変化
(取付時のギャップばらつき)による磁気感応素子位置
を通過する磁束量のばらつきを低減可能とした磁気回転
センサを提供するにある。
【0007】本発明のその他の目的や新規な特徴は後述
の実施の形態において明らかにする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る磁気回転センサは、軸方向に磁化した
中空状磁石に、前記軸方向の中空部を形成し、該中空部
にセンターヨーク又は前記中空状磁石と逆極向きのセン
ター磁石を設けて磁束発生部を構成し、前記センターヨ
ーク又はセンター磁石に近接対向させて2つの磁気感応
素子を相互に一定間隔あけて配置し、該2つの磁気感応
素子の一方又は両方の出力によりセンシングローターの
回転数を検知し、前記2つの磁気感応素子の出力の位相
差により前記センシングローターの回転方向を検知する
ことを特徴としている。
【0009】前記磁気回転センサにおいて、前記磁束発
生部と前記2つの磁気感応素子との間に薄板状ヨークを
介在させる構成としてもよい。
【0010】前記センシングローターの回転に伴い前記
磁気感応素子の位置での通過磁束が交互に反転するよう
に前記中空状磁石と前記センターヨーク又は前記センタ
ー磁石との相対位置関係が調整自在であるとよい。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る磁気回転セン
サの実施の形態を図面に従って説明する。
【0012】図1は本発明に係る磁気回転センサの第1
の実施の形態であって全体構成を示す正断面図、図2は
磁束発生部を示す斜視図、図3は2個の磁気感応素子と
してのホール素子を内蔵するホールICの構成を示す説
明図である。
【0013】これらの図において、2は一方の端面に磁
極Nを他方の端面に磁極Sを持つ軸方向に磁化された中
空状磁石であり、該中空状磁石の軸方向に形成された中
空部3に軟磁性体のセンターヨーク4が挿入配置されて
磁束発生部1を構成している。ここで、センターヨーク
4は中空状磁石2に対して挿入深さを可変調整自在で、
例えばセンターヨーク4は中空状磁石2に対して摺動自
在である。
【0014】また、E1,E2はそれぞれ磁気感応素子
としてのホール素子、10は2つのホール素子を内蔵し
たホールICである。前記ホール素子E1,E2はセン
ターヨーク4に近接して対向している。このとき、ホー
ル素子E1,E2と中空状磁石2の端面との距離はそれ
ぞれ等距離であることが望ましい。図3のようにホール
IC10はホール素子E1,E2の他にシュミット・ト
リガ回路11,12、ゲート回路13、論理回路14、
出力回路15を有している。
【0015】20は検知対象であるセンシングローター
(軟磁性体の歯車)であり、例えば、二輪車や自動車の
回転軸に取り付けられているものである。
【0016】ここで用いるホールIC10は、ホール素
子E1,E2の位置での通過磁束が零点を基準として
正、負に変化する場合を検出できるものであり、通過磁
束が常に正側で変化する場合や常に負側で変化する場合
にはその変化を検出できない。このため、第1の実施の
形態では磁束発生部1において、中空状磁石2の中空部
3に軟磁性体のセンターヨーク4を配置し、その位置を
調整することで、センシングローター20の回転に伴い
ホール素子E1,E2の位置での磁界(通過磁束)が交
互に反転するように設定可能としている。つまり、軟磁
性体の歯車であるセンシングローター20の山21がホ
ール素子の正面にきたときに通過磁束が正のピーク、セ
ンシングローター20の谷22がホール素子の正面にき
たときに通過磁束が負のピークとなるように設定する
(谷が正のピーク、山が負のピークとなるように設定し
てもよい)。
【0017】このように設定すれば、センシングロータ
ー20の右回転では、ホール素子E1がE2よりも先に
歯車の山21を検知することになる。つまり、図3
(A)前半の波形の通過磁束がホール素子E1に加わ
り、同図(B)前半の波形の通過磁束がE2に加わる。
図3(A),(B)の波形を正側、負側のそれぞれの閾
値のシュミット・トリガ回路11,12に通して方形波
に波形整形すれば、図3(C),(D)のOUTE1
OUTE2波形となり、同図(C)前半の波形の立ち下
がりに続いて同図(D)前半の波形が立ち下がり、同図
(C)の波形の立ち上がりに続いて同図(D)の波形が
立ち上がる動作が繰り返される。
【0018】右回転していたセンシングローター20が
左回転となると、今までの関係が崩れる(図3(C)の
OUTE1波形の立ち上がりに続いて同図(D)のOU
波形が立ち上がらなくなる)ことから、図3
(E)のOUTE1の反転とOUTE2とのエクスクル
ーシブ・オアをゲート回路13でとった速度出力は速度
変化を検出し、また図3(F)の方向出力も方向が変化
したことを検出する。その後は同図(D)後半のOUT
E2波形の立ち上がりに続いて同図(C)後半のOUT
E1波形が立ち上がり、同図(D)後半の波形の立ち下
がりに続いて同図(C)後半の波形が立ち下がる動作が
繰り返される。
【0019】この第1の実施の形態によれば、次の通り
の効果を得ることができる。
【0020】(1) 磁束発生部1の構造を工夫したこと
で、2個のホール素子を内蔵したホールIC10のホー
ル素子E1,E2の位置において、通過磁束が零点を基
準として正、負に所定量変化するように駆動磁束を設定
でき、ホールIC10により、センシングローター20
の回転速度だけでなく、回転方向も確実に検出できる。
【0021】(2) ホール素子E1,E2の位置におい
て、通過磁束が零点を基準として正、負に変化するよう
に設定する調整作業は、センターヨーク4を中空状磁石
2に対して摺動させ、適切な位置で固定(例えば接着剤
等で固着)すればよく、作業が容易である。
【0022】図4は本発明の第2の実施の形態であっ
て、磁束発生部1と2個のホール素子E1,E2を内蔵
したホールIC10との間に軟磁性体の薄板状ヨーク4
0を介在させている。具体的には中空状磁石2のホール
IC10に対向する端面に薄板状ヨーク40を固着して
いる。その他の構成は前述の第1の実施の形態と同様で
あり、同一又は相当部分に同一符号を付して説明を省略
する。
【0023】この第2の実施の形態では、磁束発生部1
と2個のホール素子E1,E2との間に薄板状ヨーク4
0を介在させることで、磁束発生部1とセンシングロー
ター20間のギャップ変化(取付時のギャップばらつ
き)によるホール素子E1,E2位置を通過する駆動磁
束量のばらつきを低減可能である。具体的に言えば、中
空状磁石2とセンターヨーク4との相対位置関係を変化
させても、磁束発生部1とセンシングローター20間の
ギャップによってはホール素子E1,E2位置での通過
磁束が零点を基準として正、負に変化するように駆動磁
束を設定するのが困難な場合が考えられるが、薄板状ヨ
ーク40を併用することで、前記通過磁束が零点を基準
として正、負に所定量変化するように設定することがで
きる。必要に応じて肉厚の異なる複数種の薄板状ヨーク
40を用意し、付け替えて調整してもよい。
【0024】なお、第1又は第2の実施の形態における
磁束発生部1は、中空状磁石2の中空部3にセンターヨ
ーク4を摺動自在に挿入した構成としたが、図5のよう
にセンターヨークとして軟磁性材の螺子部材4Aを用い
た例を示す。この場合、中空状磁石2の中空部3に、内
周に螺子加工を施したナット部材3Aを嵌合固着し、こ
のナット部材3Aにセンターヨークとして軟磁性材の螺
子部材4Aが螺子込まれている。軟磁性材の螺子部材4
Aを回転することで、螺子部材4Aに近接して対向配置
されるホール素子E1,E2の駆動磁束レベルを調整で
きる。
【0025】また、第1及び第2の実施の形態において
は、中空状磁石の中空部にセンターヨークを挿入した磁
束発生部を示したが、中空状磁石と逆極向きのセンター
磁石からなる磁束発生部としてもよい。
【0026】以上本発明の実施の形態について説明して
きたが、本発明はこれに限定されることなく請求項の記
載の範囲内において各種の変形、変更が可能なことは当
業者には自明であろう。
【0027】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る磁気
回転センサによれば、軸方向に磁化した中空状磁石に、
前記軸方向の中空部を形成し、該中空部にセンターヨー
ク又は前記中空状磁石と逆極向きのセンター磁石を設け
て磁束発生部を構成し、前記センターヨーク又はセンタ
ー磁石に近接対向させて2つの磁気感応素子を配置した
構成であり、前記2つの磁気感応素子の一方又は両方の
出力によりセンシングローターの回転数を検知し、一方
の磁気感応素子の出力と該一方の磁気感応素子から一定
間隔離れた他方の磁気感応素子の出力との位相差により
前記センシングローターの回転方向を検知することがで
きる。さらに、前記磁束発生部と2つの磁気感応素子と
の間に薄板状ヨークを介在させる構成とすれば、磁束発
生部とセンシングローター間のギャップ変化(取付時の
ギャップばらつき)による磁気感応素子位置を通過する
磁束変化のばらつきを低減可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る磁気回転センサの第1の実施の形
態であって全体構成を示す正断面図である。
【図2】第1の実施の形態における磁束発生部の斜視図
である。
【図3】第1の実施の形態におけるホールICの説明図
である。
【図4】本発明の第2の実施の形態であって全体構成を
示す正断面図である。
【図5】本発明の第1又は第2の実施の形態で使用可能
な磁束発生部の他の例を示す斜視図である。
【符号の説明】
1 磁束発生部 2 中空状磁石 3 中空部 3A ナット部材 4 センターヨーク 4A 螺子部材 10 ホールIC 11,12 シュミット・トリガ回路 13 ゲート回路 14 論理回路 15 出力回路 20 センシングローター 21 山 22 谷 40 薄板状ヨーク E1,E2 ホール素子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2F034 AA09 EA01 EA04 EA12 EA21 2F077 AA11 AA37 FF36 JJ08 JJ21 NN02 NN21 PP12 QQ03 TT32 TT52 VV01 VV29 VV31

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 軸方向に磁化した中空状磁石に、前記軸
    方向の中空部を形成し、該中空部にセンターヨーク又は
    前記中空状磁石と逆極向きのセンター磁石を設けて磁束
    発生部を構成し、前記センターヨーク又はセンター磁石
    に近接対向させて2つの磁気感応素子を相互に一定間隔
    あけて配置し、該2つの磁気感応素子の一方又は両方の
    出力によりセンシングローターの回転数を検知し、前記
    2つの磁気感応素子の出力の位相差により前記センシン
    グローターの回転方向を検知することを特徴とする磁気
    回転センサ。
  2. 【請求項2】 前記磁束発生部と前記2つの磁気感応素
    子との間に薄板状ヨークを介在させてなる請求項1記載
    の磁気回転センサ。
  3. 【請求項3】 前記センシングローターの回転に伴い前
    記磁気感応素子の位置での通過磁束が交互に反転するよ
    うに前記中空状磁石と前記センターヨーク又は前記セン
    ター磁石との相対位置関係が調整自在である請求項1又
    は2記載の磁気回転センサ。
JP2000246756A 2000-08-16 2000-08-16 磁気回転センサ Withdrawn JP2002062163A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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Effective date: 20071106