JP2002303535A - 磁気式位置センサ - Google Patents
磁気式位置センサInfo
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- JP2002303535A JP2002303535A JP2001104278A JP2001104278A JP2002303535A JP 2002303535 A JP2002303535 A JP 2002303535A JP 2001104278 A JP2001104278 A JP 2001104278A JP 2001104278 A JP2001104278 A JP 2001104278A JP 2002303535 A JP2002303535 A JP 2002303535A
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- rotor
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—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
- 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
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】磁気式位置センサにおいて、検出精度の向上、
小型化等を図る。 【解決手段】永久磁石片１０と、永久磁石片１０の外側
円弧面１０ｂに対向して配置された第１ステータ２０及
び第２ステータ３０と、第１ステータ２０と第２ステー
タ３０との間に配置されたホール素子４０と、永久磁石
片１０の内側円弧面１０ａに対向して配置されたアマチ
ュア５０とを備え、ロータ１には、永久磁石片１０のみ
が一体的に回転するように形成され、これにより、ロー
タ１の回転角度を検出する。
小型化等を図る。 【解決手段】永久磁石片１０と、永久磁石片１０の外側
円弧面１０ｂに対向して配置された第１ステータ２０及
び第２ステータ３０と、第１ステータ２０と第２ステー
タ３０との間に配置されたホール素子４０と、永久磁石
片１０の内側円弧面１０ａに対向して配置されたアマチ
ュア５０とを備え、ロータ１には、永久磁石片１０のみ
が一体的に回転するように形成され、これにより、ロー
タ１の回転角度を検出する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、磁束の変化を利用
して位置の変化を検出する非接触式の磁気式位置センサ
に関し、特に、永久磁石片を両側から挟むように配置さ
れたステータとアマチュアを備えた非接触式の磁気式位
置センサに関する。
して位置の変化を検出する非接触式の磁気式位置センサ
に関し、特に、永久磁石片を両側から挟むように配置さ
れたステータとアマチュアを備えた非接触式の磁気式位
置センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の磁気式位置センサとしては、例え
ば特開平８−３５８０９号公報に記載されたものが知ら
れている。この磁気式位置センサは、回転軸に固定され
た円筒形状のヨーク（アマチュア）の内壁面に固着され
た円筒状の永久磁石を備えたロータと、このロータの内
側において半円形状に形成されて二分された二つのステ
ータと、これら二つのステータの間に配置されたホール
素子等により構成されている。そして、二つのステータ
の周りをロータが回動すると、例えば、永久磁石、一方
のステータ、ホール素子、他方のステータ、永久磁石、
ヨーク（アマチュア）、永久磁石という順路を辿って磁
束が流れる。この際、ロータの位置により、ホール素子
を通過する磁束が変化するため、その変化に応じた電圧
がホール素子から出力され、これにより、ロータの回転
角度が検出されるものである。この構成により、ロータ
の軸中心にずれを生じても出力変動を生じにくいという
特徴をもっている。
ば特開平８−３５８０９号公報に記載されたものが知ら
れている。この磁気式位置センサは、回転軸に固定され
た円筒形状のヨーク（アマチュア）の内壁面に固着され
た円筒状の永久磁石を備えたロータと、このロータの内
側において半円形状に形成されて二分された二つのステ
ータと、これら二つのステータの間に配置されたホール
素子等により構成されている。そして、二つのステータ
の周りをロータが回動すると、例えば、永久磁石、一方
のステータ、ホール素子、他方のステータ、永久磁石、
ヨーク（アマチュア）、永久磁石という順路を辿って磁
束が流れる。この際、ロータの位置により、ホール素子
を通過する磁束が変化するため、その変化に応じた電圧
がホール素子から出力され、これにより、ロータの回転
角度が検出されるものである。この構成により、ロータ
の軸中心にずれを生じても出力変動を生じにくいという
特徴をもっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の磁気式位置センサにおいては、磁力の変化する範囲
が１８０°に固定されてしまう。したがって、検出範囲
が狭いもの例えば１５°のものでは磁力変化の値は１５
°／１８０°と小さくなり、わずかな磁力変化で作動角
度を検出するため検出制度が悪くなる。また、１８０°
以上の検出も不可能である。
来の磁気式位置センサにおいては、磁力の変化する範囲
が１８０°に固定されてしまう。したがって、検出範囲
が狭いもの例えば１５°のものでは磁力変化の値は１５
°／１８０°と小さくなり、わずかな磁力変化で作動角
度を検出するため検出制度が悪くなる。また、１８０°
以上の検出も不可能である。
【０００４】本発明は、上記の点に鑑みて成されたもの
であり、その目的とするところは、１０°〜２４０°の
磁力変化の周期に対応可能な磁路構成を有し、ロータ等
の可動体を支持する支持部等が経時的に変化して軸芯ず
れ等の位置ずれを生じても、その影響を受けることなく
可動体の位置を高精度に検出できる磁気式位置センサを
提供することにある。
であり、その目的とするところは、１０°〜２４０°の
磁力変化の周期に対応可能な磁路構成を有し、ロータ等
の可動体を支持する支持部等が経時的に変化して軸芯ず
れ等の位置ずれを生じても、その影響を受けることなく
可動体の位置を高精度に検出できる磁気式位置センサを
提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の磁気式位置セン
サは、永久磁石片と、永久磁石片の一方側の面に対向し
て配置された第１ステータ及び第２ステータと、第１ス
テータと第２ステータとの間に配置されて磁束の変化を
検出する磁気センサと、永久磁石片の他方側の面に対向
して配置された磁路を形成するアマチュアとを備え、可
動体の位置を検出する磁気式位置センサであって、上記
第１ステータは永久磁石片の一方側の面と対向する一つ
の磁極部を有し、上記第２ステータは永久磁石片の一方
側の面と対向する二つの磁極部を有し、上記可動体に
は、永久磁石片のみが一体的に移動するように形成され
ている、ことを特徴としている。この構成によれば、ス
テータとアマチュアとの間において、可動体が一方側に
偏倚したとしても、可動体と一緒に移動するのは永久磁
石片のみであるため、ステータとアマチュアとの間隔は
変化しない。したがって、可動体の偏倚によって磁束の
強さが変化することはなく、又、磁束漏れ等を極力抑制
でき、高精度なセンシングが行なえる。
サは、永久磁石片と、永久磁石片の一方側の面に対向し
て配置された第１ステータ及び第２ステータと、第１ス
テータと第２ステータとの間に配置されて磁束の変化を
検出する磁気センサと、永久磁石片の他方側の面に対向
して配置された磁路を形成するアマチュアとを備え、可
動体の位置を検出する磁気式位置センサであって、上記
第１ステータは永久磁石片の一方側の面と対向する一つ
の磁極部を有し、上記第２ステータは永久磁石片の一方
側の面と対向する二つの磁極部を有し、上記可動体に
は、永久磁石片のみが一体的に移動するように形成され
ている、ことを特徴としている。この構成によれば、ス
テータとアマチュアとの間において、可動体が一方側に
偏倚したとしても、可動体と一緒に移動するのは永久磁
石片のみであるため、ステータとアマチュアとの間隔は
変化しない。したがって、可動体の偏倚によって磁束の
強さが変化することはなく、又、磁束漏れ等を極力抑制
でき、高精度なセンシングが行なえる。
【０００６】上記構成において、可動体は所定軸の回り
に回動自在なロータからなり、永久磁石片はロータの回
転中心と同心の円弧面をなすように形成されている、構
成を採用することができる。この構成によれば、位置情
報としてロータの回転角度を検出できるため、例えば、
二輪車等のアクセルグリップの回転角度等を検出するの
に好適である。
に回動自在なロータからなり、永久磁石片はロータの回
転中心と同心の円弧面をなすように形成されている、構
成を採用することができる。この構成によれば、位置情
報としてロータの回転角度を検出できるため、例えば、
二輪車等のアクセルグリップの回転角度等を検出するの
に好適である。
【０００７】上記構成において、ロータの径方向外側に
は、第１ステータと第２ステータが径方向外側に向かっ
て順次に配置され、ロータの径方向内側には、アマチュ
アが配置されている、構成を採用することができる。こ
の構成によれば、ロータそのものを大きくできないよう
な回転体（例えば、アクセルグリップ）のセンシングに
好適であり、それ故に、センサとしての小型化が行なえ
る。
は、第１ステータと第２ステータが径方向外側に向かっ
て順次に配置され、ロータの径方向内側には、アマチュ
アが配置されている、構成を採用することができる。こ
の構成によれば、ロータそのものを大きくできないよう
な回転体（例えば、アクセルグリップ）のセンシングに
好適であり、それ故に、センサとしての小型化が行なえ
る。
【０００８】上記構成において、ロータの径方向内側に
は、第１ステータと第２ステータが径方向内側に向かっ
て順次に配置され、ロータの径方向外側には、アマチュ
アが配置されている、構成を採用することができる。こ
の構成によれば、逆にロータの径が大きくなるような回
転体のセンシングに好適であり、その内側に第１ステー
タ及び第２ステータを配置することによりスペースの有
効利用が図れ、センサ全体としての小型化も行なえる。
は、第１ステータと第２ステータが径方向内側に向かっ
て順次に配置され、ロータの径方向外側には、アマチュ
アが配置されている、構成を採用することができる。こ
の構成によれば、逆にロータの径が大きくなるような回
転体のセンシングに好適であり、その内側に第１ステー
タ及び第２ステータを配置することによりスペースの有
効利用が図れ、センサ全体としての小型化も行なえる。
【０００９】上記構成において、永久磁石片は、ロータ
の回転中心を通る径方向の内側と外側で異なる極性に着
磁されかつロータの回転方向における中央部を境に極性
が逆転するように着磁されている、構成を採用すること
ができる。この構成によれば、永久磁石片から効率良く
磁力を発生させることができる。特に、可動体がロータ
の場合において好適である。
の回転中心を通る径方向の内側と外側で異なる極性に着
磁されかつロータの回転方向における中央部を境に極性
が逆転するように着磁されている、構成を採用すること
ができる。この構成によれば、永久磁石片から効率良く
磁力を発生させることができる。特に、可動体がロータ
の場合において好適である。
【００１０】上記構成において、第２ステータ及びアマ
チュアは、少なくとも永久磁石片の移動範囲に対応する
長さを有する、構成を採用することができる。この構成
によれば、ロータが回動しても永久磁石片がステータ及
びアマチュアの両側の端部からはみ出すことはなく、そ
れ故に磁束漏れを防止でき安定したセンシングが行なえ
る。
チュアは、少なくとも永久磁石片の移動範囲に対応する
長さを有する、構成を採用することができる。この構成
によれば、ロータが回動しても永久磁石片がステータ及
びアマチュアの両側の端部からはみ出すことはなく、そ
れ故に磁束漏れを防止でき安定したセンシングが行なえ
る。
【００１１】上記構成において、ロータのスラスト方向
におけるステータ及びアマチュアの幅は、少なくとも永
久磁石片の幅にロータのスラスト方向へのずれ量を加え
た長さを有する、構成を採用することができる。この構
成によれば、ロータがスラスト方向に位置ずれを生じて
も永久磁石片がステータ及びアマチュアからはみ出すこ
とはなく、それ故に磁束漏れを防止でき安定したセンシ
ングが行なえる。
におけるステータ及びアマチュアの幅は、少なくとも永
久磁石片の幅にロータのスラスト方向へのずれ量を加え
た長さを有する、構成を採用することができる。この構
成によれば、ロータがスラスト方向に位置ずれを生じて
も永久磁石片がステータ及びアマチュアからはみ出すこ
とはなく、それ故に磁束漏れを防止でき安定したセンシ
ングが行なえる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、添付図面を参照しつつ説明する。図１及び図２は、
本発明に係る磁気式位置センサの一実施形態を示すもの
である。図示するように、この磁気式位置センサは、ロ
ータ１に一体的に固定された永久磁石片１０と、ロータ
１の径方向外側に配置された第１ステータ２０及び第２
ステータ３０と、第１ステータ２０と第２ステータ３０
との間に配置された磁気センサとしてのホール素子４０
と、ロータ１の径方向内側に配置された磁路を形成する
アマチュア５０等を、その基本構成として備えている。
て、添付図面を参照しつつ説明する。図１及び図２は、
本発明に係る磁気式位置センサの一実施形態を示すもの
である。図示するように、この磁気式位置センサは、ロ
ータ１に一体的に固定された永久磁石片１０と、ロータ
１の径方向外側に配置された第１ステータ２０及び第２
ステータ３０と、第１ステータ２０と第２ステータ３０
との間に配置された磁気センサとしてのホール素子４０
と、ロータ１の径方向内側に配置された磁路を形成する
アマチュア５０等を、その基本構成として備えている。
【００１３】永久磁石片１０は、図１に示すように、ロ
ータ１の回転中心Ｃと同心の内側円弧面１０ａと外側円
弧面１０ｂをなすように形成されて、ロータ１内に埋設
されている。また、この円弧状をなす永久磁石片１０
は、ロータ１の回転中心Ｃを通る径方向の内側半分と外
側半分とで異なる極性（Ｎ極、Ｓ極）に着磁され、か
つ、ロータ１の回転方向Ｒにおける中央部を境に極性が
逆転するように着磁されている。
ータ１の回転中心Ｃと同心の内側円弧面１０ａと外側円
弧面１０ｂをなすように形成されて、ロータ１内に埋設
されている。また、この円弧状をなす永久磁石片１０
は、ロータ１の回転中心Ｃを通る径方向の内側半分と外
側半分とで異なる極性（Ｎ極、Ｓ極）に着磁され、か
つ、ロータ１の回転方向Ｒにおける中央部を境に極性が
逆転するように着磁されている。
【００１４】第１ステータ２０は、図１及び図２に示す
ように、ロータ１（及び永久磁石片１０）の径方向外側
の領域に固定して配置され、ロータ１の回転中心Ｃと同
心の円弧状をなすように形成され、その内側円弧面２０
ａが、永久磁石片１０の外側円弧面１０ｂと対向してい
る。そして、この内側円弧面２０ａの近傍が磁極部２１
を形成している。
ように、ロータ１（及び永久磁石片１０）の径方向外側
の領域に固定して配置され、ロータ１の回転中心Ｃと同
心の円弧状をなすように形成され、その内側円弧面２０
ａが、永久磁石片１０の外側円弧面１０ｂと対向してい
る。そして、この内側円弧面２０ａの近傍が磁極部２１
を形成している。
【００１５】第２ステータ３０は、図１及び図２に示す
ように、ロータ１（及び永久磁石片１０）の径方向外側
の領域でかつ第１ステータ２０の外側の領域に固定して
配置され、第１ステータ２０を収容する凸状湾曲部３１
と、凸状湾曲部３１の両側に連続して形成された二つの
磁極部３２，３３により形成されている。凸状湾曲部３
１、磁極部３２，３３は、それぞれロータ１の回転中心
Ｃと同心の円弧状をなすように形成され、凸状湾曲部３
１の内側円弧面３１ａと第１ステータ２０の外側円弧面
２０ｂとの間にホール素子４０が挟持されている。ま
た、二つの磁極部３２，３３の内側円弧面３２ａ，３３
ａは、第１ステータ２０の内側円弧面２０ａと面一にな
った同一の円筒面を形成して、永久磁石片１０の外側円
弧面１０ｂと対向している。
ように、ロータ１（及び永久磁石片１０）の径方向外側
の領域でかつ第１ステータ２０の外側の領域に固定して
配置され、第１ステータ２０を収容する凸状湾曲部３１
と、凸状湾曲部３１の両側に連続して形成された二つの
磁極部３２，３３により形成されている。凸状湾曲部３
１、磁極部３２，３３は、それぞれロータ１の回転中心
Ｃと同心の円弧状をなすように形成され、凸状湾曲部３
１の内側円弧面３１ａと第１ステータ２０の外側円弧面
２０ｂとの間にホール素子４０が挟持されている。ま
た、二つの磁極部３２，３３の内側円弧面３２ａ，３３
ａは、第１ステータ２０の内側円弧面２０ａと面一にな
った同一の円筒面を形成して、永久磁石片１０の外側円
弧面１０ｂと対向している。
【００１６】ホール素子４０は、第１ステータ２０から
第２ステータ３０へ又は第２ステータ３０から第１ステ
ータ２０へ通る磁束の変化を検出し、その変化に応じた
電圧値を出力信号として出力するものである。尚、ここ
では、磁気センサとしてホール効果を利用したホール素
子を用いたが、磁束の変化を検出できるものであれば、
その他の磁気センサであっても良い。
第２ステータ３０へ又は第２ステータ３０から第１ステ
ータ２０へ通る磁束の変化を検出し、その変化に応じた
電圧値を出力信号として出力するものである。尚、ここ
では、磁気センサとしてホール効果を利用したホール素
子を用いたが、磁束の変化を検出できるものであれば、
その他の磁気センサであっても良い。
【００１７】アマチュア５０は、図１及び図２に示すよ
うに、ロータ１（及び永久磁石片１０）の径方向内側の
領域に固定して配置され、ロータ１の回転中心Ｃと同心
の円弧状をなすように形成され、その外側円弧面５０ａ
が、永久磁石片１０の内側円弧面１０ａと対向してい
る。
うに、ロータ１（及び永久磁石片１０）の径方向内側の
領域に固定して配置され、ロータ１の回転中心Ｃと同心
の円弧状をなすように形成され、その外側円弧面５０ａ
が、永久磁石片１０の内側円弧面１０ａと対向してい
る。
【００１８】そして、図１及び図２に示すように、ロー
タ１の回転方向Ｒにおけるアマチュア５０の円弧長さＬ
１及び第２ステータ３０の円弧長さＬ２は、少なくとも
永久磁石片１０の移動範囲に対応する長さに形成されて
いる。これにより、ロータ１が回動しても永久磁石片１
０がアマチュア５０及び第２ステータ３０の両側の端部
からはみ出すことはなく、磁束漏れが防止される。尚、
ここでは、アマチュア５０を円弧状に形成したが、環状
に連続したものを採用することも可能である。
タ１の回転方向Ｒにおけるアマチュア５０の円弧長さＬ
１及び第２ステータ３０の円弧長さＬ２は、少なくとも
永久磁石片１０の移動範囲に対応する長さに形成されて
いる。これにより、ロータ１が回動しても永久磁石片１
０がアマチュア５０及び第２ステータ３０の両側の端部
からはみ出すことはなく、磁束漏れが防止される。尚、
ここでは、アマチュア５０を円弧状に形成したが、環状
に連続したものを採用することも可能である。
【００１９】また、図２に示すように、ロータ１のスラ
スト方向（回転軸の軸線方向）における第１ステータ２
０の幅Ｗｓ１、第２ステータ３０の幅Ｗｓ２、及びアマ
チュア５０の幅Ｗａは、少なくとも永久磁石片１０の幅
Ｗｍに、ロータ１のスラスト方向へのずれ量δ（経時変
化等をも考慮して算出された値）を加えた長さＷｍ＋δ
と同じ長さか、あるいは、それ以上の長さに設定されて
いる。これにより、組み付け精度のバラツキあるいは経
時変化等によりロータ１がスラスト方向に位置ずれを生
じても、永久磁石片１０が第１ステータ２０及び第２ス
テータ３０とアマチュア５０との幅方向端部からはみ出
すことはなく、磁束の漏れが防止される。
スト方向（回転軸の軸線方向）における第１ステータ２
０の幅Ｗｓ１、第２ステータ３０の幅Ｗｓ２、及びアマ
チュア５０の幅Ｗａは、少なくとも永久磁石片１０の幅
Ｗｍに、ロータ１のスラスト方向へのずれ量δ（経時変
化等をも考慮して算出された値）を加えた長さＷｍ＋δ
と同じ長さか、あるいは、それ以上の長さに設定されて
いる。これにより、組み付け精度のバラツキあるいは経
時変化等によりロータ１がスラスト方向に位置ずれを生
じても、永久磁石片１０が第１ステータ２０及び第２ス
テータ３０とアマチュア５０との幅方向端部からはみ出
すことはなく、磁束の漏れが防止される。
【００２０】また、第１ステータ２０及び第２ステータ
３０と、アマチュア５０とは両者間の距離Ｔｓが常に一
定となるように固定され、各円弧面に対して垂直方向に
磁束が通過することで、安定したセンシングが行なえ
る。すなわち、ロータ１の回転中心Ｃが寸法精度のバラ
ツキあるいは軸受部の摩耗等により偏倚し（ずれ）た場
合、図１に示すように、第１ステータ２０及び第２ステ
ータ３０と永久磁石片１０との距離Ｔ１と、アマチュア
５０と永久磁石片１０との距離Ｔ２とは変化してしま
う。しかしながら、永久磁石片１０とステータ２０，３
０及びアマチュア５０との距離Ｔ１＋Ｔ２は、永久磁石
片１０の厚さＴｍが変化しない限り一定（Ｔｓ−Ｔｍ）
であるため、磁束の強さも一定となる。したがって、ロ
ータ１の位置ずれの影響を受けることなく、高精度なセ
ンシングが行なえる。
３０と、アマチュア５０とは両者間の距離Ｔｓが常に一
定となるように固定され、各円弧面に対して垂直方向に
磁束が通過することで、安定したセンシングが行なえ
る。すなわち、ロータ１の回転中心Ｃが寸法精度のバラ
ツキあるいは軸受部の摩耗等により偏倚し（ずれ）た場
合、図１に示すように、第１ステータ２０及び第２ステ
ータ３０と永久磁石片１０との距離Ｔ１と、アマチュア
５０と永久磁石片１０との距離Ｔ２とは変化してしま
う。しかしながら、永久磁石片１０とステータ２０，３
０及びアマチュア５０との距離Ｔ１＋Ｔ２は、永久磁石
片１０の厚さＴｍが変化しない限り一定（Ｔｓ−Ｔｍ）
であるため、磁束の強さも一定となる。したがって、ロ
ータ１の位置ずれの影響を受けることなく、高精度なセ
ンシングが行なえる。
【００２１】以上の構成からなる磁気式位置センサは、
角度θの作動角を有し、図３（ａ）に示すように、ロー
タ１が時計回りの回転端に位置するとき図示するように
磁力線が流れて、図４（ａ）に示すように、ホール素子
４０を通過する磁束は−Ａとなる。この状態から、図３
（ｂ）に示すようにロータ１が角度θ／２だけ反時計回
りに回転すると、図４（ａ）に示すようにホール素子４
０を通過する磁束は零となる。さらに、図３（ｃ）に示
すように、ロータ１が角度θ／２だけ反時計回りに回転
すると、図４（ｃ）に示すようにホール素子４０を通過
する磁束は＋Ａとなる。その結果、ホール素子４０から
は、図４（ｂ）に示すように、ロータ１の回転角度に比
例した電圧値が出力されることになる。上記の磁気式位
置センサは、小型化、構造の簡略化、軽量化が行なえる
ため、二輪車等のアクセルグリップの回転角度を検出す
るような場合に適している。
角度θの作動角を有し、図３（ａ）に示すように、ロー
タ１が時計回りの回転端に位置するとき図示するように
磁力線が流れて、図４（ａ）に示すように、ホール素子
４０を通過する磁束は−Ａとなる。この状態から、図３
（ｂ）に示すようにロータ１が角度θ／２だけ反時計回
りに回転すると、図４（ａ）に示すようにホール素子４
０を通過する磁束は零となる。さらに、図３（ｃ）に示
すように、ロータ１が角度θ／２だけ反時計回りに回転
すると、図４（ｃ）に示すようにホール素子４０を通過
する磁束は＋Ａとなる。その結果、ホール素子４０から
は、図４（ｂ）に示すように、ロータ１の回転角度に比
例した電圧値が出力されることになる。上記の磁気式位
置センサは、小型化、構造の簡略化、軽量化が行なえる
ため、二輪車等のアクセルグリップの回転角度を検出す
るような場合に適している。
【００２２】図５及び図６は、本発明に係る磁気式位置
センサの他の実施形態を示すものである。図示するよう
に、この磁気式位置センサは、回動軸Ｓに首振り可能に
支持されたロータ１０１に対して一体的に固定された永
久磁石片１１０と、ロータ１０１の径方向内側に配置さ
れた第１ステータ１２０及び第２ステータ１３０と、第
１ステータ１２０と第２ステータ１３０との間に配置さ
れた磁気センサとしての二個のホール素子１４０と、ロ
ータ１０１の径方向外側に配置された磁路を形成するア
マチュア１５０等を、その基本構成として備えている。
センサの他の実施形態を示すものである。図示するよう
に、この磁気式位置センサは、回動軸Ｓに首振り可能に
支持されたロータ１０１に対して一体的に固定された永
久磁石片１１０と、ロータ１０１の径方向内側に配置さ
れた第１ステータ１２０及び第２ステータ１３０と、第
１ステータ１２０と第２ステータ１３０との間に配置さ
れた磁気センサとしての二個のホール素子１４０と、ロ
ータ１０１の径方向外側に配置された磁路を形成するア
マチュア１５０等を、その基本構成として備えている。
【００２３】永久磁石片１１０は、図５に示すように、
ロータ１０１の回転中心Ｃと同心の内側円弧面１１０ａ
と外側円弧面１１０ｂをなすように形成されて、ロータ
１０１に一体的に形成されている。また、この円弧状を
なす永久磁石片１１０は、ロータ１０１の回転中心Ｃを
通る径方向の内側半分と外側半分とで異なる極性（Ｎ
極、Ｓ極）に着磁され、かつ、ロータ１０１の回転方向
Ｒにおける中央部を境に極性が逆転するように着磁され
ている。
ロータ１０１の回転中心Ｃと同心の内側円弧面１１０ａ
と外側円弧面１１０ｂをなすように形成されて、ロータ
１０１に一体的に形成されている。また、この円弧状を
なす永久磁石片１１０は、ロータ１０１の回転中心Ｃを
通る径方向の内側半分と外側半分とで異なる極性（Ｎ
極、Ｓ極）に着磁され、かつ、ロータ１０１の回転方向
Ｒにおける中央部を境に極性が逆転するように着磁され
ている。
【００２４】第１ステータ１２０は、図５及び図６に示
すように、ロータ１０１（及び永久磁石片１１０）の径
方向内側の領域に固定して配置され、ロータ１０１の回
転中心Ｃと同心の外側円弧面１２０ａをもつように形成
され、その外側円弧面１２０ａが、永久磁石片１１０の
内側円弧面１１０ａと対向している。そして、この外側
円弧面１２０ａの近傍が磁極部１２１を形成している。
すように、ロータ１０１（及び永久磁石片１１０）の径
方向内側の領域に固定して配置され、ロータ１０１の回
転中心Ｃと同心の外側円弧面１２０ａをもつように形成
され、その外側円弧面１２０ａが、永久磁石片１１０の
内側円弧面１１０ａと対向している。そして、この外側
円弧面１２０ａの近傍が磁極部１２１を形成している。
【００２５】第２ステータ１３０は、図５及び図６に示
すように、ロータ１０１（及び永久磁石片１１０）の径
方向内側の領域でかつ第１ステータ１２０のさらに内側
の領域に固定して配置され、第１ステータ１２０を収容
する凹状部１３１と、凹状部１３１の両側に連続して形
成された二つの磁極部１３２，１３３により形成されて
いる。二つの磁極部１３２，１３３は、それぞれロータ
１０１の回転中心Ｃと同心の外側円弧面１３２ａ，１３
３ａをもつように形成され、一方、凹状部１３１は平坦
面１３１ａとされて、この平坦面１３１ａと第１ステー
タ１２０の平坦面１２０ｂとの間にホール素子１４０が
挟持されている。また、二つの磁極部１３２，１３３の
外側円弧面１３２ａ，１３３ａは、第１ステータ１２０
の外側円弧面１２０ａと面一になった同一の円筒面を形
成して、永久磁石片１１０の内側円弧面１１０ａと対向
している。
すように、ロータ１０１（及び永久磁石片１１０）の径
方向内側の領域でかつ第１ステータ１２０のさらに内側
の領域に固定して配置され、第１ステータ１２０を収容
する凹状部１３１と、凹状部１３１の両側に連続して形
成された二つの磁極部１３２，１３３により形成されて
いる。二つの磁極部１３２，１３３は、それぞれロータ
１０１の回転中心Ｃと同心の外側円弧面１３２ａ，１３
３ａをもつように形成され、一方、凹状部１３１は平坦
面１３１ａとされて、この平坦面１３１ａと第１ステー
タ１２０の平坦面１２０ｂとの間にホール素子１４０が
挟持されている。また、二つの磁極部１３２，１３３の
外側円弧面１３２ａ，１３３ａは、第１ステータ１２０
の外側円弧面１２０ａと面一になった同一の円筒面を形
成して、永久磁石片１１０の内側円弧面１１０ａと対向
している。
【００２６】ホール素子１４０は、第１ステータ１２０
から第２ステータ１３０へ又は第２ステータ１３０から
第１ステータ１２０へ通る磁束の変化を検出し、その変
化に応じた電圧値を出力信号として出力するものであ
る。尚、ここでは、磁気センサとしてホール効果を利用
したホール素子を用いたが、磁束の変化を検出できるも
のであれば、その他の磁気センサであっても良い。ま
た、ここでは、二つのホール素子１４０を採用している
ため、一方を他方が故障した場合等に作動させてフェー
ルセーフ機能をもたせることができる。その他、複数の
ホール素子の出力特性をそれぞれ異なる勾配にして、分
解能を向上させることも可能である。
から第２ステータ１３０へ又は第２ステータ１３０から
第１ステータ１２０へ通る磁束の変化を検出し、その変
化に応じた電圧値を出力信号として出力するものであ
る。尚、ここでは、磁気センサとしてホール効果を利用
したホール素子を用いたが、磁束の変化を検出できるも
のであれば、その他の磁気センサであっても良い。ま
た、ここでは、二つのホール素子１４０を採用している
ため、一方を他方が故障した場合等に作動させてフェー
ルセーフ機能をもたせることができる。その他、複数の
ホール素子の出力特性をそれぞれ異なる勾配にして、分
解能を向上させることも可能である。
【００２７】アマチュア１５０は、図５及び図６に示す
ように、ロータ１０１（及び永久磁石片１１０）の径方
向外側の領域に固定して配置され、ロータ１０１の回転
中心Ｃと同心の円弧状をなすように形成され、その内側
円弧面１５０ａが、永久磁石片１１０の外側円弧面１１
０ｂと対向している。
ように、ロータ１０１（及び永久磁石片１１０）の径方
向外側の領域に固定して配置され、ロータ１０１の回転
中心Ｃと同心の円弧状をなすように形成され、その内側
円弧面１５０ａが、永久磁石片１１０の外側円弧面１１
０ｂと対向している。
【００２８】そして、図５に示すように、ロータ１０１
の回転方向Ｒにおけるアマチュア１５０の円弧長さＬ１
及び第２ステータ１３０の円弧長さＬ２は、少なくとも
永久磁石片１１０の移動範囲に対応する長さに形成され
ている。これにより、ロータ１０１が回動しても永久磁
石片１１０がアマチュア１５０及び第２ステータ１３０
の両側の端部からはみ出すことはなく、磁束漏れが防止
される。尚、ここでは、アマチュア１５０を円弧状に形
成したが、環状に連続したものを採用することも可能で
ある。
の回転方向Ｒにおけるアマチュア１５０の円弧長さＬ１
及び第２ステータ１３０の円弧長さＬ２は、少なくとも
永久磁石片１１０の移動範囲に対応する長さに形成され
ている。これにより、ロータ１０１が回動しても永久磁
石片１１０がアマチュア１５０及び第２ステータ１３０
の両側の端部からはみ出すことはなく、磁束漏れが防止
される。尚、ここでは、アマチュア１５０を円弧状に形
成したが、環状に連続したものを採用することも可能で
ある。
【００２９】また、図６に示すように、ロータ１０１の
スラスト方向（回転軸の軸線方向）における第１ステー
タ１２０の幅Ｗｓ１、第２ステータ１３０の幅Ｗｓ２、
及びアマチュア１５０の幅Ｗａは、少なくとも永久磁石
片１１０の幅Ｗｍに、首振り等をも考慮したロータ１０
１のスラスト方向へのずれ量δ（経時変化等をも考慮し
て算出された値）を加えた長さＷｍ＋δと同じ長さかあ
るいはそれ以上の長さに設定されている。これにより、
組み付け精度のバラツキあるいは経時変化等によりロー
タ１０１がスラスト方向に位置ずれを生じても、あるい
は、ロータ１０１の首振りが大きくなっても、永久磁石
片１１０が第１ステータ１２０及び第２ステータ１３０
とアマチュア１５０との幅方向端部からはみ出すことは
なく、磁束の漏れが防止される。
スラスト方向（回転軸の軸線方向）における第１ステー
タ１２０の幅Ｗｓ１、第２ステータ１３０の幅Ｗｓ２、
及びアマチュア１５０の幅Ｗａは、少なくとも永久磁石
片１１０の幅Ｗｍに、首振り等をも考慮したロータ１０
１のスラスト方向へのずれ量δ（経時変化等をも考慮し
て算出された値）を加えた長さＷｍ＋δと同じ長さかあ
るいはそれ以上の長さに設定されている。これにより、
組み付け精度のバラツキあるいは経時変化等によりロー
タ１０１がスラスト方向に位置ずれを生じても、あるい
は、ロータ１０１の首振りが大きくなっても、永久磁石
片１１０が第１ステータ１２０及び第２ステータ１３０
とアマチュア１５０との幅方向端部からはみ出すことは
なく、磁束の漏れが防止される。
【００３０】また、第１ステータ１２０及び第２ステー
タ１３０と、アマチュア１５０とは共通の保持部材１６
０によって固定され、両者間の距離Ｔｓは常に一定とな
り、各円弧面に対して垂直方向に磁束が通過すること
で、安定したセンシングが行なえる。すなわち、ロータ
１０１の回転中心Ｃが寸法精度のバラツキあるいは軸受
部の摩耗等により偏倚し（ずれ）た場合、図５に示すよ
うに、第１ステータ１２０及び第２ステータ１３０と永
久磁石片１１０との距離Ｔ１と、アマチュア１５０と永
久磁石片１１０との距離Ｔ２とは変化してしまう。しか
しながら、永久磁石片１１０とステータ１２０，１３０
及びアマチュア１５０との距離Ｔ１＋Ｔ２は、永久磁石
片１１０の厚さＴｍが変化しない限り一定（Ｔｓ−Ｔ
ｍ）であるため、磁束の強さも一定となる。したがっ
て、ロータ１０１の位置ずれの影響を受けることなく、
高精度なセンシングが行なえる。
タ１３０と、アマチュア１５０とは共通の保持部材１６
０によって固定され、両者間の距離Ｔｓは常に一定とな
り、各円弧面に対して垂直方向に磁束が通過すること
で、安定したセンシングが行なえる。すなわち、ロータ
１０１の回転中心Ｃが寸法精度のバラツキあるいは軸受
部の摩耗等により偏倚し（ずれ）た場合、図５に示すよ
うに、第１ステータ１２０及び第２ステータ１３０と永
久磁石片１１０との距離Ｔ１と、アマチュア１５０と永
久磁石片１１０との距離Ｔ２とは変化してしまう。しか
しながら、永久磁石片１１０とステータ１２０，１３０
及びアマチュア１５０との距離Ｔ１＋Ｔ２は、永久磁石
片１１０の厚さＴｍが変化しない限り一定（Ｔｓ−Ｔ
ｍ）であるため、磁束の強さも一定となる。したがっ
て、ロータ１０１の位置ずれの影響を受けることなく、
高精度なセンシングが行なえる。
【００３１】以上の構成からなる磁気式位置センサは、
角度θの作動角を有し、図７（ａ）に示すように、ロー
タ１０１が反時計回りの回転端に位置するとき図示する
ように磁力線が流れて、前述の図４（ａ）に示すよう
に、ホール素子１４０を通過する磁束は−Ａとなる。こ
の状態から、図７（ｂ）に示すようにロータ１０１が角
度θ／２だけ時計回りに回転すると、前述の図４（ａ）
に示すようにホール素子１４０を通過する磁束は零とな
る。さらに、図７（ｃ）に示すように、ロータ１０１が
角度θ／２だけ時計回りに回転すると、前述の図４
（ｃ）に示すようにホール素子１４０を通過する磁束は
＋Ａとなる。その結果、ホール素子１４０からは、前述
の図４（ｂ）に示すように、ロータ１０１の回転角度に
比例した電圧値が出力されることになる。
角度θの作動角を有し、図７（ａ）に示すように、ロー
タ１０１が反時計回りの回転端に位置するとき図示する
ように磁力線が流れて、前述の図４（ａ）に示すよう
に、ホール素子１４０を通過する磁束は−Ａとなる。こ
の状態から、図７（ｂ）に示すようにロータ１０１が角
度θ／２だけ時計回りに回転すると、前述の図４（ａ）
に示すようにホール素子１４０を通過する磁束は零とな
る。さらに、図７（ｃ）に示すように、ロータ１０１が
角度θ／２だけ時計回りに回転すると、前述の図４
（ｃ）に示すようにホール素子１４０を通過する磁束は
＋Ａとなる。その結果、ホール素子１４０からは、前述
の図４（ｂ）に示すように、ロータ１０１の回転角度に
比例した電圧値が出力されることになる。
【００３２】上記実施形態においては、可動体として回
転するロータを示したが、これに限定されず、可動体と
一体的に永久磁石片が設けられ、この永久磁石片の両側
にステータとアマチュアを配置する構成を採用するもの
であれば、その他の可動体であっても良い。
転するロータを示したが、これに限定されず、可動体と
一体的に永久磁石片が設けられ、この永久磁石片の両側
にステータとアマチュアを配置する構成を採用するもの
であれば、その他の可動体であっても良い。
【００３３】
【発明の効果】以上述べたように、本発明の磁気式位置
センサによれば、可動体と一体的に移動するものが永久
磁石片のみとしたことにより、可動体の偏倚等の影響を
受けることなく、安定した高精度なセンシングが行なえ
る。また、可動体として所定軸の回りに回動自在なロー
タを採用すれば、例えば、二輪車等のアクセルグリップ
の回転角度等を検出するのに好適である。
センサによれば、可動体と一体的に移動するものが永久
磁石片のみとしたことにより、可動体の偏倚等の影響を
受けることなく、安定した高精度なセンシングが行なえ
る。また、可動体として所定軸の回りに回動自在なロー
タを採用すれば、例えば、二輪車等のアクセルグリップ
の回転角度等を検出するのに好適である。
【図１】本発明に係る磁気式位置センサの一実施形態を
示す構成図である。
示す構成図である。
【図２】図１に示す永久磁石片、第１ステータ、第２ス
テータ、磁気センサ、アマチュアの分解斜視図である。
テータ、磁気センサ、アマチュアの分解斜視図である。
【図３】図１に示す磁気式位置センサの動作を説明する
ものであり、（ａ）は初期位置、（ｂ）はロータが作動
角の半分だけ回転した位置、（ｃ）はロータが最大に回
転した位置をそれぞれ示す。
ものであり、（ａ）は初期位置、（ｂ）はロータが作動
角の半分だけ回転した位置、（ｃ）はロータが最大に回
転した位置をそれぞれ示す。
【図４】（ａ）はホール素子を通過する磁束特性、
（ｂ）はホール素子の出力特性を示すグラフである。
（ｂ）はホール素子の出力特性を示すグラフである。
【図５】本発明に係る磁気式位置センサの他の実施形態
を示す構成図である。
を示す構成図である。
【図６】図５に示す構成の断面図である。
【図７】図５に示す磁気式位置センサの動作を説明する
ものであり、（ａ）は初期位置、（ｂ）はロータが作動
角の半分だけ回転した位置、（ｃ）はロータが最大に回
転した位置をそれぞれ示す。
ものであり、（ａ）は初期位置、（ｂ）はロータが作動
角の半分だけ回転した位置、（ｃ）はロータが最大に回
転した位置をそれぞれ示す。
１ ロータ（可動体） １０ 永久磁石片 １０ａ 内側円弧面 １０ｂ 外側円弧面 ２０ 第１ステータ ２１ 磁極部 ３０ 第２ステータ ３２，３３ 磁極部 ４０ ホール素子（磁気センサ） ５０ アマチュア １０１ ロータ（可動体） １１０ 永久磁石片 １１０ａ 内側円弧面 １１０ｂ 外側円弧面 １２０ 第１ステータ １２１ 磁極部 １３０ 第２ステータ １３２，１３３ 磁極部 １４０ ホール素子（磁気センサ） １５０ アマチュア Ｃ 回転中心 Ｌ１ アマチュアの長さ Ｌ２ 第２ステータの長さ Ｗａ アマチュアの幅 Ｗｓ１ 第１ステータの幅 Ｗｓ２ 第２ステータの幅
Claims (7)
- 【請求項１】 永久磁石片と、前記永久磁石片の一方側
の面に対向して配置された第１ステータ及び第２ステー
タと、前記第１ステータと前記第２ステータとの間に配
置されて磁束の変化を検出する磁気センサと、前記永久
磁石片の他方側の面に対向して配置された磁路を形成す
るアマチュアとを備え、可動体の位置を検出する磁気式
位置センサであって、 前記第１ステータは、前記永久磁石片の一方側の面と対
向する一つの磁極部を有し、 前記第２ステータは、前記永久磁石片の一方側の面と対
向する二つの磁極部を有し、 前記可動体には、前記永久磁石片のみが一体的に移動す
るように形成されている、ことを特徴とする磁気式位置
センサ。 - 【請求項２】 前記可動体は、所定軸の回りに回動自在
なロータからなり、 前記永久磁石片は、前記ロータの回転中心と同心の円弧
面をなすように形成されている、ことを特徴とする請求
項１記載の磁気式位置センサ。 - 【請求項３】 前記ロータの径方向外側には、前記第１
ステータと前記第２ステータが、径方向外側に向かって
順次に配置され、 前記ロータの径方向内側には、前記アマチュアが配置さ
れている、ことを特徴とする請求項２記載の磁気式位置
センサ。 - 【請求項４】 前記ロータの径方向内側には、前記第１
ステータと前記第２ステータが、径方向内側に向かって
順次に配置され、 前記ロータの径方向外側には、前記アマチュアが配置さ
れている、ことを特徴とする請求項２記載の磁気式位置
センサ。 - 【請求項５】 前記永久磁石片は、前記ロータの回転中
心を通る径方向の内側と外側で異なる極性に着磁され、
かつ、前記ロータの回転方向における中央部を境に極性
が逆転するように着磁されている、ことを特徴とする請
求項２ないし４いずれかに記載の磁気式位置センサ。 - 【請求項６】 前記第２ステータ及び前記アマチュア
は、少なくとも前記永久磁石片の移動範囲に対応する長
さを有する、ことを特徴とする請求項１ないし５いずれ
かに記載の磁気式位置センサ。 - 【請求項７】 前記ロータのスラスト方向における前記
ステータ及びアマチュアの幅は、少なくとも前記永久磁
石片の幅に前記ロータのスラスト方向へのずれ量を加え
た長さを有する、ことを特徴とする請求項２ないし６い
ずれかに記載の磁気式位置センサ。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001104278A JP2002303535A (ja) | 2001-04-03 | 2001-04-03 | 磁気式位置センサ |
| US10/105,183 US6879150B2 (en) | 2001-04-03 | 2002-03-26 | Magnetic position sensor |
| EP02006646A EP1248075A3 (en) | 2001-04-03 | 2002-03-26 | Magnetic position sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001104278A JP2002303535A (ja) | 2001-04-03 | 2001-04-03 | 磁気式位置センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002303535A true JP2002303535A (ja) | 2002-10-18 |
Family
ID=18957165
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001104278A Pending JP2002303535A (ja) | 2001-04-03 | 2001-04-03 | 磁気式位置センサ |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6879150B2 (ja) |
| EP (1) | EP1248075A3 (ja) |
| JP (1) | JP2002303535A (ja) |
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| JP2009109433A (ja) * | 2007-10-31 | 2009-05-21 | Tdk Corp | 回転角検出装置および回転角検出方法 |
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| JP2011121529A (ja) * | 2009-12-11 | 2011-06-23 | Nippon Lock:Kk | 車両用転倒センサー |
| JP2012047624A (ja) * | 2010-08-27 | 2012-03-08 | Nippon Seiki Co Ltd | 位置検出装置 |
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| JP2020535406A (ja) * | 2017-09-25 | 2020-12-03 | ムービング マグネット テクノロジーズ | モータビークルの回転ハンドルを検出するためのモジュール |
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| JP4233920B2 (ja) * | 2003-05-15 | 2009-03-04 | 株式会社デンソー | 回転角度検出装置 |
| US20050280322A1 (en) * | 2004-06-21 | 2005-12-22 | Shih-En Tsou | Induction generator for a rotatable object |
| JP2006112879A (ja) * | 2004-10-14 | 2006-04-27 | Yamaha Motor Co Ltd | 相対位置検出装置及び鞍乗り型車両 |
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| JP5503914B2 (ja) * | 2009-07-30 | 2014-05-28 | 矢崎総業株式会社 | 角度検知装置 |
| FR2950426B1 (fr) * | 2009-09-24 | 2012-10-19 | Ratier Figeac Soc | Capteur de position angulaire sans contact |
| FR2953805B1 (fr) | 2009-12-15 | 2011-12-30 | Ratier Figeac Soc | Dispositif de pilotage d'un aeronef a elements magneto-sensibles de detection de position angulaire montes hors axe |
| DE102010055046A1 (de) * | 2010-12-17 | 2012-06-21 | Continental Automotive Gmbh | Ventil |
| WO2013001640A1 (ja) * | 2011-06-30 | 2013-01-03 | 本田技研工業株式会社 | アクセル開度検出装置 |
| WO2013010292A1 (en) * | 2011-07-21 | 2013-01-24 | Honeywell International Inc. | Non-contact rotational position sensor system |
| JP5961414B2 (ja) * | 2012-03-28 | 2016-08-02 | 本田技研工業株式会社 | スロットル開度検出装置 |
| JP6283860B2 (ja) * | 2015-12-14 | 2018-02-28 | ミネベアミツミ株式会社 | 角度検出装置および角度検出システム |
| US10850795B2 (en) * | 2019-01-29 | 2020-12-01 | Asahi Denso Co., Ltd. | Throttle grip device |
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