JP2002323345A - Rotation angle sensor - Google Patents
Rotation angle sensorInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、回転角度センサの
改良に関するものである。The present invention relates to an improvement in a rotation angle sensor.
【0002】[0002]
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】従
来、回転角度を高精度で検出するには、コイルを用いた
レゾルバ方式の回転角度センサが一般的であった。2. Description of the Related Art Conventionally, a resolver type rotation angle sensor using a coil has been generally used to detect a rotation angle with high accuracy.
【0003】しかしながら、このレゾルバ方式の回転角
度センサは検出精度が高い反面、製品のコストが高いと
いう問題点があった。[0003] However, this resolver type rotation angle sensor has high detection accuracy, but has a problem that the cost of the product is high.
【0004】また、従来、磁界の中で相対回転するホー
ル素子を備え、このホール素子によって検出される磁束
密度から回転角度を検出する回転角度センサがあった。[0004] Conventionally, there has been a rotation angle sensor that includes a Hall element that relatively rotates in a magnetic field and detects a rotation angle from a magnetic flux density detected by the Hall element.
【0005】しかしながら、このホール素子を用いた回
転角度センサは製品のコストダウンがはかれる反面、検
出精度を高めることが難しいという問題点があった。[0005] However, the rotation angle sensor using the Hall element has a problem that it is difficult to improve the detection accuracy while reducing the cost of the product.
【0006】本発明は上記の問題点を鑑みてなされたも
のであり、高性能化と低コスト化を両立した回転角度セ
ンサを提供することを目的とする。The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to provide a rotation angle sensor that achieves both high performance and low cost.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】第1の発明は、磁界をつ
くる磁気回路構成部と、磁界の中で相対回転する磁束密
度検出部とを備え、この磁束密度検出部をその回転中心
線上で互いに交差する第一ホール素子および第二ホール
素子によって構成し、この第一、第二ホール素子の出力
に基づいて磁気回路構成部に対する磁束密度検出部の回
転角度を検出すること構成としたを特徴とする回転角度
センサとした。According to a first aspect of the present invention, there is provided a magnetic circuit constituting section for generating a magnetic field, and a magnetic flux density detecting section which rotates relatively in the magnetic field, and the magnetic flux density detecting section is arranged on the rotation center line. It comprises a first Hall element and a second Hall element that intersect each other, and detects the rotation angle of the magnetic flux density detector with respect to the magnetic circuit component based on the output of the first and second Hall elements. Rotation angle sensor.
【0008】第2の発明は、第1の発明において、第
一、第二ホール素子を互いに直交させたことを特徴とす
るものとした。A second invention is characterized in that, in the first invention, the first and second Hall elements are orthogonal to each other.
【0009】第3の発明は、第1または第2の発明にお
いて、回転角度を検出する信号として第一、第二ホール
素子の出力のうち回転角度に対する出力変化が大きい方
を用いる構成としたことを特徴とするものとした。According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect, a configuration is used in which the output of the first and second Hall elements, which has a larger output change with respect to the rotation angle, is used as a signal for detecting the rotation angle. .
【0010】第4の発明は、第1から第3のいずれか一
つの発明において、第一、第二ホール素子の出力のうち
回転角度に対する電圧変化が小さい方を用いて回転角度
領域を判定する構成としたことを特徴とするものとし
た。According to a fourth aspect of the present invention, in any one of the first to third aspects, the rotation angle region is determined by using, of the outputs of the first and second Hall elements, one having a smaller voltage change with respect to the rotation angle. It is characterized by having a configuration.
【0011】第5の発明は、第1から第4のいずれか一
つの発明において、磁気回路構成部として互いに異極ど
うしが対向する永久磁石を用いたことを特徴とするもの
とした。A fifth invention is characterized in that, in any one of the first to fourth inventions, permanent magnets having mutually opposite poles are used as the magnetic circuit component.
【0012】[0012]
【発明の作用および効果】第1の発明によると、第一、
第二ホール素子の出力は、互いに位相が異なる正弦波と
なるため、広い回転角度範囲に渡って高いセンサ出力分
解能が得られ、検出精度を高められる。According to the first aspect of the present invention, first,
Since the outputs of the second Hall elements are sinusoidal waves having different phases from each other, high sensor output resolution can be obtained over a wide rotation angle range, and detection accuracy can be improved.
【0013】また、磁束密度検出部としてホール素子を
用いることにより、製品のコストダウンがはかれる。Further, by using a Hall element as the magnetic flux density detecting section, the cost of the product can be reduced.
【0014】第2の発明によると、第一、第二ホール素
子の出力は、互いに位相が90度異なる正弦波となるた
め、全回転角度範囲に渡って高いセンサ出力分解能が得
られ、検出精度を高められる。According to the second aspect, since the outputs of the first and second Hall elements are sine waves having phases different from each other by 90 degrees, a high sensor output resolution can be obtained over the entire rotation angle range, and the detection accuracy can be improved. Can be enhanced.
【0015】第3の発明によると、第一、第二ホール素
子の出力のうち急勾配となる方を用いて回転角度を検出
することにより、広い回転角度範囲に渡って高いセンサ
出力分解能が得られ、検出精度を高められる。According to the third aspect of the present invention, by detecting the rotation angle using the steepest one of the outputs of the first and second Hall elements, a high sensor output resolution can be obtained over a wide rotation angle range. And the detection accuracy can be increased.
【0016】第4の発明によると、第一、第二ホール素
子の出力のうち緩勾配となる一方を用いて回転角度領域
を判定することにより、急勾配となる他方の出力を基に
回転角度を特定することができる。According to the fourth aspect, the rotation angle area is determined by using one of the outputs of the first and second Hall elements having a gentle gradient, and the rotation angle is determined based on the other output having a steep gradient. Can be specified.
【0017】第5の発明によると、磁気回路構成部とし
て安価な永久磁石を用いることにより、製品のコストダ
ウンがはかれる。According to the fifth aspect, the use of inexpensive permanent magnets as the magnetic circuit components reduces the cost of the product.
【0018】[0018]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
【0019】まず、図1、図2に本発明が適用可能な回
転角度センサの一例を示す。この回転角度センサは互い
に相対回転するケース1および回転軸2を備え、ケース
1に支持体6を介して第一、第二ホール素子7,8が固
定される一方、回転軸2にロータ部3を介して永久磁石
4,5が固定される。First, FIGS. 1 and 2 show an example of a rotation angle sensor to which the present invention can be applied. This rotation angle sensor includes a case 1 and a rotation shaft 2 that rotate relative to each other. First and second Hall elements 7 and 8 are fixed to the case 1 via a support 6, while a rotation unit 3 is attached to the rotation shaft 2. , Permanent magnets 4 and 5 are fixed.
【0020】磁気回路構成部11として設けられる永久
磁石4,5は、ロータ部3上に互いに異極どうしが対向
し、回転中心線Aについて対称的に配置される。第一、
第二ホール素子7,8も回転中心線Oについて対称的に
配置され、永久磁石4,5の間に挟まれる。The permanent magnets 4, 5 provided as the magnetic circuit component 11 have opposite poles on the rotor 3, and are arranged symmetrically with respect to the rotation center line A. first,
The second Hall elements 7 and 8 are also arranged symmetrically about the rotation center line O and are sandwiched between the permanent magnets 4 and 5.
【0021】磁束密度検出部10として設けられる第
一、第二ホール素子7,8は、永久磁石4,5が相対回
転するのに伴って変化する磁束密度に応じた電圧を信号
として電線9を介して出力する。The first and second Hall elements 7 and 8 provided as the magnetic flux density detecting unit 10 connect the electric wire 9 with a signal corresponding to a magnetic flux density that changes as the permanent magnets 4 and 5 relatively rotate. Output via
【0022】本発明は、第一、第二ホール素子7,8を
回転中心線O上で互いに交差させることを要旨とする。
本実施の形態では、第一、第二ホール素子7,8が互い
に直交するように配置され、ケース1に支持体6を介し
てそれぞれ固定される。The gist of the present invention is that the first and second Hall elements 7 and 8 cross each other on the rotation center line O.
In the present embodiment, the first and second Hall elements 7 and 8 are arranged so as to be orthogonal to each other, and are fixed to the case 1 via the support 6.
【0023】図3は第一、第二ホール素子7,8からそ
れぞれ出力される電圧が回転角度に応じて変化する様子
を示している。第一、第二ホール素子7,8の出力A,
Bは、位相が90度異なる正弦波となる。回転角度を検
出する信号として、図3に太線で示すように、第一、第
二ホール素子7,8の出力A,Bのうち回転角度に対す
る電圧変化が大きい方を用いる。つまり、第一、第二ホ
ール素子7,8の出力A,Bはその勾配が大きい領域が
交互に切り換えられるようにして取り出される構成とす
る。FIG. 3 shows how the voltages output from the first and second Hall elements 7 and 8 change according to the rotation angle. The output A of the first and second Hall elements 7, 8
B is a sine wave whose phase is different by 90 degrees. As a signal for detecting the rotation angle, as shown by a thick line in FIG. 3, one of the outputs A and B of the first and second Hall elements 7 and 8 having a larger voltage change with respect to the rotation angle is used. That is, the outputs A and B of the first and second Hall elements 7 and 8 are taken out in such a manner that the areas having large gradients are alternately switched.
【0024】例えば第二ホール素子8が1回転する間
に、出力Bによって例えばC点とD点のように2点で同
一出力が得られるが、出力Aをモニターすることで回転
角度を特定する構成とする。つまり、第一、第二ホール
素子7,8の出力A,Bのうち回転角度に対する電圧変
化が小さい方を用いて、回転角度を検出する信号として
用いられる第一、第二ホール素子7,8の出力A,Bが
どの回転角度領域にあるかを判定する構成とする。For example, while the second Hall element 8 makes one rotation, the same output is obtained at two points such as point C and point D by the output B. By monitoring the output A, the rotation angle is specified. Configuration. In other words, the first and second Hall elements 7, 8 used as signals for detecting the rotation angle by using the output A, B of the first and second Hall elements 7, 8 having a smaller voltage change with respect to the rotation angle. It is configured to determine in which rotation angle region the outputs A and B are located.
【0025】以上のように、第一、第二ホール素子7,
8を回転中心線O上で互いに直交するように配置される
ことにより、第一、第二ホール素子7,8の出力A,B
は、位相が90度異なる正弦波となり、第一、第二ホー
ル素子7,8の出力A,Bのうち急勾配となる方を用い
て回転角度を検出することにより、全回転角度範囲に渡
って高いセンサ出力分解能が得られ、検出精度を高めら
れる。As described above, the first and second Hall elements 7,
8 are arranged so as to be orthogonal to each other on the rotation center line O, so that the outputs A and B of the first and second Hall elements 7 and 8 are output.
Is a sine wave having a phase difference of 90 degrees, and detects the rotation angle using the steepest one of the outputs A and B of the first and second Hall elements 7 and 8, thereby detecting the rotation angle over the entire rotation angle range. High sensor output resolution can be obtained, and the detection accuracy can be increased.
【0026】ただし、第一、第二ホール素子7,8の交
差角度90度に限らず、例えば80度としたり、あるい
は10度としても検出精度が悪化するものの回転角度の
検出は可能である。However, the angle of intersection is not limited to 90 degrees, but may be 80 degrees or even 10 degrees, but the rotation angle can be detected although the detection accuracy is deteriorated.
【0027】また、磁束密度検出部10として第一、第
二ホール素子7,8を用いるとともに、磁気回路構成部
11として安価な永久磁石4,5を用いることにより、
製品のコストダウンがはかれる。Further, by using the first and second Hall elements 7 and 8 as the magnetic flux density detecting section 10 and using inexpensive permanent magnets 4 and 5 as the magnetic circuit constituting section 11,
Product cost can be reduced.
【0028】なお、磁気回路構成部11として永久磁石
に代えてコイルからなる電磁石を用いてもよい。It should be noted that an electromagnet composed of a coil may be used instead of the permanent magnet as the magnetic circuit constituting section 11.
【0029】本発明は上記の実施の形態に限定されず
に、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がな
しうることは明白である。It is apparent that the present invention is not limited to the above-described embodiment, but can be variously modified within the scope of the technical idea.
【図1】本発明の実施の形態を示す回転角度センサの平
面図。FIG. 1 is a plan view of a rotation angle sensor according to an embodiment of the present invention.
【図2】同じく回転角度センサの側面図。FIG. 2 is a side view of the rotation angle sensor.
【図3】同じくセンサ出力特性を示す線図。FIG. 3 is a graph showing sensor output characteristics.
4,5 永久磁石 7,8 第一、第二ホール素子 10 磁束密度検出部 11 磁気回路構成部 4,5 Permanent magnet 7,8 First and second Hall element 10 Magnetic flux density detector 11 Magnetic circuit component
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2F063 AA35 DA01 DA05 DA14 DA24 DB07 DC08 DD03 GA52 KA01 LA03 NA06 2F077 AA25 AA27 JJ02 JJ08 JJ23 NN17 PP12 QQ05 TT06 TT42 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 2F063 AA35 DA01 DA05 DA14 DA24 DB07 DC08 DD03 GA52 KA01 LA03 NA06 2F077 AA25 AA27 JJ02 JJ08 JJ23 NN17 PP12 QQ05 TT06 TT42
Claims (5)
る第一ホール素子および第二ホール素子によって構成
し、 この第一、第二ホール素子の出力に基づいて磁気回路構
成部に対する磁束密度検出部の回転角度を検出する構成
としたことを特徴とする回転角度センサ。A first Hall element and a first Hall element which intersect each other on a center line of rotation of the magnetic circuit component; A rotation angle sensor comprising a two-hole element and configured to detect a rotation angle of a magnetic flux density detection part with respect to a magnetic circuit constituent part based on outputs of the first and second hall elements.
せたことを特徴とする請求項1に記載の回転角度セン
サ。2. The rotation angle sensor according to claim 1, wherein said first and second Hall elements are orthogonal to each other.
第二ホール素子の出力のうち回転角度に対する出力変化
が大きい方を用いる構成としたことを特徴とする請求項
1または2に記載の回転角度センサ。3. The method according to claim 1, wherein the first and second signals are used to detect a rotation angle.
The rotation angle sensor according to claim 1, wherein the output of the second Hall element that has a larger output change with respect to the rotation angle is used.
転角度に対する電圧変化が小さい方を用いて回転角度領
域を判定する構成としたことを特徴とする請求項1から
3のいずれか一つに記載の回転角度センサ。4. The apparatus according to claim 1, wherein a rotation angle region is determined by using one of the outputs of said first and second Hall elements having a smaller voltage change with respect to a rotation angle. A rotation angle sensor according to one of the above.
しが対向する永久磁石を用いたことを特徴とする請求項
1から4のいずれか一つに記載の回転角度センサ。5. The rotation angle sensor according to claim 1, wherein permanent magnets having mutually opposite polarities are used as said magnetic circuit constituting part.
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JP2001127221A JP2002323345A (en) | 2001-04-25 | 2001-04-25 | Rotation angle sensor |
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