JP2005140593A - Angle sensor - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an angle sensor capable of improving linearity of an detection output, capable of widening an electric effective angle, and capable of eliminating irregular rotation of a magnet. <P>SOLUTION: In this angle sensor, a Hall element 20 is arranged opposedly to a neutral detection position C with respect to the magnet 15 attached to a shaft 10, and a rotation angle of the magnet 15 is detected based on an output from the Hall element 20. The magnet 15 is formed into a crescent shape, and a rotation axis O is arranged to be conformed on a line passing through the gravity center position P of the magnet 15. Tip protrusions 15a, 15b of the magnet 15 is preferably set in a position rotated by ±130°±5° along a direction separated from the neutral detection position C, using a straight line CO connecting the neutral detection position C of the Hall element 20 and the rotation axis O, as a reference. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、角度センサ、特に、磁石と磁気検知素子とを互いに対向させて配置し、両者の相対的な回転角度を磁気検知素子の出力に基づいて検出する角度センサに関する。   The present invention relates to an angle sensor, and more particularly, to an angle sensor in which a magnet and a magnetic sensing element are arranged to face each other and a relative rotation angle between them is detected based on the output of the magnetic sensing element.

従来、角度センサとしては、図11に示すように、直方体形状の磁石1と磁気検知素子2とを対向させて配置し、図示しない回転軸に取り付けた磁石1の回転角度を磁気検知素子2の出力に基づいて検出するものが提供されていた。   Conventionally, as an angle sensor, as shown in FIG. 11, a rectangular parallelepiped magnet 1 and a magnetic detection element 2 are arranged to face each other, and the rotation angle of the magnet 1 attached to a rotation shaft (not shown) is determined by the magnetic detection element 2. Something to detect based on the output was provided.

磁気検知素子とは、ホール素子や磁気抵抗素子であり、これらの素子を垂直に通過する磁束密度の大きさに比例した出力電圧を発生したり、抵抗値が変化する素子である。例えば、ホール素子であれば、磁石1に対する円周方向の相対的な位置がA〜Eと変化する場合、図12に示すように、その出力電圧が変化する。   The magnetic sensing element is a Hall element or a magnetoresistive element, and is an element that generates an output voltage proportional to the magnitude of the magnetic flux density passing through these elements vertically or changes its resistance value. For example, in the case of a Hall element, when the circumferential position relative to the magnet 1 changes from A to E, the output voltage changes as shown in FIG.

この種の角度センサでは、まず、検出すべき角度の全範囲にわたって角度と出力とがリニアリティな関係(直線関係)にあることが検出精度の向上のために好ましく、直線性の改善が求められている。また、検出可能な角度範囲が広いほうが好ましく、電気的有効角度の拡大が求められている。   In this type of angle sensor, it is preferable that the angle and the output have a linear relationship (linear relationship) over the entire range of angles to be detected in order to improve detection accuracy, and improvement in linearity is required. Yes. Further, it is preferable that the detectable angle range is wide, and there is a demand for expansion of the electrical effective angle.

ここで、磁気検知素子の出力の直線性及び電気的有効角度について、さらに詳述する。磁気検知素子2の位置Aは磁石1のS極が最接近するため、N極からの磁束をプラスとした場合、磁気検知素子2にはマイナス方向の最大磁束密度となり、出力電圧は最小値となる。位置Eは磁石1のN極が最接近するため、出力電圧は最大値となる。また、位置Cは磁気検知素子2を直交する磁束はゼロであるため、出力電圧はゼロであり、本明細書ではこの位置Cを中立検出位置と称する。   Here, the linearity of the output of the magnetic sensing element and the electrical effective angle will be described in more detail. Since the S pole of the magnet 1 is closest to the position A of the magnetic sensing element 2, when the magnetic flux from the N pole is positive, the magnetic sensing element 2 has the maximum magnetic flux density in the negative direction, and the output voltage is the minimum value. Become. Since the N pole of the magnet 1 is closest to the position E, the output voltage becomes the maximum value. Further, since the magnetic flux perpendicular to the magnetic sensing element 2 is zero at the position C, the output voltage is zero, and this position C is referred to as a neutral detection position in this specification.

理想的な出力特性は図12に示す直線Xであり、図13は出力電圧の直線Xからのずれ量を、検出範囲(ここでは±60°)の最大可変電圧値(ここでは0.15V)に対する比率で表している。角度と出力とがリニアリティな関係(直線関係)になるためには、ずれ量は小さいほど好ましい。   The ideal output characteristic is a straight line X shown in FIG. 12, and FIG. 13 shows the amount of deviation of the output voltage from the straight line X, the maximum variable voltage value (here 0.15V) in the detection range (± 60 ° here). It is expressed as a ratio to. In order for the angle and the output to have a linear relationship (linear relationship), the smaller the shift amount, the better.

電気的有効角度とは、出力がリニアリティを保証されて検出できる角度をいう。この有効角度はセンサの使用目的によって異なり、全ての用途で広い角度を要求されるのではない。しかし、広い有効角度を備えたセンサを狭い範囲で使用することは容易であるが、逆の使用は不可能であり、電気的有効角度は広いほうが有益である。ちなみに、図12にその特性を示す従来の角度センサの有効角度は±60°である。   The electrical effective angle is an angle at which the output can be detected with guaranteed linearity. This effective angle varies depending on the purpose of use of the sensor, and a wide angle is not required for all applications. However, it is easy to use a sensor having a wide effective angle in a narrow range, but the reverse use is impossible, and a wider electrical effective angle is beneficial. Incidentally, the effective angle of the conventional angle sensor whose characteristics are shown in FIG. 12 is ± 60 °.

従来から、磁石は製作の容易性に鑑みて直方体であり、このような直方体の磁石1において磁束は図14に示すように発生する。そして、磁石1を図11に示すように中心Oを軸として回転させた場合、位置B,D間の出力電圧の傾きは磁石1の長さLで決まる。位置AのS極最大磁束密度部及び位置EのN極最大磁束密度部の出力電圧は、磁極と磁気検知素子2の距離(半径r)で決まり、この距離を近づければ出力レベル(磁束密度)は大きくなる。   Conventionally, a magnet is a rectangular parallelepiped in view of ease of manufacture, and magnetic flux is generated in such a rectangular parallelepiped magnet 1 as shown in FIG. When the magnet 1 is rotated about the center O as shown in FIG. 11, the slope of the output voltage between the positions B and D is determined by the length L of the magnet 1. The output voltage of the S pole maximum magnetic flux density portion at position A and the N pole maximum magnetic flux density portion at position E is determined by the distance (radius r) between the magnetic pole and the magnetic sensing element 2, and the output level (magnetic flux density) becomes closer to this distance. ) Will grow.

しかしながら、位置A、E部分の出力特性に丸みが生じてしまい、直線性の良好な有効角度はせいぜい±60°程度である。   However, the output characteristics of the positions A and E are rounded, and the effective angle with good linearity is at most about ± 60 °.

特許文献1には、磁気検知素子の出力の直線性を改善するため、図15に示すように、磁石5を半円形状として回転軸6の側溝に嵌合させ、ホール素子7を該磁石5に対向させて位置固定し、かつ、回転軸6の中心Oに対して磁石5の中心Pを偏心させた角度センサが開示されている。   In Patent Document 1, in order to improve the linearity of the output of the magnetic detection element, as shown in FIG. 15, the magnet 5 is formed in a semicircular shape and fitted in the side groove of the rotating shaft 6, and the Hall element 7 is attached to the magnet 5. An angle sensor is disclosed in which the position of the magnet 5 is fixed and the center P of the magnet 5 is decentered with respect to the center O of the rotating shaft 6.

特許文献1に開示されている角度センサは、磁石5を半円形状とすることによって磁束分布を回転軸心O側に偏らせ(図16参照)、有効角度範囲における直線性を改善したものである。しかし、有効角度はせいぜい±60°程度であって有効角度をそれ以上に拡大することはできない。また、磁石5の重心と回転の中心がずれているために回転体(回転軸と磁石)に回転むらが生じやすい。
特開2000−121309号公報
The angle sensor disclosed in Patent Document 1 improves the linearity in the effective angle range by biasing the magnetic flux distribution toward the rotation axis O side by making the magnet 5 into a semicircular shape (see FIG. 16). is there. However, the effective angle is at most about ± 60 °, and the effective angle cannot be further increased. Further, since the center of gravity of the magnet 5 and the center of rotation are deviated, the rotating body (rotating shaft and magnet) is likely to have uneven rotation.
JP 2000-121309 A

そこで、本発明の目的は、検出出力の直線性を改善することは勿論、電気的有効角度を大きくすると共に、磁石に回転むらのない角度センサを提供することにある。   Therefore, an object of the present invention is to provide an angle sensor that not only improves the linearity of the detection output but also increases the electrical effective angle and does not cause uneven rotation of the magnet.

前記目的を達成するため、本発明は、磁石と磁気検知素子とを互いに対向させて配置し、両者の相対的な回転角度を磁気検知素子の出力に基づいて検出する角度センサにおいて、磁石の形状を該磁石の回転平面において三日月形状とし、磁石の回転軸心が該磁石の重心位置を通る線上にほぼ一致させて配置されていることを特徴とする。   In order to achieve the above object, according to the present invention, there is provided an angle sensor in which a magnet and a magnetic sensing element are arranged so as to face each other, and a relative rotation angle of both is detected based on an output of the magnetic sensing element. Is formed in a crescent shape on the rotation plane of the magnet, and the rotation axis of the magnet is arranged so as to substantially coincide with a line passing through the center of gravity of the magnet.

本発明に係る角度センサにあっては、磁石の形状を三日月形状としたため、該磁石の極部(最大磁束部分)が磁気検知素子の中立検出位置から遠くなり、電気的有効角度が拡大する。かつ、図12に示した出力特性のBCD間の略直線の延長した所にA点やE点が来るように検知素子の距離を設定することによって検出出力の直線性が改善される。また、磁石の回転軸心が該磁石の重心位置を通る線上にほぼ一致させて配置されているため、即ち、磁石の中心とその回転軸心とがほぼ一致しているため、磁石の回転むらが解消され、検出誤差の発生を除去することができる。   In the angle sensor according to the present invention, since the shape of the magnet is a crescent shape, the pole portion (maximum magnetic flux portion) of the magnet is far from the neutral detection position of the magnetic sensing element, and the electrical effective angle is expanded. In addition, the linearity of the detection output is improved by setting the distance of the detection element so that the point A or the point E comes to an extended portion of the substantially straight line between the BCDs of the output characteristics shown in FIG. Further, since the rotation axis of the magnet is arranged so as to substantially coincide with the line passing through the position of the center of gravity of the magnet, that is, the center of the magnet and the rotation axis are substantially coincided with each other. Is eliminated, and the occurrence of detection errors can be eliminated.

本発明に係る角度センサにおいて、磁気検知素子としてはホール素子又は磁気抵抗素子を使用することができる。また、三日月形状の磁石の先端尖部が、磁気検知素子の中立検出位置と回転軸心とを結ぶ直線を基準として、該中立検出位置から遠ざかる方向に±(130°±5°)回転した位置に設定されていることが好ましい。   In the angle sensor according to the present invention, a Hall element or a magnetoresistive element can be used as the magnetic sensing element. Also, the position where the tip of the crescent-shaped magnet rotates ± (130 ° ± 5 °) in the direction away from the neutral detection position with reference to the straight line connecting the neutral detection position of the magnetic detection element and the rotation axis It is preferable that it is set to.

三日月形状の磁石の尖部を磁気検知素子の中立検出位置と回転軸心とを結ぶ直線を基準として、該中立検出位置から遠ざかる方向に±130°回転した位置に設定すると、出力のリニアリティを保証できる電気的有効角度が±90°以上に拡大される。±90°の有効角度を得るには、前記尖部が中立検出位置と回転軸心とを結ぶ直線を基準として、該中立検出位置から遠ざかる方向に少なくとも±125°回転した位置に設定する必要がある。一方、尖部が中立検出位置と回転軸心とを結ぶ直線を基準として、該中立検出位置から遠ざかる方向に±135°回転した位置を超えると、磁力線が磁気検知素子を通りにくくなり、有効角度が狭くなることはないが、検出出力の直線性、精度共に悪化する。   The linearity of the output is guaranteed when the crescent-shaped magnet apex is set to a position rotated ± 130 ° in the direction away from the neutral detection position with reference to the straight line connecting the neutral detection position of the magnetic detection element and the rotation axis. The possible electrical effective angle is expanded to ± 90 ° or more. In order to obtain an effective angle of ± 90 °, it is necessary to set the cusp at a position rotated at least ± 125 ° in a direction away from the neutral detection position with reference to a straight line connecting the neutral detection position and the rotation axis. is there. On the other hand, if the apex exceeds the position rotated ± 135 ° in the direction away from the neutral detection position with respect to the straight line connecting the neutral detection position and the rotation axis, the magnetic field lines are less likely to pass through the magnetic detection element. However, both the linearity and accuracy of the detection output are deteriorated.

以下、本発明に係る角度センサの実施例について、添付図面を参照して説明する。   Embodiments of an angle sensor according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

(一実施例の構成、図1〜図3参照)
本発明に係る角度センサの一実施例を図1及び図2に示す。この角度センサは、矢印a及びそれとは逆方向に回転自在なシャフト10の端面に磁石15を固定し、該磁石15と対向する中立検出位置Cにホール素子20を位置固定で配置したものである。
(Configuration of one embodiment, see FIGS. 1 to 3)
An embodiment of an angle sensor according to the present invention is shown in FIGS. In this angle sensor, a magnet 15 is fixed to an arrow a and an end surface of a shaft 10 that is rotatable in the opposite direction, and a Hall element 20 is fixedly disposed at a neutral detection position C facing the magnet 15. .

磁石15は、その回転平面(シャフト10の回転軸心Oと直交するxy平面)において三日月形状をなし、回転軸心Oは磁石15の重心位置Pを通る線上に一致させて配置されている。ここで、重心位置Pとは、三日月形状のx方向高さHの中点とy方向幅Wの中点とz方向厚みTの中点との交点である。   The magnet 15 has a crescent moon shape in its rotation plane (xy plane orthogonal to the rotation axis O of the shaft 10), and the rotation axis O is arranged on a line passing through the center of gravity P of the magnet 15. Here, the center-of-gravity position P is the intersection of the midpoint of the crescent-shaped x-direction height H, the midpoint of the y-direction width W, and the midpoint of the z-direction thickness T.

また、磁石15の着磁方向はx方向であり、先端尖部15aはS極に着磁され、先端尖部15bはN極に着磁されている。但し、この着磁は逆であってもよい。尖部15a,15bはホール素子20の中立検出位置Cから遠ざかる方向に延在し、位置Cと回転軸心Oとを結ぶ直線COを基準として、回転軸心Oからの角度αが±(130°±5°)となる位置に設定されている。   Further, the magnet 15 is magnetized in the x direction, the tip apex 15a is magnetized to the S pole, and the tip apex 15b is magnetized to the N pole. However, this magnetization may be reversed. The apexes 15a and 15b extend in a direction away from the neutral detection position C of the Hall element 20, and the angle α from the rotation axis O is ± (130 with respect to a straight line CO connecting the position C and the rotation axis O. It is set at a position of (± 5 °).

磁石15は半径r1,r2の円を間隔Mで重ねて三日月形状としたものであり、そのサイズは、r1が3.5〜4.5mm、r2が4.0〜5.5mm、幅Wが1〜3mm、厚みTは任意であるが2mmを限度としている。なお、重心位置Pは回転軸心Oと一致させているが、必ずしも厳密に一致させる必要はなく、1mmの限度でいずれかの方向にずらせてもよい。   The magnet 15 has a crescent shape formed by overlapping circles with radii r1 and r2 at an interval M. The sizes of r1 are 3.5 to 4.5 mm, r2 is 4.0 to 5.5 mm, and the width W is Although 1 to 3 mm and thickness T are arbitrary, 2 mm is the limit. The center of gravity position P coincides with the rotational axis O, but it does not necessarily have to coincide exactly and may be shifted in any direction within a limit of 1 mm.

磁石15は、直方体から削り出してもよいが、プレス成形、ゴム材からの打抜き、射出成形などによれば、安価に製作できる。   The magnet 15 may be cut out from a rectangular parallelepiped, but can be manufactured at low cost by press molding, stamping from a rubber material, injection molding, or the like.

ホール素子20の配置は、回転軸心Oからの距離r3を10〜15mmに設定するのが適切である。   As for the arrangement of the Hall elements 20, it is appropriate to set the distance r3 from the rotation axis O to 10 to 15 mm.

以上の配置関係や具体的な寸法はあくまで一例であるが、以下に実験例2〜4として示すように角度検出出力の直線性(リニアリティ)を±1%以下に維持できる配置や寸法を示している。   The above arrangement relations and specific dimensions are merely examples, but as shown in Experimental Examples 2 to 4 below, arrangements and dimensions that can maintain the linearity (linearity) of the angle detection output at ± 1% or less are shown. Yes.

以上の構成において、三日月形状の磁石15によって形成される磁束分布は、図3に示すように、ホール素子20とは反対側に偏ることになる。即ち、矢印A,Bが最大磁束密度方向を示し、最大磁束部分がホール素子20の中立検出位置Cからシャフト10の外周方向に遠ざかっている。ちなみに、最大磁束密度方向A,Bは位置Cと回転軸心Oとを結ぶ直線COを基準として、回転軸心Oからの角度βが±100°である。   In the above configuration, the magnetic flux distribution formed by the crescent-shaped magnet 15 is biased to the opposite side to the Hall element 20, as shown in FIG. That is, arrows A and B indicate the maximum magnetic flux density direction, and the maximum magnetic flux portion is away from the neutral detection position C of the Hall element 20 in the outer peripheral direction of the shaft 10. Incidentally, with respect to the maximum magnetic flux density directions A and B, the angle β from the rotation axis O is ± 100 ° with respect to the straight line CO connecting the position C and the rotation axis O.

(出力特性、図4〜図8参照)
以上の構成からなる一実施例である角度センサにおいて、本発明者らは以下の表1に示す実験例1〜5を製作し、その特性を測定した。表1に示すように、先端尖部15a,15bの角度αは実験例1では±120.6°、実験例2では±125.0°、実験例3では±130.5°、実験例4では±135.0°、実験例5では±140.8°に設定した。図4〜図8は実験例1〜5にそれぞれ対応する出力特性を示している。
(Output characteristics, see FIGS. 4-8)
In the angle sensor which is one embodiment having the above-described configuration, the inventors manufactured Experimental Examples 1 to 5 shown in Table 1 below and measured the characteristics thereof. As shown in Table 1, the angles α of the tip cusps 15a and 15b are ± 120.6 ° in Experimental Example 1, ± 125.0 ° in Experimental Example 2, ± 130.5 ° in Experimental Example 3, and Experimental Example 4 Was set at ± 135.0 °, and in Experimental Example 5 was set at ± 140.8 °. 4 to 8 show output characteristics corresponding to Experimental Examples 1 to 5, respectively.

Figure 2005140593
Figure 2005140593

各実験例1〜5において、磁石15の回転角度に対するホール素子20の出力特性は図4〜図8に曲線Fで示すとおりである。この特性曲線Fから明らかなように、中立検出位置C(出力ゼロ)から少なくとも±90°の広範囲にわたって直線性の良好な出力特性を得ることができた。即ち、電気的有効角度が大きく拡大されている。   In each of Experimental Examples 1 to 5, the output characteristics of the Hall element 20 with respect to the rotation angle of the magnet 15 are as shown by a curve F in FIGS. As is apparent from this characteristic curve F, an output characteristic with good linearity was obtained over a wide range of at least ± 90 ° from the neutral detection position C (output zero). That is, the electrical effective angle is greatly expanded.

また、実験例1〜5において、前記図13に示したのと同様に、理想的な出力特性からのずれ量を図4〜図8に曲線Gで示す。曲線G及び表1で示した各実験例1〜5でのずれ量を比較すると、実験例2〜4にあっては、角度αが±90°の範囲でずれ量が1%以下であり、良好な特性を示した。   In Experimental Examples 1 to 5, the deviation from the ideal output characteristic is shown by a curve G in FIGS. Comparing the deviation amount in each of the experimental examples 1 to 5 shown in the curve G and Table 1, in the experimental examples 2 to 4, the deviation amount is 1% or less in the range where the angle α is ± 90 °, It showed good characteristics.

一方、実験例1,5のように、角度αが±(130°±5°)を超えるとずれ量も1%を超えてしまい、必ずしも満足できる特性が得られなかった。   On the other hand, as in Experimental Examples 1 and 5, when the angle α exceeds ± (130 ° ± 5 °), the deviation amount also exceeds 1%, and satisfactory characteristics cannot always be obtained.

実験例2〜4にあっては、出力のずれ量が図13に示した従来例のずれ量とを比較すると明らかなように、大きく改善されており、磁石15の重心位置Pを回転軸心Oと一致させたことと相俟って、検出精度の向上が達成されている。   In the experimental examples 2 to 4, the amount of deviation of the output is greatly improved as apparent from comparison with the amount of deviation of the conventional example shown in FIG. In combination with O, the detection accuracy has been improved.

即ち、実験例2〜4では、三日月形状の磁石15の尖部15a,15bをホール素子20の中立検出位置Cと回転軸心Oとを結ぶ直線COを基準として、中立検出位置Cから遠ざかる方向に±(130°±5°)回転した位置に設定しており、これにてホール素子20の出力電圧のリニアリティを保証できる電気的有効角度を±90°以上に拡大することができた。そして、少なくとも±90°の有効角度を得るには、尖部15a,15bを中立検出位置Cと回転軸心Oとを結ぶ直線COを基準として、中立検出位置Cから遠ざかる方向に少なくとも±125°回転した位置に設定する必要がある。   That is, in Experimental Examples 2 to 4, the direction in which the cusps 15a and 15b of the crescent-shaped magnet 15 are moved away from the neutral detection position C with reference to the straight line CO that connects the neutral detection position C of the hall element 20 and the rotation axis O. Thus, the effective electrical angle that can guarantee the linearity of the output voltage of the Hall element 20 could be expanded to ± 90 ° or more. In order to obtain an effective angle of at least ± 90 °, at least ± 125 ° in a direction away from the neutral detection position C with reference to a straight line CO connecting the cusps 15a and 15b to the neutral detection position C and the rotation axis O. It is necessary to set to the rotated position.

一方、尖部15a,15bが中立検出位置Cと回転軸心Oとを結ぶ直線COを基準として、中立検出位置Cから遠ざかる方向に±135°回転した位置を超えると、磁力線がホール素子20を通りにくくなり、図8の曲線Fに示すように有効角度が狭くなることはないが、図8の曲線Gに示すように検出出力の直線性、精度共に悪化することが確認された。   On the other hand, when the cusps 15a and 15b exceed the position rotated ± 135 ° in the direction away from the neutral detection position C with reference to the straight line CO connecting the neutral detection position C and the rotation axis O, the magnetic lines of force pass through the Hall element 20. Although the effective angle does not narrow as shown by the curve F in FIG. 8, it has been confirmed that both the linearity and accuracy of the detection output deteriorate as shown by the curve G in FIG. 8.

(磁石の他の形状、図9及び図10参照)
本発明に係る角度センサに用いることのできる他の形状の磁石を図9及び図10に示す。
(Refer to other shapes of magnet, FIGS. 9 and 10)
9 and 10 show other shapes of magnets that can be used in the angle sensor according to the present invention.

図9(A)に示す三日月形状の磁石16は、半径r1,r2の円弧の中央部分を直線状としたものであり、前記磁石15と比較して出力特性に大きな変化はない。   The crescent-shaped magnet 16 shown in FIG. 9 (A) has a circular central portion with radii r1 and r2, and has no significant change in output characteristics as compared with the magnet 15.

図9(B)に示す三日月形状の磁石17は、二つの楕円jを間隔Kで重ねたものであり、磁束密度が最大になる先端尖部17a,17bが中立検出位置Cからより遠ざかる位置に設定されている。この磁石17にあっても前記磁石15と比較して出力特性に大きな変化はなく、かつ、電気的有効角度を±90°よりもさらに大きくすることができる。   The crescent-shaped magnet 17 shown in FIG. 9B is obtained by overlapping two ellipses j at intervals K, and the tip cusps 17a and 17b at which the magnetic flux density is maximized are located further away from the neutral detection position C. Is set. Even in the magnet 17, the output characteristics are not significantly changed as compared with the magnet 15, and the electrical effective angle can be made larger than ± 90 °.

また、図9(A),(B)に示す形状以外に、図10(A),(B),(C)に示す直線で構成された磁石18A,18B,18Cであってもよい。各磁石18A,18B,18Cの先端尖部はそれぞれ符号18Aa,18Ab,18Ba,18Bb,18Ca,18Cbで示す。   In addition to the shapes shown in FIGS. 9A and 9B, magnets 18A, 18B, and 18C configured by straight lines shown in FIGS. 10A, 10B, and 10C may be used. The tip of each magnet 18A, 18B, 18C is denoted by reference numerals 18Aa, 18Ab, 18Ba, 18Bb, 18Ca, 18Cb, respectively.

(他の実施例)
なお、本発明に係る角度センサは前記実施例に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々の構成に変更することができる。
(Other examples)
The angle sensor according to the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be changed to various configurations within the scope of the gist.

例えば、三日月形状の磁石の細部の形状は任意であり、図9及び図10に示したもの以外の他の形状とすることも可能である。   For example, the shape of the details of the crescent-shaped magnet is arbitrary, and other shapes than those shown in FIGS. 9 and 10 can be used.

本発明に係る角度センサの一実施例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows one Example of the angle sensor which concerns on this invention. 前記角度センサを示す正面図である。It is a front view which shows the said angle sensor. 前記角度センサにおいて磁石によって形成される磁束分布を示すチャート図である。It is a chart figure showing magnetic flux distribution formed with a magnet in the angle sensor. 前記角度センサにおける実験例1での出力特性及びずれ量を示すグラフである。It is a graph which shows the output characteristic and the deviation | shift amount in Experimental example 1 in the said angle sensor. 前記角度センサにおける実験例2での出力特性及びずれ量を示すグラフである。It is a graph which shows the output characteristic and the deviation | shift amount in Experimental example 2 in the said angle sensor. 前記角度センサにおける実験例3での出力特性及びずれ量を示すグラフである。It is a graph which shows the output characteristic and the deviation | shift amount in Experimental example 3 in the said angle sensor. 前記角度センサにおける実験例4での出力特性及びずれ量を示すグラフである。It is a graph which shows the output characteristic and the deviation | shift amount in Experimental example 4 in the said angle sensor. 前記角度センサにおける実験例5での出力特性及びずれ量を示すグラフである。It is a graph which shows the output characteristic and the deviation | shift amount in Experimental example 5 in the said angle sensor. 磁石の他の例を示す正面図である。It is a front view which shows the other example of a magnet. 磁石のさらに他の例を示す正面図である。It is a front view which shows the other example of a magnet. 従来の角度センサにおける磁石と磁気検知素子との配置関係を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the arrangement | positioning relationship between the magnet and magnetic detection element in the conventional angle sensor. 従来の角度センサにおける出力特性を示すグラフである。It is a graph which shows the output characteristic in the conventional angle sensor. 従来の角度センサにおける出力のずれ量を示すグラフである。It is a graph which shows the deviation | shift amount of the output in the conventional angle sensor. 直方体の磁石によって形成される磁束分布を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows magnetic flux distribution formed with a rectangular parallelepiped magnet. 従来の角度センサにおいて改良された磁石の形状を示し、(A)は正面図、(B)は斜視図である。The shape of the magnet improved in the conventional angle sensor is shown, (A) is a front view, (B) is a perspective view. 図15に示す半円形状の磁石によって形成される磁束分布を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows magnetic flux distribution formed with the semicircle-shaped magnet shown in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

10…シャフト
15,16,17…磁石
15a,15b…先端尖部
20…ホール素子
C…中立検出位置
P…重心位置
O…回転軸心
CO…中立検出位置と回転軸心とを結ぶ直線
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Shaft 15, 16, 17 ... Magnet 15a, 15b ... Point tip 20 ... Hall element C ... Neutral detection position P ... Center of gravity position O ... Rotation axis CO ... Straight line which connects neutral detection position and rotation axis

Claims (3)

磁石と磁気検知素子とを互いに対向させて配置し、両者の相対的な回転角度を磁気検知素子の出力に基づいて検出する角度センサにおいて、
前記磁石の形状を該磁石の回転平面において三日月形状とし、
前記磁石の回転軸心が該磁石の重心位置を通る線上にほぼ一致させて配置されていること、
を特徴とする角度センサ。
In the angle sensor that arranges the magnet and the magnetic sensing element to face each other and detects the relative rotation angle of both based on the output of the magnetic sensing element,
The shape of the magnet is a crescent shape in the plane of rotation of the magnet,
The rotational axis of the magnet is arranged substantially on a line passing through the center of gravity of the magnet,
An angle sensor characterized by.
三日月形状の磁石の先端尖部が、磁気検知素子の中立検出位置と回転軸心とを結ぶ直線を基準として、該中立検出位置から遠ざかる方向に±(130°±5°)回転した位置に設定されていることを特徴とする請求項1に記載の角度センサ。   The tip of the crescent-shaped magnet is set to a position rotated ± (130 ° ± 5 °) in the direction away from the neutral detection position with reference to the straight line connecting the neutral detection position of the magnetic sensor and the rotation axis. The angle sensor according to claim 1, wherein the angle sensor is provided. 前記磁気検知素子はホール素子又は磁気抵抗素子であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の角度センサ。   The angle sensor according to claim 1, wherein the magnetic sensing element is a Hall element or a magnetoresistive element.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009025222A (en) * 2007-07-23 2009-02-05 Denso Corp Device for detecting rotation angle
JP2014122862A (en) * 2012-12-21 2014-07-03 Hitachi Constr Mach Co Ltd Angle detection device for construction machine
JP2018021795A (en) * 2016-08-02 2018-02-08 アイシン精機株式会社 Rotation angle detection device

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009025222A (en) * 2007-07-23 2009-02-05 Denso Corp Device for detecting rotation angle
JP2014122862A (en) * 2012-12-21 2014-07-03 Hitachi Constr Mach Co Ltd Angle detection device for construction machine
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