JP2005181252A - Magnetic rotary position sensor - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce linear error of detection magnetic flux density of a magnetoelectric conversion element. <P>SOLUTION: First and second semi-cylindrical magnets 32a and 32b are oppositely arranged on the inner face of a cylindrical yoke 31 comprising a soft magnetic material. Each of the magnets 32a and 32b is magnetized so that N and S poles are opposed in an inner circumferential face. Magnetic sensors 33a and 33b are arranged in a space formed by the magnets 32a and 32b. When the magnetic sensors 33a and 33b are assumed as a circle taking as a center the center of the yoke 31, they are arranged at an interval of 180° on a circumference. A square magnetic piece 34 is arranged at the center part of a circumferential length of the magnets 32a and 32b, and magnetic permeability of the center part of the circumferential length of the magnets 32a and 32b is enlarged. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は磁束の変化を電圧に変換する磁電変換素子を用いて非接触で回転角の絶対位置を電気的な出力として検出する磁気式ロータリポジションセンサに関するものである。   The present invention relates to a magnetic rotary position sensor that detects an absolute position of a rotation angle as an electrical output in a non-contact manner by using a magnetoelectric conversion element that converts a change in magnetic flux into a voltage.

磁束の変化を電圧に変換する磁電変換素子を用いて非接触で回転角の絶対位置を電気的な出力として検出する磁気式ロータリポジションセンサとしては、先願である特願2003−285194号の明細書等に記載された磁気式ロータリポジションセンサがある。   Japanese Patent Application No. 2003-285194, which is a prior application, is a magnetic rotary position sensor that detects an absolute position of a rotation angle as an electrical output in a non-contact manner using a magnetoelectric transducer that converts a change in magnetic flux into a voltage. There is a magnetic rotary position sensor described in a document.

図5は上記の先願の明細書等に記載された磁気式ロータリポジションセンサの基本構成を示す図である。図に示すように、軟質磁性材料からなる円筒状のヨーク1の内面に円弧角α(α≦180°)の半円筒状の第1、第2のマグネット2a、2bが対向して配置され、各々のマグネット2a、2bは内周面にN、S極が対向するように着磁されている。また、マグネット2a、2bによって形成された空間内に磁気センサ3が配置され、磁気センサ3はヨーク1の中心Oを中心としかつ半径rの円を考えたとき、その円の円周の接線方向の磁界成分を検出する位置に配置されており、半径rは磁気センサ3の外形寸法幅wの1/2以上である。そして、ヨーク1が磁気センサ3に対して中心Oを回転中心として回転する。   FIG. 5 is a diagram showing the basic configuration of the magnetic rotary position sensor described in the specification of the above-mentioned prior application. As shown in the figure, semi-cylindrical first and second magnets 2a and 2b having an arc angle α (α ≦ 180 °) are arranged to face each other on the inner surface of a cylindrical yoke 1 made of a soft magnetic material. Each of the magnets 2a and 2b is magnetized so that the N and S poles face the inner peripheral surface. Further, when the magnetic sensor 3 is arranged in a space formed by the magnets 2a and 2b, and the magnetic sensor 3 considers a circle having a center at the center O of the yoke 1 and a radius r, the tangential direction of the circumference of the circle The radius r is at least 1/2 of the outer dimension width w of the magnetic sensor 3. The yoke 1 rotates with respect to the magnetic sensor 3 with the center O as the center of rotation.

この磁気式ロータリポジションセンサにおいては、図5に示す状態のときには、磁気センサ3の感磁面に直角に交わる磁束の成分はなく、図5に示す状態からヨーク1が±90°回転した状態のときには、磁気センサ3の感磁面に直角に交わる磁束成分がもっとも大きくなる。すなわち、円筒内の磁界が平行な磁界とならず、中心から遠ざかるにつれて若干湾曲した形状になることを積極的に利用すると、半径r、円弧角αを適当に選ぶことにより、磁気センサ3の検出磁束密度を直線近似することができる。   In this magnetic rotary position sensor, in the state shown in FIG. 5, there is no magnetic flux component intersecting at right angles to the magnetic sensing surface of the magnetic sensor 3, and the yoke 1 is rotated ± 90 ° from the state shown in FIG. Sometimes, the magnetic flux component intersecting at right angles to the magnetic sensitive surface of the magnetic sensor 3 becomes the largest. In other words, if the fact that the magnetic field in the cylinder does not become a parallel magnetic field and becomes slightly curved as it goes away from the center is actively used, the radius r and the arc angle α can be appropriately selected to detect the magnetic sensor 3. The magnetic flux density can be linearly approximated.

そして、このような磁気式ロータリポジションセンサにおいては、マグネット2a、2bによって形成された空間には磁性材料はなく、空気だけなので、ヒステリシス現象は発生しない。また、ヨーク1の中心Oを中心としかつ磁気センサ3の外形寸法幅wの1/2以上の値を半径rとする円を考えたときに上記円の円周の接線方向の磁界成分を検出する位置に磁気センサ3を配置しているから、磁気センサ3に対するヨーク1の回転角度θの広い範囲に亘って検出誤差が小さくなる。   In such a magnetic rotary position sensor, there is no magnetic material in the space formed by the magnets 2a and 2b, and only air, so no hysteresis phenomenon occurs. Further, when considering a circle centered on the center O of the yoke 1 and having a radius r of a value of 1/2 or more of the outer dimension width w of the magnetic sensor 3, the magnetic field component in the tangential direction of the circumference of the circle is detected. Since the magnetic sensor 3 is disposed at the position where the magnetic sensor 3 is positioned, the detection error is reduced over a wide range of the rotation angle θ of the yoke 1 relative to the magnetic sensor 3.

図6は図5に示した磁気式ロータリポジションセンサの動作説明図で、(a)は図5に示した磁気式ロータリポジションセンサにおける回転角度θと検出磁束密度との関係を示すグラフで、曲線aは磁気センサ3の検出部を通過する磁束量の絶対値の変化を示し、曲線bは磁気センサ3の実際の検出磁束密度の変化を示す(なお、回転角度θ、検出磁束密度が共に正である領域では曲線a、bが重複)。また、(b)〜(d)は図5に示した磁気式ロータリポジションセンサのマグネット2a、2bと磁気センサ3との位置関係を示す図であり、(b)は回転角度θが最小検出回転角度θminの状態を示し、(c)は回転角度θが0の状態を示し、(d)は回転角度θが最大検出回転角度θmaxの状態を示す。そして、図6(a)に示すように、磁気センサ3の検出部を通過する磁束量の絶対値の変化を示す曲線aは縦軸に対して対称となるが、磁気センサ3に対してヨーク1が回転するから、回転角度θが0のときに磁気センサ3の検出部の極性が反転し、磁気センサ3の実際の検出磁束密度の変化は曲線bで示されるようになる。このため、回転角度θが0の位置に変極点が表われ、近似直線cで示される磁気センサ3の理想的な検出磁束密度に対する磁気センサ3の実際の検出磁束密度の誤差すなわち直線誤差が生じる。   FIG. 6 is a diagram for explaining the operation of the magnetic rotary position sensor shown in FIG. 5. FIG. 6A is a graph showing the relationship between the rotation angle θ and the detected magnetic flux density in the magnetic rotary position sensor shown in FIG. a represents the change in the absolute value of the amount of magnetic flux passing through the detection unit of the magnetic sensor 3, and the curve b represents the change in the actual detected magnetic flux density of the magnetic sensor 3 (note that both the rotation angle θ and the detected magnetic flux density are positive). The curves a and b overlap in the region where FIGS. 5B to 5D are views showing the positional relationship between the magnets 2a and 2b of the magnetic rotary position sensor shown in FIG. 5 and the magnetic sensor 3, and FIG. The state of the angle θmin is shown, (c) shows the state where the rotational angle θ is 0, and (d) shows the state where the rotational angle θ is the maximum detected rotational angle θmax. As shown in FIG. 6A, the curve a indicating the change in the absolute value of the amount of magnetic flux passing through the detection unit of the magnetic sensor 3 is symmetric with respect to the vertical axis. Since 1 rotates, the polarity of the detection part of the magnetic sensor 3 is reversed when the rotation angle θ is 0, and the change in the actual detected magnetic flux density of the magnetic sensor 3 is as shown by the curve b. Therefore, an inflection point appears at the position where the rotation angle θ is 0, and an error of the actual detected magnetic flux density of the magnetic sensor 3 with respect to the ideal detected magnetic flux density of the magnetic sensor 3 indicated by the approximate line c, that is, a linear error occurs. .

また、先願である特願2003−321534号の明細書等に記載された磁気式ロータリポジションセンサが考えられている。   Further, a magnetic rotary position sensor described in the specification of Japanese Patent Application No. 2003-321534, which is a prior application, has been considered.

図7は上記の先願の明細書等に記載された磁気式ロータリポジションセンサの基本構成を示す図である。図に示すように、軟質磁性材料からなる円筒状のヨーク11の内面に半円筒状の第1、第2のマグネット12a、12bが対向して配置され、各々のマグネット12a、12bは内周面にN、S極が対向するように着磁されている。また、マグネット12a、12bによって形成された空間内に磁気センサ13a、13bが配置され、磁気センサ13a、13bはヨーク11の中心を中心とする円を考えたとき、その円の円周の接線方向の磁界成分を検出する位置に配置されており、磁気センサ13aの中心線と磁気センサ13bの中心線とは一致しており、磁気センサ13a、13bの中心線はヨーク11の中心を通る。そして、ヨーク1が磁気センサ13a、13bに対してヨーク11の中心を回転中心として回転する。また、マグネット12a、12bの円周長の中心部に内側に突出した角形の突出部14が設けられ、マグネット12a、12bの円周長の中心部の起磁力が大きくなっている。   FIG. 7 is a diagram showing a basic configuration of the magnetic rotary position sensor described in the specification of the above-mentioned prior application. As shown in the figure, semi-cylindrical first and second magnets 12a and 12b are arranged opposite to the inner surface of a cylindrical yoke 11 made of a soft magnetic material, and each of the magnets 12a and 12b has an inner peripheral surface. Are magnetized so that the N and S poles face each other. Further, when the magnetic sensors 13a and 13b are arranged in the space formed by the magnets 12a and 12b, and the magnetic sensors 13a and 13b are considered to be a circle centered on the center of the yoke 11, the tangential direction of the circumference of the circle The center line of the magnetic sensor 13 a coincides with the center line of the magnetic sensor 13 b, and the center lines of the magnetic sensors 13 a and 13 b pass through the center of the yoke 11. The yoke 1 rotates with respect to the magnetic sensors 13a and 13b with the center of the yoke 11 as the center of rotation. Moreover, the square protrusion part 14 which protruded inside is provided in the center part of the circumferential length of magnet 12a, 12b, and the magnetomotive force of the center part of the circumferential length of magnet 12a, 12b is large.

この磁気式ロータリポジションセンサにおいては、マグネット12a、12bの円周長の中心部に突出部14が設けられ、マグネット12a、12bの円周長の中心部の起磁力が大きくなっているから、磁気抵抗が大きく磁束が通りづらい回転角度θが0°付近の不足する磁束量を補うことができる。このため、磁気センサ13a、13bの検出磁束密度の検出角度範囲中心部の直線誤差を小さくすることができる。   In this magnetic rotary position sensor, the protrusion 14 is provided at the center of the circumference of the magnets 12a and 12b, and the magnetomotive force at the center of the circumference of the magnets 12a and 12b is increased. It is possible to compensate for an insufficient amount of magnetic flux when the rotation angle θ is high and the magnetic flux does not easily pass around 0 °. For this reason, the linear error at the center of the detection angle range of the detected magnetic flux density of the magnetic sensors 13a and 13b can be reduced.

図8は上記の先願の明細書等に記載された他の磁気式ロータリポジションセンサの基本構成を示す図で、(a)は基本構成そのものを示す図、(b)はマグネット21b(21a)の円周長位置と着磁量との関係を示すグラフで、(b)のA〜C位置は(a)のA〜C位置と対応する。図に示すように、円筒状のヨーク11の内面に半円筒状の第1、第2のマグネット21a、21bが対向して配置され、各々のマグネット21a、21bは内周面にN、S極が対向するように着磁されている。また、マグネット21a、21bによって形成された空間内に磁気センサ13a、13bが配置されている。また、マグネット21a、21bの円周長の中心部の着磁量が大きくなっており、マグネット21a、21bの円周長の中心部の起磁力が大きくなっている。   FIG. 8 is a diagram showing a basic configuration of another magnetic rotary position sensor described in the specification of the above-mentioned prior application, wherein (a) is a diagram showing the basic configuration itself, and (b) is a magnet 21b (21a). (B) A-C position corresponds to (A) A-C position. As shown in the figure, semi-cylindrical first and second magnets 21a and 21b are arranged to face the inner surface of a cylindrical yoke 11, and each of the magnets 21a and 21b has N and S poles on the inner peripheral surface. Are magnetized so as to face each other. Magnetic sensors 13a and 13b are arranged in a space formed by the magnets 21a and 21b. In addition, the magnetizing amount at the central portion of the circumferential length of the magnets 21a and 21b is large, and the magnetomotive force at the central portion of the circumferential length of the magnets 21a and 21b is large.

この磁気式ロータリポジションセンサにおいても、マグネット21a、21bの円周長の中心部の着磁量が大きくなっており、マグネット21a、21bの円周長の中心部の起磁力が大きくなっているから、磁気センサ13a、13bの検出磁束密度の検出角度範囲中心部の直線誤差を小さくすることができる。   Also in this magnetic rotary position sensor, the amount of magnetization at the center of the circumference of the magnets 21a and 21b is large, and the magnetomotive force at the center of the circumference of the magnets 21a and 21b is large. The linear error at the center of the detection angle range of the detected magnetic flux density of the magnetic sensors 13a and 13b can be reduced.

なお、この種の従来技術について記載されている文献としては、特許文献1、2を挙げることができる。   Patent Documents 1 and 2 can be cited as documents describing this type of prior art.

米国特許第5544000号明細書US Pat. No. 5544000 米国特許第5789917号明細書US Pat. No. 5,789,917

しかし、図5に示した磁気式ロータリポジションセンサにおいては、磁気センサ3の検出磁束密度の検出角度範囲中心部の直線誤差を小さくすることができない。また、図7、図8に示した磁気式ロータリポジションセンサにおいては、マグネット12a、12bの形状、マグネット21a、21bの着磁分布が特殊になるから、マグネットの配向、着磁ヨークおよび着磁方法を十分に検討して、専用の金型、着磁ヨーク等を製作する必要があるので、多くの製造時間を要し、また製造コストが高価となる。   However, in the magnetic rotary position sensor shown in FIG. 5, the linear error at the center of the detection angle range of the detected magnetic flux density of the magnetic sensor 3 cannot be reduced. Further, in the magnetic rotary position sensor shown in FIGS. 7 and 8, since the shape of the magnets 12a and 12b and the magnetization distribution of the magnets 21a and 21b are special, the magnet orientation, the magnetizing yoke, and the magnetizing method Therefore, it is necessary to manufacture a dedicated mold, a magnetized yoke, etc., which requires a lot of manufacturing time and increases the manufacturing cost.

本発明は上述の課題を解決するためになされたもので、磁電変換素子の検出磁束密度の直線誤差が小さい磁気式ロータリポジションセンサを提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a magnetic rotary position sensor with a small linear error in the detected magnetic flux density of the magnetoelectric transducer.

この目的を達成するため、本発明においては、円筒状のヨークの内面に半円筒状で内周面にN、S極が対向するように着磁された第1、第2のマグネットを対向させて配置し、上記第1、第2のマグネットによって発生する磁界中に上記第1、第2のマグネットに対して回転する磁電変換素子を配置し、上記ヨークの中心を中心としかつ上記磁電変換素子の外形寸法幅の1/2以上の値を半径とする円を考えたときに上記円の円周の接線方向の磁界成分を検出する位置に上記磁電変換素子を配置し、上記第1、第2のマグネットの円周長の中心部の透磁率を大きくする。   In order to achieve this object, in the present invention, the first and second magnets, which are semi-cylindrical on the inner surface of the cylindrical yoke and magnetized so that the N and S poles face each other, face each other. Arranged in a magnetic field generated by the first and second magnets, the magnetoelectric conversion element rotating with respect to the first and second magnets, the center of the yoke and the magnetoelectric conversion element The magnetoelectric transducer is arranged at a position where a magnetic field component in the tangential direction of the circumference of the circle is detected when considering a circle having a radius of ½ or more of the outer dimension width of the first, second, 2. Increase the magnetic permeability at the center of the circumferential length of the magnet.

この場合、上記第1、第2のマグネットの円周長の中心部に磁性材片を配置してもよい。   In this case, you may arrange | position a magnetic material piece in the center part of the circumferential length of the said 1st, 2nd magnet.

本発明に係る磁気式ロータリポジションセンサにおいては、第1、第2のマグネットの円周長の中心部の透磁率が大きいから、磁電変換素子の検出角度範囲中心部の検出磁束密度の直線誤差を小さくすることができる。   In the magnetic rotary position sensor according to the present invention, the magnetic permeability at the central portion of the circumferential length of the first and second magnets is large. Therefore, the linear error of the detected magnetic flux density at the central portion of the detection angle range of the magnetoelectric transducer is calculated. Can be small.

図1は本発明に係る磁気式ロータリポジションセンサの基本構成を示す図である。図に示すように、軟質磁性材料からなる円筒状のヨーク31の内面に半円筒状の第1、第2のマグネット32a、32bが対向して配置され、各々のマグネット32a、32bは内周面にN、S極が対向するように着磁されている。また、マグネット32a、32bによって形成された空間内に磁気センサ33a、33bが配置され、マグネット32a、32bによって発生する磁界中に磁気センサ33a、33bが配置されている。また、磁気センサ33a、33bはヨーク31の中心を中心とする円を考えたとき、その円の円周の接線方向の磁界成分を検出する位置に配置されており、磁気センサ33aの中心線と磁気センサ33bの中心線とは一致しており、磁気センサ33a、33bの中心線はヨーク31の中心を通る。すなわち、円周上180度の間隔で2個の磁気センサ33a、33bが配置されている。また、上記円の半径は磁気センサ33a、33bの外形寸法幅の1/2以上である。そして、ヨーク31が磁気センサ33a、33bに対してヨーク31の中心を回転中心として回転する。また、マグネット32a、32bの円周長の中心部に内側に角形の磁性材片34が配置され、マグネット32a、32bの円周長の中心部の透磁率が大きくなっている。   FIG. 1 is a diagram showing a basic configuration of a magnetic rotary position sensor according to the present invention. As shown in the figure, semi-cylindrical first and second magnets 32a and 32b are arranged opposite to the inner surface of a cylindrical yoke 31 made of a soft magnetic material, and each of the magnets 32a and 32b has an inner peripheral surface. Are magnetized so that the N and S poles face each other. Further, magnetic sensors 33a and 33b are disposed in a space formed by the magnets 32a and 32b, and the magnetic sensors 33a and 33b are disposed in a magnetic field generated by the magnets 32a and 32b. Further, when considering a circle centered on the center of the yoke 31, the magnetic sensors 33a and 33b are arranged at positions where the magnetic field component in the tangential direction of the circumference of the circle is detected. The center line of the magnetic sensor 33 b coincides with the center line of the magnetic sensor 33 b, and the center line of the magnetic sensors 33 a and 33 b passes through the center of the yoke 31. That is, two magnetic sensors 33a and 33b are arranged at intervals of 180 degrees on the circumference. Further, the radius of the circle is 1/2 or more of the outer dimension width of the magnetic sensors 33a and 33b. The yoke 31 rotates with respect to the magnetic sensors 33a and 33b with the center of the yoke 31 as the rotation center. In addition, a rectangular magnetic material piece 34 is disposed on the inner side of the circumferential length of the magnets 32a and 32b, and the permeability of the circumferential length of the magnets 32a and 32b is increased.

この磁気式ロータリポジションセンサにおいては、マグネット32a、32bの円周長の中心部に磁性材片34が配置され、マグネット32a、32bの円周長の中心部の透磁率が大きくなって磁気抵抗が小さくなるから、図5に示した構成では磁束が通りづらい回転角度θが0°付近の不足する磁束量を補うことができる。このため、磁気センサ33a、33bの検出部を通過する磁束量の絶対値を回転角度θが0°付近で増加することができるから、磁気センサ33a、33bの検出部を通過する磁束量の絶対値の変化を示す曲線を回転角度θが0°付近で直線に近づけることができるので、磁気センサ33a、33bの検出磁束密度の検出角度範囲中心部の直線誤差を小さくすることができる。また、マグネット33a、33bの形状、着磁分布を特殊にする必要がないから、専用の金型、着磁ヨーク等を製作する必要がなく、たとえばシート成形タイプのマグネットを使用することができるので、製造時間が短くなり、また製造コストが安価になる。また、透磁率の調整による直線誤差の低減は、磁性材片34の形状と配置によって行なうことができるので、接触式ポジションセンサで行なわれているトリミング(接触式ポジションセンサの抵抗体を出力電圧の直線性等の特性が向上するように加工すること)のように、出力電圧の直線性を観測しながら磁性材片34の配置を行なうことができ、また磁性材片34の形状加工を容易に行なうことができる。また、円周上180度の間隔で2個の磁気センサ33a、33bが配置されているから、磁気センサ33a、33bの出力の和が一定であることを監視して、磁気センサ33a、33bが正常に機能していることを確認することができる。   In this magnetic rotary position sensor, a magnetic material piece 34 is disposed at the center of the circumferential length of the magnets 32a and 32b, and the magnetic permeability at the center of the circumferential length of the magnets 32a and 32b is increased so that the magnetic resistance is increased. Therefore, the configuration shown in FIG. 5 can compensate for an insufficient amount of magnetic flux where the rotation angle θ is difficult to pass through in the vicinity of 0 °. For this reason, the absolute value of the amount of magnetic flux passing through the detectors of the magnetic sensors 33a and 33b can be increased when the rotation angle θ is around 0 °, so that the absolute value of the amount of magnetic flux passing through the detectors of the magnetic sensors 33a and 33b is increased. Since the curve indicating the change in value can be made closer to a straight line when the rotation angle θ is around 0 °, the linear error at the center of the detection angle range of the detected magnetic flux density of the magnetic sensors 33a and 33b can be reduced. Further, since it is not necessary to specialize the shape and magnetization distribution of the magnets 33a and 33b, there is no need to manufacture a dedicated mold, a magnetizing yoke, etc., for example, a sheet-molding type magnet can be used. , Manufacturing time is shortened and manufacturing cost is reduced. Further, since the linear error can be reduced by adjusting the magnetic permeability depending on the shape and arrangement of the magnetic material piece 34, the trimming performed by the contact type position sensor (the resistor of the contact type position sensor is connected to the output voltage). The magnetic material pieces 34 can be arranged while observing the linearity of the output voltage, and the shape processing of the magnetic material pieces 34 can be easily performed. Can be done. Further, since the two magnetic sensors 33a and 33b are arranged at intervals of 180 degrees on the circumference, it is monitored that the sum of the outputs of the magnetic sensors 33a and 33b is constant, and the magnetic sensors 33a and 33b It can be confirmed that it is functioning normally.

図2はヨーク1、11、21の外径を20mm、内径を15mm、マグネット2a、2b、12a、12b、32a、32bの厚さを2mm、円弧角αを166°、磁気センサ3、13a、13b、33a、33bの中心部のヨーク1、11、31の中心からの距離を2.72mm、突出部14の幅aを0.5mm、径方向長さbを0.7mm、磁性材片34の幅aを0.7mm、径方向長さbを0.68mmとしたときの回転角度θと直線誤差との関係を示すグラフで、曲線aは図5に示した先願の磁気式ロータリポジションセンサの場合を示し、曲線bは図7に示した先願の磁気式ロータリポジションセンサの場合を示し、曲線cは図1に示した本発明の磁気式ロータリポジションセンサの場合を示す。そして、図2から明らかなように、磁性材片34を配置したときには、磁性材片34を配置しないときと比較して、磁気センサ33a、33bの検出磁束密度の検出角度範囲中心部の直線誤差を小さくすることができ、また突出部14を設けたときと比較して、磁気センサ33a、33bの検出磁束密度の回転角度θが0°付近(−20〜20°)の直線誤差を小さくすることができる。   2 shows that the outer diameters of the yokes 1, 11, and 21 are 20 mm, the inner diameter is 15 mm, the thicknesses of the magnets 2a, 2b, 12a, 12b, 32a, and 32b are 2 mm, the arc angle α is 166 °, and the magnetic sensors 3, 13a, The distance from the center of the yokes 1, 11, and 31 at the center of 13 b, 33 a, and 33 b is 2.72 mm, the width a of the protrusion 14 is 0.5 mm, the radial length b is 0.7 mm, and the magnetic material piece 34 5 is a graph showing the relationship between the rotation angle θ and the linear error when the width a is 0.7 mm and the radial length b is 0.68 mm, and the curve a is the magnetic rotary position of the prior application shown in FIG. The case of the sensor is shown, the curve b shows the case of the magnetic rotary position sensor of the prior application shown in FIG. 7, and the curve c shows the case of the magnetic rotary position sensor of the present invention shown in FIG. As apparent from FIG. 2, when the magnetic material piece 34 is arranged, the linear error at the center of the detection angle range of the detected magnetic flux density of the magnetic sensors 33a and 33b is compared with the case where the magnetic material piece 34 is not arranged. The linear error when the rotation angle θ of the magnetic flux density detected by the magnetic sensors 33a and 33b is around 0 ° (−20 to 20 °) is made smaller than when the protrusion 14 is provided. be able to.

図3は本発明に係る他の磁気式ロータリポジションセンサの基本構成を示す図である。図に示すように、マグネット32a、32bの円周長の中心部に内側に丸形の磁性材片35が配置され、マグネット32a、32bの円周長の中心部の透磁率が大きくなっている。   FIG. 3 is a diagram showing a basic configuration of another magnetic rotary position sensor according to the present invention. As shown in the drawing, a circular magnetic material piece 35 is disposed on the inner side of the circumferential length of the magnets 32a and 32b, and the permeability of the circumferential length of the magnets 32a and 32b is increased. .

また、図4は本発明に係る他の磁気式ロータリポジションセンサの基本構成を示す図である。図に示すように、マグネット32a、32bの円周長の中心部に内側にV字形の磁性材片36が配置され、マグネット32a、32bの円周長の中心部の透磁率が大きくなっている。   FIG. 4 is a diagram showing a basic configuration of another magnetic rotary position sensor according to the present invention. As shown in the figure, a V-shaped magnetic material piece 36 is disposed on the inner side of the circumferential length of the magnets 32a and 32b, and the magnetic permeability of the circumferential length of the magnets 32a and 32b is increased. .

図3、図4に示した磁気式ロータリポジションセンサにおいても、マグネット32a、32bの円周長の中心部に磁性材片35、36が配置され、マグネット32a、32bの円周長の中心部の透磁率が大きくなっているから、磁気センサ33a、33bの検出磁束密度の検出角度範囲中心部の直線誤差を小さくすることができる。また、専用の金型、着磁ヨーク等を製作する必要がないので、製造時間が短くなり、また製造コストが安価になる。   Also in the magnetic rotary position sensor shown in FIGS. 3 and 4, the magnetic material pieces 35 and 36 are arranged at the center of the circumference of the magnets 32a and 32b, and the center of the circumference of the magnets 32a and 32b is arranged. Since the magnetic permeability is increased, the linear error at the center of the detection angle range of the detected magnetic flux density of the magnetic sensors 33a and 33b can be reduced. In addition, since it is not necessary to manufacture a dedicated mold, a magnetized yoke, etc., the manufacturing time is shortened and the manufacturing cost is reduced.

なお、磁気センサ33a、33bとしてはホール効果センサや磁気抵抗効果センサ、MI(Magneto-impedance)センサ等の磁電変換素子を用いることができる。そして、感磁部にホール素子を使用し、AD変換、DSP、DA変換回路等を一体化した構造のプログラマブルホールICが、このような用途のために開発されており、磁束密度と出力電圧との関係を決めるゲイン調整や、磁界の極性と出力電圧の極性を変える機能、あるいは温度変化によるマグネットの磁気特性の変化をキャンセルする温度補償機能等を内蔵しており、かつそれらがプログラマブルとなっているので、現状では最も使いやすいものとなっており、ゲイン設定やマグネットの温度補正を簡単に行なうことができる。   As the magnetic sensors 33a and 33b, magnetoelectric conversion elements such as Hall effect sensors, magnetoresistance effect sensors, and MI (Magneto-impedance) sensors can be used. A programmable Hall IC that uses a Hall element in the magnetic sensing section and has an integrated AD conversion, DSP, DA conversion circuit, etc. has been developed for such applications. Gain adjustment that determines the relationship between the magnetic field, the function of changing the polarity of the magnetic field and the polarity of the output voltage, or the temperature compensation function that cancels the change in the magnetic characteristics of the magnet due to temperature change, etc. are built-in, and they are programmable Therefore, it is the easiest to use at present, and gain setting and magnet temperature correction can be easily performed.

また、上述実施の形態においては、磁性材片として角形の磁性材片34、丸形の磁性材片35、V字形の磁性材片36を配置したが、他の磁性材片を配置してもよい。   Further, in the above-described embodiment, the square magnetic material piece 34, the round magnetic material piece 35, and the V-shaped magnetic material piece 36 are arranged as the magnetic material pieces, but other magnetic material pieces may be arranged. Good.

本発明に係る磁気式ロータリポジションセンサの基本構成を示す図である。It is a figure which shows the basic composition of the magnetic type rotary position sensor which concerns on this invention. 図1、図5、図7に示した磁気式ロータリポジションセンサの回転角度θと直線誤差との関係を示すグラフである。8 is a graph showing a relationship between a rotation angle θ and a linear error of the magnetic rotary position sensor shown in FIGS. 1, 5, and 7. 本発明に係る他の磁気式ロータリポジションセンサの基本構成を示す図である。It is a figure which shows the basic composition of the other magnetic rotary position sensor which concerns on this invention. 本発明に係る他の磁気式ロータリポジションセンサの基本構成を示す図である。It is a figure which shows the basic composition of the other magnetic rotary position sensor which concerns on this invention. 先願の磁気式ロータリポジションセンサの基本構成を示す図である。It is a figure which shows the basic composition of the magnetic rotary position sensor of a prior application. 図5に示した磁気式ロータリポジションセンサの動作説明図である。It is operation | movement explanatory drawing of the magnetic type rotary position sensor shown in FIG. 他の先願の磁気式ロータリポジションセンサの基本構成を示す図である。It is a figure which shows the basic composition of the magnetic type rotary position sensor of other prior applications. 他の先願の磁気式ロータリポジションセンサの基本構成を示す図である。It is a figure which shows the basic composition of the magnetic type rotary position sensor of other prior applications.

符号の説明Explanation of symbols

31…ヨーク
32a…第1のマグネット
32b…第2のマグネット
33a…磁気センサ
33b…磁気センサ
34…磁性材片
35…磁性材片
36…磁性材片
31 ... Yoke 32a ... first magnet 32b ... second magnet 33a ... magnetic sensor 33b ... magnetic sensor 34 ... magnetic material piece 35 ... magnetic material piece 36 ... magnetic material piece

Claims (2)

円筒状のヨークの内面に半円筒状で内周面にN、S極が対向するように着磁された第1、第2のマグネットを対向させて配置し、上記第1、第2のマグネットによって発生する磁界中に上記第1、第2のマグネットに対して回転する磁電変換素子を配置し、上記ヨークの中心を中心としかつ上記磁電変換素子の外形寸法幅の1/2以上の値を半径とする円を考えたときに上記円の円周の接線方向の磁界成分を検出する位置に上記磁電変換素子を配置し、上記第1、第2のマグネットの円周長の中心部の透磁率を大きくしたことを特徴とする磁気式ロータリポジションセンサ。   The first and second magnets are arranged so as to face each other in a semi-cylindrical manner on the inner surface of the cylindrical yoke and are magnetized so that the N and S poles face each other. The magnetoelectric conversion element that rotates relative to the first and second magnets is disposed in the magnetic field generated by the above, and has a value that is at least a half of the outer dimension width of the magnetoelectric conversion element centered on the center of the yoke. When considering a circle having a radius, the magnetoelectric conversion element is disposed at a position where a magnetic field component in the tangential direction of the circumference of the circle is detected, and the central portion of the circumferential length of the first and second magnets is transparent. Magnetic rotary position sensor with increased magnetic susceptibility. 上記第1、第2のマグネットの円周長の中心部に磁性材片を配置したことを特徴とする請求項1に記載の磁気式ロータリポジションセンサ。   2. The magnetic rotary position sensor according to claim 1, wherein a magnetic material piece is disposed at the center of the circumferential length of the first and second magnets.
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