JP2006242915A - Potentiometer - Google Patents
Potentiometer Download PDFInfo
- Publication number
- JP2006242915A JP2006242915A JP2005062867A JP2005062867A JP2006242915A JP 2006242915 A JP2006242915 A JP 2006242915A JP 2005062867 A JP2005062867 A JP 2005062867A JP 2005062867 A JP2005062867 A JP 2005062867A JP 2006242915 A JP2006242915 A JP 2006242915A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- magnet
- hall element
- shaft
- potentiometer
- magnetic
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Abstract
Description
本発明は、電気機器等に組み込まれて回転位置検出に利用される非接触磁気式のポテンショメータに関する。 The present invention relates to a non-contact magnetic potentiometer incorporated in an electric device or the like and used for detecting a rotational position.
従来、この種の分野の技術として、例えば特許文献1に記載の非接触式ポテンショメータがある。従来のこのポテンショメータは、回転軸としてのシャフトに固定された円板状のマグネットと、このマグネットによって形成される磁界の磁束密度を感磁して、その磁束密度に応じた電圧を出力するホール素子とを備えている。そして、このポテンショメータでは、シャフトの回転によってホール素子からの出力電圧が変化すると、この電圧変化に基づいてシャフトの回転位置の検出が行われる。
しかしながら、上述した従来のポテンショメータでは、ホール素子がマグネットの着磁面に対向して配置されているため、シャフトの軸線方向の位置ずれに対してマグネットとホール素子との間のギャップが変動しやすい。このようなギャップの変動は、ホール素子からの出力電圧の変動が生じ易く、検出感度の不安定化を招き易い。 However, in the above-described conventional potentiometer, since the Hall element is disposed to face the magnetized surface of the magnet, the gap between the magnet and the Hall element is likely to fluctuate due to the axial displacement of the shaft. . Such a variation in the gap tends to cause a variation in the output voltage from the Hall element, and instability of the detection sensitivity.
本発明は上記課題の解決のためになされたもので、安定した検出感度を得ることができるポテンショメータ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 thereof is to provide a potentiometer capable of obtaining stable detection sensitivity.
上記課題の解決のため、本発明に係るポテンショメータは、シャフトに固定され、厚さ方向でN極とS極とに着磁されたマグネットと、マグネットによって形成された磁界の磁束密度を感磁する感磁面を有し、この感磁面で感磁した磁束密度に応じた電圧を出力するホール素子とを備え、マグネットは、周方向で厚みが変化する略円柱形状に形成され、ホール素子は、マグネットの径方向の外方でマグネットの外周面に対向して配置されていることを特徴としている。 In order to solve the above-mentioned problems, a potentiometer according to the present invention is fixed to a shaft, and is sensitive to a magnet magnetized with N and S poles in the thickness direction, and a magnetic flux density of a magnetic field formed by the magnets. And a Hall element that outputs a voltage corresponding to the magnetic flux density sensed by the magnetosensitive surface, and the magnet is formed in a substantially cylindrical shape whose thickness varies in the circumferential direction. It is characterized in that it is arranged on the outer side in the radial direction of the magnet so as to face the outer peripheral surface of the magnet.
このポテンショメータでは、マグネットの形状が周方向で厚みが変化する略円柱形状とされているため、シャフトの回転に伴ってホール素子と向き合うマグネットの厚みが変化する。これにより、ホール素子からの出力電圧が変化し、この電圧変化に基づいてシャフトの回転位置の検出が可能となっている。そして、このポテンショメータでは、ホール素子がマグネットの径方向の外方で、マグネットの外周面に対向して配置されているため、シャフトが軸線方向に位置ずれしてもマグネットとホール素子との間のギャップ変動が抑えられる。これにより、ホール素子からの出力電圧が安定し、検出感度を安定化させることが可能となる。 In this potentiometer, since the magnet has a substantially cylindrical shape whose thickness changes in the circumferential direction, the thickness of the magnet facing the Hall element changes as the shaft rotates. As a result, the output voltage from the Hall element changes, and the rotational position of the shaft can be detected based on this voltage change. In this potentiometer, since the Hall element is arranged on the outer side in the radial direction of the magnet and opposed to the outer peripheral surface of the magnet, even if the shaft is displaced in the axial direction, the Hall element is located between the magnet and the Hall element. Gap fluctuation is suppressed. Thereby, the output voltage from the Hall element is stabilized, and the detection sensitivity can be stabilized.
また、マグネットの厚みは、周方向の全周にわたって直線状又は曲線状に連続的に変化していることが好ましい。この場合、このようなマグネットの構成は、マグネットの全周にわたって磁束密度が連続的に変化するので、シャフトの回転位置の検出可能な範囲(有効電気角)を広範なものとすることができる。 Moreover, it is preferable that the thickness of the magnet is continuously changing linearly or curvedly over the entire circumference in the circumferential direction. In this case, in such a magnet configuration, the magnetic flux density continuously changes over the entire circumference of the magnet, so that the detectable range (effective electrical angle) of the rotational position of the shaft can be widened.
また、ホール素子の感磁面は、シャフトの軸線方向に延在していることが好ましい。こうすると、マグネットによって形成される磁界の磁束密度を、ホール素子の感磁面で精度良く感磁することが可能となるため、シャフトの回転位置検出の精度向上が図られる。 Moreover, it is preferable that the magnetic sensitive surface of the Hall element extends in the axial direction of the shaft. In this way, the magnetic flux density of the magnetic field formed by the magnet can be accurately sensed by the magnetic sensing surface of the Hall element, so that the accuracy of detecting the rotational position of the shaft can be improved.
また、ホール素子の感磁面は、マグネットのN極側又はS極側のいずれか一方の側に偏在して配置されていることが好ましい。こうすると、磁束密度の感磁を一層精度良く行うことが可能となるため、シャフトの回転位置検出の更なる精度向上が図られる。 Moreover, it is preferable that the magnetic sensitive surface of the Hall element is arranged unevenly on either the N pole side or the S pole side of the magnet. This makes it possible to perform magnetic sensing of the magnetic flux density with higher accuracy, thereby further improving the accuracy of detecting the rotational position of the shaft.
また、ホール素子の感磁面は、シャフトの軸線方向に対して直交する方向に延在していることが好ましい。このようなホール素子の配置によっても、マグネットによって形成される磁界の磁束密度を精度良く感磁することが可能となるため、シャフトの回転位置検出の精度向上が図られる。 Moreover, it is preferable that the magnetic sensitive surface of the Hall element extends in a direction orthogonal to the axial direction of the shaft. Even with such an arrangement of the Hall elements, it is possible to accurately sense the magnetic flux density of the magnetic field formed by the magnet, thereby improving the accuracy of detecting the rotational position of the shaft.
また、ホール素子における感磁面と反対面側には、磁性体又は永久磁石からなるヨークが配置されていることが好ましい。この場合、ホール素子内に確実に磁束を通過させることができ、磁束の漏れを抑制することができる。 Further, it is preferable that a yoke made of a magnetic material or a permanent magnet is disposed on the opposite side of the Hall element from the magnetically sensitive surface. In this case, the magnetic flux can be reliably passed through the Hall element, and leakage of the magnetic flux can be suppressed.
以上説明したように、本発明に係るポテンショメータによれば、安定した検出感度を得ることができる。また、シャフトの回転位置の検出を広範囲に行うことができる。 As described above, according to the potentiometer according to the present invention, stable detection sensitivity can be obtained. Further, the rotation position of the shaft can be detected over a wide range.
以下、図面を参照しながら本発明に係るポテンショメータの好適な実施形態について詳細に説明する。 Hereinafter, a preferred embodiment of a potentiometer according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1及び図2に示すように、非接触磁気式のポテンショメータ1は、例えば磁性体金属からなる筐体2と、回転軸としてのシャフト3とを有している。筐体2は、略円筒形状を有するキャップ状の筐体本体部4と、扁平なカバー6とによって構成され、筐体本体部4の底面4aにカバー6が固定されて、筐体本体部4の内部には円柱状の収容空間Sが設けられている。また、筐体本体部4の頂面4b側において、壁部5は肉厚に形成されており、この壁部5の中央には、収容空間Sと外部とを連通させる円形の貫通孔4cが設けられている。なお、筐体2には、後述するホール素子10の背面側を取り囲むような凹部2aが設けられ、筐体2は、ホール素子10内に確実に磁束を通過させるためのヨークとして機能する。
As shown in FIGS. 1 and 2, the non-contact magnetic potentiometer 1 includes a
シャフト3は、例えば非磁性の金属によって形成されている。このシャフト3の下端部3aは収容空間S内に配置され、上端部3bは筐体2の貫通孔4cから突出している。また、シャフト3は、貫通孔4c内に設けられた一対のボールベアリング7,7によって回転自在に支持されている。さらに、シャフト3の略中間部分には溝部3cが形成され、シャフト3の下端部3a側にはフランジ部3dが形成され、この溝部3cにはCリング8が嵌め込まれている。その結果、Cリング8とフランジ部3dとの協働により、シャフト3のスラスト方向への位置ずれ防止と、筐体2からの抜け防止とが図られる。
The
また、筐体2から突出するシャフト3の上端部3bには、操作部としての回転つまみ(図示しない)が取り付けられ、収容空間S内に収容されたシャフト3の下端部3aには、マグネット13がシャフト3と同心をなすように装着されている。このマグネット13は、図3に示すように、周方向の全周にわたって厚みが直線的に且つ連続的に変化する略円柱形状に形成され、厚さ方向でN極とS極とに着磁されている。また、マグネット13の着磁面13aにおいて、その厚みが最も薄い部分と最も厚い部分との結合部分は段部13bとなっている。なお、シャフト3を磁路に含まないようにするために、マグネット13は、樹脂部材を介してシャフト3の下端部3aに固定するようにしてもよい。
Further, a rotary knob (not shown) as an operation unit is attached to the
さらに、図1及び図2に示すように、筐体2の収容空間S内には、円形の回路基板9とホール素子10とが収容されている。回路基板9は、筐体本体部4の内壁に設けられた段部4dに押し当てられて固定されている。この回路基板9の周縁部の一部には、筐体2の凹部2aに向かって張り出す張出部9aが形成されている。ホール素子10は、3本の端子10aを有すると共に、及び脚片10bを介して回路基板9の張出部9aに固定されている。更にホール素子10は、マグネット13の径方向の外方でマグネット13の外周面13cに対向して配置されている。また、このホール素子10において、感磁膜の感磁面10cは、シャフト3の軸線L方向に延在していると共に、マグネット13のN極側に偏在して配置されている。そして、ホール素子10は、感磁面10cで感磁した磁界の磁束密度に応じた電圧を出力し、この出力電圧は、回路基板9内での所定の処理によって増幅された後、リード線16を介して外部に取り出される。
Further, as shown in FIGS. 1 and 2, a
このような構成のポテンショメータ1では、シャフト3の上端部3bに取り付けられた回転つまみ(図示しない)の操作によって、シャフト3とシャフト3の下端部3aに装着されたマグネット13とが軸線L回りに回転する。このとき、図3に示すように、マグネット13は周方向の全周にわたって厚みが直線状に且つ連続的に変化する略円柱形状に形成されているので、ホール素子10の感磁面10cに対向するマグネット13の厚さは、シャフト3の回転に伴って連続的に変化する。
In the potentiometer 1 having such a configuration, the
そこで、マグネット13の段部13bとホール素子10の感磁面10cとが向き合う位置を基準位置(回転位置0°)とすれば、ポテンショメータ1では、基準位置からシャフト3を左右いずれかの一方向に回転させていくと、回転位置が約45°〜約315°の範囲では、感磁面10cが感磁する磁束密度が正比例の関係をもって直線状に変化する。また、基準位置の近傍(約40°及び約320°)では、感磁面10cが感磁する磁束密度が最大及び最小となる。したがって、このポテンショメータ1の有効電気角は、シャフト3の回転位置の変化に対して磁束密度が直線状に変化する回転位置約45°〜約315°の範囲であり、この広範な有効電気角の範囲内で、シャフト3の回転位置に対するホール素子10からの出力電圧を正比例の関係をもって決定することができる。そして、ホール素子10からの出力電圧はリード線16を介して外部に取り出され、この出力電圧に基づいてシャフト3の回転位置の検出がなされる。
Therefore, if the position at which the
ここで、このポテンショメータ1では、ホール素子10がマグネット13の径方向の外方で、マグネット13の外周面13cに対向して配置されている。そのため、シャフト3が軸線L方向に位置ずれしても、マグネット13の外周面13cとホール素子10の感磁面10cとの間のギャップ変動が抑えられる。このようなギャップ変動の抑制は、ホール素子10からの出力電圧を安定化し、その結果として検出感度の安定化を図ることが可能となっている。
Here, in the potentiometer 1, the
また、ホール素子10の感磁面10cは、シャフト3の軸線L方向に延在していると共に、マグネット13のN極側に偏在して配置されている。これにより、図4に示すように、マグネット13のN極側からマグネット13の径方向の外方に向かう磁界の磁束密度を、ホール素子10の感磁面10cで精度良く感磁することが可能となるため、シャフト3の回転位置検出の精度向上が図られる。さらには、ホール素子10における感磁面10cの背面側には、ヨークとして機能する筐体2が位置していることから、ホール素子10内に確実に磁束を通過させることができ、磁束の漏れを抑制することができる。このことは、ホール素子10が感磁する磁束密度の変化量を十分に確保することを可能とし、検出精度の一層の向上を実現する。なお、ホール素子10の感磁面10cは、マグネット13の外周面13cに対向しているので、ヨーク等を介さずにマグネット13からの磁束を直接感磁することができる。
In addition, the
本発明は上記実施形態に限られるものではない。例えば、マグネット13の形状は、周方向の全周にわたって厚みが曲線状(例えば2次曲線状)に且つ連続的に変化する略円柱形状としてもよい。こうすると、マグネット13の寸法やホール素子10の位置などの関係によっては、図3に示したように、周方向の全周にわたって厚みが直線状に変化する場合と比べて、シャフト3の回転位置の変化量に対する磁束密度の変化量の直線性が向上し、広範な有効電気角を得ることが可能となる。また、ホール素子10の感磁面10cは、マグネット13のS極側に偏在して配置してもよい。この場合には、マグネット13の径方向の外方からマグネット13のS極側に向かう磁界の磁束密度を、ホール素子10の感磁面10cで精度良く感磁することが可能となる。また、非磁性の金属によって筐体2を形成する場合には、ホール素子10において、感磁膜の感磁面10cの背面側に金属片又は永久磁石片からなるヨークを配置することにより、ホール素子10内に確実に磁束を通過させることができる。
The present invention is not limited to the above embodiment. For example, the shape of the
さらに、ホール素子10の配置形態の変形例として、図5及び図6に示すように、ホール素子10の感磁面10cを、シャフト3の軸線L方向に対して直交する方向に延在するように配置してもよい。この場合には、図6に示すように、感磁面10cをマグネット13のN極とS極との境界部分に配置することで、シャフト3の軸線L方向に沿う磁界の磁束密度をホール素子10の感磁面10cで精度良く感磁することが可能となる。なお、この変形例においても、ホール素子10における感磁面10cの背面側には、ヨークとして機能する筐体2が位置しているため、磁束の漏れを抑制することができ、検出精度の向上が図られる。
Furthermore, as a modification of the arrangement of the
1…ポテンショメータ、3…シャフト、10…ホール素子、10c…感磁面、13…マグネット、13c…外周面、L…軸線。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Potentiometer, 3 ... Shaft, 10 ... Hall element, 10c ... Magnetosensitive surface, 13 ... Magnet, 13c ... Outer peripheral surface, L ... Axis line.
Claims (6)
前記マグネットによって形成された磁界の磁束密度を感磁する感磁面を有し、この感磁面で感磁した磁束密度に応じた電圧を出力するホール素子とを備え、
前記マグネットは、周方向で厚みが変化する略円柱形状に形成され、
前記ホール素子は、前記マグネットの径方向の外方で前記マグネットの外周面に対向して配置されていることを特徴とするポテンショメータ。 A magnet fixed to the shaft and magnetized in the thickness direction to N and S poles;
A magnetic sensing surface that senses the magnetic flux density of the magnetic field formed by the magnet, and a Hall element that outputs a voltage corresponding to the magnetic flux density sensed by the magnetic sensing surface,
The magnet is formed in a substantially cylindrical shape whose thickness changes in the circumferential direction,
The potentiometer, wherein the hall element is disposed on the outer side in the radial direction of the magnet so as to face the outer peripheral surface of the magnet.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005062867A JP2006242915A (en) | 2005-03-07 | 2005-03-07 | Potentiometer |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005062867A JP2006242915A (en) | 2005-03-07 | 2005-03-07 | Potentiometer |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2006242915A true JP2006242915A (en) | 2006-09-14 |
Family
ID=37049463
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2005062867A Pending JP2006242915A (en) | 2005-03-07 | 2005-03-07 | Potentiometer |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2006242915A (en) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008076193A (en) * | 2006-09-20 | 2008-04-03 | Asahi Kasei Electronics Co Ltd | Position detector, optical system with position detector, and imaging device |
JP2009204567A (en) * | 2008-02-29 | 2009-09-10 | Nippon Seiki Co Ltd | Rotation angle detecting device |
JP2009229314A (en) * | 2008-03-24 | 2009-10-08 | Furukawa Electric Co Ltd:The | Rotation angle detector |
JP2010133943A (en) * | 2008-10-28 | 2010-06-17 | Hitachi Cable Ltd | Index sensor |
EP1998147A3 (en) * | 2007-05-29 | 2013-01-23 | Robert Bosch Gmbh | Measuring device for contactless calculation of a rotation angle with radially polarised magnets |
JP2016121901A (en) * | 2014-12-24 | 2016-07-07 | 栄通信工業株式会社 | Noncontact multiple-rotation potentiometer |
-
2005
- 2005-03-07 JP JP2005062867A patent/JP2006242915A/en active Pending
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008076193A (en) * | 2006-09-20 | 2008-04-03 | Asahi Kasei Electronics Co Ltd | Position detector, optical system with position detector, and imaging device |
EP1998147A3 (en) * | 2007-05-29 | 2013-01-23 | Robert Bosch Gmbh | Measuring device for contactless calculation of a rotation angle with radially polarised magnets |
JP2009204567A (en) * | 2008-02-29 | 2009-09-10 | Nippon Seiki Co Ltd | Rotation angle detecting device |
JP2009229314A (en) * | 2008-03-24 | 2009-10-08 | Furukawa Electric Co Ltd:The | Rotation angle detector |
JP2010133943A (en) * | 2008-10-28 | 2010-06-17 | Hitachi Cable Ltd | Index sensor |
JP2016121901A (en) * | 2014-12-24 | 2016-07-07 | 栄通信工業株式会社 | Noncontact multiple-rotation potentiometer |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5231365B2 (en) | Rotation angle detection sensor | |
JP5666886B2 (en) | Rotary encoder | |
JP4169536B2 (en) | Actuator | |
JP5801566B2 (en) | Rotation angle detector | |
JP2006047227A (en) | Rotation angle detector | |
JP2005345153A (en) | Rotation angle detector | |
JP2006242915A (en) | Potentiometer | |
JP2007263585A (en) | Rotation angle detector | |
EP2208978A2 (en) | Compact magnetic torque sensing systems | |
US7710110B2 (en) | Rotary sensor with rotary sensing element and rotatable hollow magnet | |
JP2016099190A (en) | Rotation angle detection device | |
JP5886269B2 (en) | Rotation detection device and motor | |
JP2004125401A (en) | Rotation angle sensing device | |
US10416001B2 (en) | Magnet arrangement for rotational angle detection | |
JP2009047426A (en) | Noncontact rotation angle detecting sensor | |
JP4918406B2 (en) | Electromagnetic clutch | |
JP2020088976A (en) | motor | |
JP2006214985A (en) | Potentiometer | |
JP4590785B2 (en) | Non-contact position sensor | |
JP2007010581A (en) | Noncontact type potentiometer | |
JP2003194580A (en) | Angle-of-rotation sensor | |
JP2005195471A (en) | Rotation angle detecting device | |
JP2021025805A (en) | Rotation angle detection sensor | |
JP4373157B2 (en) | Angle detector | |
JP2010038573A (en) | Potentiometer |