JP2008128752A - Noncontact type angle sensor - Google Patents
Noncontact type angle sensor Download PDFInfo
- Publication number
- JP2008128752A JP2008128752A JP2006312454A JP2006312454A JP2008128752A JP 2008128752 A JP2008128752 A JP 2008128752A JP 2006312454 A JP2006312454 A JP 2006312454A JP 2006312454 A JP2006312454 A JP 2006312454A JP 2008128752 A JP2008128752 A JP 2008128752A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- rotor core
- magnetic
- angle sensor
- magnets
- pair
- 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
この発明は、ロボットなどに使用する回転動作するアクチュエータなどに利用される非接触型角度センサに関する。 The present invention relates to a non-contact type angle sensor used for a rotating actuator used for a robot or the like.
図1Aは従来の非接触型角度センサ1の斜視図である。図1Aに示すように、可動しない固定コア2の上面に、ほぼ半円状をなす一対の磁石(永久磁石)42、44が配置される。固定コア2は円板状であり、磁性材料よりなる。
磁気センサ6は、この例では、一対の磁石42、44の間に配置される。磁石42、44は、回転軸10の軸心方向に互いに逆向きに着磁されている。なお、この例では、磁石42については、上側がS極、下側がN極に着磁され、磁石44については、上側がN極、下側がS極に着磁されている。なお、角度を検出する対象となる可動体(図示せず)は、回転軸10に取りつけられている。
ロータコア8は、磁性材料よりなり、磁石42、44と同様、ほぼ半円状をなす平板状である。ロータコア8の中心部分には、回転軸10が勘合される半円状のロータコア開口部8bが設けられる。回転軸10の端部とロータコア開口部8bとが勘合され、その板面が回転軸10の軸心と垂直とされ、かつ磁石42、44と近接対向するように、ロータコア8は回転軸10に取り付けられる。また、磁石42と磁石44との間には、空間4aが設けられ、この空間4aに回転軸10は取り付けられる。
FIG. 1A is a perspective view of a conventional non-contact angle sensor 1. As shown in FIG. 1A, a pair of substantially semicircular magnets (permanent magnets) 42 and 44 are disposed on the upper surface of the fixed
In this example, the
The
次に、磁気センサ6について簡単に説明する。図1Bは磁気センサ6の一例の斜視図である。磁気センサ6は、例えば、ホール素子を用いて構成されたホールICとされ、磁気センサ端子6aが取り付けられる。磁気センサ6の上面6Aと底面6Bを通過する磁界の強度を検出し、この検出された磁界の強度に応じた電圧を出力する。簡略化して説明すると、上面6Aから底面6Bへの磁界の強度αと、底面6Bから上面6Aへの磁界の強度βとを検出し、αとβの差に応じた電圧を出力する。
磁気センサ6は、固定コア2の板面と垂直方向の、つまり、磁石42、44の板厚方向の磁界の変化を検出するように配置されている。ロータコア8の回転運動により、磁石42、44間の磁界は変化し、上述のように、磁気センサ6は磁気センサの上面6Aおよび底面6Bを通る磁界の強度に応じた電圧を出力する。従って、磁石42、磁石44間の磁界の強度の変化に応じて、磁気センサ6の出力電圧も変化する。よって、磁気センサ6の出力電圧の変化を求めることにより、ロータコア8の回転運動つまり、回転軸10に取り付けられている可動体の回転角度を検出できる。なお、非接触型角度センサ1の詳細については、特許文献1に記載されている。
Next, the
The
図1Cは、非接触型角度センサ1の変形例である非接触型角度センサ9の斜視図である。なお、同一機能構成部分には、同一参照番号を付記して、重複説明を省略し、以下の説明においても同様とする。非接触型角度センサ1と違う部分は、磁石42、44の磁気センサ6と対向していない側平面が更に近接され、磁石42および磁石44の中心部分には、回転軸10が勘合される回転軸開口部4Bが設けられる。この回転軸開口部4Bを設けたことにより、回転軸10を非接触型角度センサ1と比較して、より強固に勘合させることができるので、安定した角度検出を行うことが出来る。図1Cでは、これらの磁石をそれぞれ421、441と表示している。
FIG. 1C is a perspective view of a non-contact
図2は、図1C記載の非接触型角度センサ9を小型化した非接触型角度センサ12の斜視図である。非接触型角度センサ9を小型化するために、例えば、図1C中のロータコア8、磁石421、441に記載された周方向に半円を描く破線8a、421a、441aを境界線として、回転軸10と反対側の部分であるロータコア8中の8A、磁石42中の421A、磁石44中の441Aが削除される。図2では、小型化されたロータコア、一対の磁石をそれぞれ、ロータコア8’、磁石42’、磁石44’として示す。また、図示しない可動体と回転軸10との取り付け強度を保つため、回転軸10の長手方向の長さ、断面の円についての直径については変更せず、この例では固定コア2も変更しない。
FIG. 2 is a perspective view of a non-contact
図3Aは、非接触型角度センサ12の斜視図であるが、説明の簡易化のために、回転軸10を省略し、少し拡大している。図4Aは、非接触型角度センサ12を真上から見た平面図である。図3A、図4Aに示すように、ロータコア8’の上面8’Aと垂直にロータコア8’を二分するような線を中心線8’Cとし、この中心線8’Cが磁気センサ6の中心の真上の位置にある場合を、回転角度0度とする。また、磁気センサ6を真上からみて、時計方向を正方向の回転とし、時計と反対方向を負方向の回転とする。
図3Bはロータコア8’の回転角度が80度のときの非接触型角度センサ12の斜視図であり、図4Bは、ロータコア8’の回転角度が80度のときの非接触型角度センサ12を真上から見た場合の平面図である。
また、図3Cはロータコア8’の回転角度が−80度のときの非接触型角度センサ12の斜視図であり、図4Cはロータコア8’の回転角度が−80度のときの非接触型角度センサ12を真上から見た場合の平面図である。なお、非接触型角度センサ12の詳細については、同発明者、同出願人の特許出願であり、出願公開されていない特許出願(特願2005−289888号)に記載されている。
3B is a perspective view of the non-contact
3C is a perspective view of the non-contact
以下に、発明が解決しようとしている課題を2点述べる。
(1)上述のように、磁石42’と磁石44’とにより磁界が形成される。従って、非接触型角度センサ12のロータコア8に磁界が通り、ロータコア8では、一定の部分については、磁気飽和現象が生じる。
図5Aは、ロータコア8を真上から見た平面8Aにおいて、非接触型角度センサ1中のロータコア8の一定の部分(斜線部分)で、磁気飽和現象が生じていることを示す図である。図5Aに示すように、ロータコア8が半ドーナツ形状である場合は、ロータコア8のほぼ中心部分である斜線で示す領域Rについて、磁気飽和現象が生じる。以下の説明では、この磁気飽和現象が生じている領域を磁気飽和領域と称する。
図5Bは、ロータコア8’を真上から見た平面8’Aにおいて、ロータコア8’の磁気飽和領域R’(斜線部分)を示す図である。図5Bに示すように、小型化されたロータコア8’の磁気飽和領域R’は拡大する。この理由を以下で説明する。
上述のように、非接触型角度センサ12は非接触型角度センサ9を小型化したものである。従って、ロータコア8’はロータコア8を小型化したものであり、磁石42’、磁石44’はそれぞれ磁石42、磁石44を小型化したものである。
The following are two problems that the invention is trying to solve.
(1) As described above, a magnetic field is formed by the magnet 42 'and the magnet 44'. Accordingly, a magnetic field passes through the
FIG. 5A is a diagram showing that a magnetic saturation phenomenon occurs in a certain portion (shaded portion) of the
FIG. 5B is a diagram showing a magnetic saturation region R ′ (shaded portion) of the
As described above, the non-contact
一般的に磁石を小型化すると、その磁石の磁力、つまり磁界の強度は小さくなる。また、上述したように、磁気センサ6は磁界の強度に応じた電圧を出力する。従って、磁石42、磁石44に生ずる磁界の強度と比較して、磁石42’、磁石44’に生ずる磁界の強度が小さくなると、磁気センサ6の精度が劣化してしまう。従って、磁石42’、磁石44’に生ずる磁界の強度と磁石42、磁石44に生ずる磁界の強度とはほぼ等しくすることが望ましい。
磁界の強度がほぼ等しいということは、ロータコア8’を通る磁束数とロータコア8を通る磁束数とがほぼ等しいということであり、また、ロータコア8’の断面積は、ロータコア8の断面積より小さい。つまり、ロータコア8’の方が磁束密度が高くなる。よって、ロータコア8’の磁気飽和領域R’の大きさは、ロータコア8の磁気飽和領域Rと比べて、大きくなる。
磁気飽和領域が拡大されると、磁気センサ6の検出する磁束密度の変化にうねりが生じ、検出精度が低下し、検出角度範囲の両端の出力の鈍りが目立つことになる。
Generally, when a magnet is downsized, the magnetic force of the magnet, that is, the strength of the magnetic field is reduced. As described above, the
The fact that the magnetic field strengths are substantially equal means that the number of magnetic fluxes passing through the
When the magnetic saturation region is enlarged, a change in the magnetic flux density detected by the
(2)ロータコア8’の回転角度が0度である場合に、ロータコア8’の磁石44’の上方にある側平面を8’Bとし、ロータコア8’の磁石42’の上方にある側平面を8’Dとする。図6Aは、側平面8’Bに磁石44’からの磁束群30が侵入し、側平面8’Dから出ていくことを示す図である。
また、図7A、図7Bに示すように、点B、点B’をそれぞれ端点とし、磁石44’、磁石42’をなぞるような曲線(破線で示す)を曲線BB’とする。図7Bは、ロータコア8’の回転角度が0度の場合に、ロータコア8’、磁石42’、磁石44’の曲線BB’の断面を直線状に展開して磁気センサ6の端子6a側から見た場合の磁界を示した図である。図6A、図7Bに示すように、磁束群30は側平面8’Bから侵入し、磁石42’側の側平面8’Dから出て、磁石42’のS極側まで進む。
図7Bに示すように、ロータコア8’と磁石42’、磁石44’とが重なり合って形成される磁界の磁束群32だけでなく、側平面8’Bから侵入した磁束群30もロータコア8’を通過するため、ロータコア8’の磁束密度が上昇し、磁気飽和領域R’が拡大する。よって、ロータコア8’が0度付近の位置にある場合に、磁気センサ6の精度が劣化する。
(2) When the rotation angle of the
Further, as shown in FIGS. 7A and 7B, a point B and a point B ′ are end points, and a curve tracing the
As shown in FIG. 7B, not only the
図6Bはロータコア8’の回転角度が80度である場合のロータコア8’の側平面8’B付近と側平面8’D付近の磁束の動きを示した図である。また、図7Cは、図4Bの平面図(ロータコア8’の回転角度が80度である場合の非接触型角度センサを真上から見た平面図)に、上記曲線BB’を示した図である。
図7Dは、ロータコア8’の回転角度が80度の場合のロータコア8’、磁石42’、磁石44’の曲線BB’の断面を直線状に展開して磁界を示した図である。なお、図7Dにおいて、図7Cに示した磁束について、関係のない磁束の記載を省略する。図6B、図7Dに示すように、側平面8’Dから一点鎖線で示す磁束群34が侵入する。この磁束群34が、磁石42’、磁石44’間の磁界を打ち消す。よって、ロータコア8’が80度付近に位置する場合も、磁気センサ6の精度が劣化する。
本発明の目的は、側平面からの磁石の侵入を防ぎ、精度の向上を図ることである。
FIG. 6B is a diagram showing the movement of magnetic flux near the
FIG. 7D is a diagram illustrating a magnetic field by developing a section of a curve BB ′ of the
An object of the present invention is to prevent intrusion of a magnet from a side plane and improve accuracy.
本発明の非接触型角度センサは、固定部と可動部からなり、回転軸の回転角度を検出する。上記固定部は、上記回転変位方向に配列されて配置された一対の磁石と、一対の磁石間に配置された磁気センサとを有する。上記可動部は、回転軸に取り付けられた磁性材よりなる一対のロータコアを有する。上記一対の磁石は、上記回転軸の軸心方向に互いに逆向きに着磁される。上記磁気センサは、回転変位する上記ロータコアによって変化する上記一対の磁石間の磁界を検出する。上記一対のロータコアは、上記一対の磁石に対向するように位置され、上記一対の磁石との間に一定の空間が設けられている。また、上記一対のロータコアの間隔は、非接触型角度センサに求められる検出精度に適合するように設計すればよい。さらに、上記磁気センサを複数配置してもよい。 The non-contact type angle sensor of the present invention includes a fixed part and a movable part, and detects the rotation angle of the rotating shaft. The fixed part includes a pair of magnets arranged in the rotational displacement direction and a magnetic sensor arranged between the pair of magnets. The movable part has a pair of rotor cores made of a magnetic material attached to a rotating shaft. The pair of magnets are magnetized in directions opposite to each other in the axial direction of the rotating shaft. The magnetic sensor detects a magnetic field between the pair of magnets that is changed by the rotationally displaced rotor core. The pair of rotor cores are positioned to face the pair of magnets, and a certain space is provided between the pair of magnets. Moreover, what is necessary is just to design the space | interval of a pair of said rotor core so that it may adapt to the detection accuracy calculated | required by a non-contact-type angle sensor. Further, a plurality of the magnetic sensors may be arranged.
上記の構成により、従来のロータコア8’をメインロータコアとして、更にメインロータコアと同じ材質のサブロータコアを加える。
メインロータコアとサブロータコアとの間には、一定の間隔が設けられ、この間隔を設けたことにより、磁石からの磁束群がメインロータコアの両側平面から侵入することを防ぐ。よって、メインロータコアが0度の位置にある場合は、メインロータコアを通過する磁束数を減少させることが出来、磁気飽和領域を縮小させることが出来る。従って、磁気センサの精度を向上させることが出来る。
また、メインロータコアが80度の位置にある場合は、磁束群が側平面から侵入することを防ぐので、磁石間に生じる磁界の磁束群を打ち消しあうことを防ぎ、磁気センサの精度を向上させることが出来る。
その結果、非接触型角度センサ全体を小型化しても、精度の高い角度検出を可能にする。
With the above configuration, the
A constant interval is provided between the main rotor core and the sub-rotor core. By providing this interval, a magnetic flux group from the magnet is prevented from entering from both side planes of the main rotor core. Therefore, when the main rotor core is at the 0 degree position, the number of magnetic fluxes passing through the main rotor core can be reduced, and the magnetic saturation region can be reduced. Therefore, the accuracy of the magnetic sensor can be improved.
In addition, when the main rotor core is at a position of 80 degrees, the magnetic flux group is prevented from entering from the side plane, so that the magnetic flux group of the magnetic field generated between the magnets is prevented from canceling and the accuracy of the magnetic sensor is improved. I can do it.
As a result, highly accurate angle detection is possible even if the entire non-contact type angle sensor is downsized.
図8はこの発明の非接触型角度センサ51の実施例の斜視図であり、図9はこの発明の非接触型角度センサ51を磁気センサ6から見て向かって右側から見た平面図であり、図10はこの発明の非接触型角度センサ51を分解した図であり、図11はこの発明の非接触型角度センサ51の回転軸10と以下で説明するスペーサ60を省略した斜視図である。
この発明の非接触型磁気センサでは、固定部は、少なくとも一対の磁石である磁石54と磁石56と、磁石54と磁石56との間に配置された磁気センサ6とを有し、必要に応じて、固定コア2も構成される。
また、可動部は、少なくとも一対のロータコアであるメインロータコア50およびサブロータコア52とで構成されている。
FIG. 8 is a perspective view of an embodiment of the non-contact
In the non-contact type magnetic sensor according to the present invention, the fixed portion includes at least a pair of
Further, the movable portion is composed of at least a pair of rotor cores that are a
図8、図9、図10に示すように、固定コア2の上面に一対の磁石54、56が配置される。一対の磁石54、56は、回転軸10の軸心方向に互いに逆向きに着磁されている。この実施例では、磁石54の上側がS極であり、下側がN極であり、磁石56の上側がN極であり下側がS極である(図10参照)。また、一対の磁石54、56はボンド磁石などが使用され、樹脂に混合される永久磁石の粉末にはサマリウムコバルトやフェライトなどの粉末が使用される。この実施例では、磁石54、56は、回転軸10の回転軸心を中心とする円弧形状をなし、この回転軸心を中心とする周方向に配列されて配置されている。
メインロータコア50とサブロータコア52は回転軸10と垂直な平面上で、一定の間隔が設けられて配置される。メインロータコア50が回転変位をすると、この一定の間隔が設けられたまま、サブロータコア52も上記平面上で回転変位をする。この実施例では、メインロータコア50とサブロータコア52は、回転軸10の回転軸心を中心とする円弧形状をなし、この回転軸心を中心とする周方向に配列されて配置されている。メインロータコア50とサブロータコア52は軟磁性材料からなり、その材料にはけい素鋼等が使用される。
As shown in FIGS. 8, 9, and 10, a pair of
The
また、メインロータコア50とサブロータコア52は、磁石54、磁石56に対向して設置され、一対のロータコア(メインロータコア50とサブロータコア52)、一対の磁石(磁石54と磁石56)との間には一定の空間が設けられている。この空間の設け方として、図8、図9、図10に示すように、非磁性体であるスペーサ60を設けてもよく、図示しない取り付け部により、空間が設けられるよう一対のロータコアを設けてもよい。なお、スペーサ60の詳細については、上記特許出願(特願2005−289888号)に記載されている。
回転軸10はこの実施例では、円柱状とされる。回転軸10と、メインロータコア50およびサブロータコア52とは、図8〜図10に示すように、非磁性材料であるサポータ62を介して勘合させてもよいし、またはサポータ62を介さず、直接勘合させてもよい。サポータ62を使用する場合は、回転軸10と勘合する回転軸穴62a(図10参照)の直径を調整することにより、回転軸10の太さを適宜変更することが出来る。
磁気センサ6は、磁石54、磁石56との間に配置されている。回転変位するメインロータコア50とサブロータコア52によって変化する磁石54、磁石56間の磁界を磁気センサ6は検出して、この検出された磁界に応じた電圧を出力する。よって、磁界の強度の変化に応じて、磁気センサ6の出力電圧が変化し、その結果、メインロータコア50の回転運動、つまり、回転軸10に取り付けられている可動体の回転角度を検出できる。
The
In this embodiment, the
The
以下の説明では、メインロータコア50の上面と垂直に、メインロータコア50を二分するような線を中心線50Cとし、この中心線50Cが磁気センサ6の中心の真上の位置にある場合をメインロータコア50の回転角度を0度とする。また、真上から見て、時計方向に回転した場合を、正方向の回転とし、時計と反対方向に回転した場合を負方向の回転とする。
図12Aはメインロータコア50の回転角度が0度のときの非接触型角度センサ51の斜視図であり、図13Aはメインロータコア50の回転角度が0度のときの非接触型角度センサ51を真上から見た場合の平面図である。
図12Bはメインロータコア50の回転角度が80度のときの非接触型角度センサ51の斜視図であり、図13Bはメインロータコア50の回転角度が80度のときの非接触型角度センサ51を真上から見た場合の平面図である。
図12Cはメインロータコア50の回転角度が−80度のときの非接触型角度センサ51の斜視図であり、図13Cはメインロータコア50の回転角度が−80度のときの非接触型角度センサ51を真上から見た場合の平面図である。この発明の非接触型角度センサ51の検出する角度は±80度の範囲である。なお、図12、図13において、説明の簡略化のために、回転軸10とスペーサ60を省略している。
In the following description, a line that bisects the
FIG. 12A is a perspective view of the non-contact
FIG. 12B is a perspective view of the non-contact
12C is a perspective view of the non-contact
また、図13A〜Cに示すように、点B、点B’をそれぞれ端点とし、磁石56、磁石54をなぞるような曲線(破線で示す)を曲線BB’とする。図14は、メインロータコア50の回転角度が0度の場合のメインロータコア50、サブロータコア52、磁石54、磁石56の曲線BB’の断面を直線状に展開して、磁束センサ6の端子6a側から見て、主な磁界を示した図である。また、以下で説明する図15、図16では、図14と同様に示し、説明に関係のない磁界を省略して図に示す。
図15Aは、メインロータコア50の回転角度が0度の場合の主な磁界を表した図である。図15Aに示すように、磁気センサ6の上面から通過する磁界の強度と磁気センサ6の底面から通過する磁界の強度は等しく、つまり、実質的には0になる。
図15Bは、メインロータコア50の回転角度が80度の場合の主な磁界を表した図である。この場合は、磁気センサ6の底面から通過する磁界の強度は最大となる。
図15Cは、メインロータコア50の回転角度が−80度の場合の主な磁界を表した図である。この場合は、磁気センサ6の上面から通過する磁界の強度は最大となる。
Further, as shown in FIGS. 13A to 13C, a point B and a point B ′ are end points, and a curve (indicated by a broken line) tracing the
FIG. 15A is a diagram illustrating a main magnetic field when the rotation angle of the
FIG. 15B is a diagram illustrating main magnetic fields when the rotation angle of the
FIG. 15C is a diagram illustrating main magnetic fields when the rotation angle of the
上述のように、従来の非接触型角度センサ51のように、サブロータコア52が設けられていない場合、つまりメインロータコア50が1つの場合は、メインロータコア50の側平面52Bから余分な磁束群30が侵入していた(図6A、図7B参照)。しかし、図15Aに示すように、メインロータコア50と一定の間隔rを隔てて、サブロータコア52が設けられていることにより、メインロータコア50の側平面50Bから余分な磁束群30が侵入せず、この余分な磁束群30はサブロータコア52の底面52Aから入る。その結果、メインロータコア50には余分な磁束群が入らず、メインロータコア50の磁気飽和領域R1を従来のロータコアの磁気飽和領域R’と比べて、低減させることが出来る。その結果、検出範囲の端での、出力変化の低下を防ぐことが出来、非接触型角度センサ51の角度検出精度が向上する。
As described above, when the
また、サブロータコア52が設けられていない従来の非接触型角度センサ51において、上述のように、ロータコア8’の回転角度が80度の位置にある場合は、磁気センサ6の機能に悪影響を及ぼす磁束群34が側平面8’Dから侵入していた(図6B、図7D参照)。
しかし、図15Bに示すように、メインロータコア50の回転角度が80度の場合、メインロータコア50と一定の間隔rを設けて、サブロータコア52を設けることにより、磁束群34は、側平面50Dから侵入することがないので、磁気センサ6に悪影響を及ぼすことはない。
つまり、本発明において、メインロータコア50の他に、一定の間隔rが隔てられてサブロータコア52が設けられていることにより、メインロータコア50の側平面から磁束が侵入することを防ぎ、磁気センサ6の精度を向上させ、その結果、非接触型角度センサ51の角度検出も向上することになる。
Further, in the conventional
However, as shown in FIG. 15B, when the rotation angle of the
That is, in the present invention, in addition to the
次に、メインロータコア50とサブロータコア52との間に設けられる間隔rについて説明をする。
図16はメインロータコア50の回転角度が0度の場合において、間隔rを所定値より長く設けた場合の磁界を示した図である。この場合に、磁束群30が側平面50Bからメインロータコア50に侵入してしまい、その結果、上述した従来の課題を解決できない。つまり、磁気センサ6の精度が劣化してしまう。
また、図17はメインロータコア50の回転角度が0度の場合において、間隔rを所定値より極めて短く、もしくは、間隔rが0でありメインロータコア50とサブロータコア52とが接続されていている場合の磁界を示した図である。この場合は、磁束がメインロータコア50およびサブロータコア52の側平面を通り、あたかも、メインロータコア50とサブロータコア52とが一体となったように機能する。この場合、メインロータコア50が回転しても、磁束の状態が殆ど変化しない。よって、磁気センサ6の出力電圧の変化が小さくなり、結果として、回転角度の検出精度も低下する。従って、側平面50Bから侵入する磁束が、求められる角度の検出精度を劣化させない範囲で、間隔rを出来るだけ広くなるように設計することが望ましい。つまり間隔rは検出精度から求められる設計事項である。なお、具体的な間隔rの値については、以下の実験結果でも説明する。
Next, the distance r provided between the
FIG. 16 is a diagram showing a magnetic field when the interval r is longer than a predetermined value when the rotation angle of the
FIG. 17 shows a case where the interval r is extremely shorter than a predetermined value when the rotation angle of the
また、この実施例の変形例として、磁気センサ6を複数設けることもできる。図18は、磁気センサを2つ設けた、つまり磁気センサ6と磁気センサ6’を設けた場合の、非接触型角度センサ51の斜視図である。6’aは磁気センサ6’の端子を表す。
また、3つ以上の磁気センサの設置に関しては、図18を用いて説明すると、磁気センサ6、もしくは磁気センサ6’の中に、所望の複数個の磁気センサを内蔵させる。
磁気センサの数を増加させることにより、補償性の向上を図ることが出来る。つまり、1つの磁気センサが故障等をして、他の磁気センサの出力電圧値と比べて、故障した磁気センサの出力電圧値が異常値を示したとしても、故障した磁気センサを早期に発見することが出来る。
また、磁気センサが故障した場合に、正常に作動している磁気センサに切り替える構成にしておくことにより、非接触型角度センサ51を常に正常に動作させることが出来る。
また、複数の磁気センサが出力する電圧値の平均値を求める等で、より正確な出力電圧値を求めることが出来る。
なお、以上では、固定コア2を用いた非接触型角度センサ51について説明したが、固定コア2を省略しても、本発明の非接触型角度センサ51を実施することは出来る。また、メインロータコア50、サブロータコア52、磁石54、磁石56等の形状は上記で説明した形状に限られるものではない。
As a modification of this embodiment, a plurality of
Further, regarding the installation of three or more magnetic sensors, a plurality of desired magnetic sensors are built in the
The compensation can be improved by increasing the number of magnetic sensors. In other words, even if one magnetic sensor breaks down and the output voltage value of the failed magnetic sensor shows an abnormal value compared to the output voltage value of the other magnetic sensor, the failed magnetic sensor is discovered early I can do it.
In addition, the
In addition, a more accurate output voltage value can be obtained, for example, by obtaining an average value of voltage values output from a plurality of magnetic sensors.
Although the non-contact
実験結果
以下に、この発明の非接触型角度センサ51が従来のものと比べて優れていることを示す実験結果を説明する。
この実験で使用した非接触型角度センサ51の寸法条件等を説明する。図19はこの実験で使用した非接触型角度センサ51を真上から見て、各々の部分の寸法を記した平面図であり、図20はこの実験で使用した非接触型角度センサ51を真横から見て、各々の部分の寸法を示した平面図である。
Experimental Results Hereinafter, experimental results showing that the
The dimension conditions of the non-contact
図19、図20に示すように、固定コア2の外径を12mmとする。固定コア2の上面と平行であり、かつ磁気センサ6の端子方向をx軸方向とし、固定コア2の上面と平行であり、かつx軸方向と垂直な方向をy軸方向とする。磁石54、56の外周部分がなす円のx軸方向の長さを10mm、y軸方向の長さを9.8mmとし、磁石54、56の内周部分がなす円のx軸方向の長さを6mmとし、y軸方向の長さを6.2mmとする。また、固定コア2の厚さを0.5mm、磁石54、56の厚さを1.0mm、メインロータコア50、サブロータコア52の厚さを1.0mm、スペーサ60(図示せず)により設けられる空間の厚さを0.5mmとする。非接触型角度センサ51がこれらの寸法の場合、上述したメインロータコア50とサブロータコア52との間に設けられる間隔rは、1mmが好ましい。
As shown in FIGS. 19 and 20, the outer diameter of the fixed
また、固定コア2の材質を電磁軟鉄とし、磁石材質を保磁力Hc=360KA/mの材料とし、メインロータコア50、サブロータコア52の材質を電磁軟鉄とし、メインロータコア50がなす弧の角度を200度とする。なお、非接触型角度センサ51が上述の寸法の場合、メインロータコア50がなす弧の角度は200度であり、サブロータコア52がなす弧の角度は約160度であることが好ましい。
また、比較する対象として、3種類の上述した従来の非接触型角度センサ12を用いた。これら3種類の非接触型角度センサ12は、ロータコア8’のなす弧の角度(以下、ロータコア角度という)がそれぞれ、180度、200度、220度である。
The material of the fixed
In addition, three types of conventional
図21は、回転角度と、メインロータコア50(ロータコア8’)がその回転角度の位置にある場合の磁気センサ6が検出する磁束密度との関係を示し、横軸が回転角度で、縦軸が磁束密度を表すグラフである。横軸が回転角度を表し、縦軸が磁束密度を表す。また、本発明の非接触型角度センサ51が最も太い実線で表され、ロータコア角度が180度、200度、220度である非接触型角度センサ12がそれぞれ破線、一点鎖線、細い実線で表される。このことは以下で説明する図21においても同様である。
上述したように、磁気センサ6が検出した磁界の強度に応じて電圧を出力し、その出力された電圧で、メインロータコア50(ロータコア8’)の回転角度を求める。つまり、その回転角度に比例した磁束密度を検出できれば、その非接触型角度センサ51は正確な角度検出を出来るということである。従って、図20に示すグラフにおいて、正確な線形性をもつ非接触型角度センサが正確な角度検出を行うことが出来るということである。図21から明らかに、本発明の非接触型角度センサ51が最も正確な線形性を有し、他の従来の非接触型角度センサ12と比べて、正確であることが理解できよう。
FIG. 21 shows the relationship between the rotation angle and the magnetic flux density detected by the
As described above, a voltage is output according to the intensity of the magnetic field detected by the
図22はメインロータコア50(ロータコア8’)の回転角度と偏差との関係を示し、横軸を回転角度、縦軸が偏差であるグラフである。ここで、図23を用いて、偏差について説明する。偏差とは、図23に示すように、図21で示した任意の非接触型角度センサが示すグラフAと、完全に線形性を有するグラフBとを用いて、メインロータコア50もしくはサブロータコア8’の任意の回転角度ωでのグラフA、グラフBの磁束密度をyA、yBとし、Δy=yA−yBとする。また、メインロータコア50(ロータコア8’)の回転角度が80度である場合の磁束密度と、メインロータコア50(ロータコア8’)の回転角度が−80度である場合の磁束密度との差の絶対値をyとすると、回転角度ωにおいての偏差Dは、D=│Δy│/yで表される。
図22からも明らかなように、本発明の非接触型角度センサ51の偏差の値は、従来の他の非接触型角度センサ12の偏差の値と比較して小さく、また線形性を有している。これにより、本発明の非接触型角度センサ51は従来の他の非接触型角度センサ12よりも優れていることが理解されよう。
FIG. 22 is a graph showing the relationship between the rotation angle and deviation of the main rotor core 50 (
As apparent from FIG. 22, the deviation value of the non-contact
Claims (4)
上記固定部は、上記回転変位方向に配列されて配置された一対の磁石と、
上記一対の磁石間に配置された磁気センサと、を有し、
上記可動部は、回転軸に取り付けられた磁性材よりなる一対のロータコアを有し、
上記一対の磁石は、上記回転軸の軸心方向に互いに逆向きに着磁され、
上記磁気センサは、回転変位する上記ロータコアによって変化する磁界を検出し、
上記一対のロータコアは、上記一対の磁石に対向するように位置され、上記一対の磁石との間に一定の空間が設けられていることを特徴とする非接触型角度センサ。 It is a non-contact type angle sensor that consists of a fixed part and a movable part and detects the rotation angle of the rotating shaft,
The fixed portion includes a pair of magnets arranged in the rotational displacement direction, and
A magnetic sensor disposed between the pair of magnets,
The movable part has a pair of rotor cores made of a magnetic material attached to a rotating shaft,
The pair of magnets are magnetized in opposite directions in the axial direction of the rotating shaft,
The magnetic sensor detects a magnetic field changed by the rotor core that is rotationally displaced,
The pair of rotor cores are positioned so as to face the pair of magnets, and a fixed space is provided between the pair of magnets.
上記一対のロータコアの間隔が、当該非接触型角度センサに求められる検出精度を劣化させない範囲としていることを特徴とする非接触型角度センサ。 The non-contact type angle sensor according to claim 1,
The non-contact angle sensor, wherein the distance between the pair of rotor cores is within a range that does not deteriorate the detection accuracy required for the non-contact angle sensor.
上記磁気センサが複数配置されていることを特徴とする非接触型角度センサ。 The non-contact type angle sensor according to claim 1 or 2,
A non-contact angle sensor, wherein a plurality of the magnetic sensors are arranged.
上記空間はスペーサにより設けられていることを特徴とする非接触型角度センサ。 The non-contact type angle sensor according to claim 1,
The non-contact type angle sensor, wherein the space is provided by a spacer.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006312454A JP2008128752A (en) | 2006-11-20 | 2006-11-20 | Noncontact type angle sensor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006312454A JP2008128752A (en) | 2006-11-20 | 2006-11-20 | Noncontact type angle sensor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2008128752A true JP2008128752A (en) | 2008-06-05 |
Family
ID=39554732
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2006312454A Pending JP2008128752A (en) | 2006-11-20 | 2006-11-20 | Noncontact type angle sensor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2008128752A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2120429A2 (en) | 2008-05-15 | 2009-11-18 | Sony Corporation | Electronic apparatus |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2005040730A1 (en) * | 2003-10-29 | 2005-05-06 | Mitsuba Corporation | Rotation angle detection device |
-
2006
- 2006-11-20 JP JP2006312454A patent/JP2008128752A/en active Pending
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2005040730A1 (en) * | 2003-10-29 | 2005-05-06 | Mitsuba Corporation | Rotation angle detection device |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2120429A2 (en) | 2008-05-15 | 2009-11-18 | Sony Corporation | Electronic apparatus |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101173519B1 (en) | Position sensor utilizing a linear hall-effect sensor, having a magnet arrangement for an increased linearity | |
US7030606B2 (en) | Angular sensor with a magneto-electric transducer and a magnetic deflection device | |
US7154262B2 (en) | Rotation angle detecting device | |
JP4204294B2 (en) | Rotation angle detector | |
JP2006242939A (en) | Rotation angle detector | |
KR20060107516A (en) | Magnetic encoder device and actuator | |
JP4079043B2 (en) | Rotation angle detector | |
JP4787601B2 (en) | Position detection device | |
JPWO2008050581A1 (en) | Rotation angle detector | |
JP2008128752A (en) | Noncontact type angle sensor | |
JP4233920B2 (en) | Rotation angle detector | |
JP3758174B2 (en) | Non-contact position sensor | |
JP5409972B2 (en) | Position detection device | |
JP4219826B2 (en) | Rotation angle detector | |
JP7067404B2 (en) | Torque sensor | |
CN111630350B (en) | Rotation angle detecting device | |
JP2003257738A (en) | Permanent magnet, its manufacturing method, and position sensor | |
JP4252868B2 (en) | Non-contact position sensor | |
JP2005043209A (en) | Magnetic detection device | |
JP4249053B2 (en) | Rotation angle detector | |
JP2005221369A (en) | Rotation angle detector | |
JPH04361101A (en) | Position detector | |
JP2005091013A (en) | Magnetic type rotary position sensor | |
JP2005257534A (en) | Rotation angle detector | |
JP3891045B2 (en) | Rotation angle detector |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20090520 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20110705 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20120306 |