JP2017090073A - Non-contact type rotation angle detector - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、回転体の回転角度を、磁石と磁気センサを用いて非接触で検出する非接触式回転角度検出装置に関するものであり、例えば、シフトレバーによって選択したシフトレンジを、電気信号を介して設定するいわゆるシフトバイワイヤシステムを備えたレンジ切替え装置の出力軸の回転角度検出等に適用されるものである。 The present invention relates to a non-contact type rotational angle detection device that detects a rotational angle of a rotating body in a non-contact manner using a magnet and a magnetic sensor. For example, a shift range selected by a shift lever is transmitted via an electrical signal. This is applied to the detection of the rotation angle of the output shaft of a range switching device equipped with a so-called shift-by-wire system.
従来から、回転角度を非接触で検出する手段として、磁石と磁気センサを用いた回転角度検出装置が知られている。例えば、特許文献1には、エンジン用吸気制御装置の絞り弁のシャフトの回転角度を検出するために、吸気制御装置の内部に回転角度検出装置を組み込んだ技術が開示されている。図6は、その特許文献1の中に開示されている非接触式回転角度検出装置を模式的に図示したものである。また、図7は、図6の矢印B−Bに見た平面図である。
2. Description of the Related Art Conventionally, a rotation angle detection device using a magnet and a magnetic sensor is known as means for detecting a rotation angle without contact. For example,
図6に示すように、測定対象となるシャフト51の端部に、N極,S極が径方向になるように永久磁石52が設けられ、この永久磁石52と平行に所定の距離だけ離間して、筐体のカバー53側に磁気抵抗素子からなるセンサ検出部54aを有する磁気センサ54が設けられている。磁気センサ54により永久磁石52の磁束55の方位の変化を検出することで、シャフト51の回転角度を非接触で検出するように構成されている。
なお、図6では、以下での説明のために、磁気センサ54の検出部中心と、被検出側のシャフト51の回転中心軸すなわち磁石中心とのずれを、軸ずれR2として示している。また、磁束55を破線で示し、図7には磁束安定領域の幅55aを示している。
As shown in FIG. 6, a
In FIG. 6, for the following description, a deviation between the center of the detection unit of the
磁束方位検出型の磁気センサは、被検出側に設けられた磁石の磁束方位の変化を検出して信号を出力するが、磁気センサの検出部中心と、被検出側の回転中心軸すなわち磁石中心がずれると、センサ出力値に誤差が生じるため、磁気センサと磁石との軸ずれをできる限り抑制する必要がある。但し、部品寸法のばらつきや軸受のがた等により、ある程度の軸ずれは許容せねばならず、したがって軸ずれが起こった場合でもセンサ出力への影響を最小限に抑える構成とすることが望ましい。 Magnetic flux direction detection type magnetic sensor detects a change in magnetic flux direction of the magnet provided on the detected side and outputs a signal, but it detects the center of the magnetic sensor and the rotation center axis of the detected side, that is, the magnet center If there is a deviation, an error occurs in the sensor output value, so it is necessary to suppress the axial deviation between the magnetic sensor and the magnet as much as possible. However, a certain degree of shaft misalignment must be allowed due to variations in component dimensions, bearing backlash, etc. Therefore, it is desirable to have a configuration that minimizes the influence on the sensor output even when shaft misalignment occurs.
上記特許文献1に示すような従来の非接触式回転角度検出装置では、被検出側に設ける磁石にブロック状の中実永久磁石を採用している。このため、永久磁石52と磁気センサ54の軸ずれR2による出力値誤差を低減するために、軸と直交方向の磁束安定領域の幅55aを広げようとすれば、永久磁石52の外形を拡大する必要がある。しかし、永久磁石52が中実形状であるために、外形を拡大すれば磁石体積が大きく増加するため、部品がコストアップとなるという課題が生じる。
In the conventional non-contact type rotational angle detection device as shown in
また、磁気センサ54に高感度なGMR(Giant Magneto Resistive effect)センサを用いた場合、一定値以上の磁束を与えるとセンサが破損するため、磁束の上限値が定められているが、軸ずれR2をカバーするために永久磁石52の外形を広げた場合、必然的に磁束が増加し、上限値を超えてしまう場合が起こるという問題が生じる。
さらに、外形拡大により、磁気センサ54と永久磁石52間の軸方向の離間距離L2の変化に対する磁束密度の変化が大きくなる(磁束密度の変化勾配が強くなる)ため、取付寸法のばらつき等による離間距離L2の距離変化の許容範囲が狭くなり、部品精度、組立精度を厳しく管理する必要が生じる。
In addition, when a high-sensitivity GMR (Giant Magneto Resistive effect) sensor is used as the
Further, according to the outline expansion, change increases the magnetic flux density (gradient change in the magnetic flux density is increased) relative to the axial direction of the change in the distance L 2 between the
この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、簡素な構成で永久磁石と磁気センサの径方向の軸ずれによる出力値への影響を低減し、軸方向の磁気センサと永久磁石との距離変化の許容範囲を拡大可能な非接触式回転角度検出装置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 reduces the influence on the output value due to the axial misalignment between the permanent magnet and the magnetic sensor with a simple configuration. It is an object of the present invention to provide a non-contact type rotational angle detection device capable of expanding the allowable range of distance change between a sensor and a permanent magnet.
この発明に係る非接触式回転角度検出装置は、測定対象である回転軸の軸端部に、N極,S極が回転軸の径方向に位置するように設けられた永久磁石と、永久磁石に対し、回転軸の軸方向に離間して対向配置された磁束方位検出型の磁気センサとを備え、永久磁石は、中空部を有する筒状に形成されて回転軸の軸端部に固定されているものである。 A non-contact rotation angle detection device according to the present invention includes a permanent magnet provided at a shaft end of a rotation shaft to be measured so that the N pole and the S pole are positioned in the radial direction of the rotation shaft, and the permanent magnet On the other hand, a magnetic flux direction detection type magnetic sensor arranged opposite to and spaced apart in the axial direction of the rotating shaft, the permanent magnet is formed in a cylindrical shape having a hollow portion and is fixed to the shaft end portion of the rotating shaft. It is what.
この発明の非接触式回転角度検出装置によれば、磁気センサと対向して、測定対象である回転軸の軸端部に設けられた永久磁石は、中空部を有する筒状に形成されて回転軸の軸端部に固定されているので、回転軸の軸線に直交方向の磁束安定領域が広がり、また、磁束が必要以上に増加することを抑制できる。さらに、軸方向の距離変化に対する磁束の変化勾配を緩やかにすることが可能となる。このため、部品寸法のばらつきや軸受のがた等により、回転軸の軸心と磁気センサの中心との軸ずれが発生しても、軸ずれによるセンサ出力値への影響を低減でき、また、軸方向の磁気センサと永久磁石との距離変化の許容範囲が広がり、寸法管理が容易となる。 According to the non-contact rotation angle detection device of the present invention, the permanent magnet provided at the shaft end portion of the rotation shaft to be measured is opposed to the magnetic sensor and is formed in a cylindrical shape having a hollow portion and rotates. Since it is fixed to the shaft end portion of the shaft, the magnetic flux stable region in the orthogonal direction extends on the axis of the rotating shaft, and the magnetic flux can be prevented from increasing more than necessary. Furthermore, it is possible to make the change gradient of the magnetic flux gradual with respect to the axial distance change. For this reason, even if an axial misalignment between the axis of the rotating shaft and the center of the magnetic sensor occurs due to variations in component dimensions, bearing backlash, etc., the influence on the sensor output value due to the axial misalignment can be reduced. The allowable range of the change in the distance between the axial magnetic sensor and the permanent magnet is widened, and dimensional management becomes easy.
実施の形態1.
以下、この発明の実施の形態1による非接触式回転角度検出装置を図に基づいて説明する。非接触式回転角度検出装置は、例えば、車両に搭載された自動変速機に取り付けられるレンジ切替え装置に使用されている。レンジ切替え装置は、運転者によって選択されるシフトレバー(レンジ選択手段)からのシフト信号(電気信号)に基づいて自動変速機側のシフトシャフトを回動することにより、所定のシフトレンジ(P、R、N、D)を設定するように構成されている。
そこで、以下ではこのレンジ切替え装置に適用した場合を例に挙げて、非接触式回転角度検出装置を説明する。
Hereinafter, a non-contact rotation angle detection device according to
Therefore, a non-contact type rotation angle detection device will be described below by taking as an example a case where it is applied to this range switching device.
図1は、本願発明の非接触式回転角度検出装置を適用したレンジ切替え装置を示す側面断面図であり、図2は、図1の中の非接触式回転角度検出装置の部分を示す側面断面図、図3は、図2における矢印A−A方向に見た永久磁石部の平面図である。
まず図1によりレンジ切替え装置1の概要から説明する。図1において、レンジ切替え装置1は、シフトレバー(図示せず)からのシフト信号に基づいて、外部コントロールユニットからの制御信号を受ける基板2と、制御信号に基づいて制御されるモータ3と、モータ3に連結された減速機構部4と、減速機構部4に連結されるレンジ切替え部5の出力軸6と、回転角度検出装置部30とを備えている。なお、図1において、便宜上、上側をリア側、下側をフロント側として説明する。
FIG. 1 is a side sectional view showing a range switching device to which the non-contact type rotational angle detecting device of the present invention is applied, and FIG. 2 is a side sectional view showing a portion of the non-contact type rotational angle detecting device in FIG. FIGS. 3A and 3B are plan views of the permanent magnet portion viewed in the direction of arrow AA in FIG.
First, the outline of the
レンジ切替え装置1のハウジングは、フロントボディ7とリアボディ8で構成されている。この中に収容されるモータ3は、永久磁石を用いたブラシレスモータであり、回転自在に支持されたロータ9と、このロータ9の回転中心と同軸上に配置されたステータ10と、モータ3の中心軸となるモータシャフト11とで構成されている。モータシャフト11には、フロント軸受12とリア軸受13が組み付けられており、各軸受はボディ側の軸受固定部14および軸受固定部15に固定されている。
減速機構部4は、モータシャフト11に形成した外歯にかみ合って回転する遊星歯車16と、遊星歯車16が内接してかみ合う内歯歯車17と、遊星歯車16の公転運動によりモータシャフト11と同軸上で、モータシャフト11とは別に回転する小歯車18と、それにかみ合う内歯を有する大歯車19とで構成されている。
The housing of the
The speed
大歯車19の回動中心に、レンジ切替え部5の出力軸6が固定されている。この出力軸6は、レンジ切替え装置1のフロントボディ7の支持筒部7aにおいて、その内側に設けられた軸受部材20を介して回転自在に支承されており、大歯車19とともに回動する。このように、出力軸6とモータシャフト11の軸中心は離隔して配置され、小歯車18と大歯車19の配置を可能としている。
モータ3の回転を減速機構部4に伝達し、減速機構部4に連結されたレンジ切替え部5の出力軸6を回動させることによって、出力軸6に連結されたトランスミッション(図示せず)のシフトシャフト21を所定の角度だけ回動させ、シフトレンジの切替えを行うように構成されている。
The
The rotation of the motor 3 is transmitted to the speed
次に、本願発明の要部である、出力軸6の回転角度を検出する非接触式の回転角度検出装置部30について、図2および図3を参照しながら説明する。
レンジ切替え装置1の基板2は、一面がレンジ切替え部5の出力軸6に対向して配置されており、基板2の出力軸6に対向する位置には、出力軸6の回転角度を検出するセンサ検出部31aを有する磁束方位検出型の磁気センサ31が取り付けられている。
一方、磁気センサ31に対向する出力軸6の軸端部には、中空部32aを有する筒状の永久磁石32が、N極,S極を出力軸6の径方向に位置させて設けられている。なお、この出力軸6は、特許請求の範囲に記載の「回転軸」に相当するものである。
Next, a non-contact type rotation
One surface of the
On the other hand, a cylindrical
永久磁石32の中空部32aは、その中心軸に直交する方向の断面形状が円形に形成されている。すなわち、永久磁石32は円筒状をしている。永久磁石32の出力軸6への取付けは、出力軸6の軸端部に、永久磁石32の中空部32aに嵌合する大きさの凸部6aを設けておき、この凸部6aに中空部32aを嵌合させて位置決めされ、嵌合部が接着等の手段により固定されている。磁気センサ31と永久磁石32とは所定の間隔を空けて非接触に設けられている。
磁気センサ31と永久磁石32、およびそれらを制御する制御部(図示せず)により、回転角度検出装置部30が構成されている。
The
The rotation angle
次に、図2および図3により、本願の非接触式回転角度検出装置の作用について説明する。図2では、磁気センサ31のセンサ検出部31aの中心と永久磁石32との軸方向の間隔を離間距離L1としている。また、磁気センサ31は、基本的に出力軸6の軸心(=永久磁石32の軸心)に合わせて配置されているが、部品寸法のばらつきや組立精度等によって、センサ検出部31aの中心と永久磁石32の軸心がずれる場合があるので、そのずれを軸ずれR1として表示している。永久磁石32の磁束33は、N極からS極に向けて図2および図3に破線で示すように分布する。
以下では、背景技術の項で説明した従来の非接触式回転角度検出装置(以下、従来装置と略す)の図6,図7と比較しながら説明する。
Next, referring to FIGS. 2 and 3, the operation of the non-contact rotation angle detection device of the present application will be described. In Figure 2, we have a gap in the axial direction between the center and the
The following description will be made in comparison with FIGS. 6 and 7 of the conventional non-contact rotation angle detection device (hereinafter abbreviated as a conventional device) described in the background section.
図4は、図2と図6における磁気センサの検出部と永久磁石との軸方向の離間距離L1,L2のばらつき許容範囲について説明する説明図である。磁気センサの近傍における、磁気センサと永久磁石の離間方向距離に対する磁束密度の大きさ(勾配)を曲線で表しており、曲線aは図2の場合、曲線bは図6の場合である。
磁気センサは、適正に磁束の変化を検出できるために、検出部に通過する磁束の最低値と最大値の範囲が決められている。この範囲を、必要磁束範囲Rとして示す。
FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining an allowable variation range of the axial separation distances L 1 and L 2 between the detection unit of the magnetic sensor and the permanent magnet in FIGS. In the vicinity of the magnetic sensor, the magnitude (gradient) of the magnetic flux density with respect to the separation direction distance between the magnetic sensor and the permanent magnet is represented by a curve. The curve a is the case in FIG. 2 and the curve b is the case in FIG.
Since the magnetic sensor can appropriately detect a change in magnetic flux, the range of the minimum value and the maximum value of the magnetic flux passing through the detection unit is determined. This range is indicated as a required magnetic flux range R.
図2において、永久磁石32には中空部32aを有し、外径を大きくできるので、従来装置を示す図6と比較すると、磁気センサ31のセンサ検出部31aを、出力軸6の軸線に直交方向に通過する磁束33の平行成分の範囲が比較的長く、かつ離間方向に変化する磁束密度の変化勾配が図4に曲線aで示すように緩やかであるのに対し、従来装置では、図6に示すように、磁束55の平行成分の範囲が狭く、また、図4の曲線bに示すように勾配も立っていることが分かる。このため本願発明では、必要磁束範囲Rに対するL1のばらつき許容範囲が広くなり、磁気センサ31と永久磁石32の軸方向の離間距離L1の設定範囲を広くしても、磁気センサ31の出力への影響は少ないため、部品の寸法公差や組立公差の緩和が可能であるのに対し、従来装置では、必要磁束範囲Rに対するL2のばらつき許容範囲が狭いので、離間距離L2の設定範囲を狭くする必要があるため、部品の寸法公差や組立公差を厳しくしなければならない。
In FIG. 2, the
また、図2および図6の永久磁石部の平面図を示す図3,図7を比較すると、従来装置を示す図7では、シャフト51の中心付近を通過する磁束安定領域の幅55aが狭く、図6に示す回転軸中心と磁気センサ54の中心との軸ずれR2の許容範囲を狭く設定しなければならないが、本願発明を示す図3では、磁束安定領域の幅33aが広く、軸ずれR1の許容範囲を広く設定することが可能であるため、軸方向の離間距離と同様に、軸ずれ方向に関わる部品寸法公差や組立公差の緩和が可能となる。
3 and 7 showing the plan views of the permanent magnet portion of FIGS. 2 and 6, in FIG. 7 showing the conventional device, the
また、磁気センサ31に、検出感度に優れたGMRセンサが用いられる場合があるが、GMRセンサは一定値以上の磁束を与えるとセンサが破損するため、磁束の上限値が定められている。図6のような中実形の永久磁石の場合、磁束密度の変化勾配を緩やかにするために外形を広げると必然的に磁束が増加し、GMRセンサの上限値を超えてしまう問題が生じるが、本願発明では、上述したように軸方向の磁束の変化勾配が従来装置より緩やかなので、必要磁束範囲Rから逸脱するのを抑制でき、このため、磁気センサ31としてGMRセンサの適用を容易にして、高感度な非接触式回転角度検出装置を容易に提供できる。
In addition, a GMR sensor having excellent detection sensitivity may be used as the
なお、これまでの説明では、軸ずれは、磁束と並行方向にずれている場合で説明したが、それに直交方向の軸ずれに対しても、従来装置より磁束安定領域が広がるので、有効である。
また、永久磁石32は、径方向の両側がN極,S極に着磁されているが、さらに、永久磁石32への着磁に当たって、出力軸6の軸方向において、磁気センサ31に対向する側端面をねらって、すなわち、磁気センサ31に近い側の端面の両側を、集中的に2極着磁するようにすれば、センサ検出部31aにより近い場所から、効率よく磁束を供給することができる。
In the above description, the axis deviation has been described in the case of deviation in the direction parallel to the magnetic flux, but it is effective for the axis deviation in the direction orthogonal thereto because the magnetic flux stable region is wider than that of the conventional device. .
Further, the
以上のように、実施の形態1による非接触式回転角度検出装置によれば、測定対象である回転軸の軸端部に、N極,S極が径方向に位置するように設けられた永久磁石と、永久磁石に対し、回転軸の軸方向に離間して対向配置された磁束方位検出型の磁気センサとを備え、永久磁石は、中空部を有する筒状に形成されて回転軸の軸端部に固定されているので、回転軸の軸線に直交方向の磁束安定領域が広がり、また、磁束が必要以上に増加することを抑制できる。さらに、軸線方向の距離変化に対する磁束の変化勾配を緩やかにすることが可能となる。このため、部品寸法のばらつきや軸受のがた等により、回転軸の軸心と磁気センサの中心との軸ずれが発生しても、軸ずれによるセンサ出力値への影響を低減でき、また、軸方向の磁気センサと永久磁石との距離変化の許容範囲広がり、寸法管理が容易となる。 As described above, according to the non-contact rotation angle detection device according to the first embodiment, the permanent magnet is provided so that the N pole and the S pole are located in the radial direction at the shaft end portion of the rotation shaft that is the measurement target. A magnet and a magnetic flux direction detection type magnetic sensor that is disposed opposite to and spaced from the permanent magnet in the axial direction of the rotating shaft, and the permanent magnet is formed in a cylindrical shape having a hollow portion, and the axis of the rotating shaft Since it is fixed to the end portion, the magnetic flux stable region in the direction orthogonal to the axis of the rotation axis is widened, and it is possible to suppress the magnetic flux from increasing more than necessary. Furthermore, it is possible to make the change gradient of the magnetic flux gradual with respect to the change in the distance in the axial direction. For this reason, even if an axial misalignment between the axis of the rotating shaft and the center of the magnetic sensor occurs due to variations in component dimensions, bearing backlash, etc., the influence on the sensor output value due to the axial misalignment can be reduced. The permissible range of change in the distance between the axial magnetic sensor and the permanent magnet is widened, and dimensional management is facilitated.
また、永久磁石は、回転軸の軸方向において、磁気センサに対向する側端面が2極着磁されているので、センサ検出部により近い場所から磁束を供給することができ、不必要な部位への磁束漏れを極力低減することが可能となる。 In addition, since the permanent magnet is magnetized with two poles on the side end surface facing the magnetic sensor in the axial direction of the rotating shaft, the magnetic flux can be supplied from a location closer to the sensor detection unit, to an unnecessary part. The magnetic flux leakage can be reduced as much as possible.
また、磁気センサは、GMRセンサで構成されたものでは、容易に高感度なセンサが適用できるため、高感度な非接触式回転角度検出装置を容易に提供することができる。 In addition, when the magnetic sensor is composed of a GMR sensor, a highly sensitive sensor can be easily applied, so that a highly sensitive non-contact type rotation angle detecting device can be easily provided.
また、回転軸の軸端部には、永久磁石の中空部に嵌合可能な凸部が形成され、中空部が凸部に嵌合されて位置決めされているので、回転軸に対する永久磁石の軸ずれを抑制しつつ、容易に固定することが可能となる。また、永久磁石の中空部で位置決めされ固定されているため、永久磁石の外形側を拘束する部材が必要なく、回転軸の外径を低減することが可能となる。 Further, the shaft end portion of the rotating shaft is formed with a convex portion that can be fitted into the hollow portion of the permanent magnet, and the hollow portion is fitted into the convex portion and positioned, so that the axis of the permanent magnet with respect to the rotating shaft It can be easily fixed while suppressing the deviation. Moreover, since the positioning and fixing are performed in the hollow portion of the permanent magnet, a member for restraining the outer shape side of the permanent magnet is not necessary, and the outer diameter of the rotating shaft can be reduced.
また、永久磁石の中心軸に直交する中空部の断面形状は、円形に形成されているので、永久磁石を回転軸に取り付ける際に、永久磁石の回転方向の位置決めを行う必要がなく、組み付けが容易となる。 In addition, since the cross-sectional shape of the hollow portion orthogonal to the central axis of the permanent magnet is formed in a circular shape, it is not necessary to position the permanent magnet in the rotational direction when the permanent magnet is attached to the rotating shaft. It becomes easy.
実施の形態2.
図5は、実施の形態2による非接触式回転角度検出装置の磁石部の平面図であり、実施の形態1の図3に対応する図である。図5に示す部分以外は、実施の形態1の図1および図2と同等である。また、図3と同等部分は同一符号で示し、詳細な説明は省略する。
FIG. 5 is a plan view of the magnet unit of the non-contact rotation angle detection device according to the second embodiment, and corresponds to FIG. 3 of the first embodiment. Except for the part shown in FIG. 5, it is the same as FIG. 1 and FIG. 2 of the first embodiment. Also, parts equivalent to those in FIG. 3 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
図5において、本実施の形態の永久磁石35も、その中心部に中空部35aが設けられているが、永久磁石35の中心軸に直交する中空部35aの断面形状は、正方形または長方形に形成されている。中空部35aの2面は磁束に並行である。また、中空部35aに嵌合する出力軸6の凸部6aの断面形状も正方形もしくは長方形となっている。
永久磁石35は、センサ側の端面を2極着磁しているため、出力軸6の中心付近のN極とS極間の距離が等しい区間が広がり、磁束安定領域の幅33aをより広く確保することが可能となるため、出力軸6の軸心とセンサ検出部31a中心との軸ずれR1の許容範囲をより広く設定することが可能となる。
In FIG. 5, the
Since the end face on the sensor side of the
以上のように、実施の形態2による非接触式回転角度検出装置によれば、永久磁石の中心軸に直交する中空部の断面形状は、正方形または長方形に形成されているので、回転軸中心付近の磁束安定領域を、より広く確保することが可能となる。したがって、実施の形態1に比べ、より軸ずれに対する寸法管理が容易となる。 As described above, according to the non-contact rotational angle detection device according to the second embodiment, the cross-sectional shape of the hollow portion orthogonal to the central axis of the permanent magnet is formed in a square or a rectangle. It is possible to secure a wider magnetic flux stable region. Therefore, compared with the first embodiment, it becomes easier to manage the dimension with respect to the axial deviation.
なお、本願発明の非接触式回転角度検出装置は、車両用のシフトレンジを切替えるレンジ切替え装置に適用した場合で説明したが、これに限定するものではなく、車両用の各種アクチュエータ、あるいは産業用ロボットや工作機械等の回転角度検出装置としても用いることができる。
また、本願発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変更、省略したりすることができる。
In addition, although the non-contact-type rotation angle detection device of the present invention has been described as applied to a range switching device that switches a shift range for a vehicle, the invention is not limited to this, and various actuators for vehicles or industrial use It can also be used as a rotation angle detection device for robots and machine tools.
In addition, within the scope of the present invention, the present invention can be freely combined with each other, or can be appropriately changed or omitted.
1 レンジ切替え装置、2 基板、3 モータ、4 減速機構部、5 レンジ切替え部、6 出力軸、6a 凸部、7 フロントボディ、7a 支持筒部、8 リアボディ、9 ロータ、10 ステータ、11 モータシャフト、12 フロント軸受、13 リア軸受、14,15 軸受固定部、16 遊星歯車、17 内歯歯車、18 小歯車、19 大歯車、20 軸受部材、21 シフトシャフト、30 回転角度検出装置部、31 磁気センサ、31a センサ検出部、32,35 永久磁石、32a,35a 中空部、33 磁束、33a 磁束安定領域の幅、51 シャフト、52 永久磁石、53 カバー、54 磁気センサ、54a センサ検出部、55 磁束、55a 磁束安定領域の幅
DESCRIPTION OF
この発明に係る非接触式回転角度検出装置は、測定対象である回転軸の軸端部に、N極,S極が回転軸の径方向に位置するように設けられた永久磁石と、永久磁石に対し、回転軸の軸方向に離間して対向配置された磁束方位検出型の磁気センサとを備え、永久磁石は、中空部を有する筒状に形成され、その軸心を回転軸の軸心に合わせて軸端部に固定されており、磁気センサは、その中心を永久磁石の軸心に合わせて配置されているものである。 A non-contact rotation angle detection device according to the present invention includes a permanent magnet provided at a shaft end of a rotation shaft to be measured so that the N pole and the S pole are positioned in the radial direction of the rotation shaft, and the permanent magnet On the other hand, the permanent magnet is formed in a cylindrical shape having a hollow portion and is arranged opposite to and spaced apart in the axial direction of the rotation axis, and the axis is the axis of the rotation axis. The magnetic sensor is arranged with its center aligned with the axis of the permanent magnet .
この発明の非接触式回転角度検出装置によれば、磁気センサと対向して、測定対象である回転軸の軸端部に設けられた永久磁石は、中空部を有する筒状に形成され、その軸心を回転軸の軸心に合わせて軸端部に固定されており、磁気センサは、その中心を永久磁石の軸心に合わせて配置されているので、回転軸の軸線に直交方向の磁束安定領域が広がり、また、磁束が必要以上に増加することを抑制できる。さらに、軸方向の距離変化に対する磁束の変化勾配を緩やかにすることが可能となる。このため、部品寸法のばらつきや軸受のがた等により、回転軸の軸心と磁気センサの中心との軸ずれが発生しても、軸ずれによるセンサ出力値への影響を低減でき、また、軸方向の磁気センサと永久磁石との距離変化の許容範囲が広がり、寸法管理が容易となる。 According to a non-contact rotation angle detecting apparatus of the present invention, in opposition to the magnetic sensor, a permanent magnet provided on the shaft end of the rotating shaft to be measured is formed in a cylindrical shape having a hollow portion, that The shaft is aligned with the axis of the rotating shaft and fixed to the shaft end, and the magnetic sensor is arranged with its center aligned with the axis of the permanent magnet . Therefore, the magnetic flux is perpendicular to the axis of the rotating shaft. A stable region can be expanded, and an increase in magnetic flux more than necessary can be suppressed. Furthermore, it is possible to make the change gradient of the magnetic flux gradual with respect to the axial distance change. For this reason, even if an axial misalignment between the axis of the rotating shaft and the center of the magnetic sensor occurs due to variations in component dimensions, bearing backlash, etc., the influence on the sensor output value due to the axial misalignment can be reduced. The allowable range of the change in the distance between the axial magnetic sensor and the permanent magnet is widened, and dimensional management becomes easy.
以上のように、実施の形態1による非接触式回転角度検出装置によれば、測定対象である回転軸の軸端部に、N極,S極が径方向に位置するように設けられた永久磁石と、永久磁石に対し、回転軸の軸方向に離間して対向配置された磁束方位検出型の磁気センサとを備え、永久磁石は、中空部を有する筒状に形成され、その軸心を回転軸の軸心に合わせて軸端部に固定されており、磁気センサは、その中心を永久磁石の軸心に合わせて配置されているので、回転軸の軸線に直交方向の磁束安定領域が広がり、また、磁束が必要以上に増加することを抑制できる。さらに、軸線方向の距離変化に対する磁束の変化勾配を緩やかにすることが可能となる。このため、部品寸法のばらつきや軸受のがた等により、回転軸の軸心と磁気センサの中心との軸ずれが発生しても、軸ずれによるセンサ出力値への影響を低減でき、また、軸方向の磁気センサと永久磁石との距離変化の許容範囲広がり、寸法管理が容易となる。 As described above, according to the non-contact rotation angle detection device according to the first embodiment, the permanent magnet is provided so that the N pole and the S pole are located in the radial direction at the shaft end portion of the rotation shaft that is the measurement target. A permanent magnet is formed in a cylindrical shape having a hollow portion, and has an axial center on the axis. The magnetic sensor is fixed to the shaft end to match the axis of the rotating shaft, and the center of the magnetic sensor is aligned with the axis of the permanent magnet. It is possible to suppress the spread and increase of the magnetic flux more than necessary. Furthermore, it is possible to make the change gradient of the magnetic flux gradual with respect to the change in the distance in the axial direction. For this reason, even if an axial misalignment between the axis of the rotating shaft and the center of the magnetic sensor occurs due to variations in component dimensions, bearing backlash, etc., the influence on the sensor output value due to the axial misalignment can be reduced. The permissible range of change in the distance between the axial magnetic sensor and the permanent magnet is widened, and dimensional management is facilitated.
この発明に係る非接触式回転角度検出装置は、測定対象である回転軸の軸端部に、N極,S極が回転軸の径方向に位置するように設けられた永久磁石と、永久磁石に対し、回転軸の軸方向に離間して対向配置された磁束方位検出型の磁気センサとを備え、永久磁石は、中空部を有する筒状に形成され、その軸心を回転軸の軸心に合わせて軸端部に固定され、回転軸の軸方向において、磁気センサに対向する側端面が2極着磁されており、磁気センサは、GMRセンサで構成されて、その中心を永久磁石の軸心に合わせて配置されているものである。 A non-contact rotation angle detection device according to the present invention includes a permanent magnet provided at a shaft end of a rotation shaft to be measured so that the N pole and the S pole are positioned in the radial direction of the rotation shaft, and the permanent magnet On the other hand, the permanent magnet is formed in a cylindrical shape having a hollow portion and is arranged opposite to and spaced apart in the axial direction of the rotation axis, and the axis is the axis of the rotation axis. The side end surface facing the magnetic sensor is magnetized in two poles in the axial direction of the rotating shaft, and the magnetic sensor is composed of a GMR sensor, the center of which is a permanent magnet. It is arranged according to the axis.
この発明の非接触式回転角度検出装置によれば、磁気センサと対向して、測定対象である回転軸の軸端部に設けられた永久磁石は、中空部を有する筒状に形成され、その軸心を回転軸の軸心に合わせて軸端部に固定され、回転軸の軸方向において、磁気センサに対向する側端面が2極着磁されており、磁気センサは、GMRセンサで構成されて、その中心を永久磁石の軸心に合わせて配置されているので、回転軸の軸線に直交方向の磁束安定領域が広がり、また、磁束が必要以上に増加することを抑制できる。さらに、軸方向の距離変化に対する磁束の変化勾配を緩やかにすることが可能となる。このため、部品寸法のばらつきや軸受のがた等により、回転軸の軸心と磁気センサの中心との軸ずれが発生しても、軸ずれによるセンサ出力値への影響を低減でき、また、軸方向の磁気センサと永久磁石との距離変化の許容範囲が広がり、寸法管理が容易となる。
また、磁気センサに対向する側端面が2極着磁されていることで、センサ検出部により近い場所から磁束を供給でき、不必要な部位への磁束漏れを極力低減することが可能となる。
According to the non-contact rotation angle detection device of the present invention, the permanent magnet provided at the shaft end portion of the rotation shaft that is a measurement object facing the magnetic sensor is formed in a cylindrical shape having a hollow portion. The shaft center is aligned with the axis of the rotating shaft and fixed to the shaft end. In the axial direction of the rotating shaft, the side end surface facing the magnetic sensor is two-pole magnetized , and the magnetic sensor is composed of a GMR sensor. Since the center of the permanent magnet is arranged in accordance with the axis of the permanent magnet, a magnetic flux stable region in the orthogonal direction extends on the axis of the rotating shaft, and an increase in magnetic flux more than necessary can be suppressed. Furthermore, it is possible to make the change gradient of the magnetic flux gradual with respect to the axial distance change. For this reason, even if an axial misalignment between the axis of the rotating shaft and the center of the magnetic sensor occurs due to variations in component dimensions, bearing backlash, etc., the influence on the sensor output value due to the axial misalignment can be reduced. The allowable range of the change in the distance between the axial magnetic sensor and the permanent magnet is widened, and dimensional management becomes easy.
In addition, since the side end face facing the magnetic sensor is magnetized in two poles, magnetic flux can be supplied from a location closer to the sensor detection unit, and magnetic flux leakage to unnecessary portions can be reduced as much as possible.
Claims (6)
前記永久磁石に対し、前記回転軸の軸方向に離間して対向配置された磁束方位検出型の磁気センサとを備え、
前記永久磁石は、中空部を有する筒状に形成されて前記回転軸の前記軸端部に固定されていることを特徴とする非接触式回転角度検出装置。 A permanent magnet provided at the shaft end of the rotating shaft to be measured so that the north and south poles are positioned in the radial direction of the rotating shaft;
A magnetic flux direction detection type magnetic sensor disposed opposite to the permanent magnet and spaced apart in the axial direction of the rotating shaft;
The non-contact rotation angle detection device, wherein the permanent magnet is formed in a cylindrical shape having a hollow portion and is fixed to the shaft end portion of the rotation shaft.
前記永久磁石は、前記回転軸の軸方向において、前記磁気センサに対向する側端面が2極着磁されていることを特徴とする非接触式回転角度検出装置。 In the non-contact-type rotation angle detection device according to claim 1,
The non-contact rotation angle detection device according to claim 1, wherein the permanent magnet is magnetized in two poles on a side end surface facing the magnetic sensor in the axial direction of the rotation shaft.
前記磁気センサは、GMRセンサで構成されていることを特徴とする非接触式回転角度検出装置。 In the non-contact-type rotation angle detection device according to claim 1 or 2,
The non-contact-type rotation angle detecting device, wherein the magnetic sensor is a GMR sensor.
前記回転軸の前記軸端部には、前記永久磁石の前記中空部に嵌合可能な凸部が形成され、前記中空部が前記凸部に嵌合されて位置決めされていることを特徴とする非接触式回転角度検出装置。 In the non-contact-type rotation angle detection device according to any one of claims 1 to 3,
The shaft end portion of the rotating shaft is formed with a convex portion that can be fitted into the hollow portion of the permanent magnet, and the hollow portion is fitted into the convex portion and positioned. Non-contact rotation angle detector.
前記永久磁石の中心軸に直交する前記中空部の断面形状は、円形に形成されていることを特徴とする非接触式回転角度検出装置。 In the non-contact-type rotation angle detection device according to claim 4,
The non-contact rotation angle detection device according to claim 1, wherein the hollow portion perpendicular to the central axis of the permanent magnet has a circular cross-sectional shape.
前記永久磁石の中心軸に直交する前記中空部の断面形状は、正方形または長方形に形成されていることを特徴とする非接触式回転角度検出装置。
In the non-contact-type rotation angle detection device according to claim 4,
The non-contact rotation angle detection device according to claim 1, wherein a cross-sectional shape of the hollow portion orthogonal to the central axis of the permanent magnet is formed in a square or a rectangle.
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2018198235A1 (en) * | 2017-04-26 | 2018-11-01 | 三菱電機株式会社 | Rotary actuator and vg actuator |
JP2019150456A (en) * | 2018-03-06 | 2019-09-12 | 株式会社サンセイアールアンドディ | Game machine |
JP2021509564A (en) * | 2017-12-26 | 2021-03-25 | ボンタズ・サントル・エール・アンド・デ | Compact gear motor |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02103750U (en) * | 1989-01-28 | 1990-08-17 | ||
JP2005054654A (en) * | 2003-08-04 | 2005-03-03 | Mitsubishi Electric Corp | Intake air control device for engine |
JP2006208048A (en) * | 2005-01-25 | 2006-08-10 | Denso Corp | Rotation angle detection apparatus |
JP2013240251A (en) * | 2012-05-17 | 2013-11-28 | Asmo Co Ltd | Rotation transmission device, manufacturing method of the same, and motor |
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Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02103750U (en) * | 1989-01-28 | 1990-08-17 | ||
JP2005054654A (en) * | 2003-08-04 | 2005-03-03 | Mitsubishi Electric Corp | Intake air control device for engine |
JP2006208048A (en) * | 2005-01-25 | 2006-08-10 | Denso Corp | Rotation angle detection apparatus |
JP2013240251A (en) * | 2012-05-17 | 2013-11-28 | Asmo Co Ltd | Rotation transmission device, manufacturing method of the same, and motor |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2018198235A1 (en) * | 2017-04-26 | 2018-11-01 | 三菱電機株式会社 | Rotary actuator and vg actuator |
JPWO2018198235A1 (en) * | 2017-04-26 | 2019-11-07 | 三菱電機株式会社 | Rotary actuator and VG actuator |
JP2021509564A (en) * | 2017-12-26 | 2021-03-25 | ボンタズ・サントル・エール・アンド・デ | Compact gear motor |
JP7416696B2 (en) | 2017-12-26 | 2024-01-17 | ボンタズ・サントル | compact gear motor |
JP2019150456A (en) * | 2018-03-06 | 2019-09-12 | 株式会社サンセイアールアンドディ | Game machine |
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