JP2020187025A - Rotation angle detector - Google Patents

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広樹 石橋
Hiroki Ishibashi
広樹 石橋
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Aisin Corp
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Aisin Seiki Co Ltd
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Abstract

To configure a device which, by using a plurality of magnetic sensors capable of canceling magnetic noise, can detect a larger angle, and which hardly becomes unable to detect.SOLUTION: A permanent magnet M has four or more of divided magnetic pole faces into which a plane perpendicular to the axial core P is divided by a plurality of parallel virtual straight lines. The magnetic sensor MS has a function to cancel a disturbance magnetic field and is constituted so as to detect the rotation angle of the magnetic sensor MS on the basis of the magnetic flux of the permanent magnet M. A plurality of magnetic sensors MS are arranged on the same plane, and the permanent magnet M has such a positional relationship that the parallel directions of four or more of magnetic poles and the arrangement directions of the plurality of magnetic sensors MS can be parallel in a range in which the permanent magnet M rotates relatively to the magnetic sensors MS.SELECTED DRAWING: Figure 6

Description

本発明は、永久磁石と、この永久磁石の磁束を検知する磁気センサとによって回転角を検出する回転角検出装置に関する。 The present invention relates to a rotation angle detecting device that detects a rotation angle by a permanent magnet and a magnetic sensor that detects the magnetic flux of the permanent magnet.

上記構成の回転角検出装置として、特許文献1には、回転体の端部に対象にN極とS極とが配置された永久磁石(文献ではマグネット)と、永久磁石に対向する位置に配置された2つの巨大磁気抵抗効果素子とを有し、2つの巨大磁気抵抗効果素子に作用する磁束の向きを正弦波信号と余弦波信号として出力する構成が記載されている。 As a rotation angle detection device having the above configuration, Patent Document 1 describes a permanent magnet (magnet in the document) in which an N pole and an S pole are arranged at the end of a rotating body, and a permanent magnet at a position facing the permanent magnet. A configuration is described in which the two giant magnetoresistive elements are provided and the directions of the magnetic flux acting on the two giant magnetoresistive elements are output as a sine wave signal and a cosine wave signal.

この特許文献1では、2つの巨大磁気抵抗効果素子が永久磁石の磁束の向きを互いに90°異なる角度で検知して、正弦波信号と余弦波信号との二相信号として出力するように構成され、二相信号から回転角の検出を可能にしている。 In Patent Document 1, two giant magnetoresistive sensors are configured to detect the directions of magnetic fluxes of permanent magnets at angles different from each other by 90 ° and output them as a two-phase signal of a sine wave signal and a chord wave signal. , It is possible to detect the rotation angle from the two-phase signal.

また、特許文献2には、磁界発生として回転軸に一対の磁石を備えることにより第1の印加磁界と第2の印加磁界とが形成される回転磁界センサが開示されている。この一対の磁石に挟まれる位置に第1の印加磁界を検出する第1の検出部と、第2の印加磁界を検出する第2の検出部とが配置された構成が記載されている。 Further, Patent Document 2 discloses a rotating magnetic field sensor in which a first applied magnetic field and a second applied magnetic field are formed by providing a pair of magnets on the rotating shaft to generate a magnetic field. A configuration is described in which a first detection unit that detects a first applied magnetic field and a second detection unit that detects a second applied magnetic field are arranged at positions sandwiched between the pair of magnets.

この特許文献2では、第1の検出部が異なる位相の検出信号を出力する第1の検出回路と第2の検出回路とを有している。また、第2の検出部が異なる位相の検出信号を出力する第3の検出回路と第4の検出回路とを有している。この構成では、外部から回転磁界以外のノイズ磁界が作用した場合には、4つの検出回路からの信号に基づき演算式によりノイズの除去を可能にするものである。 In Patent Document 2, the first detection unit has a first detection circuit and a second detection circuit that output detection signals having different phases. Further, the second detection unit has a third detection circuit and a fourth detection circuit that output detection signals having different phases. In this configuration, when a noise magnetic field other than the rotating magnetic field acts from the outside, the noise can be removed by an arithmetic expression based on the signals from the four detection circuits.

また、回転角検出装置ではないが、特許文献3には、複数のホール素子を用いて感磁部を構成し、この感磁部に作用する不必要な磁束成分のキャンセルを可能にする磁気センサが開示されている。 Further, although it is not a rotation angle detection device, Patent Document 3 describes a magnetic sensor in which a plurality of Hall elements are used to form a magnetic sensor, which enables cancellation of unnecessary magnetic flux components acting on the magnetic sensor. Is disclosed.

特開2014−163876号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-163876 特開2012−37466号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2012-37466 WO2007/116823号公報(段落番号〔0041〕図9)WO2007 / 116823 (paragraph number [0041] Fig. 9)

例えば、自動車等の車両においてブレーキペダルの踏み込み量を取得するために回転角検出装置を用いることを考えると、回転角検出装置で検出可能な角度は大きいほど望ましい。 For example, considering that a rotation angle detection device is used to acquire the amount of depression of the brake pedal in a vehicle such as an automobile, it is desirable that the angle that can be detected by the rotation angle detection device is larger.

また、磁束の確実な検出を可能にするために、単一の永久磁石と、この永久磁石の相対回転角を検出する複数の磁気センサとを用い、例えば、1つ磁気センサが故障した場合でも他の磁気センサで検出される信号を用いることも考えられる。 Further, in order to enable reliable detection of magnetic flux, a single permanent magnet and a plurality of magnetic sensors for detecting the relative rotation angle of the permanent magnets are used, for example, even if one magnetic sensor fails. It is also conceivable to use a signal detected by another magnetic sensor.

特許文献3に記載されている磁気センサは、一対のホール素子からの信号の差分を取るものであるため、例えば、X−X方向に配置された一対のホール素子については、一方に作用する磁束の方向と、他方のホール素子に作用する磁束の方向とは逆方向である必要がある。これと同様に、Y−Y方向に配置された一対のホール素子に対しても逆方向に磁束が作用することが必要となる。 Since the magnetic sensor described in Patent Document 3 takes the difference between the signals from the pair of Hall elements, for example, the magnetic flux acting on one of the pair of Hall elements arranged in the XX direction. The direction of the magnetic flux acting on the other Hall element must be opposite to the direction of. Similarly, it is necessary that the magnetic flux acts in the opposite direction on the pair of Hall elements arranged in the YY direction.

特に、この構成の磁気センサは、2つのホール素子の電圧の差分を取るため、例えば、一対のホール素子に外部から一方向に磁気ノイズ(磁束)が作用した場合には、差分を取る演算により、磁気ノイズのキャンセルが実現する。 In particular, since the magnetic sensor having this configuration takes the difference between the voltages of the two Hall elements, for example, when magnetic noise (magnetic flux) acts on the pair of Hall elements in one direction from the outside, the difference is taken by the calculation. , Magnetic noise cancellation is realized.

このような理由から、磁気ノイズのキャンセルが可能な磁気センサを複数用いることにより大きい角度の検出が可能で、検出不能に陥り難い装置が求められる。 For this reason, there is a need for a device that can detect a larger angle by using a plurality of magnetic sensors capable of canceling magnetic noise and is less likely to fall into undetectable state.

本発明に係る回転角検出装置の特徴構成は、永久磁石と、前記永久磁石に対向配置され、前記永久磁石の磁束を検出する複数の磁気センサと、が軸芯を中心に相対回転自在に備えられ、前記永久磁石は、前記軸芯に直交する平面を平行な複数の仮想直線で4極以上に分割された磁極面を有しており、前記磁気センサは、外乱磁界をキャンセルする機能を有しており、前記永久磁石の磁束に基づいて前記永久磁石との相対的な回転角を算出するように構成され、複数の前記磁気センサは同一平面上に並列配置されており、前記永久磁石は、前記磁気センサに対して相対回転する範囲において、4極以上の磁極の並列方向と複数の前記磁気センサの配置方向とが平行になりうる点にある。 The characteristic configuration of the rotation angle detection device according to the present invention is that a permanent magnet and a plurality of magnetic sensors arranged opposite to the permanent magnet and detecting the magnetic flux of the permanent magnet are provided so as to be relatively rotatable around the axis. The permanent magnet has a magnetic pole surface in which a plane orthogonal to the axis is divided into four or more poles by a plurality of virtual straight lines parallel to the axis, and the magnetic sensor has a function of canceling a disturbance magnetic field. The permanent magnets are configured to calculate the relative rotation angle with respect to the permanent magnets based on the magnetic flux of the permanent magnets, and a plurality of the magnetic sensors are arranged in parallel on the same plane. In the range of rotation relative to the magnetic sensor, the parallel direction of the magnetic poles having four or more poles and the arrangement direction of the plurality of magnetic sensors can be parallel.

この特徴構成によると、永久磁石が、4極以上に分割された磁極面を有しており、永久磁石と複数の磁気センサとが相対回転する際に、4極以上の磁極の並列方向と複数の前記磁気センサの配置方向とが平行になりうるように構成されている。この構成から、永久磁石と複数の磁気センサとが相対回転した場合には、1つの磁気センサに対して1つのN極と1つのS極とを対応させた形態での相対的な回転角の検出が可能となる。また、磁気センサは、特許文献3に記載したものと同様に外乱磁界をキャンセルする機能を有しているため、外部から外乱磁界が作用する場合でも誤検出を招くことがない。また、この構成によると、磁気センサが正常時には回転角の算出値が全て同じ値になるので、回転角の算出値が異なる値になったときには、いずれかの磁気センサが故障したことを検知することができる。このような場合でも、複数の磁気センサを用いているため、依然として正しい回転角の検出が可能となる。
従って、磁気ノイズのキャンセルが可能な磁気センサを複数用いることにより大きい角度の検出が可能で、検出不能に陥り難い装置が構成された。
According to this characteristic configuration, the permanent magnet has a magnetic pole surface divided into four or more poles, and when the permanent magnet and the plurality of magnetic sensors rotate relative to each other, the parallel direction of the four or more poles and the plurality of magnetic poles It is configured so that the arrangement direction of the magnetic sensor can be parallel to the above. From this configuration, when the permanent magnet and the plurality of magnetic sensors rotate relative to each other, the relative rotation angles in the form in which one N pole and one S pole correspond to one magnetic sensor. Detection is possible. Further, since the magnetic sensor has a function of canceling the disturbance magnetic field as described in Patent Document 3, erroneous detection is not caused even when the disturbance magnetic field acts from the outside. Further, according to this configuration, when the magnetic sensors are normal, the calculated values of the rotation angles are all the same, so when the calculated values of the rotation angles are different, it is detected that one of the magnetic sensors has failed. be able to. Even in such a case, since a plurality of magnetic sensors are used, it is still possible to detect the correct rotation angle.
Therefore, by using a plurality of magnetic sensors capable of canceling magnetic noise, it is possible to detect a larger angle, and a device that is unlikely to fall into undetectable is configured.

他の構成として、前記磁気センサが、前記軸芯に直交する姿勢の検知面の第1方向に沿って配置される一対の磁電変換素子と、前記検知面において前記第1方向と異なる第2方向に沿って配置される他の一対の磁電変換素子とを有し、前記磁気センサは、2組の一対の前記磁電変換素子のそれぞれに前記永久磁石の磁束が作用する状況において、一対の前記磁電変換素子のうち一方の前記磁電変換素子から磁束に応じて発生する電圧と他方の前記磁電変換素子から磁束に応じて発生する電圧との差分から磁気検出信号を出力し、且つ、前記第1方向に沿って配置される一対の前記磁電変換素子の前記磁気検出信号と、前記第2方向に沿って配置される一対の前記磁電変換素子の前記磁気検出信号との位相差から、前記永久磁石との相対的な回転角を算出するように構成され、一対の前記磁電変換素子のうち一方の前記磁電変換素子と他方の前記磁電変換素子とには、前記永久磁石が前記磁気センサに対して相対回転する範囲において、常に異なる極性の磁束が作用しても良い。 As another configuration, the magnetic sensor has a pair of magnetic electric conversion elements arranged along a first direction of a detection surface having a posture orthogonal to the axis, and a second direction different from the first direction on the detection surface. The magnetic sensor has another pair of magnetic electric conversion elements arranged along the above, and the magnetic sensor has a pair of the magnetic electric powers in a situation where the magnetic flux of the permanent magnet acts on each of the two pairs of the magnetic electric conversion elements. A magnetic detection signal is output from the difference between the voltage generated in response to the magnetic flux from one of the conversion elements and the voltage generated in response to the magnetic flux from the other magnetic conversion element, and the first direction. From the phase difference between the magnetic detection signal of the pair of magnetic electric conversion elements arranged along the second direction and the magnetic detection signal of the pair of magnetic electric conversion elements arranged along the second direction, the permanent magnet The permanent magnet is relative to the magnetic sensor in one of the pair of magnetic conversion elements, the magnetic conversion element and the other magnetic conversion element, so as to calculate the relative rotation angle of the magnetic flux. Magnetic fluxes of different polarities may always act in the rotating range.

これによると、第1方向に沿って配置された一対の磁電変換素子の電圧の差分から磁気検出信号を取得し、第2方向に沿って配置された一対の磁電変換素子の電圧の差分によって磁気検出信号を取得し、これらの磁気検出信号の位相差によって永久磁石と磁気センサとの回転角を算出できる。また、永久磁石が磁気センサに対して相対回転する範囲において、一方の磁電変換素子と他方の磁電変換素子とには、常に異なる極性の磁束が作用するため複雑な回路を備えることや、複雑な演算を行うことなく、確実に回転角の検出が可能となる。 According to this, the magnetic detection signal is acquired from the voltage difference of the pair of magnetic and electric conversion elements arranged along the first direction, and the magnetism is obtained by the voltage difference of the pair of magnetic and electric conversion elements arranged along the second direction. The detection signals can be acquired, and the rotation angle between the permanent magnet and the magnetic sensor can be calculated from the phase difference between these magnetic detection signals. Further, in the range in which the permanent magnet rotates relative to the magnetic sensor, one magnetron conversion element and the other magnetron conversion element are always provided with a complicated circuit because magnetic fluxes of different polarities act on them. The rotation angle can be reliably detected without performing any calculation.

回転角検出装置の断面図である。It is sectional drawing of the rotation angle detection device. 回転角検出装置の分解斜視図である。It is an exploded perspective view of the rotation angle detection device. 検知基板の磁気センサと回転部材とを示す斜視図である。It is a perspective view which shows the magnetic sensor of the detection board and a rotating member. 磁気センサに作用する磁束を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the magnetic flux acting on a magnetic sensor. 初期姿勢にある永久磁石と磁気センサとの位置関係を示す図である。It is a figure which shows the positional relationship between a permanent magnet in an initial posture, and a magnetic sensor. 中間姿勢にある永久磁石と磁気センサとの位置関係を示す図である。It is a figure which shows the positional relationship between a permanent magnet in an intermediate posture, and a magnetic sensor. 限界姿勢にある永久磁石と磁気センサとの位置関係を示す図である。It is a figure which shows the positional relationship between the permanent magnet in the limit posture, and a magnetic sensor. 別実施形態(a)において初期姿勢にある永久磁石と磁気センサとの位置関係を示す図である。It is a figure which shows the positional relationship between the permanent magnet in the initial posture, and the magnetic sensor in another embodiment (a). 別実施形態(a)において中間姿勢にある永久磁石と磁気センサとの位置関係を示す図である。It is a figure which shows the positional relationship between a permanent magnet in an intermediate posture, and a magnetic sensor in another embodiment (a).

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
〔基本構成〕
図1〜図3に示すように、ハウジング10と、ホルダ20と、回転部材30と、カバー40とを備えて回転角検出装置Aが構成されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[Basic configuration]
As shown in FIGS. 1 to 3, the rotation angle detecting device A includes a housing 10, a holder 20, a rotating member 30, and a cover 40.

回転角検出装置Aは、ハウジング10とホルダ20とが連結することでこれらの間に形成される密封空間Tに、検出基板14が収容されている。回転部材30は、ホルダ20とカバー40との間に配置され、ホルダ20とカバー40とが連結されることにより、軸芯Pに沿う方向で移動不能で、軸芯Pを中心に回転自在に支持される。 In the rotation angle detection device A, the detection substrate 14 is housed in a sealing space T formed between the housing 10 and the holder 20 by connecting them. The rotating member 30 is arranged between the holder 20 and the cover 40, and by connecting the holder 20 and the cover 40, the rotating member 30 cannot move in the direction along the shaft core P and can rotate around the shaft core P. Be supported.

ホルダ20は、密封空間Tを閉じる位置に隔壁部21を備えている。回転部材30のうち軸芯Pに沿う方向での一方の端部に単一の永久磁石Mを備えており、この永久磁石Mを検出基板14に近接させるため回転部材30が隔壁部21に近接配置されている。更に、回転部材30には径方向の外方に突出するアーム35を備えており、回転部材30のうち永久磁石Mが配置された端部と反対側のスプリング収容空間33にトーション型のリターンスプリング36が収容されている。 The holder 20 is provided with a partition wall portion 21 at a position where the sealing space T is closed. A single permanent magnet M is provided at one end of the rotating member 30 in the direction along the axis P, and the rotating member 30 is close to the partition wall 21 in order to bring the permanent magnet M close to the detection substrate 14. Have been placed. Further, the rotating member 30 is provided with an arm 35 that projects outward in the radial direction, and a torsion type return spring is provided in the spring accommodating space 33 on the side opposite to the end of the rotating member 30 where the permanent magnet M is arranged. 36 are housed.

この回転角検出装置Aは、自動車等の車両においてアクセルペダルやブレーキペダル等が踏み込み操作された際に、ペダル等の操作角度を検出するため車体に備えられる。また、車体に備えた状態では図1に示すようにペダル等に備えられた当接部材50が回転部材30のアーム35の外端の当接部35aに当接する。 The rotation angle detection device A is provided on the vehicle body to detect the operation angle of the pedal or the like when the accelerator pedal, the brake pedal or the like is depressed in a vehicle such as an automobile. Further, in the state of being mounted on the vehicle body, as shown in FIG. 1, the contact member 50 provided on the pedal or the like comes into contact with the contact portion 35a at the outer end of the arm 35 of the rotating member 30.

この状態でペダルが踏み込み操作され、当接部材50が変位した場合には、この変位に伴いアーム35と一体的に回転部材30が軸芯Pを中心に回転操作される。この回転操作は、リターンスプリング36の付勢力に抗する方向であり、回転部材30の回転角を検出基板14の磁気センサMSで検出することによりペダルの踏み込み角の検出が実現される。この後に、ペダル操作が解除された場合に、リターンスプリング36の付勢力により回転部材30は初期姿勢Ra(図5を参照)に復帰する。検出形態の詳細は後述する。 When the pedal is depressed and the contact member 50 is displaced in this state, the rotating member 30 is integrally rotated with the arm 35 about the axis P. This rotation operation is in a direction that opposes the urging force of the return spring 36, and the pedal depression angle is detected by detecting the rotation angle of the rotating member 30 with the magnetic sensor MS of the detection substrate 14. After that, when the pedal operation is released, the rotating member 30 returns to the initial posture Ra (see FIG. 5) by the urging force of the return spring 36. The details of the detection form will be described later.

〔ハウジング、ホルダ、回転部材、カバー〕
ハウジング10と、ホルダ20と、回転部材30と、カバー40とは樹脂で形成され、アーム35は金属で形成されている。ハウジング10とホルダ20とは超音波溶着や接着剤を用いる接着の技術によって一体化されている。また、ホルダ20とカバー40とは超音波溶着や接着剤を用いる接着の技術によって一体化され、回転部材30は、軸芯Pに沿う方向でホルダ20とカバー40との間に挟み込まれている。
[Housing, holder, rotating member, cover]
The housing 10, the holder 20, the rotating member 30, and the cover 40 are made of resin, and the arm 35 is made of metal. The housing 10 and the holder 20 are integrated by ultrasonic welding or an adhesive technique. Further, the holder 20 and the cover 40 are integrated by ultrasonic welding or an adhesive technique, and the rotating member 30 is sandwiched between the holder 20 and the cover 40 in the direction along the axis P. ..

ハウジング10は、前述した密封空間Tを作り出す凹状部を有し、この凹状部を取り囲む外壁部11と、コネクタ部12とが一体形成されている。また、凹状部とコネクタ部12との間に導体で成るリード部13が埋め込まれている。このリード部13のうち、凹状部の内部に配置される検出側端子13aが検出基板14の回路に電気的に接続されている。これに対し、リード部13のうちコネクタ部12の内部に配置される出力側端子13bがコネクタ部12の内部に露出している。 The housing 10 has a concave portion that creates the sealing space T described above, and an outer wall portion 11 that surrounds the concave portion and a connector portion 12 are integrally formed. Further, a lead portion 13 made of a conductor is embedded between the concave portion and the connector portion 12. Of the lead portions 13, the detection side terminal 13a arranged inside the concave portion is electrically connected to the circuit of the detection board 14. On the other hand, among the lead portions 13, the output side terminal 13b arranged inside the connector portion 12 is exposed inside the connector portion 12.

ホルダ20の隔壁部21は、ハウジング10の凹状部に一部を嵌め込む形態で、この凹状部を閉塞し、回転角検出装置Aが組み立てられた状態で軸芯Pに対して直交する姿勢となる。この隔壁部21の外周部に連結壁部22が形成され、この連結壁部22に対してハウジング10の外壁部11が溶着や接着等の技術によって接合されている。隔壁部21のうち回転部材30に対向する部位には、円形の平滑面21Sが形成されている。 The partition wall portion 21 of the holder 20 is in a form in which a part of the partition wall portion 21 of the holder 20 is fitted into the concave portion of the housing 10, and the concave portion is closed, and the rotation angle detection device A is assembled in a posture orthogonal to the axis P. Become. A connecting wall portion 22 is formed on the outer peripheral portion of the partition wall portion 21, and the outer wall portion 11 of the housing 10 is joined to the connecting wall portion 22 by a technique such as welding or adhesion. A circular smooth surface 21S is formed on the partition wall portion 21 facing the rotating member 30.

更に、平滑面21Sを取り囲む領域に軸芯Pを中心とする円環状の環状フレーム部23が形成され、この環状フレーム部23より外方にカバー40に接合する保持部24が形成されている。環状フレーム部23に対して、回転部材30のうち永久磁石Mが配置された側の端部を回転自在に収容されている。また、保持部24の内周に接触するようにカバー40の側壁部41が配置され、これらが溶着や接着により一体化される。 Further, an annular frame portion 23 centered on the axis P is formed in a region surrounding the smooth surface 21S, and a holding portion 24 joined to the cover 40 is formed outward from the annular frame portion 23. The end portion of the rotating member 30 on the side where the permanent magnet M is arranged is rotatably accommodated with respect to the annular frame portion 23. Further, the side wall portion 41 of the cover 40 is arranged so as to come into contact with the inner circumference of the holding portion 24, and these are integrated by welding or adhesion.

特に、図2に示すように、ホルダ20のうち、保持部24から外方に突出するように一対のフランジ部25が形成されている。このフランジ部25は、ボルト挿通孔を有しており、回転角検出装置Aを車体に装着する際にはボルト挿通孔に挿通するボルトにより車体に締結固定される。 In particular, as shown in FIG. 2, a pair of flange portions 25 are formed in the holder 20 so as to project outward from the holding portion 24. The flange portion 25 has a bolt insertion hole, and when the rotation angle detection device A is mounted on the vehicle body, the flange portion 25 is fastened and fixed to the vehicle body by a bolt inserted through the bolt insertion hole.

図1〜図3に示すように、回転部材30は、軸芯Pを中心とする円盤状で、隔壁部21に面する部位に永久磁石Mがインサートされ、カバー40に面する部位にスプリング収容空間33が形成されている。このスプリング収容空間33にはリターンスプリング36の一端に係合する第1支持軸34が形成されている。 As shown in FIGS. 1 to 3, the rotating member 30 has a disk shape centered on the shaft core P, a permanent magnet M is inserted in a portion facing the partition wall 21, and a spring is housed in a portion facing the cover 40. Space 33 is formed. A first support shaft 34 that engages with one end of the return spring 36 is formed in the spring accommodating space 33.

回転部材30は、環状フレーム部23に対して回転自在に嵌り込む回転支持部31が、軸芯Pに沿う方向での一端側に形成され、この回転支持部31のうち隔壁部21に対向する端部位置に軸芯Pに直交する姿勢で当接面31Sが形成されている。 In the rotary member 30, a rotary support portion 31 that rotatably fits into the annular frame portion 23 is formed on one end side in a direction along the axis P, and faces the partition wall portion 21 of the rotary support portion 31. The contact surface 31S is formed at the end position in a posture orthogonal to the axis P.

また、回転部材30は、回転支持部31に連なる大径部32が形成され、この大径部32にアーム35の基端部がインサートされている。尚、アーム35は、延出部分を折り曲げて当接部35aが形成されている。また、図1に示すように、アーム35の基端部にインサートされた部位の外周面を抱き込むようにカバー40の側壁部41が配置される。 Further, the rotating member 30 is formed with a large diameter portion 32 connected to the rotating support portion 31, and the base end portion of the arm 35 is inserted into the large diameter portion 32. The arm 35 has a contact portion 35a formed by bending an extended portion. Further, as shown in FIG. 1, the side wall portion 41 of the cover 40 is arranged so as to embrace the outer peripheral surface of the portion inserted into the base end portion of the arm 35.

更に、カバー40は、回転部材30のうちスプリング収容空間33が形成された側の端部が回転自在に嵌り込む支持凹部42を有している。この支持凹部42に対してリターンスプリング36の他端が係合する第2支持軸43が形成されている。 Further, the cover 40 has a support recess 42 in which the end of the rotating member 30 on the side where the spring accommodating space 33 is formed is rotatably fitted. A second support shaft 43 is formed in which the other end of the return spring 36 engages with the support recess 42.

このような構成から、回転角検出装置Aは、回転部材30の回転支持部31がホルダ20の環状フレーム部23に嵌め込まれ、且つ、この回転支持部31の当接面31Sが隔壁部21に接触する。また、回転部材30のうち永久磁石Mと反対側の端部にカバー40が当接する。更に、回転部材30の大径部32の外周に側壁部41の内周が接触する。これにより、回転部材30は、軸芯Pに沿う方向で変位が規制される状態で、軸芯Pを中心に回転自在に支持される。 From such a configuration, in the rotation angle detection device A, the rotation support portion 31 of the rotation member 30 is fitted into the annular frame portion 23 of the holder 20, and the contact surface 31S of the rotation support portion 31 is formed on the partition wall portion 21. Contact. Further, the cover 40 comes into contact with the end of the rotating member 30 opposite to the permanent magnet M. Further, the inner circumference of the side wall portion 41 comes into contact with the outer circumference of the large diameter portion 32 of the rotating member 30. As a result, the rotating member 30 is rotatably supported around the shaft core P in a state where the displacement is restricted in the direction along the shaft core P.

尚、スプリング収容空間33にリターンスプリング36を収容する際に、その一端を第1支持軸34に係合させ、リターンスプリング36の他端を第2支持軸43に係合させることにより、回転部材30を初期姿勢Ra(図5を参照)に戻す付勢力を得る。 When accommodating the return spring 36 in the spring accommodating space 33, one end of the return spring 36 is engaged with the first support shaft 34, and the other end of the return spring 36 is engaged with the second support shaft 43. Gain the urging force to return 30 to the initial posture Ra (see FIG. 5).

〔磁気センサ〕
図3、図5〜図7に示すように、永久磁石Mは全体的に矩形であり、軸芯Pに直交する姿勢の仮想平面を平行な複数(この実施形態では3つ)の仮想直線で分割した磁極面を有し、磁極面の分割された4つの領域にN極とS極とが交互に配置されている。同図には、N極に「N」の符号を付し、S極に「S」の符号を付している。つまり、永久磁石Mは、矩形となる単一の強磁性体の所定の面を磁極面とし、この磁極面に互いに平行となる姿勢の仮想直線で分割し、分割された領域にN極とS極とが交互に現れるように着磁したものである。尚、永久磁石Mとして、フェライト磁石、アルニコ磁石、ネオジム磁石、プラスチック磁石等を用いることができる。
[Magnetic sensor]
As shown in FIGS. 3, 5 and 7, the permanent magnet M is rectangular as a whole, and a plurality of (three in this embodiment) virtual straight lines having a posture orthogonal to the axis P are formed. It has a divided magnetic pole surface, and N poles and S poles are alternately arranged in four divided regions of the magnetic pole surface. In the figure, the N pole is marked with an "N" and the S pole is marked with an "S". That is, the permanent magnet M has a predetermined surface of a single rectangular ferromagnet as a magnetic pole surface, is divided by virtual straight lines having a posture parallel to the magnetic pole surfaces, and N poles and S are divided into divided regions. It is magnetized so that the poles appear alternately. As the permanent magnet M, a ferrite magnet, an alnico magnet, a neodymium magnet, a plastic magnet, or the like can be used.

図1〜図3に示すように、検出基板14のうち隔壁部21に対向する面に複数(この実施形態では2つ)磁気センサMSが、これらの磁気センサMSの検知面が、磁極面と平行姿勢となる同一平面に配置されている。この2つの磁気センサMSは、外乱磁界をキャンセルする機能を有しており、この2つの磁気センサMSは、永久磁石Mが図6に示す中間姿勢Rbにある状態で、永久磁石Mの磁極が並列する方向(同図で上下方向)と平行に配置されている。 As shown in FIGS. 1 to 3, a plurality of (two in this embodiment) magnetic sensor MSs are formed on the surface of the detection substrate 14 facing the partition wall 21, and the detection surfaces of these magnetic sensor MSs are the magnetic pole surfaces. They are arranged on the same plane in a parallel posture. The two magnetic sensor MSs have a function of canceling a disturbance magnetic field, and in the two magnetic sensor MSs, the magnetic poles of the permanent magnets M are in a state where the permanent magnets M are in the intermediate posture Rb shown in FIG. It is arranged parallel to the parallel direction (vertical direction in the figure).

つまり、図6に示すように、永久磁石Mを、軸芯Pを中心に回転させた際に、磁極を分割する複数の仮想直線と、2つの磁気センサMSが並ぶ方向とが垂直となり得るように位置関係が設定されている。 That is, as shown in FIG. 6, when the permanent magnet M is rotated about the axis P, the plurality of virtual straight lines that divide the magnetic poles and the direction in which the two magnetic sensor MSs are arranged can be perpendicular to each other. The positional relationship is set in.

図5〜図7に示すように、磁気センサMSは、検知面の第1方向(X−X)に沿って配置される一対の第1素子1(磁電変換素子の一例)と、この検知面において第1方向(X−X)に直交する方向(異なる方向の一例)の第2方向(Y−Y)に沿って配置される一対の第2素子2(磁電変換素子の一例)とを有している。この磁気センサMSでは、素子支持基材3に対して一対の第1素子1と、一対の第2素子2とをホール素子で形成した集積回路として構成されている。ホール素子は、磁束の大きさに応じた電圧が発生する素子である。 As shown in FIGS. 5 to 7, the magnetic sensor MS includes a pair of first elements 1 (an example of a magnetron conversion element) arranged along a first direction (XX) of a detection surface, and the detection surface. A pair of second elements 2 (an example of a magnetron conversion element) arranged along a second direction (YY) in a direction (an example of a different direction) orthogonal to the first direction (XX). doing. In this magnetic sensor MS, a pair of first element 1 and a pair of second element 2 are formed as an integrated circuit formed by Hall elements with respect to the element support base material 3. A Hall element is an element that generates a voltage according to the magnitude of magnetic flux.

尚、一対の第1素子1の間隔と、一対の第2素子2の間隔とは等しい距離に設定されている。この実施形態では、第1方向(X−X)に沿って配置される一対の素子を第1素子1と称しており、第2方向(Y−Y)に沿って配置される一対の素子を第2素子2と称している。第1素子1と第2素子2とは同じ構成のホール素子である。 The distance between the pair of first elements 1 and the distance between the pair of second elements 2 are set to be equal. In this embodiment, the pair of elements arranged along the first direction (XX) is referred to as the first element 1, and the pair of elements arranged along the second direction (YY) is referred to as the first element 1. It is called the second element 2. The first element 1 and the second element 2 are Hall elements having the same configuration.

2つの磁気センサMSで取得した信号から永久磁石Mの回転角を演算する演算回路(図示せず)が検出基板14に備えられている。演算回路は、素子支持基材3に備えても良い。更に、磁気センサMSが、一対の第1素子1から発生する電圧と一対の第2素子2から発生する電圧の位相差から回転角を検出する回路を素子支持基材3に備えたICを用いても良い。 The detection board 14 is provided with an arithmetic circuit (not shown) that calculates the rotation angle of the permanent magnet M from the signals acquired by the two magnetic sensors MS. The arithmetic circuit may be provided on the element support base material 3. Further, the magnetic sensor MS uses an IC provided on the element support base material 3 with a circuit for detecting the rotation angle from the phase difference between the voltage generated from the pair of first elements 1 and the voltage generated from the pair of second elements 2. You may.

磁気センサMSの一対の第1素子1よる磁束の検出形態の概要を図4に示している。つまり、同図には、素子支持基材3にホール素子で成る一対の第1素子1が形成された構成を示している。一対の第1素子1によって磁束を検出する際に、永久磁石MのN極からの磁石磁束Fが一方(同図で左側)の第1素子1を同図において上から下に貫き、この磁石磁束Fが他方の第1素子1(同図で右側)を下から上に貫きS極に達する。 FIG. 4 shows an outline of the detection form of the magnetic flux by the pair of first elements 1 of the magnetic sensor MS. That is, the figure shows a configuration in which a pair of first elements 1 made of Hall elements are formed on the element supporting base material 3. When the magnetic flux is detected by the pair of first elements 1, the magnetic flux F from the north pole of the permanent magnet M penetrates the first element 1 on one side (left side in the figure) from top to bottom in the figure, and this magnet The magnetic flux F penetrates the other first element 1 (on the right side in the figure) from bottom to top and reaches the S pole.

また、一対の第1素子1と一対の第2素子2とがホール素子で形成されるため、図4に示すように第1素子1の検知面に対して角度αで傾斜する姿勢で磁石磁束Fが貫く場合には、第1素子を貫く磁束Bfのうち、第1素子1に対して垂直となる垂直成分Bvに対応した値の電圧が第1素子1に生ずる。 Further, since the pair of the first element 1 and the pair of the second element 2 are formed by Hall elements, the magnetic flux of the magnet is tilted at an angle α with respect to the detection surface of the first element 1 as shown in FIG. When F penetrates, among the magnetic flux Bf penetrating the first element, a voltage having a value corresponding to the vertical component Bv perpendicular to the first element 1 is generated in the first element 1.

この構成では、一対の第1素子1のそれぞれの素子が永久磁石Mの磁束に貫かれる方向が逆であるため、一対の第1素子1の一方の電圧と、他方の第1素子の電圧とは逆電位となり、これらの電圧の差分となる磁気検出信号を求めることで、磁束の強さの検出を可能にしている。尚、一対の第2素子2においても同様に電圧の差分となる磁気検出信号を求めることで磁束の強さの検出を可能にしている。 In this configuration, since the directions in which each element of the pair of first elements 1 is penetrated by the magnetic flux of the permanent magnet M are opposite, the voltage of one of the pair of first elements 1 and the voltage of the other first element Is a reverse potential, and by obtaining a magnetic detection signal that is the difference between these voltages, it is possible to detect the strength of the magnetic flux. Similarly, the pair of second elements 2 can detect the strength of the magnetic flux by obtaining the magnetic detection signal which is the difference in voltage.

特に、図4に示す検出形態では、例えば、一方の第1素子1と他方の第1素子とに等しく磁気ノイズ(磁束)が作用した場合でも、前述した差分を求めることにより、一方の第1素子1と他方の第1素子1とに作用する磁気ノイズが相殺され、結果として外乱磁界のキャンセル(除去)が実現する。このように外乱磁界をキャンセルする機能は一対の第2素子2にも備えられている。 In particular, in the detection mode shown in FIG. 4, for example, even when magnetic noise (magnetic flux) acts equally on one first element 1 and the other first element, one of the first elements is obtained by obtaining the above-mentioned difference. The magnetic noise acting on the element 1 and the other first element 1 is canceled, and as a result, the disturbance magnetic field is canceled (removed). The function of canceling the disturbance magnetic field in this way is also provided in the pair of second elements 2.

この構成の磁気センサMSでは、前述したように第1方向(X−X)と第2方向(Y−Y)とが直交する位置関係にあり、図5〜図7に示すように磁気センサMSに対して永久磁石Mが軸芯Pを中心に回転した際には、一対の第1素子1で検出される磁気検出信号(磁束の変化)が正弦波(sine wave)として検出され、一対の第2素子2で検出される磁気検出信号(磁束の変化)が余弦波(cosine wave)として検出される。 In the magnetic sensor MS having this configuration, as described above, the first direction (XX) and the second direction (YY) are in an orthogonal positional relationship, and as shown in FIGS. 5 to 7, the magnetic sensor MS On the other hand, when the permanent magnet M rotates about the axis P, the magnetic detection signal (change in magnetic flux) detected by the pair of first elements 1 is detected as a sine wave, and the pair The magnetic detection signal (change in magnetic flux) detected by the second element 2 is detected as a cosine wave.

これに基づき、第1素子1の検出値と、第2素子2検出値とに基づきアークタンジェント(arctan)を演算する(位相差を取る)ことにより磁気センサMSに対する永久磁石Mの回転角が取得される。これらの演算は演算回路で行われるが、前述したように、磁気センサMSとして、一対の第1素子1と一対の第2素子2との電圧から回転角を検出するための処理を実現する回路を素子支持基材3に備えたICとして構成されたものを利用することも可能である。 Based on this, the rotation angle of the permanent magnet M with respect to the magnetic sensor MS is acquired by calculating the arctangent (arctan) based on the detection value of the first element 1 and the detection value of the second element 2 (taking a phase difference). Will be done. These operations are performed by an arithmetic circuit. As described above, as a magnetic sensor MS, a circuit that realizes a process for detecting a rotation angle from the voltage of a pair of first element 1 and a pair of second element 2. It is also possible to use an IC configured as an IC provided on the element support base material 3.

前述したように、2つの磁気センサMSは、永久磁石Mが図6に示す中間姿勢Rbにある状態で、永久磁石Mの磁極が並列する方向(同図で上下方向)と平行に配置されている。特に、永久磁石Mが図6に示す中間姿勢Rbにある場合には、2つの磁気センサMSは、夫々の磁気センサMSの第2方向(Y−Y)を結ぶ仮想ライン(図示せず)が、永久磁石のN極とS極とが並列する方向に直交する姿勢となる。 As described above, the two magnetic sensor MSs are arranged in parallel with the direction in which the magnetic poles of the permanent magnets M are parallel (vertical direction in the figure) with the permanent magnets M in the intermediate posture Rb shown in FIG. There is. In particular, when the permanent magnet M is in the intermediate posture Rb shown in FIG. 6, the two magnetic sensor MSs have virtual lines (not shown) connecting the second directions (YY) of the respective magnetic sensor MSs. , The north and south poles of the permanent magnet are orthogonal to each other in the parallel direction.

永久磁石Mの、N極とS極との幅は等しく設定され、一対の第1素子1の間隔(一対の第2素子2の間隔に等しい)の1.5倍程度に設定されている。また、永久磁石Mは、図5に示す初期姿勢Raから、図7に示す限界姿勢Rcまでの角度が90°に設定されている。 The widths of the north and south poles of the permanent magnet M are set to be equal to each other, and are set to about 1.5 times the distance between the pair of first elements 1 (equal to the distance between the pair of second elements 2). Further, the angle of the permanent magnet M from the initial posture Ra shown in FIG. 5 to the limit posture Rc shown in FIG. 7 is set to 90 °.

2つの磁気センサMSの一対の第2素子2は、永久磁石Mが軸芯Pを中心に初期姿勢Raから限界姿勢Rcに達するまで回転した際に、対向する磁極が切り換わることはない。つまり、図5〜図7に示す上下方向に基づいて説明すると、永久磁石Mが回転しても上側の第2素子2は常にS極と対向し、下側の第2素子2はN極と対向する。 In the pair of second elements 2 of the two magnetic sensors MS, when the permanent magnet M rotates about the axis P from the initial posture Ra to the limit posture Rc, the opposing magnetic poles do not switch. That is, to explain based on the vertical direction shown in FIGS. 5 to 7, even if the permanent magnet M rotates, the upper second element 2 always faces the S pole, and the lower second element 2 faces the N pole. opposite.

これに対して、永久磁石M(回転部材30)が軸芯Pを中心に回転する際に、回転角が中間姿勢Rb(45°程度)の角度の近傍において一対の第1素子1に対向する磁極が同時に切り換わるように構成されている。つまり、永久磁石Mが回転した場合には左側の第1素子1が対向する磁極がS極からN極に切り換わり、これと同時に右側の第1素子1が対向する磁極がN極からS極に切り換わる。このように一対の第1素子1および一対の第2素子とには、永久磁石Mにより磁極が切り換わるタイミングを除いて、常に異なる磁極の磁束が作用する。 On the other hand, when the permanent magnet M (rotating member 30) rotates about the axis P, the rotation angle faces the pair of first elements 1 in the vicinity of the angle of the intermediate posture Rb (about 45 °). The magnetic poles are configured to switch at the same time. That is, when the permanent magnet M rotates, the magnetic pole facing the first element 1 on the left side switches from the S pole to the N pole, and at the same time, the magnetic pole facing the first element 1 on the right side changes from the N pole to the S pole. Switch to. As described above, magnetic fluxes of different magnetic poles always act on the pair of first elements 1 and the pair of second elements except for the timing when the magnetic poles are switched by the permanent magnet M.

この回転角検出装置Aでは、2つの磁気センサMSの検出信号に基づいて回転部材30の回転角を検出しており、2つの磁気センサのMSの一方が故障した場合には、演算回路が他方の磁気センサMSで検出される回転角を選択できるように構成されている。 In this rotation angle detection device A, the rotation angle of the rotating member 30 is detected based on the detection signals of the two magnetic sensors MS, and when one of the MSs of the two magnetic sensors fails, the arithmetic circuit is the other. It is configured so that the rotation angle detected by the magnetic sensor MS of the above can be selected.

〔実施形態の作用効果〕
回転角検出装置Aは、磁気センサMSとして検知面にホール素子で成る一対の第1素子1を備え、一対の第1素子1が並ぶ方向と直交する方向にホール素子で成る一対の第2素子2を備えるため外部から作用する磁気ノイズの除去が可能となる。また、永久磁石Mが回転した場合に、一対の第1素子1で検出される磁気検出信号が正弦波で出力され、一対の第2素子2で検出される磁気検出信号が余弦波として出力されるため、2つの磁気検出信号の位相差から永久磁石Mの回転角の検出が可能となる。
[Action and effect of the embodiment]
The rotation angle detection device A includes a pair of first elements 1 composed of Hall elements on the detection surface as a magnetic sensor MS, and a pair of second elements composed of Hall elements in a direction orthogonal to the direction in which the pair of first elements 1 are arranged. Since 2 is provided, it is possible to remove magnetic noise acting from the outside. Further, when the permanent magnets M rotate, the magnetic detection signal detected by the pair of first elements 1 is output as a sine wave, and the magnetic detection signal detected by the pair of second elements 2 is output as a cosine wave. Therefore, the rotation angle of the permanent magnet M can be detected from the phase difference between the two magnetic detection signals.

永久磁石Mが、その磁極面に対して複数の仮想直線で分割されN極とS極とが交互に配置される4つの磁極を形成しており、N極とS極との幅(並列方向での幅、図6では上下方向の幅)が一対の第1素子1の間隔(一対の第2素子2の間隔に等しい)の1.5倍程度に設定されている。更に、磁極が並ぶ方向(図6で上下方向)に沿って2つの磁気センサMSを並列して配置している。特に、2つの磁気センサMSの第2方向(Y−Y)を結ぶ仮想ラインが、永久磁石のN極とS極とが並列する方向に直交する姿勢で、且つ、軸芯Pと重複するように設定されている。 The permanent magnet M is divided by a plurality of virtual straight lines with respect to the magnetic pole surface to form four magnetic poles in which the north pole and the south pole are alternately arranged, and the width of the north pole and the south pole (parallel direction). (Width in the vertical direction in FIG. 6) is set to about 1.5 times the distance between the pair of first elements 1 (equal to the distance between the pair of second elements 2). Further, two magnetic sensors MS are arranged in parallel along the direction in which the magnetic poles are lined up (vertical direction in FIG. 6). In particular, the virtual line connecting the second directions (YY) of the two magnetic sensor MSs is oriented so as to be orthogonal to the direction in which the north and south poles of the permanent magnet are parallel to each other and overlap with the axis P. Is set to.

更に、永久磁石Mが回転した場合には、2つの磁気センサMSの一対の第1素子1に対して異なる磁極の磁束を作用させ、一対の第2素子2に対して異なる磁極の磁束を作用させうる構成を実現している。 Further, when the permanent magnet M is rotated, magnetic fluxes of different magnetic poles are applied to the pair of first elements 1 of the two magnetic sensor MSs, and magnetic fluxes of different magnetic poles are applied to the pair of second elements 2. The configuration that can be made is realized.

具体的な検出形態として、例えば、ペダル操作に伴い、永久磁石Mが軸芯Pを中心に初期姿勢Raから回転を開始した場合には、2つの磁気センサMSにおいて等しく回転角を検出する。また、永久磁石Mの回転に伴い中間姿勢Rbの近傍に達した場合に、一対の第1素子1に対応する磁極が切り換わるものの、一対の第1素子1において、切り換わった後の磁極から回転角の検出を行える。その結果、永久磁石Mの回転を大きい角度の検出が可能となる。 As a specific detection mode, for example, when the permanent magnet M starts rotating from the initial posture Ra about the axis P with the pedal operation, the two magnetic sensors MS detect the rotation angle equally. Further, when the permanent magnet M reaches the vicinity of the intermediate posture Rb as the permanent magnet M rotates, the magnetic poles corresponding to the pair of first elements 1 are switched, but the magnetic poles after the switching are performed in the pair of first elements 1. The rotation angle can be detected. As a result, it is possible to detect the rotation of the permanent magnet M at a large angle.

特に、本実施形態では、2つの磁気センサMSが正常時には回転角の算出値が同じ値になるように構成されているので、回転角の算出値が異なる値になったときには、どちらか一方の磁気センサMSが故障したことを検知することができる。このような場合でも、2つの磁気センサMSを用いているため、他方の磁気センサMSで検出される磁気検出信号に基づいて正しい回転角を検出することが可能となる。 In particular, in the present embodiment, the two magnetic sensors MS are configured so that the calculated values of the rotation angles are the same when they are normal. Therefore, when the calculated values of the rotation angles are different, one of them is used. It is possible to detect that the magnetic sensor MS has failed. Even in such a case, since the two magnetic sensor MSs are used, it is possible to detect the correct rotation angle based on the magnetic detection signal detected by the other magnetic sensor MS.

〔別実施形態〕
本発明は、上記した実施形態以外に以下のように構成しても良い(実施形態と同じ機能を有するものには、実施形態と共通の番号、符号を付している)。
[Another Embodiment]
The present invention may be configured as follows in addition to the above-described embodiment (those having the same functions as those in the embodiment are designated by the same number and reference numeral as those in the embodiment).

(a)図8、図9に示すように、永久磁石Mが、実施形態で説明した構成と同様に軸芯Pに直交する姿勢の仮想平面を平行な複数(この実施形態では3つ)の仮想直線で分割した磁極面を有している。分割して形成された4つの分割領域にN極とS極とを交互に配置している。同図には、N極に「N」の文字を付し、S極に「S」の文字を付している。 (A) As shown in FIGS. 8 and 9, the permanent magnets M have a plurality of (three in this embodiment) parallel virtual planes having a posture orthogonal to the axis P as in the configuration described in the embodiment. It has a magnetic pole plane divided by a virtual straight line. The north pole and the south pole are alternately arranged in the four divided regions formed by the division. In the figure, the letter "N" is attached to the north pole and the letter "S" is attached to the south pole.

また、この別実施形態(b)では、検出基板14に3つの磁気センサMSを備えている。つまり、この3つの磁気センサMSは、永久磁石Mが図9に示す中間姿勢Rbにある状態で、永久磁石Mの磁極が並列する方向と平行に配置されている。 Further, in the other embodiment (b), the detection substrate 14 is provided with three magnetic sensors MS. That is, these three magnetic sensor MSs are arranged in parallel with the direction in which the magnetic poles of the permanent magnets M are parallel to each other in a state where the permanent magnets M are in the intermediate posture Rb shown in FIG.

この別実施形態(b)の構成では、実施形態において検出可能となる回転角より少し小さい80°程度の範囲での回転角の検出が可能となる。このように、磁気センサMSの数は3つであっても良い。 In this configuration of the other embodiment (b), it is possible to detect the rotation angle in a range of about 80 °, which is slightly smaller than the rotation angle that can be detected in the embodiment. As described above, the number of magnetic sensor MSs may be three.

(b)永久磁石Mの磁極面に形成される磁極数を4つ以上に設定する。また、磁気センサMSを4つ以上用いる。このような構成でも磁気センサMSが故障した場合にも故障した磁気センサMSの信号を用いずに適正な検出信号を出力することも可能となる。 (B) The number of magnetic poles formed on the magnetic pole surface of the permanent magnet M is set to 4 or more. Further, four or more magnetic sensors MS are used. Even with such a configuration, even if the magnetic sensor MS fails, it is possible to output an appropriate detection signal without using the signal of the failed magnetic sensor MS.

(c)一対の第1素子1が配置される第1方向(X−X)と、一対の第2素子2が配置される第2方向(Y−Y)とは、軸芯Pに沿う方向視において必ずしも90°の角度で交差するものでなくても良く。例えば、60°で交差するように構成できる。 (C) The first direction (XX) in which the pair of first elements 1 are arranged and the second direction (YY) in which the pair of second elements 2 are arranged are directions along the axis P. It does not necessarily have to intersect at an angle of 90 ° in the visual sense. For example, it can be configured to intersect at 60 °.

この別実施形態(c)のように一対の第1素子1と、一対の第2素子2が配置されるものであっても、一対の第1素子1の磁気検出信号と、一対の第2素子2の磁気検出信号との位相差に基づき回転角が演算によって求めることも可能である。 Even if the pair of first elements 1 and the pair of second elements 2 are arranged as in the other embodiment (c), the magnetic detection signals of the pair of first elements 1 and the pair of second elements 2 are arranged. It is also possible to calculate the angle of rotation based on the phase difference between the element 2 and the magnetic detection signal.

本発明は、永久磁石とこの永久磁石の磁束を検知する磁気センサとによって回転角を検出する回転角検出装置に利用することができる。 The present invention can be used in a rotation angle detection device that detects the rotation angle by a permanent magnet and a magnetic sensor that detects the magnetic flux of the permanent magnet.

1 第1素子(磁電変換素子)
2 第2素子(磁電変換素子)
M 永久磁石
MS 磁気センサ
P 軸芯
X−X 第1方向
Y−Y 第2方向
1 1st element (magnetron conversion element)
2 Second element (magnetron conversion element)
M Permanent magnet MS Magnetic sensor P Axis core XX 1st direction YY 2nd direction

Claims (2)

永久磁石と、
前記永久磁石に対向配置され、前記永久磁石の磁束を検出する複数の磁気センサと、
が軸芯を中心に相対回転自在に備えられ、
前記永久磁石は、前記軸芯に直交する平面を平行な複数の仮想直線で4極以上に分割された磁極面を有しており、
前記磁気センサは、外乱磁界をキャンセルする機能を有しており、前記永久磁石の磁束に基づいて前記永久磁石との相対的な回転角を算出するように構成され、
複数の前記磁気センサは同一平面上に並列配置されており、
前記永久磁石は、前記磁気センサに対して相対回転する範囲において、4極以上の磁極の並列方向と複数の前記磁気センサの配置方向とが平行になりうる回転角検出装置。
With permanent magnets
A plurality of magnetic sensors arranged opposite to the permanent magnet and detecting the magnetic flux of the permanent magnet,
Is provided so that it can rotate relative to the center of the shaft.
The permanent magnet has a magnetic pole surface in which a plane orthogonal to the axis is divided into four or more poles by a plurality of parallel virtual straight lines.
The magnetic sensor has a function of canceling a disturbance magnetic field, and is configured to calculate a rotation angle relative to the permanent magnet based on the magnetic flux of the permanent magnet.
The plurality of magnetic sensors are arranged in parallel on the same plane, and the plurality of magnetic sensors are arranged in parallel.
The permanent magnet is a rotation angle detecting device in which the parallel direction of magnetic poles having four or more poles and the arrangement direction of the plurality of magnetic sensors can be parallel in a range of relative rotation with respect to the magnetic sensor.
前記磁気センサが、前記軸芯に直交する姿勢の検知面の第1方向に沿って配置される一対の磁電変換素子と、前記検知面において前記第1方向と異なる第2方向に沿って配置される他の一対の磁電変換素子とを有し、
前記磁気センサは、2組の一対の前記磁電変換素子のそれぞれに前記永久磁石の磁束が作用する状況において、一対の前記磁電変換素子のうち一方の前記磁電変換素子から磁束に応じて発生する電圧と他方の前記磁電変換素子から磁束に応じて発生する電圧との差分から磁気検出信号を出力し、且つ、前記第1方向に沿って配置される一対の前記磁電変換素子の前記磁気検出信号と、前記第2方向に沿って配置される一対の前記磁電変換素子の前記磁気検出信号との位相差から、前記永久磁石との相対的な回転角を算出するように構成され、
一対の前記磁電変換素子のうち一方の前記磁電変換素子と他方の前記磁電変換素子とには、前記永久磁石が前記磁気センサに対して相対回転する範囲において、常に異なる極性の磁束が作用する請求項1に記載の回転角検出装置。
The magnetic sensor is arranged along a pair of magnetron conversion elements arranged along a first direction of a detection surface having a posture orthogonal to the axis, and a second direction different from the first direction on the detection surface. With another pair of magnetron conversion elements
In the situation where the magnetic flux of the permanent magnet acts on each of the pair of pairs of magnetic and electrical conversion elements, the magnetic sensor is a voltage generated from one of the pair of magnetic and electrical conversion elements according to the magnetic flux. And the magnetic detection signal of the pair of magnetic and electrical conversion elements arranged along the first direction while outputting a magnetic detection signal from the difference between the magnetic and electrical conversion elements and the voltage generated in response to the magnetic flux. , The relative rotation angle with respect to the permanent magnet is calculated from the phase difference between the pair of magnetic electric conversion elements arranged along the second direction and the magnetic detection signal.
A claim that magnetic fluxes of different polarities always act on one of the pair of magnetron-converting elements and the other magnetron-converting element in a range in which the permanent magnet rotates relative to the magnetometer. Item 1. The rotation angle detecting device according to Item 1.
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