JP4891855B2 - 非接触角度センサ - Google Patents

Description

本発明は、磁気センサを用いて固定体に対する可動体の回転角度を検出する非接触角度センサに関する。

従来から、磁気センサを用いて固定体に対する可動体の回転角度を検出する非接触角度センサはいくつか提案されおり、例えば特許文献１に示した非接触角度センサがある。これらの非接触角度センサでは、可動体にリング状のロータが取り付けられ、その外側に円弧状の磁石が配置され、その外側に固定体に取り付けられたリング状の固定側ロータ（ステータ）が配置されている（特許文献１、図１）。そして、固定側ロータは分割されており、分割された部分に磁気センサが配置されている。そして、磁石が回転によって変化する磁気を磁気センサで検出することで、角度を検出していた。
特許第３７５８１７４号公報

特許文献１のような従来の非接触角度センサでは、可動体の回転軸の軸ずれは、磁石と固定側ロータとの間隔までである。また、高精度の非接触角度センサではその間隔も狭くなるので、高精度の非接触角度センサほど軸ずれの許容範囲が小さくなってしまう。そして、仮に軸ずれの許容範囲を超えてしまうと、磁石と固定側ロータが接触し、センサが破壊されてしまう可能性もある。これは、非接触角度センサを動作させている時だけでなく、非接触角度センサを取り付ける時や、可動体と固定体とを組み立てる時にも問題となる。そこで、従来の非接触角度センサでは、例えば、動作時には必要ない場合でも、ボールベアリングなどで磁石と固定側ロータとの距離を一定に保つ機構が必要であった。

本発明はこのような問題に鑑み、軸ずれの許容範囲を広くできる非接触角度センサを提供することを目的とする。

本発明の非接触角度センサは、ロータコア、第１磁石、第２磁石、２つの固定側コア、磁気センサから構成される。ロータコアは、磁性体材料からなり、円周状の外周または内周を備えており、可動体とともに回転する。具体的には、ロータコアは、第１、第２磁石を外側に備えるのであれば、円柱やリング状であればよい。第１、第２磁石を内側に備えるのであればリング状であればよい。また、ロータコアは、可動体に取り付けられた可動体とは異なる構成部でもよいし、可動体の一部でもよい。第１磁石は、円弧状であり、ロータコアの外周または内周に１８０度以下の範囲で固定され、ロータコア側がＮ極、ロータコアの反対側がＳ極である。例えば、第１磁石の円弧は、１２０度とすればよい。第２磁石は、円弧状であり、ロータコアの外周または内周の第１磁石と異なる位置に前記第１磁石と同じ角度の範囲で固定され、ロータコア側がＳ極、ロータコアの反対側がＮ極である。２つの固定側コアは、それぞれ磁性材料からなり、可動体の回転軸を中心とするリング状または円板状で、回転方向に複数に分割されている。また、２つの固定側コアは、所定の間隔をあけて第１、第２磁石をはさむように、かつ、分割された位置が対向するように配置されている。第１、第２磁石がロータコアの外周に固定されている場合は、固定側コアはリング状であり、内径が前記第１、第２磁石の外径よりも小さく、外径が前記第１、第２磁石の外径よりも大きい。第１、第２磁石がロータコアの内周に固定されている場合は、固定側コアはリング状または円板状であり、外径が前記第１、第２磁石の内径よりも大きい。また、リング状の場合は、内径が前記第１、第２磁石の内径よりも小さい。磁気センサは、固定側コアが分割された位置の、２つの固定側コアの中央位置に配置される。

本発明の非接触角度センサによれば、第１、第２磁石と固定側コアとの間隔が、可動体の回転軸の方向にあるので、回転軸がずれても間隔は変わらない。したがって、第１、第２磁石と固定側コアとの間隔が狭くなるように設計したとしても、軸ずれの許容範囲を広くできる。つまり、例えば、組み立て時に発生する軸ずれを防ぐために備えていた機構が必要なくなる。

［第１実施形態］
図１に第１実施形態の非接触角度センサの平面図を、図２に斜視図を、図３に正面図を、図４に構成部を分解した斜視図を示す。非接触角度センサ１００は、固定体に対する可動体の回転角度を検出する。非接触角度センサ１００は、第１磁石１０１、第２磁石１０２、ロータコア１０３、固定側コア１０４〜１１１、磁気センサ１１２、１１３から構成される。ロータコア１０３は、磁性材料からなり、可動体の回転軸を中心とする円柱またはリング状で、可動体とともに回転する。第１磁石１０１は、円弧状であり、ロータコア１０３の外周の半分の範囲（１８０度の範囲）に固定されている。第１磁石１０１は、ロータコア１０３側がＮ極、ロータコア１０３の反対側がＳ極である。第２磁石１０２は、円弧状であり、ロータコア１０３の外周の第１磁石と異なる位置に固定されている。第２磁石１０２は、ロータコア１０３側がＳ極、ロータコア１０３の反対側がＮ極である。固定側コア１０４〜１１１は、磁性材料からなる。固定側コア１０４〜１０７は、全体で可動体の回転軸を中心とするリング状である。そのリングを回転方向に４つに分割した１つが、各固定側コア１０４〜１０７である。固定側コア１０４〜１０７の内径は第１、第２磁石１０１、１０２の外径よりも小さく、外径は第１、第２磁石１０１、１０２の外径よりも大きい。固定側コア１０８〜１１１は、もう１つのリングを構成しており、分割された位置が、固定側コア１０４〜１０７が作るリングの分割された位置と対向するように配置されている。磁気センサ１１２は、固定側コア１０４と１０７、１０８と１１１が分割された位置に、２つの固定側コアの中央位置（固定側コア１０４と１０７の間と、固定側コア１０８と１１１の間との中央位置）に配置されている。磁気センサ１１３は、固定側コア１０６と１０７、１１０と１１１が分割された位置に、２つの固定側コアの中央位置（固定側コア１０６と１０７の間と、固定側コア１１０と１１１の間との中央位置）に配置されている。

また、図１に示すｄｘは、可動体の回転軸の軸ずれの許容範囲である。従来の許容範囲は、磁石と固定側コアとの間隔であり、許容範囲は非常に小さかった。それに対し非接触角度センサ１００の場合は、磁気センサ１１２、１１３と第１、第２磁石１０１、１０２との間隔によって許容範囲が決まる。したがって、軸ずれの許容範囲を広くできる。
図５は、固定側コアホルダを付して可動体であるシャフトに取り付けた様子を示す斜視図である。図６は、図５の場合の各構成部を分解した斜視図である。この構成は、図１〜４の構成に、シャフト１１４、固定側コアホルダ１１５、ロータカップリング１１６、止ネジ１１７が追加されている。ロータコア１０３は、ロータカップリング１１６に接着固定され、シャフト１１４に止ネジ１１７で固定されている。固定側コア１０４〜１１１は、固定側コアホルダ１１５に固定され、固定体に取り付けられる。

図７は、第１、第２磁石１０１、１０２のみを示した平面図である。図８と図９は、磁気センサ１１２、１１３に関係する第１、第２磁石１０１、１０２の間の磁力線を示した図である。図８の角度の場合には、磁気センサ１１２を通る磁力線はなく、磁気センサ１１３には多くの磁力線が通っていることが分かる。図９の角度では、磁気センサ１１２、１１３ともにある程度の磁力線が通っていることが分かる。図１０は、固定体に対する可動体の変位（角度）と磁気センサ１１２、１１３の位置での磁束密度の関係を示す図である。このように、第１、第２磁石１０１、１０２が回転することで磁気センサ１１２、１１３の位置での磁束密度が変化するので、固定体に対する可動体の角度を検出できる。

そして、第１実施形態の非接触角度センサ１００は、第１、第２磁石１０１、１０２と固定側コア１０４〜１１１との間隔が、可動体の回転軸の方向にあるので、回転軸がずれても間隔は変わらない。また、磁気センサ１１２、１１３と第１、第２磁石１０１、１０２との間にも、隙間ｄｘがあるので、隙間ｄｘの範囲であれば、軸ずれしても構成部同士が接触することはない。したがって、第１、第２磁石１０１、１０２と固定側コア１０４〜１１１との間隔が狭くなるように設計したとしても、軸ずれの許容範囲を広くできる。

［変形例］
図１１は、第１実施形態の変形例の非接触角度センサの斜視図である。本変形例の非接触角度センサ２００は、円柱のロータコア２０３を有している点が、非接触角度センサ１００と異なる。他の構成部は、非接触角度センサ１００と同じである。ロータコア２０３は磁気センサ２１２、２１３とは反対側の磁力線が通る部分である。したがって、非接触角度センサ２００の固定体に対する可動体の変位（角度）と磁気センサ２１２、２１３の位置での磁束密度の関係は、図１０と同じとなる。また、第１、第２磁石２０１、２０２と固定側コア２０４〜２１１との関係も、非接触角度センサ１００と同じである。したがって、軸ずれの許容範囲を広くできる。

［第２実施形態］
図１２に、第２実施形態の非接触角度センサの斜視図を示す。また、図１３は、第１、第２磁石３０１、３０２のみを示した平面図である。非接触角度センサ３００は、第１磁石３０１、第２磁石３０２、ロータコア３０３、固定側コア３０４〜３１１、磁気センサ３１２、３１３から構成される。ロータコア３０３は、磁性材料からなり、可動体の回転軸を中心とするリング状で、可動体とともに回転する。第１磁石３０１は、円弧状であり、ロータコア３０３の内周の半分の範囲（１８０度の範囲）に固定されている。第１磁石３０１は、ロータコア３０３側がＮ極、ロータコア３０３の反対側がＳ極である。第２磁石３０２は、円弧状であり、ロータコア３０３の内周の第１磁石３０１と異なる位置に固定されている。第２磁石３０２は、ロータコア３０３側がＳ極、ロータコア３０３の反対側がＮ極である。固定側コア３０４〜３１１は、磁性材料からなる。固定側コア３０４〜３０７は、全体で可動体の回転軸を中心とするリング状である。そのリングを回転方向に４つに分割した１つが、各固定側コア３０４〜３０７である。固定側コア３０４〜３０７の内径は第１、第２磁石３０１、３０２の内径よりも小さく、外径は第１、第２磁石３０１、３０２の内径よりも大きい。固定側コア３０８〜３１１は、もう１つのリングを構成しており、分割された位置が、固定側コア３０４〜３０７が作るリングの分割された位置と対向するように配置されている。磁気センサ３１２は、固定側コア３０４と３０７、３０８と３１１が分割された位置に、２つの固定側コアの中央位置（固定側コア３０４と３０７の間と、固定側コア３０８と３１１の間との中央位置）に配置されている。磁気センサ３１３は、固定側コア３０６と３０７、３１０と３１１が分割された位置に、２つの固定側コアの中央位置（固定側コア３０６と３０７の間と、固定側コア３１０と３１１の間との中央位置）に配置されている。

図１４は、磁気センサ３１２、３１３に関係する第１、第２磁石３０１、３０２の間の磁力線を示した図である。非接触角度センサ３００は、第１、第２磁石３０１、３０２の内側に磁気センサ３１２、３１３があるので、第１、第２磁石３０１、３０２の内側の磁力線によって角度を検出する。図１４の場合には、磁気センサ３１２の位置にはほとんど磁力線はない。一方、磁気センサ３１３の位置には多くの磁力線が集まっている。非接触角度センサ３００の固定体に対する可動体の変位（角度）と磁気センサ３１２、３１３の位置での磁束密度の関係は、図１０と同じとなる。

また、非接触角度センサ３００は、非接触角度センサ１００と同じように、第１、第２磁石３０１、３０２と固定側コア３０４〜３１１との間隔が、可動体の回転軸の方向にあるので、回転軸がずれても間隔は変わらない。したがって、軸ずれの許容範囲を広くできる。

［第３実施形態］
図１５に、第３実施形態の非接触角度センサの斜視図を示す。非接触角度センサ４００は、固定体に対する可動体の回転角度を検出する。非接触角度センサ４００は、第１磁石４０１、第２磁石４０２、ロータコア４０３、固定側コア４０４〜４０７、磁気センサ４１２、４１３から構成される。ロータコア４０３は、磁性材料からなり、可動体の回転軸を中心とする円柱またはリング状で、可動体とともに回転する。第１磁石４０１は、円弧状であり、ロータコア４０３の外周の半分の範囲（１８０度の範囲）に固定されている。第１磁石４０１は、ロータコア４０３側がＮ極、ロータコア４０３の反対側がＳ極である。第２磁石４０２は、円弧状であり、ロータコア４０３の外周の第１磁石と異なる位置に固定されている。第２磁石４０２は、ロータコア４０３側がＳ極、ロータコア４０３の反対側がＮ極である。固定側コア４０４〜４０７は、磁性材料からなる。固定側コア４０４、４０５は、両方で可動体の回転軸を中心とするリング状である。そのリングを回転方向に２つに分割した１つが、各固定側コア４０４、４０５である。固定側コア４０４、４０５の内径は第１、第２磁石４０１、４０２の外径よりも小さく、外径は第１、第２磁石４０１、４０２の外径よりも大きい。固定側コア４０６、４０７は、もう１つのリングを構成しており、分割された位置が、固定側コア４０４、４０５が作るリングの分割された位置と対向するように配置されている。磁気センサ４１２は、固定側コア４０４と４０５、４０６と４０７が分割された位置の一方に、２つの固定側コアの中央位置（固定側コア４０４と４０５の間と、固定側コア４０６と４０７の間との中央位置）に配置されている。磁気センサ１１３は、固定側コア４０４と４０５、４０６と４０７が分割された位置の他方に、２つの固定側コアの中央位置（固定側コア４０４と４０５の間と、固定側コア４０６と４０７の間との中央位置）に配置されている。

図１６は、磁気センサ４１２、４１３に関係する第１、第２磁石４０１、４０２の間の磁力線を示した図である。非接触角度センサ４００は、非接触角度センサ１００と同じように、磁気センサ４１２、４１３が第１、第２磁石４０１、４０２の外側にあるので、磁力線は非接触角度センサを同じようになる。図１７に、非接触角度センサ４００の固定体に対する可動体の変位（角度）と磁気センサ４１２、４１３の位置での磁束密度の関係を示す。非接触角度センサ４００では、磁気センサ４１２、４１３が１８０度ずれた位置に配置されているので、磁気センサ４１２、４１３の出力は同じ（または符号が逆）となる。このように、第１、第２磁石４０１、４０２が回転することで磁気センサ４１２、４１３の位置での磁束密度が変化するので、固定体に対する可動体の角度を検出できる。なお、本実施形態では、磁気センサを２つ有する例を示したが、１つでもよい。

また、非接触角度センサ４００は、非接触角度センサ１００と同じように、第１、第２磁石４０１、４０２と固定側コア４０４〜４０７との間隔が、可動体の回転軸の方向にあるので、回転軸がずれても間隔は変わらない。したがって、軸ずれの許容範囲を広くできる。

［第４実施形態］
図１８に、第４実施形態の非接触角度センサの斜視図を示す。非接触角度センサ５００は、固定体に対する可動体の回転角度を検出する。非接触角度センサ５００は、第１磁石５０１、第２磁石５０２、ロータコア５０３、固定側コア５０４〜５０７（図１８では分かりにくいが、固定側コア５０６は固定側コア５０４の下、固定側コア５０７は固定側コア５０５の下にある）、磁気センサ５１２から構成される。ロータコア５０３は、磁性材料からなり、可動体の回転軸を中心とするリング状で、可動体とともに回転する。第１磁石５０１は、円弧状であり、ロータコア５０３の内周の半分の範囲（１８０度の範囲）に固定されている。第１磁石５０１は、ロータコア５０３側がＮ極、ロータコア５０３の反対側がＳ極である。第２磁石５０２は、円弧状であり、ロータコア５０３の内周の第１磁石５０１と異なる位置に固定されている。第２磁石５０２は、ロータコア５０３側がＳ極、ロータコア５０３の反対側がＮ極である。固定側コア５０４〜５０７は、磁性材料からなる。固定側コア５０４、５０５は、全体で可動体の回転軸を中心とする円板である。その円板を回転方向（直径の方向）に２つに分割した１つが、各固定側コア５０４、５０５である。固定側コア５０４、５０５の外径は第１、第２磁石５０１、５０２の内径よりも大きい。固定側コア５０６、５０７は、もう１つの円板を構成しており、分割された位置が、固定側コア５０４、５０５が作る円板の分割された位置と対向するように配置されている。磁気センサ５１２は、可動体の回転軸の位置（固定側コア５０４と５０５、５０６と５０７が分割された位置）であって、２つの固定側コアの中央位置（固定側コア５０４と５０５の間と、固定側コア５０６と５０７の間との中央位置）に配置されている。

図１９と図２０は、磁気センサ５１２に関係する第１、第２磁石５０１、５０２の間の磁力線を示した図である。図１９の角度の場合には、磁気センサ５１２に多くの磁力線が通っていることが分かる。図２０の角度では、磁気センサ５１２にある程度の磁力線が通っていることが分かる。固定体に対する可動体の変位（角度）と磁気センサ５１２の位置での磁束密度の関係は、図１７と同じである。このように、第１、第２磁石５０１、５０２が回転することで磁気センサ５１２の位置での磁束密度が変化するので、固定体に対する可動体の角度を検出できる。

また、非接触角度センサ５００は、非接触角度センサ１００と同じように、第１、第２磁石５０１、５０２と固定側コア５０４〜５０７との間隔が、可動体の回転軸の方向にあるので、回転軸がずれても間隔は変わらない。したがって、軸ずれの許容範囲を広くできる。

［変形例］
図２１は、第４実施形態の変形例の非接触角度センサの斜視図である。本変形例の非接触角度センサ６００は、第１、第２磁石６０１、６０２の円弧が９０度である点が、非接触角度センサ５００と異なる。その他の構成部は非接触角度センサ５００と同じである。図２２は、第１、第２磁石６０１、６０２のみを示した平面図である。第１、第２磁石６０１、６０２は、可動体の回転軸について点対照な位置に配置されている。図２３は、磁気センサ６１２に関係する第１、第２磁石６０１、６０２の間の磁力線を示した図である。この図で示す位置（角度）に第１、第２磁石があるときには、磁気センサ６１２が磁界を検出できる方向に磁力線が通らない。したがって、磁気センサ６１２の出力はほとんど０となる。第１、第２磁石６０１、６０２が回転すれば、磁気センサ６１２が磁界を検出できる方向の磁力線が増加するので、磁気センサ６１２の出力の絶対値が大きくなる。このように、第１、第２磁石６０１、６０２が回転することで磁気センサ６１２の位置での磁束密度が変化するので、固定体に対する可動体の角度を検出できる。また、第１、第２磁石６０１、６０２と固定側コア６０４〜６０７との関係も、非接触角度センサ５００と同じである。したがって、軸ずれの許容範囲を広くできる。

［第５実施形態］
図２４に、第５実施形態の非接触角度センサの斜視図を示す。また、図２５は、第１、第２磁石７０１、７０２のみを示した平面図である。非接触角度センサ７００は、固定体に対する可動体の回転角度を検出する。非接触角度センサ７００は、第１磁石７０１、第２磁石７０２、ロータコア７０３、固定側コア７０４〜７０７、磁気センサ７１２、７１３から構成される。ロータコア７０３は、磁性材料からなり、可動体の回転軸を中心とする円柱またはリング状で、可動体とともに回転する。第１磁石７０１は、円弧状であり、ロータコア７０３の外周の１／３の範囲（１２０度の範囲）に固定されている。第１磁石７０１は、ロータコア７０３側がＮ極、ロータコア７０３の反対側がＳ極である。第２磁石７０２は、円弧状であり、ロータコア７０３の外周の１／３の範囲（１２０度の範囲）であって、第１磁石７０１と隣り合う位置に固定されている。第２磁石７０２は、ロータコア７０３側がＳ極、ロータコア７０３の反対側がＮ極である。固定側コア７０４〜７０７は、磁性材料からなる。固定側コア７０４、７０５は、両方で可動体の回転軸を中心とするリング状である。そのリングを回転方向に２つに分割した１つが、各固定側コア７０４、７０５である。ただし、固定側コア７０４はリングの２４０度分、固定側コア７０５はリングの１２０度分である。固定側コア７０４、７０５の内径は第１、第２磁石７０１、７０２の外径よりも小さく、外径は第１、第２磁石７０１、７０２の外径よりも大きい。固定側コア７０６、７０７は、もう１つのリングを構成しており、固定側コア７０６はリングの２４０度分、固定側コア７０７はリングの１２０度分である。また、固定側コア７０６、７０７は、分割された位置が、固定側コア７０４、７０５が作るリングの分割された位置と対向するように配置されている。磁気センサ７１２は、固定側コア７０４と７０５、７０６と７０７が分割された位置の一方に、２つの固定側コアの中央位置（固定側コア７０４と７０５の間と、固定側コア７０６と７０７の間との中央位置）に配置されている。磁気センサ７１３は、固定側コア７０４と７０５、７０６と７０７が分割された位置の他方に、２つの固定側コアの中央位置（固定側コア７０４と７０５の間と、固定側コア７０６と７０７の間との中央位置）に配置されている。

図２６は、磁気センサ７１２、７１３に関係する第１、第２磁石７０１、７０２の間の磁力線を示した図である。図２７は、固定体に対する可動体の変位（角度）と磁気センサ７１２の位置での磁束密度の関係を示す図である。磁気センサ７１３の出力は磁気センサ７１２の逆となる。非接触角度センサ７００では、第１、第２磁石７０１、７０２の範囲を１２０度とし、固定側コア７０４、７０６の範囲を２４０度としたことで、図２７に示すように２４０度の範囲で角度を検出できる。このように、第１、第２磁石７０１、７０２が回転することで磁気センサ７１２、７１３の位置での磁束密度が変化するので、固定体に対する可動体の角度を検出できる。

また、非接触角度センサ７００は、第１、第２磁石７０１、７０２と固定側コア７０４〜７０７との間隔が、可動体の回転軸の方向にあるので、回転軸がずれても間隔は変わらない。したがって、軸ずれの許容範囲を広くできる。

［第６実施形態］
図２８に、第６実施形態の非接触角度センサの斜視図を示す。非接触角度センサ８００は、固定体に対する可動体の回転角度を検出する。非接触角度センサ８００は、第１磁石８０１、第２磁石８０２、ロータコア８０３、固定側コア８０４〜８０７（図２８では分かりにくいが、固定側コア８０６は固定側コア８０４の下、固定側コア８０７は固定側コア８０５の下にある）、磁気センサ８１２から構成される。ロータコア８０３は、磁性材料からなり、可動体の回転軸を中心とするリング状で、可動体とともに回転する。第１磁石８０１は、円弧状であり、ロータコア８０３の内周の１／３の範囲（１２０度の範囲）に固定されている。第１磁石８０１は、ロータコア８０３側がＮ極、ロータコア８０３の反対側がＳ極である。第２磁石８０２は、円弧状であり、ロータコア８０３の内周の１／３の範囲（１２０度の範囲）であって、第１磁石８０１と隣り合う位置に固定されている。第２磁石８０２は、ロータコア８０３側がＳ極、ロータコア８０３の反対側がＮ極である。固定側コア８０４〜８０７は、磁性材料からなる。固定側コア８０４、８０５は、全体で可動体の回転軸を中心とするリングである。そのリングを回転方向に２つに分割した１つが、各固定側コア８０４、８０５である。ただし、固定側コア８０４はリングの２４０度分、固定側コア８０５はリングの１２０度分である。固定側コア８０４、８０５の内径は第１、第２磁石８０１、８０２の内径よりも小さく、外径は第１、第２磁石８０１、８０２の内径よりも大きい。固定側コア８０６、８０７は、もう１つのリングを構成しており、固定側コア８０６はリングの２４０度分、固定側コア８０７はリングの１２０度分である。また、固定側コア８０６、８０７は、分割された位置が、固定側コア８０４、８０５が作るリングの分割された位置と対向するように配置されている。磁気センサ８１２は、固定側コア８０４と８０５、８０６と８０７が分割された位置の一方に、２つの固定側コアの中央位置（固定側コア８０４と８０５の間と、固定側コア８０６と８０７の間との中央位置）に配置されている。磁気センサ８１３は、固定側コア８０４と８０５、８０６と８０７が分割された位置の他方に、２つの固定側コアの中央位置（固定側コア８０４と８０５の間と、固定側コア８０６と８０７の間との中央位置）に配置されている。

図２９は、磁気センサ８１２、８１３に関係する第１、第２磁石８０１、８０２の間の磁力線を示した図である。固定体に対する可動体の変位（角度）と磁気センサ８１２の位置での磁束密度の関係は、図２７と同じである。磁気センサ８１３の出力は磁気センサ８１２の逆となる。非接触角度センサ８００では、第１、第２磁石８０１、８０２の範囲を１２０度とし、固定側コア８０４、８０６の範囲を２４０度としたことで、図２７に示すように２４０度の範囲で角度を検出できる。このように、第１、第２磁石８０１、８０２が回転することで磁気センサ８１２、８１３の位置での磁束密度が変化するので、固定体に対する可動体の角度を検出できる。

また、非接触角度センサ８００は、第１、第２磁石８０１、８０２と固定側コア８０４〜８０７との間隔が、可動体の回転軸の方向にあるので、回転軸がずれても間隔は変わらない。したがって、軸ずれの許容範囲を広くできる。

第１実施形態の非接触角度センサの構造を示す平面図。 第１実施形態の非接触角度センサの構造を示す斜視図。 第１実施形態の非接触角度センサの構造を示す正面図。 第１実施形態の非接触角度センサの構成部を分解した斜視図。 固定側コアホルダを付して可動体であるシャフトに取り付けた様子を示す斜視図。 図５の場合の各構成部を分解した斜視図。 第１、第２磁石１０１、１０２のみを示した平面図。 磁気センサ１１２、１１３に関係する第１、第２磁石１０１、１０２の間の磁力線を示した図。 磁気センサ１１２、１１３に関係する第１、第２磁石１０１、１０２の間の磁力線を示した図。 第１実施形態、第１実施形態の変形例、第２実施形態での、固定体に対する可動体の変位（角度）と磁気センサの位置での磁束密度の関係を示す図。 第１実施形態の変形例の非接触角度センサの構造を示す斜視図。 第２実施形態の非接触角度センサの構造を示す斜視図。 第１、第２磁石３０１、３０２のみを示した平面図。 磁気センサ３１２、３１３に関係する第１、第２磁石３０１、３０２の間の磁力線を示した図。 第３実施形態の非接触角度センサの構造を示す斜視図。 磁気センサ４１２、４１３に関係する第１、第２磁石４０１、４０２の間の磁力線を示した図。 第３実施形態、第４実施形態、第４実施形態の変形例での、固定体に対する可動体の変位（角度）と磁気センサの位置での磁束密度の関係を示す図。 第４実施形態の非接触角度センサの構造を示す斜視図。 磁気センサ５１２に関係する第１、第２磁石５０１、５０２の間の磁力線を示した図。 磁気センサ５１２に関係する第１、第２磁石５０１、５０２の間の磁力線を示した図。 第４実施形態の変形例の非接触角度センサの構造を示す斜視図。 第１、第２磁石６０１、６０２のみを示した平面図。 磁気センサ６１２に関係する第１、第２磁石６０１、６０２の間の磁力線を示した図。 第５実施形態の非接触角度センサの構造を示す斜視図。 第１、第２磁石７０１、７０２のみを示した平面図。 磁気センサ７１２、７１３に関係する第１、第２磁石７０１、７０２の間の磁力線を示した図。 第５実施形態、第６実施形態での、固定体に対する可動体の変位（角度）と磁気センサの位置での磁束密度の関係を示す図。 第６実施形態の非接触角度センサの構造を示す斜視図。 磁気センサ８１２、８１３に関係する第１、第２磁石８０１、８０２の間の磁力線を示した図。

符号の説明

１００、２００、３００、４００、５００、６００、７００、８００ 非接触角度センサ
１０１、２０１、３０１、４０１、５０１、６０１、７０１、８０１ 第１磁石
１０２、２０２、３０２、４０２、５０２、６０２、７０２、８０２ 第２磁石
１０３、２０３、３０３、４０３、５０３、６０３、７０３、８０３ ロータコア
１０４〜１１１、２０４〜２１１、３０４〜３１１、４０４〜４０７、５０４〜５０７、６０４〜６０７、７０４〜７０７、８０４〜８０７ 固定側コア
１１２、１１３、２１２、２１３、３１２、３１３、４１２、４１３、５１２、６１２、７１２、７１３、８１２、８１３ 磁気センサ

Claims (4)

1. 固定体に対する可動体の回転角度を検出する非接触角度センサであって、
   磁性材料からなり、前記可動体の回転軸を中心とする円柱またはリング状で、当該可動体とともに回転するロータコアと、
   円弧状であり、前記ロータコアの外周に１８０度以下の範囲で固定され、前記ロータコア側がＮ極、前記ロータコアの反対側がＳ極の第１磁石と、
   円弧状であり、前記ロータコアの外周の第１磁石と異なる位置に前記第１磁石と同じ角度の範囲で固定され、前記ロータコア側がＳ極、前記ロータコアの反対側がＮ極の第２磁石と、
   磁性材料からなり、前記可動体の回転軸を中心とするリング状であり、回転方向に複数に分割され、内径は前記第１、第２磁石の外径よりも小さく、外径は前記第１、第２磁石の外径よりも大きい２つの固定側コアと、
   前記固定側コアが分割された位置の、２つの固定側コアの中央位置に配置された磁気センサと
   を備え、
   ２つの固定側コアは、所定の間隔をあけて前記第１、第２磁石をはさむように、かつ、分割された位置が対向するように配置されている非接触角度センサ。
2. 固定体に対する可動体の回転角度を検出する非接触角度センサであって、
   磁性材料からなり、前記可動体の回転軸を中心とするリング状で、当該可動体とともに回転するロータコアと、
   円弧状であり、前記ロータコアの内周に１８０度以下の範囲で固定され、前記ロータコア側がＮ極、前記ロータコアの反対側がＳ極の第１磁石と、
   円弧状であり、前記ロータコアの内周の第１磁石と異なる位置に前記第１磁石と同じ角度の範囲で固定され、前記ロータコア側がＳ極、前記ロータコアの反対側がＮ極の第２磁石と、
   磁性材料からなり、前記可動体の回転軸を中心とするリング状で、回転方向に複数に分割され、内径は前記第１、第２磁石の内径よりも小さく、外径は前記第１、第２磁石の内径よりも大きい２つの固定側コアと、
   前記固定側コアが分割された位置の、２つの固定側コアの中央位置に配置された磁気センサと
   を備え、
   ２つの固定側コアは、所定の間隔をあけて前記第１、第２磁石をはさむように、かつ、分割された位置が対向するように配置されている非接触角度センサ。
3. 固定体に対する可動体の回転角度を検出する非接触角度センサであって、
   磁性材料からなり、前記可動体の回転軸を中心とするリング状で、当該可動体とともに回転するロータコアと、
   円弧状であり、前記ロータコアの内周に１８０度以下の範囲で固定され、前記ロータコア側がＮ極、前記ロータコアの反対側がＳ極の第１磁石と、
   円弧状であり、前記ロータコアの内周の第１磁石と異なる位置に前記第１磁石と同じ角度の範囲で固定され、前記ロータコア側がＳ極、前記ロータコアの反対側がＮ極の第２磁石と、
   磁性材料からなり、前記可動体の回転軸を中心とする円板状で、回転方向に２つに分割され、外径は前記第１、第２磁石の内径よりも大きい２つの固定側コアと、
   前記固定側コアが分割された位置の、２つの固定側コアの中央位置に配置された磁気センサと
   を備え、
   ２つの固定側コアは、所定の間隔をあけて前記第１、第２磁石をはさむように、かつ、分割された位置が対向するように配置されている非接触角度センサ。
4. 請求項１から３のいずれかに記載の非接触角度センサであって、
   前記第１、第２磁石は、１２０度の範囲で前記ロータコアに固定されている
   ことを特徴とする非接触角度センサ。

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