JPH02307011A - 磁気センサ用回転体及びこれを備える回転検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は回転軸の回転数あるいは回転角度を検出する回
転検出装置に係り、特に、構造を簡易にしまた設置を容
易にする回転検出装置及びこれに用いる磁気センサ用回
転体に関する。

〔従来の技術〕

従来の回転検出装置は、第７図や第８図に示す様な光学
式の回転検出装置であった。この光学式の回転検出装置
では、被検出体１の回転軸２に。

第８図に平面図を示す様な回転円板３を取り付け、回転
円板３の同一円周上に周期的に穿設したスリット４ａを
間に挟んで発光素子５ａと受光素子６ａとを対向配置し
、スリット４ａとは別の同一円周上に周期的に穿設した
スリット４ｂを間に挟んで発光素子５ｂと受光素子６ｂ
とを対向配置している。

そして、回転円板３の回転に伴って断続される光を各受
光素子６ａ、６ｂで検出することで１回転円板３つまり
回転軸２の回転数や回転角度を検出するようにしている
。

尚、光学式の従来技術に関連するものとして。

実開昭５２−５８６４６号や実開昭６０−５５４号等が
ある。

〔発明が解決しようとする課題〕

光学式の回転検出装置は、検出精度を向上させるために
同一円周上に設けるスリット数を多くすればするほど、
直径の大きな回転円板を使用しなければならない、この
不利を解消するため１通常は、第８図に示す様に２段の
スリット４ａ、４ｂを設けている。また、同一径の回転
円板でより一層の精度向上を計るため、３段、４段構成
としたものもある。しかし、この様にスリットを多段構
成にすると、各段におけるスリットの位相差を微妙に調
節して回転円板を製造しなければならないというコスト
増大の要因がある。また、多段構成のスリットを持つ回
転円板を使用すると、これに合わせて多数の発光素子や
受光素子の配置を精度よくしなければならず、更に１回
転検出装置の構成部品点数が増えて故障の発生率も高く
なってしまうという不都合もある。更にまた、光学式の
回転検出装置は、回転円板の回転数が高くなるとスリッ
トを通過する光の光量が少なくなり、第９図に点線で示
す様に、光電交換したｆ！低信号が小さくなってしまい
誤検出の要因になるという問題もある。

これに比べて１例えば回転軸に取り付けた回転ギヤに磁
気検出器を対面させて配置した磁気式の回転検出装置で
は、第９図に実線で示す様に２回転数が増加するに従っ
て磁電交換した電気信号は大きくなり、光学式の様な問
題はない６しかし、光学式で採用しているようなスリッ
トの多段構造をこの磁気式に適用し１回転ギヤの歯を多
段構造とし各段の歯の位相を少しずつ違えるように回転
ギヤを製造するのは困難であり、コスト増大の要因とな
ってしまう、また、このような回転ギヤの回転軸への設
置及び磁気検出器の設置も困難となり、製造コストの増
加につながってしまうという新たな問題が生じる。

本発明の第１の目的は、ｆＲ造が容易な磁気センサ用回
転体を提供することにある。

本発明の第２の目的は、設置が容易で故障率の小さな磁
気式の回転検出装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕 上記第１の目的は、ｉｌ磁気センサ用回転体してその外
周面に回転軸に対し斜めとなるＮ極、Ｓ極のストライプ
状のＷ１極を交互に周期的に設けることで、達成される
（請求項１）。

また上記第１の目的は５Ｂ＆気センサ用回転体としてそ
の外周面に回転軸に対し階段状に斜めとなるＮ極、Ｓ極
の磁極を交互に周期的に設けることでも、達成される（
請求項２）。

更にまた上記第１の目的は、磁気センサ用回転体として
その外周面に回転軸に対し並行となるＮ極、Ｓ極のスト
ライプ状の磁極を交互に周期的に設けることでも、達成
される（請求項３）。

更にまた上記第１の目的は、磁気センサ用回転体として
回転ギヤを用いたときは、その回転ギヤを、はすば歯車
の様に歯が回転軸に対して斜めになったものとすること
でも、達成される（請求項４）。

上記第２の目的は、請求項１または請求項２または請求
項４記載の磁気センサ用回転体を使用して、更に、この
磁気センサ用回転体の斜めの磁極や歯に対し、該回転体
の外周面に対面する様に配置する複数の磁気検出器を、
回転軸と並行に配置することで、達成される（！求項５
）。

更に上記第２の目的は、請求項３記載の磁気センサ用回
転体を使用する場合には、あるいは平歯車の様に歯が回
転軸と並行のものを磁気センサ用回転体として使用する
場合には１回転体の外周面に対面する様に配置する複数
の磁気検出器を、回転軸に対して斜めに配置することで
、達成される（請求項６．７）。

〔作　用〕

例えば２つの磁気検出器を使用したとする０回転軸に対
して斜めに設けられた一つの磁気あるいはギヤ歯が両磁
気検出器の前面を横切る時期は時間的にずれる。このず
れは、斜めにされた磁極あるいはギヤ歯の角度と、両検
出器間の距離とに依存する。従って、この磁気センサ用
回転体の前記斜めの程度と前記距離を選択することで、
任意の時間のずれが検出可能となる。従って、検出精度
を高めるために磁極やギヤ歯の数をいたずらに多くする
必要はなく、配置する磁気検出器の数を多くするだけで
よい、また、どちらの検出器が早く検出信号を出力する
かにより、その回転体の回転方向が右回転なのか左回転
なのかも検出することができる。

磁極やギヤ歯の構成はｍ純なため、製造が容易で且つ被
検出体への組付けも容易となり、故障もすくなくなる。

また、配置する磁気検出器の位置は回転体の外周部とな
るので、この磁気センサ用回転体を使用する回転検出装
置の設置も容易となり、故障率も小さくなる。

尚、請求項６，７の発明では、ａｔｉやギヤ歯を回転軸
に並行とし、磁気検出器の配列の方を斜めとしているが
、このようにしても請求項５の発明と同等の作用効果が
あることはいうまでもない。

〔実施例〕

以下１本発明の好適な実施例を第１図から第６図を参照
して説明する。

第１図は９本発明の第１実施例に係る磁気センサ用回転
体とこれに対する磁気検出器の配置１４１１成を示す斜
視図である。被検出体（第２図）１の回転軸２には、同
軸且つ一体回転する如く磁性体で成る円柱状の磁気セン
サ用回転体１０が取り付けである、この磁気センサ用回
転体ｌＯの外周面には、磁化することで、Ｎ極、Ｓ極の
ストライプ状の磁極１１を交互に周期的に設けである。

これに対し。

２つの磁気検出器１２．１３は９回転軸２と並行に配置
しである。尚１回転体ｌＯは全体が磁性体である必要は
無く１円柱状磁性体の外周面に第１図に示す様に磁化し
たテープ等を貼り付けるようにしてもよいことは言うま
でもない。

第２図は、本発明の一実施例に係る回転検出装置の構成
図である。磁電変換装置！＋、５．１６に夫々接続され
た例えば磁気抵抗素子で成る磁気検出器１２゜１３は、
前面を横切る磁界の変化を検出し、この変化に応じた電
気信号が磁電変換装置１１５．１６から夫々波形整形回
路１７．１８に送出される。演算袋Ｗ！１９は１両波形
整形回路１７．１８からの信号を取り込み、位相の異な
る両信号を演算し、所要の信号を出力する。

第３図は、第２図に示す回転検出装置における各部の信
号波形を示す図である。磁電変換袋［１５゜１６から出
力される信号つまり磁気検出器１２．１３前面における
磁界変化に応じた信号ａ、ｂは、波形がアナログ的に変
化する信号である。波形整形回路１７．１８は、ことれ
ら信号ａ、ｂをある閾値で判断することで、演算袋！１
９が処理できる信号Ｃ。

ｄに変換する。

いま、波形整形回路１７．１８から出力される信号ｃ、
ｄの位相差がφとなるようにしたいとする。

ここで、第２図に示す様に１両磁気検出器１２．１３の
距離をｔ、磁極１１の回転軸２に対する角度をθとする
と、 φ＝ｔ＃ｔａｎθ となる、従って、所望のφの値を得たい場合は。

両磁気検出器１２．１３の配置距離ｔを変化させるか。

磁極の傾きθを変化させればよいことになる。つまり１
位相φを変更したい場合には、軸２に取付ける回転体１
０を代えるか、あるいは、磁気検出器１２．１３間の距
離を代えるのだけで済む、また、中間の位相φ／２が欲
しい場合には、磁気検出器１２゜１３の中間に別の磁気
検出器を設けるだけで良いことになる。

上述した磁気センサ用回転体１０では、各磁極１１を斜
めに磁化しているが、この様な磁化方法に限定されるも
のではない。例えば、第４図に示す様に１階段状に斜め
になる様にしてもよい、具体的には、磁性体で成る円盤
２１〜２６の夫々の外周面にＮ極、Ｓ極の磁極を交互に
周期的に設けておき。

各円盤２１−２６を少しずつずらして一体化させ、これ
を回転軸２に装着する磁気センサ用回転体２７とする。

上述した各磁気センサ用回転体は、回転体外周面を磁化
したものであるが、従来のギヤ歯状の回転体を使用する
こともできる（尚、この場合、磁気検出器として磁気抵
抗素子を使用するときは。

永久磁石も検出器内に内蔵することになる。）。

例えば第６図に示す様に、はすば歯車用の回転体３０を
使用し、この回転体３０の外周面に設けられた斜めのギ
ヤ歯２９に対面する様に、複数の磁気検出器（図示せず
）を回転軸に並行に配置することでもよい。

尚、上述した各実施例に係る磁気センサ用回転体は１回
転体外周部に設ける磁極あるいはギヤ歯を回転軸に対し
て斜めとなるようにし、この外周面に対面するように設
ける複数の磁気検出器を回転軸に並行に並ぶように配置
したが、逆の関係にしても等価であることはいうまでま
ない６例えば第５図に示す様に、磁気センサ用回転体３
１の外周面に回転軸２に並行となるストライプ状のＮ極
。

Ｓ極の磁極を交互に且つ周期的に設け、これに対面する
如く配置する複数の磁気検出器３２．３３を回転軸２に
対し斜めとなる位置に配置する。これは。

例えば平歯車を磁気センサ用回転体とすることもよいこ
とはいうまでもない。

〔発明の効果〕

本発明によれば１回転体の回転角度や回転数を精度良く
検出でき、また１組付けが容易で且つその位相の変更も
容易となり、更に、故障の発生も少なくなるという効果
がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例に係る磁気センサ用回転体
の斜視図、第２図は本発明の一実施例に係る回転検出装
置の構成図、第３図は第２図に示す回転検出装置の各部
の信号波形図、第４図は本発明の第２実施例に係る磁気
センサ用凹転体の外周面の展開図、第５図は本発明の第
３実施例に係る磁気センサ用回転体の斜視図、第６図は
本発明の第４実施例に係る磁気センサ用回転体の斜視図
、第７図は従来の光学式回転検出装置の要部構成図、第
８図は第７図に示す回転円板の平面図、第９図は磁気式
センサと光学式センサの出力信号の違いを示すグラフで
ある。 ■・・・被検出回転体、２・・・回転軸、　１０，２７
，３０，３１・・・磁気センサ用回転体、１１・・・磁
極、　１２，１３，３２．３３・・・磁気検出器、１５
．１６・・・磁電変換装置、　１７．１８・・・波形整
形回路、１９・・・演算装置、２９・・・ギヤ歯。 代理人弁理士　　秋　本　正　実 第３図 出 第４図 第５図　　・ 第　６図 第　７　ズ ］ 第　８　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、回転角度あるいは回転数を検出する必要のある回転
   軸に同軸且つ一体回転する如く取り付けられる円柱状回
   転体であって、外周面に、前記回転軸に対し斜めとなる
   ストライプ状のＮ極、Ｓ極の磁極を交互に周期的に配し
   たことを特徴とする磁気センサ用回転体。 ２、請求項１において、前記各磁極は、前記回転軸方向
   に階段状にずれるようにして斜めになっていることを特
   徴とする磁気センサ用回転体。 ３、回転角度あるいは回転数を検出する必要のある回転
   軸に同軸且つ一体回転する如く取り付けられる円柱状回
   転体であって、外周面に前記回転軸に対し並行となるス
   トライプ状のＮ極、Ｓ極の磁極を交互に周期的に配した
   ことを特徴とする磁気センサ用回転体。 ４、回転角度あるいは回転数を検出する必要のある回転
   軸に同軸且つ一体回転する如く取り付けられる円柱状の
   磁性体で成る回転体であって、外周面に、前記回転軸に
   対し斜めとなる複数のギヤ歯が周期的に刻設されている
   ことを特徴とする磁気センサ用回転体。 ５、被検出体の回転軸に同軸且つ一体回転する如く取り
   付けた請求項１または請求項２または請求項４記載の磁
   気センサ用回転体と、該磁気センサ用回転体の外周面に
   対面する如く配置され前記回転軸に対し並行に並べた複
   数個の磁気検出器と、各磁気検出器の検出信号波形を整
   形して取り込み各整形した信号から前記回転軸の回転数
   あるいは回転角度を演算する演算装置とを備えてなるこ
   とを特徴とする回転検出装置。 ６、被検出体の回転軸に同軸且つ一体回転する如く取り
   付けた請求項３記載の磁気センサ用回転体と、該磁気セ
   ンサ用回転体の外周面に対面する如く配置され前記回転
   軸に対し斜めに並べた複数個の磁気検出器と、各磁気検
   出器の検出信号波形を整形して取り込み各整形した信号
   から前記回転軸の回転数あるいは回転角度を演算する演
   算装置とを備えて成ることを特徴とする回転検出装置。 ７、被検出体の回転軸に同軸且つ一体回転する如く取り
   付けた磁性体でなる回転体であって外周面に前記回転軸
   と並行となる複数のギヤ歯が周期的に刻設された回転体
   と、該回転体の外周面に対面する如く配置され前記回転
   軸に対し斜めに並べた複数個の磁気検出器と、各磁気検
   出器の検出信号波形を整形して取り込み各整形した信号
   から前記回転軸の回転数あるいは回転角度を演算する演
   算装置とを備えて成ることを特徴とする回転検出装置。