JPH05126513A - 角度検出器 - Google Patents
角度検出器Info
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- JPH05126513A JPH05126513A JP28878291A JP28878291A JPH05126513A JP H05126513 A JPH05126513 A JP H05126513A JP 28878291 A JP28878291 A JP 28878291A JP 28878291 A JP28878291 A JP 28878291A JP H05126513 A JPH05126513 A JP H05126513A
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- Japan
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- magnetic
- angle
- magnetic field
- permanent magnets
- angle detector
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- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は被測定物の回転角度を検出する角度
検出器に関し、検出角度に対する磁気検出素子の出力特
性の直線性を向上させることを目的とする。 【構成】 ＭＲ素子１３の周囲で、回転体１６の先端に
取り付けられた永久磁石１７ａ，１７ｂを回転させる。
そして、永久磁石１７ａ，１７ｂの回転方向の外側周囲
に、板状であって、横断面三ヶ月形状の磁性体２１ａ，
２１ｂを配設する構成とする。
検出器に関し、検出角度に対する磁気検出素子の出力特
性の直線性を向上させることを目的とする。 【構成】 ＭＲ素子１３の周囲で、回転体１６の先端に
取り付けられた永久磁石１７ａ，１７ｂを回転させる。
そして、永久磁石１７ａ，１７ｂの回転方向の外側周囲
に、板状であって、横断面三ヶ月形状の磁性体２１ａ，
２１ｂを配設する構成とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、被測定物の回転角度を
検出する角度検出器に関する。
検出する角度検出器に関する。
【０００２】近年、被測定物の回転角度を検出する場
合、検出素子として磁気抵抗（ＭＲ）素子が使用され
る。角度検出は永久磁石の回転によりＭＲ素子の抵抗変
化で求められるものであり、高精度に角度検出するため
にはＭＲ素子の出力特性を直線的にすることが重要であ
る。
合、検出素子として磁気抵抗（ＭＲ）素子が使用され
る。角度検出は永久磁石の回転によりＭＲ素子の抵抗変
化で求められるものであり、高精度に角度検出するため
にはＭＲ素子の出力特性を直線的にすることが重要であ
る。
【０００３】
【従来の技術】図４に、従来の角度検出器の構成図を示
す。図４（Ａ）は側部断面図であり、図４（Ｂ）は検出
部分の一部斜視図を示したものである。
す。図４（Ａ）は側部断面図であり、図４（Ｂ）は検出
部分の一部斜視図を示したものである。
【０００４】図４（Ａ），（Ｂ）の角度検出器１１A に
おいて、ハウジング１２内に、バーバーポール型のＭＲ
素子１３等が実装されたプリント基板１４が配置され、
該プリント基板１４にハウジング１２の外部に位置する
出力コネクタ１５が接続される。
おいて、ハウジング１２内に、バーバーポール型のＭＲ
素子１３等が実装されたプリント基板１４が配置され、
該プリント基板１４にハウジング１２の外部に位置する
出力コネクタ１５が接続される。
【０００５】一方、略「コ」の字状の回転体１６の先端
には永久磁石１７ａ，１７ｂがそれぞれ取り付けられて
対向する。この対向する永久磁石１７ａ，１７ｂ間にＭ
Ｒ素子１３が位置するように回転体１６が配置される。
この場合、対向する永久磁石１７ａ，１７ｂは、ＭＲ素
子１３側が互いに異なる極性で位置される。回転体１６
は中心部に取り付けられた回転軸１８によって回転し、
回転軸１８が被測定物（図示せず）に連結される。
には永久磁石１７ａ，１７ｂがそれぞれ取り付けられて
対向する。この対向する永久磁石１７ａ，１７ｂ間にＭ
Ｒ素子１３が位置するように回転体１６が配置される。
この場合、対向する永久磁石１７ａ，１７ｂは、ＭＲ素
子１３側が互いに異なる極性で位置される。回転体１６
は中心部に取り付けられた回転軸１８によって回転し、
回転軸１８が被測定物（図示せず）に連結される。
【０００６】このような角度検出器１A は、被測定物に
連結された回転軸１８により回転体１６が回転すると、
永久磁石１７ａ，１７ｂによるＭＲ素子１３を横切る磁
界が変化する。ＭＲ素子１３は、磁界方向の変化に応じ
て異なる電圧を出力し、これにより回転体１６の回転位
置を認識するものである。
連結された回転軸１８により回転体１６が回転すると、
永久磁石１７ａ，１７ｂによるＭＲ素子１３を横切る磁
界が変化する。ＭＲ素子１３は、磁界方向の変化に応じ
て異なる電圧を出力し、これにより回転体１６の回転位
置を認識するものである。
【０００７】すなわち、対向する永久磁石１７ａ，１７
ｂでバーバーポール型のＭＲ素子１３に印加される磁界
Ｈは、ＭＲ素子１３に対する磁界方向の角度θによりsi
n θ及びcos θにより分割される。そして、各成分の磁
界がＭＲ素子１３の磁化容易軸（角度０度）及び磁化困
難軸に対して印加され、これにより角度θに応じた出力
となる（図２破線参照）。
ｂでバーバーポール型のＭＲ素子１３に印加される磁界
Ｈは、ＭＲ素子１３に対する磁界方向の角度θによりsi
n θ及びcos θにより分割される。そして、各成分の磁
界がＭＲ素子１３の磁化容易軸（角度０度）及び磁化困
難軸に対して印加され、これにより角度θに応じた出力
となる（図２破線参照）。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述のよう
に、回転体１６の回転角度θに応じてＭＲ素子１３に印
加される磁界は、三角関数による曲線的に変化すること
から、出力電圧に対する角度を容易に求めることができ
ないという問題がある。
に、回転体１６の回転角度θに応じてＭＲ素子１３に印
加される磁界は、三角関数による曲線的に変化すること
から、出力電圧に対する角度を容易に求めることができ
ないという問題がある。
【０００９】そこで、本発明は上記課題に鑑みなされた
もので、検出角度に対する磁気検出素子の出力特性の直
線性を向上させる角度検出器を提供することを目的とす
る。
もので、検出角度に対する磁気検出素子の出力特性の直
線性を向上させる角度検出器を提供することを目的とす
る。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記課題は、回転体に固
定された対向する永久磁石を磁気検出部の周囲で回転さ
せ、該永久磁石からの磁界方向による該磁気検出部の出
力変化で、該回転体の回転角度を検出する角度検出器に
おいて、前記回転体の角度位置で形状が異なり、前記磁
気検出部に印加される磁界を制御する所定形状の磁性体
を、前記対向する永久磁石の近傍に所定数設けることに
より解決する。
定された対向する永久磁石を磁気検出部の周囲で回転さ
せ、該永久磁石からの磁界方向による該磁気検出部の出
力変化で、該回転体の回転角度を検出する角度検出器に
おいて、前記回転体の角度位置で形状が異なり、前記磁
気検出部に印加される磁界を制御する所定形状の磁性体
を、前記対向する永久磁石の近傍に所定数設けることに
より解決する。
【００１１】
【作用】上述のように、永久磁石の近傍に、所定形状の
磁性体を所定数設けている。この磁性体と永久磁石との
間に磁界が生じることから、磁気検出部を横切る対向す
る永久磁石間の磁界が減少する。すなわち、磁性体の形
状等により、永久磁石との磁界の強さが決定され、磁気
検出部への磁界の印加が決定される。このことは、磁性
体により磁気検出部に印加される磁界を制御することが
可能となる。
磁性体を所定数設けている。この磁性体と永久磁石との
間に磁界が生じることから、磁気検出部を横切る対向す
る永久磁石間の磁界が減少する。すなわち、磁性体の形
状等により、永久磁石との磁界の強さが決定され、磁気
検出部への磁界の印加が決定される。このことは、磁性
体により磁気検出部に印加される磁界を制御することが
可能となる。
【００１２】従って、永久磁石の近傍に磁性体を配置す
ることにより、回転体の回転角度における磁気検出部の
出力特性の直線性を向上させることが可能となる。
ることにより、回転体の回転角度における磁気検出部の
出力特性の直線性を向上させることが可能となる。
【００１３】
【実施例】図１に、本発明の一実施例の構成図を示す。
図１（Ａ）は縦断面図であり、図１（Ｂ）は上部断面図
である。なお、図４と同一の構成部分には同一の符号を
付す。
図１（Ａ）は縦断面図であり、図１（Ｂ）は上部断面図
である。なお、図４と同一の構成部分には同一の符号を
付す。
【００１４】図１（Ａ），（Ｂ）の角度検出器１１B に
おいて、ハウジング１２内に、磁気検出部であるＭＲ素
子１３，その他回路部品等が実装されたプリント基板１
４が配置され、該プリント基板１４にハウジング１２の
外部に位置する出力コネクタが接続される。
おいて、ハウジング１２内に、磁気検出部であるＭＲ素
子１３，その他回路部品等が実装されたプリント基板１
４が配置され、該プリント基板１４にハウジング１２の
外部に位置する出力コネクタが接続される。
【００１５】ＭＲ素子１３は、いわゆるバーバーポール
型のもので、シリコン等からなる基板にＳｉＯ2 （シリ
コン酸化膜）等の絶縁層を形成し、該絶縁層の上につづ
ら折り形状の磁性体パターンを形成し、次いで磁性体パ
ターンの長手方向に一軸磁気異方性（内部磁化）Ｍｉを
付与せしめた後、Ａｕ等の導電膜を一定間隔で斜めに形
成したものである。
型のもので、シリコン等からなる基板にＳｉＯ2 （シリ
コン酸化膜）等の絶縁層を形成し、該絶縁層の上につづ
ら折り形状の磁性体パターンを形成し、次いで磁性体パ
ターンの長手方向に一軸磁気異方性（内部磁化）Ｍｉを
付与せしめた後、Ａｕ等の導電膜を一定間隔で斜めに形
成したものである。
【００１６】このようなＭＲ素子１３は磁性体パターン
の内部磁化Ｍｉの方向と、導電膜を流れる電流Ｉの成す
角度θが、π／４＋ｎπ（または７／４π−ｎπ）（ｎ
＝０，１…）であれば、出力を増大させることができ
る。
の内部磁化Ｍｉの方向と、導電膜を流れる電流Ｉの成す
角度θが、π／４＋ｎπ（または７／４π−ｎπ）（ｎ
＝０，１…）であれば、出力を増大させることができ
る。
【００１７】なお、磁気検出部としてＭＲ素子の替り
に、ホール素子を使用してもよい。
に、ホール素子を使用してもよい。
【００１８】一方、回転体１６が、例えば電磁軟鉄（Ｊ
ＩＳ Ｃ ２５０４），特に電磁鋼板、ケイ素鋼等の磁
性金属で略「コ」の字状に形成される。この回転体１６
の先端には永久磁石１７ａ，１７ｂが、異なる極を対向
させて固着される。永久磁石１７ａ，１７ｂは、例えば
稀土類磁石（サマリウム・コバルト、ネオジウム）又は
押し出し成形に適合したプラスティック稀土類磁石（サ
マリウム・コバルト、ネオジウム）により形成される。
ＩＳ Ｃ ２５０４），特に電磁鋼板、ケイ素鋼等の磁
性金属で略「コ」の字状に形成される。この回転体１６
の先端には永久磁石１７ａ，１７ｂが、異なる極を対向
させて固着される。永久磁石１７ａ，１７ｂは、例えば
稀土類磁石（サマリウム・コバルト、ネオジウム）又は
押し出し成形に適合したプラスティック稀土類磁石（サ
マリウム・コバルト、ネオジウム）により形成される。
【００１９】そして、回転体１６は、中心部に取り付け
られた回転軸１８によって回転し、回転軸１８が被測定
物（図示せず）に連結される。
られた回転軸１８によって回転し、回転軸１８が被測定
物（図示せず）に連結される。
【００２０】また、ハウジング１２内の永久磁石１７
ａ，１７ｂの近傍であって、該永久磁石１７ａ，１７ｂ
の回転方向の外側周囲に、板状で横断面三ヶ月形状の磁
性体２１ａ，２１ｂが設けられる。この磁性体２１ａ，
２１ｂは、例えばパーマロイ（ＰＣ，ＰＢ）、ケイ素鋼
等により形成される。
ａ，１７ｂの近傍であって、該永久磁石１７ａ，１７ｂ
の回転方向の外側周囲に、板状で横断面三ヶ月形状の磁
性体２１ａ，２１ｂが設けられる。この磁性体２１ａ，
２１ｂは、例えばパーマロイ（ＰＣ，ＰＢ）、ケイ素鋼
等により形成される。
【００２１】磁性体１７ａ，１７ｂは、角度に応じた磁
界を発生させるにあたり、いわゆるシャント効果（発生
磁界の減少）を発生させるためのものであり、形状、材
質、厚さ等はＭＲ素子１３の出力特性に応じて適宜設定
される。
界を発生させるにあたり、いわゆるシャント効果（発生
磁界の減少）を発生させるためのものであり、形状、材
質、厚さ等はＭＲ素子１３の出力特性に応じて適宜設定
される。
【００２２】また、ハウジング１２内側には、回転体１
６を±９０°の範囲で回転させるために、ストッパ２２
が形成される。すなわち、ＭＲ素子１３は磁界方向が１
８０°を越えるとヒステリシスが発生することから、ス
トッパ２２により測定磁界範囲を±９０°とするもので
ある。
６を±９０°の範囲で回転させるために、ストッパ２２
が形成される。すなわち、ＭＲ素子１３は磁界方向が１
８０°を越えるとヒステリシスが発生することから、ス
トッパ２２により測定磁界範囲を±９０°とするもので
ある。
【００２３】なお、ハウジング１２の外周を磁気シール
ドしてもよい。これは、ＭＲ素子１３は、微弱な磁界を
も検出することから、外部磁界の影響を回避するためで
ある。
ドしてもよい。これは、ＭＲ素子１３は、微弱な磁界を
も検出することから、外部磁界の影響を回避するためで
ある。
【００２４】このような角度検出器１１B は、被測定物
が回転することにより回転体１６の永久磁石１７ａ，１
７ｂが回転すると、永久磁石１７ａ，１７ｂの磁界がＭ
Ｒ素子１３に印加されると共に、永久磁石１７ａと磁性
体２１ａ，永久磁石１７ｂと磁性体２１ｂの間に磁界が
発生する。すなわち、磁性体１７ａ，１７ｂに発生する
磁界の強さの強弱により、ＭＲ素子１３に印加される磁
界が減少して変化する。この磁界の変化に応じて、ＭＲ
素子１３の出力電圧が変化するものである。
が回転することにより回転体１６の永久磁石１７ａ，１
７ｂが回転すると、永久磁石１７ａ，１７ｂの磁界がＭ
Ｒ素子１３に印加されると共に、永久磁石１７ａと磁性
体２１ａ，永久磁石１７ｂと磁性体２１ｂの間に磁界が
発生する。すなわち、磁性体１７ａ，１７ｂに発生する
磁界の強さの強弱により、ＭＲ素子１３に印加される磁
界が減少して変化する。この磁界の変化に応じて、ＭＲ
素子１３の出力電圧が変化するものである。
【００２５】すなわち、磁性体を、図１に示すように、
板状の三ヶ月形状で配設することにより、回転体１６の
角度が０度のときにはＭＲ素子１３の磁化容易軸に印加
される磁界が最大に減少し、回転角度が大きくなるに従
い、磁界減少程度が小さくなり磁化困難軸に印加される
磁界が強くなる。これにより、ＭＲ素子１３に印加され
る磁界が三角関数で変化させることなく、直線的に変化
させることができる。
板状の三ヶ月形状で配設することにより、回転体１６の
角度が０度のときにはＭＲ素子１３の磁化容易軸に印加
される磁界が最大に減少し、回転角度が大きくなるに従
い、磁界減少程度が小さくなり磁化困難軸に印加される
磁界が強くなる。これにより、ＭＲ素子１３に印加され
る磁界が三角関数で変化させることなく、直線的に変化
させることができる。
【００２６】そこで、図２に、図１の出力特性のグラフ
を示す。図２のグラフ中、破線Ａは磁性体を設けない場
合の出力特性であり、実線Ｂは磁性体を設けた場合の図
１の出力特性である。
を示す。図２のグラフ中、破線Ａは磁性体を設けない場
合の出力特性であり、実線Ｂは磁性体を設けた場合の図
１の出力特性である。
【００２７】図２のグラフに示すように、角度３０°で
規格化した直線性が0.5 ％（破線Ａ）であったが、図１
によれば0.1 ％（実線Ｂ）の直線性を得ることができ
た。
規格化した直線性が0.5 ％（破線Ａ）であったが、図１
によれば0.1 ％（実線Ｂ）の直線性を得ることができ
た。
【００２８】このように、ＭＲ素子１３の出力特性の直
線性が悪い場合であっても、磁性体１７ａ，１７ｂの形
状を適宜設定することにより、総合的な直線性を向上さ
せることができる。
線性が悪い場合であっても、磁性体１７ａ，１７ｂの形
状を適宜設定することにより、総合的な直線性を向上さ
せることができる。
【００２９】次に、図３に、本発明の他の実施例の構成
図を示す。図３（Ａ）は縦断面図であり、図３（Ｂ）は
上部断面図である。図３（Ａ），（Ｂ）の角度検出器１
１B は、図１における永久磁石１７ａ，１７ｂを上下方
向より、上述と同材質であって、板状三ヶ月形状の磁性
体２３ａ，２３ｄ及び２３ｂ，２３ｃで狭装して配設し
たものである。すなわち、磁性体２３ａ〜２３ｄは、そ
の形状が永久磁石１７ａ，１７ｂの角度に応じて、ＭＲ
素子１３の出力特性の直線性を補償して、いわゆるシャ
ント効果を発生させる。
図を示す。図３（Ａ）は縦断面図であり、図３（Ｂ）は
上部断面図である。図３（Ａ），（Ｂ）の角度検出器１
１B は、図１における永久磁石１７ａ，１７ｂを上下方
向より、上述と同材質であって、板状三ヶ月形状の磁性
体２３ａ，２３ｄ及び２３ｂ，２３ｃで狭装して配設し
たものである。すなわち、磁性体２３ａ〜２３ｄは、そ
の形状が永久磁石１７ａ，１７ｂの角度に応じて、ＭＲ
素子１３の出力特性の直線性を補償して、いわゆるシャ
ント効果を発生させる。
【００３０】これにより、図１と同様の効果を有し、図
２の実線Ｂのような直線的な出力特性を得ることができ
るものである。
２の実線Ｂのような直線的な出力特性を得ることができ
るものである。
【００３１】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、回転体に
取り付けられた永久磁石の近傍に所定形状の磁性体を所
定数設けることにより、磁気検出部に印加される磁界を
制御することができ、検出角度に対する磁気検出部の出
力特性の直線性を向上させることができる。
取り付けられた永久磁石の近傍に所定形状の磁性体を所
定数設けることにより、磁気検出部に印加される磁界を
制御することができ、検出角度に対する磁気検出部の出
力特性の直線性を向上させることができる。
【図１】本発明の一実施例の構成図である。
【図２】図１の出力特性のグラフである。
【図３】本発明の他の実施例の構成図である。
【図４】従来の角度検出器の構成図である。
【符号の説明】 １１A ，１１B 角度検出器 １２ ハウジング １３ ＭＲ素子 １４ プリント基板 １５ 出力コネクタ １６ 回転体 １７ａ，１７ｂ 永久磁石 １８ 回転軸 ２１ａ，２１ｂ 磁性体 ２２ ストッパ
Claims (3)
- 【請求項１】 回転体（１６）に固定された対向する永
久磁石（１７ａ，１７ｂ）を磁気検出部（１３）の周囲
で回転させ、該永久磁石（１７ａ，１７ｂ）からの磁界
方向による該磁気検出部（１３）の出力変化で、該回転
体（１６）の回転角度を検出する角度検出器において、 前記回転体（１６）の角度位置で形状が異なり、前記磁
気検出部（１３）に印加される磁界を制御する所定形状
の磁性体（２１ａ，２１ｂ，２３ａ〜２３ｄ）を、前記
対向する永久磁石（１７ａ，１７ｂ）の近傍に所定数設
けることを特徴とする角度検出器。 - 【請求項２】 前記磁性体（２１ａ，２１ｂ）を、前記
永久磁石（１７ａ，１７ｂ）の回転方向の外側周囲に所
定数設けることを特徴とする請求項１記載の角度検出
器。 - 【請求項３】 前記磁性体（２３ａ〜２３ｄ）を、前記
永久磁石（１７ａ，１７ｂ）を上下方向より狭装する位
置に所定数配設することを請求項１又は２記載の角度検
出器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28878291A JPH05126513A (ja) | 1991-11-05 | 1991-11-05 | 角度検出器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28878291A JPH05126513A (ja) | 1991-11-05 | 1991-11-05 | 角度検出器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05126513A true JPH05126513A (ja) | 1993-05-21 |
Family
ID=17734654
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28878291A Withdrawn JPH05126513A (ja) | 1991-11-05 | 1991-11-05 | 角度検出器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05126513A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20010016963A (ko) * | 1999-08-06 | 2001-03-05 | 윤장진 | 비접촉식 회전센서 |
| US6501265B2 (en) | 2000-04-04 | 2002-12-31 | Denso Corporation | Angular position detection device having linear output characteristics |
| JP2006098176A (ja) * | 2004-09-29 | 2006-04-13 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 流量計測装置 |
| EP1750096A2 (en) * | 2005-08-02 | 2007-02-07 | Siemens VDO Automotive Corporation | An Angular Position Sensor Assembly |
| JP2011112539A (ja) * | 2009-11-27 | 2011-06-09 | Nikon Corp | エンコーダ及びエンコーダの取り付け方法 |
-
1991
- 1991-11-05 JP JP28878291A patent/JPH05126513A/ja not_active Withdrawn
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20010016963A (ko) * | 1999-08-06 | 2001-03-05 | 윤장진 | 비접촉식 회전센서 |
| US6501265B2 (en) | 2000-04-04 | 2002-12-31 | Denso Corporation | Angular position detection device having linear output characteristics |
| JP2006098176A (ja) * | 2004-09-29 | 2006-04-13 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 流量計測装置 |
| EP1750096A2 (en) * | 2005-08-02 | 2007-02-07 | Siemens VDO Automotive Corporation | An Angular Position Sensor Assembly |
| US7400139B2 (en) * | 2005-08-02 | 2008-07-15 | Continental Automotive Systems Us, Inc. | Contactless Hall-effect angular position sensor |
| EP1750096A3 (en) * | 2005-08-02 | 2014-01-22 | Continental Automotive Systems US, Inc. | An Angular Position Sensor Assembly |
| JP2011112539A (ja) * | 2009-11-27 | 2011-06-09 | Nikon Corp | エンコーダ及びエンコーダの取り付け方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19990204 |