JPH0529241B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 本発明は、永久磁石と磁性部材とからなる閉磁
路構造体からの漏洩磁束を磁気センサで検知する
ことによつて回転角を検出する回転ポジシヨナに
おいて、磁気センサ出力と回転角との関係を直線
性良くするため、上記磁気センサを上記閉磁路構
造体とで挟み込むように新たに磁性部材を設ける
ことで、上記磁気センサを通過する漏洩磁束を増
加させ上記直線性を改善したものである。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、被測定物の回転角を検出する回転ポ
ジシヨナに係り、特には漏洩磁束と回転角との対
応関係を利用した漏洩磁束検出型回転ポジシヨナ
に関する。

〔従来の技術〕

従来の漏洩磁束検出型回転ポジシヨナの概略構
成を第６図に示す（特願昭61−9566号参照）。こ
の回転ポジシヨナは、円環形状の磁性部材１の一
部に永久磁石２を備えた閉磁路構造体３を有して
おり、その円心軸Ｃを中心として回転可能な軸４
に腕部５を介して支持された磁気センサ６で、磁
性部材１の内側に生じた漏洩磁束Ｍを検知するよ
うにしたものである。

上記漏洩磁束Ｍの密度（大きさ）は永久磁石２
に近づくにつれて大きくなり、しかも漏洩磁束Ｍ
は永久磁石２のＮ極からＳ極へ向かつて生じてい
るので、磁気センサ６の回転に伴い該磁気センサ
６を通過する漏洩磁束Ｍの密度（大きさ）と方向
が変化し、よつて、磁気センサ６の検知出力もそ
の回転角に応じて変化する。従つて、閉磁路構造
体３を回転不能に固定し、軸４を不図示の被測定
物に対して固定すれば、被測定物の回転に応じた
位置に磁気センサ６が移動するので、その検知出
力に基づき回転角（正確には、被測定物の基準位
置に対する絶対的な角度位置）を検出することが
できる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来の回転ポジシヨナでは、実際には永久
磁石２の近傍（第６図中のQ₃′付近）においてだ
け、ある程度大きな漏洩磁束が得られ、それ以外
の位置（第６図中のQA′〜Q₂′，Q₁′〜Q₄′の範囲）
では磁束の漏れがほとんど生じない。そのため、
磁気センサ６の検知出力と回転角（角度位置）と
の関係は、第７図に示すように、±180゜付近
（Q₃′付近）では大きな出力変化が得られるが。−
90゜〜＋90゜（Q₁′〜Q₂′，Q₁′〜Q₄′）の範囲ではほ
と
んど出力変化がなく、すなわち直線性が悪いとい
う問題があつた。

本発明は、上記問題点に鑑み、磁気センサ出力
と回転角との関係を改善して直線性を良くした回
転ポジシヨナを提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の回転ポジシヨナは、これまでの閉磁路
構造体と同一の中心軸を有する円環形状の磁性部
材を新たに備え、この磁性部材と上記閉磁路構造
体とで磁気センサを両側から挾み込むように構成
したものである。

〔作用〕

上記手段において、新たな磁性部材の存在によ
り、閉磁路構造体からの漏洩磁束は上記新たな磁
性部材との間に大きく生じることになる。すなわ
ち、それらに挾まれた位置にある磁気センサを通
過する漏洩磁束が、増加する。従つて、閉磁路構
造体の永久磁石の近傍以外の領域においても、回
転角の変化に伴う磁束の大きな変化が得られ、よ
つて磁気センサ出力と回転角との関係は直線性が
良くなる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例について、図面を参照し
ながら説明する。

第１図ａおよびｂは、それぞれ本発明の一実施
例の概略構成を示す平面図および斜視図である。

本実施例は、第６図に示した従来の回転ポジシ
ヨナに対して、新たに磁性部材（例えば鉄板等）
７を設けた構成である。この磁性部材７は、閉磁
路構造体３よりも小さな径の円環形状であり、閉
磁路構造体３と共にその中心軸Ｃを中心とする円
心円状であつて、磁気センサ６の外側と内側から
挾み込むように配置されている。閉磁路構造体３
および磁性部材７は回転不能に固定され、一方磁
気センサ６は、軸４に固定された被測定物（不図
示）の回転に伴い、軸４および腕部５を介し中心
軸Ｃを中心に回転可能となつている。なお、磁気
センサ６は、磁束の大きさと方向を検知可能な磁
気センサであり、例えば強磁性金属（パーマロイ
等）の磁気抵抗を利用したバーバーポール型磁気
抵抗素子や、バイアス磁石付の磁気抵抗素子、あ
るいはホール素子等を使用可能である。軸４およ
び腕部５は共に非磁性体である。

上記構成において、磁性部材１内には永久磁石
２のＮ極からＳ極に向かう磁束が生じると共に、
磁性部材１の内側には永久磁石２から離れるにつ
れて弱まる漏洩磁束が生じる。本実施例では、磁
性部材１の内側に新たな磁性部材７が存在するた
め、その部分の磁気抵抗が下がり、上記漏洩磁束
は内側の磁性部材７の方向へより多く漏れるよう
になり、よつて、上記漏洩磁束は第１図ａに示す
ように磁性部材１，７間に大きく現れる。すなわ
ち、磁気センサ６を通過する漏洩磁束は、第６図
の場合よりも非常に増加する。

その結果、永久磁石２の近傍以外の領域におい
ても、回転角の変化に伴う磁束の大きな変化が得
られる。そこで、本実施例の回転ポジシヨナの特
性、すなわち磁気センサ６の出力（磁界の強さ）
と回転角（角度位置）との関係を、第４図に破線
で示す。同図から明らかなように、磁気センサ
出力と角度位置との関係は、一対一に対応する関
係であると共に、第７図に示した特性が改善され
て非常に良好な直線性を示している。従つて、上
記の関係に基づき、磁気センサ６の出力結果か
ら、磁気センサ６の角度位置（すなわち被測定物
の回転角の絶対位置）を一段と正確に検出するこ
とができる。

次に、第２図ａ〜ｃに、それぞれ本発明の他の
実施例の概略構成を示す。

第２図ａに示した実施例は、第１図の実施例に
おいて、磁性部材７の一部であつて永久磁石２と
対向する位置に、新たに永久磁石８を設けたもの
である。このように永久磁石８を磁性部材７が備
えたことにより、閉磁路構造体３の内側に新たな
閉磁路が構成される。よつて、磁性部材１，７か
らのそれぞれの漏洩磁束が互いに加えられて磁気
センサ６を通過するため、磁気センサ６の出力レ
ベルを、第４図の実線で示すように上げること
ができる。

なお、上記永久磁石８は、第２図ｂに示すよう
に、第２図ａの位置とは反対側に設けてあつても
よい。

第２図ｃに示した実施例は、第１図の実施例に
おいて、磁性部材７の径を大きくし、閉磁路構造
体３の径を小さくすることにより、閉磁路構造体
３を内側に、磁性部材７を外側に配置したもので
ある。このような構成にした場合にも、磁性部材
１，７間で漏洩磁束が増加するため、やはり磁気
センサ６を通過する磁束が増加し、よつて第４図
に示したと同様に直線性を示す特性が得られる。
なお、この構成においても、第２図ａまたはｂに
示したような永久磁石８を磁性部材７に設けるこ
とにより、磁気センサ６の出力レベルを上げるこ
とができる。

次に、本発明の更に他の実施例を第３図に示
す。本実施例は、閉磁路構造体３と磁性部材７と
を互いに等しい径とし、中心軸Ｃに沿つて一定間
隔を持たせて配置したものである。このように構
成した場合であつても、磁性部材１からの漏洩磁
束は、磁気センサ６の存在する磁性部材１，７間
に多く現れる。従つて、磁気センサ出力と回転角
との関係は、第４図に示したと同様に直線性が良
くなる。しかも本実施例では、磁性部材１，７を
上下に配置したので、更に径の小さいポジシヨナ
を実現することができる。また、本実施例におい
ても、第２図ａまたはｂに示したような永久磁石
８を磁性部材７の一部に設けて、磁気センサ６の
出力レベルを高めることができる。

なお、上記の各実施例では、閉磁路構造体３お
よび磁性部材７が固定で、磁気センサ６が被測定
物の回転に応じて回転する構成としたが、これと
は逆に磁気センサ６を固定し、閉磁路構造体３お
よび磁性部材７を回転可能に支持し、これら閉磁
路構造体３および磁性部材７が被測定物の回転に
応じて回転する構成としてもよい。例えば第３図
に示した実施例に対しては、第５図に示すように
一体化して構成できる。すなわち、筐体１０内に
中心軸Ｃを中心に回転可能な回転体１１をベアリ
ング１２ａ，１２ｂを介して取付け、この回転体
１１にスペーサ１３を介して閉磁路構造体３およ
び磁性部材７を固定すると共に、磁気センサ６を
腕部１４を介して筐体１０の内壁に固定し、更に
回転体１１の軸１１ａに対して被測定部を取付け
るようにすればよい。

〔発明の効果〕

本発明の回転ポジシヨナによれば、被測定物の
回転角の絶対位置を非接触的に検出できるばかり
でなく、更には磁気センサを通過する漏洩磁束を
増加させて、磁気センサ出力と回転角との関係を
直線性良くすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ａおよびｂはそれぞれ本発明の一実施例
の概略構成を示す平面図および斜視図、第２図ａ
〜ｃはそれぞれ本発明の他の実施例の概略構成を
示す平面図、第３図は本発明の更に他の実施例の
概略構成を示す斜視図、第４図は本発明の実施例
による回転ポジシヨナの特性（磁気センサ出力と
角度位置との関係）の一例を示す図、第５図は第
３図に示した実施例の一体化例を示す縦断面図、
第６図は従来の回転ポジシヨナの概略構成を示す
平面図、第７図は上記従来の回転ポジシヨナの特
性（磁気センサ出力と角度位置との関係）を示す
図である。 １…磁性部材、２…永久磁石、３…閉磁路構造
体、６…磁気センサ、７…磁性部材、８…永久磁
石、Ｃ…中心軸。

【特許請求の範囲】

１ 磁性体よりなり回動可能な円環の二等分位置
に磁界方向が同一な一対の永久磁石を挟着するこ
とにより閉磁路を形成すると共に、該円環の中心
を回転中心として回動可能な閉磁路に近接して磁
気検知素子を固定して設け、前記永久磁石からの
漏洩磁束を検出する回転角度センサにおいて、磁
性体よりなり同一平面上にあつて直径を異にする
二つの円環１０，１１か、或いは同一径で上下に
対向する二つの円環２０，２１，２２，２３の二
等分位置に一対の永久磁石１２，１３を設け、該
永久磁石１２，１３により二つの円環１０，１
１，２０，２１，２２，２３を橋渡して該二つの
円環１０，１１，２０，２１，２２，２３内に閉
磁路１６を形成すると共に、磁気検知素子１４を
該二つの円環１０，１１，２０，２１，２２，２
３の隙間に固定して配置し、前記永久磁石１２，
１３からの漏洩磁束１７を検出することを特徴と
する回転角度センサ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 円環形状の磁性部材１の一部に永久磁石２を
   備えてなる閉磁路構造体３と、 該閉磁路構造体からの漏洩磁束の大きさおよび
   方向を検知する磁気センサ６とを有し、 前記閉磁路構造体および前記磁気センサを前記
   閉磁路構造体の中心軸Ｃを中心として互いに回転
   可能とし、前記磁気センサで検知された前記漏洩
   磁束の大きさおよび方向に基づき回転角を検出す
   る回転ポジシヨナにおいて、 前記閉磁路構造体３と同一の中心軸を有する円
   環形状の他の磁性部材７を、該他の磁性部材７と
   前記閉磁路構造体３とで前記磁気センサ６を挟み
   込むように配置したことを特徴とする回転ポジシ
   ヨナ。 ２ 前記閉磁路構造体３と前記他の磁性部材７と
   は互いに異なる径を有し、前記中心軸Ｃを中心と
   する同心円状に配置されたことを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の回転ポジシヨナ。 ３ 前記他の磁性部材７は前記閉磁路構造体３の
   外側に配置されたことを特徴とする特許請求の範
   囲第２項記載の回転ポジシヨナ。 ４ 前記他の磁性部材７は前記閉磁路構造体３の
   内側に配置されたことを特徴とする特許請求の範
   囲第２項記載の回転ポジシヨナ。 ５ 前記閉磁路構造体３と前記他の磁性部材７と
   は互いに等しい径を有し、前記中心軸Ｃに沿つて
   一定間隔を持させて配置されたことを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の回転ポジシヨナ。 ６ 前記他の磁性部材７は、その円環形状の一部
   に永久磁石８を備え、閉磁路を構成するようにし
   たことを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第
   ５項のいずれか１つに記載の回転ポジシヨナ。 ７ 前記他の磁性部材の前記永久磁石８は、前記
   閉磁路構造体３の前記永久磁石２と対向する位置
   に設けられたことを特徴とする特許請求の範囲第
   ６項記載の回転ポジシヨナ。 ８ 前記他の磁性部材の前記永久磁石８は、前記
   閉磁路構造体３の前記永久磁石２と対向する位置
   の反対側の位置に設けられたことを特徴とする特
   許請求の範囲第６項記載の回転ポジシヨナ。 ９ 前記磁気センサ６はバーバーポール型磁気抵
   抗素子を用いたセンサであることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項乃至第８項のいずれか１つに
   記載の回転ポジシヨナ。