JPH06129807A - 回転角度センサ - Google Patents

回転角度センサ

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JPH06129807A
JPH06129807A JP4306369A JP30636992A JPH06129807A JP H06129807 A JPH06129807 A JP H06129807A JP 4306369 A JP4306369 A JP 4306369A JP 30636992 A JP30636992 A JP 30636992A JP H06129807 A JPH06129807 A JP H06129807A
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  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 コイルのインダクタンス変化を利用するタイ
プの回転角度センサにおいて、従来装置よりも構造が簡
単で組立てが容易であり、かつ、出力精度も十分に良好
な改良装置を提供すること 【構成】 筒形のボビン1と、このボビン1の中央部に
ボビンの中心軸に直交する方向に通された回転自在のシ
ャフト3と、ボビン1の中央部から一側部分と他側部分
とにそれぞれ巻かれた2つのコイル5A,5Bと、シャ
フト3に結合されてボビン内で回転自在であって、回転
角度に応じて2つのコイルの片方側へ偏在する割合が変
るようにされた磁性物体7とを有し、それによりシャフ
ト3の回転が2つのコイル5A,5Bのインダクタンス
比の変化に反映されるようにしたものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、回転角度を検出するた
めの回転角度センサに関する。
【0002】
【従来の技術】従来、回転角度センサとして最も多く用
いられているものに、抵抗体タイプのセンサがある。こ
れは、抵抗体と、これに接触して回転するブラシとから
なり、構造がシンプルでコスト的にも安価であるが、反
面、ブラシの接触抵抗による磨耗のため寿命が短いとい
う問題がある。特に、自動車等の振動条件の厳しい場所
では、磨耗が促進されるため問題が大きい。
【0003】そこで、近年では、種々の非接触タイプの
回転角度センサが使われ始めている。その1つに、2つ
のコイルのインダクタンス比を測るタイプがあり、その
例は国内公表公報平3−506071号にみることがで
きる。
【0004】この公報には2つの例が開示されており、
その1つは、断面が半円形のコイルを2つ並べて円柱体
を形成し、この円柱体の外側に、断面が半円弧形の磁性
体を円柱体の中心軸回りに回転自在な状態で嵌め被せた
ものである。他の1つは、断面が半円弧形のコイルを2
つ並べて円筒体を形成し、この円筒体の内空間に断面が
半円弧形の磁性体を、円筒体の中心軸回りに回転自在な
状態で挿入したものである。いずれの装置も磁性体の回
転角度によって2つのコイルのインダクタンス比が変る
ことを利用して、回転角度を検出する原理を利用してい
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上述したインダクタン
ス比を検出するタイプの従来装置における1つの問題
は、製品の組立てが面倒である点である。つまり、断面
が半円形または半円弧形のコイルを作り、これを2つ並
べて円柱体または円筒体を組み立てるという工程は、通
常の単純な円筒コイルを作る工程と比べると、かなり面
倒でコストがかかる。また、この円柱体または円筒体と
回転磁性体との間の位置合わせを精度良く行わないと、
回転方向における両者間の空隙バランスがくずれ、出力
の直線性低下やオフセット発生といった出力精度低下に
つながる。
【0006】さらに、外来ノイズ除去の目的で装置の外
周を磁気シールドする場合、特に後者の装置では、コイ
ルからシールドまでの距離を少なくともコイルから回転
磁性体迄の距離より長く設定しないと、コイルから出た
有効磁束のうち多くの部分が回転磁性体を通らずに磁気
シールドを通ることとなってしまい、角度検出に寄与し
ない。そのため、磁気シールドをコイルから離して配置
しなくてはならず、よって、全体サイズが大きくならざ
るを得ない。
【0007】従って、本発明の目的は、コイルのインダ
クタンス変化を利用するタイプの回転角度センサにおい
て、従来装置よりも構造が簡単で組立てが容易であり、
かつ、出力精度も十分に良好な改良装置を提供すること
にある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、筒形のボビン
と、このボビンの中央部にボビンの中心軸に直交する方
向に通された回転自在のシャフトと、ボビンの中央部か
ら一側部分と他側部分とにそれぞれ巻かれた2つのコイ
ルと、シャフトに結合されてボビン内で回転自在であっ
て、回転角度に応じて2つのコイルの片方側へ偏在する
割合が変るようにされた磁性物体とを有し、それにより
シャフトの回転が2つのコイルのインダクタンス比の変
化に反映されるようにした回転角度センサを提供する。
【0009】本発明は、また、上記構成において、ボビ
ン内に磁性流体を満たすと共に、シャフトに磁性物体で
なく非磁性物体を取付けた回転角度センサも提供する。
【0010】
【作用】シャフトの回転により、磁性物体または磁性流
体の一方のコイル側へ偏在する割合が変るため、2つの
コイルのインダクタンス比が変る。このインダクタンス
比を検出することにより回転角度が測定できる。このセ
ンサは、構造が比較的簡単で組立てが容易である。特
に、コイルは筒形のボビンに巻くだけなので、従来の特
殊な形態のコイルに比べて製造が容易である。また、外
側に磁気シールドを施した場合、有効磁束は磁気シール
ドとボビン内の磁性物体(または磁性流体)とを共に通
るようになり、従来装置のように磁気シールドに有効磁
束を奪われるということはない。
【0011】
【実施例】図1は本発明にかかる回転角度センサの一実
施例の構造を示す断面図であり、図2、及び図3は、そ
れぞれ図1のA−A断面、B−B断面での構造を示す断
面図である。
【0012】図1〜図3において、同筒状のボビン1の
中央には、このボビン1の中心軸と直交する方向にシャ
フト3が通され、このシャフト3はボビン1に対して回
転自在に支持されている。この実施例では、シャフト3
はボビン1を完全に貫通してその両端がボビン1の外へ
出ているが、シャフト3の一端だけがボビン1の外へ出
て、他端はボビン1の内に在るような構造も可能であ
る。
【0013】ここで、ボビン1とシャフト3は共に非磁
性材料製である。ボビン1の外周には、2つの同筒コイ
ル5A,5Bが巻かれている。
【0014】この2つのコイル5A,5Bの一方5A
は、ボビン1の中央から片側(図1,2では左側)の部
分に巻かれており、他方のコイル5Bは逆側(図1,2
では右側)の部分に巻かれており、そしてシャフト3の
中心軸に対して対称的に配置されている。シャフト3の
中央には、強磁性材料製の半円柱形状のコア7が取付け
られ、このコア7はシャフト3と共に矢印で示す方向に
回転する。
【0015】ここで、このコア7の半径(シャフト中心
からコア外周までの距離)dはコイル5A,5Bの長さ
(シャフト中心からコイル端迄の距離)lとほぼ同程度
となっている。
【0016】シャフト3は図示しない被検出対象に接続
され、被検出対象が回転するとコア7がボビン1内で回
転する。
【0017】すると、その回転角に応じて、コイル5A
のコアとして機能するコア7部分の占める割合と、コイ
ル5Bのコアとして機能するコア7部分の占める割合と
が変るため、コイル5Aと5Bのインダクタンス比が変
る。
【0018】図4は、この回転角センサの電気的接続を
示した回路図であり、コイル5Aと5Bとは直列に接続
されて、この直列体の両端に高周波の一定交流電圧Vin
が印加される。そして、一方のコイル5Bの両端の電圧
B が取出されて整流器9及び増幅器11を通じて直流
の出力電圧VOUT に変換される。
【0019】図5は出力電圧VOUT とコア7の回転角と
の関係を示したもので、ここで回転角aは図1に図示す
るようにコア7が完全にコイル5A側にある時の角度に
対応し、回転角Bはこの位置から180°回転してコア
7が完全に逆側のコイル5B側にきた時の角度に対応す
る。
【0020】前述のように回転角によってコイル5A,
5Bのインダクタンス比が変るために、コイル5Bの両
端電圧VB が変化し、よって図5に示すように出力電圧
OUT が変化する。この変化カーブのうち、実用上問題
ない程度のリニアな変化を示す部分において、この回転
角センサは使用される。
【0021】この回転角センサの1つの利点は、前述し
た従来装置に比べて構造が簡単で製品の組立てが容易で
あるという点である。
【0022】特にコイル5A,5Bに関しては、同筒ボ
ビン1にコイルを巻くだけで済むため、従来装置のよう
に断面が半円柱形または半円弧形のコイルを2つ形成し
て平行に配置する場合に比べて、大変に製造工程が簡単
になる。また、もう1つの利点は外側に磁気シールドを
する場合、図6に示すように、コイル5A,5Bから出
る有効磁束はほとんどコア7を通り、そして磁気シール
ド13を通るようになるため、従来装置のように有効磁
束のかなりの部分がコアを通らずに磁気シールドのみを
通って角度検出に寄与しないという問題はない。
【0023】そのため、磁気シールドをコイル5A,5
Bのそばに配置でき、装置全体のサイズの小型化が容易
である。また、出力精度も良好である。
【0024】図7,図8は、本発明の実施例を示す断面
図で、それぞれ図2,図3と同方向から見たものであ
る。この実施例の前述の実施例と異なる点は、コア17
が半球形状であるという点であり、他の部分の構造は前
述の実施例と同じである。
【0025】この実施例では、コア17が半球形状であ
るため、半円柱状のコア7を用いた前述の実施例に比べ
て、より多くの有効磁束を角度検出に寄与させ得ること
が期待できる。
【0026】図9は、本発明の更に別の実施例を示す断
面図で、図1と同様の方向から見たものである。この実
施例の特徴は、センサ全体を密閉容器19の中に収容
し、そして、容器19内に磁性流体21を満たし、ま
た、コア27は非磁性材料製とした点である。コア27
の形状は半円柱状または円球状である。他の部分につい
ては、前述した実施例と同一の構成である。
【0027】この実施例では、コア27の回転により、
コア27に押し退けられて磁性流体21がコイル5A側
またはコイル5B側へ移動し、それによりコイル5Aと
コイル5Bのインダクタンス比が変化する。
【0028】以上、幾つかの実施例を説明したが、それ
以外の種々の態様で本発明は実施できる。例えば、ボビ
ン1は円筒形でなくても、角筒形であってもよい。
【0029】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
簡単で組立ての容易な構造で、かつ出力精度も良好な非
接触タイプの回転角度センサが実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の回転角度センサの一実施例の構造を示
す断面図である。
【図2】同実施例のA−A断面による断面図である。
【図3】同実施例のB−B断面により断面図である。
【図4】同実施例の電気的接続を示す回路図である。
【図5】同実施例の出力特性を示す図である。
【図6】同実施例の磁気シールドした場合の磁束経路を
示す図である。
【図8】同実施例の別の角度から見た断面図である。
【図9】本発明の更に別の実施例の構造を示す断面図で
ある。
【符号の説明】 1 円筒状ボビン 3 シャフト 5A,5B 円筒コイル 7,17,27 コア 9 整流器 11 増幅器 13 磁気シールド 19 密閉容器 21 磁性流体
【手続補正書】
【提出日】平成5年3月23日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図7
【補正方法】追加
【補正内容】
【図7】 本発明の別の実施例を示す断面図である。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 筒形のボビンと、このボビンの中央部に
    ボビンの中心軸に直交する方向に通された回転自在のシ
    ャフトと、前記ボビンの中央部から一側部分と他側部分
    とにそれぞれ巻かれた2つのコイルと、前記シャフトに
    結合されて前記ボビン内で回転自在であって、回転角度
    に応じて前記2つのコイルの片方側へ偏在する割合が変
    るようにされた磁性物体とを有し、それにより前記シャ
    フトの回転が前記2つのコイルのインダクタンス比の変
    化に反映されるようにしたことを特徴とする回転角度セ
    ンサ。
  2. 【請求項2】 筒形のボビンと、このボビンの中央部に
    ボビンの中央軸に直交する方向に通された回転自在のシ
    ャフトと、前記ボビンの中央部から一側部分と他側部分
    とにそれぞれ巻かれた2つのコイルと、前記ボビン内に
    満たされた磁性流体と、前記シャフトに結合されて前記
    ボビン内で回転自在であって、回転角度に応じて前記2
    つのコイルの片方側へ偏在する割合が変るようにされた
    非磁性物体とを有し、それにより前記シャフトの回転が
    前記2つのコイルのインダクタンス比の変化に反映され
    るようにしたことを特徴とする回転角度センサ。
JP4306369A 1992-10-20 1992-10-20 回転角度センサ Expired - Lifetime JP3066203B2 (ja)

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JP3066203B2 JP3066203B2 (ja) 2000-07-17

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