JPH08122011A - 磁気式角度検出装置 - Google Patents

磁気式角度検出装置

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JPH08122011A
JPH08122011A JP25833694A JP25833694A JPH08122011A JP H08122011 A JPH08122011 A JP H08122011A JP 25833694 A JP25833694 A JP 25833694A JP 25833694 A JP25833694 A JP 25833694A JP H08122011 A JPH08122011 A JP H08122011A
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JP
Japan
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magnetic body
magnetic
hall element
operating shaft
angle
Prior art date
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Pending
Application number
JP25833694A
Other languages
English (en)
Inventor
Ichiro Tokunaga
一郎 徳永
Naoki Kato
直樹 加藤
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Alps Alpine Co Ltd
Original Assignee
Alps Electric Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 磁気検知素子としてホール素子を用いた安価
な磁気式角度検出装置を提供する。 【構成】 回転角が180°以内に角度規制された操作
軸2に円盤状の磁性体3を固定し、この磁性体3の外周
面に所定ギャップを保ってホール素子4を配置する。上
記磁性体3は外周面が180°ずつに2極着磁されてお
り、この磁性体3の磁場が回転によって変化することに
より、ホール素子4から正弦波状の起電力が出力され、
この出力波形の両ピーク間を直線状に波形整形すること
により、上記操作軸2の回転角度に比例した出力電圧を
得る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、回転範囲が180°以
内に角度規制された操作軸の回転角度を検出するのに好
適な磁気式角度検出装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、例えば実公平6−20963
号公報に記載されているように、回転範囲が約90°に
角度規制された操作軸と、この操作軸に連動して回転す
る磁性体と、この磁性体の一端面に所定ギャップを保っ
て配置されたMR素子(半導体磁気抵抗素子)と、この
MR素子で検知した磁気強度に基づいて電気信号を出力
する信号出力手段とを備えた磁気式角度検出装置が提案
されている。上記磁性体は半円柱状に形成され、その両
端面にN極とS極が着磁されている。
【0003】このように構成された磁気式角度検出装置
では、操作軸に連動して回転する磁性体により、MR素
子に対し変化する磁場が与えられ、つまり、MR素子の
抵抗が磁場によって変化するため、その出力電圧の変化
量に応じて操作軸の回転角度を検出することができる。
また、操作軸の回転角度を検出するのに機械的な接触部
分を要せずに済み、長時間の使用によっても摺動摩耗や
劣化等がないため、耐久性を向上させることもできる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来の磁気式角度検出装置にあっては、棒状の磁性体が回
転するにより、MR素子に対し変化する磁場が与えられ
るため、単純形状のMR素子を磁性体の一端面に対向配
置しただけでは、磁性体の回転角度に対する出力電圧の
直線性が悪く、正確な角度検出が行われなくなる。そこ
で、MR素子を磁性体の回転角度に対応させて複雑な形
状にパターン形成する必要があるが、このようなMR素
子は非常に高価であり、磁気式角度検出装置のトータル
コストが高くなるという問題があった。
【0005】本発明はこのような従来技術における実情
に鑑みてなされたもので、その目的は、安価な磁気式角
度検出装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、回転範囲が180°以内に角度規制され
た操作軸と、この操作軸に連動して回転し、外周面が1
80°ずつに2極着磁された円盤状の磁性体と、この磁
性体の外周面に所定ギャップを保って配置されたホール
素子とを備え、上記ホール素子から出力される正弦波状
の出力波形を直線状に波形整形することにより、上記操
作軸の回転角度を検出するようにしたことを特徴とす
る。また、上記磁性体としてプラスチック・マグネット
を用いることができ、その場合は、成形用金型内でプラ
スチック・マグネットの成形と上記2極着磁とを行うこ
とができる。
【0007】
【作用】操作軸が所定範囲内で回転すると、この操作軸
に連動して円盤状の磁性体が回転するので、この磁性体
の外周面に対向して配置されたホール素子により、磁性
体の磁場の垂直成分が検知される。ここで、磁性体の外
周面は180°ずつに2極着磁されているため、N極と
S極との境目部分では磁場の垂直成分の絶対値は最も小
さく、該部分から遠ざかるにつれて磁場の垂直成分の絶
対値は大きくなり、ホール素子から正弦波状の出力波形
が出力される。そして、この出力波形の両ピーク間を直
線状に波形処理すると、操作軸の回転角度に比例した出
力波形が得られる。
【0008】また、プラスチック・マグネットを用いて
上記磁性体を金型内で射出成形した場合は、該金型内の
キャビティの外側に配置した電磁コイルで磁界を発生さ
せることにより、プラスチック・マグネットからなる円
盤状の磁性体の外周面にN極とS極とを180°ずつに
2極着磁でき、磁性体の成形工程と着磁工程とを同時に
行なうことができる。
【0009】
【実施例】以下、本発明の実施例を図に基づいて説明す
る。図1は本発明の一実施例に係る磁気式角度検出装置
の断面図、図2は図1の磁気式角度検出装置に備えられ
る磁性体の成形工程を示す説明図、図3は図1の磁気式
角度検出装置に備えられる磁性体とホール素子の配置関
係を示す平面図、図4は図1の磁気式角度検出装置に備
えられる処理回路のブロック図、図5は図4の処理回路
の増幅器から出力される電圧波形を示す図、図6は図4
の処理回路のリミッタ回路から出力される電圧波形を示
す図である。
【0010】本実施例の角度検出装置は、図1に示すよ
うに、筺体1に回転可能に軸支される操作軸2と、この
操作軸2と同軸的に設けられ、筺体1内に内蔵された円
盤状の磁性体3と、この磁性体3の外周面に所定ギャッ
プを保って対向配置されたホール素子4と、このホール
素子4から出力される検知信号を波形処理する信号出力
手段、例えば回路基板5とからなっている。この回路基
板5には、上記ホール素子4の他に、該ホール素子4か
ら出力される微弱電圧を増幅する増幅器6と、この増幅
器6から出力される増幅電圧を波形処理するリミッタ回
路7等を含む処理回路の構成部品が実装されており、該
処理回路の出力信号は配線8を介して外部に導出され
る。
【0011】上記操作軸2の一端は筺体1より突出して
おり、該一端に図示しない操作ハンドルや操作ペダル等
の操作体が取付けられているが、これら操作体と操作軸
2の回転範囲は、図示しないストッパ等により180°
以内、例えば約90°に角度規制されている。
【0012】上記磁性体3は、操作軸2の先端部分に嵌
合され、該操作軸2に連動して回転する。したがって、
この磁性体3の回転範囲も、本実施例では約90°に角
度規制されている。また、上記磁性体3はプラスチック
・マグネット材からなり、図3に示すように、外周面が
N極3aとS極3bとに180°ずつ2極着磁されてい
る。このような磁性体3を成形するに際しては、図示し
ない金型の円盤状のキャビティ内に溶融したプラスチッ
ク・マグネット材を射出した後、図2に示すように、上
記金型内のキャビティを挾んでパーティングライン方向
に沿って配置した電磁コイル9に磁界を発生させること
により、磁性体3の外周面にN極3aとS極3bとが着
磁される。しかる後、上記金型をパーティングラインと
直交する方向に型開きすることにより、図3に示す磁性
体3が得られる。
【0013】上記ホール素子4は磁性体3により形成さ
れる磁場の大きさに応じて起電力を生じるが、この起電
力は操作軸2と磁性体3の回転角度に応じて変化する。
例えば、ホール素子4に図3の上下方向に電流を流す
と、このホール素子4の板面に垂直にかかる磁場によ
り、ホール素子4に図3の紙面と直交方向に起電力が生
じる。ここで、前述したように、磁性体3の外周面はN
極3aとS極3bとに180°ずつ2極着磁されている
ため、磁性体3のN極3aとS極3bとの境目がホール
素子4に対向するとき、磁場の垂直成分の絶対値は最小
となり、該境目がホール素子4から遠ざかるにつれて磁
場の垂直成分の絶対値は大きくなり、ホール素子4がN
極3aまたはS極3bの真上に対向するとき、磁場の垂
直成分の絶対値は最大となる。したがって、操作軸2に
連動して回転する磁性体3の磁場変化に応じて、上記ホ
ール素子4に生じる起電力は近似サインカーブを描き、
これを図4の増幅器6で増幅することにより、図5に示
すような出力波形が得られる。さらに、図4のリミッタ
回路7でこの出力波形を両ピークの任意の間、例えばV
1とV2をしきい値として直線状に波形整形することに
より、図6に示すように、操作軸2の回転角度が135
°〜225°の範囲で電圧が直線的に変化する出力波形
が得られる。
【0014】前述したように、操作軸2の回転角度は約
90°に角度規制されているが、この実施例にあって
は、磁性体3とホール素子4が図3に示す関係にあると
きを基準位置とし、この基準位置に対して操作軸2を時
計回りまたは半時計回り方向へ45°ずつ回転できるよ
うになっている。そして、操作軸2が基準位置にあると
き、ホール素子4から図5の回転角度180°に対応す
る電圧V0が出力され、操作軸2が基準位置から時計回
り方向へ45°回転すると、ホール素子4から図5の回
転角度135°に対応する電圧V1が出力され、操作軸
2が基準位置から半時計回り方向へ45°回転すると、
ホール素子4から図5の回転角度225°に対応する電
圧V2が出力される。
【0015】上記一実施例にあっては、円盤状の磁性体
3の外周面を180°ずつに2極着磁し、この磁性体3
を操作軸2に連動して回転させるとともに、この磁性体
3の外周面に所定ギャップを保ってホール素子4を対向
配置したため、ホール素子4から出力される正弦波状の
出力波形を波形処理することにより、操作軸2の回転角
度を180°の範囲以内で検出することができる。この
ため、操作軸の回転角度が有限な機器、例えば車載用ス
ロットルポジションセンサに適用した場合は、操作軸の
回転角度を検出するのに機械的な接触部分を要せずに済
み、長時間の使用によっても摺動摩耗や劣化等を防止で
き、耐久性に優れた磁気式角度検出装置を得ることがで
きる。また、磁気検知素子として安価なホール素子4を
用いたため、MR素子を使用した従来の磁気式角度検出
装置に比べて大幅なコストダウンを図ることができる。
【0016】さらに、上記実施例では、磁性体3をプラ
スチック・マグネット材で円盤状に成形すると共に、該
磁性体3の外周面を180°ずつに2極着磁したため、
磁性体3を成形する工程と2極着磁する工程とを金型内
で同時に行うことができ、この点からもコストを安くで
きる。
【0017】なお、上記実施例では、磁性体3をプラス
チック・マグネット材で一体成形した場合について説明
したが、このプラスチック・マグネット材に代えて永久
磁石を用いることも可能である。
【0018】また、上記実施例では、操作軸2の回転角
度が90°に規制された場合について説明したが、図5
の出力波形から明らかなように、この操作軸2の回転範
囲が180°以内であれば、図6に示すような直線状の
出力電圧を得ることができる。
【0019】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
操作軸に連動して回転する磁性体の磁場を、該磁性体の
外周面に対向配置したホール素子で検知し、このホール
素子から出力される正弦波状の出力波形を直線状に波形
整形するように構成したため、安価なホール素子を用い
て操作軸の回転角度を検出することができ、特に、操作
軸の回転角度が180°以内に角度規制された機器に用
いて好適な磁気式角度検出装置を提供することができ
る。
【0020】また、上記磁性体をプラスチック・マグネ
ットを用いて成形した場合は、磁性体の成形工程と該磁
性体に2極着磁する工程とを金型内で同時に行うことが
できるため、この点からも磁気式角度検出装置のコスト
削減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係る磁気式角度検出装置の
断面図である。
【図2】図1の磁気式角度検出装置に備えられる磁性体
の成形工程を示す説明図である。
【図3】図1の磁気式角度検出装置に備えられる磁性体
とホール素子の配置関係を示す平面図である。
【図4】図1の磁気式角度検出装置に備えられる処理回
路のブロック図である。
【図5】図4の処理回路の増幅器から出力される電圧波
形を示す図である。
【図6】図4の処理回路のリミッタ回路から出力される
電圧波形を示す図である。
【符号の説明】
2 操作軸 3 磁性体 3a N極 3b S極 4 ホール素子 5 回路基板 6 増幅器 7 リミッタ回路

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 回転範囲が180°以内に角度規制され
    た操作軸と、この操作軸に連動して回転し、外周面が1
    80°ずつに2極着磁された円盤状の磁性体と、この磁
    性体の外周面に所定ギャップを保って配置されたホール
    素子とを備え、上記ホール素子から出力される正弦波状
    の出力波形を直線状に波形整形することにより、上記操
    作軸の回転角度を検出するようにしたことを特徴とする
    磁気式角度検出装置。
  2. 【請求項2】 請求項1の記載において、上記磁性体が
    プラスチック・マグネットからなり、このプラスチック
    ・マグネットの成形用金型内で上記2極着磁が行われる
    ことを特徴とする磁気式角度検出装置。
JP25833694A 1994-10-24 1994-10-24 磁気式角度検出装置 Pending JPH08122011A (ja)

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