JPH08201408A

JPH08201408A - 角速度検出器

Info

Publication number: JPH08201408A
Application number: JP1360995A
Authority: JP
Inventors: Yoshiyuki Kobayashi; 喜幸小林
Original assignee: Unisia Jecs Corp
Current assignee: Hitachi Unisia Automotive Ltd
Priority date: 1995-01-31
Filing date: 1995-01-31
Publication date: 1996-08-09

Abstract

(57)【要約】【目的】回転物体上に設置した場合でもその角速度を
検出できるようにする。【構成】略円柱状の磁性体から成るインナヨーク５の
軸方向両端の外周面に永久磁石６ａ，６ｂを固着し、こ
れらによって第１の磁気発生部１を形成する。略円筒状
の磁性体から成るアウタヨーク７の軸方向両端の内周面
に永久磁石８ａ，８ｂを固着し、これらによって第２の
磁気発生部２を形成する。第１の磁気発生部１と第２の
磁気発生部２の間に磁性体から成るコイルヨーク３を介
装する。このコイルヨーク３に検出コイル４を巻回す
る。検出コイル４はそのコイル線のループが被検出物の
回転方向と直交するように磁気発生部１，２の磁極に対
峙させる。コイルヨーク３は、一方の磁極に対峙してい
る検出コイル４のコイル線のループ内から他方の磁極近
傍に至る磁路ｐを成す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、磁気を用いた角速度検
出器に関し、特に、車両等の移動物体に搭載するのに有
利な角速度検出器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば、共立出版社発行の物理学ｏｎｅ
ｐｏｉｎｔ−２「電場、磁場」第８２頁、昭和５４年
１０月１日発行、青野修著には、単極誘導モデルにおい
て、金属円板と磁石とを用いて角速度を検出する構成が
示されている。即ち、金属円板を磁石に近接させて回転
させた場合や、磁石と一体化させて回転させた場合に
は、金属円板の中心と周縁との間に、ｅ＝Ｂωｒ²／２
の式で表される誘導起電力ｅが発生する。ただし、Ｂは
磁束密度、ｒは金属円板の半径、ωは角速度である。こ
のため、磁束密度と円板半径とを予め設定しておき、誘
導起電力ｅを測定するようにすれば、上式を基に金属円
板の角速度ωが検出される。

【０００３】また、上記の場合において誘導起電力を測
定するに際しては、金属円板の中央部を検出器の一方の
電極にスリップリングを介して接続する一方で、金属円
板の外周縁部を他方の電極にブラシを介して接続してお
き、金属円板の中心と外周縁部との間に生じる誘導起電
力を検出器によって測定する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来の
ような角速度検出の場合、金属円板の外周縁部に接触す
るブラシを、被検出物の回転に影響されることのないよ
う地上に固定設置しておく必要があるが、車両のような
移動物体（回転物体）上で用いる場合には、上記ブラシ
を地上に固定設置することができないことから正確な検
出値を求めることができない。つまり、磁石から出た磁
束は金属円板ばかりでなく、ブラシやそれにつながるハ
ーネスをも貫くため、ブラシやハーネスが金属円板と一
体に回転する場合には、金属円板上で発生した誘導起電
力と、ブラシとハーネスで発生した誘導起電力とが互い
に逆向きとなって打ち消し合う結果となり、正確な角速
度の検出が不可能となってしまう。

【０００５】そこで、本発明は回転物体上に設置した場
合でもその角速度を正確に検出することのできる角速度
検出器を提供しようとするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ための手段として、請求項１の発明は、被検出物と一体
に回転する角速度検出器において、軸方向の一端側の周
面と他端側の周面とが異磁極となる磁気発生部を設け、
誘導起電力を検出するための検出コイルを、そのコイル
線のループが被検出物の回転方向と直交するように、前
記磁気発生部の一方の磁極に対峙させて配設すると共
に、この検出コイルの一方の磁極に対峙している部分の
コイル線のループ内から磁気発生部の他方の磁極近傍部
に至る磁路を成すコイルヨークを設けるようにした。

【０００７】また、請求項２の発明は、前記磁気発生部
を、コイルヨークの内周側と外周側とに夫々配設すると
共に、両磁気発生部の同極同士を検出コイルを挟んで径
方向で対峙させるようにした。

【０００８】

【作用】請求項１の発明の場合、角速度検出器が被検出
物と一体に回転すると、磁気発生部の磁極から出た磁束
を検出コイルが横切り、その結果、被検出物の角速度に
応じた誘導起電力が検出コイルに出力される。このと
き、検出コイルが磁気発生部の磁束の出る側に配設され
ているのであれば、磁気発生部の磁極から出た磁束は検
出コイルのコイル線のループ内に入った後にそのまま検
出コイルを直線的に貫通することなくコイルヨークに沿
って磁気発生部の他方の磁極へと戻る。また、検出コイ
ルが磁気発生部の磁束の戻る側に配設されているのであ
れば、磁気発生部の磁極から出た磁束はコイルヨークを
通って検出コイルの内側部分まで流れ、そこから検出コ
イルのコイル線のループを横切って磁気発生部の他方の
磁極へと戻る。このように、磁束が検出コイルのコイル
線のループを直径方向に完全に貫通することがないた
め、検出コイルには被検出物の角速度に応じた正確な誘
導起電力が出力される。

【０００９】請求項２の発明の場合、両磁気発生部の磁
束の出る向きが互いに対峙する向きであるため、磁束は
検出コイルのコイル線のループを直径方向により貫通し
にくくなる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１〜図５に基づ
いて説明する。

【００１１】この角速度検出器は、略円柱状の第１の磁
気発生部１と、この第１の磁気発生部１の外周側に配置
された略円筒状の第２の磁気発生部２と、第１の磁気発
生部１と第２の磁気発生部２の間に介装されたコイルヨ
ーク３と、このコイルヨーク３に巻回された検出コイル
４とから概略構成されている。

【００１２】第１の磁気発生部１は、図２に示すよう
に、磁性体によって略円柱状（縦断面が略Ｉ字型の円柱
形状）に形成されたインナヨーク５の軸方向の両端外周
に永久磁石６ａ，６ｂが固着され、軸方向の一端側の外
周面と他端側の外周面とが異磁極となっている。つま
り、両永久磁石６ａ，６ｂは外周面側に現れる磁極が逆
のもの（図１においては、図中上側のものがＮ極，下側
のものがＳ極となっている。）が用いられている。これ
に対し、第２の磁気発生部２は、図３に示すように、磁
性体によって略円筒状に形成されたアウタヨーク７の軸
方向の両端内周に永久磁石８ａ，８ｂが固着され、軸方
向の一端側の内周面と他端側の内周面とが異磁極となっ
ている。この磁気発生部の場合にも、両永久磁石８ａ，
８ｂは内周面側に現れる磁極が逆のもの（図１において
は、図中上側のものがＮ極，下側のものがＳ極となって
いる。）が用いられている。図１からも明らかなよう
に、第１の磁気発生部１と第２の磁気発生部２の両端の
互いに対峙する磁極は同極となっている。

【００１３】また、コイルヨーク３は、図４に示すよう
に、円筒の周壁が間欠的に切り欠かれた概略形状に形成
され、軸方向一端側と他端側の円環状の梁部９ａ，９ｂ
と、この両梁部９ａ，９ｂを連結する複数個の支柱部９
ｃとを備えている。

【００１４】このコイルヨーク３の軸方向両端の梁部９
ａ，９ｂには、図５に示すように、検出コイル４が巻回
されている。この検出コイル４は、一本のコイル線が一
端側の梁部９ａと他端側の梁部９ｂとにまたがって連続
的に巻回されているのであるが、この巻回方向は、一端
側の梁部９ａに対しては前方に向かって左巻き方向に、
他端側の梁部９ｂに対しては前方に向かって右巻き方向
のように設定してある。そして、検出コイル４のコイル
線の巻き始め４ａと巻き終わり４ｂは、図示しない電圧
検出回路に接続されている。

【００１５】このように検出コイル４を巻回されたコイ
ルヨーク３は、前述の第１の磁気発生部１と第２の磁気
発生部２の間に介装されて、両者に対して接着剤等によ
って固定されているのであるが、この状態において、コ
イルヨーク３の軸方向両端の梁部９ａ，９ｂに巻回され
た検出コイル４は、そのコイル線のループが、軸心Ｃを
中心とした被検出物の回転方向と直交することとなる。
また、この状態において、コイルヨーク３は図１中の矢
印Ｐで示すような磁路を成す。この磁路Ｐは、第１の磁
気発生部１と第２の磁気発生部２のＮ極から出て、検出
コイル４内に入り込んだ磁束を一方の梁部９ａから支柱
部９ｃを介して他方の梁部９ｂに導き、この他方の梁部
９ｂから第１の磁気発生部１と第２の磁気発生部２のＳ
極へと戻すようになっている。

【００１６】この角速度検出器は以上のような構成であ
るため、今、例えば、同検出器が被検出物と一体に図１
の上から見て右方向（同図中の矢印ωで示す方向）に回
転した場合、検出コイル４にはフレミングの右手の法則
に従い誘導起電力が生じる。つまり、図中矢印ｑで示す
向きにコイル線のループに沿って巻き始め４ａから巻き
終わり４ｂに向かう向きに被検出物の角速度に比例した
誘導電流が流れる。このような誘導起電力は、第１の磁
気発生部１と第２の磁気発生部２とから出た磁束が以下
のような理由によって検出コイル４のコイル線のループ
を直径方向に貫通することがないために生じる。

【００１７】即ち、第１の理由としては、コイルヨーク
３が、検出コイル４の磁気発生部１，２のＮ極と対峙し
ている部分のコイル線のループ内から、検出コイル４の
磁気発生部１，２のＳ極と対峙している部分のコイル線
のループ内に至る磁路ｐを構成しているために、各磁気
発生部１，２のＮ極から出てコイル線のループ内に入っ
た磁束がコイルヨーク３に沿って各磁気発生部１，２の
Ｓ極に戻り易いということである。

【００１８】そして、第２の理由としては、コイルヨー
ク３の内周側と外周側とに、第１の磁気発生部１と第２
の磁気発生部２とを夫々のＮ極同士とＳ極同士が径方向
で対峙するように配設してあるために、両磁気発生部
１，２のＮ極から出てコイル線のループ内に入った磁束
がそのまま直線的にコイル線のループを貫通しにくくな
るということである。

【００１９】ここで、検出コイル４の巻き始め４ａを電
圧検出回路の（−）端子に、巻き終わり４ｂを（＋）端
子に夫々接続してあるとすれば、上記のように検出コイ
ル４に生じた誘導起電力は（＋）電圧で検出することが
できる。また、被検出物が図１の上から見て左方向に回
転した場合には、同様にして誘導起電力を（−）電圧で
検出することができる。

【００２０】そして、被検出物の角速度ωは上記で求め
た誘導起電力を基にして以下のようにして求めることが
できる。

【００２１】即ち、一般に、磁界中においた金属線を磁
界と直交する方向に移動させた場合、金属線に発生する
誘導起電力ｅは以下の式によって表すことができる。

【００２２】

【数１】ｅ＝Ｂ・ｌ・ｖ … ただし、Ｂは、磁束密度、ｌは金属線の長さ、ｖは金属
線の移動速度。

【００２３】このため、この角速度検出器における第１
の磁気発生部１側の磁束密度をＢ₁，第２の磁気発生部
２側の磁束密度をＢ₂とし、検出コイル４のコイル線の
ループのうちの磁気発生部１，２の磁極と対峙する部分
の長さをｌ、検出コイル４の内径と外径を夫々ｒ₁，
ｒ₂、検出コイル４の総巻き数をＮとすると、検出コイ
ル４で発生する誘導起電力ｅは、

【００２４】

【数２】ｅ＝Ｂ₁・Ｎ・ｌ・ｒ₁・ω＋Ｂ₂・Ｎ・ｌ・ｒ₂・ω ＝Ｎ・ｌ・ω（Ｂ₁・ｒ₁＋Ｂ₂・ｒ₂） … で表すことができる。そして、この式は以下の式で
表すことができるため、この式に誘導起電力ｅを代入
すれば、被検出物の角速度ωは求まる。

【００２５】 ω＝ｅ／｛Ｎ₁（Ｂ₁・ｒ₁＋Ｂ₂・Ｒ₂）｝ … この式からも明らかなように誘導起電力ｅと角速度ωと
は比例関係となる。

【００２６】尚、この実施例の角速度検出器は、コイル
ヨーク３の軸方向の両端に検出コイル４を配設したが、
コイルヨークの軸方向の一端側のみに検出コイルを配設
することも可能である。この場合、コイルヨークの軸方
向の他端側と、磁気発生部をつなぎ、一体に形成するこ
ともできる。ただし、上記の実施例のように、コイルヨ
ーク３の軸方向の両端に検出コイル４を配設した場合に
は、検出コイル４に生じる誘導起電力が大きくなるた
め、検出コイル４の出力をより高めることができる。

【００２７】また、上記実施例においては、コイルヨー
ク３の内周側と外周側とに磁気発生部１，２を配設した
が、図６に示すようにコイルヨーク３の内周側のみに磁
気発生部１を配設したり、逆に図７に示すようにコイル
ヨーク３の外周側のみに磁気発生部２を配設するように
しても良い。さらにまた、上記実施例ではインナヨーク
５やアウタヨーク７の軸方向の両端に夫々永久磁石６
ａ，６ｂや８ａ，８ｂを固着したが、これらのヨークの
軸方向の一端側のみに永久磁石を固着したり、ヨークを
軸方向に分割してその中間部に永久磁石を介装するよう
にしても良く、上記ヨーク全体を永久磁石としても良
い。

【００２８】

【発明の効果】以上のように請求項１の発明は、軸方向
の一端側の周面と他端側の周面とが異磁極となる磁気発
生部を設け、誘導起電力を検出するための検出コイル
を、そのコイル線のループが被検出物の回転方向と直交
するように、前記磁気発生部の一方の磁極に対峙させて
配設すると共に、この検出コイルの一方の磁極に対峙し
ている部分のコイル線のループ内から磁気発生部の他方
の磁極近傍部に至る磁路を成すコイルヨークを設けるよ
うにしたため、磁気発生部の磁極から出た磁束が検出コ
イルのコイル線のループを直径方向に貫通することなく
磁気発生部に戻るようになり、その結果、回転物体上に
設置した場合であっても常に角速度に応じた安定した誘
導起電力を検出コイルに生じさせることができる。した
がって、角速度を正確に検出することができる。

【００２９】また、請求項２の発明は、さらに前記磁気
発生部を、コイルヨークの内周側と外周側とに夫々配設
すると共に、両磁気発生部の同極同士を検出コイルを挟
んで径方向で対峙させ、磁気発生部から出た磁束が検出
コイルのコイル線のループを直径方向に貫通しにくいよ
うにしたため、より角速度検出の信頼性を高めることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す断面図。

【図２】同実施例を示す斜視図。

【図３】同実施例を示す斜視図。

【図４】同実施例を示す斜視図。

【図５】同実施例を示す斜視図。

【図６】本発明の他の実施例を示す断面図。

【図７】本発明のさらに他の実施例を示す断面図。

【符号の説明】

１…第１の磁気発生部（磁気発生部）、２…第２の磁気発生部（磁気発生部）、３…コイルヨーク、４…検出コイル。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被検出物と一体に回転する角速度検出器
において、軸方向の一端側の周面と他端側の周面とが異
磁極となる磁気発生部を設け、誘導起電力を検出するた
めの検出コイルを、そのコイル線のループが被検出物の
回転方向と直交するように、前記磁気発生部の一方の磁
極に対峙させて配設すると共に、この検出コイルの一方
の磁極に対峙している部分のコイル線のループ内から磁
気発生部の他方の磁極近傍部に至る磁路を成すコイルヨ
ークを設けたことを特徴とする角速度検出器。
【請求項２】前記磁気発生部を前記コイルヨークの内
周側と外周側とに夫々配設すると共に、両磁気発生部の
同極同士を検出コイルを挟んで径方向で対峙させたこと
を特徴とする請求項１に記載の角速度検出器。