JPH08248047A - 電磁発電式回転センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 小型で高出力が得られ、しかも、構造が簡素
で安価に量産できる電磁発電式回転センサの提供。 【構成】 電磁ピックアップ１０をセンシングロータ２
０と同心をなして巻くコイル１３と、このコイルの内周
部に同じ同心をなす円環状の磁石１１とで構成する。ま
た、一端と他端にＳ、Ｎ極をもつように着磁した磁石１
１の一端面には凸部１１ａと凹部１１ｂを所定周期で交
互に形成し、この凸部１１ａと凹部１１ｂをセンシング
ロータ２０に同じ周期で交互に形成した凸部２０ａと凹
部２０ｂに対向させる。このセンサは、電磁ピックアッ
プに複雑形状のヨークを含める必要がなく、作り易くて
しかも小型でありながら高出力が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、軸受、車輪などの回転
速度等を検出するのに用いる電磁発電式の回転センサに
関する。

【０００２】

【従来の技術】周知の電磁発電式回転センサの中に図４
に示すものがある。この回転センサは、検出ピース２の
外周にコイル３を巻き、永久磁石４の磁束を検出ピース
２に流すようにした電磁ピックアップ１と、これに対向
させるセンシングロータ５とで構成される。

【０００３】センシングロータ５は、検出ピース２との
対向面（図は端面）に磁束結合の強弱変化を生じさせる
凹凸を周方向に交互に所定ピッチで形成してある強磁性
体の歯車である。

【０００４】このセンシングロータ５が回転すると検出
ピース２との磁束結合に強弱変化が起こり、検出ピース
２を流れる磁束量が変化してコイル３にセンシングロー
タ５の回転速度に応じた電圧（この電圧はファラデーの
法則により磁束増減量の時間微分値に比例する）が誘起
される。従って電磁ピックアップの出力電圧の周波数か
らセンシングロータと一体回転する車軸Ａ等の回転速度
を求めることができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述した回転センサ
は、センシングロータ５を車軸Ａ等に固定し、電磁ピッ
クアップ１の検出ピース２を軸受ユニットＢのカバーケ
ースから図４のように内部に臨ませて使用するが、この
方式の場合、スペース的な制限から電磁ピックアップを
小さくせざるを得ないため、高出力が望めないと言う問
題がある。

【０００６】そこで、図５に示すように、コ字状断面を
有する環状ヨーク６の環状スロット６ａに環状コイル７
を収納し、さらにヨークのスロット開放端側端面に内周
歯６ｂと外周歯６ｃを一定ピッチで形成したものを電磁
ピックアップ１として用いる回転センサも特開平５−２
６４５６２号に開示されている。

【０００７】ところが、このタイプのセンサは、ヨーク
が複雑で加工し難い上に、コイルも巻線し難く、また、
コイルの固定、保護のための樹脂ポッティングなどにも
手間と時間がかかり、安価に量産できない。更に、焼結
体等で作るために比較的強度に劣る磁石をセンシングロ
ータとして必ず用いなければならず、この場合、センシ
ングロータに機械的応力を加えずに取付けなければなら
ないので取付けが複雑化し、これも高コスト化の原因に
なると云う問題があった。

【０００８】本発明は、上記に鑑み、小型のもので高出
力が得られ、しかも、安価に量産性良く製造できる回転
センサを提供しようとするものである。また、その回転
センサを用いてコスト削減、回転検出の信頼性向上を図
った回転センサ付き軸受ユニットも併せて提供しようと
するものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明においては、センシングロータと組合わせて
用いる電磁ピックアップをセンシングロータと同心をな
くして巻くコイルとこのコイルの内周部に同じ同心をな
す円環状の磁石をもち、この磁石の軸方向の片側端面が
前記センシングロータに対向する構造にしたのである。

【００１０】なお、円環状磁石は、軸方向両端に各々の
極性を持つように分極して着磁しており、センシングロ
ータと対向する側の端部に所定周期で交互に凹凸を形成
してあるものが好ましい（請求項２）。

【００１１】また、電磁ピックアップとセンシングロー
タを封止する金属製キャップを含め、そのキャップを磁
性体で形成して円環状磁石の反センシングロータ側の端
面をそのキャップに当接させる構造（請求項３）にする
のも好ましい。

【００１２】本発明の回転センサ付き軸受ユニットは、
前述の金属製キャップで固定部材の端部開口を封鎖し、
そのキャップ内に前記電磁ピックアップを、固定部材で
支えた回転部材の端部に前記センシングロータを各々取
付けて構成されており、自動車のホイール用軸受ユニッ
ト（いわゆるハブベアリング）などとして有効に利用で
きる。

【００１３】

【作用】本発明の回転センサは、磁石を円環状にしてコ
イルの内側に配置し、その磁石からセンシングロータに
磁束が直接移るようにしたので、複雑な形状のコアが不
要であり、電磁ピックアップが簡素になり、かつ、より
小型になる。また、そのために、製造も容易になり安価
に量産することが可能になる。

【００１４】また、センシングロータとの磁束結合を広
範囲で行わせる方式であるので、小型でありながら高出
力が得られる。

【００１５】なお、請求項２の円環状磁石を用いると、
磁石の着磁を軸方向の一端面が全域でＮ極、他端面が全
域でＳ極となるように行ってロータとの間での磁束結合
の強弱変化を生じさせることができ、着磁が簡単で生産
性の面で有利になる。

【００１６】また、磁性体の金属製キャップを反センシ
ングロータ側の磁石端面に当接させる請求項３の構成
は、キャップが、磁石からセンシングロータに流れ、そ
こから再び磁石に戻る磁束の通り道となって磁束漏れの
少ない効率的な磁気回路ができるので、比較的小さな磁
石でも高い信号電圧が得られ、センサの更なる小型化或
いは、高性能化が図れる。

【００１７】このほか、請求項４の軸受ユニットは、上
述した本発明の回転センサの特長が発揮されて回転検出
の信頼性が向上し、コスト面でも有利になる。

【００１８】

【実施例】図１に、本発明の回転センサの第１実施例を
示す。この回転センサは、電磁ピックアップ１０とセン
シングロータ２０から成る。

【００１９】電磁ピックアップ１０は、円環状の磁石１
１の外周に、ボビン１２に巻いたコイル１３を同心的に
取付けて構成されている。磁石１１には、センシングロ
ータ２０に対向させる端面側に凸部１１ａと凹部１１ｂ
を周方向に所定周期で交互に形成してある。また、この
磁石１１は、凹凸のある側の端面がＮ極、反対側の端面
がＳ極となるように着磁されている。

【００２０】センシングロータ２０の電磁ピックアップ
と対向する側の面にも、前述の凸部１１ａ、凹部１１ｂ
と同じ周期で凸部２０ａと凹部２０ｂを形成してある。

【００２１】なお、本実施例では、磁石１１を、フェラ
イト磁石粉を混合したプラスチックで、ボビン１２をナ
イロン樹脂で、センシングロータ２０を鉄系焼結体で各
々形成し、磁石とセンシングロータの凹凸は型押し成形
で生じさせた。また、それ等の凹凸については、磁石、
センシングロータともその数を４４個に設定した。

【００２２】このように構成した回転センサの検出原理
を以下に記す。

【００２３】磁石１１の凸部１１ａがセンシングロータ
２０の凸部２０ａに対向するとき、磁石のパーミアンス
係数が増大して磁石内を移動する磁束量が増える。一
方、磁石１１の凸部１１ｂがセンシングロータ２０の凹
部２０ｂに対向するときには前述のパーミアンス係数が
低下し、移動磁束量も減少する。この移動磁束量の増減
がセンシングロータ２０の回転により繰り返されてコイ
ル１３に電圧が誘起される。この誘導電圧の強弱変化の
周期はセンシングロータ２０の回転速度に比例し、従っ
て、その周波数を計測することにより、センシングロー
タ２０の回転速度（即ち、センシングロータと一体回転
する軸の回転速度）を計測することができる。

【００２４】図２は、図１の回転センサを採用した軸受
ユニットの一例を示している。図の軸受ユニット３０
は、車体に取付ける固定部材３１内にベアリング３２を
介して車軸３３を保持した車両のホイール用軸受ユニッ
トである。

【００２５】この種の軸受ユニットにおいては、固定部
材３１の車輪側の開口（図を省略した左側の開口）をシ
ール材やベアリング部に充填するグリース等によって封
止し、図中右側の開口部は、金属製キャップ３４を装着
して封止する方法が採られている。そこで、本実施例に
おいては、キャップ３４として鉄の板金製キャップを用
い、このキャップ３４の内部に電磁ピックアップ１０を
固定し、磁石１１の反センシングロータ側の端面をキャ
ップの端壁に接触させた。そして、このキャップを固定
部材３１の端部開口に装着し、車軸３３の端部外周に固
定したセンシングロータ２０にキャップ内の電磁ピック
アップ１０を所定のギャップを保って対向させた。

【００２６】この構造では、磁石１１からの磁束がセン
シングロータ２０に流れ、次に、センシングロータ２０
からキャップ３４内を通って再び磁石１１に戻る（磁石
の磁性が図１と逆なら磁束の流れも逆になる）。この場
合の磁気回路の磁気抵抗（リラクタンス）は、磁性体の
キャップ３４が磁路として機能するので小さく、キャッ
プ３４が非磁性体である場合よりも磁石内での移動磁束
量が増えてコイルから出力される電圧が高まる。

【００２７】図３は、本発明の回転センサの第２実施例
である。この回転センサは、磁石１１の端部の凹凸を無
くし、代わりに磁石１１のセンシングロータ側端面にＮ
極とＳ極をセンシングロータの凹凸と同じ周期で周方向
に交互に形成している。従って、反対側の端面には逆極
性でＳ、Ｎ極が交互に形成されている。その他の構造は
第１実施例と同じである。

【００２８】この第２実施例の回転センサは、センシン
グロータ２０の凸部２０ａが磁石１１のＮ極に対向する
とき、Ｎ極とセンシングロータ２０の磁束結合が強くな
り、凹部２０ｂに対向したＳ極とセンシングロータ２０
との磁束結合は弱くなる。このとき、仮に磁束が磁石１
１のＮ極からセンシングロータ２０に流れるとしたら、
ロータ２０の凸部２０ａがＳ極に対向した位置では磁束
の流れ方向がＮ極に対向したときとは逆になる。この磁
束流の方向転換がセンシングロータ２０の回転によって
繰り返され、コイル１３にセンシングロータ２０の回転
速度に比例した周期の電圧が誘起される。従って、その
電圧の周波数を計測することにより第１実施例と同様に
回転速度を計測することができる。

【００２９】なお、本実施例では、磁石１１をフェライ
ト系の焼結磁石とし、センシングロータ２０は、鉄系焼
結体を用い、ボビン１２はＰＰＳ樹脂で作った。

【００３０】また、この第２実施例の回転センサは、ス
テンレス製のキャップで封止して用いるようにした。そ
のキャップを鉄製とすれば、耐食性には劣るが、キャッ
プを磁路にして出力アップを図ることができる。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の電磁発電
式回転センサは、円環状の磁石をコイル内に配置してセ
ンシングロータとの磁束結合が磁石との間で行われるよ
うにしたので、特開平５−２６４５６２号公報で提案さ
れている方式のセンサの利点（小型で高出力が得られ
る）を生かしてながら、その方式のセンサの欠点（複雑
な環状ヨークの使用で生産性が悪く、コストも高くな
る）を無くすことができ、より小型であり、しかも性
能、コストに両面に優れるものを提供することが可能に
なる。

【００３２】なお、請求項２の電磁ピックアップを用い
るものは、製造の容易化の効果が大きい。また、磁性体
のキャップを付加してそのキャップを磁路として用いる
ものは、出力が高まり、検出精度がより良くなる。

【００３３】さらに、本発明の回転センサ付き軸受ユニ
ットは、本発明の回転センサの効果により、回転検出の
信頼性が高まり、コスト面でも有利になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）：第１実施例の回転センサの断面図 （ｂ）：同上のセンサの全体の斜視図

【図２】図１の回転センサを組込んだ軸受ユニットの要
部の断面図

【図３】第２実施例の回転センサの断面図

【図４】従来の回転センサの一例を使用状態にして示す
断面図

【図５】（ａ）：従来の回転センサの他の例を示す部分
斜視図 （ｂ）：同上のセンサの断面図 （ｃ）：同上のセンサの電磁ピックアップの環状ヨーク
の一部を示す正面図

【符号の説明】

１０ 電磁ピックアップ １１ 円環状磁石 １１ａ 凸部 １１ｂ 凹部 ２０ センシングロータ ２０ａ 凸部 ２０ｂ 凹部 ３０ 軸受ユニット ３１ 固定部材 ３２ ベアリング ３３ 車軸 ３４ 金属製キャップ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 センシングロータとこれに対向させる電
   磁ピックアップを具備し、センシングロータとの間の磁
   束結合の強弱又は方向変化で電磁ピックアップのコイル
   にセンシングロータの回転速度に応じた周波数の電力を
   誘起させる回転センサにおいて、 前記電磁ピックアップを、センシングロータと同心をな
   して巻くコイルとこのコイルの内周部に同じ同心をなす
   円環状の磁石をもち、この磁石の軸方向の片側端面が前
   記センシングロータに対向する構造にしたことを特徴と
   する電磁発電式回転センサ。
2. 【請求項２】 前記円環状磁石は、軸方向両端に各々の
   極性を持つように分極して着磁しており、センシングロ
   ータと対向する側の端部に所定周期で交互に凹凸を形成
   してある請求項１に記載の電磁発電式回転センサ。
3. 【請求項３】 前記電磁ピックアップとセンシングロー
   タを封止する金属製キャップが含まれ、その金属製キャ
   ップが磁性体であり、前記磁石の反センシングロータ側
   の端面がそのキャップに当接している請求項１又は２記
   載の電磁発電式センサ。
4. 【請求項４】 前記金属製キャップで固定部材の端部開
   口を封鎖し、そのキャップ内に前記電磁ピックアップ
   を、固定部材で支えた回転部材の端部に前記センシング
   ロータを各々取付けて構成される回転センサ付き軸受ユ
   ニット。