JPH08334529A - 加速度センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 加速度をより正確に検出する。 【構成】 加速度センサ１０は、中空環状の容器１２
と、容器１２に封入された磁性流体１４と、磁性流体１
４内に浮遊状態で保持され磁極が９０度間隔に着磁され
た回転子１６と、回転子１６を所定回転数で回転させる
回転機構１８と、容器１２の環中心に設置された加速度
検出用ホール素子２０および２２と、容器１２の環中心
から偏心して設置された回転検出用ホール素子２４とを
備える。加速度検出用ホール素子２０，２２は、加速度
が作用していないときには、製造誤差に基づくゼロ点で
の誤差をドリフト量として出力する。ドリフト量は、回
転子１６の１回転を周期とし、その後半の波形は、前半
の波形と大きさが同じで符号が異なるものとなる。この
結果、加速度検出用ホール素子２０，２２から回転子１
６の半回転分ずれて検出される値を加算することによ
り、ドリフト量を打ち消すことができ、より正確に加速
度を検出することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、加速度センサに関し、
詳しくは、容器内の磁性流体に浮遊状態で置かれた磁石
の容器内における位置に基づいて、この磁石に作用する
加速度を検出する加速度センサに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の加速度センサとしては、
容器に封入された磁性流体内に磁石を浮遊状態で置き、
磁気に基づいて磁石の位置を検出し、この検出した位置
に基づいて磁石に作用する加速度を検出するものが提案
されている（特開平４−３４４４６７号公報や特開平２
−９００６１号公報等）。これらのセンサでは、環状ま
たは円板状に形成され径方向に９０度間隔に着磁された
磁石を、容器内の磁性流体に浮遊状態となるよう設置さ
れている。また、この磁石の容器内の位置を検出するた
めに、磁石の各着磁箇所に対峙する位置に、磁気感応素
子であるホール素子がそれぞれ設置されている。そし
て、磁石が容器内で回転してホール素子に対する磁石の
着磁箇所の位置が変化せず、ホール素子と磁石とが常に
対峙するよう磁石の回転を防止する回転防止手段が設け
られている。

【０００３】こうした加速度センサでは、加速度が作用
した際の磁石の容器内の位置を検出し、この位置に基づ
いて加速度を検出するが、これは次の理由による。磁性
流体内に磁石を浮遊させると、磁石の着磁箇所には磁性
流体が密集する。この磁性流体が密集した箇所を容器の
壁面に押しつけようとする押圧力を磁石に加えると、磁
性流体は、磁石を壁面から遠ざけようとするばねのよう
に働いて、磁石に押圧力と反対側の反発力を作用させ
る。いま、磁石を磁性流体内に浮遊状態でおき、磁石の
着磁箇所近傍に容器の壁面あるいは容器に突出部材を設
け、磁石に加速度を加えると、磁石には、その質量に加
速度を乗じた力（物体力）が働いて、加速度ベクトルの
方向に移動する。この磁石の移動に対しては、着磁箇所
に密集した磁性流体により磁石を容器の壁面あるいは突
出部材から遠ざける反発力が働くから、磁石は、この反
発力と物体力とが釣り合う位置で静止する。磁性流体に
よる反発力は、予め壁面あるいは突出部材からの距離と
の関係を求めておくことができるから、この釣り合いの
位置、即ち磁石の位置を検出すれば、反発力と釣り合う
物体力を求めることができ、磁石に作用する加速度を求
めることができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
加速度センサでは、磁石の各磁極の温度特性が完全に同
一でない場合等には、温度変化に伴って各磁極の磁力が
変化してしまい、磁石に加速度が作用していなくても微
小な加速度を検出し、出力値のゼロ点をドリフトさせ、
加速度を正確に検出することができないといった問題が
あった。こうした問題は、各磁極を完全に同一となるよ
う着磁すれば解決するが、完全に同一に着磁するのは製
造誤差等により困難である。

【０００５】また、こうしたセンサでは、磁石の着磁箇
所とホール素子とが対峙するよう磁石の回転を防止する
回転防止手段が設けられており、磁性流体は攪拌されな
いから、長年の使用により磁性流体の分布が一様でなく
なり、磁性流体による反発力が変化して加速度を正確に
検出することができない場合を生じるという問題もあっ
た。

【０００６】本発明の加速度センサは、こうした問題を
解決し、加速度をより正確に検出することを目的とし、
次の構成を採った。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の加速度センサ
は、磁性流体と共に容器に回転可能に収納され、回転軸
まわりに回転対称に配置された磁極を有する回転子と、
該回転子を前記磁性流体内に浮遊状態で回転させる回転
手段と、該回転させられた回転子の前記容器内における
回転位置を検出する回転位置検出手段と、該検出された
回転位置に基づいて前記回転子に作用する加速度を演算
する演算手段とを備えたことを要旨とする。

【０００８】ここで、前記加速度センサにおいて、前記
回転位置検出手段は、前記回転子に配置された磁極から
の磁気に基づいて前記回転位置を検出する手段である構
成とすることもできる（請求項２）。また、前記加速度
センサにおいて、前記容器は中空の環状に形成されてお
り、前記回転子は環状に形成されており、前記回転位置
検出手段は前記容器の環中心に配置された構成とするこ
ともできる（請求項３）。

【０００９】こうした加速度センサにおいて、前記演算
手段は、前記回転位置検出手段により検出された回転位
置を前記回転子が所定角度回転するまで保持する保持手
段と、該保持手段により保持された回転位置と前記回転
位置検出手段により検出された回転位置とに基づいて前
記加速度を演算する加速度演算手段とを備えた構成とす
ることもできる（請求項４）。この演算手段が保持手段
と加速度演算手段とを備えた加速度センサにおいて、前
記回転子は回転軸に対称に配置された磁極を有し、前記
保持手段における前記所定角度は１８０度である構成と
することもできる（請求項５）。

【００１０】

【作用】以上のように構成された本発明の加速度センサ
は、回転手段が、磁性流体と共に容器に回転可能に収納
され回転軸まわりに回転対称に配置された磁極を有する
回転子を、磁性流体内に浮遊状態で回転させる。回転位
置検出手段は、この回転させられた回転子の容器内にお
ける回転位置を検出し、演算手段は、この検出された回
転位置に基づいて回転子に作用する加速度を演算する。

【００１１】請求項２記載の加速度センサは、回転位置
検出手段が、回転子に配置された磁極からの磁気に基づ
いて回転子の容器内における回転位置を検出する。

【００１２】請求項３記載の加速度センサは、中空の環
状に形成された容器の環中心に配置された回転位置検出
手段が、環状に形成された回転子の容器内における回転
位置を検出する。

【００１３】請求項４記載の加速度センサは、演算手段
が備える保持手段が、回転位置検出手段により検出され
た回転位置を、回転子が所定角度回転するまで保持し、
加速度演算手段が、この保持手段により保持された回転
位置と、回転位置検出手段により検出された回転位置と
に基づいて回転子に作用する加速度を演算する。この結
果、製造誤差により磁極の温度特性が相違して異なる磁
束密度分布となる場合でも、この異なる磁束密度分布に
よる回転位置への影響を打ち消すことが可能となり、回
転子に作用する加速度のより正確な検出が可能となる。

【００１４】請求項５記載の加速度センサは、演算手段
が備える保持手段が、回転位置検出手段により検出され
た回転位置を、回転子が１８０度回転するまで保持す
る。磁極が回転軸に対称に配置されているから、回転子
が１８０度回転するまで保持された回転位置と、回転位
置検出手段により検出された回転位置とに基づいて回転
子に作用する加速度を演算することにより、製造誤差に
より磁極の温度特性が相違して異なる磁束密度分布とな
る場合でも、この異なる磁束密度分布による回転位置へ
の影響を打ち消すことが可能となり、回転子に作用する
加速度のより正確な検出が可能となる。

【００１５】

【実施例】以上説明した本発明の構成・作用を一層明ら
かにするために、以下本発明の好適な実施例について説
明する。図１は本発明の好適な一実施例である加速度セ
ンサ１０の本体の構成の概略を示した断面図、図２は図
１に示した加速度センサ１０の本体の２−２線断面図、
図３は加速度センサ１０が備える演算回路の概略を例示
するブロック図である。

【００１６】加速度センサ１０は、図１，図２および図
３に示すように、非磁性体（例えば、エンジニアリング
プラスチック等の樹脂等）により中空の環状に形成され
た容器１２と、容器１２に封入された磁性流体１４と、
磁性流体１４内に浮遊状態で保持される回転子１６と、
容器１２の外円周外側に配置され回転子１６を回転させ
る回転機構１８と、磁気感応素子である加速度検出用ホ
ール素子２０，２２と、同じく磁気感応素子である回転
検出用ホール素子２４と、演算回路３０とを備える。

【００１７】磁性流体１４は、例えば、イソパラフィン
中にマンガン亜鉛フェライト等の超微粒子を分散させた
ものである。回転子１６は、図１に示すように、環状部
材として形成されており、等間隔に４箇所、隣接する磁
極が対極となるよう径方向に着磁されている。したがっ
て、回転子１６のこの着磁点に磁性流体１４が密集し、
この着磁点が容器１２の壁面に押しつけられると、上述
したように、密集した磁性流体１４は、ばねのように働
いて、回転子１６の変位に抗するよう回転子１６に反発
力を作用させる。

【００１８】回転機構１８は、図示しない電源から電力
の供給を受けて、ブラシレスＤＣモータの原理により磁
性流体１４内に浮遊する回転子１６を非接触で図１中矢
印方向に所定回転数（例えば、１００ｒｐｍ）で回転さ
せる。回転機構１８としては、例えば、ホールモータや
リングコアモータ等を用いることができる。

【００１９】加速度検出用ホール素子２０および２２
は、容器１２の中央部の中心に互いに９０度の角度をな
すように、かつ回転子１６の回転軸の方向に上下にずら
して設置されている（図２参照）。加速度検出用ホール
素子２０は、所定の定電流の供給を受けることにより、
その平面を貫く磁束密度の変化によって電圧を発生させ
る磁気感応素子だから、加速度検出用ホール素子２０に
より回転子１６の図１中左右方向の位置を検出すること
ができる。また、加速度検出用ホール素子２２は、加速
度検出用ホール素子２０と同様にして、回転子１６の図
１中上下方向の位置を検出することができる。したがっ
て、加速度検出用ホール素子２０と加速度検出用ホール
素子２２とで検出した回転子１６の位置を合成すれば、
図１に示した平面内での回転子１６の位置を検出するこ
とができる。なお、加速度検出用ホール素子２０および
２２は、図示しない導電ラインにより定電流電源に接続
されている。また、加速度検出用ホール素子２０および
２２は、図示しない導電ラインにより演算回路３０（図
３）に接続されている。

【００２０】回転検出用ホール素子２４は、容器１２の
中央部の中心から偏心した位置に、加速度検出用ホール
素子２０および２２と４５度の角度をなすよう設置され
ている。この回転検出用ホール素子２４も図示しない導
電ラインにより定電流電源および演算回路３０に接続さ
れている。

【００２１】演算回路３０は、図３に示すように、正弦
波信号を同じ周波数のクロック信号にするコンパレータ
３２と，入力したクロック信号の周波数を１／２にする
半分周回路３４と、入力された信号を反転するインバー
タ３６と、所定のタイミングで入力する信号を保持する
第１ホールド回路３８および第２ホールド回路３９と、
入力した２つ信号を加算し増幅する加算増幅回路４０と
を備える。

【００２２】コンパレータ３２の入力端子および出力端
子は、信号線により回転検出用ホール素子２４の出力端
子および半分周回路３４の入力端子に接続されており、
コンパレータ３２は、回転検出用ホール素子２４から出
力される正弦波信号を入力し、同じ周波数のクロック信
号として半分周回路３４に出力する。半分周回路３４の
出力端子は、信号線により第１ホールド回路３８の一方
の入力端子と第２ホールド回路３９の一方の入力端子と
に接続されており、半分周回路３４は、コンパレータ３
２から入力したクロック信号を１／２の周波数のクロッ
ク信号として第１ホールド回路３８および第２ホールド
回路３９に出力する。なお、第２ホールド回路３９の入
力端子に接続される信号線には、インバータ３６が介装
されており、第２ホールド回路３９の入力端子には、第
１ホールド回路３８の入力端子に入力される信号と反転
した信号が入力される。

【００２３】第１ホールド回路３８および第２ホールド
回路３９には、入力端子がそれぞれ２つあり、他方の入
力端子は、信号線により加速度検出用ホール素子２０の
出力端子が接続されている。第１ホールド回路３８およ
び第２ホールド回路３９は、この他方の入力端子に入力
される加速度検出用ホール素子２０からの信号を、一方
の入力端子に入力される信号がＬレベルからＨレベルに
なったときに保持する。加算増幅回路４０の入力端子
は、信号線により第１ホールド回路３８の出力端子およ
び第２ホールド回路３９の出力端子が接続されており、
加算増幅回路４０は、第１ホールド回路３８および第２
ホールド回路３９からそれぞれ入力した信号を加算し増
幅し、さらに所定値Ｖ０を加えて出力する。加算増幅回
路４０で加える所定値Ｖ０は、ゼロ点の値として設定さ
れるもので、実施例では２．５［Ｖ］が設定されてい
る。

【００２４】なお、図３の演算回路３０には、加速度検
出用ホール素子２０についてのみ示したが、加速度検出
用ホール素子２２についても同一の構成を採用してい
る。

【００２５】次に、こうして構成された加速度センサ１
０の動作について説明する。まず、加速度センサ１０に
加速度が作用していないときの様子について説明する。
図４は、加速度センサ１０に加速度が作用していないと
きに加速度検出用ホール素子２０および演算回路３０の
各回路から出力される信号の変化の様子を示すタイミン
グチャートである。加速度センサ１０に加速度が作用し
ていないときには、回転子１６は、回転機構１８により
容器１２の環中心、即ちこの中心に設置された加速度検
出用ホール素子２０および加速度検出用ホール素子２２
の中央を回転軸として所定回転数で回転している。この
とき、回転検出用ホール素子２４が回転軸から偏心して
設置されており、回転子１６に磁極が９０度間隔に着磁
されていることから、回転検出用ホール素子２４は、図
４に示すように、回転子１６の半回転を１周期とする正
弦波の信号を出力する。この正弦波信号は、コンパレー
タ３２により同じ周波数のクロック信号に変換され、半
分周回路３４により１／２の周波数のクロック信号（回
転子１６の１回転を１周期とするクロック信号）とされ
る。この１／２周波数のクロック信号は、第１ホールド
回路３８に入力されると共に、インバータ３６により反
転されて第２ホールド回路３９に入力される。

【００２６】回転子１６に同一の磁極が正確に９０度間
隔に着磁されており、回転子１６が容器１２の環中心を
軸として回転していれば、環中心での磁束密度は回転に
よっては変化しないから、容器１２の環中心に設置され
た加速度検出用ホール素子２０からは磁束密度の変化は
検出されない。したがって、加速度検出用ホール素子２
０からは、図４中破線で示すように値０を出力するはず
である。しかし、完全に同一の磁極を正確に９０度間隔
で回転子１６に着磁することは困難であるから、回転子
１６には、着磁した磁極の温度特性が若干相違したり、
着磁した磁極の磁力に若干の強弱が生じたりするといっ
た製造誤差が生じる。実際には、こうした製造誤差を伴
った回転子１６が用いられるから、加速度検出用ホール
素子２０からの信号は、図４中実線で示すように値０近
傍をふらつく。

【００２７】このふらつき（ゼロ点ドリフト）は、回転
子１６の回転に伴って生じる加速度検出用ホール素子２
０に作用する磁束密度の変化であるから、回転子１６の
１回転を１周期とする。また、加速度検出用ホール素子
２０に作用する磁束密度は、回転子１６が半回転するこ
とにより反転するから、ゼロ点ドリフトにおける周期の
後半（図４中、期間Ｔ２）は、前半（図４中、期間Ｔ
１）と同じ変化でその符号を変えたものとなる。このた
め、ゼロ点ドリフトでは、半周期ずれた点での値は、大
きさが同じで符号が異なる値となる。

【００２８】半分周回路３４からのクロック信号が回転
子１６の１回転を周期とする信号であり、インバータ３
６がこの半分周回路３４からのクロック信号を反転する
ものであるから、半分周回路３４からのクロック信号の
立ち上がりとインバータ３６からのクロック信号の立ち
上がりは、回転子１６の半回転分ずれることになる。こ
のため、加速度検出用ホール素子２０から出力される信
号のうち、第１ホールド回路３８で保持される信号と第
２ホールド回路３９で保持される信号も回転子１６の半
回転分ずれる。したがって、第１ホールド回路３８およ
び第２ホールド回路３９では、大きさが同じで符号が異
なる値（バラツキ値）Ｖａ，Ｖｂ（Ｖａ＝−Ｖｂ）がそ
れぞれに保持される。

【００２９】加算増幅回路４０では、この大きさが同じ
で符号が異なるバラツキ値Ｖａ，Ｖｂを信号として入力
し加算するから、加算増幅回路４０からはゼロ点（２．
５［Ｖ］）の信号が出力されることになる。なお、図４
では、各回路の出力信号の説明のため、第１ホールド回
路３８および第２ホールド回路３９に初期値である値０
が保持されている状態からバラツキ値Ｖａ，Ｖｂを保持
する様子を示し、この保持する様子に連動して加算増幅
回路４０からの出力を示したが、その後、加速度センサ
１０に加速度が作用しない限り、第１ホールド回路３８
および第２ホールド回路３９には、回転子１６が１回転
する毎に同じ値（バラツキ値Ｖａ，Ｖｂ）が保持される
から、加算増幅回路４０からは、常にゼロ点（２．５
［Ｖ］）の信号が出力され続ける。

【００３０】次に、こうした加速度センサ１０に図１中
左右方向の加速度が作用したときの様子について説明す
る。図５は、加速度センサ１０に加速度が作用したとき
に加速度検出用ホール素子２０および演算回路３０の各
回路から出力される信号の変化の様子を示すタイミング
チャートである。加速度センサ１０に加速度（値α）が
作用すると、回転子１６にはＦ＝ｍα（ｍは回転子１６
の質量）なる物体力が作用するから、回転子１６は、こ
の力により容器１２の壁面に押しつけられる。こうした
回転子１６の容器１２への押しつけに対して、磁性流体
１４は、ばねのように働いて、回転子１６に容器１２へ
の押しつけに抗する反発力を作用させるから、回転子１
６は、これらの力が釣り合う位置までその回転軸の位置
を変位させて回転を続ける。

【００３１】このように回転子１６の回転軸の位置が変
わると、回転子１６の回転に伴って加速度検出用ホール
素子２０を貫く磁束密度が変化するから、加速度検出用
ホール素子２０からは正弦波に近い信号が出力される。
このとき製造誤差のない回転子１６であれば、加速度検
出用ホール素子２０からは、図５中の破線のように、回
転子１６の半回転（期間Ｔ３および期間Ｔ４）を周期と
する正弦波の信号が出力されるが、実際には、製造誤差
を伴った回転子１６が用いられるから、図５中の実線で
示す波形となる。この波形は、図５中の破線の波形に、
加速度が作用していないときに加速度検出用ホール素子
２０から出力される波形（図５中の加速度０Ｇの実線の
波形）を加算したものとして現わされるから、第１ホー
ルド回路３８および第２ホールド回路３９で保持される
値ＶＡ，ＶＢ（保持されるタイミングで加速度検出用ホ
ール素子２０から出力される信号の値）は、次式（１）
および（２）で示すように、図５中の破線での出力値で
ある真値ＶＧにバラツキ値Ｖａ，Ｖｂを加えたものとな
る。なお、回転検出用ホール素子２４が加速度検出用ホ
ール素子２０と４５度の角度をなすよう設置されている
から、半分周回路３４からのクロック信号の立ち上がり
及びインバータ３６からのクロック信号の立ち上がりの
タイミングは、加速度検出用ホール素子２０からの出力
が極大値を示すときになる。

【００３２】ＶＡ＝ＶＧ＋Ｖａ …（１） ＶＢ＝ＶＧ＋Ｖｂ …（２）

【００３３】加算増幅回路４０からの出力値Ｖｏｕｔ
は、次式（３）に示すように、値ＶＡと値ＶＢとを加算
して増幅したものに所定値Ｖ０を加えたものであるか
ら、バラツキ値Ｖａ，Ｖｂは打ち消され、真値ＶＧの２
倍の値が増幅され、これに所定値Ｖ０が加えられたもの
となる。ここで、式（３）中の係数ａは増幅率であり、
例えば、図６の出力特性を示すグラフに示すように、ゼ
ロ点として所定値Ｖ０に２．５［Ｖ］が設定されたとき
に、加速度センサ１０に１．５Ｇの加速度が作用したと
きには４．５［Ｖ］を出力し、−１．５Ｇの加速度が作
用したときには０．５［Ｖ］を出力するよう設定され
る。

【００３４】 Ｖｏｕｔ＝ａ（ＶＡ＋ＶＢ）＋Ｖ０ ＝ａ（２ＶＧ＋Ｖａ＋Ｖｂ）＋Ｖ０ ＝ａ・２ＶＧ＋Ｖ０ …（３）

【００３５】なお、図５では、各回路の出力信号の説明
のため、加速度センサ１０に加速度が作用していない状
態、即ち第１ホールド回路３８および第２ホールド回路
３９にバラツキ値Ｖａ，Ｖｂが保持されている状態か
ら、加速度センサ１０に加速度（値α）が作用したとき
に第１ホールド回路３８および第２ホールド回路３９が
それぞれ値ＶＡ，ＶＢを保持する様子を示すと共に、こ
の保持する様子に連動して加算増幅回路４０からの出力
を示したが、その後、加速度センサ１０に同じ加速度
（値α）が作用している限り、第１ホールド回路３８お
よび第２ホールド回路３９には、回転子１６が１回転す
る毎に同じ値ＶＡ，ＶＢが保持されるから、加算増幅回
路４０からは、同じ加速度が出力され続ける。

【００３６】以上、加速度センサ１０に図１中左右方向
の加速度が作用した際に加速度検出用ホール素子２０に
より検出される信号に対する動作について説明したが、
前述したように、加速度検出用ホール素子２２には加速
度検出用ホール素子２０に接続された演算回路３０と同
一の構成の演算回路が接続されており、この演算回路は
演算回路３０と同様に動作するから、加速度センサ１０
に図１中上下方向の加速度が作用すれば、この加速度を
同様に検出することができる。

【００３７】従って、演算回路３０により演算された図
１中左右方向の加速度（Ｇｘ）と、加速度検出用ホール
素子２２に接続された図示しない演算回路により演算さ
れた図１中上下方向の加速度（Ｇｙ）とを合成すれば、
加速度センサ１０に作用する図１平面の任意の方向の加
速度を検出することができる。なお、任意の方向の加速
度の大きさをＧｘｙ、図１中上下方向からの偏角（時計
回りを正）をθとすると、加速度の大きさＧｘｙおよび
偏角θは次式（５）および式（６）で表わされる。

【００３８】

【数１】

【００３９】以上説明した実施例の加速度センサ１０に
よれば、加速度が作用したときに回転子１６に作用する
物体力と磁性流体１４により生じる反発力との釣り合い
の位置まで変位した回転子１６の位置を、回転子１６の
回転に伴って変化する磁束密度に基づいて、加速度セン
サ１０に作用する加速度を検出することができる。

【００４０】また、磁極を９０度間隔に回転子１６に着
磁し、回転子１６を所定回転数で回転させたので、磁極
の温度特性の相違等の製造誤差により生じるゼロ点ドリ
フトの周期を回転子１６の１回転とし、その半周期の後
半の波形を前半の波形と同一の波形で符号を反転させた
ものにすることができる。この結果、回転子１６の回転
が半回転ずれたタイミングで第１ホールド回路３８およ
び第２ホールド回路３９により保持される加速度検出用
ホール素子２０からの出力値である値ＶＡと値ＶＢとを
加算することにより、ゼロ点ドリフトを打ち消すことが
でき、より正確に加速度を検出することができる。

【００４１】加えて、回転検出用ホール素子２４を加速
度検出用ホール素子２０および加速度検出用ホール素子
２２と４５度の角度をなすよう設置したので、回転検出
用ホール素子２４から出力される正弦波の信号をクロッ
ク信号とし周波数を１／２にするだけで、得られた１／
２周波数のクロック信号の立ち上がり及び立ち下がりの
タイミングを、加速度が作用したときに加速度検出用ホ
ール素子２０からの出力される波形の極大点とすること
ができる。そして、この極大値に基づいて加速度を求め
るから、加速度をより感度よく検出することができる。

【００４２】さらに、回転子１６が磁性流体１４内で所
定回転数で回転するから、磁性流体１４を常に攪拌する
ことができる。この結果、長年使用しても磁性流体１４
の密集状態は変化しないから、検出値の経年変化を防止
することができる。

【００４３】なお、実施例の加速度センサ１０では、半
分周回路３４からのクロック信号の立ち上がり及び立ち
下がり（インバータ３６からのクロック信号の立ち上が
り）のタイミングで加速度検出用ホール素子２０からの
出力値を保持し、これらを加算したが、加速度検出用ホ
ール素子２０からの出力値を入力し回転子１６が半回転
した後に入力した値を出力する遅延回路を備え、この遅
延回路からの出力値と加速度検出用ホール素子２０から
の出力値とを加算する構成としてもよい。

【００４４】また、実施例の加速度センサ１０では、回
転子１６の回転を検出し、１／２周波数のクロック信号
を作るのに回転検出用ホール素子２４を設置したが、回
転機構１８にＤＣブラシレスモータの原理を用いる場
合、ＤＣブラスレスモータが通常備える回転検出用のホ
ール素子を回転検出用ホール素子２４に代えて用いる構
成としてもよい。

【００４５】実施例の加速度センサ１０では、回転機構
１８にＤＣブラシレスモータの原理を用いたが、回転子
１６を安定して回転させることができるものであれば、
如何なる回転手段であってもかまわない。

【００４６】実施例の加速度センサ１０では、より正確
な加速度を検出するために回転子１６の回転が半回転ず
れたタイミングで加速度検出用ホール素子２０からの出
力値を第１ホールド回路３８および第２ホールド回路３
９で保持し、これらを加算したが、所定の加速度（例え
ば０．５Ｇ）以上の加速度を検出すればよい装置や検出
精度が要求されない装置等の場合、第１ホールド回路３
８により保持した値のみを増幅して加速度を検出する構
成としてもよい。この場合であっても、回転子１６が磁
性流体１４内で所定回転数で回転して磁性流体１４を攪
拌するから、長年の使用により磁性流体１４の密集状態
が変化するのを防止することができ、加速度の検出精度
の経年変化（劣化）を防止することができる。

【００４７】実施例の加速度センサ１０では、回転子１
６に磁極を９０度間隔に着磁したが、ゼロ点ドリフトの
周期性が得られればよいので、９０度間隔に限られるも
のではない。例えば、磁極の温度特性が異なることによ
るゼロ点ドリフトの回避を目的とする場合には、回転子
１６に回転軸まわりに点対称（１８０度回転対称）とな
るよう磁極を着磁すればよく、磁性流体を攪拌すること
による検出値の経年変化の防止を目的とする場合には、
回転子１６に回転軸まわりに回転対称に磁極を着磁すれ
ばよい。

【００４８】以上本発明の実施例について説明したが、
本発明はこうした実施例に何等限定されるものではな
く、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々な
る態様で実施し得ることは勿論である。

【００４９】

【発明の効果】以上説明したように本発明の加速度セン
サによれば、回転子を磁性流体内に浮遊状態で回転させ
るから、容器内の磁性流体を攪拌することができる。こ
のため、容器内の磁性流体が均一に保持され、磁性流体
が回転子に及ぼす反発力等の経時変化をより小さくする
ことができる。この結果、回転子に作用する加速度をよ
り正確に検出することができる。

【００５０】請求項２記載の加速度センサによれば、回
転子に配置された磁極からの磁気に基づいて回転子の容
器内における回転位置を検出することができる。

【００５１】請求項３記載の加速度センサによれば、中
空の環状に形成された容器の環中心に回転位置検出手段
を配置し、環状に形成された回転子を用いることによ
り、回転子の容器内における回転位置の変位を容器の環
中心からのズレとして検出することができる。

【００５２】請求項４記載の加速度センサによれば、保
持手段により回転子が所定角度回転するまで保持された
回転位置と、回転位置検出手段により検出された回転位
置とに基づいて回転子に作用する加速度を演算するか
ら、製造誤差により磁極の温度特性が相違して異なる磁
束密度分布となる場合でも、この異なる磁束密度分布に
よる回転子の回転位置への影響を打ち消すことができ
る。この結果、回転子に作用する加速度をより正確に検
出することができる。

【００５３】請求項５記載の加速度センサによれば、回
転子が１８０度回転するまで保持された回転位置と、回
転位置検出手段により検出された回転位置とに基づいて
回転子に作用する加速度を演算するから、製造誤差によ
り磁極の温度特性が相違して異なる磁束密度分布となる
場合でも、この異なる磁束密度分布による回転子の回転
位置への影響を打ち消すことができる。この結果、回転
子に作用する加速度をより正確に検出することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の好適な一実施例である加速度センサ１
０の構成の概略を示した断面図である。

【図２】図１に示した加速度センサ１０の２−２線断面
図である。

【図３】加速度センサ１０が備える演算回路の概略を例
示するブロック図である。

【図４】加速度センサ１０に加速度が作用していないと
きに加速度検出用ホール素子２０および演算回路３０の
各回路から出力される信号の変化の様子を示すタイミン
グチャートである。

【図５】加速度センサ１０に加速度が作用したときに加
速度検出用ホール素子２０および演算回路３０の各回路
から出力される信号の変化の様子を示すタイミングチャ
ートである。

【図６】加速度センサ１０の出力特性を例示するグラフ
である。

【符号の説明】

１０…加速度センサ １２…容器 １４…磁性流体 １６…回転子 １８…回転機構 ２０，２２…加速度検出用ホール素子 ２４…回転検出用ホール素子 ３０…演算回路 ３２…コンパレータ ３４…半分周回路 ３６…インバータ ４０…加算増幅回路

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 磁性流体と共に容器に回転可能に収納さ
   れ、回転軸まわりに回転対称に配置された磁極を有する
   回転子と、 該回転子を前記磁性流体内に浮遊状態で回転させる回転
   手段と、 該回転させられた回転子の前記容器内における回転位置
   を検出する回転位置検出手段と、 該検出された回転位置に基づいて前記回転子に作用する
   加速度を演算する演算手段とを備えた加速度センサ。
2. 【請求項２】 前記回転位置検出手段は、前記回転子に
   配置された磁極からの磁気に基づいて前記回転位置を検
   出する手段である請求項１記載の加速度センサ。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載の加速度センサで
   あって、 前記容器は、中空の環状に形成されており、 前記回転子は、環状に形成されており、 前記回転位置検出手段は、前記容器の環中心に配置され
   た加速度センサ。
4. 【請求項４】 請求項１ないし３いずれか記載の加速度
   センサであって、 前記演算手段は、 前記回転位置検出手段により検出された回転位置を、前
   記回転子が所定角度回転するまで保持する保持手段と、 該保持手段により保持された回転位置と、前記回転位置
   検出手段により検出された回転位置とに基づいて前記加
   速度を演算する加速度演算手段とを備えた加速度セン
   サ。
5. 【請求項５】 請求項４記載の加速度センサであって前
   記回転子は、回転軸に対称に配置された磁極を有し、 前記保持手段における前記所定角度は、１８０度である
   角速度センサ。