JPH11211410A - Non-contact position sensor - Google Patents

Non-contact position sensor

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Publication number
JPH11211410A
JPH11211410A JP1858298A JP1858298A JPH11211410A JP H11211410 A JPH11211410 A JP H11211410A JP 1858298 A JP1858298 A JP 1858298A JP 1858298 A JP1858298 A JP 1858298A JP H11211410 A JPH11211410 A JP H11211410A
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JP
Japan
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yoke
magnetic
position sensor
contact type
type position
Prior art date
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Pending
Application number
JP1858298A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hideyuki Shimizu
英行 清水
Yoshimitsu Odajima
義光 小田島
Noriyuki Jitosho
典行 地頭所
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP1858298A priority Critical patent/JPH11211410A/en
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Pending legal-status Critical Current

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  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
  • Control Of Throttle Valves Provided In The Intake System Or In The Exhaust System (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a non-contact position sensor for detecting a rotating displacement position or linear displacement position which is hardly affected by the physical movement of a magnetic generating body and a magnetic sensitive element, suitable for the use in an automobile, and highly precise, and has a simplified magnetic circuitry. SOLUTION: A magnetic generator 3 arranged on a rotating shaft 8 rotated in reaction to an external rotating operation and magnetized vertically to the rotating shaft 8 is housed within a first yoke 1 and a second yoke 2 under the presence of air gaps of the axial direction of the rotating shaft 8 and of the orthogonal direction to the rotating shaft 8, and a magnetic sensitive element 4 sensitive to the magnetic flux change within a cavity 5 between the first yoke 1 and the second yoke 2 formed in parallel to a first plane passing the rotating shaft 8 is arranged within this cavity 5.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、回転変位位置、直
線変位位置を検出する非接触型位置センサに関する。
The present invention relates to a non-contact type position sensor for detecting a rotational displacement position and a linear displacement position.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、例えば車載用内燃機関のスロット
ル開度センサとして用いられるロータリポジションセン
サ、或いは同機関のバルブストロークセンサとして用い
られるリニアポジションセンサ等、被検出体の回転角度
や直線移動量を検出するセンサには摺動式抵抗器が用い
られることが多かった。
2. Description of the Related Art Conventionally, for example, a rotary position sensor used as a throttle opening sensor of a vehicle-mounted internal combustion engine, a linear position sensor used as a valve stroke sensor of the engine, and the like, determine a rotation angle and a linear movement amount of an object to be detected. Sliding resistors were often used as sensors for detection.

【0003】しかし、この摺動式抵抗器は、摺動部の摩
擦や汚損によって、その出力特性が変動したりノイズが
発生するなど、それらセンサとしての精度上、多くの問
題を抱えるものであった。
[0003] However, this sliding resistor has many problems in terms of accuracy as a sensor, such as fluctuation of output characteristics and generation of noise due to friction and fouling of a sliding portion. Was.

【0004】そこで現在では、例えば特公昭63−66
404号公報記載の位置センサのように、電気的に直列
接続された2つの磁気抵抗体(素子)を用いて、上記被
検出体の回転角度や直線移動量を非接触にて検出するい
わゆる非接触型位置センサが用いられるようになってき
ている。
Therefore, at present, for example, Japanese Patent Publication No. 63-66
As in the position sensor described in Japanese Patent Application Publication No. 404, the so-called non-contact detection of the rotation angle and the amount of linear movement of the detection target using two magnetic resistors (elements) electrically connected in series in a non-contact manner. Contact type position sensors are being used.

【0005】因みにこうした非接触型位置センサでは、
上記磁気抵抗体の配設面に対向する位置に配される磁石
が上記被検出体の回転若しくは移動に伴って変位すると
きの磁界の強度変化に対応した磁気抵抗体の抵抗値変化
としてそれら被検出体の位置が検出される。このため、
センサ素子自身には摺動部が存在せず、したがって、摩
擦や汚損によって出力特性が変動したりノイズが発生す
る等の懸念もない。
Incidentally, in such a non-contact type position sensor,
When the magnet disposed at a position facing the surface on which the magnetoresistive element is disposed is displaced with the rotation or movement of the object to be detected, a change in the resistance value of the magnetoresistive element corresponding to a change in the intensity of the magnetic field. The position of the detection object is detected. For this reason,
Since the sensor element itself has no sliding portion, there is no concern that the output characteristics fluctuate or noise is generated due to friction or contamination.

【0006】その他、公表特許第9210722号公報
に記載の非接触型位置センサが知られている。このセン
サは、回転するシャフトを囲む磁石、この磁石の対向す
る側に配置される固定子から構成される。固定子は取付
け具によりケーシングに固定され、固定子の凹部内にホ
ールゾンデと励磁巻線が向かい合って配置されている。
[0006] In addition, a non-contact type position sensor described in Japanese Patent Publication No. 9210722 is known. The sensor comprises a magnet surrounding a rotating shaft and a stator located on the opposite side of the magnet. The stator is fixed to the casing by a fixture, and the hall sonde and the exciting winding are arranged in the recess of the stator so as to face each other.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記第
1の従来技術の磁気回路において、センサは半径方向及
び軸方向双方への力を受け、これらの力は磁気抵抗体に
関する被検出体の整合状態を変化させる。装置には少な
くとも1つの軸受けが設けられており、この軸受けは一
定量の遊び又は動きを持っている。この遊びの結果、被
検出体が磁気抵抗体に対して動く。
However, in the above-mentioned first prior art magnetic circuit, the sensor receives both radial and axial forces, and these forces are applied to the matching state of the object to be detected with respect to the magnetic resistor. To change. The device is provided with at least one bearing, which has a certain amount of play or movement. As a result of this play, the detected object moves with respect to the magnetoresistive element.

【0008】具合の悪いことに、第1の従来技術の磁気
回路は、被検出体と磁気抵抗体との物理的動きによる影
響を極めて受け易い。上述のように、この動作は回転軸
線に対し平行な軸方向に生じ、又は回転軸線に対して垂
直な半径方向に生じ、或いはその双方を組み合わせた方
向に生じる。
[0008] Unfortunately, the first prior art magnetic circuit is very susceptible to physical movements of the object to be detected and the magnetic resistor. As described above, this movement may occur in an axial direction parallel to the axis of rotation, or in a radial direction perpendicular to the axis of rotation, or a combination of both.

【0009】また、上記第2の従来技術のセンサにおい
て、磁石は放射状に交差磁化されているものを用いるた
め、その材質が限定され、自動車で使用するには磁石の
温度特性が問題となる。従って、自動車で使用するため
には改良が必要である。
In the second prior art sensor, since the magnet used is a magnet which is cross-magnetized radially, its material is limited, and the temperature characteristics of the magnet pose a problem when used in an automobile. Therefore, improvements are needed for use in automobiles.

【0010】本発明は、被検出体と磁気抵抗体との物理
的動きによる影響を受け難く、自動車中の使用に適し、
高精度で、なおかつ磁気回路構成の簡易な非接触型位置
センサを提供するものである。
The present invention is less affected by the physical movement of the object to be detected and the magnetoresistive element and is suitable for use in an automobile.
An object of the present invention is to provide a highly accurate non-contact type position sensor having a simple magnetic circuit configuration.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明の非接触型位置セ
ンサは、第1のヨーク片と第2のヨーク片を有する第1
ヨークと、前記第1のヨーク片に対向する第3のヨーク
片と前記第2のヨーク片に対向する第4のヨーク片を有
する第2ヨークと、外部からの回転操作に応動して回転
する回転軸に配置され、前記回転軸に対し垂直方向に磁
化された磁気発生体と、前記回転軸を通る第1平面に平
行に形成された前記第1と第2ヨーク間の空隙内に配設
され、前記磁気発生体の回転に伴う前記空隙内の磁束の
変化に感応する磁気感受素子とを備えており、前記第1
ヨーク及び第2ヨークは、前記回転軸を通る前記第1平
面に対し垂直で、かつ前記回転軸を通る第2平面上で鍵
型断面形状をしており、前記磁気発生体は前記回転軸の
軸方向及び前記回転軸と直交する方向のエアギャップの
存在下で、前記第1及び第2ヨークの内周を回転可能で
あることを特徴とするものである。この構成により、磁
気発生体と磁気感応素子との物理的動きによる影響を受
け難く、自動車中の使用に適し、高精度で、なおかつ磁
気回路構成の簡易な非接触型位置センサが得られる。
According to the present invention, there is provided a non-contact type position sensor having a first yoke piece and a second yoke piece.
A yoke, a second yoke having a third yoke piece facing the first yoke piece and a fourth yoke piece facing the second yoke piece, and rotating in response to a rotation operation from outside; A magnetic generator arranged on a rotation axis and magnetized in a direction perpendicular to the rotation axis, and disposed in a gap between the first and second yokes formed parallel to a first plane passing through the rotation axis; And a magnetic sensing element responsive to a change in magnetic flux in the air gap due to rotation of the magnetic generator.
The yoke and the second yoke have a key-shaped cross-section perpendicular to the first plane passing through the rotation axis and on a second plane passing through the rotation axis. The inner circumferences of the first and second yokes are rotatable in the presence of an air gap in an axial direction and a direction orthogonal to the rotation axis. With this configuration, it is possible to obtain a non-contact type position sensor that is hardly affected by physical movement between the magnetic generator and the magnetic sensing element, is suitable for use in an automobile, has high accuracy, and has a simple magnetic circuit configuration.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】本発明の請求項1に記載の発明
は、第1のヨーク片と第2のヨーク片を有する第1ヨー
クと、前記第1のヨーク片に対向する第3のヨーク片と
前記第2のヨーク片に対向する第4のヨーク片を有する
第2ヨークと、外部からの回転操作に応動して回転する
回転軸に配置され、前記回転軸に対し垂直方向に磁化さ
れた磁気発生体と、前記回転軸を通る第1平面に平行に
形成された前記第1と第2ヨーク間の空隙内に配設さ
れ、前記磁気発生体の回転に伴う前記空隙内の磁束の変
化に感応する磁気感受素子とを備えており、前記第1ヨ
ーク及び第2ヨークは、前記回転軸を通る前記第1平面
に対し垂直で、かつ前記回転軸を通る第2平面上で鍵型
断面形状をしており、前記磁気発生体は前記回転軸の軸
方向及び前記回転軸と直交する方向のエアギャップの存
在下で、前記第1及び第2ヨークの内周を回転可能であ
るため、軸方向及び軸の半径方向への磁気発生体のずれ
に対して影響を受け難く、自動車中の使用に適し、高性
能で、なおかつ磁気回路構成の簡易なセンサを実現する
ことができる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS According to a first aspect of the present invention, there is provided a first yoke having a first yoke piece and a second yoke piece, and a third yoke opposed to the first yoke piece. A second yoke having a piece and a fourth yoke piece facing the second yoke piece, and a second yoke arranged on a rotating shaft that rotates in response to a rotation operation from the outside, and magnetized in a direction perpendicular to the rotating axis. Disposed in a gap between the first and second yokes formed in parallel with a first plane passing through the rotation axis, and a magnetic flux in the gap caused by rotation of the magnetic generator. A magnetic sensing element responsive to a change, wherein the first yoke and the second yoke are keyed on a second plane perpendicular to the first plane passing through the rotation axis and on a second plane passing through the rotation axis. It has a cross-sectional shape, and the magnetic generator is in the axial direction of the rotating shaft and the rotating shaft. Since the inner circumferences of the first and second yokes can be rotated in the presence of the air gap in the intersecting direction, the first and second yokes are hardly affected by the displacement of the magnetic generator in the axial direction and the radial direction of the shaft, It is possible to realize a sensor that is suitable for use in an automobile, has high performance, and has a simple magnetic circuit configuration.

【0013】本発明の請求項2に記載の発明は、請求項
1記載の発明において、前記第1及び第2ヨークが有底
半円筒状のヨーク片より構成されているため、軸方向及
び軸の半径方向への磁気発生体のずれに対して影響を受
け難く、高性能なセンサを実現することができる。
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, since the first and second yokes are each formed of a bottomed semi-cylindrical yoke piece, the axial direction and the axial direction are different. And a high-performance sensor which is hardly affected by the displacement of the magnetic generator in the radial direction.

【0014】本発明の請求項3に記載の発明は、請求項
1記載の発明において、前記第1と第2ヨーク間の空隙
に非磁性材料よりなるスペーサを配置し、機械的に一体
化しているため、ヨーク間のギャップがスペーサにより
決定され、その結果、ヨークの位置決めが容易となり、
特性を安定化することができる。
According to a third aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, a spacer made of a non-magnetic material is disposed in a gap between the first and second yokes and mechanically integrated. Therefore, the gap between the yokes is determined by the spacer, and as a result, the yoke can be easily positioned,
Characteristics can be stabilized.

【0015】本発明の請求項4に記載の発明は、請求項
1又は3記載の発明において、前記第1と第2ヨーク間
の空隙中に充填剤が挿入され、その中で前記磁気感応素
子が保持されているため、磁気感応素子の位置を完全に
固定できる上、機械振動に対し強固なセンサを実現する
ことができる。
According to a fourth aspect of the present invention, in the first or the third aspect of the present invention, a filler is inserted into a space between the first and second yokes, and the magnetically responsive element is therein. Is held, the position of the magnetically sensitive element can be completely fixed, and a sensor that is robust against mechanical vibration can be realized.

【0016】本発明の請求項5に記載の発明は、請求項
1記載の発明において、前記空隙内に少なくとも2個以
上の前記磁気感応素子が配設されているため、センサよ
り2信号以上の出力が必要な場合、所望の出力を得るこ
とができる。
According to a fifth aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, at least two or more of the magnetically sensitive elements are disposed in the gap, so that two or more signals are output from the sensor. When output is required, a desired output can be obtained.

【0017】本発明の請求項6に記載の発明は、請求項
1記載の発明において、前記第1と第2ヨークの空隙内
に配設される磁気感応素子の配設領域にのみ磁束が集中
するように、当該ヨークの対向面の端部空隙距離を調整
しているため、磁気感応素子に印加される磁束量を調整
することが可能で、従って、センサの感度調整が可能と
なる。
According to a sixth aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the magnetic flux is concentrated only in the area where the magnetically sensitive element is disposed in the gap between the first and second yokes. As described above, since the end gap distance of the opposing surface of the yoke is adjusted, the amount of magnetic flux applied to the magnetically sensitive element can be adjusted, and thus the sensitivity of the sensor can be adjusted.

【0018】本発明の請求項7に記載の発明は、請求項
1記載の発明において、前記磁気発生体に前記回転軸と
同軸の位置決め穴を有するため、磁気発生体を回転軸上
に容易に配置することができ、センサの高性能化を実現
することができる。
According to a seventh aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, since the magnetic generator has a positioning hole coaxial with the rotation axis, the magnetic generator can be easily mounted on the rotation axis. They can be arranged, and high performance of the sensor can be realized.

【0019】本発明の請求項8に記載の発明は、請求項
1〜7のいずれか1項に記載の発明において、前記磁気
発生体が立方体の磁石より構成されるため、磁石の加工
が容易で、コンパクトな磁気回路構成を実現することが
できる。
According to an eighth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to seventh aspects, since the magnetic generator is composed of a cubic magnet, machining of the magnet is easy. Thus, a compact magnetic circuit configuration can be realized.

【0020】本発明の請求項9に記載の発明は、請求項
1〜7のいずれか1項に記載の発明において、前記磁気
発生体がリング状の磁石より構成されるため、前記第1
及び第2ヨークが有底半円筒状のヨーク片の場合、セン
サ出力の直線性がより良好となり、高性能なセンサを実
現することができる。
According to a ninth aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the magnetic generator is formed of a ring-shaped magnet.
When the second yoke is a yoke piece having a semi-cylindrical shape with a bottom, the linearity of the sensor output becomes better, and a high-performance sensor can be realized.

【0021】本発明の請求項10に記載の発明は、請求
項1〜7のいずれか1項に記載の発明において、前記磁
気発生体が円盤状の磁石より構成されるため、前記第1
及び第2ヨークが半円筒状のヨーク片の場合、センサ出
力の直線性がより良好となり、高性能なセンサを実現す
ることができる。
According to a tenth aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, since the magnetic generator is formed of a disk-shaped magnet,
When the second yoke is a semi-cylindrical yoke piece, the linearity of the sensor output becomes better, and a high-performance sensor can be realized.

【0022】本発明の請求項11に記載の発明は、請求
項1〜7のいずれか1項に記載の発明において、前記磁
気発生体は磁石とその磁化方向に形成したバックヨーク
より構成されているため、磁石の小型化を実現すること
ができる。
According to an eleventh aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to seventh aspects, the magnetic generator comprises a magnet and a back yoke formed in the magnetization direction of the magnet. Therefore, the size of the magnet can be reduced.

【0023】以下、本発明の実施の形態について、図1
から図8を用いて説明する。 (実施の形態1)図1(a)は本発明の非接触型位置セ
ンサの第1の実施の形態の原理を説明するための断面図
であり、図1(b)はその上面図である。図1におい
て、1は第1のヨーク片1aと第2のヨーク片1bを有
する第1ヨーク、2は前記第1のヨーク片1aに対向す
る第3のヨーク片2aと前記第2のヨーク片1bに対向
する第4のヨーク片2bを有する第2ヨーク、3は外部
からの回転操作に応動して回転する回転軸8に配置され
た磁気発生体、4は磁気発生体3の回転に伴う空隙5内
の磁束の変化に感応する磁気感応素子、5は前記第1ヨ
ーク1と第2ヨーク2の間の空隙、6はシャフト材と磁
気発生体3を連結するための取付けユニット、7は取付
けユニット6に連結されたシャフト材、8は磁気発生体
3の回転軸、10は第1のヨーク片1aと第3のヨーク
片2aとのエアギャップ、20は第1のヨーク片1aま
たは第3のヨーク片2aと磁気発生体3とのエアギャッ
プ、30は第2のヨーク片1bまたは第4のヨーク片2
bと磁気発生体3とのエアギャップである。本実施の形
態において、第1ヨーク1及び第2ヨーク2は軟質磁性
材料よりなり、エアギャップ10のもとで、互いに対向
するように配置されている。また、磁気発生体3は、回
転軸8と垂直な断面が正方形である直方体形状のSmC
oの永久磁石で、回転軸8と垂直な方向に1軸配向され
ており、この方向に磁化は向いている。また、磁気感応
素子4はホール素子で構成され、図2に示すように感受
面12と空隙5を通過する磁束11が垂直となるように
回転軸8上に充填剤などにより空隙5内に固定される。
また、取付けユニット6及びシャフト材7は磁気回路に
影響を及ぼさないようにステンレス鋼などの非磁性体で
構成される。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
This will be described with reference to FIG. (Embodiment 1) FIG. 1A is a cross-sectional view for explaining the principle of a first embodiment of the non-contact type position sensor of the present invention, and FIG. 1B is a top view thereof. . In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a first yoke having a first yoke piece 1a and a second yoke piece 1b, and 2 denotes a third yoke piece 2a and the second yoke piece facing the first yoke piece 1a. A second yoke 3 having a fourth yoke piece 2b opposed to 1b is provided with a magnetic generator disposed on a rotating shaft 8 which rotates in response to a rotation operation from the outside, and 4 is associated with the rotation of the magnetic generator 3. A magnetic sensing element that senses a change in magnetic flux in the gap 5, 5 is a gap between the first yoke 1 and the second yoke 2, 6 is a mounting unit for connecting the shaft member and the magnetic generator 3, 7 is A shaft member connected to the mounting unit 6, 8 is a rotation axis of the magnetic generator 3, 10 is an air gap between the first yoke piece 1a and the third yoke piece 2a, and 20 is the first yoke piece 1a or the first yoke piece 1a. 3, the air gap between the yoke piece 2a and the magnetic generator 3; The second yoke pieces 1b or fourth yoke piece 2
This is the air gap between b and the magnetic generator 3. In the present embodiment, the first yoke 1 and the second yoke 2 are made of a soft magnetic material, and are arranged to face each other under an air gap 10. The magnetic generator 3 has a rectangular parallelepiped SmC having a square cross section perpendicular to the rotation axis 8.
The permanent magnet o is uniaxially oriented in a direction perpendicular to the rotation axis 8, and the magnetization is oriented in this direction. The magnetically sensitive element 4 is formed of a Hall element, and is fixed in the gap 5 by a filler or the like on the rotating shaft 8 so that the magnetic flux 11 passing through the sensing surface 12 and the gap 5 is vertical as shown in FIG. Is done.
The mounting unit 6 and the shaft member 7 are made of a non-magnetic material such as stainless steel so as not to affect the magnetic circuit.

【0024】次に図3を用いて、その動作原理を説明す
る。図3(a)は磁気発生体3の回転角度θと出力電圧
の関係を示している。また、図3(b)〜(e)は磁気
発生体3の回転の様子を表す模式図である。まず、図3
(c)のように磁気感応素子4の感受面12と磁化方向
13が平行の場合、感受面12に印加される磁束11は
ゼロとなる。この状態をθ=0とする。これより磁気発
生体3が回転し、θが増加又は減少すると、第1ヨーク
1と第2ヨーク2を介して流れる磁束量が変化する。こ
れに伴い、感受面12に印加される磁束11も変化し、
出力も変動する。ここで、ある程度、出力の直線領域が
確保されるのは、図3(d)から(e)の約±45度の
範囲であって、それ以外の領域では出力は飽和状態に近
づいていく。
Next, the principle of operation will be described with reference to FIG. FIG. 3A shows the relationship between the rotation angle θ of the magnetic generator 3 and the output voltage. FIGS. 3B to 3E are schematic diagrams showing the state of rotation of the magnetic generator 3. First, FIG.
When the sensing surface 12 of the magnetic sensing element 4 and the magnetization direction 13 are parallel as in (c), the magnetic flux 11 applied to the sensing surface 12 becomes zero. This state is defined as θ = 0. Thus, when the magnetic generator 3 rotates and θ increases or decreases, the amount of magnetic flux flowing through the first yoke 1 and the second yoke 2 changes. Along with this, the magnetic flux 11 applied to the sensing surface 12 also changes,
The output also fluctuates. Here, the linear region of the output is secured to some extent in the range of about ± 45 degrees in FIGS. 3D to 3E, and in other regions, the output approaches a saturated state.

【0025】この磁気回路構成では、磁気発生体3のあ
る回転角度において、空隙5内の磁束分布は一様とな
る。したがって、磁気感応素子4の取付け位置ずれによ
る影響をほとんど受けることがない。また、閉磁気回路
内に磁気感応素子4が配置されているため、軸方向及び
軸の半径方向への磁気発生体3のずれに対し、すなわち
エアギャップ20またはエアギャップ30の変動に対し
て、その影響を非常に受け難い。
In this magnetic circuit configuration, the magnetic flux distribution in the air gap 5 becomes uniform at a certain rotation angle of the magnetic generator 3. Therefore, the magnetic sensing element 4 is hardly affected by the displacement of the mounting position. Further, since the magnetically sensitive element 4 is disposed in the closed magnetic circuit, it is possible to prevent the magnetic generator 3 from being displaced in the axial direction and the radial direction of the axis, that is, against the fluctuation of the air gap 20 or the air gap 30. Very unlikely to be affected.

【0026】また、図4に示すように、磁気感応素子4
の配設領域にのみ磁束が集中するように第1のヨーク片
1aと第3のヨーク片2aの対向面16の端部空隙距離
を調整した場合にも、磁気発生体3のずれに対して影響
を受けにくいといった効果が得られるほかに、閉磁路内
の総磁束量を調整することができる。すなわち、対向面
16の端部空隙距離を調整することでセンサの感度調整
が可能となる。
Further, as shown in FIG.
In the case where the gap distance between the end portions of the opposing surfaces 16 of the first yoke piece 1a and the third yoke piece 2a is adjusted so that the magnetic flux is concentrated only in the arrangement region, the displacement of the magnetic generator 3 can be reduced. In addition to the effect of being hardly affected, the total amount of magnetic flux in the closed magnetic circuit can be adjusted. That is, the sensitivity of the sensor can be adjusted by adjusting the end gap distance of the facing surface 16.

【0027】このように本実施の形態における構成に
て、磁気感応素子4の取付け位置ずれ、軸方向及び軸の
半径方向への磁気発生体3のずれによる影響を受け難
く、高性能で、なおかつ磁気回路構成の簡易なセンサを
実現することができる。
As described above, in the configuration of the present embodiment, the mounting position of the magnetic sensing element 4 and the displacement of the magnetic generator 3 in the axial direction and the radial direction of the shaft are less likely to be affected, and the performance is high. A simple sensor having a magnetic circuit configuration can be realized.

【0028】なお、本実施の形態では、磁気感応素子4
としてホール素子を利用した例のみについて説明した
が、必ずしもこれに限定されるものではない。また、本
実施の形態では、磁気発生体3として回転軸8と垂直な
断面が正方形である直方体形状のSmCoの永久磁石を
用いた場合について説明したが、この形状がリング状磁
石や円盤状磁石、または図5(a)、図5(b)のよう
に磁石14とその磁化方向13に形成したバックヨーク
15より構成されたものであっても構わない。
In this embodiment, the magnetic sensitive element 4
Although only an example using a Hall element has been described above, the present invention is not necessarily limited to this. Further, in the present embodiment, a case has been described in which a rectangular parallelepiped SmCo permanent magnet having a square cross section perpendicular to the rotation axis 8 is used as the magnetic generator 3, but this shape is a ring-shaped magnet or a disk-shaped magnet. Alternatively, as shown in FIGS. 5 (a) and 5 (b), a magnet 14 and a back yoke 15 formed in its magnetization direction 13 may be used.

【0029】(実施の形態2)図6(a)は本発明の非
接触型位置センサの第2の実施の形態の原理を説明する
ための断面図であり、図6(b)はその上面図である。
なお、図6において、図1と同一構成部分には同一番号
を付して詳細な説明を省略し、異なる部分についてのみ
記述する。図6(a)において、第1ヨーク1及び第2
ヨーク2は有底半円筒状のヨーク片で構成されており、
エアギャップ10のもと、空隙5を介して対向するよう
に配置されている。また、磁気発生体3は円盤状の永久
磁石により構成され、非磁性体の取付けユニット6を介
して、同じく非磁性体のシャフト材7と連結されてい
る。また、この磁気発生体3は、エアギャップ20及び
エアギャップ30のもとで配置されている。
(Embodiment 2) FIG. 6A is a sectional view for explaining the principle of a second embodiment of the non-contact type position sensor of the present invention, and FIG. FIG.
6, the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, detailed description thereof will be omitted, and only different components will be described. In FIG. 6A, the first yoke 1 and the second yoke 1
The yoke 2 is composed of a bottomed semi-cylindrical yoke piece.
Under the air gap 10, they are arranged to face each other with the air gap 5 therebetween. The magnetic generator 3 is made up of a disk-shaped permanent magnet, and is connected to a shaft member 7 also made of a non-magnetic material via a mounting unit 6 made of a non-magnetic material. Further, the magnetic generator 3 is disposed under the air gap 20 and the air gap 30.

【0030】本実施の形態の動作原理は、基本的には実
施の形態1で説明したものと同一であるので、詳細な説
明は省略する。
The principle of operation of the present embodiment is basically the same as that described in the first embodiment, and a detailed description thereof will be omitted.

【0031】本実施の形態において、実施の形態1と異
なる点は、円盤状の永久磁石3と有底半円筒状のヨーク
1,2が用いられていることである。この構成において
は、実施の形態1で述べたように、軸方向及び軸の半径
方向への磁気発生体3のずれに対し、すなわちエアギャ
ップ20又はエアギャップ30の変動に対し、その影響
を非常に受けにくい。さらに、磁気発生体3の回転に伴
い、エアギャップ30がほとんど変化しないため、セン
サの出力電圧の約±45度の範囲における直線性が実施
の形態1のものに比し、より良好なものとなる。
The present embodiment differs from the first embodiment in that a disk-shaped permanent magnet 3 and bottomed semi-cylindrical yokes 1 and 2 are used. In this configuration, as described in the first embodiment, the influence of the displacement of the magnetic generator 3 in the axial direction and the radial direction of the shaft, that is, the fluctuation of the air gap 20 or the air gap 30 is extremely affected. Hard to receive. Further, since the air gap 30 hardly changes with the rotation of the magnetic generator 3, the linearity in the range of about ± 45 degrees of the output voltage of the sensor is better than that of the first embodiment. Become.

【0032】また、図7に示すように、有底半円筒状の
第1ヨーク1と第2ヨーク2の間の空隙5に非磁性材料
よりなるスペーサ17を配置した場合、エアギャップ1
0がスペーサ17により決定され、その結果、有底半円
筒状の第1ヨーク1及び第2ヨーク2の位置決めが容易
となり、特性を安定化することができる。
As shown in FIG. 7, when a spacer 17 made of a non-magnetic material is disposed in the space 5 between the first yoke 1 and the second yoke 2 having a bottomed semicylindrical shape, the air gap 1
0 is determined by the spacer 17, and as a result, the positioning of the first yoke 1 and the second yoke 2 having the bottomed semi-cylindrical shape is facilitated, and the characteristics can be stabilized.

【0033】また、図8に示すように、磁気発生体3が
半リング型の永久磁石よりなり、取付けユニット6上に
固定される場合にも、前記効果が得られるほかに、永久
磁石の小型化が可能となる。この場合、永久磁石は放射
状に磁化されたものが用いられる。
As shown in FIG. 8, when the magnetic generator 3 is made of a semi-ring type permanent magnet and is fixed on the mounting unit 6, the above-described effects can be obtained. Is possible. In this case, a permanent magnet that is radially magnetized is used.

【0034】このように本実施の形態における構成に
て、センサの出力電圧の約±45度の範囲における直線
性が、実施の形態1のものに比してより良好なものとな
り、特性を安定化することができる。
As described above, in the configuration of the present embodiment, the linearity in the range of about ± 45 degrees of the output voltage of the sensor is better than that of the first embodiment, and the characteristics are stable. Can be

【0035】なお、本実施の形態の説明の中では、磁気
感応素子4を1個利用した1バンドタイプの例について
のみ記したが、これらの磁気感応素子4を複数個用意す
ることにより、片方の出力または双方を組み合わせた出
力により、異常状態を検知し自己診断を行うこと、及び
双方の組み合わせ出力を利用して諸特性の改善を図るこ
とも可能である。
In the description of the present embodiment, only an example of a one-band type using one magnetic sensitive element 4 has been described. However, by preparing a plurality of these magnetic sensitive elements 4, one It is also possible to detect an abnormal state and perform a self-diagnosis by using the output of the above or an output combining them, and to improve various characteristics by using the combined output of both.

【0036】[0036]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、磁気発生
体と磁気感応素子との物理的動きによる影響を受け難
く、自動車中の使用に適し、高精度で、なおかつ磁気回
路構成の簡易な非接触型位置センサが得られる。
As described above, according to the present invention, it is hardly affected by the physical movement of the magnetic generator and the magnetic sensing element, is suitable for use in automobiles, has high accuracy, and has a simple magnetic circuit configuration. A non-contact type position sensor can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】(a)本発明の非接触型位置センサの第1の実
施の形態を示す断面図 (b)同センサの上面図
FIG. 1A is a cross-sectional view illustrating a first embodiment of a non-contact type position sensor according to the present invention. FIG. 1B is a top view of the sensor.

【図2】同センサの磁気感受素子と磁束の関係を示す模
式図
FIG. 2 is a schematic diagram showing a relationship between a magnetic sensing element and a magnetic flux of the sensor.

【図3】(a)同センサの出力特性図 (b),(c),(d),(e)同センサの動作原理を
示す模式図
3A is an output characteristic diagram of the same sensor. FIGS. 3B, 3C, 3D, and 3E are schematic diagrams showing the operation principle of the same sensor.

【図4】同センサの他のヨーク片を示す模式図FIG. 4 is a schematic view showing another yoke piece of the sensor.

【図5】(a),(b)同センサの他の磁気発生体を示
す模式図
FIGS. 5A and 5B are schematic diagrams showing another magnetic generator of the same sensor.

【図6】(a)本発明の非接触型位置センサの他の実施
形態を示す断面図 (b)同センサの上面図
FIG. 6A is a sectional view showing another embodiment of the non-contact type position sensor of the present invention. FIG. 6B is a top view of the sensor.

【図7】同センサの他の実施形態を示す模式図FIG. 7 is a schematic view showing another embodiment of the sensor.

【図8】同センサの他の実施形態を示す模式図FIG. 8 is a schematic view showing another embodiment of the sensor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 第1ヨーク 1a 第1のヨーク片 1b 第2のヨーク片 2 第2ヨーク 2a 第3のヨーク片 2b 第4のヨーク片 3 磁気発生体 4 磁気感応素子 5 空隙 6 取付けユニット 7 シャフト材 8 回転軸 10 エアギャップ 11 磁束 12 感受面 13 磁化方向 14 磁石 15 バックヨーク 16 対向面 17 スペーサ 20 エアギャップ 30 エアギャップ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 1st yoke 1a 1st yoke piece 1b 2nd yoke piece 2 2nd yoke 2a 3rd yoke piece 2b 4th yoke piece 3 Magnetic generator 4 Magnetic sensing element 5 Air gap 6 Mounting unit 7 Shaft material 8 Rotation Axis 10 Air gap 11 Magnetic flux 12 Sensing surface 13 Magnetization direction 14 Magnet 15 Back yoke 16 Opposing surface 17 Spacer 20 Air gap 30 Air gap

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI G01D 5/14 G01D 5/14 H ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code FI G01D 5/14 G01D 5/14 H

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 第1のヨーク片と第2のヨーク片を有す
る第1ヨークと、前記第1のヨーク片に対向する第3の
ヨーク片と前記第2のヨーク片に対向する第4のヨーク
片を有する第2ヨークと、外部からの回転操作に応動し
て回転する回転軸に配置され、前記回転軸に対し垂直方
向に磁化された磁気発生体と、前記回転軸を通る第1平
面に平行に形成された前記第1と第2ヨーク間の空隙内
に配設され、前記磁気発生体の回転に伴う前記空隙内の
磁束の変化に感応する磁気感受素子とを備えており、前
記第1ヨーク及び第2ヨークは、前記回転軸を通る前記
第1平面に対し垂直で、かつ前記回転軸を通る第2平面
上で鍵型断面形状をしており、前記磁気発生体は前記回
転軸の軸方向及び前記回転軸と直交する方向のエアギャ
ップの存在下で、前記第1及び第2ヨークの内周を回転
可能であることを特徴とする非接触型位置センサ。
A first yoke having a first yoke piece and a second yoke piece; a third yoke piece facing the first yoke piece; and a fourth yoke piece facing the second yoke piece. A second yoke having a yoke piece, a magnetic generator arranged on a rotating shaft that rotates in response to a rotating operation from the outside, magnetized in a direction perpendicular to the rotating shaft, and a first plane passing through the rotating shaft A magnetic sensing element disposed in an air gap between the first and second yokes formed in parallel to each other and responsive to a change in magnetic flux in the air gap due to rotation of the magnetic generator. The first yoke and the second yoke have a key-shaped cross section perpendicular to the first plane passing through the rotation axis and on a second plane passing through the rotation axis. In the presence of an air gap in the axial direction of the shaft and in the direction perpendicular to the rotation axis, A non-contact type position sensor wherein the inner circumferences of the first and second yokes are rotatable.
【請求項2】 前記第1及び第2ヨークが有底半円筒状
のヨーク片より構成された請求項1記載の非接触型位置
センサ。
2. The non-contact type position sensor according to claim 1, wherein said first and second yokes are each formed of a bottomed semi-cylindrical yoke piece.
【請求項3】 前記第1と第2ヨーク間の空隙に非磁性
材料よりなるスペーサを配置し、機械的に一体化した請
求項1記載の非接触型位置センサ。
3. The non-contact position sensor according to claim 1, wherein a spacer made of a non-magnetic material is disposed in a gap between the first and second yokes and is mechanically integrated.
【請求項4】 前記第1と第2ヨーク間の空隙中に充填
剤が挿入され、その中で前記磁気感応素子が保持される
ことを特徴とする請求項1又は3記載の非接触型位置セ
ンサ。
4. The non-contact type position according to claim 1, wherein a filler is inserted into a gap between the first and second yokes, and the magnetically sensitive element is held therein. Sensor.
【請求項5】 前記空隙内に少なくとも2個以上の前記
磁気感応素子が配設されたことを特徴とする請求項1記
載の非接触型位置センサ。
5. The non-contact position sensor according to claim 1, wherein at least two or more of said magnetically sensitive elements are arranged in said gap.
【請求項6】 前記第1と第2ヨークの空隙内に配設さ
れる磁気感応素子の配設領域にのみ磁束が集中するよう
に、当該ヨークの対向面の端部空隙距離を調整すること
を特徴とする請求項1記載の非接触型位置センサ。
6. An end gap distance on an opposing surface of the yoke such that magnetic flux is concentrated only in a region where a magnetically sensitive element is disposed in a gap between the first and second yokes. The non-contact type position sensor according to claim 1, wherein:
【請求項7】 前記磁気発生体に前記回転軸と同軸の位
置決め穴を有することを特徴とする請求項1記載の非接
触型位置センサ。
7. The non-contact type position sensor according to claim 1, wherein the magnetic generator has a positioning hole coaxial with the rotation axis.
【請求項8】 前記磁気発生体が立方体の磁石より構成
される請求項1〜7のいずれか1項に記載の非接触型位
置センサ。
8. The non-contact type position sensor according to claim 1, wherein the magnetic generator comprises a cubic magnet.
【請求項9】 前記磁気発生体がリング状の磁石より構
成される請求項1〜7のいずれか1項に記載の非接触型
位置センサ。
9. The non-contact type position sensor according to claim 1, wherein the magnetic generator comprises a ring-shaped magnet.
【請求項10】 前記磁気発生体が円盤状の磁石より構
成される請求項1〜7のいずれか1項に記載の非接触型
位置センサ。
10. The non-contact type position sensor according to claim 1, wherein the magnetic generator comprises a disk-shaped magnet.
【請求項11】 前記磁気発生体は磁石とその磁化方向
に形成したバックヨークより構成される請求項1〜7の
いずれか1項に記載の非接触型位置センサ。
11. The non-contact type position sensor according to claim 1, wherein the magnetic generator comprises a magnet and a back yoke formed in a direction of magnetization of the magnet.
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