JPH1138030A

JPH1138030A - 回転検出装置

Info

Publication number: JPH1138030A
Application number: JP19406897A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Tsuchiya; 高行土屋
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1997-07-18
Filing date: 1997-07-18
Publication date: 1999-02-12

Abstract

(57)【要約】【課題】検出精度の向上が図れる回転検出装置を提供
すること。【解決手段】被検出体４とともに回転しその回転方向
に沿って所定の間隔で形成され回転により同一軌道上を
移動する多数の突部２１を形成してなるロータ２と、突
部２１の近傍に配置され突部２１の移動に伴う磁束変化
を検出する検出器３とを備えて構成され、検出器３はロ
ータ２の突部２１に向かって延びる三つの対向部３１ａ
〜３１ｃを形成してなる磁路部材３１と、その磁路部材
３１の対向部３１ａと他の対向部３１ｂ、３１ｃとの間
に磁束を生じさせる磁石３２と、対向部３１ａと対向部
３１ｂ、３１ｃとの間の磁束の変化を検出する磁気セン
サ３３、３４とを備え、かつ、対向部３１ｂ、３１ｃが
ロータ２の回転方向に対し突部２１の形成間隔の整数倍
と異なる寸法で設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被検出体の回転速
度、回転方向などの回転状態を検出する回転検出装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、回転検出装置として、特開昭５９
−２３０１１０号公報に記載されるものが知られてい
る。この回転検出装置は、公報の第１図に示されるよう
に、周面に凹凸を設けた歯車の外周位置に二つのピック
アップセンサを配置した電磁式の回転検出器である。こ
の回転検出器は、二つのピックアップセンサを歯車歯の
形成間隔に対し９０度の位相差をもたせて対向配置する
ことにより、被測定軸の回転角度や回転方向を検出しよ
うとするものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
回転検出装置にあっては、高い精度で回転角度などの検
出が困難であるという問題点がある。すなわち、従来の
回転検出装置では、二つのピックアップにより被測定軸
の回転状態を高い精度で計測しようとすると、その二つ
のピックアップを歯車の歯に対して正確に配置する必要
がある。このようなピックアップの配置作業は、非常に
困難なものとなり、また、作業性の悪いものとなる。

【０００４】そこで本発明は、以上のような問題点を解
決するためになされたものであって、検出精度の向上が
図れる回転検出装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明に係る回転検出装置は、被検出体とと
もに回転しその回転方向に沿って所定の間隔で形成され
回転により同一軌道上を移動する多数の磁路構成部を形
成してなるロータと、磁路構成部の近傍に配置され、磁
路構成部の移動に伴う磁束変化を検出する検出器とを備
えて構成され、検出器はロータの磁路構成部に向かって
延びる少なくとも三つの対向部を形成してなる磁路部材
と、その磁路部材の一の対向部と他の対向部との間に磁
束を生じさせる磁石と、一の対向部と他の対向部との間
の磁束の変化を検出する磁気センサとを備え、かつ、他
の対向部のうち少なくとも二つがロータの回転方向に対
し磁路構成部の形成間隔の整数倍と異なる寸法で設けら
れていることを特徴とする。

【０００６】この発明によれば、検出器の磁路部材がロ
ータの磁路構成部に対向する複数の対向部を形成してい
るので、その磁路部材をロータの磁路構成部の近傍に配
置することにより、複数ある対向部を磁路構成部に対し
て正確に位置決めすることが可能となる。このため、磁
路部材とロータ間に低損失の磁路を形成することがで
き、被検出体の回転検出の精度の向上が図れる。

【０００７】また、磁路部材を磁路構成部の近傍に配置
することで複数ある対向部を磁路構成部に対する所望の
位置に容易に配することが可能となる。このため、検出
器の設置作業が容易に行え、装置の製造効率の向上が図
れる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、添付図面に基づき、本発明
の種々の実施形態について説明する。尚、各図において
同一要素には同一符号を付して説明を省略する。また、
図面の寸法比率は説明のものと必ずしも一致していな
い。

【０００９】（第一実施形態）図１は、本実施形態に係
る回転検出装置の構成概要図である。図１において、回
転検出装置１は、ロータ２と検出器３を備えて構成され
ている。ロータ２は、被検出体４の回転に従って回転す
る回転部材であり、例えば、円盤状の磁性部材により構
成され、被検出体４と同心状に取り付けられる。ロータ
２には、磁路構成部である突部２１が設けられている。
突部２１は、図１に示すように、ロータ２の外周に沿っ
て所定間隔で多数設けられており、被検出体４及びロー
タ２が回転することにより同一軌道上を移動するように
構成されている。このロータ２は、被検出体４の回転検
出時に突部２１の形成される領域（図１では、外周部
分）が磁路となるため、その領域が少なくとも磁性部材
で形成されていることを要する。

【００１０】図１に示すように、回転検出装置１には、
検出器３が設けられている。検出器３は、ロータ２の突
部２１の近傍に配置されて、突部２１の移動により磁束
変化を検出するものであり、磁路部材３１に一つの磁石
３２と二つの磁気センサ３３、３４を取り付けて構成さ
れている。磁路部材３１は、被検出体４の回転状態の検
出時において、突部２１を通じてロータ２と磁気回路を
構成する部材であり、ロータ２の突部２１に向かって延
びる三つの対向部、即ち第一対向部３１ａ、第二対向部
３１ｂ及び第三対向部３１ｃを具備している。第一対向
部３１ａ、第二対向部３１ｂ及び第三対向部３１ｃは、
先端側が突部２１に向けられて配置され、その基端側が
相互に接続されて磁路として機能する構造となってい
る。

【００１１】図１に示すように、検出器３には、磁路部
材３１の内部に磁束を生じさせる磁石３２が設けられて
いる。磁石３２は、例えば、図１に示すように、第一対
向部３１ａの先端部と基端部との間に設けられ、第一対
向部３１ａから第二対向部３１ｂ又は第三対向部３１ｃ
へ向けて磁束を生じさせる。また、検出器３には、磁路
部材３１内に生じる磁束の変化を検出する磁気センサ３
３、３４が設けられている。磁気センサ３３は、磁路部
材３１内であって、第一対向部３１ａの基端部分と第二
対向部３１ｂの基端部分との間に配設され、第一対向部
３１ａと第二対向部３１ｂとの間に生じる磁束の変化を
検出する。一方、磁気センサ３４は、磁路部材３１内で
あって、第一対向部３１ａの基端部分と第三対向部３１
ｃの基端部分との間に配設され、第一対向部３１ａと第
三対向部３１ｃとの間に生じる磁束の変化を検出する。
磁気センサ３３、３４としては、例えば、ＭＲ素子（磁
気抵抗素子）が用いられるが、磁束の変化を検出できる
ものであればよく、ＧＭＲ素子（巨大磁気抵抗素子）、
ＭＩ素子（磁気インピーダンス素子）、ホール素子など
その他の検出手段を用いてもよい。

【００１２】磁石３２、磁気センサ３３、３４の磁路部
材３１への取付は、例えば、磁路部材３１の成形時のイ
ンサート成形により行われる。具体的には、樹脂の中に
フェライトなどの磁性材料の微粒子を混合させて磁路部
材３１を成形し、その成形の際、金型内に磁石３２、磁
気センサ３３、３４を配置してインサート成形により磁
路部材３１を成形する。また、磁石３２、磁気センサ３
３、３４の磁路部材３１への取付は、次のように行って
もよい。図２に示すように、磁路部材３１を鉄などの強
磁性体などからなる複数の部材に予め分割しておき、そ
の複数の部材の一つに磁石３２を埋め込んでおく。そし
て、それら複数の部材を金型内にセットした後、インサ
ート成形により樹脂３５でモールドし一体化させる。そ
のとき、樹脂成形品に磁気センサ３３、３４の設置空間
３６が確保されるように、金型に凸部を形成しておく。
そして、樹脂成形品の設置空間３６に磁気センサ３３、
３４をはめ込んで、磁路部材３１への磁気センサ３３等
の取り付け作業が完了する。

【００１３】このように、磁路部材３１又は検出器３を
成形などにより製造することにより、対向部３１ａ〜３
１ｃを正確な寸法で形成することができ、各対向部３１
ａ〜３１ｃの相互の形成間隔を正確な寸法で形成するこ
とができる。更に、インサート成形により、磁石３２、
磁気センサ３３、３４を磁路部材３１に一体化させるこ
とができる。なお、磁路部材３１への磁石３２、磁気セ
ンサ３３、３４の取付は、このようなインサート成形に
限られるものでなく、各対向部３１ａ〜３１ｃを形成し
た鉄など磁性部材に適宜磁石３２、磁気センサ３３、３
４を配設するなどして行ってもよい。

【００１４】図３に示すように、ロータ２の突部２１の
形成間隔をＬ１とすると、第二対向部３１ｂと第三対向
部３１ｃとの形成間隔Ｌ２は、間隔Ｌ１の整数倍と異な
る寸法とされている。例えば、第二対向部３１ｂと第三
対向部３１ｃとの形成間隔Ｌ２は、次の式（１）となる
ように設定される。

【００１５】Ｌ２＝（ｎ±（１／４））・Ｌ１ ‥‥（１）ｎ：正の整数この場合、ロータ２が回転すると、磁気センサ３３及び
磁気センサ３４に４分の１の位相差をもって磁束が加わ
ることなる。このため、磁気センサ３３と磁気センサ３
４の出力も４分の１の位相差を生じ、どちらの出力の位
相が進んでいるかを検出することにより、被検出体４の
回転方向を検知することが可能となる。また、このよう
に突部２１の形成間隔に基づき磁路部材３１に所定の間
隔で各対向部３１が形成されることにより、回転検出装
置１の製造時に各対向部３１を突部２１に向けて磁性部
材３１をロータ２の近傍に正確、かつ、容易に取り付け
ることができる。

【００１６】また、図３に示すように、第一対向部３１
ａのロータ回転方向に対する幅寸法Ｗは、ロータ２の突
部２１、２１の間隙寸法Ｄより大きく形成されている。
このため、ロータ２の回転位置に拘らず、第一対向部３
１ａがいずれかの突部２１に対向する構造となってい
る。

【００１７】図１に示すように、磁気センサ３３、３４
には検出回路５が接続されている。検出回路５は、磁気
センサ３３、３４の出力信号から被検出体４の回転状態
を検出するための回路である。図４に検出回路５の一例
を示す。図４において、検出回路５は、コンパレータ５
１、５２及び演算器５３を備えて構成されている。コン
パレータ５１は、磁気センサ３３の出力を検出するため
のものであり、その反転入力端子（−）には抵抗分割
（Ｒ１、Ｒ２）により所定のしきい値が設定されてい
る。また、コンパレータ５１の非反転入力端子（＋）に
は、電圧電源Ｖとの間に磁気センサ３３が接続され、ア
ースとの間に抵抗Ｒ３が接続されている。このコンパレ
ータ５１によれば、磁気センサ３３に加わる磁束の変化
に伴うその抵抗値が変化により矩形状のパルス信号が出
力される。

【００１８】コンパレータ５２は、磁気センサ３４の出
力を検出するためのものであり、コンパレータ５１と同
様に、その反転入力端子（−）には抵抗分割（Ｒ４、Ｒ
５）により所定のしきい値が設定されている。また、コ
ンパレータ５２の非反転入力端子（＋）には、電圧電源
Ｖとの間に磁気センサ３４が接続され、アースとの間に
抵抗Ｒ６が接続されている。このコンパレータ５２によ
れば、磁気センサ３４に加わる磁束の変化に伴うその抵
抗値が変化により矩形状のパルス信号が出力される。

【００１９】図４に示すように、コンパレータ５１、５
２の出力信号は、演算器５３に入力されている。演算器
５３は、コンパレータ５１、５２の出力に基づき被検出
体４の回転速度、回転方向などの回転状態を演算するも
のであり、例えば、マイクロコンピュータなどが用いら
れる。なお、磁気センサ３３、３４の出力信号を検出す
る手段としては、前述の検出回路５に限られるものでは
なく、磁気センサ３３、３４の出力信号を検出できるも
のであればその他のものを用いてもよい。

【００２０】次に、回転検出装置１の動作について説明
する。

【００２１】図１に示すように、被検出体４が回転して
ロータ２が左回りに回転しているとき、ロータ２の突部
２１は磁路部材３１の第一対向部３１ａ、第二対向部３
１ｂ及び第三対向部３１ｃの前を通過する。そして、図
１のように、ロータ２のいずれかの突部２１が第二対向
部３１ｂの前に位置するとき、第一対向部３１ａ、第二
対向部３１ｂ及び突部２１を通じて磁気回路が形成さ
れ、磁気センサ３３に大きな磁束が加わる。このため、
磁気センサ３３の抵抗値は低くなり、図４において、抵
抗Ｒ１、Ｒ２により設定されている非反転入力端子
（＋）のしきい値電圧より反転入力端子（−）の入力電
圧が上がり、コンパレータ５１の出力は高電位の信号が
出力される。

【００２２】そして、被検出体４の回転に伴いロータ２
が更に回転し、突部２１がその形成間隔Ｌ１の４分の１
だけ移動すると、図５に示すように、第二対向部３１ｂ
の前から突部２１が離れて行き、第三対向部３１ｃの前
に突部２１が位置する。このとき、第一対向部３１ａ、
第三対向部３１ｃ及び突部２１を通じて磁気回路が形成
され、磁気センサ３４に大きな磁束が加わる。このた
め、磁気センサ３４の抵抗値は低くなり、図４におい
て、抵抗Ｒ４、Ｒ５により設定されている非反転入力端
子（＋）のしきい値電圧より反転入力端子（−）の入力
電圧が上がり、コンパレータ５２の出力はハイ（Ｈ）と
なる。

【００２３】そして、被検出体４の回転に伴いロータ２
が更に回転し、突部２１がその形成間隔Ｌ１の４分の３
移動すると、図１に示す状態に戻ることになり、第二対
向部３１ｃの前に突部２１が位置する。このため、再び
コンパレータ５２の出力はハイ（Ｈ）となる。

【００２４】このように、被検出体４及びロータ２が回
転し続け、第一対向部３１ａ、第二対向部３１ｂ及び第
三対向部３１ｃの前を突部２１が通過すると、図６に示
すように、コンパレータ５１、５２から位相が９０°ズ
レた信号が出力されることになる。コンパレータ５１の
出力信号をＳ１、コンパレータ５２の出力信号をＳ２と
すると、信号Ｓ１に対し信号Ｓ２の位相が９０°遅れた
ものとなる。一方、被検出体４が回転し、ロータ２が右
回りに回転する場合には、図示しないが信号Ｓ１に対し
信号Ｓ２の位相が９０°進んだものとなる。

【００２５】そして、これらの信号Ｓ１、Ｓ２は演算器
５３に入力され、演算器５３により被検出体４の回転速
度、回転方向、回転位置が算出される。例えば、演算器
５３がコンパレータ５１の出力信号Ｓ１に基づき単位時
間当りのパルス入力数を計測し、そのパルス入力数によ
り被検出体４の回転速度の演算が行われる。また、演算
器５３がコンパレータ５１、５２の出力信号Ｓ１、Ｓ２
を比較し、コンパレータ５２の出力信号Ｓ２におけるパ
ルス入力のタイミングを検出することにより、被検出体
４の回転方向の判別が行われる。更に、演算器５３がコ
ンパレータ５１の出力信号Ｓ１又はコンパレータ５２の
出力信号Ｓ２のパルス入力数が計測されることにより、
回転軸２の回転角度の演算が行われる。

【００２６】以上のように、本実施形態に係る回転検出
装置１によれば、対向部３１ａ〜３１ｃをロータ２の突
部２１に向けて磁路部材３１をロータ２の突部２１の近
傍に配置することにより、複数ある各対向部３１ａ〜３
１ｃを突部２１に対して正確に位置決めすることができ
る。このため、磁路部材３１とロータ２の間に低損失の
磁路を形成することができ、被検出体４の回転状態を精
度よく検出できる。

【００２７】また、磁路部材３１を突部２１の近傍に配
置することで複数ある対向部３１ａ〜３１ｃを突部２１
に対する所望の位置に容易に配することができる。この
ため、検出器３の設置作業が容易に行え、装置の製造効
率の向上が図れる。

【００２８】また、レゾルバなどの回転検出器と比較
し、簡易な構造でありながら、所望の精度で被検出体４
の回転状態を検出することができる。また、磁束を生じ
させる磁石３２が一つで足り、簡易な構造であるので、
低コストで製造可能である。

【００２９】更に、簡易な構造でありながら高い検出精
度を有するので、取付空間に制限のある電気式パワース
テアリング用のモータ、ＥＶ（電気自動車）用モータ、
ステアリングの回転軸、車輪の回転検出に有効である。

【００３０】（第二実施形態）次に第二実施形態に係る
回転検出装置について説明する。

【００３１】図７に本実施形態に係る回転検出装置１ａ
の説明図を示す。図７において、回転検出装置１ａは、
第一実施形態の回転検出装置１と同様に、ロータ２、検
出器３を備えて構成されているが、検出器３がロータ２
の突部２１の側方に設置された構造となっている。この
場合、ロータ２の径方向に対する寸法を小さく形成で
き、回転検出装置１ａの小型化が図れる。このため、回
転検出装置１ａの設置空間に制限がある場合には特に有
効である。また、この回転検出装置１ａであっても、第
一実施形態に係る回転検出装置１と同様な作用効果を得
ることができる。

【００３２】（第三実施形態）次に第三実施形態に係る
回転検出装置について説明する。

【００３３】前述した第一実施形態及び第二実施形態に
係る回転検出装置のロータ２は、その外周から径方向に
沿って磁路構成部である突部２１を突出させた構造とな
っているが、本発明に係る回転検出装置のロータはその
ようなものに限られるものでなく、ロータ２の回転方向
に沿って所定の間隔で形成されその回転により同一軌道
上を移動する磁路構成部を形成していれば、その他の構
造、形態であってもよい。例えば、ロータ２が円筒状を
呈し、その周面に多数のスリットを周方向に沿って所定
間隔で開口させたものであってよい。この場合、ロータ
２のスリットの非開口領域が磁路構成部として機能する
ことになる。また、ロータ２が円板状を呈し、その側面
に多数の突起をロータ２の周方向に沿って設けたもので
あってもよい。この本実施形態に係る回転検出装置であ
っても、第一実施形態又は第二実施形態に係る回転検出
装置と同様な作用効果を得ることができる。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、次
のような効果が得られる。

【００３５】検出器の磁路部材をロータの磁路構成部の
近傍に配置することにより、複数ある対向部を磁路構成
部に対して正確に位置決めすることができる。このた
め、磁路部材とロータ間に低損失の磁路を形成すること
ができ、被検出体の回転検出の精度の向上が図れる。

【００３６】また、磁路部材を磁路構成部の近傍に配置
することで複数ある対向部を磁路構成部に対する所望の
位置に容易に配することができる。このため、ロータに
対し検出器の設置作業が容易に行え、製造効率の向上が
図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】回転検出装置の説明図である。

【図２】回転検出装置の説明図である。

【図３】回転検出装置の説明図である。

【図４】検出回路の説明図である。

【図５】回転検出装置の動作の説明図である。

【図６】回転検出装置の動作時における出力信号の説明
図である。

【図７】第二実施形態に係る回転検出装置の説明図であ
る。

【符号の説明】

１…回転検出装置、２…ロータ、３…検出器、３１…磁
路部材、３１ａ〜３１ｃ…対向部、３２…磁石、３３…
磁気センサ、３４…磁気センサ、４…被検出体。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被検出体とともに回転し、その回転方向
に沿って所定の間隔で形成され前記回転により同一軌道
上を移動する多数の磁路構成部を形成してなるロータ
と、前記磁路構成部の近傍に配置され、前記磁路構成部の移
動に伴う磁束変化を検出する検出器と、を備えて構成さ
れ、前記検出器は、前記ロータの磁路構成部に向かって延び
る少なくとも三つの対向部を形成してなる磁路部材と、
その磁路部材の一の対向部と他の対向部との間に磁束を
生じさせる磁石と、前記一の対向部と前記他の対向部と
の間の磁束の変化を検出する磁気センサとを備え、か
つ、前記他の対向部のうち少なくとも二つが前記ロータ
の回転方向に対し前記磁路構成部の形成間隔の整数倍と
異なる寸法で設けられていること、を特徴とする回転検
出装置。