JPS5817213Y2 - 磁気円板 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は磁気円板の構造に関する。

本考案による磁気円板は磁気検出センサと組合せて回転
体の回転角又は回転数の計測に応用することが可能で、
例えば自動車等における機関のクランクシャフトの回転
角の計測に好適に応用することができる。

自動車用回転体の回転角および回転数検出装置としては
、従来より光学式、電磁式等の提案がなされている。

最近に至ってはホール素子、磁気抵抗素子等の半導体素
子を用いた磁気センサの応用もみられる。

しかしながら光学式の場合については振動、塵埃等に関
し信頼性の点で問題があり、電磁式については回転速度
による出力電圧の変化があり、半導体素子を用いたもの
については温度特性が悪く、衝撃に弱く、高価である等
、各々自動車用として使用するのに難点がある。

これらの欠点を改善するものとして第１図及び第２図に
示す回転角検出装置が提案されている。

ここで１は磁気検出センサ、１０はフェライトを多極着
磁した磁気円板をしめす。

この型の磁気センサの動作原理は本発明者等により開発
されたもので、これに関連して既に特願昭４６＝３７５
９０（特開昭４８−３３７７）他、多数の特許および実
用新案出願がなされている。

第２図において、リン青銅等の芯線導体８に１μ程度の
厚さで単軸異方性を有するパーマロイ薄膜２をメッキし
く軸方向に磁化困難軸、円周方向に磁化容易軸を配する
）、その周囲にコイル４を施し、これと並列にコンデン
サ５を接続し、更に該パーマロイ薄膜と接し、中央にギ
ャップＧを有し両端が前記コイルを挾む形で取付けられ
たフェライト製ヨーク３，３ａとで構成される磁気セン
サにおいて、芯線導体８に入力電源６により交流電流を
流すと、外部磁界がフェライト製ヨーク３゜３ａを介し
て、前記パーマロイ薄膜に対して芯線の軸方向、すなわ
ち磁化困難方向に加えられたときにのみ、前記コイルの
出力端子７，７ａに、入力電源６の周波数ｆの２倍の周
波数２ｆをもつ出力電圧が得られるものである。

コイル４と並列接続されるコンデンサ５はコイルと共に
共振回路を構成するためのものである。

従って第１図のごと＜Ｎ、Ｓと多極着磁されたフェライ
ト製磁気円板１０の外周近傍に磁気センサ１を配置して
磁極（Ｎ、、 Ｓ 、）の通過を検出することにより、
磁気円板１０の回転角及び回転数を計測することが出来
る。

また、第１図に示すフェライト製の多極着磁磁気円板１
０は、極数が多い場合は円板としての加工精度が特に要
求され、そのため、加工精度を上げかつコストを下げる
意味から、フェライト粉末とプラスチック粉末（例えば
フェノール粉末）との混合体（プラスチック粉末の割合
が７０〜９０優程度）をホットプレスまたは常温プレス
で成型したものに多極着磁したものが用いられる。

また、極数が少ない（例えば４極）場合には、焼結型フ
ェライトが用いられる。

しかしながら第１図及び第２図の回転角検出装置は次の
ごとき欠点を有する。

すなわちフェライト製の磁気円板１０は材料の性質から
機械的にもろくこわれ易い。

従来の技術の別の欠点は磁気センサが検出可能な磁界の
強さの関係で磁気円板と磁気センサの間の距離ｄを非常
に精密に調整しなければならないことが挙げられる。

第３図は磁界の強さφに対する出力端子７，７ａの出力
電圧の関係を示し、磁界か弱すぎればもちろん検出不能
であり、又磁界が強すぎると磁性線が磁気的に飽和して
やはり検出不能となる。

従って検出可能な磁界の強さはＨ７とＨ２の間であり、
磁界の強さがこの範囲の値となるように距離ｄを調整し
なければならない。

第４図は磁界が強すぎる場合の出力波形で、ａは出力端
子７．７ａにおける波形、ｂはこれを検波した直流パル
スの波形で、図示のごとく、パルスの中央がくびれた形
となってパルスの計数（つまり回転角の計数）を誤まる
原因となる。

従って本考案は従来の技術の上記欠点を改善するもので
、その目的は機械的に堅牢でかつ磁気センサとの間の間
隔に十分の余裕をとることの出来る磁気円板を提供する
ことにある。

本考案の特徴とするところは、第１に軟鉄による堅牢な
磁性体により円板を構成すること、第２に多極着磁に代
えて小磁石片を円板に挿入したことにある。

第５図Ａ、Ｂ及びＣは本考案による磁気円板の構造例を
示す。

第５図Ａの実施例では軟鉄による磁性体による円板１１
は、その外周にほぼ等間隔に半径方向にもうけられるほ
ぼシリンダ状の複数の孔１１ａを有し、該孔の中に第５
図Ｃに示すごとき円柱状の永久磁石片１３が、磁極が交
互に配列されるごとく挿入される。

又第５図Ｂの実施例では、軟鉄による磁性体による円板
１２は、その外周部近傍の円にそってほぼ等間隔に円板
１２の回転軸に平行な方向のほぼシリンダ状の複数の孔
１２ａを有し、該孔の中に第５図Ｃにしめず円柱状の永
久磁石片１３が磁極に交互に配列されるごとく挿入され
る。

円板の材質はフェライト製でなくかつ非磁性体でもなく
、軟鉄製としたことは本考案の特徴のひとつで、これに
より円板の極く近傍の磁界が弱くなってかつ磁界の距離
の変化に対する変化率が少なくなるので、磁気センサと
の間の距離ｄにかかわらず、センサにほぼ一定の磁界を
与えることが出来るようになった。

第６図は本考案による磁気円板の特性を従来の技術によ
るものとともに示した特性図で横軸は磁気円板と磁気セ
ンサとの間の距離ｄ、たて軸は磁界の強さくφ、曲線ａ
、ａつ、又は出力端子７゜７ａにおける出力電圧（■９
曲線す、ｂ’）をしめす。

曲線ａは従来の磁気円板における磁界の変化を示し図示
のととくｄの値が小さいとき磁界が急に大きくなるのに
対し、曲線ａ′により示される本考案による磁気円板で
はｄの値が小さくても磁界はそれほど強くはならない。

曲線すは従来の磁気円板の出力電圧特性で、距離ｄが小
さいとき磁界が強すぎて出力電圧が発生しなくなるのに
対し、これに対応する本考案による磁気円板の特性ｂ′
では、ｄの値が小さくても出力電圧が十分に発生する。

この理由は、フェライトよりも軟鉄の方が透磁率が高０
゛ため、従来のフェライト製磁気円板の多極着磁された
極から出て反対の極へ空気中を介して存在する磁界の強
さは強い。

そのため、第６図に示すように、磁気円板と磁気センサ
との間の距離ｄについて、磁界の強さφは曲線ａのよう
になり、かつ出力電圧■は曲線すのようになり、変化率
が大きい。

これに対して、本考案による軟鉄製の磁気は透磁率が高
いため、磁束の多くの部分が円板中を通り、磁気円板か
ら空気中へ出る磁界の強さは弱められ、従って第６図に
示すように、磁界の強さφは曲線ａ／ （φが強い程弱
められる）のようになり、かつ出力電圧■は曲線ｂ′の
ようになり、変化率が小さくなる。

このため、円板又はセンサに取付は誤差があってもセン
サにおける磁界の強さは従来のものほど変動せず、安定
した出力を得ることができ、このことは、薄膜磁性線に
よる磁気センサが特に磁界が強すぎる時に動作が不安定
となるので、取付は誤差に基づく磁界の強さの変化を小
にすることが有効となる。

なお、軟鉄製円板では、フェライト製円板のような着磁
ができないので、円板に孔をもうけて永久磁石片を挿入
するが、磁極としての作用に特に相違はない。

但し、多極着磁フェライト製磁気円板よりも機械的堅牢
さが増す。

次の表は本考案による磁気円板のガウスメータによる実
験結果をしめす。

こノ表から円板がアルミニウムのごとき非磁性体の場合
にはｄの値の小さいときに磁界が非常に強くなるのに対
し、Ｓｌ ５Ｃのごとき磁性体（軟鉄）の円板ではｄの
値が小さくても実用的な磁界が得られることがわかる。

なお実験に使用した永久磁石片はＦＢＩ材で大きさは２
３φＸ２．８ｍｍ、表面磁束密度は６００ガウス、磁極
間ピッチは５、６ ｍｍである。

上述の円板と第２図の磁気センサラ組合せた実験では、
アルミニウム円板では実用可能な距離ｄが１，５〜３．
Ｑｍｍであったのに対し、軟鉄（Ｓ１５Ｃ）による円板
での実用可能な距離ｄはＯ〜２．５ ａｍであった。

以上実施例により詳しく訝明したごとく、本考案による
磁気円板は軟鉄製であるので機械的に堅牢であり、かう
磁気センサとの間の距離ｄに余裕があり特にｄの値が小
さいときの特性が優れているので、円板と磁気センサの
工作精度を従来はどは必要としない。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の技術による磁気円板の構造例、第２図は
磁気センサの構造例、第３図と第４図は・第２図の磁気
センサの特性図、第５図Ａ、Ｂ及びＣは本考案による磁
気甲板の構造例、第６図は磁気円板の特性図である。 □１１．１２・・・・・・円板、１１ａ、１２ａ・・・
・・・孔、１３・・・・・・永久磁石片。

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. （１）軟鉄製の円板と、該円板の外周部にほぼ等間隔で
   もうけられるシリンダ状の孔に挿入される永久磁石片と
   を有し、該永久磁石片は極性を交互に逆にしながら前記
   孔に挿入されることを特徴とする磁気円板。
2. （２）永久磁石片が円板の半径方向に挿入される実用新
   案登録請求の範囲第（１）項の磁気円板。
3. （３）永久磁石片が円板の回転軸と平行な方向に挿入さ
   れる実用新案登録請求の範囲第（１）項の磁気円板。