JPS59615A - 回転位置検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は所定の角度（例えば１８０”）間隔で交互に反
転する矩形波出力を発生する回転位置検出装置に関する
。

従来この種のものとしては、ロータは強磁性体で、でき
ており、１つの凸部を持っていて回転体に取付けられて
いる。また、２つの電磁ピンクアップが１８０°対向し
て、取付けられている。そして、ロータが回転すること
により、凸部が各電磁ビックアンプに、近づいたり、遠
ざかることに（２） より、その磁束変化が出力電圧として各電磁ビックアン
プに現れる。この波形の中には、もれ磁束による電磁ピ
ックアップ相互間の干渉波形が現れる。この干渉波形は
各電磁ピックアップ間の距離を大きく取らないと大きな
振幅となり、スレッシミルドレベルにひっかかり、出力
信号中に干渉波形による誤動作パルスを出す。このよう
に従来例では、電磁ピンクアップを２つ必要とし、かつ
相互の距離を十分とる必要があるため、非常に大きなも
のとなる。また、２つの電磁ピンクアップ出力を信号処
理するために、回路の規模、及びコストが大きくなると
いう欠点がある。このため、点火配電器中に処理回路を
含めて内蔵するのが困難であった。

本発明は上記の欠点を解消するため、所定の角度間隔の
各角度位置で交互に異なる角度情報を有するロータの回
転に伴って角度情報を検出するごとに変化方向が交互に
反転するｌサイクルの交流出力を磁気センサに発生させ
、この各１サイクルの交流出力のうち後から発生する半
波出力に応答（３） して各角度位置で交互に反転する矩形波出方を発生させ
ることにより、１つのセンサにて干渉波に影響されるこ
となく、小型がっ安価な構成にて、所定の角度間隔で交
互に反転する矩形波出方が得られることを目的とする。

以下本発明を図に示す実施例について説明する。

まず、第１図および第２図に示す第１実施例について説
明する。第１図において、ロータ１１は強磁性体ででき
ており、図示せぬ回転体に取付けられている。マグネッ
ト１２，１３．１４．１５は希土類マグネットで、ロー
タ１１の１８ｏ°対向位置に接着剤で、円周方間にＮ、
　　Ｓ極およびＳ。

Ｎ極の対として取付けられている。磁気センサをなすホ
ール素子１８はＧａＡｓのホール素子で、信号処理回路
を形成しているハイブリッドＩＣ基板上１７に、はんだ
付けされている。基板Ｉ７はセンサケース１６に、接着
剤で取付けられている。

第２図に、信号処理回路を示す。５２は差動増幅器、５
３はスレッショルドのヒステリシスを作るヒステリシス
回路、５４はコンパレータ、５５゜（４） ５６はスレッシ１ルドレベルを作る抵抗で、ヒステリシ
ス回路５３、コンパレータ５４および抵抗５５．５６に
よりヒステリシス付矩形波整形回路を構成する。

第１図に示すように、マグネット１２，１３゜１４．１
５はロータ１１に取付けられており、ロータ１１が矢印
の方向に回転した場合、マグネット１２．１３の対でＮ
、Ｓ極の順にホール素子１８に磁界が加わり、マグネッ
ト１４．１５の対でＳ。

Ｎ極の順に磁界が加わる。これにより、ホール素子１８
の出力は、第３図（ａｌの４１に示すように１８０°ご
とに変化方向が交互に反転する波形の交流出力が出る。

この出力を、第２図に示す増幅器５２で増幅し、抵抗５
５．５６とヒステリシス回路５３で作られる第３図（ａ
ｌの破線で示すスレッショルドレベル４２とコンパレー
タ５４で比Ｍ　することにより、第３図（ｂｌの４３の
矩形波出力を得る。この矩形波出力の立ち下り、立ち上
りを利用することでロータ１１の回転に対し０°と１８
０゜で交互に反転する信号が得られる。

（５） 従って、上記第１実施例では、１つのセンサでかつ、処
理回路上に小さなホール素子を置くだけでよく、従来の
ような電磁ピックアップと処理回路を結ぶワイヤも不要
で非常に小型で、安価に１８０°間隔の矩形波信号が得
られる。

第６図に上記第１実施例のものを、内燃機関用の点火配
電器に内蔵した例を示す。ロータ１１は点火配電器のシ
ャフト８５に打込まれている。８２は第２図に示す信号
処理回路を含む回転検出体で配電器のハウジング８６内
のロータ１１との対向位置に、ねじ８２ａで取付けられ
ている。８３は強磁性体でできており、第６図（Ｂ）に
示すごとく多数の歯山を持つロータであり、シャフト８
５に打込まれている。８４は電磁ピックアップでハウジ
ング８６内のロータ８３との対向位置にねじ８４ａで取
付けられている。この電磁ピックアップ８４の出力は、
回転検出体８２内の信号処理回路（図示せず）で信号処
理する。

この第６図のものでは、第１図および第２図に示す回転
位置検出装置の出力をＯｏと１８０°の、？） 基準信号として使用し、角度信号として、ピックアップ
８４と多数の山を持つロータ８３による出力を、第１図
図示のハイブリッドＩＣ基板１７上の信号処理回路で信
号処理する例を示す。その信号処理後の出力波形を第７
図に示す。この第７図において、（ａ）の９１が基準信
号波形で、（ｂ）の９２が角度信号波形であり、これら
の基準信号と角度信号とによって、内燃機関の点火や燃
料噴射が電子的に制御される。

なお、上述した第１実施例では、第４図（Ａ）のように
２ケのマグネット１２．１３（又は１４゜１５）を使用
して円周方向のＮ、Ｓ極（又はＳ。

Ｎ極）の対を作ったが、第４図（Ｂ）に示すように１つ
のマグネット６１にＮ、Ｓ極を着磁してもよい。また、
上述した第１実施例では、マグネットに、希土類を使用
したが、フェライト、アルニコ等、何でもよい。また、
ホール素子としてＧａＡｓを使用したが、ＳｔやＩｎＳ
ｂ等でもよい。

また、ロータ１１の材質は強磁性体の方が出力は大きい
が、取付等の関係より樹脂等の非磁性体を（７） 使用してもよい。

また、第５図に示すように、非磁性体のロータ７１に円
周方向Ｎ、Ｓ極着磁の各マグネ・ノド７２゜７３を１８
０°対向して取付けても第３図（８１の４１のような波
形が得られる。ただし、出力は多少小さい。

本発明の第２実施例を以下に示す。上記第１実施例では
磁気センサとしてホール素子を使用したが、第２実施例
では磁気抵抗素子を使った場合を示す。第８図に、その
構成を示す。ロータ１０１は強磁性体で作られており、
回転体に取付けられている。マグネット１０２．１０３
はフェライトマグネットで、ロータ１０１の１８０°対
向位置に半径方向のＳ、Ｎ極とＮ、Ｓ極として接着剤で
固定されている。１０４はバイアス磁石材の磁気抵抗素
子で例えばソニー製のＤＭ２０２やＤＭ２０９である。

これは、信号処理回路を形成するハイブリッドＩＣ基板
１０５に、はんだ付けされている。基板１０５はセンサ
ケース１０６に接着剤で取付けられている。

（８） 第９図に、バイアス磁石材の磁気抵抗素子１０４のパタ
ーン１２４〜１２７の接続及びバイアス磁石（図示せず
）の磁界１２１の方向を示す。

バイアス磁石の磁界１２１は素子パターン１２４〜１２
７に対して４５°方向を向いている。１２２及び１２３
は出力端子である。

第１０図に、バイアス磁石付磁気抵抗素子１０４の動作
原理図および出力波形図を示す。１２１はバイアス磁石
の磁界、１３２，１３３はマグネット１０２．１０３よ
りの被検出磁界である。磁気抵抗素子１０４は、磁界が
素子のパターン１２４〜１２７に対して平行な時に、そ
のパターンの抵抗が大きくなり、垂直の時、抵抗が小さ
くなる性質がある。よって、第１０図（ａｌの左側に示
すごとく各磁界１２１と１３２の合成磁界１３４が左上
がりの状態では、１９Ｆｙｊで、パターン１２４と１２
７の抵抗は小さくなり、パターン１２５，１２６の抵抗
は大きくなる。よって、出方端子１２２は電源とグラン
ドの中点電位より高い電圧、出方端子１２３は低い電圧
となる。また、第１０図（ａｌの（９） 右側に示すごとく各磁界１２１と１３３の合成磁界１３
５が右上がりの状態では、逆に出方端子１２２は低い電
圧、１２３は高い電圧となる。

また、第１０図ｔａ＋の中央に示すごとく被検出磁界が
なく、バイアス磁界１２１のみの場合は、各パターン１
２４〜１２７の抵抗は等しく、各出方端子１２２，１２
３は中点電位となる。被検出磁界が第１０Ｆｆ！Ｊ（ａ
）ノ１３２がら１３３に変化した場合の出力端子１２２
の出方波形を第１０図（ｂｌの１３６に、出力端子１２
３の出力波形を第１０図（Ｃ）の１３７に示す。１１１
１０図（ｄｌの１３８は各出方端子１２２．１２３間の
差動出力である。

第１１図は第２実施例でのロータ１０１に対するバイア
ス磁界１２１の方向を示す。第１２図（８）の１５１は
マグネット１０３のＳ極付近での、磁気抵抗素子１０４
に対する被検出磁界の変化を示す。第１２図＋ａ＋の１
５２はマグネット１０２のＮ極付近での磁気抵抗素子１
０４に対する被検出磁界の変化を示す。第１２図（ａｌ
のバイアス磁界１２１と被検出磁界１５１との合成磁界
を第１２図（ｂｌの（１０） １５４に示す。第１２図（ａ）のバイアス磁界１２１と
被検出磁界１５２との合成磁界を第１２図山）の１５５
に示す。第１ｏ図で示したように、合成磁界が左へ傾む
くと各出方端子１２２，１２３間の出力電圧は高い方へ
、右へ傾むくと低い方へ変化する。よって、第１２図（
ｂ）の左側で示す合成磁界１５４の場合は第１２図＋０
１の左に示すごとく、出力電圧１５７は、初め低い方へ
、その後に高い方向へ変化する。逆に、第１２図（ｂ）
の右側に示す合成磁界１５５の場合は、第１２図（Ｃ１
の右側に示すごとく初めに高い方へ、その後に低い方へ
変化する。よって、第３図（ａｌの４１の波形が得られ
る。

この第２実施例における信号処理回路は第１実施例と同
様に第２図のものが用いられる。本実施例では、各マグ
ネット１０２，１０３に、フェライトマグネットを使用
したが、アルニコや希土類のマグネットを使用しもよい
。また、ロータ１０１の材質は、強磁性体の方が出方は
大きいが、取付等の関係より、樹脂等の非磁性体を使用
してもよい。また、第１実施例のホール素子１８に比べ
て（１１） 第２実施例の磁気抵抗素子１０４は、弱い磁界で、高い
出力が得られるので、弱い磁力のマグネットの使用がで
きる。また、マ°グネットと検出素子との間の距離の大
きい場合に有利である。

本発明の第３実施例を第１３図に示す。この実施例では
電磁ピックアップを使用した場合を示す。

ロータ１６１は強磁性体で作られており、１８０゜対向
する位置に凸部１６２と凹部１６３を持っており、その
間は、なだらかな傾斜面で結ばれている。１６４は電磁
ピックアップで、縦長の鉄心１６５を有している。１６
６は信号処理回路である。第１４図に回路図を示す。１
７１は電磁ピックアップ１６４のピックアップコイルで
、コンパレータ５４．スレソシロルドレベルを決める抵
抗５５．５６ヒステリシス回路５３は第２図のものと同
じである。

以下第３実施例の動作を説明する。まず、ロータ１６１
の凸部１６２が電磁ピックアップ１６４の鉄心１６５に
近づくと、そこを通る磁束は急激に増加し、遠ざかると
磁束は急激に減少する。こ（１２） の時、ピックアップコイル１７１には、１３図１８）の
初めに高い方向へ、その後低い方向に出る波形４４が得
られる。これは従来と同様である。次に、ロータは、な
めらかに、形状が高くなっており、鉄心１６５との対向
面は、大きくなって行く。この時、磁束は増加するが、
その変化がなめらかな出る。）そして、凹部１６３に近
づく時には、鉄心１６５を通る磁束は十分大きくなって
いる。そして、凹部１６３では、鉄心１６５に対向する
面がなくなるため、急激に磁束が減少し、その後凹部１
６３を過ぎると、急激に磁束が増加する。この磁束の増
減の順序は、凸部１６２が増加、減少の順で、凹部１６
３では減少、増加と反対になるため、第３図（ａｌの４
５のように凸部１６２での出力４４と反対の順に出力が
出る。そして、凸部１６２にいたるまでは、なめらかに
形状が低（なっており、鉄心１６５との対向面を減少し
、磁束をなめらかに減少させている。この部分での出力
（１３） もほとんど出ない。よって、第３図（ａｌの４１の波形
とほぼ等しいものが得られる。

この第３実施例では、電磁ピンクアップ１６４を使用す
るために、十分な回転で使用する場合、出力電圧が十分
大きいので、第１．第２の実施例の時のように差動増幅
器５２によって信号を増幅する必要がなく、第１４図に
示すように、ビックアンプコイル１７１の出力を直接コ
ンパレータ５４に入力して出力が得られる特徴がある。

なお、上記各実施例では出力信号として０°と１８０°
の２ケの信号を得ているが、その角度幅及び数（２以上
の偶数）は任意である。

また、上記第１．第２実施例では強磁性体のロータにマ
グネットを取付けているが、ロータ全体をマグネットで
作り、その一部に必要な着磁をほどこしでもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の第１実施例を示すセンサ部分の部
分断面平面図、第２図は上記第１実施例の電気回路図、
第３図は上記第１実施例の作動説（１４） 明に供する各部波形図、第４図（Ａ）、　　（Ｂ）は上
記第１実施例におけるロータの要部構成の２例を示す平
面図、第５図は上記第１実施例におけるロータの他の実
施例を示す平面図、第６図（Ａ）は上記＠１実施例のも
のを内燃機関用点火配電器に内蔵した応用例を示す縦断
面図、第６図（Ｂ）は第６図（Ａ）図示配電器における
角度検出用のロータを示す平面図、第７図は第６図図示
配電器における基準信号および角度信号波形図、第８図
は本発明装置の第２実施例を示すセンサ部分の部分断面
平面図、第９図は上記第２実施例における磁気抵抗素子
のパターンの接続図、第１Ｏ図は上記磁気抵抗素子の動
作原理および出力波形図、第１１図は上記第２実施例に
おけるセンサ部分の正面図、第１２図は上記第２実施例
におけるセンサの磁界変化方向および出力波形図、第１
３図（Ａ）〜（Ｃ）は本発明装置の第３実施例における
ロータの左側面図、平面図および右側面図、第１３図（
Ｄ）は上記第３実施例における全体構成の正面図、第１
４図は上記第３実施例の電気回路図であ（１５） る。 １１．７１，１０１，１６１・・・ロータ、１２〜１５
．６１，７２．７３，１０２，１０３・・・角度情報を
形成するマグネット、１８・・・磁気センサをなすホー
ル素子、５３，５４，５５．５６・・・ヒステリシス付
矩形波整形回路を構成するヒステリシス回路、コンパレ
ータ、抵抗、１０４・・・磁気センサをなすバイアス磁
石付磁気抵抗素子、１６４・・・磁気センサをなす電磁
ピックアップ、１６２゜１６３・・・角度情報を形成す
る凸部と凹部。 代理人弁理士　岡　部　　　隆 （１６）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ＋１１所定の角度間隔の各角度位置で交互に異なる角度
   情報を有するロータと、このロータの回転に伴なって前
   記角度情報を磁気的に検出してこの角度情報を検出する
   ごとに変化方向が交互に反転する１サイクルの交流出力
   を発生する磁気センサと、この磁気センサに発生する各
   １サイクルの交流出力のうち後から発生する半波出力に
   応答して所定の角度間隔の各角度位置で交互に反転する
   矩形波出力を発生するヒステリシス付矩形波整形回路と
   を備えるリー位置検出装置。 （２）前記ロータの角度情報は、円周方向のＳ、　Ｎ極
   とＮ、　　Ｓ極との磁極が所定角度間隔の各角度位置で
   交互に形成されたものよりなり、前記磁気センサはホー
   ル素子よりなる特許請求の範囲第１項記載の回転位置検
   出装置。 （３）前記ロータの角度情報は、Ｓ極とＮ極との磁（１
   ） 極が所定間隔の各角度位置で交互に形成されたものより
   なり、前記磁気センサはバイアス磁石付磁気抵抗素子よ
   りなる特許請求の範囲第１項記載の回転位置検出装置。 （４）前記ロータは強磁性体よりなっていてこのロータ
   の外周面に角度情報をなす凸部と凹部とが所定間隔の各
   角度位置で交互に形成されると共にこの凸部と凹部との
   間がなめらかな面で結ばれてなり、かつ前記磁気センサ
   は電磁ピンクアップよりなる特許請求の範囲第１項記載
   の回転位置検出装置。