JPS62239020A - 回転センサ− - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、物体が回転することにより誘起される磁束変
動を高感度・高精度に検知するための信頼性の高い、し
かも経済的な回転センサーに関するものである。より詳
しくは、本発明（Ｊ自動車に用いられろクランク・アン
クル・センサーやアンチ・ブレーキング・システムに用
いられろ車輪の回転センサーに関するしのである。

（従来の技術） 従来、物体か回転することにより誘起さイ１ろ磁束変動
を検知して、物体の回転数や回転角度を計測する回転セ
ンサーとしては、第３図に示すように、回転体（１）の
中心から放射方向（円形の回転体では半径方向）に、磁
極の中心軸方向を一致させた磁束源（２）、例えば永久
磁石もしくは電磁束源（以下、単に磁束源という場合ら
ある。）を配置し、物体の回転によって、磁束源の発生
する磁束を回転させて、変化させ、この磁束の変動を、
磁性材１（１に銅線を巻回した回転センサー（３）で、
検知し電圧信号に変換して用いている。

特開昭５Ｌ−２６１１２号公報には、回転センサーの芯
桐として双安定磁気特性を有ずろ磁性材料を用いると、
鋭いパルス状の電圧信号が得られ、回転角度の精度に優
れた、感度のよい回転センサーか得られろことを開示ず
ろ。

（発明が解決しようとする問題点） ところが、アンチ・ブレーキング・システムに用いられ
ろ車輪の回転センサーの様に、６０ｒｐｍ以−［・の低
速の回転検出が特に重要となる場合や白亜Ｊ＋１１に用
いられろクランク・アングル・センサーの様に、センサ
ーに要求される経済性が非常に強く、エンジン・フレー
ムなどへの機械加工を可能な限り少なくオろ必要かあり
、ノイズが多く回転信号の弱い状況において、精度のよ
い回転信号を得ようとする場合では従来型のセンサーを
用いろ出力が充分得られない−にに、ノイズが多くなり
、Ｓ／Ｎ比が低下し、このような用途に（Ｊ適さないと
いう欠点があった。低速回転を検知ずろ際に、従来の回
転センサーを用いて、出力やＳ／Ｎ比を充分なものにし
ようとすると、形状が大きくなり過ぎたり、複雑な機械
加工が必要となったりして経済性が不足する。このこと
（」エンジン・フレームなどへの機械加工を可能な限り
少なくずろ必要があり、センサーに経済性が強く要求さ
れる自動車のクランク・アンクル・センサーに（」特に
重要である。

本発明の目的は、自動車のエンジン・ルーム内でのクラ
ンク軸の回転測定や低速での車輪の回転測定のようにノ
イズが多く、信号が弱い場合において、高感度でＳ／Ｎ
比がよく、しかも高精度で信頼性もある経済的な回転セ
ンサーを提供することにある。

（問題点を解決するための手段） 本発明者等は、かかる問題点を解決するために鋭意検討
の結果、双安定磁気特性を有ずろ磁性材料を磁芯とし、
それに銅線を巻回した磁気センサーを複数個直列に接続
ずろと、単独の磁気センサーで得られる出力信号が重畳
され高い出力が得られろことを見出し本発明を成すに到
った。即ち、本発明は双安定磁気特性を有する磁性材料
を磁芯とする複数個の直列に接続された磁気センサーと
回転体に装備された１または２以上の磁束源から成り、
回転体の回転によって磁束源から誘起される磁束変動に
より各磁気センサーで発生する出力波形を重畳し、かつ
、全磁気センサーにより得られた合成波また（」その包
絡線が単一の磁気センサーで得られろパルスの振幅より
高い振幅を有するように前記磁気センサーおよび磁束源
が配置されるごとを特徴とする回転センサーを要旨とす
るものである。この場合、ノイズは、複数の磁気センサ
ーで全く独立に検知されるため、相互に干渉し合い、単
独のセンサーの場合とほぼ同レベルにとどまる。従って
、Ｓ／Ｎ比が向」ニする。

本発明の重要な点は、同時に磁束の変動をもたらす磁束
源を異なる回転位置に複数個配置し、それぞれの位置で
の磁束変動を直列に接続した複数の磁気センサーで検知
１７、各々の磁気センサーのパルス状の回転信号を重畳
して用いる点にある。

磁気センサーと磁束源との配置はパルス信号が重畳して
、略正弦波またはその合成波の包絡線が単一の回転セン
サーで得られろパルスの振幅より大きくなるように設定
される。このとき、各回転センサーで得られろ出力信号
は同期されていることが好ましい。この信号を単独の回
転センサーで測定した場合と比較すると、非常に高い信
号レベルが得られるだけでなく、重畳されるセンサー信
号の数が充分に多（」れば回転体に配置される複数の磁
束源と、それがもたらす磁束変動を検知する複数の直列
に接続された磁気センサーの位置関係に無関係な回転体
の回転に同期した高精度な正弦波形の信号が得られろよ
うになる。このとき、個々の磁気センサーで独Ｎｒに検
知されるノイズは相−ｒ５Ｈに干渉し合うため、単独の
磁気センサーを用いた場合とほとんど変わらない電圧レ
ベルを示すばかりでなく、突発的なスパイク状のノイズ
は逆に減少オろので、Ｓ／Ｎ比は、極めてよいものとな
る。

このような高感度・高精度のセンサー信号を従来方式の
７１′１独磁気センザーにおいて実現ずろ丸めに磁芯を
大型化したり、巻回する銅線の数を増やしてら、形状に
無理が生しろばかりでなく、経済的に乙引き合わないも
のとなってしまうか同時にノイズら増大してしまうため
実現不可能であった。

直列に接続する磁気センサーと、回転体に配置オろ１み
車高ｉの数や強さは、回転信号が必要とされる精度と出
力電圧レベル、それにＳ／Ｎ比によって定まる。ノイズ
を相互に干渉させて減少し、しかも、双安定磁気特性を
有する磁性相別を用いた個々の磁気センサーから得られ
ろスパイク状の回転信号を重畳させることによって信号
の精度を向」二さＵる目的のためには、好ましくは磁束
源の数は、４つ以上回転体に配置することが望ましく、
直列に接続ずろ磁気センサーの数は１０個以上が望まし
円さらに、好ましくは、回転体に設置する磁束源は回転
体の回転円周上に均等に配置４−ろことか望ましく、同
時に、その磁束変動を検知−４゛ろ磁気センサーら対応
オろ位置に均等に配置オろことが望ましい。

たたし、磁束源に対応する位置の数が磁気センサーの数
に比へて少ない場合には、２個以上のセンサーを同一・
の検知位置で直列に接続し、それらを何ケ所かの磁束源
に対応オろ位置に配置し、ざらに全体を直列に接続する
ことら可能である。実施例はこの場合に相当し、磁石は
回転体の周一１−に９０°ｆｉ１度を有して４つ配置さ
れ、この磁石と対応する４箇所にそれぞれ３つのコイル
を直列に接続した回転センサーを配置している。また、
磁気センサーか回転体−ににあり、磁束源か回転体の周
囲にあってもよい。また、回転体の形状（１回転して磁
束変動を誘起オろものであればとのようなものでもよい
が、より好ましくけ円形かそれに近い形状が望ましい。

エンジン・ルーム内のクランク・アングル・セ７一 ンザーやＩ）Ｃザーボ・モーターの回転計測では回転セ
ンサーを設置するスペースが非常に制限される場合や、
経済的な要求から機械的な加工を最小限度にしたい場合
があり、回転によって誘起される磁束変動を磁束源から
１０ｙｔｔｙｒｒ以上離れた位置において検知したい必
要が生ずる。磁束源から離れた位置では、一般に磁力線
の間隔が開いてしまい回転体の回転軸の中心から半径方
向に、磁気センサーの中心軸のある従来の方式の回転セ
ンサーを設置しても充分な出力が得られない。そこで、
このような場合に回転円周の接線方向と平行に、磁気セ
ンサーの中心軸を設置すると回転円周の接線方向に平行
な磁界ベクトルの変動を主に検知することによって、よ
り大きな出力を得ろことができる。しかも平行に設置す
るのであるから限られたスペースであっても、磁芯の長
さを長くずろことができ、同一径の銅線であれば、より
多くの巻き数を回すことができる。従って、出力の高い
回転センサーとなる。しかも回転円周の接線方向に平行
に設置すればよいので取り扱いが容易な」二に、機械的
な加工を必要最小限にとどめることかでき、経済性を有
ずろセンサーとなる。この回転円周接線方向に平行に設
置１７だ複数個の磁気センサーを、直列に接続すると、
Ｓ／Ｎ比のよい、高感度・高精度なセンサーとなる。

さらに、磁気センサーの磁芯として、ＰＯ基アモルファ
ス磁性柑１パ１を用いろと、従来の利１パ１に比べて保
持力が小さく、飽和磁束密度が高い１−に、角型のＤ　
Ｉ−１特性をｂつので出力の高い、高感度・高精度な回
転パルス信号を１１．するごとができろことがすでに知
られている。この磁気センサーを複数個直列に接続する
と、Ｓ／Ｎ比の非常に優れた高感度・高精度な回転セン
サーとなろ。

［実施例］ 次に本発明を実施例により具体的に説明する。

ｇ；埴（ｉ、！！！リー□Ｉ　　Ｊ’；　、ｋ　ｉ：Ｊ
’　　ｋｌｓ　Ｉ’４　イ＆史−１一実施例１の装置の
概略図を第１図に示す。６０ＦＩＭの半径、厚さＩＯｙ
ｒｍのアルミ製円形ディスクを回転体（１）とし、この
ディスクの外縁に磁束密度か２．５ＫＧのザマリウム・
コバルト磁石（２）を４ケ、９０°の位置関係にある十
字の対称な位置に設置した。磁石の形状ば、４．５φｍ
ｔｘの径で、厚さは２屑Ｍである。磁極の向きは、回転
体の中心軸から、放射する方向とした。　この回転ディ
スクは、内径１２０Ｉ１ｍ、外径１３６屑ｚのアルミ製
パイプ（４）（厚さ８　Ｒｍ）の内部に中心軸を合わせ
て、設置されている。このアルミパイプの外側から、デ
ィスクの回転を計測した。

実施例１の回転センサー（３）は、径１２５μｎのＦ　
ｅ」１にアモルファス金属線Ｍｔ、（ユニチカ株式会社
製ＡＣ−１）を１０本束ねて長さ４０ｍｍの磁芯とし、
それを径８０μｍのポリウレタン被覆銅線を１４００タ
ーン巻きしたもの３個を直列に接続した。

３個の磁気センサーが直列に接続されたしのをアルミパ
イプ（４）の外側に、十字の位置に、磁芯の中心軸を円
周の接線方向に平行になるように４ケ所設置し、更に直
列に接続した。この時、銅線に発生する起電力の向き（
′Ｊ１合計１２個の磁気センサーて同一になるように接
続している。

比較例１は、第３図に示すように、通常使用されている
径３ｍｚ、長さ２０龍の軟鉄磁芯材料に、径８０　ツノ
屑の銅線を１４００タ一ン在回した回転センサーを（吏
用した乙のである。

クランク・アンクル・センサーでは、エンンンのアイド
リンクに相当する回転数３６０　ｒｐｍでの回転計測が
重要であるので、回転数３６０　ｒｌｌｌｍでの出力電
圧（ピーク値）を実施例１と比較例１で比較したところ
、表の結果を得た。また、得られた波形を実施例１は第
２図に、比較例Ｉは第４図に示した。

また、回転数３６０　ｒｐｍにおいて回転に同期して、
電圧信号がゼロをよぎる点を調べたところ、３００回の
測定で、実施例では回転角度で十ピの精度があったが比
較例では、最大で３０°、（１１均でｂ±１０°の誤差
が見られた。

（発明の効果） このように、本発明は、高感度・高精度な回転センサー
となるばかりでなく、取り付けの容易な経済性のある回
転センサーである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例Ｉの装置を示す概略図である。 第２図は本発明の実施例１の装置で得られた出力波形を
示す。 第３図は従来例、特に比較例１の装置を示す概略図であ
る。 第４図は比較例１の装置で得られた出力波形をポケであ
る。 泣つ　ゞ゛ 着２；図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、双安定磁気特性を有する磁性材料を磁芯とする複数
   個の直列に接続された磁気センサーと回転体に装備され
   た１または２以上の磁束源から成り、回転体の回転によ
   って磁束源から誘起される磁束変動により各磁気センサ
   ーで発生する出力波形を重畳し、かつ、全磁気センサー
   により得られた合成波またはその包絡線が単一の磁気セ
   ンサーで得られるパルスの振幅より高い振幅を有するよ
   うに前記磁気センサーおよび磁束源が配置されることを
   特徴とする回転センサー。 ２、磁性材料がＦｅ基アモルファス磁性材料である特許
   請求の範囲第１項記載の回転センサー。 ３、直列に接続して用いる磁気センサーの各々の磁芯の
   中心軸を回転体の回転円周の接線方向に配置した特許請
   求の範囲第１項記載の磁気センサー。 ４、磁束源が回転体の円周上に９０°の角度をなして４
   つ配置され、かつ磁気センサーが対応して９０°の角度
   を有して４つ配置されている特許請求の範囲第１項記載
   の回転センサー。 ５、４つの磁気センサーのそれぞれが３つのコイルを直
   列に接続されたものである特許請求の範囲第４項記載の
   回転センサー。