JPS63153402A - 回転角度センサ - 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】 〔概要〕 回動する物体の回転角度の絶対値を非接触で計測する方
法として、磁性体よりなる二つの同心或いは同一円状の
閉磁路の二等分位置をそれぞれ磁界方向が同一の磁石で
橋渡しして形成すると共に磁気検知素子が同心或いは同
一円状の閉磁路の間隙に設けて構成される回転角度セン
サ。

〔産業上の利用分野〕

本発明は回動する物体の回転角度を測定する回転角度セ
ンナの構成に関する。

船舶、自動車、航空機などの輸送機関を初めとし各種の
機械設備に回動機構が多用されている。

例えばカム機構などがこれに当たる。

本発明は回動する物体の回転角度を非接触で絶対値を測
定できるセンサに関するものである。

〔従来の技術〕

回動する物体の回転角をレーザなどを用いて光学的に測
定する方法がある。

すなわち、回動する物体に付属して光源を設け、対向位
置に多数穴開けされて設けられている検知器の検知位置
を知ることにより回動角度を検出するものである。

然し、この方法は測定設備が大掛かりな割りに検出角度
が飛び飛びのため精度がでないと云う問題がある。

これに対し、発明者等は磁気的に検出する方法を見出し
、既に出願を行っている。（特願昭６１−００９５６６
．６１年１月２０日出願）第４図はかかる回転角度セン
サの平面図であって、磁性体よりなり回動が可能な円環
１の二等分位置に永久磁石２と３が極性を同じくする方
向に備えられており、また磁気検知素子４は円環１の内
側に設けられている。

ここで、円環１は珪素鋼、純鉄、磁性ステンレスなどの
磁性材料からなり、永久磁石２．３はフェライト、アル
ニコ、サマリウム−コバルトなどの磁性材料を用いて形
成されている。

また、磁気検知素子４は磁気抵抗素子かホール素子が用
いられている。

かかる回転角度センサの検出原理は同図に示すように永
久磁石２．３の磁界方向を揃えて配置することにより円
環Ｉの中に閉磁ｒａ５が形成されており、また永久磁石
２，３からは矢印の方向の漏洩磁界６，７が発生してい
る。

然し、永久磁石２と３の漏洩磁界の方向は逆であるから
永久磁石２．３を結ぶ線に直交する直径位置８では漏洩
磁界６，７が相殺されるため漏洩磁界は存在せず、従っ
てこの位置に置かれた磁気検知素子には起電力は発生し
ない。

然し、磁気検知素子４を固定した状態で円環１を徐々に
回転させると永久磁石２．３が近ずくに従って漏洩磁束
密度がふえるために磁気検知素子４の起電力は増加し、
第４図に示す直径値Ｗ８よりも９０°Ｃ回転して永久磁
石と対向した状態で最大となる。

従来の回転角度センサはこのような構成がとられていた
。

然し、回転角度センサが一個の円環１から構成されてい
るために漏洩磁界６，７を生ずる磁性体間の距離が大き
く、そのために検知感度が低いと云う問題があり、また
距離が一定しないために出力特性の直線性が悪いと云う
問題があった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

回動する物体の回転角度を非接触で測定すると共に絶対
値を得る方法として、先に記したように二個の永久磁石
で三等分した円環状の閉磁路と磁気検知素子とからなる
回転角度センサを提案しているが検知感度が低く、また
出力特性の直線性が悪いことが問題である。

Ｃ問題点を解決するための手段〕 上記の問題は磁性体よりなり回転が可能な円環の二等分
位置に磁界方向が同一の磁石を埋め込むことにより該円
環を通る閉Ｍ、路を形成すると共に、該閉磁路に近接し
て漏洩磁界を検知する磁気検知素子を設けてなる回転角
度センサにおいて、磁性体よりなる二つの同心或いは同
一円状の閉磁路の二等分位置をそれぞれ磁界方向が同一
の磁石で橋渡しして形成すると共に磁気検知素子が同心
或いは同一円状の閉磁路の間隙に設けられている回転角
度センサの使用により解決することができる。

〔作用〕

本発明は今まで閉磁路が一個の円環から形成されていた
のに対し、二つの同心或いは同一円状の円環からなる閉
磁路を用い、この円環の二等分位置を永久磁石で結ぶ方
法をとることにより上記の問題を解決するものである。

すなわち、磁性体からなる二個の円環を同一面上に同心
円状に配置するか、或いは同形の円環を上下に配置し、
各円環の二等分位置に永久磁石を設けて閉磁路を形成す
るようにすると、磁性体からなる円環相互間の距離が狭
く且つ一定であるので漏洩磁界強度は大きくなり、また
出力特性の直線性も改良される。

〔実施例〕

実施例１：　（同心円状の閉磁路からなる場合）第１図
は本発明に係る回転角度センサの斜視図、第２図（Ａ）
はこの平面図、同図（Ｂ）はＸ−Ｘ′位置の断面図また
第３図はこの出力特性図である。

図において外側の円環１０は外径３０璽璽、幅３＋ｎ。

高さ５ｍｍ、内側の円環１１は外径２２龍１幅３鶴、高
さ５ｍｍとし、共に純鉄を用いて形成した。

次に、百円環１０．ＩＩを繋ぐ永久磁石１２．１３とし
ては温度特性の優れているアルニコを用いた。

また、磁気検知素子としてはバーバーポール型磁気抵抗
素子１４を使用して回転角度センサ１５を形成した。

第２図は回転角度センサ１５が磁気抵抗素子１４に対し
、僅かに回転した状態を示すもので、外側の円環１０と
内側の円環１１にはそれぞれ矢印で示す方向の閉磁路１
６が形成されており、また内側の円環１１から外側の円
環１０に向けて漏洩磁界１７が形成されており、この一
部は磁気抵抗素子１４を貫通しており、図の場合、永久
磁石１２の漏洩磁束１７により磁気抵抗素子１４に起電
力が発生している。

第３図は永久磁石１２．１３を結ぶ線と′直角な直径位
置を回動角度０°とし角度センサ１５を９０°づつ回動
する場合の出力電圧を記録したもので、直線状の出力を
得ることができた。

実施例２：　（同一円状の閉磁路からなる場合）第５図
と第６図は本発明に係る別の実施例の斜視図であり、実
施例１が同心円状の円環から形成されているのに対し、
この実施例は同一円状の磁性体からなる円環２０．２１
と２２．２３を上下に配置し、この二等分位置に永久磁
石を図示するように配置して構成する。

そして、この間隙位置に磁気検知素子１４、この場合磁
気抵抗素子を固定しである。

この場合、各円環２０，２１，２２．２３に閉磁路が形
成されると共に上下の円環２０．２１　と２２．２３の
間に漏洩磁界が形成され、実施例１と同様の検出出力を
得ることができる。

なお、第６図の実施例においては永久磁石が円環２２．
２３の外側に設けられているので第１図と第５図の実施
例でばＯｏを中心として回動角が最大９０゛であるのに
対し、１８０′の範囲で検出することができる。

ただし、検出電圧の最大値は変わらない。

〔発明の効果〕

以上記したように本発明の実施により回動する物体の回
転角を非接触で絶対値を測定することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る回転角度センサの斜視図、第２図
は本発明に係る回転角度センサの平面面（Ａ）とｘ−ｘ
　’線における断面図（Ｂ）、第３図は実施例に示す回
転角度センサの出力特性図、 第４図は回転角度センサの平面図、 第５図と第６図は本発明の別の実施例の斜視図、である
。 図において、 １、２０，２１，２２．２３は円環、 ２、　３．１２．１３は永久磁石、 ４は磁気検知素子、 ５．１６は閉磁路、　　　６，７．１７は漏洩磁界、１
０は外側の円環、　　　１１は内側の円環、１４は磁気
抵抗素子、 である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 磁性体よりなり回転が可能な円環の二等分位置に磁界方
   向が同一の磁石を埋め込むことにより該円環を通る閉磁
   路を形成すると共に、該閉磁路に近接して漏洩磁界を検
   知する磁気検知素子を設けてなる回転角度センサにおい
   て、 磁性体よりなる二つの同心或いは同一円状の閉磁路（１
   ０）、（１１）の二等分位置をそれぞれ磁界方向が同一
   の磁石（１２）、（１３）で橋渡しして形成すると共に
   磁気検知素子（１４）が同心或いは同一円状の閉磁路（
   １０）、（１１）の間隙に設けられていることを特徴と
   する回転角度センサ。