JPS63180865A - 回転検出装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、ＦＡ機器の位置決め制御等に使用される回
転数９回転角および回転速度を検出する磁気式の回転検
出装置に関する。

〔従来の技術〕

ＦＡ器における位置決め制御に使用されるロータリーエ
ンコーダや自動車における回転数センサなど回転検出装
置は、普及するに伴なって高速。

高精度かつ高信頼性が求められるとともに、回転速度の
検出も重要視されている。

従来の回転検出装置としては、回転板にスリット孔を設
け、スリット孔を通過する光をａ−ｓｉ半導体などの受
光素子で検知する光学式回転検出装置。磁性体からなる
回転板の外周上に突起部を設け、外側に設けた検出コイ
ルに鎖交する磁束を突起部が断続することによシ、検出
コイル起電力を発生させる発電式の回転数検出装置。突
起部の通過を磁石とホール素子とを組合わせて検出する
磁気式回転数検出装置。回転板の外周上にＮ極とＳ極が
交互に着磁された着磁極を設け、その極性変化をホール
素子あるいは磁気抵抗素子（半導体もしくは強磁性薄膜
）などの磁気センサで検出する磁気式回転角検出装置な
どが知られている。光学式回転検出装置はスリット孔お
よび受光素子を精密に微細加工することＫよシ回転角の
検出分解能をかなシ高い精度まで高めることが可能であ
シ、また磁気式回転角検出装置においても最近の高精度
の着磁技術、磁性薄膜形成形技術等の進歩によシ、光学
式に比べて高い応答速度を得ることが可能になっている
。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、従来の光学式回転検出装置においては、
受光素子の追従性に限界があるために応答速度をある程
度以上高められないという問題があシ、かつ受光素子が
周囲温度の影響を受けやすく信頼性にや＼問題がある。

また、従来の磁気式回転角検出装置においても、ホール
素子や磁気抵抗素子が周囲温度の影響を受けやすく、か
つこれを補償するためのセンサ回路構成が複雑になると
いう問題がある。

また、従来の光学式、磁気式回転検出装置において、回
転数や回転角等の回転量の検出とともＫ、回転速度を検
出しようとする場合、カウント信号を単位時間崩シのカ
ウント数に変換する回路を必要とするために、速度検出
器の回路構成が複雑化するという問題がある。

この発明の目的は、周囲温度の影響が排除されて信頼性
が高く、回転速度信号がアナログ化されて回路構成が簡
素化され、かつ高速応答性のよい磁気式の回転検出装置
を得ることにある。

〔問題点を解決するだめの手段〕

上記問題点を解決するために、この発明によれば、外周
面に等ピッチで着磁された磁極が周方向に１ピッチずれ
るよう間隔を保って回転軸に固定された一対の回転板と
、両回転板の着磁極に近接して回転軸に平行に支持され
一方側に延出部を有するサモルファス細線と、前記延出
部に巻装された高周波励磁コイルおよび回転量検出コイ
ルと、変調波成分を検出してその二値化信号から回転量
を求める回転量検出器と、前記アモルファス細線の内回
転板間対応部に巻装された速度検出コイルと、この速度
検出コイルに誘起する電圧の波高値を検出して回転速度
を求める回転速度検出器とを備えるものとする。

〔作　用〕

一対の回転板の着磁極を周方向に１ピッチずらせて回転
軸に互いに間隔を保持して支持し、両回転板Ｋまたがシ
、かつ一方側に延出部を有するアモルファス細線を回転
軸に平行に、かつ着磁極に近接して配置すれば、アモル
ファス細線の両回転板にまたがる部分には回転板の回転
に伴なって１ピッチ毎に方向が変わる磁束が通シ、この
磁束によってアモルファス細線は磁化反転するので回転
板の回動を検知できる。また、回転速度の上昇とともに
磁束の変化速度ｄφ／ｄｔが大きくなる。そこで、アモ
ルファス細線の両回転板にまたがる部分（間隙に対応す
る部分）に速度検出コイルを巻装すれば、磁化反転によ
シ１ピッチ毎に極性が変シ、磁束変化速度により反転の
周期が連続的に変化する電圧を誘起することができるの
で、このアナ口グ信号を回転速度検出器で回転速度とし
て表示することができる。また、アモルファス細線の延
出部にも上記磁束の一部が通るので、この部分に高周波
励磁コイルと回転量検出コイルを重ね巻きすれば、回転
量検出コイルには前記通過磁束によって変調された高周
波電圧が誘起される。そこで、回転量検出回路で変調波
を取シ出し、これに同期した２値化信号に変換すれば、
２値化信号をカウントすることによ）回転角１回転数を
検知することができる。またアモルファス細線は０．１
露程度と細く、コイルも小形に形成でき、かつ高周波領
域でも透磁率が大きく９周囲温度の影響を受けないなど
の優れた性質を有するので、小形かつ高速応答性、高信
頼度の回転検出装置が得られる。

〔実施例〕

以下この発明を実施例に基づいて説明するＯ第１図は実
施例装置を示す断面図である。図においてケース１０内
には、図示しない回転体に連結された回転軸１の一方端
が軸受ＩＡを介して挿入されており、それぞれ外周面に
Ｎ極とＳ極が等−６＝ ピッチで交互に着磁された着磁極２Ａおよび３Ａを有す
る２枚の回転板２および３が所定の間隔を保持して互い
に平行に回転軸１に支持されており、着磁極２Ａおよび
３Ａは、Ｎ極とＳ極が１ピッチ周方向にずれるよう形成
されて、軸方向１００に並行な同−角度方にはＮ極とＳ
極が互いに対向するよう形成されている。また、４は例
えばＣｏ基非晶質合金等からなるアモルファス細線であ
シ、磁歪性が少く強じんで高周波領域まで高透磁率を保
持する性能を有する。アモルファス細線４は回転軸ＩＫ
平行に両回転板２，３の着磁極２Ａ、３Ａの表面に近接
して配され、その一方端は一方の回転板（図の場合回転
板３．の側方）にまで延出されており、両回転板の間隙
部および延出部で取付部材９Ａ、９ＢＫよシ支持され、
基台９によシケース１０に支持されている。なお、取付
部材９Ａの内側にはアモルファス細線４に巻装された図
示しない速度検出コイル７が収納支持されておシ、リー
ド線７Ａを介して速度検出器１７に導電接続されてお夛
、取付部材９Ｂの内側にはアモルファス細線４に巻装さ
れた図示しない高周波励磁コイル５および回転量検出コ
イル６が互いに重ね巻きされておシ、それぞれリード線
５Ａおよび６Ａを介して発振器１５および回転量検出器
１６に導電接続されている。

第２図は実施例装置の動作を説明するための要部の斜視
図であり、アモルファス細線４には外径０．１２５＋ａ
ｍ、長さ５０ｍ程度のＣＯ基アモルファス細線を用い、
高周波励磁コイル５を発振器１５によ、り　２００　ｋ
ｌｌｌｚ程度の高周波励磁電流５０によって励磁した状
態で回転軸１を所定の速度で回転させた状態について考
える。まず、アモルファス細線４の延出部に巻装された
高周波励磁コイル５が発振器１５の出力高周波励磁電流
５０によって磁化されることによシ、アモルファス細線
４の延出部は高周波磁化されるが、周波数が高いために
回転板２側では減衰し、速度検出コイル７が巻装された
部分における高周波磁束は微弱になる。一方、アモルフ
ァス細線の回転板２および３にまたがる部分ではアモル
ファス細線が着磁極２人側でＳ極に対向するときは２着
磁極３Ａ側ではＮ極に対向し、かつ回転板が１ピッチ回
動する毎に極性が反転するので、アそル７アス細線４は
１ピッチ回動する度に磁化反転し、かつ回転板の回転速
度の上昇に伴なって磁束の変化速度ｄφ／ｄｔが大きく
なる。また、このような磁化反転およびｄφ／ｄｔはア
モルファス細線４の延出部にも影響を及はすことになる
〇したがって、アモルファス細線の両回転板にまたがる
部分（間隙対応部）に巻装された速度検出コイル７は磁
化反転に伴う磁束変化速度ｄφ／ｄｔを主に検知して速
度信号７０を速度検出器１７に向けて出力し、延出部に
励磁コイル５と重ね巻きされた回転量検出コイル６は磁
化反転磁束によって振動変調された高周波磁束を検知し
て回転量信号６０を回転量検出器１６に向けて出力する
。

第３図は高周波励磁電流波形、第４図は回転量信号波形
、第５図は回転量検出器の出力２値化信号をそれぞれ示
す波形図である。第３図に示す振幅２　Ｖｏなる高周波
励磁電流５０によって高周波磁化されたアモルファス細
線４の延出部の磁界は、これより低い周期の磁化反転磁
界によって正の飽和値側、負の飽和値側交互にバイアス
されるととによって磁束変化が小さくなシ、その結果回
転量検出コイル６の出力回転量信号６０は、第４図に示
すように振幅２ＶＯに比例した高周波成分６５が振幅Δ
■なる磁化反転成分６７によって変調された振幅変調波
となる。そこで、回転量検出器１６において低域沖波器
を通して磁化反転成分６７のみを取シ出し、比較器にお
いて比較レベルＶを基準にして矩形波パルスに変換し、
第５図に示す２位化信号１６０に変換すれば、２位化信
号を計数することによシ回転軸１の回転角および回転数
を知ることができる。

第６図は実施例装置における速度信号波形図であシ、速
度検出コイル７の出力速度信号７０はアモルファス細線
４の磁化反転にともなって、Ｎ極。

Ｓ極が１ピッチ移動するたびに極性が変化する高周波成
分が重畳した交流波形を示し、その波高値ｖ１は回転板
２，３０回転速度によってアモルファス細線中の磁束の
変化速度が変化することによシ、回転速度に比例して上
昇する。

第７図は速度信号の波高値対着磁極の通過速度特性線図
であり、速度信号の波高値ｖｌは、毎秒当ルの着磁極の
通過度数にで表わした磁極の通過速度に比例して連続的
に変化する。したがって、回転速度検出器で速度信号７
ｏを低域Ｆ波器を通して高周波成分を除去し、速度信号
７ｏの波高値を求めることによ多回転速度をアナログ量
として求めることができる。

々お、Ｃｏ基アモルファス細線は、パーマロイ。

フェライトなどの他の磁性材料に比べて高周波領域まで
透磁率が高く外部磁界に対する感応性に富み、機械的に
強じんで、５０　ｕｍ程度の細線を用いても形態安定性
を有するので、検出コイル７の出力速度信号は回転板２
．３の着磁極に対して高速回転に感度よく感応し、応答
速度および回転分解能の高い回転検出装置を得ることが
できる。また、アモルファス細線は周囲温度依存性がホ
ール素子。

半導体磁気センサ、受光素子などに比べて著しく小さく
、センサとしての検出コイル、励磁コイルも機械的、熱
的に強じんなので、長期信頼性に富んだ回転検出装置を
得ることができる。

〔発明の効果〕

この発明は前述のように、外周にＳ極、Ｎ極が交互に等
ピッチで着磁された回転板２個を着磁極を１ピッチ周方
向にずらせて相互に間隔を保持して回転軸に結合し、両
回転板のＳ極とＮ極とに近接するよう回転軸に平行に配
され一方端に延出部を有するアモルファス細線と、この
アモルファス細線の延出部に重ね巻きされた高周波励磁
コイルおよび回転量検出コイル、ならびにアモルファス
細線の両回転板間に対応する部分に巻装された速度検出
コイルを設けるよう構成した。その結果、速度検出コイ
ルが巻装された部分のアモルファス細線は回転板の回動
に伴なって変化する着磁極の極性を検知して磁化反転し
、速度検出コイルに１ピッチ毎に極性が変わる速度信号
が誘起されるとともに、速度信号の波高値が着磁極の移
動速度に比例して変化するので、速度信号の波高値のア
ナログ変化を速度検出器で測定することにより、簡素な
構成の速度検出器を用いて回転速度を検出することがで
きる。また、アモルファス細線の延出部においては回転
量検出コイルに誘起された高周波電圧が前記磁化反転磁
束により振幅変調されるので、この振幅変調成分を回転
量検出器で検出して２値化信号に変換し、計数すること
にょシ回転角５回転数を検知することができる。さらに
、アモルファス細線は高周波磁気応答性に優れ１強じん
かつ温度依存性が少く極めて細く小形な磁気センサを形
成できるので、従来技術における受光素子の低応答速度
、受光素子、ホール素子、磁気抵抗素子等の温度依存性
や回路構成の複雑さなどの問題点が排除され、応答速度
や速度分解能ならびに長期信頼性に優れ、小形かつ簡素
な構造で、回転角０回転数などの回転量と回転速度とを
同時に検出できる磁気式の回転検出装置を経済的に有利
に提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例装置を示す断面図、第２図は実施例装置
の要部の斜視図を含む構成図、第３図な＝１３− いし第５図は実施例装置における励磁電流１回転貴信号
、２値化信号の波形図、第６図は実施例における速度信
号波形図、第７図は速度信号の波高値対着磁極の通過速
度特性線図である。 １・・・・・・回転軸、２．３・・・可回転板、２Ａ、
３Ａ・・・・−・着磁極、４・・・・・・アモルファス
細線、５・・曲高周波励磁コイル、６・・・・・・回転
量検出コイル、７・・・・・・速度検出コイル、１ｏ・
・・・・・ケース、１５・・・・・・発振器、１６・・
・・・・回転量検出器、１７・・・・・・回転速度検出
器、６０・・・・・・回転量信号、７ｏ・・・・・・速
度信号、１６ｏ・・・第３図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）外周面に等ピッチで着磁された磁極が周方向に１ピ
   ッチずれるよう間隔を保って回転軸に固定された一対の
   回転板と、両回転板の着磁極に近接して回転軸に平行に
   支持され一方側に延出部を有するアモルファス細線と、
   前記延出部に巻装された高周波励磁コイルおよび回転量
   検出コイルと、この高周波励磁コイルに高周波励磁電流
   を与える発振器と、前記回転量検出コイルに誘起する電
   圧の変調波成分を検出してその二値化信号から回転量を
   求める回転量検出器と、前記アモルファス細線の両回転
   板間対応部に巻装された速度検出コイルと、この速度検
   出コイルに誘起する電圧の波高値を検出して回転速度を
   求める回転速度検出器とを備えたことを特徴とする回転
   検出装置。