JPS6366404B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は磁気抵抗素子を用いたポテンシヨメー
タに関する。

無接触型ポテンシヨメータの原理は、第１図に
示す様に、一対の磁気抵抗素子１，２を直列に接
続して直流電源４に接続し、磁気抵抗素子１，２
には永久磁石３からの磁界を交互に加え、これに
よつて発生する電圧変化Voutを両素子の接続点
から引出すものである。具体的構成としては、
回転軸上に磁性体から成る螺旋状突出部を形成
し、この突出部に対向して永久磁石の磁極面に貼
着した一対の磁気抵抗素子を配置し、以つて回転
軸の回転に伴う磁界の変化を２つの磁気抵抗素子
に相対的に及ぼす構成、回転軸の一方の先端部
に永久磁石を固定し、これに対向して一対の磁気
抵抗素子を配置して回転軸の回転により２つの磁
気抵抗素子に交互に磁界を印加する構成がある。
前者の構成は磁電変換効率が比較的に悪く出力電
圧が低くなるので後者の構成のポテンシヨメータ
が多用されている。

このポテンシヨメータは、例えば第２図に示す
様に、基板５の上に２つの磁気抵抗素子１，２を
設けて並設し、２つの素子１，２の間に回転軸の
軸芯６を合せ、角形の磁石の着磁方向の一つの面
が軸芯６を通るように磁石を回転軸先端部に固定
し、一方の磁極面７、例えばＮ極を一定空隙を介
して磁気抵抗素子１，２に対向する構成である。
従つて、回転軸を回転すると、磁極面７は軸芯６
を中心として回転し、磁気抵抗素子１，２に磁界
が印加される領域が移動し、磁気抵抗効果により
抵抗値が変化する。

しかしながら、上述の構成では、回転軸を回転
したとき出力電圧Voutはサイン曲線状に変化す
るため直線的変化の角度範囲は小さなものとなる
不都合があり、利用し得る直線変化の角度範囲の
拡大が望まれている。又、上述のポテンシヨメー
タでは複数の出力を得る如く構成するのはその構
成上困難であつた。

本発明はポテンシヨメータの回転軸を回転した
とき、その出力電圧の直線的に変化する回転角度
範囲が大きく得られる構成のポテンシヨメータを
提供するものである。

以下本発明の実施例を添付図面を参照して詳細
に説明する。第３図及び第４図は本発明の基本的
構成を示す。磁性体、例えばフエライトや純鉄等
から作られた背面ヨーク８は短寸の円柱状の形状
で有り、その一方の円形表面には長方形状の一対
の磁気抵抗素子９，１０が一定間隔Ｐだけ離して
ヨーク８の中心Ｏに対して点対称に並置される。
磁気抵抗素子９，１０の上には、回転軸１１の一
端部分に固定した永久磁石１２が一定の空隙を介
して配設されている。回転軸１１の軸芯６とヨー
ク８の中心は一致する如く構成されており、磁石
１２はその一方の角形の磁極面（例えばＮ極）１
３を磁気抵抗素子９，１０に向け回転軸１１の軸
芯６から距離Ｌだけ離され且つその着磁方向は軸
芯６に対し並行に設けられている。

上述の構成によつて、出力電圧Voutは第５図
に示すように−π／２から＋π／２までほぼ直線的に変 化する。

動作原理を述べると、先ず、第６図に示す如
く、磁石１２の磁極面１３の一辺が軸芯６を通つ
て回転軸１１に固定されているときに一対の磁気
抵抗素子９，１０が相互に引離されて間隔Ｐにな
つたとすると、その出力Vpは第７図に示す如く
ピーク値が平担となると共に立上りの急な特性曲
線となる。この傾向は間隔Ｐが大きくなるにした
がつて増大する。

一方、第８図に示す如く、一対の磁気抵抗素子
９，１０が軸芯６の位置で並置され、磁石１２の
磁極面１３が軸芯６から距離Ｌ離されると、その
出力V_Lは第９図に示すように、タンゼント
（tanθ）曲線に近似した特性曲線となる。この傾
向は距離Ｌを増大することによつて増々促進され
る。

本発明のポテンシヨメータは上述の一対の磁気
抵抗素子９，１０間の間隔Ｐと軸芯６からの磁極
面１３の距離Ｌを調整することによつて、第７図
第９図に示す特性を合成し、回転軸の広い角度範
囲に亘つてほぼ直線的に変化する出力を得ること
が出来る様にしたものである。尚、間隔Ｐと距離
Ｌは、磁気抵抗素子９，１０が磁石１２の影響下
の範囲で調整される。

出力電圧の特性が十分でない場合には、第１０
図に示すように、それぞれの磁気抵抗素子９，１
０に磁性体片１４を取付ける。磁性体片１４はフ
エライトや純鉄等の高透磁率を有する材料で作ら
れるので、第７図及び第９図に示す出力の特性曲
線は、磁性体片の磁場集中効果によつて変形した
ものとなる。従つて、回転軸の広い回転角度範囲
に亘つて出力電圧の直線性の調整要素として、間
隔Ｐ、距離Ｌの外に磁性体片を利用することがで
きる。磁性体片１４は磁気抵抗素子９，１０と同
じ角形形状を一般とするが、素子に接する面積や
形状或は厚味を変えることによつて出力特性を変
えることが出来る。磁気抵抗素子はフエライト等
の磁性基板に形成されるが、感磁面が角形でも良
く、又、第１１図の如く螺旋状の磁気抵抗素子１
５であつても全体として角形であれば良い。又、
磁気抵抗素子の一方の面側に位置する背面ヨーク
の形状は素子の磁気感度を増大させる形状であれ
ば任意の形状で良い。

又、上述の実施性では磁石の磁極面を角形とし
て説明したが半円形の磁極面でも良く、又、磁気
抵抗素子も円弧の形状でも良い。更に又、電源と
して直流電源について述べたが用途に応じて交流
電源、パルス電源とすることが出来る。

第１２図は本発明の基本構成を利用した貫通形
ポテンシヨメータの実施例である。磁性材料或は
非磁性材料で作られた筐体１６には、両端を自由
端とする回転軸１７を取付ける。回転軸１７は、
アルミニウム等の非磁性材で作られベアリングや
オイルレスメタル１８で筐体１６に回転自在に軸
承されている。回転軸１７には２つの永久磁石１
９，２０が軸方向に一定間隔離して且つ回転方向
に或る角度、例えば90゜ずらして固定されている。
磁石１９と２０はその着磁方向を回転軸１７の軸
方向とすると共に同じ磁極が向き合う配置となつ
ており、回転軸１７の一部を切欠して軸芯に近ず
ける構成となつている。磁石１９，２０の一方の
磁極の近傍には基板、例えばプリント配線を施し
た絶縁板２１，２２が筐体１６に固定して設けら
れ、磁石１９，２０の一方の磁極、例えばＮ極に
対向する基板２１，２２上に一定の空隙を介して
一対の磁気抵抗素子２３，２４及び２５，２６が
取付けられている。対となる磁気抵抗素子２３，
２４及び２５，２６は、第４図に示すように、回
転軸１７を間にして相互に一定間隔離して設けら
れている。

このポテンシヨメータは回転軸の回転によつて
90゜位相がずれた２つの出力を発生する。この実
施例に於て、回転軸１７の直径は２mm、切欠の深
さは0.8mm、磁気抵抗素子２３，２４，２５，２
６は幅0.5mmで長さ３mm、素子と素子の間隔は3.2
mm、磁石は幅２mm、高さ３mm、長さ４mmで表面磁
束5Kガウスである。

本発明のポテンシヨメータの用途としては、ベ
ンガルバー、サーボアクチユエータ、傾度計、マ
ジツクハンド、数値制御装置等の多方面にわた
る。

本発明は、叙上の構成であるから、ポテンシヨ
メータの回転軸の広い回転角度範囲に亘つて直線
性の良い出力電圧が得られ、これによつてこの種
ポテンシヨメータの用途を広大することが出来
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はポテンシヨメータの原理説明図、第２
図は従来のポテンシヨメータの部分構成図、第３
図は本発明ポテンシヨメータの基本構成図、第４
図は本発明ポテンシヨメータに於ける磁気抵抗素
子と磁極面の関係を示す説明図、第５図は本発明
ポテンシヨメータの出力特性図、第６図及び第８
図は本発明ポテンシヨメータの動作を説明する構
成例図、第７図及び第９図は第６図及び第８図の
それぞれの出力特性図、第１０図は磁気抵抗素子
部分の他の構成図、第１１図は磁気抵抗素子の構
成図、第１２図は本発明ポテンシヨメータの断面
構成例図である。 図中において、８は背面ヨーク、９，１０は磁
気抵抗素子、１１は回転軸、１２は磁石、１３は
磁極面、１４は磁性体片、Ｌは磁石の軸芯からの
距離、Ｐは磁気抵抗素子間の間隔である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 回転軸に永久磁石を取付けると共に該磁石の
   磁極面と一定の空隙を介して対向する位置に配設
   され直列に接続されて給電を受ける一対の磁気抵
   抗素子とを備え、前記回転軸を回転したとき前記
   磁気抵抗素子の間から取出す出力電圧が変化する
   構成のポテンシヨメータに於て、前記永久磁石を
   前記回転軸の軸芯から一定距離はなして設けると
   共に、前記一対の磁気抵抗素子を一定の間隔を設
   けて並設することによつて広い回転角度範囲に亘
   る直線出力を得ることを特徴とするポテンシヨメ
   ータ。 ２ 前記磁気抵抗素子は各々磁性体片を備えるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のポテ
   ンシヨメータ。