JPWO2020250439A1 - 回転数検出器 - Google Patents

Abstract

回転数検出器（１）は、回転軸（９）を中心に回転する回転体であるシャフト（４）に取り付けられる磁石（２）と、磁石（２）の回転による磁界の変化にしたがって誘起電圧を発生する発電素子（３）とを有し、誘起電圧を基に回転体の回転数を検出する。発電素子（３）は、磁性ワイヤ（６）と、磁性ワイヤ（６）のうち磁性ワイヤ（６）の両端部である第１端部および第２端部の間に巻回されたコイル（７）と、軟磁性体であって第１端部および第２端部の各々に設けられている筒体であるフェライトビーズ（８）と、を有する。磁石（２）は、磁石（２）の回転方向に並べられた複数の磁極を有する。複数の磁極の各々は、磁力の強さが互いに異なる第１の領域と第２の領域とを有する。

Description

本発明は、回転体の回転数を検出する回転数検出器に関する。

回転体に取り付けられる磁石を有し、磁石の回転による磁界の変化にしたがって発生する誘起電圧を基に回転体の回転数を検出する回転数検出器が知られている。特許文献１には、磁界の変化に基づいて大バルクハウゼン効果による磁化反転を生じる磁性ワイヤと、磁性ワイヤに巻回されており磁性ワイヤの磁化反転にしたがって誘起電圧を発生するコイルとを有する回転数検出器が開示されている。

特許文献１によると、磁性ワイヤおよびコイルが、回転体の回転軸と垂直な方向において磁石と対向することによって、磁性ワイヤの端部と磁石との間隔が、磁性ワイヤの中心部と磁石との間隔よりも長くなる。このため、磁石からの磁束は、磁性ワイヤの中心部よりも磁性ワイヤの端部において弱くなる。大バルクハウゼン効果は磁性ワイヤの端部よりも磁性ワイヤの中心部において安定することから、磁性ワイヤの中心部よりも磁性ワイヤの端部において磁束が弱められることによって、誘起電圧の発生が安定する。これにより、回転数検出器は、発電量のばらつきを低減できる。

特開２０１８−１８９４２６号公報

特許文献１にかかる従来の技術によると、磁性ワイヤの端部において磁束が弱められているため、磁性ワイヤの中心部に作用する磁束と同じ強さの磁束が磁性ワイヤの全体に作用する場合に比べて、発電量が低下する。発電量の低下は、発電量のばらつきと同様、回転数の検出における信頼性の低下を招来する。このように、従来の技術によると、回転数検出器は、発電量のばらつきの低減と発電量の低下の抑制との両立が困難であり、回転数検出の信頼性向上が容易ではなかった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、回転数検出の信頼性を向上可能な回転数検出器を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる回転数検出器は、回転軸を中心に回転する回転体に取り付けられる磁石と、磁石の回転による磁界の変化にしたがって誘起電圧を発生する発電素子とを有し、誘起電圧を基に回転体の回転数を検出する。発電素子は、磁性ワイヤと、磁性ワイヤのうち磁性ワイヤの両端部である第１端部および第２端部の間に巻回されたコイルと、軟磁性体であって第１端部および第２端部の各々に設けられている筒体と、を有する。磁石は、磁石の回転方向に並べられた複数の磁極を有する。複数の磁極の各々は、磁力の強さが互いに異なる第１の領域と第２の領域とを有する。

本発明にかかる回転数検出器は、回転数検出の信頼性を向上できるという効果を奏する。

本発明の実施の形態１にかかる回転数検出器を示す図 実施の形態１にかかる回転数検出器が有する磁石と発電素子とを示す平面図 実施の形態１にかかる回転数検出器における磁石の回転角度と磁束密度との関係の例を示す図 本発明の実施の形態２にかかる回転数検出器が有する磁石と発電素子とを示す平面図 実施の形態２にかかる回転数検出器における磁石の回転角度と磁束密度との関係の例を示す図 本発明の実施の形態３にかかる回転数検出器を示す図 本発明の実施の形態４にかかる回転数検出器を示す図 実施の形態４にかかる回転数検出器が有する磁石と発電素子とを示す平面図 本発明の実施の形態５にかかる回転数検出器を示す図

以下に、本発明の実施の形態にかかる回転数検出器を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１にかかる回転数検出器を示す図である。実施の形態１にかかる回転数検出器１は、磁界の変化にしたがって発生する誘起電圧を基に回転体の回転数を検出する磁気式回転数検出器である。回転数検出器１は、回転体が回転する回数を検出する。

回転数検出器１は、シャフト４に取り付けられる磁石２と、磁石２の回転による磁界の変化にしたがって誘起電圧を発生して信号を出力する発電素子３と、発電素子３からの信号を処理する処理部５とを有する。磁石２は、円形を呈する平板である。磁石２は、永久磁石である。シャフト４は、回転軸９を中心に回転する回転体である。磁石２は、接着、ねじ止め、あるいは圧入によって、シャフト４の先端に固定されている。シャフト４は、モータの駆動軸である。図１では、シャフト４を回転させるモータ本体の図示を省略する。

処理部５は、発電素子３からの信号を基に、発電によるパルスの数をカウントする。処理部５は、パルスの数をカウントすることによって、シャフト４の回転数を検出する。処理部５は、誘起電圧を利用して動作可能であるため、回転数の検出を無電源で行うことができる。

発電素子３は、回転軸９に平行な方向において磁石２と対向して配置されている。発電素子３は、磁石２のうちシャフト４に固定される側の面とは逆側の表面と対向する。発電素子３は、磁石２のうちシャフト４に固定される側の面と対向して配置されても良い。発電素子３は、磁性ワイヤ６と、磁性ワイヤ６に巻回されたコイル７と、磁性ワイヤ６の両端部である第１端部６ａおよび第２端部６ｂの各々に設けられているフェライトビーズ８とを有する。

磁性ワイヤ６は、ワイヤ状に加工された磁性体である。磁性ワイヤ６は、磁界の変化に基づいて大バルクハウゼン効果による磁化反転を生じる。大バルクハウゼン効果は、磁性体が磁化する際に磁性体内部の磁壁が一度に移動することによって短時間において磁化方向が反転する現象である。

コイル７は、第１端部６ａおよび第２端部６ｂとの間に巻回されている。すなわち、コイル７は、第１端部６ａに設けられているフェライトビーズ８と第２端部６ｂに設けられているフェライトビーズ８との間に設けられている。コイル７は、ピックアップコイルである。

フェライトビーズ８は、軟磁性体の筒体である。フェライトビーズ８の透磁率は、磁性ワイヤ６の透磁率よりも高い。１つのフェライトビーズ８は、第１端部６ａに被せられている。他の１つのフェライトビーズ８は、第２端部６ｂに被せられている。なお、第１端部６ａと第２端部６ｂとに設けられる筒体は、フェライトビーズ８以外の軟磁性体であっても良く、鉄などの軟磁性材料からなる筒体であっても良い。軟磁性体には、フェライトビーズ８以外に、ＳＳ４００またはＳ４５Ｃといった鉄鋼材、ＳＵＳ４３０またはＳＵＳ４４０といった磁性ステンレス鋼材、あるいは、パーマロイまたはパーメンジュールといった高透磁率材などが用いられても良い。発電素子３において２つの軟磁性体の筒体の間隔が広いほど、磁性ワイヤ６の磁化反転領域が増えることによって、発電素子３による発電量が大きくなる。したがって、２つの軟磁性体の筒体のうちの一方は磁性ワイヤ６の一方の端あるいは当該一方の端にできるだけ近い位置に配置され、２つの軟磁性体の筒体のうちの他方は磁性ワイヤ６の他方の端あるいは当該他方の端にできるだけ近い位置に配置されることが望ましい。

図２は、実施の形態１にかかる回転数検出器が有する磁石と発電素子とを示す平面図である。図２には、回転軸９に平行な方向かつシャフト４とは逆側から磁石２と発電素子３とを見た様子を示している。発電素子３は、磁石２の平面形状である円形の中心から離れた位置において磁石２と対向して配置されている。なお、回転数検出器１は、一般に、回転体の回転角度を検出する角度検出器と併せて使用される。角度検出部は、光学スリットが形成された光学検出用の円板と、光を発生する発光部と、発光部から出射して光学スリットを経由した光を検出する受光部とを備える。例えば、円板は、磁石２の上面側において回転体に固定される。発光部と受光部とは、光学スリットと対向する位置に設けられる。図１および図２では、角度検出部の図示を省略する。

磁石２は、磁石２の回転方向に並べられた複数の磁極を有する。実施の形態１では、磁石２は、２つの磁極である第１の磁極と第２の磁極とを有する。第１の磁極と第２の磁極とは、着磁方向が互いに異なる２つの磁極である。磁石２は、円の直径を境界として、第１の磁極であるＮ極２Ｎと第２の磁極であるＳ極２Ｓとに２等分されている。磁石２は、回転軸９に平行な方向に着磁されている。

磁石２は、１対のＮ極２ＮおよびＳ極２Ｓを有するものに限られず、２対以上のＮ極２ＮおよびＳ極２Ｓを有するものであっても良い。すなわち、磁石２は、４つ以上の磁極を有するものであっても良い。また、磁石２は、円形を呈する平板に限られず、中心に開口が設けられた円筒体であっても良い。

Ｎ極２Ｎは、第１の領域である２つの強磁化領域Ｎａ１，Ｎａ２と第２の領域である１つの弱磁化領域Ｎｂとを有する。強磁化領域Ｎａ１，Ｎａ２と弱磁化領域Ｎｂとは、着磁方向が互いに同じであって、かつ磁力の強さが互いに異なる。弱磁化領域Ｎｂは、強磁化領域Ｎａ１，Ｎａ２よりも磁力が弱い領域である。すなわち、弱磁化領域Ｎｂの表面磁束密度は、強磁化領域Ｎａ１，Ｎａ２の表面磁束密度よりも小さい。強磁化領域Ｎａ１の表面磁束密度と強磁化領域Ｎａ２の表面磁束密度とは、同程度である。

Ｓ極２Ｓは、第１の領域である２つの強磁化領域Ｓａ１，Ｓａ２と第２の領域である１つの弱磁化領域Ｓｂとを有する。強磁化領域Ｓａ１，Ｓａ２と弱磁化領域Ｓｂとは、着磁方向が互いに同じであって、かつ磁力の強さが互いに異なる。弱磁化領域Ｓｂは、強磁化領域Ｓａ１，Ｓａ２よりも磁力が弱い領域である。すなわち、弱磁化領域Ｓｂの表面磁束密度は、強磁化領域Ｓａ１，Ｓａ２の表面磁束密度よりも小さい。強磁化領域Ｓａ１の表面磁束密度と強磁化領域Ｓａ２の表面磁束密度とは、同程度である。なお、図２では、強磁化領域Ｎａ１，Ｎａ２，Ｓａ１，Ｓａ２と弱磁化領域Ｎｂ，Ｓｂとの各領域の境界を実線で表している。

弱磁化領域Ｎｂは、回転方向において強磁化領域Ｎａ１と強磁化領域Ｎａ２との間に設けられている。すなわち、弱磁化領域Ｎｂは、回転方向において強磁化領域Ｎａ１，Ｎａ２に挟まれて配置されている。弱磁化領域Ｎｂは、Ｎ極２Ｎのうち回転方向における中心に配置されている。弱磁化領域Ｓｂは、回転方向において強磁化領域Ｓａ１と強磁化領域Ｓａ２との間に設けられている。すなわち、弱磁化領域Ｓｂは、回転方向において強磁化領域Ｓａ１，Ｓａ２に挟まれて配置されている。弱磁化領域Ｓｂは、Ｓ極２Ｓのうち回転方向における中心に配置されている。強磁化領域Ｎａ１と強磁化領域Ｓａ１とは、回転方向において互いに隣り合う。強磁化領域Ｎａ２と強磁化領域Ｓａ２とは、回転方向において互いに隣り合う。

このように、強磁化領域Ｎａ１，Ｎａ２，Ｓａ１，Ｓａ２は、磁石２のうちＮ極２ＮとＳ極２Ｓとの境界に設けられている。実施の形態１において、Ｎ極２Ｎの強磁化領域Ｎａ１，Ｎａ２および弱磁化領域Ｎｂと、Ｓ極２Ｓの強磁化領域Ｓａ１，Ｓａ２および弱磁化領域Ｓｂとは、磁石２の着磁の際に、磁石２の領域ごとに加えられる外部磁場の強さを変化させることによって実現される。磁石２を着磁する際に使用される着磁ヨークのヨークコア部分には、透磁率が互いに異なる２種類の材料が使用される。

図２に示す状態において、発電素子３は、強磁化領域Ｎａ１と強磁化領域Ｓａ１とに対向している。回転軸９に平行な方向において磁石２と発電素子３とを平面視した場合において、発電素子３の全体は、強磁化領域Ｎａ１と強磁化領域Ｓａ１とを合わせた領域の中にある。

図３は、実施の形態１にかかる回転数検出器における磁石の回転角度と磁束密度との関係の例を示す図である。図３において、角度「０度」は、磁石２が図２に示す状態であるときとする。図３に示すグラフの横軸は、図２において反時計回りの方向へ磁石２を回転させた場合における回転角度を表す。図３に示すグラフの縦軸は、磁性ワイヤ６における磁束密度を表す。

曲線Ｍ１は、実施の形態１の磁石２を回転させる場合における角度と磁束密度との関係を表す。曲線Ｍ２は、比較例の磁石２を回転させる場合における角度と磁束密度との関係を表す。比較例の磁石２は、強磁化領域のみからなる１対のＮ極およびＳ極を有するものとする。

実施の形態１と比較例とにおいて、角度が０度であるとき、磁束の方向は磁性ワイヤ６の長さ方向と平行である。角度が０度であるときの磁束密度は極大値である。角度が１８０度であるとき、磁束の方向は、角度が０度であるときとは逆の方向となる。角度が１８０度であるときの磁束密度は極小値である。

比較例の場合、０度から１８０度まで磁石２を回転させる間に、磁束密度は、３０度付近から１５０度付近までの範囲において一様に減少する。また、１８０度から３６０度まで磁石を回転させる間に、磁束密度は、２１０度付近から３３０度付近までの範囲において一様に増加する。

実施の形態１の場合、０度から磁石２を回転させていくと、磁束密度は、３０度付近から７０度付近までの範囲において極大値からゼロまで減少する。磁束密度は、７０度付近から１２０度付近までの範囲においてゼロのままとなり、１２０度付近から１６０度付近までの範囲においてゼロから極小値まで減少する。このように、実施の形態１の場合、比較例の場合よりも狭い角度範囲において磁束密度が減少する。すなわち、実施の形態１の場合、比較例の場合よりも、角度の変化に対して磁束密度が急峻に変化する。

また、実施の形態１の場合において、１８０度から磁石２を回転させていくと、磁束密度は、２００度付近から２５０度付近までの範囲において極小値からゼロまで増加する。磁束密度は、２５０度付近から３００度付近までの範囲においてゼロのままとなり、３００度付近から３４０度付近までの範囲においてゼロから極大値まで増加する。実施の形態１の場合、比較例の場合よりも狭い角度範囲において磁束密度が増加する。すなわち、実施の形態１の場合、比較例の場合よりも、角度の変化に対して磁束密度が急峻に変化する。

図２に示す状態から磁石２を回転させることによって、第２端部６ｂに対向する位置に弱磁化領域Ｓｂが到達する。さらに磁石２を回転させることによって、発電素子３と対向する位置から強磁化領域Ｎａ１，Ｓａ１は離れていき、発電素子３と対向する位置に弱磁化領域Ｓｂが到達する。発電素子３と対向する位置を弱磁化領域Ｓｂが通過するときにおける磁束密度の変化は、発電素子３と対向する位置を強磁化領域Ｓａ１が通過するときにおける磁束密度の変化よりも小さい。したがって、実施の形態１の場合、９０度を含む角度範囲において磁束密度が変化しない状態となる。その後、さらに磁石２を回転させることによって、弱磁化領域Ｓｂは発電素子３と対向する位置から離れていき、発電素子３と対向する位置に強磁化領域Ｓａ２，Ｎａ２が到達する。発電素子３と対向する位置に強磁化領域Ｓａ２，Ｎａ２が到達することによって、磁束密度は、ゼロから極小値へ急峻に減少する。磁石２が１８０度から３６０度まで回転する場合における磁束密度の変化は、磁束密度の正負が異なる以外は、磁石２が０度から１８０度まで回転する場合における磁束密度の変化と同様である。

実施の形態１では、磁石２のうちＮ極２ＮとＳ極２Ｓとの境界に強磁化領域Ｎａ１，Ｎａ２，Ｓａ１，Ｓａ２を設けたことによって、磁石２を１回転させる中において、磁束密度が減少する角度範囲と磁束密度が増加する角度範囲とが限定される。実施の形態１では、磁性ワイヤ６における磁化反転は、１２０度付近から１６０度付近までの角度範囲と、２００度付近から２５０度付近までの角度範囲とにおいて生じる。

このように、実施の形態１では、比較例の場合に比べて、磁化反転が起きる角度範囲が限定可能となる。発電素子３は、磁化反転が起きる角度範囲が限定されることで、磁石２の回転によって誘起電圧を出力するタイミングのばらつきを抑制できる。これにより、発電素子３は、磁石２が回転するごとにおける発電のタイミングのばらつきを低減できる。また、発電素子３は、角度の変化に対する磁束密度の変化が急峻であることによって、比較例の場合よりも発電量を増加することができる。

また、実施の形態１では、回転軸９に平行な方向において発電素子３が磁石２と対向することによって、磁性ワイヤ６の全体に磁石２からの磁束を作用させることができる。このため、発電素子３は、磁性ワイヤ６のうち中心部のみに磁束を作用させる場合と比べて、発電量を増加することができる。

磁性ワイヤ６の第１端部６ａと第２端部６ｂとは、磁性ワイヤ６のうち第１端部６ａおよび第２端部６ｂの間の部位に比べて、磁束密度の変化が不安定になり易い。通常、磁性ワイヤ６は、ワイヤ状の材料を発電素子３に適した寸法に切断することによって製造される。第１端部６ａと第２端部６ｂとは、切断時に応力が掛けられていることによって、第１端部６ａおよび第２端部６ｂの間の部位とは組織の状態が変化している場合がある。組織の状態が変化していることは、磁束密度の変化が不安定となる要因の１つとなり得る。

実施の形態１では、軟磁性体であるフェライトビーズ８を第１端部６ａと第２端部６ｂとに被せたことによって、発電素子３は、磁石２から第１端部６ａへ向かう磁束と、磁石２から第２端部６ｂへ向かう磁束とを、フェライトビーズ８へ導く。磁性ワイヤ６の透磁率よりもフェライトビーズ８の透磁率のほうが高いことによって、第１端部６ａへ向かう磁束と第２端部６ｂへ向かう磁束とをフェライトビーズ８へ引き寄せることができる。発電素子３は、第１端部６ａと第２端部６ｂとには磁束を作用させず、フェライトビーズ８を通じて磁性ワイヤ６へ磁束を作用させることが可能となる。発電素子３は、フェライトビーズ８を通じて磁性ワイヤ６へ磁束を作用させることで、磁石２の回転によって磁化反転が生じるタイミングのばらつきと、発電量のばらつきとを抑制できる。これにより、発電素子３は、磁石２が回転するごとにおける発電のタイミングのばらつきの低減と、磁石２が回転するごとにおける発電量のばらつきの低減とが可能となる。

実施の形態１によると、回転数検出器１は、回転軸９に平行な方向において磁石２に発電素子３を対向させるとともに、強磁化領域Ｎａ１，Ｎａ２，Ｓａ１，Ｓａ２と弱磁化領域Ｎｂ，Ｓｂとを磁石２に設けたことによって、発電素子３における発電量を増加させることができ、かつ発電のタイミングのばらつきを抑制できる。また、回転数検出器１は、磁性ワイヤ６の両端部の各々に軟磁性体である筒体を設けたことによって、発電のタイミングのばらつきと発電量のばらつきとを抑制できる。以上により、回転数検出器１は、回転数検出の信頼性を向上できるという効果を奏する。

実施の形態２．
図４は、本発明の実施の形態２にかかる回転数検出器が有する磁石と発電素子とを示す平面図である。実施の形態２の磁石２には、Ｎ極２ＮとＳ極２Ｓとの境界に弱磁化領域Ｎｂ１，Ｎｂ２，Ｓｂ１，Ｓｂ２が設けられている。実施の形態２では、上記の実施の形態１と同一の構成要素には同一の符号を付し、実施の形態１とは異なる構成について主に説明する。図４には、回転軸９に平行な方向かつシャフト４とは逆側から磁石２と発電素子３とを見た様子を示している。実施の形態２の磁石２は、中心に開口１１が設けられた円筒体である。磁石２は、実施の形態１の場合と同様に、円形を呈する平板であっても良い。

Ｎ極２Ｎは、第１の領域である１つの強磁化領域Ｎａと第２の領域である２つの弱磁化領域Ｎｂ１，Ｎｂ２とを有する。強磁化領域Ｎａと弱磁化領域Ｎｂ１，Ｎｂ２とは、着磁方向が互いに同じであって、かつ磁力の強さが互いに異なる。弱磁化領域Ｎｂ１，Ｎｂ２は、強磁化領域Ｎａよりも磁力が弱い領域である。すなわち、弱磁化領域Ｎｂ１，Ｎｂ２の表面磁束密度は、強磁化領域Ｎａの表面磁束密度よりも小さい。弱磁化領域Ｎｂ１の表面磁束密度と弱磁化領域Ｎｂ２の表面磁束密度とは、同程度である。

Ｓ極２Ｓは、第１の領域である１つの強磁化領域Ｓａと第２の領域である２つの弱磁化領域Ｓｂ１，Ｓｂ２とを有する。強磁化領域Ｓａと弱磁化領域Ｓｂ１，Ｓｂ２とは、着磁方向が互いに同じであって、かつ磁力の強さが互いに異なる。弱磁化領域Ｓｂ１，Ｓｂ２は、強磁化領域Ｓａよりも磁力が弱い領域である。すなわち、弱磁化領域Ｓｂ１，Ｓｂ２の表面磁束密度は、強磁化領域Ｓａの表面磁束密度よりも小さい。弱磁化領域Ｓｂ１の表面磁束密度と弱磁化領域Ｓｂ２の表面磁束密度とは、同程度である。なお、図４では、強磁化領域Ｎａ，Ｓａと弱磁化領域Ｎｂ１，Ｎｂ２，Ｓｂ１，Ｓｂ２との各領域の境界を実線で表している。

強磁化領域Ｎａは、回転方向において弱磁化領域Ｎｂ１と弱磁化領域Ｎｂ２との間に設けられている。すなわち、弱磁化領域Ｎｂ１，Ｎｂ２は、強磁化領域Ｎａを挟むように配置されている。強磁化領域Ｎａは、Ｎ極２Ｎのうち回転方向における中心に配置されている。強磁化領域Ｓａは、回転方向において弱磁化領域Ｓｂ１と弱磁化領域Ｓｂ２との間に設けられている。すなわち、弱磁化領域Ｓｂ１，Ｓｂ２は、強磁化領域Ｓａを挟むように配置されている。強磁化領域Ｓａは、Ｓ極２Ｓのうち回転方向における中心に配置されている。弱磁化領域Ｎｂ１と弱磁化領域Ｓｂ１とは、回転方向において互いに隣り合う。弱磁化領域Ｎｂ２と弱磁化領域Ｓｂ２とは、回転方向において互いに隣り合う。

このように、弱磁化領域Ｎｂ１，Ｎｂ２，Ｓｂ１，Ｓｂ２は、磁石２のうちＮ極２ＮとＳ極２Ｓとの境界に設けられている。実施の形態２において、Ｎ極２Ｎの強磁化領域Ｎａおよび弱磁化領域Ｎｂ１，Ｎｂ２と、Ｓ極２Ｓの強磁化領域Ｓａおよび弱磁化領域Ｓｂ１，Ｓｂ２とは、磁石２の着磁の際に、磁石２の領域ごとに加えられる外部磁場の強さを変化させることによって実現される。

図４に示す状態において、発電素子３のうち第１端部６ａと第２端部６ｂとの間の部位は、弱磁化領域Ｎｂ１と弱磁化領域Ｓｂ１とに対向している。第１端部６ａは、強磁化領域Ｎａに対向している。第２端部６ｂは、強磁化領域Ｓａに対向している。回転方向における強磁化領域Ｎａの範囲は、回転方向における弱磁化領域Ｎｂ１と弱磁化領域Ｓｂ１とを合わせた領域の範囲よりも大きく、かつ、回転方向における弱磁化領域Ｎｂ２と弱磁化領域Ｓｂ２とを合わせた領域の範囲よりも大きい。回転方向における強磁化領域Ｓａの範囲は、回転方向における弱磁化領域Ｎｂ１と弱磁化領域Ｓｂ１とを合わせた領域の範囲よりも大きく、かつ、回転方向における弱磁化領域Ｎｂ２と弱磁化領域Ｓｂ２とを合わせた領域の範囲よりも大きい。

図５は、実施の形態２にかかる回転数検出器における磁石の回転角度と磁束密度との関係の例を示す図である。図５において、角度「０度」は、磁石２が図４に示す状態であるときとする。図５に示すグラフの横軸は、図４において反時計回りの方向へ磁石２を回転させた場合における回転角度を表す。図５に示すグラフの縦軸は、磁性ワイヤ６における磁束密度を表す。

曲線Ｍ３は、実施の形態２の磁石２を回転させる場合における角度と磁束密度との関係を表す。曲線Ｍ２は、実施の形態１の場合と同様に、比較例の磁石２を回転させる場合における角度と磁束密度との関係を表す。

比較例の場合、０度から１８０度まで磁石２を回転させる間において、磁束密度は、３０度付近にて極大値からの減少を開始して、１５０度付近にて極小値に到達する。実施の形態２の場合、磁束密度は、６０度付近にて極大値からの減少を開始して、１２０度付近にて極小値に到達する。このように、実施の形態２の場合、比較例の場合よりも狭い角度範囲において磁束密度が減少する。すなわち、実施の形態２の場合、比較例の場合よりも、角度の変化に対して磁束密度が急峻に変化する。

また、比較例の場合、１８０度から３６０度まで磁石２を回転させる間において、磁束密度は、２００度付近にて極小値からの増加を開始して、３４０度付近にて極大値に到達する。実施の形態２の場合、磁束密度は２２０度付近にて極小値からの増加を開始して、３１０度付近にて極大値に到達する。このように、実施の形態２の場合、比較例の場合よりも狭い角度範囲において磁束密度が増加する。すなわち、実施の形態２の場合、比較例の場合よりも、角度の変化に対して磁束密度が急峻に変化する。

図４に示す状態から磁石２を回転させていくと、発電素子３に対向する位置に強磁化領域Ｓａが到達する。さらに磁石２を回転させることによって、強磁化領域Ｓａは発電素子３と対向する位置から離れていき、発電素子３と対向する位置に弱磁化領域Ｓｂ２，Ｎｂ２が到達する。弱磁化領域Ｓｂ２，Ｎｂ２を合わせた領域の範囲が強磁化領域Ｓａの範囲よりも小さいことによって、磁束密度は、急峻に減少する。磁石２が１８０度から３６０度まで回転する場合における磁束密度の変化は、磁束密度の正負が異なる以外は、磁石２が０度から１８０度まで回転する場合における磁束密度の変化と同様である。

実施の形態２では、磁石２のうちＮ極２ＮとＳ極２Ｓとの境界に弱磁化領域Ｎｂ１，Ｎｂ２，Ｓｂ１，Ｓｂ２を設けたことによって、磁石２を１回転させる中において、磁束密度が減少する角度範囲と磁束密度が増加する角度範囲とが限定される。このように、実施の形態２では、比較例の場合に比べて、磁化反転が起きる角度範囲が限定可能となる。発電素子３は、磁化反転が起きる角度範囲が限定されることで、磁石２の回転によって誘起電圧を出力するタイミングのばらつきを抑制できる。これにより、発電素子３は、磁石２が回転するごとにおける発電のタイミングのばらつきを低減できる。また、発電素子３は、角度の変化に対する磁束密度の変化が急峻であることによって、比較例の場合よりも発電量を増加することができる。

実施の形態２によると、回転数検出器１は、強磁化領域Ｎａ，Ｓａと弱磁化領域Ｎｂ１，Ｎｂ２，Ｓｂ１，Ｓｂ２とを磁石２に設けたことによって、発電素子３における発電量を増加させることができ、かつ発電のタイミングのばらつきを抑制できる。これにより、回転数検出器１は、回転数検出の信頼性を向上できるという効果を奏する。

なお、実施の形態１の磁石２における第１の領域である強磁化領域Ｎａ１，Ｎａ２，Ｓａ１，Ｓａ２および第２の領域である弱磁化領域Ｎｂ，Ｓｂと、実施の形態２の磁石２における第１の領域である強磁化領域Ｎａ，Ｓａおよび第２の領域である弱磁化領域Ｎｂ１，Ｎｂ２，Ｓｂ１，Ｓｂ２とは、着磁の際に加えられる外部磁場の強さを変化させることによって実現されるものに限られない。第１の領域と第２の領域とは、磁石２の形状あるいは磁石２の材料によって実現されるものでも良い。第１の領域と第２の領域とが磁石２の形状あるいは磁石２の材料によって実現される場合について、実施の形態３以降にて説明する。

実施の形態３．
図６は、本発明の実施の形態３にかかる回転数検出器を示す図である。実施の形態３にかかる回転数検出器２０は、図１に示す磁石２に代えて磁石２１が設けられているほかは、実施の形態１にかかる回転数検出器１と同様の構成を有する。実施の形態３では、上記の実施の形態１および２と同一の構成要素には同一の符号を付し、実施の形態１および２とは異なる構成について主に説明する。なお、図６では、処理部５の図示を省略する。

磁石２１において、第１の領域である強磁化領域Ｎａ１，Ｎａ２，Ｓａ１，Ｓａ２と第２の領域である弱磁化領域Ｎｂ，Ｓｂとでは、回転軸９に平行な方向における厚みが互いに異なる。磁石２１のうち回転軸９に平行な方向における強磁化領域Ｎａ１，Ｎａ２，Ｓａ１，Ｓａ２の長さは、磁石２１のうち回転軸９に平行な方向における弱磁化領域Ｎｂ，Ｓｂの長さよりも長い。磁石２１における強磁化領域Ｎａ１，Ｎａ２，Ｓａ１，Ｓａ２と弱磁化領域Ｎｂ，Ｓｂとの配置は、図２に示す磁石２の場合と同様である。

磁石２１の中心には、開口１１が設けられている。磁石２１は、第１の領域と第２の領域とで厚みを異ならせるように円筒体を変形したものである。なお、磁石２１には、開口１１が設けられていなくても良い。磁石２１は、第１の領域と第２の領域とで厚みを異ならせるように円板を変形したものであっても良い。

磁石２１では、回転軸９に平行な方向における長さを領域ごとに異ならせることによって、総磁束量が多い領域である第１の領域と総磁束量が少ない領域である第２の領域とが形成される。また、第１の領域における磁石２１と発電素子３との距離が、第２の領域における磁石２１と発電素子３との距離よりも短いため、発電素子３に作用する磁力は第２の領域よりも第１の領域において強くなる。磁石２１を着磁する際に使用される着磁ヨークのヨークコア部分が平坦であることによって、第１の領域をヨークコア部分と密着させる一方、第２の領域とヨークコア部分との間には隙間が生じる。これにより、総磁束量が多い第１の領域と総磁束量が少ない第２の領域とが磁石２１に形成される。

なお、実施の形態３では、磁石２１には、図４に示す磁石２の場合と同様に、第１の領域である強磁化領域Ｎａ，Ｓａと第２の領域である弱磁化領域Ｎｂ１，Ｎｂ２，Ｓｂ１，Ｓｂ２とを設けることとしても良い。

実施の形態４．
図７は、本発明の実施の形態４にかかる回転数検出器を示す図である。図８は、実施の形態４にかかる回転数検出器が有する磁石と発電素子とを示す平面図である。実施の形態４にかかる回転数検出器３０は、図１に示す磁石２に代えて磁石３１が設けられているほかは、実施の形態１にかかる回転数検出器１と同様の構成を有する。実施の形態４では、上記の実施の形態１から３と同一の構成要素には同一の符号を付し、実施の形態１から３とは異なる構成について主に説明する。図８には、回転軸９に平行な方向から磁石３１と発電素子３とを見た様子を示している。なお、図７では、処理部５の図示を省略する。

磁石３１において、第１の領域である強磁化領域Ｎａ１，Ｎａ２，Ｓａ１，Ｓａ２と第２の領域である弱磁化領域Ｎｂ，Ｓｂとでは、半径方向における長さが互いに異なる。磁石３１のうち回転軸９を中心とする円の半径方向における強磁化領域Ｎａ１，Ｎａ２，Ｓａ１，Ｓａ２の長さは、磁石３１のうち回転軸９を中心とする円の半径方向における弱磁化領域Ｎｂ，Ｓｂの長さよりも長い。磁石３１における強磁化領域Ｎａ１，Ｎａ２，Ｓａ１，Ｓａ２と弱磁化領域Ｎｂ，Ｓｂとの配置は、図２に示す磁石２の場合と同様である。図８では、Ｎ極２ＮとＳ極２Ｓとの境界を実線で表している。

磁石３１の中心には、開口１１が設けられている。磁石３１は、半径方向における長さを第１の領域と第２の領域とで異ならせるように円筒体を変形したものである。なお、磁石３１には、開口１１が設けられていなくても良い。磁石３１は、半径方向における厚みを第１の領域と第２の領域とで異ならせるように円板を変形したものであっても良い。

磁石３１では、半径方向における長さを領域ごとに異ならせることによって、総磁束量が多い領域である第１の領域と総磁束量が少ない領域である第２の領域とが形成される。なお、実施の形態４では、磁石３１には、図４に示す磁石２の場合と同様に、第１の領域である強磁化領域Ｎａ，Ｓａと第２の領域である弱磁化領域Ｎｂ１，Ｎｂ２，Ｓｂ１，Ｓｂ２とを設けることとしても良い。

実施の形態５．
図９は、本発明の実施の形態５にかかる回転数検出器を示す図である。実施の形態５にかかる回転数検出器４０は、図１に示す磁石２に代えて磁石４１が設けられているほかは、実施の形態１にかかる回転数検出器１と同様の構成を有する。実施の形態５では、上記の実施の形態１から４と同一の構成要素には同一の符号を付し、実施の形態１から４とは異なる構成について主に説明する。なお、図９では、処理部５の図示を省略する。

磁石４１は、互いに異なる材料からなる部位である第１の部位４１ａと第２の部位４１ｂとを有する。第１の部位４１ａは、第１の領域である強磁化領域Ｎａ１，Ｎａ２，Ｓａ１，Ｓａ２を構成する。第２の部位４１ｂは、第２の領域である弱磁化領域Ｎｂ，Ｓｂを構成する。第１の部位４１ａの材料には、第２の部位４１ｂの材料よりも残留磁束密度が高い材料が使用されている。磁石４１における強磁化領域Ｎａ１，Ｎａ２，Ｓａ１，Ｓａ２と弱磁化領域Ｎｂ，Ｓｂとの配置は、図２に示す磁石２の場合と同様である。磁石４１は、中心に開口１１が設けられた円筒体である。磁石４１は、円筒体に限られず、円板であっても良い。

磁石４１では、第１の部位４１ａの材料に、第２の部位４１ｂの材料よりも残留磁束密度が高い材料が使用されることによって、総磁束量が多い領域である第１の領域と総磁束量が少ない領域である第２の領域とが形成される。なお、実施の形態５では、磁石４１には、図４に示す磁石２の場合と同様に、第１の領域である強磁化領域Ｎａ，Ｓａと第２の領域である弱磁化領域Ｎｂ１，Ｎｂ２，Ｓｂ１，Ｓｂ２とを設けることとしても良い。

以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

１，２０，３０，４０ 回転数検出器、２，２１，３１，４１ 磁石、２Ｎ Ｎ極、２Ｓ Ｓ極、３ 発電素子、４ シャフト、５ 処理部、６ 磁性ワイヤ、６ａ 第１端部、６ｂ 第２端部、７ コイル、８ フェライトビーズ、９ 回転軸、１１ 開口、４１ａ 第１の部位、４１ｂ 第２の部位、Ｎａ，Ｎａ１，Ｎａ２，Ｓａ，Ｓａ１，Ｓａ２ 強磁化領域、Ｎｂ，Ｎｂ１，Ｎｂ２，Ｓｂ，Ｓｂ１，Ｓｂ２ 弱磁化領域。

Claims (10)

1. 回転軸を中心に回転する回転体に取り付けられる磁石と、前記磁石の回転による磁界の変化にしたがって誘起電圧を発生する発電素子とを有し、前記誘起電圧を基に前記回転体の回転数を検出する回転数検出器であって、
   前記発電素子は、磁性ワイヤと、前記磁性ワイヤのうち前記磁性ワイヤの両端部である第１端部および第２端部の間に巻回されたコイルと、軟磁性体であって前記第１端部および前記第２端部の各々に設けられている筒体と、を有し、
   前記磁石は、前記磁石の回転方向に並べられた複数の磁極を有し、
   前記複数の磁極の各々は、磁力の強さが互いに異なる第１の領域と第２の領域とを有することを特徴とする回転数検出器。
2. 前記発電素子は、前記回転軸に平行な方向において前記磁石と対向していることを特徴とする請求項１に記載の回転数検出器。
3. 前記複数の磁極は、着磁方向が互いに異なる第１の磁極および第２の磁極を含み、
   前記第２の領域は、前記第１の領域よりも磁力が弱く、かつ前記回転方向において前記第１の領域に挟まれて配置され、
   前記第１の磁極の前記第１の領域と前記第２の磁極の前記第１の領域とは、前記回転方向において互いに隣り合うことを特徴とする請求項１または２に記載の回転数検出器。
4. 前記第１の磁極の前記第１の領域と前記第２の磁極の前記第１の領域とに前記発電素子が対向する状態において、前記回転軸に平行な方向において前記磁石と前記発電素子とを平面視した場合に、前記発電素子の全体は、前記第１の磁極の前記第１の領域と前記第２の磁極の前記第１の領域とを合わせた領域の中にあることを特徴とする請求項３に記載の回転数検出器。
5. 複数の磁極は、着磁方向が互いに異なる第１の磁極および第２の磁極を含み、
   前記第２の領域は、前記第１の領域よりも磁力が弱く、かつ前記回転方向において前記第１の領域を挟むように配置され、
   前記第１の磁極の前記第２の領域と前記第２の磁極の前記第２の領域とは、前記回転方向において互いに隣り合うことを特徴とする請求項１または２に記載の回転数検出器。
6. 前記回転方向における前記第１の磁極の前記第１の領域の範囲と、前記回転方向における前記第２の磁極の前記第１の領域の範囲との各々は、前記回転方向における前記第１の磁極の前記第２の領域と前記第２の磁極の前記第２の領域とを合わせた領域の範囲よりも大きいことを特徴とする請求項５に記載の回転数検出器。
7. 前記筒体の透磁率は、前記磁性ワイヤの透磁率よりも高いことを特徴とする請求項１から６のいずれか１つに記載の回転数検出器。
8. 前記磁石のうち前記回転軸に平行な方向における前記第１の領域の長さは、前記磁石のうち前記回転軸に平行な方向における前記第２の領域の長さよりも長いことを特徴とする請求項１から６のいずれか１つに記載の回転数検出器。
9. 前記磁石のうち前記回転軸を中心とする円の半径方向における前記第１の領域の長さは、前記磁石のうち前記回転軸を中心とする円の半径方向における前記第２の領域の長さよりも長いことを特徴とする請求項１から６のいずれか１つに記載の回転数検出器。
10. 前記磁石のうち前記第１の領域を構成する部位の材料には、前記磁石のうち前記第２の領域を構成する部位の材料よりも残留磁束密度が高い材料が使用されていることを特徴とする請求項１から６のいずれか１つに記載の回転数検出器。

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