JP2000338121A - 回転センサの評価装置及びその評価方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 回転センサの定量的な評価を行うことがで
き、回転センサに損傷を与える危険もない回転センサの
評価装置及びその評価方法を提供する。 【解決手段】 バイアス磁束を発生させるための１組の
バイアス磁束発生用コイル１２間に、磁束に変化を与え
るもう１組の磁束変動用コイル１３を設け、該磁束変動
用コイル１３間に、評価を行う回転センサ３１の感磁部
を配置している。そして、バイアス磁束発生用コイル１
２は、鉄心ヨーク１１の間隙を挟んだ両端に巻き付けら
れて配置され、磁束変動用コイル１３は、内側直径とコ
イル間の距離が同じにされたヘルムホルツ構造にするこ
とで解決している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、感磁部にホール素
子等を有する回転センサの磁気的および電気的評価を行
うための回転センサの評価装置及びその評価方法に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】図３は、回転センサ３１の外観図を示し
たものである。

【０００３】図３に示すように、７ミリ角のパッケージ
３２の中心に感磁部である回転検知用のホール素子とそ
の信号を処理するＩＣチップが一緒に封入されている。
この回転センサ３１の３つの端子のうち一つは電源供給
端子３３であり、もう一つは接地接続端子３４で、最後
は信号出力端子３５である。

【０００４】この回転センサ３１は、電源供給端子３３
に、例えば、５ボルトの電圧を加えたときの信号出力端
子３５の電圧が、０磁界中で２．５ボルト発生し、０．
５テスラの磁束密度を与えると１２０ミリボルト変化す
るものである。また、ＩＣチップは、アナログ波をデジ
タル波に変換するものである。

【０００５】このような回転センサ３１は、例えば、回
転系に設けられた金属製の歯車の外周に、回転センサ３
１の感磁部が近接するように設置し、その歯車の外周と
回転センサ３１を貫くように永久磁石などで一定の磁束
を与え、回転センサ３１の出力電圧をモニタすること
で、その出力電圧の周期的変化から回転数を検出するよ
うになっている。

【０００６】この回転センサの感磁部のホール素子の動
作の健全性を検出するには、回転センサの磁気的および
電気的評価を行う必要がある。

【０００７】この回転センサの磁気的および電気的評価
には、回転センサに周期的な磁束変化を与える必要があ
る。

【０００８】従来は、永久磁石によりバイアス磁束を与
え、そのバイアス磁束を与えたものと、金属製の歯車等
を回転センサの表面に通過させることによって周期的な
磁束変化を与えたものとの双方で回転センサの磁気的、
電気的評価を行っている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、バイア
ス磁束として永久磁石を用いるので、永久磁石が経時的
に減磁を起こしたり、永久磁石によって歯車が磁化され
たり、永久磁石によって磁気的な変動を与えているため
にキャリブレーションが容易にできず定量的な評価が行
えない問題がある。

【００１０】また、歯車を回転させて磁束変化を与える
評価方法は、回転センサの動作確認しか行えない。すな
わち、動作、不動作の判定しか行えない。

【００１１】この歯車を回転させて磁束変化を与えて評
価する場合、回転センサの表面と歯車の表面の空隙によ
って検出する電圧が変動し、回転センサの表面と歯車の
表面の空隙を大きくすると磁束の変化が小さくなり、回
転センサの評価を行うことができない。一方、空隙を小
さくすると金属製歯車が回転センサの表面と接触し、回
転センサの表面に損傷を与えてしまう危険がある。

【００１２】本発明は上記事情を考慮してなされたもの
で、回転センサの定量的な評価を行うことができ、回転
センサに損傷を与える危険もない回転センサの評価装置
及びその評価方法を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、ホール素子もしくは磁気抵抗素子を感磁部
に設けた回転センサの磁気的および電気的評価を行うた
めの回転センサの評価装置において、バイアス磁束を発
生させるための１組のバイアス磁束発生用コイル間に、
磁束に変化を与えるもう１組の磁束変動用コイルを設
け、該磁束変動用コイル間に、評価を行う回転センサの
感磁部を配置している。そして、バイアス磁束発生用コ
イルは、鉄心ヨークの間隙を挟んだ両端に巻き付けられ
て配置され、磁束変動用コイルは、内側直径とコイル間
の距離が同じにされたヘルムホルツ構造である。

【００１４】上記構成により、本発明の回転センサの評
価装置は、回転センサの定量的な評価を行うことがで
き、回転センサに損傷を与える危険もない回転センサの
評価装置及びその評価方法が実現できる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を添付
図面にしたがって説明する。

【００１６】図１は、本発明の実施形態の一つである回
転センサの評価装置の横断面図を示したものである。

【００１７】図１に示すように、鉄心ヨーク１１の間隙
を挟んだ両端に、銅線を巻き付けて１組のバイアス磁束
発生用コイル１２を設け、そのバイアス磁束発生用コイ
ル１２間に、もう１組の磁束変動用コイル１３を設ける
と共に、この磁束変動用コイル１３間に評価する回転セ
ンサ３１の感磁部を配置している。

【００１８】ここで用いるバイアス磁束発生用コイル１
２は、鉄製（ＦＣ２０）で直径２５ミリメートルのＣ字
形のヨーク１１の間隙を挟んだ両端に、直径１ミリメー
トルのエナメル被覆の銅線を巻き付けてコイル状にす
る。コイル状にした後に、直径１００ミリメートルのス
テンレス管に挿入した後、エポキシ樹脂で含浸してバイ
アス磁束発生用コイル１２を製作する。

【００１９】そして、磁束変動用コイル１３は、直径
０．２ミリメートルのエナメル被覆の銅線を内径３ミリ
メートル、外径５ミリメートル、高さ５ミリメートルと
なるよう巻き、板厚５ミリメートルのベークライト板に
穴を開け、その中にコイルを入れてエポキシ樹脂を含浸
して製作した。

【００２０】この２つのコイルのインダクタンスを測定
したところ、バイアス磁束発生用コイル１２は４０ヘン
リー、磁束変動用コイル１３は約２２０ヘンリーになっ
た。

【００２１】まず、上記構成である本発明の回転センサ
の評価装置の評価方法の手順を説明する。

【００２２】図２は、本発明の回転センサの評価装置に
おける評価方法のフローチャートを示したものである。

【００２３】図２に示すように、まず、Ｆ１で評価を開
始し、Ｆ２で評価する回転センサを磁束変動用コイル間
に設置する。そして、Ｆ３で、回転センサの信号出力端
子に電圧計を取り付ける。さらに、Ｆ４で回転センサの
電源供給端子に駆動電圧を印可する。この後、Ｆ５でバ
イアス磁束発生用コイルに通電する。

【００２４】次に、Ｆ６で磁束変動用コイルの通電電流
の振幅値を任意に設定し、Ｆ７で磁束変動用コイルに電
流を１周期分通電する。その後、ｓｔｅｐ１の判断で回
転センサの動作確認を行う。

【００２５】ここで、評価する回転センサが動作したと
きは（Ｙｅｓ）、Ｆ８でそのときの回転センサの出力電
圧の最大振幅値を記録し、Ｆ９で評価を終了する。

【００２６】ｓｔｅｐ１の判断で、回転センサが動作し
ないときは（Ｎｏ）、もう一度Ｆ６に戻って、磁束変動
用コイル１３の通電電流の振幅値を変え、Ｆ７で磁束変
動用コイルに電流を１周期分通電して、ｓｔｅｐ１で、
再評価を行う。

【００２７】次に、以上のフローチャートに基づいて、
図３に示した回転センサ３１の評価方法をより具体的に
説明する。

【００２８】まず、回転センサ３１は、電源供給端子３
３に、５ボルトの電圧を加えたときの信号出力端子３５
の電圧が、０磁界中で２．５ボルト発生し、０．５テス
ラの磁束密度を与えると１２０ミリボルト変化するもの
を用いた。

【００２９】この回転センサ３１を、図１で説明したよ
うに、磁束変動用コイル１３間に設置し、回転センサ３
１の電源供給端子３３に定電圧電源より入力側に駆動電
圧５ボルトを印可し、出力側には電圧計で出力電圧をモ
ニタする。

【００３０】そしてバイアス磁束発生用コイル１５に、
０．３テスラの磁束密度が発生するように電流を通電
し、磁束変動用コイル１３には、周波数１０ヘルツで、
振幅が、５０、１００、２００、３００、４００、８０
０ガウスとなるように定電流電源とファンクションジェ
ネレータを用いて順次通電し、評価を行った。

【００３１】この評価方法にて１００個の回転センサを
評価した結果を表１に示した。

【００３２】

【表１】

【００３３】表１は、発生磁束が５０〜８００ガウスと
なるように、磁束変動用コイルに通電したときの、回転
センサの動作個数を示したものであり、図２のフローチ
ャートＦ６〜Ｆ８およびｓｔｅｐ１で説明したように、
磁束変動用コイルの通電電流を徐々に増加させたとき
に、評価を行う回転センサが、どのくらいの大きさの発
生磁束で動作を開始するかを、発生磁束と個数で表した
ものである。つまり、回転センサの磁束に対する動作感
度を表しており、表１の下欄の５０ガウスから上欄にい
くにつれて動作感度が低くなり、ＮＧは、不動作を示し
ており、これにより、発生磁束によって１００個の回転
センサのランクを細分化することができる。

【００３４】次に、図４に従来の評価方法と、本発明の
評価方法による時間ごとの磁束密度を調べた結果を示し
た。

【００３５】図４は、横軸を時間（ｍｓｅｃ）にとり、
縦軸を回転センサの出力電圧（Ｖ）をとって、磁束変化
に対する回転センサの電圧波形を示したもので、ａは、
本発明による磁束変動用コイルの磁束変化に基づいて検
出された回転センサの電圧波形変化、ｂは、従来の歯車
で磁束変化を起こさせたときの回転センサの電圧波形変
化を示している。

【００３６】この図４によれば、両者の波形は、一致し
ないが、振幅及び周期は、ほぼ同一となり、磁束変動用
コイル１３に、１０ヘルツの周波数の電源を供給するこ
とで、歯車で磁束変化を起こさせたときと同様の磁束変
化を与えることができる。

【００３７】本発明は、２つのホール素子とその信号を
処理するＩＣチップをパッケージの中に一緒に封入した
回転センサを測定するタイプの回転センサの評価装置に
も応用できる。

【００３８】図５は、本発明の他の実施の形態である回
転センサの評価装置の横断面図を示したものである。

【００３９】図５に示すように、鉄心ヨーク１１の間隙
を挟んだ両端に、銅線を巻き付けて１組のバイアス磁束
発生用コイル１２を設け、そのバイアス磁束発生用コイ
ル１２間に、２組の磁束変動用コイル５３を設けると共
に、この磁束変動用コイル５３間に評価する回転センサ
５４の感磁部を配置している。

【００４０】ここで用いる磁束変動用コイル５３は、直
径０．２ミリメートルのエナメル被覆の銅線を内径３ミ
リメートル、外径５ミリメートル、高さ５ミリメートル
に回転センサ５４の２つのホール素子からなる感磁部の
間隔に合わせた間隔で、共巻きにする。この磁束変動用
コイル５３を、図１で示した実施形態と同様な板厚５ミ
リメートルのベークライト板に直径１０ミリメートルの
穴を開け、その中にコイルを入れてエポキシ樹脂にて含
浸して作製する。

【００４１】この場合も、図１に示した実施形態の場合
と同様に回転センサ５４の定量的な評価を行うことがで
きる。

【００４２】本発明は、１５０℃の高温下での回転セン
サの評価にも応用できる。

【００４３】まず、上記実施形態でのコイルの構造を耐
熱構造にする。例えば、コイルに使用している線材をエ
ナメル線からテフロン被覆線に変えて巻く。コイルの含
浸に使用する樹脂も耐熱性の樹脂を用いる。このように
して製作したコイルを恒温槽に入れて評価を行う。本発
明の評価装置は永久磁石を使用していないため、高温中
で減磁し、磁束変化が小さくなるようなことがない。

【００４４】なお、本発明の回転センサの評価装置にお
けるバイアス磁束発生用コイルは、磁束密度の均一部分
を広くとるためにフェライト製もしくは鉄製の芯もしく
はヨークを用いた中実コイルを用いることが好ましく、
このバイアス磁束発生用コイルの直径は、評価を行う回
転センサの３〜４倍の大きさのものを用いることが好ま
しい。また、磁束変動用コイルは、発生磁束の応答性を
向上させるために中空コイルを用いることが好ましい。

【００４５】

【発明の効果】以上説明したことから明らかなように、
本発明によれば次のごとき優れた効果を発揮する。

【００４６】回転センサに与える周期的な磁束の変化を
コイルによって発生させているので、（１）回転センサ
の定量的な評価を行うことができる。

【００４７】（２）評価を行う回転センサに損傷を与え
る危険がない。

【００４８】（３）経時的磁気変化がほとんどない。

【００４９】（４）コイルが磁化されることはない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態を示す横断面図である。

【図２】本発明の評価方法のフローチャートを示す図で
ある。

【図３】本発明の一実施の形態で評価する回転センサの
外観図である。

【図４】図１に示した実施の形態における磁束変化と従
来の装置の磁束変化における回転センサの出力電圧波形
を示す比較図である。

【図５】本発明の他の実施の形態を示す横断面図であ
る。

【符号の説明】

１１ 鉄心ヨーク １２ バイアス磁束発生用コイル １３ 磁束変動用コイル ３１ 回転センサ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ホール素子もしくは磁気抵抗素子を感磁
   部に設けた回転センサの磁気的および電気的評価を行う
   ための回転センサの評価装置において、バイアス磁束を
   発生させるための１組のバイアス磁束発生用コイル間
   に、磁束に変化を与えるもう１組の磁束変動用コイルを
   設け、該磁束変動用コイル間に、評価を行う回転センサ
   の感磁部を配置したことを特徴とする回転センサの評価
   装置。
2. 【請求項２】 バイアス磁束発生用コイルは、鉄心ヨー
   クの間隙を挟んだ両端に巻き付けられて配置される請求
   項１記載の回転センサの評価装置。
3. 【請求項３】 磁束変動用コイルは、内側直径とコイル
   間の距離が同じにされたヘルムホルツ構造である請求項
   １又は２記載の回転センサの評価装置。
4. 【請求項４】 ホール素子もしくは磁気抵抗素子を感磁
   部に設けた回転センサの磁気的および電気的評価を行う
   ための回転センサの評価方法において、バイアス磁束を
   発生させるための１組のバイアス磁束発生用コイル間
   に、磁束に変化を与えるもう１組の磁束変動用コイルを
   設け、該磁束変動用コイル間に、評価を行う回転センサ
   の感磁部を配置し、その磁束変動用コイルで発生する磁
   束を変化させて回転センサの出力電圧変化から回転セン
   サを評価することを特徴とする回転センサの評価方法。