JPH03276014A - 磁気式回転角度検出器 - Google Patents

磁気式回転角度検出器

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JPH03276014A
JPH03276014A JP7766090A JP7766090A JPH03276014A JP H03276014 A JPH03276014 A JP H03276014A JP 7766090 A JP7766090 A JP 7766090A JP 7766090 A JP7766090 A JP 7766090A JP H03276014 A JPH03276014 A JP H03276014A
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JP
Japan
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magnetic
rotation angle
magnetic field
magnetic pole
rotates
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Pending
Application number
JP7766090A
Other languages
English (en)
Inventor
Nagakatsu Ito
伊藤 永勝
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CKD Corp
Original Assignee
CKD Corp
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Publication date
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  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)

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] 本発明は、回転機の回転角度を磁電変換素子を用いて検
出する磁気式回転角度検出器に関する。
[従来の技術1 従来より、回転機の回転角度を検出する磁気式回転角度
検出器の一つとして、N極及びS極が交互に着磁された
磁気ドラムの回転に伴う磁束の変化を、磁電変換素子(
たとえば、ホール素子や磁気抵抗素子など)によって検
出し電気的パルス信号として出力することで、回転角度
(アナログ量)をパルス数(ディジタル量)として検出
する磁気エンコーダが知られ−(いる。
また、回転軸に直結された半円形の永久磁石の回転に伴
う磁束の変化を、円形パターンに成形された磁気抵抗素
子(MR素子ともいう)によって検出し、回転角度に応
じた電圧信号を出力する無接触型ポテンションメータも
知られている。
[発明が解決しようとする課題] しかし、上記磁気エンコーダは、その検出精度(分解能
)が磁気ドラムに形成された磁極の数によって決まる機
械的構造であるがゆえに、検出精度を上げるためには磁
気ドラムを大きくして磁極の数を増やさなければならず
、そのため検出精度を上げると磁気ドラムが重くなり回
転機にかかる負荷が増えるという問題が起こる。
一方、無接触型ポテンションメータは回転角度を電圧レ
ベルとして連続的に検出できるものの、回転角度と電圧
との関係が線形的にならない検出角度領域があり、全回
転角度を検出することはできないといった問題を有して
いる。
本発明(よ全領域にわたって回転角度を連続的に検出で
きる磁気式回転角度検出器を提供することを目的として
なされた。
[課題を解決するための手段1 本発明の要旨とするところ(よ 回転機の回転角度を磁電変換素子を用いて検出する磁気
式回転角度検出器であって、 永久磁石と、該永久磁石の各磁極に接続され、所定間隔
を隔てて互いに対向して配設された磁極部材と、を備え
、 磁電変換素子を、両磁極部材の間に形成された磁場空間
に配設すると共に、 上記永久磁石及び磁極部材と上記磁電変換素子との何れ
か一方を、回転機の回転軸に軸心を同じくして装着して
なることを特徴とする磁気式回転角度検出器にある。
[作用] 以上のように構成された本発明の磁気式回転角度検出器
によれ1戴 永久磁石の磁極の夫々には、磁極部材が、所定間隔を隔
てて互いに対向して配設されているので、二つの磁極部
材の間に(よ磁束密度が一定の定常磁場が形成される。
永久磁石及び磁極部材と磁電変換素子との何れか一方が
、回転機の回転と共に回転すると、磁電変換素子に対す
る定常磁場の方向(磁電変換素子に対する磁束の鎖交角
度)も周期的に変わる。すると、磁電変換素子は、定常
磁場の方向の周期的変化を検出し電気信号に変換して出
力する。
[実施例] 以下に本発明の実施例仁図面と共に説明する。
第1図は実施例の磁気式回転角度検出器の構造を表す断
面図、第2図(A)及び(B)は磁気検出ユニットの配
置説明図である。
図に示すように、磁気式回転角度検出器1は、永久磁石
3と、細長の平板状をなし永久磁石3を間にして長手方
向が互いに平行になるように配設された一対の磁極ヨー
ク5a、5bと、磁極ヨーク5a及び5bの間の空間に
配置された磁気検出ユニット7とを主要部として構成さ
れ、 モータ回転軸(以下、単に回転軸という)Sの軸
受は部SBの内部に収納されている。
次に、上記一対の磁極ヨーク5a、5bのうち、一方の
磁極ヨーク5aの板面5aaは永久磁石3のN極側端面
に、他方の磁極ヨーク5bの板面5bbは同S極側端面
に、夫々接合されている。また、各磁極ヨーク5a、5
bの一端(友取り付は部材9を介して回転軸Sの軸端S
aに固定され、永久磁石3及び磁極ヨーク5a、5bが
回転軸Sと軸心を同じにして一体的に回転するように構
成されている。したがって、磁極ヨーク5a、5bの板
面5aa、5bbが互いに対向し、かつ平行になるので
、磁極ヨーク5a、5bの間に1社板面5a、5bに直
交する磁場MFが形成され、 回転軸Sの回転と共に磁
場MFも回転する。この磁場M「の磁束密度は、磁気式
回転角度検出器1が軸受は部SBの鉄製ケースCにより
外部と磁気的に遮蔽されているため、一定に保持され、
磁場MFは定常磁場となっている。
磁気検出ユニット7は磁電変換素子である2個のホール
素子11a、11bからなり、ホール素子11a、11
bは夫々の磁場検出面(以下、感磁面という)llaa
、11bbが互いに直交しL字形をなすように支持基板
13の上に固定されている。細長の板状をなす支持基板
1.i+i  ホール素子11a、llbの直交点が回
転軸Sの軸心の延長線上に定位するように、軸受は部S
Bの側壁SBaに固定されている。また、支持基板13
にはホール素子11a、llbの信号線SLa、Sして
いる。
ホール素子11a、11bE 周知のように、印加され
た磁場の強さに応じた電圧(ホール電圧)を出力するも
のであるため、磁場M「の強さ(=磁束密度)B及び制
御電流ICが一定とすれば、感磁面11aa、11bb
に対する磁場MFの鎖交角度θに応じた電圧vHを出力
する(VH= k X l cX B Xcosθ、k
はホール素子]1a、llbの積感度)。なお、ホール
素子11a、11bとしては、たとえ(ヱ ガリュウム
ひ素ホールセンサやインジュウム・アンチモンホールセ
ンサなどが知られている(東芝社製のTHSI○2A、
三菱電機社製の5H8IIOなど)。
回転軸Sの回転(時計方向)と共に磁場M「が回転する
と、すなわち、鎖交角度θがO〜2πの範囲で周期的に
変化すると、ホール素子11a、11bは検出信号V 
Ha、  V Hbを出力する。この検出信号VHa及
びVHb次式で表される。
VHa=KXcos ωt VHb= KXcos(π/2−ωt)= KXsin
ωt<e=ωt、に=kXlcXB) これらの検出信号VHa、  VHbfよ信号線SLa
、SLbを介して信号処理回路30へ出力される。
第3図に示すように、信号処理回路30は、ホル素子1
1a、11bの出力端子T]とT2と間の電圧(=出力
電圧VHa、  VHb)を取り出して増幅する差動増
幅器32a、32bと、これら差動増幅回路32からの
入力信号(sinωを及びCOSωt)に基づいて回転
角度信号Vθ(=arcsinωt)を作成する変換モ
ジュール34とを主要部として構成さね2軸受は部SB
の外部1こある制御盤(図示路)に収納されている。
変換モジュール34(よ二つの入力信号(sinωを及
びcosωt)から回転角度θ(=ωt)を検出するも
ので、減算器や逆正弦関数発生器などを集積化したもの
である。変換モジュール34は周知のものであって、た
とえばバー・ブラウン社製モデル4302が知られてい
る。
また、制御盤内には定電流回路からなる駆動回路50も
設けられており、ホール素子11a、]1bに電源供給
線PLLa、PLbを介して制御電流ICを供給する。
上記のように構成された磁気式回転角度検出器1におい
て(よ回転軸Sの回転と共に磁場M「が回転すると、第
4図(A)及び(B)に示すように、磁気検出ユニット
7が検出信号VHa、  VHbを信号処理回路30へ
出力し、信号処理回路30が検出信号V Ha、  V
 Hbに基づいて回転角度信号Vθを出力する。
上記したように本実施例の磁気式回転角度検出器1は、
永久磁石3を間にして長手方向が互い(二平行になるよ
うに配設された一対の磁極ヨーク5a、5bの間に磁場
MFを形成し、磁場MF内に配設された磁気検出ユニッ
ト7によって、回転軸Sと共に回転する磁場M「の方向
を検出するので、回転角度θを連続的に検出することが
できる。それゆえ、従来のように回転角度を正確に検出
できない領域がなく全領域(O〜2π)にわたって回転
角度θを正確に検出できる。
また、永久磁石3に平板状の磁極ヨーク5a、5bを接
合する極めて簡単な構造であり、磁極ヨーク5a、5b
も薄手に形成されているので軽量なものとして作製でき
る。したがって、従来のように、検出精度を上げるため
に磁気ドラムを大きくして回転軸Sの負荷を増すといっ
たことがない。
ここで、本実施例では永久磁石3及び磁極ヨーク5a、
5bを回転するように構成したが、磁気検出ユニット7
の方が、回転軸Sと軸心を同じにして共に回転するよう
に構成してもよい。この場合には、第5図に示すように
、磁極ヨーク5a、5bの長手方向を回転軸Sの軸方向
に直交するように配設することも可能となる。
また、温度変化の激しい環境では、温度変化による磁場
MFの強さの変動が問題となるが、このようなときには
、図に示すように、磁極ヨーク5a及び5bの間を、環
境温度の変化に応じて透磁率が変わる整磁合金60によ
って架橋して温度変化による磁場MFの強さの変動を緩
衝することで、磁場MFの磁束密度を一定に保つ。この
ようにして、磁気式回転角度検出器1の温度補償を行う
ことができる。
なお、整磁合金として(よ たとえ(ヱ東芝社製5JK
−A、5JK−B、5JK−Cなどが用いられる。
さらに、本実施例ではホール素子をL字形に配設したが
、このほかに、第6図(A)及び(B)に示すように、
丁字形に配設してもよい。
[発明の効果] 以上説明したように、本発明によれば永久磁石を間にし
て互いに対向するように配設された一対の磁極部材の間
に定常磁場を形成し、定常磁場内に配設された磁電変換
素子によって、回転機の回転と共に回転する磁場の方向
変化を検出するので、回転機の回転角度を全領域にわた
って連続的に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は実施例の磁気式回転角度検出器の構成図、第2
図(A)及び(B)は磁気検出ユニットの配置状態を表
す説明図、第3図は信号処理回路を表わすブロック図、
第4図(A)はホール素子の検出信号波形を表すグラフ
、第4図(B)は変換モジュールの出力信号波形を表す
グラフ、第5図は他の実施例の説明図、第6図(A)及
び(B)は磁気検出ユニットの配置の別個を表す説明図
である。 1・・・磁気式回転角度検出器  3・・・永久磁石5
a、5b・・・磁極ヨーク 7・・・磁気検出ユニット

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 回転機の回転角度を磁電変換素子を用いて検出する磁気
    式回転角度検出器であつて、 永久磁石と、該永久磁石の各磁極に接続され、所定間隔
    を隔てて互いに対向して配設された磁極部材と、を備え
    、 磁電変換素子を、両磁極部材の間に形成された磁場空間
    に配設すると共に、 上記永久磁石及び磁極部材と上記磁電変換素子との何れ
    か一方を、回転機の回転軸に軸心を同じくして装着して
    なることを特徴とする磁気式回転角度検出器。
JP7766090A 1990-03-27 1990-03-27 磁気式回転角度検出器 Pending JPH03276014A (ja)

Priority Applications (1)

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JP7766090A JPH03276014A (ja) 1990-03-27 1990-03-27 磁気式回転角度検出器

Applications Claiming Priority (1)

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JP7766090A JPH03276014A (ja) 1990-03-27 1990-03-27 磁気式回転角度検出器

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Publication Number Publication Date
JPH03276014A true JPH03276014A (ja) 1991-12-06

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ID=13640032

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP7766090A Pending JPH03276014A (ja) 1990-03-27 1990-03-27 磁気式回転角度検出器

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JP (1) JPH03276014A (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04299586A (ja) * 1991-03-27 1992-10-22 Agency Of Ind Science & Technol ジョセフソン接合の作製方法
JP2007302443A (ja) * 2006-05-12 2007-11-22 Asahi Kasei Electronics Co Ltd 給紙トレイを使用する機器
JP2014032154A (ja) * 2012-08-06 2014-02-20 Denso Corp 位置検出装置
JP2017090068A (ja) * 2015-11-03 2017-05-25 株式会社ヴァレオジャパン 回転角度検出装置およびこれに用いる角度センサユニット

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