JPH0395414A - 角度検出装置 - 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］ 本発明は産業分野で活用される角度検出装置に係わり、
特には良好な加工精度を得ることが容易であって、かつ
任意の検出特性を得ることができる角度検出装置に関す
る。

［従来の技術］ 周知のように、産業分野て活用される従来の磁気誘導型
の角度検出手段としては、シンクロが一般的に用いられ
ている。回転部に装着されたシンクロ発振器においては
、円筒形状に配置された磁極に回転磁界を発生させるた
めのコイルと、測定すべき回転機構に結合された回転す
る検出コイルからなっていて、該検出コイルの回転角度
によって生じる回転磁界を発生させるためのコイルと検
出コイルとの結合状態の変化から該検出コイルに発生す
る起電力が変化することを活用して、該検出コイルの回
転角度を検出するものて′ある。

し発明が解決しようとする課題］ 」二連したようなシンクロ発振器においては、精度良く
角度を検出出来る為には、円筒状に配置された回磁磁極
の物理的間隔及び磁芯を含む全体磁路の均一性を確保せ
ねばならないが、その為に必要な磁極の機械的加工精度
と磁界を作るコイルの加工精度を維持することが非常に
困ｆｆｆｃである。木発明？．Ｌ　ｌ記従東の問題を解
決して良好な加王情度を得ることか容易であー）で、か
つ任意の検出特性を得ることができる角度検出装置を提
供することを目的としている。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、木発明に係る角度検出装置
においては、第１の発明ては、少なくとも一個所以上の
互に対向する磁極を構成した磁性体による磁路と、該磁
性体に嵌合し前記互に対向する磁極間に交番磁束を発生
させる励磁手段と、前記互に対向する磁極間に発生する
交番磁束に鎖交する面積を有した少なくとも一個以上の
検出コイルと、前記互に対向する磁極間に対して回転自
在に設けられた少なくとも一個以上の電気導体によって
或型された磁気遮蔽板とよりなることを特徴とし、第２
の発明では、磁気遮蔽板と前述した交番磁束を発生して
いる磁性体の互に対向する磁極部分または検出コイルと
の位置関係と、検出コイルに発生している起電力値との
関係が、前記互に対向する磁極部分または検出コイルと
磁気遮蔽板の相互位置の妾化に対し、所足の関数関係に
なる土うな力；い（：対向する磁極部分の対向面の形状
を有することを特徴とし、第３の発明では、磁気遮蔽板
と前述した交番磁束を発生している磁性体の互に対向す
る磁極部分または検出コイルとの位置関係と、検出コイ
ルに発生している起電力値との関係か、前記互に対向す
る磁極部分または検出コイルと磁気遮蔽板の相互位置の
変化に対し、所定の関数関係になるような検出コイルの
形状を有することを特徴とし、第４の発明では、磁気遮
蔽板と前述した交番磁束を発生している磁性体の互に対
向する磁極部分または検出コイルとの位置関係と、検出
コイルに発生している起電力値との関係が、前記互に対
向する磁極部分または検出コイルと磁気遮蔽板の相互位
置の変化に対し、所定の関数関係になるような磁気遮蔽
板の形状を有することを特徴とし、第５の発明では、前
述した検出コイルは、１ターン以上のコイル状に形戊し
た導体を、磁性体にはりつけたことを特徴としている。

［作用］ 上記構或によれば、互に対向する磁極を楕戊した磁性体
による磁路と該磁性体に嵌合した励磁手段と前記磁極を
楕戒した磁性体によって該磁極間に発生する交番磁束に
鎖交するように設けられた検出コイルに対して、前記互
に対向する磁極間に回転自在に設けられた磁気遮蔽板の
挿入角度による前記検出コイルの起電力変化を検知する
ようにしたので、検出コイルの貫通磁束量と、磁性体の
磁極部分または検出コイルと磁気遮蔽板との角度関係が
、検出コイルの鎖交面積、すなわち、磁気遮蔽板の挿入
角度に対応する。また、磁路を形成する磁性体をすぐれ
た精度で加工することは容易であり、磁極間間隙を狭く
することで小さなアンペアターンで大きく均一な磁束密
度が得られ、漏洩磁束を小さくすることができる。また
、励磁コイルの巻線精度は必要なく、抵抗値は小さくで
きるというすぐれた効果を得ることができる， ［実施例］ 以下本発明に係る位置検出装置の実施例について第１図
、第２図を参照して詳細に説明する。

第１図は全体の構成を示し、第２図には磁性体にもうけ
た磁極部における断面部の図を示している。

第１図、第２図において、１は図に示されていない交流
電源から供給される交流電流によって励磁される励磁手
段としての励磁コイルであって、該励磁コイル１によっ
てつくちれた交番磁束の磁気通路をなす磁芯２に嵌合さ
れている。

磁芯２には互いに対向する磁極による間隙２ａが設けら
れていて該磁極間間隙に生じている交番磁束を検出する
ように検出コイル３が設けられている。

検出コイル３は基板４に装着され、端子３ａから出力信
号が取り出される。

５は前記磁極間間隙２ａに生している交番磁束を遮断す
るように挿入される、回転自在に設けられた磁気遮蔽板
（以下遮蔽板と記す）である。

検出コイルの内部空間即ち検出コイル３の内部面積は磁
芯２の磁極部における断面形状にほぼ一致している。遮
蔽板４は磁極間間隙２ａに対して横方向から軸６を中心
にして回転し、挿入される。図においては、励磁コイル
１、磁芯２、検出コイル３、遮蔽板４の相対位置関係を
理解し易く示しているので、正しくは図に示した寸法関
係や形状は目的に合わせて設計された寸法関係や形状と
なり、該寸法関係や形状及び磁性体端部の磁束密度特性
によって検出コイル３の検出起電力値と、遮蔽板４と磁
性体２または検出コイル３との位置関係の検知条件が定
められる。

上述において磁性体２または検出コイル３との位置関係
と記したのは磁性体２と検出コイル３とは相互に固定さ
れているので一つの物体と見なし得るからであって、正
しくは、磁性休２または検出コイル３の予め定められた
特定の場所、例えば、磁性体２の遮蔽板５の挿入側端部
近傍所定位置からの角度値を示すことになる。

次に前述した構成における働きについて説明する。第１
図、第２図において、図には省略した交流電源によって
励磁コイル１に交流電流を流すと、該交流電流によって
交番磁束が磁芯２に形成される。磁芯２には互いに対向
する磁極による間隙２ａが設けられていて、該磁極間間
隙２ａには略平行な交番磁界が形戊されている。

従って、検出コイル３には前記交番磁界が鎖交している
ので該検出コイルには鎖交する前記交番磁界の磁束の値
に比例した起電力を発生している。

第２国において検出コイル３が磁芯２に対して図に示す
ような位置にあると、検出コイル３は磁芯２の磁極間間
隙２ａに於ける均一な交番磁束の中に位置しているので
該鎖交する交番磁束に比例した起電力を生じている。従
って、検出コイル３の出力値を計測すると、該計測値は
検出コイルが鎖交する交番磁束の値に比例している。

次に、遮蔽板４を左から回転させると、図の位置、即ち
、検出コイルの外部の半径をＡ、検出コイルの内部の半
径をａ、検出コイルの含む角度を０、検出コイルに遮蔽
板が覆っていない角度をθとすると、 検出コイル３に対して遮蔽板４は、検出コイル３の内部
全面積（Ａ２−ａ２）Ｘｅ／２に対し、（Ａ２−ａ２）
Ｘ　（Ｃ）一θ）／２の面積だけ覆っていることになる
。

ただし、０、θの単位はラヂアンである。

該遮蔽板５は導体によって成型されているので該導体板
は貫通しようとする交番磁束によって渦電流を生じ、該
渦電流は貫通しようとするもとの交番磁束を打ち消す方
向と大きさで磁束を生しる。従って、励磁コイル１を流
れる交流電流によって磁性体２の磁極間間隙２ａに生し
ている交番磁束のうち、遮蔽板４によって覆われている
範囲の交番磁束は遮蔽板４によって遮られる為に検出コ
イル３には起電力を発生しない 従って、前述した、検出コイル３の内部面積（Ａ２−ａ
２）　×０／２を鎖交する磁束のうち（Ａ２＝ａ２）Ｘ
　（ｅ一θ）〕／２　即ち遮蔽板４によって遮られる面
積分だけ減少した面積（Ａ２−ａ２）×θ／２　分の交
番磁束だけが検出コイル３と鎖交して、検出コイル３に
起電力を発生している。上述の説明でＡ，ａは共通であ
るから、検出コイル３が鎖交する交番磁束によって発生
する起電力は、遮蔽板４に覆われないで残った角度θに
比例している９ 従って、検出コイル３の起電力を計測することによって
、０は固定であるがら遮蔽板の挿入角度Ｏ−θを知るこ
とができる。

上述の説明に於けるＡ．ａ．（Ｅｌ等の寸法は磁性休２
または検出コイル３の形状、及び磁性体２端部の磁束密
度特性によって定まる値である。

また、上述の説明では、磁性体の磁極間間隙２ａに於け
る形状、検出コイル３、遮蔽板５の形状を全て扇形であ
るように説明したが、磁性体の磁極間間隙２ａに於ける
形状、検出コイル３、遮蔽板５の形状の内の任意の一つ
または、磁性体の磁極間間隙部２ａに於ける形状、検出
コイル３、遮蔽板５の形状のいずれかを複合してそれぞ
れの形状を任意に定めることによって遮蔽板の移動にｆ
１−って検帛コイル３に発生ずる起電力の変化特性を所
定の関数値にすることが出来る。

上述の説明において、第２図における検出コイル３は基
板４に装着されているように説明１，たが、コイルは、
通常の銅線を巻いたものであつても、複数ターンの固定
銅線を成型したものであってもよいし、また、基板に埋
め込んても最初から基板とコイルを同時に戊型しても良
いし、接着によって形成させても良い。

また、基板は絶縁材料によって戊型された薄い板やフレ
キシブルプリンＩ・基板等のフイルム状のものであって
も良いし、薄い磁性体を張り合わせても良い。

また、絶縁基板に印刷によってコイルを成型させても良
いし、成型したコイルを絶縁材料て固めて板状に成型さ
せても良い 絶縁基板に印刷によってコイルを戊型させる場合は多層
のプリン１ヘ基板を用い、層間をスルーホールで接続す
ることによって容易に複数ターンのコイルを得ることが
できる。

なお、上述の実施例に於ける説明では磁極形戒部を一個
所として説明したが、計測すべき対象の条件や目的にあ
わせて磁極形戊部を複数箇所に設（つることがてき、コ
イルや遮蔽板の数及び磁性体の形状もまた計；ｌｌｌす
べき対象の条件や目的にあわせて自由に設定することが
可能である。

［発明の効果］ 以」二説明したように木発明に上れば、互に対向する磁
極を構成した磁性体による磁路と該磁性体に嵌合した励
磁コイルと前記磁極を構成した磁性体により該磁極間に
発生する交番磁束に鎖交するように設けられた検出コイ
ルに対して前記互に対向する磁極問隙に４１Ｉ７人自在
に設（フられた磁気遮蔽板の挿入位置による前記検出コ
イルの起電力変化を検知するようにしたので、検出コイ
ルの貫通磁束量と磁性体の磁極間隙部または検出コイル
と磁気遮蔽板との位置関係が検出コイルの鎖交面積、す
なわち、磁気３！！蔽板の挿入位置に対応し、また、磁
路を形成する磁性体をすぐれた精度で加工することは容
易であり、また、磁極間間隙を狭くすることで小さなア
ンペアターンで大きく均一な磁束密度が得られ、漏洩磁
束を小さくすることができる。これにより検出可能角度
量に対し検出部位の寸法を小さく出来る。また、励磁コ
イルの巻線精度は必要なく、抵抗値は小さく出来るとい
うすぐれた効果を得ることができる。

［発明の効果］

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である構造図。 第２図は本発明を一実施例である構造の断面図である。 １・・励磁コイル ２・・磁芯 ３・・検出コイル ４・・基板 ５・遮蔽板 ６・回転中心軸

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、少なくとも一個所以上の互に対向する磁極を構成し
   た磁性体による磁路と、該磁性体に嵌合し前記互に対向
   する磁極間に交番磁束を発生させる励磁手段と、前記互
   に対向する磁極間に発生する交番磁束に鎖交する面積を
   有した少なくとも一個以上の検出コイルと、前記互に対
   向する磁極間に対して回転自在に設けられた少なくとも
   一個以上の電気導体によって成型された磁気遮蔽板とよ
   りなることを特徴とする角度検出装置。 ２、磁気遮蔽板と前述した交番磁束を発生している磁性
   体の互に対向する磁極部分または検出コイルとの位置関
   係と、検出コイルに発生している起電力値との関係が、
   前記互に対向する磁極部分または検出コイルと磁気遮蔽
   板の相互位置の変化に対し、所定の関数関係になるよう
   な互いに対向する磁極部分の対向面の形状を有すること
   を特徴とする請求項１記載の角度検出装置。 ３、磁気遮蔽板と前述した交番磁束を発生している磁性
   体の互に対向する磁極部分または検出コイルとの位置関
   係と、検出コイルに発生している起電力値との関係が、
   前記互に対向する磁極部分または検出コイルと磁気遮蔽
   板の相互位置の変化に対し、所定の関数関係になるよう
   な検出コイルの形状を有することを特徴とする請求項１
   記載の角度検出装置。 ４、磁気遮蔽板と前述した交番磁束を発生している磁性
   体の互に対向する磁極部分または検出コイルとの位置関
   係と、検出コイルに発生している起電力値との関係が、
   前記互に対向する磁極部分または検出コイルと磁気遮蔽
   板の相互位置の変化に対し、所定の関数関係になるよう
   な磁気遮蔽板の形状を有することを特徴とする請求項１
   記載の角度検出装置。 ５、前述した検出コイルは、１ターン以上のコイル状に
   形成した導体を、磁性体にはりつけたことを特徴とする
   請求項１記載の角度検出装置。