JPH062231U - 移動検出センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 磁電変換素子の位置の調整が不要であり、組
立て作業が容易で量産が可能な移動検出センサの提供を
目的とする。 【構成】 磁電変換素子を使用して、磁性体製の突起の
単位時間当たりの通過数を検出することによって、その
突起を有する物体の移動速度を検出する移動検出センサ
を、基部が磁電変換素子を挟むように取り付けられた２
つの二股のヨークと、各ヨークの二股の先端部下面にそ
れぞれ取り付けられた４個の磁石とから構成し、二股ヨ
ークはその２つのアームの先端位置が記突起の移動方向
に対して異なるようにし、同一ヨークには磁石が極性を
逆にして取り付け、かつ、異なるヨークに取り付けられ
た異なる極性の２組の磁石の間隔が共にこのセンサの下
方を通過する突起のピッチ寸法と一致するようにした。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は移動検出センサに関し、特に、鉄等の磁性体で作られた突起の単位時 間内の通過数を磁気変化によって検出することにより、この突起を備えた物体の 移動速度を検出する移動検出センサに関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来、内燃機関やモータ等の回転機器の回転速度を検出する方式として、回転 軸に鉄製の歯車を取り付けると共に、その歯先の近傍に磁石を位置させ、歯先の 通過による磁石に磁束の変化を磁気センサを用いて検出することにより行う歯車 の回転検出センサが実用化されている。

【０００３】 図７はこの歯車の回転検出センサ４０の一例を示すものである。従来の回転検 出センサ４０は、Ｔ型のヨーク４１の水平部４１ａの両端下面に棒磁石４２，４ ３を互いに極性が逆になるように取り付け、ヨーク４１の垂直部４１ｂに磁気中 性部を作り、このヨーク４１の垂直部４１ｂの自由端側に磁電変換素子４４が取 り付けられて構成されていた。この磁気中性部は、ヨーク４１の垂直部４１ｂの 先端はＳ，Ｎ極に分極した状態であり、零磁界部となっている。なお、磁電変換 素子４４の底面は棒磁石４２，４３の底面と面一に構成されており、磁電変換素 子４４としては、ホール素子や、磁気抵抗効果素子（ＭＲ素子）等が使用されて いた。

【０００４】 図８，図９は図７のように構成された回転検出センサ４０により、鉄製の歯車 ５０の回転速度を検出する時の動作を示すものであり、棒磁石４２，４３および 磁電変換素子４４の底面が、歯車５０の歯先５１の通過領域に対向するように回 転検出センサ４０は取り付けられる。

【０００５】 図８に示すように、歯車５０の歯先５１が棒磁石４２と磁電変換素子４４との 間に来ると、棒磁石４２のＮ極からの磁力線は、歯先５１を経由して磁電変換素 子４４に流れ、ヨーク４０の垂直部４１ｂ、水平部４１ａを通ってＳ極に還流す る。このとき、棒磁石４３には歯先５１が接近していないので、棒磁石４３から の磁力線はヨーク４１内を通過しない。

【０００６】 この後、歯車が矢印Ａのように回転して図９の状態となり、歯先５１が磁電変 換素子４４と棒磁石４３との間に来ると、棒磁石４３のＮ極からの磁力線はヨー ク４０の水平部４１ａ、垂直部４１ｂを通り、磁電変換素子４４から歯先５１を 経由してＳ極に還流する。このとき、棒磁石４２には歯先５１が接近していない ので、棒磁石４２からの磁力線はヨーク４１内を通過しない。

【０００７】 このようにして、回転検出センサ４０の磁電変換素子４４には歯車５０の回転 に応じて交番磁界が印加されるので、従来は、単位時間内の磁電変換素子４４か らの磁束密度の変化による出力信号（電気信号）から歯車５０の歯先５１の通過 数を割り出して歯車５０の回転速度を検出していた。

【０００８】 この磁束密度の増減を示す電気信号は、実際には回路素子や増幅用ＩＣにて信 号増幅され、これがセンサ出力としてワイヤ、コネクタを経て図示しない外部装 置に伝達され、外部装置において回転検出センサ４０からの単位時間当たりの磁 束密度の変化回数を検出し、この検出値から歯車５０の回転速度の演算が行われ るが、この過程は本考案には直接関係がないので、ここでは説明しない。

【０００９】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、以上のように構成された従来の回転検出センサ４０では、磁電 変換素子４４の中心部をヨーク４１の垂直部４１ｂの磁気中性部に一致させる必 要があるが、(1) 磁気中性部の幅が狭い（０．２ｍｍ程度）ことや、(2) 磁気中 性部の位置にばらつきがある（棒磁石の着磁量の差や、左右の棒磁石４２，４３ の取り付け位置のばらつきによる）等の理由により、この磁電変換素子４４の中 心部をヨーク４１の垂直部４１ｂの磁気中性部に一致させる作業は、センサ毎に 個別に行わなければならず、回転検出センサ４０の量産が困難であるという問題 点があった。

【００１０】 そこで、本考案は、歯車の歯先等の磁性体の突起の通過の検出を、磁電変換素 子の位置の調整を行わずに実行することができる組立て作業が容易な移動検出セ ンサを提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】

前記目的を達成する本考案の移動検出センサは、磁電変換素子を使用して、磁 性体製の突起の単位時間当たりの通過数を検出することによって、その突起を有 する物体の移動速度を検出するセンサであって、 基部が前記磁電変換素子を挟むように取り付けられた２つの二股のヨークと、 各ヨークの二股の先端部下面にそれぞれ取り付けられた４個の磁石とから成り、 前記二股ヨークはその２つのアームの先端位置が前記突起の移動方向に対して異 なるように形成され、同一ヨークには前記磁石が極性を逆にして取り付けられ、 かつ、異なるヨークに取り付けられた異なる極性の２組の磁石の間隔が共にこの センサの下方を通過する前記突起のピッチ寸法と一致していることを特徴として いる。

【００１２】

【作用】

本考案の移動検出センサは、基部が磁電変換素子を挟むように取り付けられた ２つの二股のヨークと、各ヨークの二股の先端部下面に極性を逆にしてそれぞれ 取り付けられた４個の磁石とから構成されるので、磁電変換素子の取り付け位置 が磁気回路の外にあり、磁気中性部なっているので、磁電変換素子の取り付け位 置の調整が不要になる。

【００１３】

【実施例】

以下添付図面を用いて本考案の実施例を詳細に説明する。

【００１４】 図１は本考案の一実施例の移動検出センサ１０の構成を示す組立斜視図である 。この実施例の移動検出センサ１０は、磁電変換素子１１と、この磁電変換素子 １１の両側に取り付けられる２つのヨーク１２，１３と、これらヨーク１２，１ ３の下面にそれぞれ２つずつ取り付けられる棒磁石１４，１５，１６，１７とか ら構成される。

【００１５】 磁電変換素子１１はこの実施例ではホール素子あるいはＭＲ素子等から構成さ れており、直方体をしている。ヨーク１２，１３はこの実施例では同じ形状のも のであり、前述の磁電変換素子１１を取り付ける面Ｘを基部として、二股に分岐 されていて、一方は上下を逆にして使用する。各ヨーク１２，１３にはそれぞれ 第１アーム１２ａ，１３ａ，第２アーム１２ｂ，１３ｂがあり、第１アーム１２ ａと１３ａは同じ長さで基部Ｘよりの長さが長く構成され、第２アーム１２ｂと １３ｂも同じ長さで基部Ｘよりの長さが短く構成されている。棒磁石１４〜１７ はそれぞれ２つずつが同じ極性になっている。

【００１６】 そして、移動検出センサ１０の組立て時は、第１アーム１２ａと１３ａの先端 部の底面に同じ極性の棒磁石１４，１７を取り付け、第２アーム１２ｂと１３ｂ の先端部の底面にも同じ極性で、かつ棒磁石１４，１７とは極性が異なる棒磁石 １５，１６を取り付ける。磁石１４，１５が取り付けたヨーク１２と、磁石１６ ，１７を取り付けたヨーク１３は、面Ｘを対向させ、中に磁電変換素子１１を挟 んで接合する。この場合、磁電変換素子１１を接合する面Ｘは、磁気回路の外に あるので磁気中性部である。従って、磁電変換素子１１の接合時には位置の調整 が不要である。

【００１７】 図２(a) は以上のようにして組み立てられた移動検出センサ１０の平面図であ る。この図から分かるように、磁石１４と磁石１６との距離（ピッチ）Ｐ１と、 磁石１５と磁石１７との距離（ピッチ）Ｐ２とは等しく、かつ、速度を検出した い物質に設けられた突起の間隔に等しくなるようにする。

【００１８】 次に、図２(b) を用いて以上のように構成された移動検出センサ１０を用いて 歯車２０の回転速度を検出する場合の動作を説明する。なお、前述のように、ヨ ーク１２，１３の磁電変換素子１１との接合面Ｘは、磁気回路の外側にある磁気 中性部のため、移動検出センサ１０の周囲に磁性体がない場合には磁電変換素子 １１には磁界は加わらない。

【００１９】 歯車２０の歯先２１が磁石１４に近づくと、磁石１４と磁石１６とのピッチＰ １と歯先２１と２２のピッチは等しいので、歯先２２が磁石１６に近づく。する と、実線の矢印で示すように、磁石１４のＮ極→歯先２１→歯車２０→歯先２２ →磁石１６→ヨーク１３→磁電変換素子１１→ヨーク１２→磁石１４の閉磁気回 路が形成され、磁束が磁電変換素子１１を通過する。磁電変換素子１１を通過す る磁束は歯先２１，２２がそれぞれ磁石１４，１６から遠ざかるにつれて減少す る。

【００２０】 この後、破線で示すように歯車２０の歯先２１が磁石１５に近づくと、磁石１ ５と磁石１７とのピッチＰ２と歯先２１と２２のピッチは等しいので、歯先２２ が磁石１７に近づく。すると、破線の矢印で示すように、磁石１７のＮ極→歯先 ２２→歯車２０→歯先２１→磁石１５→ヨーク１２→磁電変換素子１１→ヨーク １３→磁石１７の閉磁気回路が形成され、磁束が先程と反対側から磁電変換素子 １１を通過する。磁電変換素子１１を通過する磁束は歯先２１，２２がそれぞれ 磁石１５，１７から遠ざかるにつれて減少する。

【００２１】 このようにして、移動検出センサ１０の磁電変換素子１１には歯車２０の回転 に応じて交番磁界が印加されるので、単位時間内の磁電変換素子１１からの磁束 密度の変化による出力信号（電気信号）は、図示しない回路素子や増幅用ＩＣに て信号増幅され、これがセンサ出力としてワイヤ、コネクタを経て図示しない外 部装置に伝達され、外部装置において移動検出センサ１０からの単位時間当たり の磁束密度の変化回数が検出され、この検出値から歯車２０の回転速度が検出さ れる。このとき、磁石１４と磁石１６とのピッチＰ１と磁石１５と磁石１７との ピッチＰ２と歯先２１と２２のピッチが等しいので、磁電変換素子１１を通過す る磁束が多く、検出精度が向上する。

【００２２】 以上説明した実施例の移動検出センサ１０は、回転体（歯車２０）がラックギ ヤや曲率半径が大きい場合には問題がないが、曲率半径が小さい場合には磁石１ ４〜１６と歯先２１，２２の間隔が広くなり、磁束密度の変化が小さくなって検 出分解能が低下する場合がある。

【００２３】 そこで、歯車２０の曲率半径が小さい場合は、歯車２０の歯先２１，２２と磁 石１４〜１６の間隔を同一距離Ｄにすれば良い。この実施例について図３から図 ５を用いて説明するが、図１，図２の実施例と同じ構成部材については同じ符号 を付してその説明を省略する。

【００２４】 図３に示す実施例の移動検出センサ１０−１は、図２(a) に示した実施例の移 動検出センサ１０において、ヨーク１２，１３の下面にそれぞれ２つずつ取り付 けられる棒磁石１４，１５，１６，１７の先端部を、歯車２０の歯先２１，２２ との距離Ｄが全て等しくなるように延長して歯先２１，２２と平行になるように カットして棒磁石１４′，１５′，１６′，１７′としたものである。この場合 、磁石１４と磁石１７、および磁石１５と磁石１６の形状は同じである。この結 果、４つの磁石１４′〜１７′と歯先２１，２２との距離Ｄが、歯車２０の曲率 半径が小さい場合でも小さく保たれるため、歯車２０の回転による磁束密度の変 化がラックギヤの場合と同じになって、検出能力が向上する。なお、歯先２１， ２２の先端部の形状が円弧状である場合には、延長した４つの磁石１４′〜１７ ′の先端形状もこれに対応させて円弧状にすれば良い。

【００２５】 図４に示す実施例の移動検出センサ１０−２では、図２(a) に示した実施例の 移動検出センサ１０において、４つの磁石１４〜１７の形状は変更せずに、ヨー ク１２，１３の形状を変更することにより、歯車２０の歯先２１，２２と磁石１ ４〜１６の間隔を同一距離Ｄにしている。このため、図４(a) に示すように、こ の実施例のヨーク１２′，１３′は、図２(a) のヨーク１２，１３の第１アーム １２ａ，１３ａと第２アーム１２ｂ，１３ｂの先端部を延長すると共に、延長部 分を所定部分で下方に折り曲げて第１アーム１２ａ′，１３ａ′と第２アーム１ ２ｂ′，１３ｂ′としたものである。これらの第１アーム１２ａ′，１３ａ′と 第２アーム１２ｂ′，１３ｂ′の折り曲げは、その先端部分の底面に図２(a) と 同じ棒磁石１４〜１７を取り付けた時に、図４(b) に示すように、各磁石１４〜 １７の先端部が歯先２１，２２の先端面に所定距離Ｄを隔てて平行になるように すれば良い。この実施例でも磁石１４と磁石１６の間のヨーク磁路の長さ、およ び磁石１５と磁石１７の間のヨーク磁路の長さは同じであるので、動作は図２(b ) のものと同じとなる。

【００２６】 図５に示す実施例の移動検出センサ１０−３は、図２(a) に示した実施例の移 動検出センサ１０において、ヨーク１２，１３の下面にそれぞれ２つずつ取り付 けられる棒磁石１４，１５，１６，１７を、直線状のものではなく、曲線状の磁 石１４″，１５″，１６″，１７″として、その自由端と歯先２１，２２との距 離Ｄが全て等しくなるようにしたものである。この場合、磁石１４″と磁石１７ ″、および磁石１５″と磁石１６″の形状は同じである。従って、この実施例で も磁石１４″と磁石１６″の間のヨーク磁路の長さ、および磁石１５″と磁石１ ７″の間のヨーク磁路の長さは同じであるので、動作は図２(b) のものと同じと なる。

【００２７】 このように、ヨークの下面に取り付けられる磁石と歯先との距離を等しくすれ ば、曲率半径の小さな歯車でも検出能力が向上する。

【００２８】 図２(b) から図５では、図１の移動検出センサ１０を用いて歯車２０の回転速 度を検出する場合の動作を説明したが、図１の移動検出センサ１０は、図６に示 すように、歯車の回転速度のみならず、磁石１４と磁石１６とのピッチＰ１と磁 石１５と磁石１７とのピッチＰ２のピッチに等しい突起３１，３２を備えた物体 の移動速度を検出する際にも有効に使用することができる。

【００２９】

【考案の効果】

以上説明したように、本考案の移動検出センサによれば、移動検出センサの組 立てを、磁電変換素子の位置の調整を行わずに実行することができるので、移動 検出センサの組立て作業が容易になり、量産が可能になるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の移動検出センサの一実施例の構成を示
す組立斜視図である。

【図２】(a) は図１の移動検出センサの平面図、(b) は
図１の移動検出センサにより歯車の回転速度を検出する
場合の動作を示す説明図である。

【図３】図１の実施例の移動検出センサの変形例の構成
を示す説明図である。

【図４】図１の実施例の移動検出センサの別の変形例の
構成を示すものであり、(a) はヨークの斜視図、(b) は
歯車の回転速度を検出する場合の動作を示す説明図であ
る。

【図５】図１の実施例の移動検出センサの更に別の変形
例の構成を示す説明図である。

【図６】図１の移動検出センサにより水平方向に移動す
る物体の移動速度を検出する場合の動作を示す説明図で
ある。

【図７】従来の回転検出センサの構成を示す組立斜視図
である。

【図８】図７の回転検出センサの動作を示す説明図であ
る。

【図９】図７の回転検出センサの動作を示す説明図であ
る。

【符号の説明】

１０，１０−１，１０−２，１０−３ 本考案の移動検
出センサ １１ 磁電変換素子 １２，１３，１２′，１３′ ヨーク １２ａ，１２ｂ，１３ａ，１３ｂ，１２ａ′，１２
ｂ′，１３ａ′，１３ｂ′アーム １４，１５，１６，１７，１４′，１５′，１６′，１
７′ 棒磁石 １４″，１５″，１６″，１７″ 磁石 ２０ 歯車 ２１，２２ 歯先 ３０ 移動物体 ３１，３２ 突起 Ｘ 磁電変換素子の取り付け面

Claims (4)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 磁電変換素子を使用して、磁性体製の突
   起の単位時間当たりの通過数を検出することによって、
   その突起を有する物体の移動速度を検出するセンサであ
   って、 基部が前記磁電変換素子を挟むように取り付けられた２
   つの二股のヨークと、各ヨークの二股の先端部下面にそ
   れぞれ取り付けられた４個の磁石とから成り、 前記二股ヨークはその２つのアームの先端位置が前記突
   起の移動方向に対して異なるように形成され、同一ヨー
   クには前記磁石が極性を逆にして取り付けられ、かつ、
   異なるヨークに取り付けられた異なる極性の２組の磁石
   の間隔が共にこのセンサの下方を通過する前記突起のピ
   ッチ寸法と一致していることを特徴とする移動検出セン
   サ。
2. 【請求項２】 前記突起が歯車の歯であり、前記異なる
   ヨークに取り付けられた異なる極性の２組の磁石の間隔
   が、前記歯車の歯のピッチに一致しており、この歯の通
   過速度によって歯車の回転速度を検出するようにしたこ
   とを特徴とする請求項１に記載の移動検出センサ。
3. 【請求項３】 前記突起と前記全ての磁石の間隔が一致
   するように、前記ヨークに取り付ける磁石の形状が定め
   られていることを特徴とする請求項１または２に記載の
   移動検出センサ。
4. 【請求項４】 前記突起と前記全ての磁石の間隔が一致
   するように、前記ヨークの先端部の形状が定められてい
   ることを特徴とする請求項１または２に記載の移動検出
   センサ。