JPH08201015A - 回転角度検知装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】磁電変換素子と磁石部材とで構成された温度の
影響を受けにくい構造を有する回転角度検知装置を提供
する。 【構成】磁電変換素子と感温磁性体が並設された磁石部
材とを有する回転角度検知装置において、感温磁性体の
温度特性を利用して磁電変換素子に印加される磁束密度
を調整し、温度変化に対して出力が変化しない構成の回
転角度検知装置を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は回転角に対応して電気信
号を出力する回転角度検知装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、回転角度あるいは回転位置を
検出する回転角度検知装置として、無接触機構を構成す
るため、あるいは回転時の慣性質量を低減するために磁
気抵抗素子を利用した装置が実用化されている。このよ
うな回転角度検知装置を図５、図６に示す。図５は断面
図、図６は説明図である。

【０００３】回転角度検知装置５０は、図５に示すよう
に、磁電変換素子１と温度補正回路２と、磁石４を有す
る回転軸５がケ−ス３に、収納されている。以下に各構
成部分を詳しく説明する。

【０００４】ケ−ス３は、ケ−ス蓋部３ａとケ−ス底部
３ｂとからなり、ケ−ス蓋部３ａの中央には軸受部６が
設けられている。軸受部６にはボ−ルベアリング６ａ、
６ａを介して回転軸５が軸受されている。回転軸５の先
端には、磁石４が着磁面４ａ、４ａに垂直な方向を、回
転軸５の中心軸５ａと平行に、さらに着磁面４ａの中心
が、中心軸５ａからずれて取り付けられている。ケ−ス
底部３ｂには、二素子一チップ型磁電変換素子１が、そ
の中心を回転軸５の中心軸５ａに一致して載置され、さ
らに外部接続用の接続端子１１、１１、１１が導出され
ている。

【０００５】図６を用いて磁電変換素子１と温度補正回
路２の接続状態を説明する。磁電変換素子１は一対のミ
アンダライン形状を有する磁気抵抗効果素子８ａ、８ｂ
のそれぞれの一端が互いに接続され、この接続点１２は
接続電極７ａが接続されている。磁気抵抗効果素子８
ａ、８ｂの他端には接続電極７ｂ、７ｂがそれぞれ接続
されている。接続電極７ａには，抵抗９ａとサ−ミスタ
１０が並列接続された温度補正回路２の一端が接続され
ている。温度補正回路２の他端と接続電極７ｂ、７ｂ
は、ケ−ス底部３ｂから導出された図５に示す接続端子
１１、１１、１１にそれぞれ接続されている。さらに抵
抗９ｂ、９ｂが接続端子１１、１１、１１の間に接続さ
れている。

【０００６】次に回転角度検知装置５０の動作を説明す
る。外部回転体（図示せず）と連結された回転軸５が回
転すると、回転軸５に取り付けられた磁石４が回転し、
磁気抵抗効果素子８ａ、８ｂに磁石４による磁場の一部
がそれぞれ印加される。図６において磁石４の磁場が磁
気抵抗効果素子８ａ、８ｂに印加されている抵抗変化部
１３を破線で示す。磁石４が回転すると磁気抵抗効果素
子８ａ、８ｂには互いに異なる値Ｈ１、Ｈ２を有する磁
場が印加されるので、磁気抵抗効果素子８ａ、８ｂの抵
抗は、磁場の強さＨ１、Ｈ２に応じた抵抗値Ｒ１、Ｒ２
となる。この抵抗値の差ΔＲ＝Ｒ１−Ｒ２により、磁気
抵抗効果素子８ａ、８ｂの接続部１２の電位が変化し、
回転角に対応した電位として接続電極７ａを介して接続
端子１１から出力される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記構成
の回転角度検知装置はその構成部品である磁気抵抗効果
素子の抵抗値が温度に対して変化するので、出力を一定
にするために、図６に示すように、抵抗９ａとサ−ミス
タ１０とが並列接続された温度補償回路２を必要とし
た。

【０００８】本発明は上記問題点を解決するためになさ
れたものであり、温度補正回路を用いずに、外部温度の
変化による出力の変動を小さくした回転角度検知装置を
提供するものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１にかか
る回転角度検知装置は、回転自在となるように軸受され
た回転軸と、前記回転軸の軸方向上に配置された磁電変
換素子と、対向する両磁極の中心を結ぶ線の方向を回転
軸の軸方向に一致させて、かつ対向する両磁極の中心を
結ぶ線が回転軸の中心からずれた位置に配置された磁石
と、前記磁石に近接して配置された感温磁性体とを有す
ることを特徴とする。

【００１０】本発明の請求項２にかかる回転角度検知装
置は、前記磁石が単一からなり、この磁石の側面あるい
は端面に前記感温磁性体が配置されたことを特徴とす
る。

【００１１】本発明の請求項３にかかる回転角度検知装
置は、前記磁石が単一からなり、この磁石の側面および
端面にそれぞれ感温磁性体が配置されたことを特徴とす
る。本発明の請求項４にかかる回転角度検知装置は、前
記磁石が複数からなり、これらの磁石の少なくとも一つ
の磁石の側面あるいは端面に前記感温磁性体が配置され
ていることを特徴とする。

【００１２】本発明の請求項５にかかる回転角度検知装
置は、前記磁石が複数からなり、これらの磁石の少なく
とも一つの磁石の端面および側面にそれぞれ感温磁性体
が配置されたことを特徴とする。

【００１３】

【作用】請求項１記載の回転角度検知装置は、磁石部材
に感温磁性体が並設されているので、磁電変換素子に温
度補正をした磁場を印加することができる。請求項２記
載の回転角度検知装置は、単一の磁石と、前記磁石の側
面あるいは端面に前記感温磁性体が配置されているの
で、磁電変換素子に温度補正をした磁場を印加すること
ができる。

【００１４】請求項３記載の回転角度検知装置は、単一
の磁石と、前記磁石の側面および端面に前記感温磁性体
が配置されているので、磁電変換素子に温度補正をした
磁場を印加することができる。

【００１５】請求項４記載の回転角度検知装置は、複数
の磁石と、これらの磁石の側面あるいは端面にそれぞれ
感温磁性体が配置されているので、磁電変換素子に温度
補正をした磁場を印加することができる。

【００１６】請求項５記載の回転角度検知装置は、複数
の磁石と、これら磁石の少なくとの一つの磁石の側面お
よび端面にそれぞれ感温磁性体が配置されているので、
磁電変換素子に温度補正をした磁場を印加することがで
きる。

【００１７】

【実施例】

（実施例１）以下に、本発明に係る一実施例の回転角度
検知装置２０を、図１の断面図を用いて説明する。なお
従来例と同一の部分については同一の符号を用い、その
説明を省略する。

【００１８】図１に示すように、本発明に係る回転角度
検知装置２０は、磁電変換素子１、、磁石４、感温磁性
体１４ａ、回転軸５が、ケ−ス３に収納されて構成され
ている。磁電変換素子１はケ−ス底部３ｂの中央に取り
付けられている。回転軸５はケ−ス蓋部３ａの中心に形
成された軸受部６にボ−ルベアリング６ａを介して取り
付けられている。回転軸５の下端には、磁石４が回転軸
５の中心軸５ａからずれた位置であって、その着磁面４
ａ、４ａに垂直な方向が回転軸方向に一致するように取
り付けられている。感温磁性体１４ａは磁石４の側面に
あって着磁面４ａ、４ａ間に接続されている。前記磁電
変換素子１、磁石４、回転軸５、感温磁性体１４ａは、
従来の回転角度検知装置５０と同様に磁気回路を形成し
ている。次に回転角度検知装置２０の動作を説明する。
外部回転体（図示せず）に連結された回転軸５が回転す
ると、回転軸に取り付けられた磁石４が回転するので、
図１においては示していない磁気抵抗効果素子に印加さ
れる磁場の強さが変化し、磁気抵抗効果素子の抵抗値が
変化する。回転角度検知装置２０は、この抵抗値変化を
検知することにより、外部に取り付けられた回転体の回
転角度あるいは回転数が検知できるようにはたらく。

【００１９】外部環境が変化し、磁電変換素子１、磁石
４、感温磁性体１４ａの温度が上昇すると、広く知られ
ているように磁電変換素子１の磁場の強さに対する抵抗
値の変化量が小さくなる。同時に感温磁性体１４ａの飽
和磁束密度が下がる。そのために、磁石４の側面に配置
された感温磁性体１４ａを通過する磁束密度が小さくな
り、漏れ磁束が増加する。また磁石４の磁束密度の温度
変化は小さい。したがって磁気抵抗効果素子に印加され
る磁束密度が増加する。その結果、抵抗値の変化量が大
きくなり、温度上昇に伴う抵抗値変化量の減少が補正さ
れる。すなわち回転角度検知装置２０の出力が温度に対
して変化しないようになる。

【００２０】また回転角度検知装置２０の温度が低下し
たときには、上述した変化とは逆の磁束密度の変化が生
じて、やはり回転角度検知装置２０の出力が温度に対し
て変化しないようになる。

【００２１】なお磁電変換素子１は、磁束を誘引するた
めに軟磁性体からなるヨ−クを介してケ−ス底部３ｂに
載置されていてもよい。

【００２２】（実施例２）以下に、本発明に係る別の実
施例の回転角度検知装置３０を、図２の断面図を用いて
説明する。なお従来例と同一の部分について同一の符号
を用い、その説明を省略する。

【００２３】図２に示すように、本発明に係る回転角度
検知装置３０は、磁電変換素子１、、磁石４、４４、感
温磁性体１４ａ、回転軸５が、ケ−ス３に収納されて構
成されている。磁電変換素子１はケ−ス底部３ｂの中央
に取り付けられている。回転軸５はケ−ス蓋部３ａの中
心に形成された軸受部６にボ−ルベアリング６ａを介し
て取り付けられている。回転軸５の下端には、磁石４、
４４が回転軸５の中心軸５ａからずれた位置であって、
その着磁面４ａ、４ａに垂直な方向が回転軸方向に一致
するように取り付けられている。感温磁性体１４ａは磁
石４の側面にあって着磁面４ａ、４ａ間に接続されてい
る。前記磁電変換素子１、磁石４、４４、回転軸５、感
温磁性体１４ａは従来の回転角度検知装置５０と同様に
磁気回路を形成している。

【００２４】次に回転角度検知装置３０の動作を説明す
る。外部回転体（図示せず）と連結された回転軸５が回
転すると、回転軸５に取り付けられた磁石４が回転する
ので、磁気抵抗効果素子８ａ、８ｂに印加される磁場の
強さが変化し、磁気抵抗効果素子８ａ、８ｂの抵抗値が
変化する。回転角度検知装置３０は、この抵抗値変化を
検知することにより、外部に取り付けられた回転体の回
転角度あるいは回転数が検知できるようにはたらく。

【００２５】外部環境が変化し、磁電変換素子１、磁石
４、４４、感温磁性体１４ａの温度が上昇すると、磁気
抵抗効果素子８ａ、８ｂの磁束密度変化に対する抵抗値
の変化量が小さくなるとともに、感温磁性体１４ａの飽
和磁束密度が下がる。

【００２６】一方、磁石４、４４の飽和磁束密度の温度
変化は感温磁性体１４ａの磁束密度の温度変化に比べて
小さい。また感温磁性体１４ａの飽和磁束密度は低下す
るので、感温磁性体１４ａを介して磁気抵抗効果素子８
ａ、８ｂに印加される磁石４４による磁束密度は低下す
る。すなわち磁気抵抗効果素子８ａ、８ｂの抵抗値変化
のうち、磁石４による変化量Ｒ１は変わらないが、磁石
４４による変化量Ｒ２は小さくなる。すなわち抵抗値変
化量ΔＲ＝Ｒ１−Ｒ２は大きくなるため、ΔＲによる磁
電変換素子の出力は、大きくなる方向に補正される。

【００２７】したがって温度上昇による出力低下が、磁
束密度の温度変化により補正され、回転角度検知装置の
出力が一定に保たれる。

【００２８】また回転角度検知装置３０の温度が低下し
たときには、上述した変化とは逆の磁束密度の変化が生
じて、やはり回転角度検知装置３０の出力が温度に対し
て変化しないようになる。

【００２９】なお磁電変換素子１は、磁束を誘引するた
めに軟磁性体からなるヨ−クを介してケ−ス底部３ｂに
載置されていてもよい。

【００３０】（実施例３） 以下に、本発明に係る別の
実施例回転角度検知装置４０を、図３の断面図を用いて
説明する。なお従来例と同一の部分について同一の符号
を用い、その説明を省略する。

【００３１】図３に示すように、本発明に係る回転角度
検知装置４０は、磁電変換素子１がケ−ス底部３ｂに取
り付けられ、磁石４、４４と感温磁性体１４ａ、１４ｂ
を有する回転軸５がケ−ス蓋部３ａに、回転自在に取り
付けられている。感温磁性体１４ａは磁石４の側面にあ
って着磁面４ａ、４ａ間に接続され、感温磁性体１４ｂ
は、磁石４４の端面に接続されている。磁石４、４４に
は感温磁性体１４ａ、１４ｂがそれぞれ取り付けられて
いるので、磁石４、４４により異なった大きさの磁場が
磁電変換素子１に印加される。

【００３２】次に回転角度検知装置４０の動作を説明す
る。外部回転体（図示せず）に連結された回転軸５が回
転すると、回転軸に取り付けられた磁石４、４４が回転
するので、磁気抵抗効果素子８ａ、８ｂに印加される磁
場の強さが変化し、その抵抗値が変化する。回転角度検
知装置４０は、この抵抗値変化を検知することにより、
外部に取り付けられた回転体の回転角度あるいは回転数
が検知できるようにはたらく。

【００３３】外部環境が変化し、磁電変換素子１、磁石
４、４４、感温磁性体１４ａ、１４ｂの温度が上昇する
と、感温磁性体１４ａ、１４ｂの飽和磁束密度が下が
る。

【００３４】磁石４の磁束密度の温度変化は感温磁性体
１４ａの磁束密度の温度変化に比べて小さい。また温度
が上昇すると、感温磁性体１４ａを通過する磁束密度が
小さくなり、漏れ磁束が増加する。すなわち磁石４によ
り磁気抵抗効果素子８ａ、８ｂに印加される磁束密度が
増加する。また磁石４４に取り付けられた感温磁性体１
４ｂの飽和磁束密度は温度の上昇に伴い低下し、磁気抵
抗効果素子８ａ、８ｂの近傍では、磁石４４による磁場
の強さが小さくなる。すなわち磁石４４により磁気抵抗
効果素子８ａ、８ｂに印加される磁場の強さが減少す
る。この結果、磁石４による抵抗値変化Ｒ１は大きくな
り、磁石４４による抵抗値変化Ｒ２は小さくなるので抵
抗値変化量ΔＲ＝Ｒ１−Ｒ２が大きくなり、ΔＲによる
磁電変換素子１の出力が大きくなるように補正される。

【００３５】したがって温度上昇による出力低下が、磁
束密度の温度変化により補正され、回転角度検知装置の
出力が一定に保たれる。

【００３６】なお図４の断面図に示すように一ヶの磁石
４の側面と着磁面にそれぞれ感温磁性体１４ａ、１４ｂ
を取り付けた構造であってもよい。また磁電変換素子１
は、磁束を誘引するために軟磁性体からなるヨ−クを介
してケ−ス底部３ｂに載置されていてもよい。

【００３７】

【発明の効果】 本発明の請求項１に係る回転角度検知
装置は、磁石に感温磁性体が並設されているので、外部
温度の変化に対して、磁気抵抗効果素子の出力を補正
し、回転角度検知装置の出力を一定に保つことができ
る。

【００３８】本発明の請求項２に係る回転角度検知装置
は、単一の磁石と、前記磁石の側面あるいは端面に配置
された感温磁性体とを有するので、外部温度の変化に対
して、磁気抵抗効果素子の出力を補正し、回転角度検知
装置の出力を一定に保つことができる。

【００３９】本発明の請求項３に係る回転角度検知装置
は、単一の磁石とこれらの磁石の側面および端面に配置
された感温磁性体とを有するので、外部温度の変化に対
して、磁気抵抗効果素子の出力を補正し、回転角度検知
装置の出力を一定に保つことができる。

【００４０】本発明の請求項４に係る回転角度検知装置
は、複数の磁石と、これらの磁石の側面および端面にそ
れぞれ感温磁性体が配置されているので、外部温度の変
化に対して、磁気抵抗効果素子の出力を補正し、回転角
度検知装置の出力を一定に保つことができる。

【００４１】本発明の請求項５に係る回転角度検知装置
は、複数の磁石と、これらの磁石の少なくとも一つの磁
石の磁極を有する端面に配置された感温磁性体とを有す
るので、外部温度の変化に対して、磁気抵抗効果素子の
出力を補正し、回転角度検知装置の出力を一定に保つこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る一実施例回転角度検知装置の断面
図である。

【図２】本発明に係る別の実施例回転角度検知装置の断
面図である。

【図３】本発明に係る別の実施例回転角度検知装置の断
面図である。

【図４】本発明に係る別の実施例回転角度検知装置の断
面図である。

【図５】従来の回転角度検知装置の断面図である。

【図６】従来の回転角度検知装置の回路図である。

【符号の説明】

１ 磁電変換素子 ２ 温度補正回路 ３ ケ−ス ３ａ ケ−ス蓋部 ３ｂ ケ−ス底部 ４、４４ 磁石 ４ａ 着磁面 ５ 回転軸 ５ａ 中心軸 ６ 軸受部 ６ａ ボ−ルベアリング ７ａ、７ｂ 接続電極 ８ａ、８ｂ 磁気抵抗効果素子 ９ａ、９ｂ 抵抗 １０ サ−ミスタ １１ 接続端子 １２ 接続点 １３ 抵抗変化部 １４ａ、１４ｂ 感温磁性体 ２０、３０、４０ 回転角度検知装置

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転自在となるように軸受された回転軸
   と、前記回転軸の軸方向上に配置された磁電変換素子
   と、対向する両磁極の中心を結ぶ線の方向を回転軸の軸
   方向に一致させて、かつ対向する両磁極の中心を結ぶ線
   が回転軸の中心からずれた位置に配置された磁石と、前
   記磁石に近接して配置された感温磁性体とを有すること
   を特徴とする回転角度検知装置。
2. 【請求項２】 前記磁石が単一からなり、この磁石の側
   面あるいは端面に前記感温磁性体が配置されたことを特
   徴とする請求項１記載の回転角度検知装置。
3. 【請求項３】 前記磁石が単一からなり、この磁石の側
   面および端面にそれぞれ感温磁性体が配置されたことを
   特徴とする請求項１記載の回転角度検知装置。
4. 【請求項４】 前記磁石が複数からなり、これらの磁石
   の少なくとも一つの磁石の側面あるいは端面に前記感温
   磁性体が配置されていることを特徴とする請求項１記載
   の回転角度検知装置。
5. 【請求項５】 前記磁石が複数からなり、これらの磁石
   の少なくとも一つの磁石の側面および端面にそれぞれ感
   温磁性体が配置されたことを特徴とする請求項１記載の
   回転角度検知装置。