JPH09236403A - 磁気式回転角度センサ - Google Patents
磁気式回転角度センサInfo
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- JPH09236403A JPH09236403A JP8043439A JP4343996A JPH09236403A JP H09236403 A JPH09236403 A JP H09236403A JP 8043439 A JP8043439 A JP 8043439A JP 4343996 A JP4343996 A JP 4343996A JP H09236403 A JPH09236403 A JP H09236403A
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- G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
- G01D5/14—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
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- G01D5/145—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage using Hall-effect devices influenced by the relative movement between the Hall device and magnetic fields
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 計測位置とは無関係に、均一な感度を得るこ
と。 【解決手段】 この磁気式回転角度センサ１００では、
磁気回路１５の内部空間にＸ方向の平行磁界を均一に発
生させる。そして、磁気回路１５の内部空間においてリ
ニアホールＩＣを磁気回路１５に対し相対回転させる
（点ｂ、点ｃ、点ｂ’）。このように、均一な平行磁界
の中でリニアホールＩＣを回転させると、回転角度の変
化や磁性部材１９からの距離に比例して、リニアホール
ＩＣの検出する磁束密度が変化する。このため、磁気式
回転角度センサ１００の感度が計測位置にかかわらず均
一化される。
と。 【解決手段】 この磁気式回転角度センサ１００では、
磁気回路１５の内部空間にＸ方向の平行磁界を均一に発
生させる。そして、磁気回路１５の内部空間においてリ
ニアホールＩＣを磁気回路１５に対し相対回転させる
（点ｂ、点ｃ、点ｂ’）。このように、均一な平行磁界
の中でリニアホールＩＣを回転させると、回転角度の変
化や磁性部材１９からの距離に比例して、リニアホール
ＩＣの検出する磁束密度が変化する。このため、磁気式
回転角度センサ１００の感度が計測位置にかかわらず均
一化される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、磁気式回転角度セ
ンサに関し、更に詳しくは、磁気回路と磁気センサとの
相対角度を非接触で計測する磁気式回転角度センサに関
する。
ンサに関し、更に詳しくは、磁気回路と磁気センサとの
相対角度を非接触で計測する磁気式回転角度センサに関
する。
【０００２】
【従来の技術】図１０は、従来における磁気式回転角度
センサの一例を示す構成図である。この磁気式回転角度
センサ５００において、磁気回路１は、２個の円環形状
の磁性部材２、３と、２個の楔形状の磁石４、５とから
構成されている。
センサの一例を示す構成図である。この磁気式回転角度
センサ５００において、磁気回路１は、２個の円環形状
の磁性部材２、３と、２個の楔形状の磁石４、５とから
構成されている。
【０００３】また、磁気回路１の中心には回転軸６が貫
通している。この回転軸６からは腕７が半径方向に伸び
ており、腕７の先端にはホール素子８が取付けられてい
る。このホール素子８は、腕７の長手方向の磁束密度を
検出するように配置されている。また、磁石４、５は、
回転軸６を中心に対向し、且つ、一方の磁石４（５）の
Ｎ極から他方の磁石５（４）のＳ極に磁束が通るように
配置されている。
通している。この回転軸６からは腕７が半径方向に伸び
ており、腕７の先端にはホール素子８が取付けられてい
る。このホール素子８は、腕７の長手方向の磁束密度を
検出するように配置されている。また、磁石４、５は、
回転軸６を中心に対向し、且つ、一方の磁石４（５）の
Ｎ極から他方の磁石５（４）のＳ極に磁束が通るように
配置されている。
【０００４】磁性部材２、３から磁気回路１の半径方向
に漏れてくる磁束は、磁石４、５から離れるに従って弱
くなり、図中０度の位置で略零になる。
に漏れてくる磁束は、磁石４、５から離れるに従って弱
くなり、図中０度の位置で略零になる。
【０００５】ホール素子８が回転すると、磁石４、５と
ホール素子８との距離が変化するので、ホール素子８が
検出する磁束密度の大きさが変化する。かかる磁束密度
の変化から、ホール素子８と磁気回路１との相対的な回
転角度を求めることができる。
ホール素子８との距離が変化するので、ホール素子８が
検出する磁束密度の大きさが変化する。かかる磁束密度
の変化から、ホール素子８と磁気回路１との相対的な回
転角度を求めることができる。
【０００６】図１１は、磁気式回転角度センサ５００の
磁束密度の検出特性を示すグラフである。このように、
磁束密度は、ホール素子８が磁石４（磁石５）に近ずく
ほど大きくなっていることが判る。
磁束密度の検出特性を示すグラフである。このように、
磁束密度は、ホール素子８が磁石４（磁石５）に近ずく
ほど大きくなっていることが判る。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の磁気式回転角度センサ５００では、図１１に示すよ
うに、ホール素子８が磁石４（５）に近づくにつれて、
当該ホール素子８の検出する磁束密度が急激に増加す
る。このため、磁気式回転角度センサ５００の感度が計
測位置により著しく異なるという問題点があった。
来の磁気式回転角度センサ５００では、図１１に示すよ
うに、ホール素子８が磁石４（５）に近づくにつれて、
当該ホール素子８の検出する磁束密度が急激に増加す
る。このため、磁気式回転角度センサ５００の感度が計
測位置により著しく異なるという問題点があった。
【０００８】そこで、本発明は上記に鑑みてなされたも
のであって、計測位置とは無関係に、均一な感度が得ら
れる磁気式回転角度センサを得ることを目的とする。
のであって、計測位置とは無関係に、均一な感度が得ら
れる磁気式回転角度センサを得ることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１に係る磁気式回転角度センサでは、磁気
回路の内部空間に特定方向の平行磁界を均一に発生さ
せ、前記磁気回路の内部空間において磁気センサを回転
させて当該磁気センサと前記磁気回路との相対角度を非
接触で計測するものである。
めに、請求項１に係る磁気式回転角度センサでは、磁気
回路の内部空間に特定方向の平行磁界を均一に発生さ
せ、前記磁気回路の内部空間において磁気センサを回転
させて当該磁気センサと前記磁気回路との相対角度を非
接触で計測するものである。
【００１０】また、上記の目的を達成するために、請求
項２に係る磁気式回転角度センサでは、柱形状をした２
個の磁石と柱形状をした２個の磁性部材とを有すると共
に、前記２個の磁石のＳ極どうしを前記１つの磁性部材
で連結し、且つ、前記磁石のＮ極どうしを前記もう１つ
の磁性部材で連結した構造の磁気回路と、前記磁気回路
の作る特定方向の平行磁界平面に対して垂直の回転軸を
前記磁気回路の中心に有し、且つ、当該回転軸から所定
距離を隔てて配置した磁気センサとを具備し、前記回転
軸を中心にして前記磁気センサを回転させ、前記磁気回
路と前記磁気センサとの相対角度を非接触で計測するも
のである。
項２に係る磁気式回転角度センサでは、柱形状をした２
個の磁石と柱形状をした２個の磁性部材とを有すると共
に、前記２個の磁石のＳ極どうしを前記１つの磁性部材
で連結し、且つ、前記磁石のＮ極どうしを前記もう１つ
の磁性部材で連結した構造の磁気回路と、前記磁気回路
の作る特定方向の平行磁界平面に対して垂直の回転軸を
前記磁気回路の中心に有し、且つ、当該回転軸から所定
距離を隔てて配置した磁気センサとを具備し、前記回転
軸を中心にして前記磁気センサを回転させ、前記磁気回
路と前記磁気センサとの相対角度を非接触で計測するも
のである。
【００１１】また、上記の目的を達成するために、請求
項３に係る磁気式回転角度センサでは、上記磁気式回転
角度センサ（請求項２）の磁気回路の内部空間を略正方
形状としたものである。
項３に係る磁気式回転角度センサでは、上記磁気式回転
角度センサ（請求項２）の磁気回路の内部空間を略正方
形状としたものである。
【００１２】また、上記の目的を達成するために、請求
項４に係る磁気式回転角度センサでは、上記磁気式回転
角度センサ（請求項２または請求項３）の回転軸の周り
に磁性部材を設け、当該磁性部材に磁気センサを配設し
たものである。
項４に係る磁気式回転角度センサでは、上記磁気式回転
角度センサ（請求項２または請求項３）の回転軸の周り
に磁性部材を設け、当該磁性部材に磁気センサを配設し
たものである。
【００１３】また、上記の目的を達成するために、請求
項５に係る磁気式回転角度センサでは、上記磁気式回転
角度センサ（請求項２から請求項４のいずれか）の回転
軸を中心に２個の磁気センサを対向配置したものであ
る。
項５に係る磁気式回転角度センサでは、上記磁気式回転
角度センサ（請求項２から請求項４のいずれか）の回転
軸を中心に２個の磁気センサを対向配置したものであ
る。
【００１４】
【発明の効果】本発明の請求項１にかかる磁気式回転角
度センサによれば、均一な平行磁界の中で磁気センサを
回転させる。このため、前記回転角度の変化に対する、
前記磁気センサの検出する磁束密度の変化が均一にな
り、磁気式回転角度センサの感度が計測位置にかかわら
ず均一化される。
度センサによれば、均一な平行磁界の中で磁気センサを
回転させる。このため、前記回転角度の変化に対する、
前記磁気センサの検出する磁束密度の変化が均一にな
り、磁気式回転角度センサの感度が計測位置にかかわら
ず均一化される。
【００１５】また、本発明の請求項２にかかる磁気式回
転角度センサによれば、２個の前記磁石の両同極どうし
を前記磁性部材で連結して磁気回路を構成したので、当
該磁気回路の内部空間において、特定方向の平行磁界を
略均一に発生できる。そして、この内部空間で磁気セン
サを前記回転軸を中心に回転させれば、磁気式回転角度
センサの全計測範囲において均一な感度が得られる。
転角度センサによれば、２個の前記磁石の両同極どうし
を前記磁性部材で連結して磁気回路を構成したので、当
該磁気回路の内部空間において、特定方向の平行磁界を
略均一に発生できる。そして、この内部空間で磁気セン
サを前記回転軸を中心に回転させれば、磁気式回転角度
センサの全計測範囲において均一な感度が得られる。
【００１６】また、本発明の請求項３にかかる磁気式回
転角度センサによれば、上記磁気式回転角度センサ（請
求項２）の磁気回路の内部空間を略正方形状としたの
で、当該内部空間において特定方向の平行磁界をより均
一に得ることができる。
転角度センサによれば、上記磁気式回転角度センサ（請
求項２）の磁気回路の内部空間を略正方形状としたの
で、当該内部空間において特定方向の平行磁界をより均
一に得ることができる。
【００１７】また、本発明の請求項４にかかる磁気式回
転角度センサによれば、回転軸の周りに設けた磁性部材
を磁束が通過するので、大きな磁束密度が得られる。ま
た、磁性部材内に磁束がほとんど漏れないので、貫通す
る回転軸の材質の影響を受けにくい。更に、磁性部材に
磁気センサを配設するので、磁気センサと磁気回路との
距離が一定し、感度の変動を防止できる。
転角度センサによれば、回転軸の周りに設けた磁性部材
を磁束が通過するので、大きな磁束密度が得られる。ま
た、磁性部材内に磁束がほとんど漏れないので、貫通す
る回転軸の材質の影響を受けにくい。更に、磁性部材に
磁気センサを配設するので、磁気センサと磁気回路との
距離が一定し、感度の変動を防止できる。
【００１８】また、本発明の請求項５にかかる磁気式回
転角度センサによれば、磁気センサを２重系としても、
上記の如く磁気式回転角度センサの感度が均一化されて
いるので、前記出力信号の監視を高精度に行うことが出
来る。また、２重系の磁気式回転角度センサを簡単に構
成できる。
転角度センサによれば、磁気センサを２重系としても、
上記の如く磁気式回転角度センサの感度が均一化されて
いるので、前記出力信号の監視を高精度に行うことが出
来る。また、２重系の磁気式回転角度センサを簡単に構
成できる。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下、本発明につき図面を参照し
て詳細に説明する。なお、この実施の形態により本発明
が限定されるものではない。
て詳細に説明する。なお、この実施の形態により本発明
が限定されるものではない。
【００２０】（実施の形態１）図１は、この発明の実施
の形態１に係る磁気式回転角度センサを示す正面構成図
である。図２は、図１に示した磁気式回転センサの側面
構成図である。
の形態１に係る磁気式回転角度センサを示す正面構成図
である。図２は、図１に示した磁気式回転センサの側面
構成図である。
【００２１】この磁気式回転センサ１００において、１
７、１８は磁石である。また、磁石１７、１８のＮ極ど
うしは磁性部材１９で連結され、且つ、Ｓ極どうしは磁
性部材２０で連結され、磁気回路１５を構成している。
磁石１７、１８には、温度特性に優れ、且つ、強力なサ
マリウム・コバルト磁石が使用される。磁石１７、１８
の寸法は、１７．５ｍｍ×１．５ｍｍ×４．０ｍｍであ
る。
７、１８は磁石である。また、磁石１７、１８のＮ極ど
うしは磁性部材１９で連結され、且つ、Ｓ極どうしは磁
性部材２０で連結され、磁気回路１５を構成している。
磁石１７、１８には、温度特性に優れ、且つ、強力なサ
マリウム・コバルト磁石が使用される。磁石１７、１８
の寸法は、１７．５ｍｍ×１．５ｍｍ×４．０ｍｍであ
る。
【００２２】また、磁性部材１９、２０は、鉄などの高
透磁率材料から作られ、耐食性を考慮する場合には磁性
ステンレス材を使用する。磁性部材１９、２０の寸法
は、２０．５ｍｍ×１．０ｍｍ×４．０ｍｍである。１
６は非磁性材料で構成した保持体であり、磁気回路１５
を保持する。保持体１６は、被回転角度計測対象の軸を
挿入固定する軸受穴１６ａを有している。この保持体１
６は、磁気回路１５とともに図中矢印方向に回転自在と
なっている。２１は、磁気回路１５の回転半径方向の磁
束密度を検出するリニアホールＩＣである。このリニア
ホールＩＣ２１は、磁気回路１５の中心から所定位置離
れて且つ当該磁気回路１５に対向して配置される。
透磁率材料から作られ、耐食性を考慮する場合には磁性
ステンレス材を使用する。磁性部材１９、２０の寸法
は、２０．５ｍｍ×１．０ｍｍ×４．０ｍｍである。１
６は非磁性材料で構成した保持体であり、磁気回路１５
を保持する。保持体１６は、被回転角度計測対象の軸を
挿入固定する軸受穴１６ａを有している。この保持体１
６は、磁気回路１５とともに図中矢印方向に回転自在と
なっている。２１は、磁気回路１５の回転半径方向の磁
束密度を検出するリニアホールＩＣである。このリニア
ホールＩＣ２１は、磁気回路１５の中心から所定位置離
れて且つ当該磁気回路１５に対向して配置される。
【００２３】なお、リニアホールＩＣ２１とは、磁束密
度の大きさに比例した電圧を出力する半導体磁気センサ
の一種であり、ホール素子と増幅回路等を一つにパッケ
ージングしたものである。このリニアホールＩＣ２１の
厚みは１ｍｍである。また、リニアホールＩＣ２１が磁
気回路１５に最も接近した時の両者のギャップは、１．
５ｍｍに設定されている。また、リニアホールＩＣ２１
は、回路基板２２に電気的に接続されている。
度の大きさに比例した電圧を出力する半導体磁気センサ
の一種であり、ホール素子と増幅回路等を一つにパッケ
ージングしたものである。このリニアホールＩＣ２１の
厚みは１ｍｍである。また、リニアホールＩＣ２１が磁
気回路１５に最も接近した時の両者のギャップは、１．
５ｍｍに設定されている。また、リニアホールＩＣ２１
は、回路基板２２に電気的に接続されている。
【００２４】磁気回路１５が回転すると、リニアホール
ＩＣ２１と磁気回路１５との位置関係が変化し、リニア
ホールＩＣ２１の検出する磁束密度が変化する。これに
より、リニアホールＩＣ２１の出力電圧が変化し、リニ
アホールＩＣ２１と磁気回路１５との相対角度を計測す
ることができる。
ＩＣ２１と磁気回路１５との位置関係が変化し、リニア
ホールＩＣ２１の検出する磁束密度が変化する。これに
より、リニアホールＩＣ２１の出力電圧が変化し、リニ
アホールＩＣ２１と磁気回路１５との相対角度を計測す
ることができる。
【００２５】図３は、回転角度の検出原理を示す説明図
である。まず、磁石１７のＮ極から漏れた磁束は磁性部
材１９内を通過しようとする。ところが、磁性部材１９
には磁石１８のＮ極が連結されているため、当該磁石１
８のＮ極から漏れた磁束も磁性部材１９内を通過しよう
とする。このため、磁石１７から漏れた磁束と磁石１８
から漏れた磁束とが磁性部材１９内で反発し、磁性部材
１９に対しほぼ垂直方向（図３中のＸ方向）に磁束が漏
れる。従って、磁気回路１５の内部空間では、図中左か
ら右へほぼ平行な磁界が発生する。
である。まず、磁石１７のＮ極から漏れた磁束は磁性部
材１９内を通過しようとする。ところが、磁性部材１９
には磁石１８のＮ極が連結されているため、当該磁石１
８のＮ極から漏れた磁束も磁性部材１９内を通過しよう
とする。このため、磁石１７から漏れた磁束と磁石１８
から漏れた磁束とが磁性部材１９内で反発し、磁性部材
１９に対しほぼ垂直方向（図３中のＸ方向）に磁束が漏
れる。従って、磁気回路１５の内部空間では、図中左か
ら右へほぼ平行な磁界が発生する。
【００２６】図４は、平行磁界の測定実験値を示すグラ
フである。平行磁界の測定実験は、ホール素子を使用し
て行った。図４ののグラフは、ホール素子を図３中の
点ａから点ｂまで移動したときに、当該ホール素子が検
出した図３中Ｘ方向の磁束密度Ｂｘを示す。図４中の
のグラフは、ホール素子を図３中の点ａから点ｂ’まで
移動したときに、当該ホール素子が検出した図３中Ｙ方
向の磁束密度Ｂｙを示す。
フである。平行磁界の測定実験は、ホール素子を使用し
て行った。図４ののグラフは、ホール素子を図３中の
点ａから点ｂまで移動したときに、当該ホール素子が検
出した図３中Ｘ方向の磁束密度Ｂｘを示す。図４中の
のグラフは、ホール素子を図３中の点ａから点ｂ’まで
移動したときに、当該ホール素子が検出した図３中Ｙ方
向の磁束密度Ｂｙを示す。
【００２７】測定の結果、図３中Ｘ方向では磁束が検出
されたが、図３中Ｙ方向では磁束がほとんど検出されな
かった。従って、磁気回路１５の内部空間で、図３中Ｘ
方向の平行磁界が発生していることが判った。また、磁
束密度Ｂｘの大きさは磁束密度Ｂｙの大きさの１０倍以
上であった。
されたが、図３中Ｙ方向では磁束がほとんど検出されな
かった。従って、磁気回路１５の内部空間で、図３中Ｘ
方向の平行磁界が発生していることが判った。また、磁
束密度Ｂｘの大きさは磁束密度Ｂｙの大きさの１０倍以
上であった。
【００２８】図３に戻り、リニアホールＩＣ２１（図３
では図示省略）が点ｂの位置（θ＝−９０度）にあると
きには、当該リニアホールＩＣ２１と磁性部材１９とが
最も近接する。また、リニアホールＩＣ２１の磁束検出
方向は平行磁界と同方向（図３中Ｘ方向）と一致する。
このため、リニアホールＩＣ２１の検出する磁束密度は
最大となる。
では図示省略）が点ｂの位置（θ＝−９０度）にあると
きには、当該リニアホールＩＣ２１と磁性部材１９とが
最も近接する。また、リニアホールＩＣ２１の磁束検出
方向は平行磁界と同方向（図３中Ｘ方向）と一致する。
このため、リニアホールＩＣ２１の検出する磁束密度は
最大となる。
【００２９】次に、リニアホールＩＣ２１が相対回転
し、点ｃの位置（θ＝−４５度）にくると、リニアホー
ルＩＣ２１と磁性部材１９との距離が離れ、且つ、リニ
アホールＩＣ２１の磁束検出方向と図３中Ｘ方向とは４
５度の角度を成す。すなわち、リニアホールＩＣ２１の
検出する磁束密度は、リニアホールＩＣ２１が磁性部材
１９から離れたこと、リニアホールＩＣ２１の磁束検出
方向と磁界方向とがずれたこと、により小さくなる。こ
の結果、リニアホールＩＣ２１が点ｃの位置で検出する
磁束密度が、点ｂの約１／２となる（後に実験データに
より確認する）。
し、点ｃの位置（θ＝−４５度）にくると、リニアホー
ルＩＣ２１と磁性部材１９との距離が離れ、且つ、リニ
アホールＩＣ２１の磁束検出方向と図３中Ｘ方向とは４
５度の角度を成す。すなわち、リニアホールＩＣ２１の
検出する磁束密度は、リニアホールＩＣ２１が磁性部材
１９から離れたこと、リニアホールＩＣ２１の磁束検出
方向と磁界方向とがずれたこと、により小さくなる。こ
の結果、リニアホールＩＣ２１が点ｃの位置で検出する
磁束密度が、点ｂの約１／２となる（後に実験データに
より確認する）。
【００３０】続いて、リニアホールＩＣ２１が相対回転
し、点ｂ′の位置（θ＝０度）にくると、リニアホール
ＩＣ２１の磁束検出方向と図６中Ｘ方向は９０度の角度
を成す。このため、リニアホールＩＣ２１の検出する磁
束密度はほぼ零となる。
し、点ｂ′の位置（θ＝０度）にくると、リニアホール
ＩＣ２１の磁束検出方向と図６中Ｘ方向は９０度の角度
を成す。このため、リニアホールＩＣ２１の検出する磁
束密度はほぼ零となる。
【００３１】図５は、回転角度θに対する磁束密度の大
きさの変化を示すグラフである。発明者らが磁気式回転
角度センサ１００の磁束密度の大きさの変化を測定した
ところ、図に示すように、回転角度θに対してリニアな
出力特性が得られた。すなわち、磁束密度の大きさを磁
気式回転角度センサ１００の出力電圧の大きさに置き換
えれば、全周３６０度に渡ってリニアな出力特性が得ら
れたことになる。
きさの変化を示すグラフである。発明者らが磁気式回転
角度センサ１００の磁束密度の大きさの変化を測定した
ところ、図に示すように、回転角度θに対してリニアな
出力特性が得られた。すなわち、磁束密度の大きさを磁
気式回転角度センサ１００の出力電圧の大きさに置き換
えれば、全周３６０度に渡ってリニアな出力特性が得ら
れたことになる。
【００３２】図６は、磁気式回転角度センサ１００をエ
ンジンの電子制御式スロットルバルブに応用した場合を
示す説明図である。エンジン（図示せず）には、吸気管
９を通じて空気が導かれる。吸気管９にはスロットル弁
１０が設けられており、スロットル弁１０の開度によ
り、エンジンに吸入される空気量が制限される。スロッ
トル弁１０は、スロットルシャフト１１にねじ止め等に
より固定されており、スロットルシャフト１１の一端に
は第１のギア１２が取付けられている。この第１のギア
１２には第２のギア１３が噛み合っており、第２のギア
１３はモータ１４と直結している。
ンジンの電子制御式スロットルバルブに応用した場合を
示す説明図である。エンジン（図示せず）には、吸気管
９を通じて空気が導かれる。吸気管９にはスロットル弁
１０が設けられており、スロットル弁１０の開度によ
り、エンジンに吸入される空気量が制限される。スロッ
トル弁１０は、スロットルシャフト１１にねじ止め等に
より固定されており、スロットルシャフト１１の一端に
は第１のギア１２が取付けられている。この第１のギア
１２には第２のギア１３が噛み合っており、第２のギア
１３はモータ１４と直結している。
【００３３】磁気式回転角度センサ１００は、第１のギ
ア１２とスロットル弁１０の中間に配置されており、保
持体１６の軸受穴１６ａにスロットルシャフト１１が貫
通固定されている。コントローラユニット（図示せず）
からの指令によりモータ１４が回転すると、その回転は
ギア１２、１３により減速されてスロットル弁１０を所
定角度だけ動かし、エンジンに吸入される空気量を制御
する。
ア１２とスロットル弁１０の中間に配置されており、保
持体１６の軸受穴１６ａにスロットルシャフト１１が貫
通固定されている。コントローラユニット（図示せず）
からの指令によりモータ１４が回転すると、その回転は
ギア１２、１３により減速されてスロットル弁１０を所
定角度だけ動かし、エンジンに吸入される空気量を制御
する。
【００３４】この際、磁気式回転角度センサ１００によ
り、スロットル弁１６の実開度を検出する。すなわち、
スロットルシャフト１１が回転すると、連動して磁気回
路１５が回転する。この回転によりリニアホールＩＣ２
１の検出する磁束密度が変化する。そして当該磁束密度
の変化から、スロットルバルブ１０の回転角度を計測す
る。続いて、コントローラユニットは、目標とするスロ
ットル弁開度となっているか否かを回転角度に基づいて
監視し、ズレ量に応じてフィードバック制御を行う。
り、スロットル弁１６の実開度を検出する。すなわち、
スロットルシャフト１１が回転すると、連動して磁気回
路１５が回転する。この回転によりリニアホールＩＣ２
１の検出する磁束密度が変化する。そして当該磁束密度
の変化から、スロットルバルブ１０の回転角度を計測す
る。続いて、コントローラユニットは、目標とするスロ
ットル弁開度となっているか否かを回転角度に基づいて
監視し、ズレ量に応じてフィードバック制御を行う。
【００３５】磁気式回転角度センサ１００をスロットル
バルブに使用した場合、当該磁気式回転角度センサ１０
０のリニアな出力特性が生かされ、正確なエンジン吸気
が行える。このため、エンジン性能が向上する。
バルブに使用した場合、当該磁気式回転角度センサ１０
０のリニアな出力特性が生かされ、正確なエンジン吸気
が行える。このため、エンジン性能が向上する。
【００３６】（実施の形態２）図７は、この発明の実施
の形態２に係る磁気式回転角度センサを示す正面構成図
である。図８は、図７に示した磁気式回転センサの側面
構成図である。
の形態２に係る磁気式回転角度センサを示す正面構成図
である。図８は、図７に示した磁気式回転センサの側面
構成図である。
【００３７】この磁気式回転角度センサ２００の構成
は、磁気式回転角度センサ１００と略同様であるが、リ
ニアホールＩＣ２４、２５が円筒状のスリーブ２６の外
周上面に１８０度の角度をもって配設されている点が異
なる。
は、磁気式回転角度センサ１００と略同様であるが、リ
ニアホールＩＣ２４、２５が円筒状のスリーブ２６の外
周上面に１８０度の角度をもって配設されている点が異
なる。
【００３８】スリーブ２６は、内部をスロットルシャフ
ト１１が貫通する構造であり、回路基板２７に取り付け
られる。また、スリーブ２６の材料は、磁性部材１９、
２０と同じ鉄材や磁性ステンレス材などの高透磁率材料
である。また、スリーブ２６の寸法は、外径１２ｍｍ、
内径１０ｍｍである。なお、リニアホールＩＣ２４、２
５は回路基板２７に電気的に接続されている。
ト１１が貫通する構造であり、回路基板２７に取り付け
られる。また、スリーブ２６の材料は、磁性部材１９、
２０と同じ鉄材や磁性ステンレス材などの高透磁率材料
である。また、スリーブ２６の寸法は、外径１２ｍｍ、
内径１０ｍｍである。なお、リニアホールＩＣ２４、２
５は回路基板２７に電気的に接続されている。
【００３９】この磁気式回転角度センサ２００を上記エ
ンジンのスロットルバルブに応用する場合、スロットル
シャフト１１は、スリーブ２６内を貫通し、保持体１６
の軸受穴１６ａに挿入固定される。
ンジンのスロットルバルブに応用する場合、スロットル
シャフト１１は、スリーブ２６内を貫通し、保持体１６
の軸受穴１６ａに挿入固定される。
【００４０】磁気式回転角度センサ２００によれば、ス
リーブ２６が磁束を集中させるため、リニアホールＩＣ
２４、２５を通過する磁束密度が増大する。このため、
実施の形態１の倍以上の磁束密度が得られ、磁気式回転
角度センサ２００の感度が向上する。
リーブ２６が磁束を集中させるため、リニアホールＩＣ
２４、２５を通過する磁束密度が増大する。このため、
実施の形態１の倍以上の磁束密度が得られ、磁気式回転
角度センサ２００の感度が向上する。
【００４１】また、スリーブ２６により磁性部材１９か
ら漏れた磁束が当該スリーブ２６内を通過して磁性部材
２０へと流れるため、スリーブ２６の内側には磁束がほ
とんど漏れない。このため、スロットルシャフト１１が
スリーブ２６内を貫通しても、磁気式回転角度センサ２
００の感度への影響が少ない。
ら漏れた磁束が当該スリーブ２６内を通過して磁性部材
２０へと流れるため、スリーブ２６の内側には磁束がほ
とんど漏れない。このため、スロットルシャフト１１が
スリーブ２６内を貫通しても、磁気式回転角度センサ２
００の感度への影響が少ない。
【００４２】また、リニアホールＩＣの足を直接回路基
板２７に取り付けて当該リニアホールＩＣを固定する場
合、外部からの振動などによりリニアホールＩＣと磁気
回路１５との距離が変動する。そこで、スリーブ２６上
面にリニアホールＩＣ２４、２５を配設することで、リ
ニアホールＩＣ２４、２５と磁気回路１５との距離を安
定させることができる。このため、磁気式回転角度セン
サ２００の感度が安定する。
板２７に取り付けて当該リニアホールＩＣを固定する場
合、外部からの振動などによりリニアホールＩＣと磁気
回路１５との距離が変動する。そこで、スリーブ２６上
面にリニアホールＩＣ２４、２５を配設することで、リ
ニアホールＩＣ２４、２５と磁気回路１５との距離を安
定させることができる。このため、磁気式回転角度セン
サ２００の感度が安定する。
【００４３】なお、２個のリニアホールＩＣ２４、２５
を１８０度の角度でスリーブ２６上面に配設したのは、
スロットル弁開度の計測において、正常な出力を出して
いるか否かを監視する必要があるためである。かかる場
合、リニアホールＩＣ２４、２５のリニアな出力特性な
どから、出力信号の監視を高精度で行うことができる。
を１８０度の角度でスリーブ２６上面に配設したのは、
スロットル弁開度の計測において、正常な出力を出して
いるか否かを監視する必要があるためである。かかる場
合、リニアホールＩＣ２４、２５のリニアな出力特性な
どから、出力信号の監視を高精度で行うことができる。
【００４４】図９は、回転角度θに対する磁束密度の大
きさの変化を示すグラフである。発明者らが磁気式回転
角度センサ２００の磁束密度の大きさの変化を測定した
ところ、図に示すように、回転角度θに対してリニアな
出力特性が得られた。すなわち、磁束密度の大きさを磁
気式回転角度センサ２００の出力電圧の大きさに置き換
えれば、全周３６０度に渡ってリニアな出力特性が得ら
れたことになる。
きさの変化を示すグラフである。発明者らが磁気式回転
角度センサ２００の磁束密度の大きさの変化を測定した
ところ、図に示すように、回転角度θに対してリニアな
出力特性が得られた。すなわち、磁束密度の大きさを磁
気式回転角度センサ２００の出力電圧の大きさに置き換
えれば、全周３６０度に渡ってリニアな出力特性が得ら
れたことになる。
【００４５】更に、上記実施の形態１の場合に比べて大
きな磁束密度が得られることが判った。このため、磁気
式回転角度センサ２００の感度が向上する。
きな磁束密度が得られることが判った。このため、磁気
式回転角度センサ２００の感度が向上する。
【図１】この発明の実施の形態１に係る磁気式回転角度
センサを示す正面構成図である。
センサを示す正面構成図である。
【図２】図１に示した磁気式回転センサの側面構成図で
ある。
ある。
【図３】回転角度の検出原理を示す説明図である。
【図４】平行磁界の測定実験値を示すグラフである。
【図５】回転角度θに対する磁束密度の大きさの変化を
示すグラフである。
示すグラフである。
【図６】図１に示した磁気式回転角度センサをエンジン
の電子制御式スロットルバルブに応用した場合を示す説
明図である。
の電子制御式スロットルバルブに応用した場合を示す説
明図である。
【図７】この発明の実施の形態２に係る磁気式回転角度
センサを示す正面構成図である。
センサを示す正面構成図である。
【図８】図７に示した磁気式回転センサの側面構成図で
ある。
ある。
【図９】回転角度θに対する磁束密度の大きさの変化を
示すグラフである。
示すグラフである。
【図１０】従来の磁気式回転角度センサの一例を示す構
成図である。
成図である。
【図１１】図１０に示した磁気式回転角度センサの漏洩
磁束の検出特性を示すグラフである。
磁束の検出特性を示すグラフである。
１００ 磁気式回転センサ １５ 磁気回路 １６ 保持体 １６ａ 軸受穴 １７，１８ 磁石 １９，２０ 磁性部材 ２１ リニアホールＩＣ ２２ 回路基板 ２００ 磁気式回転角度センサ ２４，２５ リニアホールＩＣ ２７ 回路基板
Claims (5)
- 【請求項１】 磁気回路の内部空間に特定方向の平行磁
界を均一に発生させ、前記磁気回路の内部空間において
磁気センサを回転させて当該磁気センサと前記磁気回路
との相対角度を非接触で計測することを特徴とする磁気
式回転角度センサ。 - 【請求項２】 柱形状をした２個の磁石と柱形状をした
２個の磁性部材とを有すると共に、前記２個の磁石のＳ
極どうしを前記１つの磁性部材で連結し、且つ、前記磁
石のＮ極どうしを前記もう１つの磁性部材で連結した構
造の磁気回路と、 前記磁気回路の作る特定方向の平行磁界平面に対して垂
直の回転軸を前記磁気回路の中心に有し、且つ、当該回
転軸から所定距離を隔てて配置した磁気センサとを具備
してなり、 前記回転軸を中心にして前記磁気センサを回転させ、前
記磁気回路と前記磁気センサとの相対角度を非接触で計
測することを特徴とする磁気式回転角度センサ。 - 【請求項３】 請求項２に記載の磁気式回転角度センサ
において、前記磁気回路の内部空間を略正方形状とした
ことを特徴とする磁気式回転角度センサ。 - 【請求項４】 請求項２または請求項３に記載の磁気式
回転角度センサにおいて、前記回転軸の周りに磁性部材
を設け、当該磁性部材に磁気センサを配設したことを特
徴とする磁気式回転角度センサ。 - 【請求項５】 請求項２から請求項４のいずれかに記載
の磁気式回転角度センサにおいて、前記回転軸を中心に
２個の磁気センサを対向配置したことを特徴とする磁気
式回転角度センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04343996A JP3438460B2 (ja) | 1996-02-29 | 1996-02-29 | 磁気式回転角度センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04343996A JP3438460B2 (ja) | 1996-02-29 | 1996-02-29 | 磁気式回転角度センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09236403A true JPH09236403A (ja) | 1997-09-09 |
| JP3438460B2 JP3438460B2 (ja) | 2003-08-18 |
Family
ID=12663740
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04343996A Expired - Fee Related JP3438460B2 (ja) | 1996-02-29 | 1996-02-29 | 磁気式回転角度センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3438460B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20020006452A (ko) * | 2000-07-11 | 2002-01-19 | 야자키 야스히코 | 회전각 센서 |
| JP2007522466A (ja) * | 2004-02-11 | 2007-08-09 | バレオ システムズ ドゥ コントロール モトゥール | 磁気角度位置センサー |
| JP2009273207A (ja) * | 2008-05-02 | 2009-11-19 | Mechano Transformer Corp | 変位拡大機構型磁歪アクチュエータ |
| WO2012026243A1 (ja) * | 2010-08-27 | 2012-03-01 | 日本精機株式会社 | 位置検出装置 |
| JP2012127831A (ja) * | 2010-12-16 | 2012-07-05 | Alps Electric Co Ltd | 回転角度検出装置 |
-
1996
- 1996-02-29 JP JP04343996A patent/JP3438460B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20020006452A (ko) * | 2000-07-11 | 2002-01-19 | 야자키 야스히코 | 회전각 센서 |
| JP2007522466A (ja) * | 2004-02-11 | 2007-08-09 | バレオ システムズ ドゥ コントロール モトゥール | 磁気角度位置センサー |
| JP2009273207A (ja) * | 2008-05-02 | 2009-11-19 | Mechano Transformer Corp | 変位拡大機構型磁歪アクチュエータ |
| WO2012026243A1 (ja) * | 2010-08-27 | 2012-03-01 | 日本精機株式会社 | 位置検出装置 |
| US8896299B2 (en) | 2010-08-27 | 2014-11-25 | Nippon Seiki Co., Ltd. | Position detector device capable of reducing the effect of external magnetic fields on precision in detection |
| JP2012127831A (ja) * | 2010-12-16 | 2012-07-05 | Alps Electric Co Ltd | 回転角度検出装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3438460B2 (ja) | 2003-08-18 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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