JPS63240085A - 磁気ポテンシヨメ−タ - 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】 〔概要〕 磁気検出素子と永久磁石を具えた非接触型の磁気ポテン
ショメータにおいて、 磁気検出素子と永久磁石との対向間に磁気遮蔽板の磁気
透過スリットを配設し、磁気遮蔽板または、磁気検出素
子と永久磁石とが、磁気透過スリットの長さ方向へ移動
する構成としたことで、高性能の磁気ポテンショメータ
を実現したものである。

〔産業上の利用分野〕

本発明は磁気検出素子と永久磁石を具えた磁気ポテンシ
ョメータ、特に回転角度を検出するポテンショメータの
高性能化に関する。

〔従来の技術〕

磁気検出素子を利用した従来の回転角度検出用磁気ポテ
ンショメータは、半円形の永久磁石が磁気検出素子と対
向し、磁気検出素子と永久磁石の一方（一般に永久磁石
）を回転軸に固着し、回転′軸の回転角度を、磁気検出
素子の出力電圧から検出する構成であった。

第３図は従来の前記磁気ポテンショメータの主要構成を
示す側面図（イ）と、その永久磁石の平面図（０）　と
、その磁気検出素子に形成した磁気検出パターンの平面
図（ハ）および出力特性図（ニ）である。

第３図（イ）において、ポテンショメータ１は半。

円形の板状に形成し厚さ方向に極性を具えた永久磁石２
と、永久磁石２を固着し回転自在な回転軸３と、永久磁
石２に対向し固定された磁気検出素子４を具えてなる。

第３図（ＩＩ）において、永久磁石２は直状端面９の中
心が回転軸３の中心と一致する半円形であり、第３図（
ハ）に示すように非磁性の絶縁板に形成した磁気検出パ
ターン５は、鋸歯状または櫛歯状に形成し全体がほぼ円
形であり、その一端と他端は磁気検出素子４の０度の位
置を挟む端子６．７に接続し、長さ方向の中央が磁気検
出素子４の１８０度の位置に設けた端子８に接続されて
なる。

かかるポテンショメータ１は、磁気検出パターン５に一
対の抵抗素子を組み合わせ構成したブリッジに所定の電
流を流すと、回転軸３の回転角度は、該ブリッジの出力
電圧から知ることができる。

第３図（＝）において、縦軸はポテンショメータ１の出
力電圧、横軸が永久磁石２（回転軸３）の回転角度であ
り、出力特性Ａは、永久磁石２の端面９が磁気検出素子
４の１８０度の位置に一致したとき最大出力の山形にな
る。ただし、磁気検出パターン５は端子６，７に接続す
る端部で非連続となるため、永久磁石２の回転角度が０
度（３６０度）近傍で出力電圧の不変領域（不変角度）
ができる。

〔発明が解決しようとする問題点３ 以上説明したように従来のポテンショメータ１において
、出力特性Ａは山形であり、直線性があり検出精度のよ
い出力範囲は、例えば４０〜１４０度および２２０〜３
２０度に限定される。

そのため、正確に回転軸３の回転角度を検出できる範囲
が狭いという問題点があると共に、９０度と２７０度を
出力特性Ａから識別するには、その前後の値と比較し判
定しなければならないという問題点があった。

【問題点を解決するための手段〕

本発明の磁気ポテンショメータは前記問題点を除去する
ことであり、 一対の磁気透過スリットを対称に形成した磁気遮蔽板と
、 少なくとも該スリットの一部分を挟むように該磁気遮蔽
板の厚さ方向に対向する永久磁石と磁気検出素子とを具
え、 該磁気検出素子が該スリットに対向し適宜の幅と長さに
形成した磁気検出パターンを具え、該磁気遮蔽板または
、該永久磁石と磁気検出素子とが、該スリットの長さ方
向に移動可能に構成したことを特徴とし、 第１図の実施例によれば、永久磁石１２と磁気検出素子
１５とを固定し、一対の円弧形状のスリット１６、１７
を対称に形成した磁気遮蔽板１３を回転軸１４に固着し
、 一対のスリン）１６．１７が磁気遮蔽板１３の回転中心
と同心に所定幅で半径の異なる半円形に形成した円弧形
状であり、磁気検出パターン１９．２０がスリッ目６，
１７のそれぞれと同心の円形状に形成してなることを特
徴とする。

〔作用〕

上記手段によれば、磁気遮蔽板または、永久磁石と磁気
検出素子とが移動すると、その移動量によって磁気透過
スリットは°、永久磁石から磁気検出素子に入る磁束の
長さまたは幅を該移動のサイクルに制御し、例えば該移
動が回転であるとき１回転をサイクルとして、そのサイ
クル内で一様に増大または低減する出力特性が得られる
ようになる。

〔実施例〕

以下に、図面を用いて本発明の実施例による磁気ポテン
ショメータを説明する。

第１図は本発明の一実施例による磁気ポテンショメータ
の主要構成を示す側面図（イ）と、その磁気遮蔽板の平
面図（０）と、その磁気検出素子に形成した磁気検出パ
ターンの平面図（ハ）および出力特性図（ニ）である。

第１図（イ）において、ポテンショメータ１）は円板形
状に形成し厚さ方向に極性を具えた永久磁石１２と、パ
ーマロイ等の磁気遮蔽材料にてなり一対の磁気透過スリ
ン）　１６．１７を設けた磁気遮蔽円板１３と、磁気遮
蔽円板１３を固着し回転自在な回転軸１４と、非磁性の
絶縁板に磁気検出パターンを形成した磁気検出素子１５
を具え、永久磁石１２と磁気検出素子１５は、磁気遮蔽
円板１３をその厚さ方向に挟み接触することなく、例え
ば図示しないハウジングに固着される。

第１図Ｃ４＞　、　（０）において、磁気遮蔽円板１３
は回転軸１４の回転中心を中心とし、半径が異なる一対
の円弧形状の磁気透過スリン）　１６．１７を対称に形
成してなる。

第１図（（）、（ハ）において、磁気検出素子１５は絶
縁円板１８にスリット１６と同じ半径で鋸歯状の円形磁
気検出パターン１９と、スリット１７と同じ半径で鋸歯
状の円形磁気検出パターン２０を形成してなる。

磁気検出パターン１９と２０は、例えばインジウムアン
チモンの薄膜からホトエツチングで形成され、磁気検出
パターン１９の中央部は端子（スルーホール）　２１に
接続し、磁気検出パターン１９の左端と磁気検出パター
ン２０の左端とは端子（スルーホール）２２に接続し、
磁気検出パターン１９の右端と磁気検出パターン２０の
右端とは端子（スルーホール）２３に接続し、磁気検出
パターン２０の中央部は端子（スルーホール）２４に接
続されている。

このように構成した磁気ポテンショメータ１）において
、端子２１〜２４に接続した磁気検出パターン１９と２
０はフルブリッジ構成になり、スリット１６または１７
を透過した永久磁石１２の磁束によって抵抗値が変化す
る。

従って、端子２１と２４を出力端子、２２をグランド端
子、２３を電圧印加端子とし、磁気遮蔽円板１３の中心
を通りスリット１６と１７を分ける軸Ｌ＋３に、磁気検
出素子１５の中心と磁気検出パターン１９．２０の中央
を通り左右に分ける軸ＬＩｓが重なるとき、回転軸１４
の回転座標の原点（０点）とすると、磁気検出素子１５
の端子２１の出力特性Ｂ、およびＢ２は、第１図（ニ）
に特性Ｂ１を実線で、特性Ｂ２を点線で示す如く、はぼ
直線的になる。ただし、磁気検出パターン１９と２０が
途切れる０度近傍で、出力特性ＢＩ＋Ｂ！は不変領域が
できる。

第２図は本発明の他の実施例による磁気ポテンショメー
タの主要構成を示す側面図（イ）と、その磁気遮蔽板の
平面図（０）と、その磁気検出素子に形成した磁気検出
パターンの平面図（ハ）および出力特性図（ニ）である
。

第１図と共通部分に同一符号を使用した第２図において
、ポテンショメータ４１は厚さ方向に極性を具えた永久
磁石１２と、パーマロイ等の磁気遮蔽円板４２と、磁気
遮蔽円板４２を固着し回転自在な回転軸１４と、非磁性
の絶縁板に磁気検出パターンを形成した磁気検出素子４
３を具え、永久磁石１２と磁気検出素子４３は、磁気遮
蔽円板４２をその厚さ方向に挾み接触することなく、例
えば図示しないハウジングに固着される。

第２図＜４”）　、　（０）において、磁気遮蔽円板４
２は回転軸１４の回転中心を中心とし、半径が異なり円
形に近い一対の円弧形状のスリン）４４，４５を、対称
に形成してなる。ただし、スリット４４は時計針の回転
方向に幅が連続的に減少するに対し、スリット４５は時
計針の反回転方向に幅が連続的に減少する形状にしであ
る。

第２図（（）　、　（ハ）において、磁気検出素子４３
は絶縁円板４６にスリット４４の一部に対向する櫛歯状
の磁気検出パターン４７と、スリット４５の一部に対向
する櫛歯状の磁気検出パターン４Ｂを形成してなる。

スリット４４の最大幅より一辺が広いほぼ正方形領域に
形成した磁気検出パターン４７の一端は、端子（スルー
ホール）４９に接続し、磁気検出パターン４７の他端と
磁気検出パターン４８の一端とは端子（スルーホール）
５０に接続し、スリット４５の最大幅より広い幅に形成
した磁気検出パターン４８の他端は端子（スルーホール
）　５１に接続してなる。

このように構成した磁気ポテンショメータ４１において
、磁気検出パターン４７と４８は端子４９〜５１を介し
図示しない一対の抵抗と接続し、磁気検出用ブリッジ回
路を構成し、第２図（ニ）に実線で示すように出力特性
Ｂと同様な出力特性Ｃが得られる。

そして、スリット４４．４５の一幅寸法が回転軸１４の
回転方向に変化していることで、磁気遮蔽円板４２を透
過する磁束を制御し得られる特性Ｃは、スリン）４４．
４５の幅寸法変化条件を変えることにより、例えば第２
図（ニ）に点線で示すような出力特性りが得られる。

なお、・前記実施例において磁気ポテンショメータは、
磁気遮蔽板が回転する。しかし、本発明はかかる実施例
に限定されず、例えば磁気遮蔽板を固定し永久磁石と磁
気検出素子が回転するまたは、永久磁石、磁気遮蔽板、
磁気検出素子を長方形としその磁気遮蔽板が直線移動す
る構成でリニアポテンショメータを実現できることを付
記する。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、磁気遮蔽板または
、永久磁石と磁気検出素子とが移動すると、その移動量
によって磁気透過スリットは、永久磁石から磁気検出素
子に入る磁束量を該移動のサイクル内で制御、例えば該
移動が回転であるとき１回転のサイクル内で制御し、一
様に増大または低減する出力特性が得られるようになる
。

そのため、本発明を回転角度検出用磁気ポテンシヨメー
タに適用したとき、直線性を確保し高精度に測定できる
範囲が拡大すると共に、位相が１８０度異ｌ４回転角度
の判別に従来必要とした手段を不要とした効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による磁気ポテンシヨメータ
の主要構成と出力特性を示す図、第２図は本発明の他の
実施例による磁気ポテンショメータの主要構成と出力特
性を示す図、 第３図は従来の磁気ポテンショメータの主要構成と出力
特性を示す図、 である。 図中において、 １）．４１は磁気ポテンショメータ、 １２は永久磁石、 １３．４２は磁気遮蔽板、 １４は回転軸、 １５．４３は磁気検出素子、 １６．１７．４４．４５は磁気透過スリット、１９．２
０．４７．４８は磁気検出パターン、を示す。 回転角壇 （ニ） 本発明の一実鐙イ列による。磁気屑テンシコメーグの土
更不烏２八°と±カ９今４生をホτ固１−町ず［？］ （ロ）　　　　　　　　　　　　　　　　　（ノリ回転
ｌｉｔ膚 （ニ）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）一対の磁気透過スリット（１６、１７、４４、４
   ５）を対称に形成した磁気遮蔽板（１３、４２）と、 少なくとも該スリット（１６、１７、４４、４５）の一
   部分を挟むように該磁気遮蔽板（１３、４２）の厚さ方
   向に対向する永久磁石（１２）と磁気検出素子（１５、
   ４３）とを具え、 該磁気検出素子（１５、４３）が該スリット（１６、１
   ７、４４、４５）に対向し適宜の幅と長さに形成した磁
   気検出パターン（１９、２０、４７、４８）を具え、該
   磁気遮蔽板（１３、４２）または、該永久磁石（１２）
   と磁気検出素子（１５、４３）とが、該スリット（１６
   、１７、４４、４５）の長さ方向に移動可能に構成した
   ことを特徴とする磁気ポテンショメータ。
2. （２）前記永久磁石（１２）と前記磁気検出素子（１５
   、４３）とを固定し、円弧形状の前記スリット（１６、
   １７、４４、４５）を形成した前記磁気遮蔽板（１３、
   ４２）が回転可能に構成したことを特徴とする前記特許
   請求の範囲第１項記載の磁気ポテンショメータ。
3. （３）一対の前記スリット（１６、１７）が前記磁気遮
   蔽板（１３）の回転中心と同心に所定幅で半径の異なる
   半円形に形成した円弧形状であり、前記磁気検出パター
   ン（１９、２０）が該スリット（１６、１７）のそれぞ
   れと同心の円形状に形成してなることを特徴とする前記
   特許請求の範囲第２項記載の磁気ポテンショメータ。
4. （４）一対の前記スリット（４４、４５）が前記磁気遮
   蔽板（４２）の回転中心と同心に反対方向に幅を連続的
   に減少するほぼ円形状であり、前記磁気検出パターン（
   ４７、４８）が該スリット（４４、４５）の最大幅より
   広幅に適宜の長さに形成してなることを特徴とする前記
   特許請求の範囲第２項記載の磁気ポテンショメータ。