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JP2003035561A - Rotational position detector - Google Patents

Rotational position detector

Info

Publication number
JP2003035561A
JP2003035561A JP2001220963A JP2001220963A JP2003035561A JP 2003035561 A JP2003035561 A JP 2003035561A JP 2001220963 A JP2001220963 A JP 2001220963A JP 2001220963 A JP2001220963 A JP 2001220963A JP 2003035561 A JP2003035561 A JP 2003035561A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
magnetic
magnetic field
field generator
rotating body
magnetic sensor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2001220963A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yukari Tode
結花利 都出
Akihiro Daikoku
晃裕 大穀
Toshiyuki Yoshizawa
敏行 吉澤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP2001220963A priority Critical patent/JP2003035561A/en
Publication of JP2003035561A publication Critical patent/JP2003035561A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 磁界発生体を大型化することなく検出感度の
向上を図ることができ、しかも、外部磁界の影響を受け
にくい回転位置検出装置を安価に得る。 【解決手段】 磁気センサ1と、磁界発生体3を有して
被検体と共に回転する回転体2とを備え、上記磁界発生
体からの磁界方向による上記磁気センサの出力変化で上
記回転体の回転位置を検出する回転位置検出装置におい
て、上記回転体は、上記磁気センサを取り囲む筒状であ
って、筒の内側に突出し上記磁気センサを挟んで対向す
る2つの突出部を有し、しかも少なくとも上記磁界発生
体と磁性体からなる。さらに、突出部の対向面における
回転体の回転軸に直交する横断面の形状が、中央部が窪
んだU字状である。
(57) [Problem] To provide an inexpensive rotational position detecting device that can improve the detection sensitivity without increasing the size of a magnetic field generator and that is not easily affected by an external magnetic field. SOLUTION: A magnetic sensor 1 and a rotator 2 having a magnetic field generator 3 and rotating together with a subject are provided, and rotation of the rotator is changed by an output change of the magnetic sensor according to a magnetic field direction from the magnetic field generator. In the rotational position detecting device for detecting a position, the rotating body has a cylindrical shape surrounding the magnetic sensor, and has two protruding portions protruding inside the cylinder and facing each other with the magnetic sensor interposed therebetween, and at least the It consists of a magnetic field generator and a magnetic material. Further, the shape of the cross section orthogonal to the rotation axis of the rotating body on the opposing surface of the protruding portion is a U-shape in which the central portion is depressed.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、被検体と共に回
転する回転体の回転位置を検出する回転位置検出装置に
関し、詳しくは、ホール素子や磁気抵抗素子などの、磁
界に対応した電気信号を出力する磁気センサを備える回
転位置検出装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a rotational position detecting device for detecting the rotational position of a rotating body that rotates together with a subject, and more specifically, it outputs an electric signal corresponding to a magnetic field, such as a Hall element or a magnetoresistive element. The present invention relates to a rotational position detecting device including a magnetic sensor that operates.

【0002】[0002]

【従来の技術】図8は、例えば特開平8−201106
号公報に記載された従来の回転位置検出装置であるスロ
ットル開度センサの要部の構成を示し、(a)は斜視
図、(b)は平面図である。図において、31は回転
軸、32はロータ、33は永久磁石(磁界発生体)、3
4はホール素子(磁気センサ)である。スロットルバル
ブ(図示略)の回動軸31に連動して回転するロータ3
2に対しその回動軸31と直交する方向に着磁された同
心円筒状の永久磁石33が設けられ、この永久磁石33
の中空部中央には、ロータ32の軸方向に平行に、永久
磁石33の磁界方向を検出するためのホール素子34が
配設される。このホール素子34は、スロットル開度セ
ンサの図示しないハウジング部により固定されている。
そして、スロットルバルブの回動に伴い永久磁石33が
ホール素子34の周りを回転することによりホール素子
34の感磁面に対する磁界方向が変化し、その変化した
角度θに対応した電気信号すなわちホール電圧が、同ホ
ール素子34から出力される。このようなスロットル開
度センサでは、ホール素子34からこうした態様で出力
されるホール電圧を所要に処理して、上記スロットルバ
ルブの開度に対応した電気信号を出力する。
2. Description of the Related Art FIG. 8 shows, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-201106.
2A and 2B show a configuration of a main part of a throttle opening sensor, which is a conventional rotational position detecting device disclosed in Japanese Patent Publication No. JP-A-2003-264, in which (a) is a perspective view and (b) is a plan view. In the figure, 31 is a rotating shaft, 32 is a rotor, 33 is a permanent magnet (magnetic field generator), 3
Reference numeral 4 is a Hall element (magnetic sensor). Rotor 3 that rotates in conjunction with a rotary shaft 31 of a throttle valve (not shown)
2 is provided with a concentric cylindrical permanent magnet 33 magnetized in a direction orthogonal to the rotation shaft 31.
A Hall element 34 for detecting the magnetic field direction of the permanent magnet 33 is disposed in the center of the hollow portion in parallel with the axial direction of the rotor 32. The Hall element 34 is fixed by a housing portion (not shown) of the throttle opening sensor.
As the throttle valve rotates, the permanent magnet 33 rotates around the Hall element 34 to change the magnetic field direction of the Hall element 34 with respect to the magnetically sensitive surface, and an electric signal corresponding to the changed angle θ, that is, the Hall voltage. Is output from the Hall element 34. In such a throttle opening sensor, the Hall voltage output from the Hall element 34 in this manner is processed as necessary, and an electric signal corresponding to the opening of the throttle valve is output.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】従来の回転位置検出装
置は以上のように構成され、更なる検出感度の向上が求
められているが、より高磁界を発生する磁界発生体の開
発やより感度の向上した磁気センサの開発には限界があ
り、磁界発生体を大型化あるいは強力にして対応するし
かなかった。また、磁気センサであるホール素子34を
同心円筒状の永久磁石33の中空部中央に配設している
ので外部磁界の影響を受けにくいが、一般に、円筒状の
永久磁石は製作し難く高価であるという問題があった。
Although the conventional rotational position detecting device is constructed as described above and further improvement in detection sensitivity is required, development of a magnetic field generator which generates a higher magnetic field and higher sensitivity are required. There was a limit to the development of the improved magnetic sensor, and there was no choice but to cope with the magnetic field generator by making it larger or stronger. Further, since the Hall element 34, which is a magnetic sensor, is arranged in the center of the hollow portion of the concentric cylindrical permanent magnet 33, it is not easily affected by the external magnetic field, but in general, a cylindrical permanent magnet is difficult to manufacture and expensive. There was a problem.

【0004】本発明は、上記のような従来のものの問題
点を解決するためになされたものであり、磁界発生体を
大型化することなく検出感度の向上を図ることができ、
しかも、外部磁界の影響を受けにくい回転位置検出装置
を安価に得ることを目的とする。
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the conventional ones, and can improve the detection sensitivity without increasing the size of the magnetic field generator.
Moreover, it is an object of the present invention to obtain a rotational position detecting device that is less susceptible to the influence of an external magnetic field at low cost.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明に係る回転位置検
出装置は、磁気センサと、磁界発生体を有して被検体と
共に回転する回転体とを備え、上記磁界発生体からの磁
界方向による上記磁気センサの出力変化で上記回転体の
回転位置を検出する回転位置検出装置において、上記回
転体は、上記磁気センサを取り囲む筒状であって、筒の
内側に突出し上記磁気センサを挟んで対向する2つの突
出部を有し、しかも少なくとも上記磁界発生体と磁性体
からなるものである。
A rotational position detecting device according to the present invention comprises a magnetic sensor and a rotating body having a magnetic field generating body and rotating together with a subject, and is dependent on a magnetic field direction from the magnetic field generating body. In the rotational position detecting device that detects the rotational position of the rotating body by the change in the output of the magnetic sensor, the rotating body has a tubular shape surrounding the magnetic sensor, and protrudes inside the tube and faces the magnetic sensor. And has at least the above-mentioned magnetic field generator and a magnetic body.

【0006】また、突出部の対向面における回転体の回
転軸に直交する横断面の形状が、中央部が窪んだU字状
であるものである。
Further, the shape of the cross section orthogonal to the rotation axis of the rotating body on the opposing surface of the projecting portion is a U shape having a hollow central portion.

【0007】また、磁気センサが回転体の回転軸から外
れた位置に配置され、かつ突出部の形状または磁界発生
体の配置が、上記回転体の回転軸を通りかつ2つの突出
部を結ぶ面に垂直な面に対して非対称であるものであ
る。
Further, the magnetic sensor is arranged at a position deviated from the rotation axis of the rotating body, and the shape of the protruding portion or the arrangement of the magnetic field generating body is a surface passing through the rotating shaft of the rotating body and connecting the two protruding portions. It is asymmetric with respect to the plane perpendicular to.

【0008】[0008]

【発明の実施の形態】実施の形態1.図1は本発明の実
施の形態1による回転位置検出装置の要部の構成を示す
横断面図である。図において、1は磁気センサであり、
例えばホール素子、磁気抵抗素子、強磁性抵抗素子など
が用いられる。1aは磁気センサ1の感磁面である。2
は被検体(図示せず)と共に回転する回転体であり、磁
気センサ1を挟んで対向配置された磁界発生体3を有し
ている。また、回転体2は、磁気センサ1を取り囲む筒
状(円筒状)であって、筒の内側に突出し磁気センサ1
を挟んで対向する1対の突出部20を有し、本実施の形
態では突出部20が磁界発生体3からなり、筒の部分が
磁性体4からなる。磁性発生体3としては、例えば、永
久磁石(焼結磁石、ボンド磁石など)や電磁石などが用
いられ、磁性体4としては、例えば、鉄やケイ素鋼板を
積層したものなどが用いられる。磁性発生体3は、例え
ば接着剤やガラス素材の接着テープなどにより、磁性体
4に固定される。20aは突出部20の対向面である。
5は補助磁性体であり、磁気センサ1と磁界発生体3間
の磁気センサ1の近傍であって、磁気センサ1の感磁面
1aを側方から挟む位置に、磁気センサ1と共に固定さ
れている。補助磁性体5としては、例えば、鉄やケイ素
鋼板を積層したものなどが用いられる。また、補助磁性
体5は、中央部が厚く両端に行くほど薄くなるような横
断面形状を有しており、本実施の形態では、円柱をその
中心軸に平行な面で切ったような形状を有している。6
は磁束である。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiment 1. 1 is a transverse cross-sectional view showing the configuration of a main part of a rotational position detecting device according to a first embodiment of the present invention. In the figure, 1 is a magnetic sensor,
For example, a Hall element, a magnetic resistance element, a ferromagnetic resistance element or the like is used. Reference numeral 1a denotes a magnetically sensitive surface of the magnetic sensor 1. Two
Is a rotating body that rotates together with a subject (not shown), and has magnetic field generators 3 arranged opposite to each other with the magnetic sensor 1 interposed therebetween. The rotating body 2 has a cylindrical shape (cylindrical shape) that surrounds the magnetic sensor 1 and projects inside the cylinder.
It has a pair of protrusions 20 that face each other across the protrusions. In this embodiment, the protrusions 20 are made of the magnetic field generator 3 and the cylindrical portion is made of the magnetic body 4. The magnetism generator 3 is, for example, a permanent magnet (sintered magnet, bond magnet, or the like) or an electromagnet, and the magnetic body 4 is, for example, a laminate of iron or silicon steel plates. The magnetic body 3 is fixed to the magnetic body 4 with, for example, an adhesive or an adhesive tape made of a glass material. Reference numeral 20a is a facing surface of the protrusion 20.
Reference numeral 5 denotes an auxiliary magnetic body, which is fixed in the vicinity of the magnetic sensor 1 between the magnetic sensor 1 and the magnetic field generator 3 and is fixed together with the magnetic sensor 1 at a position sandwiching the magnetic sensitive surface 1a of the magnetic sensor 1 from the side. There is. As the auxiliary magnetic body 5, for example, a laminate of iron or silicon steel plates is used. Further, the auxiliary magnetic body 5 has a cross-sectional shape such that the central portion is thicker and becomes thinner toward both ends. In the present embodiment, the auxiliary magnetic body 5 is shaped like a cylinder cut along a plane parallel to the central axis thereof. have. 6
Is the magnetic flux.

【0009】このように構成されたものにおいて、回転
体2は被検体と共に回転し、回転により磁気センサ1の
感磁面1aにおける磁束6の角度が変化することによ
り、磁気センサ1の出力が変化することを利用して、回
転角度を検出する。磁気センサ1は磁界発生体3が発生
する磁束のうち、感磁面1aに垂直な成分のみを出力に
変換するため、回転角度と出力の関係は三角関数とな
る。そこで、磁気センサ1の出力を、例えばマイクロコ
ンピュータやDSP(DigitalSignal P
rocessor)などのCPU(Central P
rocessing Unit)やアナログ回路部から
なる出力角度変換部に取り込んで、角度位置に対して一
次関数となるように変換して位置情報とする。
In such a structure, the rotating body 2 rotates together with the subject, and the rotation changes the angle of the magnetic flux 6 on the magnetically sensitive surface 1a of the magnetic sensor 1 to change the output of the magnetic sensor 1. The rotation angle is detected by utilizing this. Since the magnetic sensor 1 converts only the component of the magnetic flux generated by the magnetic field generator 3 that is perpendicular to the magnetic sensitive surface 1a into an output, the relationship between the rotation angle and the output is a trigonometric function. Therefore, the output of the magnetic sensor 1 is output from, for example, a microcomputer or a DSP (Digital Signal P).
CPU (Central P) such as
(processing unit) and an analog circuit section, and takes in the output angle conversion section, and converts it into a linear function with respect to the angular position to obtain position information.

【0010】以上のように、本実施の形態では、回転体
2は、磁気センサ1を取り囲む筒状で、筒の内側に突出
し磁気センサ1を挟んで対向する突出部20を有し、突
出部20の少なくとも一部(本実施の形態では全部)が
磁界発生体3からなり筒の部分が磁性体4からなるの
で、突出部20により、磁気センサ1の位置する部位に
おける磁束6の密度を高めることができ、磁界発生体3
を大型化することなく検出感度の向上を図ることができ
る。また、磁気センサ1は、筒状の磁性体4により取り
囲まれているので、外部磁界の影響を受けにくく、従来
の回転位置検出装置のように筒状の永久磁石33を用い
るのに比べて、材料費も安く、製作も容易である。
As described above, in this embodiment, the rotating body 2 has a cylindrical shape that surrounds the magnetic sensor 1, and has the protruding portions 20 that protrude inside the cylinder and face each other with the magnetic sensor 1 interposed therebetween. Since at least a part (all in the present embodiment) of the magnetic field generator 20 is composed of the magnetic field generator 3 and the cylindrical part is composed of the magnetic body 4, the protrusion 20 enhances the density of the magnetic flux 6 at the position where the magnetic sensor 1 is located. Can, magnetic field generator 3
The detection sensitivity can be improved without increasing the size. Further, since the magnetic sensor 1 is surrounded by the cylindrical magnetic body 4, it is less susceptible to the external magnetic field, and compared with the case where the cylindrical permanent magnet 33 is used as in the conventional rotational position detecting device, The material cost is low and it is easy to manufacture.

【0011】また、本実施の形態では、磁気センサ1と
磁界発生体3間の磁気センサ1の近傍に、磁気センサ1
の感磁面1aを側方から挟むように固定され、中央部が
厚く両端に行くほど薄くなる形状の補助磁性体5を備え
ており、磁界発生体3の両極間、特に磁気センサ1の近
傍における磁束6の通り道を変化させて磁気センサ1の
感磁面1aに到達する磁束量の垂直成分を変化させるこ
とにより、すなわち、磁界発生体3からの磁束6を、磁
気センサ1の近傍で補助磁性体5を通るように曲げるこ
とにより、磁気センサの感磁面1aに入る磁束の垂直成
分を三角関数の極値付近で減少させ、回転体2の回転角
度と磁気センサ1の出力との関係を、曲線的な三角関数
からより直線的な関数に近づけることができる。
In the present embodiment, the magnetic sensor 1 is provided between the magnetic sensor 1 and the magnetic field generator 3 in the vicinity of the magnetic sensor 1.
Is provided so as to sandwich the magnetically sensitive surface 1a from the side, and the auxiliary magnetic body 5 having a shape in which the central portion is thick and becomes thinner toward both ends is provided between both poles of the magnetic field generator 3, particularly near the magnetic sensor 1. By changing the path of the magnetic flux 6 to change the vertical component of the amount of magnetic flux reaching the magnetic sensitive surface 1a of the magnetic sensor 1, that is, the magnetic flux 6 from the magnetic field generator 3 is assisted in the vicinity of the magnetic sensor 1. By bending so as to pass through the magnetic body 5, the vertical component of the magnetic flux entering the magnetically sensitive surface 1a of the magnetic sensor is reduced near the extreme value of the trigonometric function, and the relationship between the rotation angle of the rotating body 2 and the output of the magnetic sensor 1 is reduced. Can be approximated from a curvilinear trigonometric function to a more linear function.

【0012】なお、補助磁性体5の設置位置および詳細
な形状は、磁界計算により、回転体2が回転したとき
に、磁気センサ1の出力が、回転角度位置に対して、1
次関数となるように設計することにより決定した。この
ように設計することにより、出力角度変換部が不要とな
り、温度影響を受けやすいアナログ回路部や、CPUへ
の負荷を軽減することができ、装置全体としてコスト低
減が図れる。
It should be noted that the installation position and detailed shape of the auxiliary magnetic body 5 are such that, when the rotating body 2 rotates, the output of the magnetic sensor 1 is 1 with respect to the rotation angle position by the magnetic field calculation.
It was determined by designing to be the next function. By designing in this way, the output angle conversion unit is not required, the load on the analog circuit unit and CPU that are easily affected by temperature can be reduced, and the cost of the entire device can be reduced.

【0013】なお、図では磁性体4が円筒状である場合
を示したが、円に限らず楕円であってもよく、また、多
角筒であってもよい。
Although the figure shows the case where the magnetic body 4 is cylindrical, it is not limited to a circle and may be an ellipse or a polygonal cylinder.

【0014】なお、補助磁性体5は必ずしも無くてもよ
く、この場合にも、磁気センサの位置する部位における
磁束の密度を高めることができる結果、磁界発生体を大
型化することなく検出感度の向上を図ることができ、し
かも、外部磁界の影響を受けにくい回転位置検出装置を
安価に得ることができる。
It should be noted that the auxiliary magnetic body 5 is not always necessary, and in this case as well, the density of the magnetic flux at the portion where the magnetic sensor is located can be increased, and as a result, the detection sensitivity can be improved without increasing the size of the magnetic field generator. It is possible to obtain the rotational position detecting device that can be improved and is less susceptible to the influence of the external magnetic field at low cost.

【0015】実施の形態2.図2は本発明の実施の形態
2による回転位置検出装置の要部の構成を示す横断面図
である。上記実施の形態1では突出部20の全体が磁界
発生体3で形成されている場合について示したが、本実
施の形態では、突出部20の一部(本実施の形態では先
端部)が磁界発生体3で形成されており、筒状部を含む
残部は磁性体4で形成されている。磁界発生体3は、例
えば接着剤やガラス素材の接着テープなどにより、磁性
体4に固定される。このように構成されたものにおいて
も、上記実施の形態1の場合と同様の効果が得られる。
Embodiment 2. FIG. 2 is a transverse cross-sectional view showing the configuration of the main part of the rotational position detecting device according to the second embodiment of the present invention. In the first embodiment, the case where the entire protrusion 20 is formed of the magnetic field generator 3 has been described, but in the present embodiment, a part of the protrusion 20 (the tip in the present embodiment) is a magnetic field. It is formed of the generator 3, and the remaining portion including the tubular portion is formed of the magnetic body 4. The magnetic field generator 3 is fixed to the magnetic body 4 with, for example, an adhesive or an adhesive tape made of a glass material. Even with such a configuration, the same effect as in the case of the first embodiment can be obtained.

【0016】なお、補助磁性体5は必ずしも無くてもよ
く、この場合にも、磁気センサの位置する部位における
磁束の密度を高めることができる結果、磁界発生体を大
型化することなく検出感度の向上を図ることができ、し
かも、外部磁界の影響を受けにくい回転位置検出装置を
安価に得ることができる。
Incidentally, the auxiliary magnetic body 5 is not always necessary, and in this case as well, the density of the magnetic flux at the site where the magnetic sensor is located can be increased, and as a result, the detection sensitivity can be improved without increasing the size of the magnetic field generator. It is possible to obtain the rotational position detecting device that can be improved and is less susceptible to the influence of the external magnetic field at low cost.

【0017】実施の形態3.図3は本発明の実施の形態
3による回転位置検出装置の要部の構成を示す横断面図
である。上記実施の形態2では突出部20の先端部が磁
界発生体3からなる場合について示したが、本実施の形
態では、突出部20の根元部が磁界発生体3からなる。
このような回転体2は、磁性体4に設けられた空隙に、
磁界発生体3として、例えば永久磁石を埋め込んだり、
ボンド磁石を射出成形したのち着磁したりすることによ
り製造される。このように、磁性体4の内部に磁界発生
体3を埋め込むことにより、磁性体4と磁界発生体3の
固定が容易になり、高速回転にも耐え得る回転位置検出
装置が得られる。
Embodiment 3. FIG. 3 is a transverse sectional view showing the configuration of the main part of a rotational position detecting device according to a third embodiment of the present invention. In the second embodiment described above, the case where the tip of the protrusion 20 is formed of the magnetic field generator 3 has been described, but in the present embodiment, the root of the protrusion 20 is formed of the magnetic field generator 3.
Such a rotating body 2 has a space provided in the magnetic body 4,
As the magnetic field generator 3, for example, a permanent magnet is embedded,
It is manufactured by injection-molding a bond magnet and then magnetizing it. By thus embedding the magnetic field generator 3 inside the magnetic body 4, the magnetic body 4 and the magnetic field generator 3 can be easily fixed to each other, and a rotational position detection device that can withstand high-speed rotation can be obtained.

【0018】なお、磁界発生体3の端部と筒内の空隙と
の間にある磁性体4の領域20bはできるだけ狭い方
が、漏れ磁束が少なく好ましい。
Incidentally, it is preferable that the region 20b of the magnetic body 4 between the end of the magnetic field generator 3 and the void in the cylinder is as narrow as possible so that the leakage magnetic flux is small.

【0019】また、上記実施の形態1および2では、補
助磁性体5は、円柱をその中心軸に平行な面で切ったよ
うな、中央部が厚く両端に行くほど薄くなるような横断
面形状を有している場合を示したが、本実施の形態で
は、補助磁性体4は、中央部が厚く両端に行くほど薄く
なるような横断面形状の1つである三日月形状を有して
いる。この場合にも、上記実施の形態1および2の場合
と同様の効果が得られる。
Further, in the above-mentioned first and second embodiments, the auxiliary magnetic body 5 has a cross-sectional shape such that the central portion is thick and becomes thinner toward both ends, such as a column cut by a plane parallel to its central axis. However, in the present embodiment, the auxiliary magnetic body 4 has a crescent shape, which is one of the cross-sectional shapes in which the central portion is thick and becomes thinner toward both ends. . Also in this case, the same effects as those in the first and second embodiments can be obtained.

【0020】なお、補助磁性体5は必ずしも無くてもよ
く、この場合にも、磁気センサの位置する部位における
磁束の密度を高めることができる結果、磁界発生体を大
型化することなく検出感度の向上を図ることができ、し
かも、外部磁界の影響を受けにくい回転位置検出装置を
安価に得ることができる。
The auxiliary magnetic body 5 is not always necessary, and in this case as well, the density of the magnetic flux at the position where the magnetic sensor is located can be increased, so that the detection sensitivity can be improved without increasing the size of the magnetic field generator. It is possible to obtain the rotational position detecting device that can be improved and is less susceptible to the influence of the external magnetic field at low cost.

【0021】実施の形態4.図4は本発明の実施の形態
4による回転位置検出装置の要部の構成を示す横断面図
である。図において、Oは回転体2の回転中心すなわち
回転軸である。上記実施の形態1〜3では何れも、磁気
センサ1が回転体2の回転中心(回転軸)に配置され、
かつ突出部20の形状および磁界発生体3の配置が回転
体2の回転軸を通りかつ2つの突出部20を結ぶ面に垂
直な面に対して対称である場合について示したが、本実
施の形態では、図4に示すように、磁気センサ1が回転
体2の回転軸Oから外れた位置に配置され、かつ突出部
20の形状および磁界発生体3の配置が回転体2の回転
軸Oを通りかつ2つの突出部を結ぶ面に垂直な面に対し
て非対称である。
Fourth Embodiment FIG. 4 is a transverse sectional view showing the configuration of the main part of a rotational position detecting device according to the fourth embodiment of the present invention. In the figure, O is the rotation center of the rotating body 2, that is, the rotation axis. In any of the first to third embodiments, the magnetic sensor 1 is arranged at the rotation center (rotation axis) of the rotating body 2,
Moreover, the case where the shape of the protrusion 20 and the arrangement of the magnetic field generator 3 are symmetric with respect to a plane that passes through the rotation axis of the rotating body 2 and is perpendicular to the surface connecting the two protrusions 20 has been described. In the embodiment, as shown in FIG. 4, the magnetic sensor 1 is arranged at a position deviated from the rotation axis O of the rotating body 2, and the shape of the protrusion 20 and the arrangement of the magnetic field generating body 3 are different from each other. It is asymmetric with respect to a plane that passes through and is perpendicular to the plane connecting the two protrusions.

【0022】上記実施の形態1〜3では、例えば図1お
よび図2に示したように、磁界発生体3の両極間の磁束
6の分布は回転体2の回転軸を通る面に対して対称であ
ったが、本実施の形態では、磁界発生体3の両極間の磁
束6の分布は回転体2の回転軸Oを通る面に対して非対
称となり、図4に示したように、両極間の磁束6の分布
が扇形状となるように、磁気センサ1の位置、突出部2
0の形状および磁界発生体3の配置を設計することによ
り、180度回転して磁気センサ1が感知する磁束の極
性(±)の変化と磁束の角度に対する変化量の違いから
360度の検出が可能となる。
In the first to third embodiments described above, for example, as shown in FIGS. 1 and 2, the distribution of the magnetic flux 6 between the two poles of the magnetic field generator 3 is symmetrical with respect to the plane passing through the rotation axis of the rotor 2. However, in the present embodiment, the distribution of the magnetic flux 6 between the two poles of the magnetic field generator 3 is asymmetric with respect to the plane passing through the rotation axis O of the rotating body 2, and as shown in FIG. Position of the magnetic sensor 1 and the protruding portion 2 so that the distribution of the magnetic flux 6 of
By designing the shape of 0 and the arrangement of the magnetic field generator 3, it is possible to detect 360 degrees from the change of the polarity (±) of the magnetic flux sensed by the magnetic sensor 1 when rotated by 180 degrees and the change amount with respect to the angle of the magnetic flux. It will be possible.

【0023】なお、図4では突出部20の形状および磁
界発生体3の配置の両方が回転体2の回転軸Oを通る面
に対して非対称である場合を示したが、突出部20の形
状および磁界発生体3の配置の内の一方のみが回転体2
の回転軸Oを通る面に対して非対称であってもよく、こ
の場合にも、磁界発生体3の両極間の磁束6の分布は回
転体2の回転軸Oを通る面に対して非対称となり、両極
間の磁束6の分布が扇形状となるように、磁気センサ1
の位置と突出部20の形状、または磁気センサ1の位置
と磁界発生体3の配置を設計することにより、図4の場
合と同様の効果が得られる。
Although FIG. 4 shows a case where both the shape of the protrusion 20 and the arrangement of the magnetic field generator 3 are asymmetric with respect to the plane passing through the rotation axis O of the rotor 2, the shape of the protrusion 20 is shown. And only one of the arrangements of the magnetic field generator 3 is the rotor 2
Of the magnetic field generator 3 may be asymmetric with respect to the plane passing through the rotation axis O of the magnetic field generator 3. , So that the distribution of the magnetic flux 6 between the two poles has a fan shape.
By designing the position and the shape of the protrusion 20 or the position of the magnetic sensor 1 and the arrangement of the magnetic field generator 3, the same effect as in the case of FIG. 4 can be obtained.

【0024】なお、図4では補助磁性体を設けない場合
について示しているが、実施の形態1〜3で示したのと
同様に補助磁性体を設けてもよく、この場合には、出力
の直線性がより向上する。
Although FIG. 4 shows the case where the auxiliary magnetic body is not provided, the auxiliary magnetic body may be provided as in the first to third embodiments. In this case, the output magnetic Linearity is further improved.

【0025】実施の形態5.図5は本発明の実施の形態
5による回転位置検出装置の要部の構成を示す横断面図
である。上記実施の形態1〜3では何れも、磁気センサ
1が回転体2の回転中心(回転軸)に配置され、かつ2
つの突出部20および磁界発生体3が回転体2の回転中
心Oに対して180度をなす角度で配置された場合につ
いて示したが、本実施の形態では、図5に示すように、
2つの突出部20および磁界発生体3が回転体2の回転
中心Oに対して120度の位置に配置され、磁気センサ
1は2つの突出部20を結ぶ円弧上に配置(図5では回
転体2の回転中心Oに配置)される。
Embodiment 5. FIG. 5 is a transverse sectional view showing the configuration of the main part of a rotational position detecting device according to a fifth embodiment of the present invention. In any of the first to third embodiments, the magnetic sensor 1 is arranged at the rotation center (rotation axis) of the rotating body 2, and
The case where the two protrusions 20 and the magnetic field generator 3 are arranged at an angle of 180 degrees with respect to the rotation center O of the rotating body 2 has been described, but in the present embodiment, as shown in FIG.
The two protrusions 20 and the magnetic field generator 3 are arranged at a position of 120 degrees with respect to the rotation center O of the rotating body 2, and the magnetic sensor 1 is arranged on an arc connecting the two protrusions 20 (in FIG. 2 is arranged at the rotation center O).

【0026】本実施の形態では、図5に示したように、
両極間の磁束6の分布が円弧形状となるように、磁気セ
ンサ1の位置、突出部20の形状および磁界発生体3の
配置を設計することにより、検出可能な角度範囲を広げ
ることができる。
In the present embodiment, as shown in FIG.
By designing the position of the magnetic sensor 1, the shape of the protruding portion 20 and the arrangement of the magnetic field generator 3 so that the distribution of the magnetic flux 6 between both poles becomes an arc shape, the detectable angular range can be widened.

【0027】なお、図5では、突出部20および磁界発
生体3が回転体2の回転中心Oに対して120度をなす
角度で配置される場合を示したが、角度は必ずしも12
0度である必要はなく、磁界発生体3の発生磁界などに
応じて、適宜設計すればよい。また、突出部20のみが
回転体2の回転中心Oに対して180度でない角度で配
置されてあり、磁界発生体3は磁束が突出部20より効
率よく発生するような配置で磁性体4内に配置されても
よく、この場合にも、両極間の磁束6の分布が円弧形状
となるように、磁気センサ1の位置と突出部20の形
状、または磁気センサ1の位置と磁界発生体3の配置を
設計することにより、図5の場合と同様の効果が得られ
る。またさらに、図5では、2つの突出部20の形状お
よび磁界発生体3の配置が回転体2の回転軸を通りかつ
2つの突出部20を結ぶ面に垂直な面に対して対称であ
る場合について示したが、2つの突出部20の形状また
は磁界発生体3の配置が回転体2の回転軸Oを通りかつ
2つの突出部20を結ぶ面に垂直な面に対して非対称で
あってもよい。
Although FIG. 5 shows the case where the protrusion 20 and the magnetic field generator 3 are arranged at an angle of 120 degrees with respect to the rotation center O of the rotating body 2, the angle is not always 12 degrees.
It does not need to be 0 degree, and may be appropriately designed depending on the magnetic field generated by the magnetic field generator 3. Further, only the protrusions 20 are arranged at an angle that is not 180 degrees with respect to the rotation center O of the rotating body 2, and the magnetic field generator 3 is arranged so that the magnetic flux is generated more efficiently than the protrusions 20 inside the magnetic body 4. In this case as well, the position of the magnetic sensor 1 and the shape of the protruding portion 20, or the position of the magnetic sensor 1 and the magnetic field generator 3 are set so that the distribution of the magnetic flux 6 between the two poles is also an arc shape. By designing the arrangement of, the same effect as in the case of FIG. 5 can be obtained. Furthermore, in FIG. 5, when the shapes of the two protrusions 20 and the arrangement of the magnetic field generators 3 are symmetrical with respect to a plane that passes through the rotation axis of the rotating body 2 and is perpendicular to the plane connecting the two protrusions 20. However, even if the shape of the two protrusions 20 or the arrangement of the magnetic field generators 3 is asymmetric with respect to a plane that passes through the rotation axis O of the rotating body 2 and is perpendicular to the surface connecting the two protrusions 20. Good.

【0028】また、磁気センサ1は必ずしも回転体2の
回転中心O付近になくてもよく、円弧形状となる磁束の
うち、磁気センサの感磁面1aに入る垂直成分が、回転
角度に対して、直線的になるように配置できれば、出力
の直線性が向上するという効果も得られる。
Further, the magnetic sensor 1 does not necessarily have to be near the rotation center O of the rotating body 2, and the vertical component of the arc-shaped magnetic flux that enters the magnetic sensitive surface 1a of the magnetic sensor with respect to the rotation angle. If the linear arrangement is possible, the effect of improving the linearity of the output can be obtained.

【0029】実施の形態6.図6は本発明の実施の形態
6による回転位置検出装置の要部の構成を示す横断面図
である。上記実施の形態2〜5では何れも、突出部20
の対向面20aが平面である場合について示したが、本
実施の形態では、対向面20aにおける回転体2の回転
軸に直交する横断面の形状が、中央部が窪んだU字状で
ある。
Sixth Embodiment FIG. 6 is a transverse sectional view showing the configuration of the main part of a rotational position detecting device according to a sixth embodiment of the present invention. In any of the above second to fifth embodiments, the protruding portion 20 is used.
In the present embodiment, the shape of the cross section orthogonal to the rotation axis of the rotating body 2 in the facing surface 20a is a U shape with a depressed central portion.

【0030】このように、突出部20の対向面20aに
おける回転体2の回転軸Oに直交する断面の形状を、中
央部が窪んだU字状とすることにより、磁界発生体3か
ら磁性体4を介して空気層に出る磁束の向きを微調整す
ることができ、磁気センサの感磁面1aに到達する磁束
の垂直成分の量を変えることができるので、回転体2の
回転角度と磁気センサ1の出力との関係を、曲線的な三
角関数からより直線的な関数に近づけることができる。
In this way, by making the cross section of the facing surface 20a of the protruding portion 20 orthogonal to the rotation axis O of the rotating body 2 into a U-shape with the central portion depressed, the magnetic field generator 3 is separated from the magnetic body. Since the direction of the magnetic flux emitted to the air layer can be finely adjusted via 4 and the amount of the vertical component of the magnetic flux reaching the magnetically sensitive surface 1a of the magnetic sensor can be changed, the rotation angle of the rotating body 2 and the magnetic field can be changed. The relationship with the output of the sensor 1 can be approximated from a curved trigonometric function to a more linear function.

【0031】なお、突出部20の対向面20aの詳細な
形状は、磁界計算により、回転体2が回転したときに、
磁気センサ1の出力が、回転角度位置に対して、1次関
数となるように設計することにより決定した。このよう
に設計することにより、出力角度変換部が不要となり、
温度影響を受けやすいアナログ回路部や、CPUへの負
荷を軽減することができ、装置全体としてコスト低減が
図れる。
The detailed shape of the facing surface 20a of the protruding portion 20 is determined by the magnetic field calculation when the rotating body 2 rotates.
It was determined by designing the output of the magnetic sensor 1 to be a linear function with respect to the rotational angle position. By designing in this way, the output angle conversion unit becomes unnecessary,
It is possible to reduce the load on the analog circuit section and the CPU that are easily affected by temperature, and reduce the cost of the entire apparatus.

【0032】なお、図1で示した実施の形態1の場合
も、突出部20の対向面20aにおける回転体2の回転
軸に直交する断面の形状が、中央部が窪んだU字状とな
っているので、同様に、回転体2の回転角度と磁気セン
サ1の出力との関係を、曲線的な三角関数からより直線
的な関数に近づけることができる。
In the case of the first embodiment shown in FIG. 1 as well, the shape of the cross section of the facing surface 20a of the projecting portion 20 orthogonal to the rotation axis of the rotating body 2 is a U-shape having a depressed central portion. Therefore, similarly, the relationship between the rotation angle of the rotating body 2 and the output of the magnetic sensor 1 can be made closer to a linear function from a curvilinear trigonometric function.

【0033】実施の形態7.図7は本発明の実施の形態
7による回転位置検出装置の要部の構成を示す横断面図
である。上記実施の形態1〜6では何れも、突出部20
の少なくとも一部が磁界発生体3であるというように、
磁界発生体3が突出部20の近傍に配置された場合につ
いて示したが、図7に示すように、回転体2の筒状部に
配置されてもよく、上記各実施の形態と同様の効果が得
られる。
Embodiment 7. FIG. 7 is a transverse sectional view showing the configuration of the main part of a rotational position detecting device according to a seventh embodiment of the present invention. In any of the first to sixth embodiments, the protrusion 20
, At least a part of which is the magnetic field generator 3,
Although the case where the magnetic field generator 3 is arranged in the vicinity of the projecting portion 20 is shown, it may be arranged in the cylindrical portion of the rotating body 2 as shown in FIG. Is obtained.

【0034】[0034]

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、磁気セ
ンサと、磁界発生体を有して被検体と共に回転する回転
体とを備え、上記磁界発生体からの磁界方向による上記
磁気センサの出力変化で上記回転体の回転位置を検出す
る回転位置検出装置において、上記回転体は、上記磁気
センサを取り囲む筒状であって、筒の内側に突出し上記
磁気センサを挟んで対向する2つの突出部を有し、しか
も少なくとも上記磁界発生体と磁性体からなるので、磁
気センサの位置する部位における磁束の密度を高めるこ
とができる結果、磁界発生体を大型化することなく検出
感度の向上を図ることができ、しかも、外部磁界の影響
を受けにくい回転位置検出装置を安価に得ることができ
る。
As described above, according to the present invention, the magnetic sensor includes the magnetic sensor and the rotating body having the magnetic field generator and rotating together with the subject, and the magnetic sensor according to the magnetic field direction from the magnetic field generator. In the rotational position detecting device that detects the rotational position of the rotating body by the change in the output of the rotating body, the rotating body has a cylindrical shape surrounding the magnetic sensor, and the rotating body protrudes inside the cylinder and faces each other with the magnetic sensor interposed therebetween. Since it has a protrusion and is composed of at least the magnetic field generator and the magnetic body, it is possible to increase the density of the magnetic flux at the position where the magnetic sensor is located. As a result, the detection sensitivity is improved without increasing the size of the magnetic field generator. It is possible to obtain the rotation position detecting device that can be realized and is less susceptible to the influence of the external magnetic field at low cost.

【0035】また、突出部の対向面における回転体の回
転軸に直交する横断面の形状が、中央部が窪んだU字状
であるので、回転体の回転角度に対する磁気センサの出
力特性の直線性を向上させることができる。
Further, since the shape of the cross section orthogonal to the rotation axis of the rotating body on the facing surface of the protruding portion is U-shaped with the central portion depressed, the output characteristic of the magnetic sensor is linear with respect to the rotation angle of the rotating body. It is possible to improve the sex.

【0036】また、磁気センサが回転体の回転軸から外
れた位置に配置され、かつ突出部の形状または磁界発生
体の配置が、上記回転体の回転軸を通りかつ2つの突出
部を結ぶ面に垂直な面に対して非対称であるので、回転
体の検出角度を360度にすることが可能となる。
Further, the magnetic sensor is arranged at a position deviated from the rotation axis of the rotating body, and the shape of the protruding portion or the arrangement of the magnetic field generator is such a surface that passes through the rotating shaft of the rotating body and connects the two protruding portions. Since it is asymmetric with respect to the plane perpendicular to, it is possible to make the detection angle of the rotating body 360 degrees.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明の実施の形態1による回転位置検出装
置の要部の構成を示す横断面図である。
FIG. 1 is a transverse cross-sectional view showing a configuration of a main part of a rotational position detection device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】 本発明の実施の形態2による回転位置検出装
置の要部の構成を示す横断面図である。
FIG. 2 is a transverse cross-sectional view showing the configuration of a main part of a rotational position detecting device according to a second embodiment of the present invention.

【図3】 本発明の実施の形態3による回転位置検出装
置の要部の構成を示す横断面図である。
FIG. 3 is a transverse cross-sectional view showing a configuration of a main part of a rotation position detecting device according to a third embodiment of the present invention.

【図4】 本発明の実施の形態4による回転位置検出装
置の要部の構成を示す横断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing the configuration of the main part of a rotational position detecting device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図5】 本発明の実施の形態5による回転位置検出装
置の要部の構成を示す横断面図である。
FIG. 5 is a transverse cross-sectional view showing the configuration of the main part of a rotational position detection device according to a fifth embodiment of the present invention.

【図6】 本発明の実施の形態6による回転位置検出装
置の要部の構成を示す横断面図である。
FIG. 6 is a transverse cross-sectional view showing the configuration of the main part of a rotational position detection device according to a sixth embodiment of the present invention.

【図7】 本発明の実施の形態7による回転位置検出装
置の要部の構成を示す横断面図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view showing the configuration of the main parts of a rotational position detecting device according to a seventh embodiment of the present invention.

【図8】 従来の回転位置検出装置の要部の構成を示
し、(a)は斜視図、(b)は平面図である。
8A and 8B show a configuration of a main part of a conventional rotational position detecting device, in which FIG. 8A is a perspective view and FIG. 8B is a plan view.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 磁気センサ、1a 磁気センサの感磁面、2 回転
体、20 突出部、20a 突出部の対向面、3 磁界
発生体、4 磁性体、5 補助磁性体、6 磁束、31
回転軸、32 ロータ、33 永久磁石(磁界発生
体)、34 ホール素子(磁気センサ)。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Magnetic sensor, 1a Magnetic sensitive surface of magnetic sensor, 2 Rotating body, 20 Projection part, 20a Opposite surface of projection part, 3 Magnetic field generator, 4 Magnetic body, 5 Auxiliary magnetic body, 6 Magnetic flux, 31
Rotating shaft, 32 rotor, 33 permanent magnet (magnetic field generator), 34 Hall element (magnetic sensor).

フロントページの続き (72)発明者 吉澤 敏行 東京都千代田区丸の内二丁目2番3号 三 菱電機株式会社内 Fターム(参考) 2F063 AA35 BA06 CA34 DA05 GA52 KA01 2F077 CC02 JJ01 JJ08 JJ09 JJ23 VV02 Continued front page    (72) Inventor Toshiyuki Yoshizawa             2-3 2-3 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo             Inside Ryo Electric Co., Ltd. F-term (reference) 2F063 AA35 BA06 CA34 DA05 GA52                       KA01                 2F077 CC02 JJ01 JJ08 JJ09 JJ23                       VV02

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 磁気センサと、磁界発生体を有して被検
体と共に回転する回転体とを備え、上記磁界発生体から
の磁界方向による上記磁気センサの出力変化で上記回転
体の回転位置を検出する回転位置検出装置において、上
記回転体は、上記磁気センサを取り囲む筒状であって、
筒の内側に突出し上記磁気センサを挟んで対向する2つ
の突出部を有し、しかも少なくとも上記磁界発生体と磁
性体からなることを特徴とする回転位置検出装置。
1. A magnetic sensor and a rotating body having a magnetic field generator and rotating together with a subject, wherein a rotational position of the rotating body is determined by a change in output of the magnetic sensor depending on a magnetic field direction from the magnetic field generator. In the rotational position detecting device for detecting, the rotating body is a tubular shape surrounding the magnetic sensor,
A rotational position detecting device having two projecting portions that project inside a cylinder and face each other across the magnetic sensor, and that is composed of at least the magnetic field generator and a magnetic body.
【請求項2】 突出部の対向面における回転体の回転軸
に直交する横断面の形状が、中央部が窪んだU字状であ
ることを特徴とする請求項1記載の回転位置検出装置。
2. The rotational position detecting device according to claim 1, wherein a shape of a cross section of the surface facing the projection portion, which is orthogonal to the rotation axis of the rotating body, is a U shape having a depressed central portion.
【請求項3】 磁気センサが回転体の回転軸から外れた
位置に配置され、かつ突出部の形状または磁界発生体の
配置が、上記回転体の回転軸を通りかつ2つの突出部を
結ぶ面に垂直な面に対して非対称であることを特徴とす
る請求項1記載の回転位置検出装置。
3. A magnetic sensor is arranged at a position deviated from the rotation axis of the rotating body, and the shape of the protrusion or the arrangement of the magnetic field generator passes through the rotation axis of the rotating body and connects the two protrusions. The rotational position detecting device according to claim 1, wherein the rotational position detecting device is asymmetric with respect to a plane perpendicular to the plane.
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