JPH09236403A - Magnetic rotation angle sensor - Google Patents
Magnetic rotation angle sensorInfo
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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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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。
(57) [Abstract] [Problem] To obtain uniform sensitivity regardless of the measurement position. SOLUTION: In this magnetic type rotation angle sensor 100,
A parallel magnetic field in the X direction is uniformly generated in the internal space of the magnetic circuit 15. Then, the linear Hall IC is rotated relative to the magnetic circuit 15 in the internal space of the magnetic circuit 15 (point b, point c, point b ′). In this way, when the linear Hall IC is rotated in a uniform parallel magnetic field, the magnetic flux density detected by the linear Hall IC changes in proportion to the change in the rotation angle and the distance from the magnetic member 19. Therefore, the sensitivity of the magnetic rotation angle sensor 100 is made uniform regardless of the measurement position.
Description
【0001】[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。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a magnetic rotation angle sensor, and more particularly to a magnetic rotation angle sensor for measuring a relative angle between a magnetic circuit and a magnetic sensor in a non-contact manner.
【0002】[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。2. Description of the Related Art FIG. 10 is a block diagram showing an example of a conventional magnetic rotation angle sensor. In the magnetic rotation angle sensor 500, the magnetic circuit 1 is composed of two annular magnetic members 2 and 3 and two wedge-shaped magnets 4 and 5.
【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。A rotating shaft 6 penetrates through the center of the magnetic circuit 1. An arm 7 extends from the rotary shaft 6 in the radial direction, and a hall element 8 is attached to the tip of the arm 7. The Hall element 8 is arranged so as to detect the magnetic flux density in the longitudinal direction of the arm 7. The magnets 4 and 5 are
The magnets are arranged so as to face each other about the rotation axis 6 and to pass a magnetic flux from the N pole of one magnet 4 (5) to the S pole of the other magnet 5 (4).
【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。The magnetic flux leaking from the magnetic members 2 and 3 in the radial direction of the magnetic circuit 1 becomes weaker with distance from the magnets 4 and 5, and becomes substantially zero at a position of 0 degree in the drawing.
【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。When the Hall element 8 rotates, the distance between the magnets 4 and 5 and the Hall element 8 changes, so that the magnitude of the magnetic flux density detected by the Hall element 8 changes. From the change in the magnetic flux density, the relative rotation angle between the Hall element 8 and the magnetic circuit 1 can be obtained.
【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。FIG. 11 is a graph showing the magnetic flux density detection characteristics of the magnetic rotation angle sensor 500. in this way,
It can be seen that the magnetic flux density increases as the Hall element 8 approaches the magnet 4 (magnet 5).
【0007】[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。However, in the above conventional magnetic rotation angle sensor 500, as shown in FIG. 11, as the Hall element 8 approaches the magnet 4 (5),
The magnetic flux density detected by the Hall element 8 rapidly increases. Therefore, there is a problem in that the sensitivity of the magnetic rotation angle sensor 500 remarkably differs depending on the measurement position.
【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。Therefore, the present invention has been made in view of the above, and an object thereof is to obtain a magnetic rotation angle sensor which can obtain uniform sensitivity regardless of the measurement position.
【0009】[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。In order to achieve the above object, in the magnetic rotation angle sensor according to claim 1, a parallel magnetic field in a specific direction is uniformly generated in the internal space of the magnetic circuit, and the magnetic circuit The magnetic sensor is rotated in the internal space of to measure the relative angle between the magnetic sensor and the magnetic circuit in a non-contact manner.
【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。In order to achieve the above-mentioned object, the magnetic rotation angle sensor according to the second aspect has a columnar shape.
Each magnet and two pole-shaped magnetic members, the S poles of the two magnets are connected to each other by the one magnetic member, and the N poles of the magnets are connected to each other. A magnetic circuit having a structure connected by a magnetic member and a rotation axis perpendicular to a parallel magnetic field plane in a specific direction formed by the magnetic circuit are provided at the center of the magnetic circuit, and a predetermined distance is provided from the rotation axis. The magnetic sensor is disposed, the magnetic sensor is rotated about the rotation axis, and the relative angle between the magnetic circuit and the magnetic sensor is measured in a non-contact manner.
【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。In order to achieve the above object, in the magnetic rotation angle sensor according to claim 3, the magnetic circuit of the magnetic rotation angle sensor (claim 2) has a substantially square internal space. Is.
【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。In order to achieve the above object, in the magnetic rotation angle sensor according to claim 4, a magnetic member is provided around the rotation axis of the magnetic rotation angle sensor (claim 2 or 3). The magnetic sensor is provided on the magnetic member.
【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。Further, in order to achieve the above object, in a magnetic type rotation angle sensor according to a fifth aspect, a rotation axis of the magnetic type rotation angle sensor (any one of the second to fourth aspects) is centered. Two magnetic sensors are arranged to face each other.
【0014】[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。According to the magnetic type rotation angle sensor of the first aspect of the present invention, the magnetic sensor is rotated in a uniform parallel magnetic field. Therefore, for changes in the rotation angle,
The change in the magnetic flux density detected by the magnetic sensor becomes uniform, and the sensitivity of the magnetic rotation angle sensor becomes uniform regardless of the measurement position.
【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。Further, according to the magnetic type rotation angle sensor of the second aspect of the present invention, the two magnetic poles of the two magnets are connected by the magnetic member to form a magnetic circuit. A parallel magnetic field in a specific direction can be generated substantially uniformly in the internal space of the. Then, by rotating the magnetic sensor about the rotation axis in this internal space, uniform sensitivity can be obtained in the entire measurement range of the magnetic rotation angle sensor.
【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。Further, according to the magnetic rotation angle sensor of the third aspect of the present invention, since the internal space of the magnetic circuit of the magnetic rotation angle sensor (claim 2) is formed into a substantially square shape, the internal space is concerned. In, the parallel magnetic field in a specific direction can be obtained more uniformly.
【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。According to the magnetic type rotation angle sensor of the fourth aspect of the present invention, since the magnetic flux passes through the magnetic member provided around the rotation axis, a large magnetic flux density can be obtained. Further, since the magnetic flux hardly leaks into the magnetic member, it is unlikely to be affected by the material of the rotating shaft that penetrates it. Further, since the magnetic sensor is provided on the magnetic member, the distance between the magnetic sensor and the magnetic circuit is constant, and the fluctuation of the sensitivity can be prevented.
【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。According to the magnetic rotation angle sensor of the fifth aspect of the present invention, even if the magnetic sensor is a double system,
Since the sensitivity of the magnetic rotation angle sensor is made uniform as described above, the output signal can be monitored with high accuracy. Further, the double type magnetic rotation angle sensor can be easily constructed.
【0019】[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。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention will now be described in detail with reference to the drawings. The present invention is not limited to this embodiment.
【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。(Embodiment 1) FIG. 1 is a front view showing a magnetic rotation angle sensor according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 2 is a side view of the magnetic rotation sensor shown in FIG.
【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。In this magnetic type rotation sensor 100, 1
Reference numerals 7 and 18 are magnets. The N poles of the magnets 17 and 18 are connected by a magnetic member 19 and the S poles are connected by a magnetic member 20 to form a magnetic circuit 15.
As the magnets 17 and 18, samarium-cobalt magnets which are excellent in temperature characteristics and strong are used. Magnets 17, 18
Has a size of 17.5 mm × 1.5 mm × 4.0 mm.
【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。The magnetic members 19 and 20 are made of a high magnetic permeability material such as iron, and a magnetic stainless material is used in consideration of corrosion resistance. The dimensions of the magnetic members 19 and 20 are 20.5 mm × 1.0 mm × 4.0 mm. 1
Reference numeral 6 denotes a holder made of a non-magnetic material, which is a magnetic circuit 15
Hold. The holding body 16 has a bearing hole 16a into which the shaft whose rotational angle is to be measured is inserted and fixed. This holder 1
6 is rotatable with the magnetic circuit 15 in the direction of the arrow in the figure. Reference numeral 21 is a linear Hall IC for detecting the magnetic flux density of the magnetic circuit 15 in the radial direction of rotation. The linear Hall IC 21 is arranged at a predetermined position from the center of the magnetic circuit 15 and faces the magnetic circuit 15.
【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。The linear Hall IC 21 is a type of semiconductor magnetic sensor that outputs a voltage proportional to the magnitude of the magnetic flux density, and is a package of a Hall element, an amplifier circuit and the like. The thickness of this linear Hall IC 21 is 1 mm. Further, when the linear Hall IC 21 comes closest to the magnetic circuit 15, the gap between them is 1.
It is set to 5 mm. In addition, the Linear Hall IC21
Are electrically connected to the circuit board 22.
【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。When the magnetic circuit 15 rotates, the positional relationship between the linear Hall IC 21 and the magnetic circuit 15 changes, and the magnetic flux density detected by the linear Hall IC 21 changes. As a result, the output voltage of the linear Hall IC 21 changes, and the relative angle between the linear Hall IC 21 and the magnetic circuit 15 can be measured.
【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。FIG. 3 is an explanatory view showing the principle of detecting the rotation angle. First, the magnetic flux leaked from the N pole of the magnet 17 tries to pass through the magnetic member 19. However, the magnetic member 19
Since the N pole of the magnet 18 is connected to the
The magnetic flux leaking from the N pole of No. 8 also tries to pass through the magnetic member 19. Therefore, the magnetic flux leaking from the magnet 17 and the magnet 18
The magnetic flux leaked from the magnetic member 19 repels in the magnetic member 19, and the magnetic flux leaks in a direction substantially perpendicular to the magnetic member 19 (X direction in FIG. 3). Therefore, in the internal space of the magnetic circuit 15, a substantially parallel magnetic field is generated from left to right in the figure.
【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。FIG. 4 is a graph showing measured experimental values of the parallel magnetic field. The parallel magnetic field measurement experiment was performed using a Hall element. The graph in FIG. 4 shows the magnetic flux density Bx in the X direction in FIG. 3 detected by the Hall element when the Hall element is moved from point a to point b in FIG. The graph in FIG. 4 shows the magnetic flux density By in the Y direction in FIG. 3 detected by the Hall element when the Hall element is moved from point a to point b ′ in FIG.
【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。As a result of the measurement, magnetic flux was detected in the X direction in FIG. 3, but almost no magnetic flux was detected in the Y direction in FIG. Therefore, in the internal space of the magnetic circuit 15, X in FIG.
It was found that a parallel magnetic field in the direction was generated. The magnitude of the magnetic flux density Bx was 10 times or more the magnitude of the magnetic flux density By.
【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。Returning to FIG. 3, the linear Hall IC 21 (see FIG.
When (not shown) is at the position of point b (θ = −90 degrees), the linear Hall IC 21 and the magnetic member 19 are closest to each other. Further, the magnetic flux detection direction of the linear Hall IC 21 coincides with the same direction as the parallel magnetic field (X direction in FIG. 3).
Therefore, the magnetic flux density detected by the linear Hall IC 21 becomes maximum.
【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)。Next, when the linear Hall IC 21 is relatively rotated and reaches the position of the point c (θ = −45 degrees), the distance between the linear Hall IC 21 and the magnetic member 19 is increased, and the magnetic flux of the linear Hall IC 21 is detected. The direction and the X direction in FIG. 3 are 4
Make an angle of 5 degrees. That is, the magnetic flux density detected by the linear Hall IC 21 becomes smaller because the linear Hall IC 21 is separated from the magnetic member 19 and the magnetic flux detection direction of the linear Hall IC 21 is deviated from the magnetic field direction. As a result, the magnetic flux density detected by the linear Hall IC 21 at the position of the point c becomes about 1/2 of the point b (confirmed later by experimental data).
【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。Subsequently, when the linear Hall IC 21 is relatively rotated and reaches the position of the point b '(θ = 0 degree), the magnetic flux detection direction of the linear Hall IC 21 and the X direction in FIG. 6 form an angle of 90 degrees. Therefore, the magnetic flux density detected by the linear Hall IC 21 becomes substantially zero.
【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。FIG. 5 is a graph showing changes in the magnitude of magnetic flux density with respect to the rotation angle θ. When the inventors measured the change in the magnitude of the magnetic flux density of the magnetic rotation angle sensor 100, a linear output characteristic with respect to the rotation angle θ was obtained as shown in the figure. That is, if the magnitude of the magnetic flux density is replaced with the magnitude of the output voltage of the magnetic rotation angle sensor 100, it means that a linear output characteristic is obtained over the entire circumference of 360 degrees.
【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。FIG. 6 is an explanatory view showing a case where the magnetic rotation angle sensor 100 is applied to an electronically controlled throttle valve of an engine. Air is guided to an engine (not shown) through an intake pipe 9. The intake pipe 9 is provided with a throttle valve 10, and the opening amount of the throttle valve 10 limits the amount of air taken into the engine. The throttle valve 10 is fixed to a throttle shaft 11 by screwing or the like, and a first gear 12 is attached to one end of the throttle shaft 11. A second gear 13 is meshed with the first gear 12, and the second gear 13 is directly connected to the motor 14.
【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。The magnetic rotation angle sensor 100 is arranged between the first gear 12 and the throttle valve 10, and the throttle shaft 11 is fixed through the bearing hole 16a of the holder 16. Controller unit (not shown)
When the motor 14 is rotated by a command from the rotation, the rotation is decelerated by the gears 12 and 13 to move the throttle valve 10 by a predetermined angle and control the amount of air taken into the engine.
【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。At this time, the actual opening of the throttle valve 16 is detected by the magnetic rotation angle sensor 100. That is,
When the throttle shaft 11 rotates, the magnetic circuit 15 rotates in conjunction with it. By this rotation, the linear hall IC2
The magnetic flux density detected by 1 changes. Then, the rotation angle of the throttle valve 10 is measured from the change in the magnetic flux density. Subsequently, the controller unit monitors whether or not the target throttle valve opening is achieved based on the rotation angle, and performs feedback control according to the amount of deviation.
【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。When the magnetic type rotation angle sensor 100 is used for the throttle valve, the magnetic type rotation angle sensor 10 is used.
By taking advantage of the linear output characteristic of 0, accurate engine intake can be performed. Therefore, engine performance is improved.
【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。(Second Embodiment) FIG. 7 is a front view showing the configuration of a magnetic type rotation angle sensor according to a second embodiment of the present invention. FIG. 8 is a side view of the magnetic rotation sensor shown in FIG.
【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。The structure of the magnetic rotation angle sensor 200 is substantially the same as that of the magnetic rotation angle sensor 100, but the linear Hall ICs 24 and 25 are arranged on the outer peripheral upper surface of the cylindrical sleeve 26 at an angle of 180 degrees. Is different.
【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。The sleeve 26 has a structure in which the throttle shaft 11 penetrates, and is attached to the circuit board 27. The material of the sleeve 26 is the magnetic member 19,
It is a high magnetic permeability material such as iron material and magnetic stainless steel material similar to 20. The sleeve 26 has an outer diameter of 12 mm,
The inner diameter is 10 mm. The linear Hall ICs 24, 2
Reference numeral 5 is electrically connected to the circuit board 27.
【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。When the magnetic rotation angle sensor 200 is applied to the throttle valve of the engine, the throttle shaft 11 penetrates the inside of the sleeve 26 and holds the holding member 16.
It is inserted and fixed in the bearing hole 16a.
【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。According to the magnetic type rotation angle sensor 200, since the sleeve 26 concentrates the magnetic flux, the linear Hall IC
The magnetic flux density passing through 24 and 25 increases. For this reason,
A magnetic flux density more than double that of the first embodiment is obtained, and the sensitivity of the magnetic rotation angle sensor 200 is improved.
【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。Further, since the magnetic flux leaked from the magnetic member 19 by the sleeve 26 flows through the sleeve 26 to the magnetic member 20, the magnetic flux hardly leaks inside the sleeve 26. Therefore, even if the throttle shaft 11 penetrates through the sleeve 26, the magnetic rotation angle sensor 2
00 has little effect on the sensitivity.
【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。When the legs of the linear Hall IC are directly attached to the circuit board 27 to fix the linear Hall IC, the distance between the linear Hall IC and the magnetic circuit 15 varies due to external vibration. Therefore, by disposing the linear Hall ICs 24 and 25 on the upper surface of the sleeve 26, the distance between the linear Hall ICs 24 and 25 and the magnetic circuit 15 can be stabilized. Therefore, the sensitivity of the magnetic rotation angle sensor 200 is stable.
【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。Two linear Hall ICs 24 and 25
Is arranged on the upper surface of the sleeve 26 at an angle of 180 degrees.
This is because it is necessary to monitor whether or not a normal output is being output when measuring the throttle valve opening. In such a case, the output signal can be monitored with high accuracy based on the linear output characteristics of the linear Hall ICs 24 and 25.
【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。FIG. 9 is a graph showing changes in the magnitude of the magnetic flux density with respect to the rotation angle θ. When the inventors measured the change in the magnitude of the magnetic flux density of the magnetic rotation angle sensor 200, a linear output characteristic with respect to the rotation angle θ was obtained as shown in the figure. That is, if the magnitude of the magnetic flux density is replaced with the magnitude of the output voltage of the magnetic rotation angle sensor 200, it means that a linear output characteristic is obtained over the entire circumference of 360 degrees.
【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。Further, it has been found that a larger magnetic flux density can be obtained as compared with the case of the first embodiment. Therefore, the sensitivity of the magnetic rotation angle sensor 200 is improved.
【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。FIG. 1 is a front configuration diagram showing a magnetic rotation angle sensor according to a first embodiment of the present invention.
【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。FIG. 2 is a side view of the magnetic rotation sensor shown in FIG.
【図3】回転角度の検出原理を示す説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram showing a principle of detecting a rotation angle.
【図4】平行磁界の測定実験値を示すグラフである。FIG. 4 is a graph showing measurement experimental values of a parallel magnetic field.
【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。FIG. 5 is a graph showing changes in the magnitude of magnetic flux density with respect to a rotation angle θ.
【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。6 is an explanatory diagram showing a case where the magnetic rotation angle sensor shown in FIG. 1 is applied to an electronically controlled throttle valve of an engine.
【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。FIG. 7 is a front configuration diagram showing a magnetic rotation angle sensor according to a second embodiment of the present invention.
【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。8 is a side view of the magnetic rotation sensor shown in FIG. 7. FIG.
【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。FIG. 9 is a graph showing a change in magnitude of magnetic flux density with respect to a rotation angle θ.
【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。FIG. 10 is a configuration diagram showing an example of a conventional magnetic rotation angle sensor.
【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。11 is a graph showing detection characteristics of leakage magnetic flux of the magnetic rotation angle sensor shown in FIG.
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 100 Magnetic Rotation Sensor 15 Magnetic Circuit 16 Holder 16a Bearing Hole 17,18 Magnet 19,20 Magnetic Member 21 Linear Hall IC 22 Circuit Board 200 Magnetic Rotation Angle Sensor 24,25 Linear Hall IC 27 Circuit Board
Claims (5)
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。1. A parallel magnetic field in a specific direction is uniformly generated in the internal space of the magnetic circuit, and the magnetic sensor is rotated in the internal space of the magnetic circuit so that the relative angle between the magnetic sensor and the magnetic circuit is non-contact. Magnetic rotation angle sensor characterized by measuring.
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。2. A magnet having two pillar-shaped magnets and two pillar-shaped magnetic members, and S of the two magnets.
A magnetic circuit having a structure in which poles are connected by the one magnetic member, and N poles of the magnet are connected by the other magnetic member; and a parallel magnetic field plane in a specific direction formed by the magnetic circuit. A magnetic sensor having a vertical rotation axis at the center of the magnetic circuit, and arranged at a predetermined distance from the rotation axis, and rotating the magnetic sensor about the rotation axis, A magnetic rotation angle sensor, which measures a relative angle between the magnetic circuit and the magnetic sensor in a non-contact manner.
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。3. The magnetic rotation angle sensor according to claim 2, wherein the internal space of the magnetic circuit has a substantially square shape.
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。4. The magnetic rotation angle sensor according to claim 2, wherein a magnetic member is provided around the rotation shaft, and the magnetic sensor is arranged on the magnetic member. Rotation angle sensor.
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。5. The magnetic rotation angle sensor according to any one of claims 2 to 4, wherein two magnetic sensors are arranged facing each other around the rotation axis. .
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04343996A JP3438460B2 (en) | 1996-02-29 | 1996-02-29 | Magnetic rotation angle sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04343996A JP3438460B2 (en) | 1996-02-29 | 1996-02-29 | Magnetic rotation angle sensor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09236403A true JPH09236403A (en) | 1997-09-09 |
| JP3438460B2 JP3438460B2 (en) | 2003-08-18 |
Family
ID=12663740
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3438460B2 (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20020006452A (en) * | 2000-07-11 | 2002-01-19 | 야자키 야스히코 | Rotation angle sensor |
| JP2007522466A (en) * | 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 | Magnetic angular position sensor |
| JP2009273207A (en) * | 2008-05-02 | 2009-11-19 | Mechano Transformer Corp | Magnetostrictive actuator with displacement magnifying mechanism |
| WO2012026243A1 (en) * | 2010-08-27 | 2012-03-01 | 日本精機株式会社 | Position detector device |
| JP2012127831A (en) * | 2010-12-16 | 2012-07-05 | Alps Electric Co Ltd | Rotation angle detector |
-
1996
- 1996-02-29 JP JP04343996A patent/JP3438460B2/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| KR20020006452A (en) * | 2000-07-11 | 2002-01-19 | 야자키 야스히코 | Rotation angle sensor |
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| JP2009273207A (en) * | 2008-05-02 | 2009-11-19 | Mechano Transformer Corp | Magnetostrictive actuator with displacement magnifying mechanism |
| WO2012026243A1 (en) * | 2010-08-27 | 2012-03-01 | 日本精機株式会社 | Position detector device |
| 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 (en) * | 2010-12-16 | 2012-07-05 | Alps Electric Co Ltd | Rotation angle detector |
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| Publication number | Publication date |
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| JP3438460B2 (en) | 2003-08-18 |
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