JP2001066106A - 回転センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】検出感度をより向上することができる回転セン
サを提供する。 【解決手段】磁気抵抗素子６，７の反マグネット２側に
磁性プレート５が配置され、その磁性プレート５に磁気
抵抗素子６，７側に延びる凸部５ａ，５ｂが形成され
る。このような凸部５ａ，５ｂを磁性プレート５に設け
ることにより、該凸部５ａ，５ｂとマグネット２との間
の磁気抵抗が小さくなり、マグネット２が発した磁力線
が該凸部５ａ，５ｂに集中するようになる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁電変換素子を用
いて回転体の回転位置を検出する回転センサに関する。

【０００２】

【従来の技術】磁気式の回転センサの一例として、回転
方向に多極着磁されたマグネットを回転体に設け、その
回転体の回転に伴う磁界の変化をホール素子や磁気抵抗
素子等の磁電変換素子（磁気センサ）にて検出し、回転
体の回転位置等を検出するように構成したものがある。
このような回転センサにおいて、磁気センサの検出感度
を向上するためには、マグネットと磁気センサのギャッ
プ（間隙）を極力小さくすることが望ましい。

【０００３】ところが、相互間のギャップを小さくする
と、マグネットの外形寸法に誤差が生じたり、磁気セン
サがマグネット側に突出して取り付けられた場合等、相
互が接触して破損する虞があった。

【０００４】そこで、上記問題点を解決する技術が、特
開平６−８８７０５号公報にて開示されている。該公報
の回転センサは、多極着磁された磁石が回転軸と一体回
転するように設けられ、その磁石に対向するように磁気
センサが基板上に配設される。基板の反磁石側の面に
は、絶縁層を介して平板状の鉄板が設けられている。

【０００５】このように構成すれば、鉄板により磁石と
磁気センサとの間の磁気抵抗が小さくなるので、磁気セ
ンサを通過する磁束が増加し、相互間のギャップを小さ
くすることなく、磁気センサの検出感度を向上すること
ができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、磁気センサ
の幅は磁石の磁極幅より小さくするのが一般的である。
そのため、鉄板が平板状であると各磁極の磁力線は相互
に平行になるので、磁気センサには一部の磁束しか通過
しない。このことが磁気センサの検出感度の更なる向上
の妨げとなっている。

【０００７】本発明は、上記問題点を解決するためにな
されたものであって、その目的は、検出感度をより向上
することができる回転センサを提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
め、請求項１に記載の発明は、回転体とともに回転し、
回転方向に多極着磁されたマグネットに磁電変換素子を
対向配置し、該素子によりマグネットの回転に伴う磁界
の変化を検出して、回転体の回転位置を検出する回転セ
ンサにおいて、前記磁電変換素子の反マグネット側に磁
性体を配置し、その磁性体に前記磁電変換素子側に延び
る凸部を形成した。

【０００９】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の回転センサにおいて、前記磁性体は、前記マグネット
側に延び、かつ前記凸部が対向する該マグネットの磁極
と異なる磁極に対向する第２凸部を備える。

【００１０】請求項３に記載の発明は、請求項１又は２
に記載の回転センサにおいて、前記凸部は、前記回転体
の回転位置に対応して設けた。請求項４に記載の発明
は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の回転センサに
おいて、前記磁電変換素子は基板に設けられるものであ
り、その基板に前記磁性体の凸部が嵌挿される嵌挿孔を
形成した。

【００１１】請求項５に記載の発明は、請求項４に記載
の回転センサにおいて、前記嵌挿孔に前記磁電変換素子
の少なくとも一部を嵌挿した。従って、請求項１に記載
の発明によれば、磁電変換素子の反マグネット側に磁性
体が配置され、その磁性体に磁電変換素子側に延びる凸
部が形成される。このような凸部を磁性体に設けること
により、該凸部とマグネットとの間の磁気抵抗が小さく
なり、マグネットが発した磁力線が該凸部に集中する。
従って、凸部とマグネットとの間の磁電変換素子を通過
する磁束が増加するので、該素子の検出感度を向上する
ことができる。

【００１２】請求項２に記載の発明によれば、磁性体に
は、マグネット側に延び、かつ前記凸部が対向する該マ
グネットの磁極と異なる磁極に対向する第２凸部が備え
られる。このようにすれば、前記凸部から入力された磁
力線が第２凸部を介して効率よくマグネットに帰還し、
第２凸部から入力された磁力線が前記凸部を介して効率
よくマグネットに帰還する磁気回路が形成される。従っ
て、磁電変換素子を通過する磁束が更に増加するので、
該素子の検出感度を更に向上することができる。

【００１３】請求項３に記載の発明によれば、凸部は、
回転体の回転位置に対応して設けられる。そして、この
凸部にマグネットが発した磁力線が集中するので、磁電
変換素子の取り付け位置が若干ずれても、回転体の回転
位置を高い精度で検出することができる。従って、磁電
変換素子の高度な取り付け作業を必要としない。

【００１４】請求項４に記載の発明によれば、磁電変換
素子は基板に設けられるものであり、その基板に磁性体
の凸部を嵌挿する嵌挿孔が形成される。このようにすれ
ば、凸部とマグネットとの間の磁電変換素子を通過する
磁束が増加するので、該素子の検出感度が向上する。し
かも、基板と磁性体との相互の位置決めを容易に行うこ
とができる。

【００１５】請求項５に記載の発明によれば、嵌挿孔に
磁電変換素子の少なくとも一部が嵌挿される。このよう
にすれば、基板に対する磁電変換素子の位置決めを容易
に行うことができる。しかも、基板の厚み方向を小さく
することができるので、センサの小型化を図ることがで
きる。

【００１６】

【発明の実施の形態】（第１の実施の形態）以下、本発
明を具体化した第１の実施の形態を図１及び図２に従っ
て説明する。尚、図１（ａ）は、本実施形態の回転セン
サ１の平面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−
Ａ断面図である。図２は、回転センサ１の回転方向にお
ける展開模式図である。

【００１７】図１に示すように、回転センサ１は、回転
位置を検出する回転体（図示略）ともに回転する円盤形
状のマグネット２と、該マグネット２の下面２ａに対向
配置される検出部３とから構成される。マグネット２
は、図２に示すように、回転方向に等角度間隔に多極着
磁されている。

【００１８】検出部３は、基板４と、磁性体としての磁
性プレート５とを備える。基板４は、前記マグネット２
と略同径の円盤形状に形成される。基板４の上面（マグ
ネット２との対向面）４ａには、２つの磁気抵抗素子
６，７が例えば絶縁樹脂よりなる支持体８，９により固
定される。

【００１９】各磁気抵抗素子６，７は、マグネット２の
回転に伴う磁界の変化を検出して、その検出に応じた検
出信号を生成する。各磁気抵抗素子６，７は、基板４の
上面４ａに設けられる処理回路１０に接続され、該処理
回路１０は各素子６，７からの検出信号に基づいてマグ
ネット２（回転体）の回転位置を検出するようになって
いる。

【００２０】基板４の下面（反マグネット２側の面）４
ｂには、円環状の前記磁性プレート５が配設される。こ
のとき、磁性プレート５の中心軸線と前記マグネット２
の回転中心軸線とが一致するようになっている。この磁
性プレート５には、マグネット２の下面２ａと直交する
方向に延びる凸部５ａ，５ｂが形成される。各凸部５
ａ，５ｂの高さは、基板４の厚みと等しく形成される。
ここで、磁気抵抗素子６，７は径方向断面が長方形形状
に形成されており、凸部５ａ，５ｂは同断面が該素子
６，７のそれと略同一形状に形成されている。

【００２１】又、各凸部５ａ，５ｂは、前記回転体（マ
グネット２）の回転位置に対応して設けられるととも
に、前記マグネット２の着磁位置に対応させて相互に所
定間隔を以って配置される。これに対し、基板４には、
表裏を貫通し、各凸部５ａ，５ｂがそれぞれ嵌挿される
嵌挿孔４ｃ，４ｄが形成される。

【００２２】そして、各凸部５ａ，５ｂは基板４の上面
４ａまで延び、その凸部５ａ，５ｂの上部に前記磁気抵
抗素子６，７が配置されている。つまり、各磁気抵抗素
子６，７は、前記マグネット２の回転中心軸線をその中
心とした同一円周上において、前記マグネット２の着磁
位置に対応させて相互に所定間隔を以って配置される。
こうして、基板４は磁性プレート５にて支持され、凸部
５ａ，５ｂと嵌挿孔４ｃ，４ｄにより磁性プレート５に
対してが位置決めされる。

【００２３】このように構成された回転センサ１では、
回転体の回転とともにマグネット２が回転すると、各磁
気抵抗素子６，７はそのマグネット２の回転に伴う磁界
の変化に基づいた検出信号を処理回路１０に出力する。
処理回路１０は各素子６，７からの検出信号に基づいて
マグネット２（回転体）の回転位置を検出する。

【００２４】このとき、図２に示すように、磁気抵抗素
子６の上方にマグネット２のＮ極が配置されると、マグ
ネット２と磁性プレート５の凸部５ａ，５ｂとの間の磁
気抵抗が小さくなり、同図において破線矢印で示すよう
に、マグネット２が発した磁力線が磁性プレート５の凸
部５ａ，５ｂに集中する。

【００２５】又、磁気抵抗素子６の上方にマグネット２
のＳ極が配置されると（図示略）、磁力線が凸部５ａ，
５ｂから集中してマグネット２に発せられる。これは、
磁気抵抗素子７も同様である。このようにして、磁気抵
抗素子６，７を通過する磁束が従来と比べて増加するの
で、磁気抵抗素子６，７の検出感度を更に向上すること
ができる。

【００２６】上記したように、本実施の形態によれば、
以下の効果を奏する。 （１）磁気抵抗素子６，７を搭載した基板４の反マグネ
ット２側に磁性プレート５を配置し、その基板４の嵌挿
孔４ｃ，４ｄに嵌挿して磁気抵抗素子６，７側に延びる
凸部５ａ，５ｂを磁性プレート５に形成した。このよう
な凸部５ａ，５ｂを設けることにより、該凸部５ａ，５
ｂとマグネット２との間の磁気抵抗が小さくなり、マグ
ネット２が発した磁力線が該凸部５ａ，５ｂに集中す
る。従って、磁気抵抗素子６，７を通過する磁束が増加
するので、該素子６，７の検出感度を向上することがで
きる。

【００２７】（２）凸部５ａ，５ｂは回転体（マグネッ
ト２）の回転位置に対応して設けられる。そして、この
凸部５ａ，５ｂにマグネット２が発した磁力線が集中す
るので、磁気抵抗素子６，７の取り付け位置が若干ずれ
ても、回転体の回転位置を高い精度で検出することがで
きる。従って、磁気抵抗素子６，７の高度な取り付け作
業を必要としない。

【００２８】（３）凸部５ａ，５ｂはマグネット２の下
面２ａに対してそれと直交する方向に延びるように形成
したので、該凸部５ａ，５ｂを簡単に形成することがで
きる。

【００２９】（４）凸部５ａ，５ｂの径方向断面を磁気
抵抗素子６，７のそれと略同一形状としたので、磁気抵
抗素子６，７は磁束を素子６，７全体で受けることがで
きる。従って、磁界の変化を効率よく検出することがで
きる。

【００３０】（第２の実施の形態）以下、本発明を具体
化した第２の実施の形態を図３及び図４に従って説明す
る。尚、図３（ａ）は、本実施形態の回転センサ１ａの
平面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＢ−Ｂ断面
図である。図４は、回転センサ１ａの回転方向における
展開模式図である。又、説明の便宜上、図１に示す前記
第１の実施の形態と同様の構成については同一の符号を
付してその詳細な説明を省略する。

【００３１】図３に示すように、マグネット２の下面２
ａに対向配置される検出部３ａは、基板１１と、磁性体
としての磁性プレート１２とを備える。基板１１は、前
記マグネット２と略同径の円盤形状に形成される。基板
１１の上面（マグネット２との対向面）１１ａには、磁
気抵抗素子６が支持体８により固定される。

【００３２】基板１１の下面（反マグネット２側の面）
１１ｂには、円環状の前記磁性プレート１２が配設され
る。このとき、磁性プレート１２の中心軸線と前記マグ
ネット２の回転中心軸線とが一致するようになってい
る。この磁性プレート１２には、マグネット２の下面２
ａと直交する方向に延びる凸部１２ａ，１２ｂが形成さ
れる。各凸部１２ａ，１２ｂは、その径方向断面が磁気
抵抗素子６のそれと略同一形状に形成され、高さが基板
１１の厚みと等しく形成されている。

【００３３】又、各凸部１２ａ，１２ｂは、前記回転体
（マグネット２）の回転位置に対応して設けられるとと
もに、図４に示すように、一方の凸部１２ａがマグネッ
ト２のＮ極に対向した場合に、他方の凸部１２ｂが該マ
グネット２のＳ極に対向するように、その位置が決定さ
れている。これに対し、基板１１には、表裏を貫通し、
各凸部１２ａ，１２ｂがそれぞれ嵌挿される嵌挿孔１１
ｃ，１１ｄが形成される。そして、各凸部１２ａ，１２
ｂは基板１１の上面１１ａまで延び、その一方の凸部１
２ａの上部に前記磁気抵抗素子６が配置されている。こ
うして、基板１１は磁性プレート１２にて支持され、凸
部１２ａ，１２ｂと嵌挿孔１１ｃ，１１ｄにより磁性プ
レート１２に対してが位置決めされる。

【００３４】このように構成された回転センサ１ａで
は、図４に示すように、磁気抵抗素子６の上方にマグネ
ット２のＮ極が配置されると、マグネット２と磁性プレ
ート１２の凸部１２ａとの間の磁気抵抗が小さくなり、
同図において破線矢印で示すように、マグネット２が発
した磁力線が磁性プレート１２の凸部１２ａに集中す
る。

【００３５】このとき、凸部１２ｂはＳ極に対向するの
で、該凸部１２ｂとマグネット２との間の磁気抵抗も小
さくなる。つまり、本実施形態では、前記凸部１２ａか
ら入力された磁力線が凸部１２ｂを介して効率よくマグ
ネット２に帰還する磁気回路が形成されるようになって
いる。そのため、前記第１実施形態と比較して、マグネ
ット２が発した磁力線が前記凸部１２ａにより集中する
ようになる。

【００３６】又、磁気抵抗素子６の上方にマグネット２
のＳ極が配置されると（図示略）、凸部１２ｂの上方に
マグネット２のＮ極が配置され、上記と逆に動作する。
このようにして、磁気抵抗素子６を通過する磁束が前記
第１実施形態より更に増加するので、磁気抵抗素子６の
検出感度を更に向上することができる。

【００３７】（第３の実施の形態）以下、本発明を具体
化した第３の実施の形態を図５に従って説明する。尚、
図５（ａ）は、本実施形態の回転センサ１ｂの平面図で
あり、図５（ｂ）は、図５（ａ）のＣ−Ｃ断面図であ
る。

【００３８】図５に示すように、回転センサ１ｂは、回
転体とともに回転する円環状のマグネット２ｂと、該マ
グネット２ｂの回転に伴う磁界の変化を検出する検出部
３ｂとから構成される。マグネット２ｂは、図示しない
が回転方向に等角度間隔に多極着磁されている。

【００３９】検出部３ｂは、基板１３と、磁性体として
の磁性リング１４とを備える。基板１３は、前記マグネ
ット２ｂより径の大きい円環状に形成され、該マグネッ
ト２ｂと平行に配置される。基板１３の上面１３ａの外
周部には、マグネット２ｂの外周面２ｃに対向するよう
に磁気抵抗素子１５が支持体１６により固定される。

【００４０】前記磁気抵抗素子１５の更に外周側の基板
１３には、円環状の前記磁性リング１４が固定される。
このとき、磁性リング１４の中心軸線と前記マグネット
２の回転中心軸線とが一致するようになっている。この
磁性リング１４は、その内周面が前記マグネット２ｂの
外周面２ｃに対向するような高さに形成される。磁性リ
ング１４の内周面には、マグネット２ｂの外周面２ｃと
直交する方向に延びる凸部１４ａが形成される。ここ
で、磁気抵抗素子１５は軸線方向断面が長方形形状に形
成されており、凸部１４ａはその軸線方向断面が該素子
１５のそれと略同一形状に形成されている。

【００４１】又、凸部１４ａは前記回転体（マグネット
２ｂ）の回転位置に対応して設けられる。そして、この
凸部１４ａの先端部に前記磁気抵抗素子１５が配置され
ている。

【００４２】このように回転センサ１ｂを構成しても、
マグネット２ｂと磁性リング１４の凸部１４ａとの間の
磁気抵抗が小さくなるので、磁気抵抗素子１５を通過す
る磁束が従来と比べて増加する。従って、磁気抵抗素子
１５の検出感度を更に向上することができる。しかも、
この回転センサ１ｂは、軸線方向にコンパクトに構成す
ることができる。

【００４３】尚、本発明の実施の形態は、以下のように
変更してもよい。 ○上記第１の実施の形態では、凸部５ａ，５ｂを基板４
の厚みと同じ高さで形成し、該凸部５ａ，５ｂの上部に
支持体８を介して磁気抵抗素子６を取り付けたが、図６
に示すように構成してもよい。即ち、凸部５ａ，５ｂの
高さを基板４の厚みより小さくし、嵌挿孔４ｃ，４ｄと
凸部５ａ，５ｂの上端面で形成される凹部に磁気抵抗素
子６の一部を嵌挿する。このようにすれば、基板４の厚
み方向を小さくすることができるので、センサの小型化
を図ることができる。しかも、基板４に対する磁気抵抗
素子６の位置決めを容易に行うことができる。又、磁気
抵抗素子６を基板４に固着するための支持体８を省略す
ることができる。勿論、磁気抵抗素子７や、第２実施形
態の磁気抵抗素子６に対して実施してもよい。

【００４４】○上記第１の実施の形態では、２つの磁気
抵抗素子６，７を用いたが、１つ又は３つ以上用いても
よい。勿論、素子の数に合わせて磁性プレート５に凸部
を設ける必要がある。

【００４５】○上記第２の実施の形態では、磁性プレー
ト１２に凸部１２ａが対向する磁極と異なる磁極に対向
する凸部１２ｂを時計回り方向に１つ設けたが、図７に
示すように、反時計回り方向に該凸部１２ｂと同様に作
用する凸部１２ｃを設けてもよい。この場合、基板１１
にその凸部１２ｃが嵌挿するための嵌挿孔１１ｅを形成
する必要がある。

【００４６】○上記第１及び第２の実施の形態で述べた
凸部５ａ，５ｂ，１２ａ，１２ｂ及び凸部５ａ，５ｂ，
１２ａ，１２ｂが嵌挿する嵌挿孔４ｃ，４ｄ，１１ｃ，
１１ｄの形状は、上記した形状に限定されるものではな
い。例えば、凸部５ａ，５ｂ，１２ａ，１２ｂの径方向
断面を磁気抵抗素子６，７と略同一形状としたが、該素
子６，７の同断面より小さくしてもよく、長方形形状で
なくてもよい。又、嵌挿孔４ｃ，４ｄ，１１ｃ，１１ｄ
は基板４，１１の表裏を貫通してなくてもよい。

【００４７】○上記第２及び第３の実施の形態では、１
つの磁気抵抗素子６，１５を用いたが２つ以上用いても
よい。勿論、素子の数に合わせて磁性プレート１２及び
磁性リング１４に凸部を設ける必要がある。

【００４８】○上記各実施の形態では、磁性プレート１
２及び磁性リング１４を円環状に形成したが、この形状
に限定されるものではなく、例えば、半円弧状に形成し
てもよい。

【００４９】○上記各実施の形態では、磁電変換素子と
して磁気抵抗素子６，７，１５を用いたが、ホール素子
等の磁界の変化を検出するその他の素子を用いてもよ
い。又、各素子６，７，１５の形状は上記実施の形態の
形状に限定されるものではない。

【００５０】上記各実施の形態から把握できる請求項以
外の技術的思想について、以下にその効果とともに記載
する。 （イ） 請求項１〜５のいずれか１項に記載の回転セン
サにおいて、前記凸部は、前記マグネットの検出面に対
して直交する方向に延びることを特徴とする回転セン
サ。このようにすれば、凸部を簡単に形成することがで
きる。

【００５１】（ロ） 請求項１〜５又は上記（イ）のい
ずれか１項に記載の回転センサにおいて、前記凸部は、
前記マグネットの検出面と直交する方向の断面形状を前
記磁電変換素子のそれと略同一形状としたことを特徴と
する回転センサ。このようにすれば、磁電変換素子は磁
束を素子全体で受けることができる。従って、磁界の変
化を効率よく検出することができる。

【００５２】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
検出感度をより向上することができる回転センサを提供
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 （ａ）は第１実施形態の回転センサの平面
図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ断面図。

【図２】 回転センサの回転方向における展開模式図。

【図３】 （ａ）は第２実施形態の回転センサの平面
図、（ｂ）は（ａ）におけるＢ−Ｂ断面図。

【図４】 回転センサの回転方向における展開模式図。

【図５】 （ａ）は第３実施形態の回転センサの平面
図、（ｂ）は（ａ）におけるＣ−Ｃ断面図。

【図６】 別例の回転センサの要部断面図。

【図７】 別例の回転センサの回転方向における展開模
式図。

【符号の説明】

２，２ｂ…マグネット、２ａ…検出面としての下面、２
ｃ…検出面としての外周面、４，１１，１３…基板、４
ｃ，４ｄ，１１ｃ…嵌挿孔、５，１２…磁性体としての
磁性プレート、１４…磁性体としての磁性リング、６，
７，１５…磁電変換素子としての磁気抵抗素子、５ａ，
５ｂ，１２ａ…凸部、１２ｂ，１２ｃ…第２凸部として
の凸部。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転体とともに回転し、回転方向に多極
   着磁されたマグネットに磁電変換素子を対向配置し、該
   素子によりマグネットの回転に伴う磁界の変化を検出し
   て、回転体の回転位置を検出する回転センサにおいて、 前記磁電変換素子の反マグネット側に磁性体を配置し、
   その磁性体に前記磁電変換素子側に延びる凸部を形成し
   たことを特徴とする回転センサ。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の回転センサにおいて、 前記磁性体は、前記マグネット側に延び、かつ前記凸部
   が対向する該マグネットの磁極と異なる磁極に対向する
   第２凸部を備えることを特徴とする回転センサ。
3. 【請求項３】 請求項１又は２に記載の回転センサにお
   いて、 前記凸部は、前記回転体の回転位置に対応して設けたこ
   とを特徴とする回転センサ。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれか１項に記載の回
   転センサにおいて、 前記磁電変換素子は基板に設けられるものであり、その
   基板に前記磁性体の凸部が嵌挿される嵌挿孔を形成した
   ことを特徴とする回転センサ。
5. 【請求項５】 請求項４に記載の回転センサにおいて、 前記嵌挿孔に前記磁電変換素子の少なくとも一部を嵌挿
   したことを特徴とする回転センサ。