JP2002005613A - 回転角検知センサ - Google Patents

回転角検知センサ

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JP2002005613A
JP2002005613A JP2000180070A JP2000180070A JP2002005613A JP 2002005613 A JP2002005613 A JP 2002005613A JP 2000180070 A JP2000180070 A JP 2000180070A JP 2000180070 A JP2000180070 A JP 2000180070A JP 2002005613 A JP2002005613 A JP 2002005613A
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magnetic
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neutral point
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Haruo Yoshinaga
春生 吉永
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Yazaki Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 回転角を検出する上での基準となる中立点を
検知する際の感度向上を図ることができ、中立点検出角
度範囲のギャップ特性を安定させることができる回転角
検知センサを提供することを提供すること。 【解決手段】 本発明による回転角検知センサにおいて
は、ホールIC3を取り付けた回路基板5のホールIC
3裏側に、ホールIC3と概略同サイズの磁性体片6を
貼り付ける等して固定配置しているので、中立点検出用
磁石2がホールIC3に対し相対移動される過程の中
で、ホールIC3にて中立点検出用磁石2の磁極面に垂
直な磁界成分(磁力線7)を検出する際、磁界分布は、
ホールIC3が中立点検出用磁石2の磁極の直上にある
ときは、磁性体片6の集磁効果により、垂直方向の磁界
(ホールICが検出する磁界)が強くなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば車両のハン
ドル角を検知するために用いる磁気式の回転角検知セン
サに係り、特に、回転角を検出する上での基準となる中
立点を検知する際の感度向上を図り、中立点検出角度範
囲のギャップ特性を安定させるようにした回転角検知セ
ンサに関する。
【0002】
【従来の技術】従来のこの種の回転角検知センサとして
は、例えば特許公報第2532469号公報や、文献:
『“高分解能エンコーダの開発”HONDA R&D
Technical Review.1992年Vol
4.P195〜』などに開示されたものがある。
【0003】車両のハンドル回転角のような回転角を検
知するセンサは、上記前者の特許公報や上記後者の文献
に示されるように、磁石リングと磁気センサを組み合わ
せて実現できる。
【0004】これらの回転角検知センサにおいて、磁気
センサとしては、回転角度と回転方向とを検知するため
のものと、角度の基準となる中立点を検出するためのも
のとが必要になる。
【0005】このうち、角度検出に用いられる磁気セン
サには、MR(磁気抵抗)素子が用いられる。一方、回
転角を検出する上での基準となる中立点を検出するため
の磁気センサには、上記前者の特許公報の開示技術の場
合には、MR(磁気抵抗)素子を用いているが、上記後
者の文献の開示技術のように、ホールICを用いる方が
信号処理上扱い易い。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来のいずれの磁気センサの場合においても、次に述
べるような問題があった。
【0007】(1)中立点検出用磁石の磁極端付近の磁
束は、図7(a),(b)に示すように中立点検出用磁
石101の磁極端の外側へ拡がっていくため、中立点検
出用磁石101の磁極面に垂直な磁界成分を検出するホ
ールIC102がオン・オフする磁界強度の角度範囲
は、中立点検出用磁石101からホールIC102の感
磁面までのギャップ103によって大きく変化する。な
お、同図(a)は、ギャップ103が小さいときで、回
転角を検出する上での基準となる中立点を検知する際の
感度が良好である。これに対し、同図(b)は、ギャッ
プ103が大きいときで、回転角を検出する上での基準
となる中立点を検知する際の感度が悪い。
【0008】このため、中立点としての角度範囲を正確
にするためにはそのギャップ103が一定となるように
ホールIC102を含む磁気センサを組み付けることが
必要となる。
【0009】(2)上記(1)について上記後者の文献
の開示技術の図10のように逆の磁極で囲い込むことに
より改善することはできるが、磁石の磁化を行うための
着磁ヨークの構造が複雑になったり、着磁ヨーク構造が
複雑なために着磁工程が増えたりする。
【0010】(3)磁気センサの種類の違いにより、中
立点検出用磁石からホールICの感磁面までの距離が違
うため、角度検出用のMR素子が検出可能であっても、
ホールICでの中立点の検出ができないことがある。
【0011】本発明は上記の事情に鑑み、回転角を検出
する上での基準となる中立点を検知する際の感度向上を
図ることができ、中立点検出角度範囲のギャップ特性を
安定させることができる回転角検知センサを提供するこ
とを目的としている。
【0012】
【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の発明は、中立点検出用磁石がホールI
Cに対し相対移動される過程の中で、ホールICにて中
立点検出用磁石の磁極面に垂直な磁界成分を検出し、ホ
ールICがオン・オフする磁界強度の中立点角度検出範
囲を基準にして回転動作体の回転角を検出する回転角検
知センサであって、前記ホールICを実装した回路基板
におけるホールIC取り付け位置の裏面側に、該ホール
ICと概略同サイズの磁性体片を固定配置したことを特
徴としている。
【0013】請求項2の発明は、請求項1に記載の回転
角検知センサにおいて、前記ホールICは、リング全周
に亘りN,S極を適宜選定した数だけ交互に配置したリ
ングマグネットの内周に沿って回転可能に組み付けた中
立点検出用磁石を対象に、磁極面に垂直な磁界成分を検
出することを特徴としている。
【0014】請求項3の発明は、請求項2に記載の回転
角検知センサにおいて、前記リングマグネットは、リン
グの軸方向に着磁したことを特徴としている。
【0015】請求項1の発明によれば、ホールICを取
り付けた回路基板のホールIC裏側に、ホールICと概
略同サイズにした例えばパーマロイのような高透磁率の
磁性体片を貼り付ける等して固定配置しているので、中
立点検出用磁石がホールICに対し相対移動される過程
の中で、ホールICにて中立点検出用磁石の磁極面に垂
直な磁界成分を検出する際、磁界分布は、ホールICが
磁極の直上にあるときは、磁性体片の集磁効果により、
垂直方向の磁界(ホールICが検出する磁界)が強くな
る。
【0016】一方、磁極の端から少し離れたところで
は、磁性体片に引き寄せられるのは、磁界の水平成分が
主となるのでホールICが検出する磁界は強くならな
い。
【0017】結果的には、磁性体片により、ホールIC
にかかる磁界の垂直成分は、磁極の上にあるときは強く
なるが、磁極端から離れると急激に弱くなる。
【0018】この効果により、磁石表面からホールIC
のセンシング部位までのギャップが変化しても中立点検
出角度範囲は大きく変化しなくなり、磁気センサの精密
な組み付けをしなくても車両のハンドル角のような回転
角を検出可能な回転角検知センサが実現できる。
【0019】請求項2の発明によれば、リング全周に亘
りN,S極を適宜選定した数だけ交互に配置したリング
マグネットの内周に沿って回転可能に組み付けた中立点
検出用磁石を対象に、ホールICによって磁極面に垂直
な磁界成分を検出する際、磁石表面からホールICのセ
ンシング部位までのギャップが変化しても中立点検出角
度範囲は大きく変化しなくなるので、請求項1の発明と
同様に、精密な組み付けをしなくても車両のハンドル角
のような回転角を検出可能な回転角検知センサが実現で
きる。
【0020】請求項3の発明によれば、リングの軸方向
に着磁しているリングマグネットを用いているので、リ
ングマグネットと磁気センサとの配置が同じであって
も、車両のハンドル角のような回転角を検出できること
になる。
【0021】
【発明の実施の形態】以下、本発明による回転角検知セ
ンサの好ましい実施形態について、図面に基づいて詳細
に説明する。
【0022】図1及び図2は本発明による回転角検知セ
ンサの実施の形態の概略構成を示しており、図1は断面
図、図2は斜視図である。
【0023】この回転角検知センサ1は、中立点検出用
磁石2がホールIC3に対し相対移動される過程の中
で、ホールIC3の磁界検知部4にて中立点検出用磁石
2の磁極面に垂直な磁界成分を検出する。
【0024】これにより、ホールIC3がオン・オフす
る磁界強度の中立点角度検出範囲を基準にして車両のハ
ンドル角のような回転角を検出可能となる回転角検知セ
ンサの基本構成を構築できる。
【0025】しかし、この基本構成だけでは、従来の回
転角検知センサと実質的に同じであり、前述したよう
に、中立点検出用磁石2の磁極端付近の磁束は、磁極の
外側へ拡がっていく。このため、磁極面に垂直な磁界成
分を検出するホールIC3がオン・オフする磁界強度の
角度範囲は中立点検出用磁石2からホールIC3の感磁
面までのギャップによって大きく変化しまう。
【0026】つまり、この基本構成だけの回転角検知セ
ンサは、中立点としての角度範囲を正確にするためには
そのギャップが一定となるようにホールIC3を含む磁
気センサを組み付けることが必要となる。
【0027】これに対し、本発明による回転角検知セン
サにおいては、ホールIC3を取り付けた回路基板5の
ホールIC3裏側に、ホールIC3と概略同サイズの磁
性体片6を貼り付ける等して固定配置している。なお、
磁性体片6としては、パーマロイのような高透磁率の磁
性体片を適用している。
【0028】このように、ホールIC3を取り付けた回
路基板5のホールIC3裏側に、ホールIC3と概略同
サイズにした例えばパーマロイのような高透磁率の磁性
体片6を貼り付ける等して固定配置しているので、図3
(a)〜(d)に示すような順序で、中立点検出用磁石
2がホールIC3に対し相対移動される過程の中で、ホ
ールIC3にて中立点検出用磁石2の磁極面に垂直な磁
界成分(磁力線7)を検出する際、磁界分布は、ホール
IC3が中立点検出用磁石2の磁極の直上にあるとき
は、磁性体片6の集磁効果により、垂直方向の磁界(ホ
ールICが検出する磁界)が強くなる。
【0029】一方、中立点検出用磁石2の磁極端から少
し離れたところでは、磁性体片6に引き寄せられるの
は、磁界の水平成分が主となるのでホールIC3が検出
する磁界は強くならない。
【0030】結果的には、磁性体片6により、ホールI
C3にかかる磁界の垂直成分は、中立点検出用磁石2の
磁極上にあるときは強くなるが、中立点検出用磁石2の
磁極端から離れると急激に弱くなる。
【0031】この効果により、中立点検出用磁石2の磁
石表面からホールIC3のセンシング部位までのギャッ
プが変化しても中立点検出角度範囲は大きく変化しなく
なるので、ホールIC3を含む磁気センサの精密な組み
付けをしなくても車両のハンドル角のような回転角を検
出可能な回転角検知センサが実現できる。
【0032】図4及び図5は本発明による回転角検知セ
ンサの他の実施の形態の要部構成を示しており、図4は
斜視図、図5は構成説明図である。
【0033】この回転角検知センサ1Aでは、図1及び
図2により説明したホールICは、リング全周に亘り
N,S極を適宜選定した数だけ交互に配置したリングマ
グネット8の内周に沿って回転可能に組み付けた中立点
検出用磁石2Aを対象に、磁極面に垂直な磁界成分を検
出するようにしている。また、リングマグネット8は、
従来の回転角検知センサのもののようにリングの半径方
向へは着磁しておらず、リングの軸方向に着磁してい
る。
【0034】この場合には、リング全周に亘りN,S極
を適宜選定した数だけ交互に配置したリングマグネット
8の内周に沿って回転可能に組み付けた中立点検出用磁
石2Aを対象に、ホールICによって磁極面に垂直な磁
界成分を検出する際、中立点検出用磁石2Aの磁石表面
からホールICのセンシング部位までのギャップが変化
しても中立点検出角度範囲は大きく変化しなくなるの
で、図1及び図2の回転角検知センサ1と同様に、精密
な組み付けをしなくても車両のハンドル角のような回転
角を検出可能な回転角検知センサが実現できる。
【0035】また、リングの軸方向に着磁しているリン
グマグネット8の磁界を回転検知センサ9により検出で
きるので、リングマグネット8に対するホールICを含
む磁気センサの配置が従来の回転角検知センサと同じで
あっても、車両のハンドル角のような回転角を検出でき
ることになる。
【0036】前述の如く、本発明による回転角検知セン
サであれば、ホールIC3を取り付けた回路基板5のホ
ールIC3裏側に、ホールIC3と概略同サイズの磁性
体片6を貼り付ける等して固定配置し、中立点としての
角度範囲を正確に検出できるので、例えば、複雑な構造
の着磁ヨークを使わず着磁したリングマグネットであっ
ても、中立点検出角度範囲がマグネットとホールICと
のギャップ依存性を改善できる。
【0037】図6は、ホールIC3を取り付けた回路基
板5のホールIC3裏側に、磁性体片がある場合と無い
場合での中立点検出角度範囲をシミュレーションした結
果を示す特性曲線図である。ここでは、磁場解析ソフト
により、中立点検出用磁石による磁界分布を、磁性体片
との距離と位置(回転による移動)を変えて計算し、ホ
ールICがオン・オフする磁界強度の角度(位置)を読
みとっている。
【0038】この特性曲線から分かるように、ホールI
Cを取り付けた回路基板のホールIC裏側に、磁性体片
の無い場合では、磁性体片がある場合と比べてギャップ
(mm)が離れるに従って、中立点検出角度範囲(de
g)の変化が小さくなっていることが分かる。換言すれ
ば、ホールICを取り付けた回路基板のホールIC裏側
に、磁性体片がある場合には、ギャップ(mm)が離れ
ても、中立点検出角度範囲(deg)の変化が小さくな
るのを極力抑えられることになり、回転角を検出する上
での基準となる中立点を検知する際の感度向上を図るこ
とができ、中立点検出角度範囲のギャップ特性を安定さ
せることができる。
【0039】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ホ
ールICを取り付けた回路基板のホールIC裏側に、磁
性体片を固定配置したため、回転角を検出する上での基
準となる中立点を検知する際の感度向上を図ることがで
き、中立点検出角度範囲のギャップ特性を安定させるこ
とができる回転角検知センサを提供することを提供する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による回転角検知センサの実施の形態の
概略構成を示す断面図である。
【図2】本発明による回転角検知センサの実施の形態の
概略構成を示す斜視図である。
【図3】本発明の実施の形態の構成おける中立点検出用
磁石の移動に伴う磁界の変化を示す状態説明図である。
【図4】本発明による回転角検知センサの他の実施の形
態の要部構成を示す斜視図である。
【図5】本発明による回転角検知センサの他の実施の形
態の要部構成を示す構成説明図である。
【図6】ホールICを取り付けた回路基板のホールIC
裏側に、磁性体片がある場合と無い場合での中立点検出
角度範囲をシミュレーションした結果を示す特性曲線図
である。
【図7】従来の回転角検知センサおける中立点検出時の
問題点を説明するために用いた図である。
【符号の説明】
1,1A 回転角検知センサ 2,2A 中立点検出用磁石 3 ホールIC 4 磁界検知部 5 回路基板 6 磁性体片 7 磁力線 8 リングマグネット 9 回転検知センサ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 中立点検出用磁石がホールICに対し相
    対移動される過程の中で、ホールICにて中立点検出用
    磁石の磁極面に垂直な磁界成分を検出し、ホールICが
    オン・オフする磁界強度の中立点角度検出範囲を基準に
    して回転動作体の回転角を検出する回転角検知センサで
    あって、 前記ホールICを実装した回路基板におけるホールIC
    取り付け位置の裏面側に、該ホールICと概略同サイズ
    の磁性体片を固定配置した、ことを特徴とする回転角検
    知センサ。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の回転角検知センサにお
    いて、 前記ホールICは、リング全周に亘りN,S極を適宜選
    定した数だけ交互に配置したリングマグネットの内周に
    沿って回転可能に組み付けた中立点検出用磁石を対象
    に、磁極面に垂直な磁界成分を検出する、ことを特徴と
    する回転角検知センサ。
  3. 【請求項3】 請求項2に記載の回転角検知センサにお
    いて、 前記リングマグネットは、リングの軸方向に着磁した、
    ことを特徴とする回転角検知センサ。
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