JP2002022485A - 回転角度センサ - Google Patents

回転角度センサ

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高性能化と低コスト化を両立した回転角度セ
ンサを提供する。 【解決手段】 互いに異極どうしが対向する永久磁石
４，５と、各永久磁石４，５の間で相対回転する磁束密
度検出部１０とを備える回転角度センサにおいて、永久
磁石４，５の対向する磁極面１１，１２を湾曲させて形
成し、永久磁石４，５の間に磁束密度を適正に分布させ
るものとする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、永久磁石を用いた
回転角度センサの改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の回転角度センサは、図８
に示すように、回転中心線Ａについて相対回転する永久
磁石４，５と磁束密度検出部１０を備える。永久磁石
４，５は互いに異極どうしが対向し、回転中心線Ａにつ
いて対称的に配置される。磁束密度検出部１０は永久磁
石４，５の間に挟まれる。
【０００３】磁束密度検出部１０は例えばホール素子に
よって構成され、永久磁石４，５が相対回転するのに伴
って変化する磁束密度に応じた電圧を出力する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の回転角度センサにあっては、永久磁石４，５
の断面形状が四角形をしているため、永久磁石４，５の
間に分布する磁束密度が、図５にも示すように磁石中心
線Ｂに近づくにしたがって高くなる。こため、磁束密度
検出部１０の出力変化は、磁束入力角度の変化量だけで
なく、永久磁石４，５との相対位置、すなわち磁石中心
線Ｂからのズレ量も影響する。このため、磁束密度検出
部１０の出力特性は、図９に示すように非線形になり、
検出誤差を生じる原因になった。
【０００５】本発明は上記の問題点を鑑みてなされたも
のであり、高性能化と低コスト化を両立した回転角度セ
ンサを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】第１の発明は、互いに異
極どうしが対向する永久磁石と、各永久磁石の間で相対
回転する磁束密度検出部とを備える回転角度センサに適
用する。
【０００７】そして、永久磁石の対向する磁極面を湾曲
させて形成したことを特徴とするものとした。
【０００８】第２の発明は、第１の発明において、永久
磁石の対向する磁極面を凹状に湾曲して窪むように形成
したことを特徴とするものとした。
【０００９】第３の発明は、第１または第２の発明にお
いて、永久磁石の対向する磁極面を凸状に湾曲して膨ら
むように形成したことを特徴とするものとした。
【００１０】第４の発明は、第１から第３のいずれか一
つの発明において、磁束密度検出部として対のホール素
子を回転中心線を挟んで配置したことを特徴とするもの
とした。
【００１１】
【発明の作用および効果】第１の発明によると、永久磁
石の対向する磁極面を湾曲させて形成することにより、
永久磁石間の磁束密度を任意に分布させることが可能と
なり、永久磁石に高価な材質を用いることなく、要求さ
れる検出精度を確保できる。
【００１２】第２の発明によると、永久磁石に高価な材
質を用いることなく、永久磁石間の磁束密度を均一に分
布させることが可能となり、広い回転角範囲に渡ってセ
ンサ出力分解能を一定にすることができる。
【００１３】第３の発明によると、永久磁石間の磁束を
磁石中心線の近くに集めることが可能となり、磁束密度
検出部の変位に対するセンサ出力が急勾配となる高分解
能域を設定し、回転角度センサの検出精度を高められ
る。
【００１４】第４の発明によると、各ホール素子は回転
中心線上に配置されないが、磁束密度の分布を適正にす
ることにより、各ホール素子から出力電圧を誤差なく取
り出すことが可能となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて説明する。
【００１６】まず、図１、図２に本発明が適用可能な回
転角度センサの一例を示す。この回転角度センサは互い
に相対回転するケース１および回転軸２を備え、ケース
１に支持体６を介して一対のホール素子７，８が固定さ
れる一方、回転軸２にロータ部３を介して永久磁石４，
５が固定される。
【００１７】永久磁石４，５はロータ部３上に互いに異
極どうしが対向し、回転中心線Ａについて対称的に配置
される。ホール素子７，８も回転中心線Ａについて対称
的に配置され、永久磁石４，５の間に挟まれる。
【００１８】磁束密度検出部１０として設けられるホー
ル素子７，８は、永久磁石４，５が相対回転するのに伴
って変化する磁束密度に応じた電圧を信号として電線９
を介して出力する。
【００１９】本発明は、永久磁石４，５の対向する磁極
面１１，１２を湾曲させて形成し、永久磁石４，５の間
に磁束密度を適正に分布させることを要旨とする。以
下、その具体的な例につき図３以下に示した実施の形態
を説明する。
【００２０】図３は永久磁石４，５を回転軸方向から見
た平面図であり、永久磁石４，５の対向する磁極面１
１，１２は図３において凹状に湾曲して窪むように形成
される。一方、永久磁石４，５の背反する磁極面１３，
１４は平面状に形成される。したがって、永久磁石４，
５の磁極方向の断面積は磁石中心線Ｂに近づくにしたが
って小さくなる。そして、磁極面１１，１２の曲率を任
意に設定し、永久磁石４，５間の磁束密度を均一化する
構成とする。
【００２１】以上のように構成される本発明の実施の形
態につき、次に作用を説明する。
【００２２】凹状に窪む磁極面１１，１２間の距離は磁
石中心線Ｂに近づくのにしたがって大きくなるため、磁
極面１１，１２の曲率を任意に設定することにより、永
久磁石４，５間に生じる磁束密度を図５に示すように均
一に分布させることが可能となる。こうして、磁束密度
検出部１０を通過する磁束密度の分布を均一化すること
により、磁束密度検出部１０の出力変化は、磁束入力角
度の変化量だけに依存し、図４に示すように線形にな
り、広い回転角範囲に渡ってセンサ出力分解能を一定に
することができる。
【００２３】また、安価なフェライト磁石等を用いても
均一な磁束分布が得られ、高価な希土類磁石を用いる必
要がなく、製品のコストダウンがはかれる。
【００２４】また、各ホール素子７，８は回転中心線上
に配置されないが、これらを通過する磁束密度の分布を
適正にすることにより、各ホール素子７，８から出力電
圧を誤差なく取り出すことが可能となる。
【００２５】次に図６に示す他の実施の形態は、永久磁
石４，５の対向する磁極面１１，１２を凸状に湾曲して
膨らむように形成する。この場合、永久磁石４，５の磁
極方向の断面積は磁石中心線Ｂに近づくにしたがって大
きくなる。
【００２６】以上のように構成され、凸状に膨らむ磁極
面１１，１２間の距離は磁石中心線Ｂに近づくのにした
がって小さくなるため、永久磁石４，５間に生じる磁束
密度は磁石中心線Ｂに近づくのにしたがって高くなる。
こうして、磁束を磁石中心線Ｂの近くに集めることによ
り、図７に示すように、磁束密度検出部１０の変位に対
するセンサ出力が急勾配となる高分解能域を設定し、こ
の高分解能域でセンサ出力分解能を高められる。また、
図９に示す従来装置の特性に比べて高分解能域を拡大で
きる。
【００２７】本発明は上記の実施の形態に限定されず
に、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がな
しうることは明白である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す回転角度センサの平
面図。
【図２】同じく回転角度センサの側面図。
【図３】同じく永久磁石の平面図。
【図４】同じくセンサ出力特性を示す線図。
【図５】同じく磁束密度の分布を示す線図。
【図６】他の実施の形態を示す永久磁石の平面図。
【図７】同じくセンサ出力特性を示す線図。
【図８】従来例を示す永久磁石の平面図。
【図９】同じくセンサ出力特性を示す線図。
【符号の説明】
４，５ 永久磁石 ７，８ ホール素子 １０ 磁束密度検出部 １１，１２ 磁極面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 前原 秀雄 東京都港区浜松町二丁目４番１号世界貿易 センタービル カヤバ工業株式会社内 Ｆターム(参考） 2F063 AA35 CA09 CB05 DA05 EA03 GA52 KA01 2F077 AA12 AA25 CC02 JJ01 JJ08 JJ24 VV02

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】互いに異極どうしが対向する永久磁石と、 前記各永久磁石の間で相対回転する磁束密度検出部と、 を備える回転角度センサにおいて、 前記各永久磁石の対向する磁極面を湾曲させて形成した
    ことを特徴とする回転角度センサ。
  2. 【請求項２】前記各永久磁石の対向する磁極面を凹状に
    湾曲して窪むように形成したことを特徴とする請求項１
    に記載の回転角度センサ。
  3. 【請求項３】前記各永久磁石の対向する磁極面を凸状に
    湾曲して膨らむように形成したことを特徴とする請求項
    １または２に記載の回転角度センサ。
  4. 【請求項４】前記磁束密度検出部として対のホール素子
    を回転中心線を挟んで配置したことを特徴とする請求項
    １から３のいずれか一つに記載の回転角度センサ。
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