JP2003149000A - 回転角度センサ - Google Patents
回転角度センサInfo
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- JP2003149000A JP2003149000A JP2001352683A JP2001352683A JP2003149000A JP 2003149000 A JP2003149000 A JP 2003149000A JP 2001352683 A JP2001352683 A JP 2001352683A JP 2001352683 A JP2001352683 A JP 2001352683A JP 2003149000 A JP2003149000 A JP 2003149000A
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- hall element
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- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
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】 磁界をつくる磁気回路構成部１１と、磁
界の中で相対回転する磁束密度検出部１０とを備え、こ
の磁束密度検出部１０を磁気回路構成部１１の回転経路
の外側に配置したホール素子７，８によって構成し、こ
のホール素子７，８の出力に基づいて磁気回路構成部１
１に対する磁束密度検出部１０の回転角度を検出する構
成とした回転角度センサ１とする。
ンサを提供する。 【解決手段】 磁界をつくる磁気回路構成部１１と、磁
界の中で相対回転する磁束密度検出部１０とを備え、こ
の磁束密度検出部１０を磁気回路構成部１１の回転経路
の外側に配置したホール素子７，８によって構成し、こ
のホール素子７，８の出力に基づいて磁気回路構成部１
１に対する磁束密度検出部１０の回転角度を検出する構
成とした回転角度センサ１とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、回転角度センサの
改良に関するものである。
改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】従
来、回転角度を高精度で検出するには、コイルを用いた
レゾルバ方式の回転角度センサが一般的であった。この
レゾルバ方式の回転角度センサは、振動、温度変化が大
きい周囲環境に耐えられ、高い検出精度が得られる反
面、製品のコストが高いという問題点があった。
来、回転角度を高精度で検出するには、コイルを用いた
レゾルバ方式の回転角度センサが一般的であった。この
レゾルバ方式の回転角度センサは、振動、温度変化が大
きい周囲環境に耐えられ、高い検出精度が得られる反
面、製品のコストが高いという問題点があった。
【０００３】この対策として、本出願人により特願２０
０１−１２７２２１号として既に出願されたものがあ
る。この回転角度センサ２１は、図４、図５に示すよう
に、互いに相対回転するケース２０および回転軸２２を
備え、磁束密度検出部３０としてケース２０に支持体２
６を介して第一、第二ホール素子２７，２８が固定され
る一方、磁気回路構成部３１として回転軸２２にロータ
部２３を介して永久磁石２４，２５が固定されるもので
ある。
０１−１２７２２１号として既に出願されたものがあ
る。この回転角度センサ２１は、図４、図５に示すよう
に、互いに相対回転するケース２０および回転軸２２を
備え、磁束密度検出部３０としてケース２０に支持体２
６を介して第一、第二ホール素子２７，２８が固定され
る一方、磁気回路構成部３１として回転軸２２にロータ
部２３を介して永久磁石２４，２５が固定されるもので
ある。
【０００４】この回転角度センサ２１は、このホール素
子を用いることで製品のコストダウンがはかれるととも
に、第一、第二ホール素子２７，２８の出力により全回
転角度範囲に渡って高いセンサ出力分解能が得られ、検
出精度を高められる。
子を用いることで製品のコストダウンがはかれるととも
に、第一、第二ホール素子２７，２８の出力により全回
転角度範囲に渡って高いセンサ出力分解能が得られ、検
出精度を高められる。
【０００５】しかしながら、第一、第二ホール素子２
７，２８を回転中心線Ｏ上で互いに交差するように配置
する必要があるため、回転角度センサ２１を回転軸２２
の端部にしか配置できず、回転軸２２の途中に配置でき
ないという問題点があった。
７，２８を回転中心線Ｏ上で互いに交差するように配置
する必要があるため、回転角度センサ２１を回転軸２２
の端部にしか配置できず、回転軸２２の途中に配置でき
ないという問題点があった。
【０００６】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、かつ取り付
け位置の自由度が高い回転角度センサを提供することを
目的とする。
のであり、高性能化と低コスト化を両立し、かつ取り付
け位置の自由度が高い回転角度センサを提供することを
目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】第１の発明は、磁界をつ
くる磁気回路構成部と、磁界の中で相対回転する磁束密
度検出部とを備え、この磁束密度検出部をその回転中心
線上で互いに交差する第一ホール素子および第二ホール
素子によって構成し、この第一、第二ホール素子の出力
に基づいて磁気回路構成部に対する磁束密度検出部の回
転角度を検出すること構成としたを特徴とする回転角度
センサとした。
くる磁気回路構成部と、磁界の中で相対回転する磁束密
度検出部とを備え、この磁束密度検出部をその回転中心
線上で互いに交差する第一ホール素子および第二ホール
素子によって構成し、この第一、第二ホール素子の出力
に基づいて磁気回路構成部に対する磁束密度検出部の回
転角度を検出すること構成としたを特徴とする回転角度
センサとした。
【０００８】第２の発明は、第１の発明において、磁束
密度検出部を構成する第一ホール素子および第二ホール
素子を設け、この第一、第二ホール素子を磁気回路構成
部の周囲に配置したことを特徴とするものとした。
密度検出部を構成する第一ホール素子および第二ホール
素子を設け、この第一、第二ホール素子を磁気回路構成
部の周囲に配置したことを特徴とするものとした。
【０００９】第３の発明は、第２の発明において、磁束
密度検出部を構成する第一ホール素子および第二ホール
素子を設け、この第一、第二ホール素子を互いに直交す
る磁気回路構成部の回転中心線上に配置したことを特徴
とするものとした。
密度検出部を構成する第一ホール素子および第二ホール
素子を設け、この第一、第二ホール素子を互いに直交す
る磁気回路構成部の回転中心線上に配置したことを特徴
とするものとした。
【００１０】第４の発明は、第３の発明において、回転
角度を検出する信号として第一、第二ホール素子の出力
のうち回転角度に対する出力変化が大きい方を用いる構
成としたことを特徴とするものとした。
角度を検出する信号として第一、第二ホール素子の出力
のうち回転角度に対する出力変化が大きい方を用いる構
成としたことを特徴とするものとした。
【００１１】第５の発明は、第３または第４の発明にお
いて、第一、第二ホール素子の出力のうち回転角度に対
する電圧変化が小さい方を用いて回転角度領域を判定す
る構成としたことを特徴とするものとした。
いて、第一、第二ホール素子の出力のうち回転角度に対
する電圧変化が小さい方を用いて回転角度領域を判定す
る構成としたことを特徴とするものとした。
【００１２】第６の発明は、第１から第５のいずれか一
つの発明において、磁気回路構成部として環状の永久磁
石からなるリング磁石を用いたことを特徴とするものと
した。
つの発明において、磁気回路構成部として環状の永久磁
石からなるリング磁石を用いたことを特徴とするものと
した。
【００１３】第７の発明は、第６のいずれか一つの発明
において、リング磁石に多数の極性を持たせたことを特
徴とするものとした。
において、リング磁石に多数の極性を持たせたことを特
徴とするものとした。
【００１４】第８の発明は、第１から第５のいずれか一
つの発明において、磁気回路構成部として複数に分割さ
れた永久磁石を用いたことを特徴とするものとした。
つの発明において、磁気回路構成部として複数に分割さ
れた永久磁石を用いたことを特徴とするものとした。
【００１５】
【発明の作用および効果】第１の発明によると、ホール
素子を磁気回路構成部の回転経路より外側に配置するこ
とにより、例えば回転角度センサを回転軸の途中に配置
でき、回転角度センサの配置自由度を高められる。
素子を磁気回路構成部の回転経路より外側に配置するこ
とにより、例えば回転角度センサを回転軸の途中に配置
でき、回転角度センサの配置自由度を高められる。
【００１６】また、磁束密度検出部としてホール素子を
用いることにより、製品のコストダウンがはかれる。
用いることにより、製品のコストダウンがはかれる。
【００１７】第２の発明によると、第一、第二ホール素
子の出力は、互いに位相が異なる正弦波となるため、高
いセンサ出力分解能が得られ、検出精度を高められる。
子の出力は、互いに位相が異なる正弦波となるため、高
いセンサ出力分解能が得られ、検出精度を高められる。
【００１８】第３の発明によると、第一、第二ホール素
子の出力は、互いに位相が９０度異なる正弦波となるた
め、全回転角度範囲に渡って高いセンサ出力分解能が得
られ、検出精度を高められる。
子の出力は、互いに位相が９０度異なる正弦波となるた
め、全回転角度範囲に渡って高いセンサ出力分解能が得
られ、検出精度を高められる。
【００１９】第４の発明によると、第一、第二ホール素
子の出力のうち急勾配となる方を用いて回転角度を検出
することにより、広い回転角度範囲に渡って高いセンサ
出力分解能が得られ、検出精度を高められる。
子の出力のうち急勾配となる方を用いて回転角度を検出
することにより、広い回転角度範囲に渡って高いセンサ
出力分解能が得られ、検出精度を高められる。
【００２０】第５の発明によると、第一、第二ホール素
子の出力のうち緩勾配となる一方を用いて回転角度領域
を判定することにより、急勾配となる他方の出力を基に
回転角度を特定することができる。
子の出力のうち緩勾配となる一方を用いて回転角度領域
を判定することにより、急勾配となる他方の出力を基に
回転角度を特定することができる。
【００２１】第６の発明によると、磁気回路構成部とし
て安価な永久磁石を用いることにより、製品のコストダ
ウンがはかれる。
て安価な永久磁石を用いることにより、製品のコストダ
ウンがはかれる。
【００２２】第７の発明によると、リング磁石に多数の
極性を持たせたことにより、高いセンサ出力分解能が得
られ、検出精度を高められる。
極性を持たせたことにより、高いセンサ出力分解能が得
られ、検出精度を高められる。
【００２３】第８の発明によると、磁気回路構成部とし
て複数に分割された永久磁石を用いたことにより、永久
磁石の取り付け位置が限定されないで済む。
て複数に分割された永久磁石を用いたことにより、永久
磁石の取り付け位置が限定されないで済む。
【００２４】
【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。
図面に基づいて説明する。
【００２５】まず、図１、図２に本発明が適用された回
転角度センサの一例を示す。この回転角度センサ１は互
いに相対回転するケース４および回転軸２を備え、ケー
ス４に支持体６を介して第一、第二ホール素子７，８が
固定される一方、回転軸２の途中にリング磁石３が固定
される。
転角度センサの一例を示す。この回転角度センサ１は互
いに相対回転するケース４および回転軸２を備え、ケー
ス４に支持体６を介して第一、第二ホール素子７，８が
固定される一方、回転軸２の途中にリング磁石３が固定
される。
【００２６】環状のリング磁石３は回転軸２の外周面に
嵌合して取り付けられ、回転軸２と同心上に配置され
る。
嵌合して取り付けられ、回転軸２と同心上に配置され
る。
【００２７】磁気回路構成部１１として設けられるリン
グ磁石３は、永久磁石からなり、平行着磁により一対の
Ｎ極とＳ極が回転中心Ｏを挟んで回転中心線上に形成さ
れる。
グ磁石３は、永久磁石からなり、平行着磁により一対の
Ｎ極とＳ極が回転中心Ｏを挟んで回転中心線上に形成さ
れる。
【００２８】磁束密度検出部１０として設けられる第
一、第二ホール素子７，８は、リング磁石３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。
一、第二ホール素子７，８は、リング磁石３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。
【００２９】そして本発明は、第一、第二ホール素子
７，８を磁気回路構成部１１として設けられるリング磁
石３の回転経路より外側に配置することを要旨とする。
７，８を磁気回路構成部１１として設けられるリング磁
石３の回転経路より外側に配置することを要旨とする。
【００３０】本実施の形態では、第一、第二ホール素子
７，８が互いに直交する回転軸２の中心線上に配置さ
れ、ケース４に支持体６を介してそれぞれ固定される。
つまり、第一、第二ホール素子７，８を互いに直交させ
ている。
７，８が互いに直交する回転軸２の中心線上に配置さ
れ、ケース４に支持体６を介してそれぞれ固定される。
つまり、第一、第二ホール素子７，８を互いに直交させ
ている。
【００３１】図３は第一、第二ホール素子７，８からそ
れぞれ出力される電圧が回転角度に応じて変化する様子
を示している。第一、第二ホール素子７，８の出力Ａ，
Ｂは、位相が９０度異なる正弦波となる。回転角度を検
出する信号として、第一、第二ホール素子７，８の出力
Ａ，Ｂのうち回転角度に対する電圧変化が大きい方を用
いる。つまり、第一、第二ホール素子７，８の出力Ａ，
Ｂはその勾配が大きい領域が交互に切り換えられるよう
にして取り出される構成とする。
れぞれ出力される電圧が回転角度に応じて変化する様子
を示している。第一、第二ホール素子７，８の出力Ａ，
Ｂは、位相が９０度異なる正弦波となる。回転角度を検
出する信号として、第一、第二ホール素子７，８の出力
Ａ，Ｂのうち回転角度に対する電圧変化が大きい方を用
いる。つまり、第一、第二ホール素子７，８の出力Ａ，
Ｂはその勾配が大きい領域が交互に切り換えられるよう
にして取り出される構成とする。
【００３２】例えば第二ホール素子８が１回転する間
に、出力Ｂによって例えば２点で同一出力が得られる
が、出力Ａをモニターすることで回転角度を特定する構
成とする。つまり、第一、第二ホール素子７，８の出力
Ａ，Ｂのうち回転角度に対する電圧変化が小さい方を用
いて、回転角度を検出する信号として用いられる第一、
第二ホール素子７，８の出力Ａ，Ｂがどの回転角度領域
にあるかを判定する構成とする。
に、出力Ｂによって例えば２点で同一出力が得られる
が、出力Ａをモニターすることで回転角度を特定する構
成とする。つまり、第一、第二ホール素子７，８の出力
Ａ，Ｂのうち回転角度に対する電圧変化が小さい方を用
いて、回転角度を検出する信号として用いられる第一、
第二ホール素子７，８の出力Ａ，Ｂがどの回転角度領域
にあるかを判定する構成とする。
【００３３】以上のように、第一、第二ホール素子７，
８を互いに直交する回転中心線上に配置することによ
り、第一、第二ホール素子７，８の出力Ａ，Ｂは、位相
が９０度異なる正弦波となり、第一、第二ホール素子
７，８の出力Ａ，Ｂのうち急勾配となる方を用いて回転
角度を検出することにより、全回転角度範囲に渡って高
いセンサ出力分解能が得られ、検出精度を高められる。
８を互いに直交する回転中心線上に配置することによ
り、第一、第二ホール素子７，８の出力Ａ，Ｂは、位相
が９０度異なる正弦波となり、第一、第二ホール素子
７，８の出力Ａ，Ｂのうち急勾配となる方を用いて回転
角度を検出することにより、全回転角度範囲に渡って高
いセンサ出力分解能が得られ、検出精度を高められる。
【００３４】ただし、第一、第二ホール素子７，８の交
差角度は９０度に限らず、第一、第二ホール素子７，８
がオーバラップしない全範囲で配置することが可能であ
り、例えば８０度としたり、１０度、あるいは３５０度
としても回転角度の検出は可能である。
差角度は９０度に限らず、第一、第二ホール素子７，８
がオーバラップしない全範囲で配置することが可能であ
り、例えば８０度としたり、１０度、あるいは３５０度
としても回転角度の検出は可能である。
【００３５】そして、第一、第二ホール素子７，８を磁
気回路構成部１１の回転経路より外側に配置することに
より、回転角度センサ１の配置自由度を高められる。す
なわち、ホール素子を磁気回路構成部の回転経路より内
側に配置する構成の場合、回転角度センサ１を回転軸２
の端部にしか配置できないが、ホール素子を磁気回路構
成部の回転経路より外側に配置する構成により、回転角
度センサ１を回転軸の途中に配置できる。
気回路構成部１１の回転経路より外側に配置することに
より、回転角度センサ１の配置自由度を高められる。す
なわち、ホール素子を磁気回路構成部の回転経路より内
側に配置する構成の場合、回転角度センサ１を回転軸２
の端部にしか配置できないが、ホール素子を磁気回路構
成部の回転経路より外側に配置する構成により、回転角
度センサ１を回転軸の途中に配置できる。
【００３６】また、磁束密度検出部１０として第一、第
二ホール素子７，８を用いるとともに、磁気回路構成部
１１として安価な永久磁石からなるリング磁石３を用い
ることにより、製品のコストダウンがはかれる。
二ホール素子７，８を用いるとともに、磁気回路構成部
１１として安価な永久磁石からなるリング磁石３を用い
ることにより、製品のコストダウンがはかれる。
【００３７】他の実施の形態として、リング磁石３の着
磁強度を変化させることにより図３に示すのと同様な出
力特性が得られるようにすることも可能である。
磁強度を変化させることにより図３に示すのと同様な出
力特性が得られるようにすることも可能である。
【００３８】さらに、リング磁石３にさらに多数の極性
を持たせてセンサ出力分解能を高めても良い。
を持たせてセンサ出力分解能を高めても良い。
【００３９】また、環状のリング磁石３に限らず、複数
に分割された永久磁石を回転軸２に取り付けても良い。
この場合、永久磁石の取り付け位置が限定されないで済
む。
に分割された永久磁石を回転軸２に取り付けても良い。
この場合、永久磁石の取り付け位置が限定されないで済
む。
【００４０】なお、磁気回路構成部１１として永久磁石
に代えてコイルからなる電磁石を用いてもよい。
に代えてコイルからなる電磁石を用いてもよい。
【００４１】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。
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１】本発明の実施の形態を示す回転角度センサの平
面図。
面図。
【図２】同じく回転角度センサの断面図。
【図３】同じくセンサ出力特性を示す線図。
【図４】従来例を示す回転角度センサの平面図。
【図５】同じく回転角度センサの断面図。
１ 回転角度センサ
２ 回転軸
３ リング磁石
４ ケース
７，８ 第一、第二ホール素子
１０ 磁束密度検出部
１１ 磁気回路構成部
フロントページの続き
(72)発明者 大木 紀知
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） 2F077 AA30 CC02 JJ01 JJ08 JJ23
JJ24 VV01
Claims (8)
- 【請求項１】磁界をつくる磁気回路構成部と、 この磁界の中で相対回転する磁束密度検出部とを備え、 この磁束密度検出部を磁気回路構成部の回転経路の外側
に配置したホール素子によって構成し、 このホール素子の出力に基づいて磁気回路構成部に対す
る磁束密度検出部の回転角度を検出する構成としたこと
を特徴とする回転角度センサ。 - 【請求項２】前記磁束密度検出部を構成する第一ホール
素子および第二ホール素子を設け、この第一、第二ホー
ル素子を磁気回路構成部の周囲に配置したことを特徴と
する請求項１に記載の回転角度センサ。 - 【請求項３】前記磁束密度検出部を構成する第一ホール
素子および第二ホール素子を設け、この第一、第二ホー
ル素子を互いに直交する磁気回路構成部の回転中心線上
に配置したことを特徴とする請求項２に記載の回転角度
センサ。 - 【請求項４】回転角度を検出する信号として前記第一、
第二ホール素子の出力のうち回転角度に対する出力変化
が大きい方を用いる構成としたことを特徴とする請求項
３に記載の回転角度センサ。 - 【請求項５】前記第一、第二ホール素子の出力のうち回
転角度に対する電圧変化が小さい方を用いて回転角度領
域を判定する構成としたことを特徴とする請求項３また
は４に記載の回転角度センサ。 - 【請求項６】前記磁気回路構成部として環状の永久磁石
からなるリング磁石を用いたことを特徴とする請求項１
から５のいずれか一つに記載の回転角度センサ。 - 【請求項７】前記リング磁石に多数の極性を持たせたこ
とを特徴とする請求項６に記載の回転角度センサ。 - 【請求項８】前記磁気回路構成部として複数に分割され
た永久磁石を用いたことを特徴とする請求項１から５の
いずれか一つに記載の回転角度センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001352683A JP2003149000A (ja) | 2001-11-19 | 2001-11-19 | 回転角度センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001352683A JP2003149000A (ja) | 2001-11-19 | 2001-11-19 | 回転角度センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003149000A true JP2003149000A (ja) | 2003-05-21 |
Family
ID=19164823
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001352683A Pending JP2003149000A (ja) | 2001-11-19 | 2001-11-19 | 回転角度センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003149000A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006047120A (ja) * | 2004-08-05 | 2006-02-16 | Sensatec Co Ltd | 無接触可変電圧器 |
| US7304473B2 (en) | 2004-09-28 | 2007-12-04 | Denso Corporation | Rotational angle detecting device |
| JP2010527445A (ja) * | 2007-05-18 | 2010-08-12 | コアクティヴ・テクノロジーズ・インコーポレイティッド | 一つの軸の周りに回転可能な要素の作動角度を検出するための装置 |
| JP2011080783A (ja) * | 2009-10-05 | 2011-04-21 | Showa Corp | 相対角度検出装置、回転角度検出装置及びパワーステアリング装置 |
| JP2018100835A (ja) * | 2016-12-19 | 2018-06-28 | 株式会社東海理化電機製作所 | 回転角判定装置及び回転角判定方法 |
| JP2018146292A (ja) * | 2017-03-02 | 2018-09-20 | 株式会社東海理化電機製作所 | 位置検出装置 |
| US12007253B2 (en) | 2020-06-17 | 2024-06-11 | Nidec Tosok Corporation | Rotation angle detecting device and electric actuator |
-
2001
- 2001-11-19 JP JP2001352683A patent/JP2003149000A/ja active Pending
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|---|---|---|---|---|
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