JP2006220565A - 無接触式ポテンショメータ - Google Patents

Abstract

【課題】磁気検出型の無接触式ポテンショメータにおいて、回転角度の検出をより高い精度で行なえる高性能なポテンショメータを提供する。
【解決手段】回転側の回転シャフト４に、一対の磁石８，９を対向配置して設けると共に、固定側に、一対の磁石８と９の間に位置して回転シャフト４の回転中心上で互いに交差する第１及び第２の割り溝１３，１４を有するホルダー１２を取り付け、このホルダー１２に第１及び第２の磁気検出部品１５，１６を、夫々第１及び第２の割り溝１３，１４に差し込むように装着して構成し、この第１及び第２の磁気検出部品１５，１６の出力に基いて、回転シャフト４の回転角度を検出する構成とする。
【選択図】 図３

Description

本発明は無接触式ポテンショメータに関し、特に磁気検出型の無接触式ポテンショメータにおける改良構造に係るものである。

従来、無接触式ポテンショメータとしては、磁石と磁気検出素子を用いた磁気検出型のポテンショメータが提案されている。この磁気検出型の無接触式ポテンショメータは、例えば下記の特許文献１に開示されるように、固定側のケースに一対の磁石を対向配置して設けると共に、この一対の磁石の間に位置して回転側のシャフト上に磁気検出素子を配置して構成され、この磁気検出素子の出力に基いて、ケースに対するシャフトの回転角度を検出する構成となっている。
特開２００４−３１７４８６号公報

このような従来の磁気検出型の無接触式ポテンショメータは、単一の磁気検出素子による磁気検出構造であると共に磁気検出素子の正確な位置出しが難しいため、高い検出精度を得るのには限界があった。

本発明は斯かる点に鑑みてなされたもので、磁気検出型の無接触式ポテンショメータにおいて、回転角度の検出をより高い精度で行なえる高性能なポテンショメータを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため本発明の無接触式ポテンショメータは、固定側と回転側の何れか一方側に、一対の磁石を対向配置して設けると共に、他方側に、一対の磁石の間に位置して回転側の回転中心上で互いに交差する第１及び第２の割り溝を有するホルダーを取り付け、このホルダーに第１及び第２の磁気検出素子を、夫々第１及び第２の割り溝に差し込むように装着して構成され、この第１及び第２の磁気検出素子の出力に基いて、固定側に対する回転側の回転角度を検出する構成としたものである。

上記の如く構成される本発明のポテンショメータでは、第１の磁気検出部品と第２の磁気検出部品が交差して配置されるので、この２つの磁気検出部品から位相がずれた２系統の出力を取り出すことができる。

そして特にこのポテンショメータは、回転側の回転中心上で互いに交差する第１及び第２の割り溝を有するホルダーを備え、この２つの割り溝に夫々磁気検出素子を差し込むように装着する構造としたことにより、回転側の回転中心上で交差する２つの磁気検出素子の位置出しを簡単かつ正確に行なうことができる。このホルダーを使用した磁気検出素子の正確な位置出しの結果、回転角度の検出がより高い精度で可能となる。

以下、図面を参照しながら本発明の実施例について詳細に説明する。
図１は本発明による無接触式ポテンショメータの外観を示す側面図、図２は図１のＡ−Ａ線断面図、図３は同ポテンショメータの分解図、図４は主要部の分解図である。

本例のポテンショメータは、固定側のケース１に対し回転側の回転シャフト４を回転自在に軸支して構成される。ケース１は、ケース本体２と、このケース本体２の裏側開放面に嵌め込み固定される裏蓋３とによりなり、ケース本体２に軸受部材５を介して回転シャフト４が回転自在に軸支されている。

図２〜図４に示す如く、ケース１の内部において回転シャフト４には、磁気回路部６が構成されている。この磁気回路部６においては、回転シャフト４と一体の回転盤７上に一対の磁石(Ｓ極、Ｎ極)８，９が回転シャフト４の回転中心を挟んで対向配置されており、この磁石８と９の間で常に回転中心方向の平行磁場を発生させている。さらにこの磁気回路部６では、磁石８，９の外周を鉄系の磁性材料によりなる円筒状のキャップ１０で覆った構造としてある。

一方、この磁気回路部６と対応して固定側には、磁気検出部１１が設けられている。この磁気検出部１１は、一対の磁石８と９の間に位置して回転シャフト４の回転中心上に配置されるホルダー１２と、このホルダー１２に装着保持される２つの磁気検出部品(第１の磁気検出部品１５及び第２の磁気検出部品１６)とにより構成されている。

ここで磁気検出部品１５，１６は、ホール素子を内蔵したホールＩＣチップによりなり、これを貫く磁石８と９の間の磁束をホール素子で検出し、磁束密度に応じた電圧を出力するものである。

この磁気検出部品１５，１６を保持するホルダー１２は、樹脂材料(プラスチック)を材料とする円柱状の成形品で、磁気検出部品１５，１６が差し込まれる２つの割り溝(第１の割り溝１３及び第２の割り溝１４)を有している。この構成において第１の割り溝１３はホルダー１２の一端面側から、第２の割り溝１４はホルダー１２の他端面側から、回転シャフト４の回転中心上で互いに直角に交差(直交)するように切り込み状に形成されており、この割り溝１３，１４に圧入するように磁気検出部品１５，１６を差し込んで固定する。この場合、磁気検出部品１５，１６に内蔵される感受素子であるホール素子が回転シャフト４の回転中心上に位置するように磁気検出部品１５，１６の正確な位置出しを行なった後、接着剤で磁気検出部品１５，１６をホルダー１２に固定するようにする。

ホルダー１２は、ケース本体２と裏蓋３の間に挟まれる状態でケース１の内部に組み込まれた回路基板１７に接着固定され、このホルダー１２に保持される磁気検出部品１５，１６は、その出力端子が回路基板１７上の電気回路にハンダ付けによって電気的に接続される。

以上の如く構成される本例のポテンショメータにおいて、回転シャフト４を回転させると、これと一体に磁石８，９が固定側の磁気検出部品１５，１６に対して回転し、これに伴って磁気検出部品１５，１６に内蔵されるホール素子に対する磁束密度が変化して、それに応じた電圧が磁気検出部品１５，１６から回路基板１７を介して出力端子より出力され、これに基いて回転シャフト４の回転角度が検出される。

この場合、本例のポテンショメータでは、第１の磁気検出部品１５と第２の磁気検出部品１６が直角に交差して配置されていることにより、この２つの磁気検出部品１５，１６から図５に示すような位相が９０°ずれた２系統の出力(ＳＩＮ出力波形とＣＯＳ出力波形)が取り出される。

そして、特に本発明によるポテンショメータは、回転シャフト４の回転中心上で互いに交差する第１及び第２の割り溝１３，１４を有するホルダー１２を備え、この２つの割り溝１３，１４に夫々磁気検出素子１５，１６を差し込むように装着する構造としたことにより、回転シャフト４の回転中心上で交差する２つの磁気検出素子１５，１６の位置出しを簡単かつ正確に行なうことができ、このホルダー１２を使用した２つの磁気検出素子１５，１６の正確な位置出しの結果、より理論値に近い正確なＳＩＮ・ＣＯＳ出力波形が得られることになるので、回転シャフト４の回転角度を高精度に検出することができる。

さらに本例のポテンショメータでは、一対の磁石８，９の外周を鉄系の磁性材料によりなる円筒状のキャップ１０で覆った構造としたことで、外部磁気からの影響を受けにくくなり、かつ２つの磁石８，９の閉磁路を構成できるので磁気回路が安定し、このため一段と正確な出力波形が得られるので、回転シャフト４の回転角度をさらに高精度に検出することができる。

以上、本発明の実施例について説明したが、本発明はこの実施例の構成に限定されるものではない。
例えば、実施例では磁石８，９を回転側、磁気検出部品１５，１６を固定側に配置した構成を示したが、これを逆の構成、即ち磁石８，９を固定側、磁気検出部品１５，１６を回転側に配置した構成としてもよい。

本発明による無接触式ポテンショメータの外観を示す側面図である。 図１のＡ−Ａ線断面図である。 同ポテンショメータの分解図である。 同ポテンショメータの主要部の分解図である。 同ポテンショメータの出力特性図である。

符号の説明

１…ケース、４…回転シャフト、８，９…磁石、１０…キャップ、１２…ホルダー、１３…第１の割り溝、１４…第２の割り溝、１５…第１の磁気検出部品、１６…第２の磁気検出部品

Claims (2)

1. 固定側と回転側の何れか一方側に、一対の磁石を対向配置して設けると共に、他方側に、上記一対の磁石の間に位置して上記回転側の回転中心上で互いに交差する第１及び第２の割り溝を有するホルダーを取り付け、このホルダーに第１及び第２の磁気検出部品を、夫々上記第１及び第２の割り溝に差し込むように装着して構成され、この第１及び第２の磁気検出部品の出力に基いて、固定側に対する回転側の回転角度を検出する構成としたことを特徴とする無接触式ポテンショメータ。
2. 上記一対の磁石の外周を磁性材料によりなるキャップで覆った構造としたことを特徴とする請求項１に記載の無接触式ポテンショメータ。

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