JP2007010581A

JP2007010581A - Noncontact type potentiometer

Info

Publication number: JP2007010581A
Application number: JP2005194286A
Authority: JP
Inventors: Shotaro Takeuchi; 正太郎竹内
Original assignee: Nidec Copal Corp
Current assignee: Nidec Copal Corp
Priority date: 2005-07-01
Filing date: 2005-07-01
Publication date: 2007-01-18

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a noncontact type potentiometer affected hardly by an external magnetic field and capable of obtaining stable detection sensitivity. <P>SOLUTION: In this noncontact type potentiometer 1, a Hall element 8 is surrounded by forming a magnet 12 into a cylindrical shape, and performance of the Hall element 8 is sufficiently drawn out thereby, even when the noncontact type potentiometer 1 is used in the vicinity of a motor generating a magnetic field. Further, a magnetic substance 13 brought into close contact with an outer circumferential face of the magnet 12 is constituted to make small a change in a direction of a magnetic flux based on an external magnet, since the magnetic substance 13 is functioned as a yoke, so as to provide the noncontact type potentiometer 1 of structure affected very hardly by the external magnetic field. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、電気機器、ロボットの関節、カメラのレンズ駆動機構などで位置検出に利用される非接触型ポテンショメータに関するものである。 The present invention relates to a non-contact type potentiometer used for position detection in electrical equipment, robot joints, camera lens driving mechanisms, and the like.

従来、この種の分野の技術として、例えば特許文献１に記載の非接触型ポテンショメータがある。従来のこのポテンショメータには、回転軸としてのシャフトに固定された円板状のマグネットの着磁面に対面するように、ホール素子の感磁面が配置されている。このポテンショメータでは、シャフトの回転によって出力電圧が変化すると、この電圧変化に基づいてシャフトの回転位置の検出が行われる。
特開２００１−０９１２９８号公報特開２００４−２６４１３７号公報 Conventionally, as a technology in this type of field, for example, there is a non-contact type potentiometer described in Patent Document 1. In this conventional potentiometer, the magnetic sensing surface of the Hall element is arranged so as to face the magnetized surface of a disc-like magnet fixed to a shaft as a rotating shaft. In this potentiometer, when the output voltage changes due to the rotation of the shaft, the rotational position of the shaft is detected based on this voltage change.
JP 2001-091298 A JP 2004-264137 A

しかしながら、上述した従来のポテンショメータでは、円板状のマグネットとホール素子の感磁面とが対面するように配置されているので、ポテンショメータの近くに磁力線を発生する機器（例えばモータ等）が置かれていて、ポテンショメータが外部磁界の影響を強く受けると、ホール素子による磁界の検出を不安定にし、これによって、ポテンショメータの検出感度が不安定になるといった問題点がある。 However, in the conventional potentiometer described above, the disk-shaped magnet and the magnetosensitive surface of the Hall element face each other, so that a device (such as a motor) that generates magnetic lines of force is placed near the potentiometer. However, when the potentiometer is strongly influenced by an external magnetic field, the detection of the magnetic field by the Hall element becomes unstable, thereby causing a problem that the detection sensitivity of the potentiometer becomes unstable.

本発明は、外部磁界の影響を受けにくく、安定した検出感度が得られる非接触型ポテンショメータを提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a non-contact type potentiometer which is not easily affected by an external magnetic field and can obtain a stable detection sensitivity.

本発明に係る非接触型ポテンショメータは、シャフトに固定されたマグネットによる磁界の磁束密度の変化をホール素子の感磁面で感磁して、磁束密度の変化に応じた電圧を出力する非接触型ポテンショメータにおいて、ホール素子の感磁面は、シャフトの回転軸線に対して直交する方向に延在し、マグネットは、ホール素子を包囲するように円筒状に形成されて、周方向でＮ極とＳ極とに着磁され、マグネットの外周面を覆うよう磁性体が密着されたことを特徴とする。 A non-contact type potentiometer according to the present invention is a non-contact type potentiometer that senses a change in magnetic flux density of a magnetic field by a magnet fixed to a shaft on a magnetic sensing surface of a Hall element and outputs a voltage corresponding to the change in magnetic flux density. In the potentiometer, the magnetic sensing surface of the Hall element extends in a direction perpendicular to the rotation axis of the shaft, and the magnet is formed in a cylindrical shape so as to surround the Hall element, and the N pole and S in the circumferential direction are formed. It is characterized in that the magnetic material is closely attached to the pole so as to cover the outer peripheral surface of the magnet.

この非接触型ポテンショメータにおいては、マグネットを円筒状に形成することで、ホール素子を包囲することができ、これにより、磁界が発生するモータの近くで非接触型ポテンショメータを利用する場合でも、ホール素子の性能を十分に引き出すことができる。さらに、マグネットの外周面に密着させた磁性体がヨークとして機能するので、この磁性体が、外部磁界に基づく磁束の向きの変化を小さくすることができ、これによって、外部磁界の影響を極めて受けにくい構造の非接触型ポテンショメータが可能になっている。そして、ヨークとして機能する磁性体により、バーミアンス係数が向上し、マグネットが効率的に磁束を発生させることができ、それと同時に、マグネットの温度特性を良好にすることができる。 In this non-contact type potentiometer, the Hall element can be surrounded by forming the magnet in a cylindrical shape, so that the Hall element can be used even when the non-contact type potentiometer is used near the motor that generates the magnetic field. Can fully bring out the performance. Furthermore, since the magnetic body closely attached to the outer peripheral surface of the magnet functions as a yoke, this magnetic body can reduce the change in the direction of the magnetic flux based on the external magnetic field, thereby being extremely affected by the external magnetic field. A non-contact potentiometer with a difficult structure is possible. The magnetic material functioning as a yoke improves the permeability coefficient, allows the magnet to efficiently generate magnetic flux, and at the same time improves the temperature characteristics of the magnet.

本発明による非接触型ポテンショメータでは、外部磁界の影響を受けにくく、安定した検出感度が得られる。 In the non-contact type potentiometer according to the present invention, it is difficult to be influenced by an external magnetic field, and stable detection sensitivity can be obtained.

以下、図面を参照しつつ本発明に係る非接触型ポテンショメータの好適な実施形態について詳細に説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of a non-contact potentiometer according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

近年、電気機器、ロボットの関節、カメラのレンズ駆動機構などで、磁界の強いモータの近くで非接触型ポテンショメータを利用する場合、このポテンショメータが内蔵しているホール素子に外部の磁界が多大な影響を与えてしまい、ポテンショメータの検出感度が不安定になってしまう。そこで、外部磁界の影響を受けやすい場所でも使うことができる非接触型ポテンショメータを発案した。 In recent years, when non-contact potentiometers are used near electric motors, robot joints, camera lens drive mechanisms, etc. near motors with strong magnetic fields, the external magnetic field has a significant effect on the hall elements built into these potentiometers. The detection sensitivity of the potentiometer becomes unstable. Therefore, a non-contact type potentiometer that can be used even in a place that is easily affected by an external magnetic field has been devised.

図１及び図２に示すように、本発明に係る非接触型ポテンショメータ１は円筒状の筐体２を備え、この筐体２は、非磁性体（例えばプラスチック）からなるケース３と、非磁性体（例えばプラスチック）からなるカバー４とを有している。カバー４には、４本の端子ピン６が固定され、各端子ピン６の先端には回路基板７が電気的に接続され、回路基板７上には、ホール効果を利用した磁電変換素子であるホール素子８が実装されている。また、筐体２内において、ホール素子８は、その感磁面８ａがシャフト９の回転軸線Ｌに対して直交する方向に延在するように、回路基板７上に固定されている。 As shown in FIGS. 1 and 2, a non-contact potentiometer 1 according to the present invention includes a cylindrical housing 2, which includes a case 3 made of a nonmagnetic material (for example, plastic), and a nonmagnetic material. And a cover 4 made of a body (for example, plastic). Four terminal pins 6 are fixed to the cover 4, and a circuit board 7 is electrically connected to the tip of each terminal pin 6. On the circuit board 7, there is a magnetoelectric conversion element utilizing the Hall effect. Hall element 8 is mounted. Further, in the housing 2, the Hall element 8 is fixed on the circuit board 7 so that the magnetosensitive surface 8 a extends in a direction orthogonal to the rotation axis L of the shaft 9.

このシャフト９は、ケース３内には圧入された軸受１０によって回転自在に保持され、シャフト９の一端は筐体２から露出し、シャフト９の他端は、非磁性体（例えば黄銅）からなる円板状のマグネットホルダ１１の中央孔１１ａに圧入固定されている。 The shaft 9 is rotatably held in the case 3 by a press-fit bearing 10, one end of the shaft 9 is exposed from the housing 2, and the other end of the shaft 9 is made of a nonmagnetic material (for example, brass). The disc-shaped magnet holder 11 is press-fitted and fixed in the central hole 11a.

図３に示すように、マグネットホルダ１１には、永久磁石からなる円筒状のマグネット１２の端部が接着剤によって固定され、このマグネット１２は、ホール素子８を包囲するように周方向でＮ極とＳ極とに着磁されている。そして、マグネット１２の外周面１２ａの全周を覆うように、円筒状の磁性体１３が密着固定されている。この磁性体１３は、鉄などの金属によって円筒状に形成され、ヨークとして機能する。 As shown in FIG. 3, the end of a cylindrical magnet 12 made of a permanent magnet is fixed to the magnet holder 11 with an adhesive, and this magnet 12 has N poles in the circumferential direction so as to surround the Hall element 8. And the S pole. A cylindrical magnetic body 13 is tightly fixed so as to cover the entire circumference of the outer peripheral surface 12 a of the magnet 12. The magnetic body 13 is formed in a cylindrical shape from a metal such as iron and functions as a yoke.

よって、シャフト９を回転させることで、マグネット１２及び磁性体１３は一体化した状態でホール素子８の周囲で回転し、磁束密度の変化がホール素子８の感磁面８ａで感磁され、磁束密度の変化に応じた電圧が端子ピン６ａから出力される。このように、前述したポテンショメータ１は、シャフト９の回転角を検出する回転角度センサとして利用される。なお、符号６ｂは、入力用の端子ピンである。 Therefore, by rotating the shaft 9, the magnet 12 and the magnetic body 13 are rotated around the Hall element 8 in an integrated state, and the change in magnetic flux density is sensed by the magnetic sensing surface 8 a of the Hall element 8. A voltage corresponding to the change in density is output from the terminal pin 6a. Thus, the potentiometer 1 described above is used as a rotation angle sensor that detects the rotation angle of the shaft 9. Reference numeral 6b denotes an input terminal pin.

このような非接触型ポテンショメータ１においては、マグネット１２を円筒状に形成することで、ホール素子８を包囲することができ、これにより、磁界が発生するモータの近くで非接触型ポテンショメータ１を利用する場合でも、ホール素子８の性能を十分に引き出すことができる。さらに、マグネット１２の外周面１２ａに密着させた円筒状の磁性体１３がヨークとして機能するので、この磁性体１３が、外部磁界に基づく磁束の向きの変化を小さくすることができ、これによって、外部磁界の影響を極めて受けにくい構造の非接触型ポテンショメータ１が可能になっている。 In such a non-contact type potentiometer 1, the Hall element 8 can be surrounded by forming the magnet 12 in a cylindrical shape, whereby the non-contact type potentiometer 1 is used near a motor that generates a magnetic field. Even in this case, the performance of the Hall element 8 can be sufficiently obtained. Furthermore, since the cylindrical magnetic body 13 brought into close contact with the outer peripheral surface 12a of the magnet 12 functions as a yoke, the magnetic body 13 can reduce the change in the direction of the magnetic flux based on the external magnetic field. The non-contact type potentiometer 1 having a structure that is hardly affected by an external magnetic field is possible.

従って、トルクの大きなモータなどの強い磁界が発生する機器の近傍に非接触型ポテンショメータ１を設置させる場合でも、筐体２の外側に防磁シールドなどの対策が必要ないので、この非接触型ポテンショメータ１はコスト的にも有利である。また、ヨークとして機能する磁性体１３の採用により、バーミアンス係数が向上し、マグネット１２が効率的に磁束を発生させることができ、それと同時に、マグネット１２の温度特性を良好にすることができる。 Therefore, even when the non-contact type potentiometer 1 is installed in the vicinity of a device that generates a strong magnetic field such as a motor having a large torque, no countermeasure such as a magnetic shielding shield is required outside the housing 2, so the non-contact type potentiometer 1 Is also advantageous in terms of cost. Further, by adopting the magnetic body 13 functioning as a yoke, the permeability coefficient is improved, the magnet 12 can efficiently generate a magnetic flux, and at the same time, the temperature characteristics of the magnet 12 can be improved.

本発明に係る非接触型ポテンショメータの一実施形態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows one Embodiment of the non-contact-type potentiometer which concerns on this invention. 図１に示したポテンショメータの分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of the potentiometer shown in FIG. ポテンショメータの要部拡大斜視図である。It is a principal part expansion perspective view of a potentiometer.

符号の説明Explanation of symbols

１…非接触型ポテンショメータ、８…ホール素子、８ａ…感磁面、９…シャフト、１２…マグネット、１２ａ…マグネットの外周面、１３…磁性体、Ｌ…回転軸線。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Non-contact type potentiometer, 8 ... Hall element, 8a ... Magnetosensitive surface, 9 ... Shaft, 12 ... Magnet, 12a ... Outer peripheral surface of magnet, 13 ... Magnetic body, L ... Rotation axis.

Claims

シャフトに固定されたマグネットによる磁界の磁束密度の変化をホール素子の感磁面で感磁して、磁束密度の変化に応じた電圧を出力する非接触型ポテンショメータにおいて、
前記ホール素子の前記感磁面は、前記シャフトの回転軸線に対して直交する方向に延在し、前記マグネットは、前記ホール素子を包囲するように円筒状に形成されて、周方向でＮ極とＳ極とに着磁され、前記マグネットの外周面を覆うよう磁性体が密着されたことを特徴とする非接触型ポテンショメータ。
In a non-contact potentiometer that senses the change in magnetic flux density of the magnetic field by the magnet fixed to the shaft on the magnetic sensing surface of the Hall element and outputs a voltage according to the change in magnetic flux density.
The magnetosensitive surface of the Hall element extends in a direction perpendicular to the rotation axis of the shaft, and the magnet is formed in a cylindrical shape so as to surround the Hall element, and has N poles in the circumferential direction. A non-contact type potentiometer, characterized in that a magnetic material is in close contact with the magnet and the S pole so as to cover the outer peripheral surface of the magnet.