JPH01202669A - 磁気差動型回転計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概　要〕 回転数に対応した磁気的変化を検出する磁気差動型回転
計に関し、 低速から高速まで広範囲にわたって変化する車輪の回転
数を、高精度で検出すると共に安定した信号を出力でき
る回転計の提供を目的とし、永久磁石が内挿され回転軸
方向に磁化された回転子と、回転子のＮ極から出た磁束
をＳ極に戻すようにその外周に配置され、回転子と磁気
的に結合された一対の半円弧状固定子と、対向する固定
子９間に嵌挿された１乃至２個の磁電変換素子からなり
、少なくとも回転子の一方の磁極側に等ピンチで多数個
の外歯を形成すると共に、一対の固定子にそれぞれ外歯
と対向する多数個の内歯を形成し、且つ一方の固定子に
形成された内歯が外歯と対向した時に、他方の固定子に
形成された内歯が外歯と半ピンチずれるように構成する
。

〔産業上の利用分野〕

本発明は自動車等に組み込み回転数を検知するセンサに
係り、特に回転数に対応した磁気的変化を検出する磁気
差動型回転計に関する。

近年、モートロニクス技術の進歩に伴って操作を一層容
易にするため、制御系に各種のセンサやコンピュータを
組み込んだ自動車が実用化されている。かかる用途に用
いられる例えば走行速度計は従来のものと異なり、低速
から高速まで広範囲にわたって変化する車輪の回転数を
、高精度で検出すると共に安定した信号を出力できるこ
とが要求される。そこで最新のエレクトロニクス技術を
応用した各種センサが開発されている。

〔従来の技術〕

第５図は従来の溝付回転子型回転計の原理を示す図、第
６図は従来の着磁回転子型回転計の原理を示す図である
。

第５図（ａ）に示す従来の溝付回転子型回転計は回転子
１とそれに対向するセンサ部２からなり、強磁性体を用
いて形成された回転子１はその周囲に、ピッチの等しい
多数個（例えば７２個）の溝１１を具えている。またセ
ンサ部２は強磁性体からなるヨーク２１と永久磁石２２
とセンスコイル２３とで構成され、回転子１に対向する
ヨーク２１の先端には溝１１と幅の等しい溝２４が形成
されている。

回転子１が回転して溝１１が溝２４と対向する位置に来
た時と溝２４から外れた時とで、永久磁石２２から出て
ヨーク２１の内部を伝播する磁束が変化し、第５図世）
に示す如く磁束の変化即ち回転子の回転速度に対応した
交流電圧が、ヨーク２１または永久磁石２２に巻回され
たセンスコイル２３に発生する。

同図において実線は高速回転時を示し破線は低速回転時
を示す。

一方第６図（ａ）に示す従来の着磁回転子型回転計は回
転子３とセンサ部４からなり、回転子３として用いられ
ているリング状の永久磁石は、円周に沿ってＮ極とＳ極
が交互に並ぶように着磁されている。また回転子３に対
向しその磁界を検出するセンサ部４として、ブリッジ状
の磁気抵抗素子４１を含むハイブリッドＩＣが用いられ
ている。

第６図世）はかかる着磁回転子型回転計の動作を説明す
るための図で、■に示す如く回転子３の回転に伴ってＮ
極とＳ極が交互にセンサ部を通過し、それに対応した信
号■が磁気抵抗素子４１から出力される。磁気抵抗素子
４１の出力信号は比較器４２においてパルス信号■に変
換され、磁界の変化即ち回転子の回転速度に対応したパ
ルス信号■が出力端子４３から出力される。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の溝付回転子型回転計は構成が簡単で信頼性が高く
、センスコイルの巻数を増大させることによって増幅器
が無くても大出力が得られる。しかし出力電圧が磁束の
変化量に比例するため低速回転時の出力電圧が小さ（、
例えば５１ｖ／ｈ以下の速度が検出できないという問題
があった。

一方従来の着磁回転子型回転計は回転数に関係なく出力
電圧が得られ、低速から高速まで広範囲にわたって変化
する車輪の回転数を、高精度で検出すると共に安定した
信号を出力できるが、円周に沿ってＮ極とＳ極が交互に
配列されたリング状の永久磁石は着磁が困難で、しかも
分解能を高めるには細密ピッチでＮ極とＳ極を配列する
必要があり、着磁が益々困難になって高価になるという
問題があった。

〔課題を解決するための手段〕

第１図は本発明になる磁気差動型回転計の原理を示す斜
視図である。なお全図を通し同じ対象物は同一記号で表
している。

上記課題は永久磁石５１が内挿され回転軸方向に磁化さ
れた回転子５と、回転子５のＮ極から出た磁束をＳ極に
戻すようにその外周に配置され、回転子５と磁気的に結
合された一対の半円弧状固定子６と、対向する固定子６
の間に嵌挿された１乃至２個の磁電変換素子７からなり
、少なくとも回転子５の一方の磁極側に等ピッチで多数
個の外歯５２を形成すると共に、一対の固定子６にそれ
ぞれ外歯５２と対向する多数個の内歯６１を形成し、且
つ一方の固定子６に形成された内歯６１が外歯５２と対
向した時に、他方の固定子６に形成された内歯６１が外
歯５２と半ピッチずれるように、構成されてなる本発明
の磁気差動型回転計によって解決される。

〔作用〕

第１図において永久磁石が内挿され回転軸方向に磁化さ
れた回転子と、回転子のＮ極から出た磁束をＳ極に戻す
ようにその外周に配置され、回転子と磁気的に結合され
た一対の半円弧状固定子と、対向する固定子の間に嵌挿
された１乃至２個の磁電変換素子からなり、少なくとも
回転子の一方の磁極側に等ピッチで多数個の外歯を形成
すると共に、一対の固定子゛にそれぞれ外歯と対向する
多数個の内歯を形成し、且つ一方の固定子に形成された
内歯が外歯と対向した時に、他方の固定子に形成された
内歯が外歯と半ピッチずれるよう構成することによって
、低速から高速まで広範囲にわたって変化する車輪の回
転数を、高精度で検出すると共に安定した信号を出力で
きる着磁回転子型回転計の長所と、構成が簡単で溝のピ
ンチを細分化することにより分解能を高めることのでき
る、比較的安価な溝付回転子型回転計の長所を兼ね具え
た回転計を実現することができる。

〔実施例〕

以下添付図により本発明の実施例について詳細社説明す
る。第２図は本発明の原理における動作の説明図、第３
図は本発明の実施例を示す斜視図、第４図は実施例にお
ける動作の説明図である。

第２図（ａｌは本発明になる回転計の原理を示す模式図
で、簡略化のためそれぞれの構成部品における内部抵抗
を無視し、回転子５と固定子６との間の磁気抵抗をＲ１
、Ｒ２、固定子６とＳ極との間の磁気抵抗をそれぞれＲ
３とすると、その磁気回路は第２図（ｂ）に示す等価回
路で表すことができる。

図において回転子５の外歯が左側の固定子６の内歯と対
向している時、回転子５と左側の固定子６との間の磁気
抵抗Ｒ１は最小になり、回転子５の外歯が右側の固定子
６の内歯と半ピッチずれていて、回転子５と右側の固定
子６との間の磁気抵抗Ｒ２は最大になる０図示省略され
ているか外歯が移動し右側の固定子６の内歯と対向して
いる時、その外歯が左側の固定子６の内歯と半ピンチず
れているため、磁気抵抗Ｒ１は最大になり磁気抵抗Ｒ２
は最小になる。

即ち可変抵抗器の摺動子が回転子５の移動に伴って、点
ａと点すの間を絶えず往復していると見なすことができ
、摺動子が点ａに位置するときは点Ｃにおける電位が点
ｄに比べて高く、摺動子が点すに位置するときは点ｄに
おける電位が点Ｃに比べて高（なる。

この電位差に相当する磁位差が磁気抵抗素子等の磁電変
換素子７で検出され、外歯が左側の固定子６の内歯と対
向している時に磁電変換素子７から、例えば第２図（Ｃ
）に示す如く正電位の信号が出力されるものとすると、
外歯が右側の固定子６の内歯と対向している時は負電位
の信号が出力される。かかる出力信号の電圧は固定子間
の磁界の大きさにより決まり、回転子の移動速度、即ち
回転数によって変動することは無い。

なお１個の磁電変換素子７を対向する固定子の一方の隙
間に装着し、磁位差を検出することは可能であるが磁気
的ノイズの影響を受けやすい。かかる場合は磁電変換素
子７を対向する固定子の両方の隙間にそれぞれ装着し、
２個の磁電変換素子７を差動的に動作させることによっ
て磁気的ノイズを排除することができる。

第３図は本発明の一実施例で回転子５の一方の磁極側に
外歯５２が形成されており、他方の磁極側に外歯５２に
対し半ピッチずれた外歯５３が形成されている。一対の
固定子６には外歯５２．５３と対向し得る内歯６２がそ
れぞれ形成されており、一方の固定子６に形成された内
歯６２が外歯５２と対向した時に、他方の固定子６に形
成された内歯６２が外歯５２と半ピッチずれ、一方の固
定子６に形成された内歯６２が外歯５３と対向した時に
、他方の固定子６に形成された内歯６２が外歯５３と半
ピッチずれるように構成されている。

第４図（ａ）に示す如く左側の固定子６に形成された内
歯６２が外歯５２と対向し、右側の固定子６に形成され
た内歯６２が外歯５３と対向している場合、Ｎ極から出
た磁束は外歯５２から左側の固定子６に形成された内歯
６２を経由し、更に右側の固定子６に形成された内歯６
２と外歯５３を経てＳ極に戻る。

固定子５が移動し右側の固定子６に形成された内歯６２
が外歯５２と対向し、左側の固定子６に形成された内歯
６２が外歯５３と対向している場合、Ｎ極から出た磁束
は外歯５２から右側の固定子６に形成された内歯６２を
経由し、更に左側の固定子６に形成された内歯６２と外
歯５３を経てＳ極に戻る。

このように固定子５が半ピッチ移動する毎に磁束の方向
を、図の左上から右下へ、或いは右上から左下へ矢示の
如く変化させる方法は、磁電変換素子７としてバーバー
ポール型の磁気抵抗素子を用いる場合に特に有効である
。

バーバーポール型の磁気抵抗素子は第４図（ｂ）に示す
如（、つづら折れ状のパターンを有するパーマロイ（Ｆ
ｅ−Ｎｉ）等からなる磁性薄膜７１と、その上に一定間
隔で斜めに付着形成されたＡｕ等の導電性薄膜７２から
なり、磁性薄膜７１は一軸異方性を与えるため矢印Ｍ方
向に予め磁化されている。図において磁束が左上から右
下に伝播される磁界はＨｅｘ方向のベクトルとＭ方向の
ベクトルを有し、磁束が右上から左下に伝播される磁界
は）Ｉｅｘと反対方向のベクトルとＭ方向のベクトルを
有する。

バーバーポール型の磁気抵抗素子はＨｅｘ方向の磁界が
印加された時に、第４図（Ｃ）に示す如く正方向の電圧
が出力されるものとすると、逆方向の磁界が印加された
時に負方向の電圧が出力され、その際同時に矢印Ｍ方向
の磁界を印加すると破線で示す如く出力曲線の直線性が
改善される。即ち磁束の方向が左上から右下へ、或いは
右上から左下へ変化する上記実施例は、Ｍ方向のベクト
ルが常に印加されるため直線性の優れた出力信号を得る
ことができる。

このように永久磁石が内挿され回転軸方向に磁化された
回転子と、回転子のＮ極から出た磁束をＳ極に戻すよう
にその外周に配置され、回転子と磁気的に結合された一
対の半円弧状固定子と、対向する固定子の間に嵌挿され
た１乃至２個の磁電変換素子からなり、少なくとも回転
子の一方の磁極側に等ピッチで多数個の外歯を形成する
と共に、一対の固定子にそれぞれ外歯と対向する多数個
の内歯を形成し、且つ一方の固定子に形成された内歯が
外歯と対向した時に、他方の固定子に形成された内歯が
外歯と半ピッチずれるよう構成することによって、低速
から高速まで広範囲にわたって変化する車輪の回転数を
、高精度で検出すると共に安定した信号を出力できる着
磁回転子型回転計の長所と、構成が簡単で溝のピッチを
細分化することにより分解能を高めることのできる、比
較的安価な溝付回転子型回転計の長所を兼ね具えた回転
計を実現することができる。

〔発明の効果〕

上述の如く本発明によれば低速から高速まで広範囲にわ
たって変化する車輪の回転数を、高精度で検出すると共
に安定した信号を出力できる磁気差動型回転計を提供す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明になる磁気差動型回転計の原理を示す斜
視図、 第２図は本発明の原理における動作の説明図、第３図は
本発明の実施例を示す斜視図、第４図は実施例における
動作の説明図、第５図は従来の溝付回転子型回転計の原
理を示す図、 第６図は従来の着磁回転子型回転計の原理を示す図、 である。図において ５は回転子、　　　　　６は固定子、 ７は磁電変換素子、　５１は永久磁石、５２．５３は外
歯、　　　６１．６２は内歯、７１は磁性薄膜、　　　
７２は導電性薄膜、をそれぞれ表す。 （ｂ） 水金ｅ月り原Ｊ里にあけ５重力ｆ′Ｆ巧言之ｅＨ図ｊｈ
２　　図 （１）ン　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　（Ｇ）−＠ｅｘ 突先！９すに六ける重力作り説ヨ月ｐり第４　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 永久磁石（５１）が内挿され回転軸方向に磁化された回
   転子（５）と、該回転子（５）のＮ極から出た磁束をＳ
   極に戻すようにその外周に配置され、該回転子（５）と
   磁気的に結合された一対の半円弧状固定子（６）と、対
   向する該固定子（６）の間に嵌挿された１乃至２個の磁
   電変換素子（７）からなり、少なくとも該回転子（５）
   の一方の磁極側に等ピッチで多数個の外歯（５２）を形
   成すると共に、一対の該固定子（６）にそれぞれ該外歯
   （５２）と対向する多数個の内歯（６１）を形成し、且
   つ一方の該固定子（６）に形成された該内歯（６１）が
   該外歯（５２）と対向した時に、他方の該固定子（６）
   に形成された該内歯（６１）が該外歯（５２）と半ピッ
   チずれるように、構成されてなることを特徴とする磁気
   差動型回転計。