JPH11118517A - 回転体用センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 回転体が密閉されていても、また回転体が外
部から絶縁されていても、回転体の回転速度を精度良く
検出する。 【解決手段】 密閉筐体２内にある回転体３が回転し
て、この回転体３に取り付けられた第１磁石板４が回転
したとき、密閉筐体２外に配置され、第１磁石板４と磁
気的に結合された第２磁石板５を回転させて、この第２
磁石板５の周囲に配置されている磁気センサ６から、第
２磁石板５の回転角度に応じて値が変化する磁気変化検
出信号を出力させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、密閉された筐体内
あるいは絶縁された筐体内に配置された回転体の回転角
度、回転速度などを精度良く検出する回転体用センサに
関する。

【０００２】

【従来の技術】回転体の回転角度、回転速度などを検出
する回転体用センサとして、従来、特開平６−１１７８
０６号公報に示す「ロータリ磁気エンコーダ」が知られ
ている。

【０００３】この特開平６−１１７８０６号公報に示す
「ロータリ磁気エンコーダ」は、図８に示すように、磁
性ゴム、メタルテープなどによって構成され、Ｓ極、Ｎ
極が交互になるように着磁されて、回転検出対象となる
回転体１０２の周辺に巻き付けられる着磁体１０３と、
この着磁体１０３と対向するように配置されたホール素
子、ＭＲ素子などによって構成され、回転体１０２が回
転して、着磁体１０３によって生じる磁界が変化したと
き、これを検出する磁電変換素子１０４と、この磁電変
換素子１０４の裏面側（回転体１０２と反対側）に設け
られたホール素子、ＭＲ素子などによって構成され、着
磁体１０３によって生じる磁界が変化したとき、これを
検出する磁電変換素子１０５とを備えており、回転体１
０２が回転して、着磁体１０３によって生じる磁界が変
化したとき、各磁電変換素子１０４、１０５から出力さ
れる磁気変化検出信号の値が変化して、これら各磁電変
換素子１０４、１０５が接続されている差動増幅回路
（図示は省略する）から回転体１０２の回転速度に応じ
た数のパルス信号を出力させる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このようなロ
ータリ磁気エンコーダ１０１においては、回転体１０２
に巻き付けられた着磁体１０３から出力される磁力線が
遠くまで届かないことから、着磁体１０３と、各磁電変
換素子１０４、１０５との間の距離を大きくすると、回
転体１０２が回転しても、各磁電変換素子１０４、１０
５から出力される磁気変化検出信号の値が変化しなくな
ってしまう。

【０００５】このため、容器から空気漏れなどがあって
は困る場合などのように、回転体１０２が配置されてい
る場所を密閉する場合、あるいは可燃性ガス、可燃性流
体を用いているシステムなど、電気を使用したときに発
火や爆発の可能性がある場合などのように、非磁性板な
どによって回転体１０２を外部から隔離する場合には、
回転体１０２側に設けられた着磁体１０３と、各磁電変
換素子１０４、１０５とが離れ過ぎて、各磁電変換素子
１０４、１０５から出力される磁気変化検出信号の値が
変化しなくなり、回転体１０２が回転しても、これを検
出できなくなってしまうという問題があった。

【０００６】本発明は上記の事情に鑑み、請求項１で
は、回転体が密閉されていても、また回転体が外部から
絶縁されていても、回転体の回転速度を精度良く検出す
ることができる回転体用センサを提供することを目的と
している。

【０００７】また、請求項２では、請求項１によって得
られる回転速度の検出精度より、さらに高い検出精度を
得ることができるとともに、その回転方向をも検出する
ことができる回転体用センサを提供することを目的とし
ている。

【０００８】また、請求項３では、回転体が回転してい
るとき、回転体の回転速度だけでなく、回転数、回転角
度などをも検出することができる回転体用センサを提供
することを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明は、請求項１では、検出対象となる回転体の
回転数を検出する回転体用センサにおいて、周辺部分に
Ｓ極、Ｎ極が交互に着磁され、検出対象となる回転体に
取り付けられ、この回転体の回転に伴って回転する第１
磁石板と、周辺部分に、前記第１磁石板の各Ｓ極、各Ｎ
極と磁気的に結合するＮ極、Ｓ極が交互に着磁され、前
記第１磁石板と対向するように配置されて、前記第１磁
石板の回転に伴って回転する第２磁石板と、この第２磁
石板の周辺に配置され、この第２磁石板が回転したと
き、磁気変化を検出して、前記第２磁石板の回転角度に
応じた磁気変化検出信号を生成する磁気センサとを備え
たことを特徴としている。

【００１０】また、請求項２では、請求項１、２のいず
れかに記載の回転体用センサにおいて、前記磁気センサ
は、第２磁石板に形成されたＳ極、Ｎ極を、異なる位相
で検知する複数のセンサによって構成されることを特徴
としている。

【００１１】また、請求項３では、請求項１に記載の回
転体用センサにおいて、前記第１磁石板、前記第２磁石
板は、周辺部分に形成される各Ｓ極、各Ｎ極のうち、１
つのＳ極または１つのＮ極が他のＳ極またはＮ極と異な
るピッチ、あるいは他のＳ極またはＮ極と異なる磁力を
持つことを特徴としている。

【００１２】上記の構成において、請求項１では、検出
対象となる回転体が回転したとき、この回転体の回転に
伴って、周辺部分にＳ極、Ｎ極が交互に着磁された第１
磁石板を回転させるとともに、この第１磁石板の回転に
よって生じる回転磁界によって、周辺部分に前記第１磁
石板のＳ極、Ｎ極と相互に引き合うＮ極、Ｓ極が着磁さ
れた第２磁石板を回転させて、この第２磁石板の周辺に
配置された磁気センサから前記第２磁石板の回転角度に
応じて値が変化する磁気変化検出信号を出力させる。こ
れにより、回転体が密閉されていても、また回転体が外
部から絶縁されていても、回転体の回転速度を精度良く
検出する。

【００１３】また、請求項２では、磁気センサとして、
第２磁石板に形成されたＳ極、Ｎ極を、異なる位相で検
知する複数のセンサを使用することにより、請求項１に
よって得られる回転速度の検出精度より、さらに高い検
出精度を得るとともに、その回転方向をも検出する。

【００１４】また、請求項３では、前記第１磁石板、前
記第２磁石板として、周辺部分に形成される各Ｓ極、各
Ｎ極のうち、１つのＳ極または１つのＮ極が他のＳ極ま
たはＮ極と異なるピッチ、あるいは他のＳ極またはＮ極
と異なる磁力を持つを使用することにより、回転体が回
転しているとき、回転体の回転速度だけでなく、回転
数、回転角度などをも検出する。

【００１５】

【発明の実施の形態】図１は本発明による回転体用セン
サの第１の実施の形態を示す概略構成図である。

【００１６】この図に示す回転体用センサ１は、プラス
チックやアルミニウムなどの非磁性体によって構成され
た密閉筐体２内に配置され、回転体３の回転に伴って回
転する第１磁石板４と、密閉筐体２の外部に、第１磁石
板４と対向するように配置され、第１磁石板４が回転し
たとき、この第１磁石板４と共に回転する第２磁石板５
と、この第２磁石板５の周辺に配置され、第２磁石板５
が回転して磁界が変化しているとき、これを検出して磁
気変化検出信号を生成するホール素子、ＭＲ素子（磁気
抵抗素子）などの磁気センサ６とを備えており、密閉筐
体２内にある回転体３が回転して、第１磁石板４が回転
したとき、密閉筐体２外に配置され、第１磁石板４と磁
気的に結合された第２磁石板５が回転して、この第２磁
石板５の周囲に配置されている磁気センサ６から、第２
磁石板５の回転角度に応じて値が変化する磁気変化検出
信号を出力させる。

【００１７】この場合、第１磁石板４は、図２（ａ）に
示すように、円板状に形成された軟鉄板、強磁性体板な
どによって構成され、周辺部分にＳ極、Ｎ極が交互にな
るように、かつ各Ｓ極のうち、一ヶ所のＳ極だけが大き
なピッチになるように着磁された着磁体であり、回転体
３の上に載せられて、この回転体３が回転したとき、こ
の回転体３と同じ回転速度で回転して、周囲に回転磁界
を発生する。

【００１８】また、第２磁石板５は、図２（ｂ）に示す
ように、円板状に形成された軟鉄板、強磁性体板などに
よって構成され、周辺部分に第１磁石板４のＳ極、Ｎ極
に対し、反転した磁気特性となるようにＮ極、Ｓ極が交
互に着磁され、これらＮ極、Ｓ極が第１磁石板４のＳ
極、Ｎ極と吸引し合うように形成された着磁体である。
この第２磁石板５は、エアクッション機構、ボールベア
リング機構、軸受機構などの支持機構（図示は省略す
る）によって密閉筐体２の上板７上に回転自在な状態
で、第１磁石板４と対向するように配置されたとき、第
１磁石板４のＳ極と、第２磁石板５のＮ極とが引き合う
とともに、第１磁石板４のＮ極と、第２磁石板５のＳ極
とが引き合い、第１磁石板４が回転したとき、この第１
磁石板４の回転と同期して回転し、周囲に回転磁界を発
生する。この際、この第２磁石板５では、第１磁石板４
に形成された大きなピッチのＳ極と対応するように、各
Ｎ極のうち、一ヶ所のＮ極だけが大きなピッチとなるよ
うに着磁されている。

【００１９】また、磁気センサ６は、第２磁石板５の周
辺に配置されたホール素子、ＭＲ素子などによって構成
されており、第２磁石板５が回転して、回転磁界が発生
したとき、この回転磁界の変化に応じて値が変化する磁
気変化検出信号を出力する。

【００２０】このように、この第１の実施の形態では、
密閉筐体２内にある回転体３が回転して、第１磁石板４
が回転したとき、密閉筐体２外に配置され、第１磁石板
４と磁気的に結合された第２磁石板５が回転して、この
第２磁石板５の周囲に配置されている磁気センサ６か
ら、第２磁石板５の回転角度に応じて値が変化する磁気
変化検出信号が出力されるようにしているので、回転体
３が密閉筐体２内に配置されていても、また回転体３が
外部から絶縁されていても、回転体３の回転速度を精度
良く検出することができる。

【００２１】また、この第１の実施の形態では、第１磁
石板４、第２磁石板５に形成される複数のＳ極、複数の
Ｎ極うち、一ヶ所のＳ極、Ｎ極だけ、ピッチを広くして
いるので、回転体３が回転して、第１磁石板４、第２磁
石板５が回転しているとき、磁気センサ６から出力され
る磁気変化検出信号の値を一ヶ所だけ、他の部分と違う
周期で変化させることができ、これによって回転速度だ
けでなく、回転数、回転角度などをも検出することがで
きる。

【００２２】＜第２の実施の形態＞図３は本発明による
回転体用センサの第２の実施の形態を示す概略構成図で
ある。なお、この図において、図１の各部と同一構成部
分には同一符号が付されている。

【００２３】この図に示す回転体用センサ８が図１に示
す回転体用センサ１と異なる点は、第２磁石板５の上面
側に、図４に示すように、第２磁石板５の真ん中を中心
として、ほぼ９０度の取付け角度差を持ち、かつ９０度
の位相差で、第２磁石板５に形成されたＳ極、Ｎ極を検
出する２つの磁気センサ９、１０を配置し、第２磁石板
５が回転し、一方の磁気センサ９から図５（ａ）に示す
位相で、磁気変化検出信号が出力されたとき、他方の磁
気センサ１０から図５（ｂ）に示す位相の磁気変化検出
信号が出力されるようにしたことである。

【００２４】これにより、各磁気センサ９、１０が第２
磁石板５の真ん中を中心として、ほぼ９０度の取付け角
度差を持つことから、第２磁石板５が回転している途中
で、一方の磁気センサ９が第２磁石板５に形成された広
いピッチのＮ極に対向し、磁気センサ９から出力される
磁気変化検出信号の変化幅が小さくなくなっても、他方
の磁気センサ１０から出力される磁気変化検出信号の値
を変化させることができ、これによって第２磁石板５の
回転を連続的に精度良く検出することができる。

【００２５】また、これら各磁気センサ９、１０の検出
位相を９０度ずらしているので、一方の磁気センサ９か
ら出力される磁気変化検出信号のピーク点と、他方の磁
気センサ１０から出力される磁気変化検出信号のピーク
点とを９０度だけずらすことができ、これによって第２
磁石板５に形成されたＳ極、Ｎ極のピッチを狭くしなく
ても、第２磁石板５の回転角度を２倍の精度で、検出す
ることができるとともに、各磁気センサ９、１０から出
力される磁気変化検出信号を位相判定回路に導くことに
より、その回転方向をも検出することができる。

【００２６】このように、この第２の実施の形態では、
上述した第１の実施の形態と同様に、密閉筐体２内に配
置された回転体３が回転して、第１磁石板４が回転した
とき、密閉筐体２外に配置され、第１磁石板４と磁気的
に結合された第２磁石板５が回転して、この第２磁石板
５の周囲に配置されている各磁気センサ９、１０から、
第２磁石板５の回転角度に応じて値が変化する磁気変化
検出信号が出力されるようにしているので、回転体３が
密閉筐体２内に配置されていても、また回転体３が外部
から絶縁されていても、回転体３の回転速度を精度良く
検出することができる。

【００２７】この際、第２磁石板５の真ん中を中心とし
て、ほぼ９０度の取付け角度差を持ち、かつ９０度の位
相差で、第２磁石板５に形成されたＳ極、Ｎ極を検出す
る２つの磁気センサ９、１０によって、第２磁石板５の
回転を検出するようにしているので、上述した第１の実
施の形態に比べて、２倍の精度で、第２磁石板５の回転
角度を検出することができるとともに、その回転方向を
も検出することができる。

【００２８】さらに、この第２の実施の形態では、上述
した第１の実施の形態と同様に、第１磁石板４、第２磁
石板５に形成される複数のＳ極、複数のＮ極うち、一ヶ
所のＳ極、Ｎ極について、ピッチを広くしているので、
回転体３が回転して、第１磁石板４、第２磁石板５が回
転しているとき、各磁気センサ９、１０から出力される
磁気変化検出信号の値を一ヶ所だけ、他の部分と違う周
期で変化させることができ、これによって回転速度だけ
でなく、回転数、回転角度などをも検出することができ
る。

【００２９】＜他の実施の形態＞上述した第１の実施の
形態では、周囲に形成された複数のＳ極、複数のＮ極の
うち、１つのＳ極、１つのＮ極だけ、ピッチを広くした
第１磁石板４、第２磁石板５を使用するようにしている
が、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、周囲に形成され
る各Ｓ極、各Ｎ極のピッチを全て同一するとともに、こ
れら各Ｓ極、各Ｎ極のうち、１つのＳ極、１つのＮ極だ
け、磁力を大きくした第１磁石板１１、第２磁石板１２
を使用するようしても良い。

【００３０】このようにしても、第２磁石板１２に形成
された各Ｎ極のうち、磁力を大きくした１つのＮ極が磁
気センサ６の近傍を通過したとき、磁気センサ６から出
力される磁気変化検出信号の振幅変化を大きくすること
ができ、これによって回転速度だけでなく、回転数、回
転角度などをも検出することができる。

【００３１】また、上述した第２の実施の形態でも、周
囲に形成される各Ｓ極、各Ｎ極のピッチを全て同一する
とともに、これら各Ｓ極、各Ｎ極のうち、１つのＳ極、
１つのＮ極だけ、磁力を大きくした第１磁石板１１、第
２磁石板１２を使用することにより、第２磁石板１２に
形成された各Ｎ極のうち、磁力を大きくした１つのＮ極
が各磁気センサ９、１０の近傍を通過したとき、各磁気
センサ９、１０から出力される磁気変化検出信号の振幅
変化を大きくすることができ、これによって回転速度だ
けでなく、回転数、回転角度などをも検出することがで
きる。

【００３２】この際、図７に示すように、第２磁石板１
２の真ん中を中心として、ほぼ９０度の取付け角度差を
持ち、かつ９０度の位相差で、第２磁石板１２に形成さ
れたＳ極、Ｎ極を検出するように、各磁気センサ９、１
０を配置することにより、磁力を大きくした１つのＮ極
が各磁気センサ９、１０の近傍を通過したとき、各磁気
センサ９、１０から出力される磁気変化検出信号の値を
大きく変化させ、これによって回転速度だけでなく、回
転数、回転角度、回転方向などをも検出することができ
る。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、請
求項１では、回転体が密閉されていても、また回転体が
外部から絶縁されていても、回転体の回転速度を精度良
く検出することができる。

【００３４】また、請求項２では、請求項１によって得
られる回転速度の検出精度より、さらに高い検出精度を
得ることができるとともに、その回転方向をも検出する
ことができる。

【００３５】また、請求項３では、回転体が回転してい
るとき、回転体の回転速度だけでなく、回転数、回転角
度などをも検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による回転体用センサの第１の実施の形
態を示す概略構成図である。

【図２】図１に示す第１磁石板、第２磁石板の詳細な構
成の一例を示す平面図である。

【図３】本発明による回転体用センサの第２の実施の形
態を示す概略構成図である。

【図４】図３に示す第２磁石板と各磁気センサとの位置
関係の一例を示す平面図である。

【図５】図３に示す各磁気センサから出力される磁気変
化検出信号の一例を示す波形図である。

【図６】本発明による回転体用センサで使用される他の
第１磁石板、第２磁石板の構成例を示す平面図である。

【図７】図６に示す第１、第２磁石板を図３に示す第２
の実施の形態に適用する際に使用する、第２磁石板と各
磁気センサとの位置関係の一例を示す平面図である。

【図８】特開平６−１１７８０６号公報に示す「ロータ
リ磁気エンコーダ」の概要を示す平面図である。

【符号の説明】

１、８ 回転体用センサ ２ 密閉筐体 ３ 回転体 ４、１１ 第１磁石板 ５、１２ 第２磁石板 ６、９、１０ 磁気センサ ７ 上板

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 検出対象となる回転体の回転数を検出す
   る回転体用センサにおいて、 周辺部分にＳ極、Ｎ極が交互に着磁されるとともに、検
   出対象となる回転体に取り付けられ、この回転体の回転
   に伴って回転する第１磁石板と、 周辺部分に、前記第１磁石板の各Ｓ極、各Ｎ極と磁気的
   に結合するＮ極、Ｓ極が交互に着磁され、前記第１磁石
   板と対向するように配置されて、前記第１磁石板の回転
   に伴って回転する第２磁石板と、 この第２磁石板の周辺に配置され、この第２磁石板が回
   転したとき、その磁気変化を検出して、前記第２磁石板
   の回転角度に応じた磁気変化検出信号を生成する磁気セ
   ンサと、 を備えたことを特徴とする回転体用センサ。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の回転体用センサにおい
   て、 前記磁気センサは、第２磁石板に形成されたＳ極、Ｎ極
   を、異なる位相で検知する複数のセンサによって構成さ
   れることを特徴とする回転体用センサ。
3. 【請求項３】 請求項１、２のいずれかに記載の回転体
   用センサにおいて、 前記第１磁石板、前記第２磁石板は、周辺部分に形成さ
   れる各Ｓ極、各Ｎ極のうち、１つのＳ極または１つのＮ
   極が他のＳ極またはＮ極と異なるピッチ、あるいは他の
   Ｓ極またはＮ極と異なる磁力を持つことを特徴とする回
   転体用センサ。