JPS63173901A - 回転角度位置検出装置 - 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〕 従来の磁界漏洩型回転角度位置検出装置にみられる測定
不能領域をなくする方法として、検出センサを複数個設
けると共にピークホールド回路とスイッチング回路とを
設け、測定不能領域を補正して検出を可能にした回転角
度位置検出装置。

〔産業上の利用分野〕

本発明は磁界漏洩型回転角度位置検出装置の改良に関す
る。

回転角度位置検出装置（以下通称の回転ポジショナ）は
モータやエンジンの回転軸の回転角度を精度よく検出す
る装置であり、回転体に限らず、ピストンのように往復
運動するものであっても直線運動を回転運動に変えられ
るものについては運動位置の正確な検出が可能である。

〔従来の技術〕

エンジンの設計などの分野において回転軸の回転位置を
時間に対して正確に検出することは必要であり、今まで
ロータリ・エンコーダ（Ｒｏｔａｒｙ−ｅｎｃｏｄｅｒ
）やポテンショメータ（Ｐｏｔｅｎｔｉｏｍｅｔｅｒ）
が使用されていた。

すなわち、前者は等間隔に設けられている多数のスリッ
トを備えた円周部が回転する際に、発光ダイオードから
の光を透過することにより生ずる光パルス数を計測する
ことにより回転位置を知るもので、回転角度は検出でき
るが、停止と回転を繰り返す場合に基準位置からの回転
角度位置を検出するには複雑な機構が必要となる。

また、後者は摺動子の示す電位差の測定から回転位置を
知るものであるが、回転部は常に抵抗体上を摺動してい
ることがら摺動子の摩耗を伴い、信頼性の点で問題があ
る。

このような問題を解決する方法として発明者等は回転ポ
ジシヨナを提案している。

（特願昭６１−９５６６、出願臼：昭和６１年１月２０
日９名称「回転角度位置検出装置」）第４図はこの回転
ポジシヨナの構成図、また第５図は回転角度とセンス出
力電圧との関係図である。

すなわち鉄などの磁性体よりなるリング状磁気回路１の
一端にアルニコなどの永久磁石２が装着されていて、リ
ング状磁気回路１の中に閉磁路が形成されており、中心
部３を中心として回転可能に形成されている。

この場合、か＼るリング状磁気回路１の内外部には永久
磁石２を中心として漏洩磁束４が分布している。

次に、磁気抵抗効果素子のような磁界検出センサ５は図
に示すようにリング状磁気回路の内周位置に固定されて
いる。

回転ポジシヨナはこのような構成をとり、リング状磁気
回路１の回転により磁界検出センサ５が漏洩磁束を切る
ことにより磁束密度に比例したセンス出力を発生してい
る。

なお、この場合、リング状磁気回路１が固定されていて
磁界検出センサ５が回転しても結果は同様であるが、磁
界検出センサ５は周辺回路に回路接続されるためにリン
グ状磁気回路ｌが回転する構成が有利である。

さて、リング状磁気回路１が矢印６の方向に回転する場
合、磁界検出センサ５が永久磁石２のＳ極の端面位置に
ある場合を回転の開始点とすると、この位置は漏洩磁束
の帰還点であるから第５図に示すようにセンス出力は０
であり、回転角度が増すに従ってセンス出力電圧は直線
的に増加し、永久磁石２のＮ極の端面（第５図において
０１の位置）の位置において最大となる。

次に、永久磁石２の両極間を通る際にはセンス出力電圧
は急激に低下し、Ｓ極の端面において０となるが、永久
磁石２のＮＳ間に距離があるために第５図の実ＮＩＡ７
に示すように斜に降下し、一点破線８が示すように直角
には降下しない。

そのため、回転角度が０１と３６０°との僅かな回転の
間にＯ°〜θ１の回転の際に生じたセンス出力電圧と同
じ値が現れ、区別不能となる。

この領域は不惑帯と云われているが、この存在は漏洩磁
界型回転ポジショナの欠点であり、この解消が必要であ
る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

以上記したように漏洩磁界型回転ポジショナにおいては
リング状磁気回路に装着されている永久磁石の長さに対
応する不惑帯が存在しているが、これを如何にして解消
するかが課題である。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の問題は回転するリング状磁気回路の内側に磁界検
出センサを設けると共に、該センス出力を変換する周辺
回路を備えてなる磁界漏洩型の回転角変位・置検出装置
において、 複数の検出センサと該センス出力のスイッチング回路お
よび該センス出力のピークホールド回路とを設け、前記
磁気回路の回転に伴い、それぞれのセンス出力が増加す
る段階で、該電圧値をホールドし、スイッチング回路に
よりピークホールドした初めのセンス出力電圧に、次の
センス出力電圧を重畳することをリング状磁気回路の一
回転毎に繰り返し行う回転角度検出装置により解決する
ことができる。

〔作用〕

本発明は今まで一個の磁界検出センサを用いて漏洩磁束
を検出していたのを改め、複数個を使用し、各磁界セン
サについて回転角度の増加によりセンス出力電圧が増加
して行く段階で、順次切り換えて加算することを一回転
ずつ繰り返し行うことにより不感帯をなくするものであ
る。

第１図は磁界検出センサを二個用いる場合の実施例で、
第１の磁界検出センサ（以下略して第１のセンサ）１０
と第２の磁界検出センサ（以下略して第２のセンサ）１
１とは１８０°離れた対称位置に固定されており、また
リング状磁気回路１は矢印の方向に回転するものとする
。

ここで、第１のセンサｌＯが永久磁石２のＳ極の界面に
位置する場合を基準位置０°とすると、この位置ではセ
ンス出力は０であるから第１のセンサ１０のセンス出力
波形図は第３図（Ａ）のようになりθＩ　〜３６０°、
θ２〜７２０°、θ、〜１０８０゜・・・に不感帯が現
れる。

一方、第２のセンサ１１のセンス出力は同時刻に同図（
Ｂ）のように変化しており、θＩ〜１８０°。

θ２〜５４０°・・・に不感帯が現れる。

そこで、本発明は第１のセンサｌＯのセンス出力が増加
中で第２のセンサ１１のセンス出力が０となる位置で検
出回路を切り換えて先のセンス出力に加算するもので、
同図（Ｃ）は切り換えのみを行った場合の波形の変化を
示している。

本発明は第１のセンサの出力が切り替わる段階で、その
最高電圧値をホールドし、この電圧値に第２のセンサの
出力を加算することを一回転が終わるまで行うもので、
この方法をとることにより不感帯を無くすることができ
る（以上同図Ｄ）。

なお、リング状磁気回路１の一回転終了の後は検出出力
をクリアする必要があるが、これは同図（Ｅ）に示すよ
うにリング状磁気回路１が一回転毎に発生するクロック
信号により行うことができる。

なお、この場合は磁界検出センサが二個の場合について
説明したが、三個の場合は１２０°ずつの間隔を保って
配置すればよく、その結果は同様である。

〔実施例〕

第１図は先に説明したように二個の磁界検出センサを用
いた場合であって、磁石２としてアルニコを用い、また
リング状磁気回路１は鉄を用いて形成した。

ここで、リング状磁気回路１の直径は５０１ｍ、また永
久磁石２の長さは５．５　ｖａなので、従来のように一
個の磁界検出センサを用いて測定する場合は約２０°の
不感帯が存在する。

第２図は不感帯を無（する本発明を実施するための周辺
回路９のブロック図であって、第１のセンサ１０と第２
のセンサ１１の出力はスイッチ駆動回路１２からの信号
によりスイッチ１３が駆動して切り替わると共に破線で
示すピークホールド回路１４により先のピーク電圧値が
ホールドされており、この電圧値に第２のセンサ１１の
出力が加算され、出力端子１５より不惑帯を補正した直
線的な出力が得られる。

なお、ピークホールドのクリアはリング状磁気回路１が
３６０°回転する毎に発生するクロックパルスにより行
われるが、このパルスは第１のセンサ１０と第２のセン
サ１１のセンス出力からスイッチ駆動回路１２により作
られる。

〔発明の効果〕

以上記したように本発明の実施により不感帯を無くする
ことができ、これにより磁界漏洩型回転ポジショナの性
能を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る回転ポジショナの構成図、第２図
は本発明を実施するための周辺回路のブロック図、 第３図は本発明の詳細な説明する波形図、第４図は先に
提案している回転ポジショナの構成図、 第５図は回転ポジショナの示す回転角度と検出電圧との
関係。 図において、 １はリング状磁気回路、　２は永久磁石、５は磁界検出
センサ、　　９は周辺回路、１０は第１のセンサ、１１
は第２のセンサ、１２はスイッチ駆動回路、 １４はピークホールド回路、 である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 回転するリング状磁気回路の内側に磁界検出センサを設
   けると共に、該センス出力を変換する周辺回路を備えて
   なる磁界漏洩型の回転角度位置検出装置において、 複数の検出センサと該センス出力のスイッチング回路お
   よび該センス出力のピークホールド回路とを設け、前記
   磁気回路の回転に伴い、それぞれのセンス出力が増加す
   る段階で、該電圧値をホールドし、スイッチング回路に
   よりピークホールドした初めのセンス出力電圧に、次の
   センス出力電圧を重畳することをリング状磁気回路の一
   回転毎に繰り返し行うことを特徴とする回転角度位置検
   出装置。