(57)【要約】【課題】  磁石量を低減し、製作コストを低減し、かつ、着磁電源のコストも低減するようにした永久磁石式回転センサを得る。【解決手段】  回転体を構成する永久磁石８と軟磁性体１８を、回転体の軸心と永久磁石の軸心とが一致する状態で交互に取り付け、永久磁石には円周方向に等しい磁極を形成し、永久磁石と軟磁性体との間に空隙を設け、永久磁石の磁極と対向する位置には磁束の変化をパルスとして検出する磁束検出器１０を設け、磁束検出器にそれが検出したパルスから回転体の回転角度を算出するパルス発生装置１４を接続する。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転体を構成する永久磁石と軟磁性体を、回転体の軸心と永久磁石の軸心とが一致する状態で交互に取り付け、前記永久磁石には円周方向に等しい磁極を形成し、前記永久磁石と前記軟磁性体との間に空隙を設け、前記永久磁石の磁極と対向する位置には磁束の変化をパルスとして検出する磁束検出器を設け、前記磁束検出器にそれが検出したパルスから前記回転体の回転角度を算出するパルス発生装置を接続したことを特徴とする永久磁石式回転センサ。
【請求項２】
磁束検出器の出力は、磁束の流れ方向が反転することにより正、負の値を取ることを特徴とする請求項１記載の永久磁石式回転センサ。
【請求項３】
回転体を構成する永久磁石を、回転体の軸心と永久磁石の軸心とが一致する状態で交互に取り付け、前記永久磁石には円周方向に等しい磁極を形成し、前記永久磁石の間に空隙を設け、前記永久磁石と対向する位置には磁束の変化をパルスとして検出する磁束検出器を設け、前記磁束検出器にそれが検出したパルスから前記回転体の回転角度を算出するパルス発生装置を接続したことを特徴とする永久磁石式回転センサ。
【請求項４】
磁束検出器の出力は、磁束の流れの有無により正、０の値を取ることを特徴とする請求項３記載の永久磁石式回転センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、永久磁石により回転を検出する永久磁石式回転センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の永久磁石式回転センサでは、回転体にリング状の永久磁石を、回転体の軸心と永久磁石の軸心とが一致する状態で取り付け、永久磁石には円周方向に交互に異なる磁極を形成し、永久磁石と対向する位置には磁束の変化をパルスとして検出する磁束検出器を固定し、検出したパルスから前記回転体の回転角度を算出するパルス検出回路を磁束検出器に接続している（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−４６５１３号公報（図１及び図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の永久磁石式回転センサにあっては、全周に磁石を用いているため、コストがかかると言う問題がある。従来の回転センサの永久磁石は、磁石が隣接しているため、隣接する部分の磁束は磁束検出器の位置まで到達する前に隣の磁石へと流れるため、漏れ磁束が大きく、磁束検出器で検出できる磁束量が少ないという問題もある。さらに、明確に磁路を形成していないのでパーミアンス係数が低く、永久磁石の動作点が低くなり、磁束検出器で検出できる磁束量が少ないという問題もあった。
このように従来の回転センサでは磁束検出器で検出できる磁束量が少ないので、磁束検出器で回転検出できる程度の磁束量を発生するために磁石体積を大きくする必要があり、その結果製作コストがかかるという問題があった。また、着磁に必要なエネルギーが大きくなるため、着磁装置のコストもかかるという問題もあった。
【０００５】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、磁石量を低減し、製作コストを低減し、かつ、着磁電源のコストも低減するようにした永久磁石式回転センサを提供するものである
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係る永久磁石式回転センサにおいては、回転体を構成する永久磁石と軟磁性体を、回転体の軸心と永久磁石の軸心とが一致する状態で交互に取り付け、永久磁石には円周方向に等しい磁極を形成し、永久磁石と軟磁性体との間に空隙を設け、永久磁石の磁極と対向する位置には磁束の変化をパルスとして検出する磁束検出器を設け、磁束検出器にそれが検出したパルスから回転体の回転角度を算出するパルス発生装置を接続したものである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、永久磁石と軟磁性体を交互に配置したので、磁石体積を小さくできコスト低減ができる。また、永久磁石と軟磁性体との間に空隙を設けたので漏れ磁束が少なくなり、磁束検出器に到達する磁束が増加する。磁束検出器に到達する磁束が増加することで、使用する磁石量を低減することができ、コスト低減が可能となる。また、着磁に必要な電力が低減できるので、着磁装置が小型化・低コスト化できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１における永久磁石式回転センサを示す正面図、図２はこの発明の実施の形態１における永久磁石式回転センサの要部を示す側面図、図３はこの発明の実施の形態１における永久磁石式回転センサの要部を示す拡大図、図４はこの発明の実施の形態１における永久磁石式回転センサのパルス発生装置の回路構成図である。
図１は回転体を構成する永久磁石８と軟磁性体１８の周方向の並びを示し、６極対の例を示している。ここで言う１極対とは、永久磁石８と軟磁性体１８がそれぞれ１個で構成される。永久磁石８と軟磁性体１８とは、回転体の軸心と永久磁石８の軸心とが一致する状態で周方向に交互に配置されており、その間に空隙が形成されている。永久磁石８には円周方向に等しい磁極を形成している。また永久磁石８と軟磁性体１８は、正面より見て裏側で別の軟磁性体１９に接続しているが、図１では軟磁性体１９は図示していない。
図２は永久磁石８と軟磁性体１８の２極対分を取り出して示す側面図である。この発明による回転センサの回転部３０は永久磁石８、軟磁性体１８、軟磁性体１９、軟磁性体２０から構成されている。また、この発明による回転センサの固定部３１は、ホールセンサ等からなる磁束検出器１０、軟磁性体２１から構成されている。この実施の形態１の例では、軟磁性体２１は周方向に対して、１極対分の幅を有している。永久磁石８と軟磁性体１８は、軟磁性体１９に接続している。また、永久磁石８の軟磁性体１９と接続している逆側（固定部３１側）には、軟磁性体２０を接続している。軟磁性体２０と軟磁性体２１との間に、ホールセンサからなる磁束検出器１０を設置している。
この発明による永久磁石式回転センサは、このように構成されているので、永久磁石８→軟磁性体２０→磁束検出器１０→軟磁性体２１→軟磁性体１８→軟磁性体１９→永久磁石８という磁気回路を形成する。
図３は図２の位置から回転部３０が回転し、磁束検出器１０と軟磁性体１８が対向する場合の磁束の流れを示している。この場合、永久磁石８→軟磁性体２０→軟磁性体２１→磁束検出器１０→軟磁性体１８→軟磁性体１９→永久磁石８という磁気回路を形成し、図２の場合と磁束の流れが反転するので、磁束検出器１０の出力は図２の場合と反転する。このように、磁束検出器１０の出力は１極対に対応して正、負の値を取る。
図４は磁束検出器１０の出力を矩形パルスに変換するパルス発生装置１４の構成図である。図４において、１１は電源、１２は増幅器、１３は比較器である。磁束検出器１０の出力は増幅器１２によって増幅される。そして、増幅された検出値としきい値Ｓとを比較器１３に入力することにより、パルス信号として取り出すことができる。このパルス信号をカウントすることによって、回転軸の回転角度と更には回転数を得ることができる。
この発明による永久磁石式回転センサは、永久磁石８並びに永久磁石に接続した軟磁性体２０と軟磁性体１８との間に空隙を設け、かつ磁路を設置しているので漏れ磁束が低減され、永久磁石８からでた磁束は、上記磁気回路を通って流れる。また、磁路を設置したので永久磁石８のパーミアンス係数が増加し、永久磁石８の動作点が高くなる。これらの結果、磁束検出器１０を通過する磁束量が増加する。
さらに永久磁石８に接続した軟磁性体２０の形状を、磁石接続側の面積に対して磁束検出器側の面積を小さくした断面台形状としたので、磁束検出器１０近傍での磁束量が増加する。
このように、この発明による回転センサでは、従来の回転センサに比べて磁束検出器１０で検出できる磁束量が増加するので、従来と同等の磁束量で比較すると磁石体積を低減することができる。また、磁石体積が低減された結果、着磁に必要な電力が低減できるので、着磁装置が小型化・低コスト化できる。
さらに、全周にわたって永久磁石を用いていないので、磁石体積が低減できるので、低コストで構成することができる。
なお、この実施の形態１では、永久磁石８を６極対で構成している。この場合、パルス発生装置１４で発生されるパルスは正負１２パルスであり、全周３６０°を１２分割した分解能となる。必要となる分解能が１２分解以上であれば全周６極対以上にすればよく、１２分割以下の分解能で充分であれば６極対以下で構成してもよい。
また、この実施の形態１では、軟磁性体２１の周方向長さを１極対分の長さとしているが、１極対分以上の長さであってもよく、全周にわたって軟磁性体２１を設けてもよい。
また、磁束検出器１０と永久磁石８との間隔が狭く、漏れ磁束が問題とならない場合は、軟磁性体２０を設けなくてもよい。また、永久磁石８の着磁の方向を反転して、磁束検出器１０側をＳ極としてもよい。
【０００９】
実施の形態２．
図５はこの発明の実施の形態２における永久磁石式回転センサの要部を示す拡大図である。
この実施の形態２は、磁束検出器１０と永久磁石８との間隔が狭く、漏れ磁束が問題とならない場合であって、図５に示すように、永久磁石８の軟磁性体１９と接続している逆側（固定部３１側）には、軟磁性体２０を設けなくていないものである。
この実施の形態２にあっても、詳細な説明は省略するが、実施の形態１と同様の効果が得られるものである。
【００１０】
実施の形態３．
図６はこの発明の実施の形態３における永久磁石式回転センサの要部を示す拡大図である。
この実施の形態３は、図６に示すように、軟磁性体１８の軟磁性体１９側の一部は永久磁石８側に拡大され、軟磁性体１８と永久磁石８とが一部で接続された構成である。
この実施の形態３にあっても、詳細な説明は省略するが、実施の形態１と同様の効果が得られるものである。
【００１１】
実施の形態４．
図７はこの発明の実施の形態４における永久磁石式回転センサを示す正面図、図８は図７のＡ−Ａ線に沿った断面図、図９は図７の位置から回転部が回転した状態を示す正面図、図１０は図９のＢ−Ｂ線に沿った断面図、図１１はこの発明の実施の形態４における永久磁石式回転センサのパルス発生装置の回路構成図である。
図７において、５は回転軸、８は永久磁石、１９は永久磁石８に接続された軟磁性体である。この実施の形態４は６極の例であり、同方向に着磁された永久磁石８が周方向に等間隔に配置されている。この実施の形態４では、永久磁石８の周方向幅は、
３６０°／（６ｘ２）＝３０°  
であり、永久磁石８の周方向の配置間隔も３０°である。
図８において、永久磁石８の片方には軟磁性体２０が接続されており、軟磁性体２０が接続されている側に、磁束検出器１０、軟磁性体２１が配置されている。実施の形態４では、軟磁性体２１は全周にわたって永久磁石８を囲んでいる形状をしている。実施の形態４では、固定部はホールセンサからなる磁束検出器１０、軟磁性体２１から構成され、回転部は永久磁石８、軟磁性体１９、軟磁性体２０から構成される。
この発明による永久磁石式回転センサは、このように構成されているので、永久磁石８→軟磁性体２０→磁束検出器１０→軟磁性体２１→軟磁性体１９→永久磁石８という磁気回路を形成する。
図９は図７の位置から回転部３０が回転し、磁束検出器１０と軟磁性体１９が対抗する場合の永久磁石８の位置を示す。この場合、図８の場合と磁束の流れが異なり、磁束検出器１０に永久磁石８の磁束は到達しない（図１０参照）。このように、磁束検出器１０の出力は永久磁石８の位置に対応して正、０の値を取る。
図１１は磁束検出器１０の出力を矩形パルスに変換するパルス発生装置１４の回路構成図である。図１１において、１１は電源、１２は増幅器、１３は比較器である。磁束検出器１０の出力は増幅器１２によって増幅される。そして、増幅された検出値としきい値Ｓとを比較器１３に入力することにより、パルス信号として取り出すことができる。このパルス信号をカウントすることによって、回転軸の回転角度と更には回転数を得ることができる。
この発明による永久磁石式回転センサは、永久磁石８の間に空隙を設け、かつ磁路を設置しているので漏れ磁束が低減され、永久磁石８からでた磁束は、上記磁気回路を通って流れる。また、磁路を設置したので永久磁石８のパーミアンス係数が増加し、永久磁石８の動作点が高くなる。これらの結果、磁束検出器１０を通過する磁束量が増加する。
さらに永久磁石８に接続した軟磁性体２０の形状を、永久磁石接続側の面積に対して磁束検出器側の面積を小さくしたので、磁束検出器１０近傍での磁束量が増加する。
このように、この発明による永久磁石式回転センサでは従来の回転センサに比べて磁束検出器１０で検出できる磁束量が増加するので、従来と同等の磁束量で比較すると磁石体積を低減することができる。また、着磁に必要な電力が低減できるので、着磁装置が小型化・低コスト化できる。
さらに、全周にわたって磁石を用いていないので、磁石体積が低減できるので、低コストで構成することができる。
また、永久磁石８の重量も低減されるので、慣性モーメントが小さくでき、起動・停止など制御性が向上する。
なお、この実施の形態４では、磁石を６極で構成している。この場合、パルス発生装置１４で発生されるパルスは正６パルスであり、正の信号、０の信号で回転を検出すれば、全周３６０°を１２分割した分解能となる。必要となる分解能が１２分解以上であれば全周６極対以上にすればよく、１２分割以下の分解能で充分であれば６極以下で構成してもよい。
また、この実施の形態４は、軟磁性体２１の周方向長さを全周としているが、１極分以上の長さであればよい。
また、永久磁石８の着磁の方向を反転して、磁束検出器１０側をＳ極としてもよい。
また、永久磁石８の周方向長さは３０°でなくてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】この発明の実施の形態１における永久磁石式回転センサを示す正面図である。
【図２】この発明の実施の形態１における永久磁石式回転センサの要部を示す側面図である。
【図３】この発明の実施の形態１における永久磁石式回転センサの要部を示す拡大図である。
【図４】この発明の実施の形態１における永久磁石式回転センサのパルス発生装置の回路構成図である。
【図５】この発明の実施の形態２における永久磁石式回転センサの要部を示す拡大図である。
【図６】この発明の実施の形態３における永久磁石式回転センサの要部を示す拡大図である。
【図７】この発明の実施の形態４における永久磁石式回転センサを示す正面図である。
【図８】図７のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図９】図７の位置から回転部が回転した状態を示す正面図である。
【図１０】図９のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
【図１１】この発明の実施の形態４における永久磁石式回転センサのパルス発生装置の回路構成図である。
【符号の説明】
【００１３】
５  回転軸
８  永久磁石
１０  磁束検出体（ホールセンサ）
１１  電源
１２  増幅器
１３  比較器
１４  パルス発生装置
１８、１９、２０、２１  軟磁性体
３０  回転センサの回転部
３１  回転センサの固定部
【図１】
2006317336.tif 000003
【図２】
2006317336.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2006317336.tif 000010
【図９】
2006317336.tif 000011
【図１０】
2006317336.tif 000012
【図１１】
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