JP2021025851A - Rotation sensor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、回転センサに関する。 The present invention relates to a rotation sensor.
従来より、回転軸の回転を検出する回転検出器が、例えば特許文献1で提案されている。回転検出器は、2つの検出部を備える。2つの検出部は、回転軸が貫通すると共に、同じ構成を有する。 Conventionally, a rotation detector that detects the rotation of a rotating shaft has been proposed, for example, in Patent Document 1. The rotation detector includes two detectors. The two detectors have the same configuration as the rotating shaft penetrates.
2つの検出部は、回転軸の軸方向に一定の間隔をあけて配置される。2つの検出部は、共通の筐体に収容される。そして、2つの検出部は、同じ回転信号を出力する。このように、回転検出器は、冗長化が図られている。 The two detection units are arranged at regular intervals in the axial direction of the rotation axis. The two detectors are housed in a common housing. Then, the two detection units output the same rotation signal. In this way, the rotation detector is made redundant.
しかしながら、上記従来の技術では、2つの検出部が回転軸の軸方向に配置されるので、2つの検出部を収容できるサイズの筐体が必要である。このため、回転軸に対する回転検出器の軸方向のサイズが大きくなってしまう。 However, in the above-mentioned conventional technique, since the two detection units are arranged in the axial direction of the rotation axis, a housing having a size capable of accommodating the two detection units is required. Therefore, the size of the rotation detector in the axial direction with respect to the rotation axis becomes large.
本発明は上記点に鑑み、回転軸の軸方向のサイズを増加させずに、冗長を図ることができる回転センサを提供することを目的とする。 In view of the above points, it is an object of the present invention to provide a rotation sensor capable of achieving redundancy without increasing the size of the rotation axis in the axial direction.
上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明では、回転センサは、板部(110)、第1検出部(130)、及び第2検出部(140)を含む。 In order to achieve the above object, in the invention according to claim 1, the rotation sensor includes a plate unit (110), a first detection unit (130), and a second detection unit (140).
板部は、一面(113、116)と、一面を一面に垂直な方向に貫通すると共に回転軸(200)が通される貫通孔(114、117)と、を有する。板部は、回転軸と共に回転する。 The plate portion has one surface (113, 116) and a through hole (114, 117) through which one surface is penetrated in a direction perpendicular to one surface and a rotation axis (200) is passed through. The plate portion rotates with the rotation axis.
第1検出部は、板部の一面に対向配置されると共に位置が固定される。第1検出部は、回転軸の回転によって板部の回転位置が変化することに伴って、板部の一面から受ける回転軸の軸方向の磁気的変化を検出する。これにより、第1検出部は、回転軸の回転角に応じた第1回転信号を出力する。 The first detection unit is arranged so as to face one surface of the plate unit and the position is fixed. The first detection unit detects a magnetic change in the axial direction of the rotation shaft received from one surface of the plate portion as the rotation position of the plate portion changes due to the rotation of the rotation shaft. As a result, the first detection unit outputs the first rotation signal according to the rotation angle of the rotation shaft.
第2検出部は、回転軸の外周に配置されると共に位置が固定される。第2検出部は、回転軸の回転によって板部の回転位置が変化することに伴って、第1検出部とは異なる検出方式に基づいて回転軸の軸方向に垂直な垂直方向の磁気的変化を検出する。これにより、第2検出部は、回転軸の回転角に応じた第2回転信号を出力する。そして、第1検出部は、回転軸の軸方向において、第2検出部の範囲内に配置される。 The second detection unit is arranged on the outer circumference of the rotation shaft and the position is fixed. The second detection unit changes the rotation position of the plate unit due to the rotation of the rotation axis, and the magnetic change in the vertical direction perpendicular to the axial direction of the rotation axis based on a detection method different from that of the first detection unit. Is detected. As a result, the second detection unit outputs a second rotation signal according to the rotation angle of the rotation shaft. Then, the first detection unit is arranged within the range of the second detection unit in the axial direction of the rotation axis.
これによると、第1検出部は、回転軸の軸方向の磁気的変化を検出するために、軸方向のサイズが決まる。第2検出部は、回転軸の軸方向に垂直な垂直方向の磁気的変化を検出するために、垂直方向のサイズが決まる。そして、板部が各検出部の検出時に兼用される。このため、回転軸の軸方向のサイズが決まっている第2検出部の範囲内に第1検出部を配置する構成が可能になる。したがって、回転軸の軸方向のサイズを増加させずに、回転センサの冗長を図ることができる。 According to this, the first detection unit determines the size in the axial direction in order to detect the magnetic change in the axial direction of the rotation axis. The second detection unit determines the size in the vertical direction in order to detect a magnetic change in the vertical direction perpendicular to the axial direction of the rotation axis. Then, the plate portion is also used when detecting each detection unit. Therefore, it is possible to arrange the first detection unit within the range of the second detection unit in which the size of the rotation axis in the axial direction is fixed. Therefore, the rotation sensor can be made redundant without increasing the size of the rotation axis in the axial direction.
なお、この欄及び特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。 The reference numerals in parentheses of each means described in this column and the scope of claims indicate the correspondence with the specific means described in the embodiments described later.
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In each of the following embodiments, the same or equal parts are designated by the same reference numerals in the drawings.
(第1実施形態)
以下、第1実施形態について図を参照して説明する。本実施形態に係る回転センサは、例えばモータのベクトル制御駆動に利用されるシャフトの電気角を検出するものである。モータは、例えば自動車に搭載されるものである。
(First Embodiment)
Hereinafter, the first embodiment will be described with reference to the drawings. The rotation sensor according to the present embodiment detects, for example, the electric angle of a shaft used for driving a vector control of a motor. The motor is, for example, one mounted on an automobile.
図1及び図2に示されるように、回転センサ100は、回転軸200に設けられている。回転軸200は、モータのシャフトである。回転センサ100は、板部110、プリント基板120、第1検出部130、及び第2検出部140を備える。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
板部110は、平面部111及び筒部112を有する。平面部111は一面113を有する円板状の部分である。平面部111の一面113は、板部110の一面113に対応する。平面部111は貫通孔114を有する。貫通孔114は、平面部111を一面113に垂直な方向に貫通する部分である。貫通孔114の中心位置は、回転軸200の中心軸の位置に対応する。筒部112は、中空部分が貫通孔114に通じるように平面部111に一体化された円筒状の部分である。貫通孔114の径と筒部112の内径は同じである。
The
板部110は、磁気シールド効果が得られる電磁鋼板等の磁性体材料によって形成されている。板部110は、例えば1枚の電磁鋼板がプレス加工されることによって形成される。そして、板部110は、回転軸200が貫通孔114に圧入されることで回転軸200に固定される。したがって、板部110は、回転軸200と共に回転軸200の中心軸を中心に回転する。なお、磁気シールド効果が得られれば良いので、少なくとも平面部111が磁性体材料によって形成されていれば良い。
The
また、平面部111は、外縁部分が貫通孔114側に矩形状に凹んだ凹部115を有する。凹部115は、貫通孔114の中心すなわち回転軸200の中心軸を中心として45°の回転角度の幅を持っている。凹部115は、平面部111の外縁部分に等間隔に4箇所設けられている。回転軸200が1/4回転することで、平面部111の1つの外縁部分と1つの凹部115とが通過することから、回転軸200の1/4回転の電気角が360°となる。電気角は、回転軸200の一回転が複数に等分割された回転範囲の一回転範囲に対応した角度であると言える。
Further, the
プリント基板120は、表面121及び裏面122を有する半円板状の部品である。プリント基板120の表面121は、板部110の一面113に対向配置されている。プリント基板120の表面121及び裏面122には第1検出部130及び第2検出部140に関する配線や電子部品が実装されている。
The printed
第1検出部130は、板部110の回転位置が変化することに伴う回転軸200の軸方向の磁気的変化を検出することにより第1回転信号を出力する。第1検出部130は、平面コイル131及び第1処理部132を有する。
The
平面コイル131は、回転軸200の軸方向の磁気的変化を検出するためのコイルである。平面コイル131は、プリント基板120の表面121に形成されている。すなわち、平面コイル131は、回転軸200の軸方向に垂直な面に形成されている。よって、平面コイル131は、板部110の一面113に対向配置されると共に、位置が固定される。平面コイル131は、例えば、正弦波を示す形状に配置されている。正弦波の曲線は、回転軸200の1/4回転で360°となるように形状が調整されている。
The
第1処理部132は、平面コイル131のインダクタンスの変化を取得する機能、及び、インダクタンスの変化に基づいて第1回転信号を生成する機能、を有する信号処理回路である。第1処理部132は、例えばASIC(Application Specific Integrated Circuit)として構成されている。第1処理部132は、プリント基板120の裏面122に実装されている。
The
第2検出部140は、第1検出部130とは異なる検出方式に基づいて回転軸200の軸方向に垂直な垂直方向の磁気的変化を検出する。第2検出部140は、回転軸200が回転することに伴う回転軸200の軸方向に垂直な垂直方向の磁気的変化を検出することにより第2回転信号を出力する。第2検出部140は、磁石141、磁気抵抗素子142、第2処理部143、及び磁気シールド板144を有する。
The
磁石141は、回転軸200を環状に囲む円筒状の部品である。磁石141は、板部110の筒部112が中空部分に圧入されることで筒部112に固定されている。したがって、磁石141は、回転軸200と共に回転する。磁石141は、N極の磁力を発生させる第1磁極145と、S極の磁力を発生させる第2磁極146と、を有する。各磁極145、146は、回転軸200の中心軸を中心とした周方向に交互に複数配列されている。
The
本実施形態では、各磁極145、146の合計は8極である。回転軸200が1/4回転することで各磁極145、146の一対すなわち1周期に達することから、回転軸200の1/4回転の電気角が360°となる。
In this embodiment, the total of the
磁気抵抗素子142は、1つのチップとして構成されている。磁気抵抗素子142は、プリント基板120の表面121に実装されている。磁気抵抗素子142は、磁石141の外周面147に対して所定のギャップを持って配置される。すなわち、磁気抵抗素子142は、回転軸200の外周に配置されると共に、位置が固定される。磁気抵抗素子142は、板部110の平面部111のうち凹部115が形成されていない中央部分に対向配置される。
The
磁気抵抗素子142は、第1検出部130とは異なる検出方式に基づいて磁界の変化を検出する。異なる検出方式とは、異なる検出原理と同じ意味である。磁気抵抗素子142は、磁石141から受ける磁界によって抵抗値が変化する素子を含む。磁気抵抗素子142は、例えばAMR(Anisotropic Magneto Resistance)、GMR(Giant Magneto Resistance)、TMR(Tunneling Magneto Resistance)である。なお、AMR素子は他の素子に対して出力波形の周期が2倍になるため磁石141の極数を1/2に調整する必要があるが、磁気を検出する点については他の素子と同じである。
The
磁気抵抗素子142は、回転軸200の回転によって回転軸200の回転位置が変化することに伴う磁界の変化を検出することにより、回転軸200の回転の電気角に応じた正弦波信号及び余弦波信号を出力する。このため、磁気抵抗素子142は、正弦波信号を出力するハーフブリッジ回路と、余弦波信号を出力するハーフブリッジ回路と、を含む。正弦波信号はsin信号であり、余弦波信号はcos信号である。sin信号とcos信号とは位相が90°ずれている。
The
第2処理部143は、磁気抵抗素子142に電源を供給する機能、磁気抵抗素子142から磁気信号を取得する機能、及び磁気信号に基づいて第2回転信号を生成する機能、を有する信号処理回路である。第2処理部143は、例えばASICとして構成されている。第2処理部143は、プリント基板120の裏面122に実装されている。
The
磁気シールド板144は、外乱磁界を遮蔽するための部品である。磁気シールド板144は、電磁鋼板等の磁性体材料によって形成されている。磁気シールド板144は、プリント基板120の裏面122に対向配置されると共に、位置が固定される。これにより、磁気シールド板144は、プリント基板120の裏面122側の外乱磁界を遮蔽する。
The
磁気シールド板144は、例えば円板状に形成されている。磁気シールド板144は、例えば2枚の半円板状の部分が組み合わされる。1枚の半円板状の部分は、磁石141に接触しないための円弧状の凹みを有する。なお、磁気シールド板144は、少なくとも磁気抵抗素子142の全体を覆うサイズであれば良い。
The
以上が、本実施形態に係る回転センサ100の構成である。上記の構成において、板部110、プリント基板120、平面コイル131、及び第1処理部132がインダクティブセンサを構成する。また、板部110、プリント基板120、磁石141、磁気抵抗素子142、第2処理部143、及び磁気シールド板144が磁気センサを構成する。板部110は、検出原理が異なる2つのセンサに共通の部品である。
The above is the configuration of the
そして、板部110は、インダクティブセンサにおいて板部110の回転位置を示す検出ターゲットとして機能すると共に、磁気センサにおいて外乱磁界を遮蔽するための磁気シールド板として機能する。磁気シールド板としての板部110は、プリント基板120の表面121側の外乱磁界を遮蔽する。プリント基板120についても、インダクティブセンサ及び磁気センサに兼用される。
Then, the
また、上記各構成は、図示しないケースに収容される。ここで、インダクティブセンサを構成する第1検出部130は、回転軸200の軸方向において、磁気センサを構成する第2検出部140の範囲内に配置される。すなわち、インダクティブセンサの板部110及び平面コイル131は、磁気センサの磁気シールド板として機能する板部110と磁気シールド板144との間に配置される。したがって、回転センサ100の全体のサイズは、磁気センサのサイズで済む。
In addition, each of the above configurations is housed in a case (not shown). Here, the
次に、回転センサ100の作動について説明する。まず、インダクティブセンサを構成する第1処理部132は、平面コイル131に電流を流す。そして、平面コイル131は、回転軸200の回転によって板部110の回転位置が変化することに伴って、板部110の一面113から受ける回転軸200の軸方向の磁気的変化を検出する。
Next, the operation of the
具体的には、板部110の平面部111の回転に伴い、正弦波を示す形状の平面コイル131を平面部111の外縁部分が横切る。これにより、平面コイル131が平面部111から受ける磁界が変化するので、相互誘導によってインダクタンスが変化する。したがって、第1処理部132は、インダクタンスの変化を電気信号として取得する。すなわち、第1処理部132は、回転軸200の1/4回転で電気角が360°となる第1回転信号を生成する。
Specifically, as the
一方、磁気センサを構成する磁気抵抗素子142は、回転軸200の回転によって板部110の回転位置が変化することに伴って、インダクティブセンサとは異なる検出方式に基づいて回転軸200の軸方向に垂直な垂直方向の磁気的変化を検出する。インダクティブセンサは回転軸200の軸方向の磁気的変化に基づいてインダクタンスの変化を検出するが、回転軸200の軸方向に垂直な垂直方向の磁気的変化に基づいて磁気抵抗素子142は抵抗値の変化を検出する。
On the other hand, the
具体的には、磁気抵抗素子142は、磁石141の回転に伴い、磁石141の外周面147から受ける磁界の変化に応じて抵抗値が変化する。これにより、磁気抵抗素子142は、抵抗値の変化に応じた正弦波信号及び余弦波信号を出力する。したがって、第2処理部143は、正弦波信号及び余弦波信号を取得すると共に、各信号からArctanθを演算する。これにより、第2処理部143は回転軸200の1/4回転で電気角が360°となる第2回転信号を生成する。
Specifically, the resistance value of the
第1回転信号及び第2回転信号は、例えば、0から一定の増加率で増加する成分であり、電圧成分あるいは電流成分である。ここで、各検出部130、140は、検出原理及び検出方向が異なるものの、回転軸200の1/4回転で電気角が360°となる回転信号を取得する点は同じである。しかしながら、各回転信号の位相や増加率は同じではない。
The first rotation signal and the second rotation signal are, for example, components that increase from 0 at a constant rate of increase, and are voltage components or current components. Here, although the detection principles and detection directions are different, the
そこで、各処理部132、143は、各回転信号の位相のずれが0になると共に、各回転信号の増加率が同じになるように、信号処理を行う。本実施形態では、第1処理部132が第2回転信号を入力する。そして、第1処理部132は、第1回転信号の位相及び信号の増加率を第2回転信号に合わせる信号処理を行う。これにより、第1処理部132から出力される第1回転信号と、第2処理部143から出力される第2回転信号と、の位相が同相になると共に、各回転信号の増加率が同じになる。よって、各処理部132、143は、全く同じ回転信号を外部に出力する。
Therefore, each of the
なお、第2処理部143が第1回転信号を入力しても良い。この場合、第2処理部143は、第2回転信号の位相及び信号の増加率を第1回転信号に合わせる信号処理を行う。他方、回転センサ100の製造段階で各回転信号をモニタすることで位相及び信号の増加率を合わせるためのパラメータを予め取得しても良い。この場合、回転センサ100の製造時に、予め取得したパラメータを各処理部132、143に設定する。これにより、各処理部132、143は、それぞれ独立して信号処理を行うが、全く同じ回転信号を外部に出力する。
The
以上説明したように、インダクティブセンサを構成する第1検出部130は、回転軸200の軸方向の磁気的変化を検出するために、軸方向のサイズが決まる。これに対し、磁気センサを構成する第2検出部140は、回転軸200の軸方向に垂直な垂直方向の磁気的変化を検出するために、垂直方向のサイズが決まる。そして、板部110が各検出部130、140の検出時に兼用される。このような構成を満たすことで、回転軸200の軸方向のサイズが決まっている第2検出部140の範囲内に第1検出部130を配置する構成が可能になる。したがって、回転軸200の軸方向における回転センサ100のサイズを増加させずに、回転センサ100の冗長を図ることができる。
As described above, the
また、各検出部130、140は、検出原理及び検出方向が異なる。このため、回転センサ100としての多様性を高めることができる。すなわち、回転センサ100は2つの検出部130、140によって冗長性を確保しているが、センサの多様性によって同じ原因で従属故障する可能性を低減することができる。
Further, the detection principles and detection directions of the
なお、本実施形態の記載と特許請求の範囲の記載との対応関係については、第1処理部132及び第2処理部143が特許請求の範囲の「調整部」に対応する。
Regarding the correspondence between the description of the present embodiment and the description of the claims, the
変形例として、各処理部132、143は、各回転信号を正弦波信号や余弦波信号のように一定の周期で振動する信号として出力しても良い。この場合、各処理部132、143は各回転信号の位相のずれを調整すると共に、信号の振幅が同じになるように信号処理を行う。
As a modification, each
変形例として、第2検出部140は、磁気抵抗素子142を複数有していても良い。複数の磁気抵抗素子142は、磁石141の外周に等間隔で配置される。第2処理部143は、各磁気抵抗素子142の信号を予め決められた演算式に従って加減算する。これにより、正弦波信号及び余弦波信号に含まれる高次成分を相殺することができる。
As a modification, the
(第2実施形態)
本実施形態では、主に第1実施形態と異なる部分について説明する。図3及び図4に示されるように、回転センサ100は、板部110、プリント基板120、第1検出部130、及び第2検出部140を備える。
(Second Embodiment)
In this embodiment, a part different from the first embodiment will be mainly described. As shown in FIGS. 3 and 4, the
板部110は、一面116を有する板状の部品である。板部110は、一面116に垂直な方向に貫通する貫通孔117を有する。貫通孔117の中心位置は、回転軸200の中心軸の位置に対応する。板部110は複数の磁性体板の積層体として構成される。板部110は1枚の板で構成されていても良い。板部110は、回転軸200が貫通孔117に圧入されることで回転軸200に固定される。板部110の一面116は、プリント基板120の表面121に対向配置されている。
The
また、板部110は、外縁部分が貫通孔117側に円弧状に凹んだ凹部118を有する。凹部118は、貫通孔117の中心すなわち回転軸200の中心軸を中心として90°毎に設けられている。凹部118は、板部110の外縁部分に等間隔に4箇所設けられている。言い換えると、板部110の外縁部分は、回転軸200の周方向に等間隔に4箇所突出している。これは、後述する8極のレゾルバに対応している。
Further, the
さらに、板部110の一面116の外周形状は、正弦波を示す形状になっている。正弦波の曲線は、回転軸200の1/4回転で360°となるように形状が調整されている。回転軸200が1/4回転することで、1つの正弦波の曲線が通過することから、回転軸200の1/4回転の電気角が360°となる。
Further, the outer peripheral shape of one
第1検出部130は、インダクティブセンサを構成する。本実施形態では、第1検出部130は、平面コイル133及び第1処理部132を有する。
The
平面コイル133は、回転軸200の軸方向の磁気的変化を検出するためのコイルである。平面コイル133は、例えば、四角形状に巻かれている。平面コイル133は、プリント基板120の表面121に2箇所形成されている。2つの平面コイル133は、回転軸200の中心軸を中心として45°の回転角度を持って配置されている。一方の平面コイル133は正弦波信号を取得するためのコイルであり、他方の平面コイル133は余弦波信号を取得するためのコイルである。
The
第1処理部132は、平面コイル133のインダクタンスの変化を取得する機能、インダクタンスの変化に基づいて正弦波信号及び余弦波信号を取得する機能、及び、正弦波信号及び余弦波信号に基づいて第1回転信号を生成する機能、を有する。第1処理部132は、正弦波信号及び余弦波信号からArctanθを演算することにより、0から一定の増加率で増加する第1回転信号を生成する。
The
第2検出部140は、回転軸200と共に板部110が回転することに伴う回転軸200の軸方向に垂直な垂直方向の磁気的変化を検出することにより第2回転信号を出力する。第2検出部140は、ステータコア148、検出コイル149、及び第2処理部143を有する。
The
ステータコア148は、板部110の外周を囲む環状の部品である。ステータコア148は、内周部に複数の突極150を有する。各突極150は、板部110側に突出している。複数の突極150は、回転軸200の中心軸を中心として45°毎に設けられている。すなわち、8個の突極150がステータコア148に設けられている。
The
検出コイル149は、各突極150に巻かれている。検出コイル149は、回転軸200の回転に伴って板部110の外周面119が近づいたり遠ざかったりすることで板部110の外周部から受ける磁界の変化を電圧信号として取得する。検出コイル149は、例えば、正弦波信号を取得する一次コイルと、余弦波信号を取得する二次コイルと、を含む。なお、検出コイル149は、正弦波信号及び余弦波信号を取得できる構成であれば良い。
The
第2処理部143は、検出コイル149から正弦波信号及び余弦波信号を取得する機能、及び正弦波信号及び余弦波信号に基づいて第2回転信号を生成する機能、を有する。第2処理部143は、正弦波信号及び余弦波信号からArctanθを演算することにより、0から一定の増加率で増加する第2回転信号を生成する。
The
以上が、本実施形態に係る回転センサ100の構成である。上記の構成において、板部110、プリント基板120、平面コイル133、及び第1処理部132がインダクティブセンサを構成する。また、板部110、プリント基板120、ステータコア148、検出コイル149、及び第2処理部143がレゾルバを構成する。
The above is the configuration of the
そして、板部110は、インダクティブセンサ及びレゾルバの両方において板部110の回転位置を示す検出ターゲットとして機能する。このように、板部110は、検出原理が異なる2つのセンサに共通の部品である。プリント基板120についても、インダクティブセンサ及びレゾルバに兼用される。
Then, the
また、上記各構成は、図示しないケースに収容される。ここで、インダクティブセンサを構成する第1検出部130は、回転軸200の軸方向において、レゾルバを構成する第2検出部140の範囲内に配置される。すなわち、インダクティブセンサの板部110及び平面コイル133は、回転軸200の軸方向におけるレゾルバのステータコア148の厚みの範囲内に配置される。したがって、回転センサ100の全体のサイズは、レゾルバのサイズで済む。
In addition, each of the above configurations is housed in a case (not shown). Here, the
次に、回転センサ100の作動について説明する。まず、インダクティブセンサを構成する第1処理部132は、平面コイル133に電流を流す。そして、平面コイル133は、回転軸200の回転によって板部110の回転位置が変化することに伴って、板部110の一面116から受ける回転軸200の軸方向の磁気的変化を検出する。
Next, the operation of the
具体的には、回転軸200の回転に伴い、正弦波を示す形状の板部110の外縁部分が2つの平面コイル133を横切る。これにより、相互誘導によって2つの平面コイル133のインダクタンスが変化するので、第1処理部132はインダクタンスの変化を正弦波信号及び余弦波信号として取得する。第1処理部132は各信号からArctanθを演算することで、回転軸200の1/4回転で電気角が360°となる第1回転信号を生成する。
Specifically, as the
一方、レゾルバを構成する検出コイル149は、回転軸200の回転によって板部110の回転位置が変化することに伴って、インダクティブセンサとは異なる検出方式に基づいて回転軸200の軸方向に垂直な垂直方向の磁気的変化を検出する。
On the other hand, the
具体的には、検出コイル149は、回転軸200の回転に伴い、板部110の外周面119から受ける磁界の変化に応じて誘導電流が変化する。これにより、検出コイル149に流れる誘導電流が変化するので、第2処理部143は誘導電流の変化を正弦波信号及び余弦波信号として取得する。第2処理部143は各信号からArctanθを演算することで、回転軸200の1/4回転で電気角が360°となる第2回転信号を生成する。
Specifically, the induced current of the
また、各処理部132、143は、第1実施形態と同様に、各回転信号の位相のずれが0になると共に、各回転信号の増加率が同じになるように、信号処理を行う。よって、各処理部132、143は、全く同じ回転信号を外部に出力する。
Further, each of the
以上説明したように、板部110が各センサの検出ターゲットとして兼用される。また、インダクティブセンサを構成する第1検出部130が、回転軸200の軸方向において、レゾルバを構成する第2検出部140の範囲内に配置される。したがって、第1実施形態と同様の効果が得られる。
As described above, the
(他の実施形態)
上記各実施形態で示された回転センサ100の構成は一例であり、上記で示した構成に限定されることなく、本発明を実現できる他の構成とすることもできる。例えば、モータは、自動車に搭載されるものに限られない。
(Other embodiments)
The configuration of the
各処理部132、143は、1つの信号処理回路部として構成されていても良い。すなわち、回転センサ100は、第1検出部130及び第2検出部140に共通の信号処理回路部を有していても良い。
Each
上記各実施形態において、回転軸200の1/4回転で電気角が360°となる設定は一例である。例えば、回転軸200の1/8回転で電気角が360°となる設定でも良い。もちろん、各検出部130、140は同じ角度の電気角を検出するように構成される。
In each of the above embodiments, the setting that the electric angle becomes 360 ° at 1/4 rotation of the
110 板部
113、116 一面
114、117 貫通孔
130、140 検出部
131、133 平面コイル
141 磁石
142 磁気抵抗素子
145、146 磁極
147 磁石の外周面
149 検出コイル
110
Claims (4)
前記板部の前記一面に対向配置されると共に位置が固定され、前記回転軸の回転によって前記板部の回転位置が変化することに伴って、前記板部の前記一面から受ける前記回転軸の軸方向の磁気的変化を検出することにより、前記回転軸の回転角に応じた第1回転信号を出力する第1検出部(130)と、
前記回転軸の外周に配置されると共に位置が固定され、前記回転軸の回転によって前記板部の回転位置が変化することに伴って、前記第1検出部とは異なる検出方式に基づいて前記回転軸の前記軸方向に垂直な垂直方向の磁気的変化を検出することにより、前記回転軸の回転角に応じた第2回転信号を出力する第2検出部(140)と、
を含み、
前記第1検出部は、前記回転軸の前記軸方向において、前記第2検出部の範囲内に配置される回転センサ。 A plate having one surface (113, 116) and a through hole (114, 117) through which the one surface is penetrated in a direction perpendicular to the one surface and through which a rotation shaft (200) is passed, and which rotates together with the rotation shaft. Part (110) and
The axis of the rotating shaft received from the one surface of the plate portion as the rotating position of the plate portion changes due to the rotation of the rotating shaft, which is arranged facing the one surface of the plate portion and the position is fixed. A first detection unit (130) that outputs a first rotation signal according to the rotation angle of the rotation axis by detecting a magnetic change in the direction.
The rotation is based on a detection method different from that of the first detection unit as the rotation position of the plate portion changes due to the rotation of the rotation shaft while being arranged on the outer periphery of the rotation shaft and the position is fixed. A second detection unit (140) that outputs a second rotation signal according to the rotation angle of the rotation axis by detecting a magnetic change in the vertical direction perpendicular to the axis direction.
Including
The first detection unit is a rotation sensor arranged within the range of the second detection unit in the axial direction of the rotation shaft.
前記第2検出部は、前記回転軸を環状に囲むと共にN極の磁力を発生させる第1磁極(145)とS極の磁力を発生させる第2磁極(146)とが交互に配列された円筒状の磁石(141)と、前記磁石の外周面(147)に対向配置されると共に前記磁石から受ける磁界によって抵抗値が変化する磁気抵抗素子(142)と、を有し、前記回転軸と共に前記磁石が回転することに伴う前記回転軸の前記軸方向に垂直な前記垂直方向の磁気的変化を前記磁気抵抗素子によって検出することにより前記第2回転信号を出力する磁気センサを構成し、
前記板部は、前記インダクティブセンサにおいて前記板部の回転位置を示す検出ターゲットとして機能すると共に、前記磁気センサにおける磁気シールド板として機能する請求項1に記載の回転センサ。 The first detection unit has a planar coil (131) formed on a plane perpendicular to the axial direction of the rotation shaft, and the axial direction of the rotation shaft is accompanied by a change in the rotation position of the plate portion. An inductive sensor that outputs the first rotation signal by detecting the magnetic change of the above by the plane coil is configured.
The second detection unit is a cylinder in which a first magnetic pole (145) that surrounds the rotation axis in an annular shape and generates an N-pole magnetic force and a second magnetic pole (146) that generates an S-pole magnetic force are alternately arranged. It has a magnet (141) and a magnetic resistance element (142) that is arranged to face the outer peripheral surface (147) of the magnet and whose resistance value changes depending on the magnetic field received from the magnet. A magnetic sensor that outputs the second rotation signal is configured by detecting the magnetic change in the vertical direction perpendicular to the axial direction of the rotation axis accompanying the rotation of the magnet by the magnetic resistance element.
The rotation sensor according to claim 1, wherein the plate portion functions as a detection target indicating the rotation position of the plate portion in the inductive sensor and also functions as a magnetic shield plate in the magnetic sensor.
前記第2検出部は、前記板部の外周に配置された複数の検出コイル(149)を有し、前記回転軸と共に前記板部が回転することに伴う前記回転軸の前記軸方向に垂直な前記垂直方向の磁気的変化を前記検出コイルによって検出することにより前記第2回転信号を出力するレゾルバを構成し、
前記板部は、前記インダクティブセンサ及び前記レゾルバの両方において前記板部の回転位置を示す検出ターゲットとして機能する請求項1に記載の回転センサ。 The first detection unit has a planar coil (133) formed on a plane perpendicular to the axial direction of the rotation shaft, and the axial direction of the rotation shaft is accompanied by a change in the rotation position of the plate portion. An inductive sensor that outputs the first rotation signal by detecting the magnetic change of the above by the plane coil is configured.
The second detection unit has a plurality of detection coils (149) arranged on the outer periphery of the plate portion, and is perpendicular to the axial direction of the rotation shaft as the plate portion rotates together with the rotation shaft. A resolver that outputs the second rotation signal by detecting the magnetic change in the vertical direction by the detection coil is configured.
The rotation sensor according to claim 1, wherein the plate portion functions as a detection target indicating the rotation position of the plate portion in both the inductive sensor and the resolver.
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-
2019
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