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JP4252868B2 - Non-contact position sensor - Google Patents

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JP4252868B2
JP4252868B2 JP2003315140A JP2003315140A JP4252868B2 JP 4252868 B2 JP4252868 B2 JP 4252868B2 JP 2003315140 A JP2003315140 A JP 2003315140A JP 2003315140 A JP2003315140 A JP 2003315140A JP 4252868 B2 JP4252868 B2 JP 4252868B2
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displacement
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position sensor
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Tokyo Cosmos Electric Co Ltd
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Description

この発明は直線変位や回転変位を非接触で検出する非接触型位置センサに関する。   The present invention relates to a non-contact type position sensor that detects linear displacement and rotational displacement in a non-contact manner.

図5Aはこの種の非接触型位置センサの一例として、直線変位する可動体の変位位置を検出する位置センサの従来構成例を示したものであり、この例では可動体(スライダ)11に一対の磁石(永久磁石)12,13が取り付けられ、可動体11に対する固定側に軟磁性材料よりなるコア14,15と磁気センサ16とが配置されている。   FIG. 5A shows an example of a conventional configuration of a position sensor that detects a displacement position of a linearly displaced movable body as an example of this type of non-contact type position sensor. In this example, a pair of movable sensors (sliders) 11 are paired with each other. Magnets (permanent magnets) 12 and 13 are attached, and cores 14 and 15 made of a soft magnetic material and a magnetic sensor 16 are arranged on the fixed side with respect to the movable body 11.

コア14はコ字状をなすものとされて、そのコ字の両脚部14a,14bが可動体11の変位方向(図中、矢印で示す)に配列されており、このコア14のコ字内にコア15が所定の間隙を介して配置されている。コア14の両脚部14a,14bの先端面とコア15の外側面とは同一平面上に位置されている。   The core 14 is formed in a U shape, and both leg portions 14 a and 14 b of the U shape are arranged in the displacement direction of the movable body 11 (indicated by arrows in the figure). The core 15 is disposed with a predetermined gap therebetween. The front end surfaces of both leg portions 14a and 14b of the core 14 and the outer surface of the core 15 are located on the same plane.

一対の磁石12,13は板状とされて可動体11の変位方向に配列されて配置されており、可動体11の変位に伴い、コア14,15と近接対向して変位するものとされる。これら磁石12,13はコア14,15と対向する方向において、つまり板厚方向において互いに逆向きに着磁されている。   The pair of magnets 12 and 13 are formed in a plate shape and arranged in the displacement direction of the movable body 11, and are displaced in close proximity to the cores 14 and 15 as the movable body 11 is displaced. . These magnets 12 and 13 are magnetized in directions opposite to the cores 14 and 15, that is, in opposite directions in the plate thickness direction.

磁気センサ16はコア15の内側面とコア14のコ字の中間部14cとの間の間隙17に位置されており、間隙17内においてコア14,15間の磁界の強さを検出するものとされる。磁気センサ16は例えばホール素子を用いて構成されたホールICとされる。   The magnetic sensor 16 is located in a gap 17 between the inner surface of the core 15 and the U-shaped intermediate portion 14 c of the core 14, and detects the strength of the magnetic field between the cores 14 and 15 in the gap 17. Is done. The magnetic sensor 16 is, for example, a Hall IC configured using a Hall element.

上記のような構成とされた位置センサ18によれば、磁石12,13がコア14,15に対してちょうど中央に位置している場合は磁気センサ16を通過する磁束は0となり、これに対し磁石12,13が中央から変位すると、磁束が磁気センサ16を通過するようになる。磁気センサ16を通過する磁束の方向及び磁束密度は可動体11の変位位置に応じて変化し、磁気センサ16はこの磁界の変化に応じた電圧を出力する。従って、この出力電圧の変化よって可動体11の直線変位位置を検出することができるものとなっている(例えば、特許文献1参照)。   According to the position sensor 18 configured as described above, when the magnets 12 and 13 are located at the center of the cores 14 and 15, the magnetic flux passing through the magnetic sensor 16 becomes 0. When the magnets 12 and 13 are displaced from the center, the magnetic flux passes through the magnetic sensor 16. The direction of magnetic flux passing through the magnetic sensor 16 and the magnetic flux density change according to the displacement position of the movable body 11, and the magnetic sensor 16 outputs a voltage according to the change of the magnetic field. Therefore, the linear displacement position of the movable body 11 can be detected by the change in the output voltage (see, for example, Patent Document 1).

一方、図6Aは回転軸の回転変位位置(回転角)を検出する非接触型位置センサの従来構成例を示したものであり、この例では回転軸(図示せず)に変位側コア21と一対の磁石22,23が取り付けられ、回転軸に対する固定側に一対の固定側コア24,25と磁気センサ26とが配置されている。   On the other hand, FIG. 6A shows an example of a conventional configuration of a non-contact type position sensor that detects the rotational displacement position (rotation angle) of the rotation shaft. In this example, the displacement side core 21 and the rotation shaft (not shown) are connected to the rotation shaft. A pair of magnets 22 and 23 are attached, and a pair of fixed-side cores 24 and 25 and a magnetic sensor 26 are arranged on the fixed side with respect to the rotating shaft.

変位側コア21は回転軸の軸心を中心とする円筒状とされ、この変位側コア21の内周面に一対の半円筒状をなす磁石22,23が全体として円筒をなすように配置されている。これら磁石22,23は円筒の径方向に互いに逆向きに着磁されている。なお、変位側コア21及び一対の磁石22,23は取り付け部材(取り付け板)等を介して回転軸の先端に取り付けられる。   The displacement-side core 21 has a cylindrical shape centered on the axis of the rotation shaft, and a pair of semi-cylindrical magnets 22 and 23 are arranged on the inner peripheral surface of the displacement-side core 21 so as to form a cylinder as a whole. ing. These magnets 22 and 23 are magnetized in directions opposite to each other in the radial direction of the cylinder. The displacement-side core 21 and the pair of magnets 22 and 23 are attached to the tip of the rotating shaft via an attachment member (attachment plate) or the like.

固定側コア24,25は磁石22,23がなす円筒内に位置され、それぞれ半円柱状とされて、その周面と磁石22,23の内周面との間には所定の間隙が設けられている。これら固定側コア24,25は径方向に伸びる間隙27を介して互いに対向されており、この間隙27に磁気センサ26が位置されている。磁気センサ26は前述の磁気センサ16と同様のものとされ、変位側コア21及び固定側コア24,25は共に軟磁性材料よりなるものとされる。   The fixed-side cores 24 and 25 are positioned in a cylinder formed by the magnets 22 and 23, and each of the fixed-side cores 24 and 25 has a semi-columnar shape, and a predetermined gap is provided between the peripheral surface and the inner peripheral surfaces of the magnets 22 and 23. ing. The fixed cores 24 and 25 are opposed to each other via a gap 27 extending in the radial direction, and a magnetic sensor 26 is positioned in the gap 27. The magnetic sensor 26 is the same as the magnetic sensor 16 described above, and both the displacement side core 21 and the fixed side cores 24 and 25 are made of a soft magnetic material.

この図6Aに示した位置センサ28によれば、回転軸の回転に伴い、変位側コア21と磁石22,23とが固定側コア24,25の回りを回転して磁界が回転し、この磁界の回転により磁気センサ26を通過する磁束が変化する。従って、磁気センサ26の出力電圧の変化によって回転軸の回転変位位置を検出することができるものとなっている(例えば、特許文献2参照)。
特開2001−74409号公報 特許第2920179号公報
According to the position sensor 28 shown in FIG. 6A, the displacement side core 21 and the magnets 22 and 23 rotate around the fixed side cores 24 and 25 along with the rotation of the rotation shaft, and the magnetic field rotates. , The magnetic flux passing through the magnetic sensor 26 changes. Therefore, the rotational displacement position of the rotating shaft can be detected by the change in the output voltage of the magnetic sensor 26 (see, for example, Patent Document 2).
JP 2001-74409 A Japanese Patent No. 2920179

上述したように、従来の非接触型位置センサは可動体の変位を磁界の変化によって検出することにより非接触で可動体の変位位置を検出することができるものとなっているものの、構成上、検出可能な変位量に限界があり、検出範囲を大きく取ることができないといった問題があった。   As described above, the conventional non-contact type position sensor can detect the displacement position of the movable body in a non-contact manner by detecting the displacement of the movable body by the change of the magnetic field. There is a limit to the amount of displacement that can be detected, and there is a problem that the detection range cannot be made large.

即ち、図5Aに示した直線変位を検出する位置センサ18では磁石12,13がコア14,15に対してちょうど中央に位置している状態から右へ、つまりコア14の脚部14b方向へ移動するに従い、磁気センサ16を通過する磁束は0から徐々に増加し、磁石13が脚部14bと対向する右端にくると、磁束が最大となる。一方、磁石12,13がこれとは逆に左へ、つまりコア14の脚部14a方向へ移動すると、磁気センサ16を通過する磁束の方向は右へ移動した場合と逆向きになり、移動するに従い、磁気センサ16を通過する磁束は徐々に増加し、磁石12が脚部14aと対向する左端にくると、磁束が最大となる。   That is, in the position sensor 18 for detecting the linear displacement shown in FIG. 5A, the magnets 12 and 13 move rightward from the state where they are located at the center with respect to the cores 14 and 15, that is, move toward the leg 14b of the core 14. Accordingly, the magnetic flux passing through the magnetic sensor 16 gradually increases from 0, and when the magnet 13 comes to the right end facing the leg portion 14b, the magnetic flux becomes maximum. On the other hand, when the magnets 12 and 13 are moved to the left, that is, in the direction of the legs 14a of the core 14, the direction of the magnetic flux passing through the magnetic sensor 16 is opposite to that when moving to the right and moves. Accordingly, the magnetic flux passing through the magnetic sensor 16 gradually increases. When the magnet 12 comes to the left end facing the leg portion 14a, the magnetic flux becomes maximum.

図5Bはこのような磁束の変化による位置センサ18の出力と変位量の関係を示したものであり、検出可能な変位量は2L(−L〜+L)となる。
ここで、可動体11の変位方向のコア14の脚部14a,14bの長さを共にL1とし、コア15の長さをL2、磁石12,13の長さを共にL3とすると、良好な検出感度を得るために、これらは例えば、
1=L2=L3
3≒2L
というような関係に選定され、つまりこの場合、検出可能な変位量は各磁石12,13の長さ程度となる。
FIG. 5B shows the relationship between the output of the position sensor 18 and the displacement amount due to such a change in magnetic flux, and the detectable displacement amount is 2L (−L to + L).
Here, a both L 1 legs 14a, 14b of the length of the displacement direction of the core 14 of the movable member 11, the length L 2 of the core 15, when both L 3 the length of the magnet 12, 13, In order to obtain good detection sensitivity, these are for example
L 1 = L 2 = L 3
L 3 ≒ 2L
That is, in this case, the detectable amount of displacement is about the length of each of the magnets 12 and 13.

一方、図6Bは図6Aに示した回転変位を検出する位置センサ28の出力と変位量(回転角)の関係を示したものであり、検出可能な回転角は180°(−90°〜+90°)以下となる。
この発明の目的はこのような状況に鑑み、従来より検出範囲を大きくすることができ、広範囲の変位検出が可能な非接触型位置センサを提供することにある。
On the other hand, FIG. 6B shows the relationship between the output of the position sensor 28 for detecting the rotational displacement shown in FIG. 6A and the displacement amount (rotation angle), and the detectable rotation angle is 180 ° (−90 ° to +90). °) or less.
In view of such a situation, an object of the present invention is to provide a non-contact type position sensor capable of increasing the detection range as compared with the prior art and capable of detecting a wide range of displacement.

請求項1の発明によれば、可動体の変位位置を非接触で検出する非接触型位置センサは、可動体に取り付けられて可動体と共に変位するリング状磁石と、可動体に対する固定側に可動体の変位方向に延伸されて配置され、全体として円筒状外周面を構成すると共に、その円筒の軸回りのらせん状スリットによって2つに分割されている軟磁性材料よりなるコアと、上記スリットに配置された磁気センサとよりなり、リング状磁石はそのリングの一方の半円部と他方の半円部とが径方向に互いに逆向きに着磁され、コアの外周面を所定の間隙を介して囲むように配置されているものとされる。   According to the first aspect of the present invention, the non-contact type position sensor that detects the displacement position of the movable body in a non-contact manner is movable on the fixed side with respect to the movable body, the ring-shaped magnet attached to the movable body and displaced together with the movable body. A core made of a soft magnetic material that is arranged extending in the body displacement direction and forms a cylindrical outer peripheral surface as a whole, and is divided into two by a helical slit around the axis of the cylinder, and the slit The ring-shaped magnet has one semicircular part and the other semicircular part of the ring magnetized in opposite directions in the radial direction, and the outer peripheral surface of the core is sandwiched through a predetermined gap. It is assumed that it is arranged to surround.

請求項2の発明によれば、可動体の変位位置を非接触で検出する非接触型位置センサは、可動体に取り付けられて可動体と共に変位する磁石と、可動体に対する固定側に可動体の変位方向に延伸されて配置され、全体として円筒状をなすと共に、その円筒の軸回りの互いに対向する2つのらせん状スリットによって2つに分割されている軟磁性材料よりなるコアと、上記スリットに配置された磁気センサとよりなり、磁石はリング状もしくは円柱状をなすものとされて、その一方の半円部と他方の半円部とが径方向に互いに逆向きに着磁され、コアのなす円筒内にコアの内周面と所定の間隙を介して位置されているものとされる。   According to the second aspect of the present invention, the non-contact type position sensor for detecting the displacement position of the movable body in a non-contact manner is a magnet attached to the movable body and displaced together with the movable body, and the movable body on the fixed side with respect to the movable body. A core made of a soft magnetic material which is arranged extending in the displacement direction and has a cylindrical shape as a whole and divided into two by two opposing spiral slits around the axis of the cylinder, and the slit The magnet is formed in a ring shape or a cylindrical shape, and one semicircular portion and the other semicircular portion are magnetized in opposite directions in the radial direction, and the core It is assumed that it is located in a cylinder formed through a predetermined gap from the inner peripheral surface of the core.

請求項3の発明では請求項1又は2の発明において、可動体が回転変位するものとされ、上記コアは円弧をなすように延伸されているものとされる。   In the invention of claim 3, in the invention of claim 1 or 2, the movable body is assumed to be rotationally displaced, and the core is extended so as to form an arc.

この発明によれば、磁界の変化を利用して可動体の変位位置を非接触で検出する位置センサにおいて、検出可能な変位量を従来より大幅に増大することができ、広範囲な変位検出が可能となる。   According to the present invention, in a position sensor that detects a displacement position of a movable body in a non-contact manner using a change in a magnetic field, the amount of displacement that can be detected can be greatly increased compared to the conventional case, and a wide range of displacement detection is possible. It becomes.

この発明を実施するための最良の形態を図面を参照して実施例により説明する。
図1はこの発明による非接触型位置センサの一実施例として、直線変位する可動体の変位位置を検出する位置センサの構成を示したものであり、この例では位置センサ30は固定側コア31,32と磁気センサ33とセパレータ34と磁石35と変位側コア36とによって構成されている。なお、可動体の図示は省略している。
The best mode for carrying out the present invention will be described by way of example with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a configuration of a position sensor that detects a displacement position of a linearly movable body as an embodiment of a non-contact position sensor according to the present invention. In this example, the position sensor 30 is a fixed core 31. , 32, a magnetic sensor 33, a separator 34, a magnet 35, and a displacement side core 36. In addition, illustration of a movable body is abbreviate | omitted.

固定側コア31,32は全体として円筒状外周面を構成すると共に、その円筒の軸回りのらせん状をなすスリット37によって2つに分割されてなるものとされ、可動体に対する固定側に可動体の変位方向(図中、矢印で示す)に延伸されて配置される。なお、固定側コア31,32はこの例では全体として円筒形をなし、互いに対向する2つのらせん状スリット37によって分割されたものとなっている。   The fixed-side cores 31 and 32 constitute a cylindrical outer peripheral surface as a whole, and are divided into two by a spiral slit 37 around the axis of the cylinder. It is extended | stretched and arrange | positioned in the displacement direction (it shows with an arrow in a figure). In this example, the fixed-side cores 31 and 32 have a cylindrical shape as a whole, and are divided by two spiral slits 37 facing each other.

磁気センサ33は固定側コア31,32の一端側において、一方のスリット37内に収容配置されており、他方のスリット37内及び他端側における両スリット37内にはセパレータ34がそれぞれ配置されている。固定側コア31,32はこの例ではこれら両端に配置された計3つのセパレータ34によって所定の間隙のスリット37を保つと共に、互いに固定一体化されている。   The magnetic sensor 33 is accommodated and disposed in one slit 37 on one end side of the fixed cores 31 and 32, and a separator 34 is disposed in the other slit 37 and in both slits 37 on the other end side. Yes. In this example, the fixed cores 31 and 32 are fixedly integrated with each other while maintaining a slit 37 with a predetermined gap by a total of three separators 34 disposed at both ends thereof.

変位側コア36はリング状をなすものとされ、この変位側コア36の内周面にリング状をなす磁石35が固定配置されている。磁石35はそのリングの一方の半円部と他方の半円部とが径方向に互いに逆向きに着磁されている。   The displacement-side core 36 has a ring shape, and a ring-shaped magnet 35 is fixedly disposed on the inner peripheral surface of the displacement-side core 36. In the magnet 35, one semicircular portion and the other semicircular portion of the ring are magnetized in opposite directions in the radial direction.

変位側コア36と一体化されてなる磁石35は固定側コア31,32によって挿通されて固定側コア31,32の回りを囲むように位置され、固定側コア31,32の外周面と磁石35の内周面とは所定の間隙38を介して対向されている。このように変位側コア36と一体化されて固定側コア31,32の回りに位置された磁石35は直線変位する可動体に取り付けられ、固定側コア31,32と所定の間隙38を維持して可動体と共に直線変位するものとされる。   The magnet 35 integrated with the displacement side core 36 is inserted by the fixed side cores 31 and 32 and is positioned so as to surround the fixed side cores 31 and 32, and the outer peripheral surface of the fixed side cores 31 and 32 and the magnet 35. Is opposed to the inner peripheral surface of the first through a predetermined gap 38. Thus, the magnet 35 integrated with the displacement side core 36 and positioned around the fixed side cores 31 and 32 is attached to a movable body that is linearly displaced, and maintains a predetermined gap 38 with the fixed side cores 31 and 32. It is assumed that it is linearly displaced with the movable body.

上記のような構造において、固定側コア31,32及び変位側コア36は共に軟磁性材料よりなるものとされ、その材料には例えばけい素鋼等が使用される。磁石35は例えばボンド磁石とされ、樹脂に混合される永久磁石の粉末にはサマリウムコバルトやフェライトなどの粉末が使用される。セパレータ34は非磁性材料によって構成される。   In the above-described structure, the fixed side cores 31 and 32 and the displacement side core 36 are both made of a soft magnetic material, and for example, silicon steel or the like is used as the material. The magnet 35 is, for example, a bonded magnet, and powder of samarium cobalt or ferrite is used as the permanent magnet powder mixed with the resin. The separator 34 is made of a nonmagnetic material.

磁気センサ33は例えばホール素子を用いて構成されたホールICとされ、スリット37内において固定側コア31,32間の磁界の変化を検出するものとされる。図中、33aは端子を示す。なお、固定側コア31,32は図には示していないが、筐体等に取り付けられて固定される。   The magnetic sensor 33 is, for example, a Hall IC configured using a Hall element, and detects a change in the magnetic field between the fixed cores 31 and 32 in the slit 37. In the figure, 33a indicates a terminal. The fixed cores 31 and 32 are not shown in the figure, but are fixed to a housing or the like.

図2は磁石35によって構成される磁束線(点線で示す)を示したものであり、磁石35が可動体と共に変位し、固定側コア31,32の延伸方向に移動することにより、らせん状をなすように形成されているスリット37を通過する磁束は変化する。   FIG. 2 shows magnetic flux lines (shown by dotted lines) formed by the magnet 35. The magnet 35 is displaced together with the movable body, and moves in the extending direction of the fixed cores 31 and 32, thereby forming a spiral shape. The magnetic flux passing through the slit 37 formed to change is changed.

図2Aは磁石35が固定側コア31,32の延伸方向(軸方向)のほぼ中央に位置している状態を示したものであり、この状態ではスリット37を通過する磁束は0となる。図2Bは図1Aにおいて磁石35が中央より左寄りに位置した時の状態を示したものであり、この状態では図に示したようにスリット37を磁束が通過するようになる。   FIG. 2A shows a state in which the magnet 35 is located substantially in the center in the extending direction (axial direction) of the fixed cores 31 and 32. In this state, the magnetic flux passing through the slit 37 is zero. FIG. 2B shows a state when the magnet 35 is located to the left of the center in FIG. 1A. In this state, the magnetic flux passes through the slit 37 as shown in the drawing.

らせん状をなすスリット37はこの例では磁石35が固定側コア31,32の延伸方向両端に位置した時に、スリット37を通過する磁束がそれぞれ最大となるように、かつ磁気センサ33を通過する磁束の方向が逆になるように形成されており、つまり磁石35が固定側コア31,32の右端に位置した時の磁石35の幅中心(変位方向の中心)と、左端に位置した時の磁石35の幅中心との間において、スリット37のなすらせんは軸回りに180°回転されている。   In this example, the spiral slit 37 has a magnetic flux passing through the magnetic sensor 33 so that the magnetic flux passing through the slit 37 is maximized when the magnets 35 are positioned at both ends of the stationary cores 31 and 32 in the extending direction. In other words, that is, the magnet 35 when the magnet 35 is positioned at the right end of the fixed cores 31 and 32 and the magnet 35 when the magnet 35 is positioned at the left end. Between the center of the width of 35, the spiral of the slit 37 is rotated 180 ° around the axis.

このような構成により、磁気センサ33を通過する磁束の方向及び磁束密度は磁石35の固定側コア31,32の全長にわたる変位に応じて変化するものとなり、磁気センサ33はこの磁界の変化に応じた電圧を出力し、この磁気センサ33の出力電圧の変化によって磁石35が取り付けられている可動体の直線変位位置を検出することができるものとなっている。   With such a configuration, the direction of magnetic flux passing through the magnetic sensor 33 and the magnetic flux density change according to the displacement over the entire length of the fixed cores 31 and 32 of the magnet 35, and the magnetic sensor 33 responds to the change of the magnetic field. The linear displacement position of the movable body to which the magnet 35 is attached can be detected by the change in the output voltage of the magnetic sensor 33.

上記のような構成を有する位置センサ30によれば、検出可能な変位量は固定側コア31,32の長さから磁石35の幅を差し引いた長さとなり、よって図5Aに示した従来の位置センサ18と比べ、検出範囲を大幅に増大することができ、一例を示せば検出範囲を磁石35の幅の20倍程度とすることもできる。   According to the position sensor 30 having the above-described configuration, the amount of displacement that can be detected is the length obtained by subtracting the width of the magnet 35 from the length of the fixed cores 31 and 32, and thus the conventional position shown in FIG. 5A. Compared with the sensor 18, the detection range can be greatly increased. For example, the detection range can be about 20 times the width of the magnet 35.

次に、回転変位する可動体の回転変位位置(回転角)を検出することができるようにしたこの発明による位置センサの一実施例を、図3を参照して説明する。
この図3に示した位置センサ40は図1に示した位置センサ30における固定側コア31,32を円弧をなすように延伸したものであって、この例では円弧の中心角は270°程度とされ、つまり固定側コア31,32はほぼ3/4円弧を構成するものとされている。
Next, an embodiment of the position sensor according to the present invention which can detect the rotational displacement position (rotation angle) of the movable body that is rotationally displaced will be described with reference to FIG.
The position sensor 40 shown in FIG. 3 is obtained by extending the fixed cores 31 and 32 in the position sensor 30 shown in FIG. 1 so as to form an arc. In this example, the center angle of the arc is about 270 °. In other words, the fixed-side cores 31 and 32 constitute approximately 3/4 arcs.

リング状をなして一体化されている変位側コア36と磁石35は回転変位する可動体(図示せず)に取り付けられ、磁石35は固定側コア31,32と所定の間隙38を維持して回転変位するものとされる。なお、例えば回転変位する可動体が回転軸の場合にはその周面に直接変位側コア36を固定するようにしてもよく、また例えば所要の取り付け部材を介して取り付けるようにしてもよい。   The displacement-side core 36 and the magnet 35 integrated in a ring shape are attached to a movable body (not shown) that is rotationally displaced, and the magnet 35 maintains a predetermined gap 38 with the fixed-side cores 31 and 32. It is assumed to be rotationally displaced. For example, when the rotationally movable body is a rotary shaft, the displacement-side core 36 may be directly fixed to the peripheral surface thereof, or may be attached via a required attachment member, for example.

この図3に示した位置センサ40によれば、検出可能な回転変位量(回転角)は固定側コア31,32の長さから磁石35の幅を差し引いた長さ(円弧)に相当する角度となり、よって検出範囲は図6Aに示した従来の位置センサ28における検出範囲180°以下を大幅に越えるものとなり、例えば固定側コア31,32のなす円弧をさらに延伸することにより、ほぼ360°近くまで検出範囲を増大することができる。   According to the position sensor 40 shown in FIG. 3, the detectable rotational displacement amount (rotation angle) is an angle corresponding to a length (arc) obtained by subtracting the width of the magnet 35 from the length of the fixed cores 31 and 32. Therefore, the detection range greatly exceeds the detection range of 180 ° or less in the conventional position sensor 28 shown in FIG. 6A. For example, by further extending the arc formed by the fixed side cores 31 and 32, the detection range is nearly 360 °. The detection range can be increased.

なお、これら図1及び図3に示した位置センサ30,40では、いずれも固定側コア31,32は全体として円筒状をなすものとされ、つまり中空構造となっているが、これに限らず、固定側コア31,32が全体として円柱状をなすものとしてもよい。この場合は固定側コア31,32はその軸回りの1つのらせん状スリットによって分割され、そのスリットを介して互いに内面が対向された構造となる。   In each of the position sensors 30 and 40 shown in FIGS. 1 and 3, the fixed-side cores 31 and 32 have a cylindrical shape as a whole, that is, have a hollow structure. The fixed cores 31 and 32 may have a columnar shape as a whole. In this case, the fixed cores 31 and 32 are divided by one spiral slit around the axis, and the inner surfaces are opposed to each other through the slit.

図4は上述した位置センサ30,40と異なり、可動体に取り付けられて可動体と共に変位する磁石35が全体として円筒状をなす固定側コア31,32の円筒の内部に位置され、この内部を直線変位する構造とした位置センサ50を示したものであり、このような構成を採用することもできる。   4 is different from the position sensors 30 and 40 described above, the magnet 35 attached to the movable body and displaced together with the movable body is located inside the cylinder of the fixed side cores 31 and 32 having a cylindrical shape as a whole. The position sensor 50 is shown as a structure that undergoes linear displacement, and such a configuration can also be adopted.

磁石35はリング状とされて、その一方の半円部と他方の半円部とが径方向に互いに逆向きに着磁されており、その外周面と固定側コア31,32がなす円筒の内周面との間には所定の間隙38′が設けられ、この間隙38′を維持して磁石35は直線変位するものとされる。なお、固定側コア31,32を2つに分割しているらせん状をなす2つのスリット37は図1におけるスリット37と同様に形成されており、また磁石35のなすリング内には円柱状をなす変位側コア36′が固定配置されている。   The magnet 35 is formed in a ring shape, and one semicircular portion and the other semicircular portion are magnetized in opposite directions in the radial direction, and a cylindrical shape formed by the outer peripheral surface and the fixed side cores 31 and 32 is formed. A predetermined gap 38 'is provided between the inner peripheral surface and the magnet 35 is linearly displaced while maintaining this gap 38'. The two slits 37 having a spiral shape dividing the fixed-side cores 31 and 32 into two are formed in the same manner as the slits 37 in FIG. A displacement side core 36 ′ formed is fixedly arranged.

この図4に示した位置センサ50においても、磁気センサ33を通過する磁束の方向及び磁束密度は可動体に取り付けられた磁石35の変位に応じて変化し、磁気センサ33はこの磁界の変化に応じた電圧を出力し、この出力電圧の変化によって可動体の直線変位位置を検出することができるものとなる。   Also in the position sensor 50 shown in FIG. 4, the direction of magnetic flux passing through the magnetic sensor 33 and the magnetic flux density change according to the displacement of the magnet 35 attached to the movable body. A corresponding voltage is output, and the linear displacement position of the movable body can be detected by the change in the output voltage.

なお、この例では円柱状をなす変位側コア36′の回りにリング状をなす磁石35が配置されたものとなっているが、例えば磁石35を円柱形状とし、変位側コア36′をなしとしてもよい。この場合、磁石35はリング形状の場合と同様、一方の半円部と他方の半円部とが径方向に互いに逆向きに着磁されているものとされる。   In this example, a ring-shaped magnet 35 is disposed around a columnar displacement-side core 36 '. For example, the magnet 35 has a columnar shape and the displacement-side core 36' does not exist. Also good. In this case, as in the case of the ring shape, the magnet 35 has one semicircular part and the other semicircular part magnetized in opposite directions in the radial direction.

磁気センサ33は上述した例ではいずれも固定側コア31,32の一端側において一方のスリット37内に配置された構造となっているが、磁気センサ33の配置位置はこのような固定側コア31,32の端部に限らず、固定側コア31,32の延伸方向中間部においてスリット37内に配置することも可能である。   In the above-described example, the magnetic sensor 33 has a structure that is disposed in one slit 37 on one end side of the fixed cores 31 and 32, and the magnetic sensor 33 is disposed at such a fixed core 31. , 32, but also in the slit 37 at the intermediate portion in the extending direction of the stationary cores 31, 32.

また、スリット37に配置する磁気センサ33の数は1つに限らず、複数配置することもでき、例えば固定側コア31,32の延伸方向両端にそれぞれ配置するようにしてもよい。この場合、複数の磁気センサ33の出力を平均化し、それによって変位位置を検出するようにすれば、検出精度の向上を図ることができる。
磁石35は上述した例ではいずれも着磁方向を途中で変えた1個の磁石としているが、これを着磁方向が互いに逆向きとされた2個の磁石によって構成するようにしてもよい。
The number of magnetic sensors 33 arranged in the slit 37 is not limited to one, and a plurality of magnetic sensors 33 may be arranged. For example, the magnetic sensors 33 may be arranged at both ends of the fixed cores 31 and 32 in the extending direction. In this case, if the outputs of the plurality of magnetic sensors 33 are averaged to detect the displacement position, the detection accuracy can be improved.
In the above-described example, the magnet 35 is a single magnet whose magnetization direction is changed in the middle. However, the magnet 35 may be composed of two magnets whose magnetization directions are opposite to each other.

請求項1の発明の一実施例を示す図、Aは斜視図、Bは左側面図、Cは右側面図。The figure which shows one Example of invention of Claim 1, A is a perspective view, B is a left view, C is a right view. 図1に示した非接触型位置センサにおけるスリットを通過する磁束が変化する様子を示す図。The figure which shows a mode that the magnetic flux which passes the slit in the non-contact-type position sensor shown in FIG. 1 changes. 請求項3の発明の一実施例を示す斜視図。A perspective view showing an embodiment of the invention of claim 3. 請求項2の発明の一実施例を示す図、Aは斜視図、Bは左側面図、Cは右側面図。The figure which shows one Example of invention of Claim 2, A is a perspective view, B is a left view, C is a right view. Aは直線変位を検出する非接触型位置センサの従来構成を示す斜視図、Bはその変位量と出力の関係を示すグラフ。A is a perspective view showing a conventional configuration of a non-contact type position sensor that detects linear displacement, and B is a graph showing the relationship between the displacement and output. Aは回転変位を検出する非接触型位置センサの従来構成を示す斜視図、Bはその変位量(回転角)と出力の関係を示すグラフ。A is a perspective view showing a conventional configuration of a non-contact type position sensor that detects rotational displacement, and B is a graph showing the relationship between the displacement (rotation angle) and output.

Claims (3)

可動体の変位位置を非接触で検出するセンサであって、
上記可動体に取り付けられて可動体と共に変位するリング状磁石と、
上記可動体に対する固定側に上記可動体の変位方向に延伸されて配置され、全体として円筒状外周面を構成すると共に、その円筒の軸回りのらせん状スリットによって2つに分割されている軟磁性材料よりなるコアと、
上記スリットに配置された磁気センサとよりなり、
上記リング状磁石はそのリングの一方の半円部と他方の半円部とが径方向に互いに逆向きに着磁され、上記コアの外周面を所定の間隙を介して囲むように配置されていることを特徴とする非接触型位置センサ。
A sensor that detects a displacement position of a movable body in a non-contact manner,
A ring-shaped magnet attached to the movable body and displaced together with the movable body;
A soft magnet which is arranged on the fixed side with respect to the movable body so as to extend in the displacement direction of the movable body, forms a cylindrical outer peripheral surface as a whole, and is divided into two by a spiral slit around the axis of the cylinder A core made of material,
It consists of a magnetic sensor arranged in the slit,
The ring-shaped magnet is arranged so that one semicircle part and the other semicircle part of the ring are magnetized in opposite directions in the radial direction and surround the outer peripheral surface of the core with a predetermined gap. A non-contact type position sensor.
可動体の変位位置を非接触で検出するセンサであって、
上記可動体に取り付けられて可動体と共に変位する磁石と、
上記可動体に対する固定側に上記可動体の変位方向に延伸されて配置され、全体として円筒状をなすと共に、その円筒の軸回りの互いに対向する2つのらせん状スリットによって2つに分割されている軟磁性材料よりなるコアと、
上記スリットに配置された磁気センサとよりなり、
上記磁石はリング状もしくは円柱状をなすものとされて、その一方の半円部と他方の半円部とが径方向に互いに逆向きに着磁され、上記コアのなす円筒内に上記コアの内周面と所定の間隙を介して位置されていることを特徴とする非接触型位置センサ。
A sensor that detects a displacement position of a movable body in a non-contact manner,
A magnet attached to the movable body and displaced together with the movable body;
The movable body is arranged on the fixed side with respect to the movable body so as to extend in the displacement direction of the movable body, forms a cylindrical shape as a whole, and is divided into two by two spiral slits facing each other around the axis of the cylinder. A core made of soft magnetic material;
It consists of a magnetic sensor arranged in the slit,
The magnet has a ring shape or a columnar shape, and one semicircle portion and the other semicircle portion are magnetized in opposite directions in the radial direction, and the core is formed in a cylinder formed by the core. A non-contact type position sensor, wherein the position sensor is positioned via a predetermined gap from an inner peripheral surface.
請求項1又は2記載の非接触型位置センサにおいて、
上記可動体は回転変位するものとされ、
上記コアは円弧をなすように延伸されていることを特徴とする非接触型位置センサ。
The non-contact position sensor according to claim 1 or 2,
The movable body is assumed to be rotationally displaced,
The non-contact type position sensor, wherein the core is extended so as to form an arc.
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