Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP4028294B2 - Rotation sensor - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP4028294B2 - Rotation sensor - Google Patents

Rotation sensor Download PDF

Info

Publication number
JP4028294B2
JP4028294B2 JP2002144936A JP2002144936A JP4028294B2 JP 4028294 B2 JP4028294 B2 JP 4028294B2 JP 2002144936 A JP2002144936 A JP 2002144936A JP 2002144936 A JP2002144936 A JP 2002144936A JP 4028294 B2 JP4028294 B2 JP 4028294B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
rotor
rotation
rotation sensor
coil
circumferential direction
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2002144936A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2003337049A (en
Inventor
賢吾 田中
東治 金
毅 中本
和彦 松崎
文彦 安倍
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Furukawa Electric Co Ltd
Original Assignee
Furukawa Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Furukawa Electric Co Ltd filed Critical Furukawa Electric Co Ltd
Priority to JP2002144936A priority Critical patent/JP4028294B2/en
Publication of JP2003337049A publication Critical patent/JP2003337049A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4028294B2 publication Critical patent/JP4028294B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
  • Power Steering Mechanism (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転センサに関する。
【0002】
【従来の技術】
回転する部材、例えば、シャフトの回転を検出する回転センサにおいては、前記シャフトの回転角度に加えて回転数の検出が要求されることがある。このような回転センサとして、特願2000−288946号において間欠ギア(ゼネバギア)と同じ大きさのコイル部材を前記間欠ギアに対向配置した回転センサが提案されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記間欠ギアは、その回転検出範囲が180°であったため、例えばハンドル5回転の回転数を検出するには、ハンドル1回転で間欠ギアを36°回転しなければならず、間欠ギアの歯の数が10歯必要であった。しかし、このように間欠ギアの歯の数が多くなると、その回転構造上、安定回転し難くなり、振動等によって間欠ギアが回転してしまう恐れが生じる。その結果、前記回転センサを例えばステアリング装置に設けたとき、走行に伴う振動によって間欠ギアが回転し易くなり、ハンドル回転数を誤検出する危険性が高くなるという問題があった。
【0004】
本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、回転数を正確に表示し得る回転センサを提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明においては上記目的を達成するため、(I)回転するシャフトに取り付けられ、周方向に沿って幅が変化するセンシング部を有するロータと、交流励磁電流が流され、前記ロータとの間に磁気回路を形成する第1の励磁コイルと、絶縁磁性材から成形され、前記第1の励磁コイルを保持する第1のコアとを有し、固定部材に取り付けて、前記センシング部に対して前記シャフトの軸線方向に間隔を置いて対向配置される複数組の固定コアとを備えた回転センサであって、
(II)前記センシング部の回転面を挟む一方の固定部材に、回転方向に沿って幅が変化する導電体を有し、前記ロータによって回転させられるゼネバギアを備え、
(III)前記センシング部の回転面を挟む他方の固定部材に、交流励磁電流が流される第2の励磁コイルと、絶縁磁性材から成形され、前記第2の励磁コイルを保持する第2のコアとを有し、前記ロータの回転数を検出する検出コイルを備え、
(IV)前記対向配置された複数組の固定コアは前記固定部材の周方向(シャフトの回転周方向)に沿って中心角 90 度間隔で配置されている構成としたのである。
【0006】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の回転センサに係る一実施形態を図1乃至図8に基づいて詳細に説明する。
回転センサ1は、ステアリングシャフトに取り付けられ、図1及び図2(a),(b)に示すように、ロータ2、固定コア4,5、測定装置6、ゼネバギア7及び検出コイル8を備え、ロータ2及び固定コア4,5はケース10に収納されている。
【0007】
ロータ2は、図2(a),(b)に示すように、内筒2aの外周に導電性素材からなるセンシング板3が取り付けられている。内筒2aは、図2(a)に示すように、上部に半径方向外方へ突出し、ゼネバギア7の後述する突条7dと係合する突起2bが設けられている。また、内筒2aの上下面には、ケース10の後述する上ケース11と下ケース12の内周縁11a,12aが係合する凹溝2c,2dが周方向に形成されている。また、内筒2aは、ゼネバギア7の歯7aが通過する凹部2eがゼネバギア7側に設けられている。
【0008】
センシング板3は、図3に示すように、内筒2aに取り付けられるリング状の取付部3aと、取付部3aの外側に配置され、周方向に沿って幅が変化するセンシング部3bと、取付部3aとセンシング部3bとの間を接続する2ヶ所の接続部3cが一体に形成されている。センシング部3bは、一方の接続部3cにおける幅が最小で、180°回転した他方の接続部3cにおいて最大の幅を有し、ロータ2の回転角度に対応して半径方向の幅が変化するように形成され、後述する交流磁界によって回転に伴う幅に対応した大きさの渦電流が誘起される。ロータ2は、アルミニウム,銅,銀,鉄,真鍮等の導電性を有する金属をプレス加工して製造される。
【0009】
固定コア4は、測定装置6を構成するプリント基板上に搭載され、図2(b)に示すように、センシング板3を挟んで固定コア5との間に距離を置いて対向配置されている。固定コア5は、ケース10の後述する上ケース11に取り付けられている。固定コア4,5は、図1に示すように、それぞれ周方向に沿って中心角90°間隔で4箇所に対向配置されている。固定コア4,5は、絶縁磁性材からなるコア本体4a,5aと各コア本体4a,5a内に保持される励磁コイル4b1〜4b4と励磁コイル5b1〜5b4を有している(図3参照)。励磁コイル4b1〜4b4と励磁コイル5b1〜5b4は、それぞれ直列に接続されると共に、ケース10内で測定装置6のプリント基板と電気的に接続され、交流励磁電流が流されている。これらの励磁コイルは、流される交流励磁電流により周囲に交流磁界を形成し、磁気回路を形成する。
【0010】
測定装置6は、図2(a),(b)に示すように、ケース10の後述する下ケース12に固定されている。測定装置6は、ケース10から外部へ延出させた複数の電線10aを介して電源や信号伝送用のワイヤハーネスと接続されると共に、ケース10の外部に設けられた外部装置と接続される。
測定装置6は、図4に示すように、分周回路6bと測定部6gとの間に、位相シフト部6c1,位相シフト量検出部6d1,コンバータ6e1、位相シフト部6c2,位相シフト量検出部6d2,コンバータ6e2、位相シフト部6c3,位相シフト量検出部6d3,コンバータ6e3及び位相シフト部6c4,位相シフト量検出部6d4,コンバータ6e4が並列に接続されている。
【0011】
コンバータ6e1の出力信号Sc1とコンバータ6e2の出力信号Sc2は、差動アンプ6h1で差分された後、増幅されて測定部6gのA/Dコンバータへ電圧信号の出力Po1として出力される他、直接測定部6gへと出力される。また、差動アンプ6h1には、増幅された電圧値の電圧レベルを調整するシフトレベル調整部6j1が接続されている。
【0012】
同様に、コンバータ6e3の出力信号Sc3とコンバータ6e4の出力信号Sc4は、差動アンプ6h2で差分された後、増幅されて測定部6gのA/Dコンバータへ電圧信号の出力Po2として出力される他、直接測定部6gへと出力される。また、差動アンプ6h2には、増幅された電圧値の電圧レベルを調整するシフトレベル調整部6j2が接続されている。さらに、コンバータ6e5の出力信号Sc5は、直接測定部6gへ出力される。
【0013】
発振回路6aは、分周回路6bを介して特定周波数の発振信号を、図4に示す抵抗R1〜R4、励磁コイル4b1〜4b4,励磁コイル5b1〜5b4及びコンデンサC1〜C4からなる位相シフト部6c1〜6c4に出力する。このとき、各コンデンサC1〜C4両端における電圧信号の位相は、励磁コイル4b1〜4b4や励磁コイル5b1〜5b4の後述するインピーダンスの変動によって変化する。コンデンサC1〜C4両端の電圧信号は、位相シフト量検出部6d1〜6d4へ出力される。
【0014】
各位相シフト量検出部6d1〜6d4は、各コンデンサC1〜C4両端の電圧信号の位相シフト量を検出する。
コンバータ6e1〜6e4は、検出された前記位相シフト量を対応する電圧値に変換する。
回転センサ1は、例えば、ワンチップマイクロプロセッサ等を用いた測定部6gに、図4に示すように、増幅された2つの差分信号である出力Po1,Po2及び4つのコンバータ6e1〜6e4からの出力信号Sc1〜Sc4が入力される。すると、測定部6gは、先ず、4つの出力信号Sc1〜Sc4のレベルの大小関係を比較することによって、ロータ2のセンシング部3bにおいて、励磁コイル4b1〜4b4や励磁コイル5b1〜5b4が配置された位置を判別する。その後、その位置に従い、リニアリティが優れている励磁コイル4b1〜4b4や励磁コイル5b1〜5b4の差分信号を用いて測定部6gが適当な信号処理を行い、処理された信号を角度信号としてワンチップマイクロプロセッサから出力する。本実施例では、測定部6gのワンチップマイクロプロセッサから出力される角度信号は、一定周期のパルス信号で、そのデューティー比はロータ2の回転角度に比例する。
【0015】
ゼネバギア7は、図2(a)に示すように、ケース10の後述する上ケース11の下面に回転自在にねじ止めされている。ゼネバギア7は、図5に示すように、周方向に沿って等間隔に5つの歯7aが形成され、中央にねじ孔7bが設けられている。ゼネバギア7は、図2(a)に示すように、ケース10の後述する上ケース11の下面にねじ孔7bを利用して回転自在にねじ止めされる。ゼネバギア7は、下面には周方向に沿って幅が5段階に変化するアルミニウム,銅,銀,鉄,真鍮等の導電性を有する金属からなる導体層7cが設けられ、各歯7aの上面中央には半径方向に伸びる突条7d(図1参照)が設けられている。
【0016】
検出コイル8は、図2(a)に示すように、ゼネバギア7外周側の、測定装置6を構成するプリント基板上に設置され、絶縁磁性材からなるコア本体8aとコア本体8a内に保持され、交流励磁電流が流される励磁コイル8bを有している。検出コイル8の励磁コイル8bは、図4に示される位相シフト部6c5に接続され、その信号は位相検出部6d5を通り、コンバータ6e5を介して測定部6gへ出力信号Sc5として出力される。そして、測定部6gにおいて電圧値を読み取り、適当な信号処理を行い、後述するようにロータ2の回転数を検出する。
【0017】
ケース10は、回転するステアリングシャフトSh近傍に位置する車体側の部材(図示せず)に取り付けられる固定部材で、それぞれ交流磁界の遮蔽性を有するアルミニウム,銅等の導電性を有する金属或いは前記絶縁磁性材からリング状に成形され、上ケース11と下ケース12を備えている。
上ケース11は、下ケース12と組み合わされてロータ2,固定コア4及び測定装置6を収容する環状の空間を形成する円板状の部材で、内筒2aの凹溝2cに係合する内周縁11aを有している。下ケース12は、固定コア4を設置した測定装置6を収容する円板状の部材で、内筒2aの凹溝2dに係合する内周縁12aを有している。
【0018】
上記のように構成される回転センサ1は、ロータ2をステアリングシャフトに、ケース10をステアリングシャフト近傍の車体側の部材(図示せず)に、それぞれ取り付けて使用される。
回転センサ1においては、センシング部3bの幅はロータ2の回転角度に比例するように設定されている。このため、ロータ2の回転に伴い、センシング部3bに生ずる渦電流によって誘起される交流磁界は、励磁コイル4b1〜4b4や励磁コイル5b1〜5b4のインピーダンスを変動させる。励磁コイル4b1〜4b4や励磁コイル5b1〜5b4のインピーダンスの変動量は、ロータ2の回転角度に比例する。
【0019】
従って、回転センサ1は、励磁コイル4b1〜4b4や励磁コイル5b1〜5b4におけるインピーダンスの変動量を測定することでロータ2の回転角度を測定することができる。
ここで、回転センサ1は、ロータ2が1回転する毎に、突起2bが突条7dと係合してゼネバギア7を360°の1/5、即ち、72°ずつ回転させる。この結果、検出コイル8の出力(V)は、対向しているセンシング部3bの位置に応じて5段階に変化する。従って、これら5段階の出力(V)に基づいて、回転センサ1においては、ロータ2の回転数を検出することができる。
【0020】
よって、ロータ2の回転角度を測定した際の信号と、ロータ2の回転数を検出した際の信号を処理することにより、ハンドル5回転分の角度を出力させることも可能になる。
このように本方式では、回転センサ1をステアリング装置に設けた場合、ゼネバギア7の回転検出範囲が360°であるため、例えばハンドル5回転の回転数を検出するには、ハンドル1回転でゼネバギア7を72°回転すればよく、ゼネバギア7の歯の数は5歯と少なくて済む。従って、回転構造上、ゼネバギア7を安定して回転させることが可能になり、その結果、ハンドル回転数の誤検出を防止することができる。
【0021】
また、ゼネバギア7は、ロータ2の突起2bが各突条7dと係合し、歯7aが内筒2aの凹部2eを通過しながら回転するので、振動によって簡単に回転するようなことはない。このため、回転センサ1は、ステアリング装置に設けたときに、走行に伴う振動があっても、回転数を正確に表示することができ、信頼性にも優れている。
【0022】
また、従来のゼネバギア回転数検出コイルにおいては、コイル側に導電体を設ける必要があったのに対し、本方式では、その必要がないため、回転センサ1の作製が容易になるというメリットもある。
ここで、回転センサ1で用いるゼネバギアは、間欠的な回転と、そのときの導体層の幅によってロータ2の回転数を検出する。従って、図7に示すゼネバギア9のように、下面のねじ孔9bの外側に設けられる導体層9cを、周方向に沿って幅が連続的に変化するように形成してもよい。この場合、ゼネバギア9が間欠的に回転せず、連続的に回転したときの出力(V)は、図8のようになる。但し、ゼネバギア9は、間欠的に回転するので、検出コイル8の出力(V)は、図8に示す連続的な出力(V)中の5等分した点に対応した離散的な値となる。
【0023】
この他、検出コイル8は、ゼネバギアにおける導体層の厚さを変化させたり、幅方向に横断する溝を導体層に形成して出力(V)を変化させてもよい。
尚、上記実施形態の回転センサは、自動車のステアリング装置に使用する場合について説明した。しかし、本発明の回転センサは、例えば、ロボットアームのように互いに回転する回転軸間の相対回転角度,回転角度,回転トルクを求めるものであれば、どのようなものにも使用できる。
【0024】
【発明の効果】
請求項1の発明によれば、回転数を正確に表示し得る回転センサを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の回転センサの平面図である。
【図2】図1の回転センサのC1−C1線に沿った断面図(a)と、C2−C2線に沿った断面図(b)である。
【図3】図1の回転センサで用いるセンシング板を、第1の励磁コイルの配置と共に示した平面図である。
【図4】図1の回転センサで使用する回転角度の測定装置の回路図である。
【図5】図1の回転センサで使用するゼネバギアを、検出コイルの配置と共に示した底面図である。
【図6】図5のゼネバギアを用いたときの検出コイルの出力特性図である。
【図7】ゼネバギアの変形例を、検出コイルの配置と共に示した底面図である。
【図8】図7のゼネバギアを用いたときの検出コイルの出力特性図である。
【符号の説明】
1 回転センサ
2 ロータ
3 センシング板
3a 取付部
3b センシング部
3c 接続部
4,5 固定コア
4a,5a コア本体(第1のコア)
4b1〜4b4 励磁コイル(第1の)
5b1〜5b4 励磁コイル(第1の)
6 測定装置
7 ゼネバギア
7a 歯
7b ねじ孔
7c 導体層
7d 突条
8 検出コイル
8a コア本体(第2のコア)
8b 励磁コイル(第2の)
10 ケース
11 上ケース
12 下ケース
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a rotation sensor.
[0002]
[Prior art]
In a rotation member that detects rotation of a rotating member, such as a shaft, detection of the number of rotations may be required in addition to the rotation angle of the shaft. As such a rotation sensor, Japanese Patent Application No. 2000-288946 proposes a rotation sensor in which a coil member having the same size as that of an intermittent gear (Geneva gear) is arranged opposite to the intermittent gear.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, since the rotation detection range of the intermittent gear is 180 °, for example, in order to detect the number of rotations of the handle 5 rotation, the intermittent gear must be rotated 36 ° by one rotation of the handle. Ten teeth were required. However, when the number of teeth of the intermittent gear increases as described above, it is difficult to stably rotate due to the rotation structure, and the intermittent gear may be rotated by vibration or the like. As a result, when the rotation sensor is provided in, for example, a steering device, there is a problem that the intermittent gear is likely to rotate due to vibration accompanying traveling, and the risk of erroneously detecting the number of rotations of the steering wheel increases.
[0004]
The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a rotation sensor capable of accurately displaying the rotation speed.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In the present invention, in order to achieve the above object, (I) a rotor having a sensing unit attached to a rotating shaft and changing in width along a circumferential direction, and an AC excitation current flow between the rotor and the rotor A first exciting coil that forms a magnetic circuit; and a first core that is molded from an insulating magnetic material and holds the first exciting coil; A rotation sensor comprising a plurality of sets of fixed cores arranged to face each other at an interval in the axial direction of the shaft,
(II) The one fixing member sandwiching the rotation surface of the sensing unit includes a conductor whose width changes along the rotation direction, and includes a Geneva gear that is rotated by the rotor ,
(III) A second exciting coil, which is formed of an insulating magnetic material, and that holds the second exciting coil on the other fixed member that sandwiches the rotation surface of the sensing unit, and an alternating exciting current flows. Comprising a detection coil for detecting the rotational speed of the rotor ,
(IV) The plurality of sets of fixed cores arranged opposite to each other are arranged at intervals of central angles of 90 degrees along the circumferential direction of the fixed member (rotational circumferential direction of the shaft) .
[0006]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment according to a rotation sensor of the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
The rotation sensor 1 is attached to a steering shaft and includes a rotor 2, fixed cores 4 and 5, a measuring device 6, a geneva gear 7, and a detection coil 8, as shown in FIGS. 1 and 2A and 2B. The rotor 2 and the fixed cores 4 and 5 are accommodated in the case 10.
[0007]
As shown in FIGS. 2A and 2B, the rotor 2 has a sensing plate 3 made of a conductive material attached to the outer periphery of the inner cylinder 2a. As shown in FIG. 2A, the inner cylinder 2 a is provided with a protrusion 2 b that protrudes outward in the radial direction and engages with a protrusion 7 d described later of the Geneva gear 7. Further, in the upper and lower surfaces of the inner cylinder 2a, concave grooves 2c and 2d are formed in the circumferential direction in which upper case 11 (described later) of the case 10 and inner peripheral edges 11a and 12a of the lower case 12 are engaged. Further, the inner cylinder 2a is provided with a recess 2e through which the teeth 7a of the Geneva gear 7 pass on the Geneva gear 7 side.
[0008]
As shown in FIG. 3, the sensing plate 3 includes a ring-shaped attachment portion 3a attached to the inner cylinder 2a, a sensing portion 3b disposed on the outer side of the attachment portion 3a, and having a width that varies along the circumferential direction. Two connecting portions 3c that connect the portion 3a and the sensing portion 3b are integrally formed. The sensing part 3b has the smallest width at one connection part 3c, the largest width at the other connection part 3c rotated by 180 °, and the radial width changes in accordance with the rotation angle of the rotor 2. And an eddy current having a magnitude corresponding to the width accompanying rotation is induced by an AC magnetic field described later. The rotor 2 is manufactured by pressing a conductive metal such as aluminum, copper, silver, iron, or brass.
[0009]
The fixed core 4 is mounted on a printed circuit board that constitutes the measuring device 6, and is disposed opposite to the fixed core 5 with the sensing plate 3 interposed therebetween, as shown in FIG. 2B. . The fixed core 5 is attached to an upper case 11 described later of the case 10. As shown in FIG. 1, the fixed cores 4 and 5 are arranged to be opposed to each other at four locations at intervals of central angles of 90 ° along the circumferential direction. The fixed cores 4 and 5 include core bodies 4a and 5a made of an insulating magnetic material, excitation coils 4b1 to 4b4 and excitation coils 5b1 to 5b4 held in the core bodies 4a and 5a (see FIG. 3). . The excitation coils 4b1 to 4b4 and the excitation coils 5b1 to 5b4 are connected in series, and are electrically connected to the printed circuit board of the measuring device 6 in the case 10, and an AC excitation current is passed. These excitation coils form an AC magnetic field around the AC excitation current that flows, thereby forming a magnetic circuit.
[0010]
As shown in FIGS. 2A and 2B, the measuring device 6 is fixed to a lower case 12 described later of the case 10. The measuring device 6 is connected to a power source and a signal transmission wire harness via a plurality of electric wires 10 a extending from the case 10 to the outside, and is connected to an external device provided outside the case 10.
As shown in FIG. 4, the measuring device 6 includes a phase shift unit 6c1, a phase shift amount detection unit 6d1, a converter 6e1, a phase shift unit 6c2, and a phase shift amount detection unit between the frequency divider 6b and the measurement unit 6g. 6d2, converter 6e2, phase shift unit 6c3, phase shift amount detection unit 6d3, converter 6e3 and phase shift unit 6c4, phase shift amount detection unit 6d4, and converter 6e4 are connected in parallel.
[0011]
The output signal Sc1 of the converter 6e1 and the output signal Sc2 of the converter 6e2 are differentiated by the differential amplifier 6h1, then amplified and output to the A / D converter of the measuring unit 6g as the voltage signal output Po1, or directly measured. To 6g. The differential amplifier 6h1 is connected to a shift level adjustment unit 6j1 that adjusts the voltage level of the amplified voltage value.
[0012]
Similarly, the output signal Sc3 of the converter 6e3 and the output signal Sc4 of the converter 6e4 are differentiated by the differential amplifier 6h2, amplified, and output to the A / D converter of the measuring unit 6g as the output Po2 of the voltage signal. , Directly output to the measuring unit 6g. The differential amplifier 6h2 is connected to a shift level adjustment unit 6j2 that adjusts the voltage level of the amplified voltage value. Further, the output signal Sc5 of the converter 6e5 is directly output to the measuring unit 6g.
[0013]
The oscillation circuit 6a converts an oscillation signal having a specific frequency into a phase shift unit 6c1 comprising resistors R1 to R4, excitation coils 4b1 to 4b4, excitation coils 5b1 to 5b4 and capacitors C1 to C4 shown in FIG. Output to ~ 6c4. At this time, the phase of the voltage signal at both ends of each of the capacitors C1 to C4 changes due to fluctuations in impedance described later of the exciting coils 4b1 to 4b4 and the exciting coils 5b1 to 5b4. The voltage signals at both ends of the capacitors C1 to C4 are output to the phase shift amount detectors 6d1 to 6d4.
[0014]
Each of the phase shift amount detectors 6d1 to 6d4 detects the phase shift amount of the voltage signal across the capacitors C1 to C4.
Converters 6e1 to 6e4 convert the detected phase shift amounts into corresponding voltage values.
As shown in FIG. 4, the rotation sensor 1 includes, for example, a measurement unit 6g using a one-chip microprocessor or the like, and outputs from two amplified signals Po1 and Po2 and four converters 6e1 to 6e4. Signals Sc1 to Sc4 are input. Then, the measurement unit 6g first arranges the excitation coils 4b1 to 4b4 and the excitation coils 5b1 to 5b4 in the sensing unit 3b of the rotor 2 by comparing the level relationship of the levels of the four output signals Sc1 to Sc4. Determine the position. After that, according to the position, the measuring unit 6g performs appropriate signal processing using the differential signals of the exciting coils 4b1 to 4b4 and the exciting coils 5b1 to 5b4 having excellent linearity, and the processed signal is used as an angle signal to produce a one-chip micro. Output from the processor. In the present embodiment, the angle signal output from the one-chip microprocessor of the measuring unit 6g is a pulse signal having a constant period, and the duty ratio is proportional to the rotation angle of the rotor 2.
[0015]
As shown in FIG. 2A, the Geneva gear 7 is rotatably screwed to the lower surface of an upper case 11 described later of the case 10. As shown in FIG. 5, the Geneva gear 7 has five teeth 7a formed at equal intervals along the circumferential direction, and a screw hole 7b is provided at the center. As shown in FIG. 2A, the Geneva gear 7 is rotatably screwed to the lower surface of the upper case 11 (described later) of the case 10 using a screw hole 7b. The Geneva gear 7 is provided with a conductor layer 7c made of a conductive metal such as aluminum, copper, silver, iron, and brass whose width changes in five steps along the circumferential direction on the lower surface, and the center of the upper surface of each tooth 7a. Is provided with a protrusion 7d (see FIG. 1) extending in the radial direction.
[0016]
As shown in FIG. 2A, the detection coil 8 is installed on the printed circuit board constituting the measuring device 6 on the outer periphery side of the Geneva gear 7, and is held in the core body 8a made of an insulating magnetic material and the core body 8a. And an excitation coil 8b through which an alternating excitation current is passed. The excitation coil 8b of the detection coil 8 is connected to the phase shift unit 6c5 shown in FIG. 4, and the signal passes through the phase detection unit 6d5 and is output as an output signal Sc5 to the measurement unit 6g via the converter 6e5. Then, the measurement unit 6g reads the voltage value, performs appropriate signal processing, and detects the rotational speed of the rotor 2 as described later.
[0017]
The case 10 is a fixed member attached to a vehicle body side member (not shown) located in the vicinity of the rotating steering shaft Sh. Each of the cases 10 is a conductive metal such as aluminum or copper having an AC magnetic field shielding property or the insulation. An upper case 11 and a lower case 12 are formed from a magnetic material in a ring shape.
The upper case 11 is a disk-shaped member which is combined with the lower case 12 to form an annular space for accommodating the rotor 2, the fixed core 4 and the measuring device 6, and is an inner member engaged with the concave groove 2c of the inner cylinder 2a. It has a peripheral edge 11a. The lower case 12 is a disk-shaped member that houses the measuring device 6 on which the fixed core 4 is installed, and has an inner peripheral edge 12a that engages with the concave groove 2d of the inner cylinder 2a.
[0018]
The rotation sensor 1 configured as described above is used with the rotor 2 attached to a steering shaft and the case 10 attached to a vehicle body side member (not shown) in the vicinity of the steering shaft.
In the rotation sensor 1, the width of the sensing unit 3 b is set to be proportional to the rotation angle of the rotor 2. For this reason, the alternating magnetic field induced by the eddy current generated in the sensing unit 3b as the rotor 2 rotates changes the impedance of the excitation coils 4b1 to 4b4 and the excitation coils 5b1 to 5b4. The fluctuation amount of the impedance of the exciting coils 4b1 to 4b4 and the exciting coils 5b1 to 5b4 is proportional to the rotation angle of the rotor 2.
[0019]
Accordingly, the rotation sensor 1 can measure the rotation angle of the rotor 2 by measuring the amount of impedance variation in the excitation coils 4b1 to 4b4 and the excitation coils 5b1 to 5b4.
Here, every time the rotor 2 makes one rotation, the rotation sensor 1 rotates the Geneva gear 7 by 1/5 of 360 °, that is, 72 ° by engaging the protrusion 2b with the protrusion 7d. As a result, the output (V) of the detection coil 8 changes in five steps according to the position of the opposing sensing unit 3b. Therefore, based on these five-stage outputs (V), the rotation sensor 1 can detect the number of rotations of the rotor 2.
[0020]
Therefore, by processing the signal when the rotation angle of the rotor 2 is measured and the signal when the rotation number of the rotor 2 is detected, it is possible to output an angle corresponding to five rotations of the handle.
Thus, in this system, when the rotation sensor 1 is provided in the steering device, the rotation detection range of the Geneva gear 7 is 360 °. Therefore, for example, in order to detect the number of rotations of the handle 5 rotation, the Geneva gear 7 And the number of teeth of the Geneva gear 7 can be as small as five. Therefore, the Geneva gear 7 can be stably rotated due to the rotation structure, and as a result, erroneous detection of the handle rotation speed can be prevented.
[0021]
Further, the Geneva gear 7 is not easily rotated by vibration because the protrusion 2b of the rotor 2 is engaged with each protrusion 7d and the tooth 7a rotates while passing through the recess 2e of the inner cylinder 2a. For this reason, when the rotation sensor 1 is provided in the steering device, the rotation number can be accurately displayed even when there is vibration associated with traveling, and the rotation sensor 1 is also excellent in reliability.
[0022]
In addition, in the conventional Geneva gear rotation number detection coil, it is necessary to provide a conductor on the coil side, but in this method, there is an advantage that the rotation sensor 1 can be easily manufactured because it is not necessary. .
Here, the Geneva gear used in the rotation sensor 1 detects the rotation speed of the rotor 2 based on intermittent rotation and the width of the conductor layer at that time. Therefore, like the Geneva gear 9 shown in FIG. 7, the conductor layer 9c provided outside the screw hole 9b on the lower surface may be formed so that the width continuously changes along the circumferential direction. In this case, the output (V) when the Geneva gear 9 does not rotate intermittently but continuously rotates is as shown in FIG. However, since the Geneva gear 9 rotates intermittently, the output (V) of the detection coil 8 becomes a discrete value corresponding to a point divided into five in the continuous output (V) shown in FIG. .
[0023]
In addition, the detection coil 8 may change the output (V) by changing the thickness of the conductor layer in the Geneva gear or by forming a groove across the width direction in the conductor layer.
In addition, the rotation sensor of the said embodiment demonstrated the case where it used for the steering device of a motor vehicle. However, the rotation sensor of the present invention can be used for any device that can obtain the relative rotation angle, rotation angle, and rotation torque between rotating shafts that rotate with each other, such as a robot arm.
[0024]
【The invention's effect】
According to invention of Claim 1, the rotation sensor which can display a rotation speed correctly can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view of a rotation sensor according to the present invention.
2A and 2B are a cross-sectional view taken along line C1-C1 and a cross-sectional view taken along line C2-C2 of the rotation sensor of FIG.
FIG. 3 is a plan view showing a sensing plate used in the rotation sensor of FIG. 1 together with the arrangement of the first excitation coil.
4 is a circuit diagram of a rotation angle measuring device used in the rotation sensor of FIG. 1. FIG.
FIG. 5 is a bottom view showing the Geneva gear used in the rotation sensor of FIG. 1 together with the arrangement of detection coils.
6 is an output characteristic diagram of a detection coil when the Geneva gear of FIG. 5 is used. FIG.
FIG. 7 is a bottom view showing a modification of the Geneva gear together with the arrangement of detection coils.
FIG. 8 is an output characteristic diagram of a detection coil when the Geneva gear of FIG. 7 is used.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Rotation sensor 2 Rotor 3 Sensing board 3a Attachment part 3b Sensing part 3c Connection part 4,5 Fixed core 4a, 5a Core main body (1st core)
4b1 to 4b4 exciting coil (first)
5b1 to 5b4 exciting coil (first)
6 measuring device 7 Geneva gear 7a tooth 7b screw hole 7c conductor layer 7d ridge 8 detection coil 8a core body (second core)
8b Excitation coil (second)
10 Case 11 Upper case 12 Lower case

Claims (1)

(I)回転するシャフトに取り付けられ、周方向に沿って幅が変化するセンシング部を有するロータと、交流励磁電流が流され、前記ロータとの間に磁気回路を形成する第1の励磁コイルと、絶縁磁性材から成形され、前記第1の励磁コイルを保持する第1のコアとを有し、固定部材に取り付けて、前記センシング部に対して前記シャフトの軸線方向に間隔を置いて対向配置される複数組の固定コアとを備えた回転センサであって、
(II)前記センシング部の回転面を挟む一方の固定部材に、回転方向に沿って幅が変化する導電体を有し、前記ロータによって回転させられるゼネバギアを備え、
(III)前記センシング部の回転面を挟む他方の固定部材に、交流励磁電流が流される第2の励磁コイルと、絶縁磁性材から成形され、前記第2の励磁コイルを保持する第2のコアとを有し、前記ロータの回転数を検出する検出コイルを備え、
( IV ) 前記対向配置された複数組の固定コアは前記固定部材の周方向(シャフトの回転周方向)に沿って中心角 90 度間隔で配置されていることを特徴とする回転センサ。
(I) a rotor having a sensing unit attached to a rotating shaft and having a width that varies along a circumferential direction; and a first excitation coil that forms a magnetic circuit between the rotor and an AC excitation current flowing therethrough A first core formed of an insulating magnetic material and holding the first exciting coil, and is attached to a fixed member and disposed opposite to the sensing portion at an interval in the axial direction of the shaft A rotation sensor comprising a plurality of sets of fixed cores,
(II) The one fixing member sandwiching the rotation surface of the sensing unit includes a conductor whose width changes along the rotation direction, and includes a Geneva gear that is rotated by the rotor ,
(III) A second exciting coil, which is formed of an insulating magnetic material, and that holds the second exciting coil on the other fixed member that sandwiches the rotation surface of the sensing unit, and an alternating exciting current flows. Comprising a detection coil for detecting the rotational speed of the rotor ,
( IV ) The rotation sensor characterized in that the plurality of sets of fixed cores arranged opposite to each other are arranged at intervals of central angles of 90 degrees along the circumferential direction of the fixed member (rotational circumferential direction of the shaft) .
JP2002144936A 2002-05-20 2002-05-20 Rotation sensor Expired - Fee Related JP4028294B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002144936A JP4028294B2 (en) 2002-05-20 2002-05-20 Rotation sensor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002144936A JP4028294B2 (en) 2002-05-20 2002-05-20 Rotation sensor

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2003337049A JP2003337049A (en) 2003-11-28
JP4028294B2 true JP4028294B2 (en) 2007-12-26

Family

ID=29704461

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2002144936A Expired - Fee Related JP4028294B2 (en) 2002-05-20 2002-05-20 Rotation sensor

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4028294B2 (en)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4833520B2 (en) * 2004-02-12 2011-12-07 古河電気工業株式会社 Displacement sensor
US7183761B2 (en) * 2004-02-20 2007-02-27 The Furukawa Electric Co., Ltd. Rotation sensor
JP2007187588A (en) * 2006-01-13 2007-07-26 Furukawa Electric Co Ltd:The Rotation sensor
JP2007271387A (en) * 2006-03-30 2007-10-18 Furukawa Electric Co Ltd:The Rotation sensor
CN109459666B (en) * 2018-12-28 2024-05-03 珠海市斯诺瓦科技有限公司 Magnetomotive spring-combined rotating seat
JP2022079088A (en) * 2020-11-16 2022-05-26 株式会社Soken Rotation angle detection device
CN115313749B (en) * 2022-10-11 2023-03-14 沈阳微控新能源技术有限公司 Flywheel energy storage device

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS53131355U (en) * 1977-03-25 1978-10-18
JPH0615330B2 (en) * 1985-04-25 1994-03-02 株式会社日立製作所 Electric power steering device
JP2002098506A (en) * 2000-09-22 2002-04-05 Furukawa Electric Co Ltd:The Rotation sensor

Also Published As

Publication number Publication date
JP2003337049A (en) 2003-11-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106965901B (en) Crank arm assembly
US6532831B2 (en) Rotation sensor
JPWO2001067059A1 (en) Rotation Sensor
JP4028294B2 (en) Rotation sensor
JP3831841B2 (en) High precision torque measuring device
US7372256B2 (en) Rotation sensor
WO2019146637A1 (en) Inductive rotation detection device
WO2008056793A1 (en) Rotation angle determining apparatus
US7999534B2 (en) Rotation sensor with detection signal timing cycle features
JP4429484B2 (en) Rotation sensor
JP3910875B2 (en) Rotation sensor
JP4369839B2 (en) Rotation sensor
JP2002098506A (en) Rotation sensor
JP4833520B2 (en) Displacement sensor
JP4028458B2 (en) Rotation sensor
JP4028559B2 (en) Rotation sensor
JP2007187588A (en) Rotation sensor
WO2008050843A1 (en) Rotation angle detecting device
JP2003315092A (en) Rotation angle sensor and torque sensor
JP4762622B2 (en) Rotation sensor
JP2004226382A (en) Rotation sensor
JP4615286B2 (en) Rotation sensor
JP2566617B2 (en) Axis rotation speed detection device
JP4532417B2 (en) Rotation sensor
JP4976039B2 (en) Rotation sensor

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20040405

RD05 Notification of revocation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7425

Effective date: 20050908

RD03 Notification of appointment of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423

Effective date: 20050916

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20060228

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20060815

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20061012

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20070918

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20071011

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101019

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101019

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111019

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121019

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131019

Year of fee payment: 6

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees