寿命2,000万往復、抵抗体素子を摩耗するブラシがない角度センサー

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DNニュース

2005年08月16日

寿命2,000万往復、抵抗体素子を摩耗するブラシがない角度センサー

図1.｢RSC24｣

図2. 内部構造

図3. シャフト位置-出力電圧特性例

　東京コスモス電機は、回転寿命がフルストローク2000万往復と長い、ロータリー式非接触角度センサー｢RSC24｣を開発した。サイズなど顧客の用途に応じて生産を開始する。
　価格は未定だが、他社同等品の半額程度を目指す。ローターを支える軸受けを樹脂ケースと共通化して構造を簡素化し、コストを抑えた。
　ハンドルやアクセルペダル、オイルのバルブなど、信頼性が要求される車載用の市場を狙う。

　従来の接触式角度センサーではブラシが抵抗体素子上を摺(しゅう)動するため、徐々に素子が削られ、回転寿命が1,000万往復とあまり長くできなかった。同製品は交流磁界を利用したインダクタ方式のため、可動接点を持たずに角度を検出する。
　また、ブラシと抵抗体素子間の接触抵抗、摩耗による特性のバラツキや、摺(しゅう)動ノイズを生じない。このため、シャフト位置と出力電圧特性の直線性は、有効電気角120度で±1.5％FS以下と低い。接触式は±3.0％FS以下が多い。

　インダクタ方式における検出誤差の要因に、ローターのガタが挙げられる。同製品では樹脂ケース、シャフト、ローターの組み立て部の構造を工夫することでガタを少なくした。詳細は明らかにしなかったが、｢ガタの影響が少ない構造にするのが難しかった｣と同社の開発部非接触開発Pマネージャーである新井誠次氏は言う。
　コストは高くなるが、軸受けにボールベアリングを使うことで、回転部や軸受け部のガタや摩耗がさらに少なくなり、寿命を1億往復にできるという。

　構成は、シャフトに取り付けた半円筒状の亜鉛ダイキャスト製ローターと、約180度ずつ配置されている2つのコイル、そして、インピーダンスを電圧に変換する回路や、温度変化に対する特性のバラツキを抑えるための温度補償回路、コネクタなどを搭載した基板から成る。
　導体であるローターが交流磁界を発生するコイルを覆うと、ローターに渦電流が流れてコイルのインピーダンスを下げる。この特性を利用して2つのコイルのインピーダンスの差により角度を検出する。

　入力電圧は5VDCで、出力電圧は入力電圧の10～90％。有効電気角は120度であるがオプションとして、140度以下に対応する。使用温度範囲は-25℃～85℃だが、コネクタを変えることで-40℃～105℃にできる。現在、360度以上の回転範囲を持つセンサーを開発中という。
(Design News Japan誌:大村泰憲、EDN Japan誌:川村祥子)

　　　　　

連絡先：

東京コスモス電機　e-mail:kawazu_hiroaki@tocos-j.co.jp

参　　考：

東京コスモス電機(ニュースリリース)

2003年12月号 design feature―各種のモーターを熟知し、用途に最適な品種を選ぶ［EDNより］