JP2003083764A

JP2003083764A - ポジションセンサ

Info

Publication number: JP2003083764A
Application number: JP2002131900A
Authority: JP
Inventors: Masahisa Niwa; 正久丹羽
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2001-06-29
Filing date: 2002-05-07
Publication date: 2003-03-19
Anticipated expiration: 2022-05-07
Also published as: JP4026405B2

Abstract

(57)【要約】【課題】精密な部品、組み立て、及び温度補償が不要
で、変位に対する出力の十分なリニアリティを得ること
ができるポジションセンサを提供する。【解決手段】ポジションセンサは、中空の巻枠１０に
巻回された検出コイル２と、検出コイル２の巻軸方向Ｘ
に変位して巻枠１０の中空部分に貫入する金属体１と、
所定の周波数及び振幅の定電流を検出コイル２に出力す
る定電流回路３と、定電流回路３が出力する定電流及び
検出コイル２のインピーダンスにより決まる検出コイル
２の両端電圧を金属体１と検出コイル２との位置情報を
示すポジション信号に変換する信号処理回路４とを備え
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、移動体の変位を検
出するポジションセンサに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の非接触式のポジションセンサは、
永久磁石と感磁性素子を用いるものが多い。この方法で
は、感磁性素子にリニアな磁界を作用させる磁気回路の
構成が最重要ポイントとなる。

【０００３】図３５は特公平６−８２０４１号公報で開
示された一例であって、断面コの字状のヨーク１００の
内上面に設けた永久磁石１０１にテーパーを形成し、永
久磁石１０１とヨーク１００の内下面との間に感磁性素
子１０２を配置して、感磁性素子１０２のＺ方向の変位
に対して磁束１０３のリニアな磁界変化を実現してい
る。

【０００４】また、最大のメリットは、感磁性素子１０
２とセンサ回路（感磁性素子１０２への電源供給、信号
処理回路）をモノリシックＩＣとして作り込み、１つの
パッケージに納めることにより小型化、部品点数の削減
を図ることができることである。

【０００５】さらに、別の従来例として特開２０００−
１８６９０３号公報で開示された高周波磁気式があり、
その構成を図３６に示す。被検出体に連動回転する回転
シャフト２０１と、回転シャフト２０１と連結片２０２
ｃで連結されて回転シャフト２０１を中心とする円周上
を回転シャフト２０１の回転に連動して移動する円弧状
の可動金属体２０２と、円周上に固定配置され、移動す
る可動金属体２０２の腕体２０２ａ，２０２ｂが夫々の
中心透孔に出入りして磁路に対する占有量が可変自在と
なるように中心軸を円弧状に湾曲させた２つのセンサコ
イル２０３ａ，２０３ｂを駆動励起して高周波数の変調
磁界を発生させ、腕体２０２ａ，２０２ｂのセンサコイ
ル２０３ａ，２０３ｂに対する出入りに応じて生じる磁
気的変化を検出するセンサ回路２０４と、センサコイル
２０３ａ，２０３ｂに流れるコイル電流を検出するため
の抵抗器２０５ａ，２０５ｂとから構成される。

【０００６】このセンサ回路２０４は図３７に示すよう
に、２つのセンサコイル２０３ａ，２０３ｂに高周波の
発振電流を流して励起駆動する発振回路２０６と、セン
サコイル２０３ａ，２０３ｂに直列に接続された抵抗器
２０５ａ，２０５ｂに流れるコイル電流に応じて発生す
る電圧信号を取り込み、検波増幅する検波増幅回路２０
７ａ，２０７ｂと、これら検波増幅回路２０７ａ，２０
７ｂの一方の出力を基準として他方との差分を出力する
誤差増幅回路２０８と誤差増幅回路２０８の出力に含ま
れるリップル成分を除去するフィルタ回路２０９と、ド
リフト補正と傾き補正と温度補正等を行うデジタルトリ
ミング回路からなる補正回路２１０と、補正回路２１０
から出力される信号を出力インピーダンスを低くして出
力端子ＯＵＴから自動車用演算制御回路（ＥＣＵ）へ検
出信号として出力する出力バッファ回路２１１とを備え
ており、電源端子Ｖｉｎから各回路への電源供給のため
の電源電圧を入力する。

【０００７】この従来例においては動金属体２０２の腕
体２０２ａ，２０２ｂを２つのセンサコイル２０３ａ，
２０３ｂに相補的に貫入させるものであり、センサコイ
ル２０３ａ，２０３ｂの各インピーダンスが変化するこ
とをセンサ回路２０４で検出するので、特公平６−８２
０４１号公報に開示されたポジションセンサほどの精密
な位置決めが不要であるというメリットがある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、特公平６−８
２０４１号公報のような磁気式のポジションセンサにお
いては、変位に対する磁界１０３のリニアリティを得る
ためには、研削加工等による正確な永久磁石１０１の寸
法出しと、永久磁石１０１と感磁性素子１０２との精密
な位置決めが必要となる。

【０００９】この感磁性素子１０２はＩｎＳｂ薄膜等を
用い、特殊な半導体プロセスを必要とするため高価であ
り、その感度特性は周囲温度による特性変化が大きいた
め、温度補償回路が不可欠となり回路が複雑となる。

【００１０】また、感磁性素子１０２とセンサ回路とを
モノリシックＩＣとして車載用に用いる場合には、フェ
ールセーフシステムの思想に基づいてセンサの検出部は
２重にしなければならず、２個のモノリシックＩＣが本
質的に必要となる。

【００１１】次に、特開２０００−１８６９０３号公報
のような高周波磁気式のポジションセンサにおいては、
定電圧Ｖｏでセンサコイル２０３ａ，２０３ｂを駆動
し、コイルインピーダンスをＺとすると、コイル電流
（Ｖｏ／Ｚ）を測定している。すなわち、コイルインピ
ーダンスＺが分母にあり、角度変化に対してコイルイン
ピーダンスＺがリニアに変化したとしても、センサ出力
であるコイル電流はリニアには変化せず、角度に対して
双曲線的に変化することになる。

【００１２】また、センサコイル２０３ａ，２０３ｂに
可動金属体２０２の腕体２０２ａ，２０２ｂが貫入して
いない角度状態では、センサコイル２０３ａ，２０３ｂ
のコイルインピーダンスはコイル巻線のインピーダンス
だけであってその温特（温度係数）の要素もコイル巻線
のみとなる。しかし、センサコイル２０３ａ，２０３ｂ
に腕体２０２ａ，２０２ｂが貫入している角度状態で
は、センサコイル２０３ａ，２０３ｂのコイルインピー
ダンスは、コイル巻線のインピーダンスと、腕体２０２
ａ，２０２ｂの貫入によるコイルインピーダンスの増加
分（インダクタンスの増大分、渦電流損、ヒステリシス
損など）がある。したがってその温度係数はインピーダ
ンス増加分の各要因別に異なった温度係数の総合となる
ので、必然的にセンサコイル２０３ａ，２０３ｂに腕体
２０２ａ，２０２ｂが貫入していない角度状態時の温度
係数とは異なる。すなわち角度によって温度係数が変わ
るのである。したがって、センサ回路２０４の補正回路
２１０でデジタルトリミングで温度補正を行うにして
も、角度によってその増幅率を変えるという厄介な補正
をしない限り正確な出力をＥＣＵに出力できない。

【００１３】さらに、センサコイル２０３ａ，２０３ｂ
が弧状になっているために均等な巻線を形成することが
困難であり、少なくとも弧の外側に密着整列巻線を形成
することは不可能である。

【００１４】本発明は、上記事由に鑑みてなされたもの
であり、その目的は、精密な部品、組み立て、及び温度
補償が不要で、変位に対する出力の十分なリニアリティ
を得ることができるポジションセンサを提供することに
ある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、所定
の周波数及び振幅の定電流を出力する定電流回路と、前
記定電流を供給される検出コイルと、前記検出コイルに
対して前記検出コイルの巻軸方向に相対変位する金属体
と、前記定電流及び前記検出コイルのインピーダンスに
より決まる電圧信号を前記金属体と前記検出コイルとの
位置情報を示すポジション信号に変換する信号処理回路
とを備えることを特徴とする。

【００１６】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、前記相対変位する金属体は、前記検出コイルの巻線
内に貫入自在であることを特徴とする。

【００１７】請求項３の発明は、コンデンサ及び検出コ
イルからなるＬＣ共振回路と、前記検出コイルに対して
前記検出コイルの巻軸方向に相対変位する金属体と、前
記ＬＣ共振回路に帰還電流を供給して前記ＬＣ共振回路
を励振する発振回路と、前記発振回路の発振振幅を所定
の値とするために前記発振回路の負性コンダクタンスを
制御することによって前記帰還電流を制御する負性コン
ダクタンス制御回路と、前記帰還電流に比例した電流出
力を前記金属体と前記検出コイルとの位置情報を示すポ
ジション信号に変換する信号処理回路とを備えることを
特徴とする。

【００１８】請求項４の発明は、請求項３の発明におい
て、前記相対変位する金属体は、前記検出コイルの巻線
内に貫入自在であることを特徴とする。

【００１９】請求項５の発明は、請求項３または４の発
明において、前記負性コンダクタンス制御回路は、前記
発振回路の発振振幅に比例した直流信号と所定の直流電
圧とを入力とする差動増幅器を具備し、前記差動増幅器
の出力結果が前記直流信号は前記所定の直流電圧よりも
小さい場合には、前記発振回路の負性コンダクタンスを
増大させるように制御し、前記差動増幅器の出力結果が
前記直流信号は前記所定の直流電圧よりも大きい場合に
は、前記発振回路の負性コンダクタンスを減少させるよ
うに制御することを特徴とする。

【００２０】請求項６の発明は、請求項５の発明におい
て、前記発振回路は前記負性コンダクタンスを形成して
前記帰還電流の値を決定する抵抗を具備し、前記抵抗は
少なくとも一部をＭＯＳＦＥＴのドレイン−ソース間抵
抗で構成され、前記負性コンダクタンス制御回路は前記
ＭＯＳＦＥＴのゲート電圧を制御し、前記ドレイン−ソ
ース間抵抗を可変とすることによって前記帰還電流を制
御することを特徴とする。

【００２１】請求項７の発明は、請求項３または４の発
明において、前記発振回路は、前記ＬＣ共振回路の一端
に直列接続されるエミッタを有したＮＰＮ型の第１のト
ランジスタと、ベースが前記第１のトランジスタのベー
スに接続されたＮＰＮ型の第２のトランジスタと、一端
が接地されるとともに他端が前記第２のトランジスタの
エミッタに接続された前記帰還電流の値を決定する抵抗
と、前記第２のトランジスタのコレクタ電流を帰還電流
として前記ＬＣ共振回路に帰還するカレントミラー回路
とを備え、前記負性コンダクタンス制御回路は、所定の
定電圧を発生する定電圧回路と、前記定電圧よりも前記
発振回路の発振振幅の方が大きい場合に前記帰還電流を
少なくする制御回路とを備えることを特徴とする。

【００２２】請求項８の発明は、請求項３または４の発
明において、前記負性コンダクタンス制御回路は、前記
発振回路の負性コンダクタンスを可変として前記帰還電
流を制御することによって、前記発振回路の発振振幅を
トランジスタのベース−エミッタ間電圧の２倍以下とす
ることを特徴とする。

【００２３】請求項９の発明は、請求項３または４の発
明において、前記負性コンダクタンス制御回路は、前記
発振回路の負性コンダクタンスを可変として前記帰還電
流を制御することによって、前記発振回路の発振振幅を
０．１〜０．７Ｖとすることを特徴とする。

【００２４】請求項１０の発明は、請求項１乃至４いず
れかの発明において、前記検出コイルの巻線のターン
数、巻線の巻ピッチ、及び前記検出コイルに入力される
信号の周波数は、前記検出コイルの巻線が有するインピ
ーダンス成分の温度係数と、前記金属体が前記検出コイ
ルに相対変位することに起因する前記検出コイルのイン
ピーダンス成分の温度係数とが等しくなる各値であるこ
とを特徴とする。

【００２５】請求項１１の発明は、請求項１乃至４いず
れかの発明において、前記金属体は、前記検出コイルの
巻線が有するインピーダンス成分の温度係数と、前記金
属体が前記検出コイルに相対変位することに起因する前
記検出コイルのインピーダンス成分の温度係数とが等し
くなる材料で形成されることを特徴とする。

【００２６】請求項１２の発明は、請求項１乃至４いず
れかの発明において、前記金属体に施された表面処理
は、前記検出コイルの巻線が有するインピーダンス成分
の温度係数と、前記金属体が前記検出コイルに相対変位
することに起因する前記検出コイルのインピーダンス成
分の温度係数とが等しくなる表面処理であることを特徴
とする。

【００２７】請求項１３の発明は、請求項１乃至４いず
れかの発明において、前記金属体は、少なくとも表面を
体積抵抗率の温度係数が小さな材料で形成されることを
特徴とする。

【００２８】請求項１４の発明は、請求項１３の発明に
おいて、前記金属体は、少なくとも表面をニッケル−ク
ロム合金、ニッケル−クロム−鉄合金、鉄−クロム−ア
ルミ合金、銅−ニッケル合金、マンガニンのうちいずれ
かで形成されることを特徴とする。

【００２９】請求項１５の発明は、請求項１３の発明に
おいて、前記金属体は、所望の長さに切断した電熱線
を、曲げ加工して形成したことを特徴とする。

【００３０】請求項１６の発明は、請求項１５の発明に
おいて、前記電熱線は、ニッケル−クロム合金、ニッケ
ル−クロム−鉄合金、鉄−クロム−アルミ合金、銅−ニ
ッケル合金、マンガニンのうちいずれかで形成されるこ
とを特徴とする。

【００３１】請求項１７の発明は、請求項１乃至４いず
れかの発明において、前記検出コイルの巻線は、ニクロ
ム、マンガニン、銅−ニッケル合金のうちいずれかで形
成されることを特徴とする。

【００３２】請求項１８の発明は、請求項１乃至４いず
れかの発明において、前記検出コイルは、巻線と、所定
の間隔毎に巻線位置決め用ガイドが形成された巻枠とで
構成され、前記巻線は前記巻線位置決め用ガイドに沿っ
て前記巻枠に巻回されることを特徴とする。

【００３３】請求項１９の発明は、請求項１乃至４いず
れかの発明において、前記検出コイルの巻線はスプリン
グコイルであることを特徴とする。

【００３４】請求項２０の発明は、請求項１乃至４いず
れかの発明において、前記金属体はパイプ状であること
を特徴とする。

【００３５】請求項２１の発明は、請求項１乃至４いず
れかの発明において、前記金属体は非金属の表面に金属
板が取り付けられてなることを特徴とする。

【００３６】請求項２２の発明は、請求項１乃至４いず
れかの発明において、前記信号処理回路は、前記金属体
と前記検出コイルとの位置情報を含んだ信号をデジタル
信号に変換するＡ／Ｄ変換回路と、前記デジタル信号を
デジタルトリミングする補正回路とを備える信号補正回
路を具備し、前記信号処理回路が出力する前記ポジショ
ン信号は、位置検出に必要な分解能を満たすビット数の
デジタル信号であることを特徴とする。

【００３７】請求項２３の発明は、請求項１乃至４いず
れかの発明において、前記信号処理回路は、前記金属体
と前記検出コイルとの位置情報を含んだ信号をデジタル
信号に変換するＡ／Ｄ変換回路と、前記デジタル信号を
デジタルトリミングする補正回路とを備える信号補正回
路を具備し、前記信号処理回路が出力する前記ポジショ
ン信号は、出力開始信号と、前記出力開始信号が出力し
てから前記位置情報に応じた時間を経て出力されるパル
ス信号とから構成されることを特徴とする。

【００３８】請求項２４の発明は、請求項１乃至４いず
れかの発明において、前記信号処理回路は、前記金属体
と前記検出コイルとの位置情報を含んだ信号をデジタル
信号に変換するＡ／Ｄ変換回路と、前記デジタル信号を
デジタルトリミングする補正回路とを備える信号補正回
路を具備し、前記信号処理回路が出力する前記ポジショ
ン信号は、出力開始信号と、前記出力開始信号に続いて
出力される前記位置情報に応じたデューティ比のパルス
信号とから構成されることを特徴とする。

【００３９】請求項２５の発明は、請求項１乃至４いず
れかの発明において、前記信号処理回路は、前記金属体
と前記検出コイルとの位置情報を含んだ信号をデジタル
信号に変換するＡ／Ｄ変換回路と、前記デジタル信号を
デジタルトリミングする補正回路とを備える信号補正回
路を具備し、前記信号処理回路が出力する前記ポジショ
ン信号は、出力開始信号と、前記出力開始信号に続いて
出力される前記位置情報に応じたパルス幅のパルス信号
とから構成されることを特徴とする。

【００４０】請求項２６の発明は、請求項１乃至４いず
れかの発明において、前記信号処理回路は、前記金属体
と前記検出コイルとの位置情報を含んだ信号をデジタル
信号に変換するＡ／Ｄ変換回路と、前記デジタル信号を
デジタルトリミングする補正回路とを備える信号補正回
路を具備し、前記信号処理回路が出力する前記ポジショ
ン信号は、出力開始信号と、前記出力開始信号に続いて
出力される前記位置情報に応じた数のパルス信号とから
構成されることを特徴とする。

【００４１】請求項２７の発明は、請求項１乃至４いず
れかの発明において、前記検出コイルを２つ具備し、前
記２つの検出コイルは構造部材に取り付けられた同一の
前記金属体を共用することを特徴とする。

【００４２】請求項２８の発明は、請求項１または２の
発明において、前記検出コイルを２つ具備し、同一の前
記定電流回路が所定の周波数及び振幅の定電流を前記２
つの検出コイルに出力することを特徴とする。

【００４３】請求項２９の発明は、請求項２７または２
８の発明において、前記各回路の能動回路はモノリシッ
クＩＣで構成したことを特徴とする。

【００４４】請求項３０の発明は、請求項１乃至４いず
れかの発明において、前記金属体の端部から所定の長さ
の部分を、他の部分より磁束が通りやすくしたことを特
徴とする。

【００４５】請求項３１の発明は、請求項３０の発明に
おいて、前記金属体の端部から所定の長さの部分は、他
の部分より太いことを特徴とする。

【００４６】請求項３２の発明は、請求項３０の発明に
おいて、前記金属体の端部から所定の長さの部分は、他
の部分より透磁率が高い材料で形成されることを特徴と
する請求項３０記載のポジションセンサ。

【００４７】請求項３３の発明は、請求項３０の発明に
おいて、前記金属体の端部から所定の長さの部分は、他
の部分より透磁率が高い材料で表面処理されたことを特
徴とする。

【００４８】請求項３４の発明は、請求項３３の発明に
おいて、前記金属体は端部から所定の長さの部分の表面
にパーマロイめっきを施した電磁ステンレスからなるこ
とを特徴とする。

【００４９】請求項３５の発明は、請求項１乃至４いず
れかの発明において、前記金属体の端部は、面取り処理
を行ってエッジを除去したことを特徴とする。

【００５０】請求項３６の発明は、請求項１乃至４いず
れかの発明において、前記検出コイルは所定の曲率で湾
曲した形状を有しており、前記検出コイルを固定し、前
記検出コイルの曲率変化を矯正する手段を有するハウジ
ングを備えることを特徴とする。

【００５１】請求項３７の発明は、請求項３６の発明に
おいて、前記ハウジングは前記検出コイルの内側半径部
分の少なくとも一部に当接することによって、前記検出
コイルの曲率変化を矯正することを特徴とする。

【００５２】請求項３８の発明は、請求項１乃至４いず
れかの発明において、前記検出コイルを巻回した巻枠を
備え、組み立て前に前記コイルと巻枠とを樹脂モールド
したことを特徴とする。

【００５３】請求項３９の発明は、請求項１乃至４いず
れかの発明において、２つの前記検出コイルを各々巻回
した２つの巻枠を備え、組み立て前に２つの前記コイル
と２つの前記巻枠とを一体に樹脂モールドしたことを特
徴とする。

【００５４】請求項４０の発明は、請求項２または４の
発明において、２つの前記検出コイルを備え、前記検出
コイルに貫入する２つの前記金属体を一体に樹脂モール
ドしたことを特徴とする。

【００５５】請求項４１の発明は、請求項２または４の
発明において、同一の曲率で湾曲した２つの前記検出コ
イルと、回転軸を中心に回転することで前記２つの検出
コイルに各々貫入し、同一の曲率で湾曲した２つの前記
金属体とを備え、２つの前記検出コイルは、前記金属体
の回転軸方向に重ねて配置されることを特徴とする。

【００５６】請求項４２の発明は、請求項２または４の
発明において、互いに異なる曲率で湾曲した２つの前記
検出コイルと、回転軸を中心に回転することで前記２つ
の検出コイルに各々貫入し、互いに異なる曲率で湾曲し
た２つの前記金属体とを備え、２つの前記検出コイル
は、前記金属体の回転軸に対して同一回転角度上、且つ
同一平面上に配置されることを特徴とする。

【００５７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。

【００５８】（実施形態１）本実施形態のポジションセ
ンサの検出コイルの断面構造、回路構成を、図１，２に
各々示す。

【００５９】ポジションセンサは、中空の巻枠１０に巻
回された検出コイル２と、検出コイル２の巻軸方向Ｘに
変位して巻枠１０の中空部分に貫入する金属体１と、所
定の周波数及び振幅の定電流Ｉｄを検出コイル２に出力
する定電流回路３と、定電流回路３が出力する定電流Ｉ
ｄ及び検出コイル２のインピーダンスＺにより決まる検
出コイル２の両端電圧を金属体１と検出コイル２との位
置情報を示すポジション信号に変換する信号処理回路４
とを備える。

【００６０】定電流回路３は、定電圧をエミッタに接続
し、コレクタを交流電源Ｊ１に接続して、コレクタ−ゲ
ート間を短絡したＰＮＰ型のトランジスタＱ１と、定電
圧をエミッタに接続し、コレクタを検出コイル２に接続
して、ゲートをトランジスタＱ１のゲートと接続したＰ
ＮＰ型のトランジスタＱ２とを備えて、検出コイル２に
定電流Ｉｄを出力する。本実施形態ではこのように定電
流回路３を構成しているが、他の構成の定電流回路であ
ってもよい。

【００６１】本実施形態では、検出コイル２の両端電圧
は、定電流Ｉｄ×検出コイル２のインピーダンスＺで表
され、検出コイル２のインピーダンスＺが、検出コイル
２に対する金属体１の変位量（金属体１が回転運動する
場合には金属体１の角度）に対してリニアに変化するな
らば、検出コイル２の両端電圧も検出コイル２に対する
金属体１の変位量に対してリニアに変化する。したがっ
て、検出コイル２のインピーダンスＺが、検出コイル２
に対する金属体１の変位量に対してリニアに変化するな
らば、ポジション信号も検出コイル２に対する金属体１
の変位量に対してリニアに変化し、変位に対する出力の
十分なリニアリティを得ることができる。また、図３５
のような永久磁石と感磁性素子とを用いる方式と比較す
ると、精密な部品、組み立て、及び温度補償が不要とな
る。

【００６２】なお、金属体１は検出コイル２の巻枠１０
の中空部分に貫入する構成でなくてもよく、金属体１は
検出コイル２の巻軸方向Ｘに変位して検出コイル２に近
接する構成であってもよい。

【００６３】また、金属体１と検出コイル２との間の相
対変位であるので、金属体１と検出コイル２とのどちら
が巻軸方向Ｘに変位してもよい。

【００６４】（実施形態２）本実施形態のポジションセ
ンサの検出コイルの断面構造、回路ブロック、回路構成
を、図３，４，６に各々示す。

【００６５】検出コイル２の構造は、実施形態１と同様
に、中空の巻枠１０に巻回された検出コイル２と、検出
コイル２の巻軸方向Ｘに変位して巻枠１０の中空部分に
貫入する金属体１とから構成される。

【００６６】ここで、図５は近接スイッチの回路ブロッ
クを示しており、本実施形態のポジションセンサは近接
スイッチと同じ考え方を利用している。近接スイッチに
おいては、検出コイル２’とコンデンサＣ１’とを並列
に接続したＬＣ共振回路が制御回路８に接続されてお
り、このＬＣ共振回路は、制御回路８から出力される帰
還電流Ｉｆ’によって発振を持続される。

【００６７】ここで、検出コイル２’はコンダクタンス
Ｇｃ’を有し、制御回路８は負性コンダクタンスＧｏｓ
ｃ’を有しており、負性コンダクタンスＧｏｓｃ’は、
制御回路８の発振振幅Ｖｔ’、帰還電流Ｉｆ’より−Ｉ
ｆ／Ｖｔで表される。

【００６８】そして、検出コイル２’のコンダクタンス
Ｇｃが制御回路８の負性コンダクタンスＧｏｓｃ’の絶
対値より大きいと発振条件は成立しなくなり、発振は停
止する。逆にコンダクタンスＧｃ’が負性コンダクタン
スＧｏｓｃ’の絶対値より小さいと発振条件は成立し、
発振する。近接スイッチにおいては、負性コンダクタン
スＧｏｓｃ’は所定の設定値であって、コンダクタンス
Ｇｃ’が金属体の移動と共に変化することによって、発
振したり、発振停止したりする。

【００６９】次に図４にその回路ブロックを示すポジシ
ョンセンサは、検出コイル２とコンデンサＣ１とを並列
に接続したＬＣ共振回路と、ＬＣ共振回路に帰還電流Ｉ
ｆを供給してＬＣ共振回路を励振する発振回路５と、帰
還電流Ｉｆを検波する検波回路６と、発振回路５の負性
コンダクタンスＧｏｓｃを制御することによって帰還電
流Ｉｆを制御する負性コンダクタンス制御回路７と、帰
還電流Ｉｆに比例した電流出力を金属体１と検出コイル
２との位置情報を示すポジション信号に変換する信号処
理回路４とを備えており、検出コイル２はコンダクタン
スＧｃを有する。

【００７０】以下、本実施形態のポジションセンサの動
作について説明する。

【００７１】まず、検出コイル２のコンダクタンスＧｃ
の変化に合わせて発振回路５の負性コンダクタンスＧｏ
ｓｃを制御し、常に発振条件が成立するか否かの限界状
態にする。その手段としては発振振幅Ｖｔをモニタし、
発振振幅Ｖｔを所定の値（かなり小さい値）に合わせる
ように負性コンダクタンスＧｏｓｃを制御するのであ
る。ここで、所定の振幅で負性コンダクタンスＧｏｓｃ
が変化するということは、帰還電流Ｉｆが変化するとい
うことである。そこで帰還電流Ｉｆを検波すれば、負性
コンダクタンスＧｏｓｃを検波していることになり、さ
らに常に発振条件が成立するか否かの限界状態にあるこ
とから負性コンダクタンスＧｏｓｃ≒−コンダクタンス
Ｇｃであるので、コンダクタンスＧｃを検波しているこ
とになる。

【００７２】検出コイル２のインピーダンスＺは、図１
０に示すように直流抵抗成分Ｒｓと交流抵抗成分Ｌｓと
の直列回路、及びインダクタンス成分Ｌｐとコンダクタ
ンス成分Ｇとの並列回路のようにも表され、インピーダ
ンスＺはこれら複数の各要素を合計したものである。本
実施形態においては、コンダクタンス成分Ｇのみに注目
しているので、コンダクタンスＧの温度係数のみ制御で
きればよいというメリットがある。

【００７３】図６は本実施形態の具体的な回路構成を示
しており、発振回路５は、コレクタ−ベース間を短絡し
たＮＰＮ型のトランジスタＱ５と、トランジスタＱ５の
コレクタに接続したバイアス回路Ｂ１と、制御電圧を各
エミッタと接続してカレントミラー回路を構成するＰＮ
Ｐ型のトランジスタＱ３，Ｑ４と、ベースをトランジス
タＱ５のベースと接続し、コレクタをトランジスタＱ４
のコレクタと接続し、エミッタを帰還電流Ｉｆを調節す
る抵抗Ｒ１及び可変抵抗ＶＲ１の並列回路に接続してエ
ミッタフォロワを構成するＮＰＮ型のトランジスタＱ６
とから構成されて、トランジスタＱ５のエミッタは、一
端を接地した検出コイル２及びコンデンサＣ１を並列に
接続したＬＣ共振回路に接続し、検出コイル２はコンダ
クタンスＧｃを有する。

【００７４】検波回路６はＮＰＮ型のトランジスタＱ７
で構成され、トランジスタＱ７のベースはバイアス回路
Ｂ１に接続され、コレクタは制御電圧に接続される。負
性コンダクタンス制御回路７は、反転入力端子にトラン
ジスタＱ７のエミッタ、抵抗Ｒ２、コンデンサＣ２を接
続され、非反転入力端子に直流電源Ｅ１を接続されたコ
ンパレータＣＰ１で構成され、コンパレータＣＰ１の出
力に応じた抵抗値に可変抵抗ＶＲ１の抵抗値は変化す
る。

【００７５】信号処理回路４は、エミッタを制御電圧に
接続し、ゲートをトランジスタＱ３，Ｑ４のゲートに接
続したＰＮＰ型のトランジスタＱ８と、トランジスタＱ
８のコレクタに接続したコンデンサＣ８，抵抗Ｒ３の並
列回路とから構成され、抵抗Ｒ３の両端電圧がポジショ
ン信号Ｖｏｕｔとして出力される。

【００７６】次にこの回路の動作について説明する。

【００７７】ＬＣ共振回路の両端には、検出コイル２の
インダクタンス値とコンデンサＣ１の静電容量値とから
決まる周波数の発振電圧が生じ、トランジスタＱ３から
帰還電流Ｉｆを正帰還することによって発振を持続させ
ている。その発振振幅Ｖｔを、コレクタとベースを短絡
してダイオード接続したトランジスタＱ５のベース−エ
ミッタを介してトランジスタＱ６のベースに入力する
と、トランジスタＱ６のベースに入力した電流に応じ
て、トランジスタＱ６のコレクタ電流は流れ、そのコレ
クタ電流に応じてトランジスタＱ３，Ｑ４からなるカレ
ントミラー回路の作用によって帰還電流ＩｆがＬＣ共振
回路に正帰還される。このとき、トランジスタＱ６はエ
ミッタフォロワに構成されており、トランジスタＱ６の
エミッタ電位（抵抗Ｒ１と可変抵抗ＶＲ１の並列回路の
電位）に応じて、帰還電流Ｉｆの電流値は制御される。

【００７８】そして、負性コンダクタンス制御回路７の
差動増幅器であるコンパレータＣＰ１は、検波回路６を
介して反転入力端子に入力された発振振幅Ｖｔに比例し
た直流信号と、しきい値である直流電源Ｅ１の電圧値と
を比較して、その比較結果を可変抵抗ＶＲ１の制御端に
出力する。

【００７９】可変抵抗ＶＲ１は、比較結果が発振振幅Ｖ
ｔはしきい値よりも小さい場合には、発振回路５の負性
コンダクタンスＧｏｓｃを増大させるように制御され
て、即ち抵抗値は小さくなる。比較結果が発振振幅Ｖｔ
はしきい値よりも大きい場合には、発振回路５の負性コ
ンダクタンスＧｏｓｃを減少させるように制御されて、
即ち抵抗値は大きくなる。そして、可変抵抗ＶＲ１の抵
抗値を小さくすると、帰還電流Ｉｆは増大して発振振幅
Ｖｔは大きくなり、可変抵抗ＶＲ１の抵抗値を大きくす
ると、帰還電流Ｉｆは低減して発振振幅Ｖｔは小さくな
る。

【００８０】このように発振振幅Ｖｔを所定の値に合わ
せるために、可変抵抗ＶＲ１の抵抗値を変化させて負性
コンダクタンスＧｏｓｃを制御している。

【００８１】また、信号処理回路４は、トランジスタＱ
８を介して帰還電流Ｉｆに比例した電流Ｉｏｕｔを抵抗
Ｒ３に流し込み、抵抗Ｒ３の両端電圧をポジション信号
Ｖｏｕｔとして出力する。

【００８２】このように、ポジション信号Ｖｏｕｔは、
帰還電流Ｉｆに比例している。また、発振回路５の負性
コンダクタンスＧｏｓｃが、検出コイル２に対する金属
体１の変位量（金属体１が回転運動する場合には金属体
１の角度）に対してリニアに変化するならば、帰還電流
Ｉｆも検出コイル２に対する金属体１の変位量に対して
リニアに変化する。したがって、ポジション信号Ｖｏｕ
ｔは発振回路５の負性コンダクタンスＧｏｓｃに比例
し、負性コンダクタンスＧｏｓｃが検出コイル２に対す
る金属体１の変位量に対してリニアに変化するならば、
ポジション信号Ｖｏｕｔも検出コイル２に対する金属体
１の変位量に対してリニアに変化し、変位に対する出力
の十分なリニアリティを得ることができて、精密な部
品、組み立て、及び温度補償が不要となる。

【００８３】次に、図７に示す回路構成は、図６に示し
た回路構成と略同様であるが、可変抵抗ＶＲ１をＭＯＳ
ＦＥＴＴ１に置き換えた点が異なり、ゲートに印加され
るコンパレータＣＰ１の出力によってドレイン−ソース
間抵抗を変化させて負性コンダクタンスＧｏｓｃを制御
している。なおＭＯＳＦＥＴＴ１と抵抗Ｒ１とは並列接
続しても、直列接続してもよい。

【００８４】図８（ａ）は、ＭＯＳＦＥＴＴ１のドレイ
ン−ソース間電圧Ｖｄｓとドレイン電流Ｉｄとの関係を
示し、ゲート−ソース間電圧Ｖｇｓが１Ｖ，２Ｖ，３Ｖ
の時に曲線Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３が各々対応する。線形領域
Ｓ１でのドレイン電流Ｉｄを求める式は、Ｉｄ＝ｋ×
｛（Ｖｇｓ−Ｖｔｈ）×Ｖｄｓ−Ｖｄｓ^２／２｝で表さ
れる（Ｖｄｓ：ドレイン−ソース間電圧、Ｖｇｓ：ゲー
ト−ソース間電圧、Ｖｔｈ：しきい値電圧、ｋ：酸化膜
容量，ゲート長，ゲート幅，電子移動度で決まる定
数）。したがって、ＭＯＳＦＥＴの製造でしきい値電圧
Ｖｔｈの設定を適切に行えば、ドレイン−ソース間電圧
Ｖｄｓが小さい領域（例えば０．５Ｖ以下）において、
ドレイン−ソース間電圧Ｖｄｓとドレイン電流Ｉｄとを
略比例関係で変化させることができ、しかもその傾き
（オン抵抗の逆数になる）をゲート−ソース間電圧Ｖｇ
ｓで制御することが可能となる。

【００８５】さらに、発振回路５では、発振振幅Ｖｔが
大きくなると帰還電流Ｉｆも比例的に大きくなる。した
がって図６に示す回路構成では、発振時の安定状態にお
いて発振振幅Ｖｔは大振幅となるが、図７に示すＭＯＳ
ＦＥＴＴ１を用いた回路構成では、発振振幅Ｖｔがある
程度以上の大振幅になると（すなわちドレイン−ソース
間電圧Ｖｄｓが大きくなると）、ドレイン電流Ｉｄは飽
和するのでそれ以上振幅が大きくなることはない。

【００８６】図８（ｂ）は、バイポーラトランジスタの
コレクタ−エミッタ間電圧Ｖｃｅとコレクタ電流Ｉｃと
の関係を示し、ベース電流Ｉｂが２０μＡ，５０μＡ，
１００μＡの時に曲線Ｙ４，Ｙ５，Ｙ６が各々対応し、
線形領域はＳ２に対応する。ベース電流Ｉｂを適当に変
化させたとしても、コレクタ電流Ｉｃがコレクタ−エミ
ッタ間電圧Ｖｃｅに対して略直線的に変化するのは、せ
いぜいコレクタ−エミッタ間電圧Ｖｃｅが０．２Ｖ程度
以下の領域に限られてしまう。したがって、コレクタ−
エミッタ間電圧Ｖｃｅが０．２Ｖ程度以下の振幅しか用
いないのであればベース電流Ｉｂを制御してバイポーラ
トランジスタを可変抵抗としてＭＯＳＦＥＴＴ１と同様
に用いることができるが、コレクタ−エミッタ間電圧Ｖ
ｃｅの振幅が小さすぎると信号処理が難しくなる。ま
た、コレクタ−エミッタ間電圧Ｖｃｅが０．２Ｖ以上の
振幅となると可変抵抗として動作ができなくなるので、
負性コンダクタンスＧｏｓｃを制御することが難しくな
る。

【００８７】図９は、発振振幅Ｖｔを所定の値に合わせ
るための別の回路構成である。

【００８８】まず構成について説明する。発振回路５
は、コレクタ−ベース間を短絡したＮＰＮ型のトランジ
スタＱ５と、トランジスタＱ５のコレクタに接続したバ
イアス回路Ｂ１と、制御電圧を各エミッタと接続してカ
レントミラー回路を構成するＰＮＰ型のトランジスタＱ
３，Ｑ４と、ベースをトランジスタＱ５のベースと接続
し、コレクタをトランジスタＱ４のコレクタと接続し、
エミッタを帰還電流Ｉｆを調節する抵抗Ｒ１に接続して
エミッタフォロワを構成するＮＰＮ型のトランジスタＱ
６、コレクタをトランジスタＱ６のエミッタに接続し、
エミッタを制御電圧に接続したＰＮＰ型トランジスタＱ
９とから構成されて、トランジスタＱ５のエミッタは、
一端を接地した検出コイル２及びコンデンサＣ１を並列
に接続したＬＣ共振回路に接続している。

【００８９】負性コンダクタンス制御回路７は、コレク
タをトランジスタＱ９のベースに接続し、ベースをトラ
ンジスタＱ５，Ｑ６のベースに接続したＮＰＮ型のトラ
ンジスタＱ１０と、一端をトランジスタＱ１０のエミッ
タに接続し他端を設置した抵抗Ｒ４と定電圧源Ｅ２との
直列回路とから構成される。

【００９０】信号処理回路４は、エミッタを制御電圧に
接続し、ゲートをトランジスタＱ３，Ｑ４のゲートに接
続したＰＮＰ型のトランジスタＱ８と、トランジスタＱ
８のコレクタに接続したコンデンサＣ３，抵抗Ｒ３の並
列回路とから構成され、抵抗Ｒ３の両端電圧がポジショ
ン信号Ｖｏｕｔとして出力される。

【００９１】次にこの回路の動作について説明する。

【００９２】検出コイル２の両端には、検出コイル２の
インダクタンス値とコンデンサＣ１の静電容量値とから
決まる周波数の発振電圧が生じ、トランジスタＱ３から
帰還電流Ｉｆを正帰還することによって発振を持続させ
ている。その発振振幅Ｖｔを、コレクタとベースを短絡
してダイオード接続したトランジスタＱ５のベース−エ
ミッタを介してトランジスタＱ６のベースに入力する
と、トランジスタＱ６のベースに入力した電流に応じ
て、トランジスタＱ６のコレクタ電流は流れ、そのコレ
クタ電流に応じてトランジスタＱ３，Ｑ４からなるカレ
ントミラー回路の作用によって帰還電流ＩｆがＬＣ共振
回路に正帰還される。このとき、トランジスタＱ６はエ
ミッタフォロワに構成されており、トランジスタＱ６の
エミッタ電位（抵抗Ｒ１の電位）に応じて、帰還電流Ｉ
ｆの電流値は制御される。

【００９３】そして、発振振幅Ｖｔが定電圧源Ｅ２の定
電圧を超えた場合、発振振幅Ｖｔの電位を有したトラン
ジスタＱ１０のエミッタ電位も定電圧を超えることにな
る。このとき、トランジスタＱ１０は抵抗Ｒ４にコレク
タ電流を流すように動作し、それによってトランジスタ
Ｑ９にベース電流が流れるように制御され、コレクタ電
流を抵抗Ｒ１に流すようになる。

【００９４】こうして、抵抗Ｒ１にトランジスタＱ９の
コレクタ電流が流れることにより、抵抗Ｒ１の両端電位
差が大きくなり、トランジスタＱ６のエミッタ電位が上
昇する。すると、トランジスタＱ６のベース−エミッタ
間電位差が小さくなって、トランジスタＱ６のコレクタ
電流が小さくなる。したがって、トランジスタＱ６のコ
レクタ電流がトランジスタＱ３，Ｑ４を備えるカレント
ミラー回路により折り返されてなるＬＣ共振回路への帰
還電流Ｉｆも小さくなり、発振振幅Ｖｔが減少する。

【００９５】このように図９に示す回路においても、結
局は総合的に見たコンダクタンスＧｏｓｃを制御するこ
とによって、発振振幅Ｖｔを所定の値に制御している。

【００９６】また、信号処理回路４は、トランジスタＱ
８を介して帰還電流Ｉｆに比例した電流Ｉｏｕｔを抵抗
Ｒ３に流し込み、抵抗Ｒ３の両端電圧をポジション信号
Ｖｏｕｔとして出力する。

【００９７】ここで、図６，７，９に示す回路をＩＣ回
路化した場合には、ＮＰＮ型のトランジスタＱ５のコレ
クタ電位が−Ｖｂｅ（Ｖｂｅはベースエミッタ間電位
差）を下回って負電位としてはならない。すなわち、ト
ランジスタＱ５のコレクタの電位は、接地電位を基準と
して正弦波状に変動する発振振幅ＶｔよりもＶｂｅだけ
高くシフトした電位をとるのであるから、発振振幅Ｖｔ
が２Ｖｅを超えてはならないという制約と同じである。
この制約の理由は、ＩＣ回路化した場合には、ＮＰＮト
ランジスタは、ＩＣチップ上では、Ｎ型エピタキシャル
層として形成される。このＮ型エピタキシャル層は、接
地電位に接続されたＰ型サブストレートと接しているた
めに、ＮＰＮ型であるトランジスタＱ５のコレクタ電位
が−Ｖｂｅよりも小さくなると、トランジスタＱ５のＰ
Ｎ接合が順方向にバイアスされることになり、寄生ダイ
オードが導通してしまう。実際には、Ｐ型サブストレー
トから寄生的に電流が流れ出すことにより、寄生ダイオ
ードの導通のみならず、ＩＣチップ上の他の回路部分に
も悪影響を及ぼす恐れがあるためである。

【００９８】また、発振振幅Ｖｔが大きいと発振条件成
立限界から遠くなり、振幅が小さすぎると扱いにくい
が、負性コンダクタンス制御回路７が発振振幅Ｖｔを
０．１〜０．７Ｖとなるように制御すれば、発振条件が
成立限界に近く、且つ検波、信号処理に適している。

【００９９】なお、金属体１は検出コイル２の巻枠１０
の中空部分に貫入する構成でなくてもよく、金属体１は
検出コイル２の巻軸方向Ｘに変位して検出コイル２に近
接する構成であってもよい。

【０１００】さらに、金属体１と検出コイル２との間の
相対変位であるので、金属体１と検出コイル２とのどち
らが巻軸方向Ｘに変位してもよい。

【０１０１】（実施形態３）本実施形態のポジションセ
ンサの構成は実施形態１または実施形態２と同様であ
り、同様の構成には同一の符号を付して説明は省略す
る。

【０１０２】本実施形態では、検出コイル２のインピー
ダンスＺの温度変化が、金属体１と検出コイル２との相
対変位によって変わらないようにするための温度補償の
方法について説明する。

【０１０３】まず、温度補償の第１の方法として、金属
体１が検出コイル２に貫入していない場合のインピーダ
ンスＺの温度係数を金属体１が検出コイル２に貫入した
場合の温度係数に合わせる方法について説明する。

【０１０４】検出コイル２のインピーダンスＺは図１０
（ａ）に示すように抵抗成分Ｒｓとインダクタンス成分
Ｌｓとの直列回路と等価であり、図１０（ｂ）に示すよ
うにインダクタンス成分Ｌｐとコンダクタンス成分Ｇと
の並列回路と等価である。

【０１０５】インダクタンス成分Ｌｓには表皮効果によ
る成分があり、表皮厚さが十分薄く、周波数一定の場合
の表皮効果は体積抵抗率ρの１／２乗に比例するので、
温度係数も体積抵抗率ρの１／２乗の影響を受ける。図
１１は、表皮効果による銅線の抵抗値変動を示すグラフ
で、周波数と銅線の抵抗値との関係を示す。線径が０．
３２ｍｍ，０．１６ｍｍ，０．１０ｍｍ，０．０７ｍｍ
の時に曲線Ｙ７，Ｙ８，Ｙ９，Ｙ１０が各々対応してお
り、表皮効果の影響で、コイルの線径と周波数とにより
抵抗の変化の具合が変わる。

【０１０６】また、抵抗成分Ｒｓの温度係数は、巻線材
の体積抵抗率ρの温度係数に大きく依存し、抵抗成分Ｒ
ｓは近接効果の影響も受けている。

【０１０７】図１２は、近接効果による銅線の抵抗値変
動を示すグラフで、周波数と銅線の抵抗値との関係を示
す。線径及び巻数が０．１６ｍｍ４０Ｔ，０．０７ｍ
ｍ６０Ｔの時に曲線Ｙ１１，Ｙ１２が各々対応してい
る。近接効果は、コイルの巻線の巻きピッチが狭い場合
に、電流が巻線内を一様に流れなくなる現象であり、巻
線ピッチが狭いほど影響が強いが、線径によっても影響
は異なる。近接効果による成分は、体積抵抗率ρの−１
乗の依存性があるので、その温度係数も体積抵抗率ρの
−１乗の影響を受ける。

【０１０８】すなわち、線径が太いか、あるいは周波数
が高い場合、表皮効果、近接効果により、金属体１が貫
入していない時のインピーダンスＺまたはコンダクタン
スＧの温度係数が小さくなる。

【０１０９】したがって、巻線材の体積抵抗率ρ、線
径、巻数、巻きピッチ及び周波数を適切に設定すること
により、金属体１が貫入していない変位状態での直流抵
抗成分、表皮効果成分、近接効果成分のバランスを制御
して、検出コイル２のインピーダンスＺまたはコンダク
タンスＧの温度係数を小さくすることができるので、変
位量によって温度係数が変わるという従来の問題点を解
消することができる。

【０１１０】銅は体積抵抗率ρの温度係数が非常に大き
いため、巻線材としては銅よりも体積抵抗率ρの温度係
数が小さいものを選択することが望ましい。具体的に
は、ニクロム、マンガニン、銅−ニッケル合金のうちい
ずれかで検出コイル２の巻線を形成すればよい。特に銅
−ニッケル合金は、その成分比を変えることで体積抵抗
率ρの値を制御できるので好適である。

【０１１１】次に、金属体１が検出コイル２に貫入して
いる場合のインピーダンスＺの温度係数を金属体１が検
出コイル２に貫入していない場合の温度係数に合わせる
温度補償の第２の方法について説明する。

【０１１２】金属体１が検出コイル２に貫入することに
よる検出コイル２のインピーダンスＺやコンダクタンス
Ｇの増加は、その金属体１の体積抵抗率ρ、透磁率μに
起因する。したがって、その温度係数も金属体１の体積
抵抗率ρ、透磁率μの温度係数に関係するのであるか
ら、金属体１が検出コイル２に貫入している場合の温度
係数を、金属体１が検出コイル２に貫入していない場合
の温度係数に合わせるように適した体積抵抗率ρ、透磁
率μを有する金属体１を選択する、または金属体１の表
面が適した体積抵抗率ρ、透磁率μとなるような表面処
理を施せばよい。

【０１１３】ここで、一般にポジションセンサを使用す
る雰囲気温度はせいぜい１２０〜１３０℃であり、その
雰囲気温度よりも金属体１のキュリー温度は十分に高
い。透磁率μは、キュリー温度付近で急激に小さくなる
特性を有しており、逆にポジションセンサを使用する温
度領域では透磁率μはほとんど変化しない。

【０１１４】したがって、検出コイル２のインピーダン
スＺやコンダクタンスＧの増加に起因するもう１つの要
素である体積抵抗率ρの変化が小さな材料で少なくとも
その表面が形成された金属体１を用いることによって、
インピーダンスＺやコンダクタンスＧの温度係数を小さ
くして、検出コイル２のインピーダンスＺやコンダクタ
ンスＧの温度による変動を小さくすることができる。

【０１１５】例えば、実施形態１の検出コイル２のイン
ピーダンス変化によって位置検出を行うポジションセン
サでは、このインピーダンスの内訳の大部分はインダク
タンスであり、検出コイル２に定電流が流れて発生する
磁界は検出コイル２の軸方向となる。すると、この軸方
向の磁界を消そうとする環状の電流（いわゆる渦電流）
が金属体１の内部に流れる。この環状電流は検出コイル
２のインダクタンスを低下させる作用があり、大きさは
印加される磁界の大きさや周波数（定電流、固定周波数
であれば変動しない）以外に、金属体１の体積抵抗率が
関係する。すなわち金属体１の体積抵抗率が大きいほど
環状電流は小さくなり、インダクタンスを低下させる作
用は小さくなる。それゆえ、金属体の体積抵抗率に温度
特性があればインダクタンスにも温度特性ができ、イン
ダクタンスの温度特性はインピーダンスの温度特性に大
きく影響する。

【０１１６】実際に検出コイル２をインピーダンス要素
として用いる場合には検出コイル２に供給する電流は数
十ＫＨｚ〜数百ＫＨｚで駆動することが多いので、その
周波数では検出コイル２が発生する磁界は金属体１の内
部には届かず、表面付近に集まることになる。

【０１１７】そこで、体積抵抗率ρの小さな材料である
ニッケル−クロム合金、ニッケル−クロム−鉄合金、鉄
−クロム−アルミ合金、銅−ニッケル合金、マンガニン
のうちいずれかで金属体１の少なくとも表面を形成すれ
ばよい。これらの材料は電熱用材料と呼ばれており、抵
抗の温度係数が小さく、また、鉄やニッケルは磁性材料
なので合金としても磁性を有するものがあり、したがっ
て検出コイル２のインピーダンス変化が大きく取れる。

【０１１８】なお、実施形態２においても同様に金属体
１の表面付近での体積抵抗率で環状電流の大きさが決ま
るため、金属体１の表面付近の体積抵抗率の温度特性が
重要になる。

【０１１９】しかしながら、表面だけでなく、バルク状
に形成した体積抵抗率の小さい金属体１であれば、より
優れた温度特性を有することができる。この場合、ニッ
ケル−クロム合金、ニッケル−クロム−鉄合金、鉄−ク
ロム−アルミ合金、銅−ニッケル合金、マンガニン等の
電熱用材料を用いることになるが、これらは、平板から
打ち抜きで金属体１の形状を得るには材料ロスが多くな
って高価になる。そこで、これらの材料は電熱線として
市場に出回っていることから、ニッケル−クロム合金、
ニッケル−クロム−鉄合金、鉄−クロム−アルミ合金、
銅−ニッケル合金、マンガニン等からなる電熱線を必要
な長さに切断した後、必要な曲げ加工（または伸ばし加
工）を施して用いると経済的であり、無用な産業廃棄物
の発生を防ぐことができる。

【０１２０】また、上記温度補償の第１の方法と第２の
方法との両者を組み合わせることにより、効果的に温度
補償を行うことができる。

【０１２１】なお、本発明の記述において、金属体１が
検出コイル２に貫入した場合と貫入していない場合との
各温度係数について、「温度係数を合わせる」、「温度
係数が等しい」という記述があるが、これは、温度係数
の値の完全一致を意味するものではなく、設計的に意図
されたものであり、且つ両者の温度係数の値が実用上十
分近接しているという意味である。

【０１２２】（実施形態４）本実施形態のポジションセ
ンサの構成は実施形態１または実施形態２と同様であ
り、同様の構成には同一の符号を付して説明は省略す
る。

【０１２３】本実施形態では、検出コイル２、及び金属
体１の各構造について説明する。

【０１２４】図１３（ａ）は、検出コイル２を巻回する
巻枠１０の外観図を示し、円弧状に形成された中空のボ
ビン１１とボビン１１の両端に設けて検出コイル２の移
動を制限する円環１２とから構成され、ボビン１１には
所定の間隔毎に巻線位置決め用ガイド１０ａが形成され
ており、検出コイル２は巻線位置決め用ガイド１０ａに
沿って巻枠１０に巻回すればよく、したがって、弧状に
形成した検出コイル２に均等な巻線を容易に形成でき
る。

【０１２５】さらに、密着整列巻線を形成しない場合、
例えば所望のインダクタンス値とストロークとの関係を
満足させるため、または巻線仕上がり径のばらつき影響
による検出コイル２の特性ばらつきを減少させるため、
または巻線ピッチを適当に選択して近接効果成分を制御
するために密着整列巻線を形成しない場合でも、出力直
線性を最良とするための所望の巻線形状にすることがで
きる。また、巻線位置決め用ガイドは、図１３（ｂ）の
ように所定の間隔毎に円環１２ガイド１０ａを形成した
鍔状または突起状であってもよい。

【０１２６】図１４はボビン１１、検出コイル２の外観
図を示し、検出コイル２はスプリングコイルで形成され
ており、そのスプリングコイルは引張り型または圧縮型
のいずれでもよい。そして、ボビン１１の両端に設けた
係止部１１ａに検出コイル２の先端を固定して位置決め
する。スプリングコイルはまっすぐな軸を用いて形成し
た後、湾曲軸に移して形成すればよく、検出コイル２の
製造にかかる時間を短縮することができる。

【０１２７】図１５は、金属体１を中空のパイプ状に形
成した例を示し、バルク状に形成するのに比べて低コス
ト化、軽量化が可能になる。特に高周波で用いる場合に
は、検出コイル２のインピーダンスに関与するのはほと
んど金属体１の表面であるので中空であっても特性に大
きな影響を与えない。

【０１２８】図１６は、金属体１を、非金属の心材１ｂ
と心材１ｂの表面に取り付けた金属板（または金属箔）
１ｃとで構成した例を示し、バルク状に形成するのに比
べて低コスト化、軽量化が可能になる。特に高周波で用
いる場合には、検出コイル２のインピーダンスに関与す
るのはほとんど金属体１の表面であるので金属板（又は
金属箔）１が薄板、または箔体であってもよい。

【０１２９】（実施形態５）本実施形態のポジションセ
ンサの構成は実施形態１または実施形態２と同様であ
り、同様の構成には同一の符号を付して説明は省略す
る。

【０１３０】本実施形態では、信号処理回路４が出力す
るポジション信号Ｖｏｕｔの構成について説明する。

【０１３１】ポジションセンサの信号を受けて処理する
システムであるＥＣＵがデジタル回路である場合、ポジ
ション信号Ｖｏｕｔがアナログ信号であると余計なＡ／
Ｄ変換やＤ／Ａ変換を繰り返すことにより誤差が生じ、
且つ応答遅れを伴うが、ポジション信号Ｖｏｕｔがデジ
タル信号であればアナログ信号のような前記問題はな
く、さらに信号伝達の際の外部ノイズの影響を受けにく
い。そこで、信号処理回路４が出力するポジション信号
Ｖｏｕｔをデジタル信号で構成した例を示す。信号処理
回路４は、金属体１と検出コイル２との位置情報を含ん
だ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路と、前
記デジタル信号をデジタルトリミングする補正回路とを
備える信号補正回路（図示なし）を具備している。

【０１３２】図１７は、信号処理回路４が出力するポジ
ション信号Ｖｏｕｔの第１の例を示し、ポジション信号
Ｖｏｕｔは、基準パルスＶｒのパルス幅３個分の幅Ｔ１
を有する出力開始信号と、出力開始信号が出力してから
位置情報に応じた時間Ｔ２を経て出力されるパルス信号
とから構成される。ＥＣＵ側では出力開始信号のパルス
幅Ｔ１と、パルス信号が表れるまでの時間Ｔ２とをタイ
マで測定することによって、金属体１と検出コイル２と
の相対位置を判断することができる。

【０１３３】図１８は、信号処理回路４が出力するポジ
ション信号Ｖｏｕｔの第２の例を示し、ポジション信号
Ｖｏｕｔは、基準パルスＶｒのパルス幅３個分の幅を有
する出力開始信号と、出力開始信号に続いて出力される
位置情報に応じた数のパルス信号とから構成される。

【０１３４】ＥＣＵ側では出力開始信号に続くパルス信
号の数をカウンタで計数することによって、金属体１と
検出コイル２との相対位置を判断することができる。

【０１３５】図１９は、信号処理回路４が出力するポジ
ション信号Ｖｏｕｔの第３の例を示し、ポジション信号
Ｖｏｕｔは、位置情報に応じたデューティ比のパルス信
号とから構成され、そのデューティ比のオン，オフ時間
は基準パルスＶｒのパルス数によって各々決められる。

【０１３６】ＥＣＵ側では周期とパルス幅とをタイマで
計測することによって、金属体１と検出コイル２との相
対位置を判断することができる。

【０１３７】なお、必要ビット数のデジタル出力を確保
するとポジションセンサ−ＥＣＵ間の配線数が増えてし
まうが、図１７〜１９に示す例によれば信号線は１本で
済む。また、ポジション信号Ｖｏｕｔは、位置情報に応
じたパルス幅のパルス信号とから構成されてもよい。さ
らに、信号線の数が問題にならなければ、ポジション信
号Ｖｏｕｔを位置検出に必要な分解能を満たすビット数
のデジタル信号で構成してもよい。

【０１３８】（実施形態６）本実施形態のポジションセ
ンサの検出コイルの断面構造、回路構成を、図２０，２
１に各々示す。

【０１３９】本実施形態のポジションセンサは、自動車
用（例えばアクセルペダルポジションの検出等）に使用
することを考慮して、フェールセーフシステムの思想に
基づいてセンサの検出部を２重にしたものである。

【０１４０】ポジションセンサは、中空の巻枠１０ａ，
１０ｂに各々巻回されて巻軸方向に対向して配置された
検出コイル２ａ，２ｂと、検出コイル２ａ，２ｂの巻軸
方向Ｘに変位して巻枠１０ａ，１０ｂの中空部分に貫入
する金属体１と、所定の周波数及び振幅の定電流Ｉｄ
ａ，Ｉｄｂを検出コイル２ａ，２ｂに各々出力する定電
流回路３と、定電流回路３が出力する定電流Ｉｄａ及び
検出コイル２ａのインピーダンスＺａにより決まる検出
コイル２ａの両端電圧を金属体１と検出コイル２ａとの
位置情報を示すポジション信号に変換する信号処理回路
４ａと、定電流回路３が出力する定電流Ｉｄｂ及び検出
コイル２ｂのインピーダンスＺｂにより決まる検出コイ
ル２ｂの両端電圧を金属体１と検出コイル２ｂとの位置
情報を示すポジション信号に変換する信号処理回路４ｂ
とを備える。

【０１４１】動作については実施形態１で説明した図
１，２に示すポジションセンサと同様なので省略する。

【０１４２】本実施形態においては、２つの検出コイル
２ａ，２ｂは構造部材（図示なし）に取り付けられた同
一の金属体１を共用すること、同一の定電流回路３が所
定の周波数及び振幅の定電流Ｉｄａ，Ｉｄｂを２つの検
出コイル２ａ，２ｂに各々出力することによって、検出
部の２重化に伴うコストアップを低減することができ
る。

【０１４３】また、定電流回路３、信号処理回路４ａ，
４ｂの能動回路部をモノリシックＩＣで構成すれば、Ｉ
Ｃ部は最もコストの高い部品であるので、検出部の２重
化に伴うコストアップをさらに低減することができる。

【０１４４】（実施形態７）本実施形態では、出力の直
線性の改善について説明する。本実施形態のポジション
センサの回路構成は実施形態１と同様であり、同様の構
成には同一の符号を付して説明は省略する。

【０１４５】本実施形態のポジションセンサの上面図を
図２２に、図２２のＡ−Ａ’断面図を図２３に各々示
し、検出コイル２の断面図を図２４に示す。ポジション
センサは、断面コの字型で、コの字の内側にコーティン
グ１７を施し、一定の曲率で湾曲した湾曲巻枠１８に巻
回された検出コイル２と、湾曲した検出コイル２の中心
を回転軸とする円柱体の外側に突部１３ａを形成した可
動ブロック１３と、突部１３ａに一端を接続し、検出コ
イル２の中空部分に貫入する一定の曲率で湾曲した磁性
材料からなる金属体１と、検出コイル２の曲率変化を矯
正するための曲率矯正用部材１５と、固定面上に各部品
を配置して固定するハウジング１４とを備える。なお、
本実施形態において、湾曲巻枠１８の断面形状は、射出
成形等によって形成が容易なコの字型にしたが、他の形
状であってもよい。

【０１４６】そして、可動ブロック１３が回転し、回転
角θが０°から９０°になるにしたがって、検出コイル
２に貫入している金属体１の部分が少なくなる構成とな
っている。

【０１４７】まず、直線性改善の第１の方法としては、
金属体１の材料に適正なものを選択し、且つ交流電流の
周波数も適正に設定することである。発明者は図２２〜
２４で例をあげた検出コイル２において、金属体の材質
を変えて交流インピーダンスＺａｃの直線性に関する実
験を行なった。図２５は用いた金属材料：電磁軟鉄，パ
ーマロイ，電磁ステンレス，ＳＵＳ４３０，鉄クロム
と、それらの推定特性値：抵抗率である。図２５の中で
「電磁ステンレス」と記されたものは、Ｃｒ１１％の
他、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｐ、Ｎｉ、Ｔｉなどを添加した金属で
電磁弁やリレーのヨーク等に使用されるものである。ま
た、各金属はいずれも各々の磁気特性を引き出すため
に、各金属固有の条件で熱処理が施されており、形状は
同一である。

【０１４８】図２６（ａ）〜（ｅ）に交流電流Ｉａｃの
周波数ｆを１０ＫＨｚ、３０ＫＨｚ、５０ＫＨｚ、７０
ＫＨｚ、９０ＫＨｚに対する、各金属の交流インピーダ
ンスＺａｃの直線性の実験結果を示す。電磁軟鉄や純鉄
に比べ、磁性ステンレス(電磁ステンレス）は良好な直
線性を有することが分かる。特に、ＳＵＳ４３０（１８
Ｃｒ系フェライト系ステンレス）は、角度スパンに対し
ても周波数に対しても良好な直線性を有する上、耐食性
も備え、且つ安価であるのでポジションセンサの金属体
材料として好適であるといえる。これらの直線性は抵抗
率、透磁率のバランスと周波数特性で決定されるものと
考えられる。鉄クロムも５０ｋＨｚ以上では良好な直線
性を有するので、耐食性についての対策さえ施せば、前
述の抵抗率温度係数の利点と合わせて良好な金属体材料
となり得ることがわかる。

【０１４９】第２の改善方法としては、図２７（ａ）、
（ｂ）に示すように、金属体１の形状を工夫することで
金属体先端部１ａまたは１ｂの、検出コイル２の交流イ
ンピーダンスＺａｃに対する寄与率を高める方法であ
る。図２７（ａ）においては、先端部１ａに略直角の段
差を設けて太くしたもので、図２７（ｂ）においては、
先端部１ｂを楔状に太くしたものであり、両方共、先端
部１ａまたは１ｂが他の部分より太くなっているため、
巻線間の鎖交磁束量を多くすることができ、よりインダ
クタンスの増加に寄与することができる。また、このと
き、エッチングや金属射出成形で金属体１を形成する場
合には、特にコストアップ要因にはならない。

【０１５０】図２７（ｃ）は、金属体１の先端部１ｃを
金属体本体より透磁率の高い材料で構成することによ
り、金属体先端部１ｃでの鎖交磁束量を多くすることが
でき、よりインダクタンスの増加に寄与することができ
るものである。図２７（ａ）、（ｂ）が先端部以外の部
分を細くしなければならず、若干の感度低下を伴なうの
に対し、図２７（ｃ）の実施例では感度低下が起こらな
い。また、太さが均一であるので力学的に安定（少しく
らい当たっても、変形しにくい）である。

【０１５１】図２７（ｄ）は、高透磁率の材料で金属体
先端部１ｄに表面処理（めっき等）を施した例である。
図２７（ｃ）が製造上、手間がかかり、位置決めも難し
いことを改善することができる。また、めっきだけでな
く、たとえば高透磁率の箔体を貼り付ける等の構成でも
よい。

【０１５２】図２８に示すポジションセンサは、中空の
巻枠１０に巻回された検出コイル２と、検出コイル２の
巻軸方向Ｘに変位して巻枠１０の中空部分に貫入する金
属体１とを備え、定電流回路と信号処理回路とは（図示
なし）、実施形態１と同様に設けられている。この例
は、金属体１は従来のままの形状であり、巻線が検出コ
イル２の端部で太く（すなわち、巻層数が多く）巻かれ
ている例である。したがって、金属体１の先端部のみの
貫入に対しても、多くの巻線の磁束が鎖交するため、よ
りインダクタンスが増加するものである。

【０１５３】さらに、金属体１と検出コイル２のボビン
内壁との引っ掛かりをなくするために、図２９（ａ）〜
（ｅ）の例では、金属体１の先端部に面取り、Ｒ付けな
どのエッジ除去構造を取り入れることにより、引っ掛か
りをなくしている。図２９（ｂ）〜（ｅ）は図２７
（ａ）〜（ｅ）に示した金属体１の先端に面取り、Ｒづ
けを施したものである。

【０１５４】また、金属体１及び検出コイル２の断面図
を示す図２４においては、金属体１が貫入する湾曲巻枠
１８の内面に銅などの非磁性金属を蒸着したコーティン
グ１７を施して、金属体１の引っ掛かりをなくしてい
る。コーティング１７に金属等、導電性を有する物質を
用いる場合には、物質が断面内で閉ループを形成しない
ようにする必要がある。なお、金属蒸着等の代りに、貫
通穴側面の一部を板金部品で形成してもよいし、フッ素
コーティングなど摺動性と耐摩耗性を有する物質であれ
ば同じ効果を発揮することができる。このようにするこ
とで、金属体１として箔体や線状体（特にアモルファス
など）を用い、湾曲巻枠１８の貫通穴の側面に沿わせて
変位させることもできるので、薄型化や小径化が図れる
とともに直線性の向上にも効果がある。

【０１５５】さらに、スプリングコイルを用いて検出コ
イル２の巻線を形成し、スプリングコイルを湾曲巻枠１
８に挿入すれば、角度方向に均一なピッチの巻線が容易
に形成できる。

【０１５６】次に、図２２，２３においては、検出コイ
ル２の巻線テンションで変形し、曲率が減少した湾曲巻
枠１８を元の形に戻すための曲率矯正用部材１５を備え
ており、曲率矯正用部材１５は検出コイル２と略同様の
曲率に形成された溝を形成しており、その溝に検出コイ
ル２を入れ込むことによって、検出コイル２の内側半径
部分と底面側とが曲率矯正用部材１５に当接して、湾曲
巻枠１８の曲率の減少を矯正している。図２２ではハウ
ジング１４が曲率矯正用部材１５を備えているが、ハウ
ジング１４そのものに同様の溝を形成してもよい。

【０１５７】このような曲率矯正用部材１５を用いる構
造には、別の意味でもメリットがある。このような構造
をとらない検出コイル２では、図３０に示すように保持
固定のための保持・固定用部材１６を検出コイル２の両
端部の鍔付近外側に設ける必要がある。この保持・固定
用部材１６があると、金属体１のストローク（機械的変
位量）が制限されてしまう。しかし、保持固定の構造が
鍔の外側にない図２２，２３の場合は、金属体１のスト
ロークを長くとることができ、あるいは、ストロークを
長くとる代りに、湾曲巻枠１８の巻線部の角度を広くと
ることができ、これらも、直線性の改善に繋がるもので
ある。

【０１５８】なお、本実施形態のポジションセンサの回
路構成は、実施形態１と同様としているが、実施形態２
と同様であってもよく、前記同様の効果を得ることがで
きる。

【０１５９】（実施形態８）図３１〜３４に示す本実施
形態のポジションセンサは、自動車用（例えばアクセル
ペダルポジションの検出等）に使用することを考慮し、
フェールセーフシステムの思想に基づいて、図２２，図
２３に示すポジションセンサの検出部を２重にしたもの
であり、図３１，図３２では、同一の曲率で湾曲した２
つの検出コイル２ａ，２ｂと、可動ブロック１３の回転
軸を中心に回転することで２つの検出コイル２ａ，２ｂ
に各々貫入する同一の曲率で湾曲した２つの金属体１
ａ，１ｂとを備え、２つの検出コイル２ａ，２ｂは、金
属体１ａ，１ｂの回転軸方向に重ねて配置されている。
特開２０００−１８６９０３号公報に記載の同一平面上
に２つの検出コイルを配置する構成に比べて、検出コイ
ル２ａ，２ｂの巻き線部の見込角度も、可動ブロック１
３の機械的回転角度も増える。したがって、検出コイル
２ａ，２ｂの各インピーダンスＺの直線性が良好な回転
角度θの範囲が広がる。また、検出コイル２ａ，２ｂの
仕様が同一であるので、２つの検出コイル２ａ，２ｂの
特性を略同一にすることができ、巻線加工、コスト面で
有利である。

【０１６０】さらに、図３３，図３４に示すポジション
センサは、小さい曲率で湾曲した検出コイル２ａと、大
きい曲率で湾曲した検出コイル２ｂと、可動ブロック１
３の回転軸を中心に回転することで２つの検出コイル２
ａ，２ｂに各々貫入する小さい曲率で湾曲した金属体１
ａと、大きい曲率で湾曲した金属体１ｂとを備え、検出
コイル２ａ，２ｂは、金属体１ａ，１ｂの回転軸に対し
て同一回転角度θ上、且つ同一平面上に配置されてい
る。したがって、図３１，図３２に示すポジションセン
サと同様に、検出コイル２ａ，２ｂの巻き線部の見込角
度も、可動ブロック１３の機械的回転角度も増えて、検
出コイル２ａ，２ｂの各インピーダンスの直線性が良好
な回転角度θの範囲が広がり、さらに薄型化も可能とな
る。

【０１６１】ここで、本実施形態の検出コイル２ａ，２
ｂを湾曲巻枠１８ａ，１８ｂに巻回した後、組み立て前
に、検出コイル２ａ，２ｂと湾曲巻枠１８ａ，１８ｂと
を一体的に樹脂１９でモールドすれば、組み立て時、振
動・衝撃時の断線防止になり、２つのコイル２ａ，２ｂ
間の位置関係がずれることがないので、組み立て時の位
置ずれによる２系統間の出力変動が発生しない。さら
に、一体的に成形して２つの検出部で１つの部品になる
ので、可動ブロック１３との位置決めが容易になり、組
み立て時間も短時間となる。

【０１６２】また、湾曲巻枠１８ａ，１８ｂの変形を矯
正した状態で樹脂モールドすることにより、ハウジング
１４側に湾曲巻枠１８ａ，１８ｂの変形を矯正する特別
な部材を設ける必要がなくなる。

【０１６３】さらに、２つの金属体１ａ，１ｂも一体的
に樹脂モールドすれば、互いの位置がずれないので、組
み立て時の位置ずれによる２系統間の特性変動が発生し
ない。

【０１６４】

【発明の効果】請求項１の発明は、所定の周波数及び振
幅の定電流を出力する定電流回路と、前記定電流を供給
される検出コイルと、前記検出コイルに対して前記検出
コイルの巻軸方向に相対変位する金属体と、前記定電流
及び前記検出コイルのインピーダンスにより決まる電圧
信号を前記金属体と前記検出コイルとの位置情報を示す
ポジション信号に変換する信号処理回路とを備えるの
で、永久磁石と感磁性素子とを用いる方式に比べて、精
密な部品、組み立てが不要で、検出コイルのインピーダ
ンスが検出コイルに対する金属体の変位量（金属体が回
転運動する場合には金属体の角度）に対してリニアに変
化するならば、ポジション信号も検出コイルに対する金
属体の変位量に対してリニアに変化し、変位に対する出
力の十分なリニアリティを得ることができるという効果
がある。

【０１６５】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、前記相対変位する金属体は、前記検出コイルの巻線
内に貫入自在であるので、検出コイルのインピーダンス
の変化を大きくできるという効果がある。

【０１６６】請求項３の発明は、コンデンサ及び検出コ
イルからなるＬＣ共振回路と、前記検出コイルに対して
前記検出コイルの巻軸方向に相対変位する金属体と、前
記ＬＣ共振回路に帰還電流を供給して前記ＬＣ共振回路
を励振する発振回路と、前記発振回路の発振振幅を所定
の値とするために前記発振回路の負性コンダクタンスを
制御することによって前記帰還電流を制御する負性コン
ダクタンス制御回路と、前記帰還電流に比例した電流出
力を前記金属体と前記検出コイルとの位置情報を示すポ
ジション信号に変換する信号処理回路とを備えるので、
永久磁石と感磁性素子とを用いる方式に比べて、精密な
部品、組み立て、及び温度補償が不要で、発信回路のコ
ンダクタンスが検出コイルに対する金属体の変位量（金
属体が回転運動する場合には金属体の角度）に対してリ
ニアに変化するならば、ポジション信号も検出コイルに
対する金属体の変位量に対してリニアに変化し、変位に
対する出力の十分なリニアリティを得ることができ、ま
た請求項１に比べて定電流回路がないので消費電流が少
ないという効果がある。

【０１６７】請求項４の発明は、請求項３の発明におい
て、前記相対変位する金属体は、前記検出コイルの巻線
内に貫入自在であるので、検出コイルのインピーダンス
の変化を大きくできるという効果がある。

【０１６８】請求項５の発明は、請求項３または４の発
明において、前記負性コンダクタンス制御回路は、前記
発振回路の発振振幅に比例した直流信号と所定の直流電
圧とを入力とする差動増幅器を具備し、前記差動増幅器
の出力結果が前記直流信号は前記所定の直流電圧よりも
小さい場合には、前記発振回路の負性コンダクタンスを
増大させるように制御し、前記差動増幅器の出力結果が
前記直流信号は前記所定の直流電圧よりも大きい場合に
は、前記発振回路の負性コンダクタンスを減少させるよ
うに制御するので、発信回路のコンダクタンス変化を忠
実に取り出せる簡単な回路を実現できるという効果があ
る。

【０１６９】請求項６の発明は、請求項５の発明におい
て、前記発振回路は前記負性コンダクタンスを形成して
前記帰還電流の値を決定する抵抗を具備し、前記抵抗は
少なくとも一部をＭＯＳＦＥＴのドレイン−ソース間抵
抗で構成され、前記負性コンダクタンス制御回路は前記
ＭＯＳＦＥＴのゲート電圧を制御し、前記ドレイン−ソ
ース間抵抗を可変とすることによって前記帰還電流を制
御するので、ＭＯＳＦＥＴは線形領域に相当するドレイ
ン−ソース間電圧の範囲が広いので制御が容易であり、
またゲート電圧に対するドレイン電流の依存性が２乗特
性であって振幅抑制できるという効果がある。

【０１７０】請求項７の発明は、請求項３または４の発
明において、前記発振回路は、前記ＬＣ共振回路の一端
に直列接続されるエミッタを有したＮＰＮ型の第１のト
ランジスタと、ベースが前記第１のトランジスタのベー
スに接続されたＮＰＮ型の第２のトランジスタと、一端
が接地されるとともに他端が前記第２のトランジスタの
エミッタに接続された前記帰還電流の値を決定する抵抗
と、前記第２のトランジスタのコレクタ電流を帰還電流
として前記ＬＣ共振回路に帰還するカレントミラー回路
とを備え、前記負性コンダクタンス制御回路は、所定の
定電圧を発生する定電圧回路と、前記定電圧よりも前記
発振回路の発振振幅の方が大きい場合に前記帰還電流を
少なくする制御回路とを備えるので、請求項３の回路を
簡単な回路構成で実現できるという効果がある。

【０１７１】請求項８の発明は、請求項３または４の発
明において、前記負性コンダクタンス制御回路は、前記
発振回路の負性コンダクタンスを可変として前記帰還電
流を制御することによって、前記発振回路の発振振幅を
トランジスタのベース−エミッタ間電圧の２倍以下とす
るので、回路をＩＣで構成する場合に、寄生ダイオード
が導通、及び寄生電流の発生を防ぐことができるという
効果がある。

【０１７２】請求項９の発明は、請求項３または４の発
明において、前記負性コンダクタンス制御回路は、前記
発振回路の負性コンダクタンスを可変として前記帰還電
流を制御することによって、前記発振回路の発振振幅を
０．１〜０．７Ｖとするので、発振条件が成立限界に近
く、且つ検波、信号処理に適しているという効果があ
る。

【０１７３】請求項１０の発明は、請求項１乃至４いず
れかの発明において、前記検出コイルの巻線のターン
数、巻線の巻ピッチ、及び前記検出コイルに入力される
信号の周波数は、前記検出コイルの巻線が有するインピ
ーダンス成分の温度係数と、前記金属体が前記検出コイ
ルに相対変位することに起因する前記検出コイルのイン
ピーダンス成分の温度係数とが等しくなる各値であるの
で、金属体が貫入していない場合の検出コイルのインピ
ーダンスを制御して、インピーダンスの温度変化が、金
属体と検出コイルとの相対変位によって変わらないよう
にすることができるという効果がある。

【０１７４】請求項１１の発明は、請求項１乃至４いず
れかの発明において、前記金属体は、前記検出コイルの
巻線が有するインピーダンス成分の温度係数と、前記金
属体が前記検出コイルに相対変位することに起因する前
記検出コイルのインピーダンス成分の温度係数とが等し
くなる材料で形成されるので、金属体が貫入している場
合の検出コイルのインピーダンスを制御して、インピー
ダンスの温度変化が、金属体と検出コイルとの相対変位
によって変わらないようにすることができるという効果
がある。

【０１７５】請求項１２の発明は、請求項１乃至４いず
れかの発明において、前記金属体に施された表面処理
は、前記検出コイルの巻線が有するインピーダンス成分
の温度係数と、前記金属体が前記検出コイルに相対変位
することに起因する前記検出コイルのインピーダンス成
分の温度係数とが等しくなる表面処理であるので、金属
体が貫入している場合の検出コイルのインピーダンスを
制御して、インピーダンスの温度変化が、金属体と検出
コイルとの相対変位によって変わらないようにすること
ができるという効果がある。

【０１７６】請求項１３の発明は、請求項１乃至４いず
れかの発明において、前記金属体は、少なくとも表面を
体積抵抗率の温度係数が小さな材料で形成されるので、
金属体が貫入している場合の検出コイルのインピーダン
スの温度変動を小さくすることができるという効果があ
る。

【０１７７】請求項１４の発明は、請求項１３の発明に
おいて、前記金属体は、少なくとも表面をニッケル−ク
ロム合金、ニッケル−クロム−鉄合金、鉄−クロム−ア
ルミ合金、銅−ニッケル合金、マンガニンのうちいずれ
かで形成されるので、請求項１３を容易に実現できると
いう効果がある。

【０１７８】請求項１５の発明は、請求項１３の発明に
おいて、前記金属体は、所望の長さに切断した電熱線
を、曲げ加工して形成したので、金属体が貫入している
場合の検出コイルのインピーダンスの温度変動をより小
さくすることができ、且つ材料のロスを少なくすること
ができるるという効果がある。

【０１７９】請求項１６の発明は、請求項１５の発明に
おいて、前記電熱線は、ニッケル−クロム合金、ニッケ
ル−クロム−鉄合金、鉄−クロム−アルミ合金、銅−ニ
ッケル合金、マンガニンのうちいずれかで形成されるの
で、請求項１５を容易に実現できるという効果がある。

【０１８０】請求項１７の発明は、請求項１乃至４いず
れかの発明において、前記検出コイルの巻線は、ニクロ
ム、マンガニン、銅−ニッケル合金のうちいずれかで形
成されるので、金属体が貫入していない場合の検出コイ
ルのインピーダンスの温度変動を小さくすることができ
るという効果がある。

【０１８１】請求項１８の発明は、請求項１乃至４いず
れかの発明において、前記検出コイルは、巻線と、所定
の間隔毎に巻線位置決め用ガイドが形成された巻枠とで
構成され、前記巻線は前記巻線位置決め用ガイドに沿っ
て前記巻枠に巻回されるので、所望のインダクタンス値
とストロークとの関係を満足させるため、または巻線仕
上がり径のばらつき影響による検出コイルの特性ばらつ
きを減少させるため、または巻線ピッチを適当に選択し
て近接効果成分を制御するために密着整列巻線を形成し
ない場合でも、巻線をストローク範囲に等間隔に巻回す
ることができるという効果がある。

【０１８２】請求項１９の発明は、請求項１乃至４いず
れかの発明において、前記検出コイルの巻線はスプリン
グコイルであるので、検出コイルが弧状になっていても
均等な巻線とすることが容易になるという効果がある。

【０１８３】請求項２０の発明は、請求項１乃至４いず
れかの発明において、前記金属体はパイプ状であるの
で、バルク状に形成するのに比べて低コスト化、軽量化
が可能になるという効果がある。特に高周波で用いる場
合には、検出コイルのインピーダンスに関与するのはほ
とんど金属体の表面であるので中空であっても特性に大
きな影響を与えない。

【０１８４】請求項２１の発明は、請求項１乃至４いず
れかの発明において、前記金属体は非金属の表面に金属
板が取り付けられてなるので、請求項２０と同様の効果
がある。

【０１８５】請求項２２の発明は、請求項１乃至４いず
れかの発明において、前記信号処理回路は、前記金属体
と前記検出コイルとの位置情報を含んだ信号をデジタル
信号に変換するＡ／Ｄ変換回路と、前記デジタル信号を
デジタルトリミングする補正回路とを備える信号補正回
路を具備し、前記信号処理回路が出力する前記ポジショ
ン信号は、位置検出に必要な分解能を満たすビット数の
デジタル信号であるので、ポジションセンサの出力を入
力されて処理するシステム（ＥＣＵ）がデジタル回路で
ある場合、ポジションセンサの出力がアナログ信号であ
ると余計なＡＤ変換、ＤＡ変換を繰り返すことによって
誤差が生じ、且つ応答遅れを伴うが、ポジションセンサ
の出力はデジタル出力であるのでこのような問題は発生
しない。また、アナログ出力に比べて信号伝達の際に外
部ノイズの影響を受けにくい。さらに、必要な分解能を
満たすビット数のデジタル信号であるので、ＥＣＵ側は
リアルタイムに読出しを行うことができ、且つ処理を迅
速に行うことができるという効果がある。

【０１８６】請求項２３の発明は、請求項１乃至４いず
れかの発明において、前記信号処理回路は、前記金属体
と前記検出コイルとの位置情報を含んだ信号をデジタル
信号に変換するＡ／Ｄ変換回路と、前記デジタル信号を
デジタルトリミングする補正回路とを備える信号補正回
路を具備し、前記信号処理回路が出力する前記ポジショ
ン信号は、出力開始信号と、前記出力開始信号が出力し
てから前記位置情報に応じた時間を経て出力されるパル
ス信号とから構成されるので、ポジションセンサの出力
を入力されて処理するシステム（ＥＣＵ）がデジタル回
路である場合、ポジションセンサの出力がアナログ信号
であると余計なＡＤ変換、ＤＡ変換を繰り返すことによ
って誤差が生じ、且つ応答遅れを伴うが、ポジションセ
ンサの出力はデジタル出力であるのでこのような問題は
発生しない。また、アナログ出力に比べて信号伝達の際
に外部ノイズの影響を受けにくい。さらに、信号線が１
本でよいという効果がある。

【０１８７】請求項２４の発明は、請求項１乃至４いず
れかの発明において、前記信号処理回路は、前記金属体
と前記検出コイルとの位置情報を含んだ信号をデジタル
信号に変換するＡ／Ｄ変換回路と、前記デジタル信号を
デジタルトリミングする補正回路とを備える信号補正回
路を具備し、前記信号処理回路が出力する前記ポジショ
ン信号は、出力開始信号と、前記出力開始信号に続いて
出力される前記位置情報に応じたデューティ比のパルス
信号とから構成されるので、請求項２３と同様の効果を
得ることができる。

【０１８８】請求項２５の発明は、請求項１乃至４いず
れかの発明において、前記信号処理回路は、前記金属体
と前記検出コイルとの位置情報を含んだ信号をデジタル
信号に変換するＡ／Ｄ変換回路と、前記デジタル信号を
デジタルトリミングする補正回路とを備える信号補正回
路を具備し、前記信号処理回路が出力する前記ポジショ
ン信号は、出力開始信号と、前記出力開始信号に続いて
出力される前記位置情報に応じたパルス幅のパルス信号
とから構成されるので、請求項２３と同様の効果を得る
ことができる。

【０１８９】請求項２６の発明は、請求項１乃至４いず
れかの発明において、前記信号処理回路は、前記金属体
と前記検出コイルとの位置情報を含んだ信号をデジタル
信号に変換するＡ／Ｄ変換回路と、前記デジタル信号を
デジタルトリミングする補正回路とを備える信号補正回
路を具備し、前記信号処理回路が出力する前記ポジショ
ン信号は、出力開始信号と、前記出力開始信号に続いて
出力される前記位置情報に応じた数のパルス信号とから
構成されるので、請求項２３と同様の効果を得ることが
できる。

【０１９０】請求項２７の発明は、請求項１乃至４いず
れかの発明において、前記検出コイルを２つ具備し、前
記２つの検出コイルは構造部材に取り付けられた同一の
前記金属体を共用するので、検出部の２重化に伴うコス
トアップを低減できるという効果がある。

【０１９１】請求項２８の発明は、請求項１または２の
発明において、前記検出コイルを２つ具備し、同一の前
記定電流回路が所定の周波数及び振幅の定電流を前記２
つの検出コイルに出力するので、検出部の２重化に伴う
コストアップを低減できるという効果がある。

【０１９２】請求項２９の発明は、請求項２７または２
８の発明において、前記各回路の能動回路はモノリシッ
クＩＣで構成したので、検出部の２重化に伴うコストア
ップを低減できるという効果がある。特にＩＣ部は最も
コストが高い部品であるので、共用化のメリットが大き
い。

【０１９３】請求項３０の発明は、請求項１乃至４いず
れかの発明において、前記金属体の端部から所定の長さ
の部分を、他の部分より磁束が通りやすくしたので、端
部効果が軽減され、出力の直線性が確保できる区間が広
がるという効果がある。

【０１９４】請求項３１の発明は、請求項３０の発明に
おいて、前記金属体の端部から所定の長さの部分は、他
の部分より太いので、金属射出成形で金属体を成形する
場合に有利であり、あるいは２部材の組み合わせでも容
易に形成できるという効果がある。

【０１９５】請求項３２の発明は、請求項３０の発明に
おいて、前記金属体の端部から所定の長さの部分は、他
の部分より透磁率が高い材料で形成されるので、金属体
の太さを一定にすることができ力学的に安定となり、ま
た、２部材の組み合わせでも容易に形成できるという効
果がある。

【０１９６】請求項３３の発明は、請求項３０の発明に
おいて、前記金属体の端部から所定の長さの部分は、他
の部分より透磁率が高い材料で表面処理されたので、金
属体の太さを一定にすることができ力学的に安定とな
り、湾曲した金属体でも容易に形成できるという効果が
ある。

【０１９７】請求項３４の発明は、請求項３３の発明に
おいて、前記金属体は端部から所定の長さの部分の表面
にパーマロイめっきを施した電磁ステンレスからなるの
で、金属体の端部と他の部分との透磁率のバランスがよ
く、また耐食性にも優れているという効果がある。

【０１９８】請求項３５の発明は、請求項１乃至４いず
れかの発明において、前記金属体の端部は、面取り処理
を行ってエッジを除去したので、ボビンの内部で金属体
が引っ掛かることなく、引っ掛かりによる直線性の悪化
を防止することができるという効果がある。

【０１９９】請求項３６の発明は、請求項１乃至４いず
れかの発明において、前記検出コイルは所定の曲率で湾
曲した形状を有しており、前記検出コイルを固定し、前
記検出コイルの曲率変化を矯正する手段を有するハウジ
ングを備えるので、検出コイルの曲率変化を矯正、防止
することができるという効果がある。

【０２００】請求項３７の発明は、請求項３６の発明に
おいて、前記ハウジングは前記検出コイルの内側半径部
分の少なくとも一部に当接することによって、前記検出
コイルの曲率変化を矯正するので、請求項２７と同様の
効果を奏することができる。

【０２０１】請求項３８の発明は、請求項１乃至４いず
れかの発明において、前記検出コイルを巻回した巻枠を
備え、組み立て前に前記コイルと巻枠とを樹脂モールド
したので、組立て時の断線防止、振動・衝撃に対する断
線防止を図ることができるという効果がある。さらに、
湾曲巻枠の場合、変形を矯正した状態で樹脂モールドす
ることで、ハウジング側に検出コイルの曲率変化を矯正
する手段がなくても、請求項２７と同様の効果を奏す
る。

【０２０２】請求項３９の発明は、請求項１乃至４いず
れかの発明において、２つの前記検出コイルを各々巻回
した２つの巻枠を備え、組み立て前に２つの前記コイル
と２つの前記巻枠とを一体に樹脂モールドしたので、請
求項２９の効果に加えて、２つの検出コイルの位置関係
がずれることがなく、組立て時の位置ずれによる２系統
の検出部間の出力変動が生じないという効果がある。

【０２０３】請求項４０の発明は、請求項２または４の
発明において、２つの前記検出コイルを備え、前記検出
コイルに貫入する２つの前記金属体を一体に樹脂モール
ドしたので、請求項３０と同様の効果を奏する。

【０２０４】請求項４１の発明は、請求項２または４の
発明において、同一の曲率で湾曲した２つの前記検出コ
イルと、回転軸を中心に回転することで前記２つの検出
コイルに各々貫入し、同一の曲率で湾曲した２つの前記
金属体とを備え、２つの前記検出コイルは、前記金属体
の回転軸方向に重ねて配置されるので、検出コイルの巻
線部の見込み角度、可動ブロックの機械的回転角度を大
きくとることができ、したがって検出コイルのインピー
ダンスの直線性が良好な回転角度の範囲が広がるという
効果がある。さらに、２つの検出コイルの仕様を同じに
できるので、２つの検出コイルの特性を同一にでき、巻
線加工、コスト面で有利になる。

【０２０５】請求項４２の発明は、請求項２または４の
発明において、互いに異なる曲率で湾曲した２つの前記
検出コイルと、回転軸を中心に回転することで前記２つ
の検出コイルに各々貫入し、互いに異なる曲率で湾曲し
た２つの前記金属体とを備え、２つの前記検出コイル
は、前記金属体の回転軸に対して同一回転角度上、且つ
同一平面上に配置されるので、検出コイルの巻線部の見
込み角度、可動ブロックの機械的回転角度を大きくとる
ことができ、したがって検出コイルのインピーダンスの
直線性が良好な回転角度の範囲が広がるという効果があ
る。さらに、薄型化が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態１の断面構造を示す図であ
る。

【図２】本発明の実施形態１の回路構成を示す図であ
る。

【図３】本発明の実施形態２の断面構造を示す図であ
る。

【図４】本発明の実施形態２の回路ブロックを示す図で
ある。

【図５】近接スイッチの回路ブロックを示す図である。

【図６】本発明の実施形態２の回路構成を示す第１の図
である。

【図７】本発明の実施形態２の回路構成を示す第２の図
である。

【図８】（ａ），（ｂ）ＭＯＳＦＥＴとバイポーラトラ
ンジスタとの各特性を示す図である。

【図９】本発明の実施形態２の回路構成を示す第３の図
である。

【図１０】本発明の検出コイルの等価回路を示す図であ
る。

【図１１】表皮効果による銅線の抵抗値変動を示す図で
ある。

【図１２】近接効果による銅線の抵抗値変動を示す図で
ある。

【図１３】（ａ），（ｂ）巻枠の外形を示す図である。

【図１４】ボビンと検出コイルとの外形を示す図であ
る。

【図１５】本発明の実施形態４の断面構造を示す第１の
図である。

【図１６】本発明の実施形態４の断面構造を示す第２の
図である。

【図１７】（ａ），（ｂ）本発明の実施形態５のポジシ
ョン信号を示す第１の図である。

【図１８】（ａ），（ｂ）本発明の実施形態５のポジシ
ョン信号を示す第２の図である。

【図１９】（ａ），（ｂ）本発明の実施形態５のポジシ
ョン信号を示す第３の図である。

【図２０】本発明の実施形態６の断面構造を示す図であ
る。

【図２１】本発明の実施形態６の回路構成を示す図であ
る。

【図２２】本発明の実施形態７の上面を示す図である。

【図２３】同上の側面断面を示す図である。

【図２４】同上の検出コイルの断面図を示す図である。

【図２５】同上の金属体に用いる磁性体の特性を示す図
である。

【図２６】（ａ）〜（ｅ）同上の角度スパンと検出コイ
ルの交流インピーダンスの直進性との関係を周波数毎に
示す図である。

【図２７】同上の金属体の端部を示す図である。

【図２８】同上の直線ストローク構成のポジションセン
サの側面断面を示す図である。

【図２９】同上のエッジを除去した金属体の端部を示す
図である。

【図３０】同上の両端部に保持・固定用部材を設けた検
出コイルを示す図である。

【図３１】本発明の実施形態８の検出部を２つ備える第
１のポジションセンサの上面を示す図である。

【図３２】同上の第１のポジションセンサの側面断面の
一部を示す図である。

【図３３】同上の検出部を２つ備える第２のポジション
センサの上面を示す図である。

【図３４】同上の第２のポジションセンサの側面断面の
一部を示す図である。

【図３５】従来例の構成を示す第１の図である。

【図３６】従来例の構成を示す第２の図である。

【図３７】従来例の回路構成を示す図である。

【符号の説明】１金属体２検出コイル３定電流回路４信号処理回路１０巻枠

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定の周波数及び振幅の定電流を出力す
る定電流回路と、前記定電流を供給される検出コイル
と、前記検出コイルに対して前記検出コイルの巻軸方向
に相対変位する金属体と、前記定電流及び前記検出コイ
ルのインピーダンスにより決まる電圧信号を前記金属体
と前記検出コイルとの位置情報を示すポジション信号に
変換する信号処理回路とを備えることを特徴とするポジ
ションセンサ。
【請求項２】前記相対変位する金属体は、前記検出コ
イルの巻線内に貫入自在であることを特徴とする請求項
１記載のポジションセンサ。
【請求項３】コンデンサ及び検出コイルからなるＬＣ
共振回路と、前記検出コイルに対して前記検出コイルの
巻軸方向に相対変位する金属体と、前記ＬＣ共振回路に
帰還電流を供給して前記ＬＣ共振回路を励振する発振回
路と、前記発振回路の発振振幅を所定の値とするために
前記発振回路の負性コンダクタンスを制御することによ
って前記帰還電流を制御する負性コンダクタンス制御回
路と、前記帰還電流に比例した電流出力を前記金属体と
前記検出コイルとの位置情報を示すポジション信号に変
換する信号処理回路とを備えることを特徴とするポジシ
ョンセンサ。
【請求項４】前記相対変位する金属体は、前記検出コ
イルの巻線内に貫入自在であることを特徴とする請求項
３記載のポジションセンサ。
【請求項５】前記負性コンダクタンス制御回路は、前
記発振回路の発振振幅に比例した直流信号と所定の直流
電圧とを入力とする差動増幅器を具備し、前記差動増幅
器の出力結果が前記直流信号は前記所定の直流電圧より
も小さい場合には、前記発振回路の負性コンダクタンス
を増大させるように制御し、前記差動増幅器の出力結果
が前記直流信号は前記所定の直流電圧よりも大きい場合
には、前記発振回路の負性コンダクタンスを減少させる
ように制御することを特徴とする請求項３または４記載
のポジションセンサ。
【請求項６】前記発振回路は前記負性コンダクタンス
を形成して前記帰還電流の値を決定する抵抗を具備し、
前記抵抗は少なくとも一部をＭＯＳＦＥＴのドレイン−
ソース間抵抗で構成され、前記負性コンダクタンス制御
回路は前記ＭＯＳＦＥＴのゲート電圧を制御し、前記ド
レイン−ソース間抵抗を可変とすることによって前記帰
還電流を制御することを特徴とする請求項５記載のポジ
ションセンサ。
【請求項７】前記発振回路は、前記ＬＣ共振回路の一
端に直列接続されるエミッタを有したＮＰＮ型の第１の
トランジスタと、ベースが前記第１のトランジスタのベ
ースに接続されたＮＰＮ型の第２のトランジスタと、一
端が接地されるとともに他端が前記第２のトランジスタ
のエミッタに接続された前記帰還電流の値を決定する抵
抗と、前記第２のトランジスタのコレクタ電流を帰還電
流として前記ＬＣ共振回路に帰還するカレントミラー回
路とを備え、前記負性コンダクタンス制御回路は、所定
の定電圧を発生する定電圧回路と、前記定電圧よりも前
記発振回路の発振振幅の方が大きい場合に前記帰還電流
を少なくする制御回路とを備えることを特徴とする請求
項３または４記載のポジションセンサ。
【請求項８】前記負性コンダクタンス制御回路は、前
記発振回路の負性コンダクタンスを可変として前記帰還
電流を制御することによって、前記発振回路の発振振幅
をトランジスタのベース−エミッタ間電圧の２倍以下と
することを特徴とする請求項３または４記載のポジショ
ンセンサ。
【請求項９】前記負性コンダクタンス制御回路は、前
記発振回路の負性コンダクタンスを可変として前記帰還
電流を制御することによって、前記発振回路の発振振幅
を０．１〜０．７Ｖとすることを特徴とする請求項３ま
たは４記載のポジションセンサ。
【請求項１０】前記検出コイルの巻線のターン数、巻
線の巻ピッチ、及び前記検出コイルに入力される信号の
周波数は、前記検出コイルの巻線が有するインピーダン
ス成分の温度係数と、前記金属体が前記検出コイルに対
して相対変位することに起因する前記検出コイルのイン
ピーダンス成分の温度係数とが等しくなる各値であるこ
とを特徴とする請求項１乃至４いずれか記載のポジショ
ンセンサ。
【請求項１１】前記金属体は、前記検出コイルの巻線
が有するインピーダンス成分の温度係数と、前記金属体
が前記検出コイルに相対変位することに起因する前記検
出コイルのインピーダンス成分の温度係数とが等しくな
る材料で形成されることを特徴とする請求項１乃至４い
ずれか記載のポジションセンサ。
【請求項１２】前記金属体に施された表面処理は、前
記検出コイルの巻線が有するインピーダンス成分の温度
係数と、前記金属体が前記検出コイルに相対変位するこ
とに起因する前記検出コイルのインピーダンス成分の温
度係数とが等しくなる表面処理であることを特徴とする
請求項１乃至４いずれか記載のポジションセンサ。
【請求項１３】前記金属体は、少なくとも表面を体積
抵抗率の温度係数が小さな材料で形成されることを特徴
とする請求項１乃至４いずれか記載のポジションセン
サ。
【請求項１４】前記金属体は、少なくとも表面をニッ
ケル−クロム合金、ニッケル−クロム−鉄合金、鉄−ク
ロム−アルミ合金、銅−ニッケル合金、マンガニンのう
ちいずれかで形成されることを特徴とする請求項１３記
載のポジションセンサ。
【請求項１５】前記金属体は、所望の長さに切断した
電熱線を、曲げ加工して形成したことを特徴とする請求
項１３記載のポジションセンサ。
【請求項１６】前記電熱線は、ニッケル−クロム合
金、ニッケル−クロム−鉄合金、鉄−クロム−アルミ合
金、銅−ニッケル合金、マンガニンのうちいずれかで形
成されることを特徴とする請求項１５記載のポジション
センサ。
【請求項１７】前記検出コイルの巻線は、ニクロム、
マンガニン、銅−ニッケル合金のうちいずれかで形成さ
れることを特徴とする請求項１乃至４いずれか記載のポ
ジションセンサ。
【請求項１８】前記検出コイルは、巻線と、所定の間
隔毎に巻線位置決め用ガイドが形成された巻枠とで構成
され、前記巻線は前記巻線位置決め用ガイドに沿って前
記巻枠に巻回されることを特徴とする請求項１乃至４い
ずれか記載のポジションセンサ。
【請求項１９】前記検出コイルの巻線はスプリングコ
イルであることを特徴とする請求項１乃至４いずれか記
載のポジションセンサ。
【請求項２０】前記金属体はパイプ状であることを特
徴とする請求項１乃至４いずれか記載のポジションセン
サ。
【請求項２１】前記金属体は非金属の表面に金属板が
取り付けられてなることを特徴とする請求項１乃至４い
ずれか記載のポジションセンサ。
【請求項２２】前記信号処理回路は、前記金属体と前
記検出コイルとの位置情報を含んだ信号をデジタル信号
に変換するＡ／Ｄ変換回路と、前記デジタル信号をデジ
タルトリミングする補正回路とを備える信号補正回路を
具備し、前記信号処理回路が出力する前記ポジション信
号は、位置検出に必要な分解能を満たすビット数のデジ
タル信号であることを特徴とする請求項１乃至４いずれ
か記載のポジションセンサ。
【請求項２３】前記信号処理回路は、前記金属体と前
記検出コイルとの位置情報を含んだ信号をデジタル信号
に変換するＡ／Ｄ変換回路と、前記デジタル信号をデジ
タルトリミングする補正回路とを備える信号補正回路を
具備し、前記信号処理回路が出力する前記ポジション信
号は、出力開始信号と、前記出力開始信号が出力してか
ら前記位置情報に応じた時間を経て出力されるパルス信
号とから構成されることを特徴とする請求項１乃至４い
ずれか記載のポジションセンサ。
【請求項２４】前記信号処理回路は、前記金属体と前
記検出コイルとの位置情報を含んだ信号をデジタル信号
に変換するＡ／Ｄ変換回路と、前記デジタル信号をデジ
タルトリミングする補正回路とを備える信号補正回路を
具備し、前記信号処理回路が出力する前記ポジション信
号は、出力開始信号と、前記出力開始信号に続いて出力
される前記位置情報に応じたデューティ比のパルス信号
とから構成されることを特徴とする請求項１乃至４いず
れか記載のポジションセンサ。
【請求項２５】前記信号処理回路は、前記金属体と前
記検出コイルとの位置情報を含んだ信号をデジタル信号
に変換するＡ／Ｄ変換回路と、前記デジタル信号をデジ
タルトリミングする補正回路とを備える信号補正回路を
具備し、前記信号処理回路が出力する前記ポジション信
号は、出力開始信号と、前記出力開始信号に続いて出力
される前記位置情報に応じたパルス幅のパルス信号とか
ら構成されることを特徴とする請求項１乃至４いずれか
記載のポジションセンサ。
【請求項２６】前記信号処理回路は、前記金属体と前
記検出コイルとの位置情報を含んだ信号をデジタル信号
に変換するＡ／Ｄ変換回路と、前記デジタル信号をデジ
タルトリミングする補正回路とを備える信号補正回路を
具備し、前記信号処理回路が出力する前記ポジション信
号は、出力開始信号と、前記出力開始信号に続いて出力
される前記位置情報に応じた数のパルス信号とから構成
されることを特徴とする請求項１乃至４いずれか記載の
ポジションセンサ。
【請求項２７】前記検出コイルを２つ具備し、前記２
つの検出コイルは構造部材に取り付けられた同一の前記
金属体を共用することを特徴とする請求項１乃至４いず
れか記載のポジションセンサ。
【請求項２８】前記検出コイルを２つ具備し、同一の
前記定電流回路が所定の周波数及び振幅の定電流を前記
２つの検出コイルに出力することを特徴とする請求項１
または２記載のポジションセンサ。
【請求項２９】前記各回路の能動回路はモノリシック
ＩＣで構成したことを特徴とする請求項２７または２８
記載のポジションセンサ。
【請求項３０】前記金属体の端部から所定の長さの部
分を、他の部分より磁束が通りやすくしたことを特徴と
する請求項１乃至４いずれか記載のポジションセンサ。
【請求項３１】前記金属体の端部から所定の長さの部
分は、他の部分より太いことを特徴とする請求項３０記
載のポジションセンサ。
【請求項３２】前記金属体の端部から所定の長さの部
分は、他の部分より透磁率が高い材料で形成されること
を特徴とする請求項３０記載のポジションセンサ。
【請求項３３】前記金属体の端部から所定の長さの部
分は、他の部分より透磁率が高い材料で表面処理された
ことを特徴とする請求項３０記載のポジションセンサ。
【請求項３４】前記金属体は端部から所定の長さの部
分の表面にパーマロイめっきを施した電磁ステンレスか
らなることを特徴とする請求項３３記載のポジションセ
ンサ。
【請求項３５】前記金属体の端部は、面取り処理を行
ってエッジを除去したことを特徴とする請求項１乃至４
いずれか記載のポジションセンサ。
【請求項３６】前記検出コイルは所定の曲率で湾曲し
た形状を有しており、前記検出コイルを固定し、前記検
出コイルの曲率変化を矯正する手段を有するハウジング
を備えることを特徴とする請求項１乃至４いずれか記載
のポジションセンサ。
【請求項３７】前記ハウジングは前記検出コイルの内
側半径部分の少なくとも一部に当接することによって、
前記検出コイルの曲率変化を矯正することを特徴とする
請求項３６記載のポジションセンサ。
【請求項３８】前記検出コイルを巻回した巻枠を備
え、組み立て前に前記コイルと巻枠とを樹脂モールドし
たことを特徴とする請求項１乃至４いずれか記載のポジ
ションセンサ。
【請求項３９】２つの前記検出コイルを各々巻回した
２つの巻枠を備え、組み立て前に２つの前記コイルと２
つの前記巻枠とを一体に樹脂モールドしたことを特徴と
する請求項１乃至４いずれか記載のポジションセンサ。
【請求項４０】２つの前記検出コイルを備え、前記検
出コイルに貫入する２つの前記金属体を一体に樹脂モー
ルドしたことを特徴とする請求項２または４記載のポジ
ションセンサ。
【請求項４１】同一の曲率で湾曲した２つの前記検出
コイルと、回転軸を中心に回転することで前記２つの検
出コイルに各々貫入し、同一の曲率で湾曲した２つの前
記金属体とを備え、２つの前記検出コイルは、前記金属
体の回転軸方向に重ねて配置されることを特徴とする請
求項２または４記載のポジションセンサ。
【請求項４２】互いに異なる曲率で湾曲した２つの前
記検出コイルと、回転軸を中心に回転することで前記２
つの検出コイルに各々貫入し、互いに異なる曲率で湾曲
した２つの前記金属体とを備え、２つの前記検出コイル
は、前記金属体の回転軸に対して同一回転角度上、且つ
同一平面上に配置されることを特徴とする請求項２また
は４記載のポジションセンサ。