JP2005189097A - 位置検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 位置検出方向に対して垂直な方向に薄型化可能で、被測定対象の移動に対して磁場強度の変化が大きく、且つ移動量に対する磁場強度の変化量の線形性が良く、位置検出精度の高い位置検出装置を得る。
【解決手段】 一定の間隔を空けて配置された強磁性部材１，２からなる強磁性部３と、強磁性部３により形成される空間内に配置され、且つ直線上に一列に永久磁石５、感磁探子６および永久磁石７の順に配列され、感磁探子６の磁場検出方向が強磁性部材１，２の方向に配置されると共に、永久磁石５，７の磁化方向が感磁探子６の磁場検出方向と同一方向に、且つ互いに逆向きにそれぞれ配置され、感磁探子６により検出される磁場に応じて、強磁性部３との永久磁石５、感磁探子６および永久磁石７の配列方向の相対位置を検出する磁場発生検出部８とを備えた。
【選択図】 図１

Description

この発明は、磁場の変化を利用して被測定対象の位置を検出する位置検出装置に関するものである。

従来の位置検出装置としては、位置検出方向に主エアギャップが設けられると共に、位置検出方向に対して垂直な方向に副エアギャップが設けられた強磁性部材と、被測定対象に連結されると共に、主エアギャップ内に配置され、位置検出方向に対して垂直な方向に磁化された永久磁石と、副エアギャップ内に配置され、位置検出方向に検出される磁場に応じて、被測定対象の位置を検出する感磁探子とを備えたものがある（例えば、特許文献１参照）。

特許第３２６４９２９号公報

従来の位置検出装置は以上のように構成されているので、感磁探子の磁場検出方向は、位置検出方向と同一方向であり、一般的に、感磁探子の幅は磁場検出方向に最も狭く、その他の方向に広い。また、感磁探子は、位置検出方向に対して垂直に設けられた副エアギャップ内に配置される。このことから、位置検出方向に対して垂直な方向に少なくとも感磁探子を幅広に配置しなくてはならず、位置検出装置は位置検出方向に対して垂直な方向に薄型化することができないという課題があった。
また、他の部材と比較して強度の低い永久磁石に被測定対象を連結して駆動するので、永久磁石の破損等により信頼性が低下するという課題があった。
なお、従来から感磁探子および永久磁石で構成された部材と、磁性体で構成された部材との相対位置が変化することによって位置を検出する位置検出装置が、特許文献１以外の例として存在するが、この場合には、被測定対象の移動時に感磁探子が検出する磁場の変化が小さく、被測定対象の移動量に対する磁場強度の変化量が非線形となる課題があった。
さらに、感磁探子の磁場検出方向は、位置検出方向であり、この位置検出方向に磁場を発生する装置、例えば、電磁アクチュエータ等の場合に、電磁アクチュエータが発生する磁場が感磁探子に交差する。この結果、この種の装置では位置検出誤差が大きくなり、電磁アクチュエータが発生する磁場強度によっては位置検出が不可能になるなどの課題があった。

この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、位置検出方向に対して垂直な方向に薄型化可能で、被測定対象の移動に対して磁場強度の変化が大きく、且つ移動量に対する磁場強度の変化量の線形性が良く、位置検出精度の高い位置検出装置を得ることを目的とする。

この発明に係る位置検出装置は、一定の間隔を空けて配置された第１および第２の強磁性部材からなる強磁性部と、強磁性部により形成される空間内に配置され、且つ直線上に一列に第１の磁石、感磁探子および第２の磁石の順に配列され、感磁探子の磁場検出方向が第１および第２の強磁性部材方向に配置されると共に、第１および第２の磁石の磁化方向が感磁探子の磁場検出方向と同一方向に、且つ互いに逆向きにそれぞれ配置され、感磁探子により検出される磁場に応じて、強磁性部とのそれら第１の磁石、感磁探子および第２の磁石の配列方向の相対位置を検出する磁場発生検出部とを備えたものである。

この発明によれば、位置検出方向に対して垂直な方向に感磁探子の磁場検出方向を向けることができ、また、一般的に感磁探子の幅は磁場検出方向に最も狭く、このことから、位置検出方向に対して垂直な方向に薄型化することができる。
また、直線上に一列に第１の磁石、感磁探子および第２の磁石の順に配列し、第１および第２の磁石の極性を互いに逆向きに配置したことにより、被測定対象の移動に対して磁場強度の変化が大きく、且つ移動量に対する磁場強度の変化量の線形性が良く、位置検出精度の高い位置検出装置が得られる効果がある。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による位置検出装置を示す断面図であり、図において、この位置検出装置は、一定の間隔を空けて配置された強磁性部材（第１の強磁性部材）１および強磁性部材（第２の強磁性部材）２からなる強磁性部３を持つ。この強磁性部材１，２は、被測定対象（図示せず）に連結され、その被測定対象の移動に伴って移動するものである。この強磁性部材１，２は、鉄、ニッケル、フェライト等の強磁性体を材料として構成され、また、そのような材料を粉末化して接着したり、積層鋼板を積層して、磁場の変化によって発生する渦電流を抑制可能な形状で構成されることもある。この強磁性部３は、強磁性部材１，２間に薄いエアギャップ４を形成している。
また、この位置検出装置は、そのエアギャップ４内に永久磁石（第１の磁石）５、感磁探子６および永久磁石（第２の磁石）７の順で直線上に配置された磁場発生検出部８を持つ。なお、図１では、エアギャップ４内に磁場発生検出部８の一部が配置された例を示したが、エアギャップ４内に磁場発生検出部８の全体が配置されたものであっても良い。これら強磁性部３および磁場発生検出部８は、図１に示すように、感磁探子６が中央にある時に左右対称になるように構成される。
感磁探子６は、ホール素子および増幅回路を含む部品を組み合わせたホールＩＣ等が使用される。また、永久磁石５，７は、フェライト、ＳｍＣｏ（サマリウム・コバルト）等の材料が用いられる。
強磁性部３が被測定対象に連結されて移動されることから、強磁性部３および磁場発生検出部８間の相対位置は可変であり、相対位置が変化する方向は、磁場発生検出部８の永久磁石５、感磁探子６および永久磁石７を結ぶ直線の方向（図１における左右方向：位置検出方向）である。
感磁探子６は、その磁場検出方向が強磁性部材１，２間を結ぶ直線の方向、すなわち位置検出方向に対して垂直な方向（図１における上下方向）に配置される。また、永久磁石５，７は、磁化方向がその磁場検出方向と同一方向であり、永久磁石５のＮ極が強磁性部材１側の向きに、Ｓ極が強磁性部材２側の向きに向けられ、永久磁石７が永久磁石５と逆向きの極性で配置される。

次に動作について説明する。
まず、強磁性部３および磁場発生検出部８間の相対位置と、感磁探子６が検出する磁場との関係について定性的に説明する。
図２は強磁性部が左側に移動した場合の磁場分布を示す説明図である。図２に示すように、被測定対象に連動して強磁性部材１，２が左側に移動した場合には、永久磁石５の磁極の近くに強磁性部材１，２が存在するため、強磁性部材１，２は主に永久磁石５が発生する磁場の影響を受ける。強磁性部材１，２は、感磁探子６付近の磁場分布に影響を及ぼすため、感磁探子６付近の磁場分布は、永久磁石５が発生する磁場の影響を強く受けたものとなる。この時、感磁探子６が検出する磁場の符号を負とする。
図３は強磁性部が中央の場合の磁場分布を示す説明図である。図３に示すように、被測定対象に連動して強磁性部材１，２が中央に移動した場合には、永久磁石５，７の磁極の中間に強磁性部材１，２が存在するため、強磁性部材１，２は永久磁石５，７の両者が発生する磁場の影響を受ける。感磁探子６付近では、永久磁石５，７が発生する磁場が、感磁探子６の磁場検出方向には打ち消し合うことになる。この時、感磁探子６が検出する磁場は０となる。
図４は強磁性部が右側に移動した場合の磁場分布を示す説明図である。図４に示すように、被測定対象に連動して強磁性部材１，２が右側に移動した場合には、永久磁石７の磁極の近くに強磁性部材１，２が存在するため、強磁性部材１，２は主に永久磁石７が発生する磁場の影響を受ける。強磁性部材１，２は、感磁探子６付近の磁場分布に影響を及ぼすため、感磁探子６付近の磁場分布は、永久磁石７が発生する磁場の影響を強く受けたものとなる。この時、感磁探子６が検出する磁場の符号を正とする。

次に、強磁性部３の変位量と、感磁探子６が検出する磁場強度の変化量との関係について定量的に説明する。
図５は強磁性部の変位に対する感磁探子の検出磁場強度の関係を示す特性図である。
上述したように、強磁性部材１，２間は一定の間隔に配置され、感磁探子６が中央にある時には、強磁性部３および磁場発生検出部８は左右対称になるように構成されている。
ここで、図２に示したように、強磁性部材１，２が最も左側の場合には、感磁探子６は永久磁石５が発生する磁場のみの影響を受けたものとなり、検出磁場強度は最小値となる。図２から図３への移動、すなわち、強磁性部材１，２が最も左側から徐々に中央寄りに移動した場合には、強磁性部材１，２が徐々に右側に移動する毎に、強磁性部材１，２が影響を受ける磁場は、永久磁石５の影響が徐々に減少すると共に永久磁石７の影響が徐々に増加し、感磁探子６は永久磁石７による影響から永久磁石５による影響を差し引いた磁場の影響を受けることから、強磁性部材１，２の移動量に対する検出磁場強度の変化量は線形に増加する。図３に示したように、強磁性部材１，２が中央の場合には、永久磁石５，７が発生する磁場が均等に打ち消し合われ、検出磁場強度は０となる。図３から図４への移動、すなわち、強磁性部材１，２が中央から徐々に右側に移動した場合には、強磁性部材１，２が徐々に右側に移動する毎に、強磁性部材１，２が影響を受ける磁場は、永久磁石５の影響が徐々に減少すると共に永久磁石７の影響が徐々に増加し、感磁探子６は永久磁石７による影響から永久磁石５による影響を差し引いた磁場の影響を受けることから、強磁性部材１，２の移動量に対する検出磁場強度の変化量は線形に増加する。図４に示したように、強磁性部材１，２が最も右側の場合には、感磁探子６は永久磁石７が発生する磁場のみの影響を受けたものとなり、検出磁場強度は最大値となる。
このように、強磁性部材１，２の変位に応じた感磁探子６が検出する磁場強度の変化は図５に示すようにほぼ線形になる。図５は、強磁性部材１，２が永久磁石５，７の中央にある場合の変位を０とし、強磁性部材１，２が永久磁石５側に移動した場合の変位を負、永久磁石７側に移動した場合の変位を正として示している。
この位置検出装置では、感磁探子６による検出磁場強度に応じて、図５に示した特性に基づいて強磁性部材１，２の変位、すなわち、被測定対象の位置を検出することができる。

以上のように、この実施の形態１によれば、感磁探子６の磁場検出方向が位置検出方向に対して垂直な方向になるように配置したので、位置検出方向に対して垂直な方向に薄型化することができる。図６は感磁探子の外形例を示す斜視図であり、一般的に感磁探子は、磁場検出方向（ｘ方向）に幅が狭く、その他の方向（y，z方向）に幅が広い。
また、強磁性部材１，２に被測定対象を連結して、その被測定対象の位置を検出するようにしたので、感磁探子６と永久磁石５，７との相対位置を変動させることなく、また、構造が複雑な感磁探子６や強度の低い永久磁石５，７を駆動する必要がなく、強度の高い強磁性部３を駆動するため、部材の破損等により故障することなく、信頼性の高いものが得られる。
さらに、強磁性部材１，２間に直線上に一列に永久磁石５、感磁探子６および永久磁石７の順に配列し、感磁探子６が中央にある時には、それら強磁性部材１，２、永久磁石５、感磁探子６および永久磁石７が左右対称になるように構成され、永久磁石５，７の極性が互いに逆向きになるように配置したので、図５の特性図に示したように、強磁性部材１，２の正負の変位に対して感磁探子６による磁場強度が正負に検出されることから、被測定対象の移動に対して磁場強度の変化が大きく、さらに、移動量に対する磁場強度の変化量の線形性が良く、位置検出精度の高いものが得られる。

実施の形態２．
図７はこの発明の実施の形態２による位置検出装置を示す断面図であり、図において、この位置検出装置は、エアギャップ４内に感磁探子（第１の感磁探子）９、永久磁石（磁石）１０および感磁探子（第２の感磁探子）１１の順で直線上に配置された磁場発生検出部１２を持つ。なお、図７では、エアギャップ４内に磁場発生検出部１２の一部が配置された例を示したが、エアギャップ４内に磁場発生検出部１２の全体が配置されたものであっても良い。強磁性部３および磁場発生検出部１２は、図７に示すように、永久磁石１０が中央にある時に左右対称になるように構成される。
感磁探子９，１１は、その磁場検出方向が強磁性部材１，２間を結ぶ直線の方向、すなわち位置検出方向に対して垂直な方向（図７における上下方向）に配置される。また、永久磁石１０は、磁化方向がその磁場検出方向と同一方向であり、永久磁石１０のＮ極が強磁性部材１側の向きに、Ｓ極が強磁性部材２側の向きに向けられて配置される。
その他の構成については、上記実施の形態１と同様である。

次に動作について説明する。
強磁性部３および磁場発生検出部１２間の相対位置と、感磁探子９，１１が検出する磁場との関係について定性的に説明する。
図８は強磁性部が左側に移動した場合の磁場分布を示す説明図である。図８に示すように、被測定対象に連動して強磁性部材１，２が左側に移動した場合には、感磁探子９の近くに強磁性部材１，２が存在するため、感磁探子９付近の磁場分布は、永久磁石１０が発生する磁場の影響を強く受けたものとなる。この時、感磁探子１１が検出する磁場はほとんど無く、感磁探子１１による検出磁場強度から感磁探子９による検出磁場強度を差し引いた値を磁場強度とした場合には、負の値となる。
図９は強磁性部が中央の場合の磁場分布を示す説明図である。図９に示すように、被測定対象に連動して強磁性部材１，２が中央に移動した場合には、感磁探子９，１１の中間に強磁性部材１，２が存在するため、感磁探子９，１１付近の磁場分布は、永久磁石１０が発生する磁場の影響を同等に受けたものとなる。感磁探子１１による検出磁場強度から感磁探子９による検出磁場強度を差し引いた値は０となる。
図１０は強磁性部が右側に移動した場合の磁場分布を示す説明図である。図１０に示すように、被測定対象に連動して強磁性部材１，２が右側に移動した場合には、感磁探子１１の近くに強磁性部材１，２が存在するため、感磁探子１１付近の磁場分布は、永久磁石１０が発生する磁場の影響を強く受けたものとなる。この時、感磁探子９が検出する磁場はほとんど無く、感磁探子１１による検出磁場強度から感磁探子９による検出磁場強度を差し引いた値は、正の値となる。
なお、この実施の形態２においても強磁性部材１，２間は一定の間隔に配置され、永久磁石１０が中央にある時には、強磁性部３および磁場発生検出部１２は左右対称になるように構成されている。

以上のように、この実施の形態２によれば、感磁探子９，１１の磁場検出方向が位置検出方向に対して垂直な方向になるように配置したので、位置検出方向に対して垂直な方向に薄型化することができる。
また、強磁性部材１，２に被測定対象を連結して、その被測定対象の位置を検出するようにしたので、感磁探子９，１１と永久磁石１０との相対位置を変動させることなく、また、構造が複雑な感磁探子９，１１や強度の低い永久磁石１０を駆動する必要がなく、強度の高い強磁性部３を駆動するため、部材の破損等により故障することなく、信頼性の高いものが得られる。
さらに、強磁性部材１，２間に直線上に一列に感磁探子９、永久磁石１０および感磁探子１１の順に配列し、永久磁石１０が中央にある時には、それら強磁性部材１，２、感磁探子９、永久磁石１０および感磁探子１１が左右対称になるように構成されたので、強磁性部材１，２の正負の変位に対して感磁探子９，１１による磁場強度の差が正負に検出されることから、被測定対象の移動に対して磁場強度の変化が大きく、位置検出精度の高いものが得られる。

実施の形態３．
図１１はこの発明の実施の形態３による位置検出装置を示す断面図であり、図１１（ａ）は正面断面図、図１１（ｂ）は側面断面図、図１１（ｃ）は底面断面図である。図において、強磁性部固定部材１３は、強磁性部材１，２からなる強磁性部３を固定すると共に、被測定対象（図示せず）に連結される。また、検出部固定部材１４は、その側面断面がほぼＨ型形状に形成され、永久磁石５，７および感磁探子６からなる磁場発生検出部８を固定すると共に、強磁性部材１，２を案内するものである。これら強磁性部固定部材１３および検出部固定部材１４は、強磁性部３および磁場発生検出部８間の磁場に影響を及ぼさないように、真鍮、黄銅、樹脂等の非磁性材料で構成される。基準点固定部材１５は、検出部固定部材１４に連結され、位置の基準点に固定される。
その他の構成については、上記実施の形態１と同様である。

次に動作について説明する。
基準点固定部材１５を位置の基準点に固定すると共に、強磁性部固定部材１３を被測定対象に連結する。強磁性部固定部材１３および検出部固定部材１４間は、相対位置が変化可能であるため、強磁性部固定部材１３は、被測定対象の移動に応じて検出部固定部材１４上を滑るように移動する。
上記実施の形態１と同様にして、感磁探子６による検出磁場強度に応じて、強磁性部材１，２の変位、すなわち、被測定対象の位置を検出することができる。

以上のように、この実施の形態３によれば、各種固定部材１３〜１５を設けたことにより強度を高く、且つ設置を容易にすることができ、また、検出部固定部材１４を設けたことにより永久磁石５，７および感磁探子６と強磁性部材１，２との間隔が変化することなく、精度の高い位置検出を行うことができる。
なお、この実施の形態３では磁場発生検出部として、上記実施の形態１に示した永久磁石５，７および感磁探子６からなる磁場発生検出部８を適用した例について示したが、上記実施の形態２に示した感磁探子９，１１および永久磁石１０からなる磁場発生検出部１２を適用しても良い。

実施の形態４．
図１２はこの発明の実施の形態４による位置検出装置を示す断面図であり、図において、強磁性部材（第２の強磁性部材）１６は、図１２における左右方向および奥行き方向の寸法が、永久磁石５，７および感磁探子６からなる磁場発生検出部８の同寸法以上に形成されたものであり、すなわち、強磁性部材１６の強磁性部材１に対向する面の広さが磁場発生検出部８以上の広さに形成されたものである。
また、磁場発生検出部８は、その強磁性部材１６の強磁性部材１に対向する面に、はみ出すことなく固定され、感磁探子６による検出磁場強度に応じて、強磁性部材１との相対位置を検出するものである。
その他の構成については、上記実施の形態１と同様である。

次に動作について説明する。
強磁性部材１６に磁場発生検出部８を固定すると共に、強磁性部材１のみに被測定対象（図示せず）を連結して、被測定対象を移動して強磁性部材１および磁場発生検出部８間の相対位置を変化させれば、感磁探子６による検出磁場強度が変化する。感磁探子６による検出磁場強度に応じて、強磁性部材１の変位、すなわち、被測定対象の位置を検出することができる。

以上のように、この実施の形態４によれば、磁場発生検出部８を強度の高い強磁性部材１６に固定したので、磁場発生検出部８の強度を高くすることができる。また、全体の構成を単純化することで、製作の簡便化、すなわち、低価格化を図ることができる。
なお、この実施の形態４においても上記実施の形態２に示した感磁探子９，１１および永久磁石１０からなる磁場発生検出部１２を適用しても良い。

実施の形態５．
この発明の位置検出装置では、強磁性部材１，２の位置検出方向の長さが磁場強度の変化量に影響を与える。
図１３は強磁性部材の位置検出方向の長さを変化させた時の磁場強度の変化を示す特性図である。横軸は、強磁性部材１，２の位置検出方向の長さから位置検出距離、すなわち位置検出範囲を差し引いた値である。より具体的には、各々の強磁性部材１，２として位置検出距離が８ｍｍのもので位置検出方向の長さが各々異なる強磁性部材１，２の試料を用いて、その（位置検出方向の長さ）−（位置検出距離：８ｍｍ）を横軸にしたものである。したがって、強磁性部材１，２の位置検出方向の長さが位置検出距離よりも短いものについては負の値、等しいものについては０、長いものについては正の値となる。また、縦軸は、各試料の強磁性部材１，２を永久磁石５，７の中間の位置から右に４ｍｍ、すなわち、最大距離移動した場合の感磁探子６による検出磁場強度を示している。
この図１３から分かるように、強磁性部材１，２の位置検出方向の長さが位置検出距離以上の時、すなわち０以上の時に、感磁探子６が検出する磁場強度が高い。その結果、強磁性部材１，２の位置検出方向の長さが位置検出距離以上の時には、被測定対象の移動に対する磁場強度の変化が大きく、位置検出感度を高くすることができる。
なお、この実施の形態５においても上記実施の形態２に示した感磁探子９，１１および永久磁石１０からなる磁場発生検出部１２に適用しても良い。

実施の形態６．
図１４および図１５はこの発明の実施の形態６による電磁アクチュエータに位置検出装置が配置された例を示す断面図であり、図において、電磁アクチュエータ１７は、可動子１８、電磁石１９，２０、バネ２１，２２により構成されている。
図１４において、位置検出装置の強磁性部材１，２は、可動子１８の先端に結合部材２３を介して連結され、図１５において、位置検出装置の強磁性部材１，２は、電磁石１９，２０間の可動子１８に結合部材２４を介して連結されている。
これら位置検出装置は、位置検出方向と電磁石１９，２０の中心軸とが平行になるように配置され、且つ感磁探子６の磁場検出方向が、その感磁探子６および電磁石１９，２０の中心軸を含む平面に垂直な方向になるように配置されている。
その他の構成については、上記実施の形態１と同様である。

次に動作について説明する。
図１４および図１５において、電磁アクチュエータ１７の可動子１８は、電磁石１９，２０に電流が通電され電磁力が発生され、電磁石１９，２０、バネ２１，２２から受ける力によって、図の左右方向に移動する。位置検出装置は、この移動による位置の変化を、強磁性部材１，２が永久磁石５，７および感磁探子６に対して移動することによって検出する。
このような構成で、電磁アクチュエータ１７が発生する磁場は、例えば、電磁石１９に通電した場合、電磁石１９の中心軸上にある可動子１８を中心に図に示すように発生する。このような磁場分布の時、位置検出装置を、位置検出方向と可動子１８の軸方向とが平行になるように配置し、且つ感磁探子６の磁場検出方向が、感磁探子６および可動子１８の軸を含む平面に垂直な方向になるように配置することで、電磁石１９が発生する磁場は、感磁探子６が配置された位置で、感磁探子６の磁場検出方向の磁場成分を持たなくなる。
したがって、電磁アクチュエータ１７の電磁石１９が発生する磁場による位置検出装置の位置検出誤差の発生を抑制できるため位置検出精度が向上する。また、電磁アクチュエータ１７の電磁石２０が発生する磁場についても同様に、本配置で位置検出装置の位置検出誤差の発生を抑制できるため、位置検出精度が向上する。

以上のように、この実施の形態６によれば、電磁アクチュエータ１７の電磁石１９，２０が発生する磁場による位置検出誤差の発生を抑制でき、精度の高い位置検出を行うことができる。
なお、この実施の形態６においても上記実施の形態２に示した感磁探子９，１１および永久磁石１０からなる磁場発生検出部１２に適用しても良い。

実施の形態７．
図１６はこの発明の実施の形態７による位置検出装置を示す断面図であり、図において、軸（被測定軸）２５は、軸方向（図１６の左右方向）に移動する。強磁性部材（第１の強磁性部材）２６は、リング状に形成されると共に、軸２５に同軸状に固定される。強磁性部材（第２の強磁性部材）２７は、強磁性部材２６よりも直径が大きいリング状に形成されると共に、その強磁性部材２６の外周に、一定の間隔を空けて軸２５に同軸状に配置される。
磁場発生検出部８ａは、ほぼ平板状に形成された永久磁石５ａ，７ａおよび感磁探子６ａからなり、強磁性部材２７の内面に固定され、また、磁場発生検出部８ｂは、ほぼ平板状に形成された永久磁石５ｂ，７ｂおよび感磁探子６ｂからなり、磁場発生検出部８ａに対向する強磁性部材２７の内面に固定される。これら磁場発生検出部８ａ，８ｂは、強磁性部材２６との相対位置を検出するものである。
その他の構成については、上記実施の形態１と同様である。

次に動作について説明する。
軸２５の移動によりリング状の強磁性部材２６が軸方向に移動し、強磁性部材２６および磁場発生検出部８ａ，８ｂ間の相対位置が変化すれば、感磁探子６ａ，６ｂによる検出磁場強度が変化する。感磁探子６ａ，６ｂによる検出磁場強度、例えば、平均値に応じて強磁性部材２６の変位、すなわち、軸２５の軸方向の位置を検出することができる。

以上のように、この実施の形態７によれば、磁場発生検出部８ａ，８ｂを強度の高い強磁性部材２６に固定したので、磁場発生検出部８ａ，８ｂの強度を高くすることができる。また、強磁性部材２６，２７がリング状に形成され、被測定対象である軸２５に対して同軸に配置されるので、製作時に位置精度を高くすることができ、高精度の位置検出を行うことができる。さらに、対向配置された２つの磁場発生検出部８ａ，８ｂにより検出される磁場強度に応じて位置検出を行うことから、２つの平均値を取る等、信頼性のある位置検出値を得ることができる。さらに、軸２５が電動機の軸等、回転軸であってもその軸方向の移動を検出することができる。
なお、この実施の形態７では、永久磁石５ａ，７ａおよび永久磁石５ｂ，７ｂを平板状に形成したが、永久磁石５，７をリング状に形成しても良く、永久磁石５，７が被測定対象である軸２５に対して同軸に配置されるので、軸２５に対して対称性の良い磁気を発生することができ、精度の高い位置検出を行うことができる。
また、この実施の形態７においても上記実施の形態２に示した感磁探子９，１１および永久磁石１０からなる磁場発生検出部１２を適用しても良い。

実施の形態８．
図１７はこの発明の実施の形態８による位置検出装置を示す断面図であり、図において、スリーブ部材（円管形状固定部材）２８は、リング状に形成され、強磁性部材２７の内面に配置された永久磁石５ａ，５ｂ，７ａ，７ｂおよび感磁探子６ａ，６ｂからなる磁場発生検出部８ａ，８ｂを固定すると共に、軸２５に同軸状に配置され、強磁性部材２６を案内するものである。このスリーブ部材２８は、強磁性部２６および磁場発生検出部８ａ，８ｂ間の磁場に影響を及ぼさないように、真鍮、黄銅、樹脂等の非磁性材料で構成される。
その他の構成については、上記実施の形態７と同様である。

次に動作について説明する。
軸２５の軸方向の位置の検出動作は、上記実施の形態７と同様であるが、軸２５の軸方向の移動の際に、強磁性部材２６の外周がスリーブ部材２８の内面を滑るように移動する。

以上のように、この実施の形態８によれば、強磁性部材２６がスリーブ部材２８に案内されるので、軸２５が移動した時に、各部材の位置誤差が小さくなり、精度の高い位置検出を行うことができる。また、軸受を兼ねることができるので、軸受の部分を省略可能となり低価格化することができる。

この発明の実施の形態１による位置検出装置を示す断面図である。 強磁性部が左側に移動した場合の磁場分布を示す説明図である。 強磁性部が中央の場合の磁場分布を示す説明図である。 強磁性部が右側に移動した場合の磁場分布を示す説明図である。 強磁性部の変位に対する感磁探子の検出磁場強度の関係を示す特性図である。 感磁探子の外形例を示す斜視図である。 この発明の実施の形態２による位置検出装置を示す断面図である。 強磁性部が左側に移動した場合の磁場分布を示す説明図である。 強磁性部が中央の場合の磁場分布を示す説明図である。 強磁性部が右側に移動した場合の磁場分布を示す説明図である。 この発明の実施の形態３による位置検出装置を示す断面図である。 この発明の実施の形態４による位置検出装置を示す断面図である。 強磁性部材の位置検出方向の長さを変化させた時の磁場強度の変化を示す特性図である。 この発明の実施の形態６による電磁アクチュエータに位置検出装置が配置された例を示す断面図である。 この発明の実施の形態６による電磁アクチュエータに位置検出装置が配置された例を示す断面図である。 この発明の実施の形態７による位置検出装置を示す断面図である。 この発明の実施の形態８による位置検出装置を示す断面図である。

符号の説明

１，２６ 強磁性部材（第１の強磁性部材）、２，１６，２７ 強磁性部材（第２の強磁性部材）、３ 強磁性部、４ エアギャップ、５，５ａ，５ｂ 永久磁石（第１の磁石）、６，６ａ，６ｂ 感磁探子、７，７ａ，７ｂ 永久磁石（第２の磁石）、８，８ａ，８ｂ，１２ 磁場発生検出部、９ 感磁探子（第１の感磁探子）、１０ 永久磁石（磁石）、１１ 感磁探子（第２の感磁探子）、１３ 強磁性部固定部材、１４ 検出部固定部材、１５ 基準点固定部材、１７ 電磁アクチュエータ、１８ 可動子、１９，２０ 電磁石、２１，２２ バネ、２３，２４ 結合部材、２５ 軸（被測定軸）、２８ スリーブ部材（円管形状固定部材）。

Claims (10)

1. 一定の間隔を空けて配置された第１および第２の強磁性部材からなる強磁性部と、
   上記強磁性部により形成される空間内に一部または全体が配置され、且つ直線上に一列に第１の磁石、感磁探子および第２の磁石の順に配列された磁場発生検出部とを備え、
   上記磁場発生検出部は、
   上記感磁探子の磁場検出方向が上記第１および第２の強磁性部材方向に配置されると共に、上記第１および第２の磁石の磁化方向がその感磁探子の磁場検出方向と同一方向に、且つ互いに逆向きにそれぞれ配置され、
   その感磁探子により検出される磁場に応じて、上記強磁性部とのそれら第１の磁石、感磁探子および第２の磁石の配列方向の相対位置を検出することを特徴とする位置検出装置。
2. 一定の間隔を空けて配置された第１および第２の強磁性部材からなる強磁性部と、
   上記強磁性部により形成される空間内に一部または全体が配置され、且つ直線上に一列に第１の感磁探子、磁石および第２の感磁探子の順に配列された磁場発生検出部とを備え、
   上記磁場発生検出部は、
   上記第１および第２の感磁探子の磁場検出方向が上記第１および第２の強磁性部材方向に配置されると共に、上記磁石の磁化方向がそれら第１および第２の感磁探子の磁場検出方向と同一方向に配置され、
   それら第１および第２の感磁探子により検出される磁場に応じて、上記強磁性部とのそれら第１の感磁探子、磁石および第２の感磁探子の配列方向の相対位置を検出することを特徴とする位置検出装置。
3. 強磁性部に被測定対象を連結して、その被測定対象の位置を検出することを特徴とする請求項１または請求項２記載の位置検出装置。
4. 第１および第２の強磁性部材からなる強磁性部を固定すると共に、被測定対象に連結される強磁性部固定部材と、
   感磁探子および磁石からなる磁場発生検出部を固定すると共に、上記第１および第２の強磁性部材を案内する検出部固定部材と、
   上記検出部固定部材に連結され、位置の基準点に固定される基準点固定部材とを備えたことを特徴とする請求項１または請求項２記載の位置検出装置。
5. 第２の強磁性部材は、
   第１の強磁性部材に対向する面が磁場発生検出部以上の広さに形成され、その面に感磁探子および磁石からなる磁場発生検出部が固定され、
   磁場発生検出部は、
   上記第１の強磁性部材との相対位置を検出することを特徴とする請求項１または請求項２記載の位置検出装置。
6. 第１および第２の強磁性部材の位置検出方向の長さは、
   当該位置検出装置の位置検出範囲以上であること特徴とする請求項１または請求項２記載の位置検出装置。
7. 電磁石により駆動される電磁アクチュエータの可動子の位置を検出する場合の当該位置検出装置の配置は、
   位置検出方向と電磁石の中心軸とを平行に配置し、且つ感磁探子の磁場検出方向を、その感磁探子および電磁石の中心軸を含む平面に垂直な方向に配置することを特徴とする請求項１から請求項６のうちのいずれか１項記載の位置検出装置。
8. 第１の強磁性部材は、
   円管形状に形成されると共に、被測定軸に固定され、
   第２の強磁性部材は、
   上記第１の強磁性部材よりも直径が大きい円管形状に形成されると共に、その第１の強磁性部材の外周に、一定の間隔を空けて配置され、
   磁場発生検出部は、
   上記第２の強磁性部材の内面に感磁探子および磁石が固定され、上記第１の強磁性部材との相対位置を検出することを特徴とする請求項１または請求項２記載の位置検出装置。
9. 磁石は、
   円管形状に形成されることを特徴とする請求項８記載の位置検出装置。
10. 円管形状に形成され、第２の強磁性部材の内面に配置された感磁探子および磁石からなる磁場発生検出部を固定すると共に、第１の強磁性部材を案内する円管形状固定部材を備えたことを特徴とする請求項８または請求項９記載の位置検出装置。

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