JP2012204268A - 非接触スイッチ及び磁気センサ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】非接触スイッチ10は、所定の方向に向いた磁束を検出領域に発生させる磁石14と、検出領域に配置されて磁性部材13の近接による磁束の方向の変化を検出する磁気センサ11と、磁気センサ11の出力信号に基づいてオン又はオフを判断する判断部18とを備えている。磁石14は、N極となる第1の面と、S極となる第2の面とを形成する基準曲面CLに対して、その基準曲面のそれぞれの点において垂直方向に所定の厚みを有して形状が形成されている。磁石14は、基準曲面CLのそれぞれの点において垂直方向に着磁されて磁気形成されている。
【選択図】図1
Description
(無接点スイッチの構成)
図1において、全体を示す符号10は、磁石の磁力を非接触で検出する無接点スイッチの一構成例を例示している。この無接点スイッチ10はセンサ11、基板12、及び磁性体13を備えている。センサ11は、磁石14と、2つのMRセンサ15,15とを有している。この基板12、磁石14、及びMRセンサ15は、例えば図示しない非磁性体である筐体に収容されており、樹脂材料でモールド化される。
この第1の実施の形態における無接点スイッチ10の最も主要な構成は、磁石14の構造にある。この磁石14は、N極となる第1の面と、S極となる第2の面とを有している。この第1の面と第2の面とを形成する基準曲面CL(基準曲面を形成する基準曲線CL)のそれぞれの点において、垂直方向に所定の肉厚(幅)W1,W2を有する形状が形成されており、垂直方向に着磁されて磁化されている。
この基板12は、例えばシリコン等からなり、図1及び図2に示すように、直方形状に形成されている。基板12の表面には、円筒磁石14の円筒部14aの中心軸線Oを含む垂直面を対称面として、磁気センサである2つのMRセンサ15,15が形成されている。基板12の幅は、円筒磁石14の円筒部14aに対して基板12が挿入可能となるように、円筒部14aの内径より小さく形成されている。その円筒部14aの内部には、基板12の対向長辺部が円筒部14aの中心軸線Oを含む平面上に配置されており、MRセンサ15,15が円筒磁石14と相対移動しないように、図示しない固定部材を介して基板12が固定されている。
この磁性体13は、例えば鉄材等で形成されており、図1及び図2に示すように、センサ11に近接、又はセンサ11から離れることで、円筒磁石14の磁界の大きさ(強さ)を変化させる被検出部とされている。この磁性体13の位置により無接点スイッチをオン・オフする構成が効果的に得られる。
図1及び図2において、一対のMRセンサ15,15のうち、一方のMRセンサ15について説明するが、他方のMRセンサ15も同様の形状及び構造からなる。このMRセンサ15は、例えばパーマロイ等の強磁性体を用い、フォトリゾグラフィー法などにより作製された磁気抵抗素子を有している。
上記のごとく構成されたセンサ11は、移動体の位置検出に用いられる非接触スイッチとして効果的に使用することができる。その一例としては、例えば車両のブレーキペダルの位置検出に用いられるストップランプ(ブレーキランプ)スイッチがある。図5を参照すると、図5には、ブレーキ装置の機能ブロック構成の一例が例示されている。なお、図5において上記第1の実施の形態と実質的に同じ部材には同一の部材名と符号を付している。
この第1の実施の形態に係る非接触スイッチ10は、N極面とS極面とを形成する基準曲面を形成する基準曲線CLのそれぞれの点において、垂直方向に所定の肉厚W1,W2を有する円筒形状に形成されている。図示例では、円筒磁石14が均等な形状であり、磁極NSを半径方向半々ずつ均等に配置する構成となっているため、上記効果に加えて、以下の効果を有する。
(1)円筒磁石14から付与される磁界の歪みによる検出誤差を抑制することが可能になる。
(2)円筒磁石14からの磁界の方向が広い範囲にわたって均一となり、磁界の方向が均一な磁界をMRセンサ15の周囲の設置空間に形成することができるようになる。
(3)従来のコ字状の永久磁石と比べると、組み付け性を向上させることができる。
(4)磁束方向が円筒磁石14の中心軸線Oに対して真横方向に向かう安定した領域で磁性体13の近接・離間を検出するので、誤作動を抑制することが可能になる。それに加えて、2つのMRセンサ15,15により検出するので、検出精度を高めることができる。
(5)円筒磁石14の温度による減磁分を補償することができるので、指令値に対応する正確な制御を実現することができる。
この第2の実施の形態にあっても、上記第1の実施の形態に係る非接触スイッチ10と基本的な構成において変わるところはない。図6において、上記第1の実施の形態と大きく異なるところは、上記第1の実施の形態では、磁界発生筒部を円筒状に形成した構成となっていたものを、この第2の実施の形態にあっては、磁界発生筒部を半割円筒状に形成した点にある。なお、図6において上記第1の実施の形態と実質的に同じ部材には同一の部材名と符号を付している。従って、これらの部材に関する詳細な説明は省略する。
この第2の実施の形態に係る非接触スイッチ10にあっても、磁石21の半割円筒部21aが均等な形状であり、磁極が半径方向半々ずつ均等に配置される構成となっているため、上記第1の実施の形態と同様の効果が得られる。
この第3の実施の形態にあっても、上記第1の実施の形態に係る非接触スイッチ10と基本的な構成において変わるところはない。図7において、この第3の実施の形態にあっては、磁界発生筒部がU字状に形成されている。なお、図7において上記第1及び第2の実施の形態と実質的に同じ部材には同一の部材名と符号を付して、これらの部材に関する詳細な説明は省略する。
この第3の実施の形態に係る非接触スイッチ10にあっても、磁石22の磁極を均等に配置する構成となっているため、上記第1の実施の形態と同様の効果が得られる。
上記第1の実施の形態では、無接点スイッチ10にブリッジ回路16を用いていたが、この第4の実施の形態にあっては、無接点スイッチ10にハーフブリッジ回路19a,19bを用いている。なお、図8において上記第1の実施の形態と実質的に同じ部材には同一の部材名と符号を付している。従って、これらの部材に関する詳細な説明は省略する。
ハーフブリッジ回路19a,19bを第1領域A及び第2領域Bに配置する構成となっているので、上記第1の実施の形態と同様に、安定してブレーキ操作の有無を判断することができる。
前記検出領域に配置され、磁性部材の近接による前記磁束の方向の変化を検出する磁気検出素子とを備え、前記磁石は、N極となる第1の面と、S極となる第2の面とを形成する基準曲面に対して、その基準曲面のそれぞれの点において垂直方向に所定の厚みを有して形状が形成され、前記それぞれの点において前記垂直方向に着磁されて磁気形成されていることを特徴とする磁気センサが提供される。
(無接点スイッチの構成)
図1において、全体を示す符号10は、磁石の磁力を非接触で検出する非接触スイッチ(以下、「無接点スイッチ」という。)の一構成例を例示している。この無接点スイッチ10はセンサ11、基板12、及び磁性体13を備えている。センサ11は、磁石14と、2つのMRセンサ15,15とを有している。この基板12、磁石14、及びMRセンサ15は、例えば図示しない非磁性体である筐体に収容されており、樹脂材料でモールド化される。
この第1の実施の形態における無接点スイッチ10の最も主要な構成は、磁石14の構造にある。この磁石14は、N極となる第1の面と、S極となる第2の面とを有している。この第1の面と第2の面とを形成する基準曲面CL(基準曲面を形成する基準曲線CL)のそれぞれの点において、垂直方向に所定の肉厚(幅)W1,W2を有する形状が形成されており、垂直方向に着磁されて磁化されている。
この基板12は、例えばシリコン等からなり、図1及び図2に示すように、直方形状に形成されている。基板12の表面には、円筒磁石14の円筒部14aの中心軸線Oを含む垂直面を対称面として、磁気センサである2つのMRセンサ15,15が形成されている。基板12の幅は、円筒磁石14の円筒部14aに対して基板12が挿入可能となるように、円筒部14aの内径より小さく形成されている。その円筒部14aの内部には、基板12の対向長辺部が円筒部14aの中心軸線Oを含む平面上に配置されており、MRセンサ15,15が円筒磁石14と相対移動しないように、図示しない固定部材を介して基板12が固定されている。
この磁性体13は、例えば鉄材等で形成されており、図1及び図2に示すように、センサ11に近接、又はセンサ11から離れることで、円筒磁石14の磁界の大きさ(強さ)を変化させる被検出部とされている。この磁性体13の位置により無接点スイッチをオン・オフする構成が効果的に得られる。
図1及び図2において、一対のMRセンサ15,15のうち、一方のMRセンサ15について説明するが、他方のMRセンサ15も同様の形状及び構造からなる。このMRセンサ15は、例えばパーマロイ等の強磁性体を用い、フォトリゾグラフィー法などにより作製された磁気抵抗素子を有している。
上記のごとく構成されたセンサ11は、移動体の位置検出に用いられる非接触スイッチとして効果的に使用することができる。その一例としては、例えば車両のブレーキペダルの位置検出に用いられるストップランプ(ブレーキランプ)スイッチがある。図5を参照すると、図5には、ブレーキ装置の機能ブロック構成の一例が例示されている。なお、図5において上記第1の実施の形態と実質的に同じ部材には同一の部材名と符号を付している。
この第1の実施の形態に係る非接触スイッチ10は、N極面とS極面とを形成する基準曲面を形成する基準曲線CLのそれぞれの点において、垂直方向に所定の肉厚W1,W2を有する円筒形状に形成されている。図示例では、円筒磁石14が均等な形状であり、磁極NSを半径方向半々ずつ均等に配置する構成となっているため、上記効果に加えて、以下の効果を有する。
(1)円筒磁石14から付与される磁界の歪みによる検出誤差を抑制することが可能になる。
(2)円筒磁石14からの磁界の方向が広い範囲にわたって均一となり、磁界の方向が均一な磁界をMRセンサ15の周囲の設置空間に形成することができるようになる。
(3)従来のコ字状の永久磁石と比べると、組み付け性を向上させることができる。
(4)磁束方向が円筒磁石14の中心軸線Oに対して真横方向に向かう安定した領域で磁性体13の近接・離間を検出するので、誤作動を抑制することが可能になる。それに加えて、2つのMRセンサ15,15により検出するので、検出精度を高めることができる。
(5)円筒磁石14の温度による減磁分を補償することができるので、指令値に対応する正確な制御を実現することができる。
この第2の実施の形態にあっても、上記第1の実施の形態に係る非接触スイッチ10と基本的な構成において変わるところはない。図6において、上記第1の実施の形態と大きく異なるところは、上記第1の実施の形態では、磁界発生筒部を円筒状に形成した構成となっていたものを、この第2の実施の形態にあっては、磁界発生筒部を半割円筒状に形成した点にある。なお、図6において上記第1の実施の形態と実質的に同じ部材には同一の部材名と符号を付している。従って、これらの部材に関する詳細な説明は省略する。
この第2の実施の形態に係る非接触スイッチ10にあっても、磁石21の半割円筒部21aが均等な形状であり、磁極が半径方向半々ずつ均等に配置される構成となっているため、上記第1の実施の形態と同様の効果が得られる。
この第3の実施の形態にあっても、上記第1の実施の形態に係る非接触スイッチ10と基本的な構成において変わるところはない。図7において、この第3の実施の形態にあっては、磁界発生筒部がU字状に形成されている。なお、図7において上記第1及び第2の実施の形態と実質的に同じ部材には同一の部材名と符号を付して、これらの部材に関する詳細な説明は省略する。
この第3の実施の形態に係る非接触スイッチ10にあっても、磁石22の磁極を均等に配置する構成となっているため、上記第1の実施の形態と同様の効果が得られる。
上記第1の実施の形態では、無接点スイッチ10にブリッジ回路16を用いていたが、この第4の実施の形態にあっては、無接点スイッチ10にハーフブリッジ回路19a,19bを用いている。なお、図8において上記第1の実施の形態と実質的に同じ部材には同一の部材名と符号を付している。従って、これらの部材に関する詳細な説明は省略する。
ハーフブリッジ回路19a,19bを第1領域A及び第2領域Bに配置する構成となっているので、上記第1の実施の形態と同様に、安定してブレーキ操作の有無を判断することができる。
Claims (2)
- 所定の方向に向いた磁束を検出領域に発生させる磁石と、
前記検出領域に配置され、磁性部材の近接による前記磁束の方向の変化を検出する磁気センサと、
前記磁気センサの出力信号に基づいてオン又はオフを判断する判断部とを備えてなり、
前記磁石は、N極となる第1の面と、S極となる第2の面とを形成する基準曲面に対して、その基準曲面のそれぞれの点において垂直方向に所定の厚みを有して形状が形成され、前記それぞれの点において前記垂直方向に着磁されて磁気形成されていることを特徴とする非接触スイッチ。 - 前記磁石は、曲面部と、前記曲面部から同じ方向へ延びた一対の延出部とを有するU字形状に形成されてなることを特徴とする請求項1記載の非接触スイッチ。
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---|---|---|---|---|
JPH01122532A (ja) * | 1987-11-06 | 1989-05-15 | Nippon Autom:Kk | 磁気近接スイッチ装置 |
JP2007103874A (ja) * | 2005-10-07 | 2007-04-19 | Shimonishi Seisakusho:Kk | 磁石体及び該磁石体の製造方法 |
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