JP2014126550A

JP2014126550A - 位置検出装置

Info

Publication number: JP2014126550A
Application number: JP2012286100A
Authority: JP
Inventors: Naoaki Kono; 尚明河野; Tetsuji Yamanaka; 哲爾山中
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2012-12-27
Filing date: 2012-12-27
Publication date: 2014-07-07
Also published as: CN103900618A; US20140184201A1; DE102013227072A1

Abstract

【課題】磁束密度検出手段が検出する磁束密度のダイナミックレンジが大きい位置検出装置を提供する。
【解決手段】ホールＩＣ６０は、第１磁束伝達部２０と第２磁束伝達部３０との間の隙間１０１において回転体１２に対し相対移動可能なようモールド部９に設けられ、通過する磁束の密度に応じた信号を出力する。第１集磁部７０および第２集磁部８０は、ホールＩＣ６０を間に挟み、第１磁束伝達部２０と第２磁束伝達部３０とが対向する方向と同じ方向で対向するよう設けられる。第１集磁部７０および第２集磁部８０のホールＩＣ６０側の面７１および面８１の面積をＡ１、第１集磁部７０および第２集磁部８０のホールＩＣ６０とは反対側の面７２および面８２の面積をＡ２とすると、第１集磁部７０および第２集磁部８０は、Ａ１＜Ａ２の関係を満たすよう形成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、検出対象の位置を検出する位置検出装置に関する。

従来、磁石等の磁束発生手段を用い、基準部材に対し相対移動する検出対象の位置を検出する位置検出装置が知られている。例えば特許文献１に記載された位置検出装置では、２つの磁石および２つの磁束伝達部が基準部材に設けられている。ここで、２つの磁石は、磁極が２つの磁束伝達部の両端部に挟まれている。２つの磁束伝達部間に形成された隙間には、一方の磁束伝達部から他方の磁束伝達部に向かって漏洩磁束が流れている。磁束密度検出手段は、２つの磁束伝達部間の隙間を検出対象とともに移動し、通過する磁束の密度に応じた信号を出力する。これにより、位置検出装置は、磁束密度検出手段から出力される信号に基づき、基準部材に対する検出対象の位置を検出する。

特開平８−２９２００４号公報

特許文献１の位置検出装置では、磁束密度検出手段を間に挟むようにして２つのヨーク板が設けられている。これにより、２つの磁束伝達部間の漏洩磁束をヨーク板で集め、磁束密度検出手段を通過する磁束の量の増大を図っている。一般に、磁気式の位置検出装置では、磁束密度検出手段が検出する磁束密度のダイナミックレンジが低いと、磁束密度検出手段から出力される信号精度が低下する。これに対し、特許文献１における位置検出装置では、磁束密度検出手段が検出する磁束密度のダイナミックレンジを向上させる手段として、集磁ヨーク（ヨーク板）の面積を大きくしたり、より磁束発生量の大きい磁石を使用したりする必要がある。しかしながら、この場合、位置検出装置全体の体格が大きくなるおそれや、コストアップ要因につながるという課題が生じる。

本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、磁束密度検出手段が検出する磁束密度のダイナミックレンジが大きい位置検出装置を提供することにある。

本発明は、基準部材に対し相対移動する検出対象の位置を検出する位置検出装置であって、第１磁束伝達部と第２磁束伝達部と第１磁束発生手段と第２磁束発生手段と磁束密度検出手段と集磁部とを備えている。
第１磁束伝達部は、検出対象または基準部材の一方に設けられる。第２磁束伝達部は、第１磁束伝達部との間に隙間を形成するよう検出対象または基準部材の一方に設けられる。

第１磁束発生手段は、第１磁束伝達部の一端と第２磁束伝達部の一端との間に設けられる。これにより、第１磁束発生手段から発生した磁束は、第１磁束伝達部または第２磁束伝達部の一端から第１磁束伝達部または第２磁束伝達部の他端へ伝達される。
第２磁束発生手段は、第１磁束伝達部の他端と第２磁束伝達部の他端との間に設けられる。これにより、第２磁束発生手段から発生した磁束は、第１磁束伝達部または第２磁束伝達部の他端から第１磁束伝達部または第２磁束伝達部の一端へ伝達される。

磁束密度検出手段は、第１磁束伝達部と第２磁束伝達部との間の隙間において検出対象または基準部材の一方に対し相対移動可能なよう検出対象または基準部材の他方に設けられる。磁束密度検出手段は、通過する磁束の密度に応じた信号を出力する。ここで、磁束密度検出手段を主に通過する磁束は、第１磁束伝達部と第２磁束伝達部との間の隙間を、第１磁束伝達部から第２磁束伝達部へ、または、第２磁束伝達部から第１磁束伝達部へ流れる漏洩磁束である。
上記構成により、位置検出装置は、磁束密度検出手段が出力した信号に基づき、基準部材に対する検出対象の位置を検出することができる。

集磁部は、磁束密度検出手段を間に挟み、第１磁束伝達部と第２磁束伝達部とが対向する方向と同じ方向で対向するよう２つ設けられる。これにより、第１磁束伝達部と第２磁束伝達部との間の隙間を流れる漏洩磁束を集中して磁束密度検出手段に流す（通過させる）ことができる。そのため、磁束密度検出手段が検出する磁束密度のダイナミックレンジを大きくすることができ、位置検出装置による位置検出の精度を向上することができる。

本発明では、集磁部の磁束密度検出手段側の面の面積をＡ１、集磁部の磁束密度検出手段とは反対側の面の面積をＡ２とすると、集磁部は、Ａ１＜Ａ２の関係を満たすよう形成されている。これにより、第１磁束伝達部と第２磁束伝達部との間の隙間を流れる漏洩磁束を、より集中して磁束密度検出手段に流す（通過させる）ことができる。そのため、磁束密度検出手段が検出する磁束密度のダイナミックレンジをより大きくすることができる。したがって、位置検出装置による位置検出の精度をより向上することができる。

本発明の第１実施形態による位置検出装置およびアクチュエータを示す模式的断面図。図１のＩＩ−ＩＩ線断面図。（Ａ）は本発明の第１実施形態による位置検出装置の集磁部を示す図、（Ｂ）は（Ａ）を矢印Ｂ方向から見た図、（Ｃ）は（Ａ）を矢印Ｃ方向から見た図。本発明の第１実施形態および比較例の磁束密度検出手段により検出される磁束密度と基準部材に対する検出対象の位置との関係を示す図。比較例による位置検出装置を示す模式的断面図。（Ａ）は本発明の第２実施形態による位置検出装置の集磁部および磁束密度検出手段を示す図、（Ｂ）は（Ａ）を矢印Ｂ方向から見た図、（Ｃ）は（Ｂ）のＣ−Ｃ線断面図。（Ａ）は本発明の第３実施形態による位置検出装置の集磁部および磁束密度検出手段を示す図、（Ｂ）は（Ａ）を矢印Ｂ方向から見た図、（Ｃ）は（Ｂ）のＣ−Ｃ線断面図。（Ａ）は本発明の第４実施形態による位置検出装置の集磁部および磁束密度検出手段を示す図、（Ｂ）は（Ａ）を矢印Ｂ方向から見た図、（Ｃ）は（Ｂ）のＣ−Ｃ線断面図。（Ａ）は本発明の第５実施形態による位置検出装置の集磁部および磁束密度検出手段を示す図、（Ｂ）は（Ａ）を矢印Ｂ方向から見た図、（Ｃ）は（Ｂ）のＣ−Ｃ線断面図。本発明の第６実施形態による位置検出装置を示す模式的断面図。

以下、本発明の複数の実施形態による位置検出装置、および、これを用いたアクチュエータを図面に基づき説明する。なお、複数の実施形態において実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態による位置検出装置、および、これを用いたアクチュエータを図１、２に示す。

アクチュエータ１は、例えば図示しない車両のスロットルバルブを駆動する駆動源として用いられる。アクチュエータ１は、モータ２、ハウジング５、カバー６、電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」という）１１、回転体１２および位置検出装置１０等を備えている。

図１に示すように、モータ２は、出力軸３およびモータ端子４等を有している。モータ２には、モータ端子４を経由して電力が供給される。これによりモータ２が回転駆動する。モータ２の回転は、出力軸３から出力される。出力軸３は、例えば図示しないギア等を経由してスロットルバルブに接続される。そのため、モータ２が回転駆動することにより、スロットルバルブが回転する。

ハウジング５は、例えば樹脂により有底筒状に形成され、内側にモータ２を収容している。
カバー６は、例えば樹脂により有底筒状に形成され、底部に形成された穴部７に出力軸３が挿通した状態で、開口部がハウジング５の開口部に当接するよう設けられている。これにより、カバー６とモータ２との間に空間１００が形成されている。

カバー６は、筒部から径方向外側へ筒状に延びるコネクタ８を有している。コネクタ８の内側には、モータ端子４の端部が露出している。コネクタ８には、ＥＣＵ１１に接続するワイヤーハーネスの端部が接続される。これにより、図示しないバッテリからの電力がＥＣＵ１１、ワイヤーハーネスおよびモータ端子４を経由してモータ２に供給される。

ＥＣＵ１１は、例えば演算手段としてのＣＰＵ、記憶手段としてのＲＯＭおよびＲＡＭ、ならびに、入出力手段等を備えた小型のコンピュータである。ＥＣＵ１１は、車両の各部に取り付けられたセンサからの信号等に基づき、車両に搭載された各種装置類の作動を制御する。

ＥＣＵ１１は、例えばアクセルペダルの開度信号等に基づき、モータ２に供給する電力を制御する。モータ２に電力が供給されると、モータ２が回転し、スロットルバルブが回転する。これにより、スロットルバルブが吸気通路を開閉し、吸気通路を流れる吸気の量が調整される。なお、本実施形態では、ＥＣＵ１１は、例えばＩＳＣ（アイドルスピードコントロール）機能により、アクセルペダルの開度信号にかかわらず、モータ２への電力の供給を制御する場合がある。

回転体１２は、例えば樹脂により円板状に形成され、空間１００に設けられている。回転体１２は、中心を出力軸３が貫いた状態で出力軸３に固定されている。これにより、出力軸３が回転すると、回転体１２は出力軸３とともに回転する。出力軸３とスロットルバルブとは例えばギア等により接続されているため、回転体１２の回転位置は、スロットルバルブの回転位置に対応している。

本実施形態では、位置検出装置１０は、カバー６に対し相対回転移動する回転体１２の回転位置を検出する。そのため、位置検出装置１０により、カバー６に対し相対回転移動する回転体１２の回転位置を検出すれば、スロットルバルブの回転位置を検出でき、スロットルバルブの開度を検出することができる。よって、位置検出装置１０をスロットルポジションセンサとして用いることができる。

図１、２に示すように、位置検出装置１０は、第１磁束伝達部２０、第２磁束伝達部３０、第１磁束発生手段としての磁石４０、第２磁束発生手段としての磁石５０、磁束密度検出手段としてのホールＩＣ６０、第１集磁部７０、および、第２集磁部８０等を備えている。

第１磁束伝達部２０は、例えばケイ素鋼等、透磁率が比較的高い材料により形成されている。第１磁束伝達部２０は、回転体１２に形成された円弧状の穴部１３に設けられている。第１磁束伝達部２０は、本体２１、一端部２２および他端部２３を有している。本体２１は、長手方向が、回転体１２の回転中心Ｏを中心とする第１仮想円弧Ｃ１に沿う形状に形成されている（図２参照）。一端部２２は、本体２１の一端から第１仮想円弧Ｃ１の径方向外側へ延びるよう形成されている。他端部２３は、本体２１の他端から第１仮想円弧Ｃ１の径方向外側へ延びるよう形成されている。

第２磁束伝達部３０は、第１磁束伝達部２０と同様、例えばケイ素鋼等、透磁率が比較的高い材料により形成されている。第２磁束伝達部３０は、回転体１２に形成された穴部１３に設けられている。第２磁束伝達部３０は、本体３１、一端部３２および他端部３３を有している。本体３１は、長手方向が、回転体１２の回転中心Ｏを中心とし第１仮想円弧Ｃ１より半径が大きい第２仮想円弧Ｃ２に沿う形状に形成されている（図２参照）。一端部３２は、本体３１の一端から第２仮想円弧Ｃ２の径方向内側へ延びるよう形成されている。他端部３３は、本体３１の他端から第２仮想円弧Ｃ２の径方向内側へ延びるよう形成されている。

図１、２に示すように、第１磁束伝達部２０および第２磁束伝達部３０は、本体２１と本体３１とが第１仮想円弧Ｃ１の径方向で対向するよう回転体１２の穴部１３に設けられている。これにより、第１磁束伝達部２０の本体２１と第２磁束伝達部３０の本体３１との間に円弧状の隙間１０１が形成されている（図２参照）。

磁石４０は、例えばネオジム磁石等の永久磁石である。磁石４０は、一端に磁極４１を有し、他端に磁極４２を有している。磁石４０は、磁極４１側がＮ極となるよう、磁極４２側がＳ極となるよう着磁されている。磁石４０は、磁極４１が第１磁束伝達部２０の一端部２２に当接するよう、磁極４２が第２磁束伝達部３０の一端部３２に当接するよう、一端部２２と一端部３２との間に設けられている。これにより、磁石４０の磁極４１から発生した磁束は、第１磁束伝達部２０の一端部２２から本体２１を経由して他端部２３へ伝達される。

磁石５０は、磁石４０と同様、例えばネオジム磁石等の永久磁石である。磁石５０は、一端に磁極５１を有し、他端に磁極５２を有している。磁石５０は、磁極５１側がＮ極となるよう、磁極５２側がＳ極となるよう着磁されている。磁石５０は、磁極５１が第２磁束伝達部３０の他端部３３に当接するよう、磁極５２が第１磁束伝達部２０の他端部２３に当接するよう、他端部３３と他端部２３との間に設けられている。これにより、磁石５０の磁極５１から発生した磁束は、第２磁束伝達部３０の他端部３３から本体３１を経由して一端部３２へ伝達される。
ここで、隙間１０１を第１磁束伝達部２０から第２磁束伝達部３０へ、または、第２磁束伝達部３０から第１磁束伝達部２０へ漏洩磁束が流れている。

なお、本実施形態では、磁石４０と磁石５０とは、体格、種類、材料組成および着磁調整の仕方が同じ永久磁石である。そのため、隙間１０１の長手方向の中心と磁石４０との間では第１磁束伝達部２０から第２磁束伝達部３０へ漏洩磁束が流れ、隙間１０１の長手方向の中心と磁石５０との間では第２磁束伝達部３０から第１磁束伝達部２０へ漏洩磁束が流れる。ここで、隙間１０１の長手方向において、磁石４０または磁石５０に近い位置ほど、磁束密度の絶対値が大きくなる。また、隙間１０１の長手方向の中心では磁束密度が０になる。
また、磁石４０の周囲には、磁極４１から磁極４２に磁束が飛ぶようにして流れている。また、磁石５０の周囲には、磁極５１から磁極５２に磁束が飛ぶようにして流れている。

ホールＩＣ６０は、信号出力素子としてのホール素子６１、封止体６２、および、センサ端子６３等を有している。ホール素子６１は、通過する磁束の密度に応じた信号を出力する。封止体６２は、例えば樹脂により矩形の板状に形成されている。センサ端子６３は、一端がホール素子６１に接続している。封止体６２は、ホール素子６１の全部、および、センサ端子６３の一端側を覆っている。ここで、ホール素子６１は、封止体６２の中央に位置している。

ホールＩＣ６０の封止体６２およびセンサ端子６３の一端側は、モールド部９によりモールドされている。モールド部９は、例えば樹脂により四角柱状に形成されている。ホールＩＣ６０の封止体６２は、モールド部９の一端側に位置するようモールドされている。

モールド部９は、一端が隙間１０１に位置するよう、かつ、他端がカバー６の底部に接続するよう、カバー６に設けられている。これにより、ホールＩＣ６０は、第１磁束伝達部２０と第２磁束伝達部３０との間の隙間１０１において、回転体１２に対し相対回転移動可能である。ここで、カバー６およびモールド部９は特許請求の範囲における「基準部材」に対応し、回転体１２は特許請求の範囲における「検出対象」に対応している。

ホールＩＣ６０のセンサ端子６３は、他端がカバー６のコネクタ８の内側に露出するよう、カバー６にインサート成形されている。そのため、ＥＣＵ１１に接続するワイヤーハーネスの端部がコネクタ８に接続されると、ホールＩＣ６０のホール素子６１とＥＣＵ１１とが接続される。これにより、ホール素子６１からの信号がＥＣＵ１１に伝達される。
ここで、ホールＩＣ６０のホール素子６１を主に通過する磁束は、第１磁束伝達部２０と第２磁束伝達部３０との間の隙間１０１を、第１磁束伝達部２０から第２磁束伝達部３０へ、または、第２磁束伝達部３０から第１磁束伝達部２０へ流れる漏洩磁束である。

上述のように、本実施形態では、隙間１０１の長手方向の中心と磁石４０との間では第１磁束伝達部２０から第２磁束伝達部３０へ漏洩磁束が流れ、隙間１０１の長手方向の中心と磁石５０との間では第２磁束伝達部３０から第１磁束伝達部２０へ漏洩磁束が流れる。また、隙間１０１の長手方向において、磁石４０または磁石５０に近い位置ほど、磁束密度の絶対値が大きくなる。
そのため、例えば第２磁束伝達部３０から第１磁束伝達部２０へ漏洩磁束が流れる方向を負の向きとすると、ホールＩＣ６０の位置が隙間１０１の磁石５０付近から磁石４０付近へ相対回転移動すると、負の値から正の値へと磁束密度が単調増加するため、任意の回転位置に対して磁束密度の値が一意に決まり、それに応じてホールＩＣ６０からの出力も、回転位置に対して一意に決まる。

上記構成により、ＥＣＵ１１は、ホールＩＣ６０が出力した信号に基づき、カバー６に対する回転体１２の回転位置を検出することができる。これにより、スロットルバルブの回転位置および開度を検出することができる。

第１集磁部７０は、例えばパーマロイ合金等、透磁率が比較的高い材料により、６面体状に形成されている。第１集磁部７０は、所定の面７１がホールＩＣ６０の封止体６２の第１磁束伝達部２０側の面の中央に当接または対向した状態でモールド部９にモールドされるよう、モールド部９の一端に設けられている。第１集磁部７０の面７１とは反対側の面７２は、第１磁束伝達部２０の本体２１に対向している。

第２集磁部８０は、第１集磁部７０と同様、例えばパーマロイ合金等、透磁率が比較的高い材料により、６面体状に形成されている。第２集磁部８０は、所定の面８１がホールＩＣ６０の封止体６２の第２磁束伝達部３０側の面の中央に当接または対向した状態でモールド部９にモールドされるよう、モールド部９の一端に設けられている。第２集磁部８０の面８１とは反対側の面８２は、第２磁束伝達部３０の本体３１に対向している。

このように、第１集磁部７０と第２集磁部８０とは、ホールＩＣ６０を間に挟み、第１磁束伝達部２０と第２磁束伝達部３０とが対向する方向と同じ方向で対向するよう設けられている。これにより、第１磁束伝達部２０と第２磁束伝達部３０との間の隙間１０１を流れる漏洩磁束を集中してホールＩＣ６０に流す（通過させる）ことができる。ここで、第１集磁部７０および第２集磁部８０は、特許請求の範囲における「集磁部」に対応している。

本実施形態では、図３に示すように、第１集磁部７０のホールＩＣ６０側の面７１、および、第２集磁部８０のホールＩＣ６０側の面８１の面積をＡ１（図３（Ｂ）に示す格子範囲）とし、第１集磁部７０のホールＩＣ６０とは反対側の面７２、および、第２集磁部８０のホールＩＣ６０とは反対側の面８２の面積をＡ２（図３（Ｃ）に示す格子範囲）とすると、第１集磁部７０および第２集磁部８０は、Ａ１＜Ａ２の関係を満たすよう形成されている。
また、本実施形態では、ホール素子６１の第１集磁部７０側または第２集磁部８０側の面の面積をＡ０とすると、ホール素子６１、第１集磁部７０および第２集磁部８０は、Ａ０＜Ａ１の関係を満たすよう形成されている。

本実施形態では、ホールＩＣ６０により検出される磁束密度は、図４に示すＬ１のとおりとなる。隙間１０１の磁石４０近傍および磁石５０近傍には、第１磁束伝達部２０と第２磁束伝達部３０との間を流れる漏洩磁束に加え、磁石４０の磁極４１から磁極４２へ飛ぶ磁束、および、磁石５０の磁極５１から磁極５２へ飛ぶ磁束が流れている。そのため、Ｌ１は、端部に向かうほど絶対値の変化率が大きくなる。

なお、本実施形態では、磁束密度と回転体１２の可動範囲（スロットルバルブの全閉位置から全開位置までの範囲）との関係は、図４に示すとおりである。このように、本実施形態では、Ｌ１の直線性が比較的良好な範囲において回転体１２の位置検出を行う。

ここで、比較例による位置検出装置を示すことで、比較例に対する本実施形態の有利な点を明らかにする。
図５に示すように、比較例では、第１集磁部７０および第２集磁部８０は、Ａ１＝Ａ２の関係を満たすよう形成されている。なお、本実施形態の面７２および面８２と、比較例の面７１、７２、面８１、８２とは、面積が同じである。

比較例では、ホールＩＣ６０により検出される磁束密度は、図４に一点鎖線で示すＬ２のとおりとなる。このように、本実施形態では、比較例と比べ、ホールＩＣ６０が検出する磁束密度のダイナミックレンジが大きいことがわかる。これは、本実施形態では第１集磁部７０および第２集磁部８０がＡ１＜Ａ２の関係を満たすよう形成されており、集磁の効果が高いためである。

以上説明したように、本実施形態では、第１集磁部７０および第２集磁部８０は、ホールＩＣ６０を間に挟み、第１磁束伝達部２０と第２磁束伝達部３０とが対向する方向と同じ方向で対向するよう設けられている。これにより、第１磁束伝達部２０と第２磁束伝達部３０との間の隙間１０１を流れる漏洩磁束を集中してホールＩＣ６０に流す（通過させる）ことができる。そのため、ホールＩＣ６０が検出する磁束密度のダイナミックレンジを大きくすることができ、位置検出装置１０による位置検出の精度を向上することができる。

また、本実施形態では、第１集磁部７０および第２集磁部８０のホールＩＣ６０側の面７１および面８１の面積をＡ１、第１集磁部７０および第２集磁部８０のホールＩＣ６０とは反対側の面７２および面８２の面積をＡ２とすると、第１集磁部７０および第２集磁部８０は、Ａ１＜Ａ２の関係を満たすよう形成されている。これにより、第１磁束伝達部２０と第２磁束伝達部３０との間の隙間１０１を流れる漏洩磁束を、より集中してホールＩＣ６０に流す（通過させる）ことができる。そのため、ホールＩＣ６０が検出する磁束密度のダイナミックレンジをより大きくすることができる。したがって、位置検出装置１０による位置検出の精度をより向上することができる。

また、本実施形態では、ホール素子６１の第１集磁部７０側または第２集磁部８０側の面の面積をＡ０とすると、ホール素子６１、第１集磁部７０および第２集磁部８０は、Ａ０＜Ａ１の関係を満たすよう形成されている。そのため、例えば製造工程等において、第１集磁部７０および第２集磁部８０とホール素子６１との間に面方向の位置ずれが生じても、ホール素子６１を第１集磁部７０の面７１と第２集磁部８０の面８１との間に容易に位置させることができる。これにより、第１集磁部７０および第２集磁部８０とホール素子６１との位置ずれによる、第１集磁部７０および第２集磁部８０による集磁効果の低減を抑制することができる。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態による位置検出装置の一部を図６に示す。第２実施形態は、第１集磁部および第２集磁部の形状が第１実施形態と異なる。

図６は、第２実施形態による位置検出装置のホールＩＣ、第１集磁部および第２集磁部を示すものである。第２実施形態では、第１集磁部７３は、円錐部７４および円柱部７５からなる。円錐部７４は、円錐の頂点側を、底面と平行な面で切断したような形状である。円柱部７５は、軸方向の一方の面が円錐部７４の底面に接続するよう円錐部７４と一体に形成されている。

本実施形態では、第１集磁部７３は、円錐部７４の底面とは反対側の面７１がホールＩＣ６０の封止体６２の第１磁束伝達部２０側の面の中央に当接または対向するよう設けられている。これにより、円柱部７５の軸方向の他方の面７２は、第１磁束伝達部２０の本体２１に対向している。

第２集磁部８３は、円錐部８４および円柱部８５からなる。円錐部８４は、円錐の頂点側を底面と平行な面で切断したような形状である。円柱部８５は、軸方向の一方の面が円錐部８４の底面に接続するよう円錐部８４と一体に形成されている。

本実施形態では、第２集磁部８３は、円錐部８４の底面とは反対側の面８１がホールＩＣ６０の封止体６２の第２磁束伝達部３０側の面の中央に当接または対向するよう設けられている。これにより、円柱部８５の軸方向の他方の面８２は、第２磁束伝達部３０の本体３１に対向している。

本実施形態では、図６に示すように、第１集磁部７３のホールＩＣ６０側の面７１、および、第２集磁部８３のホールＩＣ６０側の面８１の面積をＡ１とし、第１集磁部７３のホールＩＣ６０とは反対側の面７２、および、第２集磁部８３のホールＩＣ６０とは反対側の面８２の面積をＡ２とすると、第１集磁部７３および第２集磁部８３は、Ａ１＜Ａ２の関係を満たすよう形成されている。これにより、第１実施形態と同様、第１磁束伝達部２０と第２磁束伝達部３０との間の隙間１０１を流れる漏洩磁束を、より集中してホールＩＣ６０に流す（通過させる）ことができる。

（第３実施形態）
本発明の第３実施形態による位置検出装置の一部を図７に示す。第３実施形態は、第１集磁部および第２集磁部の形状が第１実施形態と異なる。

図７は、第３実施形態による位置検出装置のホールＩＣ、第１集磁部および第２集磁部を示すものである。第３実施形態では、第１集磁部７６は、６面体の所定の２つの角部を面取りしたような形状に形成されている。第１集磁部７６は、当該面取りした角部の間の面７１がホールＩＣ６０の封止体６２の第１磁束伝達部２０側の面の中央に当接または対向するよう設けられている。これにより、第１集磁部７６の面７１とは反対側の面７２は第１磁束伝達部２０の本体２１に対向している。

第２集磁部８６は、第１集磁部７６と同様、６面体の所定の２つの角部を面取りしたような形状に形成されている。第２集磁部８６は、当該面取りした角部の間の面８１がホールＩＣ６０の封止体６２の第２磁束伝達部３０側の面の中央に当接または対向するよう設けられている。これにより、第２集磁部８６の面８１とは反対側の面８２は第２磁束伝達部３０の本体３１に対向している。

本実施形態では、図７に示すように、第１集磁部７６のホールＩＣ６０側の面７１、および、第２集磁部８６のホールＩＣ６０側の面８１の面積をＡ１とし、第１集磁部７６のホールＩＣ６０とは反対側の面７２、および、第２集磁部８６のホールＩＣ６０とは反対側の面８２の面積をＡ２とすると、第１集磁部７６および第２集磁部８６は、Ａ１＜Ａ２の関係を満たすよう形成されている。これにより、第１実施形態と同様、第１磁束伝達部２０と第２磁束伝達部３０との間の隙間１０１を流れる漏洩磁束を、より集中してホールＩＣ６０に流す（通過させる）ことができる。

（第４実施形態）
本発明の第４実施形態による位置検出装置の一部を図８に示す。第４実施形態は、第１集磁部および第２集磁部の形状が第１実施形態と異なる。

図８は、第４実施形態による位置検出装置のホールＩＣ、第１集磁部および第２集磁部を示すものである。第４実施形態では、第１集磁部７７は、三角柱状に形成されている。第１集磁部７７は、所定の側辺がホールＩＣ６０の封止体６２の第１磁束伝達部２０側の面の中央に当接または対向するよう、かつ、前記所定の側辺とは反対側の面７２が第１磁束伝達部２０の本体２１に対向するよう設けられている。ここで、前記所定の側辺には、面積が０の面７１が形成されている。

第２集磁部８７は、第１集磁部７７と同様、三角柱状に形成されている。第２集磁部８７は、所定の側辺がホールＩＣ６０の封止体６２の第２磁束伝達部３０側の面の中央に当接または対向するよう、かつ、前記所定の側辺とは反対側の面８２が第２磁束伝達部３０の本体３１に対向するよう設けられている。ここで、前記所定の側辺には、面積が０の面８１が形成されている。

本実施形態では、図８に示すように、第１集磁部７７のホールＩＣ６０側の面７１、および、第２集磁部８７のホールＩＣ６０側の面８１の面積をＡ１とし、第１集磁部７７のホールＩＣ６０とは反対側の面７２、および、第２集磁部８７のホールＩＣ６０とは反対側の面８２の面積をＡ２とすると、第１集磁部７７および第２集磁部８７は、Ａ１＜Ａ２、Ａ１＝０の関係を満たすよう形成されている。これにより、第１実施形態と同様、第１磁束伝達部２０と第２磁束伝達部３０との間の隙間１０１を流れる漏洩磁束を、より集中してホールＩＣ６０に流す（通過させる）ことができる。

なお、本実施形態では、ホール素子６１の第１集磁部７７側または第２集磁部８７側の面の面積をＡ０とすると、ホール素子６１、第１集磁部７７および第２集磁部８７は、Ａ１＜Ａ０、Ａ１＝０の関係を満たすよう形成されている。

（第５実施形態）
本発明の第５実施形態による位置検出装置の一部を図９に示す。第５実施形態は、第１集磁部および第２集磁部の形状が第１実施形態と異なる。

図９は、第５実施形態による位置検出装置のホールＩＣ、第１集磁部および第２集磁部を示すものである。第５実施形態では、第１集磁部７８は、円錐状に形成されている。第１集磁部７８は、頂点がホールＩＣ６０の封止体６２の第１磁束伝達部２０側の面の中央に当接または対向するよう、かつ、底面としての面７２が第１磁束伝達部２０の本体２１に対向するよう設けられている。ここで、第１集磁部７８の頂点には、面積が０の面７１が形成されている。

第２集磁部８８は、第１集磁部７８と同様、円錐状に形成されている。第２集磁部８８は、頂点がホールＩＣ６０の封止体６２の第２磁束伝達部３０側の面の中央に当接または対向するよう、かつ、底面としての面８２が第２磁束伝達部３０の本体３１に対向するよう設けられている。ここで、第２集磁部８８の頂点には、面積が０の面８１が形成されている。

本実施形態では、図９に示すように、第１集磁部７８のホールＩＣ６０側の面７１、および、第２集磁部８８のホールＩＣ６０側の面８１の面積をＡ１とし、第１集磁部７８のホールＩＣ６０とは反対側の面７２、および、第２集磁部８８のホールＩＣ６０とは反対側の面８２の面積をＡ２とすると、第１集磁部７８および第２集磁部８８は、Ａ１＜Ａ２、Ａ１＝０の関係を満たすよう形成されている。これにより、第１実施形態と同様、第１磁束伝達部２０と第２磁束伝達部３０との間の隙間１０１を流れる漏洩磁束を、より集中してホールＩＣ６０に流す（通過させる）ことができる。

なお、本実施形態では、ホール素子６１の第１集磁部７８側または第２集磁部８８側の面の面積をＡ０とすると、ホール素子６１、第１集磁部７８および第２集磁部８８は、Ａ１＜Ａ０、Ａ１＝０の関係を満たすよう形成されている。

（第６実施形態）
本発明の第６実施形態による位置検出装置を図１０に示す。第６実施形態は、第１磁束伝達部および第２磁束伝達部の形状等が第１実施形態と異なる。

第６実施形態では、検出対象としての移動体１１０は、例えば車両の変速機のシフトを切り替えるマニュアルバルブに取り付けられる。マニュアルバルブは、軸方向に直線状に移動し、変速機のシフトを切り替える。モールド部９は、マニュアルバルブ近傍のマニュアルバルブとは別部材に固定される。すなわち、移動体１１０は、基準部材としてのモールド部９に対し直線状に相対移動する。

本実施形態では、位置検出装置は、モールド部９に対し直線状に相対移動する移動体１１０の位置を検出する。これにより、マニュアルバルブの位置を検出でき、変速機の実際のシフト位置を検出することができる。このように、位置検出装置をストロークセンサ（直線変位センサ）として用いることができる。

図１０に示すように、本実施形態では、第１磁束伝達部２４は、移動体１１０に形成された長方形状の穴部１１１に設けられている。第１磁束伝達部２４は、本体２５、一端部２６および他端部２７を有している。本体２４は、移動体１１０の相対移動方向に延びる仮想直線Ｓに対し平行となる形状に形成されている。一端部２６は、本体２５の一端から仮想直線Ｓに対し略垂直に延びるよう形成されている。他端部２７は、本体２５の他端から一端部２６と同じ方向に延びるよう形成されている。

第２磁束伝達部３４は、移動体１１０の穴部１１１に設けられている。第２磁束伝達部３４は、本体３５、一端部３６および他端部３７を有している。本体３５は、本体２５と同様、仮想直線Ｓに対し平行となる形状に形成されている。一端部３６は、本体３５の一端から仮想直線Ｓに対し略垂直に延びて一端部２６に対向するよう形成されている。他端部３７は、本体３５の他端から一端部３６と同じ方向に延びるよう形成されている。

図１０に示すように、第１磁束伝達部２４および第２磁束伝達部３４は、本体２５と本体３５とが仮想直線Ｓに垂直な方向で対向するよう移動体１１０の穴部１１１に設けられている。これにより、第１磁束伝達部２４の本体２５と第２磁束伝達部３４の本体３５との間に長方形状の隙間１０２が形成されている。
第６実施形態は、上述した点以外の構成は第１実施形態と同様である。

本実施形態では、ホールＩＣ６０により検出される磁束密度は、図４の「回転位置（θ）」を移動体１１０の相対移動方向の「位置」と読み替えれば、概ね図４に示すＬ１のとおりとなる。

本実施形態においても、第１集磁部７０および第２集磁部８０がＡ１＜Ａ２の関係を満たすよう形成されているため、第１磁束伝達部２０と第２磁束伝達部３０との間の隙間１０１を流れる漏洩磁束を、より集中してホールＩＣ６０に流す（通過させる）ことができる。

（他の実施形態）
本発明の他の実施形態では、集磁部は、Ａ１＜Ａ２の関係を満たすのであれば、どのような形状に形成されていてもよい。また、信号出力素子および集磁部は、Ａ０＝Ａ１の関係を満たすよう形成されていてもよい。

また、上述の実施形態では、第１磁束伝達部、第２磁束伝達部、第１磁束発生手段および第２磁束発生手段を検出対象に設け、磁束密度検出手段を基準部材に設ける例を示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、第１磁束伝達部、第２磁束伝達部、第１磁束発生手段および第２磁束発生手段を基準部材に設け、磁束密度検出手段を検出対象に設けることとしてもよい。

また、本発明の他の実施形態では、第１磁束伝達部および第２磁束伝達部の両端部間に設けられる磁石を、それぞれの磁極が上述の実施形態とは反対になるように設けてもよい。
また、本発明の他の実施形態では、モータは、回転を減速して出力軸に伝達する減速機を有していてもよい。
また、本発明の他の実施形態では、構成上の阻害要因がない限り、上述の各実施形態を組み合わせてもよい。

また、本発明の他の実施形態では、アクチュエータを、例えばウェストゲートバルブの作動装置、可変容量ターボの可変ベーン制御装置、排気スロットルや排気切替弁のバルブ作動装置、および、可変吸気機構のバルブ作動装置等の駆動源として用いてもよい。
このように、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施可能である。

１０・・・・・・位置検出装置
２０、２４・・・第１磁束伝達部
３０、３４・・・第２磁束伝達部
４０・・・・・・磁石（第１磁束発生手段）
５０・・・・・・磁石（第２磁束発生手段）
６０・・・・・・ホールＩＣ（磁束密度検出手段）
７０、７３、７６、７７、７８・・・第１集磁部（集磁部）
８０、８３、８６、８７、８８・・・第２集磁部（集磁部）
１０１、１０２・・・隙間

Claims

基準部材（６、９）に対し相対移動する検出対象（１２、１１０）の位置を検出する位置検出装置（１０）であって、
前記検出対象または前記基準部材の一方に設けられる第１磁束伝達部（２０、２４）と、
前記第１磁束伝達部との間に隙間（１０１、１０２）を形成するよう前記検出対象または前記基準部材の一方に設けられる第２磁束伝達部（３０、３４）と、
前記第１磁束伝達部の一端と前記第２磁束伝達部の一端との間に設けられる第１磁束発生手段（４０）と、
前記第１磁束伝達部の他端と前記第２磁束伝達部の他端との間に設けられる第２磁束発生手段（５０）と、
前記隙間において前記検出対象または前記基準部材の一方に対し相対移動可能なよう前記検出対象または前記基準部材の他方に設けられ、通過する磁束の密度に応じた信号を出力する磁束密度検出手段（６０）と、
前記磁束密度検出手段を間に挟み、前記第１磁束伝達部と前記第２磁束伝達部とが対向する方向と同じ方向で対向するよう２つ設けられる集磁部（７０、８０、７３、８３、７６、８６、７７、８７、７８、８８）と、を備え、
前記集磁部の前記磁束密度検出手段側の面（７１、８１）の面積をＡ１、前記集磁部の前記磁束密度検出手段とは反対側の面（７２、８２）の面積をＡ２とすると、
前記集磁部は、Ａ１＜Ａ２の関係を満たすよう形成されていることを特徴とする位置検出装置。
前記磁束密度検出手段は、通過する磁束の密度に応じた信号を出力する信号出力素子（６１）を有し、
前記信号出力素子の前記集磁部側の面の面積をＡ０とすると、
前記信号出力素子および前記集磁部（７０、８０、７３、８３、７６、８６）は、Ａ０≦Ａ１の関係を満たすよう形成されていることを特徴とする請求項１に記載の位置検出装置。
前記検出対象（１２）は、前記基準部材（６、９）に対し相対回転移動し、
前記第１磁束伝達部（２０）および前記第２磁束伝達部（３０）は、前記検出対象の回転中心を中心とする仮想円弧（Ｃ１、Ｃ２）に沿う形状に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の位置検出装置。
前記検出対象（１１０）は、前記基準部材（９）に対し直線状に相対移動し、
前記第１磁束伝達部（２４）および前記第２磁束伝達部（３４）は、前記検出対象の相対移動方向に延びる仮想直線（Ｓ）に対し平行となる形状に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の位置検出装置。