JP2021001790A

JP2021001790A - 誘導位置センサ

Info

Publication number: JP2021001790A
Application number: JP2019115155A
Authority: JP
Inventors: 敏夫小森; Toshio Komori; 宜史貝川; Yoshifumi Kaigawa; 一之山本; Kazuyuki Yamamoto
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2019-06-21
Filing date: 2019-06-21
Publication date: 2021-01-07

Abstract

【課題】直線的な出力特性をより広い範囲で得ることができる誘導位置センサを提供する。【解決手段】誘導位置センサは、発振コイルと、発振コイルの軸方向に沿って発振コイルに進退自在に挿入されるコアと、を備え、コアは、当該コアの外周部に形成され軸方向に沿って延伸した導電部材を有しており、軸方向に垂直な平面で導電部材を切断した断面において導電部材の外形線により囲まれる部分の面積を、導電部材の断面積としたとき、導電部材における軸方向の中心部での断面積は、導電部材における軸方向の一端部での断面積、及び導電部材における軸方向の他端部での断面積のいずれよりも小さい。【選択図】図１

Description

本発明は、発振コイルと発振コイルに進退自在に挿入されるコアとを備えた誘導位置センサに関するものである。

特許文献１には、リニア出力型位置センサが記載されている。このリニア出力型位置センサは、発振コイルと近接体とを有している。近接体は、被検出物体と一体に突出して取り付けられており、発振コイルの中心軸に沿って直線運動するように保持されている。近接体は、テーパ形状に構成されている。

特開昭６２−２７６４０２号公報

特許文献１には、上記リニア出力型位置センサによれば、被検出物体の位置に対応した直線的な位置出力が得られることが記載されている。しかしながら、同文献に記載されているように、上記リニア出力型位置センサで直線的な出力特性が得られる被検出物体の位置の範囲は、発振コイルのコイル長の１／２以下に限られる。このため、上記リニア出力型位置センサには、発振コイルのコイル長と比較して、直線的な出力特性が得られる範囲が狭いという課題があった。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、直線的な出力特性をより広い範囲で得ることができる誘導位置センサを提供することを目的とする。

本発明に係る誘導位置センサは、発振コイルと、前記発振コイルの軸方向に沿って前記発振コイルに進退自在に挿入されるコアと、を備え、前記コアは、当該コアの外周部に形成され前記軸方向に沿って延伸した導電部材を有しており、前記軸方向に垂直な平面で前記導電部材を切断した断面において前記導電部材の外形線により囲まれる部分の面積を、前記導電部材の断面積としたとき、前記導電部材における前記軸方向の中心部での前記断面積は、前記導電部材における前記軸方向の一端部での前記断面積、及び前記導電部材における前記軸方向の他端部での前記断面積のいずれよりも小さい。

本発明によれば、直線的な出力特性をより広い範囲で得ることができる。

本発明の実施の形態１に係る誘導位置センサの構成を示す断面図である。本発明の実施の形態１に係る誘導位置センサの構成を示す斜視図である。本発明の実施の形態１に係る誘導位置センサ及び誘導位置センサに接続される位置センサ基板の回路構成を示すブロック図である。本発明の実施の形態１に係る誘導位置センサの導電部材の外形を示す斜視図である。本発明の実施の形態１に係る誘導位置センサで用いられる２種の導電部材Ａ１及びＡ２と比較例の誘導位置センサで用いられる導電部材Ｂ１とのそれぞれにおける直径ａ、直径ｂ、長さＬ、断面積Ｓａ及び断面積Ｓｂを示す図である。本発明の実施の形態１に係る誘導位置センサ及び比較例の誘導位置センサの出力特性を示すグラフである。本発明の実施の形態１の比較例の誘導位置センサで用いられる導電部材Ｂ２及びＢ３の外形を示す斜視図である。本発明の実施の形態１の比較例の誘導位置センサで用いられる２種の導電部材Ｂ２及びＢ３における直径ａ１、直径ｂ１、長さＬ１、断面積Ｓａ１及び断面積Ｓｂ１を示す図である。本発明の実施の形態１の比較例の誘導位置センサの出力特性を示すグラフである。本発明の実施の形態２に係る誘導位置センサの構成を示す断面図である。本発明の実施の形態２に係る誘導位置センサの構成を示す斜視図である。本発明の実施の形態２に係る誘導位置センサの導電部材の外形を示す斜視図である。本発明の実施の形態２に係る誘導位置センサで用いられる２種の導電部材Ａ３及びＡ４のそれぞれにおける幅寸法ａ２、幅寸法ｂ２、高さ寸法ｃ２、長さＬ２、断面積Ｓａ２及び断面積Ｓａ２を示す図である。

実施の形態１．
本発明の実施の形態１に係る誘導位置センサについて説明する。図１は、本実施の形態に係る誘導位置センサ１の構成を示す断面図である。図２は、本実施の形態に係る誘導位置センサ１の構成を示す斜視図である。

図１及び図２に示すように、誘導位置センサ１は、発振コイル１１を有する中空円筒状のキャビティ１０と、スライド軸１２に沿ってキャビティ１０に進退自在に挿入されるコア２０と、を有している。スライド軸１２は、キャビティ１０の円筒軸と平行になっている。以下、スライド軸１２の方向のことを単に軸方向という場合がある。

コア２０は、樹脂製のコア本体２１と、コア本体２１の外周に形成されたアルミニウム製の筒状の導電部材２２と、を有している。コア２０は、熱可塑性樹脂を用いたインサート成型により成形された成形部品である。熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリアセタール（ＰＯＭ：ＰｏｌｙＯｘｙＭｅｔｈｙｌｅｎｅ）等が挙げられる。インサート成型では、予め中空に形成された導電部材２２が金型内に挿入され、当該金型内に熱可塑性樹脂が注入される。これにより、中空の導電部材２２とコア本体２１とが一体化したコア２０が成形される。コア２０は、キャビティ１０内をスライド軸１２に沿ってスライドできるように作られている。導電部材２２は、鼓型の外形を有している。鼓型とは、後述する図４に示すように、円形の上底面と上底面よりも直径の大きい円形の下底面とをそれぞれ有する２つの円錐台の上底面同士が接合された形状のことである。鼓型は、くびれを有する円筒状と表現することもできる。また、導電部材２２は、当該導電部材２２の重心Ｇに対して点対称となる形状を有している。導電部材２２の外形の詳細については、図４を用いて後述する。

コア２０の一端には、誘導位置センサ１の位置検出対象である被検出物体１００（図２では図示せず）が連結される連結部２３が形成されている。連結部２３は、スライド軸１２と直交する方向に延びた穴によって構成されている。

キャビティ１０は、中空円筒状のコイルボビン１３を有している。コイルボビン１３の外周側に形成されたコイル巻付け部１４には、発振コイル１１が巻き付けられている。コイル巻付け部１４に巻き付けられた発振コイル１１は、発振コイル１１を覆うように成形された樹脂部材１５によって保護されている。樹脂部材１５は、発振コイル１１がコイル巻付け部１４に巻き付けられた後に、樹脂材の２次モールドによって成形されている。図示されていないが、発振コイル１１の両端は、２つの端子１６にそれぞれはんだ付けにより接続されている。２つの端子１６のそれぞれのはんだ付け部は、樹脂材の２次モールドによって成形された樹脂部材１７によって保護されている。

コイルボビン１３は、コア２０が進退自在に挿入される円筒状の中空部１３ａを有している。中空部１３ａの直径すなわちコイルボビン１３の内径は、９．１５ｍｍである。コイルボビン１３のコイル巻付け部１４の外径は、１０ｍｍである。発振コイル１１は、コイル巻付け部１４に線径約０．１３ｍｍの銅線が約２００ターン、２層に均一に巻かれた構成を有している。発振コイル１１の軸方向に沿った長さ、すなわち発振コイル１１のコイル長Ｌｃは、１５ｍｍである。

被検出物体１００は、フック状に形成された連結部材１０１（図２では図示せず）を介して、コア２０の連結部２３に連結されている。これにより、被検出物体１００がスライド軸１２に沿って移動した場合、コア２０は、キャビティ１０に対して、スライド軸１２に沿って被検出物体１００と同じ移動方向に被検出物体１００と同じ移動距離だけ相対的に移動する。誘導位置センサ１は、コア２０の中心軸、キャビティ１０の中心軸及びスライド軸１２が同一直線上に配置されるように構成されている。このため、コア２０は、キャビティ１０に対し、コア２０の中心軸に沿って相対的にスライド移動する。

誘導位置センサ１では、導電部材２２の位置によって発振コイル１１のインダクタンスが変化することを利用して、キャビティ１０に対するコア２０の相対的な位置が検出される。これにより、誘導位置センサ１では、被検出物体１００の位置が検出される。

図３は、本実施の形態に係る誘導位置センサ１及び誘導位置センサ１に接続される位置センサ基板３０の回路構成を示すブロック図である。図３に示すように、位置センサ基板３０は、発振回路３１、分周回路３２及び出力回路３３を有している。誘導位置センサ１の２つの端子１６は、２本のリードワイヤを介して、位置センサ基板３０の発振回路３１にそれぞれ接続されている。発振回路３１は、発振コイル１１と並列に接続される共振コンデンサ３４を有している。発振回路３１では、発振コイル１１のインダクタンス及び共振コンデンサ３４の容量により、共振周波数での発振が継続される。発振コイル１１に流れる電流が変化すると、発振コイル１１と導電部材２２との磁気結合により、導電部材２２の外周に渦電流が発生する。この渦電流は、キャビティ１０内の磁束の変化を妨げる向きに流れるため、発振コイル１１のインダクタンスを減少させる効果を有する。インダクタンスが小さくなると、発振回路３１での発振周波数が高くなる。このため、発振コイル１１と導電部材２２とが相対的に近づいて磁気結合が強くなるほど、発振回路３１での発振周波数が高くなる。

発振回路３１での発振周波数は、数十ｋＨｚという高周波である。このため、発振回路３１での発振周波数は、発振回路３１の次段の分周回路３２で１０２４分の１に分周される。出力回路３３では、分周回路３２で分周された波形信号が出力される。出力回路３３から出力された波形信号に基づき、被検出物体１００の位置が検出される。このように、本実施の形態では、発振回路３１での発振周波数に基づいて、被検出物体１００の位置が検出される。

図４は、本実施の形態に係る誘導位置センサ１の導電部材２２の外形を示す斜視図である。図１に示したように導電部材２２は中空となるように形成されているが、図４では中空部分の図示を省略している。図４中の左右方向は軸方向を表している。

図４に示すように、導電部材２２は、鼓型の形状、すなわち、円形の上底面と上底面よりも直径の大きい円形の下底面とをそれぞれ有する２つの円錐台の上底面同士が接合された形状を有している。本実施の形態では、２つの円錐台の形状は同一である。導電部材２２は、軸方向の一端部である端部２２ａと、軸方向の他端部である端部２２ｃと、軸方向の中心部２２ｂと、を有している。端部２２ａは、図１において左端側、すなわち被検出物体１００側に位置する端部である。端部２２ｃは、図１において右端側、すなわち被検出物体１００とは反対側に位置する端部である。

以下の説明では、軸方向に垂直な平面で導電部材２２を切断した断面において、導電部材２２の外形線により囲まれる部分の面積を、導電部材２２の断面積と表現する。また、同断面における導電部材２２の外径を、導電部材２２の直径と表現する。すなわち、以下の説明において、各断面における導電部材２２の断面積及び直径は、導電部材２２の中空部分の寸法には依存しない。

導電部材２２の端部２２ａでの直径と、導電部材２２の端部２２ｃでの直径とをいずれもａとする。導電部材２２の中心部２２ｂでの直径をｂとする。このとき、直径ａ及び直径ｂは、ａ＞ｂの関係を満たす。直径ａは導電部材２２の直径の最大値であり、直径ｂは導電部材２２の直径の最小値である。導電部材２２の軸方向に沿った端部２２ａから中心部２２ｂまでの区間では、導電部材２２の直径は、端部２２ａから離れるほど単調に減少している。例えば、同区間での導電部材２２の直径は、端部２２ａからの距離の増加に伴って直線的に減少している。一方、導電部材２２の軸方向に沿った中心部２２ｂから端部２２ｃまでの区間では、導電部材２２の直径は、中心部２２ｂから離れるほど単調に増加している。例えば、同区間での導電部材２２の直径は、中心部２２ｂからの距離の増加に伴って直線的に増加している。導電部材２２において、端部２２ａから中心部２２ｂまでの間、及び中心部２２ｂから端部２２ｃまでの間は、なだらかな稜線で接続されている。

また、導電部材２２の端部２２ａでの断面積と、導電部材２２の端部２２ｃでの断面積とを、いずれもＳａとする。導電部材２２の中心部２２ｂでの断面積をＳｂとする。このとき、断面積Ｓａ及び断面積Ｓｂは、Ｓａ＞Ｓｂの関係を満たす。断面積Ｓａは導電部材２２の断面積の最大値であり、断面積Ｓｂは導電部材２２の断面積の最小値である。導電部材２２の軸方向に沿った端部２２ａから中心部２２ｂまでの区間では、導電部材２２の断面積は、端部２２ａから離れるほど単調に減少している。一方、導電部材２２の軸方向に沿った中心部２２ｂから端部２２ｃまでの区間では、導電部材２２の断面積は、中心部２２ｂから離れるほど単調に増加している。端部２２ａ、中心部２２ｂ及び端部２２ｃでの断面はいずれも円形であるため、断面積ＳａはＳａ＝π×（ａ／２）^２の関係を満たし、断面積ＳｂはＳｂ＝π×（ｂ／２）^２の関係を満たす。

さらに、軸方向に沿った導電部材２２の長さをＬとする。

次に、本実施の形態に係る誘導位置センサ１の出力特性について、比較例と比較しつつ説明する。ここで、比較例の誘導位置センサは、導電部材２２の形状において本実施の形態と異なる。図５は、本実施の形態に係る誘導位置センサ１で用いられる２種の導電部材Ａ１及びＡ２と比較例の誘導位置センサで用いられる導電部材Ｂ１とのそれぞれにおける直径ａ、直径ｂ、長さＬ、断面積Ｓａ及び断面積Ｓｂを示す図である。図５において、導電部材Ａ１及びＡ２は、本実施の形態に係る誘導位置センサ１で用いられる導電部材２２である。導電部材Ｂ１は、比較例の誘導位置センサで用いられる導電部材である。図５に示すように、導電部材Ａ１及びＡ２は、いずれも鼓型の形状を有している。導電部材Ａ１の直径ａは９ｍｍであり、直径ｂは７．８６ｍｍであり、断面積Ｓａは６３．６ｍｍ^２であり、断面積Ｓｂは４８．５ｍｍ^２である。導電部材Ａ１の長さＬは、発振コイル１１の長さＬｃと等しい１５ｍｍである。

導電部材Ａ２の直径ｂは６．６８ｍｍであり、断面積Ｓｂは３５．０ｍｍ^２である。導電部材Ａ２の直径ａ、長さＬ及び断面積Ｓａはそれぞれ、導電部材Ａ１の直径ａ、長さＬ及び断面積Ｓａと等しい。

導電部材Ｂ１は、鼓型ではなく円筒状の外形を有している。導電部材Ｂ１の直径ａ、長さＬ及び断面積Ｓａはそれぞれ、導電部材Ａ１及び導電部材Ａ２の直径ａ、長さＬ及び断面積Ｓａと等しい。導電部材Ｂ１は円筒状の外形を有しているため、導電部材Ｂ１の直径ｂは直径ａと等しい９ｍｍであり、断面積Ｓｂは断面積Ｓａと等しい６３．６ｍｍ^２である。

図６は、本実施の形態に係る誘導位置センサ１及び比較例の誘導位置センサの出力特性を示すグラフである。横軸は、発振コイル１１に対する導電部材２２の相対的な軸方向位置（ｍｍ）を表している。ここで、図１において導電部材２２の右端側の端部の軸方向位置と発振コイル１１の左端側の端部の軸方向位置とが一致する導電部材２２の軸方向位置を０ｍｍとし、導電部材２２が発振コイル１１に挿入される方向を正としている。縦軸は、各誘導位置センサの出力（Ｈｚ）を表している。グラフ中のＡ１、Ａ２及びＢ１で示す線は、それぞれ、導電部材Ａ１、Ａ２及びＢ１を用いた誘導位置センサの出力特性を表している。

図６に示すように、導電部材Ｂ１を用いた比較例の誘導位置センサの出力特性は、緩やかなＳ字カーブを描いている。これに対し、導電部材Ａ１及びＡ２を用いた本実施の形態の誘導位置センサでは、導電部材Ｂ１を用いた誘導位置センサと比較すると、軸方向位置のより広い範囲で直線的な出力特性が得られることが分かる。特に、導電部材Ａ２を用いた誘導位置センサでは、導電部材Ａ１を用いた誘導位置センサよりもさらに広い軸方向位置の範囲で、直線的な出力特性が得られる。導電部材Ａ２を用いた誘導位置センサでは、発振コイル１１のコイル長Ｌｃの約８０％に相当する軸方向位置約１ｍｍ〜約１３ｍｍの範囲で直線的な出力特性が得られている。したがって、本実施の形態によれば、直線的な出力特性が得られる軸方向位置の範囲を発振コイル１１のコイル長Ｌｃに近づけることができる。

導電部材Ａ１を用いた誘導位置センサでは、導電部材Ａ２を用いた誘導位置センサと比較すると出力特性の直線性が低下するものの、導電部材Ａ２を用いた誘導位置センサよりも出力周波数の変化幅を広くすることができる。このため、誘導位置センサに要求される出力特性に応じて、導電部材Ａ１と導電部材Ａ２とを選択することができる。

さらに、別の比較例の誘導位置センサの出力特性についても実験を行った。図７は、本実施の形態の比較例の誘導位置センサで用いられる導電部材Ｂ２及びＢ３の外形を示す斜視図である。図７に示すように、導電部材Ｂ２及びＢ３は、特許文献１に記載された近接体と同様に、円錐台状の外形を有している。導電部材Ｂ２及びＢ３のそれぞれにおいて、被検出物体１００側の端部となる軸方向左端部での直径をａ１とし、被検出物体１００とは反対側の端部となる軸方向右端部での直径をｂ１とし、軸方向に沿った長さをＬ１とする。直径ａ１は導電部材Ｂ２及びＢ３のそれぞれの最大直径であり、直径ｂ１は導電部材Ｂ２及びＢ３のそれぞれの最小直径である。また、導電部材Ｂ２及びＢ３のそれぞれにおいて、軸方向左端部での断面積をＳａ１とし、軸方向右端部での断面積をＳｂ１とする。

図８は、本実施の形態の比較例の誘導位置センサで用いられる２種の導電部材Ｂ２及びＢ３における直径ａ１、直径ｂ１、長さＬ１、断面積Ｓａ１及び断面積Ｓｂ１を示す図である。図８では、図５に示した導電部材Ｂ１の直径ａ１、直径ｂ１、長さＬ１、断面積Ｓａ１及び断面積Ｓｂ１を併せて示している。図８において、導電部材Ｂ２、Ｂ３及びＢ１はいずれも、比較例の誘導位置センサで用いられる導電部材である。図８に示すように、導電部材Ｂ２の直径ａ１は９ｍｍであり、直径ｂ１は６．６８ｍｍであり、長さＬ１は１５ｍｍであり、断面積Ｓａ１は６３．６ｍｍであり、断面積Ｓｂ１は３５．０ｍｍである。

導電部材Ｂ３の直径ｂ１は４．３６ｍｍであり、断面積Ｓｂ１は１４．９ｍｍである。導電部材Ｂ３の直径ａ１、長さＬ１及び断面積Ｓａ１はそれぞれ、導電部材Ｂ２の直径ａ１、長さＬ１及び断面積Ｓａ１と等しい。

図９は、本実施の形態の比較例の誘導位置センサの出力特性を示すグラフである。横軸及び縦軸は、図６に示したグラフと同様である。グラフ中のＢ１、Ｂ２及びＢ３で示す線は、それぞれ、導電部材Ｂ１、Ｂ２及びＢ３を用いた誘導位置センサの出力特性を示している。図９と図６とを比較すると、導電部材Ｂ２及びＢ３を用いた比較例の誘導位置センサよりも、導電部材Ａ１及びＡ２を用いた本実施の形態の誘導位置センサの方が、約１ｍｍ〜約１３ｍｍの範囲における出力特性の直線性に優れることが分かる。

以上説明したように、本実施の形態に係る誘導位置センサ１は、発振コイル１１と、発振コイル１１の軸方向に沿って発振コイル１１に進退自在に挿入されるコア２０と、を備える。コア２０は、当該コア２０の外周部に形成され軸方向に沿って延伸した導電部材２２を有している。軸方向に垂直な平面で導電部材２２を切断した断面において導電部材２２の外形線により囲まれる部分の面積を、導電部材２２の断面積とする。このとき、導電部材２２における軸方向の中心部２２ｂでの断面積Ｓｂは、導電部材２２における軸方向の一端部である端部２２ａでの断面積Ｓａ、及び導電部材２２における軸方向の他端部である端部２２ｃでの断面積Ｓａのいずれよりも小さい。

この構成によれば、直線的な出力特性が得られる軸方向位置の範囲を発振コイル１１のコイル長Ｌｃに近づけることができる。したがって、本実施の形態によれば、直線的な出力特性をより広い範囲で得ることができる誘導位置センサ１を実現できる。これにより、誘導位置センサ１を軸方向に小型化することが可能となる。例えば、導電部材Ｂ１のような円筒状の導電部材が用いられた場合、導電部材の軸方向一端部及び軸方向他端部のそれぞれでは漏れ磁束が大きくなる。これにより、発振コイルに対する導電部材の軸方向位置と、発振コイル及び導電部材の磁気結合の度合いと、が直線的な関係にならない。このため、誘導位置センサの出力特性は、図６の線Ｂ１に示したようにＳ字カーブ状となってしまう。これに対し、上記構成では、導電部材２２の中心部２２ｂでの断面積Ｓｂが端部２２ａでの断面積Ｓａ及び端部２２ｂでの断面積Ｓａのいずれよりも小さくなっている。これにより、漏れ磁束の小さい導電部材２２の中心部２２ｂにおいて、発振コイル１１との磁気結合の度合いを減少させることができる。このため、発振コイル１１に対する導電部材２２の軸方向位置と、発振コイル１１及び導電部材２２の磁気結合の度合いと、の関係をより直線的にすることができる。したがって、本実施の形態の誘導位置センサ１では、図６の線Ａ１及び線Ａ２に示したように、直線的な出力特性をより広い範囲で得ることができる。

また、本実施の形態に係る誘導位置センサ１において、導電部材２２の端部２２ａ及び端部２２ｃのそれぞれでの断面は円形状であってもよい。この構成によれば、導電部材２２の加工性を高めることができる。

また、本実施の形態に係る誘導位置センサ１において、導電部材２２は、導電部材２２の重心Ｇに対して点対称となる形状を有していてもよい。この構成によれば、コア２０において導電部材２２の軸方向一端側と軸方向他端側とが逆に組み付けられた場合であっても、誘導位置センサ１の特性が変化しない。したがって、誘導位置センサ１の品質低下を防ぐことができるとともに、誘導位置センサ１の製造工程を簡略化できる。

また、本実施の形態に係る誘導位置センサ１において、軸方向に沿った導電部材２２の長さＬは、軸方向に沿った発振コイル１１の長さＬｃと等しくてもよい。この構成によれば、誘導位置センサ１の軸方向寸法を減少させることができるため、誘導位置センサ１をさらに小型化することができる。

実施の形態２．
本発明の実施の形態２に係る誘導位置センサについて説明する。図１０は、本実施の形態に係る誘導位置センサ１の構成を示す断面図である。図１１は、本実施の形態に係る誘導位置センサ１の構成を示す斜視図である。本実施の形態に係る誘導位置センサ１は、導電部材２２の軸方向に垂直な断面が横長の長方形状である点で、実施の形態１と異なっている。これにより、本実施の形態に係る誘導位置センサ１では、実施の形態１と比較して、図１及び図２で上下方向となる高さ寸法が抑えられている。なお、本実施の形態において実施の形態１と同様の部分については説明を省略する。

図１０及び図１１に示すように、コア２０は、樹脂製のコア本体２１と、コア本体２１の外周に形成されたアルミニウム製の導電部材２２と、を有している。導電部材２２は、軸方向に垂直な断面が長方形状となる箱型の形状を有している。導電部材２２は、軸方向の中心部にくびれを有している。また、導電部材２２は、当該導電部材２２の重心Ｇに対して点対称となる形状を有している。コア２０は、キャビティ１０内をスライド軸１２に沿ってスライドできるように作られている。導電部材２２の外形の詳細については、図１２を用いて後述する。

キャビティ１０は、中空で直方体状のコイルボビン１３と、コイルボビン１３のコイル巻付け部１４に巻き付けられた発振コイル１１と、を有している。コイルボビン１３は、コア２０が進退自在に挿入される断面長方形状の中空部１３ａを有している。中空部１３ａの内寸は、１０．７５ｍｍ×６．１５ｍｍである。コイルボビン１３のコイル巻付け部１４の外寸は、１１．６ｍｍ×７．０ｍｍである。発振コイル１１は、コイル巻付け部１４に線径約０．１３ｍｍの銅線が約２００ターン、２層に均一に巻かれた構成を有している。発振コイル１１のコイル長Ｌｃは、１５ｍｍである。

図１２は、本実施の形態に係る誘導位置センサ１の導電部材２２の外形を示す斜視図である。図１０に示したように導電部材２２は中空となるように形成されているが、図１２では中空部分の図示を省略している。図４中の左右方向は軸方向を表している。

図１２に示すように、導電部材２２は、全体として箱型の形状を有するとともに、軸方向の中心部にくびれを有している。本実施の形態においても、軸方向に垂直な平面で導電部材２２を切断した断面において、導電部材２２の外形線により囲まれる部分の面積を、導電部材２２の断面積と表現する。

導電部材２２の端部２２ａでの幅寸法と、導電部材２２の端部２２ｃでの幅寸法とをいずれもａ２とする。導電部材２２の中心部２２ｂでの幅寸法をｂ２とする。このとき、幅寸法ａ２及びｂ２は、ａ２＞ｂ２の関係を満たす。幅寸法ａ２は導電部材２２の幅寸法の最大値であり、幅寸法ｂ２は導電部材２２の幅寸法の最小値である。導電部材２２の軸方向に沿った端部２２ａから中心部２２ｂまでの区間では、導電部材２２の幅寸法は、端部２２ａから離れるほど単調に減少している。例えば、同区間での導電部材２２の幅寸法は、端部２２ａからの距離の増加に伴って直線的に減少している。一方、導電部材２２の軸方向に沿った中心部２２ｂから端部２２ｃまでの区間では、導電部材２２の幅寸法は、中心部２２ｂから離れるほど単調に増加している。例えば、同区間での導電部材２２の幅寸法は、中心部２２ｂからの距離の増加に伴って直線的に増加している。

導電部材２２の高さ寸法は、いずれの部分でもｃ２である。すなわち、端部２２ａでの高さ寸法、中心部２２ｂでの高さ寸法、及び端部２２ｃでの高さ寸法は、いずれも同じ値となっている。

導電部材２２の端部２２ａでの断面積と、導電部材２２の端部２２ｃでの断面積とを、いずれもＳａ２とする。導電部材２２の中心部２２ｂでの断面積をＳｂ２とする。このとき、断面積Ｓａ２及びＳｂ２は、Ｓａ２＞Ｓｂ２の関係を満たす。断面積Ｓａ２は導電部材２２の断面積の最大値であり、断面積Ｓｂ２は導電部材２２の断面積の最小値である。導電部材２２の軸方向に沿った端部２２ａから中心部２２ｂまでの区間では、導電部材２２の断面積は、端部２２ａから離れるほど単調に減少している。一方、導電部材２２の軸方向に沿った中心部２２ｂから端部２２ｃまでの区間では、導電部材２２の断面積は、中心部２２ｂから離れるほど単調に増加している。端部２２ａ、中心部２２ｂ及び端部２２ｃでの断面はいずれも長方形状であるため、断面積Ｓａ２はＳａ２＝ａ２×ｃ２の関係を満たし、断面積Ｓｂ２はＳｂ２＝ｂ２×ｃ２の関係を満たす。

さらに、軸方向に沿った導電部材２２の長さをＬ２とする。

図１３は、本実施の形態に係る誘導位置センサ１で用いられる２種の導電部材Ａ３及びＡ４のそれぞれにおける幅寸法ａ２、幅寸法ｂ２、高さ寸法ｃ２、長さＬ２、断面積Ｓａ２及び断面積Ｓａ２を示す図である。図１３に示すように、導電部材Ａ３及びＡ４は、いずれも箱型の形状を有している。導電部材Ａ３の幅寸法ａ２は１０．６ｍｍであり、幅寸法ｂ２は８．０８ｍｍであり、高さ寸法ｃ２は６ｍｍであり、断面積Ｓａ２は６３．６ｍｍ^２であり、断面積Ｓｂ２は４８．５ｍｍ^２である。導電部材Ａ３の長さＬ２は、発振コイル１１の長さＬｃと等しい１５ｍｍである。

導電部材Ａ４の幅寸法ｂ２は５．８３ｍｍであり、断面積Ｓｂは３５．０ｍｍ^２である。導電部材Ａ４の幅寸法ａ２、高さ寸法ｃ２、長さＬ２及び断面積Ｓａ２はそれぞれ、導電部材Ａ３の幅寸法ａ２、高さ寸法ｃ２、長さＬ２及び断面積Ｓａ２と等しい。

上記のように、導電部材Ａ３の断面積Ｓａ２及び断面積Ｓｂ２は、導電部材Ａ１の断面積Ｓａ及び断面積Ｓｂとそれぞれ等しくなるようにした。また、導電部材Ａ４の断面積Ｓａ２及び断面積Ｓｂ２は、導電部材Ａ２の断面積Ｓａ及び断面積Ｓｂとそれぞれ等しくなるようにした。結果として、導電部材Ａ３を用いた誘導位置センサ１では、導電部材Ａ１を用いた誘導位置センサ１と同等の出力特性が得られた。また、導電部材Ａ４を用いた誘導位置センサ１では、導電部材Ａ２を用いた誘導位置センサ１と同等の出力特性が得られた。以上のように、本実施の形態によれば、実施の形態１と同様の効果が得られる。

以上説明したように、本実施の形態に係る誘導位置センサ１において、導電部材２２の端部２２ａ及び端部２２ｃのそれぞれでの断面は長方形状であってもよい。この構成によれば、軸方向に直交する一方向での誘導位置センサ１の寸法を減少させることができる。

本発明は、上記実施の形態に限らず種々の変形が可能である。例えば、上記実施の形態では、導電部材２２の端部２２ａでの断面積と導電部材２２の端部２２ｃでの断面積とが等しい構成を例に挙げたが、導電部材２２の端部２２ａでの断面積と導電部材２２の端部２２ｃでの断面積とは異なっていてもよい。

また、上記実施の形態では、導電部材２２の断面積が中心部２２ｂで最小値をとる構成を例に挙げたが、導電部材２２の断面積が最小値をとる軸方向位置は、中心部２２ｂからずれていてもよい。

１誘導位置センサ、１０キャビティ、１１発振コイル、１２スライド軸、１３コイルボビン、１３ａ中空部、１４コイル巻付け部、１５樹脂部材、１６端子、１７樹脂部材、２０コア、２１コア本体、２２導電部材、２２ａ、２２ｃ端部、２２ｂ中心部、２３連結部、３０位置センサ基板、３１発振回路、３２分周回路、３３出力回路、３４共振コンデンサ、１００被検出物体、１０１連結部材。

Claims

発振コイルと、
前記発振コイルの軸方向に沿って前記発振コイルに進退自在に挿入されるコアと、
を備え、
前記コアは、当該コアの外周部に形成され前記軸方向に沿って延伸した導電部材を有しており、
前記軸方向に垂直な平面で前記導電部材を切断した断面において前記導電部材の外形線により囲まれる部分の面積を、前記導電部材の断面積としたとき、
前記導電部材における前記軸方向の中心部での前記断面積は、前記導電部材における前記軸方向の一端部での前記断面積、及び前記導電部材における前記軸方向の他端部での前記断面積のいずれよりも小さい誘導位置センサ。
前記導電部材の前記一端部及び前記他端部のそれぞれでの前記断面は円形状である請求項１に記載の誘導位置センサ。
前記導電部材の前記一端部及び前記他端部のそれぞれでの前記断面は長方形状である請求項１に記載の誘導位置センサ。
前記導電部材は、当該導電部材の重心に対して点対称となる形状を有している請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の誘導位置センサ。
前記軸方向に沿った前記導電部材の長さは、前記軸方向に沿った前記発振コイルの長さと等しい請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の誘導位置センサ。