JP2797876B2 - 直線変位検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、永久磁石の直線変位
を、磁気検出素子の感磁面上の磁束方向の変化として検
出する直線変位検出装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図２１は例えば実公平２−３６０８９号
公報に示された従来の直線変位検出装置を示す縦断面
図、図２２は図２１に対応する横断面図である。図にお
いて、１はケース本体で、両端板２に開孔された軸孔に
は被測定物に連結される直線棒状となった軸棒３が摺動
自在に挿入組み付けされている。４はケース本体１の上
面開口部に嵌入固定された蓋板で、ケース本体１内側の
表面には絶縁板５を介して一対の磁気検出素子６ａ，６
ｂを有する素子板７が固定されると共に前後両端から垂
下設されてケース本体１内に位置する脚板片４ａ間には
一定の間隔をもって２本の直線棒状のガイドロッド８が
平行に架設固定されている。

【０００３】９は長方形の磁極面を有する永久磁石１０
が固定されると共に２本のガイドロッド８に摺動自在に
組み付けられたスライダ、１１は軸棒３のケース本体１
内に位置する部分の適当な箇所に固着されているボス、
１２はボス１１に回転変位自在に組み付けられた断面コ
の字状のカップリングで、両端面上端間にはスライダ９
が固定されている。それゆえ、スライダ９はカップリン
グ１２とボス１１とを介して軸棒３に連結されることに
なり、軸棒３が変位すればスライダ９すなわちこのスラ
イダ９に固定された永久磁石１０もガイドロッド８に沿
って直線変位することになる。１３は一端をボス１１に
他端を端板２に弾接させて軸棒３に嵌装された復帰用ス
プリングである。

【０００４】ここで、磁気検出素子６ａ，６ｂと永久磁
石１０との配置構造を図２３に基づいて説明する。スラ
イダ９に固定された永久磁石１０はその一方の磁極面を
スライダ９の上面に位置させており、これに対し磁気検
出素子６ａ，６ｂはそれぞれ素子板７の下面にその感磁
面を位置させており、これによって永久磁石１０と磁気
検出素子６ａ，６ｂとはその磁極面と感磁面とが平行に
対向し、この平行姿勢を保ったまま永久磁石１０が直線
移動するように構成されている。さらに、永久磁石１０
はその変位方向に対して長手辺を０°よりも大きく９０
°よりも小さい角度傾斜した姿勢でスライダ９に取り付
けられ、同様に磁気検出素子６ａ，６ｂも永久磁石１０
の変位方向に対して永久磁石１０と同一角度傾斜した姿
勢で配置固定されている。

【０００５】次に、上記従来の直線変位検出装置の動作
について説明する。軸棒３に被測定物を連結すると、こ
の被測定物の変位により軸棒３が直線変位する。この軸
棒３の直線変位によりボス１１，カップリング１２を介
してスライダ９すなわち永久磁石１０が直線移動する。
そこで、図２４（ａ）に示すように、磁気検出素子６ａ
の感磁面の全域が永久磁石１０の磁極面に対向位置する
状態から矢印Ａ方向に永久磁石１０を直線移動させる
と、永久磁石１０の磁極面に対向位置する磁気検出素子
６ａの感磁面の領域が減少し、磁気検出素子６ｂの感磁
面の領域が増加する。また、図２４（ｂ）に示すよう
に、磁気検出素子６ｂの感磁面の全域が永久磁石１０の
磁極面に対向位置する状態から矢印Ｂ方向に永久磁石１
０を直線移動させると、永久磁石１０の磁極面に対向位
置する磁気検出素子６ｂの感磁面の領域が減少し、磁気
検出素子６ａの感磁面の領域が増加する。

【０００６】したがって、永久磁石１０の直線移動によ
り、磁気検出素子６ａの感磁面の全域が永久磁石１０の
磁極面に対向位置する状態から、磁気検出素子６ｂの感
磁面の全域が永久磁石１０の磁極面に対向位置する状態
までの間を変化することになる。

【０００７】このように、従来の直線変位検出装置で
は、磁気抵抗材料を用いた磁気検出素子６ａ，６ｂのそ
れぞれの感磁面における永久磁石１０の磁極面に対向位
置する領域の変化、つまり感磁面を垂直に通過する磁界
の変化にともなう抵抗値変化を検知し、永久磁石１０の
直線変位を検出しており、永久磁石１０の変位方向に対
して角度θ傾斜して配置し、磁気検出素子６ａ，６ｂの
幅Ｌとすると、Ｌ／sinθの永久磁石１０の直線変位で
直線状の出力特性が得られる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従来の直線変位検出装
置は、以上のように永久磁石１０の長方形の磁極面と磁
気検出素子６ａ，６ｂの方形の感磁面とが対向するよう
に、かつ永久磁石１０の変位方向に対して同一角度傾斜
して永久磁石１０と磁気検出素子６ａ，６ｂとを配置し
ているので、直線状の出力特性が得られる永久磁石１０
の検出直線変位範囲が狭いという課題があった。

【０００９】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、広範囲の検出直線変位範囲で直線
状の出力特性が得られる直線変位検出装置を得ることを
目的とする。また、この発明は永久磁石の形状および永
久磁石と磁気抵抗素子との距離を設定することにより安
定した直線出力が得られる直線変位検出装置を得ること
を目的とする。

【００１０】さらに、この発明は回路基板の固定・収納
領域とシャフトの動作領域とを完全に隔離することによ
り気密性が確保できる直線変位検出装置を得ることを目
的とする。また、この発明は永久磁石を被検出装置の開
口部の中心軸上で可動するように構成することにより出
力変動を抑制できる直線変位検出装置を得ることを目的
とする。さらに、この発明は実使用状態に即した回路ト
リミングを簡便に実施できると共に組立作業を向上でき
る直線変位検出装置を得ることを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この発明の第１の発明に
係る直線変位検出装置は、磁気抵抗素子からなる感磁面
を有する磁気検出素子と、この感磁面の延長面上にその
長軸心がくるように磁気検出素子と対向すると共に長軸
方向に移動可能に配設された棒状の永久磁石とを有し、
前記磁気抵抗素子は前記長軸に対して垂直な方向を基準
として、対称に形成された一対の傾斜した櫛歯状パター
ンからなるものである。

【００１２】また、この発明の第２の発明に係る直線変
位検出装置は、永久磁石の磁界の等ポテンシャル分布線
と磁界ベクトルの方向とが一致する領域に磁気検出装置
が位置するように永久磁石を配設するものである。

【００１３】さらに、この発明の第３の発明に係る直線
変位検出装置は、永久磁石の磁極面に磁性体片を配設す
るものである。

【００１４】さらに、この発明の第４の発明に係る直線
変位検出装置は、強磁性体磁気抵抗素子には常に飽和磁
界が印加されるように、永久磁石の形状および永久磁石
と磁気抵抗素子との距離を設定したものである。また、
この発明の第５の発明に係る直線変位検出装置は、強磁
性体磁気抵抗素子の感磁面を平行に横切る磁束角度変化
が永久磁石の長軸方向の変位に対して６±３deg ／mmと
なるように、永久磁石の形状および永久磁石と磁気抵抗
素子との距離を設定したものである。

【００１５】さらに、この発明の第６の発明に係る直線
変位検出装置は、強磁性体磁気抵抗素子が搭載された回
路基板の固定・収納領域と永久磁石を含む直線変位検出
のためのシャフトの動作領域とを完全に隔離するよう
に、製品のケース体を構成したものである。また、この
発明の第７の発明に係る直線変位検出装置は、請求項１
記載の直線変位検出装置を被検出装置の強磁性体開口部
に装着されるものにおいて、永久磁石を前記開口部の中
心軸上で変位させるように構成したものである。

【００１６】さらに、この発明の第８の発明に係る直線
変位検出装置は、請求項１記載の直線変位検出装置にお
いて、永久磁石を中心軸としてそれより所定距離あけて
対称形の強磁性体である磁気シールドを設置したもので
ある。また、この発明の第９の発明に係る直線変位検出
装置は、開口部を有するケースに、回路基板を装着する
コネクタアッシーを挿入固定してなるものである。

【００１７】さらに、この発明の第１０の発明に係る直
線変位検出装置は、永久磁石をその長軸方向に案内移動
させるガイド部をコネクタアッシーに形成するものであ
る。また、この発明の第１１の発明に係る直線変位検出
装置は、電磁波をシールドするシールドボックスをコネ
クタアッシーに一体成形するものである。

【００１８】

【作用】この発明の第１の発明においては、磁気抵抗素
子からなる感磁面を有する磁気検出素子と、前記感磁面
の延長面上に長軸心がくるように前記磁気検出素子と対
向すると共に前記長軸方向に移動可能に配設された棒状
の永久磁石とを備え、また、磁気抵抗素子を、櫛歯状パ
ターンが左右対称にハの字状に構成されたパターンに形
成しているので、磁気検出素子の検出感度が向上すると
共に、直線出力が得られる永久磁石の長軸方向の直線変
位範囲をより広範囲とできる。

【００１９】また、この発明の第４の発明においては、
磁気検出素子が永久磁石の磁界の等ポテンシャル分布線
と磁界ベクトルの方向とが一致する領域に位置するよう
に永久磁石を配設しているので、磁気検出素子の配置位
置は永久磁石の中央部側面近傍に発生する磁界の等ポテ
ンシャル分布の歪み領域から外れ、この歪みによる磁気
検出素子の検出性能の低下が抑制される。

【００２０】さらに、この発明の第３の発明において
は、永久磁石の磁極面に磁性体片を配設しているので、
永久磁石の側面からの磁性体の突出量により、磁界の等
ポテンシャル分布線の歪みが領域がシフトし、この磁性
体片の突出量の制御により歪み領域のシフト量が調整さ
れる。

【００２１】さらに、この発明の第４の発明において
は、永久磁石の形状および永久磁石と磁気抵抗素子との
距離を出力の安定性を考慮して設定しているので、磁界
が最も弱くなる箇所（磁石中点）での磁束密度を磁気抵
抗素子の飽和磁界（一般的に１００Ｇ以上）に設定でき
る。

【００２２】また、この発明の第５の発明においては、
永久磁石の形状および永久磁石と磁気抵抗素子との距離
を直線性を考慮して設定しているので、永久磁石の単位
ストローク当りの磁束変化が６±３deg ／mmに抑制され
る。

【００２３】さらに、この発明の第６の発明において
は、回路基板の固定・収納領域とシャフトの動作領域と
を完全に隔離しているので、シャフトの動作領域に流入
してくる水分，油分等は回路基板の固定・収納領域に流
入しない。

【００２４】また、この発明の第７の発明においては、
永久磁石を被検出装置の開口部の中心軸上で可動するよ
うに構成しているので、被検出装置の強磁性体開口部の
影響による出力変動が最も小さく抑制される。

【００２５】さらに、この発明の第８の発明において
は、永久磁石を中心軸としてそれより所定距離あけて対
称形の強磁性体である磁気シールドを設定しているの
で、外部強磁性体および外部磁界による出力変動がほぼ
完全に抑制される。

【００２６】また、この発明の第９の発明においては、
コネクタアッシーに回路基板を装着した後、コネクタア
ッシーをケースの開口部に嵌入固定することにより組み
立てることができ、組立作業性の向上が図れる。

【００２７】さらに、この発明の第１０の発明において
は、コネクタアッシーに設けられたガイド部に永久磁石
を組み込むことにより、回路基板等が露出した状態で実
使用状態が実現される。

【００２８】また、この発明の第１１の発明において
は、コネクタアッシーにシールドボックスが一体化さ
れ、組立部品の低減が図れる。

【００２９】

【実施例】以下、この発明の実施例を図について説明す
る。 実施例１． この実施例１は、この発明の第１の発明に係る直線変位
検出装置の一実施例である。図１はこの発明の実施例１
を示す直線変位検出装置の正面図、図２は図１の線II−
IIの断面図、図３は図２の線III −III の断面図、図４
は図１の分解斜視図、図１０は図１における磁気検出素
子の磁気抵抗パターンの一実施例を示す平面図である。
図５は磁気抵抗パターンの参考図である。

【００３０】図において、２０は例えばポリブチレンテ
レフタレート樹脂でモールド成形されたケースで、一端
に軸孔２０ａを有すると共に他端に開口部２０ｂを有し
ている。２１は両端面を磁極面とする棒状の永久磁石２
２が一体成形されたシャフト、２３は磁気検出素子で、
例えばガラス基板表面に、櫛歯状パターンが直交する磁
気抵抗パターンに構成された強磁性体磁気抵抗材料であ
るNiFeからなる強磁性体磁気抵抗素子である磁気抵抗素
子２３ａが形成され、さらに絶縁樹脂で直方体形状にモ
ールドされて構成され、前記ガラス基板表面の磁気抵抗
素子２３ａの形成面が感磁面２３ｂとなっている。

【００３１】２４は図示しないが配線パターンが形成さ
れると共に種々の電子部品が搭載された回路基板として
のセラミック基板で、感磁面２３ｂが基板面に垂直とな
るように磁気検出素子２３が搭載されている。２５は例
えばポリブチレンテレフタレート樹脂でモールド成形さ
れたコネクタアッシーで、シャフト２１を摺動案内する
ガイド部２５ａが一体形成されると共に、電磁波をシー
ルドする銅製のシールドボックス２６，貫通コンデンサ
２７，およびこの貫通コンデンサ２７に半田付けされて
磁気検出素子２３の出力を取り出すターミナル２８が一
体化されている。２９はシャフト２１とコネクタアッシ
ー２５との間に縮設されてシャフト２１の直線変位の動
作を規制するばねである。

【００３２】ここで、この実施例１の直線変位検出装置
の組み立てについて説明する。まず、コネクタアッシー
２５と一体化されたシールドボックス２６内に磁気検出
素子２３が搭載されたセラミック基板２４を取り付け、
その後銅製のシールド板２６ａでシールドボックス２６
の開口部を封口する。ついで、ばね２９とともにシャフ
ト２１をガイド部２５ａ内にセットした状態で、コネク
タアッシー２５を開口部２０ｂからケース２０内に挿入
固定する。

【００３３】このように組み立てられた直線変位検出装
置では、棒状の永久磁石２２を一体化したシャフト２１
はガイド部２５ａに摺動案内されて直線移動でき、永久
磁石２２は磁気検出素子２３と対向すると共にその長軸
心が感磁面２３ｂの延長面上に位置している。したがっ
て、永久磁石２２の発生する磁界は磁気検出素子２３の
感磁面２３ｂを平行に横切るようになっている。

【００３４】次に、この実施例１の直線変位検出装置の
動作について説明する。被検出装置（図示せず）に連結
されたシャフト２１が、ばね２９の付勢力に抗して被検
出装置の変位に連動してコネクタアッシー２５のガイド
部２５ａに案内されて摺動し、永久磁石２２の長軸方向
に直線変位する。そこで、シャフト２１に一体化された
永久磁石２２も、被検出装置の変位に連動して長軸方向
に直線変位する。この永久磁石２２の直線変位によっ
て、磁気検出素子２３の感磁面２３ｂを平行に横切る磁
束方向が変化し、この感磁面２３ｂを横切る磁束方向の
変化に応じて磁気抵抗素子２３ａの磁気抵抗パターンを
構成する直交する櫛歯状のパターンのそれぞれの抵抗値
が変化し、永久磁石２２の直線変位に対応した電圧が出
力される。磁気検出素子２３からの出力電圧は増幅さ
れ、ターミナル２８を介して外部装置（図示せず）に出
力され、被検出装置の変位が検出される。

【００３５】この出力電圧波形は、図６の波形Ｂに示す
ように、正弦波の出力波形Ｃに比べて広範囲な永久磁石
２２の直線変位範囲において直線出力が得られている。
この時、磁気検出素子２３が搭載されたセラミック基板
２４を包囲して設けられたシールドボックス２６，シー
ルド板２６ａにより、外部からの電磁波が遮蔽され、セ
ラミック基板２４に搭載されている回路素子の誤動作が
防止される。

【００３６】このように実施例１によれば、強磁性体磁
気抵抗材料であるNiFeからなる磁気抵抗素子２３ａを用
いた磁気検出素子２３の感磁面２３ｂの延長面上にその
長軸心がくるように、磁気検出素子２３と対向して棒状
の永久磁石２２を配置し、また前記磁気抵抗素子は図１
０に示すように前記長軸に対して垂直な方向を基準とし
て、対称に形成された一対の傾斜した櫛歯状パターンか
らなるので、磁気検出素子２３の出力電圧が直線出力と
なる永久磁石２２の長軸方向の直線変位範囲を広範囲に
できるという効果が得られる。すなわち実施例１では、
図１０に示すように磁気検出素子２３の磁気抵抗素子２
３ａの磁気抵抗パターンを、櫛歯状パターンが左右対称
にハの字状に構成されたパターンとするものとしてい
る。 参考までに説明すると第５図に示すように磁気抵抗
素子の櫛歯状パターンを配置して、永久磁石２２の長軸
方向の直線変位を磁気検出素子２３で検出したところ、
その出力電圧波形は図６における出力電圧波形Ａに比べ
て広範囲な永久磁石２２の直線変位範囲に対して直線出
力が得られるが、図１０に示すように磁気抵抗パターン
を構成する櫛歯状パターンをθ＝９０°として形成した
場合（本発明）に、直線出力が得られる永久磁石２２の
直線変位範囲が一層広範囲となる結果が得られた。 この
ように実施例１によれば、磁気検出素子２３の磁気抵抗
素子２３ａの磁気抵抗パターンを、櫛歯状パターンが左
右対称にハ字状に構成されたパターンとしているので、
直線出力が得られる永久磁石２２の直線変位範囲をより
広範囲とすることができるという効果が得られる。

【００３７】実施例２． この実施例２は、この発明の第２の発明に係る直線変位
検出装置の一実施例である。棒状の永久磁石２２の発生
する磁界のポテンシャルは、図７に示すように永久磁石
２２の中央部近傍で歪み３０を有する分布をしている。
一方、永久磁石２２の磁界ベクトルは、Ｎ極からＳ極に
向かって図８に示すように流れている。この実施例２で
は、永久磁石２２の磁界の等ポテンシャル分布線と磁界
ベクトルの方向とが一致する領域に磁気検出素子２３を
配設するものとしている。

【００３８】このように構成された実施例２によれば、
磁気検出素子２３は磁界の等ポテンシャル分布の歪み３
０の領域外に配置されることになり、そこで磁気検出素
子２３の感磁面２３ｂを横切る永久磁石２２の磁界は磁
界の等ポテンシャル分布線と磁界ベクトルとが一致して
いるので、永久磁石２２の直線変位に対応する磁気抵抗
素子２３ａの抵抗値変化に対する磁界の等ポテンシャル
分布の歪み３０の影響が抑えられ、磁気検出素子２３の
検出感度が向上されて、磁気検出素子２３の出力電圧が
直線出力となる永久磁石２２の長軸方向の直線変位範囲
をより広範囲とできるという効果が得られる。

【００３９】実施例３． この実施例３は、この発明の第３の発明に係る直線変位
検出装置の一実施例である。図９はこの発明の実施例３
を示す直線変位検出装置における磁界の等ポテンシャル
分布図である。図において、３１は永久磁石２２の両端
の磁極面のそれぞれに、端部が永久磁石２２の側面側に
突き出るように配設された磁性体片である鉄片である。
この実施例３では、永久磁石２２の両端の磁極面のそれ
ぞれに鉄片３１を配設するものとしている。ここで、永
久磁石２２の発生する磁界の等ポテンシャル分布は、図
９に示すように鉄片３１の配設により変化し、特に歪み
３０がシフトし、この歪み３０のシフトは鉄片３１の永
久磁石２２の側面側への突出量により制御される。

【００４０】このように構成された実施例３によれば、
永久磁石２２の両端の磁極面に鉄片３１を配設している
ので、鉄片３１の永久磁石２２の側面側への突出量を調
整して磁界の等ポテンシャル分布をシフトでき、永久磁
石２２と磁気検出素子２３とを適切な位置関係に，つま
り磁界の等ポテンシャル分布線と磁界ベクトルとが一致
する位置に磁気検出素子２３を位置するように、簡便に
調整することができるという効果が得られる。

【００４１】実施例４． この実施例４は、この発明の第４の発明に係る直線変位
検出装置の一実施例である。一般的に磁気抵抗素子の印
加磁界に対する抵抗変化率（△Ｒ／Ｒ）は図１１に示す
ような特性となり、印加磁界が約１００Ｇ以下の領域で
は印加磁界に対して非常に敏感である。一方、１００Ｇ
以上の領域では抵抗変化率はほぼ飽和しており、印加磁
界方向の変化のみにより抵抗変化率を変化させることが
できる。即ち、印加磁界１００Ｇ以下では磁界強度と磁
界方向の両方で抵抗変化率が変化するので不安定とな
り、印加磁界１００Ｇ以上ではほぼ磁界方向の変化のみ
で抵抗変化率が変化するので安定する。

【００４２】ところで、上記実施例１記載の直線変位検
出装置において、その出力を安定させるためには、磁気
抵抗素子への印加磁界が最も弱くなる箇所（磁石中点）
での磁束密度を１００Ｇ以上に設定することが望まし
い。

【００４３】この磁束密度の大きさは、図１２に示すよ
うに磁気抵抗素子〜永久磁石間距離，および図１３に示
すように磁石径／磁石長さ（Ｄ／ｌ）による影響が大き
いので、磁気抵抗素子〜永久磁石間距離を短くすると共
に磁石径／磁石長さ（Ｄ／ｌ）をある特定値以上とする
必要がある。このようにすることにより、実施例１記載
の直線変位検出装置の出力が安定する。なお、印加磁界
を１００Ｇ以上とする構成は、上記の他に、永久磁石の
磁力を強めて構成することも可能である。

【００４４】実施例５． この実施例５は、この発明の第５の発明に係る直線変位
検出装置の一実施例である。上記実施例１記載の直線変
位検出装置において、そのアナログ出力電圧の直線性を
良くする，即ち理想的な勾配直線と比較した時のうねり
を抑えるために、永久磁石の単位ストローク当りの磁束
変化を６±３deg ／mmとなるように、磁石径／磁石長さ
（Ｄ／ｌ）比と磁気抵抗素子〜永久磁石間距離を設定す
ることが望ましい。６±３deg ／mmとは、永久磁石が１
mm動くと磁束の角度変化が６°±３°であるという意味
である。

【００４５】なお、磁石径／磁石長さ（Ｄ／ｌ）に対す
る磁束角度変化は図１４に示すような関係となり、また
磁気抵抗素子〜永久磁石間距離は大きくすると（Ｄ／
ｌ）が大きくなり，小さくすると（Ｄ／ｌ）が小さくな
って同じ効果を示す。このようにすることにより、上記
実施例１記載の直線変位検出装置のアナログ出力電圧の
直線性が確保される。ここで、この実施例５の内容と上
記実施例４の内容とは非常に密接な関係があり、両者を
満足させるように磁石径／磁石長さ（Ｄ／ｌ）と磁気抵
抗素子〜永久磁石間距離とを設定する必要がある。

【００４６】実施例６． この実施例６は、この発明の第６の発明に係る直線変位
検出装置の一実施例である。図１５はこの発明の実施例
６を示す直線変位検出装置の断面図である。図におい
て、３２はモールド壁３２ａにより回路基板２４の固定
・収納スペース３２Ａとシャフト２１の動作スペース３
２Ｂとが完全に隔離されているケース体で、上記実施例
１のケース２０とコネクタアッシー２５との集合体とし
て構成されている。３３はケース体３２のスペース３２
Ａを密閉封止するカバーＡで、磁気検出素子２３を有す
る回路基板２４をスペース３２Ａに収納固定後，ケース
体３２に接着固定される。３４はケース体３２のスペー
ス３２Ｂを塞ぐと共にシャフト２１の貫挿穴３４ａを有
するカバーＢで、ケース体３２に接着されてシャフト２
１の脱落を防止している。

【００４７】このように回路基板２４の固定・収納スペ
ース３２Ａをモールド壁３２ａによりシャフト２１の動
作スペース３２Ｂから完全に隔離しておくと、シャフト
２１に沿ってカバーＢ３４の貫通穴３４ａからスペース
３２Ｂ内に侵入してくる水分，油分等はこのスペース３
２Ｂ内に届まり、また動作スペース３２Ｂ内に発生する
圧力変動はこのスペース３２Ｂ内に届まるので、特に固
定・収納スペース３２Ａの回路基板２４に影響を与える
ことがなく、製品の気密性が確保される。

【００４８】実施例７． この実施例７は、この発明の第７の発明に係る直線変位
検出装置の一実施例である。図１６はこの発明の第７の
発明に係る直線変位検出装置をＥＧＲバルブに装着した
状態を示す断面図、図１７は図１６の線XVII−XVIIの断
面図、図１８はこの実施例７の原理を説明するための
図、図１９は図１８における出力電圧の変動状態を示す
図である。図中前記実施例６と同一または相当部分には
同一符号を付して説明を省略する。

【００４９】図において、３５はケース体３２に形成し
た取付フランジ、３６は取付フランジ３５から突出する
状態にケース体３２に形成される挿入筒部で、この中心
線３７上を永久磁石２２が移動するようにシャフト２１
が装着されている。３８は被検出装置であるＥＧＲバル
ブで、本装置取付用としての鉄等の強磁性体からなる取
付フランジ３８ａおよび開口部３８ｂを有している。３
９は負圧室で、エンジン（図示せず）に発生する負圧が
接続されている。４０はロッドで、負圧室３９の負圧の
大きさにより作動されてバルブ４１を開閉する。

【００５０】以上のように挿入筒部３６を開口部３８ｂ
に挿入して両取付フランジ３５，３８ａを固定して本装
置をＥＧＲバルブ３８に取付けると、図１６，図１７に
示すように永久磁石２２が取付フランジ３８ａ，開口部
３８ｂの中心線３７上を直線変位するようになるので、
強磁性体（鉄等）の取付フランジ３８ａによる影響が最
も少なくなり、出力変動を最も小さく抑制できる。

【００５１】図１８において、永久磁石２２と取付フラ
ンジ３８ａとの距離ｚを大きくとりさらに開口部３８ｂ
の径ｙを大きくさせることによっても、出力変動を抑え
るという点では有効ではあるが、小形上限界がある。い
ま、ｚ＝０，ｙ＝一定としたときにおける出力波形の例
を図１９に示す。永久磁石２２が開口部３８ｂの中心線
３７に対して偏心している時（ａ）には出力変動が大き
くなり、中心線３７上にある時（ｂ）には出力変動が大
幅が抑制されていることが解る。

【００５２】なお、本装置は、ＥＧＲバルブ３８に取付
けられて、負圧室３９の負圧の大きさに応じて直線変位
するロッド４０の、この直線変位をシャフト２１により
取り出し、永久磁石２２を磁気検出素子２３に対して直
線変位することで印加磁界方向が変化し、アナログ出力
を得ることにより、ＥＧＲバルブ３８の開度センサーと
して使用される。

【００５３】実施例８． この実施例８は、この発明の第８の発明に係る直線変位
検出装置の一実施例である。以上の実施例１〜７の直線
変位検出装置は永久磁石２２を使用しているので、外部
磁界や強磁性体（例えば実施例７のＥＧＲバルブ３８の
取付フランジ３８ａ）の影響を完全に無くするために
は、強磁性体で構成された磁気シールドが必要となる。

【００５４】特に、この直線変位検出装置によれば、図
２０に示すように棒状永久磁石２２を中心として円筒形
の強磁性体である磁気シールド４２を配置することによ
り、この磁気シールド４２が無い時の出力電圧と磁気シ
ールド４２がある時の出力電圧との差を最も小さく抑え
ることができ、外部強磁性体および外部磁界による出力
変動をほぼ完全になくすることができる。

【００５５】実施例９． この実施例９は、この発明の第９の発明に係る直線変位
検出装置の一実施例である。この実施例９の構成は、上
記実施例１の図１〜図４のものと同じなので同一符号を
用いてその説明を省略する。

【００５６】即ち、この実施例９によれば、ケース２０
にその開口部２０ｂからコネクタアッシー２５を挿入固
定して開口部２０ｂを封口することにより、直線変位検
出装置のケース体を構成するので、セラミック基板２４
などの取付作業がしやすく、組立作業性が向上するとい
う効果が得られる。

【００５７】実施例１０． この実施例１０は、この発明の第１０の発明に係る直線
変位検出装置の一実施例である。この実施例１０の構成
は、上記実施例１の図１〜図４のものと同じなので同一
符号を用いてその説明を省略する。

【００５８】即ち、この実施例１０によれば、コネクタ
アッシー２５に永久磁石２２と一体成形されたシャフト
２１を摺動案内するガイド部２５ａを設けているので、
コネクタアッシー２５をケース２０に嵌入固定すること
なく、単にガイド部２５ａにシャフト２１を組み込むこ
とにより、シャフト２１の変位をそのまま実現でき、実
使用状態に即した精度のよい回路のトリミングが実施で
きるという効果が得られる。

【００５９】なお、この実施例１０では、ガイド部２５
ａをコネクタアッシー２５と同一材料で構成するものと
して説明しているが、ガイド部２５ａを銅，鉄系の軸受
材料で作製し、コネクタアッシー２５をモールド成形す
る際に一体化するものとしても、同様の効果を奏する。

【００６０】実施例１１． この実施例１１は、この発明の第１１の発明に係る直線
変位検出装置の一実施例である。この実施例１１の構成
は、上記実施例１の図１〜図４のものと同じなので同一
符号を用いてその説明を省略する。

【００６１】即ち、この実施例１１によれば、コネクタ
アッシー２５にシールドボックス２６を一体成形してい
るので、シールドボックス２６をネジや接着剤で固定す
る必要がなく、組立性が向上すると共に、シールドボッ
クス２６がケース２０に内蔵されて外部に露出すること
もなく、外観上見栄えがよくなるという効果が得られ
る。

【００６２】

【発明の効果】この発明は以上のように構成されている
ので、以下に記載されるような効果を奏する。この発明
の第１の発明によれば、磁気抵抗素子からなる感磁面を
有する磁気検出素子と、前記感磁面の延長面上に長軸心
がくるように前記磁気検出素子と対向すると共に前記長
軸方向に移動可能に配設された棒状の永久磁石とを備
え、また、磁気抵抗素子を、櫛歯状パターンが左右対称
にハの字状に構成されたパターンに形成しているので、
磁気検出素子の検出感度が向上すると共に、直線出力が
得られる永久磁石の長軸方向の直線変位範囲をより広範
囲とできる。

【００６３】また、この発明の第２の発明によれば、永
久磁石の磁界の等ポテンシャル分布線と磁界ベクトルの
方向とが一致する領域に磁気検出素子が位置するように
永久磁石を配設しているので、磁気検出素子の検出感度
が向上すると共に、直線出力が得られる永久磁石の長軸
方向の直線変位範囲をより広範囲とできる。

【００６４】さらに、この発明の第３の発明によれば、
永久磁石の磁極面に磁性体片を配設しているので、永久
磁石と磁気検出素子とを適切な位置関係に簡便に調整す
ることができる。

【００６５】さらに、この発明の第４の発明によれば、
永久磁石の形状および永久磁石と磁気抵抗素子との距離
を設定しているので、安定した出力が得られる。また、
この発明の第５の発明によれば、永久磁石の形状および
永久磁石と磁気抵抗素子との距離を設定しているので、
安定した直線出力が得られる。

【００６６】さらに、この発明の第６の発明によれば、
回路基板の固定・収納領域とシャフトの動作領域とを完
全に隔離しているので、気密性が確保できる。また、こ
の発明の第７によれば、永久磁石を被検出装置の開口部
の中心軸上で可動するように構成しているので、被検出
装置の強磁性体開口部の影響による出力変動を抑制でき
る。

【００６７】さらに、この発明の第８の発明によれば、
永久磁石を中心軸としてそれより所定距離あけて対称形
の強磁性体である磁気シールドを設置しているので、外
部強磁性体および外部磁界による出力変動をほぼ完全に
抑制できる。また、この発明の第９の発明によれば、ケ
ースの開口部にコネクタアッシーを嵌入固定して開口部
を封口しているので、組立作業性を向上できる。

【００６８】さらに、この発明の第１０の発明によれ
ば、永久磁石をその長軸方向に案内移動させるガイド部
をコネクタアッシーに設けているので、コネクタアッシ
ーをケースに嵌入固定することなく、単にガイド部にシ
ャフトを組み込むことにより、シャフトの変位をそのま
ま実現でき、実使用状態に即した精度のよい回路のトリ
ミングが実施できる。また、この発明の第１１の発明に
よれば、電磁波をシールドするシールドボックスをコネ
クタアッシーに一体成形しているので、シールドボック
スをネジ，接着剤等で保持する必要がなく、組立作業性
を向上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施例１を示す直線変位検出装置
の正面図である。

【図２】 図１の線II−IIの断面図である。

【図３】 図２の線III −III の断面図である。

【図４】 図１の分解斜視図である。

【図５】 図１における磁気検出素子の磁気抵抗パター
ンを説明するための参考例を示す平面図である。

【図６】 図５の磁気抵抗パターンにおける永久磁石の
直線変位と出力電圧との関係を示すグラフである。

【図７】 この発明の実施例２を示す直線変位検出装置
における磁界の等ポテンシャル分布図である。

【図８】 図７における磁界ベクトルの状態図である。

【図９】 この発明の実施例３を示す直線変位検出装置
における磁界の等ポテンシャル分布図である。

【図１０】 相前後するがこの発明の実施例１を示す直
線変位検出装置における磁気検出素子の磁気抵抗パター
ンの一実施例の平面図である。

【図１１】 この発明の実施例４を示す直線変位検出装
置における磁気抵抗素子の印加磁界特性図である。

【図１２】 図１１におけるストローク位置に対する磁
束密度の大きさを示す図である。

【図１３】 図１１における磁石径／磁石長さ（Ｄ／
ｌ）に対する磁束密度の大きさを示す図である。

【図１４】 この発明の実施例５を示す直線変位検出装
置における磁石径／磁石長さ（Ｄ／ｌ）に対する磁束角
度の変化を示す図である。

【図１５】 この発明の実施例６を示す直線変位検出装
置の断面図である。

【図１６】 この発明の実施例７を示す直線変位検出装
置の断面図である。

【図１７】 図１６の線XVII−XVIIの断面図である。

【図１８】 この発明の実施例７の原理を説明するため
の図である。

【図１９】 図１８における出力電圧の変動状態を示す
図である。

【図２０】 この発明の実施例８を示す直線変位検出装
置の概略図である。

【図２１】 従来の直線変位検出装置を示す縦断面図で
ある。

【図２２】 図２１に対応する横断面図である。

【図２３】 図２１における永久磁石の配置を示す平面
図である。

【図２４】 （ａ）および（ｂ）はそれぞれ図２１にお
ける直線変位検出装置の動作を説明する平面図である。

【符号の説明】

２０ ケース ２０ｂ 開口部 ２１ シャフト ２２ 永久磁石 ２３ 磁気検出素子 ２３ａ 磁気抵抗素子 ２３ｂ 感磁面 ２４ セラミック基板 ２５ コネクタアッシー ２５ａ ガイド部 ２６ シールドボックス ３１ 鉄片 ３２ ケース体 ３２Ａ 固定・収納スペース ３２Ｂ 動作スペース ３２ａ モールド壁 ３８ ＥＧＲバルブ ３８ａ 取付フランジ ３８ｂ 開口部 ３９ 負圧室 ４０ ロッド ４２ 磁気シールド

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 横谷 昌広 姫路市定元町６番地 三菱電機エンジニ アリング株式会社 姫路事業所内 (56)参考文献 特開 平４−238282（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−298802（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−161816（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−133420（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−48215（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−199079（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G01B 7/00 - 7/34 G01D 5/00 - 5/252 G01D 5/39 - 5/62

Claims (11)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 磁気抵抗素子からなる感磁面を有する磁
   気検出素子と、前記感磁面の延長面上に長軸心がくるよ
   うに前記磁気検出素子と対向すると共に前記長軸方向に
   移動可能に配設された棒状の永久磁石とを有し、前記磁
   気抵抗素子は前記長軸に対して垂直な方向を基準とし
   て、対称に形成された一対の傾斜した櫛歯状パターンか
   らなることを特徴とする直線変位検出装置。
2. 【請求項２】 永久磁石の磁界の等ポテンシャル分布線
   の示す方向と磁界ベクトルの示す方向とが一致する領域
   に磁気検出素子が位置するように永久磁石を配設したこ
   とを特徴とする請求項１の直線変位検出装置。
3. 【請求項３】 永久磁石の磁極面に磁性体片を配設した
   ことを特徴とする請求項１の直線変位検出装置。
4. 【請求項４】 強磁性体磁気抵抗素子には常に飽和磁界
   が印加されるように、永久磁石の形状および永久磁石と
   磁気抵抗素子との距離を設定したことを特徴とする請求
   項１の直線変位検出装置。
5. 【請求項５】 強磁性体磁気抵抗素子の感磁面を平行に
   横切る磁束角度変化が永久磁石の長軸方向の変位に対し
   て６±３deg ／mmとなるように、永久磁石の形状および
   永久磁石と磁気抵抗素子との距離を設定したことを特徴
   とする請求項１の直線変位検出装置。
6. 【請求項６】 強磁性体磁気抵抗素子が搭載された回路
   基板の固定・収納領域と永久磁石を含む直線変位検出の
   ためのシャフトの動作領域とを完全に隔離するように、
   製品のケース体を構成したことを特徴とする請求項１の
   直線変位検出装置。
7. 【請求項７】 被検出装置の強磁性体開口部に装着され
   るものにおいて、永久磁石を前記開口部の中心軸上で変
   位させるように構成したことを特徴とする請求項１の直
   線変位検出装置。
8. 【請求項８】 永久磁石を中心軸としてそれより所定距
   離あけて対称形の強磁性体である磁気シールドを設置し
   たことを特徴とする請求項１の直線変位検出装置。
9. 【請求項９】 開口部を有するケースと、所定のパター
   ンに形成された強磁性体磁気抵抗素子からなる感磁面を
   有する磁気検出素子と、この磁気検出素子を搭載して前
   記ケース内に収納される回路基板と、前記ケース内に長
   軸方向に移動可能に配設される棒状の永久磁石と、前記
   回路基板を装着するコネクタアッシーとを備え、 前記ケ
   ースに開口部から前記コネクタアッシーを嵌入固定して
   前記開口部を封口するようにしたことを特徴とする請求
   項１の直線変位検出装置。
10. 【請求項１０】 永久磁石をその長軸方向に案内移動さ
    せるガイド部をコネクタアッシーに形成したことを特徴
    とする請求項９の直線変位検出装置。
11. 【請求項１１】 電磁波をシールドするシールドボック
    スをコネクタアッシーに一体成形したことを特徴とする
    請求項９の直線変位検出装置。