JP4590785B2 - 非接触型位置センサ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は磁気の変化により回転位置を検出する非接触型位置センサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種の非接触型位置センサとしては、特開平２−２４０５８５号公報に開示されたものが知られている。
【０００３】
以下、従来の非接触型位置センサについて、図面を参照しながら説明する。
【０００４】
図６は従来の非接触型位置センサの分解斜視図、図７は同非接触型位置センサの側断面図である。
【０００５】
図６、図７において、１はＮ極とＳ極を有する磁石である。２は第１の磁性体で、磁石１を固着するとともに上方に磁石１側に折り曲げて突出させた一端部２ａを設けている。３は逆Ｌ字状の第２の磁性体で、一方向に折り曲げた一端部３ａを設けるとともにこの一端部３ａを第１の磁性体２における一端部２ａと対向する位置に設けている。４は磁気検出素子で、第２の磁性体３の側面に設けられるとともに、磁石１と対向する位置に設けられている。５は樹脂製のケースで、磁石１、第１の磁性体２、第２の磁性体３および磁気検出素子４を内側に収納するとともに開口部５ａを設けてある。また、ケース５にはコネクタ部６を設けており、そしてこのコネクタ部６には一体にコネクタ端子７を設け、さらにこのコネクタ端子７は一端をケース５の内側に配設するとともに、他端を外方へ向かって突出させている。また、ケース５におけるコネクタ端子７の一端は磁気検出素子４から引き出されたリード端子８と電気的に接続されている。９は樹脂製の蓋で、ケース５の開口部５ａを閉塞している。
【０００６】
以上のように構成された従来の非接触型位置センサについて、次にその動作を説明する。
【０００７】
上記従来の非接触型位置センサは、第１の磁性体２の一端部２ａと第２の磁性体３の一端部３ａが対向するギャップ部および磁石１と磁気検出素子４が対向するギャップ部に、図８に示すような相手側回動軸１０ａに垂直方向に取り付けられ、かつ相手側回動軸１０ａと一体に回転する磁束線シャッター１０ｂが挿入され、そして、この磁束線シャッター１０ｂのラジアル方向への移動により磁気検出素子４に到達する磁石１の磁束密度が変化し、この磁束密度の変化を磁気検出素子４により出力信号として出力し、そしてこの出力信号をリード端子８およびコネクタ部６におけるコネクタ端子７を介して相手側コンピュータ等（図示せず）に出力し、相手側回動軸１０ａの回転角度を検出するものであった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の構成においては磁石１および磁気検出素子４との間に磁束線シャッター１０ｂが挿入され回転する構成となっているため、磁束線シャッター１０ｂの回転方向により磁束線シャッター１０ｂが磁石１の磁石線により電磁誘導され、その結果、図８（ａ）に示すように、磁束線シャッター１０ｂが正方向に回転する場合には磁束線シャッター１０ｂがＮ極の磁気を帯びるとともに、磁束線シャッター１０ｂが逆方向に回転する場合には図８（ｂ）に示すように、磁束線シャッター１０ｂがＳ極の磁気を帯びるから、磁束線シャッター１０ｂの回転方向により磁気検出素子４に加わる磁力線が変化することとなり、これにより、相手側回動軸１０ａの正方向への回転と逆方向への回転とでは出力が変化するため、非接触型位置センサの出力特性にヒステリシスが生じてしまうという課題を有していた。
【０００９】
本発明は上記従来の課題を解決するもので、相手側回動軸の正方向および逆方向の回転により出力信号にヒステリシスが生じることのない特性の向上した非接触型位置センサを提供することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は以下の構成を有する。
【００１１】
本発明の請求項１に記載の発明は、一端側の下面に第１の磁気検出部を設けるとともに他端側を外方へ向かって延出させた第１の磁性体と、この第１の磁性体における他端側の下面にＮ極あるいはＳ極を固着した第１の磁石と、前記第１の磁性体の下側に位置して設けられるとともに一端側の上面に第２の検出部を設けかつ他端側に前記第１の磁石におけるＳ極あるいはＮ極を固着した第２の磁性体と、前記第１の磁性体と同心円上に設けられるとともに一端側の下面に第３の磁気検出部を設けかつ他端側を外方へ向かって延出させた第３の磁性体と、この第３の磁性体における他端側の下面にＳ極あるいはＮ極を固着した第２の磁石と、前記第３の磁性体の下側に位置して設けられるとともに一端側の上面に第４の磁気検出部を設けかつ他端側に前記第２の磁石におけるＮ極あるいはＳ極を固着した第４の磁性体と、前記第１の磁性体、第２の磁性体、第３の磁性体、第４の磁性体、第１の磁石、第２の磁石および磁気検出素子とを収納するケースと、前記第１の磁性体における第１の磁気検出部、第２の磁性体における第２の磁気検出部、第３の磁性体における第３の磁気検出部および第４の磁性体における第４の磁気検出部との間に位置して設けた磁気検出素子とを備え、前記第１の磁性体の一端側と第３の磁性体の一端側との間に位置して下方に突出するように第１の磁気集中片を設け、この第１の磁気集中片における先端部を磁気検出素子の上面に近接させるとともに、第２の磁性体の一端側と第４の磁性体の一端側の間に位置して上方に突出するように第２の磁気集中片を設け、この第２の磁気集中片の先端部を磁気検出素子の下面に近接させた構成を有しており、これにより、第１の磁石から第１の磁性体を介して伝わる磁力線を第１の磁気集中片により磁気検出素子における感磁部に集中させるとともに、第２の磁石から第４の磁性体を介して伝わる磁力線を第２の磁気集中片により磁気検出素子における感磁部に集中させることとなるため、磁気検出素子における感磁部に磁力が集中することとなり、その結果、非接触型位置センサの感度が向上するとともに、第１の磁性体および第３の磁性体と第１の磁気集中片との間に空隙を設け、さらに、第２の磁性体および第４の磁性体と第２の磁気集中片との間に空隙を設けたため、第１の磁石から第１の磁性体、第１の磁気集中片を介して第３の磁性体に磁力が流れることがなくなるとともに、第２の磁石から第４の磁性体、第２の磁気集中片を介して第２の磁性体に磁力が流れることがなくなるため、さらに、磁気検出素子に磁力が集中するという作用効果が得られるものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態における非接触型位置センサについて、図面を参照しながら説明する。
【００１３】
図１は本発明の一実施の形態における非接触型位置センサに相手側回動軸を配設するとともに、ケースを取り外した状態を示す斜視図、図２は同非接触型位置センサの分解斜視図、図３は同非接触型位置センサのケースを取り外した状態での側面図である。
【００１４】
図１〜図３において、１１は金属製の第１の磁性体で、一端側の下面に第１の磁気検出部１２を設けるとともに、この一端側を折り曲げて上側折り曲げ部１３を設け、かつ他端側を外方へ向かって延出させている。また、第１の磁性体１１における他端側の内側面に弧形状部１４を設けている。１５は例えばＳｍＣｏを主成分とする第１の磁石で、第１の磁性体１１における他端側の下面にＮ極１６を固着するとともに、下側にＳ極１７を設けている。１８は金属製の第２の磁性体で、第１の磁性体１１の下側に位置して設けられるとともに、一端側を上方に折り曲げて下側折り曲げ部１９を設け、かつこの下側折り曲げ部１９の上面に第２の検出部２０を設けている。また、第２の磁性体１８における他端側の上面に第１の磁石１５におけるＳ極１７を固着するとともに、この他端側の内側面に弧形状部２１を設けている。
【００１５】
２２は金属製の第３の磁性体で、一端側の下面に第３の磁気検出部２３を設けるとともに、この一端側を折り曲げて上側折り曲げ部２４を設け、かつ他端側を外方へ向かって延出させている。また、第３の磁性体２２における他端側の内側面に弧形状部２５を設けている。２６は例えばＳｍＣｏを主成分とする第２の磁石で、第３の磁性体２２における他端側の下面にＳ極２７を固着するとともに、下側にＮ極２８を設けている。２９は金属製の第４の磁性体で、第３の磁性体２２の下側に位置して設けられるとともに、一端側を下方に折り曲げて下側折り曲げ部３０を設け、かつこの下側折り曲げ部３０の上面に第４の磁気検出部３１を設けている。また、第４の磁性体２９における他端側の上面に第２の磁石２６におけるＮ極２８を固着するとともに、この他端側の内側面に弧形状部３２を設けている。また、第１の磁性体１１および第２の磁性体１８を第３の磁性体２２および第４の磁性体２９と互いにハ字形状の位置になるように配置している。
【００１６】
３３は例えばホールＩＣからなる磁気検出素子で、第１の磁性体１１における第１の磁気検出部１２、第２の磁性体１８における第２の磁気検出部２０、第３の磁性体２２における第３の磁気検出部２３および第４の磁性体２９における第４の磁気検出部３１との間に位置して設けられるとともに、側方に突出するように、電源端子３４、ＧＮＤ端子３５および出力端子３６を設けている。３７ａは磁性体からなる第１の磁気集中片で、図３に示すように第１の磁性体１１における一端側の第１の上側折り曲げ部１３と第３の磁性体２２における一端側の第２の上側折り曲げ部２４との間に空隙３８を設けるとともに、第１の磁性体１１における上側折り曲げ部１３および第３の磁性体２２における上側折り曲げ部２４を第１の磁気集中片３７ａの側面における上端から下端にわたって沿う位置に設けるように構成されている。
【００１７】
また、第１の磁気集中片３７ａを第１の磁性体１１の一端側における第１の磁気検出部１２および第３の磁性体２２の一端側における第３の磁気検出部２３の下方に突出させている。３７ｂは磁性体からなる第２の磁気集中片で、第２の磁性体１８における一端側の第１の下側折り曲げ部１９と第４の磁性体２９における一端側の第２の下側折り曲げ部３０との間に位置して空隙３８を設けるとともに、第２の磁性体１８における第１の下側折り曲げ部１９および第４の磁性体２９における第２の下側折り曲げ部３０を第２の磁気集中片３７ｂの側面における上端から下端にわたって沿う位置に設けるように構成されている。
【００１８】
そして、第１の磁性体１１および第３の磁性体２２と第１の磁気集中片３７ａとの間に空隙３８を設けるとともに、第２の磁性体１８および第４の磁性体２９と第２の磁気集中片３７ｂとの間に空隙３８を設けたため、第１の磁石１５から第１の磁性体１１、第１の磁気集中片３７ａを介して第３の磁性体２２に磁力が流れることがなくなるとともに、第２の磁石２６から第４の磁性体２９、第２の磁気集中片３７ｂを介して第２の磁性体１８に磁力が流れることがなくなることとなり、その結果、磁気検出素子３３に磁力が集中するから、非接触型位置センサの出力感度が向上するという効果が得られるものである。
【００１９】
そしてまた、第１の磁性体１１および第３の磁性体２２における一端側を折り曲げて第１の上側折り曲げ部１３および第２の上側折り曲げ部２４を設け、この第１の上側折り曲げ部１３および第２の上側折り曲げ部２４を第１の磁気集中片３７ａの側面における上端から下端にわたって沿う位置に設けるとともに、第２の磁性体１８および第４の磁性体２９における一端側を折り曲げて第１の下側折り曲げ部１９および第２の下側折り曲げ部３０を設け、この第１の下側折り曲げ部１９および第２の下側折り曲げ部３０を第２の磁気集中片３７ｂの側面における上端から下端にわたって沿う位置に設けたため、第１の磁性体１１および第３の磁性体２２が第１の磁気集中片３７ａと近接する面積が大となるとともに、第２の磁性体１８および第４の磁性体２９が第２の磁気集中片３７ｂと近接する面積が大となり、その結果、第１の磁性体１１、第２の磁性体１８、第３の磁性体２２および第４の磁性体２９から空中に流出する磁力線の量が少なくなるため、磁気検出素子３３に磁力が集中することとなり、非接触型位置センサの感度が向上するという効果が得られるものである。
【００２０】
また、第２の磁気集中片３７ｂを第２の磁性体１８の一端側における第２の磁気検出部２０および第４の磁性体２９における第４の磁気検出部３１の上方に突出させている。
【００２１】
そして、第１の磁性体１１の一端側と第３の磁性体２２の一端側との間に位置して下方に突出するように第１の磁気集中片３７ａを設け、この第１の磁気集中片３７ａにおける先端部を磁気検出素子３３の上面に近接させるとともに、第２の磁性体１８の一端側と第４の磁性体２９の一端側の間に位置して上方に突出するように第２の磁気集中片３７ｂを設け、この第２の磁気集中片３７ｂの先端部を磁気検出素子３３の下面に近接させたため、第１の磁石１５から第１の磁性体１１を介して伝わる磁力線を第１の磁気集中片３７ａにより磁気検出素子３３における感磁部（図示せず）に集中させるとともに、第２の磁石２６から第４の磁性体２９を介して伝わる磁力線を第２の磁気集中片３７ｂにより磁気検出素子３３における感磁部（図示せず）に集中させることとなり、非接触型位置センサの感度が向上するという効果を奏するものである。
【００２２】
また、第１の磁気集中片３７ａにおける下面と第２の磁気集中片３７ｂにおける上面との間に磁気検出素子３３を挟持している。
【００２３】
そして、第１の磁気集中片３７ａにおける下面と第２の磁気集中片３７ｂにおける上面とにより磁気検出素子３３を挟持したため、第１の磁気集中片３７ａおよび第２の磁気検出片３７ｂから直接に磁力が磁気検出素子３３に流れることとなり、これにより、磁気検出素子３３に磁力がさらに集中するから非接触型位置センサの出力感度がさらに向上するという効果が得られるものである。
【００２４】
３９はケースで、第１の磁性体１１、第１の磁石１５、第２の磁性体１８、第３の磁性体２２、第２の磁石２６、第４の磁性体２９、第１の磁気集中片３７ａ、第２の磁気集中片３７ｂおよび磁気検出素子３３を内側に収納するように支持している。４０は相手側回動軸で、外周を第１の磁性体１１における弧形状部１４、第２の磁性体１８における弧形状部２１、第３の磁性体２２における弧形状部２５および第４の磁性体２９における弧形状部３２の内周側に沿うように設けてある。
【００２５】
そして、第１の磁性体１１および第２の磁性体１８を第３の磁性体２２および第４の磁性体２９と互いにハ字形状の位置に配置したため、相手側回動軸４０、第１の磁性体１１および第３の磁性体２２を合わせた全体寸法が、相手側回動軸４０の外径に第１の磁性体１１および第３の磁性体２２の幅を足し合わせた寸法よりも小となり、その結果、小型な非接触型位置センサを提供できるという効果を奏するものである。
【００２６】
また、第１の磁性体１１に弧形状部１４、第２の磁性体１８に弧形状部２１、第３の磁性体２２に弧形状部２５、第４の磁性体２９に弧形状部３２を設けるとともに、各々の弧形状部に相手側回動軸４０を沿わせたため、第１の磁性体１１、第２の磁性体１８、第３の磁性体２２および第４の磁性体２９と相手側回動軸４０との空隙が小となり、その結果、第１の磁石１５から第１の磁性体１１、相手側回動軸４０、第２の磁性体１８を介して第１の磁石１５に戻る磁力線と、第２の磁石２６から第４の磁性体２９、相手側回動軸４０、第３の磁性体２２を介して第２の磁石２６に戻る磁力線とが空隙により減衰するということがなくなるから、相手側回動軸４０の回転を精度良く検出できることとなり、その結果、出力精度の向上した非接触型位置センサを提供できるという効果が得られるものである。
【００２７】
また、相手側回動軸４０は円柱部４１と、この円柱部４１から上方へ向かって突出した挿入部４２と、この挿入部４２に嵌合するように嵌め込まれた嵌め込み部４３とにより構成されている。さらに、第１の磁性体１１における他端側と第３の磁性体２２における他端側とを互いに異なる平面上に設けるとともに、第２の磁性体１８における他端側と第４の磁性体２９における他端側とを互いに異なる平面上に設け、第１の磁石１５と第２の磁石２６とが互いに異なる平面上に位置するように構成されている。
【００２８】
そして、第１の磁性体１１における他端側と第３の磁性体２２における他端側とを互いに異なる平面上に設けるとともに、第２の磁性体１８における他端側と第４の磁性体２９における他端側とを互いに異なる平面上に設け、第１の磁石１５と第２の磁石２６とが互いに異なる平面上に位置するため、第１の磁石１５におけるＮ極１６から第２の磁石２６におけるＳ極２７に空気中を伝わって直接に磁力が流れるとともに、第２の磁石２６におけるＮ極２８から第１の磁石１５におけるＳ極１７に空気中を伝わって直接に磁力が流れるということがなくなり、これにより、磁気検出素子３３を通過する磁力線が増加するから、非接触型位置センサの出力感度が大きくなるという効果が得られるものである。
【００２９】
以上のように構成された本発明の一実施の形態における非接触型位置センサについて、次にその組立方法を説明する。
【００３０】
まず、第１の磁性体１１における一端側を上方へ折り曲げて第１の上側折り曲げ部１３を形成した後、この第１の上側折り曲げ部１３の下面に第１の磁気検出部１２を形成する。次に、第１の磁性体１１における他端側に第１の磁石１５におけるＮ極１６を接着剤により固着する。
【００３１】
次に、第２の磁性体１８における一端側を折り曲げて第１の下側折り曲げ部１９および第２の磁気検出部２０を形成した後、この第２の磁性体１８における他端側に第１の磁石１５におけるＳ極１７を接着剤により固着する。次に、第１の磁性体１１、第１の磁石１５および第２の磁性体１８をケース３９の内側に支持されるように収納する。
【００３２】
次に、第１の磁気集中片３７ａの下面と第２の磁気集中片３７ｂとの間に磁気検出素子３３を挟持した後、第１の磁気集中片３７ａ、第２の磁気集中片３７ｂおよび磁気検出素子３３をケース３９の内側に収納する。
【００３３】
次に、第３の磁性体２２における一端側を下方へ折り曲げて第２の上側折り曲げ部２４および第３の磁気検出部２３を形成する。次に、第３の磁性体２２における他端側に第２の磁石２６におけるＳ極２７を接着剤により固着する。
【００３４】
次に、第４の磁性体２９における一端側を折り曲げて第２の下側折り曲げ部３０および第４の磁気検出部３１を形成した後、この第４の磁性体２９における他端側に第２の磁石２６におけるＮ極２８を接着剤により固着する。次に、第３の磁性体２２、第２の磁石２６および第４の磁性体２９をケース３９の内側に支持されるように収納する。
【００３５】
以上のように構成され、かつ組み立てられた本発明の一実施の形態における非接触型位置センサについて、次にその動作を図面を参照しながら説明する。
【００３６】
磁気検出素子３３における電源端子３４に電源（図示せず）を接続するとともに、ＧＮＤ端子３５をＧＮＤ（図示せず）に接地する。そして、相手側回動軸４０における挿入部４２および嵌め込み部４３を第１の磁性体１１における弧形状部１４、第２の磁性体１８における弧形状部２１、第３の磁性体２２における弧形状部２５および第４の磁性体２９における弧形状部３２の内周側に沿うように配設した状態で、相手側回動軸４０を回動させる。
【００３７】
まず、図４（ａ）に示すように、相手側回動軸４０が位置−４５ｄｅｇの場合には、第３の磁性体２２における弧形状部２５および第４の磁性体２９における弧形状部３２の内周側に沿うように、相手側回動軸４０における嵌め込み部４３を位置させるとともに、第１の磁性体１１および第２の磁性体１８側には相手側回動軸４０における挿入部４２が位置させられ、この挿入部４２と第１の磁性体１１および第２の磁性体１８との間には空隙が設けられている。そして、第２の磁石２６におけるＮ極２８から発生する磁力線は第４の磁性体２９における他端側、相手側回動軸４０における嵌め込み部４３、第３の磁性体２２を介して第２の磁石２６におけるＳ極２７に戻る。
【００３８】
また、第１の磁石１５におけるＮ極１６から発生する磁力線は第１の磁性体１１における他端側、第１の磁性体１１における第１の上側折り曲げ部１３、第１の磁気集中片３７ａ、磁気検出素子３３、第２の磁気集中片３７ｂおよび第２の磁性体１８における第１の下側折り曲げ部１９、第２の磁性体１８における他端側を介して第１の磁石１５に戻るものである。そして、磁気検出素子３３を上側から下側に向かって磁力線が流れることとなり、磁気検出素子３３における出力端子３６からの出力電極圧は図５に示すように約０．７Ｖになるものである。
【００３９】
次に、図４（ｂ）に示すように、相手側回動軸４０が位置０ｄｅｇの場合には、第１の磁石１５におけるＮ極１６から発生する磁力線が第１の磁性体１１における他端側、第１の磁性体１１における第１の上側折り曲げ部１３、第１の磁気集中片３７ａ、磁気検出素子３３、第２の磁気集中片３７ｂ、第２の磁性体１８における第１の下側折り曲げ部１９、第２の磁性体１８における他端側を介して第１の磁石１５におけるＳ極１７に戻る。また、第２の磁石２６におけるＮ極２８から発生する磁力線が第４の磁性体２９における他端側、第４の磁性体２９における第２の下側折り曲げ部３０、第２の磁気集中片３７ｂ、磁気検出素子３３、第１の磁気集中片３７ａ、第３の磁性体２２における第２の上側折り曲げ部２４、第３の磁性体２２における他端側を介して第２の磁石２６におけるＳ極２７に戻る。そして、第１の磁石１５から発生して、磁気検出素子３３を上方から下方に向かって通過する磁力線の量と、第２の磁石２６におけるＮ極２８から発生して磁気検出素子３３を下方から上方に向かって通過する磁力線の量が略等しくなり、その結果、磁気検出素子３３を通過する磁力線の量が略零となり、磁気検出素子３３における出力端子３６からの出力電圧は図５に示すように約２．５Ｖになるものである。
【００４０】
次に、図４（ｃ）に示すように、相手側回動軸４０が位置４５ｄｅｇの場合には、第１の磁性体１１における弧形状部１４および第２の磁性体１８における弧形状部２１の内周側に沿うように、相手側回動軸４０における嵌め込み部４３を設けるとともに、第３の磁性体２２および第４の磁性体２９側には相手側回動軸４０における挿入部４２が設けられ、この挿入部４２と第３の磁性体２２および第４の磁性体２９との間には空隙が設けられている。
【００４１】
そして、第１の磁石１５におけるＮ極１６から発生する磁力線は第１の磁性体１１における他端側、相手側回動軸４０における嵌め込み部４３、第２の磁性体１８を介して第１の磁石１５におけるＳ極１７に戻る。また、第２の磁石２６におけるＮ極２８から発生する磁力線は第４の磁性体２９における他端側、第４の磁性体２９における第２の下側折り曲げ部３０、第２の磁気集中片３７ｂ、磁気検出素子３３、第１の磁気集中片３７ａおよび第３の磁性体２２における第２の上側折り曲げ部２４、第３の磁性体２２における他端側を介して第２の磁石２６に戻るものである。そして、磁気検出素子３３を下側から上側に向かって磁力線が流れることとなり、磁気検出素子３３における出力端子３６からの出力電圧は図５に示すように約４．３Ｖになるものである。従って、相手側回動軸４０の回動運動に伴い、図５に示すように磁気検出素子３３における出力端子３６から位置に応じた出力信号が出力され、この出力信号を相手側コンピューター（図示せず）等に入力して、相手側回動軸４０の位置を検出するものである。
【００４２】
ここで、相手側回動軸４０における嵌め込み部４３が第１の磁性体１１、第２の磁性体１８、第３の磁性体２２および第４の磁性体２９の近傍を通過することにより、相手側回動軸４０における嵌め込み部４３に電磁誘導による磁力が発生する場合を考えると、本発明の一実施の形態における非接触型位置センサにおいては、一端側の下面に第１の磁気検出部１２を設けるとともに他端側を外方へ向かって延出させた第１の磁性体１１と、この第１の磁性体１１における他端側の下面にＮ極１６を固着した第１の磁石１５と、第１の磁性体１１の下側に位置して設けられるとともに一端側の上面に第２の磁気検出部２０を設けかつ他端側に前記第１の磁石１５におけるＳ極１７を固着した第２の磁性体１８と、第１の磁性体１１における第１の磁気検出部１２と第２の磁性体１８における第２の磁気検出部２０との間に位置して磁気検出素子３３を設けたため、磁力線のループが第１の磁石１５におけるＮ極１６から第１の磁性体１１における他端側、第１の磁気検出部１２、磁気検出素子３３、第２の磁気検出部２０、第２の磁性体１８における他端側を介して第１の磁石１５におけるＳ極１７に戻ることとなり、これにより、相手側回動軸４０に電磁誘導により生じた磁気が直接に磁気検出素子３３に作用するということがなくなるから、相手側回動軸４０の正方向への回転と逆方向への回転とで出力が変化するということがなくなり、その結果、非接触型位置センサの出力特性にヒステリシスが生じなくなるから、出力特性の向上した非接触型位置センサを提供できるという効果を奏するものである。
【００４３】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、一端側の下面に第１の磁気検出部を設けるとともに他端側を外方へ向かって延出させた第１の磁性体と、この第１の磁性体における他端側の下面にＮ極あるいはＳ極を固着した第１の磁石と、前記第１の磁性体の下側に位置して設けられるとともに一端側の上面に第２の検出部を設けかつ他端側に前記第１の磁石におけるＳ極あるいはＮ極を固着した第２の磁性体と、前記第１の磁性体と同心円上に設けられるとともに一端側の下面に第３の磁気検出部を設けかつ他端側を外方へ向かって延出させた第３の磁性体と、この第３の磁性体における他端側の下面にＳ極あるいはＮ極を固着した第２の磁石と、前記第３の磁性体の下側に位置して設けられるとともに一端側の上面に第４の磁気検出部を設けかつ他端側に前記第２の磁石におけるＮ極あるいはＳ極を固着した第４の磁性体と、前記第１の磁性体、第２の磁性体、第３の磁性体、第４の磁性体、第１の磁石、第２の磁石および磁気検出素子とを収納するケースと、前記第１の磁性体における第１の磁気検出部、第２の磁性体における第２の磁気検出部、第３の磁性体における第３の磁気検出部および第４の磁性体における第４の磁気検出部との間に位置して設けた磁気検出素子とを備え、前記第１の磁性体の一端側と第３の磁性体の一端側との間に位置して下方に突出するように第１の磁気集中片を設け、この第１の磁気集中片における先端部を磁気検出素子の上面に近接させるとともに、第２の磁性体の一端側と第４の磁性体の一端側の間に位置して上方に突出するように第２の磁気集中片を設け、この第２の磁気集中片の先端部を磁気検出素子の下面に近接させた構成を有しており、これにより、第１の磁石から第１の磁性体を介して伝わる磁力線を第１の磁気集中片により磁気検出素子における感磁部に集中させるとともに、第２の磁石から第４の磁性体を介して伝わる磁力線を第２の磁気集中片により磁気検出素子における感磁部に集中させることとなるため、磁気検出素子における感磁部に磁力が集中することとなり、その結果、非接触型位置センサの感度が向上するとともに、第１の磁性体および第３の磁性体と第１の磁気集中片との間に空隙を設け、さらに、第２の磁性体および第４の磁性体と第２の磁気集中片との間に空隙を設けたため、第１の磁石から第１の磁性体、第１の磁気集中片を介して第３の磁性体に磁力が流れることがなくなるとともに、第２の磁石から第４の磁性体、第２の磁気集中片を介して第２の磁性体に磁力が流れることがなくなるため、さらに、磁気検出素子に磁力が集中する非接触型位置センサを提供できるという効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施の形態における非接触型位置センサに相手側回動軸を配設するとともにケースを取り外した状態を示す斜視図
【図２】 同分解斜視図
【図３】 非接触型位置センサのケースを取り外した状態を示す側面図
【図４】 （ａ）（ｂ）（ｃ）本発明の一実施の形態における非接触型位置センサの動作する状態を示す斜視図
【図５】 同非接触型位置センサにおける出力特性を示す図
【図６】 従来の非接触型位置センサの分解斜視図
【図７】 同側断面図
【図８】 （ａ）（ｂ）従来の非接触型位置センサに配設した磁束線シャッターに電磁誘導により磁力が発生した状態を示す図
【符号の説明】
１１ 第１の磁性体
１２ 第１の磁気検出部
１３，２４ 上側折り曲げ部
１４，２１，２５，３２ 弧形状部
１５ 第１の磁石
１６，２８ Ｎ極
１７，２７ Ｓ極
１８ 第２の磁性体
１９，３０ 下側折り曲げ部
２０ 第２の磁気検出部
２２ 第３の磁性体
２３ 第３の磁気検出部
２６ 第２の磁石
２９ 第４の磁性体
３１ 第４の磁気検出部
３３ 磁気検出素子
３７ａ 第１の磁気集中片
３７ｂ 第２の磁気集中片
３８ 空隙
３９ ケース
【発明の属する技術分野】
本発明は磁気の変化により回転位置を検出する非接触型位置センサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種の非接触型位置センサとしては、特開平２−２４０５８５号公報に開示されたものが知られている。
【０００３】
以下、従来の非接触型位置センサについて、図面を参照しながら説明する。
【０００４】
図６は従来の非接触型位置センサの分解斜視図、図７は同非接触型位置センサの側断面図である。
【０００５】
図６、図７において、１はＮ極とＳ極を有する磁石である。２は第１の磁性体で、磁石１を固着するとともに上方に磁石１側に折り曲げて突出させた一端部２ａを設けている。３は逆Ｌ字状の第２の磁性体で、一方向に折り曲げた一端部３ａを設けるとともにこの一端部３ａを第１の磁性体２における一端部２ａと対向する位置に設けている。４は磁気検出素子で、第２の磁性体３の側面に設けられるとともに、磁石１と対向する位置に設けられている。５は樹脂製のケースで、磁石１、第１の磁性体２、第２の磁性体３および磁気検出素子４を内側に収納するとともに開口部５ａを設けてある。また、ケース５にはコネクタ部６を設けており、そしてこのコネクタ部６には一体にコネクタ端子７を設け、さらにこのコネクタ端子７は一端をケース５の内側に配設するとともに、他端を外方へ向かって突出させている。また、ケース５におけるコネクタ端子７の一端は磁気検出素子４から引き出されたリード端子８と電気的に接続されている。９は樹脂製の蓋で、ケース５の開口部５ａを閉塞している。
【０００６】
以上のように構成された従来の非接触型位置センサについて、次にその動作を説明する。
【０００７】
上記従来の非接触型位置センサは、第１の磁性体２の一端部２ａと第２の磁性体３の一端部３ａが対向するギャップ部および磁石１と磁気検出素子４が対向するギャップ部に、図８に示すような相手側回動軸１０ａに垂直方向に取り付けられ、かつ相手側回動軸１０ａと一体に回転する磁束線シャッター１０ｂが挿入され、そして、この磁束線シャッター１０ｂのラジアル方向への移動により磁気検出素子４に到達する磁石１の磁束密度が変化し、この磁束密度の変化を磁気検出素子４により出力信号として出力し、そしてこの出力信号をリード端子８およびコネクタ部６におけるコネクタ端子７を介して相手側コンピュータ等（図示せず）に出力し、相手側回動軸１０ａの回転角度を検出するものであった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の構成においては磁石１および磁気検出素子４との間に磁束線シャッター１０ｂが挿入され回転する構成となっているため、磁束線シャッター１０ｂの回転方向により磁束線シャッター１０ｂが磁石１の磁石線により電磁誘導され、その結果、図８（ａ）に示すように、磁束線シャッター１０ｂが正方向に回転する場合には磁束線シャッター１０ｂがＮ極の磁気を帯びるとともに、磁束線シャッター１０ｂが逆方向に回転する場合には図８（ｂ）に示すように、磁束線シャッター１０ｂがＳ極の磁気を帯びるから、磁束線シャッター１０ｂの回転方向により磁気検出素子４に加わる磁力線が変化することとなり、これにより、相手側回動軸１０ａの正方向への回転と逆方向への回転とでは出力が変化するため、非接触型位置センサの出力特性にヒステリシスが生じてしまうという課題を有していた。
【０００９】
本発明は上記従来の課題を解決するもので、相手側回動軸の正方向および逆方向の回転により出力信号にヒステリシスが生じることのない特性の向上した非接触型位置センサを提供することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は以下の構成を有する。
【００１１】
本発明の請求項１に記載の発明は、一端側の下面に第１の磁気検出部を設けるとともに他端側を外方へ向かって延出させた第１の磁性体と、この第１の磁性体における他端側の下面にＮ極あるいはＳ極を固着した第１の磁石と、前記第１の磁性体の下側に位置して設けられるとともに一端側の上面に第２の検出部を設けかつ他端側に前記第１の磁石におけるＳ極あるいはＮ極を固着した第２の磁性体と、前記第１の磁性体と同心円上に設けられるとともに一端側の下面に第３の磁気検出部を設けかつ他端側を外方へ向かって延出させた第３の磁性体と、この第３の磁性体における他端側の下面にＳ極あるいはＮ極を固着した第２の磁石と、前記第３の磁性体の下側に位置して設けられるとともに一端側の上面に第４の磁気検出部を設けかつ他端側に前記第２の磁石におけるＮ極あるいはＳ極を固着した第４の磁性体と、前記第１の磁性体、第２の磁性体、第３の磁性体、第４の磁性体、第１の磁石、第２の磁石および磁気検出素子とを収納するケースと、前記第１の磁性体における第１の磁気検出部、第２の磁性体における第２の磁気検出部、第３の磁性体における第３の磁気検出部および第４の磁性体における第４の磁気検出部との間に位置して設けた磁気検出素子とを備え、前記第１の磁性体の一端側と第３の磁性体の一端側との間に位置して下方に突出するように第１の磁気集中片を設け、この第１の磁気集中片における先端部を磁気検出素子の上面に近接させるとともに、第２の磁性体の一端側と第４の磁性体の一端側の間に位置して上方に突出するように第２の磁気集中片を設け、この第２の磁気集中片の先端部を磁気検出素子の下面に近接させた構成を有しており、これにより、第１の磁石から第１の磁性体を介して伝わる磁力線を第１の磁気集中片により磁気検出素子における感磁部に集中させるとともに、第２の磁石から第４の磁性体を介して伝わる磁力線を第２の磁気集中片により磁気検出素子における感磁部に集中させることとなるため、磁気検出素子における感磁部に磁力が集中することとなり、その結果、非接触型位置センサの感度が向上するとともに、第１の磁性体および第３の磁性体と第１の磁気集中片との間に空隙を設け、さらに、第２の磁性体および第４の磁性体と第２の磁気集中片との間に空隙を設けたため、第１の磁石から第１の磁性体、第１の磁気集中片を介して第３の磁性体に磁力が流れることがなくなるとともに、第２の磁石から第４の磁性体、第２の磁気集中片を介して第２の磁性体に磁力が流れることがなくなるため、さらに、磁気検出素子に磁力が集中するという作用効果が得られるものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態における非接触型位置センサについて、図面を参照しながら説明する。
【００１３】
図１は本発明の一実施の形態における非接触型位置センサに相手側回動軸を配設するとともに、ケースを取り外した状態を示す斜視図、図２は同非接触型位置センサの分解斜視図、図３は同非接触型位置センサのケースを取り外した状態での側面図である。
【００１４】
図１〜図３において、１１は金属製の第１の磁性体で、一端側の下面に第１の磁気検出部１２を設けるとともに、この一端側を折り曲げて上側折り曲げ部１３を設け、かつ他端側を外方へ向かって延出させている。また、第１の磁性体１１における他端側の内側面に弧形状部１４を設けている。１５は例えばＳｍＣｏを主成分とする第１の磁石で、第１の磁性体１１における他端側の下面にＮ極１６を固着するとともに、下側にＳ極１７を設けている。１８は金属製の第２の磁性体で、第１の磁性体１１の下側に位置して設けられるとともに、一端側を上方に折り曲げて下側折り曲げ部１９を設け、かつこの下側折り曲げ部１９の上面に第２の検出部２０を設けている。また、第２の磁性体１８における他端側の上面に第１の磁石１５におけるＳ極１７を固着するとともに、この他端側の内側面に弧形状部２１を設けている。
【００１５】
２２は金属製の第３の磁性体で、一端側の下面に第３の磁気検出部２３を設けるとともに、この一端側を折り曲げて上側折り曲げ部２４を設け、かつ他端側を外方へ向かって延出させている。また、第３の磁性体２２における他端側の内側面に弧形状部２５を設けている。２６は例えばＳｍＣｏを主成分とする第２の磁石で、第３の磁性体２２における他端側の下面にＳ極２７を固着するとともに、下側にＮ極２８を設けている。２９は金属製の第４の磁性体で、第３の磁性体２２の下側に位置して設けられるとともに、一端側を下方に折り曲げて下側折り曲げ部３０を設け、かつこの下側折り曲げ部３０の上面に第４の磁気検出部３１を設けている。また、第４の磁性体２９における他端側の上面に第２の磁石２６におけるＮ極２８を固着するとともに、この他端側の内側面に弧形状部３２を設けている。また、第１の磁性体１１および第２の磁性体１８を第３の磁性体２２および第４の磁性体２９と互いにハ字形状の位置になるように配置している。
【００１６】
３３は例えばホールＩＣからなる磁気検出素子で、第１の磁性体１１における第１の磁気検出部１２、第２の磁性体１８における第２の磁気検出部２０、第３の磁性体２２における第３の磁気検出部２３および第４の磁性体２９における第４の磁気検出部３１との間に位置して設けられるとともに、側方に突出するように、電源端子３４、ＧＮＤ端子３５および出力端子３６を設けている。３７ａは磁性体からなる第１の磁気集中片で、図３に示すように第１の磁性体１１における一端側の第１の上側折り曲げ部１３と第３の磁性体２２における一端側の第２の上側折り曲げ部２４との間に空隙３８を設けるとともに、第１の磁性体１１における上側折り曲げ部１３および第３の磁性体２２における上側折り曲げ部２４を第１の磁気集中片３７ａの側面における上端から下端にわたって沿う位置に設けるように構成されている。
【００１７】
また、第１の磁気集中片３７ａを第１の磁性体１１の一端側における第１の磁気検出部１２および第３の磁性体２２の一端側における第３の磁気検出部２３の下方に突出させている。３７ｂは磁性体からなる第２の磁気集中片で、第２の磁性体１８における一端側の第１の下側折り曲げ部１９と第４の磁性体２９における一端側の第２の下側折り曲げ部３０との間に位置して空隙３８を設けるとともに、第２の磁性体１８における第１の下側折り曲げ部１９および第４の磁性体２９における第２の下側折り曲げ部３０を第２の磁気集中片３７ｂの側面における上端から下端にわたって沿う位置に設けるように構成されている。
【００１８】
そして、第１の磁性体１１および第３の磁性体２２と第１の磁気集中片３７ａとの間に空隙３８を設けるとともに、第２の磁性体１８および第４の磁性体２９と第２の磁気集中片３７ｂとの間に空隙３８を設けたため、第１の磁石１５から第１の磁性体１１、第１の磁気集中片３７ａを介して第３の磁性体２２に磁力が流れることがなくなるとともに、第２の磁石２６から第４の磁性体２９、第２の磁気集中片３７ｂを介して第２の磁性体１８に磁力が流れることがなくなることとなり、その結果、磁気検出素子３３に磁力が集中するから、非接触型位置センサの出力感度が向上するという効果が得られるものである。
【００１９】
そしてまた、第１の磁性体１１および第３の磁性体２２における一端側を折り曲げて第１の上側折り曲げ部１３および第２の上側折り曲げ部２４を設け、この第１の上側折り曲げ部１３および第２の上側折り曲げ部２４を第１の磁気集中片３７ａの側面における上端から下端にわたって沿う位置に設けるとともに、第２の磁性体１８および第４の磁性体２９における一端側を折り曲げて第１の下側折り曲げ部１９および第２の下側折り曲げ部３０を設け、この第１の下側折り曲げ部１９および第２の下側折り曲げ部３０を第２の磁気集中片３７ｂの側面における上端から下端にわたって沿う位置に設けたため、第１の磁性体１１および第３の磁性体２２が第１の磁気集中片３７ａと近接する面積が大となるとともに、第２の磁性体１８および第４の磁性体２９が第２の磁気集中片３７ｂと近接する面積が大となり、その結果、第１の磁性体１１、第２の磁性体１８、第３の磁性体２２および第４の磁性体２９から空中に流出する磁力線の量が少なくなるため、磁気検出素子３３に磁力が集中することとなり、非接触型位置センサの感度が向上するという効果が得られるものである。
【００２０】
また、第２の磁気集中片３７ｂを第２の磁性体１８の一端側における第２の磁気検出部２０および第４の磁性体２９における第４の磁気検出部３１の上方に突出させている。
【００２１】
そして、第１の磁性体１１の一端側と第３の磁性体２２の一端側との間に位置して下方に突出するように第１の磁気集中片３７ａを設け、この第１の磁気集中片３７ａにおける先端部を磁気検出素子３３の上面に近接させるとともに、第２の磁性体１８の一端側と第４の磁性体２９の一端側の間に位置して上方に突出するように第２の磁気集中片３７ｂを設け、この第２の磁気集中片３７ｂの先端部を磁気検出素子３３の下面に近接させたため、第１の磁石１５から第１の磁性体１１を介して伝わる磁力線を第１の磁気集中片３７ａにより磁気検出素子３３における感磁部（図示せず）に集中させるとともに、第２の磁石２６から第４の磁性体２９を介して伝わる磁力線を第２の磁気集中片３７ｂにより磁気検出素子３３における感磁部（図示せず）に集中させることとなり、非接触型位置センサの感度が向上するという効果を奏するものである。
【００２２】
また、第１の磁気集中片３７ａにおける下面と第２の磁気集中片３７ｂにおける上面との間に磁気検出素子３３を挟持している。
【００２３】
そして、第１の磁気集中片３７ａにおける下面と第２の磁気集中片３７ｂにおける上面とにより磁気検出素子３３を挟持したため、第１の磁気集中片３７ａおよび第２の磁気検出片３７ｂから直接に磁力が磁気検出素子３３に流れることとなり、これにより、磁気検出素子３３に磁力がさらに集中するから非接触型位置センサの出力感度がさらに向上するという効果が得られるものである。
【００２４】
３９はケースで、第１の磁性体１１、第１の磁石１５、第２の磁性体１８、第３の磁性体２２、第２の磁石２６、第４の磁性体２９、第１の磁気集中片３７ａ、第２の磁気集中片３７ｂおよび磁気検出素子３３を内側に収納するように支持している。４０は相手側回動軸で、外周を第１の磁性体１１における弧形状部１４、第２の磁性体１８における弧形状部２１、第３の磁性体２２における弧形状部２５および第４の磁性体２９における弧形状部３２の内周側に沿うように設けてある。
【００２５】
そして、第１の磁性体１１および第２の磁性体１８を第３の磁性体２２および第４の磁性体２９と互いにハ字形状の位置に配置したため、相手側回動軸４０、第１の磁性体１１および第３の磁性体２２を合わせた全体寸法が、相手側回動軸４０の外径に第１の磁性体１１および第３の磁性体２２の幅を足し合わせた寸法よりも小となり、その結果、小型な非接触型位置センサを提供できるという効果を奏するものである。
【００２６】
また、第１の磁性体１１に弧形状部１４、第２の磁性体１８に弧形状部２１、第３の磁性体２２に弧形状部２５、第４の磁性体２９に弧形状部３２を設けるとともに、各々の弧形状部に相手側回動軸４０を沿わせたため、第１の磁性体１１、第２の磁性体１８、第３の磁性体２２および第４の磁性体２９と相手側回動軸４０との空隙が小となり、その結果、第１の磁石１５から第１の磁性体１１、相手側回動軸４０、第２の磁性体１８を介して第１の磁石１５に戻る磁力線と、第２の磁石２６から第４の磁性体２９、相手側回動軸４０、第３の磁性体２２を介して第２の磁石２６に戻る磁力線とが空隙により減衰するということがなくなるから、相手側回動軸４０の回転を精度良く検出できることとなり、その結果、出力精度の向上した非接触型位置センサを提供できるという効果が得られるものである。
【００２７】
また、相手側回動軸４０は円柱部４１と、この円柱部４１から上方へ向かって突出した挿入部４２と、この挿入部４２に嵌合するように嵌め込まれた嵌め込み部４３とにより構成されている。さらに、第１の磁性体１１における他端側と第３の磁性体２２における他端側とを互いに異なる平面上に設けるとともに、第２の磁性体１８における他端側と第４の磁性体２９における他端側とを互いに異なる平面上に設け、第１の磁石１５と第２の磁石２６とが互いに異なる平面上に位置するように構成されている。
【００２８】
そして、第１の磁性体１１における他端側と第３の磁性体２２における他端側とを互いに異なる平面上に設けるとともに、第２の磁性体１８における他端側と第４の磁性体２９における他端側とを互いに異なる平面上に設け、第１の磁石１５と第２の磁石２６とが互いに異なる平面上に位置するため、第１の磁石１５におけるＮ極１６から第２の磁石２６におけるＳ極２７に空気中を伝わって直接に磁力が流れるとともに、第２の磁石２６におけるＮ極２８から第１の磁石１５におけるＳ極１７に空気中を伝わって直接に磁力が流れるということがなくなり、これにより、磁気検出素子３３を通過する磁力線が増加するから、非接触型位置センサの出力感度が大きくなるという効果が得られるものである。
【００２９】
以上のように構成された本発明の一実施の形態における非接触型位置センサについて、次にその組立方法を説明する。
【００３０】
まず、第１の磁性体１１における一端側を上方へ折り曲げて第１の上側折り曲げ部１３を形成した後、この第１の上側折り曲げ部１３の下面に第１の磁気検出部１２を形成する。次に、第１の磁性体１１における他端側に第１の磁石１５におけるＮ極１６を接着剤により固着する。
【００３１】
次に、第２の磁性体１８における一端側を折り曲げて第１の下側折り曲げ部１９および第２の磁気検出部２０を形成した後、この第２の磁性体１８における他端側に第１の磁石１５におけるＳ極１７を接着剤により固着する。次に、第１の磁性体１１、第１の磁石１５および第２の磁性体１８をケース３９の内側に支持されるように収納する。
【００３２】
次に、第１の磁気集中片３７ａの下面と第２の磁気集中片３７ｂとの間に磁気検出素子３３を挟持した後、第１の磁気集中片３７ａ、第２の磁気集中片３７ｂおよび磁気検出素子３３をケース３９の内側に収納する。
【００３３】
次に、第３の磁性体２２における一端側を下方へ折り曲げて第２の上側折り曲げ部２４および第３の磁気検出部２３を形成する。次に、第３の磁性体２２における他端側に第２の磁石２６におけるＳ極２７を接着剤により固着する。
【００３４】
次に、第４の磁性体２９における一端側を折り曲げて第２の下側折り曲げ部３０および第４の磁気検出部３１を形成した後、この第４の磁性体２９における他端側に第２の磁石２６におけるＮ極２８を接着剤により固着する。次に、第３の磁性体２２、第２の磁石２６および第４の磁性体２９をケース３９の内側に支持されるように収納する。
【００３５】
以上のように構成され、かつ組み立てられた本発明の一実施の形態における非接触型位置センサについて、次にその動作を図面を参照しながら説明する。
【００３６】
磁気検出素子３３における電源端子３４に電源（図示せず）を接続するとともに、ＧＮＤ端子３５をＧＮＤ（図示せず）に接地する。そして、相手側回動軸４０における挿入部４２および嵌め込み部４３を第１の磁性体１１における弧形状部１４、第２の磁性体１８における弧形状部２１、第３の磁性体２２における弧形状部２５および第４の磁性体２９における弧形状部３２の内周側に沿うように配設した状態で、相手側回動軸４０を回動させる。
【００３７】
まず、図４（ａ）に示すように、相手側回動軸４０が位置−４５ｄｅｇの場合には、第３の磁性体２２における弧形状部２５および第４の磁性体２９における弧形状部３２の内周側に沿うように、相手側回動軸４０における嵌め込み部４３を位置させるとともに、第１の磁性体１１および第２の磁性体１８側には相手側回動軸４０における挿入部４２が位置させられ、この挿入部４２と第１の磁性体１１および第２の磁性体１８との間には空隙が設けられている。そして、第２の磁石２６におけるＮ極２８から発生する磁力線は第４の磁性体２９における他端側、相手側回動軸４０における嵌め込み部４３、第３の磁性体２２を介して第２の磁石２６におけるＳ極２７に戻る。
【００３８】
また、第１の磁石１５におけるＮ極１６から発生する磁力線は第１の磁性体１１における他端側、第１の磁性体１１における第１の上側折り曲げ部１３、第１の磁気集中片３７ａ、磁気検出素子３３、第２の磁気集中片３７ｂおよび第２の磁性体１８における第１の下側折り曲げ部１９、第２の磁性体１８における他端側を介して第１の磁石１５に戻るものである。そして、磁気検出素子３３を上側から下側に向かって磁力線が流れることとなり、磁気検出素子３３における出力端子３６からの出力電極圧は図５に示すように約０．７Ｖになるものである。
【００３９】
次に、図４（ｂ）に示すように、相手側回動軸４０が位置０ｄｅｇの場合には、第１の磁石１５におけるＮ極１６から発生する磁力線が第１の磁性体１１における他端側、第１の磁性体１１における第１の上側折り曲げ部１３、第１の磁気集中片３７ａ、磁気検出素子３３、第２の磁気集中片３７ｂ、第２の磁性体１８における第１の下側折り曲げ部１９、第２の磁性体１８における他端側を介して第１の磁石１５におけるＳ極１７に戻る。また、第２の磁石２６におけるＮ極２８から発生する磁力線が第４の磁性体２９における他端側、第４の磁性体２９における第２の下側折り曲げ部３０、第２の磁気集中片３７ｂ、磁気検出素子３３、第１の磁気集中片３７ａ、第３の磁性体２２における第２の上側折り曲げ部２４、第３の磁性体２２における他端側を介して第２の磁石２６におけるＳ極２７に戻る。そして、第１の磁石１５から発生して、磁気検出素子３３を上方から下方に向かって通過する磁力線の量と、第２の磁石２６におけるＮ極２８から発生して磁気検出素子３３を下方から上方に向かって通過する磁力線の量が略等しくなり、その結果、磁気検出素子３３を通過する磁力線の量が略零となり、磁気検出素子３３における出力端子３６からの出力電圧は図５に示すように約２．５Ｖになるものである。
【００４０】
次に、図４（ｃ）に示すように、相手側回動軸４０が位置４５ｄｅｇの場合には、第１の磁性体１１における弧形状部１４および第２の磁性体１８における弧形状部２１の内周側に沿うように、相手側回動軸４０における嵌め込み部４３を設けるとともに、第３の磁性体２２および第４の磁性体２９側には相手側回動軸４０における挿入部４２が設けられ、この挿入部４２と第３の磁性体２２および第４の磁性体２９との間には空隙が設けられている。
【００４１】
そして、第１の磁石１５におけるＮ極１６から発生する磁力線は第１の磁性体１１における他端側、相手側回動軸４０における嵌め込み部４３、第２の磁性体１８を介して第１の磁石１５におけるＳ極１７に戻る。また、第２の磁石２６におけるＮ極２８から発生する磁力線は第４の磁性体２９における他端側、第４の磁性体２９における第２の下側折り曲げ部３０、第２の磁気集中片３７ｂ、磁気検出素子３３、第１の磁気集中片３７ａおよび第３の磁性体２２における第２の上側折り曲げ部２４、第３の磁性体２２における他端側を介して第２の磁石２６に戻るものである。そして、磁気検出素子３３を下側から上側に向かって磁力線が流れることとなり、磁気検出素子３３における出力端子３６からの出力電圧は図５に示すように約４．３Ｖになるものである。従って、相手側回動軸４０の回動運動に伴い、図５に示すように磁気検出素子３３における出力端子３６から位置に応じた出力信号が出力され、この出力信号を相手側コンピューター（図示せず）等に入力して、相手側回動軸４０の位置を検出するものである。
【００４２】
ここで、相手側回動軸４０における嵌め込み部４３が第１の磁性体１１、第２の磁性体１８、第３の磁性体２２および第４の磁性体２９の近傍を通過することにより、相手側回動軸４０における嵌め込み部４３に電磁誘導による磁力が発生する場合を考えると、本発明の一実施の形態における非接触型位置センサにおいては、一端側の下面に第１の磁気検出部１２を設けるとともに他端側を外方へ向かって延出させた第１の磁性体１１と、この第１の磁性体１１における他端側の下面にＮ極１６を固着した第１の磁石１５と、第１の磁性体１１の下側に位置して設けられるとともに一端側の上面に第２の磁気検出部２０を設けかつ他端側に前記第１の磁石１５におけるＳ極１７を固着した第２の磁性体１８と、第１の磁性体１１における第１の磁気検出部１２と第２の磁性体１８における第２の磁気検出部２０との間に位置して磁気検出素子３３を設けたため、磁力線のループが第１の磁石１５におけるＮ極１６から第１の磁性体１１における他端側、第１の磁気検出部１２、磁気検出素子３３、第２の磁気検出部２０、第２の磁性体１８における他端側を介して第１の磁石１５におけるＳ極１７に戻ることとなり、これにより、相手側回動軸４０に電磁誘導により生じた磁気が直接に磁気検出素子３３に作用するということがなくなるから、相手側回動軸４０の正方向への回転と逆方向への回転とで出力が変化するということがなくなり、その結果、非接触型位置センサの出力特性にヒステリシスが生じなくなるから、出力特性の向上した非接触型位置センサを提供できるという効果を奏するものである。
【００４３】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、一端側の下面に第１の磁気検出部を設けるとともに他端側を外方へ向かって延出させた第１の磁性体と、この第１の磁性体における他端側の下面にＮ極あるいはＳ極を固着した第１の磁石と、前記第１の磁性体の下側に位置して設けられるとともに一端側の上面に第２の検出部を設けかつ他端側に前記第１の磁石におけるＳ極あるいはＮ極を固着した第２の磁性体と、前記第１の磁性体と同心円上に設けられるとともに一端側の下面に第３の磁気検出部を設けかつ他端側を外方へ向かって延出させた第３の磁性体と、この第３の磁性体における他端側の下面にＳ極あるいはＮ極を固着した第２の磁石と、前記第３の磁性体の下側に位置して設けられるとともに一端側の上面に第４の磁気検出部を設けかつ他端側に前記第２の磁石におけるＮ極あるいはＳ極を固着した第４の磁性体と、前記第１の磁性体、第２の磁性体、第３の磁性体、第４の磁性体、第１の磁石、第２の磁石および磁気検出素子とを収納するケースと、前記第１の磁性体における第１の磁気検出部、第２の磁性体における第２の磁気検出部、第３の磁性体における第３の磁気検出部および第４の磁性体における第４の磁気検出部との間に位置して設けた磁気検出素子とを備え、前記第１の磁性体の一端側と第３の磁性体の一端側との間に位置して下方に突出するように第１の磁気集中片を設け、この第１の磁気集中片における先端部を磁気検出素子の上面に近接させるとともに、第２の磁性体の一端側と第４の磁性体の一端側の間に位置して上方に突出するように第２の磁気集中片を設け、この第２の磁気集中片の先端部を磁気検出素子の下面に近接させた構成を有しており、これにより、第１の磁石から第１の磁性体を介して伝わる磁力線を第１の磁気集中片により磁気検出素子における感磁部に集中させるとともに、第２の磁石から第４の磁性体を介して伝わる磁力線を第２の磁気集中片により磁気検出素子における感磁部に集中させることとなるため、磁気検出素子における感磁部に磁力が集中することとなり、その結果、非接触型位置センサの感度が向上するとともに、第１の磁性体および第３の磁性体と第１の磁気集中片との間に空隙を設け、さらに、第２の磁性体および第４の磁性体と第２の磁気集中片との間に空隙を設けたため、第１の磁石から第１の磁性体、第１の磁気集中片を介して第３の磁性体に磁力が流れることがなくなるとともに、第２の磁石から第４の磁性体、第２の磁気集中片を介して第２の磁性体に磁力が流れることがなくなるため、さらに、磁気検出素子に磁力が集中する非接触型位置センサを提供できるという効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施の形態における非接触型位置センサに相手側回動軸を配設するとともにケースを取り外した状態を示す斜視図
【図２】 同分解斜視図
【図３】 非接触型位置センサのケースを取り外した状態を示す側面図
【図４】 （ａ）（ｂ）（ｃ）本発明の一実施の形態における非接触型位置センサの動作する状態を示す斜視図
【図５】 同非接触型位置センサにおける出力特性を示す図
【図６】 従来の非接触型位置センサの分解斜視図
【図７】 同側断面図
【図８】 （ａ）（ｂ）従来の非接触型位置センサに配設した磁束線シャッターに電磁誘導により磁力が発生した状態を示す図
【符号の説明】
１１ 第１の磁性体
１２ 第１の磁気検出部
１３，２４ 上側折り曲げ部
１４，２１，２５，３２ 弧形状部
１５ 第１の磁石
１６，２８ Ｎ極
１７，２７ Ｓ極
１８ 第２の磁性体
１９，３０ 下側折り曲げ部
２０ 第２の磁気検出部
２２ 第３の磁性体
２３ 第３の磁気検出部
２６ 第２の磁石
２９ 第４の磁性体
３１ 第４の磁気検出部
３３ 磁気検出素子
３７ａ 第１の磁気集中片
３７ｂ 第２の磁気集中片
３８ 空隙
３９ ケース
Claims (1)
- 一端側の下面に第１の磁気検出部を設けるとともに他端側を外方へ向かって延出させた第１の磁性体と、この第１の磁性体における他端側の下面にＮ極あるいはＳ極を固着した第１の磁石と、前記第１の磁性体の下側に位置して設けられるとともに一端側の上面に第２の検出部を設けかつ他端側に前記第１の磁石におけるＳ極あるいはＮ極を固着した第２の磁性体と、前記第１の磁性体と同心円上に設けられるとともに一端側の下面に第３の磁気検出部を設けかつ他端側を外方へ向かって延出させた第３の磁性体と、この第３の磁性体における他端側の下面にＳ極あるいはＮ極を固着した第２の磁石と、前記第３の磁性体の下側に位置して設けられるとともに一端側の上面に第４の磁気検出部を設けかつ他端側に前記第２の磁石におけるＮ極あるいはＳ極を固着した第４の磁性体と、前記第１の磁性体、第２の磁性体、第３の磁性体、第４の磁性体、第１の磁石、第２の磁石および磁気検出素子とを収納するケースと、前記第１の磁性体における第１の磁気検出部、第２の磁性体における第２の磁気検出部、第３の磁性体における第３の磁気検出部および第４の磁性体における第４の磁気検出部との間に位置して設けた磁気検出素子とを備え、前記第１の磁性体の一端側と第３の磁性体の一端側との間に位置して下方に突出するように第１の磁気集中片を設け、この第１の磁気集中片における先端部を磁気検出素子の上面に近接させるとともに、第２の磁性体の一端側と第４の磁性体の一端側の間に位置して上方に突出するように第２の磁気集中片を設け、この第２の磁気集中片の先端部を磁気検出素子の下面に近接させ、かつ第１の磁性体および第３の磁性体と第１の磁気集中片との間に空隙を設け、さらに、第２の磁性体および第４の磁性体と第２の磁気集中片との間に空隙を設ける構成とした非接触型位置センサ。
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