JPH09236644A - 磁気式ポテンショメータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 計測位置とは無関係に、感度が均一化される
磁気式ポテンショメータを得ること。 【解決手段】 この磁気式ポテンショメータ１００で
は、固定磁性板１の突出部１ａ上面にリニアホールＩＣ
１１を固定し、互いに磁性が逆になるように磁石４、５
を固定磁性板１の両端面に配置する。更に、固定磁性板
１と対向する位置に移動自在に且つ非接触に可動磁性板
１２を配置する。可動磁性板１２が移動すると、中央付
近で相殺されていた両磁石４、５の磁束がバランスを崩
し、移動当初の感度が敏感になる。その一方、可動磁性
板１２が最端部まで移動しても、磁石４、５が固定され
動かないので、磁石４、５とリニアホールＩＣ１１が近
づかず、磁束密度の急激な変化はない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁気式ポテンショ
メータに関し、特に、漏れ磁束を磁気センサにより検出
して物体の位置を非接触で計測する磁気式ポテンショメ
ータに関する。

【０００２】

【従来の技術】図１１は、従来の磁気式ポテンショメー
タの一例を示す構成図である。

【０００３】この磁気式ポテンショメータ５００は、高
透磁率材料からなる第１の磁性部材１と、第１の磁性部
材１と接する極性が互いに異なるように第１の磁性部材
１の両端に設けた磁石４、５と、第１の磁性部材１とで
磁石４、５を挟むように設けた第２の磁性部材５０２
と、図中Ｙ方向の磁束密度を検出するホール素子６とで
構成されている。

【０００４】また、ホール素子６は、図中Ｘ方向に移動
自在に配置される。磁石４のＮ極から漏れた磁束は、磁
性部材１を通過して磁石５に達し、続いて、磁性部材５
０２を通過して磁石４へ戻るという閉ループを形成す
る。

【０００５】次に、ホール素子６の位置は次のようにし
て検出される。

【０００６】まず、ホール素子６が中央位置（Ｘ＝０の
位置）にあるときには、磁石４から漏れた磁束と磁石５
から漏れた磁束が相殺するため、ホール素子６が検出す
るＹ方向の磁束密度は略０となる。ところが、ホール素
子６が図中左側位置（Ｘ＜０の位置）にあるときには、
磁石４の磁束の影響が強くなるため、当該ホール素子６
は、負の方向の磁束密度を検出する。一方、ホール素子
６が図中右側位置（Ｘ＞０の位置）にあるときには、磁
石５の影響が強くなるため、当該ホール素子６は、正の
方向の磁束密度を検出する。

【０００７】図１２は、磁気式ポテンショメータ５００
の磁束密度の検出特性を示すグラフである。このよう
に、磁束密度は、ホール素子６が磁石４（磁石５）に近
ずくほど大きくなる。従って、かかる磁束密度の値か
ら、磁性部材１、２などに対するホール素子６の相対位
置を知ることができる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の磁気式ポテンショメータ５００では、図１２に示す
ように、ホール素子６が中央位置（Ｘ＝０）付近から移
動して磁石４（５）側に近づくにつれて、当該ホール素
子６の検出する磁束密度が急激に増加するため、磁気式
ポテンショメータ５００の感度が計測位置により著しく
異なる問題点がある。

【０００９】本発明は上記に鑑みてなされたものであっ
て、計測位置とは無関係に、均一な感度が得られる磁気
式ポテンショメータを得ることを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１に係る磁気式ポテンショメータでは、第
１の磁性部材と、前記第１の磁性部材と接する極性が互
いに異なるように且つ所定間隔を以って当該第１の磁性
部材上に配設した２個の磁石と、前記第１の磁性部材上
であって前記２個の磁石の略中間位置に固定した磁気セ
ンサと、記磁石および磁気センサに対し非接触状態で移
動し得るように当該磁石および磁気センサに対向して設
けられ且つ前記移動方向の寸法が前記第１の磁性部材の
当該移動方向の寸法より短い第２の磁性部材とを具備し
てなり、前記第２の磁性部材の移動に対して前記磁気セ
ンサの検出する磁束密度が均一に変化するようにしたも
のである。

【００１１】まず、従来と異なるのは、磁気センサを固
定して、第２の磁性部材を移動し得る構成にした点であ
る。第２の磁性部材を移動させれば、上述したような磁
束密度の相殺バランスが容易にくずれ、第２の磁性部材
が中央位置から多少移動した場合でも、中央付近から磁
束密度が比較的容易に増加していく。

【００１２】その一方で、第２の磁性部材が最端部に位
置している場合でも、磁気センサが中央位置に固定され
ているので、当該磁気センサと磁石とが近づかない。こ
のため、第２の磁性部材が最端部に位置していても、磁
束密度の急激な増加を抑制できる。この結果、磁気式ポ
テンショメータの感度が、その検出範囲全域に渡り均一
化されるのである。なお、第２の磁性部材と磁気センサ
とを非接触に構成したのは、例えば自動車のスロットル
シャフトの回転位置を計測するような場合において、塵
等の付着による作動不良や、磨耗による部品寿命低下を
防止するためである。

【００１３】また、上記の目的を達成するために、請求
項２に係る磁気式ポテンショメータでは、長方形板状の
第１の磁性部材と、前記第１の磁性部材と接する極性が
互いに異なるように当該磁性部材上の長手方向端部に配
設した２個の磁石と、前記第１の磁性部材上であって前
記２個の磁石の略中間位置に固定した磁気センサと、記
磁石および磁気センサに対し非接触で且つ前記長手方向
に移動し得るように当該磁石および磁気センサに対向し
て設けられると共に前記移動方向の寸法が前記第１の磁
性部材の当該移動方向の寸法より短い長方形板状の第２
の磁性部材とを具備してなり、前記第２の磁性部材の前
記長手方向の移動に対して前記磁気センサの検出する磁
束密度が均一に変化するようにしたものである。

【００１４】すなわち、上記請求項１に係る磁気式ポテ
ンショメータを長尺に構成したものであり、直線的な位
置計測に用いることができる。

【００１５】また、上記の目的を達成するために、請求
項３に係る磁気式ポテンショメータでは、円弧形状の第
１の磁性部材と、前記第１の磁性部材と接する極性が互
いに異なるように当該磁性部材上の円弧端部に配設した
２個の磁石と、前記第１の磁性部材上であって前記２個
の磁石の略中間位置に固定した磁気センサと、前記磁石
および磁気センサに対し非接触で且つ前記円弧に沿って
回動し得るように当該磁石および磁気センサに対向して
設けられると共に当該対向部分の前記回動方向の寸法が
前記第１の磁性部材の当該回動方向の寸法より短い略扇
形板状の第２の磁性部材とを具備してなり、前記第２の
磁性部材の前記回動方向の移動に対して前記磁気センサ
の検出する磁束密度が均一に変化するようにしたもので
ある。

【００１６】すなわち、上記請求項１に係る磁気式ポテ
ンショメータを円弧状に構成したものであり、回転位置
計測に用いることができる。

【００１７】また、上記の目的を達成するために、請求
項４に係る磁気式ポテンショメータでは、上記磁気式ポ
テンショメータ（請求項２）において、前記第２の磁性
部材の移動方向の寸法が、前記第１の磁性部材の移動方
向の寸法の略半分となるようにしたものである。

【００１８】このようにすれば、磁気式ポテンショメー
タの感度をより均一化することができる。これについて
は、後の発明の実施の形態において実験データを用い詳
述する。

【００１９】また、上記の目的を達成するために、請求
項５に係る磁気式ポテンショメータでは、上記磁気式ポ
テンショメータ（請求項３）において、前記第２の磁性
部材の前記回動方向の寸法が、前記第１の磁性部材の当
該回動方向の寸法の略半分となるようにしたものであ
る。

【００２０】このようにすれば、磁気式ポテンショメー
タの感度をより均一化することができる。これについて
は、上記同様、後の発明の実施の形態において実験デー
タを用い詳述する。

【００２１】また、上記の目的を達成するために、請求
項６に係る磁気式ポテンショメータでは、上記磁気式ポ
テンショメータ（請求項３または請求項５）において、
前記磁石が前記第２の磁性部材を引き付ける方向を、
前記第２の磁性部材の延材方向としたものである。

【００２２】第２の磁性部材の延材方向に対し略垂直方
向に磁石が配置されていると、当該磁力により第２の磁
性部材が吸引され、たわみを起こす。かかる場合には、
磁気センサの検出する磁束密度が変動し、磁気式ポテン
ショメータの感度に悪影響を及ぼす。このため、磁石の
吸引力が働く方向と第２の磁性部材の延材方向とを一致
させておけば、たわみに起因する感度への悪影響を防止
できる。

【００２３】また、上記の目的を達成するために、請求
項７に係る磁気式ポテンショメータでは、上記磁気式ポ
テンショメータ（請求項３から請求項６のいずれか）に
おいて、前記第１の磁性部材に突出部を設け、前記磁気
センサを固定することにしたものである。

【００２４】第１の磁性部材と第２の磁性部材の間隔
が、磁気センサに比べて大きいときには、両磁性部材と
磁気センサの間に空間が生じる。かかる場合、磁束が空
間を通ることになり磁気センサの検出精度が低下する。
このため、第１の磁性部材側に突出部を設け、この突出
部上に磁気センサを固定することで、空間を狭くするよ
うにした。このため、磁気センサの磁束密度の検出精度
が向上し、磁気式ポテンショメータの感度を安定させる
ことができる。なお、突出部を第２の磁性部材側に設け
ないのは、当該第２の磁性部材が重くなり、移動の妨げ
になるからである。

【００２５】また、上記の目的を達成するために、請求
項８に係る磁気式ポテンショメータでは、上記磁気式ポ
テンショメータにおいて、前記第１の磁性部材の厚み
を、第２の磁性部材の厚みより厚くするようにしたもの
である。

【００２６】第１の磁性部材を厚くすれば、磁束密度の
変化量を増大することができる。なお、第２の磁性部材
を厚くしないのは、上記同様、第２の磁性部材が重くな
り、移動の妨げになるからである。

【００２７】また、上記の目的を達成するために、請求
項９に係る磁気式ポテンショメータでは、上記磁気式ポ
テンショメータにおいて、前記磁石のうち一方の磁石と
対向する位置に第２の磁気センサを配置し、前記第２の
磁性部材が前記磁石の磁束を遮断することで当該第２の
磁性部材を検出するようにしたものである。

【００２８】磁気式ポテンショメータの使用用途によっ
てはオン・オフ信号を必要とする場合がある。しかし、
上記磁気式ポテンショメータでは、感度を均一化してい
るのでオン・オフ信号として使用するのは適当でない。
そこで、磁石に対向させて第２の磁気センサを設け、こ
れらの間を第２の磁性部材で遮断するようにしたのであ
る。このようにすれば、磁束密度の急激な変化を得るこ
とができるため、オン・オフ信号として用いるのに最適
となる。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の磁気式ポ
テンショメータ（請求項１）によれば、磁気センサを中
央位置に固定して第２の磁性部材を移動させるようにし
た。このようにすれば、第２の磁性部材が中央位置から
多少移動した場合でも、両磁石の磁束密度の相殺バラン
スが容易にくずれ、中央付近から磁束密度が比較的容易
に増加する。その一方、第２の磁性部材が移動して最端
部に位置する場合でも、磁気センサが中央位置に固定さ
れて動かないので、当該磁気センサと磁石とが近づかな
い。従って、磁束密度の急激な増加を抑制できる。この
結果、磁気式ポテンショメータの感度が検出範囲全域に
渡り均一化され、リニアな出力を得ることができるよう
になる。

【００３０】また、第２の磁性部材と磁気センサとを非
接触に構成することで、塵等の付着による作動不良や、
磨耗による部品寿命低下を防止することができる。

【００３１】また、本発明の磁気式ポテンショメータ
（請求項２）によれば、上記請求項１に係る磁気式ポテ
ンショメータを長尺に構成したので、直線的な位置計測
に用いることができる。例えば、自動車のシートのポジ
ションセンサーなどに使用価値がある。

【００３２】また、本発明の磁気式ポテンショメータ
（請求項３）によれば、上記請求項１に係る磁気式ポテ
ンショメータを円弧状に構成したので、回転位置計測に
用いることができる。例えば、上述の如くエンジンのス
ロットルバルブなどに使用価値がある。

【００３３】また、本発明の磁気式ポテンショメータ
（請求項４）によれば、上記磁気式ポテンショメータ
（請求項２）において、第２の磁性部材の移動方向の寸
法を、第１の磁性部材の移動方向の寸法の略半分とした
ので、上記実験結果によって示される通り、磁気式ポテ
ンショメータの感度をより均一化することができる。

【００３４】また、本発明の磁気式ポテンショメータ
（請求項５）によれば、上記磁気式ポテンショメータ
（請求項３）において、第２の磁性部材の回動方向の寸
法を、第１の磁性部材の当該回動方向の寸法の略半分と
したので、磁気式ポテンショメータの感度をより均一化
することができる。なお、この効果は、上記実験結果か
ら容易に想定できる。

【００３５】また、本発明の磁気式ポテンショメータ
（請求項６）によれば、上記磁気式ポテンショメータ
（請求項３または請求項５）において、磁石が第２の磁
性部材を引き付ける方向を、応力変化の少ない第２の磁
性部材の延材方向としたので、たわみに起因する感度へ
の悪影響を防止できる。

【００３６】また、本発明の磁気式ポテンショメータ
（請求項７）によれば、上記磁気式ポテンショメータ
（請求項３から請求項６のいずれか）において、第１の
磁性部材に突出部を設け、磁気センサを固定すること
で、空間を通る磁束を少なくした。おのため、磁気セン
サの磁束密度の検出精度が向上し、磁気式ポテンショメ
ータの感度を安定させることができる。なお、第２の磁
性部材側に突出部を設けないようにして、当該第２の磁
性部材の重量化を防止し、円滑な移動を確保するように
した。

【００３７】また、本発明の磁気式ポテンショメータ
（請求項８）によれば、上記磁気式ポテンショメータに
おいて、第１の磁性部材を、第２の磁性部材より厚くす
るようにしたので、磁束密度の変化量を増大することが
できる。このため、磁気式ポテンショメータの感度を向
上することができる。なお、第２の磁性部材を厚くする
ことはせず、当該第２の磁性部材の重量化を防止し、円
滑な移動を確保するようにした。

【００３８】また、本発明の磁気式ポテンショメータ
（請求項９）によれば、上記磁気式ポテンショメータに
おいて、２個の磁石のうち一方の磁石と対向する位置に
第２の磁気センサを配置し、第２の磁性部材が磁石の磁
束を遮断し得る構成にした。従って、磁石と第２の磁気
センサとの間に第２の磁性部材が位置すれば、当該第２
の磁性部材で磁束が遮断され、磁気センサの検出する磁
束密度に急激な変化が表われる。従って、オン・オフ信
号として最適な出力形態が得られ、かかるオン・オフ信
号を用いれば特定角度の計測精度が向上する。

【００３９】

【発明の実施の形態】以下、本発明につき図面を参照し
て詳細に説明する。なお、この実施の形態により本発明
が限定されるものではない。

【００４０】（実施の形態１）図１は、この発明の実施
の形態１に係る磁気式ポテンショメータを示す構成図で
ある。

【００４１】この磁気式ポテンショメータ１００におい
て、１は長方形状の固定磁性板であり、その中央部には
突出部１ａが設けられている。固定磁性板１の寸法は、
長さ４８ｍｍ、幅８ｍｍである。厚みは１ｍｍである
が、突出部１ａは３．５ｍｍである。また、固定磁性板
１の材質は、鉄等の高透磁率材料であるが、耐食性が要
求される場合は、磁性ステンレス材を使用する事が望ま
しい。

【００４２】固定磁性板１の両端面には磁石４、５が配
置されている。更に、磁石４では、そのＳ極が固定磁性
板１に接しており、磁石５では、そのＮ極が固定磁性板
１に接している。磁石４、５の寸法は、長さ７ｍｍ、幅
５ｍｍ、厚み４．５ｍｍである。また、磁石４、５の材
質には、温度特性に優れ且つ磁力の強いサマリウムコバ
ルト磁石を用いる。

【００４３】固定磁性板１の突出部１ａの上面には、図
中Ｙ方向の磁束密度を検出するリニアホールＩＣ１１が
固定されている。リニアホールＩＣ１１とは、磁束密度
の大きさに比例した電圧を出力する半導体磁気センサの
一種であり、ホール素子と増幅回路等を一つにパッケー
ジングしたものである。このリニアホールＩＣ１１の厚
みは１ｍｍである。また、磁石４、５の上面とリニアホ
ールＩＣ１１の上面との高さは等しい。

【００４４】また、１２は、可動磁性板であり、固定磁
性板１と対向する位置に配置されている。この配置状態
で、可動磁性板１２とリニアホールＩＣ１１との間には
０．５ｍｍのギャップができる。可動磁性板１２の寸法
は、長さ２３ｍｍ、幅５ｍｍ、厚み１ｍｍである。ま
た、可動磁性板１２の材質は、固定磁性板１と同じ材料
が使用される。

【００４５】なお、可動磁性板１２の可動は、例えば当
該可動磁性板１２を被移動計測対象に直接取り付けて他
の固定磁性板１と相対移動させるようにしてもよく、ま
た、固定磁性板１を保持するハウジング（図示省略）に
スライド機構を設けて当該スライド機構に可動磁性板１
２を取り付けるようにしてもよい。

【００４６】図２は、上記磁気式ポテンショメータ１０
０を用いて位置計測をする場合の説明図である。

【００４７】まず、図２（ａ）に示すように、可動磁性
板１２の中央付近がリニアホールＩＣ１１の上方にある
場合、磁石４から漏れた磁束４１は、可動磁性板１２、
リニアホールＩＣ１１、固定磁性板１の順に通過して磁
石４に戻るループを形成する。また、磁石５から漏れた
磁束５１も、可動磁性板１２、リニアホールＩＣ１１、
固定磁性板１の順に通過して磁石５に戻るループを形成
する。

【００４８】しかし、これら磁束４１と磁束５１とは、
磁束密度の大きさが同等であるため、突出部１ａ付近に
おいて相殺される。このため、リニアホールＩＣ１１を
通過する磁束密度は略０となり、当該リニアホールＩＣ
１１は磁束密度を検出しない。

【００４９】次に、図２（ｂ）に示すように、可動磁性
板１２が図中左方向に移動した場合、可動磁性板１２が
磁石４に近づくため、それだけ磁束４１の磁束密度が大
きくなる。一方、可動磁性板１２が磁石５から離れるた
め、それだけ磁束５１の磁束密度が小さくなる。この結
果、突出部１ａ付近において、図中下向きの磁束が生
じ、この磁束をリニアホールＩＣ１１が検出する。

【００５０】次に、図２（ｃ）に示すように、可動磁性
板１２が図中左方向最端部に移動した場合、磁束４１の
磁束密度は最大となる。その一方、磁石５１はほとんど
生じない。この結果、リニアホールＩＣ１１は、磁石４
による大きな磁束密度を検出する。なお、図２（ｄ）お
よび（ｅ）に示すように、可動磁性板１２が図中右方向
に移動する場合も、上記同様に磁束密度が変化する。た
だし、検出する磁束密度の方向は逆になる。

【００５１】図３は、可動磁性板１２の移動量とリニア
ホールＩＣ１１を通過する磁束密度との関係を示すグラ
フである。この図３に示すデータは、発明者らが実験に
より取得したものである。なお、図２（ａ）の状態を移
動量０として、右方向への移動をプラスとし、左方向へ
の移動をマイナスとした。実験の結果、可動磁性板１２
の移動量に対し、リニアホールＩＣ１１を通過する磁束
密度がほぼリニアに変化し、可動磁性板１２が中央付近
に位置する場合と，端部付近に位置する場合との感度差
が小さくなるのが判った。

【００５２】また、可動磁性板１２が短いと計測できる
移動量の範囲が小さくなり、逆に、可動磁性板１２が長
いと端部付近での感度が低下しリニアリティが悪化す
る。従って、計測範囲の拡大とリニアリティの確保を両
立するのは困難となるが、発明者らの鋭意研究したとこ
ろ、可動磁性板１２の長さを固定磁性板１の長さの半分
程度とすることが好ましいことが判った。

【００５３】（実施の形態２）図４は、この発明の実施
の形態２に係る磁気式ポテンショメータを示す構成図で
ある。

【００５４】この磁気式ポテンショメータ２００は、上
記実施の形態１の磁気式ポテンショメータ１００と略同
様の構成であるが、固定磁性板２０１の厚みが上記固定
磁性板１よりも厚い点がことなる。具体的には、固定磁
性板２０１の厚さは３ｍｍである。また、この磁気式ポ
テンショメータ２００の磁束密度の検出原理も、上記実
施の形態１と同様である。

【００５５】図５は、可動磁性板１２の移動量とリニア
ホールＩＣ１１を通過する磁束密度との関係を示すグラ
フである。この図５に示すデータは、発明者らが実験に
より取得したものである。なお、図４の状態を移動量０
として、右方向への移動をプラスとし、左方向への移動
をマイナスとした。実験の結果、可動磁性板１２の移動
量に対し、リニアホールＩＣ１１を通過する磁束密度が
ほぼリニアに変化し、可動磁性板１２が中央付近に位置
する場合と，端部付近に位置する場合との感度差が小さ
くなるのが判った。

【００５６】更に、上記実施の形態１に比べて、磁束密
度の変化量が２５％程度増大していることが判る。これ
は磁石４、５と接する固定磁性板１を厚くしたため、当
該固定磁性板１を通過する磁束量が増大したからであ
る。

【００５７】（実施の形態３）図６は、この発明の実施
の形態３に係る磁気式ポテンショメータの構成を示す上
面図である。

【００５８】この磁気式ポテンショメータ３００におい
て、２４は円弧形状の固定磁性板であり、その中央部に
は突出部２４ａが設けられている。固定磁性板２４の寸
法は、外周径４０ｍｍ、内周径２８ｍｍである。厚みは
１ｍｍであるが、突出部２４ａは３．５ｍｍである。ま
た、固定磁性板２４の材質は、上記実施の形態１と同
様、鉄等の高透磁率材料である。

【００５９】固定磁性板２４の両端面には円柱形状の磁
石２６、２７が配置されている。更に、磁石２６では、
そのＳ極が固定磁性板２４に接しており、磁石２７で
は、そのＮ極が固定磁性板２４に接している。従って、
図中では磁石２６はＮ極が、磁石２７はＳ極が露出して
いる。磁石２６、２７の寸法は、直径６ｍｍ、厚み４．
５ｍｍである。また、磁石２６、２７の材質には、上記
実施の形態１と同様、温度特性に優れ且つ磁力の強いサ
マリウムコバルト磁石を用いる。

【００６０】また、固定磁性板２４の突出部２４ａの上
面には、磁束密度を検出するリニアホールＩＣ１１が固
定されている。このリニアホールＩＣ１１の厚みは１ｍ
ｍである。また、磁石２６、２７の上面とリニアホール
ＩＣ１１の上面との高さは等しい。２２は、リング部で
あり、当該リング部２２からは扇形状の可動磁性板２３
が径方向に延出している。なお、リング部２２と可動磁
性板２３とは一体成形してもよいし、別部品から溶接接
続してもよい。

【００６１】また、可動磁性板２３は、固定磁性板２４
と対向する位置に配置され、リング部２２を中心として
回転可能になっている。可動磁性板２３を配置した状態
で、可動磁性板２３とリニアホールＩＣ１１との間には
０．５ｍｍのギャップができる。可動磁性板２３の寸法
は、外周径４０ｍｍ、中心角９０度、厚み１ｍｍであ
る。また、可動磁性板２３の材質は、固定磁性板２４と
同じ材料が使用される。

【００６２】この磁気式ポテンショメータ３００は、回
転位置を計測できる点が特徴である。その他、磁束密度
の検出原理および効果は、上記実施の形態１と同様であ
る。

【００６３】次に、磁気式ポテンショメータ３００の応
用例を示す。図７は、磁気式ポテンショメータ３００を
用いた回転角度センサ２１で構成した電子制御式スロッ
トルバルブの構成図である。

【００６４】エンジン（図示省略）には、吸気管１５を
通じて空気が導かれる。吸気管１５にはスロットル弁１
６が設置されており、スロットル弁１６の開度により、
エンジンに吸入される空気量が制限される。スロットル
弁１６は、スロットルシャフト１７に固定されており、
スロットルシャフト１７の一端には第１のギア１８が取
付けられている。第１のギア１８には第２のギア１９が
噛み合っており、第２のギア１９はモータ２０と直結し
ている。

【００６５】図８に示すように、回転角度センサ２１
は、磁気式ポテンショメータ３００を回路基板２５と一
体化した構造である。リニアホールＩＣ１１は、回路基
板２５と電気的に接続されている。この回転角度センサ
２１は、第１のギア１８とスロットル弁１６の中間に配
置されており、回転角度センサ２１の中心（リング部２
２）をスロットルシャフト１７が貫通している。

【００６６】コントローラユニット（図示せず）からの
指令によりモータ２０が回転すると、その回転はギア１
９、１８により減速され、スロットルシャフト１７を介
してスロットル弁１６を所定角度だけ動かし、エンジン
に吸入される空気量を制御する。この際、回転角度セン
サ２１により、スロットル弁１６の実開度を検出する。

【００６７】スロットルシャフト１７が回転すると、連
動して可動磁性板２３が一方向に回転する。この回転に
より、上記実施の形態１と同様に、磁束同士の相殺のバ
ランスが崩れてリニアホールＩＣ１１を通過する磁束が
生じる。この磁束を検出することで、目標とするスロッ
トル弁開度となっているかどうか監視する。そして、検
出した回転量に応じてフィードバック制御を行う。

【００６８】以上のように磁気式ポテンショメータ３０
０を用いて、スロットルバルブを監視してフィードバッ
ク制御するようにすれば、磁気式ポテンショメータ３０
０のリニアな感度特性が生かされて正確なエンジン吸気
が行える。このため、エンジン性能か向上する。

【００６９】（実施の形態４）図９は、この発明の実施
の形態４に係る磁気式ポテンショメータの構成を示す上
面図である。

【００７０】この磁気式ポテンショメータ４００は、上
記実施の形態３と略同様の構成であるが、磁束密度の検
出方向が円弧径方向である点が異なる。

【００７１】また、３３は薄肉管を分割した円弧形状の
固定磁性板であり、その中央部には突出部３３ａが設け
られている。固定磁性板３３の寸法は、外周径４０ｍ
ｍ、幅６ｍｍである。厚みは１ｍｍであるが、突出部３
３ａは３．５ｍｍである。また、固定磁性板３３の材質
は、上記実施の形態１と同様、鉄等の高透磁率材料であ
る。

【００７２】固定磁性板３３の両端内周面には磁石３
５、３６が配置されている。更に、磁石３５では、その
Ｓ極が固定磁性板３３に接しており、磁石３６では、そ
のＮ極が固定磁性板３３に接している。磁石３５、３６
の寸法は、長さ６ｍｍ、幅６ｍｍ、厚み４．５ｍｍであ
る。また、磁石３５、３６の材質には、上記実施の形態
１と同様、温度特性に優れ且つ磁力の強いサマリウムコ
バルト磁石を用いる。

【００７３】固定磁性板３３の突出部３３ａの上面に
は、磁束密度を検出するリニアホールＩＣ１１が固定さ
れている。このリニアホールＩＣ１１の厚みは１ｍｍで
ある。また、磁石３５、３６の上面とリニアホールＩＣ
１１の上面との高さは等しい。

【００７４】また、３０は、リング部であり、当該リン
グ部３０からは扇形状の可動磁性板３１が径方向に延出
している。更に、この可動磁性板３１の扇形曲線端部近
傍には、径方向に対して垂直に曲げ加工が施されてい
る。この曲げ部３２の外周面は、磁石３５、３６および
リニアホールＩＣ１１の上面と対向する。また、可動磁
性板３１は、リング部３０を中心として回転可能になっ
ている。なお、リング部３０と可動磁性板３１とは一体
成形してもよいし、別部品から溶接接続してもよい。

【００７５】また、可動磁性板３１を配置した状態で、
可動磁性板３１の曲げ部３２とリニアホールＩＣ１１と
の間には０．５ｍｍのギャップができる。可動磁性板３
１の寸法は、外周径２８ｍｍ、中心角９０度、厚み１ｍ
ｍであり、曲げ部３２の幅は、固定磁性板３３の幅と略
寸法である。また、可動磁性板３１の材質は、固定磁性
板３３と同じ材料が使用される。

【００７６】また、磁石３５に対向する位置にはスイッ
チ用ホールＩＣ３８が設けられている。この磁石３５と
スイッチ用ホールＩＣ３８との間隙を可動磁性板３２で
遮断し得るようになっている。

【００７７】この磁気式ポテンショメータ４００の磁束
密度の検出原理は、上記実施の形態１と同様である。

【００７８】また、この磁気式ポテンショメータ４００
は、感度が安定する点に特徴がある。可動磁性板３２
は、磁石３５、３６により可動磁性板３２の延材方向
（径方向）に引きつけられるため、磁石３５、３６およ
びリニアホールＩＣ１１との距離の変化が小さくなる。
この結果、感度が安定するのである。

【００７９】また、その他の効果は、上記実施の形態３
と略同様である。

【００８０】図１０は、上記磁気式ポテンショメータ４
００を回転位置センサ２９に応用し、上記実施の形態３
で述べたスロットルバルブに使用した場合の側面図であ
る。

【００８１】回転角度センサ２９は、磁気式ポテンショ
メータ４００を回路基板３４と一体化した構造である。
リニアホールＩＣ１１は、回路基板３４と電気的に接続
されている。このように、磁気式ポテンショメータ４０
０をスロットルバルブに使用した場合、実施の形態３と
同様に磁気式ポテンショメータ４００のリニアな感度特
性が生かされ、正確なエンジン吸気が行える。このた
め、エンジン性能が向上する。

【００８２】ところで、上記自動車用の回転角度センサ
２９では、スロットル弁１６が特定角度にある場合にお
いて、オン・オフ信号を必要とする場合がある。そこ
で、上記磁気式ポテンショメータ４００では、リニアホ
ールＩＣ１１とは別個に、磁石３５に対向する位置にス
イッチ用ホールＩＣ３８を設け、オン・オフ信号を得て
いる。まず、磁石３５の前面にスイッチ用ホールＩＣ３
８がある場合、当該スイッチ用ホールＩＣ３８は、磁石
３５からの距離で決まる一定の磁束密度を検出する。

【００８３】次に、可動磁性板３２により磁石３５の磁
束が遮断された場合、スイッチ用ホールＩＣ３８が検出
する磁束密度は急激に低下する。このため、スイッチ用
ホールＩＣ３８の出力が急激に変化する。

【００８４】このように、スイッチ用ホールＩＣ３８の
出力変化は、オン・オフ信号に好適であり、かかる構成
とすることで回転角度の計測精度が高いオン・オフ信号
を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態１に係る磁気式ポテンシ
ョメータを示す構成図である。

【図２】図１の磁気式ポテンショメータを用いて位置計
測をする場合の説明図である。

【図３】可動磁性板の移動量とリニアホールＩＣを通過
する磁束密度との関係を示すグラフである。

【図４】この発明の実施の形態２に係る磁気式ポテンシ
ョメータを示す構成図である。

【図５】可動磁性板の移動量とリニアホールＩＣを通過
する磁束密度との関係を示すグラフである。

【図６】この発明の実施の形態３に係る磁気式ポテンシ
ョメータの構成を示す上面図である。

【図７】図６の磁気式ポテンショメータを用いた回転角
度センサで構成した電子制御式スロットルバルブの構成
図である。

【図８】図７の回転角度センサの構造図である。

【図９】この発明の実施の形態４に係る磁気式ポテンシ
ョメータの構成を示す上面図である。

【図１０】図９の回転角度センサの構造図である。

【図１１】従来の磁気式ポテンショメータの一例を示す
構成図である。

【図１２】図１１の磁気式ポテンショメータの磁束密度
の検出特性を示すグラフである。

【符号の説明】

１００ 磁気式ポテンショメータ １ 固定磁性板 １ａ 突出部 ４，５ 磁石 １１ リニアホールＩＣ １２ 可動磁性板 ２００ 磁気式ポテンショメータ ２０１ 固定磁性板 ３００ 磁気式ポテンショメータ １５ 吸気管 １６ スロットル弁 １７ スロットルシャフト １８，１９ ギア ２０ モータ ２１ 回転角度センサ ２２ リング部 ２３ 可動磁性板 ２４ 固定磁性板 ２４ａ 突出部 ２４ 固定磁性板 ２５ 回路基板 ２６，２７ 磁石 ４００ 磁気式ポテンショメータ ２９ 回転位置センサ ３０ リング部 ３１ 可動磁性板 ３２ 曲げ部 ３３ 固定磁性板 ３３ａ 突出部 ３４ 回路基板 ３５，３６ 磁石 ３８ スイッチ用ホールＩＣ

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１の磁性部材と、 前記第１の磁性部材と接する極性が互いに異なるように
   且つ所定間隔を以って当該第１の磁性部材上に配設した
   ２個の磁石と、 前記第１の磁性部材上であって前記２個の磁石の略中間
   位置に固定した磁気センサと、 前記磁石および磁気センサに対し非接触状態で移動し得
   るように当該磁石および磁気センサに対向して設けられ
   且つ前記移動方向の寸法が前記第１の磁性部材の当該移
   動方向の寸法より短い第２の磁性部材と、を具備してな
   り、 前記第２の磁性部材の移動に対して前記磁気センサの検
   出する磁束密度が均一に変化するようにしたことを特徴
   とする磁気式ポテンショメータ。
2. 【請求項２】 長方形板状の第１の磁性部材と、 前記第１の磁性部材と接する極性が互いに異なるように
   当該磁性部材上の長手方向端部に配設した２個の磁石
   と、 前記第１の磁性部材上であって前記２個の磁石の略中間
   位置に固定した磁気センサと、 前記磁石および磁気センサに対し非接触で且つ前記長手
   方向に移動し得るように当該磁石および磁気センサに対
   向して設けられると共に前記移動方向の寸法が前記第１
   の磁性部材の当該移動方向の寸法より短い長方形板状の
   第２の磁性部材と、を具備してなり、 前記第２の磁性部材の前記長手方向の移動に対して前記
   磁気センサの検出する磁束密度が均一に変化するように
   したことを特徴とする磁気式ポテンショメータ。
3. 【請求項３】 円弧形状の第１の磁性部材と、 前記第１の磁性部材と接する極性が互いに異なるように
   当該磁性部材上の円弧端部に配設した２個の磁石と、 前記第１の磁性部材上であって前記２個の磁石の略中間
   位置に固定した磁気センサと、 前記磁石および磁気センサに対し非接触で且つ前記円弧
   に沿って回動し得るように当該磁石および磁気センサに
   対向して設けられると共に当該対向部分の前記回動方向
   の寸法が前記第１の磁性部材の当該回動方向の寸法より
   短い略扇形板状の第２の磁性部材と、を具備してなり、 前記第２の磁性部材の前記回動方向の移動に対して前記
   磁気センサの検出する磁束密度が均一に変化するように
   したことを特徴とする磁気式ポテンショメータ。
4. 【請求項４】 請求項２に記載の磁気式ポテンショメー
   タにおいて、 前記第２の磁性部材の移動方向の寸法が、前記第１の磁
   性部材の移動方向の寸法の略半分であることを特徴とす
   る磁気式ポテンショメータ。
5. 【請求項５】 請求項３に記載の磁気式ポテンショメー
   タにおいて、 前記第２の磁性部材の前記回動方向の寸法が、前記第１
   の磁性部材の当該回動方向の寸法の略半分であることを
   特徴とする磁気式ポテンショメータ。
6. 【請求項６】 請求項３または請求項５に記載の磁気式
   ポテンショメータにおいて、 前記磁石が前記第２の磁性部材を引き付ける方向を、前
   記第２の磁性部材の延材方向としたことを特徴とする磁
   気式ポテンショメータ。
7. 【請求項７】 請求項１から請求項６のいずれかに記載
   の磁気式ポテンショメータにおいて、 前記第１の磁性部材に突出部を設け、前記磁気センサを
   固定することを特徴とする磁気式ポテンショメータ。
8. 【請求項８】 請求項１から請求項７のいずれかに記載
   の磁気式ポテンショメータにおいて、 前記第１の磁性部材の厚みを、前記第２の磁性部材の厚
   みより厚くしたことを特徴とする磁気式ポテンショメー
   タ。
9. 【請求項９】 請求項１から請求項８のいずれかに記載
   の磁気式ポテンショメータにおいて、 前記磁石のうち一方の磁石と対向する位置に第２の磁気
   センサを配置し、前記第２の磁性部材が前記磁石の磁束
   を遮断することで当該第２の磁性部材を検出することを
   特徴とする磁気式ポテンショメータ。