特許 6290075 位置検出センサ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6290075

(24)【登録日】2018年2月16日

(45)【発行日】2018年3月7日

(54)【発明の名称】位置検出センサ

(51)【国際特許分類】

   G01D 5/14 20060101AFI20180226BHJP

   G01B 7/00 20060101ALI20180226BHJP

【ＦＩ】

   G01D5/14 H

   G01B7/00 101H

【請求項の数】7

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2014-254821(P2014-254821)

(22)【出願日】2014年12月17日

(65)【公開番号】特開2016-114536(P2016-114536A)

(43)【公開日】2016年6月23日

【審査請求日】2017年1月6日

(73)【特許権者】

【識別番号】000010098

【氏名又は名称】アルプス電気株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】安田 由季子

(72)【発明者】

【氏名】徳永 一郎

(72)【発明者】

【氏名】児玉 優司

(72)【発明者】

【氏名】瀧川 眞喜人

【審査官】 深田 高義

(56)【参考文献】

【文献】 登録実用新案第３１９１５３０（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開平０５−２８０９１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平０４−０５３５１４（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｄ ５／１４

Ｇ０１Ｂ ７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

一方向へ延設して形成されるとともに前記一方向の両端に磁極を有するように磁化された磁石体と、該磁石体により生じる磁界の向きを検知可能な磁気検出部材と、を有し、
前記磁気検出部材が前記一方向と交差する側に前記磁石体と対向して配置され、
前記磁石体と前記磁気検出部材との相対的な移動に伴って変化する前記磁界の向きを検知して、移動する被検知物の位置を検出する位置検出センサにおいて、
前記磁石体は、前記一方向に棒状で形成されたベース部と、該ベース部の前記一方向における両端部に形成され少なくとも前記磁気検出部材側に突出する突出部と、を有し、
前記突出部は、前記一方向と交差する全方向に亘って突出して形成されていることを特徴とする位置検出センサ。

【請求項2】

一対の前記突出部の突出高さは、前記磁石体と前記磁気検出部材との間隔距離に対して、０．１１から０．２７の比率であることを特徴とする請求項１に記載の位置検出センサ。

【請求項3】

前記ベース部は、円柱形状に形成され、
前記突出部は、前記円柱形状の同心円となる円盤形状に形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の位置検出センサ。

【請求項4】

前記突出部に貫通孔が形成されており、
前記ベース部が前記貫通孔に挿入されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の位置検出センサ。

【請求項5】

前記ベース部と前記突出部とは一体の永久磁石からなることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の位置検出センサ。

【請求項6】

前記ベース部は、永久磁石からなり、
前記突出部は、軟質磁性体からなることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の位置検出センサ。

【請求項7】

前記突出部には、前記磁石体を固定するための取付部を有していることを特徴とする請求項６に記載の位置検出センサ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、移動する被検知物の位置を検出する非接触式の位置検出センサに関する。

【背景技術】

【0002】

非接触式の位置検出装置は、例えば、抵抗体との接触位置の変化に伴う出力電圧の変化から位置検出を行う接触式の位置検出装置と比較して、接触部分の摩耗がなく耐久性に優れているとともに、可動部分を気密にできるという利点を有している。このため、自動車におけるエキゾーストコントロールバルブやターボチャージャーの位置（開閉角度など）を測定するポジションセンサや家電における液体の圧力を測定する圧力測定装置等に用いられている。

【0003】

このような位置検出装置の従来例として、特許文献１では、検出対象物（可動体９０４）の移動に伴い移動する可動磁石９７２と可動磁石９７２の位置を検出するセンサ部（磁気抵抗効果素子９７６）とを有した位置検出センサ９５０を用いた非接触式の位置検出装置９００が提案されている。図１０は、従来例（特許文献１）における位置検出装置９００の分解斜視図である。

【0004】

図１０に示す位置検出装置９００は、可動磁石９７２及び磁気抵抗効果素子９７６を有した位置検出センサ９５０と、可動磁石９７２を収容して移動する可動体９０４と、磁気抵抗効果素子９７６が搭載された基板９５７を固定するセンサユニット支持体９０８と、位置検出センサ９５０、可動体９０４及びセンサユニット支持体９０８を収容するケース９０２及び蓋体９０３と、から構成されている。

【0005】

そして、位置検出センサ９５０には、可動磁石９７２及び磁気抵抗効果素子９７６を取り囲めるように平面視略コ字状に形成された磁性体（保護板９７４）が設けられており、位置検出装置９００が組み立てられた際には、保護板９７４の側板部９７４ａ（第１の対向部）が可動磁石９７２と対向するとともに、保護板９７４の側板部９７４ｂ（第２の対向部）が磁気抵抗効果素子９７６と対向するようになる。これにより、側板部９７４ａの対向面が可動磁石９７２からの磁場フラックスを確実に受け止め、保護板９７４の連結部９７４ｃを介して側板部９７４ｂに伝えることができるので、可動磁石９７２から流れる磁束を、側板部９７４ａ、連結部９７４ｃ及び側板部９７４ｂを介して再び可動磁石９７２に戻して、磁気抵抗効果素子９７６が検知する磁場の流れを安定させることができる。このため、各構成部品の相対的な位置関係を合わせるための煩雑な作業を要することなしに検出対象物（可動体９０４）の位置を正確に検出できるとともに、ストローク距離に対応させて磁石等を長くする必要がないので、位置検出センサ９５０の小型化を図ることができるとしている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１０−１８５８５４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら、従来例の位置検出センサ９５０を更に小型化したいと言う要望に対しては、可動磁石９７２及び磁気抵抗効果素子９７６を取り囲む磁性体（保護板９７４）を有しているので、難しいものがあった。一方、小型化のために、従来例の磁性体（保護板９７４）を除いた場合は、検出対象物（被検知物）の位置を正確に検出できるという良好な効果を失ってしまうという課題があった。

【0008】

本発明は、上述した課題を解決するもので、被検知物の位置を精度良く検出でき小型化が図れた位置検出センサを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

この課題を解決するために、本発明の位置検出センサは、一方向へ延設して形成されるとともに前記一方向の両端に磁極を有するように磁化された磁石体と、該磁石体により生じる磁界の向きを検知可能な磁気検出部材と、を有し、前記磁気検出部材が前記一方向と交差する側に前記磁石体と対向して配置され、前記磁石体と前記磁気検出部材との相対的な移動に伴って変化する前記磁界の向きを検知して、移動する被検知物の位置を検出する位置検出センサにおいて、前記磁石体が、前記一方向に棒状で形成されたベース部と、該ベース部の前記一方向における両端部に形成され少なくとも前記磁気検出部材側に突出する突出部と、を有し、前記突出部は、前記一方向と交差する全方向に亘って突出して形成されていることを特徴としている。

【0010】

これによれば、本発明の位置検出センサは、磁石体により生じる磁界が一対の突出部を結ぶように形成され、突出部を有しない場合と比較して、磁石体に沿うように形成される磁界領域が磁石体の両端側に広がり安定したものとなる。このため、組み立て等により磁石体と磁気検出部材との相対的な距離が変化した場合であっても、所望の位置で検知すべき磁界との差が小さく、検出精度の低下を防止することができる。しかも安定した磁界領域が磁石体の両端側に広がっているので、磁石体を長くすることなしに、より長い検出領域を確保することができる。このことにより、被検知物の位置を精度良く検出でき小型化が図れた位置検出センサを提供することができる。

【0011】

また、本発明の位置検出センサは、一対の前記突出部の突出高さが、前記磁石体と前記磁気検出部材との間隔距離に対して、０．１１から０．２７の比率であることを特徴としている。

【0012】

これによれば、突出部の突出高さと磁石体の全長とのバランスが良くなり、一対の突出部を結ぶように形成されて磁石体に沿う磁界が安定したものとなる。このことにより、検出精度、特に、組み立て等により磁石体と磁気検出部材との相対的な距離が変化した場合でのリニアリティ精度の低下を防止することができる。

【0013】

また、本発明の位置検出センサは、前記突出部が前記一方向と交差する全方向に亘って突出して形成されていることを特徴としている。

【0014】

これによれば、磁気検出部材側にだけ突出部が突出して形成されている場合と比較して、位置検出センサの組み立て時において、突出部の突出方向を磁気検出部材に対して厳密に位置合わせする必要がない。このことにより、位置検出センサの組み立てが容易になるとともに、突出部と磁気検出部材との相対的な位置精度が確保されて検出精度の低下を防止することができる。

【0015】

また、本発明の位置検出センサは、前記ベース部が円柱形状に形成され、前記突出部が前記円柱形状の同心円となる円盤形状に形成されていることを特徴としている。

【0016】

これによれば、磁気検出部材側にだけ突出部が突出して形成されている場合と比較して、位置検出センサの組み立て時において、突出部の突出方向を位置決めする必要がない。このことにより、位置検出センサの組み立てがより容易になるとともに、突出部と磁気検出部材との相対的な位置精度が確保されて検出精度の低下をより防止することができる。

【0017】

また、本発明の位置検出センサは、前記ベース部と前記突出部とは一体の永久磁石からなることを特徴としている。

【0018】

これによれば、部品点数を少なくでき、組み立てを容易にすることができる。また、突出部の寸法精度や配設位置精度が確保することができ、検出精度の低下をより一層防止することができる。

【0019】

また、本発明の位置検出センサは、前記ベース部が永久磁石からなり、前記突出部が軟質磁性体からなることを特徴としている。

【0020】

これによれば、永久磁石のベース部を単純な形状で形成することができるとともに、永久磁石で形成する部分を減らすことができる。このことにより、磁石体を容易にしかも安価に作製することができる。

【0021】

また、本発明の位置検出センサは、前記突出部には、前記磁石体を固定するための取付部を有していることを特徴としている。

【0022】

これによれば、移動する被検知物側或いは移動しない固定側に容易に固定することができる。また、永久磁石を加工する場合と比較して、容易に取付部を作製することができる。

【発明の効果】

【0023】

本発明の位置検出センサは、磁石体により生じる磁界が一対の突出部を結ぶように形成され、突出部を有しない場合と比較して、磁石体に沿うように形成される磁界領域が磁石体の両端側に広がり安定したものとなる。このため、組み立て等により磁石体と磁気検出部材との相対的な距離が変化した場合であっても、所望の位置で検知すべき磁界との差が小さく、検出精度の低下を防止することができる。しかも安定した磁界領域が磁石体の両端側に広がっているので、磁石体を長くすることなしに、より長い検出領域を確保することができる。このことにより、被検知物の位置を精度良く検出でき小型化が図れた位置検出センサを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】本発明の第１実施形態の位置検出センサを説明する図であって、位置検出センサが適用された位置検出装置の斜視図である。

【図2】本発明の第１実施形態の位置検出センサを説明する図であって、位置検出センサが適用された位置検出装置の上面図である。

【図3】本発明の第１実施形態の位置検出センサを説明する図であって、図３は、図２に示すＩＩＩ−ＩＩＩ線における位置検出装置の断面図である。

【図4】本発明の第１実施形態の位置検出センサを説明する図であって、図３の下限状態から磁石体が上方に移動して上限状態に位置した際の位置検出装置の断面図である。

【図5】本発明の第１実施形態の位置検出センサを説明する図であって、磁石体の斜視図である。

【図6】本発明の第１実施形態の位置検出センサを説明する模式図であって、磁石体と磁気検出部材の断面構成図である。

【図7】本発明の第１実施形態に係わる位置検出センサにおける効果を説明する図であって、図７（ａ）は、位置検出センサのシミュレーション結果（Ａ）であり、図７（ｂ）は、比較として行った比較例のシミュレーション結果（Ｚ）である。

【図8】本発明の第１実施形態に係わる位置検出センサにおける効果を説明する図であって、図８（ａ）は、位置検出センサのシミュレーション結果（Ｂ）であり、図８（ｂ）は、位置検出センサのシミュレーション結果（Ｃ）である。

【図9】本発明の第１実施形態に係わる位置検出センサにおける効果を説明する図であって、図９（ａ）は、磁石体が発生する磁気の流れを示した模式図であり、図９（ｂ）は、図９（ａ）に対し、突出部を有しない場合の比較例を示した模式図である。

【図10】従来例の位置検出装置の分解斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0025】

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

【0026】

［第１実施形態］
先ず、本発明の第１実施形態の位置検出センサ１０１が用いられる位置検出装置５００について、簡単に説明する。図１は、本発明の第１実施形態の位置検出センサ１０１を説明する図であって、位置検出センサ１０１が適用された位置検出装置５００の斜視図である。図２は、位置検出センサ１０１が適用された位置検出装置５００の上面図である。図３は、図２に示すＩＩＩ−ＩＩＩ線における位置検出装置５００の断面図である。なお、図３においては、磁石体２が下方側に移動した下限状態を示している。図４は、図３の下限状態から磁石体２が上方側に移動して上限状態に位置した際の位置検出装置５００の断面図である。

【0027】

位置検出装置５００は、図１及び図２に示すような外観を呈し、図３及び図４に示すように、外観を構成する上ケースＫ１１及び下ケースＫ１９と、一方向ＡＤ（図３及び図４に示すＺ方向）に移動する磁石体２及び磁界の向きを検知可能な磁気検出部材３を有した位置検出センサ１０１と、磁石体２と一体的に駆動可能な移動体２５と、磁石体２を移動させる駆動部２６と、を備えて構成されている。他に、位置検出装置５００は、磁石体２の一方向ＡＤへの移動を案内するガイド部材Ｇ１７と、外部機器と電気的に接続するためのコネクタＣＮが内蔵されたコネクタケースＨ１８と、図示しない減圧源等の空気式制御装置にチューブ等で接続されるフィッティングＦ１９と、を有している。なお、本発明の第１実施形態の位置検出センサ１０１については、位置検出装置５００の概要を説明した後、詳細に説明する。

【0028】

先ず、位置検出装置５００の上ケースＫ１１及び下ケースＫ１９は、金属材を加工して作製されており、上ケースＫ１１と下ケースＫ１９とが組み合わされた際には、図３及び図４に示すように、磁石体２及び駆動部２６を収容し、磁石体２が移動可能な収容部Ｋ１ｓを形成している。

【0029】

上ケースＫ１１の収容部Ｋ１ｓ内には、図３及び図４に示すように、ガイド部材Ｇ１７が配設されるとともに、上ケースＫ１１の外側の上方には、図１に示すように、コネクタケースＨ１８が配設されている。また、上ケースＫ１１には、図１に示すように、その中間部の側壁から側壁に対して垂直方向に延設されたフィッティングＦ１９が設けられている。このフィッティングＦ１９は、中空に形成されており、この中空により収容部Ｋ１ｓと外部とが空間で繋がっている。

【0030】

下ケースＫ１９には、図３及び図４に示すように、中央部に開口した開口部Ｋ１９ｈを有しており、後述する移動体２５の移動軸Ｊ５が挿通されている。そして、この開口部Ｋ１９ｈにより、下ケースＫ１９側の収容部Ｋ１ｓ内を大気圧に保持している。

【0031】

次に、位置検出装置５００の移動体２５は、磁石体２と一体的に移動動可能となっており、図３及び図４に示すように、磁石体２を固定するホルダ部Ｈ５と、ホルダ部Ｈ５が固着されたピストン部Ｐ５と、ピストン部Ｐ５に係合された移動軸Ｊ５と、移動軸Ｊ５と係合しピストン部Ｐ５の下方（図３に示すＺ２方向）に配設された補強板Ａ５と、を有して構成されている。

【0032】

移動体２５のホルダ部Ｈ５及びピストン部Ｐ５は、ポリブチレンテレフタレート樹脂（ＰＢＴ、polybutyleneterephtalate）等の合成樹脂を用いて射出成形されており、詳細な図示はしていないが、ピストン部Ｐ５は、円筒状に形成されて、その底面部Ｐ５ｂの中央には穴部を有している。

【0033】

移動体２５の補強板Ａ５は、金属材を用いて作製されており、詳細な図示はしていないが、円盤状に形成されて、その中央には貫通孔を有している。また、補強板Ａ５は、図３及び図４に示すように、補強板Ａ５とピストン部Ｐ５の底面部Ｐ５ｂとで、駆動部２６（後述するダイヤフラムＤ６）を挟む位置に配設されている。

【0034】

移動体２５の移動軸Ｊ５は、金属材を用いて作製されており、詳細な図示はしていないが、略円柱状に形成されている。そして、移動軸Ｊ５は、図３及び図４に示すように、移動軸Ｊ５の一方側の先端部がピストン部Ｐ５の穴部及び補強板Ａ５の貫通孔に挿通され、図示していない軸受けやリング等を用いて、ピストン部Ｐ５及び補強板Ａ５に固着されている。また、移動軸Ｊ５の他方側の先端部には、位置検出装置５００で検出したい操作対象部品（被検知物）が接続される。なお、図１では、他方側の端面が平面の円柱形状であるが、接続される操作対象部品との結合の都合により、種々の形状に変更が可能である。

【0035】

次に、位置検出装置５００の駆動部２６は、図３及び図４に示すように、収容部Ｋ１ｓ内を２つの空間に分けるダイヤフラムＤ６と、ダイヤフラムＤ６の底部２６ｂを付勢する付勢部材Ｆ６と、を有して構成されている。なお、２つの空間とは、ダイヤフラムＤ６の上ケースＫ１１側の減圧室とダイヤフラムＤ６の下ケースＫ１９側の大気室とを指している。

【0036】

駆動部２６のダイヤフラムＤ６は、弾性を有するゴム材を用いて作製されており、図３及び図４に示すように、上ケースＫ１１と下ケースＫ１９とに挟持されるフランジ部２６ｆと、変形自在な変形部２６ｅと、中央に移動軸Ｊ５が挿通される貫通穴を有する底部２６ｂと、から構成されている。また、前述したように、ダイヤフラムＤ６の底部２６ｂがピストン部Ｐ５の底面部Ｐ５ｂと補強板Ａ５とに挟持されて配設されているので、移動体２５の上下方向（図３及び図４に示すＺ方向）への移動に伴いダイヤフラムＤ６が変形しても、ダイヤフラムＤ６の底部２６ｂは、平面を保つことができる。

【0037】

駆動部２６の付勢部材Ｆ６は、両端を平面に研磨したコイルバネで、図３及び図４に示すように、一方端が上ケースＫ１１の天井面に当接し、他方端がピストン部Ｐ５の底面部Ｐ５ｂに当接している。そして、付勢部材Ｆ６は、ピストン部Ｐ５を下方に付勢している。

【0038】

以上のようにして構成された位置検出装置５００は、図３に示す下限状態から減圧室が減圧されると、ダイヤフラムＤ６が変形し、付勢部材Ｆ６の付勢力に抗してダイヤフラムＤ６の底部２６ｂが上方（図３に示すＺ１方向）に移動するようになる。そして、減圧室の減圧による力が付勢部材Ｆ６の付勢力より勝った場合には、図４の上限状態にまでダイヤフラムＤ６の底部２６ｂの移動が行われる。一方、減圧室の減圧が解除されると、付勢部材Ｆ６の付勢力により、図３の下限状態にまで、ダイヤフラムＤ６の底部２６ｂの移動が行われる。このようにして、駆動部２６が上下方向に移動することで、磁石体２及び移動体２５が上下方向に移動している。そして、位置検出装置５００は、移動する被検知物（検出したい操作対象部品）の位置を、本発明の第１実施形態の位置検出センサ１０１を用いて、検出するようにしている。

【0039】

次に、本発明の位置検出センサ１０１について、詳細に説明する。図５は、磁石体２の斜視図である。図６は、本発明の第１実施形態の位置検出センサ１０１を説明する模式図であって、磁石体２と磁気検出部材３の断面構成図である。

【0040】

本発明の第１実施形態の位置検出センサ１０１は、上ケースＫ１１及び下ケースＫ１９内の収容部Ｋ１ｓを一方向ＡＤ（図３及び図４に示すＺ方向）に沿って移動する磁石体２と、磁石体２の移動動作を検出する磁気検出部材３と、を有して構成されている。そして、位置検出センサ１０１は、磁石体２が移動する一方向ＡＤと交差する側に、磁気検出部材３を磁石体２と対向して配置して構成し、この磁石体２と磁気検出部材３との相対的な移動に伴って変化する磁界の向きを磁気検出部材３で検知している。これにより、磁石体２と連動して移動する被検知物（検出したい操作対象部品）の位置を検出できるようになっている。

【0041】

先ず、位置検出センサ１０１の磁石体２は、図５に示すように、一方向ＡＤに棒状に延設して形成されたベース部Ｍ２と、ベース部Ｍ２の一方向ＡＤにおける両端部に形成された突出部Ｔ２と、を有して構成されている。そして、磁石体２は、一方向ＡＤの両端に磁極を有するように磁化されている。

【0042】

磁石体２のベース部Ｍ２は、ネオジウム磁石等の永久磁石からなり、図５に示すように、円柱形状に形成されている。これにより、ベース部Ｍ２を単純な形状で形成することができるとともに、永久磁石で形成する部分を減らすことができる。このことにより、磁石体２を容易にしかも安価に作製することができる。

【0043】

磁石体２の突出部Ｔ２は、鉄または鉄合金等の軟質磁性体からなり、図５に示すように、ベース部Ｍ２の円柱形状の同心円となる外形を有した円盤形状に形成されており、ベース部Ｍ２の両端部にそれぞれ装着されている。なお、本発明の第１実施形態では、円盤形状の中心部に貫通孔を設けた円環形状に形成されているが、これに限るものではなく、例えば、ベース部Ｍ２側に凹部を設けた形状とし、ベース部Ｍ２と凹部とを嵌めて装着する構成でも良い。

【0044】

そして、位置検出センサ１０１が組み立てられた際には、図３及び図４に示すように、この突出部Ｔ２の一部は、磁気検出部材３に対して、磁気検出部材３側に突出するように配設されている。これにより、磁石体２により生じる磁界が一対の突出部Ｔ２を結ぶように形成され、突出部Ｔ２を有しない場合と比較して、磁石体２に沿うように形成される磁界領域が磁石体２の両端側に広がるようになる。言い換えると、磁石体２の両端側においても磁石体２により平行な磁界が形成され、磁石体２に平行な磁界領域が広がり、磁気検出部材３が受ける磁界領域が安定したものとなる。このため、磁石体２を長くすることなしに、より長い検出領域を確保することができる。

【0045】

また、本発明の第１実施形態では、突出部Ｔ２が円盤形状に形成されて円柱形状のベース部Ｍ２に装着されているので、突出部Ｔ２が一方向ＡＤと交差する全方向に亘って突出して形成されるように構成されている。これにより、磁気検出部材３側にだけ突出部Ｔ２が突出して形成されている場合と比較して、位置検出センサ１０１の組み立て時において、突出部Ｔ２の突出方向を磁気検出部材３に対して厳密に位置合わせする必要がなく、位置検出センサ１０１を容易に組み立てることができる。

【0046】

また、一対の突出部Ｔ２の突出高さＴＨ（図６を参照）は、いずれも同じ高さに設定されており、磁石体２の磁気検出部材３側の表面と磁気検出部材３の感磁点との間隔距離ＳＤ（図６を参照）に対して、０．１１から０．２７の比率にするのが好適である。これにより、突出部Ｔ２の突出高さＴＨと磁石体２の全長とのバランスが良くなり、一対の突出部Ｔ２を結ぶように形成されて磁石体２に沿う磁界が安定したものとなる。また、突出部Ｔ２の幅ＴＷ（図６を参照）は、磁気検出部材３の幅と同等若しくは少し広めに設定するのが好適である。

【0047】

また、軟磁性体からなる突出部Ｔ２には、図５に示すように、磁石体２を移動体２５のホルダ部Ｈ５に固定するための取付部Ｔ２ｒが形成されている。この取付部Ｔ２ｒは、本発明の第１実施形態では、貫通孔となっており、ネジ等を用いて突出部Ｔ２をネジ止めすることにより、磁石体２を容易に固定することができる。また、軟磁性体からなる突出部Ｔ２なので、永久磁石を加工して取付部Ｔ２ｒを設ける場合と比較して、容易に取付部Ｔ２ｒを作製することができる。

【0048】

最後に、位置検出センサ１０１の磁気検出部材３は、ホール素子を２つ用いており、詳細な図示はしていないが、半導体素子と併せて熱硬化性の合成樹脂でパッケージングされて、回路基板に搭載されている。この２つのホール素子は、図５に示すＺ方向及びＸ方向にそれぞれ感度軸を有している。そして、磁気検出部材３は、一方向ＡＤと交差する側に磁石体２と対向して配置され、磁石体２の上下方向の動作に伴う磁界の変化を２軸のホール素子により検出して、磁石体２の位置を検出している。

【0049】

この位置検出センサ１０１は、前述したように、磁気検出部材３が受ける磁界領域が安定したものとなっているので、組み立て等により磁石体２と磁気検出部材３との相対的な距離が変化した場合であっても、磁気検出部材３が所望の位置で検知すべき磁界との差が小さく、検出精度の低下が防止されている。特に、突出部Ｔ２を有しない場合と比較して、磁石体２の両端部における検出精度の低下が防止されている。

【0050】

［実施例］
以上のように構成された位置検出センサ１０１について、シミュレーションを行い、効果の検証を行った。図７は、位置検出センサ１０１における効果を説明する図であって、図７（ａ）は、位置検出センサ１０１のシミュレーション結果（Ａ）であり、図７（ｂ）は、比較として行った比較例のシミュレーション結果（Ｚ）である。なお、図７の縦軸は、基準の間隔距離ＳＤの位置で得られる磁気検出部材３の出力値に対する差（変動差）の割合であり、図７の横軸は、磁気検出部材３が移動するストロークＳＴである。また、図８は、位置検出センサ１０１における効果を説明する図であって、図８（ａ）は、位置検出センサ１０１のシミュレーション結果（Ｂ）であり、図８（ｂ）は、位置検出センサ１０１のシミュレーション結果（Ｃ）である。なお、図８の縦軸は、基準の間隔距離ＳＤの位置で得られる磁気検出部材３の出力値に対する差（変動差）の割合であり、図８（ａ）の横軸は、ストロークＳＴに対する磁石体長ＭＬの比率であり、図８（ｂ）の横軸は、間隔距離ＳＤに対する突出高さＴＨの比率である。また、説明を分かり易くするため、図８（ａ）には、比較例のシミュレーション結果（図中に示すＺ１）を２点鎖線で示している。図９は、位置検出センサ１０１における効果を説明する図であって、図９（ａ）は、磁石体２が発生する磁気の流れを示したシミュレーション結果に模式図であり、図９（ｂ）は、図９（ａ）に対し、突出部Ｔ２を有しない場合の比較例のシミュレーション結果を示した模式図である。

【0051】

また、シミュレーションで用いた各サイズ（図６に示すサイズ）は、次のような値となっている。先ず、図７及び図８で共通するサイズとして、基準の間隔距離ＳＤを７．２５（ｍｍ）と固定して、この基準値から±２（ｍｍ）の間隔距離ＳＤが変動するとした。図７に示す実線の値は、基準値から＋２（ｍｍ）ずれた時の結果を示し、図７に示す破線の値は、基準値から−２（ｍｍ）ずれた時の結果を示している。また、磁気検出部材３が移動するストロークＳＴを１２（ｍｍ）と固定した。図７に示すストロークＳＴは、磁石体長ＭＬの中心と対向する位置を“０"として表している。

【0052】

次に、図７では、磁石体２の磁石体長ＭＬを２５（ｍｍ）に固定し、ベース部径ＭＷを１０．７（ｍｍ）に固定した。また、図７（ａ）では、突出部Ｔ２の幅ＴＷを２．５（ｍｍ）に固定し、突出高さＴＨを１．６（ｍｍ）に固定した。なお、この際のストロークＳＴに対する磁石体長ＭＬの比率は２．１であり、突出高さＴＨと間隔距離ＳＤとの比率は０．２２である。また、図７（ｂ）では、比較例なので、突出部Ｔ２を設けない構成とした。

【0053】

次に、図８（ａ）では、磁石体２の磁石体長ＭＬを１２（ｍｍ）から３０（ｍｍ）と可変させ、磁石体２のベース部径ＭＷを１０．７（ｍｍ）に固定し、突出高さＴＨを１．６（ｍｍ）に固定し、突出部Ｔ２の幅ＴＷを２．５（ｍｍ）に固定した。なお、この際の突出高さＴＨと間隔距離ＳＤとの比率は０．２２である。最後に、図８（ｂ）では、磁石体２の磁石体長ＭＬを３０（ｍｍ）に固定し、ベース部径ＭＷを１０．７（ｍｍ）に固定し、突出部Ｔ２の幅ＴＷを２．５（ｍｍ）に固定し、突出高さＴＨを１．０（ｍｍ）から３．６（ｍｍ）と可変させた。なお、この際のストロークＳＴに対する磁石体長ＭＬの比率は２．５である。

【0054】

本発明の第１実施形態の位置検出センサ１０１は、図７（ｂ）に示す突出部Ｔ２を有しない比較例の結果（Ｚ）と比較して、図７（ａ）に示すように、磁気検出部材３で得られる出力値の変動差（リニアリティ）が大幅に低減されている。これは、図９（ａ）に示すように、磁石体２により生じる磁界が一対の突出部Ｔ２を結ぶように形成され、磁石体２に沿うように形成される磁界領域が磁石体２の両端側に広がり安定したものとなっているからである。一方、突出部Ｔ２を有しない比較例では、図９（ｂ）に示すように、磁界が磁石体７０２の両端部間を結ぶように形成され、磁石体７０２に沿うように形成される磁界領域が狭まっている。以上のことにより、位置検出センサ１０１は、組み立て等により磁石体２と磁気検出部材３との相対的な距離が変化した場合であっても、所望の位置で検知すべき磁界との差が小さく、検出精度の低下を防止することができる。

【0055】

また、位置検出センサ１０１は、図８（ａ）に示す比較例のシミュレーション結果Ｚ１と比較して、図８（ａ）に示すように、いずれの磁石体長ＭＬにおいて、磁気検出部材３で得られる出力値の変動差（リニアリティ）が大幅に低減されている。これは、磁石体２を長くすることなしに、より長い検出領域を確保することができるということである。逆に、同じ変動差（リニアリティ）を得ようとした場合、比較例よりストロークＳＴに対する磁石体長ＭＬの比率を小さくすることができる。つまり、磁石体長ＭＬを短くすることができ、位置検出センサ１０１の小型化を図ることができる。

【0056】

また、位置検出センサ１０１における突出部Ｔ２の突出高さＴＨには、図８（ｂ）に示すように、間隔距離ＳＤに対に対する比率に極小値（図８（ｂ）では０．２１前後）を有している。つまり、間隔距離ＳＤに対する突出高さＴＨの比率が大きくなるにつれ、徐々にリニアリティが向上し、ある比率（極小値）を超えると、徐々にリニアリティが低下するようになる。これは、突出部Ｔ２の突出高さＴＨと磁石体２の全長（磁石体長ＭＬ）とのバランスがある比率で良くなり、一対の突出部Ｔ２を結ぶように形成されて磁石体２に沿う磁界が安定したものとなるからである。これにより、一対の突出部Ｔ２の突出高さＴＨが、磁石体２と磁気検出部材３との間隔距離ＳＤに対して、０．１１から０．２７の比率であるのが好適である。

【0057】

以上のように構成された本発明の第１実施形態の位置検出センサ１０１における、効果について、以下に纏めて説明する。

【0058】

本発明の第１実施形態の位置検出センサ１０１は、磁石体２が一方向ＡＤに棒状で形成されたベース部Ｍ２の両端部に磁気検出部材３側に突出する突出部Ｔ２を有しているので、磁石体２により生じる磁界が一対の突出部Ｔ２を結ぶように形成され、突出部Ｔ２を有しない場合と比較して、磁石体２に沿うように形成される磁界領域が磁石体２の両端側に広がり安定したものとなる。このため、組み立て等により磁石体２と磁気検出部材３との相対的な距離が変化した場合であっても、所望の位置で検知すべき磁界との差が小さく、検出精度の低下を防止することができる。しかも安定した磁界領域が磁石体２の両端側に広がっているので、磁石体２を長くすることなしに、より長い検出領域を確保することができる。このことにより、被検知物の位置を精度良く検出でき小型化が図れた位置検出センサ１０１を提供することができる。

【0059】

また、一対の突出部Ｔ２の突出高さＴＨが、磁石体２と磁気検出部材３との間隔距離ＳＤに対して、０．１１から０．２７の比率であるので、突出部Ｔ２の突出高さＴＨと磁石体２の全長とのバランスが良くなり、一対の突出部Ｔ２を結ぶように形成されて磁石体２に沿う磁界が安定したものとなる。このことにより、検出精度、特に、組み立て等により磁石体２と磁気検出部材３との相対的な距離が変化した場合でのリニアリティ精度の低下を防止することができる。

【0060】

また、突出部Ｔ２が一方向ＡＤと交差する全方向に亘って突出して形成されているので、磁気検出部材３側にだけ突出部Ｔ２が突出して形成されている場合と比較して、位置検出センサ１０１の組み立て時において、突出部Ｔ２の突出方向を磁気検出部材３に対して厳密に位置合わせする必要がない。このことにより、位置検出センサ１０１の組み立てが容易になるとともに、突出部Ｔ２と磁気検出部材３との相対的な位置精度が確保されて検出精度の低下を防止することができる。

【0061】

また、突出部Ｔ２がベース部Ｍ２の円柱形状の同心円となる円盤形状に形成されているので、磁気検出部材３側にだけ突出部Ｔ２が突出して形成されている場合と比較して、位置検出センサ１０１の組み立て時において、突出部Ｔ２の突出方向を位置決めする必要がない。このことにより、位置検出センサ１０１の組み立てがより容易になるとともに、突出部Ｔ２と磁気検出部材３との相対的な位置精度が確保されて検出精度の低下をより防止することができる。

【0062】

また、磁石体２のベース部Ｍ２を永久磁石、磁石体２の突出部Ｔ２を軟磁性体としたので、永久磁石のベース部Ｍ２を単純な形状で形成することができるとともに、永久磁石で形成する部分を減らすことができる。このことにより、磁石体２を容易にしかも安価に作製することができる。

【0063】

また、突出部Ｔ２には磁石体２を固定するための取付部Ｔ２ｒを有しているので、移動する被検知物側に容易に固定することができる。また、軟磁性体からなる突出部Ｔ２なので、永久磁石を加工する場合と比較して、容易に取付部Ｔ２ｒを作製することができる。

【0064】

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば次のように変形して実施することができ、これらの実施形態も本発明の技術的範囲に属する。

【0065】

＜変形例１＞
上記第１実施形態では、磁石体２のベース部Ｍ２を永久磁石、磁石体２の突出部Ｔ２を軟磁性体とした構成にしたが、磁石体２のベース部Ｍ２と突出部とは一体の永久磁石として構成しても良い。これにより、部品点数を少なくでき、組み立てを容易にすることができる。また、突出部の寸法精度や配設位置精度を確保することができ、検出精度の低下を防止することができる。

【0066】

＜変形例２＞
上記第１実施形態では、突出部Ｔ２が一方向ＡＤと交差する全方向に亘って突出して形成された構成としたが、これに限るものではなく、少なくとも磁気検出部材３側に突出する突出部であれば良い。

【0067】

＜変形例３＞
上記第１実施形態では、突出部Ｔ２がベース部Ｍ２の円柱形状の同心円となる円盤形状に形成された構成としたが、これに限るものではない。例えば、突出部を多角形に形成し、その辺に対応した突出部の部分の突出高さＴＨを各々変えた構成にしても良い。これにより、磁石体２と磁気検出部材３との間隔距離ＳＤを、場合により変化させることもでき、その変化した場合に対応して、最適な突出部の突出高さＴＨに設定することができる。

【0068】

＜変形例４＞
上記第１実施形態では、取付部Ｔ２ｒとして、簡易な貫通孔を用いたが、これに限るものではなく、例えば円盤形状の突出部Ｔ２から延出させたフック状の取付部でも良い。その際には、磁気検出部材３と対向する側とは反対側の突出部に取付部を設けるのがより好ましい。

【0069】

＜変形例５＞
上記第１実施形態では、磁石体２のベース部Ｍ２として、単純な形状の円柱形状の永久磁石を用いた構成としたが、これに限るものではなく、例えば円筒形状の永久磁石を用いてベース部を構成しても良い。その際には、円柱状の軸部を有した磁石ホルダを用い、この軸部をベース部の円筒内に挿入して、磁石体を保持するようにしても良い。更に、移動体２５のホルダ部Ｈ５にこの軸部を設けて、磁石ホルダとしても良い。

【0070】

＜変形例６＞
上記第１実施形態では、磁気検出部材３としてホール素子を用いたが、これに限るものではなく、例えば、ＧＭＲ(Giant Magneto Resistive)素子、ＭＲ(Magneto Resistive)素子、ＡＭＲ(Anisotropic Magneto Resistive)素子、ＴＭＲ(Tunnel Magneto Resistive)素子等であっても良い。

【0071】

＜変形例７＞
上記第１実施形態では、位置検出センサ１０１が位置検出装置５００に適用された場合の例で説明を行ったが、これに限るものではなく、本発明の位置検出センサは、移動する被検知物の位置を検出する装置に、適宜、利用することができる。

【0072】

本発明は上記実施の形態に限定されず、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更することが可能である。

【符号の説明】

【0073】

２ 磁石体
Ｍ２ ベース部
Ｔ２ 突出部
Ｔ２ｒ 取付部
３ 磁気検出部材
ＡＤ 一方向
ＳＤ 間隔距離
ＴＨ 突出高さ
１０１ 位置検出センサ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】