特開 2024-128678 パルス信号発生器およびエンコーダ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024128678

(43)【公開日】2024-09-24

(54)【発明の名称】パルス信号発生器およびエンコーダ

(51)【国際特許分類】

   G01D 5/245 20060101AFI20240913BHJP

【ＦＩ】

G01D5/245 W

【審査請求】未請求

【請求項の数】14

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023037801

(22)【出願日】2023-03-10

(71)【出願人】

【識別番号】000103792

【氏名又は名称】オリエンタルモーター株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】521251039

【氏名又は名称】小関 栄男

(74)【代理人】

【識別番号】110002310

【氏名又は名称】弁理士法人あい特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】寳田 明彦

(72)【発明者】

【氏名】染谷 雅行

(72)【発明者】

【氏名】小関 栄男

【テーマコード（参考）】

2F077

【Ｆターム（参考）】

2F077NN17

2F077PP13

2F077VV02

(57)【要約】

【課題】小型化、分解能向上、配置自由度の向上に寄与するパルス信号発生器を提供する。
【解決手段】パルス信号発生器１は、発電センサ１００と磁界発生源４００とを含む。発電センサ１００は、軸方向ｘに印加される交番磁界によって大バルクハウゼン効果を発現する磁性ワイヤ１１０と、磁性ワイヤに巻回されたコイル１２０と、磁性ワイヤの両端部にそれぞれ磁気的に結合された一対の磁束伝導片１３０，１３１と、を含む。一対の磁束伝導片は、軸方向に直交する軸直交方向ｚに互いに平行に延びる一対の軸直交部１３３と、軸直交部の先端部から軸方向に沿って互いに接近する方向に延びる一対の軸平行部１３４と、を備えている。発電センサは、軸平行部に対して磁性ワイヤとは反対側を検出領域１４０とするように構成されている。磁界発生源は、発電センサとの相対運動によって検出領域を通る軌道３０に沿って移動する磁極４０１を有する。
【選択図】図１Ａ

【特許請求の範囲】

【請求項1】

発電センサと磁界発生源との相対運動によってパルス信号を発生するパルス信号発生器であって、
前記発電センサは、
軸方向に印加される交番磁界によって大バルクハウゼン効果を発現する磁性ワイヤと、
前記磁性ワイヤに巻回されたコイルと、
前記磁性ワイヤの両端部にそれぞれ磁気的に結合された一対の軟磁性体部品を持ち、前記磁性ワイヤの前記軸方向の中心位置に設定される対称面に関して互いに対称な一対の磁束伝導片と、を含み、
前記一対の磁束伝導片は、前記磁性ワイヤの両端部がそれぞれ固定され前記磁性ワイヤの両端部から前記軸方向に直交する軸直交方向に互いに平行に延びる一対の軸直交部と、前記軸直交部の先端部から前記軸方向に沿って互いに接近する方向に延び、近接端同士が前記軸方向に間隔を空けて対向する一対の軸平行部と、を備え、
前記間隔の前記軸方向の距離が、前記磁性ワイヤとの結合位置における前記一対の軸直交部の間の前記軸方向の距離の５％～５０％であり、
前記軸平行部に対して前記磁性ワイヤとは反対側を検出領域とするように構成されており、
前記発電センサと前記磁界発生源とは、前記軸直交方向のギャップを有するように配置されており、
前記磁界発生源は、前記相対運動によって前記検出領域を通る軌道に沿って移動する少なくとも一つの磁極を有し、前記軌道は、前記検出領域において前記軸方向と平行な直線部、または前記検出領域において前記軸方向と平行な接線を有する円弧部を含む、
パルス信号発生器。

【請求項2】

前記一対の磁束伝導片は、前記検出領域に配置される磁界発生源から前記磁性ワイヤの軸方向中間部に向かう磁界をシールドし、当該一対の磁束伝導片を含む空間に形成する磁界を前記軸方向の磁界に補正して前記磁性ワイヤに印加するように構成されている、請求項１に記載のパルス信号発生器。

【請求項3】

前記間隔の前記軸方向の距離が、前記磁性ワイヤとの結合位置における前記一対の軸直交部の間の前記軸方向の距離の２０％～４０％である、請求項１に記載のパルス信号発生器。

【請求項4】

前記磁束伝導片の前記軸直交部は、前記軸方向に貫通する穴または溝が形成されたワイヤ配置部を有し、
前記磁性ワイヤは前記ワイヤ配置部において前記軸直交部を貫通して、前記軸直交部に固定されている、請求項１に記載のパルス信号発生器。

【請求項5】

前記磁性ワイヤとの結合位置における前記軸直交部の前記軸方向の厚みが、前記磁性ワイヤの全長の１０％～２０％である、請求項１に記載のパルス信号発生器。

【請求項6】

前記軟磁性体部品は、保磁力が前記磁性ワイヤの保磁力以下であり、かつ透磁率が５００以上の材料からなる、請求項１に記載のパルス信号発生器。

【請求項7】

前記発電センサは、前記検出領域に臨むように前記磁束伝導片の前記軸平行部に設けられた面実装用の外部端子電極をさらに含む、請求項１に記載のパルス信号発生器。

【請求項8】

前記発電センサと前記磁界発生源との間にプリント基板が介装されている、請求項１に記載のパルス信号発生器。

【請求項9】

前記磁界発生源は、前記磁極を有する磁石を含み、
前記磁極が前記検出領域内で前記軌道上にあるとき、前記磁性ワイヤと前記磁石との前記軸直交方向の距離は、前記磁性ワイヤの全長の５０％以下である、請求項１に記載のパルス信号発生器。

【請求項10】

前記軌道が前記直線部を有し、
前記磁界発生源は、複数の前記磁極を有し、
前記複数の磁極の磁極ピッチは、前記磁性ワイヤと前記一対の磁束伝導片のそれぞれの前記軸直交部とが交差する一対の交差部における前記軸方向の中心位置の間の距離よりも短く、かつ当該距離の半分よりも長い、請求項１に記載のパルス信号発生器。

【請求項11】

前記軌道が前記円弧部を有し、
前記磁界発生源は、複数の前記磁極を有し、
前記円弧部において前記複数の磁極の前記中心軸線まわりの角度ピッチが、前記磁性ワイヤと前記一対の磁束伝導片のそれぞれの前記軸直交部とが交差する一対の交差部における前記軸方向の中心位置に前記中心軸線から垂直に延ばした一対の半直線の挟角よりも小さく、かつ当該挟角の半分よりも大きい、請求項１に記載のパルス信号発生器。

【請求項12】

前記軌道が前記円弧部を有し、
前記磁界発生源は、前記磁極を有する磁石を含み、
前記磁極が前記円弧部を通るときの前記磁石の回転軌跡の外周半径は、前記中心軸線から前記磁束伝導片の最近端までの距離より大きく、かつ前記中心軸線から前記磁束伝導片の最遠端までの距離よりも小さい、請求項１に記載のパルス信号発生器。

【請求項13】

前記磁界発生源は、円盤状またはリング状の単一磁石を有する、請求項１に記載のパルス信号発生器。

【請求項14】

請求項１～１３のいずれか一項に記載のパルス信号発生器を備えるエンコーダ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、磁界の変化に応答して電力を発生する発電センサを用いるパルス信号発生器、およびそれを備えるエンコーダに関する。

【背景技術】

【0002】

大バルクハウゼン効果（大バルクハウゼンジャンプ）を有する磁性ワイヤは、ウィーガンドワイヤまたはパルスワイヤの名で知られている。この磁性ワイヤは、芯部とその芯部を取り囲むように設けられた表皮部とを備えている。芯部および表皮部の一方は弱い磁界でも磁化方向の反転が起きるソフト（軟磁性）層であり、芯部および表皮部の他方は強い磁界を与えないと磁化方向が反転しないハード（硬磁性）層である。このような磁性ワイヤにコイルを巻回することにより、発電センサを構成することができる。

【0003】

ハード層とソフト層とがワイヤの軸方向に沿って同じ向きに磁化されているときに、その磁化方向とは反対方向の外部磁界強度が増加して或る磁界強度に達すると、ソフト層の磁化方向が反転する。この磁化方向の反転は、磁性ワイヤの或る部分を開始位置としてワイヤ全体に伝播し、ソフト層の磁化方向が一斉に反転する。このとき、大バルクハウゼン効果が発現し、磁性ワイヤに巻かれたコイルにパルス信号が誘発される。上述の外部磁界強度がさらに増加し、或る磁界強度に達すると、ハード層の磁化方向が反転する。

【0004】

この明細書では、ソフト層の磁化方向が反転するときの磁界強度を「動作磁界」といい、ハード層の磁化方向が反転するときの磁界強度を「安定化磁界」という。

【0005】

コイルから得られる出力電圧は、入力磁界（外部磁界）の変化スピードにかかわらず一定であり、入力磁界に対するヒステリシス特性を持つためチャタリングがない、などの特徴を有する。そのため、コイルから生成されるパルス信号は、位置検出装置などに使用される。コイルからの出力は電力を持つため、外部電力の供給を要しない発電型のセンサ（発電センサ）を構成できる。

【0006】

大バルクハウゼン効果が発現するためには、ハード層およびソフト層の磁化方向が一致している状態から、ソフト層のみの磁化方向が反転することが必要である。ハード層およびソフト層の磁化方向が不一致の状態で、ソフト層のみの磁化方向が反転したとしても、パルス信号は生じないか、あるいは生じたとしても非常に小さい。

【0007】

また、得られる電力を最大化するためには、磁性ワイヤ全体の磁化方向が揃っている状態から、ソフト層の磁化反転が磁性ワイヤ全体に及ぶことが重要である。磁性ワイヤの磁化方向が部分的に揃っていない場合には、非常に小さいパルス信号が得られるに過ぎない。そのため、磁性ワイヤの全体に一様な磁界がかかることが好ましい。

【0008】

このように、発電センサが安定して十分な電力のパルス信号を発生するための条件として、磁性ワイヤにかかる磁界に関して以下の条件がある。
（１）磁界の向きが磁性ワイヤと平行であること。
（２）磁界の強さが十分な大きさであること（安定化磁界以上）。
（３）磁界の向き、強さが磁性ワイヤ全体にわたって均一であること。

【0009】

発電センサを用いるパルス信号発生器は、たとえば、特許文献１，２，３に開示されている。

【0010】

特許文献１の図３には、回転中心まわりに回転する２極磁石からなる磁界発生部と、回転中心からオフセットした位置で磁界発生部に対向する発電素子（発電センサ）とが示されている。発電素子は、磁性ワイヤの両端に設けられた集磁部材を有し、それらの集磁部材は磁界発生部に向かって回転中心軸方向に平行に延びている。この集磁部材は、オフセット配置による磁束減少の影響を緩和する。すなわち、集磁部材は、より磁石に近い位置から磁束を集めることで、磁性ワイヤにかかる磁束を強め、パルス信号の出力位相差を改善する。また、磁界発生部に向かって延びる集磁部材の働きによって、磁性ワイヤの磁束密度の均一性が向上し、発電特性の低下を抑制できる。特許文献１の実施例では、磁性ワイヤ長１０ｍｍ～１３ｍｍに対して磁石の直径は２０ｍｍ～２２ｍｍであり、磁性ワイヤと磁石表面との距離は６ｍｍ～９ｍｍである。

【0011】

オフセット配置により減少する磁界を増やすためには、磁石と発電センサの距離を縮めればよい。しかしながら、距離を小さくすると、特許文献１の図１の発電センサの構造では、オフセット配置のときに、磁石から磁性ワイヤの軸方向中間部に磁束が入り、特性が悪化する。したがって、磁石と磁性ワイヤとの距離を十分に確保し、磁性ワイヤの軸方向中間部に入る磁界を問題のないレベルまで下げる必要がある。そめため、磁性ワイヤと磁石の間の距離が必要であり、小型化が難しい。特許文献１では、距離を離したことによる磁界の不足を補うため集磁部材を磁石に向かって延ばして、磁石近傍の磁界を集めて磁性ワイヤに誘導することで、動作に必要な磁界を確保している。

【0012】

集磁部材を磁石に近づければ近づけるほど磁界は強くできるが、別の問題が生じる。発電センサのオフセット配置と２極磁石との組合せにおいては、磁石近傍の磁界には、回転角に対して変化の少ない平坦部が本質的に現れる。この平坦部は、磁性ワイヤの長さに対するオフセット量の割合が大きいほど大きい。集磁部材と磁石の距離が近いほど、その影響が大きく出るため、近づけすぎるとパルス発生位置の位相差（ヒステリシス）が増大する。このことは、特許文献１においては、同文献の図１６を参照して説明されている。同文献では、磁性ワイヤ軸方向中間部に入る磁界の影響は、磁束密度分布の均一性と表現されている。集磁部材の構成部分を、磁性ワイヤを挟んで磁界発生部とは反対側の第１構成部と磁界発生部側の第２構成部とに分けて考える場合に、第２構成部の第１構成部に対する体積比を大きくすることは、集磁部材をより磁石に近づけることに該当する。

【0013】

また、特許文献１の図１の集磁部材の形状は、磁石に対向する面積が少なく集磁効率が悪い。前述の理由のために集磁部材を磁石にあまり近づけることはできないため、動作に必要な磁界を得るためには大きな磁石が必要になる。したがって、小型化が難しい。

【0014】

特許文献２では、磁界発生源として４つの磁石を使用し、１２０度の角度間隔で配置された３個の発電センサに対して２周期／回転の磁界変化を与えている。磁石は半径Ｒの回転軌道上を移動し、発電センサの両端部が回転軌道上に整合するように配置されている。回転軸を中心とする円周接線方向に発電センサを配置することにより、半径方向に沿う配置よりも小型化が可能である、と説明されている。円周接線方向に発電センサを配置した場合、その両端に極性の異なる磁石が対向するときに磁性ワイヤに磁束が通ってパルス発生動作が生じる。一方、磁石が発電センサの中央の位置にあるときは、磁性ワイヤの軸方向中間部から両端に向かう異なる方向の磁束が発生し、動作に悪影響を与える。特許文献２では磁性ワイヤの軸方向中間部に向かう磁束を遮断する隔壁部材を発電センサとは別に備えることにより悪影響を排除している。

【0015】

特許文献２の場合、磁性ワイヤ軸方向中間部に向かう磁界は隔壁部材により遮断されるため、同文献の図１に示されているとおり、磁石と発電センサとのギャップを小さくすることができる。

【0016】

しかし、特許文献２の構成では、磁束を遮断する隔壁部材を設ける必要があるので、コストがかかる。また、磁石中心軌道が、発電センサの両端を通過する必要があるので、磁界発生部のサイズは、それ以上、小さくできない。さらに、磁石ピッチ（磁極ピッチ）は磁性ワイヤ長とほぼ同じである必要がある。そのため、さらなる小型化や着磁極数をさらに増やすことは難しい。

【0017】

特許文献３の図２では、回転運動する４つの角型磁石に合わせて設計された磁性体（集磁部材）を備えた発電センサ用いてパルス信号を発生する。また、特許文献３の回転検出部は、発電センサとは別の構成であるサイドヨークを備えている。サイドヨークは、発電センサと磁石とが向かいあったときに、磁石の磁束が磁性ワイヤに向かわないように、すなわち、隣の磁石に向かうようにしている。このサイドヨークの働きにより、磁石と発電センサとを比較的近接した位置に配置できる。

【0018】

しかしながら、特許文献３の構成は、磁石の回転軌道の外側に発電センサを配置する必要があり、小型化が難しい。また、磁石形状に合わせた磁性体（集磁部材）を備えた発電センサは汎用性に欠ける。しかも、サイドヨークを設ける必要があるので、コストがかかるという問題がある。

【0019】

計測装置には小型化の要求があり、それに使用されるパルス信号発生器についても小型化要求が高い。また、計測装置の分解能向上のために、発電センサと多極磁石とを組み合わせてパルス信号発生器が構成される場合も多い。

【0020】

また、計測装置によっては、回転軸を貫通させたい場合も多く、回転軸中心上に部品を配置できない場合がある。軸中心上に発電センサを置かない場合、発電センサの配置の選択肢としては、半径方向、円周接線方向の２種類があるが、前者は半径が大きくなってしまうので、小型化には後者が向く。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0021】

【特許文献1】特許第７１０９７１３号公報

【特許文献2】特許第５９６４１１７号公報

【特許文献3】特許第６９５９５８８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0022】

この発明の一実施形態は、小型化、分解能向上および配置自由度の向上に対応可能な構造のパルス信号発生器を提供する。また、この発明の一実施形態は、そのようなパルス信号発生器を有するエンコーダを提供する。

【課題を解決するための手段】

【0023】

１．発電センサと磁界発生源との相対運動によってパルス信号を発生するパルス信号発生器。前記発電センサは、軸方向に印加される交番磁界によって大バルクハウゼン効果を発現する磁性ワイヤと、前記磁性ワイヤに巻回されたコイルと、前記磁性ワイヤの両端部にそれぞれ磁気的に結合された一対の軟磁性体部品からなり、前記磁性ワイヤの前記軸方向の中心位置に設定される対称面に関して互いに対称な一対の磁束伝導片と、を含む。前記一対の磁束伝導片は、前記磁性ワイヤの両端部がそれぞれ固定され前記磁性ワイヤの両端部から前記軸方向に直交する軸直交方向に互いに平行に延びる一対の軸直交部と、前記軸直交部の先端部から前記軸方向に沿って互いに接近する方向に延び、近接端同士が前記軸方向に間隔を空けて対向する一対の軸平行部と、を備えている。前記近接端同士の前記間隔の前記軸方向の距離は、前記磁性ワイヤとの結合位置における前記一対の軸直交部の間の前記軸方向の距離の５％～５０％である。前記発電センサは、前記軸平行部に対して前記磁性ワイヤとは反対側を検出領域とするように構成されている。前記発電センサと前記磁界発生源とは、前記軸直交方向のギャップを有するように配置されている。前記磁界発生源は、前記相対運動によって前記検出領域を通る軌道に沿って移動する少なくとも一つの磁極を有する。一つの実施形態では、前記軌道は、前記検出領域において前記軸方向と平行な直線部を含む。他の実施形態では、前記軌道は、前記検出領域において前記軸方向と平行な接線を有する円弧部を含む。前記円弧部は、前記軸直交方向に平行な中心軸線上に中心を有してもよい。

【0024】

この構成によれば、検出領域の磁界は、軟磁性体部品を持つ磁束伝導片によって磁性ワイヤの両端部に導かれる。そのうえ、検出領域と磁性ワイヤとの間には磁性ワイヤの軸方向に平行な軸平行部が位置しているので、検出領域から磁性ワイヤの軸方向中間部（軸方向途中位置）へと向かう磁束は、軸平行部によって遮蔽される。とくに、一対の磁束伝導片の軸平行部の近接端同士の軸方向の距離が磁性ワイヤとの結合位置における軸直交部の間の距離の５％～５０％であるので、優れた磁気遮蔽効果が得られる。したがって、磁性ワイヤの軸方向の広い範囲にわたってその軸方向の磁界を印加することができるので、大バルクハウゼン効果を十分に引き起こすことができ、高出力の信号を得ることができる発電センサを実現できる。

【0025】

しかも、発電センサが磁束伝導片を備えており、その磁束伝導片と磁性ワイヤとが互いに固定されて結合されているので、検出領域に検出媒体としての磁界発生源（典型的には磁石）が配置されるようにすればよい。したがって、異なる形状および／または極性を有する磁界発生源との組合せが容易である。

【0026】

発電センサと磁界発生源とが相対運動するとき、磁界発生源の磁極は、検出領域を通る軌道に沿って移動する。その軌道は、検出領域において軸方向と平行な直線部を含むか、または検出領域において軸方向と平行な接線を有する円弧部を含む。したがって、磁極が検出領域を通るとき、その磁極は軸平行部に対向するので、磁極が発生する磁束が磁束伝導片を通って磁性ワイヤに印加される。

【0027】

磁束伝導片の軸平行部は、磁性ワイヤの軸方向に延びているので、その磁気遮蔽効果により、磁極と磁性ワイヤとの間の距離が短くても、磁極から磁性ワイヤの軸方向中間部には磁束は入り難い。したがって、磁性ワイヤと磁極の軌道とを接近させることができ、それに応じて、パルス信号発生器を小型化できる。

【0028】

また、磁性ワイヤの軸方向に延びる軸平行部は、多くの磁束を集めることができる。そのため、磁極から発生する磁束が弱くても、大バルクハウゼン効果の発現に必要な磁界を磁性ワイヤに印加できる。したがって、磁極数の増加に応じて個々の磁極が小さくなり、各磁極からの磁束が弱くなっても、パルス信号を支障なく発生させることができる。また、軸平行部は、検出領域内の広い範囲で磁極に対向でき、かつ磁性ワイヤの軸方向中間部への磁束の進入を抑制するので、様々な磁極ピッチに対応できる。よって、磁極数を増やして分解能を向上する場合に有利であり、同一設計の発電センサで多様な分解能に対応でき、かつ磁極数の増加に応じて磁石を大きくする必要もない。

【0029】

また、磁界発生源が回転移動する磁石を含む場合であっても、回転中心から発電センサをオフセット配置しながら、十分な強さの磁界を磁性ワイヤに与えることができる。すなわち、軸平行部によって広い範囲の磁界を集めることができるので、発電センサと磁界発生源との相対配置の自由度を高めることができる。

【0030】

２．前記一対の磁束伝導片は、前記検出領域に配置される磁界発生源から前記磁性ワイヤの軸方向中間部に向かう磁界をシールドし、当該一対の磁束伝導片を含む空間に形成する磁界を前記軸方向の磁界に補正して前記磁性ワイヤに印加するように構成されている、項１に記載のパルス信号発生器。

【0031】

この構成により、磁束伝導片が検出領域に配置される磁界発生源からの磁界を補正する磁界補正機能を有し、それにより、磁性ワイヤの軸方向中間部に向かう磁界をシールドし、かつ磁性ワイヤの両端部の間に、その軸方向の磁界を印加することができる。それにより、大バルクハウゼン効果を十分に引き出して、高出力のパルス信号を発生させることができる。

【0032】

３．前記間隔の前記軸方向の距離が、前記磁性ワイヤとの結合位置における前記一対の軸直交部の間の前記軸方向の距離の２０％～４０％である、項１または２に記載のパルス信号発生器。

【0033】

この構成により、磁性ワイヤが有する素性の大バルクハウゼン効果をほぼ完全に引き出すことができるので、一層高出力なパルス信号発生器を実現できる。

【0034】

４．前記磁束伝導片の前記軸直交部は、前記軸方向に貫通する穴または溝が形成されたワイヤ配置部を有し、前記磁性ワイヤは前記ワイヤ配置部において前記軸直交部を貫通して、前記軸直交部に固定されている、項１～３のいずれか一項に記載のパルス信号発生器。

【0035】

この構成によれば、磁性ワイヤが軸直交部を貫通する構成とすることにより、磁束伝導片と磁性ワイヤの両端部とを確実に磁気結合することができ、かつそれらの間の固定を確実にすることができる。

【0036】

軸直交部は、たとえばコイルの径と同程度の大きさに構成することができる。この場合、磁性ワイヤと検出領域との間には軸平行部が配置されるので、磁性ワイヤの軸方向から磁束伝導片を見たときに、ワイヤ配置部は、検出領域から離れる方向にオフセットされた（偏った）位置に配置されることになる。このような構成により、発電センサを小型に構成できる利点がある。

【0037】

５．前記磁性ワイヤとの結合位置における前記軸直交部の前記軸方向の厚みが、前記磁性ワイヤの全長の１０％～２０％である、項１～４のいずれか一項に記載のパルス信号発生器。

【0038】

この構成によれば、軸直交部における磁気通路が狭くなりすぎず、かつ軸直交部に起因して大バルクハウゼン効果のピックアップ効率が実質的に低下することを回避できる。それにより、高出力のパルス信号を生成可能なパルス信号発生器を実現できる。

【0039】

６．前記軟磁性体部品は、保磁力が前記磁性ワイヤの保磁力以下であり、かつ透磁率が５００以上の材料からなる、項１～５のいずれか一項に記載のパルス信号発生器。

【0040】

このような材料は、低磁気抵抗、低ヒステリシス、低自己誘電等の特性を有する。それにより、磁界発生源が高速に移動したときに生じる高周波の交番磁界が印加されたときでも、発電センサの出力特性に対する影響が少ない。具体的には、前記軟磁性体部品は、Ｎｉ系フェライトまたはＭｎ系フェライトの材料からなることが好ましい。

【0041】

７．前記発電センサは、前記検出領域に臨むように前記磁束伝導片の前記軸平行部に設けられた面実装用の外部端子電極をさらに含む、項１～６のいずれか一項に記載のパルス信号発生器。

【0042】

この構成により、発電センサの構成部品点数を少なくすることができ、構造が簡単で小型な面実装型の発電センサを備えるパルス信号発生器を提供できる。

【0043】

８．前記発電センサと前記磁界発生源との間にプリント基板が介装されている、項１～７のいずれか一項に記載のパルス信号発生器。

【0044】

典型的には、前記プリント基板の一方または両方の主面に、電気部品および／または電子部品が実装されている。前記プリント基板の主面に、前記発電センサが実装されていてもよい。より具体的には、前記軸平行部に設けられた外部端子電極を前記プリント基板の主面の配線導体に接合することにより、前記発電センサが前記プリント基板の主面に面実装されていてもよい。

【0045】

９．前記磁界発生源は、前記磁極を有する磁石を含み、
前記磁極が前記検出領域内で前記軌道上にあるとき、前記磁性ワイヤと前記磁石との前記軸直交方向の距離は、前記磁性ワイヤの全長の５０％以下である、項１～８のいずれか一項に記載のパルス信号発生器。

【0046】

この構成により、磁性ワイヤと磁石との距離が短く、それに応じて小型のパルス信号発生器を提供できる。磁性ワイヤと磁石との距離を磁性ワイヤの全長の５０％以下とする配置は、軸平行部を有する磁束伝導片を用いることによって可能となる。軸平行部を有しない磁束伝導片を用いると、磁性ワイヤの軸方向中間部に磁石からの磁束が入るので、磁性ワイヤの軸方向各部での磁界を一様にできず、大バルクハウゼン効果を発現させる設計は難しい。

【0047】

１０．前記軌道が前記直線部を有し、
前記磁界発生源は、複数の前記磁極を有し、
前記複数の磁極の磁極ピッチ（磁極間間隔）は、前記磁性ワイヤと前記一対の磁束伝導片のそれぞれの前記軸直交部とが交差する一対の交差部における前記軸方向の中心位置の間の距離（前記一対の磁束伝導片の前記軸直交部の前記軸方向の中心位置間の距離）よりも短く、かつ当該距離の半分よりも長い、項１～９のいずれか一項に記載のパルス信号発生器。

【0048】

この構成により、磁極間隔を短くできるので、分解能の高い直動型のパルス信号発生器を実現できる。磁性ワイヤと一対の軸直交部とのそれぞれの交差部の中心位置の間の距離よりも短い磁極ピッチを適用可能な設計は、軸平行部を有する磁束変動片の使用によって可能となる。軸平行部を有さず、軸直交部のみを有する磁束伝導片を用いる場合には、磁性ワイヤと一対の軸直交部とのそれぞれの交差部の中心位置の間の距離よりも短い磁極ピッチでは、磁性ワイヤに大バルクハウゼン効果を生じさせる設計は難しい。

【0049】

１１．前記軌道が前記円弧部を有し、
前記磁界発生源は、複数の前記磁極を有し、
前記円弧部において前記複数の磁極の前記中心軸線まわりの角度ピッチが、前記磁性ワイヤと前記一対の磁束伝導片のそれぞれの前記軸直交部とが交差する一対の交差部における前記軸方向の中心位置に前記中心軸線から垂直に延ばした一対の半直線の挟角よりも小さく、かつ当該挟角の半分よりも大きい、項１～９のいずれか一項に記載のパルス信号発生器。

【0050】

この構成によれば、磁極間の角度ピッチを小さくできるので、分解能の高い回転型のパルス信号発生器を実現できる。磁性ワイヤと軸直交部との交差部の中心位置間の角度間隔よりも小さい磁極間角度ピッチを適用可能な設計は、軸平行部を有する磁束変動片の使用によって可能となる。軸平行部を有さず、軸直交部のみを有する磁束伝導片を用いる場合には、磁性ワイヤと軸直交部との交差部の中心位置間の角度間隔よりも短い磁極間角度ピッチでは、磁性ワイヤに大バルクハウゼン効果を生じさせる設計は難しい。

【0051】

１２．前記軌道が前記円弧部を有し、
前記磁界発生源は、前記磁極を有する磁石を含み、
前記磁極が前記円弧部を通るときの前記磁石の回転軌跡の外周半径は、前記中心軸線から前記磁束伝導片の最近端までの距離より大きく、かつ前記中心軸線から前記磁束伝導片の最遠端までの距離よりも小さい、項１～１１のいずれか一項に記載のパルス信号発生器。

【0052】

この構成によれば、磁石の少なくとも一部が磁束伝導片に対向し、それによって、発電センサからパルス信号を発生させることができる。磁束伝導片の軸平行部による集磁効果により、大きな面積で磁石と軸平行部とが対向することを必要とすることなく、パルス信号の発生が可能である。それにより、磁石の回転軌跡の外周半径を小さくすることが可能となり、それに応じて、パルス信号発生器の小型化を図ることができる。

【0053】

１３．前記磁界発生源は、円盤状またはリング状の単一磁石を有する、項１～１２のいずれか一項に記載のパルス信号発生器。

【0054】

１４．項１～１３のいずれか一項に記載のパルス信号発生器を備えるエンコーダ。

【発明の効果】

【0055】

この発明によれば、小型化、分解能向上および配置自由度の向上に対応可能な構造のパルス信号発生器を提供できる。また、この発明によれば、そのようなパルス信号発生器を有するエンコーダを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0056】

【図1A】図１Ａは、第１実施形態に係るパルス信号発生器の斜視図である。

【図1B】図１Ｂは、図１Ａの矢印１０１の方向に見た正面図である。

【図2A-2B】図２Ａおよび図２Ｂは、回転型のパルス信号発生器のモデルを示す。

【図3】図３は、図２Ｂに示す配置での３次元磁気シミュレーションの結果を示す。

【図4】図４は、前記モデル（図２Ｂ参照）の構造について、一対の磁束伝導片の間の磁性ワイヤの位置での距離に対する近接端の間の距離の比率と、コイルから出力されるパルス信号の波高との関係を調べた結果を示す。

【図5A-5C】図５Ａは、上記のモデルに対応する回転型のパルス信号発生器を備えた回転検出装置の具体的な構造例を説明するための斜視図であり、図５Ｂはその平面図である。図５Ｃは、図５Ｂの矢印VC方向に見た正面図である。

【図6A-6B】図６Ａおよび図６Ｂは、回転検出装置の他の構成例を示す。

【図7】図７は、同極性の磁極を発電センサに対向させた回転検出装置の構成例を示す。

【図8A-8B】図８Ａおよび図８Ｂは、回転検出装置のさらに別の構成例を示す。

【図9A】図９Ａは、Ｌ字形の磁束伝導片を用いて構成した発電センサの検出領域に磁石を配置したときの２次元磁気シミュレーション結果を示す。

【図9B】図９Ｂは、Ｌ字形の磁束伝導片を用いて構成した発電センサの検出領域に磁石を配置したときの２次元磁気シミュレーション結果を示す。

【図9C】図９Ｃは、磁石位置に対する磁性ワイヤ内の磁束密度の変化を示す。

【図10A】図１０Ａは、Ｉ字形の磁束伝導片を用いて構成した発電センサの検出領域に磁石を配置した場合の２次元磁気シミュレーション結果を示す。

【図10B】図１０Ｂは、Ｉ字形の磁束伝導片を用いて構成した発電センサの検出領域に磁石を配置した場合の２次元磁気シミュレーション結果を示す。

【図10C】図１０Ｃは、磁石位置に対する磁性ワイヤ内の磁束密度の変化を示す。

【図11A】図１１Ａは、Ｉ字形の磁束伝導片を有する発電センサの検出領域に磁石を配置したときの２次元磁気シミュレーション結果であり、図１０Ａ～図１０Ｃのシミュレーションの場合に比較して、磁石から磁性ワイヤまでの軸直交方向の距離を長くした場合のシミュレーション結果を示す。

【図11B】図１１Ｂは、Ｉ字形の磁束伝導片を有する発電センサの検出領域に磁石を配置したときの２次元磁気シミュレーション結果であり、図１０Ａ～図１０Ｃのシミュレーションの場合に比較して、磁石から磁性ワイヤまでの軸直交方向の距離を長くした場合のシミュレーション結果を示す。

【図11C】図１１Ｃは、Ｉ字形の磁束伝導片を有する発電センサの検出領域に磁石を配置したときの２次元磁気シミュレーション結果であり、図１０Ａ～図１０Ｃのシミュレーションの場合に比較して、磁石から磁性ワイヤまでの軸直交方向の距離を長くした場合のシミュレーション結果を示す。

【図12A】図１２Ａは、Ｌ字形の磁束伝導片を有する発電センサの検出領域に複数の磁極を配置したときの２次元磁気シミュレーション結果を示す。

【図12B】図１２Ｂは、Ｌ字形の磁束伝導片を有する発電センサの検出領域に複数の磁極を配置したときの２次元磁気シミュレーション結果を示す。

【図12C】図１２Ｃは、Ｌ字形の磁束伝導片を有する発電センサの検出領域に複数の磁極を配置したときの２次元磁気シミュレーション結果を示す。

【図13A】図１３Ａは、Ｉ字形の磁束伝導片を有する発電センサの検出領域に複数の磁極を配置したときの２次元磁気シミュレーション結果を示す。

【図13B】図１３Ｂは、Ｉ字形の磁束伝導片を有する発電センサの検出領域に複数の磁極を配置したときの２次元磁気シミュレーション結果を示す。

【図13C】図１３Ｃは、Ｉ字形の磁束伝導片を有する発電センサの検出領域に複数の磁極を配置したときの２次元磁気シミュレーション結果を示す。

【図14A】図１４Ａは、Ｌ字形の磁束伝導片を有する発電センサの検出領域に磁石を配置したときの２次元磁気シミュレーション結果であり、図１２Ａ～図１２Ｃのシミュレーションの場合に比較して磁極ピッチを短くした場合のシミュレーション結果を示す。

【図14B】図１４Ｂは、Ｌ字形の磁束伝導片を有する発電センサの検出領域に磁石を配置したときの２次元磁気シミュレーション結果であり、図１２Ａ～図１２Ｃのシミュレーションの場合に比較して磁極ピッチを短くした場合のシミュレーション結果を示す。

【図14C】図１４Ｃは、Ｌ字形の磁束伝導片を有する発電センサの検出領域に磁石を配置したときの２次元磁気シミュレーション結果であり、図１２Ａ～図１２Ｃのシミュレーションの場合に比較して磁極ピッチを短くした場合のシミュレーション結果を示す。

【図15A】図１５Ａは、Ｉ字形の磁束伝導片を有する発電センサの検出領域に磁石を配置したときの２次元磁気シミュレーション結果であり、図１３Ａ～図１３Ｃのシミュレーションの場合に比較して磁極ピッチを短くした場合のシミュレーション結果を示す。

【図15B】図１５Ｂは、Ｉ字形の磁束伝導片を有する発電センサの検出領域に磁石を配置したときの２次元磁気シミュレーション結果であり、図１３Ａ～図１３Ｃのシミュレーションの場合に比較して磁極ピッチを短くした場合のシミュレーション結果を示す。

【図15C】図１５Ｃは、Ｉ字形の磁束伝導片を有する発電センサの検出領域に磁石を配置したときの２次元磁気シミュレーション結果であり、図１３Ａ～図１３Ｃのシミュレーションの場合に比較して磁極ピッチを短くした場合のシミュレーション結果を示す。

【図16】図１６は、磁極ピッチの好ましい条件の一例を説明するための図である。

【図17】図１７は、磁極ピッチの好ましい条件の他の例を説明するための図である。

【図18】図１８は、回転型のパルス信号発生器における発電センサと多極磁石との大きさの関係を説明するための平面図である。

【図19A】図１９Ａは、第２実施形態に係る発電センサの斜視図である。

【図19B】図１９Ｂは、第２実施形態に係る発電センサの一部分解斜視図である。

【図19C】図１９Ｃは、第２実施形態に係る発電センサの側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0057】

以下、本発明を図示の実施の形態に基づいて説明する。ただし、本発明は、以下に説明する実施の形態によって限定されるものではない。

【0058】

［第１実施形態］
図１Ａおよび図１Ｂに、第１実施形態に基づくパルス信号発生器１を示す。図１Ａはパルス信号発生器１の斜視図であり、図１Ｂは図１Ａの矢印１０１の方向に見た正面図である。パルス信号発生器１は、発電センサ１００と、磁界発生源４００とを含む。発電センサ１００と磁界発生源４００とが相対的に運動することによって、発電センサ１００がパルス信号を発生する。発電センサ１００と磁界発生源４００との相対運動は、発電センサ１００および磁界発生源４００の少なくとも一方の運動によって達成される。以下では、主として、磁界発生源４００の移動によって相対運動が達成される例について説明する。

【0059】

発電センサ１００は、大バルクハウゼン効果を発現する磁性ワイヤ１１０と、磁性ワイヤ１１０に巻回されたコイル１２０と、軟磁性体部品を持つ一対の磁束伝導片１３０，１３１とを含む。コイル１２０は、磁性ワイヤ１１０の第１端部１１１と第２端部１１２とを同じ長さで露出するように、磁性ワイヤ１１０に巻回されている。この実施形態では、コイル１２０は、一対の磁束伝導片１３０，１３１の間で磁性ワイヤ１１０に巻回されている。一対の磁束伝導片１３０，１３１は、磁性ワイヤ１１０の第１端部１１１および第２端部１１２にそれぞれ磁気的に結合している。

【0060】

一対の磁束伝導片１３０，１３１は、実質的に同形同大の構成を有している。より具体的には、一対の磁束伝導片１３０，１３１は、磁性ワイヤ１１０の軸方向ｘ（長さ方向、線長方向）の中心位置（以下「軸中心位置」という。）１１３において軸方向ｘに直交する対称面１１５（幾何学的配置を説明するための仮想的な平面）に対して互いに対称に構成されている。一対の磁束伝導片１３０，１３１は、磁性ワイヤ１１０の両端部１１１，１１２から軸方向ｘに直交する軸直交方向ｚに互いに平行に延びる軸直交部１３３と、軸直交部１３３の先端部から軸方向ｘに沿って互いに接近する方向に延びる軸平行部１３４とを備えている。

【0061】

一対の磁束伝導片１３０，１３１の軸直交部１３３の基端部に、磁性ワイヤ１１０の両端部１１１，１１２がそれぞれ固定されている。より具体的には、軸直交部１３３の基端部には、軸方向ｘに貫通する穴または溝が形成されたワイヤ配置部１３０ａ，１３１ａが設けられている。図１Ａ等には、ワイヤ配置部１３０ａ，１３１ａを穴で構成した例を示す。ワイヤ配置部１３０ａ，１３１ａを溝で構成する場合には、当該溝は、後述する検出領域１４０とは反対側の端面に開放するように軸直交方向ｚに沿って延びる溝であることが好ましい。磁性ワイヤ１１０の第１端部１１１および第２端部１１２は、ワイヤ配置部１３０ａ，１３１ａにおいて軸直交部１３３を貫通した状態で、当該軸直交部１３３に固定されている。さらに具体的には、ワイヤ配置部１３０ａ，１３１ａを構成する穴または溝内に樹脂（図示省略）が配置されることにより、磁性ワイヤ１１０の端部１１１，１１２が軸直交部１３３に固定され、それらが互いに結合されている。これにより、磁性ワイヤ１１０と一対の磁束伝導片１３０，１３１とが、互いに機械的に結合され、かつ互いに磁気的に結合されている。

【0062】

一対の磁束伝導片１３０，１３１の軸平行部１３４は、それらの近接端１３４ａ同士が、磁性ワイヤ１１０の軸中心位置１１３を通る対称面１１５を挟んで互いに対向している。すなわち、それらの近接端１３４ａは、軸方向ｘに間隔を空けて互いに対向している。この間隔の軸方向ｘの中間位置は、軸中心位置１１３の軸方向ｘの位置に相当しており、したがって、一対の軸平行部１３４の近接端１３４ａから対称面１１５までの軸方向ｘの距離は等しい。当該間隔の軸方向ｘの距離Ｌは、磁性ワイヤ１１０と軸直交部１３３との結合位置における一対の軸直交部１３３の間の距離Ｄの５％～５０％とされ、より好ましくは、２０％～４０％とされる。距離Ｄは、より具体的には、磁性ワイヤ１１０との結合位置において軸方向ｘに対向する一対の磁束伝導片１３０，１３１の内側面１３０ｂ，１３１ｂ（軸直交部１３３の内側面）の間の軸方向ｘの距離である。

【0063】

この発電センサ１００は、軸平行部１３４に対して磁性ワイヤ１１０とは反対側の領域を検出領域１４０とするように構成されている。この検出領域１４０に、検出すべき磁界を発生する磁界発生源４００が配置される。発電センサ１００と磁界発生源４００とは、軸直交方向ｚのギャップ２１を有するように配置されている。このギャップ２１は、完全なエアギャップであってもよく、たとえば、プリント基板２０が介装されていてもよい。すなわち、プリント基板２０の一方の主面側に発電センサ１００が配置され、その他方の主面側に磁界発生源４００が配置されてもよい。プリント基板２０の一方または両方の主面には、電気部品および／または電子部品が実装されていてもよい。一つの具体例では、プリント基板２０の一主面に発電センサ１００が実装される。

【0064】

典型的には、磁界発生源４００は、検出領域１４０を通過するように、発電センサ１００に対して相対的に移動する。すなわち、磁界発生源４００の移動経路上に検出領域１４０が配置される。より具体的には、磁界発生源４００は、軸直交方向ｚに着磁された磁石で構成されていてもよい。磁界発生源４００は、検出領域１４０を通る軌道３０に沿って移動するときに発電センサ１００（より具体的には軸平行部１３４）に対向する１つ以上の磁極４０１を有する。

【0065】

複数の磁極４０１が設けられる場合、それらは複数の磁石によって構成されてもよいし、一つ以上の多極磁石を用いて構成されてもよい。磁界発生源４００が複数の磁極４０１を有するとき、それらは同極性の磁極であってもよいし、異なる極性の磁極を含んでいてもよい。より具体的には、磁界発生源４００の移動によって、複数の同極性の磁極が順に発電センサ１００に対向してもよいし、異極性の磁極が交互に発電センサ１００に対向してもよい。いずれの場合にも、磁極４０１が検出領域を通って移動するときに生じる磁界の変化によって、発電センサ１００がパルス電圧を出力する。このパルス電圧を信号処理して計数することによって、直線位置、回転位置等の位置情報を生成する位置検出装置、すなわちエンコーダを構成することができる。

【0066】

検出領域１４０における磁極４０１の移動方向、すなわち運動方向は、軸方向ｘに沿っている。すなわち、磁性ワイヤ１１０とほぼ平行である。換言すれば、軌道３０は、検出領域１４０において、軸方向ｘに実質的に平行な部分を有する。一つの具体例では、軌道３０は、検出領域１４０において軸方向ｘと平行な直線部を有する。軌道３０は、全体が直線状であってもよいし、曲線部を有していてもよい。他の具体例では、軌道３０は、検出領域１４０において軸方向ｘに平行な接線を持つ円弧部を有する。この円弧部は、軸直交方向ｚに平行な中心軸線４０上に中心を有していてもよい。軌道３０は、全体が円弧部、すなわち円周状であってもよい。また、軌道３０は、直線部、楕円形部など、円弧状以外の形状の部分を有していてもよい。

【0067】

一対の磁束伝導片１３０，１３１は、検出領域１４０に配置された磁界発生源４００が当該磁束伝導片１３０，１３１を含む空間に形成する磁界を軸方向ｘの磁界に補正して磁性ワイヤ１１０に印加するように構成されている。

【0068】

さらに具体的に説明すると、軟磁性体部品からなる磁束伝導片１３０，１３１は、略直方体形状の軸直交部１３３と、軸直交部１３３の磁界発生源４００に対向する側、すなわち検出領域１４０側の端部である先端部に連設された略直方体形状の軸平行部１３４とを有し、軸直交部１３３と軸平行部１３４との結合部で直角に曲がったＬ字形状を有している。軸平行部１３４は、磁性ワイヤ１１０を覆うように、すなわち、磁性ワイヤ１１０と検出領域１４０との間を遮蔽するように、軸方向ｘに沿って延びている。互いに対称な形状を有する一対の磁束伝導片１３０，１３１の軸平行部１３４は、磁性ワイヤ１１０の軸中央側に延びており、それらの近接端１３４ａは、磁性ワイヤ１１０の軸中心位置１１３の付近で間隔を空けて互いに対向している。近接端１３４ａは、軸方向ｘに直交する平面をなしており、２つの近接端１３４ａをそれぞれ形成する２つの平面は互いに平行であり、それらが軸方向ｘに対峙している。２つの近接端１３４ａの間の間隔の方向ｘの距離Ｌは、２つの近接端１３４ａを形成する２つの平面の間の距離である。

【0069】

軟磁性体部品からなる磁束伝導片１３０，１３１とコイル１２０とは、それらを覆うケース（図示省略）に接着樹脂、嵌合、その他の適切な固定手段によって固定される。前述のとおり、磁性ワイヤ１１０の両端部１１１，１１２は、２つの貫通する穴または溝からなるワイヤ配置部１３０ａ，１３１ａに樹脂（図示省略）によって固定されている。したがって、一対の磁束伝導片１３０，１３１、コイル１２０および磁性ワイヤ１１０が互いに固定されて一体化された構造によって発電センサ１００が構成されている。

【0070】

コイル１２０の両端は、軸平行部１３４に設けた外部電極に接続されていてもよい。この外部電極をプリント基板２０の一主面に設けた配線導体に接合することによって、発電センサ１００がプリント基板２０に面実装されていてもよい。

【0071】

［モデル］
図２Ａおよび図２Ｂは、発電センサ１００を回転型のパルス信号発生器１に適用したモデルを示す。パルス信号発生器１は、回転軸線４２，４３まわりに回転する磁石４２０，４３０と、回転軸線４２，４３に直交するように軸方向ｘを設定して配置した発電センサ１００とを含む。ただし、各図において、発電センサ１００のコイル１２０（図１Ａおよび図１Ｂ参照）の図示は省略してある。磁性ワイヤ１１０は、磁石４２０，４３０から、回転軸線４２，４３と平行な方向に間隔を空けて配置されている。さらに、磁性ワイヤ１１０は、回転軸線４２，４３に対して回転半径方向にオフセットして配置されている。回転軸線４２，４３は、軸直交方向ｚに平行である。

【0072】

この例では、磁界発生源４００は、発電センサ１００の検出領域１４０を通る４つの磁極４０１、すなわち、２つのＮ極および２つのＳ極を構成する磁石４２０，４３０である。

【0073】

図２Ａの構成では、発電センサ１００に対向する表面にＮ極領域とＳ極領域とを周方向に交互に配置した４つの磁極領域を有するリング形状の磁石４２０で磁界発生源４００が構成されている。磁石４２０は、磁性ワイヤ１１０の全長Ｌｗ（図１Ｂ参照）よりも径の小さいリング形状を有していてもよい。着磁方向は、回転軸線４２に平行であり、したがって、軸直交方向ｚに平行である。リング形状の磁石４２０は、その中心軸線と整合する回転軸線４２まわりに回転し、それによって、発電センサ１００の検出領域１４０に交番磁界を形成する。磁石４２０の４つの磁極領域は、回転軸線４２に一致する中心軸線４０まわりの円周状の軌道３０に沿って移動する複数の磁極４０１を形成している。

【0074】

図２Ｂの構成では、磁界発生源４００は、４個の個別の磁石４３０で構成されている。着磁方向は、回転軸線４３に平行であり、したがって、軸直交方向ｚに平行である。４個の磁石４３０は、回転軸線４３を中心とする円周に沿って配置されており、たとえば、その円周の周方向に等間隔で配置された同形同大の永久磁石である。４個の磁石４３０は、全体としてリング形状を成していると見なすことができる。そのリング形状の径は、磁性ワイヤ１１０の全長Ｌｗよりも短くてもよい。４個の磁石４３０は、回転軸線４３まわりの相対位置を保持しながら、回転軸線４３のまわりを回転する。各磁石４３０は、着磁方向を回転軸線４３と平行に設定して配置されている。４個の磁石４３０は、発電センサ１００に対向する側にＮ極およびＳ極が回転方向に沿って交互に並ぶように配置されている。したがって、４個の磁石４３０が回転軸線４３まわりに周回するとき、発電センサ１００にＮ極およびＳ極が交互に対向し、それによって、発電センサ１００の検出領域１４０に交番磁界が形成される。４個の磁石４３０において発電センサ１００に対向する側の磁極は、回転軸線４３に一致する中心軸線４０まわりの円周状の軌道３０に沿って移動する複数の磁極４０１を形成している。

【0075】

図２Ａに示すリング形状の磁石４２０においては、１つの磁極領域の周方向の長さ（α）は、Ｎ極領域の周方向中心からＳ極領域の周方向中心までの長さである磁極ピッチλと等しい。図２Ｂに示す個別の磁石においては、１つの磁極の周方向の長さ（α）は、隣り合う磁石の周方向中心位置間の周方向の距離である磁極ピッチλより短い。

【0076】

発電センサ１００は、磁石４２０，４３０の回転軸線４２，４３から磁性ワイヤ１１０を回転半径方向にオフセットさせて配置されている。すなわち、磁性ワイヤ１１０は、磁石４２０，４３０の回転軌跡に対して回転軸線４２，４３に平行な方向（軸直交方向ｚ）に沿って対向する位置までオフセットされている。発電センサ１００は、回転軸線４２，４３を中心軸とする仮想的な円の接線に沿うように磁性ワイヤ１１０の軸方向ｘを設定し、検出領域１４０（図１Ｂ参照）を磁石４２０，４３０の側に設定して配置されている。図２Ａおよび図２Ｂのいずれの構成においても、磁極ピッチλは、磁束伝導片１３０，１３１の軸直交部１３３の間の距離Ｄ以下に設定されている。

【0077】

図３は、図２Ｂに示す配置での３次元磁気シミュレーションの結果を示す。図３は、４つの磁石４３０を回転軸線４３まわりに回転させ、複数の回転角度において磁性ワイヤ１１０に印加される磁界をグラフで表したものである。横軸のワイヤ位置は、磁性ワイヤ１１０の軸方向ｘの各部の位置を表す。具体的には、図２Ｂの配置の場合における２つの磁束伝導片１３０，１３１の軸直交部１３３の軸方向ｘに対峙する２つの内側面１３０ｂ，１３１ｂ（図１Ｂ参照）の間の区間を１０等分し、その区間の一端を「０」と表し、他端を「１０」と表してある。回転角度は、図２Ｂに示す状態を０度とし、磁極ピッチλだけ回転した状態を９０度とした。

【0078】

図３には、第一象限の回転角度範囲、すなわち、０度から９０度の範囲の磁気シミュレーション結果を示してある。この第一象限の回転角度範囲にて、ハード層およびソフト層の磁化方向が一致する準備状態（プラス信号の出力前のセット状態）にできる安定化磁界と、ソフト層を反転させてハード層およびソフト層の磁化方向を反対にできる（マイナス信号が出力される）動作磁界とが確認できる。磁界強度は安定化磁界が｜±１｜以上となるように規格化した。動作磁界は約±０．５となる。つまり、図３において、－１．０以下（絶対値が１以上）の磁界強度（安定化磁界）となるワイヤ位置では、ハード層およびソフト層の両方の磁化方向を反転させることができる。また、図３において、－０．５以下（絶対値が０．５以上）の磁界強度（動作磁界）となるワイヤ位置では、ソフト層の磁化方向を反転させることができる。－０．５以下、かつ－１．０より大きい（絶対値が０．５以上１．０未満）の磁界強度となるワイヤ位置では、ソフト層の磁化方向を反転させることができるが、ハード層の磁化方向は反転させることができない。

【0079】

図３から、全ての回転角度において、磁性ワイヤ１１０の両端付近と軸方向中間部とで磁界強度の実質的な差がないことが分かる。このことは、磁性ワイヤ１１０に印加される磁界が、いずれの回転角度においても、磁性ワイヤ１１０の全長に渡って、その軸方向ｘに平行であることを示す。換言すれば、磁石４３０が発生する磁界が、磁性ワイヤ１１０の軸方向ｘに平行な磁界に補正されて磁性ワイヤ１１０に印加されていることを示す。

【0080】

また、図３から、回転角度が０度から９０度まで変化する回転運動の間に、マイナス側の安定化磁界（－１以下（絶対値１以上）の強度の磁界）と、プラス側の安定化磁界（＋１以上の強度の磁界）と、マイナス側の動作磁界（－０．５以下（絶対値０．５以上）の強度の磁界）と、プラス側の動作磁界（＋０．５以上の強度の磁界）と、が印加されることが分かる。換言すれば、回転角度が０度から９０度まで変化する回転運動の間に、プラス信号の出力の前にハード層およびソフト層の磁化方向が一致するセット状態（準備状態）と、そのセット状態から動作磁界が印加されてソフト層のみが反転してプラス信号が出力される状態と、マイナス信号の出力の前にハード層およびソフト層の磁化方向が一致するセット状態（準備状態）とが達成され、さらに、回転角度が９０度から１８０度まで変化する回転運動によって、そのセット状態から動作磁界が印加されてソフト層のみが反転してマイナス信号が出力される状態が達成され、元の状態に戻る。したがって、４個の磁石４３０が回転軸線４３まわりを１回転（３６０度回転）する間に、プラス信号が２パルス、マイナス信号が２パルス出力され、合計で４パルスの信号が出力されることが分かる。図示は省略するが、図２Ａに示す配置での３次元磁気シミュレーションの結果も図３と実質的に同様であった。

【0081】

このように、多極構成の磁石４２０，４３０を磁界発生源４００とするモデルにおいて、その運動によって検出領域１４０に形成される交番磁界が、磁性ワイヤ１１０の軸方向ｘの磁界に補正される機能を実現できる。図示は省略するが、２極構成の磁石を用いて磁界発生源４００を構成する場合も同様である。

【0082】

次に、磁性ワイヤ１１０の位置で２つの磁束伝導片１３０，１３１の軸方向ｘの距離Ｄと、磁性ワイヤ１１０から検出領域１４０側にオフセットされた位置で２つの磁束伝導片１３０，１３１が対峙する間隔（距離Ｌ）との関係について説明する。距離Ｄは、具体的には、一対の軸直交部１３３の対向する内側面１３０ｂ，１３１ｂの間の軸方向ｘの距離である。距離Ｌは、具体的には、一対の軸平行部１３４の近接端１３４ａ同士の軸方向ｘの距離である。磁束伝導片１３０，１３１が磁性ワイヤ１１０の軸中心位置１１３を通る対称面１１５に関して互いに対称な形状を有しているので、検出領域１４０（図１Ｂ参照）から見たときに、一対の近接端１３４ａは、対称面１１５を挟んで対向している。

【0083】

以下では、軸直交部１３３の間の距離Ｄに対する軸平行部１３４の近接端１３４ａ同士の間隔Ｌの比率についての実験結果について説明する。

【0084】

上記のモデル（図２Ｂ参照）の構造について、磁性ワイヤ１１０の位置での磁束伝導片１３０，１３１間の距離Ｄに対する近接端１３４ａの間の距離Ｌの比率と、コイル１２０から出力されるパルス信号の波高との関係を確認した。その結果を図４に示す。図４の横軸は距離（Ｄ）対する距離Ｌの比率（％）を表し、同図の縦軸は出力波高を表す。出力波高は、その最大値を１として規格化して表してある。パルスの信号の波高は、磁石４３０を正転方向に回転させたときに出力される正負２パルスの波高の絶対値と、それらを反転方向に回転させたときに出力される正負２パルスの波高の絶対値との平均値である。

【0085】

図４より、磁性ワイヤ１１０の素性が有する大バルクハウゼン効果の１００％を引き起こすことが可能となるのは、約２０％から４５％の比率であることが分かる。約５％の比率では、磁性ワイヤ１１０の素性から大バルクハウゼン効果が数％低下している。これは、軸平行部１３４の近接端１３４ａ同士の間隔が狭い（距離Ｌが小さい）ために、この狭い間隔を通って形成される磁気通路による影響であると推測される。約５０％を超える比率になると、磁性ワイヤ１１０の素性よりも低い大バルクハウゼン効果となる。これは、磁石４３０と対向する軟磁性体部品の面積の減少によると推測される。すなわち、磁束伝導片１３０，１３１の軸平行部１３４が磁性ワイヤ１１０を磁石４３０から覆う面積が少なく、それにより、前述したシールド効果が減少することが影響していると推測される。

【0086】

５％～５０％の範囲の比率とすれば、磁性ワイヤ１１０の素性の９０％以上の大バルクハウゼン効果を引き起こすことが可能となる。さらに２０％～４０％の範囲の比率とすれば、磁性ワイヤ１１０の素性が有する大バルクハウゼン効果の１００％を引き起こすことが可能となる。

【0087】

以上のように、軟磁性体部品からなる磁束伝導片１３０，１３１は、磁界発生源が検出領域１４０に形成する交番磁界を、磁性ワイヤ１１０の軸方向ｘに補正して当該磁性ワイヤ１１０に印加する機能を有する。それにより、磁性ワイヤ１１０に巻回されたコイル１２０に誘発される信号が高出力になる。このような磁界補正機能を有する磁束伝導片１３０，１３１を一体的に備えた発電センサ１００は、多様な検出媒体に対応することができる。

【0088】

また、一対の磁束伝導片１３０，１３１の磁性ワイヤ１１０の位置における距離Ｄに対して、磁性ワイヤ１１０から検出領域１４０側にオフセットされた位置で対向する近接端１３４ａ同士の距離Ｌの比率を前述の範囲に定めることによって、磁束伝導片１３０，１３１は前述のような優れた磁界補正機能を発揮する。磁性ワイヤ１１０の軸長が異なる場合であっても、比率の範囲を守るように設計すれば足りるので、磁束伝導片１３０，１３１の形状設計は容易である。

【0089】

図１Ａおよび図１Ｂの例では、磁性ワイヤ１１０の第１端部１１１および第２端部１１２は、軟磁性体部品からなる磁束伝導片１３０，１３１より露出している。しかし、第１端部１１１および第２端部１１２は、磁束伝導片１３０，１３１から露出しなくてもよい。また、露出する場合に、第１端部１１１および第２端部１１２は、磁束伝導片１３０，１３１から軸方向ｘに突出していてもよく、突出していなくてもよい。突出する場合の突出長は限定されない。軟磁性体部品からなる磁束伝導片１３０，１３１に軸方向ｘに貫通して形成されるワイヤ配置部１３０ａ，１３１ａを構成する穴の径または溝の幅は、使用する磁性ワイヤ１１０に応力がかからないように、磁性ワイヤ１１０が滑る（摺接する）程度の穴径または溝幅以上が好ましい。具体的には、磁性ワイヤ１１０の径の数％以内の大きめの径または幅に定めればよい。

【0090】

ワイヤ配置部１３０ａ，１３１ａは、軸方向ｘに磁束伝導片１３０，１３１を見たときに、磁界発生源に対向しない側、すなわち、検出領域１４０から離れる方向にオフセットした位置に配置されることが好ましい。すなわち、図１Ａに示すように、磁性ワイヤ１１０から軸直交部１３３の一端（検出領域１４０とは反対の端）までの距離ｈと、磁性ワイヤ１１０から磁束伝導片１３０，１３１の検出領域対向面１３４ｂまでの距離Ｈとが、ｈ＜Ｈの関係となることが好ましい。より好ましくは、距離ｈをコイル１２０の半径とほぼ等しくすることにより、磁束伝導片１３０，１３１の軸直交方向ｚの長さｈ＋Ｈが短くなり、発電センサ１００の軸直交方向ｚの大きさを小さくできる。また、磁束伝導片１３０，１３１を軸方向ｘに見たときの磁束伝導片１３０，１３１の幅ｔをコイル１２０の直径とほぼ等しくすれば、発電センサ１００の幅方向ｙの大きさを小さくできる。こうして、発電センサ１００を小型にすることができる。

【0091】

磁束伝導片１３０，１３１を構成する軟磁性体部品は、保磁力が磁性ワイヤ１１０の保磁力以下であり、かつ高透磁率（たとえば５００以上）の磁性体で構成することが好ましく、具体的には、Ｎｉ系フェライトまたはＭｎ系フェライトを含む材質が好ましい。これらの材質は、低ヒステリシス、低自己誘電、低鉄損等の優れた特性を備えており、そのため、磁界発生源が高速移動したときに生じる高周波の交番磁界が発電センサ１００に印加されたときに、出力特性に影響が出ない利点がある。

【0092】

さらに、磁束伝導片１３０，１３１を貫通して形成される穴の幅、すなわち、軸直交部１３３の厚さＷ（図１Ａ参照）は、大きすぎると、コイル１２０の配置幅が狭くなるので磁性ワイヤ１１０の大バルクハウゼン効果をピックアップする効率が低下し、小さすぎると、磁気通路が狭くなる。そのため、実験的知見より、厚さＷは、磁性ワイヤ１１０の全長の１０％～２０％が好ましい。

【0093】

［第１実施形態の具体例］
図５Ａは、上記のモデルに対応する回転型のパルス信号発生器１を備えた回転検出装置２の具体的な構造例を説明するための斜視図であり、図５Ｂはその平面図である。また、図５Ｃは、図５Ｂの矢印VC方向に見た正面図である。回転検出装置２は、エンコーダの一例であり、回転軸５０の中心軸線４０（回転軸線）まわりの回転位置を検出する。回転検出装置２は、この例では、パルス信号発生器１およびセンサ要素５５（たとえば磁気センサ）を含む。図示は省略するが、回転検出装置２は、パルス信号発生器１が発生するパルス出力を信号処理して計数するカウント処理回路、カウント処理回路による計数結果を保存する不揮発性メモリなどをさらに含んでいてもよい。カウント処理回路は、センサ要素５５の出力を考慮して計数動作を行うように構成されていてもよい。

【0094】

パルス信号発生器１は、発電センサ１００と、磁界発生源４００とを含む。発電センサ１００は、第１の支持体５１に配置され、当該第１の支持体５１に支持されている。この実施形態では、第１の支持体５１に、センサ要素５５も搭載されている。

【0095】

磁界発生源４００は、第２の支持体５２に固定されている。第２の支持体５２は、第１の支持体５１に対して相対移動する。具体的には、第２の支持体５２は、回転軸５０に結合（固定）されており、回転軸５０とともに中心軸線４０（回転軸線）まわりに回転する。したがって、第２の支持体５２は、回転体の一部であり得る。それに対して、第１の支持体５１は、固定配置されていて、非回転状態に保持されている。それにより、磁界発生源４００は、第２の支持体５２とともに中心軸線４０まわりに回転して、第１の支持体５１に対して相対移動する。

【0096】

回転軸５０は、典型的には、電動モータ（図示せず）の駆動軸からの駆動力によって回転される。電動モータが双方向に駆動される場合には、それに応じて、回転軸５０は反時計回り方向ＣＣＷおよび時計回り方向ＣＷの双方向に回転する。第１の支持体５１は、中心軸線４０に直交する平面に沿って配置されたプリント基板２０（図１Ａおよび図１Ｂ参照）であってもよい。

【0097】

磁界発生源４００は、この例では、中心軸線４０を取り囲むリング状の多極着磁磁石Ｍ（図示の例では４極着磁磁石）で構成されている。着磁方向は、中心軸線４０と平行、すなわち、軸直交方向ｚである。４極着磁磁石Ｍは、中心軸線４０の一方向から見たときに、中心軸線４０を中心とする円周上にＮ極およびＳ極が交互に配列されたｋ個（ｋは自然数。好ましくはｋ≧２。図示の例ではｋ＝２）の磁極対（Ｎ極とＳ極との対）が配列された構成を有し、ｋ個のＮ極ｎ１，ｎ２，…，ｎｋおよびｋ個のＳ極ｓ１，ｓ２，…，ｓｋを有している。各磁極ｎ１，ｎ２，…，ｎｋ；ｓ１，ｓ２，…，ｓｋは、中心軸線４０まわりの３６０度／２ｋ（この実施形態では９０度）の角度領域に渡っている。したがって、回転軸５０とともに第２の支持体５２が回転し、それに応じて磁界発生源４００が中心軸線４０（回転軸線）まわりに回転することにより、発電センサ１００にはｋ周期（図示の例では２周期）の交番磁界が印加される。

【0098】

発電センサ１００は、第１の支持体５１（プリント基板２０）の一方主面に実装されている。発電センサ１００の磁性ワイヤ１１０は、中心軸線４０上に中心を有する円周の接線上にあり、磁性ワイヤ１１０の軸中心位置１１３は、当該接線の接点上にある。発電センサ１００は、中心軸線４０まわりの３６０度／２ｋ（この実施形態では９０度）の角度領域に渡る一つの磁極ｎ１，ｎ２，…，ｎｋ；ｓ１，ｓ２，…，ｓｋの中央と磁性ワイヤ１１０の軸中心位置１１３とが整合するときに、２つの磁束伝導片１３０，１３１から伝導される磁気がバランスするように配置されている。コイル１２０は、たとえば、Ｎ極ｎ１，ｎ２，…，ｎｋからの磁束が一つの磁束伝導片１３１から伝導される第１状態で負の電圧パルスを生成し、Ｎ極ｎ１，ｎ２，…，ｎｋからの磁束が他の磁束伝導片１３０から伝導される第２状態で正の電圧パルスを生成する。

【0099】

磁束伝導片１３０，１３１の軸平行部１３４は、検出領域１４０に対向する検出領域対向面１３４ｂを検出領域側に形成している。検出領域対向面１３４ｂは、軸方向ｘに平行な平坦面である。この検出領域対向面１３４ｂは、検出領域１４０に磁極が配置されたときに、その磁極からの磁束を磁束伝導片１３０，１３１の内部へと導く磁束伝導端を形成している。

【0100】

磁束伝導片１３０，１３１の軸平行部１３４が第１の支持体５１（プリント基板２０）の一方の主面に形成された配線パターン（図示せず）に接合され、それによって、発電センサ１００が第１の支持体５１（プリント基板２０）に面実装されている。発電センサ１００は、中心軸線４０上に中心を有する円周上の一つの点（接点）における接線に磁性ワイヤ１１０の軸方向ｘが沿うように配置されており、磁性ワイヤ１１０の軸中心位置１１３が当該接点に一致する配置となっている。発電センサ１００の検出領域１４０は、軸平行部１３４に対して磁性ワイヤ１１０とは反対側であり、この例では、第１の支持体５１（プリント基板２０）の他方の主面側の領域である。

【0101】

第２の支持体５２は、この例では、中心軸線４０を取り囲む円環状に構成されている。より具体的には、第２の支持体５２は、円環状の板状体で構成されており、中心軸線４０と直交する平面に沿って配置されていて、第１の支持体５１（プリント基板２０）と平行になっている。第２の支持体５２において、第１の支持体５１（プリント基板２０）の前記他方の主面に対向する面に、磁石Ｍが固定されている。磁石Ｍの磁極ｎ１，ｓ１，ｎ２，ｓ２，…，ｎｋ，ｓｋは、この実施形態では、中心軸線４０まわりの周方向に等間隔で配置されている。図示の具体例では、中心軸線４０まわりに９０度の角度間隔で４つの磁極ｎ１，ｓ１，ｎ２，ｓ２が配置され、それらが第１の支持体５１（プリント基板２０）に対向するように、磁石Ｍが第２の支持体５２に固定されている。中心軸線４０から磁極ｎ１，ｓ１，ｎ２，ｓ２，…，ｎｋ，ｓｋの中心までの距離は、中心軸線４０から磁性ワイヤ１１０の軸中心位置１１３までの距離に等しくてもよい。すなわち、中心軸線４０に沿う平面視において、磁性ワイヤ１１０および磁極ｎ１，ｓ１，ｎ２，ｓ２，…，ｎｋ，ｓｋは、中心軸線４０を中心軸線とする等しい半径の円周上に位置し、それによって、中心軸線４０に平行な方向に対向可能な位置関係となっていてもよい。第２の支持体５２は、軟磁性体で構成されたヨークであることが好ましい。

【0102】

第２の支持体５２が回転軸５０とともに中心軸線４０（回転軸線）まわりに回転することにより、磁極ｎ１，ｓ１，ｎ２，ｓ２，…，ｎｋ，ｓｋは、中心軸線４０を中心とし、検出領域１４０を通る円周状の軌道３０上を移動する。磁性ワイヤ１１０の軸方向ｘは、円周状の軌道３０上の或る点（接点）を通る接線と平行であり、軸中心位置１１３は、当該接点において当該接線に立てた垂線（この例では、中心軸線４０に平行な垂線）上にある。換言すれば、磁性ワイヤ１１０の軸中心位置１１３は、中心軸線４０上に中心を有し、円周状の軌道３０と等しい半径の円周上の或る点（接点）に位置し、磁性ワイヤ１１０は、当該接点における接線に沿っている。

【0103】

第１の支持体５１および第２の支持体５２の中心軸線４０に沿う方向の距離は、第２の支持体５２の回転によって、磁極ｎ１，ｓ１，ｎ２，ｓ２，…，ｎｋ，ｓｋが発電センサ１００の検出領域１４０に進入可能な適切な値に定められる。

【0104】

第１の支持体５１を構成するプリント基板２０において、発電センサ１００が実装されている主面には、さらに、たとえば磁気センサからなるセンサ要素５５が実装されている。プリント基板２０の主面には、さらに前述のカウント処理回路、不揮発性メモリなどの他の電気部品または電子部品が実装されていてもよい。

【0105】

センサ要素５５は、発電センサ１００の中央部に対向する磁極の極性を検出できるように配置されている。センサ要素５５は、たとえば、ホールＩＣ等の磁気センサからなり、Ｎ極を検知すると（発電センサ１００の中央部にＮ極が対向すると）Ｈ信号を出力し、Ｓ極を検知すると（発電センサ１００の中央部にＳ極が対向すると）Ｌ信号を出力する。それにより、センサ要素５５は、その近傍を通る磁極の極性を判別し、結果として、発電センサ１００の中央部に対向する磁極の極性を識別する識別信号を出力する。この実施形態では、センサ要素５５は、発電センサ１００に対して、中心軸線４０まわりの位相差１８０度の位置、すなわち、中心軸線４０に関して対称な位置で磁極を検出するように配置されている。ｋが偶数（たとえば２）であれば、センサ要素５５は、発電センサ１００の中央部に対向する磁極と同じ極性の磁極を検出する。ｋが奇数（たとえば３）のとき、センサ要素５５は、発電センサ１００の中央部に対向する磁極と反対の極性の磁極を検出する。いずれの場合でも、センサ要素５５は、発電センサ１００の中央部に対向する磁極の極性を検出できる。

【0106】

このような構成により、中心軸線４０（回転軸線）まわりの反時計回り方向ＣＣＷの回転によって、一つの磁極対ｎ１，ｓ１；ｎ２，ｓ２；…；ｎｋ，ｓｋが円周状の軌道３０に沿って検出領域１４０を通過するたびに、一つの負パルスと一つの正パルスとが順に生成される。また、中心軸線４０（回転軸線）まわりの時計回り方向ＣＷの回転によって、一つの磁極対ｎ１，ｓ１；ｎ２，ｓ２；…；ｎｋ，ｓｋが円周状の軌道３０に沿って検出領域１４０を通過するたびに、一つの正パルスと一つの負パルスとが順に生成される。そして、これらのパルスと、磁束伝導片１３０，１３１の間の円周状の軌道３０上にある磁極の極性を表す識別信号を出力するセンサ要素５５とによって、回転位置および回転方向を識別することができる。

【0107】

図５Ａ～図５Ｃに示す具体例は、ｋ＝２の場合、すなわちリング状の４極着磁磁石Ｍによって磁界発生源４００が構成されている。出願人の試作例では、磁性ワイヤ１１０の全長Ｌｗは１１ｍｍ、リング状の磁石Ｍの直径は１２ｍｍ、磁性ワイヤ１１０の軸中心位置１１３からリングの磁石Ｍの表面までの距離Ｌｄは４ｍｍ（磁性ワイヤ１１０の全長Ｌｗの３６％）であった。

【0108】

なお、回転軸５０が磁石を貫通する必要がなければ、リング状磁石Ｍに代えて、円盤状の磁石を用いてもよい。

【0109】

図６Ａおよび図６Ｂに他の構成例を示す。図６Ａおよび図６Ｂにおいて、図５Ａおよび図５Ｂの各部の対応部分に同一参照符号を付す。この構成例は、磁界発生源の構成が図５Ａ～図５Ｃの構成例とは異なる。図５Ａ～図５Ｃに示した構成例においては、多極着磁した一つのリング状の磁石Ｍが磁界発生源４００を構成しているのに対して、図６Ａおよび図６Ｂに示す構成例では、複数個、すなわち２ｋ個（図示の例ではｋ＝２）の個別磁石Ｍ１，Ｍ２，…を第２の支持体５２に固定して、図５Ａ等に示した構成と同様の機能を達成している。個別磁石Ｍ１，Ｍ２，…は、中心軸線４０に平行な方向、すなわち軸直交方向ｚに着磁されており、中心軸線４０まわりに等角度間隔で配置されている。中心軸線４０に平行な方向から見た平面視（図６Ｂ参照）において、周方向にＮ極およびＳ極が交互に並んでいる。すなわち、第２の支持体５２が中心軸線４０（回転軸線）まわりの一方向に回転することにより、Ｎ極およびＳ極が発電センサ１００の検出領域１４０（図５Ｃ参照）に交互に進入し、発電センサ１００の近傍に交番磁界を生成する。生産性の観点では、複数の個別磁石Ｍ１，Ｍ２，…を第２の支持体５２にそれぞれ固定する必要がある図６Ａおよび図６Ｂの構造よりも、１個の多極磁石を用いる図５Ａ～図５Ｃの構造の方が有利である。

【0110】

前述のとおり、同極性の磁極が発電センサ１００に対向する構成としてもよい。この場合、図６Ｂと同様の視点から見た平面図である図７に示すように、複数の個別磁石Ｍ１，Ｍ２，…を、同じ極性の磁極（図示の例ではＮ極）が検出領域１４０（図５Ｃ参照）において発電センサ１００に対向するように、第２の支持体５２に固定すればよい。第２の支持体５２が中心軸線４０（回転軸線）まわりに一方向に回転すると、間隔を空けて配置された同極性の磁極が順に検出領域１４０に進入する。それによって、検出領域１４０の近傍において一方向磁界が移動し、その結果、磁性ワイヤ１１０に交番磁界が印加され、それに応じて、発電センサ１００がパルス電圧を生成する。この場合、磁極数は偶数である必要はなく、奇数個の同極性磁極を中心軸線まわりの円周上に等間隔配置してもよい。

【0111】

図８Ａおよび図８Ｂにさらに別の構成例を示す。図８Ａおよび図８Ｂにおいて、図５Ａおよび図５Ｂの各部の対応部分に同一参照符号を付す。この構成例は、磁界発生源４００の構成が図５Ａ等の構成例とは異なる。具体的には、図５Ａ～図５Ｃの構成では、４個の磁極が中心軸線４０まわりの周上に等間隔配置された多極磁石（４極磁石）Ｍで磁界発生源４００が構成されている。それに対して、図８Ａおよび図８Ｂの構成例では、６個の磁極が中心軸線４０まわりの周上に等間隔配置された多極磁石（６極磁石）Ｍで磁界発生源４００が構成されている。すなわち、ｋ＝３の例である。

【0112】

さらに、この構成例においては、磁束伝導片１３０，１３１の構成も異なっている。具体的には、軸直交部１３３の構成が異なる。さらに具体的には、軸直交部１３３は、磁性ワイヤ１１０から検出領域１４０に向かって、すなわち磁界発生源４００に向かって延びる部分のみを有し、磁性ワイヤ１１０から検出領域１４０とは反対側、すなわち磁界発生源４００から離れる方向に延びる部分を有していない。このような構成によっても、軸平行部１３４によって集められた磁界は軸直交部１３３によって磁性ワイヤ１１０の両端に導かれるので、図５Ａ～図５Ｃに示した構成と同様のパルス信号をコイル１２０から生成させることができる。図５Ａ～図５Ｃ、図６Ａおよび図６Ｂ、ならびに図７の構成においても、図８Ａおよび図８Ｂに示した構成の磁束伝導片１３０，１３１を適用できる。

【0113】

たとえば、前述の４極磁石を用いた試作例と同様に、たとえば、磁性ワイヤ１１０の全長Ｌｗは１１ｍｍ、リング状磁石Ｍの直径は１２ｍｍ、磁性ワイヤ１１０の軸中心位置１１３からリング磁石Ｍの表面までの距離Ｌｄは４ｍｍ（磁性ワイヤの全長の約３６％）として動作させることができる。すなわち、磁極数を増やして分解能を高める場合でも、発電センサ１００の設計を実質的に変更する必要はなく、リング状磁石Ｍを大きくする必要もない。

【0114】

図５Ａ～図５Ｃならびに図８Ａおよび８Ｂに示した構成のいずれにおいても、リング状磁石Ｍの外径が少なくとも８ｍｍ程度であれば、中心軸線４０に沿って見た平面視において、磁束伝導片１３０，１３１の軸平行部１３４と磁極（リング状磁石Ｍ）とが少なくとも部分的に重なり合う。それにより、検出領域１４０において交番磁界を生成でき、発電センサ１００からパルス電圧を生成させることができる。

【0115】

［Ｌ字形磁束伝導片とＩ字形磁束伝導片との比較］
図９Ａおよび図９Ｂは、発電センサ１００の検出領域に磁石４１０を配置したときの２次元磁気シミュレーション結果を示す。磁石４１０の着磁方向は、軸直交方向ｚであり、磁石４１０の磁極は、発電センサ１００に対向する側がＮ極、その反対側がＳ極である。磁性ワイヤ１１０の全長Ｌｗは１１ｍｍであり、磁石４１０の表面から磁性ワイヤ１１０の軸中心位置（軸方向ｘの中心位置）までの距離Ｌｄは４．５ｍｍである。この場合、磁性ワイヤ全長Ｌｗに対する距離Ｌｄの比率Ｌｄ／Ｌｗは、約４０％である。

【0116】

図９Ａは、磁性ワイヤ１１０の軸中心位置に磁石４１０が対向するとき、すなわち、磁石４１０が発電センサ１００の検出領域の中央部にあるときの磁束を表す。図９Ａに示すとおり、磁石４１０が中央にあるときには、一対の磁束伝導片１３０，１３１に入る磁束がバランスしており、磁性ワイヤ１１０に磁束は通らない。磁石４１０から磁性ワイヤ１１０の軸方向中間部に向かう磁束は、磁束伝導片１３０，１３１の軸平行部１３４によって遮蔽され、かつ軸平行部１３４によって集められて、磁束伝導片１３０，１３１内を通って伝導する。

【0117】

図９Ｂは、図９Ａの場合の磁石４１０の位置を基準位置として、磁石４１０が基準位置の右に０．５ｍｍの位置にあるときの磁束を表す。図９Ｂに表れているとおり、磁石４１０が基準位置から少し右に動くと、図中右の磁束伝導片１３０から左の磁束伝導片１３１に向かって、磁性ワイヤ１１０に磁束が通る。

【0118】

図９Ｃは、磁石４１０を基準位置から０．５ｍｍ間隔で右に動かした各磁石位置において、磁性ワイヤ１１０の各部での磁束密度を調べた結果を示す。横軸は磁性ワイヤ１１０内の位置を示し、０は磁性ワイヤ１１０の軸中心位置である。縦軸は磁束密度である。２次元シミュレーションでは簡易的に磁束の流れる方向および磁束密度の傾向を知ることができるが、磁束密度の絶対値は求められないので、グラフの縦軸は任意単位(arb.unit)としている。また、グラフでは図の左から右に向かう磁束を正、右から左に向かう磁束を負としている。

【0119】

磁石位置が基準位置から離れるに従って、磁性ワイヤ１１０中の磁束密度が高くなっているのが分かる。また、磁性ワイヤ１１０の内部では、ほぼ一定の磁束密度になっており、軸方向位置によらずにほぼ一様な磁束密度となっていることが分かる。図示していないが、基準位置に対して左側の磁石位置では、磁束密度の符号が反転して同様の結果が得られる。

【0120】

図１０Ａおよび図１０Ｂは、軸平行部のない磁束伝導片１３０ｉ，１３１ｉを用いて構成した発電センサ１００ｉの検出領域に磁石４１０を配置した場合の２次元磁気シミュレーション結果を示す。磁束伝導片１３０ｉ，１３１ｉは、磁性ワイヤ１１０の軸方向ｘに直交する軸直交部のみを有するＩ字形の構造を有している。図９Ａおよび図９Ｂの場合と同様に、磁石４１０の着磁方向は、軸直交方向ｚであり、磁石４１０の磁極は、発電センサに対向する側がＮ極、その反対側がＳ極である。磁性ワイヤ１１０の全長Ｌｗは１１ｍｍであり、磁石表面から磁性ワイヤ１１０までの軸直交方向ｚの距離Ｌｄは４．５ｍｍである。この場合、磁性ワイヤ全長Ｌｗに対する距離Ｌｄの比率Ｌｄ／Ｌｗは、約４０％である。

【0121】

軸平行部がないので、磁石４１０からの磁束が磁性ワイヤ１１０の軸方向中間部に入る。図１０Ａに示す通り、磁石４１０が発電センサ１００ｉの中央にあるとき、磁性ワイヤ１１０の軸方向中心付近から両端に向けて異なる方向の磁束が通る。図１０Ｂは、図１０Ａの磁石４１０の位置を基準位置として、磁石４１０が基準位置から右に０．５ｍｍの位置にあるときの磁束を表す。図１０Ａの場合と同様に、磁石４１０からの磁束が磁性ワイヤ１１０の軸方向中間部に入り、磁性ワイヤ１１０の軸方向中心よりもやや右の位置から両端に向けて異なる方向の磁束が通る。

【0122】

図１０Ｃは、磁石４１０を基準位置から０．５ｍｍ間隔で右に動かした各磁石位置において、磁性ワイヤ１１０の各部での磁束密度を調べた結果を示す。横軸および縦軸は図９Ｃの場合と同様である。図１０Ｃに示すとおり、軸平行部がないＩ字形の磁束伝導片１３０ｉ，１３１ｉを用いる場合、磁性ワイヤ１１０内の軸方向位置により磁束密度が異なり、磁性ワイヤ１１０中の磁束密度が均一にならない。それによって、出力特性の劣化を招き、パルス電圧が出力されないおそれがある。

【0123】

図１１Ａ、図１１Ｂおよび図１１Ｃは、図１０Ａ～図１０Ｃに示したシミュレーションの場合に比較して、磁石４１０から磁性ワイヤ１１０までの軸直交方向ｚの距離Ｌｄを長くして、６ｍｍとし、さらに、その距離の増加分だけ磁束伝導片１３０ｉ，１３１ｉを磁石側に伸長した場合のシミュレーション結果である。このときの、磁性ワイヤ全長Ｌｗに対する距離Ｌｄの比率Ｌｄ／Ｌｗは、約５５％である。図１０Ａ、図１０Ｂおよび図１０Ｃと比較すると、磁束密度の均一性は改善されているが、十分ではない。さらに距離Ｌｄを長くすれば磁束密度の均一性は改善されるが、軸直交方向ｚの寸法増大を招くので、小型のパルス信号発生器を構成し難い。

【0124】

このように、Ｌ字形の磁束伝導片１３０，１３１の軸平行部１３４は、磁性ワイヤ１１０の軸方向中間部に入る磁束を遮断し、かつ磁束を集めて磁性ワイヤ１１０の両端に誘導する。それにより、磁性ワイヤ１１０の軸長全体に渡って磁束密度の均一性が向上する。軸平行部が無いＩ字型の磁束伝導片１３０ｉ，１３１ｉを用いると、磁性ワイヤ１１０と磁石４１０との距離Ｌｄを磁性ワイヤ長Ｌｗの５０％以下とする設計は難しいが、軸平行部１３４を有するＬ字型の磁束伝導片１３０，１３１を用いると、当該距離Ｌｄを磁性ワイヤ長Ｌｗの５０％以下とする設計が容易であり、パルス信号発生器の軸直交方向ｚのサイズ縮小が可能になる。

【0125】

図１２Ａ、図１２Ｂおよび図１２Ｃは、軸平行部を有するＬ字形の磁束伝導片１３０，１３１を有する発電センサ１００の検出領域に磁石４１１，４１２，４１３を配置したときの２次元磁気シミュレーション結果を示す。図９Ａ～図９Ｃのシミュレーションと同じく、磁性ワイヤ１１０の全長Ｌｗは１１ｍｍであり、磁石表面から磁性ワイヤ１１０までの軸直交方向ｚの距離Ｌｄは４．５ｍｍである。磁性ワイヤ全長Ｌｗに対する距離Ｌｄの比率Ｌｄ／Ｌｗは、約４０％である。一方、図９Ａ～図９Ｃのシミュレーションとは異なり、磁性ワイヤ１１０と平行に検出領域を横切る直線状の軌道３０上に３個の磁極が配列されている。この例では、軸直交方向ｚに着磁した３個の個別磁石４１１，４１２，４１３を用いて、Ｓ極、Ｎ極およびＳ極が順に配列されている。この例では、同形同大の円盤状の個別磁石４１１，４１２，４１３を３個準備し、それらを直線状の軌道３０に沿って接触して配置してある。したがって、磁極ピッチＬｐは個別磁石４１１，４１２，４１３の直径に等しい。磁極ピッチＬｐは、８．５ｍｍに設定してある。この例では、磁極ピッチＬｐは、一対の軸直交部１３３の軸方向中心位置の間の距離Ｌｃに等しく、磁性ワイヤ１１０に与えられる交番磁界の振幅が最も大きくなる条件である。

【0126】

図１２Ａおよび図１２Ｂに示すように、Ｎ極が中央に位置し、その両側にＳ極が位置している。図１２Ａでは、Ｎ極が磁性ワイヤ１１０の軸方向中心位置に対向し、したがって、Ｎ極とその両側のＳ極との境界が両側の磁束伝導片１３０，１３１の軸直交部１３３の軸方向中心位置にそれぞれ対向している。図１２Ｂは、図１２Ａの磁極配置を基準位置として、その基準位置から右に０．５ｍｍ動いた磁極配置での磁束を表す。

【0127】

図１２Ａに表れているように、中央の磁極（Ｎ極）が発電センサ１００の中央に対向するときには、磁性ワイヤ１１０に磁束は通らない。一方、図１２Ｂに表れているとおり、Ｎ極が発電センサ１００の中央から少し右に動くと，右の磁束伝導片１３０から左の磁束伝導片１３１に向かって磁性ワイヤ１１０に磁束が通る。

【0128】

図１２Ｃは、磁極を基準位置（図１２Ａ参照）から０．５ｍｍずつ右に動かした各磁極配置において、磁性ワイヤ１１０の各部での磁束密度を調べた結果を示す。横軸および縦軸は、図９Ｃの場合と同様である。磁極配置が基準位置から離れるに従って、磁性ワイヤ１１０の磁束密度が高くなっているのが分かる。また、磁性ワイヤ１１０の内部では、いずれの軸方向位置でもほぼ一定の磁束密度になっており、軸方向位置によらずにほぼ一様な磁束密度となっていることが分かる。全体の磁束密度は、単一磁石の場合（図９Ｃ参照）よりも高い。図示していないが、基準位置に対して左側の磁極配置では、磁束密度の符号が反転して同様の結果が得られる。

【0129】

図１３Ａ、図１３Ｂおよび図１３Ｃは、軸平行部のないＩ字形の磁束伝導片１３０ｉ，１３１ｉを用いて構成した発電センサ１００ｉの検出領域に磁石４１１，４１２，４１３を配置したときの２次元磁気シミュレーション結果を示す。図１１Ａ～図１１Ｃのシミュレーションと同じく、磁性ワイヤ１１０の全長Ｌｗは１１ｍｍであり、磁石表面から磁性ワイヤ１１０までの軸直交方向ｚの距離Ｌｄは６ｍｍである。この場合、磁性ワイヤ全長Ｌｗに対する距離Ｌｄの比率Ｌｄ／Ｌｗは、約５５％である。磁界発生源は、図１２Ａ～図１２Ａのシミュレーションと同じく、３個の個別磁石４１１，４１２，４１３で構成されている。

【0130】

図１１Ａ～図１１Ｃとの比較から分かるように、単体磁石（単一の磁石）で磁界発生源を構成したときと同様の傾向が表れている。ただし、単体磁石の場合（図１１Ａ～図１１Ｃ）に比べて磁束密度が高くなり、それに応じて、磁性ワイヤ１１０内での磁束密度の均一性は悪くなっている。磁性ワイヤ１１０の軸方向中心部での磁束密度は、磁石位置に応じて変化する。

【0131】

図１４Ａ、図１４Ｂおよび図１４Ｃは、軸平行部を有するＬ字形の磁束伝導片１３０，１３１を有する発電センサ１００の検出領域に磁石４２１～４２５を配置したときの２次元磁気シミュレーション結果を示す。図１２Ａ～図１２Ｃのシミュレーションとの相違は、磁極ピッチＬｐであり、この例では、４．２５ｍｍに設定してある。この磁極ピッチＬｐは、一対の軸直交部１３３の軸方向中心位置の間の距離Ｌｃの５０％に相当する。具体的には、磁性ワイヤ１１０と平行に検出領域を横切る直線状の軌道３０上に５個の磁極が配列されている。この例では、軸直交方向ｚに着磁した５個の個別磁石４２１～４２５を用いて、Ｎ極、Ｓ極、Ｎ極、Ｓ極およびＮ極が順に配列されている。この例では、同形同大の円盤状の５個の個別磁石４２１～４２５を準備し、それらを直線状の軌道３０に沿って接触して配置してある。したがって、磁極ピッチＬｐは個別磁石４２１～４２５の直径に等しい。

【0132】

図１２Ａ～図１２Ｃとの比較から、磁極ピッチＬｐの縮小によって、磁束密度が低くなることが分かる。しかし、磁石位置による磁束密度の変化は得られており、磁束密度の均一性についても問題ない。したがって、発電センサ１００からパルス電圧を発生させることができる。

【0133】

図１５Ａ、図１５Ｂおよび図１５Ｃは、軸平行部のないＩ字形の磁束伝導片１３０ｉ，１３１ｉを用いて構成した発電センサ１００ｉの検出領域に磁石４２１～４２５を配置したときの２次元磁気シミュレーション結果を示す。図１３Ａ～図１３Ｃのシミュレーションとの相違は、磁極ピッチＬｐであり、図１４Ａ～図１４Ｃのシミュレーションの場合と同じく、４．２５ｍｍに設定してある。つまり、Ｉ字形の磁束伝導片１３０ｉ，１３１ｉの軸方向中心位置間の距離Ｌｃの５０％である。磁界発生源の構成は、図１４Ａ～図１４Ｃのシミュレーションと同じであり、５個の個別磁石４２１～４２５を用いて、検出領域を通る直線状の軌道３０上に５個の磁極（順にＮ極、Ｓ極、Ｎ極、Ｓ極およびＮ極）が配列されている。

【0134】

図１５Ｃに表れているように、磁石位置の変化による磁束密度の変化がほとんどなくなる。よって、パルス出力を得られなくなる。理論的には、磁性ワイヤ１１０の軸方向中心位置での磁束密度は変化しない。図１５Ｃにおいて多少の変化が見られるのは、シミュレーション条件に起因する誤差である。具体的には、左端の磁石４２１の左隣に他の磁石が無いことによる。

【0135】

このように、軸平行部を持たないＩ字形磁束伝導片１３０ｉ，１３１ｉを用いた発電センサ１００ｉは、磁束伝導片１３０ｉ，１３１ｉ間の距離Ｌｃ（より具体的にはＩ字形磁束伝導片１３０ｉ，１３１ｉの軸方向中心位置間の距離）よりも狭い磁極ピッチＬｐの磁石と組み合わせでは、磁束密度の減少が激しい。一般的には、磁束伝導片１３０ｉ，１３１ｉ間の距離と同じか、それよりも長い磁極ピッチの磁石と組み合わせて使用する必要がある。磁束伝導片１３０ｉ，１３１ｉ間の距離の半分の磁極ピッチになると、磁性ワイヤ１１０の軸方向中心での磁束密度は０となり、磁石が移動しても磁束密度が変化しないため、パルス信号を発生できなくなる。

【0136】

これに対して、軸平行部を持つＬ字形磁束伝導片１３０，１３１を用いて構成された発電センサ１００の場合、磁極ピッチＬｐが変化しても比較的安定した特性が得られる。とくに磁極ピッチＬｐが、磁束伝導片１３０，１３１の軸直交部１３３間の距離Ｌｃ（より具体的には軸直交部１３３の軸方向中心位置間の距離）の半分になっても十分動作することが可能であり、パルス電圧を発生できる。したがって、幅広い磁極ピッチＬｐに対応が可能で、磁極ピッチＬｐが変わっても同じ設計の発電センサ１００を使用できる。

【0137】

図１６は、磁極ピッチＬｐの好ましい条件の一例を説明するための図である。この例では、磁界発生源４００の複数の磁極は、軸直交方向ｚに着磁した多極磁石４４０で構成されている。そして、複数の磁極は、検出領域１４０において磁性ワイヤ１１０に平行な直線部を有する軌道３０に沿って移動する。この移動は、発電センサ１００に対する相対移動であり、発電センサ１００が静止し、多極磁石４４０が移動してもよいし、発電センサ１００が移動し、多極磁石４４０が静止してもよいし、発電センサ１００および多極磁石４４０の両方が移動してもよい。

【0138】

多極磁石４４０の隣り合う磁極の間隔、すなわち磁極ピッチＬｐは、一対の磁束伝導片１３０，１３１の軸直交部１３３の軸方向中心位置の間の距離Ｌｃの半分（Ｌｃ／２）よりも長い。距離Ｌｃは、言い換えれば、磁性ワイヤ１１０と一対の磁束伝導片１３０，１３１のそれぞれの軸直交部１３３とが交差する一対の交差部１３７における軸方向ｘの中心位置の間の距離である。（Ｌｃ／２）＜Ｌｐの条件が充足されれば、多極磁石４４０の移動に伴う磁界の変化によって、発電センサ１００からパルス電圧を発生させることができる。磁極ピッチＬｐが距離Ｌｃ以上であっても発電センサ１００からパルス電圧を発生させることができる。その一方で、磁極ピッチＬｐを距離Ｌｃよりも短くする設計も可能であり、それにより、発電センサ１００の設計を実質的に変更することなく多極磁石４４０の軌道３０に沿う単位長あたりの磁極数を増やして、分解能の高い位置検出のために、発電センサ１００の出力を用いることができる。よって、磁極ピッチＬｐを、（Ｌｃ／２）＜Ｌｐ＜Ｌｃの範囲とすることにより、発電センサ１００の設計を実質的に変更することなく、分解能の高い直動型のパルス信号発生器を実現できる。

【0139】

図１７は、磁極ピッチの好ましい条件の他の例を説明するための図である。この例では、磁界発生源４００の複数の磁極は、軸直交方向ｚに着磁した多極磁石４５０で構成されている。より具体的には、多極磁石４５０は、軸直交方向ｚ（図１７の紙面に垂直な方向）に平行な中心軸線４０に中心を整合させ、その中心軸線４０（回転軸線）まわりに回転移動するリング状磁石であって、等角度間隔で複数の磁極４５１～４５６の領域を有するように着磁されている。回転移動は、発電センサ１００に対する相対移動であり、発電センサ１００が静止し、多極磁石４５０が回転移動してもよいし、発電センサ１００が回転移動し、多極磁石４５０が静止してもよいし、発電センサ１００および多極磁石４５０の両方が回転移動してもよい。このような回転移動によって、多極磁石４５０の複数の磁極４５１～４５６は、検出領域１４０において磁性ワイヤ１１０に平行な接線を有する円弧部を含む軌道３０に沿って移動する。この例では、軌道３０の全体が円周をなしており、円周の中心は中心軸線４０上にある。

【0140】

多極磁石４５０の隣り合う磁極の間隔は、この場合、中心軸線４０から見た角度、すなわち磁極間角度ピッチθｐによって定義するのが妥当である。そこで、中心軸線４０から一対の磁束伝導片１３０，１３１の軸直交部１３３を見たときの角度間隔θｃを導入する。角度間隔θｃは、具体的には、中心軸線４０に沿って見た平面視において、中心軸線４０から磁性ワイヤ１１０上における軸直交部１３３の軸方向中心位置に向けて引いた２つの半直線の挟角である。言い換えれば、角度間隔θｃは、磁性ワイヤ１１０と一対の磁束伝導片１３０，１３１のそれぞれの軸直交部１３３とが交差する一対の交差部１３７における軸方向ｘの中心位置に中心軸線４０から垂直に延ばした一対の半直線の挟角である。

【0141】

中心軸線４０まわりの周方向に隣り合う磁極の間隔、すなわち磁極間角度ピッチθｐは、一対の磁束伝導片１３０，１３１の軸直交部１３３の軸方向中心位置の間の角度間隔θｃの半分よりも大きい。この条件が充足されれば、多極磁石４５０の回転移動に伴う磁界の変化によって、発電センサ１００からパルス電圧を発生させることができる。磁極間角度ピッチθｐが角度間隔θｃ以上であっても発電センサからパルス電圧を発生させることができる。その一方で、磁極間角度ピッチθｐを角度間隔θｃよりも小さくする設計も可能であり、それにより、発電センサ１００の設計を実質的に変更することなく、かつ多極磁石４５０の径を大きくすることなく、磁極数を増やして、分解能の高い回転位置検出のために発電センサ１００の出力を用いることができる。よって、磁極間角度ピッチθｐを、（θｃ／２）＜θｐ＜θｃの範囲とすることにより、発電センサ１００の設計を実質的に変更することなく、かつ磁石４５０を大型化することなく、分解能の高い回転型のパルス信号発生器を実現できる。

【0142】

図１８は、回転型のパルス信号発生器における発電センサ１００と多極磁石４５０との大きさの関係を説明するための平面図である。Ｌ字形の磁束伝導片１３０，１３１は、軸平行部１３４を有しているので、軸平行部１３４を有しないＩ字形の磁束伝導片よりも、磁石との対向面積、すなわち集磁面積が大きい。そのため、Ｉ字形の磁束伝導片を用いる場合よりも小さな磁石との組み合わせにおいても、発電センサ１００からパルス電圧を出力させることができる。具体的には、軸平行部を持たないＩ字形の磁束伝導片を用いる発電センサにおいては、中心軸線４０（回転軸線）に沿って見た平面視において、磁束伝導片の全体が多極磁石４５０の外縁の内側に入る設計とするのが通常である。すなわち、中心軸線４０から磁束伝導片の最遠端までの距離ｒｂ以上の半径の磁石が用いられる。一方、磁束伝導片１３０，１３１が軸平行部１３４を有する発電センサ１００の場合には、軸平行部１３４によって集磁がなされるので、距離ｒｂ未満の半径の磁石を用いることが可能である。より具体的には、中心軸線４０から磁束伝導片１３０，１３１の最近端までの距離ｒａよりも大きな半径の磁石４５０を用いれば、磁石４５０の回転に応じて、発電センサ１００からパルス電圧を発生させることができる設計が可能である。パルス信号発生器の小型化のためには、磁石４５０の半径が小さい方が有利であるので、磁石４５０の半径ｒｍの好ましい範囲は、ｒａ＜ｒｍ＜ｒｂである。

【0143】

磁石が中心軸線４０まわりの回転体でない場合まで一般化すると、磁極が軌道３０に沿って検出領域１４０内の円弧部を通るときの磁石の回転軌跡の外周半径をｒｍとして、上記不等式を充足することが好ましい。

【0144】

この種のパルス信号発生器は、流量計、エンコーダなどの計測装置に用いられる。これらの計測装置の小型化の要求とともに分解能の向上などの要求がある。装置の小型化のために、パルス信号発生器には、設置面積が小さくかつ高さの低い設計が要求される。

【0145】

高さ方向のサイズを小さくするには、小さな磁石を使い、かつ磁石と発電センサとの距離を縮めて設計する必要がある。しかし、従来の発電センサでは、磁石を発電センサに近づけると、磁性ワイヤの軸方向中間部へ直接入る磁束が生じ、磁性ワイヤ内の磁束密度の均一性に問題が生じる。そのため、磁性ワイヤと磁石との間に十分な距離を確保するか、あるいは、発電センサとは別に磁束を遮蔽する構造（特許文献３参照）を設ける必要があった。そのため小型化が難しかった。磁性ワイヤと磁石との距離を大きくすると、磁界は距離の２乗に反比例して弱くなるので、強く大きな磁石を使用する必要があり、さらに小型化の阻害要因を生む。この実施形態の発電センサ１００は、別途の遮蔽構造を用いることなく、磁性ワイヤ長Ｌｗの１／２以下の極めて近い距離に磁石を近づけることが可能であるので、従来の発電センサでは達成し得ないレベルの小型化を達成できる。

【0146】

一方、分解能の向上のためには、同じ変位に対する交番磁界の周期を多くする必要があるので、磁石の磁極ピッチを狭めた設計が必要となる。一般的に、発電センサと組み合わせられる磁界発生源の磁極ピッチは、磁性ワイヤ長（磁束伝導片の間隔）に合わせて設計される。そのため、回転検出においては、一般的に、極数に比例して検出半径（回転軸線から磁性ワイヤまでの距離）を大きく設計する必要がある。この実施形態の発電センサ１００においては、軸平行部１３４を有するＬ字形の磁束伝導片１３０，１３１を有することにより、磁性ワイヤ長（磁束伝導片間隔）よりも狭い磁極ピッチに対応できる。そのため、同じ検出半径で極数を増やすことができる。

【0147】

また、同じ半径の磁石で極数を増やすと、１極あたりの磁界は弱くなり、それに応じて、磁界も近くまでしか届かなくなる。そのため、より磁石に近い位置で磁界を検出する必要がある。前述のとおり、この実施形態の発電センサ１００では、磁石近傍磁界の検出が可能である。すなわち、磁束伝導片１３０，１３１の軸平行部１３４が磁性ワイヤ１１０の軸方向中間部に向かう磁束を遮蔽するので、磁性ワイヤ１１０と磁石との距離を短くできる。

【0148】

また、小型化のためには小さな磁石を用いる方が有利である。この実施形態の発電センサ１００では、磁束伝導片１３０，１３１の軸平行部１３４で集磁を行えるので、軸平行部１３４の一部が磁石に対向していれば、パルス電圧の発生に必要な磁束を集めることができる。そのため、小さな磁石での検出が可能であり、パルス信号発生器１の小型化が可能である。発電センサ１００が発生するパルス信号の電力は概ね磁性ワイヤ１１０の長さで決まる。そこで、必要とする電力に応じて磁性ワイヤ１１０の長さを定め、その長さを変えることなく、パルス信号発生器１の小型化を図ることができる。

【0149】

［第２実施形態］
第１実施形態の発電センサ１００の磁束伝導片１３０，１３１は、磁界発生源に対向する（検出領域１４０に対向する）平坦面を有しているので、この平面を面実装エリアとすることができる。

【0150】

図１９Ａ、図１９Ｂおよび図１９Ｃは、それぞれ、第２実施形態に係る発電センサ２００の構成を説明するための斜視図、一部分解斜視図および側面図である。第２実施形態の説明において、前述の第１実施形態の構成部分に対応する各部には、第１実施形態と同じ参照符号を用いる。

【0151】

この第２実施形態の発電センサ２００においては、面実装が可能な外部端子電極２４０，２４１を軟磁性体部品からなる磁束伝導片１３０，１３１に直接設けている。

【0152】

具体的には、外部端子電極２４０，２４１が磁束伝導片１３０，１３１の磁界発生源に対向する面に設けられている。より具体的には、外部端子電極２４０，２４１は、軸平行部１３４の検出領域対向面１３４ｂ、すなわち、軸平行部１３４に対して磁性ワイヤ１１０とは反対側の面に設けられている。外部端子電極２４０，２４１は、たとえば、メッキ層または導電ペーストと半田層とからなる。外部端子電極２４０，２４１は、この実施形態では、軸平行部１３４の検出領域対向面１３４ｂの全域を覆うように設けられている。ただし、外部端子電極２４０，２４１は、軸平行部１３４の検出領域対向面１３４ｂの一部の領域のみを覆うように設けられてもよい。

【0153】

この実施形態の発電センサ２００は、さらに、磁性ワイヤ１１０、コイル１２０および磁束伝導片１３０，１３１を収容するケース２１０を備えている。ケース２１０は、磁束伝導片１３０，１３１の検出領域対向面１３４ｂ側に開口した箱形に形成されており、磁束伝導片１３０，１３１の検出領域対向面１３４ｂを露出した状態で磁性ワイヤ１１０、コイル１２０および磁束伝導片１３０，１３１を収容するように構成されている。前述のように、磁性ワイヤ１１０は磁束伝導片１３０，１３１に固定されている。具体的には、磁性ワイヤ１１０の両端部１１１，１１２は、磁束伝導片１３０，１３１の軸直交部１３３を貫通して形成された穴または溝からなるワイヤ配置部１３０ａ，１３１ａに樹脂によって固定されている。そして、磁束伝導片１３０，１３１およびコイル１２０は、たとえば接着樹脂および／または嵌合によって、ケース２１０に固定されている。これにより、ケース２１０まで含めて一体化されて完結した構成の発電センサ２００が実現されている。

【0154】

図１９Ｂはケース２１０を嵌める前の状態を表す一部分解斜視図であり、図１９Ｃはケース２１０を取り外した状態で磁束伝導片１３０の側から軸方向ｘに見た側面図である。この実施形態では、実質的に直方体形状の軸直交部１３３は、軸方向ｘに直交しかつ検出領域対向面１３４ｂに平行な幅方向ｙに突出した突起１３０ｘ，１３０ｙ，１３１ｘ，１３１ｙを幅方向ｙの両側に備えている。これらの突起１３０ｘ，１３０ｙ，１３１ｘ，１３１ｙは、図示の例では、磁性ワイヤ１１０に対して検出領域対向面１３４ｂとは反対側に配置されている。軸直交部１３３において検出領域対向面１３４ｂとは反対側の端面には、幅方向ｙの両端の角に面取り部１３３ａ（たとえばアール面取り部）が形成されている。面取り部１３３ａは、ケース２１０の挿入をスムーズにするガイド部として機能する。

【0155】

ケース２１０には、磁束伝導片１３０，１３１の突起１３０ｘ，１３０ｙ，１３１ｘ，１３１ｙがそれぞれ嵌る穴２２０ｘ，２２０ｙ，２２１ｘ，２２１ｙが対応位置に設けてある。また、ケース２１０に組み込むときに磁性ワイヤ１１０の両端部が接触しないように、ケース２１０に溝２３０，２３１が設けてある。溝２３０，２３１は、検出領域対向面１３４ｂと直交する軸直交方向ｚに延びており、この軸直交方向ｚから溝２３０，２３１に磁性ワイヤ１１０の両端部が挿入されるように、ケース２１０の組み付けが行われる。

【0156】

軸方向ｘから見た側面図である図１９Ｃに最も良く表れているとおり、コイル１２０との電気的コンタクトをとるための端末線１２０ａが通る溝１３０ｃ，１３１ｃが磁束伝導片１３０の検出領域対向面１３４ｂに設けてある。端末線１２０ａは、溝１３０ｃ，１３１ｃにおいて、半田層によって外部端子電極２４０，２４１に結線される。たとえば、製造工程においては、端末線１２０ａを溝１３０ｃ，１３１ｃに配置した後に、検出領域対向面１３４ｂに外部端子電極２４０，２４１を形成することが好ましい。図１９Ｂに表れているように、溝１３０ｃ，１３１ｃは、軸平行部１３４の近接端１３４ａにも連続していてもよい。

【0157】

［その他の実施形態］
この発明の実施形態について説明してきたが、この発明は、以下に例示的に列記するとおり、さらに他の形態で実施することが可能である。

【0158】

前述の実施形態では、磁束伝導片１３０，１３１はＬ字形状の一体品であるが、軸直交部１３３および軸平行部１３４をそれぞれ構成する２つの直方体部分を組み合わせて磁束伝導片を構成してもよい。この場合、２つの直方体部分は、Ｌ字形状を成すように配置して組み合わせることが好ましい。ただし、２つの直方体部分は、完全なＬ字形状を形成する必要はなく、たとえば、軸平行部を成す直方体部分の軸方向ｘの中間部に軸直交部をなす直方体部分の端面が突き当たる配置（Ｔ字形配置）であってもよい。２つの直方体部分は、同一の軟磁性体材料で構成しても、異なった軟磁性体材料を用いて構成しても良く、前述の材質の範囲で選択した材料で構成することが好ましい。

【0159】

また、磁束伝導片の軸直交部および軸平行部は、完全な直方体形状である必要はなく、コイルの配置、組立性、構造保持性等に応じて必要な変形を加えても発電センサの検出性能を保持できる。たとえば、軸平行部には、コイルを受ける円筒面状の凹部が形成されていてもよい。また、軸直交部１３３は、軸方向ｘの厚さが軸直交方向ｚの各位置で一様である必要はなく、たとえば、軸直交部１３３の軸方向ｘの厚さは、検出領域対向面１３４ｂ側では小さく、その反対側では大きくなっており、それらの間の領域では厚さはリニアに変化していてもよい。つまり、軸直交部１３３は、軸直交方向ｚに沿って検出領域対向面１３４ｂに向かうに従って先細るテーパ形状を有していてもよい。このように、軸直交部１３３および軸平行部１３４は、厳密な直方体形状である必要はなく、磁束伝導片１３０，１３１の磁界補正機能を損なわない範囲の実質的な直方体形状であれば足りる。軸直交部１３３および軸平行部１３４は、実質的な直方体形状に構成することが好ましいが、前述のような磁界補正機能が得られる別の形状に構成されてもよい。

【0160】

前述の第２実施形態では、検出領域対向面１３４ｂに外部端子電極２４０，２４１を設けた構成を示したが、リードフレームによって外部端子電極を構成してもよい。たとえば、リードフレームは、磁束伝導片１３０，１３１の形状に合うようにフォーミングされ、検出領域対向面１３４ｂに沿う底面部が、プリント基板等に接合可能な面実装用外部接続端子を構成していてもよい。

【0161】

前述の実施形態では、一対の磁束伝導片１３０，１３１は、磁性ワイヤ１１０の軸中心位置１１３に設定された対称面１１５に対して対称に構成されているが、この場合の「対称」は、磁束伝導片１３０，１３１の磁界補正機能に影響のない範囲での相違を許容するものであり、幾何学的に厳密に対称である必要はない。

【0162】

その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。

【符号の説明】

【0163】

１ ：パルス信号発生器
２ ：回転検出装置
２０ ：プリント基板
３０ ：軌道
４０ ：中心軸線
１００ ：発電センサ
１１０ ：磁性ワイヤ
１１３ ：軸中心位置
１２０ ：コイル
１３０ ：磁束伝導片
１３１ ：磁束伝導片
１３３ ：軸直交部
１３４ ：軸平行部
１３４ａ ：近接端
１３４ｂ ：検出領域対向面
１４０ ：検出領域
２００ ：発電センサ
２４０ ：外部端子電極
２４１ ：外部端子電極
４００ ：磁界発生源
４０１ ：磁極
４１０ ：磁石
４１１～４１３：磁石
４２０ ：磁石
４２１～４２５：磁石
４３０ ：磁石
４４０ ：多極磁石
４５０ ：多極磁石
４５１～４５５：磁極
４５６ ：磁極
Ｄ 距離
Ｌ ：距離
Ｌｃ ：距離
Ｌｄ ：距離
Ｌｐ ：磁極ピッチ
Ｌｗ ：磁性ワイヤ長
Ｍ ：リング磁石
Ｍ１～Ｍ４：個別磁石
ｎ１，ｎ２，ｎ３：Ｎ極
ｓ１，ｓ２，ｓ３：Ｓ極
ｒａ ：距離
ｒｂ ：距離
ｒｍ ：半径
θｃ ：角度間隔
θｐ ：磁極間角度ピッチ
ｘ ：軸方向
ｙ ：幅方向
ｚ ：軸直交方向

【図1A】

【図1B】

【図2A-2B】

【図3】

【図4】

【図5A-5C】

【図6A-6B】

【図7】

【図8A-8B】

【図9A】

【図9B】

【図9C】

【図10A】

【図10B】

【図10C】

【図11A】

【図11B】

【図11C】

【図12A】

【図12B】

【図12C】

【図13A】

【図13B】

【図13C】

【図14A】

【図14B】

【図14C】

【図15A】

【図15B】

【図15C】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19A】

【図19B】

【図19C】