特許 7693876 運動検出装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-06-09

(45)【発行日】2025-06-17

(54)【発明の名称】運動検出装置

(51)【国際特許分類】

   G01D 5/12 20060101AFI20250610BHJP

   G01D 5/245 20060101ALI20250610BHJP

【ＦＩ】

G01D5/12 A

G01D5/245 W

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2024033861

(22)【出願日】2024-03-06

【審査請求日】2025-05-16

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【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

(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

【審査官】細見 斉子

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０２３／１５７３２８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０２３／１５７６０１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１９／１８８８５９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特許第７６４２１８３（ＪＰ，Ｂ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｄ ５／１２－ ５／２５２

Ｇ０１Ｂ ７／００－ ７／３４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１の支持体と、
前記第１の支持体に対して相対移動する第２の支持体と、
前記第１の支持体に配置された発電センサと、
前記第２の支持体に支持された磁界発生源と、を含み、
前記発電センサは、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、前記磁性ワイヤの軸方向の中心位置に設定される対称面に対して互いに対称な一対の軟磁性体からなる磁束伝導片と、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、前記一対の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、前記軸直交部と、前記磁性ワイヤの両端部が固定される、前記軸方向に貫通する穴または溝からなるワイヤ配置部を有しており、
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おり、
前記磁界発生源は、前記第２の支持体が前記第１の支持体に対して相対移動するときに、前記磁性ワイヤの前記軸方向に平行な軌道に沿って前記検出領域に順に進入し、前記発電センサに異なる極性の磁極が交互に空隙を介して対向するように前記第２の支持体に配置された複数の磁極を有し、
各磁極の磁束の方向は、当該磁極の移動方向に垂直であり、かつ前記発電センサに対向するときに前記磁性ワイヤと交差する方向であり、
前記軌道上での前記複数の磁極の配置間隔は、前記磁性ワイヤの全長よりも長く、
前記軌道上での前記磁極の長さは、前記磁性ワイヤの全長より短く、かつ前記配置間隔の５０％以下である、運動検出装置。

【請求項2】

前記軌道上での前記磁極の長さは、前記磁性ワイヤの全長の半分以下である、請求項１に記載の運動検出装置。

【請求項3】

前記軌道上での前記磁極の配置間隔は、前記磁性ワイヤの全長の１．５倍以上である、請求項２に記載の運動検出装置。

【請求項4】

前記発電センサの前記軸方向の中央部に位置する前記磁極の極性を判別するセンサをさらに含む、請求項１～３のいずれか一項に記載の運動検出装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、大バルクハウゼン効果を発現する磁性ワイヤを利用した発電センサを備える運動検出装置に関する。

【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】

発電センサを用いる運動検出装置は、たとえば、特許文献１，２，３に開示されている。

【0009】

特許文献１は、回転軸まわりの回転を検出する構成を開示している。この構成は、回転軸方向に着磁された２極磁石と、回転軸から径方向にオフセットして配置された発電センサとを備える。発電センサは、回転軸まわりの円周の接線方向に磁性ワイヤの軸方向を平行にして配置されている。磁極の回転によって、磁性ワイヤの軸方向の磁界が変化し、一方向の安定化磁界が印加されてパルス発生準備状態となった後、反対方向の動作磁界が印加されると大バルクハウゼン効果が発現してパルス電圧が発生する。特許文献１においては、磁石の着磁の強さを変えて、回転角度に対する磁束密度の変化を増やし、パルス電圧発生位置のばらつきを抑えることが提案されている。特許文献１の図２の着磁状態に対する磁性ワイヤ付近の磁束密度の変化は同文献の図３に線Ｍ１で示されている。この場合、急峻な磁束変化によりパルス電圧発生位置のばらつきは抑えられるものの、磁束密度が０の付近に変化のない平坦部が生じる。そのため、回転方向によるパルス電圧発生位置の位相差が大きくなる。特許文献１の図４には着磁の強さを変える領域を工夫した構成が示されている。この場合、磁束密度の変化は同文献の図５の線Ｍ３のとおりであり、磁束密度が０の付近の平坦部が生じない。

【0010】

しかしながら、２極磁石に対して発電センサをオフセットする配置においては、発電センサの両端が同じ極性の磁極に対向する角度区間があり、その角度区間は、発電センサの配置が回転中心から遠ざかるほど広くなる。そのため、特許文献１の図５の線Ｍ３のように磁束密度変化に平坦部を生じさせない特性は、発電センサが回転中心の近く配置された場合に限られる。そのため、たとえば大口径の中空軸の回転検出に適用することはできない。また、回転角に対する磁束密度の変化も必ずしも十分に急峻ではなく、パルス電圧の発生位置はばらつく。

【0011】

特許文献２の図２の構成においては、周方向の半分ずつの領域をそれぞれ内周側および外周側に分けて、全部で４領域に分けて着磁を行ったリング状の磁石に対して、発電センサを半径方向に向けて配置している。この場合、周方向に関する着磁領域の境界の向きと発電センサの磁性ワイヤの軸方向とが一致する角度のときに、磁性ワイヤ付近の磁束密度は０となり、その近傍で磁束密度は大きく変化する。そのため、パルス電圧発生位置のばらつきは少なく、正転／逆転によるパルス電圧発生位置の位相差も少ない。

【0012】

しかし、発電センサの長さに近い幅の特殊な着磁のリング磁石が必要であるので、磁石のコストが高くなる。また、磁石重量や慣性が大きくなる課題がある。加えて、サイズの異なる検出装置を作る場合、それぞれのサイズの検出装置に専用の磁石が必要となる。

【0013】

特許文献２の図３０（Ａ）には、リング磁石の代わりに棒磁石を用いて同様の特性が得られるように工夫した構成が示されている。しかしながら、発電センサの長軸方向を半径方向に配置するため、半径方向に大きな幅が必要であるので、それに応じて、検出装置が大きくなる。また、中空軸の回転検出装置を構成しようとするとき、外径に対する中空径の比を大きく取れない課題がある。

【0014】

特許文献３の図６は、リング磁石を用いず、径方向に着磁した複数の個別磁石を円周方向に配置し、発電センサの長軸方向を半径方向に配置した構成を開示している。複数の個別磁石は、磁極の向きが交互に異なるように円周に沿って配列されている。個別磁石を使う場合は、リング磁石とは異なり、サイズの異なる検出装置を作る場合でも専用の磁石は必要がなく、汎用的な２極磁石を使用できるので、磁石コストは安い。

【0015】

しかしながら、隣合う磁石の間の角度域では、発電センサが磁極と対向しないので、磁束密度が０の付近で平坦になる角度区間が存在する。よって、回転方向による位相差が大きくなる。角度に対する磁束密度の変化もなだらかなので、パルス電圧の発生位置のばらつきも大きくなる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0016】

【文献】特許第６６４７４７８号公報

【文献】国際公開第２０１６／０１０１４１号

【文献】米国特許第８２８３９１４号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0017】

この発明の一実施形態は、前述の先行技術において生じる課題の少なくとも一つを解決した運動検出装置を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0018】

この発明の一実施形態は、第１の支持体と、前記第１の支持体に対して相対移動する第２の支持体と、前記第１の支持体に配置された発電センサと、前記第２の支持体に支持された磁界発生源と、を含む、運動検出装置を提供する。前記発電センサは、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、前記磁性ワイヤの軸方向の中心位置に設定される対称面に対して互いに対称な一対の軟磁性体からなる磁束伝導片と、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、前記一対の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、前記軸直交部と、前記磁性ワイヤの両端部が固定される、前記軸方向に貫通する穴または溝からなるワイヤ配置部を有している。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。前記磁界発生源は、前記第２の支持体が前記第１の支持体に対して相対移動するときに、前記磁性ワイヤの前記軸方向に平行な軌道に沿って前記検出領域に順に進入し、前記発電センサに異なる極性の磁極が交互に空隙を介して対向するように前記第２の支持体に配置された複数の磁極を有する。各磁極の磁束の方向は、当該磁極の移動方向（第２の支持体が第１の支持体に相対移動するときの磁極の移動方向）に垂直であり、かつ前記発電センサに対向するときに前記磁性ワイヤと交差する方向（空隙方向）である。前記軌道上での前記複数の磁極の配置間隔は、前記磁性ワイヤの全長よりも長い。前記軌道上での前記磁極の長さは、前記磁性ワイヤの全長より短く、かつ前記配置間隔の５０％以下である。

【0019】

この構成により、磁極が発電センサの検出領域を通るときに、磁性ワイヤを通る磁束密度が、一方向の安定化磁界から他方向の安定化磁界へと急峻に変化し、この変化の過程で、磁束密度の変化が停滞する平坦部が生じない。そのため、パルス発生位置のばらつきが少なく、かつ運動方向によるパルス発生位置の差の少ない運動検出装置を提供できる。

【0020】

また、磁極の移動方向に垂直で、かつ発電センサに対向するときに磁性ワイヤと交差する方向（空隙方向）の磁束を発生する複数の磁極を有する磁界発生源は、空隙方向に着磁した複数の個別磁石を用いて構成することができる。このような個別磁石は、たとえば、空芯コイルにより着磁が可能な汎用的な２極磁石であってもよいので、磁石コストを安くできる。加えて、着磁方向が空隙方向であるので、第２の支持体に対する個別磁石の固定作業は容易であるから、組立コストを削減できる。

【0021】

前記軌道上での前記磁極の長さは、前記磁性ワイヤの全長の半分以下であることが好ましい。これにより、磁極が検出領域を通過するときの磁束密度の変化をより急峻にできる。

【0022】

また、前記軌道上での前記磁極の配置間隔は、前記磁性ワイヤの全長の１．５倍以上であることが好ましい。これにより、或る磁極が検出領域を通るときに、他の磁極からの磁界の影響を抑制できるので、磁束密度の変化を一層急峻にできる。

【0023】

前記運動検出装置は、前記発電センサの前記軸方向の中央部に位置する前記磁極の極性を判別するセンサをさらに含むことが好ましい。この構成により、位置の検出に加えて、運動方向を検出できる。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1A-1B】図１Ａは第１の比較例の回転検出装置の平面図であり、図１Ｂはその正面図である。

【図1C】図１Ｃは第１の比較例の回転検出装置における回転角に対する磁束密度の変化を示す波形図である。

【図2A-2B】図２Ａは第２の比較例の回転検出装置の平面図であり、図２Ｂはその正面図である。

【図2C】図２Ｃは第２の比較例の回転検出装置における回転角に対する磁束密度の変化を示す波形図である。

【図3A-3B】図３Ａは第３の比較例の回転検出装置の平面図であり、図３Ｂはその正面図である。

【図3C】図３Ｃは第３の比較例の回転検出装置における回転角に対する磁束密度の変化を示す波形図である。

【図4A-4B】図４Ａは第４の比較例の回転検出装置の平面図であり、図４Ｂはその正面図である。

【図4C】図４Ｃは第４の比較例の回転検出装置における回転角に対する磁束密度の変化を示す波形図である。

【図5A-5B】図５Ａはこの発明の一実施形態に係る回転検出装置の平面図であり、図５Ｂはその正面図である。

【図5C】図５Ｃは上記実施形態の回転検出装置における回転角に対する磁束密度の変化を示す波形図である。

【図6A】図６Ａはこの発明の一実施形態において用いられる発電センサの構成例を説明するための斜視図である。

【図6B】図６Ｂは上記発電センサの正面図である。

【図7A】図７Ａは、この発明の他の実施形態に係る回転検出装置の構造例を説明するための斜視図である。

【図7B】図７Ｂは、図７Ａの回転検出装置の平面図である。

【図7C】図７Ｃは、図７Ａの回転検出装置の正面図である。

【図8】図８はこの発明の他の実施形態に係る回転検出装置の構成を説明するための平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0025】

以下では、この発明の実施形態の原理の理解のために、いくつかの比較例を示し、その後に、この発明の実施形態について説明する。

【0026】

図１Ａおよび図１Ｂは第１の比較例の回転検出装置１を示し、図１Ｃは回転角に対する磁束密度の変化を示す。

【0027】

この回転検出装置１は、回転軸線１１まわりに回転する２極磁石１２と、回転軸線１１と直交するように磁性ワイヤ１４を配置した発電センサ１３とを含む。発電センサ１３は、磁性ワイヤ１４と、磁性ワイヤ１４に巻回したコイル１５と、磁性ワイヤ１４の両端部にそれぞれ結合した一対の円筒状のフェライトコア１６とを含む。磁性ワイヤ１４の軸方向１７は回転軸線１１と直交しており、磁性ワイヤ１４の軸中心位置１８（軸方向１７の中心位置）は回転軸線１１上にある。２極磁石１２は、円板状であり、径方向に着磁されていて、半分の領域がＮ極であり、残りの半分の領域がＳ極である。

【0028】

磁性ワイヤ１４の軸方向１７と磁極境界線１２ａとが整合する図１Ａのときの角度を０度とし、反時計回り方向ＣＣＷに角度の値が増加することとすると、２極磁石１２の回転軸線１１まわりの回転にともなう磁束密度の変化は、図１Ｃに表れているような正弦波状になる。ここでの磁束密度は、磁性ワイヤ１４を通る磁束密度、すなわち、磁性ワイヤ１４の付近における磁性ワイヤ１４の軸方向１７に平行な方向の磁束成分の密度をいう。後述する他の比較例および実施形態の説明においても同様である。磁性ワイヤ１４の動作磁界および安定化磁界が図１Ｃに併せて示されている。

【0029】

２極磁石１２が反時計回り方向ＣＣＷに回転するとき、磁束密度が負の安定化磁界を下回ると正パルス準備状態（ポジティブセット状態）となり、その後に磁束密度が正の動作磁界を上回ると正パルスＰＰが発生する。また、２極磁石１２が反時計回り方向ＣＣＷに回転するとき、磁束密度が正の安定化磁界を上回ると負パルス準備状態（ネガティブセット状態）となり、その後に磁束密度が負の動作磁界を下回ると負パルスＮＰが発生する。したがって、図１Ｃに表れているように、０度の付近で正パルスＰＰが発生し、１８０度の付近で負パルスＮＰが発生する。

【0030】

同様に、２極磁石１２が時計回り方向ＣＷに回転するとき、磁束密度が負の安定化磁界を下回ると正パルス準備状態（ポジティブセット状態）となり、その後に磁束密度が正の動作磁界を上回ると正パルスＰＰが発生する。また、２極磁石が時計回り方向ＣＷに回転するとき、磁束密度が正の安定化磁界を上回ると負パルス準備状態（ネガティブセット状態）となり、その後に磁束密度が負の動作磁界を下回ると負パルスＮＰが発生する。したがって、図１Ｃに表れているように、０度の付近で負パルスＮＰが発生し、１８０度の付近で正パルスＰＰが発生する。

【0031】

角度に対する磁束密度の変化には有限の傾きがあるので、反時計まわり方向ＣＣＷの回転時と時計回り方向ＣＷの回転時とでは、パルス発生位置（パルスが発生する角度）が不一致となり、パルス発生位置のずれ、すなわち位相差ＰＳが生じる。より具体的には、０度の付近および１８０度の付近で位相差ＰＳが生じる。

【0032】

この比較例では、図１Ｃに表れているように、回転角に対する磁束密度の変化はなだらかであるので、パルス発生位置のばらつきが大きく、かつ回転方向による位相差ＰＳも大きい。

【0033】

この比較例の構成は、回転軸線１１上に発電センサ１３が配置されているので、回転軸の両端に機械部品が結合されている構成には適用できず、また、中空軸状の検出装置を構成することもできない。

【0034】

図２Ａおよび図２Ｂは第２の比較例の回転検出装置２を示し、図２Ｃは回転角に対する磁束密度の変化を示す。

【0035】

この回転検出装置２は、回転軸線１１まわりに回転する２極着磁リング磁石２２と、発電センサ１３とを含む。発電センサ１３の構成は、第１の比較例と同様である。磁性ワイヤ１４の軸中心位置１８は回転軸線１１から径方向にオフセットされており、磁性ワイヤ１４の軸方向１７は回転軸線１１に対して垂直であり、回転軸線１１まわりの円周の一点における接線方向に沿っている。２極着磁リング磁石２２は、回転軸線１１を中心とする円環状であり、回転軸線１１に平行な方向に着磁されていて、発電センサ１３に空隙を空けて対向する表面においては、半分の角度領域がＮ極であり、残りの半分の角度領域がＳ極である。

【0036】

磁性ワイヤ１４の軸方向１７と磁極境界線２２ａとが平行である図２Ａのときの角度を０度とし、反時計回り方向ＣＣＷに角度の値が増加することとすると、２極着磁リング磁石２２の回転軸線１１まわりの回転にともなう磁束密度の変化は、図２Ｃに表れているような台形波状になる。

【0037】

磁束密度の変化による発電センサ１３の動作は第１の比較例と同様である。

【0038】

発電センサ１３の両端部が同じ極性の磁極に対向する角度領域では磁束密度が０になるので、０度および１８０度をそれぞれ中心とする磁束密度０の平坦部が現れる。それに応じて、０度付近および１８０度付近では、回転方向による大きな位相差ＰＳが発生する。この位相差ＰＳは、回転軸線１１から発電センサ１３までのオフセットが大きくなるほど大きくなる。

【0039】

この比較例の構成は、全周にわたって着磁したリング磁石２２が必要であるので、その作製には専用の着磁ヨークを準備する必要がある。また、検出装置のサイズ（径）に合わせたリング磁石２２が必要である。したがって、汎用性のある磁石を用いることができないから、磁石コストが高くなる課題もある。

【0040】

特許文献１の構成は、第２の比較例のカテゴリに分類できる。

【0041】

図３Ａおよび図３Ｂは第３の比較例の回転検出装置３を示し、図３Ｃは回転角に対する磁束密度の変化を示す。

【0042】

この回転検出装置３は、回転軸線１１まわりに回転するリング磁石２３と、発電センサ１３とを含む。発電センサ１３の構成は、第１の比較例と同様である。磁性ワイヤ１４の軸中心位置１８は回転軸線１１から径方向にオフセットされており、磁性ワイヤ１４の軸方向１７は径方向に沿っている。リング磁石２３は、回転軸線１１を中心とする円環状であり、回転軸線１１に平行な方向に多極着磁されていて、発電センサ１３に空隙を空けて対向する表面に４つの着磁領域２４を有する。

【0043】

具体的には、発電センサ１３に対向するリング磁石２３の表面が、径方向に関して内径部と外径部とに２分され、かつ回転軸線１１まわりの周方向に関して２分されて、４つの着磁領域２４に区分されている。より具体的には、内径部の半分の角度領域が円弧状のＮ極領域であり、残りの半分の角度領域が円弧状のＳ極領域である。また、外径部の半分の角度領域が円弧状のＳ極領域であり、残りの半分の角度領域が円弧状のＮ極領域である。内径部のＳ極領域の外側には外径部のＮ極領域が隣接しており、内径部のＮ極領域の外側には外径部のＳ極領域が隣接している。内径部と外径部とは、周方向の着磁領域２４の境界が整合しており、磁極境界線２５は径方向に沿っている。

【0044】

磁性ワイヤ１４の軸方向１７と磁極境界線２５とが平行である図３Ａのときの角度を０度とし、反時計回り方向ＣＣＷに角度の値が増加することとすると、リング磁石２３の回転軸線１１まわりの回転にともなう磁束密度の変化は、図３Ｃに表れているような台形波状になる。

【0045】

磁束密度の変化による発電センサ１３の動作は第１の比較例と同様である。

【0046】

磁束密度が０になる０度および１８０度の付近での磁束密度の変化は急峻であり、したがって、パルス発生位置のばらつきが小さく、かつ回転方向による位相差ＰＳも小さい。

【0047】

一方、発電センサ１３の長軸方向が径方向であるので、検出装置の外径が大きくなる課題がある。

【0048】

また、この比較例の構成においても、全周にわたって着磁したリング磁石２３が必要であるので、その作製には専用の着磁ヨークを準備する必要がある。また、検出装置のサイズ（径）に合わせたリング磁石２３が必要である。したがって、汎用性のある磁石を用いることができないから、磁石コストが高くなる課題もある。

【0049】

特許文献２の構成は、第３の比較例のカテゴリに分類できる。

【0050】

図４Ａおよび図４Ｂは第４の比較例の回転検出装置４を示し、図４Ｃは回転角に対する磁束密度の変化を示す。

【0051】

この回転検出装置４は、回転軸線１１まわりに回転するリング状の支持基板２６と、支持基板２６上に周方向に間隔を空けて配置された２個の個別磁石２７と、発電センサ１３とを含む。発電センサ１３の構成は、第１の比較例と同様である。

【0052】

磁性ワイヤ１４の軸中心位置１８は回転軸線１１から径方向にオフセットされており、磁性ワイヤ１４の軸方向１７は径方向に沿っている。２個の個別磁石２７は、径方向に着磁されており、回転軸線１１まわりに１８０度の角度間隔で配置されている。２個の個別磁石２７の一方は、回転軸線１１に近い内方にＮ極を配置して支持基板２６に固定されており、それらの他方は回転軸線１１に近い内方にＳ極を配置して支持基板２６に固定されている。各個別磁石２７の磁極境界線２７ａは、回転軸線１１まわりの円周の接線方向（より正確には各個別磁石２７の位置での接線方向）に沿っている。各個別磁石２７は、発電センサ１３に対向するときに、一方の磁極が磁性ワイヤ１４の一端部に対向し、他方の磁極が磁性ワイヤ１４の他端部に対向するように支持基板２６上に配置されている。

【0053】

発電センサ１３が２個の個別磁石２７の中間に位置する図４Ａのときの角度を０度とし、反時計回り方向ＣＣＷに角度の値が増加することとすると、個別磁石２７の回転軸線１１まわりの回転にともなう磁束密度の変化は、図４Ｃに表れているような波形を示す。

【0054】

磁束密度の変化による発電センサ１３の動作は第１の比較例と同様である。

【0055】

この比較例では、角度に対する磁束密度の変化が小さいので、パルス電圧の発生位置のばらつきが出やすい。また、磁束密度が０になる０度および１８０度の付近は、隣合う個別磁石２７の間の角度区間に属し、磁束密度が変化しない平坦部である。そのため、回転方向による位相差ＰＳが大きい。

【0056】

また、第３の比較例と同じく、発電センサ１３の長軸方向が径方向であるので、検出装置の外形が大きくなる課題がある。

【0057】

一方、この比較例においては、空芯コイルにより着磁が可能な汎用的な２極磁石を個別磁石２７として用いることができるので磁石コストが安い。加えて、異なるサイズの検出装置にも同じ構成の磁石２７を用いることができるメリットがある。

【0058】

しかし、個別磁石２７は、実際には視認できない磁極境界線２７ａが円周接線方向に沿うように方向を合わせて支持基板２６に固定する必要があるので、組立作業が繁雑であり、それに応じて組立コストが嵩む課題がある。

【0059】

特許文献３の構成は、第４の比較例のカテゴリに分類できる。

【0060】

図５Ａおよび図５Ｂはこの発明の一実施形態に係る運動検出装置の一例である回転検出装置５を示し、図５Ｃは回転角に対する磁束密度の変化を示す。

【0061】

この回転検出装置５は、第１の支持体５１と、第１の支持体５１に対して相対移動する第２の支持体５２と、第１の支持体５１に支持された発電センサ１００と、第２の支持体５２に支持された磁界発生源４００とを含む。

【0062】

第１の支持体５１は、この実施形態では、支持基板であり、その一つの主面に発電センサ１００が支持されている。第２の支持体５２は、この実施形態では、回転軸線４０まわりに回転するリング状の支持基板である。磁界発生源４００は、第２の支持体５２上に周方向に間隔を空けて配置された複数個（この実施形態では２個）の個別磁石Ｍ１，Ｍ２を含む。

【0063】

発電センサ１００は、磁性ワイヤ１１０と、磁性ワイヤ１１０に巻回したコイル１２０と、磁性ワイヤ１１０の両端部にそれぞれ結合したＬ字形の一対の磁束伝導片１３０，１３１とを含み、第２の支持体５２側（図５Ｂの下方側）を検出領域１４０とするように構成されている。発電センサ１００の具体的な構成例は、図６Ａおよび図６Ｂを参照して後述する。

【0064】

磁性ワイヤ１１０の軸方向中心位置である軸中心位置１１３は回転軸線４０から径方向にオフセットされており、磁性ワイヤ１１０の軸方向ｘは回転軸線４０まわりの周方向（より詳細には磁性ワイヤ１１０の軸中心位置１１３を通る回転軸線４０まわりの円周上において、当該軸中心位置１１３での接線の方向）に沿っている。

【0065】

２個の個別磁石Ｍ１，Ｍ２は、回転軸線４０に平行な方向に着磁されており、回転軸線４０まわりの円周上に等間隔で、すなわち、１８０度の角度間隔で配置されている。２個の個別磁石Ｍ１，Ｍ２の一方は、発電センサ１００に接近したときにＮ極ｎ１が発電センサ１００に対向するように配置して第２の支持体５２に固定されており、それらの他方は発電センサ１００に接近したときにＳ極ｓ１が発電センサ１００に対向するように配置して第２の支持体５２に固定されている。第２の支持体５２が回転軸線４０まわりに回転するとき、各磁極ｎ１，ｓ１は円周状の軌道３０に沿って移動する。

【0066】

このように、磁界発生源４００は、第２の支持体５２に配置された複数の磁極ｎ１，ｓ１を有し、この複数の磁極ｎ１，ｓ１は、第２の支持体５２が第１の支持体５１に対して相対回転（相対移動の一例）するときに、磁性ワイヤ１１０の軸方向ｘに実質的に平行な軌道３０に沿って検出領域１４０に順に進入する。このとき、異なる極性の磁極ｎ１，ｓ１が交互に空隙３１を介して発電センサ１００に対向する。個別磁石Ｍ１，Ｍ２は回転軸線４０に平行な方向に着磁されているので、各磁極ｎ１，ｓ１の磁束の方向は、当該磁極ｎ１，ｓ１の移動方向に垂直であり、かつ発電センサ１００に対向するときに磁性ワイヤ１１０と交差する方向、すなわち、磁極ｎ１，ｓ１と発電センサ１００との間の空隙３１の開く方向（空隙方向）である。

【0067】

軌道３０上での複数の磁極ｎ１，ｓ１の配置間隔λ、すなわち、周方向に隣合う磁極ｎ１，ｓ１の間の間隔は、磁性ワイヤ１１０の全長Ｌｗ（図６Ｂ参照）よりも長い。より具体的には、この例では、配置間隔λは、磁性ワイヤ１１０の全長Ｌｗの１．５倍以上である。また、軌道３０上での磁極ｎ１，ｓ１の長さα（軌道３０に沿う長さ）は、磁性ワイヤ１１０の全長Ｌｗより短く、かつ磁極配置間隔λの５０％以下である。この例では、軌道３０上での磁極ｎ１，ｓ１の長さαは、磁性ワイヤ１１０の全長Ｌｗの半分以下である。

【0068】

第２の支持体５２とともに２個の個別磁石Ｍ１，Ｍ２が反時計回り方向ＣＣＷに回転するとき、磁束密度が負の安定化磁界を下回ると正パルス準備状態（ポジティブセット状態）となり、その後に磁束密度が正の動作磁界を上回ると正パルスＰＰが発生する。また、第２の支持体５２とともに２個の個別磁石Ｍ１，Ｍ２が反時計回り方向ＣＣＷに回転するとき、磁束密度が正の安定化磁界を上回ると負パルス準備状態（ネガティブセット状態）となり、その後に磁束密度が負の動作磁界を下回ると負パルスＮＰが発生する。したがって、図５Ｃに表れているように、９０度の付近で負パルスＮＰが発生し、２７０度の付近で正パルスＰＰが発生する。

【0069】

同様に、第２の支持体５２とともに２個の個別磁石Ｍ１，Ｍ２が時計回り方向ＣＷに回転するとき、磁束密度が負の安定化磁界を下回ると正パルス準備状態（ポジティブセット状態）となり、その後に磁束密度が正の動作磁界を上回ると正パルスＰＰが発生する。また、第２の支持体５２とともに２個の個別磁石Ｍ１，Ｍ２が時計回り方向ＣＷに回転するとき、磁束密度が正の安定化磁界を上回ると負パルス準備状態（ネガティブセット状態）となり、その後に磁束密度が負の動作磁界を下回ると負パルスＮＰが発生する。したがって、図５Ｃに表れているように、９０度の付近で正パルスＰＰが発生し、２７０度の付近で負パルスＮＰが発生する。

【0070】

９０度および２７０度の付近において、回転角に対する磁束密度の変化は非常に急峻である。そのためパルス発生位置のばらつきが少なく、しかも、回転方向に応じたパルス発生位置のずれ、すなわち位相差ＰＳが極めて小さい。加えて、動作磁化から安定化磁界までの角度差が非常に小さいので、移動方向（回転方向）が反転したときにいわゆるパルス抜けが生じる範囲（反転範囲）が狭い。

【0071】

また、発電センサ１００の長軸方向が円周接線方向であるので、回転検出装置５の外形を小さくできる。別の見方をすれば、第２の支持体５２の中空部の径を大きくすることができる。加えて、空芯コイルで厚み方向に着磁して作製できる汎用的な個別磁石Ｍ１，Ｍ２を用いることができるので、磁石コストを安くできる。むろん、同じ設計の個別磁石Ｍ１，Ｍ２を異なるサイズの回転検出装置に対して汎用的に用いることができるので、専用設計の特別な磁石を要しない。しかも、厚み方向に着磁した個別磁石Ｍ１，Ｍ２のＮ極またはＳ極を一方向に交互に向けて第２の支持体５２に固定すればよく、磁極境界を径方向と整合させる必要のある第４の比較例に比べて、組立作業が簡単であり、それに応じて組立コストを削減できる。

【0072】

前述のとおり、複数の磁極ｎ１，ｓ１の軌道３０上での配置間隔λが磁性ワイヤ１１０の全長よりも長い（好ましくは１．５倍以上）ことにより、図５Ｃに表れているように、パルスが発生する９０度および２７０度の間の中間域において、磁束密度が０となる平坦部が現れる。それにより、軌道３０上で隣合う磁極ｎ１，ｓ１からの磁界の影響を分離することができ、９０度および２７０度の付近における磁束密度の変化を急峻にすることができる。この傾向は、軌道３０上での磁極ｎ１，ｓ１の長さαを磁極の配置間隔λの５０％以下とすることによって、さらに強められる。

【0073】

また、前述のとおり、軌道３０上での磁極ｎ１，ｓ１の長さαは、磁性ワイヤ１１０の全長よりも短い。それにより、９０度および２７０度の付近において、磁束密度の変化に平坦部を生じさせることなく、急峻な磁束密度変化を確保できる。磁極ｎ１，ｓ１の長さαを磁性ワイヤ１１０の全長の半分以下とすることで、磁束密度変化をより急峻にできるので好ましい。

【0074】

図６Ａは発電センサ１００の構成例を説明するための斜視図であり、図６Ｂは図６Ａの矢印１０１の方向に見た正面図である。発電センサ１００と磁界発生源４００（たとえば個別磁石）の磁極４０１とが相対的に移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との相対移動は、発電センサ１００および磁界発生源４００の少なくとも一方の移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。

【0075】

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。

【0076】

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。

【0077】

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６Ａ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。

【0078】

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。

【0079】

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、かつ比透磁率が５００以上の材料からなることが好ましい。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４００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１００の出力特性に対する影響が少ない。具体的には、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。

【0080】

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の空隙３１（ギャップ）を有するように配置されている。この空隙３１は、完全なエアギャップであってもよく、たとえば、第１の支持体５１を構成するプリント基板４５が介装されていてもよい。すなわち、プリント基板４５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４５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４５の一主面に発電センサ１００が実装される。

【0081】

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。この実施形態では、磁界発生源４００は、軸直交方向ｚに着磁された複数の個別磁石で構成されている。それにより、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）に対向する複数の磁極４０１を有する。

【0082】

複数の磁極４０１は、この実施形態では、第２の支持体５２が第１の支持体５１（プリント基板４５）に対して相対移動するとき、異なる極性の磁極４０１が交互に発電センサ１００に対向するように配置されている。磁極４０１が検出領域１４０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、位置情報を生成する位置検出装置、すなわちエンコーダ（運動検出装置の一例）を構成することができる。

【0083】

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に平行な回転軸線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。図５Ａおよび図５Ｂに示した例では、軌道３０が円周状である。

【0084】

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。

【0085】

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。

【0086】

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。

【0087】

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４５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４５に面実装されていてもよい。

【0088】

上記のような構成の発電センサ１００においては、検出領域１４０の磁界は、軟磁性体部品を持つ磁束伝導片１３０，１３１によって磁性ワイヤ１１０の両端部１１１，１１２に導かれる。そのうえ、検出領域１４０と磁性ワイヤ１１０との間には磁性ワイヤ１１０の軸方向ｘに平行な軸平行部１３４が位置しているので、検出領域１４０から磁性ワイヤ１１０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１３４によって遮蔽される。とくに、一対の磁束伝導片１３０，１３１の軸平行部１３４の近接端１３４ａ同士の軸方向ｘの距離Ｌが磁性ワイヤ１１０との結合位置における軸直交部１３３の間の距離Ｄの５％～５０％とすると、優れた磁気遮蔽効果が得られる。したがって、磁性ワイヤ１１０の軸方向ｘの広い範囲にわたってその軸方向ｘ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。

【0089】

しかも、発電センサ１００が磁束伝導片１３０，１３１を備えており、その磁束伝導片１３０，１３１と磁性ワイヤ１１０とが互いに固定されて結合されているので、検出領域１４０に検出媒体としての磁界発生源４００（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４００との組合せが容易である。

【0090】

発電センサ１００と磁界発生源４００とが相対運動するとき、磁界発生源４００の磁極４０１は、検出領域１４０を通る軌道３０に沿って移動する。その軌道３０は、検出領域１４０において軸方向ｘと平行な直線部を含むか、または検出領域１４０において軸方向ｘと平行な接線を有する円弧部を含む。したがって、磁極４０１が検出領域１４０を通るとき、その磁極４０１は軸平行部１３４に対向するので、磁極４０１が発生する磁束が磁束伝導片１３０，１３１を通って磁性ワイヤ１１０に印加される。

【0091】

磁束伝導片１３０，１３１の軸平行部１３４は、磁性ワイヤ１１０の軸方向ｘに延びているので、その磁気遮蔽効果により、磁極４０１から磁性ワイヤ１１０の軸方向中間部には磁束は入り難い。磁性ワイヤ１１０の軸方向ｘに延びる軸平行部１３４は、多くの磁束を集めることができる。そのため、磁極４０１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１１０に印加できる。また、軸平行部１３４は、検出領域１４０内の広い範囲で磁極４０１に対向でき、かつ磁性ワイヤ１１０の軸方向中間部への磁束の進入を抑制する。

【0092】

そのため、磁極４０１が磁性ワイヤ１１０の軸中心位置１１３に対向して一対の磁束伝導片１３０，１３１から磁性ワイヤ１１０の両端部１１１，１１２に導かれる磁束がバランスしている状態から、磁極４０１が軌道３０に沿ういずれかの方向にわずかに移動することにより、磁性ワイヤ１１０内の磁束密度が急変する。それにより、磁極４０１の位置の変動に対する磁束密度の変化が急峻になる。

【0093】

図７Ａは、回転検出装置５Ａの具体的な構造例を説明するための斜視図であり、図７Ｂはその平面図である。また、図７Ｃは、図７Ｂの右側から見て発電センサ１００の付近の構成を示す正面図である。

【0094】

回転検出装置５Ａは、エンコーダの一例であり、回転軸５０の中心軸線に一致する回転軸線４０まわりの回転位置を検出する。回転検出装置５Ａは、発電センサ１００と、磁界発生源４００とを含む。回転検出装置５Ａは、この例では、センサ５５（たとえば磁気センサ）をさらに含む。図示は省略するが、回転検出装置５Ａは、発電センサ１００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。

【0095】

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５５も搭載されている。

【0096】

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とともに回転軸線４０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とともに回転軸線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。

【0097】

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、回転軸線４０に直交する平面に沿って配置されたプリント基板４５であってもよい。

【0098】

磁界発生源４００は、この例では、複数個、すなわち２ｋ個（図示の例ではｋ＝２）の個別磁石Ｍ１，Ｍ２，…を含み、これらは第２の支持体５２に固定されている。個別磁石Ｍ１，Ｍ２，…は、回転軸線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、回転軸線４０まわりに等角度間隔で配置されている。個別磁石Ｍ１，Ｍ２，…は、この例では、厚み方向に着磁された板状（より具体的には円板状）であるが、個別磁石Ｍ１，Ｍ２，…の形状は、これに限られない。図６Ａに示すような直方体状または矩形板状であってもよく、平面視の形状が円弧状（具体的には径方向内方部を切り取った扇形状）の磁石が用いられてもよい。

【0099】

回転軸線４０に平行な方向から見た平面視（図７Ｂ参照）において、周方向にＮ極ｎ１，ｎ２，…およびＳ極ｓ１，ｓ２，…が交互に並んでいる。すなわち、第２の支持体５２が回転軸線４０まわりの一方向に回転することにより、異なる極性の磁極であるＮ極およびＳ極が発電センサ１００の検出領域１４０（図７Ｃ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。

【0100】

発電センサ１００は、第１の支持体５１（プリント基板４５）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、回転軸線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、個別磁石Ｍ１，Ｍ２，…の一つ、すなわち複数の磁極ｎ１，ｎ２，…，ｎｋ；ｓ１，ｓ２，…，ｓｋのいずれか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。

【0101】

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１４０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。

【0102】

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４５）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４５）に面実装されている。発電センサ１００は、回転軸線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４５）の他方の主面側の領域である。

【0103】

第２の支持体５２は、この例では、回転軸線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、回転軸線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４５）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４５）の前記他方の主面に対向する面に、複数の個別磁石Ｍ１，Ｍ２，…が固定されている。複数の個別磁石Ｍ１，Ｍ２，…は、この実施形態では、回転軸線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、回転軸線４０まわりに９０度の角度間隔で４つの個別磁石Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４が配置され、それらが第１の支持体５１（プリント基板４５）に対向するように、第２の支持体５２に固定されている。回転軸線４０から個別磁石Ｍ１，Ｍ２，…の中心までの距離は、回転軸線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、回転軸線４０に沿う平面視において、磁性ワイヤ１１０および個別磁石Ｍ１，Ｍ２，…は、回転軸線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、回転軸線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。

【0104】

第２の支持体５２が回転軸５０とともに回転軸線４０まわりに回転することにより、個別磁石Ｍ１，Ｍ２，…は、回転軸線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、回転軸線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、回転軸線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。

【0105】

第１の支持体５１および第２の支持体５２の回転軸線４０に沿う方向の距離は、第２の支持体５２の回転によって、個別磁石Ｍ１，Ｍ２，…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。

【0106】

第１の支持体５１を構成するプリント基板４５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５５が実装されている。プリント基板４５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。

【0107】

センサ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５５は、発電センサ１００に対して、回転軸線４０まわりの位相差１８０度の位置、すなわち、回転軸線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。

【0108】

このような構成により、回転軸線４０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ＮＰと一つの正パルスＰＰとが順に生成される（図５Ｃ参照）。また、回転軸線４０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ＰＰと一つの負パルスＮＰとが順に生成される（図５Ｃ参照）。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。

【0109】

具体的には、負パルスＮＰが発生したときにセンサ５５がＮ極を検出している場合、および正パルスＰＰが発生したときにセンサ５５がＳ極を検出している場合には、回転方向を反時計回り方向ＣＣＷと識別してもよい。一方、正パルスＰＰが発生したときにセンサ５５がＮ極を検出している場合、および負パルスＮＰが発生したときにセンサ５５がＳ極を検出している場合には、回転方向を時計回り方向ＣＷと識別してもよい。

【0110】

図６Ａおよび図６Ｂに示した構成の場合と同様に、軌道３０上での複数の磁極の配置間隔λは、磁性ワイヤ１１０の全長よりも長い。この例では、配置間隔λは、磁性ワイヤ１１０の全長Ｌｗの１．５倍以上である。また、軌道３０上での磁極の長さα（軌道３０に沿う長さ）は、磁性ワイヤ１１０の全長Ｌｗより短く、かつ磁極配置間隔λの５０％以下である。この例では、軌道３０上での磁極の長さαは、磁性ワイヤ１１０の全長Ｌｗの半分以下である。

【0111】

このような構成により、図６Ａおよび図６Ｂに示した構成と同様の効果を実現できる。

【0112】

図８はこの発明の他の実施形態に係る運動検出装置の一例である回転検出装置６の構成を説明するための平面図である。

【0113】

この回転検出装置６は、第１の支持体５１Ａと、第１の支持体５１Ａに対して相対移動する第２の支持体５２Ａと、第１の支持体５１Ａに支持された発電センサ１００と、第２の支持体５２Ａに支持された磁界発生源４００とを含む。第１の支持体５１Ａは、この実施形態では、支持基板であり、その一つの主面に発電センサ１００が支持されている。第２の支持体５２Ａは、この実施形態では、回転軸線４０まわりに回転する円筒状である。磁界発生源４００は、第２の支持体５２Ａの外周面に周方向に間隔を空けて配置された複数個（この実施形態では２個）の個別磁石Ｍ１，Ｍ２を含む。

【0114】

発電センサ１００は、図６Ａ等の場合と同様の構成を有し、磁性ワイヤ１１０と、磁性ワイヤ１１０に巻回したコイル１２０と、磁性ワイヤ１１０の両端部にそれぞれ結合したＬ字形の一対の磁束伝導片１３０，１３１とを含み、第２の支持体５２Ａ側（回転軸線４０側）を検出領域１４０とするように構成されている。すなわち、この回転検出装置６は、磁界発生源４００（個別磁石）と発電センサ１００との間の空隙が開く方向（空隙方向）を径方向としたラジアルギャップ型である。

【0115】

磁性ワイヤ１１０の軸中心位置１１３は回転軸線４０から径方向にオフセットされており、磁性ワイヤ１１０の軸方向ｘは回転軸線４０まわりの周方向（より詳細には磁性ワイヤ１１０の軸中心位置１１３を通る回転軸線４０まわりの円周上において、当該軸中心位置１１３での接線の方向）に沿っている。２個の個別磁石Ｍ１，Ｍ２は、回転軸線４０に直交する径方向（空隙方向）に着磁されており、回転軸線４０まわりの円周上に等間隔で、すなわち、１８０度の角度間隔で配置されている。２個の個別磁石Ｍ１，Ｍ２の一方は、発電センサ１００に接近したときにＮ極ｎ１が発電センサ１００に対向するように配置して第２の支持体５２Ａに固定されており、それらの他方は発電センサ１００に接近したときにＳ極ｓ１が発電センサ１００に対向するように配置して第２の支持体５２Ａの外周面に固定されている。

【0116】

第２の支持体５２Ａが回転軸線４０まわりに回転するとき、各磁極ｎ１，ｓ１は円周状の軌道３０に沿って移動する。このように、磁界発生源４００は、第２の支持体５２Ａに配置された複数の磁極ｎ１，ｓ１を有し、この複数の磁極ｎ１，ｓ１は、第２の支持体５２Ａが第１の支持基板に対して相対回転（相対移動の一例）するときに、磁性ワイヤ１１０の軸方向ｘに実質的に平行な軌道に沿って検出領域１４０に順に進入する。このとき、異なる極性の磁極ｎ１，ｓ１が交互に空隙を介して発電センサ１００に対向する。個別磁石Ｍ１，Ｍ２は回転軸線４０に直交する径方向に着磁されているので、各磁極ｎ１，ｓ１の磁束の方向は、当該磁極ｎ１，ｓ１の移動方向に垂直であり、かつ発電センサ１００に対向するときに磁性ワイヤ１１０と交差する方向、すなわち、磁極ｎ１，ｓ１と発電センサ１００との間の空隙の開く方向（空隙方向）である。

【0117】

軌道３０上での複数の磁極ｎ１，ｓ１の配置間隔λは、磁性ワイヤ１１０の全長よりも長い。より具体的には、この例では、配置間隔λは、磁性ワイヤ１１０の全長Ｌｗの１．５倍以上である。また、軌道３０上での磁極ｎ１，ｓ１の長さα（軌道３０に沿う長さ）は、磁性ワイヤ１１０の全長Ｌｗより短く、かつ磁極配置間隔λの５０％以下である。この例では、軌道３０上での磁極ｎ１，ｓ１の長さαは、磁性ワイヤ１１０の全長Ｌｗの半分以下である。

【0118】

この構成によっても、図６Ａおよび図６Ｂに示した構成と同様の効果を得ることができる。

【0119】

以上、この発明の実施形態について説明してきたが、以下に例示するとおり、この発明はさらに他の形態で実施することができる。

【0120】

前述の実施形態では、主として回転を検出する装置、すなわち、無端状の軌道に沿う相対移動を検出する装置について説明したが、円弧状や直線状など、有端軌道に沿う運動（直線運動など）を検出する検出装置も同様に構成できる。この場合、発電センサ１００が支持される第１の支持体と磁界発生源が支持される第２の支持体とは、少なくとも一方が軌道に沿って移動する。磁界発生源は、一方向への移動によって、異極性の磁極が発電センサ１００の検出領域に交互に進入するように第２の支持体に支持される。第２の支持体には、軌道に沿って、Ｎ極とＳ極とが交互に配置されればよく、全体の磁極数は偶数であっても奇数であってもよい。

【0121】

また、前述の実施形態では、複数の個別磁石で複数の磁極を構成する磁界発生源の例を示したが、所望の軌道の形状に合わせて設計した多極着磁磁石で磁界発生源を構成してもよい。具体的には、回転検出装置の場合には、回転軸線４０を取り囲むリング状の多極着磁磁石で磁界発生源を構成してもよい。たとえば、図７Ａ等に示した構成の場合には、リング状の硬磁性体に対して、個別磁石Ｍ１～Ｍ４と同様の位置に周方向に間隔を空けた局所的な着磁領域（４つの着磁領域）を設けて複数の磁極を構成することで、磁界発生源として用いることができる。着磁方向は、回転軸線４０と平行、すなわち、軸直交方向ｚである。こうしてできる４極着磁リング磁石は、回転軸線４０の一方向から見たときに、回転軸線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を有する。軌道３０上での複数の磁極（着磁領域）の配置間隔λは、磁性ワイヤ１１０の全長Ｌｗよりも長く、好ましくは、磁性ワイヤ１１０の全長Ｌｗの１．５倍以上である。また、軌道３０上での磁極（着磁領域）の長さα（軌道３０に沿う長さ）は、磁性ワイヤ１１０の全長Ｌｗより短く、かつ磁極配置間隔λの５０％以下である。軌道３０上での磁極の長さαは、好ましくは、磁性ワイヤ１１０の全長Ｌｗの半分以下である。

【0122】

また、磁極は磁石（着磁された硬磁性体）である必要はなく、たとえば磁石から磁束を誘導する軟磁性体（ヨーク）を設けて、その軟磁性体の表面（典型的には端面）を磁極とすることもできる。

【0123】

また、前述の実施形態では、磁束伝導片の軸直交部は、磁性ワイヤ１１０から検出領域１４０に向かって延びる第１部分と、磁性ワイヤ１１０から検出領域１４０とは反対側に向かって延びる第２部分とを有しているが、第２部分を省いても磁束伝導機能（集磁機能）に実質的な影響はない。

【0124】

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】

【0125】

５，５Ａ，６：回転検出装置
３０ ：軌道
３１ ：空隙
４０ ：回転軸線
４５ ：プリント基板
５０ ：回転軸
５１，５１Ａ：第１の支持体
５２，５２Ａ：第２の支持体
５５ ：センサ
１００ ：発電センサ
１１０ ：磁性ワイヤ
１１３ ：軸中心位置
１１５ ：対称面
１２０ ：コイル
１３０，１３１：磁束伝導片
１３０ａ，１３１ａ ：ワイヤ配置部
１３３ ：軸直交部
１３４ ：軸平行部
１３４ａ ：近接端
１４０ ：検出領域
４００ ：磁界発生源
４０１ ：磁極
Ｌｗ ：磁性ワイヤの全長
Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４：個別磁石
ＰＰ ：正パルス
ＮＰ ：負パルス
ＰＳ ：位相差
ｎ１，ｎ２：Ｎ極（磁極）
ｓ１，ｓ２：Ｓ極（磁極）
ｘ ：軸方向
ｚ ：軸直交方向
λ ：磁極の配置間隔
α ：磁極の長さ

【要約】

【課題】運動方向によるパルス発生位置の差の少ない運動検出装置を提供する。
【解決手段】回転検出装置５は、第１の支持体５１と、それに対して相対移動する第２の支持体５２と、第１の支持体に配置された発電センサ１００と、第２の支持体に支持された磁界発生源４００とを含む。発電センサは、磁性ワイヤ１１０と、コイル１２０と、磁束伝導片１３０，１３１と、を含む。磁束伝導片は、軸直交部および軸平行部を備え、軸直交部と磁性ワイヤの両端部が固定されるワイヤ配置部を有している。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、複数の磁極を有する。極性の異なる磁極が、磁性ワイヤの軸方向に平行な軌道３０に沿って検出領域に順に進入して発電センサに対向する。各磁極の磁束の方向は、その移動方向に垂直であり、かつ磁性ワイヤと交差する方向である。
【選択図】図５Ａ－５Ｂ

【図1A-1B】

【図1C】

【図2A-2B】

【図2C】

【図3A-3B】

【図3C】

【図4A-4B】

【図4C】

【図5A-5B】

【図5C】

【図6A】

【図6B】

【図7A】

【図7B】

【図7C】

【図8】