JPH10221006A - 変位量検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 三次元的に複雑な構成にせずとも極めて簡易
且つ安価な構成でありながら磁気センサに対して磁束が
垂直に鎖交する構成も比較的容易に実現でき、高効率且
つ高性能な変位量検出装置を提供することを目的とす
る。 【解決手段】 被検知体の動きに応動すべく当該被検知
体に結合される可動体１と、この可動体１の往復可動軌
跡に対応して配設した第１，第２の感磁素子６，７より
構成される磁気センサおよびバイアス用の永久磁石８を
含む固定体９とを備え、上記可動体１は当該可動体１の
一方向の移動に対して上記第１の感磁素子６に対する対
向面の距離が漸減する第１の対向曲面１０を持つ軟質磁
性材料よりなる第１の可動片２および上記第２の感磁素
子７に対する対向面の距離が漸増する第２の対向曲面１
１を持つ軟質磁性材料よりなる第２の可動片４を有する
ことを特徴とするものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、回転変位位置、直
線変位位置を検出する変位量検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】非接触型の回転変位量検出装置として実
公平５−１１４４５号公報に開示されているように、入
力軸の周囲に、磁石に対向するヨークまたは磁石によっ
て形成した凸条を周設し、この凸条の設置位置は、入力
軸の回転角に比例して軸線方向に移動し、且つ入力軸が
１回転する間にその軸線方向に１往復するように形成
し、上記凸条に対向する位置に直線移動量検出用のセン
サとして２個の磁気抵抗素子を、入力軸のまわりにおい
て９０°位相をずらして設置したものが知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、磁
石に対向するヨークまたは磁石によって形成した凸条部
が三次元的に非常に複雑な形状であるため、作成が困難
である。また、メタルインジェクションモールディング
（ＭＩＭ）、ダイキャスト等の方法により比較的複雑な
形状を作成することが可能であるが、高価であるばかり
か安定且つ高性能な磁気特性を得ることができないとい
う課題を有していた。

【０００４】また、２個の磁気抵抗素子に対して、対向
する凸条部が１つであるため磁気抵抗素子と凸条部間の
磁束が、磁気抵抗素子に対して垂直になる領域が極めて
少なく非効率的であるといった課題も有していた。

【０００５】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、三次元的に複雑な構成にせずとも極めて簡易且つ安
価な構成でありながら磁気センサに対して磁束が垂直に
鎖交する構成も比較的容易に実現でき、高効率且つ高性
能な変位量検出装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の変位量検出装置は、被検知体の動きに応動す
べく当該被検知体に結合される可動体と、この可動体の
往復可動軌跡に対応して配設した第１，第２の感磁素子
より構成される磁気センサおよびバイアス用の永久磁石
を含む固定体とを備え、上記可動体は当該可動体の一方
向の移動に対して上記第１の感磁素子に対する対向面の
距離が漸減する第１の対向曲面を持つ軟質磁性材料より
なる第１の可動片および上記第２の感磁素子に対する対
向面の距離が漸増する第２の対向曲面を持つ軟質磁性材
料よりなる第２の可動片を有することを特徴とするもの
である。この構成により、三次元的に複雑な構成にせず
とも安価且つ高性能な変位量検出装置が得られる。

【０００７】また、本発明の変位量検出装置は、被検知
体の動きに応動すべく当該被検知体に結合される可動体
と、この可動体の往復可動軌跡に対応して配設した第
１，第２の感磁素子より構成される磁気センサおよび当
該磁気センサを構成する第１，第２の感磁素子の各々に
逆方向の磁界が印加されるよう形成したバイアス用の永
久磁石を含む固定体とを備え、上記可動体は当該可動体
の一方向の移動に対して上記第１の感磁素子に対する対
向面の距離が漸減する第１の対向曲面を持つ軟質磁性材
料よりなる第１の可動片および上記第２の感磁素子に対
する対向面の距離が漸増する第２の対向曲面を持つ軟質
磁性材料よりなる第２の可動片を有することを特徴とす
るものである。この構成により、磁気センサに対して垂
直に鎖交させる磁束を高効率に得られるようになるばか
りか、同一レベルの鎖交磁束密度を得るための磁石の体
積を小型にできるためより安価な変位量検出装置が得ら
れる。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、被検知体の動きに応動すべく当該被検知体に結合さ
れる可動体と、この可動体の往復可動軌跡に対応して配
設した第１，第２の感磁素子より構成される磁気センサ
およびバイアス用の永久磁石を含む固定体とを備え、上
記可動体には当該可動体の一方向の移動に対して上記第
１の感磁素子に対する対向面の距離が漸減する第１の対
向曲面を持つ第１の可動片および上記第２の感磁素子に
対する対向面の距離が漸増する第２の対向曲面を持つ第
２の可動片をそれぞれ独立に有しているため、従来例の
ように三次元的に複雑な構成にしなくても安価且つ高性
能に変位量を検出する作用を有する。

【０００９】請求項２に記載の発明は、請求項１記載の
発明において、上記第１，第２の対向曲面を、上記可動
体の移動距離に対する上記磁気センサを構成する第１，
第２の感磁素子の各出力の差動出力特性曲線に所望の特
性を与えるべく特定の平面曲線に近似して作成したた
め、上記独立のそれぞれの可動片の対向曲面に非常に複
雑な特定の平面曲線も容易に近似し付与でき、差動出力
特性曲線に所望の特性を与える作用を有する。

【００１０】請求項３に記載の発明は、請求項２記載の
発明において、上記第１，第２の可動片を非磁性材料よ
りなるスペーサにより磁気的に分断するも機械的に一体
化したものであり、バイアス用の永久磁石から発して磁
気センサを通過して、それぞれの可動片に到達した磁束
同士が互いに干渉しあうのを低減させる作用を有する。

【００１１】請求項４に記載の発明は、請求項２記載の
発明において、上記第１，第２の可動片の対向曲面が、
放物螺旋曲線、インボリュート曲線または対数渦巻曲線
に近似させた構成であるため、その形状作成の上で数学
的取り扱いが可能となり所望の特性を極めて高性能に与
える作用を有する。

【００１２】請求項５に記載の発明は、請求項１記載の
発明において、上記可動体が回転運動するよう構成して
いるため、容易に高性能な回転変位量の検出作用を有す
る。

【００１３】請求項６に記載の発明は、請求項１記載の
発明において、上記可動体が直線運動するように構成し
ているため、容易に高性能な直線変位量の検出作用を与
える。

【００１４】請求項７に記載の発明は、被検知体の動き
に応動すべく当該被検知体に結合される可動体と、この
可動体の往復可動軌跡に対応して配設した第１，第２の
感磁素子より構成される磁気センサおよび当該磁気セン
サを構成する第１，第２の感磁素子の各々に逆方向の磁
界が印加されるよう形成したバイアス用の永久磁石を含
む固定体とを備え、上記可動体は当該可動体の一方向の
移動に対して上記第１の感磁素子に対する対向面の距離
が漸減する第１の対向曲面を持つ軟質磁性材料よりなる
第１の可動片および上記第２の感磁素子に対する対向面
の距離が漸増する第２の対向曲面を持つ軟質磁性材料よ
りなる第２の可動片をそれぞれ独立に有しているため、
磁気センサに対して垂直に鎖交させる磁束を高効率に得
られるようになるばかりか、同一レベルの鎖交磁束密度
を得るための磁石の体積を小型にできる作用を有する。

【００１５】請求項８に記載の発明は、請求項７記載の
発明において、上記第１，第２の対向曲面を、上記可動
体の移動距離に対する上記磁気センサを構成する第１，
第２の感磁素子の各出力の差動出力特性曲線に所望の特
性を与えるべく特定の平面曲線に近似して作成したた
め、上記独立のそれぞれの可動片の対向曲面に非常に複
雑な特定の平面曲線も容易に近似し付与でき差動出力特
性曲線に所望の特性を与える作用を有する。

【００１６】請求項９に記載の発明は、請求項７記載の
発明において、上記第１，第２の可動片の対向曲面が、
放物螺旋曲線、インボリュート曲線または対数渦巻曲線
に近似させた構成であるため、その形状作成の上で数学
的取り扱いが可能となり所望の特性を極めて高性能に与
える作用を有する。

【００１７】請求項１０に記載の発明は、請求項７記載
の発明において、バイアス用の永久磁石に上記磁気セン
サと反対側に軟質磁性材料よりなるバックヨークが備え
られた構成であるため、磁気センサの各々に逆方向の磁
界が印加されるようバイアス用の永久磁石を設けた場合
に比べて、磁気センサに対して垂直に鎖交させる磁束を
さらに高効率に得られるようになるばかりか、同一レベ
ルの鎖交磁束密度を得るための磁石の体積を小型にでき
る作用を有する。

【００１８】請求項１１に記載の発明は、請求項７記載
の発明において、上記第１，第２の可動片を軟質磁性材
料よりなるスペーサにより磁気的にも機械的にも一体化
したものであり、バイアス用の永久磁石から発して磁気
センサの各々に対して逆方向に磁束が通過してそれぞれ
の可動片に到達した後、軟質磁性材料よりなるスペーサ
の存在により、より閉磁路構造を呈しより磁束の有効利
用が図られるようになり、一段の高効率な作用を有す
る。

【００１９】請求項１２に記載の発明は、ケース内に回
転可能に軸受され、被検知体の動きに応動すべく当該被
検知体に結合される回転軸と、この回転軸と一体に回転
するように上記回転軸に取付けられた軟質磁性材料より
なる第１，第２の可動片と、これらの第１，第２の可動
片に各々対向するように配列した第１，第２の感磁素子
を含み上記ケース内に保持された磁気センサと、上記ケ
ース内において上記磁気センサの背後に配置されたバイ
アス用の永久磁石とを備え、上記第１の可動片は上記回
転体の一方向の回転に対して上記第１の感磁素子に対す
る対向面の距離が漸減する第１の対向曲面を持ち、上記
第２の可動片は上記第２の感磁素子に対する対向面の距
離が漸増する第２の対向曲面を持ち、かつ上記第１，第
２の対向曲面は、上記第１，第２の可動片の回転角に対
する上記第１，第２の感磁素子の各出力の差動出力特性
曲線に所望の特性を与えるべく特定の平面曲線に近似さ
せるように構成したものであり、容易に高性能な回転変
位量の検出作用を与える。

【００２０】請求項１３に記載の発明は、請求項１２記
載の発明において、上記第１の可動片が、上記回転軸に
取付けられ、上記第２の可動片は上記回転軸に取付けた
スペーサ上に取着した構成としたものであり、上記第
１，第２の可動片を安価に分離して組み立てる作用を与
える。

【００２１】請求項１４に記載の発明は、請求項１２記
載の発明において、上記第１，第２の可動片を有する回
転軸が、上記ケースに設けたラジアル軸受にて回転可能
に支承し、かつ上記回転軸の先端に設けた曲面部を上記
ケースに設けた曲面状の軸受凹部にて支承すると共に上
記軸受凹部の側へ弾性付勢したものであり、ラジアル軸
受にて回転可能に支承された回転軸が振れ回るのをケー
スに設けた曲面状の軸受凹部によって抑制する作用を与
える。

【００２２】請求項１５に記載の発明は、請求項１４に
記載の発明において、上記回転軸の先端に設けた曲面
部、曲面状の軸受凹部は、それぞれ回転軸対称の面から
創製された構成であるため、回転軸先端の振れ回りを回
転軸芯に向かって規制する作用を与える。

【００２３】請求項１６に記載の発明は、請求項１４に
記載の発明において、上記回転軸を上記軸受凹部の側へ
弾性付勢する弾性部材を上記回転軸に設けた第２のフラ
ンジ部と上記ラジアル軸受のスラスト平面との間に配置
したものであり、回転軸のスラスト方向への変動を抑制
する作用を与える。

【００２４】請求項１７に記載の発明は、請求項１４に
記載の発明において、上記回転軸を上記ラジアル軸受面
に向かって偏在した状態で枢軸された構成であるため、
回転軸の振れ回り軌跡を安定させ、特に、ヒステリシス
の低減、マイクログラジエントのバラツキ抑制等の回転
変位量検出装置の諸特性の高性能化を図る作用を与え
る。

【００２５】請求項１８に記載の発明は、ケース内に回
転可能に軸受され、被検知体の動きに応動すべく当該被
検知体に結合される回転軸と、この回転軸と一体に回転
するように上記回転軸に取付けられた軟質磁性材料より
なる第１，第２の可動片と、これらの第１，第２の可動
片に各々対向するように配列した第１，第２の感磁素子
を含み上記ケース内に保持された磁気センサと、上記ケ
ース内において上記磁気センサの背後に配置されたバイ
アス用の永久磁石とを備え、上記第１の可動片は上記回
転体の一方向の回転に対して上記第１の感磁素子に対す
る対向面の距離が漸減する第１の対向曲面を持ち、上記
第２の可動片は上記第２の感磁素子に対する対向面の距
離が漸増する第２の対向曲面を持つ、かつ上記第１，第
２の可動片の組み合わせを回転軸の周囲に複数組み備
え、それぞれの組み合わせにおける上記第１，第２の対
向曲面は、上記第１，第２の可動片の回転角に対する上
記第１，第２の感磁素子の各出力の差動出力特性曲線に
所望の特性を与えるべく特定の平面曲線に近似させるよ
うに構成したものであるため、片方の出力または双方を
組み合わせた出力により、異常状態を検知し自己診断を
行うこと、および双方の組み合わせ出力を利用して諸特
性の改善を図る作用を与える。

【００２６】以下、本発明の一実施形態について、図面
を用いて説明する。 （実施の形態１）図１は本発明の変位量検出装置の第１
の実施の形態の原理を説明するための断面図である。図
１において、１は可動体としてのフランジ部付きの軸、
２はフランジ部上に取付けられた第１の可動片、３は第
１の可動片上に取付けられたスペーサ、４はスペーサ３
上に取付けられた第２の可動片であり、５は軸１を支持
する１組のラジアル軸受である。６，７は第１，第２の
可動片２，４にそれぞれ所定の間隙を隔てて対向させた
第１，第２の感磁素子であり組み合わせて磁気センサを
構成し、８はその背後に設けたバイアス用の永久磁石で
あり、９はこれら全体を保持する固定体である。本実施
の形態において、軸１は直径５mm、非磁性ステンレス鋼
よりなり、フランジ部付きであり、フランジ部上に厚さ
１．４mm、軟質磁性材料よりなる第１の可動片２を載置
する。第１の可動片２上に黄銅よりなるスペーサ３を介
して３．５mmピッチで厚さ１．４mm、軟質磁性材料より
なる第２の可動片４を載置する。第１，第２の感磁素子
６，７は半導体磁気抵抗素子よりなり、上記第１，第２
の可動片２，４に対向するよう同じく３．５mmピッチに
配置している。バイアス用の永久磁石８は第１，第２の
感磁素子６，７の背後にあり、最大エネルギー積（Ｂ
Ｈ）ｍａｘ＝３０Ｍ・ＧＯｅの２−１７系焼結型ＳｍＣ
ｏ磁石で、断面積４８mm²×長さ４．５mmであり、軸１
の軸方向と垂直な方向に１軸配向されており、この方向
に磁化は向いている。

【００２７】図２は、図１における可動片の詳細を説明
するための上面図である。図２において、１０，１１は
第１，第２の可動片２，４においてそれぞれ第１，第２
の感磁素子６，７に所定の形状で対向するように作成し
た第１，第２の対向曲面である。対向曲面の種類として
は、表１に記した放物螺旋曲線、インボリュート曲線、
対数渦巻曲線の３種類である。また、可動片の材質は放
物螺旋曲線に関しては、１％Ｓｉ−Ｆｅ鋼板、２．５％
Ｓｉ−Ｆｅ鋼板、ＳＰＣＣの３種類、インボリュート曲
線、対数渦巻曲線に関しては、ともに１％Ｓｉ−Ｆｅ鋼
板のみである。上記３種類の対向曲面の形状において、
いずれの可動片の最大径も同一になるように統一した。
また、第１，第２の可動片２，４の開き角も１５０°に
統一した。

【００２８】

【表１】

【００２９】図２に示したように、第１，第２の可動片
２，４の直径が等しくなるところを中央にして±５５°
の範囲で軸１を回転し、これに応じて第１，第２の感磁
素子６，７にそれぞれ加わる磁束密度が変化することに
よる抵抗値変化を電気信号に変換し、各出力の差動出力
特性（回路の増幅度は同一に固定）を測定した結果（可
動片の材質：１％Ｓｉ−Ｆｅ鋼板）を図３に示す。図３
より±５５°の全回転角度範囲における出力電圧のフル
スケールの一番大きいのはケース３の対数渦巻曲線、次
にケース２のインボリュート曲線で、一番小さいのはケ
ース１の放物螺旋曲線である。また、直線性に関して
は、上述の結果の逆の傾向を示す。上記結果より、所望
の出力特性を得るためには、第１，第２の可動片２，４
の第１，第２の対向曲面１０，１１の形状を任意に設定
することにより可能であることを示唆している。可動片
の材質に関しては、出力電圧のフルスケールの一番大き
いのは２．５％Ｓｉ−Ｆｅ鋼板、次に１％Ｓｉ−Ｆｅ鋼
板、一番小さいのはＳＰＣＣである。ヒステリシスに関
しては、２．５％Ｓｉ−Ｆｅ鋼板、１％Ｓｉ−Ｆｅ鋼板
がほぼ同一で良好で、ＳＰＣＣはやや悪い。

【００３０】このように、可動片を三次元的に複雑な構
成にしなくても、出力特性の直線性の良好なもの、ヒス
テリシスの良好なもの、任意の出力特性のものまで極め
て安価構成で得られる。

【００３１】なお、本発明の実施形態では、感磁素子と
して半導体磁気抵抗素子を利用した例のみについて説明
したが、必ずしもこれに限定されるものではない。ま
た、本発明の実施形態では、可動体として軸を用いた回
転運動の場合について説明したが、必ずしもこれに限定
されるものではなく直線運動するような構成であっても
構わない。

【００３２】（実施の形態２）図４は本発明の変位量検
出装置の第２の実施の形態の原理を説明するための断面
図である。なお、図４において図１と同一構成部分には
同一番号を付して詳細な説明を省略し、異なる部分につ
いてのみ詳述する。図４において、１２は第１，第２の
感磁素子６，７の背後に設けたバイアス用の永久磁石で
あり、実施の形態１に同様軸１の軸方向と垂直な方向に
１軸配向されており、この方向に磁化は向いている。但
し、第１，第２の感磁素子６，７に対してバイアス用の
永久磁石１２内の磁化方向は互いに逆向きである。

【００３３】バイアス用の永久磁石１２は、最大エネル
ギー積（ＢＨ）ｍａｘ＝３０Ｍ・ＧＯｅの２−１７系焼
結型ＳｍＣｏ磁石で、断面積４８mm²×長さ３mmであ
り、磁極面積は第１，第２の感磁素子６，７にそれぞれ
対応し１２mm²である。

【００３４】第１の実施の形態で用いた１％Ｓｉ−Ｆｅ
鋼板からなる放物螺旋曲線形状の第１，第２の可動片
２，４にて±５５°の範囲で軸１を回転し、これに応じ
て第１，第２の感磁素子６，７にそれぞれ加わる磁束密
度が変化することによる抵抗値変化を電気信号に変換
し、各出力の差動出力特性（回路の増幅度は同一に固
定）を測定した結果、第１の実施の形態（バイアス用の
永久磁石形状：断面積４８mm ²×長さ４．５mm）で得ら
れた出力電圧のフルスケールとほぼ同一であった。これ
はバイアス用の永久磁石の長さが短くなっているもの
の、磁極面積を第１，第２の感磁素子６，７にとって必
要最低限まで削減しているため、第１，第２の感磁素子
６，７を鎖交する磁束密度は同一レベルが確保されてい
ることに基因する。このように極めて簡易な構成にも関
わらず、第１，第２の可動片２，４をそれぞれ独立に有
しているため、第１，第２の感磁素子６，７に対して垂
直に鎖交させる磁束を高効率に得られるようになるばか
りか、同一レベルの鎖交磁束密度を得るための磁石の体
積を小型にできる。

【００３５】図５に示すように、さらにバイアス用の永
久磁石１２の形状を断面積４８mm²×長さ２．２５mmと
第１の実施の形態に比べて長さを半分に削減し（磁極面
積は上述同様）、第１，第２の感磁素子６，７と反対側
に軟質磁性材料よりなるバックヨーク１３を付け、上述
と同様な回転角度に対する出力電圧特性を測定した結
果、出力電圧のフルスケールは上述と同様ほぼ同一であ
った。これもバイアス用の永久磁石１２の長さがさらに
短くなっているものの、バックヨーク１３の付加により
実効的なパーミアンス係数として、ほぼ同等以上の値が
確保されるためである。このようにバックヨーク１３を
付けるといった単純な構成にも関わらず、さらなる高効
率化を図ることが可能となる。

【００３６】なお本実施の形態の説明の中ではスペーサ
３に関しては、実施の形態１に準じているが、これを軟
質磁性材料にすることによりバイアス用の永久磁石１２
から発して磁気センサの各々に対して逆方向に磁束が通
過してそれぞれの可動片２，４に到達した後、軟質磁性
材料よりなるスペーサの存在により、より閉磁路構造を
呈し、より磁束の有効利用が図られるようになり、一段
の高効率化を図ることが可能となる。

【００３７】（実施の形態３）図６は本発明の変位量検
出装置の第３の実施の形態を説明するための断面図であ
る。なお、図６において図１と同一構成部分には同一番
号を付して詳細な説明を省略し、異なる部分についての
み詳述する。図６において、１４はケース、１５はケー
ス１４に設けた曲面状の軸受凹部、１６は軸１の先端に
設けた曲面部、１７は軸１に設けた第２のフランジ部、
１８はラジアル軸受５のスラスト平面、１９は弾性部材
である。先端に回転軸対称の曲面部１６が設けられた軸
１には実施の形態１と同様スペーサ３を介して第１，第
２の可動片２，４が取付けられ、ケース１４に設けたラ
ジアル軸受５にて回転可能に支承され、かつ軸１の先端
に設けた曲面部１６をケース１４に設けた回転軸対称の
曲面状の軸受凹部１５側へ弾性付勢する弾性部材１９を
軸１に設けた第２のフランジ部１７とラジアル軸受５の
スラスト平面１８との間に配置してある。また、上述の
実施の形態１と同様に１％Ｓｉ−Ｆｅ鋼板からなる放物
螺旋曲線形状の第１，第２の可動片２，４にそれぞれ所
定の間隔を隔てて対向させた第１，第２の感磁素子６，
７の背後にバイアス用の永久磁石８が設けられ、これら
全体を保持する固定体９とともにケース１４に保持して
ある。また、曲面部１６と曲面状の軸受凹部１５との接
点から第２の可動片４までの距離ｌとラジアル軸受５下
端までの距離Ｌの比率を１：１０に設定し、上述の実施
の形態１と同様な回転角度に対する出力電圧特性を測定
した結果、出力電圧のフルスケール（ＦＳ）がほぼ上述
と同様であった。さらに、リニアリティも±１％ＦＳ以
下であると同時に理想のマイクログラジエント値（＝Ｆ
Ｓ／１１０°／１０＝０．１°当たりの出力電圧）に対
する各回転角度毎の実測のマイクログラジエント値のバ
ラツキも±３０％以下と良好であった。これは、軸受凹
部１５の側へ弾性付勢する弾性部材１９を軸１に設けた
第２のフランジ部１７とラジアル軸受５のスラスト平面
１８との間に配置したことにより軸１のスラスト方向へ
の変動を抑制したことと軸１の先端に設けた回転軸対称
の曲面部１６と回転軸対称の曲面状の軸受凹部１５とに
より第１，第２の可動片２，４を取付けた軸先端の振れ
回りを回転軸芯に向かって規制できたことに基因すると
考えられる。

【００３８】なお、本実施の形態の説明の中では、ｌ／
Ｌ＝１／１０の例について説明したが、必ずしもこれに
限定されるものではなく、適宜最適化を図ることが可能
である。

【００３９】（実施の形態４）図７は本発明の変位量検
出装置の第４の実施の形態を説明するための断面図であ
る。なお、図７において、図６と同一構成部分には同一
番号を付して詳細な説明を省略し、異なる部分について
のみ詳述する。図７において、２０はリターンスプリン
グ、２１は第３のフランジ部、２２は第１のスプリング
フック、２３は第２のスプリングフックである。軸１に
は第１の可動片２の下にある第３のフランジ部２１に設
けてある第１のスプリングフック２２と第２のフランジ
部１７に設けてある第２のスプリングフック２３のそれ
ぞれにリターンスプリング２０を取付けられるようにな
っている以外は、すべて図６と同じである。

【００４０】上述の実施の形態３と同様な回転角度に対
する出力電圧特性を測定した結果、出力電圧のフルスケ
ール（ＦＳ）、リニアリティともにほぼ上述と同様であ
った。また、各回転角度毎の実測のマイクログラジエン
ト値のバラツキは、±２０％以下とさらに向上した。さ
らに、ヒステリシスも一段と向上した。これは、リター
ンスプリング２０により軸１をラジアル軸受５面に向か
って偏在させているため、軸１の振れ回り軌跡が安定
し、ヒステリシスが低減し、マイクログラジエント値の
バラツキも抑制されたものと考えられる。

【００４１】なお、本実施の形態の説明の中では、軸を
ラジアル軸受面に向かって偏在させる手段としてリター
ンスプリングを利用する例についてのみ記したが、必ず
しもこれに限定されるものではない。

【００４２】なお、本実施の形態の説明の中では、可動
片を２個とバイアス用の永久磁石を背後に備えた感磁素
子を２個利用した１バンドタイプの例についてのみ記し
たが、これらの構成を複数組用意することにより、片方
の出力または双方を組み合わせた出力により、異常状態
を検知し自己診断を行うこと、および双方の組み合わせ
出力を利用して諸特性の改善を図ることも可能である。

【００４３】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、三次元的
に複雑な構成にせずとも簡易且つ安価な構成により、磁
気センサに対して垂直に鎖交させる磁束を高効率に得ら
れるようになるばかりか、同一レベルの鎖交磁束密度を
得るための磁石の体積を小型にできるため、より安価で
高性能な変位量検出装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態の原理を説明するた
めの断面図

【図２】図１における可動片の詳細を説明するための上
面図

【図３】本発明の出力特性図

【図４】本発明の第２の実施の形態の原理を説明するた
めの断面図

【図５】本発明のバックヨーク付きバイアス用永久磁石
の関係を説明するための断面図

【図６】本発明の第３の実施の形態の原理を説明するた
めの断面図

【図７】本発明の第４の実施の形態の原理を説明するた
めの断面図

【符号の説明】

１ 軸 ２ 第１の可動片 ３ スペーサ ４ 第２の可動片 ５ ラジアル軸受 ６ 第１の感磁素子 ７ 第２の感磁素子 ８ バイアス用の永久磁石 ９ 固定体 １０ 第１の対向曲面 １１ 第２の対向曲面 １２ バイアス用の永久磁石 １３ バックヨーク １４ ケース １５ 曲面状の軸受凹部 １６ 曲面部 １７ 第２のフランジ部 １８ スラスト平面 １９ 弾性部材 ２０ リターンスプリング ２１ 第３のフランジ部 ２２ 第１のスプリングフック ２３ 第２のスプリングフック

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 地頭所 典行 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 栗原 功光 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (18)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被検知体の動きに応動すべく当該被検知
   体に結合される可動体と、この可動体の往復可動軌跡に
   対応して配設した第１，第２の感磁素子より構成される
   磁気センサおよびバイアス用の永久磁石を含む固定体と
   を備え、上記可動体は当該可動体の一方向の移動に対し
   て上記第１の感磁素子に対する対向面の距離が漸減する
   第１の対向曲面を持つ軟質磁性材料よりなる第１の可動
   片および上記第２の感磁素子に対する対向面の距離が漸
   増する第２の対向曲面を持つ軟質磁性材料よりなる第２
   の可動片を有する変位量検出装置。
2. 【請求項２】 上記第１，第２の対向曲面は、上記可動
   体の移動距離に対する上記磁気センサを構成する第１，
   第２の感磁素子の各出力の差動出力特性曲線に所望の特
   性を与えるべく特定の平面曲線に近似して作成した請求
   項１記載の変位量検出装置。
3. 【請求項３】 上記第１，第２の可動片を非磁性材料よ
   りなるスペーサにより磁気的に分断するも機械的に一体
   化した請求項１記載の変位量検出装置。
4. 【請求項４】 上記第１，第２の可動片の対向曲面は、
   放物螺旋曲線、インボリュート曲線または対数渦巻曲線
   に近似させた請求項２記載の変位量検出装置。
5. 【請求項５】 上記可動体は回転運動するよう構成した
   請求項１記載の変位量検出装置。
6. 【請求項６】 上記可動体は直線運動するように構成し
   た請求項１記載の変位量検出装置。
7. 【請求項７】 被検知体の動きに応動すべく当該被検知
   体に結合される可動体と、この可動体の往復可動軌跡に
   対応して配設した第１，第２の感磁素子より構成される
   磁気センサおよび当該磁気センサを構成する第１，第２
   の感磁素子の各々に逆方向の磁界が印加されるよう形成
   したバイアス用の永久磁石を含む固定体とを備え、上記
   可動体は当該可動体の一方向の移動に対して上記第１の
   感磁素子に対する対向面の距離が漸減する第１の対向曲
   面を持つ軟質磁性材料よりなる第１の可動片および上記
   第２の感磁素子に対する対向面の距離が漸増する第２の
   対向曲面を持つ軟質磁性材料よりなる第２の可動片を有
   する変位量検出装置。
8. 【請求項８】 上記第１，第２の対向曲面は、上記可動
   体の移動距離に対する上記磁気センサを構成する第１，
   第２の感磁素子の各出力の差動出力特性曲線に所望の特
   性を与えるべく特定の平面曲線に近似して作成した請求
   項７記載の変位量検出装置。
9. 【請求項９】 上記第１，第２の可動片の対向曲面は、
   放物螺旋曲線、インボリュート曲線または対数渦巻曲線
   に近似させた請求項７記載の変位量検出装置。
10. 【請求項１０】 バイアス用の永久磁石には、上記磁気
    センサと反対側にバックヨークが備えられた請求項７記
    載の変位量検出装置。
11. 【請求項１１】 上記第１，第２の可動片を軟質磁性材
    料よりなるスペーサにより磁気的にも機械的にも一体化
    した請求項７記載の変位量検出装置。
12. 【請求項１２】 ケース内に回転可能に軸受され、被検
    知体の動きに応動すべく当該被検知体に結合される回転
    軸と、この回転軸と一体に回転するように上記回転軸に
    取付けられた軟質磁性材料よりなる第１，第２の可動片
    と、これらの第１，第２の可動片に各々対向するように
    配列した第１，第２の感磁素子を含み上記ケース内に保
    持された磁気センサと、上記ケース内において上記磁気
    センサの背後に配置されたバイアス用の永久磁石とを備
    え、上記第１の可動片は上記回転体の一方向の回転に対
    して上記第１の感磁素子に対する対向面の距離が漸減す
    る第１の対向曲面を持ち、上記第２の可動片は上記第２
    の感磁素子に対する対向面の距離が漸増する第２の対向
    曲面を持ち、かつ上記第１，第２の対向曲面は、上記第
    １，第２の可動片の回転角に対する上記第１，第２の感
    磁素子の各出力の差動出力特性曲線に所望の特性を与え
    るべく特定の平面曲線に近似させるように構成したこと
    を特徴とする変位量検出装置。
13. 【請求項１３】 上記第１の可動片は、上記回転軸に取
    付けられ、上記第２の可動片は上記回転軸に取付けたス
    ペーサ上に取着した請求項１２記載の変位量検出装置。
14. 【請求項１４】 上記第１，第２の可動片を有する回転
    軸は、上記ケースに設けたラジアル軸受にて回転可能に
    支承し、かつ上記回転軸の先端に設けた曲面部を上記ケ
    ースに設けた曲面状の軸受凹部にて支承すると共に上記
    軸受凹部の側へ弾性付勢した請求項１２記載の変位量検
    出装置。
15. 【請求項１５】 上記回転軸の先端に設けた曲面部、曲
    面状の軸受凹部は、それぞれ回転軸対称の面から創製さ
    れた請求項１４記載の変位量検出装置。
16. 【請求項１６】 上記回転軸を上記軸受凹部の側へ弾性
    付勢する弾性部材を上記回転軸に設けた第２のフランジ
    部と上記ラジアル軸受のスラスト平面との間に配置した
    請求項１４記載の変位量検出装置。
17. 【請求項１７】 上記回転軸は上記ラジアル軸受面に向
    かって偏在した状態で枢軸された請求項１４記載の変位
    量検出装置。
18. 【請求項１８】 ケース内に回転可能に軸受され、被検
    知体の動きに応動すべく当該被検知体に結合される回転
    軸と、この回転軸と一体に回転するように上記回転軸に
    取付けられた軟質磁性材料よりなる第１，第２の可動片
    と、これらの第１，第２の可動片に各々対向するように
    配列した第１，第２の感磁素子を含み上記ケース内に保
    持された磁気センサと、上記ケース内において上記磁気
    センサの背後に配置されたバイアス用の永久磁石とを備
    え、上記第１の可動片は上記回転体の一方向の回転に対
    して上記第１の感磁素子に対する対向面の距離が漸減す
    る第１の対向曲面を持ち、上記第２の可動片は上記第２
    の感磁素子に対する対向面の距離が漸増する第２の対向
    曲面を持ち、かつ上記第１，第２の可動片の組み合わせ
    を回転軸の周囲に複数組み備え、それぞれの組み合わせ
    における上記第１，第２の対向曲面は、上記第１，第２
    の可動片の回転角に対する上記第１，第２の感磁素子の
    各出力の差動出力特性曲線に所望の特性を与えるべく特
    定の平面曲線に近似させるように構成したことを特徴と
    する変位量検出装置。