(57)【要約】【課題】本発明は、信頼性の向上を図るようにしたポテンショメータを提供する。【解決手段】  本発明のポテンショメータ１は、シャフト２に固定されると共に、マグネット３を保持するマグネットホルダ４と、シャフト２の回転軸線Ｒに直交して延在する基準軸線Ｌ上に配置され、マグネット３によって形成された磁界の磁束密度を感磁すると共に、感磁した磁束密度に応じた電圧を出力する磁界検出手段２２と、マグネットホルダ４に保持されたマグネット３を基準軸線Ｌ方向に案内するガイド部Ｇと、を備えている。このポテンショメータ１によれば、マグネット３を基準軸線Ｌ方向に移動させることによって、製造誤差によらずに十分な検出精度を確保することを可能にするので、ポテンショメータ１の信頼性の向上が図られる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャフトと一体に回転するマグネットを有し、前記マグネットの回転に伴う磁界の変化から前記シャフトの回転角度を検出するポテンショメータにおいて、
前記シャフトに固定されると共に、前記マグネットを保持するマグネットホルダと、
前記シャフトの前記回転軸線に直交して延在する基準軸線上に配置され、前記マグネットによって形成された磁界の磁束密度を感磁すると共に、感磁した磁束密度に応じた電圧を出力する磁界検出手段と、
前記マグネットホルダに保持された前記マグネットを前記基準軸線方向に案内するガイド部と、
を備えていることを特徴とするポテンショメータ。
【請求項２】
前記ガイド部は、前記マグネットホルダに設けられて、前記基準軸線方向に延在すると共に、前記マグネットに設けられた平行な平坦面を挟み込む一対のガイドレールを有していることを特徴とする請求項１記載のポテンショメータ。
【請求項３】
前記マグネットには、調整治具の円柱部が挿通される長穴が形成され、
前記長穴は、前記基準軸線と直交する方向に延在する第１及び第２の側壁面を有し、
前記第１の側壁面と前記第２の側壁面との間隔は、前記円柱部の直径と略同一であり、
前記マグネットホルダには、前記調整治具の前記円柱部の端面から前記円柱部の中心線に対して偏心して位置するピン部が挿入されるピン挿入孔が設けられ、
前記ピン挿入孔の直径は、前記ピン部の直径と略同一であることを特徴とする請求項１記載のポテンショメータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気機器等に組み込まれて回転角度検出に利用される磁気式のポテンショメータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、このような分野の技術として、特開２０００−１２１３０９号公報がある。この公報に記載された回転角度センサは、円柱形状の回転軸と、回転軸の途中で径方向に凹んで形成された略半円状の溝部と、半円形状をなしており、弦の中心の位置と回転軸の回転中心とが一致せず、径方向に偏心するように溝部内に固定されたマグネットと、マグネットの外周面に対向して配置されたホールＩＣと、を備えている。
【特許文献１】特開２０００−１２１３０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
一般的に、非接触磁気式のポテンショメータでは、回転軸によってマグネットを回転させると、ホールＩＣから正弦波形の出力電圧が出力される。この正弦波形のうち、単独直線度の変位量が小さい範囲（一本の直線によって近似される範囲）が有効電気角度範囲として回転角度の検出に利用され、有効電気角度範囲における単独直線度の変位量が小さいほど回転角度の検出精度が向上する。
【０００４】
前述した従来の回転角度センサにおいては、半円形状のマグネットにおける直線部の中心と回転軸の回転中心とが偏心するように構成することで、マグネットの外周面（ホールＩＣと対向する面）とホールＩＣとの位置関係を適切に定め、単独直線度の変位量の低減を図っている。しかしながら、このような従来の回転角度センサにおいては、製造誤差に起因して偏心量がわずかでもずれると、単独直線度の変位量が著しく増加するため、製品ごとに検出精度のバラつきが生じやすく、信頼性に乏しいという問題がある。
【０００５】
本発明は、信頼性の向上を図るようにしたポテンショメータ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】
【０００６】
本発明は、シャフトと一体に回転するマグネットを有し、マグネットの回転に伴う磁界の変化からシャフトの回転角度を検出するポテンショメータにおいて、シャフトに固定されると共に、マグネットを保持するマグネットホルダと、シャフトの回転軸線に直交して延在する基準軸線上に配置され、マグネットによって形成された磁界の磁束密度を感磁すると共に、感磁した磁束密度に応じた電圧を出力する磁界検出手段と、マグネットホルダに保持されたマグネットを基準軸線方向に案内するガイド部と、を備えていることを特徴とする。
【０００７】
このポテンショメータによれば、マグネットホルダに保持されたマグネットを基準軸線方向に移動させることによって、単独直線度の変位量が低減するように、マグネットを磁界検出手段に近づけたり遠ざけたりする位置調整が可能なので、製品ごとの回転角度の検出精度が最適になるように調整することができる。このことは、製造誤差によらずに十分な検出精度を確保することを可能にするので、ポテンショメータの信頼性の向上が図られる。
【０００８】
また、ガイド部は、マグネットホルダに設けられて、基準軸線方向に延在すると共に、マグネットに設けられた平行な平坦面を挟み込む一対のガイドレールを有していると好適である。このような構成によれば、マグネットホルダに設けられたガイドレールがマグネットの平坦面を挟み込むことで、マグネットホルダとマグネットとの摺動面積を小さくすることができるので、マグネットのスムーズな移動が図られる。そして、マグネットに比べて、加工が容易なマグネットホルダ側にガイドレールを設け、マグネット側にガイドレールに対応する平坦面を形成することで、マグネットの形状の簡素化が図られるので、マグネットに複雑な成形加工を必要とせず、ポテンショメータの低コスト化に有利である。
【０００９】
また、マグネットには、調整治具の円柱部が挿通される長穴が形成され、長穴は、基準軸線と直交する方向に延在する第１及び第２の側壁面を有し、第１の側壁面と第２の側壁面との間隔は、円柱部の直径と略同一であり、マグネットホルダには、調整治具の円柱部の端面から円柱部の中心線に対して偏心して位置するピン部が挿入されるピン挿入孔が設けられ、ピン挿入孔の直径は、ピン部の直径と略同一であると好適である。
【００１０】
このような構成によれば、調整治具の円柱部をマグネットの長穴に挿入させ、ピン部をマグネットホルダのピン挿入孔に挿入した状態で、ピン部を中心に円柱部を回転させることによって、円柱部の周面が長穴の第１の側壁面又は第２の側壁面に当接しながら基準軸線方向にマグネットを押し続けるので、簡素な構成でマグネットホルダに対するマグネットの位置調整（すなわちマグネットの偏心量の調整）を実現することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ポテンショメータの信頼性の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照しつつ本発明に係るポテンショメータの好適な実施形態について詳細に説明する。
【００１３】
図１及び図２に示すように、ポテンショメータ１は、回転軸としてのシャフト２と、シャフト２と一体に回転するマグネット３とを有し、マグネット３の回転による磁界の磁束密度の変化をホールＩＣ（磁界検出手段）２２によって検出して、シャフト２の回転角度を検出する非接触磁気式のポテンショメータである。なお、このポテンショメータ１の有効電気角度範囲は、９０度である。
【００１４】
ポテンショメータ１は、機器に固定されるボディ１１とカップ状の蓋部１２とからなる筺体１０を有している。ボディ１１の中央には、シャフト２が貫通する軸孔１１ａが形成されている。ボディ１１の軸孔１１ａには、略円筒状の軸受１３，１４が固定され、これらの軸受１３，１４によって、シャフト２は回転可能に支持されている。
【００１５】
シャフト２には、その周方向でＣリング１５，１６が嵌め込まれるリング溝２ａ，２ｂが形成されている。一方のリング溝２ａは、筺体１０の内側に形成されており、リング溝２ａに嵌め込まれたＣリング１５は、シャフト２の回転軸線Ｒ方向で軸受１３に当接されている。同様に、他のリング溝２ｂは、筺体１０の外側に形成されており、リング溝２ｂに嵌め込まれたＣリング１６は、回転軸線Ｒ方向で軸受１４に当接されている。このような構成により、シャフト２の抜け止めが図られている。
【００１６】
シャフト２の一端は、筺体１０から突出されて、シャフト２を回転させるための回転入力部として利用される。シャフト２の他端は、筺体１０の内側に配置されると共に、ボディ１１に固定された環状の回路基板２０の中央孔２０ａに挿通されている。また、シャフト２の他端は、マグネット３を保持するマグネットホルダ４に固定されている。
【００１７】
回路基板２０は、ネジ２１によってボディ１１に固定され、回路基板２０の周囲には、回路基板２０を囲むように円筒状のヨーク２６が配置されている。回路基板２０上には、ホールＩＣ２２が実装されており、ホールＩＣ２２は、ヨーク２６に固定されたブロック状のホールＩＣ保持体２５に保持されている。ホールＩＣ２２は、回路基板２０と電気的に接続し、マグネット３が形成する磁界の磁束密度を感磁すると共に、感磁した磁束密度に応じた電圧を出力する。
【００１８】
また、回路基板２０上には、回路基板２０を通じてホールＩＣ２２と電気的に接続されたトリマ２３が設けられている。トリマ２３は、ホールＩＣ２２から出力される電圧の量を調整するために利用される。
【００１９】
図２及び図４に示すように、マグネット３は、回転軸線Ｒに直交する平面上の基準軸線Ｌに関して対称な略マッシュルーム形状をなし、円板の周部分の一部を、基準軸線Ｌに平行な第１の直線と、この第１の直線の端部で基準軸線Ｌに直交する第２の直線とで作られたラインで切除された形状になっている。マグネット３のＮ極とＳ極とは、基準軸線Ｌに対して対称に着磁されている。マグネット３の外周面は、基準軸線Ｌ上に位置するホールＩＣ２２に対向する円弧状の曲面３１と、基準軸線Ｌに平行な平坦面３２，３３とを有している。また、マグネット３の中央には、基準軸線Ｌに直交する方向に延在する長穴３４が設けられている。長穴３４は、マグネット３の厚さ方向でマグネット３を貫通しており、基準軸線Ｌに直交する方向に延在する第１及び第２の側壁面３４ａ，３４ｂを有している（図６参照）。
【００２０】
図１及び図３に示すように、マグネットホルダ４は、シャフト２の他端が圧入される円筒状のシャフト固定部４１と、マグネット３を保持するマグネット保持部４２とから構成されている。マグネット保持部４２は、シャフト２の回転軸線Ｒに直交する支持面４２ａを有する支持板４２ｂと、支持面４２ａ上に設けられた一対の側壁部４２ｃ，４２ｄとを備えている。支持板４２ｂの支持面４２ａ側には、後述する調整治具８のピン部８ｂが挿入されるピン挿入孔４２ｇが形成されている。
【００２１】
マグネット保持部４２の一対の側壁部４２ｃ，４２ｄは、支持面４２ａ上に配置されたマグネット３の平坦面３２，３３に対してそれぞれ対向するように設けられている。一対の側壁部４２ｃ，４２ｄの内側には、回転軸線Ｒに直交する方向（すなわちマグネット３の基準軸線Ｌ方向）に延在する突状のガイドレール４２ｅ，４２ｆが形成されている。ガイドレール４２ｅ，４２ｆは、マグネット３の基準軸線Ｌと直交する方向で平坦部３２，３３を挟み込むように設けられている。支持板４２ｂの支持面４２ａとガイドレール４２ｅ，４２ｆとは、マグネット３を基準軸線Ｌ方向に案内するガイド部Ｇを構成している。
【００２２】
このように構成されたポテンショメータ１によれば、マグネットホルダ４に保持されたマグネット３を基準軸線Ｌ方向に移動させることによって、単独直線度の変位量が低減するように、マグネット３をホールＩＣ２２に近づけたり遠ざけたりする位置調整が可能なので、製品ごとの回転角度の検出精度が最適になるように調整することが可能になる（図４参照）。このことは、マグネットの性能等の製造誤差によらずに十分な検出精度を確保することを可能にするので、ポテンショメータ１の信頼性の向上が図られる。
【００２３】
また、このポテンショメータ１では、マグネットホルダ４に設けられたガイドレール４２ｅ，４２ｆがマグネット３の平坦面３２，３３を挟み込むことで、マグネットホルダ４とマグネット３との摺動面積を小さくすることができるので、マグネット３のスムーズな移動が図られる。そして、マグネット３に比べて、加工が容易なマグネットホルダ４側にガイドレール４２ｅ，４２ｆを設け、マグネット３側にガイドレール４２ｅ，４２ｆに対応する平坦面３２，３３を形成することで、マグネット３の形状の簡素化が図られるので、マグネット３に複雑な成形加工を必要とせず、ポテンショメータ１の低コスト化に有利である。
【００２４】
更に、ホールＩＣ２２から出力される電圧量を調整するトリマ２３を備えることで、マグネット３の移動に起因してホールＩＣ２２の出力電圧が低下した場合であっても、出力電圧を増幅させることができるので、ホールＩＣ２２の出力電圧に基づくシャフト２の回転角度の検出が可能になり、ポテンショメータ１の信頼性の向上に寄与する。
【００２５】
図５及び図６に示すように、このポテンショメータ１では、マグネット３を基準軸線Ｌ方向に移動させるにあたり、調整治具８が利用される。調整治具８は、円柱部８ａと、円柱部８ａの端面から円柱部８ａの中心線Ｔに対して偏心して位置するピン部８ｂとを有している。円柱部８の直径は、長穴３４における第１の側壁面３４ａと第２の側壁面３４ｂとの間隔と略同一となるように構成されている。また、ピン部８ｂの直径は、ピン挿入孔４２ｇの直径と略同一となるように構成されている。
【００２６】
この調整治具８によれば、調整治具８の円柱部８ａをマグネット３の長穴３４に挿入させ、ピン部８ｂをマグネットホルダ４のピン挿入孔４２ｇに挿入した状態で、ピン部８ｂを中心に円柱部８ａを回転させることで、円柱部８ａの周面が長穴３４の第１の側壁面３４ａ又は第２の側壁面３４ｂに当接しながら基準軸線Ｌ方向にマグネット３を押し続けるので、簡素な構成でマグネットホルダ４に対するマグネット３の位置調整、すなわちマグネット３の偏心量の調整を実現することができる。
【００２７】
次に、このポテンショメータ１における効果を図７に示す。図７において、Ｘ軸はシャフトの回転角度を表しており、Ｘ軸の１目盛りは９度の回転角度を示す（すなわち１０目盛りで有効電気角度範囲の９０度に相当する）。Ｙ軸は単独直線度を表しており、Ｙ軸の１目盛りは１％の単独直線度の変位量を示す。
【００２８】
図７に示す波形Ａは、ポテンショメータ１において、マグネット３とホールＩＣ２２との位置調整を行った場合における単独直線度のシミュレーション結果を示している。波形Ｂは、ポテンショメータ１において、従来のようにマグネット３とホールＩＣ２２との位置調整を行わない場合（すなわち部材の成形精度や組み付け精度のみによってマグネット３とホールＩＣ２２との位置関係が決定される場合）における単独直線度のシミュレーション結果を示している。このように、ポテンショメータ１では、マグネット３とホールＩＣ２２との位置調整を行うことにより、波形Ｂに示される単独直線度の変位量が±３．０％の状態から、波形Ａに示される単独直線度の変位量が±０．５％の状態にまで低減された。
【００２９】
本発明は、前述した実施形態に限定されないことは言うまでもない。例えば、マグネット３の形状は、マグネットの移動を案内できる形状であれば円板状や半円状などであっても良く、ホールＩＣ２２と対向する円弧状の曲面３１を有する形状であれば良い。また、ポテンショメータ１の有効電気角度範囲は、９０度に限られず、９０度未満であっても、９０度以上であっても良い。
【００３０】
ガイド部Ｇは、マグネットホルダ４の側壁部４２ｃ，４２ｄに平坦面を有し、マグネット３に設けられたガイドレールを有する態様であっても良く、平坦面に代えてガイドレールが入り込むガイド溝を有する態様であっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明に係るポテンショメータの一実施形態を示す断面図である。
【図２】図１に示したポテンショメータの斜視図である。
【図３】図１に示したポテンショメータの分解斜視図である。
【図４】図１に示したポテンショメータの平面図である。
【図５】マグネットの位置を調整する調整治具を示す斜視図である。
【図６】図５のマグネット及び調整治具を示す平面図である。
【図７】ポテンショメータの単独直線度を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３２】
１…ポテンショメータ、２…シャフト、３…マグネット、４…マグネットホルダ、８…調整治具、８ａ…円柱部、８ｂ…ピン部、１０…筺体、１１…ボディ、１２…蓋部、２０…回路基板、２２…ホールＩＣ（磁界検出手段）、２３…トリマ、３１…曲面、３２，３３…平坦面、３４…長穴、３４ａ…第１の側壁面、３４ｂ…第２の側壁面、４２…マグネット保持部、４２ａ…支持面、４２ｅ，４２ｆ…ガイドレール、Ｌ…基準軸線、Ｒ…回転軸線、Ｔ…中心線、Ｇ…ガイド部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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