(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の３軸方位に対応する３つの磁気センサ素子を組み合わせ固定した３軸磁気センサであって、板状で、外縁が円弧状の鍔部を、巻線を挟んで対向する部分の同じ側にある外側辺に、前記巻線の軸に並行な方向に突出させて一体に形成した磁気センサ素子と、前記鍔部の外縁に内接する円弧状の縁部を有する壁部を少なくとも一部に備えた、前記磁気センサ素子を固定する、ガイド部を有した固定用ブロックと、前記磁気センサ素子と前記固定用ブロックを固定するひとつ以上の取付け部材を備え、前記鍔部には前記取付け部材を挿入することができる円弧状の長穴を備え、前記固定用ブロックには前記長穴と相対する位置に前記取付け部材を挿入する穴部が形成され、前記鍔部の外縁と前記壁部の内縁は当接し、前記壁部の円弧の中心を軸として回動可能に配し、前記磁気センサ素子を所望する回動位置で前記取付け部材を用いて固定可能に構成したことを特徴とする３軸磁気センサ。
【請求項２】
前記壁部の円弧の中心と、前記長穴の円弧の中心が、前記磁気センサ素子の回動の中心軸上にあることを特徴とする請求項１に記載の３軸磁気センサ。
【請求項３】
前記取付け部材は取付け用ねじであり、前記長穴は円弧状溝であることを特徴とする請求項１または２に記載の３軸磁気センサ。
【請求項４】
前記ガイド部は円形凹部であることを特徴とする請求項１から３のうちいずれか１項に記載の３軸磁気センサ。
【請求項５】
前記ガイド部は長円形凹部であることを特徴とする請求項１または３に記載の３軸磁気センサ。
【請求項６】
前記ガイド部は突出部であることを特徴とする請求項１から３のうちいずれか１項に記載の３軸磁気センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、互いに直交するＸ軸方位、Ｙ軸方位、Ｚ軸方位の磁界の強さを検出するための３軸磁気センサに関するものであり、特に地磁気の検出等に好適な３軸磁気センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の３軸方位の磁界成分を検出する３軸磁気センサは、３軸方位に対応する３つの磁気センサ素子（以下、「センサ素子」と称す。）を組み合わせて構成されている。各々のセンサ素子の検出軸間の直交度を調整するために、ヘルムホルツコイル等で作る均一磁界空間内に３軸磁気センサを設置し、各軸の磁気センサの出力電圧を検出しながら各軸それぞれのセンサ素子の固定位置を、ねじ等を用いて機械的に微調整して直交度調整を行っている。
【０００３】
図３は従来の３軸磁気センサの製品の概略斜視図であり、Ｘ軸方位センサ素子１１、Ｙ軸方位センサ素子１２、Ｚ軸方位センサ素子１３をそれぞれの検出軸が直交するように調整し、固定用ブロック１４に取付用ねじ１５で固定している。ここで、Ｘ軸方位センサ素子１１、Ｙ軸方位センサ素子１２、Ｚ軸方位センサ素子１３を固定用ブロック１４に取り付ける際には、それぞれのセンサ素子の寸法上の中心（以下、「センサ素子の中心」と称す。）をそれぞれ３方位の固定用ブロック１４の取付け面の寸法上の中心軸１６ａ（以下、「中心軸１６ａ」と称す。）上にくる様に配置する必要がある。そして、それぞれのセンサ素子を調整のために動かした時もセンサ素子の中心が出来るだけ中心軸１６ａからずれることなく直交度調整を行うことが調整工数を削減する上で重要である。
【０００４】
また、図４は従来の３軸磁気センサにおける、Ｘ軸方位センサ素子１１と固定用ブロック１４のねじ止めの前の状態を示した概略斜視図である。各センサ素子の直交度調整においては、固定用ブロック１４に取り付けるＸ軸方位センサ素子１１の取付用穴１７は取付用ねじ１５の大きさよりも大きめに加工してあり、その遊びの範囲でＸ軸方位センサ素子１１を回動して微調整し、取付用ねじ１５で固定する手法をとっていた。
【０００５】
図５（ａ）は直交度調整の際に、Ｘ軸方位センサ素子１１の中心を、中心軸１６ａに一致させて理想的に回動した場合の図で、固定用ブロック１４の取付用ねじ穴１８に対し、取付用穴１７が中心軸１６ａを軸として矢印に示すように回動するため、Ｘ軸方位センサ素子１１の中心は変動しない。
【０００６】
しかし、前述の通り、取付用穴１７は取付用ねじ１５の大きさよりも大きめに加工してあるため、実際に調整、固定する際には図５（ｂ）に示すように取付用穴１７の遊びでＸ軸方位センサ素子１１の中心は本来の中心軸１６ａよりも、図中Ａの分だけ変動した位置１６ｂになってしまう場合がある。つまり、Ｘ軸方位センサ素子１１の中心が本来あるべき中心軸１６ａ上からずれてしまうため、Ｘ軸方位センサ素子１１を正確な位置で固定できなくなり、そのずれが結果として調整誤差となってしまう。従って、その調整誤差を修正するために再調整という手直し工数がかかってしまうという欠点があった。
【０００７】
この問題を解決するための一手段として、特許文献１には、センサ素子と固定用ブロックの間に回転板を設けるという技術が記載されている。
【０００８】
図６を用いて特許文献１におけるセンサ素子の固定状態を説明する。
【０００９】
回転板２４は中心に円柱状突起２５が設けてあり、またセンサ素子２１を固定するための保持爪２７を具備している。一方、センサ素子２１は前記回転板２４の保持爪２７と嵌合する位置に保持凹部２８を具備しており、また固定用ブロック２３には前記回転板２４の円柱状突起２５を挿入するための円形穴２９が設けてある。
【００１０】
センサ素子２１と回転板２４は保持爪２７と保持凹部２８で予め固定されて、回転板２４の円柱状突起２５と固定用ブロック２３の円形穴２９を勘合させることにより、センサ素子２１の中心が変動することなく回転板２４を回動させることができ、任意の位置で取付用ねじ３１をセンサ素子２１の取付用穴２２および回転板２４の取付用穴２６を介し、固定用ブロック２３に設けられた取付用ねじ穴３０に締め込み固定することにより、それぞれのセンサ素子の直交度を図３の構成の３軸磁気センサに比べ効率よく調整することができるというものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】実用新案登録第２５３５７６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかし、特許文献１の技術によれば、センサ素子と固定用ブロックの間に、新たに回転板という部品が必要となる。一般に、部品点数が増えるとコストの面だけでなく、完成品の製品重量の増加や、組立工程が増加してしまうため、できるだけ部品点数は少ない方が望ましい。
【００１３】
したがって本発明の課題は、各々のセンサ素子の直交度調整において、調整時にセンサ素子の中心が変動することなく効率の良い調整ができ、且つ部品点数を増やすことなく構成した３軸磁気センサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、各々のセンサ素子の直交度調整において、部品点数を増やさず、且つ調整時にセンサ素子の中心が変動することなく効率の良い調整ができるように３軸磁気センサの構造を検討したものである。
【００１５】
すなわち、本発明の３軸磁気センサは、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の３軸方位に対応する３つの磁気センサ素子を組み合わせ固定した３軸磁気センサであって、板状で、外縁が円弧状の鍔部を、巻線を挟んで対向する部分の同じ側にある外側辺に、前記巻線の軸に並行な方向に突出させて一体に形成した磁気センサ素子と、前記鍔部の外縁に内接する円弧状の縁部を有する壁部を少なくとも一部に備えた、前記磁気センサ素子を固定する、ガイド部を有した固定用ブロックと、前記磁気センサ素子と前記固定用ブロックを固定するひとつ以上の取付け部材を備え、前記鍔部には前記取付け部材を挿入することができる円弧状の長穴を備え、前記固定用ブロックには前記長穴と相対する位置に前記取付け部材を挿入する穴部が形成され、前記鍔部の外縁と前記壁部の内縁は当接し、前記壁部の円弧の中心を軸として回動可能に配し、前記磁気センサ素子を所望する回動位置で前記取付け部材を用いて固定可能に構成したことを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の３軸磁気センサは、前記壁部の円弧の中心と、前記長穴の円弧の中心が、前記磁気センサ素子の回動の中心軸上にあることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の３軸磁気センサは、前記取付け部材が取付け用ねじであり、前記長穴は円弧状溝であることを特徴とする。
【００１８】
また、本発明の３軸磁気センサは、前記ガイド部が円形凹部であることを特徴とする。
【００１９】
また、本発明の３軸磁気センサは、前記ガイド部が長円形凹部であることを特徴とする。
【００２０】
また、本発明の３軸磁気センサは、前記ガイド部が突出部であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
以上、述べたように、本発明によれば３軸磁気センサの直交度調整において、調整時にセンサ素子の中心が変動してしまうという従来の欠点を改善することができる。また、センサ素子と固定用ブロックの間に回転板という新たな部品を使用することもないため、部品点数が増えることからくるコスト面でも有利となり、さらに製品重量の増加や組立工程の増加も抑えることができる。
【００２２】
すなわち、本発明により、調整時にセンサ素子の中心が変動することなく効率的な直交度調整ができ、且つ部品点数を増やすことなく構成した３軸磁気センサおよび固定装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の３軸磁気センサの実施の形態１における任意の方位のセンサ素子と固定用ブロックの取り付け前の概略斜視図。
【図２】本発明の３軸磁気センサの実施の形態１における任意の方位のセンサ素子と固定用ブロックの概略斜視図であり、図２（ａ）はセンサ素子を固定用ブロックに組込み後、直交度調整している平面図、図２（ｂ）は直交度調整が終り、センサ素子を固定用ブロックに固定した時の平面図。
【図３】従来の３軸磁気センサの製品の概略斜視図。
【図４】従来の３軸磁気センサにおけるＸ軸方位センサ素子と固定用ブロックの取り付け前の概略斜視図。
【図５】従来の３軸磁気センサにおけるＸ軸方位センサ素子であり、図５（ａ）はＸ軸方位センサ素子の中心を固定用ブロックの取付け面の中心軸に一致させて理想的に回動した場合の説明図、図５（ｂ）はＸ軸センサ素子の中心が回動時に固定用ブロックの取付け面の中心軸からずれた場合の説明図。
【図６】従来（特許文献１）の３軸磁気センサにおける任意の方位のセンサ素子と回転板と固定用ブロックの取り付け前の概略斜視図。
【図７】本発明の３軸磁気センサの実施の形態２における固定用ブロックの概略斜視図。
【図８】本発明の３軸磁気センサの実施の形態３における固定用ブロックの概略斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。
【００２５】
図１は本発明の３軸磁気センサの実施の形態１における任意の方位のセンサ素子と固定用ブロックの概略斜視図である。磁気センサはセンサ素子１および、外縁が円弧状になっている鍔部３から成っている。また鍔部３には取付用ねじ６を挿入することができる溝幅の円弧状溝２を具備している。
【００２６】
一方、固定用ブロック４には、センサ素子１を組み込んだ際に、鍔部３の円弧状の外縁が内接するようなガイド部である円形凹部５が形成されている。また、円形凹部５には、鍔部３に形成された円弧状溝２と相対する位置にセンサ素子１を固定するための取付用ねじ６を挿入する穴部（取付用ねじ穴）７が設けられている。取付用ねじ６の材質は非磁性の金属またはプラスチック樹脂などを用いるのが望ましい。なお、取付用ねじ６は固定状態を維持できれば良く、ボルトの他、リベットや割りピン等を用いてもかまわない。
【００２７】
ここで、センサ素子１の寸法上の中心を通るようにセンサ素子１の取付け面側から延ばした垂線（図示なし）上に鍔部３の外縁の円弧および円弧状溝２の円弧の中心が存在し、かつ固定用ブロック４の円形凹部５の内径の中心は固定用ブロック１４の取付け面の中心軸８上にある。なお、ここではセンサ素子１は任意の方位（例えば、Ｘ軸方位）のセンサ素子として説明しているが、図３に示したと同様に、他の２軸（Ｙ軸方位、Ｚ軸方位）のセンサ素子の中心も固定用ブロックの取付け面の中心軸上にある。
【００２８】
図２（ａ）は本発明のセンサ素子を固定用ブロックに組み込み、直交度調整をしている時の平面図である。センサ素子１は鍔部３の外縁で円形凹部５に内接しているため、センサ素子１の中心が中心軸８からずれることなく回動させることができため、図２（ｂ）に示すように、センサ素子１を回動させて効率よく直交度を調整することが可能となり、取付用ねじ６を鍔部３に形成された円弧状溝２を介して取付用ねじ穴７にねじ止めすることにより、出力特性の良好な位置でセンサ素子１を固定用ブロック４に固定することができる。
【００２９】
また、部品点数も増えないため、製品コスト、製品重量、組立工数の増加も抑えることが可能となる。
【００３０】
ここでは任意の１軸について説明したが、同様にして各軸のセンサ素子の直交度を揃えることにより３軸磁気センサが完成する。
【００３１】
図７は本発明の３軸磁気センサの実施の形態２における任意の方位の固定用ブロック３２の概略斜視図であり、センサ素子の鍔部の外縁に内接する円弧状の縁部を有する壁部を両端に備えた長円形凹部３４が形成されている。この長円形凹部３４にセンサ素子を組み込み回動させて、実施例１と同様に効率よく直交度を調整することが可能となり、３軸磁気センサが完成する。
【００３２】
図８は本発明の３軸磁気センサの実施の形態３における任意の方位の固定用ブロック３３の概略斜視図であり、センサ素子の鍔部の外縁に内接する円弧状の縁部を有する壁部を備えた突出部３５が形成されている。この突出部３５にセンサ素子を組み込み回動させて、実施例１と同様に効率よく直交度を調整することが可能となり、３軸磁気センサが完成する。
【実施例】
【００３３】
以下に本発明の実施例を詳述する。
【００３４】
まず、本発明を実施するために図１に示すようにＸ軸方位の磁気センサを作製した。センサ素子１の形状は縦２６ｍｍ、横２６ｍｍ、高さ１２ｍｍとし、鍔部３の外縁寸法は直径３７ｍｍ、厚みは１．５ｍｍとした。鍔部３と円弧状溝２はセンサ素子１のベークライト製のボビンを成型する際に一体で形成させた。他の方位の磁気センサも同様の寸法とした。円形凹部５の深さは２ｍｍとした。
【００３５】
また、固定用ブロック４の材質も磁気測定に影響を与えないようベークライトで作製し、取付用ねじ６は非磁性のステンレス鋼のボルトを使用した。
【００３６】
つづいて、図２（ａ）に示すように本発明のセンサ素子１を固定用ブロック４の円形凹部５に組み込み、センサ素子１を回動させて直交度を調整し、最も出力特性が得られる位置で取付用ねじ６をねじ止めすることにより、センサ素子１を固定用ブロック４に固定した。
【００３７】
同様にしてＹ、Ｚ軸のセンサ素子１の直交度を調整し、固定することにより３軸磁気センサが完成した。なお、３軸磁気センサの作製数は１０台とした。
【００３８】
（比較例）
比較例として、図４に示す構成を比較例１とし、図６に示す回転板２４を有した構成を比較例２として作製した。数量はそれぞれ１０台とした。センサ素子１１の形状は鍔部を有していない他は実施例と同様とした。
【００３９】
本発明による実施例と比較例とにおいて組立工程で手直しが必要になった回数の結果を表１に示す。
【００４０】
【表１】
0005639846.tif 000002
【００４１】
表１から明らかなように、実施例は比較例より手直し実施の回数が減少しており、本発明の効果が認められる。また、製品重量も実施例では円形凹部を形成したため約１０％の製品重量を比較例１より削減できた。なお、比較例２は回転板を有しているため製品重量は増加した。
【００４２】
以上、実施例を用いて、この発明の実施の形態を説明したが、この発明は、これらの実施例に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更があっても本発明に含まれる。すなわち、当業者であれば、当然なしえるであろう各種変形、修正もまた本発明に含まれる。
【符号の説明】
【００４３】
１、２１    磁気センサ素子
２    円弧状溝
３    鍔部
４、１４、２３、３２、３３    固定用ブロック
５    円形凹部
６、１５、３１    取付用ねじ
７、１８、３０    取付用ねじ穴
１１    Ｘ軸方位センサ素子
１２    Ｙ軸方位センサ素子
１３    Ｚ軸方位センサ素子
８、１６ａ    固定用ブロックの取付け面の中心軸
１６ｂ    変動した位置
１７    取付用穴
２２    センサ素子の取付用穴
２４    回転板
２５    円柱状突起
２６    回転板の取付用穴
２７    保持爪
２８    保持凹部
２９    円形穴
３４    長円形凹部
３５    突出部
【図１】
0005639846.tif 000003
【図２】
0005639846.tif 000004
【図３】
0005639846.tif 000005
【図４】
0005639846.tif 000006
【図５】
0005639846.tif 000007
【図６】
0005639846.tif 000008
【図７】
0005639846.tif 000009
【図８】
0005639846.tif 000010