(57)【要約】【課題】より簡素な構成によって磁界変化による出力変動を抑制することが可能な回動角度検出装置を得る。【解決手段】回動するシャフト１５に設けられる永久磁石２と、固定部側に設けられて永久磁石２に間隙をもって対向する磁極片部分３ａ，４ａと、当該永久磁石２および磁極片部分を通過するように形成される磁路の磁束密度を検出するホール素子５，６と、を備え、上記磁束密度の変化に基づいてシャフト１５の回動角度を検出する回動角度検出装置１において、永久磁石２と磁極片部分３ａ，４ａとの間に、非磁性導電体１６を設けた。【選択図】図３
2008116242.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定部に対して相対回動可能な検出対象軸に設けられる永久磁石と、前記固定部に設けられて当該永久磁石に間隙をもって対向する磁極片部分と、当該永久磁石および磁極片部分を通過するように形成される磁路の磁束密度を検出する検出素子と、を備え、前記磁束密度の変化に基づいて前記検出対象軸の固定部に対する回動角度を検出する回動角度検出装置において、
前記永久磁石と前記磁極片部分との間に、非磁性導電体を設けたことを特徴とする回動角度検出装置。
【請求項２】
前記非磁性導電体は、円環状に形成され、前記検出対象軸の径方向外側に間隙をもって配置されることを特徴とする請求項１に記載の回動角度検出装置。
【請求項３】
前記非磁性導電体は、前記検出対象軸の回動中心を中心とする円弧状に形成され、当該検出対象軸の径方向外側に間隙をもって配置されることを特徴とする請求項１に記載の回動角度検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回動角度検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より種々の回動角度検出装置が提案されている。特許文献１は、その一例としての回動角度検出装置を開示する。
【０００３】
特許文献１の回動角度検出装置は、固定部側に対して相対回動する検出対象軸側に永久磁石を設け、永久磁石の回動に伴って当該永久磁石と固定部側との間に形成される磁束密度が変化するように構成し、当該磁束密度の変化を固定部側に設けた検出素子で検出することによって、検出対象軸の回動角度を検出するようにしている。
【特許文献１】特開２００１−２０８５１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、この種の回動角度検出装置にあっては、永久磁石が取り付けられた検出対象軸を回転させるために、回転機構部との間でバックラッシュ等のクリアランスを持たせる場合があり、その場合、このクリアランスによって、検出対象軸の回転時にがたつきが生じ、そのがたつきによって磁界変化（高周波の磁界変化）が生じて、検出値の出力変動が発生する虞があった。
【０００５】
その対策として、例えば、出力信号を電気的に処理するフィルタ回路等を設ければ、上述した出力変動を取り除くことが可能となるが、そうすると、検出応答性の低下や、構成部品の増加等による信頼性の低下や製造コストの増大を招くという問題があった。
【０００６】
そこで、本発明は、より簡素な構成によって磁界変化による出力変動を抑制することが可能な回動角度検出装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、固定部に対して相対回動可能な検出対象軸に設けられる永久磁石と、上記固定部に設けられて当該永久磁石に間隙をもって対向する磁極片部分と、当該永久磁石および磁極片部分を通過するように形成される磁路の磁束密度を検出する検出素子と、を備え、上記磁束密度の変化に基づいて上記検出対象軸の固定部に対する回動角度を検出する回動角度検出装置において、上記永久磁石と上記磁極片部分との間に、非磁性導電体を設けたことを特徴とする。
【０００８】
また、請求項２の発明は、上記非磁性導電体は、円環状に形成され、上記検出対象軸の径方向外側に間隙をもって配置されることを特徴とする。
【０００９】
また、請求項３の発明は、上記非磁性導電体は、上記検出対象軸の回動中心を中心とする円弧状に形成され、当該検出対象軸の径方向外側に間隙をもって配置されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１の発明によれば、回転軸のがたつきに伴って高周波の磁界変化が発生すると、永久磁石と磁極片部分との間に配置した非磁性導電体において当該高周波の磁界変化が渦電流に変換され、その渦電流によって非磁性導電体の表面にて熱が発生することで、磁界変化分のエネルギが熱エネルギとして消費される。これにより、回転軸のがたつき等による出力変動を抑制することができ、検出精度を向上することができる。
【００１１】
請求項２の発明によれば、非磁性導電体を円環状とすることで、当該非磁性導電体を備えた回動角度検出装置を比較的簡素な構成として得ることができる。
【００１２】
請求項３の発明によれば、非磁性導電体を円弧状とすることで、当該非磁性導電体を備えた回動角度検出装置を比較的簡素な構成として得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を具現化した実施形態について図面を参照して説明する。
【００１４】
（第１実施形態）図１は、本実施形態にかかる回動角度検出装置の取付構造を示す分解斜視図、図２は、回動角度検出装置を示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は側断面図、図３は、回動角度検出装置の磁気回路を示す模式図である。
【００１５】
本実施形態にかかる回動角度検出装置１は、取付対象物１１に対し、検出対象軸としてのシャフト１５の軸端側に取り付けられている。
【００１６】
すなわち、この回動角度検出装置１は、成形樹脂からなるケーシングとしての筒状体１ａと、該筒状体１ａの側面から側方に張り出す一対のフランジ部１ｆ，１ｆとを備えており、筒状体１ａを取付対象物１１に形成された円形穴１１ａに嵌挿し、かつフランジ部１ｆ，１ｆを取付対象物１１の表面に突き当て、フランジ部１ｆ，１ｆに形成された長穴状の貫通孔１ｇを貫通させたビスやボルト（図示せず）を取付対象物１１の表面に形成された雌ネジ孔（図示せず）に螺結することで、円形穴１１ａの開口を塞ぐ状態で取付対象物１１に装着される。なお、筒状体１ａの円形穴１１ａ内への挿入部にはＯリング（図示せず）を装着し、円形穴１１ａと筒状体１ａとの隙間におけるシールを確保するのが好適である。
【００１７】
また、筒状体１ａには、図１および図２（ｂ）では上側に開口する凹部１ｂが形成されており、この凹部１ｂの底面を基板として、コンデンサ等の電子部品が実装されて回路９が形成されている。そして、この凹部１ｂの開口を覆うように、ドーム状に膨出するカバー１ｃが装着されている。
【００１８】
また、筒状体１ａの一側端部にはコネクタ１ｄが設けられており、このコネクタ１ｄおよび当該コネクタ１ｄに結合されるコネクタ（図示せず）を介して、検出結果（電圧）が外部出力されるようになっている。なお、筒状体１ａ内には、回路９と電気的に接続された導体（図示せず）をインサート成形し、コネクタ１ｄ内では接続端子として用いている。
【００１９】
一方、取付対象物１１に対して相対回動する検出対象軸としてのシャフト１５の先端には、圧入や接着等することでアタッチメント１３が固着され、永久磁石２をシャフト１５側に固定してある。
【００２０】
ここで、図３を参照して、本実施形態にかかる回動角度検出装置１の磁気回路について説明する。
【００２１】
図３に示すように、磁気回路は、シャフト１５とともに連動して回動する永久磁石２と、この永久磁石２の外周に相互に対向して設けられる磁性体からなる一対のヨーク３，４とを備えて構成されている。
【００２２】
永久磁石２は、径方向に（直径に沿って）着磁されている。なお、上述したように、永久磁石２は、環状円板状に形成されているが（図１参照）、図３では、着磁方向をわかりやすくするために着磁方向と垂直な方向を切り取った形状に模式化して示している。
【００２３】
ヨーク３，４は、永久磁石２の回動中心Ｍを中心とする円弧状の磁極片部分３ａ，４ａと、並列な二つのホール素子５，６を挟んで相互に対向する接続部分３ｃ，４ｃと、磁極片部分３ａ，４ａと接続部分３ｃ，４ｃとをそれぞれ接続する中間部分３ｂ，４ｂと、を備えて構成されている。これらヨーク３，４は固定部に相当する。
【００２４】
二つの磁極片部分３ａ，４ａは、それぞれ、永久磁石２の回動中心Ｍについて、略９０°の範囲に亘る円弧状に設けられており、それら二つの磁極片部分３ａ，４ａの間に、それぞれ略９０°の範囲に亘る円弧状の隔絶区間７，８が設定されることにより、それら二つの磁極片部分３ａ，４ａ間で直接的に磁路が形成されないようにしてある。
【００２５】
また、永久磁石２の外周面と磁極片部分３ａ，４ａとの間には、永久磁石２の回動角度によらず略一定のギャップが形成されるとともに、永久磁石２の外周面と磁極片部分３ａ，４ａとの間に、磁界の高周波成分を渦電流に変換させる円環状の非磁性導電体１６が配置されている。
【００２６】
この非磁性導電体１６としては、固有抵抗の比較的小さい（具体的には、例えば１０［μΩ／ｃｍ］以下の）非磁性導電材料、例えばアルミや銅などが用いられて、永久磁石２の回転中心を中心とする円環状に形成されるとともに、永久磁石２から間隙をもって配置されている。本実施形態では、非磁性導電体１６は、磁極片部分３ａ，４ａの内周面３ｄ，４ｄに当接させた状態で、当該磁極片部分３ａ，４ａとともに樹脂構造体の内部にインサート成形されている。
【００２７】
かかる構成では、永久磁石２の着磁方向が、二つの磁極片部分３ａ，４ａの中心同士を結ぶ線（図３の左右方向）と直交する方向（図３の上下方向）を指向するときに磁束密度が最も低くなる。よって、このときの永久磁石２の位置が磁気的中立位置となる。
【００２８】
そして、永久磁石２が上記磁気的中立位置から回動すると、当該永久磁石２とヨーク３，４とを通る磁路が形成されるとともにその磁束密度が増加し、永久磁石２の回動方向（時計回りか反時計回りか）によって当該磁路の向きが相違するものの、永久磁石２の長手方向に沿う軸の磁気的中立位置に対する回動角度が大きくなるほど磁束密度が増大し、永久磁石２の長手方向両端部がそれぞれ磁極片部分３ａ，４ａの中央を指向する姿勢（すなわち図３では永久磁石２が左右方向に沿う姿勢）で磁束密度が最も高くなる。
【００２９】
なお、角度検出に利用する範囲は、検出対象軸としてのシャフト１５に対する永久磁石２の取付方向（着磁方向）や、ヨーク３，４の配置、取付対象物１１に形成された円形穴１１ａに対するケーシングとしての筒状体１ａの取付角度（回動姿勢）等を変化させることで、適宜に設定あるいは調整可能であることは、当業者であれば容易に理解できよう。また、かかる調整（特に微調整）を行うために、図２（ａ）に示すように、フランジ部１ｆ，１ｆに設けた貫通孔１ｇを、回動中心Ｍを中心とする円弧に沿う長穴状に設けておき、ケーシングとしての筒状体１ａの取付対象物１１に対する回動中心Ｍ回りの取付角度を調整できるようにしてもよい。
【００３０】
そして、本実施形態によれば、シャフト１５のがたつきに伴って高周波の磁界変化が発生すると、永久磁石２と磁極片部分３ａ，４ａとの間に配置した非磁性導電体１６において当該高周波の磁界変動が渦電流に変換され、その渦電流によって非磁性導電体１６の表面にて熱が発生することで、磁界変化分のエネルギが熱エネルギとして消費される。すなわち、本実施形態では、非磁性導電体１６を設けたことで、シャフト１５のがたつき等による出力変動を抑制することができ、検出精度を向上することができる。
【００３１】
したがって、従来のようにフィルタ回路等を設けて出力変動を抑制する場合と比較して、回動角度検出の応答性を向上できる上、フィルタ回路等の構成部品が不要となる分、信頼性の向上および製造コストの低減を図ることができる。
【００３２】
また、本実施形態によれば、非磁性導電体１６を固有抵抗の小さい非磁性導電材料によって形成したので、高周波の磁界変化を効果的に渦電流に変換して除去することができる。かかる固有抵抗の比較的小さい非磁性導電材料としては、例えばアルミや銅などの汎用材料を採用することができ、低コストで得ることができる。
【００３３】
また、本実施形態によれば、非磁性導電体１６は、円環状に形成し、シャフト１５の径方向外側に間隙をもって配置したため、非磁性導電体１６を備えた回動角度検出装置１を比較的簡素な構成として得ることができる。また、非磁性導電体１６を周方向に延設して永久磁石２を取り囲むことで、高周波の磁界変化をより確実に捉えて渦電流に変換することができる。
【００３４】
特に、本実施形態のように、非磁性導電体１６を磁極片部分３ａ，４ａとともに樹脂によりインサート成形することで、回動角度検出装置１の内部に非磁性導電体１６を容易に装備することができる。
【００３５】
（第２実施形態）図４は、本実施形態にかかる回動角度検出装置の磁気回路を示す模式図である。なお、本実施形態にかかる回動角度検出装置２１は、上記第１実施形態にかかる回動角度検出装置１と同様の構成要素を備えている。よって、それら同様の構成要素には共通の符号を付すとともに、重複する説明を省略する。
【００３６】
本実施形態にかかる回動角度検出装置２１は、永久磁石２と磁極片部分３ａ，４ａとの間に、円弧状に形成される一対の非磁性導電体２２，２３を配置した点が相違する以外、上記第１実施形態にかかる回動角度検出装置１と同様である。
【００３７】
非磁性導電体２２，２３は、上記第１実施形態にかかる非磁性導電体１６と同様に、固有抵抗の比較的小さい非磁性導電材料によって形成されており、それぞれ、対応する磁極片部分３ａ，４ａの内周面３ｄ，４ｄに、圧着または溶接等することで設けられている。この場合も、樹脂インサート成形するのが好適である。
【００３８】
そして、これら非磁性導電体２２，２３の周方向の長さ（円弧長）は、それぞれ、対応する磁極片部分３ａ，４ａの周方向の長さ（円弧長）と略同一にしてある。
【００３９】
かかる構成でも、上記第１実施形態と同様に、シャフト１５のがたつきに伴って高周波の磁界変化が発生すると、永久磁石２と磁極片部分３ａ，４ａとの間に配置した非磁性導電体２２，２３において当該高周波の磁界変動が渦電流に変換され、その渦電流によって非磁性導電体２２，２３の表面にて熱が発生することで、磁界変化分のエネルギが熱エネルギとして消費される。すなわち、本実施形態では、非磁性導電体２２，２３を設けたことで、シャフト１５のがたつき等による出力変動を抑制することができ、検出精度を向上することができる。
【００４０】
そして、非磁性導電体２２，２３を上記第１実施形態の非磁性導電体１６より小さくできる分、回動角度検出装置２１をより小型かつより軽量に構成できる。また、磁極片部分３ａ，４ａを利用して取り付けることで、回動角度検出装置２１内により容易に装備できるようになる。
【００４１】
なお、本発明は、次のような別の実施形態に具現化することができる。以下の別の実施形態でも上記実施形態と同様の作用および効果を得ることができる。
【００４２】
（１）非磁性導電体は、磁路内において、検出対象軸に設けられる永久磁石の少なくとも一方の磁極と固定部に設けられる磁極片部分との間に配置されるものであればよく、上記実施形態の配置や、形状、取付方法等には限定されない。
【００４３】
また、上記実施形態から把握し得る請求項以外の技術思想について、以下にその効果と共に記載する。
【００４４】
（イ）請求項１〜３のうちのいずれか一つに記載の回動角度検出装置では、前記非磁性導電体および前記磁極片部分が、樹脂構造体を用いて一体に被覆形成されるのが好適である。
【００４５】
こうすれば、非磁性導電体を内蔵する回動角度検出装置をより容易に得ることができる上、樹脂被覆によって導電体および磁極片部分を保護できる。
【００４６】
（ロ）請求項１〜３、および（イ）のうちのいずれか一つに記載の回動角度検出装置では、前記非磁性導電体を、前記磁極片部分に当接させた状態で取り付けるのが好適である。
【００４７】
こうすれば、磁極片部分に対する圧着や溶接等の比較的簡易な手法によって非磁性導電体を設けることができ、製造コストを抑えることができる。
【００４８】
（ハ）請求項１〜３、および（イ）、（ロ）のうちのいずれか一つに記載の回動角度検出装置では、非磁性導電体を固有抵抗の小さい材料とするのが好適である。
【００４９】
こうすれば、固有抵抗の小さい非磁性導電体材料の表皮効果によって高周波の磁界変化をより確実に渦電流に変換して除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる回動角度検出装置の取付構造を示す分解斜視図。
【図２】本発明の第１実施形態にかかる回動角度検出装置を示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は側断面図。
【図３】本発明の第１実施形態にかかる回動角度検出装置の磁気回路を示す模式図。
【図４】本発明の第２実施形態にかかる回動角度検出装置の磁気回路を示す模式図。
【符号の説明】
【００５１】
１，２１  回動角度検出装置
２  永久磁石
３，４  ヨーク
３ａ，４ａ  磁極片部分
５，６  ホール素子（検出素子）
９  回路
１５  シャフト（検出対象軸）
１６，２２，２３  非磁性導電体
【図１】
2008116242.tif 000003
【図２】
2008116242.tif 000004
【図３】
2008116242.tif 000005
【図４】
2008116242.tif 000006