(57)【要約】【課題】  地磁気レベルの磁束密度も精度良く検出可能で、広範囲な検出範囲を有し、磁石の位置または傾斜を検出する磁気センサユニットと、配置場所の制約がない、磁石の回転を検出する磁気センサユニットを提供すること。【解決手段】  磁気センサユニット１は、筐体としての左基板２と右基板３と、この左右両基板２、３に装着された一対の軸受ユニット４と、この軸受ユニット４に軸支された回転軸５と、この回転軸５が圧入固着される第１の磁石６と、第１の磁石６からの磁界を検出する磁気センサ８と、第１の磁石に対して相対的に移動、傾斜または回転する第２の磁石とから構成されている。これにより、第２の磁石から発生する磁束密度を精度良く検出可能になる。【選択図】  図２
2005156265.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転自在に設けられた第１の磁石と、該第１の磁石から発生する磁束密度を検出する磁気センサと、第２の磁石からなる磁気センサユニットであって、
前記第２の磁石が前記第１の磁石に対して相対的に移動、傾斜または回転することにより、前記第１の磁石が回動し、該第１の磁石の回動を前記磁気センサで検出することにより、前記第２の磁石の移動、傾斜または回転を検出することを特徴とする磁気センサユニット。
【請求項２】
前記第１の磁石は、軸受ユニットに軸支された回転軸に取り付けられており、前記第２の磁石が前記第１の磁石に対して相対的に移動、傾斜または回転することにより、前記第１の磁石が前記回転軸を中心に回転し、該第１の磁石の回転を前記磁気センサで検出することを特徴とする請求項１に記載の磁気センサユニット。
【請求項３】
前記第１の磁石は、前記回転軸に取り付けられた振り子体に設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の磁気センサユニット。
【請求項４】
前記第１の磁石は、前記回転軸と垂直な方向に着磁され、Ｎ極とＳ極をそれぞれ１極ずつ有することを特徴とする請求項１，２又は３に記載の磁気センサユニット。
【請求項５】
前記第２の磁石が、前記第１の磁石に対して相対的に移動、傾斜または回転するときに、前記第１の磁石に対して、前記第２の磁石のＮ極およびＳ極の両磁極が接近するように配置されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の磁気センサユニット。
【請求項６】
前記磁気センサが、ホールセンサであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の磁気センサユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第１及び第２の磁石と磁気センサとによって構成される磁気センサユニットに関し、より詳細には、回転自在に軸支された第１の磁石と、移動、傾斜または回転する第２の磁石との間に働く吸引力や反発力の結果生じる第１の磁石の回転を検知することで、第２の磁石の移動、傾斜または回転を検知するようにした磁気センサユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から磁石と磁気センサを用いた位置センサとして、磁気検出式のポインティングデバイスの構成が知られている（例えば、特許文献１参照）。また、回転を検知する方法としては、回転体に磁石を取り付け、その磁石より発生する磁束密度変化を検知することにより、回転を検知する手法が広く採用されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００３】
【特許文献１】国際公開第０２／８６６９４号パンフレット
【特許文献２】特開２００３−２１４８９６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、特許文献１に記載の構成では、磁石の位置または傾斜を検知するのに複数の磁気センサを必要とするうえ、基本的に、その磁気センサ間の距離程度しか、磁石の位置検出は行えない。つまり、磁気センサ間の距離が２ｍｍだとすると、磁石の位置検出もその２ｍｍ以内の範囲でないと行うことができない。
【０００５】
また、磁気センサ間の距離を１０ｍｍに伸ばしたからといって、検出範囲も１０ｍｍに単純に伸びるわけではない。検出距離を伸ばすためには、磁石も大型にし、磁石と磁気センサ間の距離も大きくする必要がある。つまり、長いストローク距離を検出するためには、結果として位置センサのサイズが非常に大きくなってしまうという問題がある。また、安価な磁気センサを用いて精度良く測定を行うためには、数ｍＴ以上の磁束密度が必要となり、地磁気程度の磁束密度では精度よく検知することができない。
【０００６】
また、特許文献２に記載の構成のように、回転体の回転軸に磁石を取り付け、その磁束密度を検出する方式では、当然ながら回転する磁石の近傍に磁気センサを配置する必要がある。具体的には、磁石とセンサ間の距離を数ｍｍ以内にしないと、その磁束密度を検出できないことが多い（上述した問題と同様に数ｍＴ以上の磁束密度を確保するため）。回転軸の近くということもあり、場所的な制約がきつく、磁気センサの配置場所を確保するのが非常に難しいという問題がある。
【０００７】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、磁気センサ１つを用いて、地磁気レベルの磁束密度も精度良く検出可能で、かつ広範囲な検出範囲を有し、磁石の位置または傾斜を検出する磁気センサユニット、及び地磁気レベルの磁束密度を精度良く検出可能で、配置場所の制約がない、磁石の回転を検出する磁気センサユニットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、このような目的を達成するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、回転自在に設けられた第１の磁石（６）と、該第１の磁石（６）から発生する磁束密度を検出する磁気センサ（８）と、第２の磁石（７）からなる磁気センサユニットであって、前記第２の磁石（７）が前記第１の磁石（６）に対して相対的に移動、傾斜または回転することにより、前記第１の磁石（６）が回動し、該第１の磁石（６）の回動を前記磁気センサ（８）で検出することにより、前記第２の磁石（７）の移動、傾斜または回転を検出することを特徴とする。
【０００９】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記第１の磁石（６）は、軸受ユニット（４）に軸支された回転軸（５）に取り付けられており、前記第２の磁石（７）が前記第１の磁石（６）に対して相対的に移動、傾斜または回転することにより、前記第１の磁石（６）が前記回転軸（５）を中心に回転し、該第１の磁石（６）の回転を前記磁気センサ（８）で検出することを特徴とする。
【００１０】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、前記第１の磁石（６）は、前記回転軸（５）に取り付けられた振り子体（１０）に設けられていることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１，２又は３に記載の発明において、前記第１の磁石（６）は、前記回転軸（５）と垂直な方向に着磁され、Ｎ極とＳ極をそれぞれ１極ずつ有することを特徴とする。
【００１２】
また、請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４のいずれかに記載の発明において、前記第２の磁石（７）は、前記第１の磁石（６）に対して相対的に移動、傾斜または回転するときに、前記第１の磁石（６）に対して、前記第２の磁石（７）のＮ極およびＳ極の両磁極が接近するように配置されていることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５のいずれかに記載の発明において、前記磁気センサ（８）が、ホールセンサであることを特徴とする。
【００１４】
本発明の磁気センサユニットによれば、磁気センサ１つを用いて、地磁気レベルの磁束密度も精度良く検出可能であり、かつ広範囲に磁石の位置または傾斜を検出できる。また、配置場所の制約がなく、磁石の回転を検出できるようになる。
【００１５】
なお、磁気センサとしては、磁極の極性によって出力電圧の符号が変化するホール素子、またはリニア出力タイプのホールＩＣが適している。磁極の判別が必要ない場合などは、磁気抵抗効果素子（ＭＲ素子）、磁気抵抗効果ＩＣ（ＭＲＩＣ）などでも良い。上述したセンサの他にも様々な磁気センサが適用可能である。アナログ出力の磁気センサを用いれば、第２の磁石の位置情報や回転角度などを得ることができ、リードスイッチのようにデジタル出力の磁気センサを用いると、ある位置や角度に対して出力がＯＮ／ＯＦＦする位置スイッチまたは回転角度スイッチを構成することができる。
【００１６】
また、第１の磁石の圧入孔に圧入固着される回転軸の圧入部の長さを、第１の磁石の厚さの１／４〜１／２とすると良い。また、第１の磁石の圧入孔と回転軸の圧入部との圧入代を、５〜１０μｍとすると良い。また、回転軸のピボット部の軸径を５０〜２００μｍとすると良い。さらに、回転軸のビッカース硬度をＨｖ４５０〜６５０とすると良い。
【００１７】
第１の磁石、第２の磁石については、特に種類の限定はないが、通常量産されているフェライト系、サマリウム−コバルト系、ネオジ系など様々な磁石が適用可能である。磁気センサユニットの小型化を進める上では、磁石の小型化が必須であるので、小さくても強磁場を発生するサマリウム−コバルト系やネオジ系の希土類磁石を用いるのが好ましい。また、第１の磁石に関しては、リング形状でかつ周方向に着磁してある磁石を用いるとより好適である。
【００１８】
筐体、軸受、回転軸、振り子体については、非磁性体材料で作製されているものを用いるのが好ましい。磁性体材料のものを用いると、磁気センサ部に不必要な磁束密度を発生させるおそれがあり、その磁束密度で第２の磁石の位置または角度情報がくるう可能性がある。また、第１の磁石と磁性体材料の間に吸引力が働き、第１の磁石が所望の角度に回転しないおそれがある。
【発明の効果】
【００１９】
以上説明したように、本発明によれば、軸受ユニットと、この軸受ユニットに軸支された回転軸と、この回転軸に取り付けられた第１の磁石と、この第１の磁石から発生する磁束密度を検出する磁気センサと、第１の磁石に対して相対的に移動、傾斜または回転する第２の磁石とを備え、第２の磁石が相対的に移動、傾斜または回転することにより、第１の磁石が回転軸を中心に回転し、第１の磁石の回転を磁気センサで検出することにより、第２の磁石の移動、傾斜または回転を検出するようにしたので、磁気センサ１つを用いて、地磁気レベルの磁束密度も精度良く検出可能で、かつ広範囲な検出範囲を有し、磁石の位置または傾斜を検出する磁気センサユニット、及び地磁気レベルの磁束密度を精度良く検出可能で、配置場所の制約がない、磁石の回転を検出する磁気センサユニットを実現することができ、多様なアプリケーションに対して好都合に対応することが可能となる。
【００２０】
また、回転軸の圧入部の長さを調整することにより、接着剤などを使用しなくても、小型化された磁石に回転軸を圧入固着することができる。さらに、磁石の圧入孔と回転軸の圧入部の圧入代を調整することにより、磁石が滑って回転軸に対して相対的に回転するといった不具合を防止することができる。
【００２１】
また、回転軸のピボット部の軸径を細くすることにより、軸受として腕時計用の貴石を使用することができる。さらに、回転軸を硬くすることにより、ピボット部の軸径を細くしても軸受と良好に摺動することができ、また耐衝撃性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。  
図１は、本発明の磁気センサユニットの一実施形態を説明するための概略正面図（第２の磁石は除く）、図２は、図１における概略Ａ−Ａ拡大断面図、図３は、図２における概略Ｂ−Ｂ断面図を示している。
【００２３】
図１乃至図３において、磁気センサユニット１は、筐体としての左基板２と右基板３と、この左右両基板２、３に装着された一対の軸受ユニット４と、この軸受ユニット４に軸支された回転軸５と、この回転軸５が圧入固着される第１の磁石６と、第１の磁石６からの磁界を検出する磁気センサ８と、第１の磁石に対して相対的に移動、傾斜または回転する第２の磁石（図６参照）７とから構成されている。
【００２４】
左基板２と右基板３は、非磁性の樹脂からなる成形品であり、上部中央に凹部２４が形成されたほぼ矩形板状の形状としてある。また、左基板２と右基板３は、外側のほぼ中央部に軸受ユニット４が装着される、ざぐり穴を有する軸受取付孔２１が形成してある。
【００２５】
さらに、内側のほぼ中央部に第１の磁石６が回動自在に収納される収納室２２が形成してある。この収納室２２は、回転軸５を介して軸受ユニット４に軸支された第１の磁石６が回動可能な形状としてある。
【００２６】
軸受ユニット４は、図２に示すように、軸受取付孔２１に嵌入される枠４１と、この枠４１に装入される渦巻きばね４２と、この渦巻きばね４２の中央部に連結されたラジアル軸受４３と、渦巻きばね４２を振り子体１０の方向に押さえつけるとともに枠４１内に収納されるばね押え４４と、このばね押え４４に装着されるスラスト軸受４５と、ばね押え４４を第１の磁石６の方向に付勢した状態で保持する止め輪４６とからなっている。
【００２７】
この軸受ユニット４は、ラジアル軸受４３とスラスト軸受４５が回転軸５と摺動し、回転軸５を軸支する。そして、磁気センサユニット１に衝撃が加えられると、渦巻きばね４２がラジアル方向の衝撃を吸収・緩衝し、止め輪４６がスラスト方向の衝撃を吸収・緩衝する。なお、軸受ユニット４は、上述した構成に限定されるものではなく、衝撃が加えられても、衝撃を吸収し回転軸５を軸支できる構成の軸受ユニットであればよい。
【００２８】
図４（ａ），（ｂ）は、本発明に係る磁気センサユニットの第１の磁石の概略図で、図４（ａ）は側面図、図４（ｂ）は正面図を示している。第１の磁石６は、ＮｄＦｅＢプラマグ磁石であり、図４に示すように、側面中央に圧入孔６１が形成された円筒状の形状としてある。
【００２９】
また、本実施形態の第１の磁石６は、ＮｄＦｅＢプラマグ磁石としてあるが、これに限定されるものではなく、例えば、フェライト磁石、希土類磁石等の永久磁石を用いることができる。また、形状としては、第１の磁石６の回転に対して、磁気センサ８部分の磁束密度がある特有の変化をなすものが好ましく、本発明の実施形態では円筒形状をしているので、回転に対し正弦波の磁束密度変化傾向を有す。当然、回転角度に対し、リニアな磁束密度変化の傾向を有する形状でも構わない。また、永久磁石６は、圧入孔６１の両側を磁極にし、着磁方向が圧入孔６１と垂直になるよう着磁されている。
【００３０】
図５は、本発明に係る磁気センサユニットの回転軸の概略拡大正面図である。この図５において、回転軸５は、第１の磁石６の圧入孔６１に圧入固着される圧入部５１と、この圧入部５１の両端に形成されたいんろう部５２と、このいんろう部５２から突設された小径のピボット部５３とから構成されている。また、いんろう部５２とピボット部５３との間の形状変化部分は、応力集中を緩和するために、円弧状の曲面として形成されている。
【００３１】
ここで、圧入部５１の長さｔを、永久磁石６の厚さＴに対して、ｔ＝Ｔ／４〜Ｔ／２となるようにするとよく、このようにすると、脆くて割れやすい第１の磁石６に、回転軸５を圧入固着することができる。この理由は、第１の磁石６が小型・軽量化され、例えば、外径約１３００μｍ，内径約３００μｍ，厚さ約６００μｍであるような場合、ｔがＴ／２より長いと、圧入する際第１の磁石６が割れてしまうからであり、また、ｔがＴ／４より短いと十分な固着力を得ることができないからである。
【００３２】
また、好ましくは、第１の磁石６の圧入孔６１に対する回転軸５の圧入部５１の圧入代を、５μｍ〜１０μｍとするとよく、このようにすると、第１の磁石６を回転軸５に強固に固着することができる。この理由は、圧入代が５μｍより小さいと十分な固着力を得ることができず、圧入代が１０μｍより大きいと、圧入する際第１の磁石６が割れてしまう危険性が高くなるからである。
【００３３】
なお、接着剤を用いて回転軸５を第１の磁石６に固着する方法も想定されるが、接着作業が困難であること、圧入孔６１と圧入部５１の間に隙間があると、第１の磁石６が回転軸５に対し、偏心した状態で固着されるという心配がある。
【００３４】
回転軸５は、ピボット部５３の軸径を５０μｍ〜２００μｍとするとよく、このようにすると、腕時計用の貴石（一般的に、軸径が５０μｍ〜２００μｍである）をラジアル軸受４３やスラスト軸受４５として使用することができる。
【００３５】
また、回転軸５のビッカース硬度を、Ｈｖ４５０〜Ｈｖ６５０とするとよく、このようにすると、ピボット部５３の軸径を細くしても、軸受４３、４５との良好な摺動性を維持することができ、さらに、耐衝撃性を向上させることができる。この理由は、ビッカース硬度がＨｖ４５０より低いと摺動性や耐衝撃性が不足するからであり、ビッカース硬度がＨｖ６５０より高いと弾性が低下し脆くなりすぎるからである。なお、上述したビッカース硬度を実現する上で、回転軸５の材質を、焼入可能な工具鋼又はマルテンサイト系ステンレス、例えば、ＳＫ材やＳＵＳ４２０などを使用するとよい。
【００３６】
各基板２、３は、第１の磁石６が装着された状態で、二本の止めねじ３１によって接合される。このため、左基板２には、止めねじ３１が挿入される貫通孔３２が形成され、右基板３には、止めねじ３１が締め込まれる雌ねじ（図示せず）が形成されている。
【００３７】
なお、本実施形態では、各基板２、３は、止めねじ３１によって接合される構成としてあるが、この構成に限定されるものではない。例えば、図示してないが、一方の基板２（３）にノッチを突設し、他方の基板３（２）にノッチが嵌入される貫通孔を形成し、基板２、３を接合する。そして、貫通孔から突き出たノッチ先端を溶解させて、この溶解部によって基板３（２）を係止する構造としてもよい。
【００３８】
このような構成を採ることにより、回転軸５と軸受４の接触抵抗は非常に小さくなり、第１の磁石６部分に発生する磁束密度が地磁気レベルのオーダーであっても、第１の磁石６に吸引力もしくは反発力が働いて、第１の磁石６は、エネルギー的に最も安定な位置に回転することになる。具体的には、第１の磁石６部分に発生する磁力線の向きに、第１の磁石６の着磁方向が一致するように第１の磁石６は回転する。
【００３９】
磁気センサ８は、組み立てられた基板２、３の凹部２４に接着剤により固定されている。この磁気センサ８が、第１の磁石６の回転を検知する。この例では、磁気センサ８を磁気センサユニット１の上方に配置しているが、下方もしくは側方に配置することも可能である。
【００４０】
また、磁気センサ８は、ホール素子８２が埋設された構造としてあり、第１の磁石６の回転を検出する。なお、本実施形態では、ホール素子８２を使用しているが、磁気センサ８は、ホール素子８２を使用する構成に限定されるものではない。
【００４１】
また、磁気センサ８は、４本の入出力端子８１を備えており、２本の入出力端子８１を介して制御電流がホール素子８２に供給され、他の２本の入出力端子８１を介して、磁束密度に応じた出力電圧を出力する。また、上述したホール素子８２は、第１の磁石６の中央面６４と一致している。この配置にすると、ホール素子８２部での磁束密度変化が最大となる。
【００４２】
なお、磁気センサ８は、基板２、３に接着される構成としてあるが、この構成に限定されるものではなく、例えば、基板２、３に係止部（図示せず）を設け、磁気センサ８を係止部に係止する構造としてもよい。
【００４３】
このように、磁気センサユニット１は、小型・軽量化され、かつ、地磁気程度の微弱な磁場でも、精度よく第１の磁石６がエネルギー的に最も安定な位置に回転し、磁気センサ８を用いて、その回転を検出することができる。
【００４４】
第１の磁石６におけるエネルギー的に最も安定な位置は、外部磁界の磁力線の向きにほぼ等しくなる。その外部磁界は、第２の磁石７によりコントロールすることができる。
【００４５】
図６（ａ）〜（ｅ）は、直方体形状をなす第２の磁石の移動に伴い変化する磁力線の方向と、第１の磁石のエネルギー的に安定な場所の関係図である。第２の磁石７が第１の磁石６の右下部から左下部へ平行移動したときの、第１の磁石６の回転の様子をそれぞれ図６（ａ）〜（ｅ）に示す。
【００４６】
第２の磁石７から発生する磁力線と平行な方向に第１の磁石６は回転することがわかる。このように、第１の磁石６は、第２の磁石７の移動や傾斜に伴い、磁力線と平行な方向に着磁方向が向くよう回転する。この例では、第２の磁石７が、第１の磁石６に対して移動したが、逆に第１の磁石６が、第２の磁石７に対して移動しても同様の特性が得られることは言うまでもない。
【００４７】
また、図７（ａ）〜（ｄ）は、円柱形状をなす第２の磁石の回転に伴い変化する磁力線の方向と、第１の磁石のエネルギー的に安定な場所の関係図である。第２の磁石７がその中心軸を回転軸として回転したときの、第１の磁石６の回転の様子をそれぞれ図７（ａ）〜（ｄ）に示す。
【００４８】
第２の磁石７から発生する磁力線と平行な方向に第１の磁石６は回転することがわかる。このように、第１の磁石６は、第２の磁石７の回転に伴い、磁力線と平行な方向に着磁方向が向くよう回転する。また、回転軸５の圧入部５１の長さや圧入代を調整することにより、脆くて割れやすい第１の磁石６に回転軸５を圧入固着することができる。
【００４９】
また、本発明の磁気センサユニットについて、好ましい実施形態を示して説明したが、本発明は、上述した実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の範囲で種々の変更実施が可能であることは言うまでもない。
【００５０】
次に、具体的な実施例について説明する。  
[実施例１]
本発明を実施するための最良の形態の構成で磁気センサユニット１を作製し、第２の磁石７の位置検出を行った一例について説明する。
【００５１】
磁気センサ８としては、旭化成電子製のホール素子ＨＱ３０２Ｃ（商品名）を用いた。回転軸５の中心から磁気センサ８の感磁部までの距離は１．６ｍｍである。第１の磁石６は、ＮｄＦｅＢのプラマグを用いた。第１の磁石６のサイズは、φ１．２６６（外径）×φ０．３２４（内径）×０．５６６ｔ（単位ｍｍ）であり、その保磁力は４６０ｋＡ／ｍ程度である。着磁方向は、図４に示すように、周方向着磁である。第２の磁石７は、フェライトの焼結磁石を用いた。第２の磁石７のサイズは、５×４×１５ｔ（単位ｍｍ）であり、その残留磁束密度は４１０ｍＴである。着磁方向は、１５ｍｍの辺に平行な方向である（図６と同じ構成）。
【００５２】
上述した構成を採ることにより、第１の磁石６のＮ極とＳ極の磁極中心がホール素子に対向するとき、およそ±３０ｍＶの出力電圧が発生する（ホール素子の入力電圧が３Ｖのとき）。
【００５３】
第１の磁石６の中心と第２の磁石７の中心の位置関係は、図６（ｃ）に示すように、ｘ、ｙ、ｚ軸をとったとき、（ｙ，ｚ）は（２３ｍｍ，７ｍｍ）で一定とした。また、図６（ｃ）の状態をｘ＝０として、第２の磁石７を、ｘが−１６ｍｍから＋１６ｍｍになるよう移動させ、そのときの磁気センサ８の出力電圧を測定した。その結果を図８の配置１の曲線に示す。同様に（ｙ，ｚ）は（２．５ｍｍ，２０ｍｍ）で一定とし、第２の磁石７を、ｘが−１６ｍｍ〜＋１６ｍｍになるよう移動させ、そのときの磁気センサ８の出力電圧を測定した。結果を図８の配置２の曲線に示す。
【００５４】
上述した配置１の構成では、第２の磁石７がｘ軸上で移動すると、それに伴い、第１の磁石６が回転していることがわかる。さらに、その傾向は第２の磁石７の移動量に対して、正弦波に近い変化を示すことがわかる。
【００５５】
また、上述した配置２の構成でも、第２の磁石７がｘ軸上で移動すると、それに伴い、第１の磁石６が回転していることがわかる。その傾向は、第２の磁石７が第１の磁石６の近くを移動している際は出力変化が小さく、第１の磁石６からはなれると出力変化が大きくなることがわかる。
【００５６】
第２の磁石７の配置によって磁気センサ８の出力電圧変化の傾向が異なるのは、第２の磁石７から発生する第１の磁石６部分での磁力線の方向が異なるからである。逆にいえば、第２の磁石７の移動に対する磁力線の方向変化を制御することにより、第２の磁石７の移動に対し、所望の出力電圧変化（例えばリニアな出力変化）を生じるようにすることが可能である。
【００５７】
なお、本実施例１で示した第２の磁石７から発生する第１の磁石６部分の磁束密度は、地磁気レベルの磁束密度である。本実施例１の磁気センサユニット１は、地磁気レベルの磁束密度に反応して、第１の磁石６が回転していることがわかる。
【００５８】
本実施例１では、第２の磁石７の移動に伴う磁気センサ８の出力変化について説明したが、第２の磁石７の傾斜によっても、第１の磁石６部分の磁力線の方向は変化するので、磁気センサユニット１を用いて、その状況を検知できるということは言うまでもない。
【００５９】
以上のように、本実施例１の磁気センサユニットを用いれば、第２の磁石の広範囲な移動（数１０ｍｍ以上のストローク）または傾斜に対し、所望のアナログ出力を得ることが可能になる。したがって、多様なアプリケーションに好適に対応することが可能となる。
【００６０】
[実施例２]
上述した実施例１と同様な磁気センサユニットを用いて、第２の磁石７の回転検出を行った一例について説明する。つまり、実施例１と異なるのは、第２の磁石７のみである。
【００６１】
本実施例２で用いた第２の磁石は、ＮｄＦｅＢの焼結磁石であり、そのサイズはφ１０（外径）×φ６（内径）×１１（高さ）（単位ｍｍ）である。また、残留磁束密度は１１５０ｍＴ程度である。着磁は、第１の磁石６と同様、周方向にＮ極とＳ極を１極ずつ有する着磁を行っている（図７と同じ構成）。
【００６２】
第１の磁石６の中心と第２の磁石７の中心の位置関係は、図７（ａ）に示すように、ｘ、ｙ、ｚ軸をとったとき、（ｘ，ｙ，ｚ）を（０ｍｍ，８２ｍｍ，３３ｍｍ）として、この第２の磁石７を回転させ、そのときの磁気センサ８の出力電圧をオシロスコープで測定した結果を図９に示す。第２の磁石７を、約９０００ｒｐｍの回転速度で回転させているが、そのとき第１の磁石６も同速度で回転していることがわかる。
【００６３】
なお、本実施例２で示した第２の磁石７から発生する第１の磁石６部分の磁束密度は、地磁気レベルの値である。本実施例２の磁気センサユニット１は、地磁気レベルの磁束密度に反応して、第１の磁石６が回転していることがわかる。
【００６４】
以上のように、本実施例２の磁気センサユニットを用いれば、回転軸近傍に磁気センサを配置できなくてもその回転を検知できるので、多様なアプリケーションに好適に対応することが可能となる。
【００６５】
[実施例３]
上述した実施例１と実施例２では、磁気センサユニット１の第１の磁石６に、周方向着磁したリング状磁石を用いたが、アーム９と直方体形状の第１の磁石６を一体として構成された振り子体１０を用いても良い。
【００６６】
図１０（ａ）〜（ｃ）は、本発明に係る磁気センサユニットの他の実施例を示す概略図で、振り子体の構成の一例を三角図法で示す図で、図１０（ａ）は正面図、図１０（ｂ）は側面図、図１０（ｃ）は背面図である。
【００６７】
また、磁気センサ８も、第１の磁石６の回転を検出しやすくするため、その配置場所を変更することができる。上述した振り子体１０と磁気センサ８以外の部品は、上述した実施例１と全く同じものを用いることができる。この構成でも、第２の磁石の位置や傾斜検出など、他の実施例も同様に行うことが可能である。
【００６８】
[実施例４]
上述した実施例１から実施例３では、磁気センサユニット１の第１の磁石６を、回転軸５を用いて回動自在に保持したが、回転軸５を用いない構成でも同様の機能を有する磁気センサユニット１を構築することが可能である。
【００６９】
図１１（ａ），（ｂ）は、本発明に係る磁気センサユニットの他の実施例を示す概略図で、図１１（ａ）は上面図、図１１（ｂ）は側面図である。図１１（ａ），（ｂ）に示すように、第１の磁石６を液体１２に浮かぶ浮遊物体１１と一体化することによって回動自在となる。第２の磁石（図示せず）から発生する磁力線の方向と、第１の磁石６の着磁方向が一致するように第１の磁石６は回転し、その向きで安定な状態になることは、他の実施例と同様である。
【００７０】
図１２は（ａ），（ｂ）は、本発明に係る磁気センサユニットのさらに他の実施例を示す概略図で、図１２（ａ）は上面図、図１２（ｂ）は図１２（ａ）のｃ−ｃ線断面での側面図である。比重の重い液体１３中に第１の磁石６を浮遊させる手段も、第１の磁石６を回動自在にするのに有効である。なお、比重の重い液体１３中に第１の磁石６を浮遊させる構成では、第１の磁石６を球形にし、さらに磁気センサ８をｘｙｚ平面それぞれに設けることにより、第２の磁石の位置を３次元で検出可能になり、応用分野を極めて大きくすることが可能となる。
【００７１】
本実施例以外の構成でも、第１の磁石６を回動自在に支持することができれば、第２の磁石の位置や傾斜の検出を行うことが可能であることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本発明の磁気センサユニットは、対象物（第２の磁石）の位置、傾斜または回転を検出するセンサとして好適であり、従来の類似のセンサより優れている点は、第２の磁石から発生される磁束密度が地磁気レベルの微小なものでも精度良く検出可能である点である。したがって、磁気センサユニット配置場所の自由度が大幅に改善され、多様なアプリケーションに対し、好都合に対応することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明の磁気センサユニットの一実施形態を説明するための概略正面図（第２の磁石は除く）である。
【図２】図１における概略Ａ−Ａ拡大断面図である。
【図３】図２における概略Ｂ−Ｂ断面図である。
【図４】本発明に係る磁気センサユニットの第１の磁石の概略図で、（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図である。
【図５】本発明に係る磁気センサユニットの回転軸の概略拡大正面図である。
【図６】（ａ）〜（ｅ）は、本発明に係る磁気センサユニットを用いて第２の磁石の位置を検出する一例を示す図である。
【図７】（ａ）〜（ｄ）は、本発明に係る磁気センサユニットを用いて第２の磁石の回転を検出する一例を示す図である。
【図８】本発明に係る磁気センサユニットにおける実施例１の構成を用いて第２の磁石の位置検出を行った一例を示す図である。
【図９】本発明に係る磁気センサユニットにおける実施例２の構成を用いて第２の磁石の回転検出を行った一例を示す図である。
【図１０】本発明に係る磁気センサユニットの他の実施例を示す概略図で、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は背面図である。
【図１１】本発明に係る磁気センサユニットの他の実施例を示す概略図で、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図である。
【図１２】本発明に係る磁気センサユニットのさらに他の実施例を示す概略図で、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）のｃ−ｃ線断面での側面図である。
【符号の説明】
【００７４】
１  磁気センサユニット
２  左基板
３  右基板
４  軸受ユニット
５  回転軸
６  第１の磁石
７  第２の磁石
８  磁気センサ
９  アーム
１０  振り子体
１１  浮遊物体
１２  液体
１３  比重の重い液体
２１  軸受取付孔
２２  収納室
２４  凹部
３１  止めねじ
３２  貫通孔
４１  枠
４２  渦巻きばね
４３  ラジアル軸受
４４  ばね押え
４５  スラスト軸受
４６  止め輪
５１  圧入部
５２  いんろう部
５３  ピボット部
６１  圧入孔
６４  中央面
８１  入出力端子
８２  ホール素子
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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