(57)【要約】【課題】外部ノイズまたは外部磁界があっても磁束密度検出の直線性精度を確保した位置検出装置を得る。【解決手段】第１の固定磁性体１０と第２の固定磁性体２０のギャップは、直線部１２と直線部２１が対向する側で狭く、さらに突出部２２等の磁性体で囲まれているため、外部磁界等の影響を比較的受け難い。一方、直線部１３と直線部２１が対向する側のギャップは広いので外部磁界等の影響を受け易いため、シールド板５０を配置して耐性を確保する。【選択図】図１
2013088171.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｎ極の極性面およびその裏側にＳ極の極性面を有し、往復運動する駆動軸に取り付けられて当該ＮＳ極が並ぶ磁極方向と直交する方向に移動する磁界発生体と、
前記磁界発生体の一方の極性面に対向して配置される曲線部を有する第１の固定磁性体と、
前記磁界発生体のもう一方の極性面に対向して配置され、前記磁界発生体の移動方向に平行な直線部を有する第２の固定磁性体と、
前記第１の固定磁性体と前記第２の固定磁性体との対向面に挟まれた状態に設置され、前記駆動軸の往復運動に応じて前記磁界発生体と前記第１の固定磁性体との間の前記磁極方向の距離が変化することで、通過する磁束が変化することから前記磁界発生体の位置を検出する磁気センサと、
前記第１の固定磁性体の曲線部から前記第２の固定磁性体の直線部までの対向距離が長い側に配置されたシールド板とを備える位置検出装置。
【請求項２】
シールド板は、第１の固定磁性体と一体に形成されたことを特徴とする請求項１記載の位置検出装置。
【請求項３】
第１の固定磁性体は、曲線部より磁界発生体に近い位置に、当該磁界発生体の移動方向に平行な直線部を有し、
シールド板は、前記第１の固定磁性体の前記曲線部および前記直線部にそれぞれ接続するように一体に形成されたことを特徴とする請求項１記載の位置検出装置。
【請求項４】
シールド板は、位置検出装置の筐体の一部であることを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載の位置検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、直線運動をする物体の移動位置を検出する位置検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の位置検出装置は、例えば特許文献１に開示されている。図４は、従来の位置検出装置の構成を示す正面図である。位置検出装置は、第１の固定磁性体（磁束案内部材）９１、第２の固定磁性体（磁束案内部材）９２、磁界発生体（マグネット）９３、磁気センサ（磁気電気変換要素）９４で構成されている。磁界発生体９３は、第１の固定磁性体９１と第２の固定磁性体９２の対向面間を直線的に移動し（図４に矢印Ｘで示す方向）、これら第１の固定磁性体９１および第２の固定磁性体９２の対向する内面側は曲線形状である。第１の固定磁性体９１と第２の固定磁性体９２の内面側を曲線形状とすることで、磁界発生体９３と第１および第２の固定磁性体９１，９２との距離（図４に矢印Ｙで示す）が磁界発生体９３の移動位置に応じて変化するようにしている。この距離（位置関係）が変わることにより、磁界発生体９３の移動位置に応じて、磁気センサ９４を通過する磁束密度が変化する。その磁束密度の変化量を磁気センサ９４で検知し、電気信号に変換する。この電気信号が磁界発生体９３の位置に対して直線的な関係を有する信号であることから、磁気センサ９４の出力信号から磁界発生体９３の位置情報を検出できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００５−５１５４５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような構成の位置検出装置では、磁界発生体９３と第１および第２の固定磁性体９１，９２との距離（ギャップ）の変化によって位置を検出しているため、磁界発生体９３の移動範囲のどちらか一端でギャップが広くなる。
図５に、従来の位置検出装置における、磁界発生体９３の移動位置に応じた磁束密度の変化のグラフを示す。グラフの縦軸は磁束密度、横軸は磁界発生体９３の移動位置であり、Ａ，Ｂは図４の磁界発生体９３（Ａ），（Ｂ）の位置に相当する。第１および第２の固定磁性体９１，９２のギャップが狭い側（Ａ）は、外部ノイズおよび外部磁界の影響を比較的受け難いが、ギャップが広い側（Ｂ）は第１および第２の固定磁性体９１，９２で囲まれていない面積が大きいため、外部ノイズおよび外部磁界が位置検出装置内の磁束に与える影響が大きい。そのため、外部ノイズまたは外部磁界のないときは、グラフに実線で示すように磁束密度検出の直線性が確保できるが、外部ノイズまたは外部磁界があると、一点鎖線で示すように直線性精度が低下するという課題があった。
【０００５】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、外部ノイズまたは外部磁界があっても磁束密度検出の直線性精度を確保した位置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】
【０００６】
この発明に係る位置検出装置は、Ｎ極の極性面およびその裏側にＳ極の極性面を有し、往復運動する駆動軸に取り付けられて当該ＮＳ極が並ぶ磁極方向と直交する方向に移動する磁界発生体と、磁界発生体の一方の極性面に対向して配置される曲線部を有する第１の固定磁性体と、磁界発生体のもう一方の極性面に対向して配置され、磁界発生体の移動方向に平行な直線部を有する第２の固定磁性体と、第１の固定磁性体と第２の固定磁性体との対向面に挟まれた状態に設置され、駆動軸の往復運動に応じて磁界発生体と第１の固定磁性体との間の磁極方向の距離が変化することで、通過する磁束が変化することから磁界発生体の位置を検出する磁気センサと、第１の固定磁性体の曲線部から第２の固定磁性体の直線部までの対向距離が長い側に配置されたシールド板とを備えるものである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、第１の固定磁性体の曲線部から第２の固定磁性体の直線部までの対向距離が長い側にシールド板を配置するようにしたので、外部ノイズまたは外部磁界があっても位置検出装置内の磁束が影響を受け難くなり、磁束密度検出の直線性精度を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】この発明の実施の形態１に係る位置検出装置の基本構成を示す正面図である。
【図２】この発明の実施の形態２に係る位置検出装置の基本構成を示す正面図である。
【図３】この発明の実施の形態３に係る位置検出装置の基本構成を示す正面図である。
【図４】従来の位置検出装置の基本構成を示す正面図である。
【図５】従来の位置検出装置において磁気センサが検出する磁束密度のグラフであり、外部ノイズまたは外部磁界がある場合を一点鎖線、ない場合を実線で示す。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１における位置検出装置の基本構成図を示しており、ステータとなる第１の固定磁性体１０および第２の固定磁性体２０と、マグネットの磁界発生体３０と、磁気センサ４０と、シールド板５０とを備えている。
【００１０】
磁界発生体３０は、Ｎ極とＳ極の双方の極性を有する面を備えており、この磁界発生体３０はＮ極とＳ極が並ぶ方向（以下、磁極方向Ｙ）と直交する方向（以下、移動方向Ｘ）に移動する。磁界発生体３０の一方の極性面に対向して第１の固定磁性体１０が配置され、磁界発生体３０のもう一方の極性面に対向して、第２の固定磁性体２０が配置されている。
なお、図１では第１の固定磁性体１０をＮ極側に、第２の固定磁性体２０をＳ極側に配置した例を示したが、極性は逆であってもよい。また、この磁界発生体３０はアクチュエータの駆動軸３１などに取り付けられており、駆動軸３１が移動方向Ｘに往復運動（直動）することにより、この駆動軸３１と一体になった磁界発生体３０も移動方向Ｘへ移動する。
【００１１】
第１の固定磁性体１０の磁界発生体３０に対向する側の面は、曲線部１１と２箇所の直線部１２，１３とから構成されている。図１の例では、直線部１２，１３が磁界発生体３０の移動範囲の両側端部に形成され、直線部１２，１３の間に曲線部１１が形成されている。この曲線部１１は、滑らかな曲線形状でなくてもよく、多数の直線を含む多角形状であってもよい。直線部１２，１３は、磁界発生体３０の移動方向Ｘに平行な直線形状である。
他方、第２の固定磁性体２０の磁界発生体３０に対向する側の面（先述の第１の固定磁性体１０の対向面）は、磁界発生体３０の移動方向Ｘと平行な直線部２１と、直線部２１の一端側を垂直に曲げた突出部２２とから構成されている。この突出部２２が第１の固定磁性体１０と対向しているため、第１の固定磁性体１０と第２の固定磁性体２０の対向面で構成されるギャップは、移動方向Ｘの延長線上から第１の固定磁性体１０側へ垂直に曲がった形状になっている。
【００１２】
磁界発生体３０は、第１の固定磁性体１０と第２の固定磁性体２０の対向面で構成されるギャップ中を、第２の固定磁性体２０の直線部２１と一定の距離を保ちながら移動方向Ｘに移動する。
また、第１の固定磁性体１０と第２の固定磁性体２０の間に磁気センサ４０が設置され、リードワイヤ（電極端子）４１が外部へ出されている。図１の例においては、磁気センサ４０が、第１の固定磁性体１０と突出部２２の間に挟まれた状態に設置されている。
【００１３】
磁界発生体３０のＮ極から出る磁力線は、第１の固定磁性体１０を通って突出部２２から第２の固定磁性体２０に入り、磁界発生体３０のＳ極へ戻り、磁気センサ４０が第１の固定磁性体１０と第２の固定磁性体２０の間を通過する磁束を検知する。そして、磁界発生体３０の移動方向Ｘへの移動に応じて、磁界発生体３０と第１の固定磁性体１０との間の磁極方向Ｙの距離が変化することで、磁気センサ４０を通過する磁束（密度）が変化することから、磁界発生体３０の位置、ひいては駆動軸３１の位置を検出することができる。位置検出装置の位置検出原理は、先行例と同じである。
【００１４】
この位置検出装置は、磁界発生体３０の移動に応じた磁束密度の特性が線形になるように、第１の固定磁性体１０の曲線部１１および直線部１２，１３の形状を決定している。図示例では磁界発生体３０が直線部１２側に移動すると磁束密度が高くなり、直線部１３側に移動すると磁束密度が低くなる。
直線部１２と直線部２１が対面している側は、ギャップが狭く、さらに磁性体である突出部２２に覆われているため、外部ノイズおよび外部磁界の影響を比較的受け難い。一方、直線部１３と直線部２１が対面している側は、ギャップが広く、かつ、磁性体に覆われていない面積が広いため、外部ノイズおよび外部磁界の影響を受け易い。
【００１５】
そこで、ギャップの広い側に、図１に示すような磁性体のシールド板５０を配置して、位置検出装置内の磁束が外部ノイズまたは外部磁界の影響を受けないようにする。また、シールド板５０を磁界発生体３０の移動範囲外に配置して、シールド板５０が位置検出装置内の磁束に影響を及ぼさないようにする。
【００１６】
なお、磁界発生体３０は、永久磁石であり、例えば、サマリウム・コバルト系の方形磁石を使用する。
磁気センサ４０は、内部に温度検知素子が含まれ、温度補償機能をプログラムできるＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ；特定用途向け半導体）付きホール素子を使用する。そして、これらの機能を有するホールＩＣを磁気センサ４０に用い、ゼロ点および出力勾配を調整しておき、高温環境でも出力が変動しない構成にする。
【００１７】
以上より、実施の形態１によれば、位置検出装置は、Ｎ極の極性面およびその裏側にＳ極の極性面を有し、往復運動する駆動軸３１に取り付けられて当該ＮＳ極が並ぶ磁極方向Ｙと直交する方向Ｘに移動する磁界発生体３０と、磁界発生体３０の一方の極性面に対向して配置される曲線部１１を有する第１の固定磁性体１０と、磁界発生体３０のもう一方の極性面に対向して配置され磁界発生体３０の移動方向Ｘに平行な直線部２１を有する第２の固定磁性体２０と、第１の固定磁性体１０と第２の固定磁性体２０との対向面に挟まれた状態に設置され、駆動軸３１の往復運動に応じて磁界発生体３０と第１の固定磁性体１０との間の磁極方向Ｙの距離が変化することで、通過する磁束が変化することから磁界発生体３０の位置を検出する磁気センサ４０と、第１の固定磁性体１０の曲線部１１から第２の固定磁性体２０の直線部２１までの対向距離が長い側に配置されたシールド板５０とを備えるように構成した。このため、外部ノイズまたは外部磁界があっても位置検出装置内の磁束が影響を受け難くなり、磁束密度検出の直線性精度を確保することができる。
【００１８】
実施の形態２．
図２は、この発明の実施の形態２に係る位置検出装置を示す図である。なお、図２において図１と同一または相当の部分については同一の符号を付し説明を省略する。
本実施の形態２では、シールド板５０ａを第１の固定磁性体１０の直線部１３側の端部に接続している。このとき、シールド板５０ａは、位置検出装置内の磁束に影響を及ぼさないよう、磁気飽和に十分な断面積とする。
なお、上記実施の形態１と同様に、シールド板５０ａを磁界発生体３０の移動範囲外に配置して、位置検出装置内の磁束に影響を及ぼさないようにする。
【００１９】
以上より、実施の形態２によれば、位置検出装置は、シールド板５０ａと第１の固定磁性体１０とを一体に形成するようにしたので、部品点数を削減し装置構造を簡易にすることができ、安価な構造で外部ノイズおよび外部磁界対策を行うことができる。
【００２０】
実施の形態３．
図３は、この発明の実施の形態３に係る位置検出装置を示す図である。なお、図３において図１および図２と同一または相当の部分については同一の符号を付し説明を省略する。
本実施の形態３でも、上記実施の形態２と同様にシールド板５０ｂの上端部を第１の固定磁性体１０の直線部１３の端部に接続している。
さらに実施の形態３では、第１の固定磁性体１０の曲線部１１より磁界発生体３０に近い位置に、磁界発生体３０の移動方向Ｘに平行な直線部６０を形成し、直線部６０の端部にシールド板５０ｂの下端部を接続している。なお、直線部６０は、位置検出装置内の磁束に影響を及ぼさないよう、磁気飽和に十分な断面積とする。シールド板５０ｂを直線部１３，６０で両持ちすることにより、固定強度を高めることができる。また、直線部６０を磁界発生体３０の移動方向Ｘへの可動ガイドまたは摺動面として利用すれば、磁界発生体３０の磁極方向Ｙへのずれを防止でき、位置検出精度を高めることができる。
【００２１】
以上より、実施の形態３によれば、位置検出装置は、第１の固定磁性体１０の曲線部１１より磁界発生体３０に近い位置に、当該磁界発生体３０の移動方向Ｘに平行な直線部６０を有し、シールド板５０ｂは、直線部６０と曲線部１１に延設された直線部１３とにそれぞれ接続するように、第１の固定磁性体１０と一体形成する構成にした。このため、部品点数を削減し装置構造を簡易にしつつ、シールド板５０ｂの固定強度を向上することができる。また、直線部６０を磁界発生体３０の可動ガイドまたは摺動面として利用できるので、簡易な構造で位置検出精度を向上することができる。
【００２２】
なお、上記実施の形態１〜３において、第１の固定磁性体１０と第２の固定磁性体２０は磁性体であればよいが、積層鋼板で構成されている方がより好ましい。積層鋼板を使用することにより、第１の固定磁性体１０および第２の固定磁性体２０に発生する渦電流が抑制され、磁界発生体３０の磁束を磁気センサ４０で検出されやすくなるためである。
また、圧粉鉄芯で構成されていてもよい。積層鋼板同様に、渦電流を抑制できる。
【００２３】
また、上記実施の形態１〜３において、位置検出装置を収容する筐体の一面をシールド板５０，５０ａ，５０ｂで構成してもよい。
【００２４】
また、図１に示したように、駆動軸３１を挿通するためにシールド板５０の下端部を短くしたが、これに限定されるものではなく、例えば駆動軸３１がシールド板５０を迂回する形状にして、または、駆動軸３１がシールド板５０を貫通する形状にして、シールド板５０の下端部を延長してもよい。さらに、シールド板５０の図面紙上奥側への厚みを、第１の固定磁性体１０および第２の固定磁性体２０の同方向への厚みより厚くしてもよい。
シールド板５０ａ，５０ｂも同様に変形可能である。
【００２５】
上記以外にも、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
【００２６】
以上のように、この発明に係る位置検出装置は、外部ノイズおよび外部磁界に対する耐性を確保したので、車両に搭載されるスロットルバルブ、ＥＧＲ（Ｅｘｈａｕｓｔ  Ｇａｓ  Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）バルブ、ＷＧ（Ｗａｓｔｅ  Ｇａｔｅ）バルブ、ＶＧ（Ｖａｒｉａｂｅ  Ｇｅｏｍｅｔｒｉｃ）ターボシステムの可動ベーンなどを駆動するアクチュエータのシャフト位置を検出する位置検出装置などに用いるのに適している。
【符号の説明】
【００２７】
１０  第１の固定磁性体、１１  曲線部、１２，１３  直線部、２０  第２の固定磁性体、２１  直線部、２２  突出部、３０  磁界発生体、３１  駆動軸、４０  磁気センサ
５０，５０ａ，５０ｂ  シールド板、６０  直線部。
【図１】
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【図２】
2013088171.tif 000004
【図３】
2013088171.tif 000005
【図４】
2013088171.tif 000006
【図５】
2013088171.tif 000007