(57)【要約】【課題】小型化を図るとともに、取り付けの自由度を高める。【解決手段】磁石１の磁気センサ（ホール素子やＭＲ素子）２の磁界の検出部（感磁面）２ａと対向する側とは反対側に集磁板３を設ける。集磁板３が磁石１からの磁束の一部を吸い込むので、磁気センサ２に作用する磁束密度が小さくなり、幅方向の寸法Ｗを大きくすることなく、磁石１と磁気センサ２との間のギャップＧを小さくし、小型化を図ることができる。また、磁石１と磁気センサ２との間に集磁板３が位置していないので、磁石１と磁気センサ２との間のギャップＧを自由に設定することが可能となり、取り付けの自由度が高まる。小型化することで、磁石１と磁気センサ２の取付誤差を小さくでき、その結果、検出誤差を小さくことが可能となる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁石と、この磁石が作る磁界の方向を検出する磁気センサとを備えた磁気式ポテンショメータにおいて、
前記磁石の前記磁気センサの磁界の検出部と対向する側とは反対側に集磁板が設けられている
ことを特徴とする磁気式ポテンショメータ。
【請求項２】
請求項１に記載された磁気式ポテンショメータにおいて、
前記集磁板は、前記磁石に接合されている
ことを特徴とする磁気式ポテンショメータ。
【請求項３】
請求項１に記載された磁気式ポテンショメータにおいて、
前記集磁板は、強磁性体であり、高透磁率材料である
ことを特徴とする磁気式ポテンショメータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、磁石と磁気センサとを用いた磁気式ポテンショメータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、電動バルブアクチュエータなどの回転角度の検出にポテンショメータが用いられている。このポテンショメータの回転角度の検出方式には、接触式と非接触式がある。接触式では摩耗による劣化の問題があるのに対して、非接触式ではそのような問題が生じず、寿命が長い。
【０００３】
非接触式には、主に光の透過や反射を利用した光学式と、磁界の方向の変化を検知する磁気式に大別できる。光学式は塵埃の影響を受け易いのに対して、磁気式は塵埃の影響を受け難く、電動バルブアクチュエータ用のポテンショメータとしては有望である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１８４３１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、磁気式のポテンショメータは検出範囲が狭く、大きいものが多い。図６に従来の磁気式ポテンショメータの要部を示す。同図において、１は円板状の磁石、２はこの磁石１が作る磁界の方向を検出する磁気センサである。磁石１は、図７に示すように、その径方向の一方がＳ極、他方がＮ極に着磁されており、その中心Ｏを軸心として回転する。
【０００６】
磁気センサ２としては、ホール素子やＭＲ素子（磁気抵抗効果素子）が用いられ、所定の検出磁場範囲を有する。このため、磁石１から発せられる磁場が大きすぎてその検出磁場範囲を満たさない場合は、図８（ａ）に示されるように磁石１と磁気センサ２との間のギャップＧを大きくしたり、図８（ｂ）に示されるように磁石１の径φを大きくしたりする必要がある。このため、図８（ａ）の場合、高さ方向の寸法Ｌが大きくなり、図８（ｂ）の場合、幅方向の寸法Ｗが大きくなり、小型化が困難となる。
【０００７】
このような理由から、磁気式ポテンショメータは大きいものが多く、十分なスペースや現状の取付状態から改造できる自由度がないような場合、小型の接触式のポテンショメータとの置き換えが困難で、これまでの電動バルブアクチュエータでは接触式のポテンショメータが用いられ続けている。
【０００８】
なお、特許文献１には、磁石１と磁気センサ２との間に集磁器を設けた構成が記載されている。この場合、集磁器が磁石１からの磁束の一部を吸い込むので、磁気センサ２に作用する磁束密度が小さくなり、幅方向の寸法Ｗを大きくすることなく、磁石１と磁気センサ２との間のギャップＧを小さくすることが可能となる。
【０００９】
しかしながら、この特許文献１に示された構成では、磁石１と磁気センサ２との間に集磁器が位置しているので、集磁器の厚み以上に磁気センサ２を磁石１に近づけることができない。このため、磁石１と磁気センサ２との間のギャップＧを自由に設定することができず、取り付けの自由度が低下してしまう。
【００１０】
本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、小型化を図るとともに、取り付けの自由度を高めることが可能な磁気式ポテンショメータを提供することにある。
また、小型化することで、磁石と磁気センサの取付誤差を小さくでき、その結果、検出誤差を小さくことが可能な磁気式ポテンショメータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
このような目的を達成するために本発明は、磁石と、この磁石が作る磁界の方向を検出する磁気センサとを備えた磁気式ポテンショメータにおいて、磁石の磁気センサの磁界の検出部と対向する側とは反対側に集磁板を設けたことを特徴とする。
【００１２】
この発明によれば、集磁板が磁石からの磁束の一部を吸い込むので、磁気センサに作用する磁束密度が小さくなり、幅方向の寸法Ｗを大きくすることなく、磁石と磁気センサとの間のギャップＧを小さくすることが可能となる。これにより、磁気式ポテンショメータの小型化を図って、電動バルブアクチュエータでの使用が可能となる。
【００１３】
また、この発明によれば、磁石の磁気センサの磁界の検出部と対向する側とは反対側に集磁板が位置しているので、すなわち磁石と磁気センサとの間には集磁板が位置していないので、磁石と磁気センサとの間のギャップＧを自由に設定することが可能となり、取り付けの自由度が高まる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、磁石の磁気センサの磁界の検出部と対向する側とは反対側に集磁板を設けたので、集磁板が磁石からの磁束の一部を吸い込むものとなり、幅方向の寸法Ｗを大きくすることなく、磁石と磁気センサとの間のギャップＧを小さくして、小型化を図り、電動バルブアクチュエータでの使用が可能となる。また、磁石と磁気センサとの間のギャップＧを自由に設定することが可能となり、取り付けの自由度が高まるものとなる。また、小型化することで、磁石と磁気センサの取付誤差を小さくでき、その結果、検出誤差を小さくことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る磁気式ポテンショメータの一実施の形態の要部を示す図である。
【図２】この磁気式ポテンショメータの磁石の下面に接合された集磁板の平面図である。
【図３】この磁気式ポテンショメータを使用した電動バルブアクチュエータの要部の構造を示す図である。
【図４】この電動バルブアクチュエータにおける開度検出部の斜視図である。
【図５】この電動バルブアクチュエータにおける開度検出部の分解斜視図である。
【図６】従来の磁気式ポテンショメータの要部を示す図である。
【図７】この磁気式ポテンショメータに用いられる磁石の平面図である。
【図８】磁石と磁気センサとの間のギャップＧを大きくした例および磁石の径φを大きくした例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明に係る磁気式ポテンショメータの一実施の形態の要部を示す図である。同図において、図８と同一符号は図８を参照して説明した構成要素と同一或いは同等構成要素を示し、その説明は省略する。
【００１７】
この磁気式ポテンショメータ１００では、磁石１の磁気センサ２の磁界の検出部（感磁面）２ａと対向する側（上面）１ａとは反対側（下面）１ｂに、集磁板３を接合している。集磁板３は、磁石１と同径の円板状とされ（図２参照）、厚みｔを有する。
【００１８】
また、集磁板３は、強磁性体であり、高透磁率材料からなる。強磁性体とは、平易に磁性を帯びることができる物質をいい、透磁率μが非常に大きいものをいう。地球上に存在する物質の中で常温での強磁性体元素は鉄・ニッケル・コバルトの３つしかない。
【００１９】
この磁気式ポテンショメータ１００において、集磁板３としては、一般に電磁鋼板と呼ばれる強磁性体の鋼板を使用している。電磁鋼板は、磁化しやすい結晶方位が一様方向もしくは鋼板のすべての方向に均一な磁化特性が得られるように調質・製造され、一般にはモータやトランスなどに使用される。また、電磁鋼板は、ＪＩＳ Ｃ ２５５３に規定されている厚さ（０．２３，０．２７，０．３０，０．３５）の系列を持ち、電界の強さ８００〔Ａ／ｍ〕における磁束密度（ＢH）は１．７８〜１．８８〔Ｔ〕以上（左記の場合の透磁率μ＝１７７０〜１８７０，（１〔Ｔ〕＝７９５８００〔Ａ／ｍ〕，Ｂ＝μＨより））のものである。
【００２０】
この磁気式ポテンショメータ１００では、磁石１からの磁束の一部を集磁板３に吸い込ませ、磁気センサ２に作用する磁束密度を小さくし、磁気センサ２の感磁面２ａの磁場が検出磁場範囲を超えないようにしている。これにより、幅方向の寸法Ｗを大きくすることなく、磁石１と磁気センサ２との間のギャップＧを小さくし、磁気式ポテンショメータ１００の小型化を図って、電動バルブアクチュエータでの使用を可能としている。
【００２１】
また、この磁気式ポテンショメータ１００では、磁石１の磁気センサ２の感磁面２ａと対向する側とは反対側に集磁板３が位置しているので、すなわち磁石１と磁気センサ２との間には集磁板３が位置していないので、磁石１と磁気センサ２との間のギャップＧを自由に設定することが可能である。すなわち、集磁板３の厚みｔなどを調整することにより、集磁板３に吸い込ませる磁束の量を調整し、磁気センサ２を可能な限り磁石１に近づけるなど、ギャップＧを自由に設定することが可能である。これにより、取り付けの自由度が高まるものとなる。
【００２２】
図３にこの磁気式ポテンショメータ１００を使用した電動バルブアクチュエータ２００の要部の構造を示す。同図において、４は弁体、５は弁体４に連結されたシャフト、６はシャフト５に結合されたギヤ、７はケース、８はケース７の上蓋として設けられたキャップ、９は止め輪、１０はモータ、１１，１２はモータ１０の回転力をギヤ６に伝達する歯車、１３はモータ１０やケース７などの取付板である。
【００２３】
この電動バルブアクチュエータ２００では、モータ１０の回転力が歯車１１，１２を介して図示されていない弁体に伝達される一方、その回転力がギヤ６に伝達され、この伝達力を受けてシャフト５が回転する。
【００２４】
ケース７内において、シャフト５の後端部には磁石ホルダ１４が嵌合固定されており、この磁石ホルダ１４に磁石１が保持されている。磁石１の下面１ｂには集磁板３が接合されている。ケース７の上部にはＩＣ固定板（非磁性部材）１５が設けられており、このＩＣ固定板１５の上にプリント板１６が固定されている。プリント板１６の下面１６ａには、磁気センサ２が設けられており、その感磁面２ａが磁石１の上面１ａにギャップＧを隔てて対向している。
【００２５】
図３において、ケース１７側の構造を開度検出部と呼び、モータ１０側の構造をモータ部と呼び、開度検出部を符号２０１で、モータ部を符号２０２で示す。開度検出部２０１に上述した磁気式ポテンショメータ１００の構成が採用されている。図４に開度検出部２０１の斜視図を示し、図５に開度検出部２０１の分解斜視図を示す。
【００２６】
なお、上述した実施の形態では、集磁板３を磁石１の下面１ｂに接合するようにしたが、磁石１の下面１ｂに対して集磁板３を離した状態で設けるようにしてもよい。また、集磁板３は、必ずしも磁石１と同径の円板状としなくてもよく、径を小さくしたり、その形を変えたりしてもよい。また、磁石１も必ずしも円板状に限られるものではなく、棒状とするなどしてもよい。
【００２７】
〔実施の形態の拡張〕
以上、実施の形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明の技術思想の範囲内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
【符号の説明】
【００２８】
１…磁石、１ａ…上面、１ｂ…下面、２…磁気センサ、２ａ…感磁面、３…集磁板、５…シャフト、６…ギア、７…ケース、８…キャップ、９…止め輪、１０…モータ、１１，１２…歯車、１３…取付板、１４…磁石ホルダ、１５…ＩＣ固定板、１６…プリント板、１７…リターンスプリング、１００…磁気式ポテンショメータ、２００…電動バルブアクチュエータ、２０１…開度検出部、２０２…モータ部。
【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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【図８】
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