(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気検出素子および永久磁石を備え、前記磁気検出素子または前記永久磁石の一方が移動体とともに直線移動することにより、前記磁気検出素子が前記移動体の直線移動方向の変位量を検出する変位量センサであって、
直線移動方向の少なくとも一方が開口し、前記永久磁石に対し直線移動方向に相対的に前記磁気検出素子が往復移動可能な筒孔を前記永久磁石は有し、直線移動方向に沿った前記筒孔の軸線と直交する径方向の前記永久磁石の厚さは直線移動方向の一方に向けて減少し、前記永久磁石は直線移動方向に着磁されていることを特徴とする変位量センサ。
【請求項２】
前記筒孔を形成する前記永久磁石の内周面の径はほぼ同一であり、前記永久磁石の外周面の径は直線移動方向の一方に向けて減少していることを特徴とする請求項１記載の変位量センサ。
【請求項３】
前記筒孔を形成する前記永久磁石の内周面の径は直線移動方向の一方に向けて減少し、前記永久磁石の外周面の径はほぼ同一であることを特徴とする請求項１記載の変位量センサ。
【請求項４】
前記筒孔は貫通孔であることを特徴とする請求項１、２または３記載の変位量センサ。
【請求項５】
前記永久磁石の厚さの増加率は、厚さの厚い側に向けて増加していることを特徴とする請求項４記載の変位量センサ。
【請求項６】
前記貫通孔の一方の開口を覆う磁性部材を備えていることを特徴とする請求項４記載の変位量センサ。
【請求項７】
磁気検出素子および永久磁石を備え、前記磁気検出素子または前記永久磁石の一方が移動体とともに直線移動することにより、前記磁気検出素子が前記移動体の直線移動方向の変位量を検出する変位量センサであって、
前記永久磁石は、前記永久磁石に対し直線移動方向に相対的に前記磁気検出素子が往復移動可能な筒孔を直線移動方向に有し、直線移動方向に沿った前記筒孔の軸線と直交する径方向の前記永久磁石の厚さは、直線移動方向の両端から中央部に向けて減少し、前記永久磁石は前記中央部を境界にし直線移動方向の逆方向に着磁されていることを特徴とする変位量センサ。
【請求項８】
前記永久磁石は、前記中央部で結合されている２個の永久磁石片で構成されていることを特徴とする請求項７記載の変位量センサ。
【請求項９】
磁気検出素子および永久磁石を備え、前記磁気検出素子または前記永久磁石の一方が移動体とともに直線移動することにより、前記磁気検出素子が前記移動体の直線移動方向の変位量を検出する変位量センサであって、
前記磁気検出素子は前記永久磁石の外側を前記永久磁石に対し直線移動方向に相対的に往復移動し、前記永久磁石は前記磁気検出素子が前記永久磁石に対し相対的に直線移動する方向に延びて形成されており、前記磁気検出素子が相対的に直線移動する方向に沿い前記磁気検出素子の中央部を通る軸線と直交する断面において、前記永久磁石の断面積は直線移動方向の一方に向けて減少し、前記永久磁石は直線移動方向に着磁されていることを特徴とする変位量センサ。
【請求項１０】
前記永久磁石は、前記軸線を中心として周方向に複数配置されていることを特徴とする請求項９記載の変位量センサ。
【請求項１１】
前記軸線を挟み反対側に前記永久磁石は配置されていることを特徴とする請求項１０記載の変位量センサ。
【請求項１２】
直線移動方向の一方において、前記複数の永久磁石の端面同士を磁気的に接続する磁性部材を備えていることを特徴とする請求項１０または１１記載の変位量センサ。
【請求項１３】
前記永久磁石は前記軸線から離れる方向にほぼ同じ厚さを有する板状に形成されていることを特徴とする請求項９から１２のいずれか一項記載の変位量センサ。
【請求項１４】
前記永久磁石の厚さは、前記永久磁石の厚さ方向における前記磁気検出素子の磁束密度検出部の幅よりも厚いことを特徴とする請求項１３記載の変位量センサ。
【請求項１５】
前記軸線から前記永久磁石の内側面までの距離はほぼ同一であり、前記軸線から前記永久磁石の外側面までの距離は直線移動方向の一方に向けて減少していることを特徴とする請求項１３または１４記載の変位量センサ。
【請求項１６】
前記軸線から前記永久磁石の内側面までの距離は直線移動方向の一方に向けて増加し、前記軸線から前記永久磁石の外側面までの距離はほぼ同一であることを特徴とする請求項１３または１４記載の変位量センサ。
【請求項１７】
前記軸線から前記外側面までの距離と前記内側面までの距離との差の増加率は、前記差が大きい側に向けて増加していることを特徴とする請求項１３から１６のいずれか一項記載の変位量センサ。
【請求項１８】
磁気検出素子および永久磁石を備え、前記磁気検出素子または前記永久磁石の一方が移動体とともに直線移動することにより、前記磁気検出素子が前記移動体の直線移動方向の変位量を検出する変位量センサであって、
前記磁気検出素子は前記永久磁石の外側を前記永久磁石に対し直線移動方向に相対的に往復移動し、前記永久磁石は前記磁気検出素子が前記永久磁石に対し相対的に直線移動する方向に延びて形成されており、前記磁気検出素子が相対的に直線移動する方向に沿い前記磁気検出素子の中央部を通る軸線と直交する断面において、前記永久磁石の断面積は直線移動方向の両端から中央部に向けて減少し、前記永久磁石は前記中央部を境界にし直線移動方向の逆方向に着磁されていることを特徴とする変位量センサ。
【請求項１９】
前記永久磁石は、前記中央部で結合されている２個の永久磁石片で構成されていることを特徴とする請求項１８記載の変位量センサ。
【請求項２０】
前記永久磁石は、前記軸線を中心として周方向に複数配置されていることを特徴とする請求項１８または１９記載の変位量センサ。
【請求項２１】
前記軸線を挟み反対側に前記永久磁石は配置されていることを特徴とする請求項２０記載の変位量センサ。
【請求項２２】
直線移動方向の一方において、前記複数の永久磁石の端面同士を磁気的に接続する磁性部材を備えていることを特徴とする請求項２０または２１記載の変位量センサ。
【請求項２３】
前記永久磁石は前記軸線から離れる方向にほぼ同じ厚さを有する板状に形成されていることを特徴とする請求項１８から２２のいずれか一項記載の変位量センサ。
【請求項２４】
前記永久磁石の厚さは、前記永久磁石の厚さ方向における前記磁気検出素子の磁束密度検出部の幅よりも厚いことを特徴とする請求項２３記載の変位量センサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、直線移動する移動体の変位量を検出する非接触式の変位量センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
移動体とともに移動する永久磁石が磁気検出素子に対して変位し、磁気検出素子が検出する磁束密度が変化すると、磁気検出素子の検出信号から永久磁石、つまり移動体の変位量を検出できる。特開２０００−１８０１１４号公報に開示される非接触式のポジションセンサでは、エアギャップを形成して互いに向き合う一対の磁石において、永久磁石の移動方向の両端の厚さよりも中央部の厚さを薄くしている。向き合う磁石同士は、同じ厚さ方向に、かつ中央部を境界に逆方向に着磁されているので、磁石の一端から他端に向けて磁束密度が一方向に変化している。エアギャップに設置されている磁気検出素子の位置が磁石の一端から他端の間で変化し、磁気検出素子が検出する磁束密度が増減することにより、ポジションセンサは移動体の変位量を検出しようとしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開２０００−１８０１１４号公報に開示されている構成のポジションセンサでは、磁石の一端と他端との間を永久磁石に対して相対移動する磁気検出素子の移動軌跡を軸として永久磁石の回転位置が変化すると、磁気検出素子を通過する磁束の方向が変わる。永久磁石に対し磁気検出素子が移動軌跡に沿って相対的に変位していなくても、磁気検出素子が検出する磁束密度が変化する。
【０００４】
したがって、回転しながら直線移動する移動体の直線移動方向の変位量を検出することができない。また、本来回転しない移動体であっても、移動体の回転を防止する回転防止機構を用いないと、直線移動中に移動体が回動することがある。直線移動する移動体の直線移動方向の変位量を高精度に検出するため、移動体の回転を防止する回転防止機構が必要となるので、部品点数が増加する。さらに、回転防止機構は移動体の移動により移動体と摺動するので、移動体または回転防止機構が摩耗する恐れがある。
【０００５】
本発明の目的は、直線移動する移動体が回転しても移動体の直線移動方向の変位量を高精度に検出する変位量センサを提供することにある。
本発明の他の目的は、永久磁石を小型化し重量を低減する変位量センサを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１、２または３記載の変位量センサによると、永久磁石は、永久磁石に対し直線移動方向に相対的に磁気検出素子が往復移動可能な筒孔を直線移動方向に有し、直線移動方向に沿った筒孔の軸線と直交する径方向の永久磁石の厚さは直線移動方向の一方に向けて減少している。そして、永久磁石は直線移動方向に着磁されている。
【０００７】
したがって、筒孔の磁束密度は、直線移動方向の一方に向けて減少している。筒孔における磁気検出素子の直線移動方向の位置が変化することにより、磁気検出素子が検出する磁束密度が変化するので、永久磁石に対する磁気検出素子の直線移動方向の相対変位量を検出できる。したがって、永久磁石または磁気検出素子の一方が移動体とともに直線移動することにより、移動体の直線移動方向の変位量を検出できる。
【０００８】
さらに、永久磁石が直線移動方向に着磁されているので、直線移動方向に沿った筒孔の軸線を軸として磁気検出素子に対し永久磁石が相対回動しても、磁気検出素子が検出する磁束密度は変化しない。したがって、回転しながら直線移動する移動体の変位量を検出できる。また、本来回転しない移動体の直線移動方向の変位量を高精度に検出するために必要な移動体の回転を防止する回転防止機構が不要である。部品点数が減少するので、変位量センサの構造が簡単になる。さらに、回転防止機構と摺動することによる移動体の摩耗を防止できる。
また、変位量センサに使用する永久磁石を切削あるいは成形等により１個の永久磁石で形成できるので、部品点数が減少し、変位量センサの組付が容易である。
【０００９】
本発明の請求項２または３記載の変位量センサによると、永久磁石を切削して形成する場合、永久磁石を直線的に切削すればよいので、永久磁石の加工が容易である。
本発明の請求項４記載の変位量センサによると、筒孔が貫通孔であるから、筒孔の加工が容易である。
【００１０】
筒孔を貫通孔にすると、筒孔において磁束密度の変化率の絶対値は、永久磁石の厚さが厚い側の端部付近で低下する。永久磁石に対する磁気検出素子の直線移動方向の相対的な変位量、つまり移動体の変位量は、変位量に応じて変化する筒孔の磁束密度の範囲内で検出される。筒孔を貫通孔にすると、筒孔の磁束密度の増加率の絶対値が厚さの厚い側の端部付近で低下し、変位量に応じて変化しなくなる。したがって、変位量を検出できる範囲が狭くなる。
【００１１】
この問題を解決するため、本発明の請求項５記載の変位量センサでは、筒孔の軸線と直交する径方向の永久磁石の厚さの増加率は、厚さの厚い側に向けて増加している。つまり、厚さの厚い側の端部付近における筒孔の磁束密度の増加率の絶対値の低下を防止できる。厚さの厚い側の端部付近で磁束密度は変位量に応じて変化するので、変位量を検出できる範囲が広くなる。
【００１２】
また、筒孔を貫通孔にすると、筒孔の両開口部付近で磁束が径方向を向き、磁気検出素子の検出面を磁束が垂直に通過しない。その結果、磁気検出素子が検出する磁束密度の増加率の絶対値が低下する。本発明の請求項６記載の変位量センサでは、貫通孔の一方の開口を覆う磁性部材を備えている。磁性部材を設置した開口部付近の磁束は磁性部材を通り軸線にほぼ平行に流れる。つまり、磁気検出素子の検出面を磁束がほぼ垂直に通過するので、開口付近で磁束密度の増加率の絶対値の低下を防止できる。磁性部材を設置した開口付近で磁束密度は変位量に応じて変化するので、変位量を検出できる範囲が広くなる。
【００１３】
本発明の請求項７記載の変位量センサでは、磁気検出素子に対し相対的に直線移動する永久磁石が、永久磁石に対し直線移動方向に相対的に磁気検出素子が往復移動可能な筒孔を有している。さらに、直線移動方向に沿った筒孔の軸線と直交する径方向の永久磁石の厚さが直線移動方向の両端から中央部に向けて減少し、前記中央部を境界にし直線移動方向の逆方向に永久磁石が着磁されている。永久磁石の中央部で磁束の方向は反転するので、磁気検出素子が検出する磁束密度の検出信号の極性が反転する。磁気検出素子が検出する磁束密度の増減および方向により、変位量を検出できる。同程度の分解能で同程度の変位量の検出範囲であれば、永久磁石の厚さが直線移動方向の一方に向けて減少している構成に比べ、永久磁石を小径化できる。
【００１４】
本発明の請求項８記載の変位量センサでは、請求項７記載の永久磁石を、中央部で結合されている２個の永久磁石片で構成するので、永久磁石を容易に構成できる。
本発明の請求項９記載の変位量センサによると、永久磁石は磁気検出素子が永久磁石に対し相対的に直線移動する方向に延びて形成されており、磁気検出素子が相対的に直線移動する方向に沿い磁気検出素子の中央部を通る軸線と直交する断面において、永久磁石の断面積は直線移動方向の一方に向けて減少し、永久磁石は直線移動方向に着磁されている。
【００１５】
したがって、直線移動方向の永久磁石の長さの範囲内において、軸線上の磁束密度は、直線移動方向の一方に向けて減少している。磁気検出素子の直線移動方向の位置が変化することにより、磁気検出素子が検出する磁束密度が変化するので、永久磁石に対する磁気検出素子の直線移動方向の相対変位量を検出できる。したがって、永久磁石または磁気検出素子の一方が移動体とともに直線移動することにより、移動体の直線移動方向の変位量を検出できる。
【００１６】
さらに、永久磁石が直線移動方向に着磁されているので、直線移動方向に沿った軸線を軸として磁気検出素子に対し永久磁石が相対回動しても、磁気検出素子が検出する磁束密度は変化しない。したがって、回転しながら直線移動する移動体の変位量を検出できる。また、本来回転しない移動体の直線移動方向の変位量を高精度に検出するために必要な移動体の回転を防止する回転防止機構が不要である。部品点数が減少するので、変位量センサの構造が簡単になる。さらに、回転防止機構と摺動することによる移動体の摩耗を防止できる。
【００１７】
また、永久磁石を切削あるいは成形等により形成した１個の永久磁石を用いて変位量センサを構成できるので、部品点数が減少し、変位量センサの組付が容易である。
また、永久磁石を筒状に形成し磁気検出素子を取り囲む必要はないので、永久磁石を小型化し、重量を低減できる。
【００１８】
本発明の請求項１０または２０記載の変位量センサによると、永久磁石は、軸線を中心として周方向に複数配置されている。永久磁石の数が増えることにより、磁気検出素子周囲の磁束密度が増加するので、磁気検出素子の検出感度が向上する。
本発明の請求項１１または２１記載の変位量センサによると、軸線を挟み反対側に永久磁石は配置されている。反対側に配置されている永久磁石の間の磁束密度分布がほぼ均一になるので、永久磁石同士の間で軸線に直交する方向に磁気検出素子の位置がずれても、磁気検出素子が検出する磁束密度は変化しない。したがって、永久磁石または磁気検出素子を組み付けるときの誤差、あるいは永久磁石に対し磁気検出素子が相対的に直線移動するときに永久磁石同士の間で磁気検出素子の相対位置がずれることを吸収できる。
【００１９】
本発明の請求項１２または２２記載の変位量センサによると、直線移動方向の一方において、複数の永久磁石の端面同士を磁性部材が磁気的に接続している。磁性部材を設置した複数の永久磁石の端面付近の磁束は磁性部材を通り軸線にほぼ平行に流れる。つまり、磁気検出素子の検出面を磁束がほぼ垂直に通過するので、磁性部材を設置した端面付近で磁束密度の増加率の絶対値の低下を防止できる。磁性部材を設置した端面付近で磁束密度は変位量に応じて変化するので、変位量を検出できる範囲が広くなる。
【００２０】
本発明の請求項１３、１５、１６または２３記載の変位量センサによると、永久磁石は軸線から離れる方向にほぼ同じ厚さを有する板状に形成されているので、永久磁石の製造が容易である。
本発明の請求項１４または２４記載の変位量センサによると、永久磁石の厚さは、永久磁石の厚さ方向における磁気検出素子の磁束密度検出部の幅よりも厚いので、磁束密度検出部の位置が永久磁石の厚さの範囲内でずれても、検出する磁束密度が変化しない。
【００２１】
永久磁石に対する磁気検出素子の直線移動方向の相対的な変位量、つまり移動体の変位量は、変位量に応じて変化する軸線上の磁束密度の範囲内で検出される。軸線上における磁束密度の変化率の絶対値は、軸線から永久磁石の外側面までの距離と内側面までの距離との差が大きい側の端部付近で低下するので、軸線から永久磁石の外側面までの距離と内側面までの距離との差が大きい側の端部付近で軸線上の磁束密度は変位量に応じて変化しなくなる。したがって、変位量を検出できる範囲が狭くなる。
【００２２】
この問題を解決するため、本発明の請求項１７記載の変位量センサでは、軸線から外側面までの距離と内側面までの距離との差の増加率は、その差が大きい側に向けて増加している。つまり、軸線から外側面までの距離と内側面までの距離との差が大きい側の端部付近における磁束密度の増加率の絶対値の低下を防止できる。軸線から外側面までの距離と内側面までの距離との差が大きい側の端部付近で磁束密度は変位量に応じて変化するので、変位量を検出できる範囲が広くなる。
【００２３】
本発明の請求項１８記載の変位量センサでは、磁気検出素子が相対的に直線移動する方向に沿い磁気検出素子の中央部を通る軸線と直交する断面において、永久磁石の断面積は直線移動方向の両端から中央部に向けて減少し、永久磁石は中央部を境界にし直線移動方向の逆方向に着磁されている。永久磁石の中央部で磁束の方向は反転するので、磁気検出素子が検出する磁束密度の検出信号の極性が反転する。磁気検出素子が検出する磁束密度の増減および方向により、変位量を検出できる。同程度の分解能で同程度の変位量の検出範囲であれば、永久磁石の断面積が直線移動方向の一方に向けて減少している構成に比べ、軸線から最も外側の永久磁石までの距離を短くできる。
本発明の請求項１９記載の変位量センサでは、請求項１８記載の永久磁石を、中央部で結合されている２個の永久磁石片で構成するので、永久磁石を容易に構成できる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を示す複数の実施例を図に基づいて説明する。
（第１実施例）
本発明の第１実施例による変位量センサを図２に示す。変位量センサ１０は、例えば自動車のＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）バルブに設置され、排ガスの循環量を変化させるＥＧＲバルブのシャフトに、本センサのロッドを結合または接触させることにより、排ガスの循環量、すなわちＥＧＲバルブのシャフトの変位量を検出するものである。
【００２５】
変位量センサ１０の樹脂製のハウジング１１は有底筒状であり、ＥＧＲバルブに固定される。ハウジング１１は、後述する永久磁石３０に向けて底部内壁から突出する柱状凸部１２を有している。磁気検出素子であるホールＩＣ４０は柱状凸部１２の先端にインサート成形され、ホールＩＣ４０の検出信号を取り出すターミナル４５はハウジング１１のコネクタ部１３にインサート成形されている。
【００２６】
樹脂製の可動部材２０は、円筒部２１およびロッド２２を有している。円筒部２１はハウジング１１の収容孔１５に、図２の矢印Ａ、Ｂが示す直線移動方向に往復移動可能に収容されている。ロッド２２はＥＧＲバルブのシャフトの端部と結合または接触しているので、可動部材２０はＥＧＲバルブのシャフトとともに直線移動する。永久磁石３０は可動部材２０にインサート成形されている。付勢手段としてのスプリング２５はＥＧＲバルブのシャフトに向け可動部材２０を付勢している。
【００２７】
次に、永久磁石３０の構成を詳細に説明する。
図１に示すように、永久磁石３０は、ＥＧＲバルブのシャフトとともに直線移動する矢印Ａ、Ｂ方向に筒孔として貫通孔１００を有している。ホールＩＣ４０をインサート成形している柱状凸部１２は、永久磁石３０に対し貫通孔１００を相対的に直線移動可能である。図１において、ハウジング１１および可動部材２０は省略されている。
【００２８】
貫通孔１００を形成する永久磁石３０の内周面３１は直線移動方向にほぼ同一径である。永久磁石３０の外周面３２の径は、直線移動方向の一方である矢印Ｂ方向に向け直線的に減少している。したがって、永久磁石３０の直線移動方向に沿った貫通孔１００の軸線１１０と直交する径方向の永久磁石３０の厚さは、矢印Ｂ方向に向け直線的に減少している。言い換えると、永久磁石３０は、円錐台状に形成され、軸線１１０方向に貫通する円柱状の貫通孔１００を有している。つまり、軸線１１０と直交する永久磁石３０の断面は円環状であり、その断面積は矢印Ｂ方向に向け減少している。図１の（Ｂ）に示すように、永久磁石３０は、直線移動方向の一方に向け、厚さが厚い側から薄い側に向けて着磁されている。
【００２９】
ホールＩＣ４０は、矢印Ｂ方向に貫通孔１００を流れる磁束がホールＩＣ４０の検出面をほぼ垂直に通過するように設置されている。ホールＩＣ４０は、ホール素子と、ホール素子の検出信号を制御する制御回路とを有している。第１実施例では、ホール素子とホール素子の検出信号を制御する制御回路とを有するホールＩＣ４０を特許請求の範囲に記載した磁気検出素子として用いている。これに対し、ホール素子を制御回路と分離し、磁気検出素子としてホール素子だけを柱状凸部１２にインサート成形してもよい。磁気検出素子としてＭＲＥ素子を用いてもよい。
【００３０】
次に永久磁石３０の製造方法を図３に示す。
(1) 貫通孔１００を有する柱状の磁性母材２００を切削し、円錐台状の磁性母材２１０を形成する。磁性母材２００を切削してから貫通孔１００を形成してもよい。また、切削に限らず型を作成し、焼結により形成または樹脂とともに形成してもよい。
【００３１】
(2) 次に、図４に示すように磁性母材２１０の両側に磁性母材２１０の端部形状に合った着磁治具３００、３１０を当接させ、矢印方向に磁性母材２１０を着磁させ、永久磁石３０を形成する。
貫通孔１００を有する柱状の磁性母材２００を着磁した後に、切削して円錐台状の磁性母材２１０を形成してもよい。
【００３２】
永久磁石３０の厚さの厚い側であるＮ極側の端面３５からのホールＩＣ４０の変位量をＸとすると、変位量Ｘと磁束の方向を含む貫通孔１００の磁束密度とは図５に示す関係になる。ホールＩＣ４０は、磁束密度に応じて変化する電圧を検出信号として出力する。図５において区間ａは変位量センサとして使用可能な範囲である。検出電圧の直線性を考慮すると、区間ｂの範囲で用いることが望ましい。
【００３３】
変位量Ｘと磁束密度との関係において、図８に示すように直線性が悪く偏差δがある場合、図６の変形例１に示す永久磁石５０のように、偏差δに合わせて外周面５２を凸形状にすることにより直線性を保持できる。図８に示す直線１２０からのずれ量である偏差δの大きさおよび正負に応じ、永久磁石５０の外周面５２の凸形状または凹形状を設定することにより、変位量Ｘと磁束密度との関係において直線性は極めて良好なものとなる。内周面５１は直線移動方向において同一径である
また、図７の変形例２に示す永久磁石６０のように、偏差δに合わせ外周面６２に代えて内周面６１を凸形状にすることにより、直線性を保持できる。内周面６１の形状は、前述したように凸形状に限らない。
【００３４】
第１実施例では、永久磁石３０の厚さの厚い側から薄い側に向けて直線移動方向に永久磁石３０を着磁した。これに対し、永久磁石３０の厚さの薄い側から厚い側に向けて直線移動方向に永久磁石３０を着磁してもよい。この場合、変位量Ｘと磁束密度の関係は、図５に示す磁束密度の方向を反転したものになる。
【００３５】
（第２実施例）
本発明の第２実施例を図９に示す。第１実施例と実質的に同一構成部分に同一符号を付す。
永久磁石３０の厚さが厚い側の端面３５に接着等で磁性部材として磁性板７０を固定する。端面３５から出る磁束は磁性板７０を通り、図１０に示すようにホールＩＣ４０の検出面をほぼ垂直に通過する。したがって、永久磁石３０の厚さが厚い端面３５付近でホールＩＣ４０が検出する磁束密度の増加率の絶対値が増加する。したがって、変位量Ｘと磁束密度との直線性を保持する区間ｂが第１実施例に比較して広くなる。
【００３６】
（第３実施例）
本発明の第３実施例を図１２に示す。第１実施例と実質的に同一構成部分に同一符号を付す。
永久磁石８０の貫通孔１００を形成する内周面８１の径は直線移動方向に同一である。永久磁石８０の外周面８２は凹曲面であり、外周面８２の外径の増加率は、図１２に示す矢印Ａ方向、つまり厚さの厚い側に向けて増加している。したがって、軸線１１０と直交する径方向の永久磁石８０の厚さの増加率は、図１２に示す矢印Ａ方向、つまり厚さの厚い側に向けて増加している。
【００３７】
永久磁石８０の厚さが厚いほどその位置における磁束密度が増加する。したがって、永久磁石８０の厚さが厚い側の端面８５付近でホールＩＣ４０が検出する磁束密度が増加する。したがって、変位量Ｘと磁束密度との直線性を保持する区間が広くなる。
【００３８】
（第４実施例）
本発明の第４実施例を図１３に示す。第１実施例と実質的に同一構成部分に同一符号を付す。
貫通孔１００を形成する永久磁石９０の内周面９１の径は、直線移動方向の一方である矢印Ａ方向に向け直線的に減少している。永久磁石９０の外周面９２の径は、直線移動方向にほぼ同一である。第１実施例と同様に、軸線１１０と直交する径方向の永久磁石９０の厚さは、矢印Ｂ方向に向け直線的に減少し、永久磁石９０は直線移動方向に向けて着磁されている。したがって、変位量Ｘと磁束密度との関係は、第１実施例とほぼ同じ特性である。
【００３９】
（第５実施例）
本発明の第５実施例を図１４に示す。第１実施例と実質的に同一構成部分に同一符号を付す。
永久磁石１３０は、第１実施例の永久磁石３０を磁石片とし、永久磁石３０の厚さの薄い側の端面同士を接着等で固定している。永久磁石１３０の軸線１１０と直交する径方向の厚さは、直線移動方向の両端から中央部に向けて減少し、中央部を境界にし直線移動方向の逆方向に着磁されている。
【００４０】
永久磁石１３０の貫通孔１００の磁束密度は、図１５に示すように，左側の永久磁石の端面３５から中央部に向けて減少し、中央部で方向を反転し、右側の永久磁石の端面３５に向けて上昇する。したがって、第１実施例に比べ、変位量Ｘと磁束密度との直線性を保持する区間ｂが約２倍になっている。
【００４１】
第５実施例と同じ区間ｂを有し、同じ分解能を有する永久磁石を、第１実施例と同様に直線移動方向の一方に向け厚さが減少する構成で形成すると、永久磁石の径が第５実施例の永久磁石１３０のほぼ２倍になる。したがって、第５実施例では、変位量Ｘと磁束密度との直線性を保持する区間ｂを、永久磁石を大径化することなく拡大できる。
第５実施例では、永久磁石３０を２個組み合わせて永久磁石１３０を構成したが、１個の母材から切削等により一体に永久磁石１３０を形成してもよい。この場合、中央部を挟んで左側と右側で別々に着磁を行う。
【００４２】
以上説明した第１実施例から第５実施例では、永久磁石に対し相対的にホールＩＣ４０子が直線移動方向に往復移動可能な貫通孔を永久磁石が有している。そして、直線移動方向に沿った軸線と直交する径方向の永久磁石の厚さは、直線移動方向の一方に向かうにしたがい、あるいは両端から中央部に向けて減少している。このような構成の永久磁石を直線移動方向、つまり軸線１１０方向に着磁しているので、ホールＩＣ４０に対し軸線１１０を軸として永久磁石が相対回動しても、ホールＩＣ４０が検出する磁束密度およびその方向が変化しない。したがって、第１実施例から第５実施例以外にも、回転しながら直線移動する移動体の変位量を高精度に検出できる。さらに、本来回転しない移動体の直線移動方向の変位量を高精度に検出するために必要な移動体の回転を防止する回転防止機構が不要である。部品点数が減少するので、変位量センサの構造が簡単になる。さらに、回転防止機構と摺動することによる移動体の摩耗を防止できる。
【００４３】
また第１実施例から第５実施例では、筒孔として永久磁石に貫通孔を形成したが、直線移動方向の一方を閉塞した筒孔を一体の永久磁石に切削または成形等により形成してもよい。この場合、第２実施例と同様に、閉塞された側の筒孔を流れる磁束が軸線とほぼ平行になり、ホールＩＣ４０の検出面を通過する磁束の方向が垂直に近づくので、ホールＩＣ４０が検出する磁束密度の増加率の低下を防止できる。
【００４４】
（第６実施例）
本発明の第６実施例による変位量センサを図１６に示す。第６実施例の変位量センサ１４０は、第１実施例の筒状の永久磁石３０に代え、板状の永久磁石１４５を用いている。第６実施例の永久磁石１４５以外の構成は第１実施例と実質的に同一であり、同一構成部分に同一符号を付す。
【００４５】
図１７に示すように、永久磁石１４５は、ＥＧＲバルブのシャフトとともに直線移動する矢印Ａ、Ｂ方向に延びて板状に形成されている、。ホールＩＣ４０をインサート成形している柱状凸部１２（図１６参照）は、永久磁石１４５の内側の軸線１１０上を直線移動方向に相対的に往復移動可能である。軸線１１０は、永久磁石１４５に対しホールＩＣ４０が相対的に直線移動する方向に沿い、ホールＩＣ４０の中央部を通っている。永久磁石１４５は軸線１１０を軸として回転する。図１７において、ハウジング１１および可動部材２０は省略されている。
【００４６】
永久磁石１４５の内側面１４６の軸線１１０からの距離は、直線移動方向にほぼ同一である。永久磁石１４５の外側面１４７の軸線１１０からの距離は、直線移動方向の一方である矢印Ｂ方向に向け直線的に減少している。したがって、軸線１１０と直交する断面において、軸線１１０から外側面１４７までの距離と内側面１４６までの距離との差は、矢印Ｂ方向に向け直線的に減少している。つまり、軸線１１０と直交する断面において、永久磁石１４５の断面積は直線移動方向の一方に向けて減少している。永久磁石１４５は、直線移動方向の一方に向け、軸線１１０から外側面１４７までの距離と内側面１４６までの距離との差が大きい側から小さい側に向けて着磁されている。
【００４７】
永久磁石１４５は軸線１１０から離れる方向にほぼ同じ厚さｄmを有する板状に形成されている。永久磁石１４５の厚さｄmは、永久磁石１４５の厚さ方向におけるホールＩＣ４０の磁束密度検出部４２の幅ｄsよりも厚い。永久磁石１４５に対するホールＩＣ４０の位置が永久磁石１４５の厚さ方向にずれても、ホールＩＣ４０の磁束密度検出部４２が検出する磁束密度は等しい。
【００４８】
次に永久磁石１４５の製造方法を図１８および図１９に示す。
図１８に示すように、矢印Ｃ方向に着磁された直方体状の磁性母材２２０を切削した後、所定の厚さに切断して、永久磁石１４５を形成する。
または、図１９に示すように、予め永久磁石１４５の形状に磁性母材２３０を成形しておき、磁性母材２３０の両側に磁性母材２３０の端部形状に合った着磁治具３２０、３３０を当接させ、矢印方向に磁性母材２３０を着磁させ、永久磁石１４５を形成する。
【００４９】
軸線１１０から外側面１４７までの距離と内側面１４６までの距離との差が大きい側であるＮ極側の永久磁石１４５の端面１４５ａからのホールＩＣ４０の変位量をＸとすると、変位量Ｘと磁束の方向を含む軸線１１０上の磁束密度とは、第１実施例で説明した図５と同じ関係になる。
【００５０】
変位量Ｘと磁束密度との関係において、第１実施例で説明した図８と同じように直線性が悪く偏差δがある場合、図２０の変形例１に示す永久磁石１５０のように、偏差δに合わせて外側面１５２を凸形状にすることにより直線性を保持できる。図８に示す直線１２０からのずれ量である偏差δの大きさおよび正負に応じ、永久磁石１５０の外側面１５２の凸形状または凹形状を設定することにより、変位量Ｘと磁束密度との関係において直線性は極めて良好なものとなる。内側面１５１の軸線１１０からの距離は、直線移動方向においてほぼ同一である
また、図２１の変形例２に示す永久磁石１６０のように、偏差δに合わせ外側面１６２に代えて内側面１６１を凸形状にすることにより、直線性を保持できる。内側面１６１の形状は、前述したように凸形状に限らない。
【００５１】
第６実施例では、直線移動方向の一方に向け、軸線１１０から外側面１４７までの距離と内側面１４６までの距離との差が大きい側から小さい側に向けて永久磁石１４５を着磁した。これに対し、軸線１１０から外側面１４７までの距離と内側面１４６までの距離との差が小さい側から大きい側に向けて永久磁石１４５を着磁してもよい。この場合、変位量Ｘと磁束密度の関係は、図５に示す磁束密度の方向を反転したものになる。
【００５２】
（第７実施例）
本発明の第７実施例による変位量センサを図２２に示す。第６実施例と実質的に同一構成部分に同一符号を付す。
永久磁石１７０の内側面１７１の軸線１１０からの距離は、直線移動方向にほぼ同一である。永久磁石１７０の外側面１７２の軸線１１０からの距離は、直線移動方向の一方である矢印Ｂ方向に向け減少している。軸線１１０から外側面１７２までの距離と内側面１７１までの距離との差の増加率は、差が大きい側に向けて増加している。つまり、外側面１７２は凹曲面であり、軸線１１０と直交する断面において、永久磁石１７０の断面積は直線移動方向の一方に向けて減少している。永久磁石１７０は、直線移動方向の一方に向け、軸線１１０から外側面１７２までの距離と内側面１７１までの距離との差が大きい側から小さい側に向けて着磁されている。
【００５３】
軸線１１０から外側面１７２までの距離と内側面１７１までの距離との差が大きいほどその位置における磁束密度が増加する。したがって、軸線１１０から外側面１７２までの距離と内側面１７１までの距離との差が大きい側の端面１７５付近でホールＩＣ４０が検出する磁束密度が増加する。したがって、変位量Ｘと磁束密度との直線性を保持する区間が広くなる。
【００５４】
（第８実施例）
本発明の第８実施例による変位量センサを図２３に示す。第６実施例と実質的に同一構成部分に同一符号を付す。
第８実施例の変位量センサは、２個の永久磁石１４５を有してる。永久磁石１４５は、軸線１１０を挟んで周方向の反対側に配置されている。反対側に配置されている永久磁石１４５同士の間の磁束密度分布が均一になるので、永久磁石１４５同士の間で軸線１１０に直交する方向にホールＩＣ４０の位置がずれても、ホールＩＣ４０が検出する磁束密度は変化しない。したがって、永久磁石１４５またはホールＩＣ４０を組み付けるときの誤差、あるいは永久磁石１４５に対しホールＩＣ４０が相対的に直線移動するときに永久磁石１４５同士の間でホールＩＣ４０の相対位置がずれることを吸収できる。
【００５５】
また、軸線１１０上における磁束密度が、永久磁石１４５が１個の場合に比べ大きくなる。したがって、ホールＩＣ４０の検出感度が向上する。
本実施例では第６実施例で示した形状の永久磁石を用いたが、図２０から図２２に示す変形例または第７実施例で示した形状の永久磁石を用いてもよい。
【００５６】
（第９実施例）
本発明の第９実施例による変位量センサを図２４に示す。第６実施例と実質的に同一構成部分に同一符号を付す。
第９実施例の変位量センサは、軸線１１０を挟み反対側に配置されている一組の永久磁石１４５を軸線１１０を中心としてθ＝６０°の角度間隔で２組配置したものである。４個の永久磁石１４５の内側面に囲まれる範囲内において磁束密度が均一になる。また、軸線１１０上における磁束密度が、永久磁石１４５が１個の場合に比べ大きくなる。したがって、ホールＩＣ４０の検出感度が向上する。軸線１１０を挟み反対側に配置されている一組の永久磁石１４５同士が形成する角度間隔は、θ＝６０°に限らない。
【００５７】
第８実施例および第９実施例では、軸線１１０を挟み反対側に永久磁石１４５を配置した。これに対し、軸線１１０を挟み反対側でなくても、軸線１１０を中心として周方向に複数の永久磁石１４５を配置することにより、軸線１１０上における磁束密度は永久磁石１４５が１個の場合に比べ大きくなる。したがって、ホールＩＣ４０の検出感度が向上する。
本実施例では第６実施例で示した形状の永久磁石を用いたが、図２０から図２２に示す変形例または第７実施例で示した形状の永久磁石を用いてもよい。
【００５８】
（第１０実施例）
本発明の第１０実施例による変位量センサを図２５に示す。第６実施例と実質的に同一構成部分に同一符号を付す。
第１０実施例の永久磁石１４５は、第６実施例の永久磁石１４５の内側面４６と外側面１４７との軸線１１０に対する位置を反転したものである。永久磁石１４５の内側面１４８の軸線１１０からの距離は、直線移動方向の一方である矢印Ｂ方向に向け直線的に増加している。永久磁石１４５の外側面１４９の軸線１１０からの距離は、直線移動方向にほぼ同一である。
【００５９】
（第１１実施例）
本発明の第１１実施例による変位量センサを図２６に示す。第６実施例と実質的に同一構成部分に同一符号を付す。
軸線１１０を挟み反対側に設置した１組の永久磁石１４５において、軸線１１０から外側面１４７までの距離と内側面１４６までの距離との差が大きい側の永久磁石１４５の端面１４５ａに接着等で磁性部材として長方形の磁性板２４０を固定し、永久磁石１４５の端面１４５ａ同士を磁気的に接続する。端面１４５ａから出る磁束は磁性板２４０を通り、ホールＩＣ４０の検出面をほぼ垂直に通過する。したがって、軸線１１０から外側面１４７までの距離と内側面１４６までの距離との差が大きい側の永久磁石１４５の端面１４５ａ付近でホールＩＣ４０が検出する磁束密度の増加率の絶対値が増加する。したがって、変位量Ｘと磁束密度との直線性を保持する区間が第６実施例に比較して広くなる。
【００６０】
（第１２実施例）
本発明の第１２実施例を図２７に示す。第６実施例と実質的に同一構成部分に同一符号を付す。
永久磁石１８０は、第６実施例の永久磁石１４５を磁石片とし、軸線１１０から外側面１４７までの距離と内側面１４６までの距離との差が小さい側の永久磁石１４５の端面同士を接着等で固定し形成されている。永久磁石１８０の内側面１８１の軸線１１０からの距離は、直線移動方向にほぼ同一である。永久磁石１８０の外側面１８２の軸線１１０からの距離は、直線移動方向の両端から中央部に向けて減少している。永久磁石１８０は、中央部を境界にし直線移動方向の逆方向に着磁されている。
軸線１１０上の磁束密度は、第５実施例で説明した図１５と同様に、第６実施例に比べ、変位量Ｘと磁束密度との直線性を保持する区間ｂが約２倍になっている。
【００６１】
第１２実施例と同じ区間ｂを有し、同じ分解能を有する永久磁石を、第６実施例と同様に直線移動方向の一方に向け断面積が減少する形状の永久磁石で形成すると、永久磁石の軸線１１０から外側面までの距離と内側面までの距離との差は第１２実施例の永久磁石１８０のほぼ２倍になる。したがって、第１２実施例では、変位量Ｘと磁束密度との直線性を保持する区間ｂを、軸線１１０から永久磁石１８０の外側面１８２までの距離を長くすることなく拡大できる。
第１２実施例では、永久磁石１４５を２個組み合わせて永久磁石１８０を構成したが、１個の母材から切削等により一体に永久磁石１８０を形成してもよい。この場合、中央部を挟んで左側と右側とで別々に着磁を行う。
【００６２】
（第１３実施例）
本発明の第１３実施例を図２８に示す。第１２実施例と実質的に同一構成部分に同一符号を付す。
２個の永久磁石１８０は、軸線１１０を挟み反対側に設置されている。したがって、第１２実施例に比べ、軸線１１０上における磁束密度は、永久磁石１８０が１個の場合に比べ大きくなる。したがって、ホールＩＣ４０の検出感度が向上する。
【００６３】
軸線１１０を中心として複数の永久磁石１８０を周方向に配置する位置は、軸線１１０を挟んで反対側に限るものではない。軸線１１０を中心として周方向に複数の永久磁石１８０を配置することにより、軸線１１０上の磁束密度を高め、ホールＩＣ４０の検出感度を向上できる。
【００６４】
以上説明した第６実施例から第１３実施例では、ホールＩＣ４０の直線移動方向に延びて永久磁石が板状に形成されている。そして、直線移動方向に沿った軸線１１０と直交する断面において、永久磁石の断面積は、直線移動方向の一方に向かうにしたがい、あるいは両端から中央部に向けて減少している。このような構成の永久磁石を直線移動方向、つまり軸線１１０方向に着磁しているので、ホールＩＣ４０に対し軸線１１０を軸として永久磁石が相対回動しても、ホールＩＣ４０が検出する磁束密度およびその方向が変化しない。したがって、第６実施例から第１３実施例以外にも、回転しながら直線移動する移動体の変位量を高精度に検出できる。さらに、本来回転しない移動体の直線移動方向の変位量を高精度に検出するために必要な移動体の回転を防止する回転防止機構が不要である。部品点数が減少するので、変位量センサの構造が簡単になる。さらに、回転防止機構と摺動することによる移動体の摩耗を防止できる。
【００６５】
また永久磁石が板状に形成されているので、永久磁石の体積が小さくなる。したがって、永久磁石を小型化できるとともに、永久磁石を軽量化できる。
第６実施例から第１３実施例では、永久磁石を板状に形成した。しかし、永久磁石の形状は板状に限るものではなく、軸線１１０と直交する断面において、直線移動方向の一方に向かうにしたがい、あるいは両端から中央部に向けて断面積が減少するのであれば、永久磁石の形状は角錐台状または円錐台状でもよい。
【００６６】
以上説明した第１実施例から第１３実施例では、移動体とともに永久磁石が直線移動し、磁気検出素子としてのホールＩＣ４０が固定されていた。これに対し移動体とともにホールＩＣ４０が直線移動し、永久磁石が固定されている構成も可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）は本発明の第１実施例による変位量センサの永久磁石およびホールＩＣを示す断面図であり、（Ｂ）は永久磁石の着磁方向を示す説明図である。
【図２】第１実施例の変位量センサを示す断面図である。
【図３】第１実施例の永久磁石の切削工程を示す断面図である。
【図４】第１実施例の永久磁石の着磁工程を示す断面図である。
【図５】第１実施例の変位量と磁束密度との関係を示す特性図である。
【図６】第１実施例の変形例１を示す断面図である。
【図７】第１実施例の変形例２を示す断面図である。
【図８】第１実施例の変位量と磁束密度との関係において偏差がある場合を示す特性図である。
【図９】本発明の第２実施例による変位量センサを示す断面図である。
【図１０】第２実施例の主要部を示す断面図である。
【図１１】第２実施例の変位量と磁束密度との関係を示す特性図である。
【図１２】本発明の第３実施例による変位量センサを示す断面図である。
【図１３】本発明の第４実施例による変位量センサを示す断面図である。
【図１４】本発明の第５実施例による変位量センサを示す断面図である。
【図１５】第５実施例の変位量と磁束密度との関係を示す特性図である。
【図１６】第６実施例の変位量センサを示す断面図である。
【図１７】（Ａ）は本発明の第６実施例による変位量センサの永久磁石およびホールＩＣを示す側面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＢ方向矢視図であり、（Ｃ）は（Ａ）のＣ方向矢視図であり、（Ｄ）は（Ａ）のＤ方向矢視図である。
【図１８】第６実施例の永久磁石の製造工程を示す説明図である。
【図１９】第６実施例の永久磁石の着磁工程を示す断面図である。
【図２０】第６実施例の変形例１を示す側面図である。
【図２１】第６実施例の変形例２を示す側面図である。
【図２２】本発明の第７実施例による変位量センサを示す側面図である。
【図２３】（Ａ）は本発明の第８実施例による変位量センサを示す側面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＢ方向矢視図である。
【図２４】（Ａ）は本発明の第９実施例による変位量センサを示す側面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＢ方向矢視図である。
【図２５】本発明の第１０実施例による変位量センサを示す側面図である。
【図２６】本発明の第１１実施例による変位量センサを示す側面図である。
【図２７】本発明の第１２実施例による変位量センサを示す側面図である。
【図２８】本発明の第１３実施例による変位量センサを示す側面図である。
【符号の説明】
１０、１４０    変位量センサ
１１    ハウジング
３０、５０、６０、８０、９０、１３０、１４５、１８０    永久磁石
３１、５１、６１、８１、９１    内周面
３２、５２、８２、９２    外周面
４０    ホールＩＣ（磁気検出素子）
４２    磁束密度検出部
７０、２４０    磁性板（磁性部材）
１００    貫通孔（筒孔）
１１０    軸線
１４６、１５１、１６１、１４８、１７１、１８１    内側面
１４７、１５２、１６２、１４９、１７２、１８２    外側面
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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