JP2006073711A - Non-contact variable resistor - Google Patents

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Seiichi Osada
誠一 長田
Kazuhiko Okita
和彦 沖田
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Daido Steel Co Ltd
Tohoku Tokushuko KK
Tohoku Steel Co Ltd
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Daido Steel Co Ltd
Tohoku Tokushuko KK
Tohoku Steel Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a non-contact variable resistor reduced in the generation of noise, excellent in durability, capable of effecting quick positional movement, capable of obtaining an arbitrary characteristic curve, and very simple in the structure thereof. <P>SOLUTION: The non-contact variable resistor 10 is provided with a first yoke 12 consisting of a soft magnetic material; a second yoke 14 consisting of the soft magnetic material and arranged, so that whose tip end as well as opening end are opposed respectively to the tip end as well as the opening end of the first yoke 12; magnetic transducers 16 provided at the tip ends of the first yoke 12 and the second yoke 14 to output the changes of magnetic fields generated at the tip ends of the first yoke 12 and the second yoke 14, as the change of voltage, the change of current, the change of electric resistance, or the change of impedance; and a permanent magnet 18 moved relatively with respect to the first yoke 12 and the second yoke 14 without being contacted with the first yoke 12 and the second yoke 14, so as to increase or decrease a distance between the first yoke 12 and/or the second yoke 14 and a magnetic pole. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、非接触式可変抵抗器に関し、さらに詳しくは、手動操作によって電気抵抗を任意に増減させることが可能な非接触式可変抵抗器に関する。   The present invention relates to a non-contact variable resistor, and more particularly to a non-contact variable resistor capable of arbitrarily increasing or decreasing an electric resistance by manual operation.

従来のスライド式可変抵抗器は、電気抵抗線と、電気抵抗線上を接触しながら移動する接触子とを備えている。このスライド式可変抵抗器において、確実な抵抗変化を得るためには、接触子の圧力を高くし、電気抵抗線と接触子とを確実に接触させる必要がある。しかしながら、接触子の圧力が高くなると、電気抵抗線の摩耗が加速され、耐久性に劣るという問題がある。電気抵抗線が摩耗すると、ノイズ発生の原因となると同時に、接触子の移動量に伴う電気抵抗変化（特性曲線）が変化してしまう。   A conventional sliding variable resistor includes an electric resistance wire and a contact that moves while contacting the electric resistance wire. In this slide type variable resistor, in order to obtain a reliable resistance change, it is necessary to increase the pressure of the contact and to ensure that the electric resistance wire and the contact are brought into contact with each other. However, when the pressure of the contact increases, there is a problem that the wear of the electric resistance wire is accelerated and the durability is poor. When the electric resistance wire wears, it causes noise, and at the same time changes in electric resistance (characteristic curve) due to the amount of movement of the contact.

一方、楽器などのミキサに使用されるスライド式可変抵抗器は、微妙なスライド感覚を必要とするので、素早い位置移動が可能であることが望ましい。そのためには、接触子の圧力は、軽い方が好ましい。また、接触子の圧力の軽減は、電気抵抗線の摩耗を抑制する上でも有効である。しかしながら、接触子の圧力が小さくなると、機械的な振動によって接触子が電気抵抗線から離れ、ノイズ発生の原因となる。そのため、接触子の圧力軽減は、ノイズ低減と相反関係にあり、常に問題となっていた。   On the other hand, a slide-type variable resistor used in a mixer such as a musical instrument requires a delicate slide feeling, so that it is desirable that the position can be moved quickly. For this purpose, the pressure of the contact is preferably light. Further, the reduction of the contact pressure is also effective in suppressing wear of the electric resistance wire. However, when the pressure of the contact is reduced, the contact is separated from the electric resistance wire due to mechanical vibration, and noise is generated. For this reason, the pressure reduction of the contact has a contradictory relationship with noise reduction and has always been a problem.

さらに、ある種の分野では、接触子の移動量に伴う電気抵抗変化（特性曲線）が直線的に変化するものだけではなく、反比例的、指数関数的、あるいは、対数関数的に変化する可変抵抗器が望まれている。しかしながら、従来のスライド式可変抵抗器は、その構造上、接触子の移動量に伴う電気抵抗変化（特性曲線）が比較的単純なものに限られるという問題がある。   Furthermore, in some fields, not only the change in electrical resistance (characteristic curve) with the amount of contact movement varies linearly, but also a variable resistance that varies inversely, exponentially, or logarithmically. A vessel is desired. However, the conventional slide type variable resistor has a problem that due to its structure, a change in electric resistance (characteristic curve) accompanying the amount of movement of the contact is limited to a relatively simple one.

そこでこの問題を解決するために、従来から種々の提案がなされている。例えば、特許文献１には、固定体に発光素子と受光素子とを固定し、発光素子と受光素子との間に、二等辺三角形状のスリットを有する移動体を移動させ、スリットを通過する光量の変化を電気信号に変換し、演算処理装置を用いて電気信号を所定の出力信号に変換する手動可変調整器が開示されている。同文献には、変位対電気量の変換が非接触で行われるので、ノイズの発生を軽減することができる点、及び、移動体の移動量に対して直線的に変化する電気信号を、演算処理装置を用いて任意の特性パターンを有する出力信号に変換できる点が記載されている。   In order to solve this problem, various proposals have heretofore been made. For example, in Patent Document 1, a light emitting element and a light receiving element are fixed to a fixed body, a moving body having an isosceles triangular slit is moved between the light emitting element and the light receiving element, and the amount of light passing through the slit There is disclosed a manual variable adjuster that converts the change into an electric signal and converts the electric signal into a predetermined output signal using an arithmetic processing unit. In this document, since the displacement-to-electricity conversion is performed in a non-contact manner, the generation of noise can be reduced, and the electric signal that linearly changes with the amount of movement of the moving object is calculated. It describes that it can be converted into an output signal having an arbitrary characteristic pattern using a processing device.

特開２００１−１７４２５０号公報JP 2001-174250 A

しかしながら、特許文献１に開示されている手動可変調整器は、光量変化から得られる電気信号を、演算処理装置を用いて出力信号に変換しているので、目的とする特性曲線を得るためには、複雑な演算を必要とするという問題がある。また、比較的大きな移動体を摘み具を介して移動させる必要があるので、素早い位置移動が難しく、微妙なスライド感覚を必要とする用途には不向きである。   However, since the manual variable adjuster disclosed in Patent Document 1 converts an electric signal obtained from a change in light amount into an output signal using an arithmetic processing unit, in order to obtain a target characteristic curve. There is a problem of requiring complicated operations. In addition, since it is necessary to move a relatively large moving body via the knob, it is difficult to move quickly, and it is not suitable for applications that require a delicate slide feeling.

本発明が解決しようとする課題は、ノイズの発生が少なく、耐久性に優れ、かつ、素早い位置移動が可能な非接触式可変抵抗器を提供することにある。
また、本発明が解決しようとする他の課題は、任意の特性曲線が得られ、しかも、構造が極めて簡単な非接触式可変抵抗器を提供することにある。 The problem to be solved by the present invention is to provide a non-contact variable resistor that generates less noise, has excellent durability, and can move quickly.
Another problem to be solved by the present invention is to provide a non-contact variable resistor having an arbitrary characteristic curve and an extremely simple structure.

上記課題を解決するために本発明に係る非接触式可変抵抗器は、軟磁性材料からなる第１ヨークと、軟磁性材料からなり、かつ、その先端及び開放端がそれぞれ前記第１ヨークの先端及び開放端に対向するように配置された第２ヨークと、前記第１ヨーク及び前記第２ヨークの先端に設けられ、かつ、前記第１ヨーク及び前記第２ヨークの先端に発生する磁界変化を電圧変化、電流変化、電気抵抗変化又はインピーダンス変化として出力する磁気変換素子と、前記第１ヨーク及び／又は前記第２ヨークと磁極との距離が増減するように、前記第１ヨーク及び前記第２ヨークと接触させることなく、前記第１ヨーク及び前記第２ヨークに対して相対的に移動する永久磁石とを備えていることを要旨とする。   In order to solve the above-mentioned problems, a non-contact variable resistor according to the present invention includes a first yoke made of a soft magnetic material, a soft magnetic material, and a tip and an open end of each of the tips of the first yoke. And a second yoke disposed so as to face the open end, and a magnetic field change provided at the tips of the first yoke and the second yoke and generated at the tips of the first yoke and the second yoke. The first yoke and the second yoke are arranged so that the distance between the magnetic transducer that outputs voltage change, current change, electrical resistance change or impedance change, and the distance between the first yoke and / or the second yoke and the magnetic pole increases or decreases. The gist of the present invention is to provide a permanent magnet that moves relative to the first yoke and the second yoke without contacting the yoke.

先端及び開放端がそれぞれ対向するように配置された第１ヨーク及び第２ヨークとの距離が増減するように、永久磁石を相対的に移動させると、永久磁石から第１ヨーク及び第２ヨークに流れ込む磁束が変化する。そのため、第１ヨーク及び第２ヨークの先端に磁気変換素子を配置すれば、磁束の変化を電圧変化、電流変化、電気抵抗変化又はインピーダンス変化として取り出すことができる。また、永久磁石は、第１ヨーク及び第２ヨークと接触させることなく移動させるので、ノイズの発生が少なく、耐久性に優れ、かつ、素早い位置移動も可能である。さらに、ヨークの形状を変えるだけで任意の特性曲線が得られ、構造も極めて単純になる。   When the permanent magnet is moved relatively so that the distance between the first yoke and the second yoke arranged so that the front end and the open end face each other is increased or decreased, the permanent magnet moves from the first yoke to the second yoke. The flowing magnetic flux changes. Therefore, if a magnetic conversion element is disposed at the tips of the first yoke and the second yoke, a change in magnetic flux can be extracted as a voltage change, a current change, an electric resistance change, or an impedance change. Further, since the permanent magnet is moved without being brought into contact with the first yoke and the second yoke, the generation of noise is small, the durability is excellent, and quick position movement is possible. Furthermore, an arbitrary characteristic curve can be obtained simply by changing the shape of the yoke, and the structure becomes extremely simple.

以下に、本発明の一実施の形態について詳細に説明する。図１（ａ）及び図１（ｂ）に、それぞれ、本発明の一実施の形態に係る非接触式可変抵抗器の分解斜視図、及び、そのＡ−Ａ’線断面図を示す。図１において、非接触式可変抵抗器１０は、第１ヨーク１２と、第２ヨーク１４と、磁気変換素子１６と、永久磁石１８とを備えている。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail. FIG. 1A and FIG. 1B show an exploded perspective view of a non-contact variable resistor according to an embodiment of the present invention and a cross-sectional view taken along line A-A ′, respectively. In FIG. 1, the non-contact variable resistor 10 includes a first yoke 12, a second yoke 14, a magnetic conversion element 16, and a permanent magnet 18.

第１ヨーク１２及び第２ヨーク１４は、ベース板２０上に固定され、第１ヨーク１２及び第２ヨーク１４の先端には、磁気変換素子１６が固定されている。
永久磁石１８は、スライド部材２２の下面に設けられた突起２２ａの内部に固定されている。また、スライド部材２２の上部には、スライド部材２２を第１ヨーク及び第２ヨーク１４の先端側から開放端側に向かって又は開放端側から先端側に向かって（図１中、矢印Ｂ方向に沿って）、手動でスライドさせるための摘み２２ｂが設けられている。
さらに、ベース板２０の上部は、カバー部材２４で覆われている。カバー部材２４の上面には、摘み２２ｂが移動する範囲に渡ってスリット２４ａが設けられている。 The first yoke 12 and the second yoke 14 are fixed on the base plate 20, and the magnetic transducer 16 is fixed to the tips of the first yoke 12 and the second yoke 14.
The permanent magnet 18 is fixed inside a protrusion 22 a provided on the lower surface of the slide member 22. Further, on the upper part of the slide member 22, the slide member 22 is directed from the front end side of the first yoke and the second yoke 14 toward the open end side or from the open end side toward the front end side (in the direction of arrow B in FIG. 1). A knob 22b is provided for manual sliding.
Further, the upper part of the base plate 20 is covered with a cover member 24. A slit 24a is provided on the upper surface of the cover member 24 over the range in which the knob 22b moves.

第１ヨーク１２及び第２ヨーク１４は、それぞれ、その先端及び開放端が対向するように（すなわち、ヨークの先端に対して、ヨークの他端（開放端）が同じ側に来るように）配置されている。また、図１に示す例においては、第１ヨーク１２及び第２ヨーク１４は、互いに同一平面上にある。   The first yoke 12 and the second yoke 14 are arranged so that the front end and the open end thereof face each other (that is, the other end (open end) of the yoke is on the same side with respect to the front end of the yoke). Has been. In the example shown in FIG. 1, the first yoke 12 and the second yoke 14 are on the same plane.

第１ヨーク１２は、Ｌ字型を呈し、縦長部分の幅は、長手方向の位置によらず一様になっている。一方、第２ヨーク１４は、同じくＬ字型を呈しているが、縦長部分の平面形状は、ほぼ直角三角形状になっている。そのため、ヨークの開放端側から先端側に向かうに伴い、第１ヨーク１２−第２ヨーク１４間距離は、直線的に短くなっている。さらに、第２ヨーク１４は、その外側の側端と第１ヨーク１２の外側の側端とがほぼ平行になるように配置されている。   The first yoke 12 has an L shape, and the width of the vertically long portion is uniform regardless of the position in the longitudinal direction. On the other hand, the second yoke 14 is similarly L-shaped, but the planar shape of the vertically long portion is substantially a right triangle. Therefore, the distance between the first yoke 12 and the second yoke 14 is linearly shortened from the open end side of the yoke toward the front end side. Further, the second yoke 14 is disposed such that the outer side end thereof and the outer side end of the first yoke 12 are substantially parallel to each other.

なお、図１に示す第１ヨーク１２及び第２ヨーク１４の形状は、単なる例示である。第１ヨーク１２及び第２ヨーク１４の形状は、非接触式可変抵抗器１０の出力特性と相関があり、これを適宜最適化することによって、出力特性を任意に変化させることができる。この点については、後述する。   Note that the shapes of the first yoke 12 and the second yoke 14 shown in FIG. 1 are merely examples. The shapes of the first yoke 12 and the second yoke 14 have a correlation with the output characteristics of the non-contact variable resistor 10, and the output characteristics can be arbitrarily changed by appropriately optimizing them. This point will be described later.

第１ヨーク１２及び第２ヨーク１４は、いずれも、軟磁性材料からなる。第１ヨーク１２及び第２ヨーク１４には、一般に、同一材料を用いるが、互いに異なる材料を用いても良い。
第１ヨーク１２及び第２ヨーク１４に使用する軟磁性材料としては、具体的には、パーマロイ（４０〜９０％Ｎｉ−Ｆｅ合金）、センダスト（Ｆｅ７４Ｓｉ９Ａｌ１７）、ハードパーム（Ｆｅ１２Ｎｉ８２Ｎｂ６）、Ｃｏ８８Ｎｂ６Ｚｒ６アモルファス合金、(Ｃｏ９４Ｆｅ６)７０Ｓｉ１５Ｂ１５アモルファス合金、ファインメット（Ｆｅ７５．６Ｓｉ１３．２Ｂ８．５Ｎｂ１．９Ｃｕ０．８）、ナノマックス（Ｆｅ８３ＨＦ６Ｃ１１）、Ｆｅ８５Ｚｒ１０Ｂ５合金、Ｆｅ９３Ｓｉ３Ｎ４合金、Ｆｅ７１Ｂ１１Ｎ１８合金、Ｆｅ７１．３Ｎｄ９．６Ｏ１９．１ナノグラニュラー合金、Ｃｏ７０Ａｌ１０Ｏ２０ナノグラニュラー合金、Ｃｏ６５Ｆｅ５Ａｌ１０Ｏ２０合金等がある。 Both the first yoke 12 and the second yoke 14 are made of a soft magnetic material. In general, the same material is used for the first yoke 12 and the second yoke 14, but different materials may be used.
Specific examples of soft magnetic materials used for the first yoke 12 and the second yoke 14 include permalloy (40 to 90% Ni—Fe alloy), sendust (Fe 74 Si 9 Al 17 ), and hard palm (Fe 12 Ni 82 Nb 6 ), Co 88 Nb 6 Zr 6 amorphous alloy, (Co 94 Fe 6 ) 70 Si 15 B 15 amorphous alloy, fine met (Fe 75.6 Si 13.2 B 8.5 Nb 1.9 Cu 0 .8), nano Max (Fe 83 HF 6 C 11) , Fe 85 Zr 10 B 5 alloy, Fe 93 Si 3 N 4 alloy, Fe 71 B 11 N 18 alloy, Fe 71.3 Nd 9.6 O 19. 1 nano granular alloy, Co 70 Al 10 O 20 nano granular alloy, Co 65 Fe 5 Al 10 O 20 alloy and the like.

磁気変換素子１６は、第１ヨーク１２及び第２ヨーク１４の先端側に設けられる。磁気変換素子１６は、第１ヨーク１２及び第２ヨーク１４の先端に発生する磁界変化を電圧変化、電流変化、電気抵抗変化又はインピーダンス変化（以下、これらを総称して「電気的変化」という）として出力するためのものである。
このような機能を有する素子としては、具体的には、ホール素子、磁気抵抗効果（ＭＲ）素子、巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ）素子、フラックスゲート（ＦＧ）素子、磁気インピーダンス効果効果（ＭＩ）素子等がある。本発明においては、上述したいずれの素子であっても、磁気変換素子１６として用いることができる。 The magnetic transducer 16 is provided on the tip side of the first yoke 12 and the second yoke 14. In the magnetic transducer 16, a magnetic field change generated at the tips of the first yoke 12 and the second yoke 14 is a voltage change, a current change, an electric resistance change or an impedance change (hereinafter collectively referred to as “electrical change”). As the output.
Specifically, the elements having such a function include a Hall element, a magnetoresistive effect (MR) element, a giant magnetoresistive effect (GMR) element, a fluxgate (FG) element, and a magnetoimpedance effect (MI) element. Etc. In the present invention, any of the elements described above can be used as the magnetic transducer 16.

永久磁石１８は、第１ヨーク１２及び第２ヨーク１４に対して相対的に移動させることによって第１ヨーク１２及び第２ヨーク１４に流入する磁束を変化させ、これによって磁気変換素子１６に作用する磁界強度を変化させるためのものである。そのためには、永久磁石１８は、第１ヨーク１２及び／又は第２ヨーク１４と磁極との距離が増減するように移動させる必要がある。また、耐久性を向上させ、かつ、素早い位置移動を可能とするためには、永久磁石１８は、第１ヨーク１２及び第２ヨーク１４と接触させることなく移動可能であることが望ましい。   The permanent magnet 18 moves relative to the first yoke 12 and the second yoke 14 to change the magnetic flux flowing into the first yoke 12 and the second yoke 14, thereby acting on the magnetic transducer 16. This is for changing the magnetic field strength. For that purpose, it is necessary to move the permanent magnet 18 so that the distance between the first yoke 12 and / or the second yoke 14 and the magnetic pole increases or decreases. Further, in order to improve durability and enable quick position movement, it is desirable that the permanent magnet 18 is movable without being in contact with the first yoke 12 and the second yoke 14.

図１に示す例において、永久磁石１８は、スライド部材２２の下面に設けられた突起２２ａ内に固定されている。永久磁石１８は、Ｎ極又はＳ極の一方が第１ヨーク１２側に向き、他方が第２ヨーク１４側に向くように配置されている。
スライド部材２２は、コの字型を呈し、両端のＬ字型に折れ曲がった部分は、第１ヨーク１２及び第２ヨーク１４の側端に摺動可能に係止されている。従って、摘み２２ｂをつかんでスライド部材２２を長手方向に沿って移動させると、永久磁石１８を矢印Ｂ方向に沿って移動させることができる。 In the example shown in FIG. 1, the permanent magnet 18 is fixed in a protrusion 22 a provided on the lower surface of the slide member 22. The permanent magnet 18 is arranged such that one of the N pole and the S pole faces the first yoke 12 side and the other faces the second yoke 14 side.
The slide member 22 has a U-shape, and the portions bent into L-shapes at both ends are slidably locked to the side ends of the first yoke 12 and the second yoke 14. Accordingly, when the slider 22 is moved along the longitudinal direction by grasping the knob 22b, the permanent magnet 18 can be moved along the arrow B direction.

永久磁石１８の材質は、特に限定されるものではなく、種々の材料を用いることができる。永久磁石１８に用いられる材料としては、具体的には、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｎｉ−Ａｌ合金（アルニコ）、Ｆｅ−Ｃｒ−Ｃｏ合金、希土類磁石合金（例えば、ＳｍＣｏ５、Ｎｄ２Ｆｅ１４Ｂなど）等がある。 The material of the permanent magnet 18 is not particularly limited, and various materials can be used. The material used in the permanent magnet 18, specifically, Fe-Co-Ni-Al alloy (Alnico), Fe-Cr-Co alloy, a rare earth magnet alloy (e.g., such as SmCo 5, Nd 2 Fe 14 B ) Etc.

なお、図１に示す例において、第１ヨーク１２、第２ヨーク１４及び永久磁石１８は、いずれもほぼ同一表面上にあるが、これらは、必ずしも、同一平面上にある必要はない。また、第１ヨーク１２及び第２ヨークは、互いに非対称になっているが、対称の形状を有するものでも良い。さらに、永久磁石１８を移動させる代わりに、永久磁石１８を固定し、第１ヨーク１２及び第２ヨーク１４を移動させるようにしても良い。
要は、永久磁石１８を第１ヨーク１２及び第２ヨーク１４に対して相対的に移動させることによって、永久磁石１８と第１ヨーク１２及び第２ヨーク１４との距離を増減させ、これによって第１ヨーク１２及び第２ヨーク１４の先端に発生する磁界を変化させることできればよい。従って、このような機能を奏するように、第１ヨーク１２、第２ヨーク１３及び永久磁石１８の空間配置、第１ヨーク１２及び第２ヨークの形状、永久磁石１８の移動方向等を定めるのが好ましい。 In the example shown in FIG. 1, the first yoke 12, the second yoke 14, and the permanent magnet 18 are all on substantially the same surface, but they do not necessarily have to be on the same plane. The first yoke 12 and the second yoke are asymmetric with each other, but may have a symmetric shape. Further, instead of moving the permanent magnet 18, the permanent magnet 18 may be fixed and the first yoke 12 and the second yoke 14 may be moved.
In short, by moving the permanent magnet 18 relative to the first yoke 12 and the second yoke 14, the distance between the permanent magnet 18 and the first yoke 12 and the second yoke 14 is increased or decreased. It is sufficient if the magnetic fields generated at the tips of the first yoke 12 and the second yoke 14 can be changed. Therefore, the spatial arrangement of the first yoke 12, the second yoke 13 and the permanent magnet 18, the shapes of the first yoke 12 and the second yoke, the moving direction of the permanent magnet 18 and the like are determined so as to achieve such a function. preferable.

図２に、磁気変換素子１６周辺の拡大斜視図を示す。上述した各種磁気変換素子１６を用いて磁界変化を電気的変化として出力するためには、その種類に応じて、磁界の印加方向を最適化する必要がある。   FIG. 2 is an enlarged perspective view around the magnetic transducer 16. In order to output a magnetic field change as an electrical change using the various magnetic transducers 16 described above, it is necessary to optimize the application direction of the magnetic field according to the type.

例えば、磁気変換素子１６がホール素子１６ａである場合、図２（ａ）に示すように、電流Ｉは、ホール素子１６ａの面内方向に流し、磁界Ｈは、電流Ｉが流れる面に対して垂直方向に作用させる必要がある。このように磁界Ｈを作用させると、周知のように、電流Ｉ方向及び磁界Ｈ方向に対して垂直方向に電位差ＶＨ（ホール電圧）が発生する。このホール電圧ＶＨを出力信号として取り出す。従って、ホール素子１６ａは、図２（ｂ）に示すように、電流Ｉが流れる面と、第１ヨーク１２及び第２ヨーク１４の先端面とが平行となるように、ヨーク先端に配置する必要がある。 For example, when the magnetic transducer 16 is the Hall element 16a, as shown in FIG. 2A, the current I flows in the in-plane direction of the Hall element 16a, and the magnetic field H is applied to the surface through which the current I flows. It is necessary to act in the vertical direction. As described above, when the magnetic field H is applied, a potential difference V H (Hall voltage) is generated in a direction perpendicular to the current I direction and the magnetic field H direction. Retrieve this Hall voltage V H as the output signal. Therefore, as shown in FIG. 2B, the Hall element 16a needs to be arranged at the tip of the yoke so that the surface through which the current I flows and the tip surfaces of the first yoke 12 and the second yoke 14 are parallel to each other. There is.

また、例えば、磁気変換素子１６が磁気抵抗効果（ＭＲ）素子１６ｂである場合、図２（ｃ）に示すように、電流Ｉは、薄膜状のＭＲ素子１６ｂの面内方向に流し、磁界Ｈは、薄膜状のＭＲ素子１６ｂの面内方向であって、電流方向に対して垂直方向に作用させる必要がある。このように磁界Ｈを作用させると、電流方向の電気抵抗が変化する。
この場合、ＭＲ素子１６ｂに定電流を流すと、両端の電圧Ｖが変化するので、これを出力信号として取り出すことができる。また、ＭＲ素子１６ｂを用いてブリッジ回路を組み、ブリッジ回路の両端に定電圧を印加した状態でＭＲ素子１６ｂに磁界Ｈを作用させると、磁界Ｈの大きさに応じて、ブリッジ回路の中点電位が変化する。これを出力信号として取り出すこともできる。 Further, for example, when the magnetic transducer element 16 is a magnetoresistive effect (MR) element 16b, the current I flows in the in-plane direction of the thin film MR element 16b as shown in FIG. Needs to be applied in the in-plane direction of the thin film MR element 16b and in a direction perpendicular to the current direction. When the magnetic field H is applied in this way, the electric resistance in the current direction changes.
In this case, when a constant current is passed through the MR element 16b, the voltage V at both ends changes, and this can be taken out as an output signal. Further, when a bridge circuit is assembled using the MR element 16b and the magnetic field H is applied to the MR element 16b with a constant voltage applied to both ends of the bridge circuit, the midpoint of the bridge circuit is determined according to the magnitude of the magnetic field H. The potential changes. This can be taken out as an output signal.

従って、図２（ｄ）に示すように、基板（例えば、ポリイミド基板）２６表面に対して平行にＭＲ素子１６ｂを固定し、これを、電流Ｉ方向と磁界Ｈ方向とが互いに垂直になるように、第１ヨーク１２及び第２ヨーク１４の先端側の端面に固定する必要がある。
あるいは、図２（ｅ）に示すように、ＭＲ素子１６ｂが固定された基板２６を、電流方向Ｉと磁界方向Ｈとが互いに垂直になるように、第１ヨーク１２及び第２ヨーク１４の先端側側面に固定しても良い。
なお、図示はしないが、磁気変換素子１６が巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ）素子である場合も、同様である。 Therefore, as shown in FIG. 2D, the MR element 16b is fixed in parallel to the surface of the substrate (for example, polyimide substrate) 26, and the current I direction and the magnetic field H direction are perpendicular to each other. Furthermore, it is necessary to fix to the end surfaces of the first yoke 12 and the second yoke 14 on the front end side.
Alternatively, as shown in FIG. 2 (e), the tips of the first yoke 12 and the second yoke 14 are placed on the substrate 26 on which the MR element 16b is fixed so that the current direction I and the magnetic field direction H are perpendicular to each other. It may be fixed to the side surface.
Although not shown, the same applies when the magnetic transducer 16 is a giant magnetoresistive (GMR) element.

また、フラックスゲート（ＦＧ）素子は、図示はしないが、直線状の２つの高透磁率磁芯を平行に配置し、かつ、励磁コイルに交流を流して互いに反平行に交流磁化させたものである。検出コイルは、２つの高透磁率磁芯を囲むように配置される。この２つの高透磁率磁芯に対して平行に外部磁界が作用すると、２つの高透磁率磁芯に流れる磁束が変化する。この磁束の変化量を検出コイルの誘起起電力の変化量として取り出す。従って、磁気変換素子１６として、ＦＧ素子を用いる場合には、図示はしないが、２つの高透磁率磁芯と磁界Ｈ方向とが平行になるように、第１ヨーク１２及び第２ヨーク１４の間に固定する必要がある。   The fluxgate (FG) element is not shown in the figure, but two linear high permeability magnetic cores are arranged in parallel, and alternating current is passed through the exciting coil and AC magnetized antiparallel to each other. is there. The detection coil is disposed so as to surround the two high permeability magnetic cores. When an external magnetic field acts in parallel with the two high permeability cores, the magnetic flux flowing through the two high permeability cores changes. The amount of change in the magnetic flux is taken out as the amount of change in the induced electromotive force of the detection coil. Therefore, when an FG element is used as the magnetic conversion element 16, although not illustrated, the first yoke 12 and the second yoke 14 are arranged so that the two high permeability cores and the magnetic field H direction are parallel to each other. It is necessary to fix between.

また、磁気インピーダンス効果（ＭＩ）素子は、円柱状軟磁性体の端面から高周波電流を直接通電した場合において、外部磁界Ｈが高周波電流と同一方向から作用することによって、電流の実質的通路断面積である表皮深さが外部磁界Ｈにより変化するため抵抗値が変化する。さらに、透磁率が変化することによりインダクタンスも変化するので、結果として外部磁界Ｈに対して大きなインピーダンス変化として現れる。従って、磁気変換素子１６として、ＭＩ素子を用いる場合には、図示はしないが、ＭＩ素子に流れる高周波電流と磁界Ｈ方向が同一となるように、第１ヨーク１２及び第２ヨーク１４の間に固定する必要がある。   In addition, the magneto-impedance effect (MI) element has a substantial cross-sectional area of current when an external magnetic field H acts in the same direction as the high-frequency current when a high-frequency current is directly applied from the end face of the cylindrical soft magnetic material. Since the skin depth is changed by the external magnetic field H, the resistance value changes. Furthermore, since the inductance also changes as the magnetic permeability changes, the result appears as a large impedance change with respect to the external magnetic field H. Accordingly, when an MI element is used as the magnetic conversion element 16, although not shown, the high-frequency current flowing through the MI element and the magnetic field H direction are the same between the first yoke 12 and the second yoke 14. Need to be fixed.

図３（ａ）に、磁気変換素子１６としてホール素子１６ａを用いた場合の回路図の一例を示す。図３（ａ）において、ホール素子１６ｂの上下端には、所定の電流を流すための定電圧回路３２が接続される。また、ホール素子１６ａの左右端には、ホール電圧ＶＨを検出し、かつ、増幅するための差動増幅回路３４が接続される。さらに、差動増幅回路３４は、増幅率可変回路３６に接続されている。 FIG. 3A shows an example of a circuit diagram when the Hall element 16 a is used as the magnetic transducer 16. In FIG. 3A, a constant voltage circuit 32 for flowing a predetermined current is connected to the upper and lower ends of the Hall element 16b. Further, the left and right ends of the Hall elements 16a, detects the Hall voltage V H, and a differential amplifier circuit 34 for amplifying are connected. Further, the differential amplifier circuit 34 is connected to an amplification factor variable circuit 36.

定電圧回路３２を介してホール素子１６ａに所定の電流を流し、この状態でホール素子１６ａに外部磁界Ｈが作用すると、外部磁界Ｈに大きさに応じてホール電圧ＶＨが変動する。このホール電圧ＶＨを差動増幅回路３４で検出し、これを増幅して増幅率可変回路３６に出力する。増幅率可変回路３６においては、ホール電圧ＶＨの変化に対応して入力信号を増幅させ、増幅された信号を出力する。 When a predetermined current is passed through the Hall element 16a via the constant voltage circuit 32 and an external magnetic field H acts on the Hall element 16a in this state, the Hall voltage VH varies depending on the magnitude of the external magnetic field H. The Hall voltage V H is detected by the differential amplifier circuit 34, amplified and output to the variable gain circuit 36. In the variable amplification factor circuit 36, the input signal is amplified in response to the change in the Hall voltage VH , and the amplified signal is output.

また、図３（ｂ）に、磁気変換素子１６としてブリッジ回路１６ｃを用いた場合の回路図一例を示す。図３（ｂ）において、ブリッジ回路１６ｃは、２個のＭＲ素子１６ｂ、１６ｂと、２個の参照抵抗３８、３８からなる。各ＭＲ素子１６ｂ、１６ｂは、それぞれ、磁界感応方向が互いに平行になるように配置されている。ブリッジ回路１６ｃの一端には、定電圧電源（Ｖ）４０が接続され、その他端は、アースされている。また、ブリッジ回路１６ｃの２個の中点は、それぞれ、差動増幅回路３４に接続されている。さらに、差動増幅回路３４は、増幅率可変回路３６に接続されている。   FIG. 3B shows an example of a circuit diagram when a bridge circuit 16 c is used as the magnetic transducer 16. In FIG. 3B, the bridge circuit 16c is composed of two MR elements 16b and 16b and two reference resistors 38 and 38. The MR elements 16b and 16b are arranged so that their magnetic field sensitive directions are parallel to each other. A constant voltage power supply (V) 40 is connected to one end of the bridge circuit 16c, and the other end is grounded. The two midpoints of the bridge circuit 16c are connected to the differential amplifier circuit 34, respectively. Further, the differential amplifier circuit 34 is connected to an amplification factor variable circuit 36.

ブリッジ回路１６ｃの両端に定電圧を印加し、この状態でＭＲ素子１６ｂ、１６ｂに外部磁界Ｈが作用すると、外部磁界Ｈの大きさに応じて、ブリッジ回路１６ｃの中点電位が変動する。この中点電位の差を差動増幅回路３４で検出し、これを増幅して増幅率可変回路３６に出力する。増幅率可変回路３６においては、中点電位の変動に対応して入力信号を増幅させ、増幅された信号を出力する。   When a constant voltage is applied to both ends of the bridge circuit 16c and the external magnetic field H acts on the MR elements 16b and 16b in this state, the midpoint potential of the bridge circuit 16c varies according to the magnitude of the external magnetic field H. The difference between the midpoint potentials is detected by the differential amplifier circuit 34, amplified and output to the variable gain circuit 36. In the variable amplification factor circuit 36, the input signal is amplified in response to fluctuations in the midpoint potential, and the amplified signal is output.

磁気変換素子１６として他の素子を用いた場合も同様であり、検出された電気的変化を、差動増幅回路などを用いて増幅し、これを制御信号として出力させればよい。   The same applies to the case where another element is used as the magnetic conversion element 16, and the detected electrical change may be amplified using a differential amplifier circuit or the like and output as a control signal.

次に、ヨークの形状と出力特性について説明する。図４に、非接触型可変抵抗器１０の平面図を示す。幅が一様である第１ヨーク１２と、直角三角形状の平面形状を有する第２ヨーク１４との間において、永久磁石１８をｘ０からｘ１まで移動させると、永久磁石１８−第１ヨーク１２間距離は、ｌ１〜ｌ' １の間で変化する。同様に、永久磁石１８−第２ヨーク１４間距離は、ｌ２〜ｌ' ２の間で変化する。磁石センサー間距離をｌ（＝ｌ１＋ｌ２）とおくと、磁石センサー間距離ｌが短くなるに伴い、ヨーク先端に発生する磁界強度は大きくなる。 Next, the shape and output characteristics of the yoke will be described. FIG. 4 shows a plan view of the non-contact variable resistor 10. A first yoke 12 width is uniform, between the second yoke 14 having a right-angled triangle shape in plan view, move the permanent magnet 18 from x 0 to x 1, the permanent magnet 18 first yoke The distance between 12 varies between l 1 and l ′ 1 . Similarly, the distance between the permanent magnet 18 and the second yoke 14 varies between l 2 and l ′ 2 . When the distance between the magnet sensors is set to l (= l 1 + l 2 ), the magnetic field intensity generated at the tip of the yoke increases as the distance between the magnet sensors 1 decreases.

例えば、ストローク（＝ｘ１−ｘ０）を１００ｍｍとし、このストロークで磁石センサ間距離ｌが２〜１０ｍｍまで変化するように、第２ヨーク１４に傾斜を付けた場合、ヨーク先端の磁界強度は、図５に示すように、磁石センサー間距離ｌが増加するに伴い、下に凸の曲線を描いて減少する。これは、磁界の強さは、一般に、距離の自乗に反比例して減衰するためである。
なお、図５は、第１ヨーク１２及び第２ヨーク１４の材料として、厚さ４ｍｍの熱処理を施したパーメンジュール（ＦｅＣｏ）を用い、永久磁石１８として、直径５ｍｍ、高さ１０ｍｍのＳｍＣｏ系焼結磁石を用いた場合の結果である。 For example, when the stroke (= x 1 −x 0 ) is 100 mm and the second yoke 14 is inclined so that the distance 1 between the magnet sensors changes from 2 to 10 mm in this stroke, the magnetic field strength at the tip of the yoke is As shown in FIG. 5, as the inter-magnet sensor distance l increases, it decreases with a downwardly convex curve. This is because the strength of the magnetic field generally attenuates in inverse proportion to the square of the distance.
In FIG. 5, permendur (FeCo) subjected to heat treatment with a thickness of 4 mm is used as the material of the first yoke 12 and the second yoke 14, and the SmCo system having a diameter of 5 mm and a height of 10 mm is used as the permanent magnet 18. It is a result at the time of using a sintered magnet.

一方、図６に、磁界強度とＭＲ素子１６ｂの抵抗値との関係の一例を示す。
図６に示すように、ＭＲ素子１６ｂは、磁界強度が大きくなるに伴い、抵抗値が下に凸の曲線を描いて減少する特性を示す。従って、このような特性を示すＭＲ素子１６ｂを、図４に示す形状を有する第１ヨーク１２及び第２ヨーク１４の先端に固定すると、図７に示すように、磁石センサー間距離ｌが増減するに伴い、ＭＲ素子１６ｂの抵抗値はほぼ直線的に変化する。すなわち、両者を組み合わせることによって、ストロークの変化に伴い、抵抗値がほぼ直線的に変化する可変抵抗器が得られる。 On the other hand, FIG. 6 shows an example of the relationship between the magnetic field strength and the resistance value of the MR element 16b.
As shown in FIG. 6, the MR element 16b shows a characteristic that the resistance value decreases in a downwardly convex curve as the magnetic field strength increases. Therefore, when the MR element 16b having such characteristics is fixed to the tips of the first yoke 12 and the second yoke 14 having the shape shown in FIG. 4, the distance l between the magnet sensors increases and decreases as shown in FIG. Accordingly, the resistance value of the MR element 16b changes almost linearly. That is, by combining the two, a variable resistor whose resistance value changes almost linearly with a change in stroke can be obtained.

これに対し、ホール素子１６ａは、図示はしないが、磁界強度の変化に伴い、ホール電圧ＶＨが直線的に変化するという性質を持つ。そのため、図４に示す形状を有する第１ヨーク１２及び第２ヨーク１４と、ホール素子１６ａとを組み合わせても、磁石センサー間距離ｌの変化（すなわち、ストロークの変化）に応じて直線的にホール電圧ＶＨを変化させることはできない。
しかしながら、図５に示す曲線の逆関数となるように、第２ヨーク１４の永久磁石１８側の形状に膨らみを持たせると、ストロークが増減するに伴い、ヨーク先端に発生する磁界強度を直線的に変化させることができる。そのため、このような形状を有するヨークとホール素子１６ａとを組み合わせると、ストロークの変化に応じて、直線的にホール電圧ＶＨが変化する可変抵抗器が得られる。 In contrast, the Hall element 16a, although not shown, with a change in magnetic field strength, has a property that the Hall voltage V H is changed linearly. Therefore, even if the first yoke 12 and the second yoke 14 having the shape shown in FIG. 4 and the Hall element 16a are combined, the holes linearly according to the change in the distance l between magnet sensors (that is, the change in stroke). The voltage V H cannot be changed.
However, if the shape of the second magnet 14 on the permanent magnet 18 side is swollen so as to be an inverse function of the curve shown in FIG. 5, the magnetic field strength generated at the tip of the yoke increases linearly as the stroke increases or decreases. Can be changed. Therefore, when the yoke having such a shape is combined with the Hall element 16a, a variable resistor in which the Hall voltage VH changes linearly according to a change in stroke can be obtained.

ストロークの変化に応じて、電気的変化を反比例的、指数関数的、あるいは、対数関数的に変化させる場合も同様であり、磁気変換素子１６の出力特性に応じて、第１ヨーク１２及び第２ヨークの形状を最適化すれば、任意の出力特性を有する非接触型可変抵抗器１０が得られる。   The same applies to the case where the electrical change is changed in inverse proportion, exponential function, or logarithmic function in accordance with the change in the stroke, and the first yoke 12 and the second yoke 12 in accordance with the output characteristics of the magnetic transducer 16. If the shape of the yoke is optimized, the non-contact variable resistor 10 having an arbitrary output characteristic can be obtained.

以上、本発明の実施の形態について詳細に説明したが、本発明は、上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改変が可能である。   The embodiment of the present invention has been described in detail above, but the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.

例えば、図４において、第２ヨーク１４の幅は、先端側に近づくにつれて単調に増加しているが、第２ヨーク１４の途中に平行部を設けても良い。第２ヨーク１４の途中に平行部を設けると、永久磁石１８が平行部にある間は、磁界が変化しないので、操作者は、摘みの位置を目視で確認しなくても、永久磁石１８が平行部にあることを容易に知ることができる。この方法は、本発明に係る非接触式可変抵抗器を音楽ミキサに応用する場合に特に有効である。   For example, in FIG. 4, the width of the second yoke 14 monotonously increases as it approaches the tip side, but a parallel portion may be provided in the middle of the second yoke 14. If the parallel portion is provided in the middle of the second yoke 14, the magnetic field does not change while the permanent magnet 18 is in the parallel portion. You can easily know that they are in the parallel part. This method is particularly effective when the non-contact variable resistor according to the present invention is applied to a music mixer.

本発明に係る非接触式可変抵抗器は、ラジオ、オーディオ、音楽ミキサ等の音響機器、テレビ、ビデオ等の画像機器、通信機器、照明機器等、各種電気機器用の可変抵抗器として使用することができる。   The non-contact variable resistor according to the present invention is used as a variable resistor for various electrical devices such as radio equipment, audio equipment such as audio equipment, music mixers, imaging equipment such as television and video, communication equipment, lighting equipment, etc. Can do.

図１（ａ）は、本発明の一実施の形態に係る非接触式可変抵抗器の分解斜視図、図１（ｂ）は、そのＡ−Ａ’線断面図である。FIG. 1A is an exploded perspective view of a non-contact variable resistor according to an embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line A-A ′. ヨーク先端への磁気変換素子の取り付け方法の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the attachment method of the magnetic conversion element to the yoke front-end | tip. 図３（ａ）は、磁気変換素子としてホール素子を用いた場合の回路図の一例を示す図であり、図３（ｂ）は、磁気変換素子としてＭＲ素子を用いた場合の回路図の一例を示す図である。FIG. 3A is a diagram showing an example of a circuit diagram when a Hall element is used as the magnetic transducer, and FIG. 3B is an example of a circuit diagram when an MR element is used as the magnetic transducer. FIG. ヨークの形状と、ストロークｘと、磁石センサー間距離ｌとの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the shape of a yoke, the stroke x, and the distance l between magnet sensors. 図４に示す形状を有するヨークの磁石センサー間距離と磁界強度との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the distance between magnet sensors of the yoke which has the shape shown in FIG. 4, and magnetic field intensity. 外部磁界の強度とＭＲ素子の抵抗値との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the intensity | strength of an external magnetic field, and the resistance value of MR element. 図４に示す形状を有するヨークと図６に示す特性を有するＭＲ素子とを組み合わせた非接触式可変抵抗器の磁石センサー間距離と抵抗値との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the distance between magnet sensors of a non-contact-type variable resistor which combined the yoke which has the shape shown in FIG. 4, and the MR element which has the characteristic shown in FIG. 6, and resistance value.

符号の説明Explanation of symbols

１０ 非接触式可変抵抗器
１２ 第１ヨーク
１４ 第２ヨーク
１６ 磁気変換素子
１６ａ ホール素子
１６ｂ ＭＲ素子
１８ 永久磁石
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Non-contact-type variable resistor 12 1st yoke 14 2nd yoke 16 Magnetic conversion element 16a Hall element 16b MR element 18 Permanent magnet

Claims (3)

軟磁性材料からなる第１ヨークと、
軟磁性材料からなり、かつ、その先端及び開放端がそれぞれ前記第１ヨークの先端及び開放端に対向するように配置された第２ヨークと、
前記第１ヨーク及び前記第２ヨークの先端に設けられ、かつ、前記第１ヨーク及び前記第２ヨークの先端に発生する磁界変化を電圧変化、電流変化、電気抵抗変化又はインピーダンス変化として出力する磁気変換素子と、
前記第１ヨーク及び／又は前記第２ヨークと磁極との距離が増減するように、前記第１ヨーク及び前記第２ヨークと接触させることなく、前記第１ヨーク及び前記第２ヨークに対して相対的に移動する永久磁石とを備えた非接触式可変抵抗器。 A first yoke made of a soft magnetic material;
A second yoke made of a soft magnetic material and disposed so that the tip and the open end thereof are opposed to the tip and the open end of the first yoke, respectively;
Magnetic field that is provided at the tips of the first yoke and the second yoke and outputs a magnetic field change generated at the tips of the first yoke and the second yoke as a voltage change, a current change, an electrical resistance change, or an impedance change. A conversion element;
Relative to the first yoke and the second yoke without being in contact with the first yoke and the second yoke so that the distance between the first yoke and / or the second yoke and the magnetic pole is increased or decreased. Non-contact variable resistor with a permanently moving permanent magnet. 前記第１ヨーク及び前記第２ヨークは、同一平面上にあり、かつ、その開放端から先端に向かうに伴い、前記第１ヨーク−前記第２ヨーク間の距離が漸増又は漸減するようにその形状が定められ、
前記永久磁石は、前記第１ヨーク及び前記第２ヨークの先端側から開放端側に向かって又は開放端側から先端側に向かって、相対的に移動するものである請求項１に記載の非接触式可変抵抗器。 The first yoke and the second yoke are on the same plane and have a shape such that the distance between the first yoke and the second yoke gradually increases or decreases as the distance from the open end toward the tip end increases. Is established,
2. The non-permanent magnet according to claim 1, wherein the permanent magnet moves relatively from the front end side of the first yoke and the second yoke toward the open end side or from the open end side toward the front end side. Contact type variable resistor. 前記磁気変換素子は、ホール素子、磁気抵抗効果（ＭＲ）素子、巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ）素子、フラックスゲート（ＦＧ）素子、又は、磁気インピーダンス効果（ＭＩ）素子である請求項１又は２に記載の非接触式可変抵抗器。
The magnetic conversion element is a Hall element, a magnetoresistive effect (MR) element, a giant magnetoresistive effect (GMR) element, a fluxgate (FG) element, or a magnetoimpedance effect (MI) element. Non-contact variable resistor as described.
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