JP4556374B2 - 非接触型位置センサ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気の変化により被検出物の回転角度または位置を検出する非接触型位置センサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種の非接触型位置センサとしては、特開平２−２４０５８５号公報に開示されたものが知られている。
【０００３】
以下、従来の非接触型位置センサについて、図面を参照しながら説明する。
【０００４】
図３４は従来の非接触型位置センサの分解斜視図、図３５は同非接触型位置センサの側断面図である。
【０００５】
従来の非接触型位置センサは、磁石１を固着した第１の磁性体２と、一端部３ａが第１の磁性体２の一端部２ａと対向する位置に設けられた第２の磁性体３を有する。磁気検出素子４は磁性体３の側面に設けられるとともに、前記磁石１と対向する位置に設けられている。樹脂製のケース５は、磁石１、磁性体２、磁性体３および磁気検出素子４を内側に収納するとともに、コネクタ部６を有する。コネクタ端子７の一端は前記磁気検出素子４から引き出されたリード端子８と電気的に接続されている。樹脂製の蓋９は前記ケース５の開口部を閉塞している。
【０００６】
以上のように構成された従来の非接触型位置センサについて、次にその動作を説明する。
【０００７】
上記従来の非接触型位置センサは、図３５に示す様に磁性体２の一端部２ａと磁性体３の一端部３ａが対向するギャップ部および磁石１と磁気検出素子４が対向するギャップ部に、磁力線シャッタ１０ｂが挿入されている。磁力線シャッタ１０ｂは被検出物の回動軸（図示せず）に取り付けられ、かつ被検出部材１０ａと一体に回転する。この磁力線シャッタ１０ｂのラジアル方向への移動により磁気検出素子４に到達する磁石１の磁束密度が変化する。この磁束密度の変化を磁気検出素子４により出力信号として出力し、そしてこの出力信号をリード端子８およびコネクタ端子７を介してコンピュータ等に出力し、被検出部材１０ａの回転角度を検出するものである。
【０００８】
上記従来の構成においては、磁性体２の一端部２ａと磁性体３の一端部３ａとの間のギャップ部、および磁石１と磁気検出素子４との間のギャップ部に磁力線シャッタ１０ｂが挿入される構成となっている。このため、回動軸が偏芯した場合、回動軸の先端部に取り付けられた磁力線シャッタ１０ｂのギャップ部への挿入度合は大きく変動する。このように挿入度合が大きく変動すると、磁力線シャッタ１０ｂで磁気検出素子４に対する磁束をオン、オフさせる非接触型位置センサでは、回動軸の回転角度の検出が正確に行えないという課題を有していた。
【０００９】
また、従来の非接触型位置センサは回動軸の先端部側に垂直方向に磁力線シャッタ１０ｂを取り付けた構成であるため、構成的にも複雑になる。また、非接触型位置センサを被検出物に精度良く組み付けるためには、両者を近接させて組み付けることが必要である。しかし、磁束シャッタの存在により、非接触型位置センサを被検出物の近傍に容易に組み付けることができないという課題を有していた。
【００１０】
さらに、上記従来の構成においては磁石１および磁気検出素子４との間に磁力線シャッター１０ｂが挿入され回転する構成となっているため、出力特性にヒステリシスが生じてしまうという課題を有していた。すなわち、磁力線シャッター１０ｂが磁石１の磁力線により電磁誘導され、結果として、図３６（ａ）に示すように、磁力線シャッター１０ｂが正方向に回転する場合には磁力線シャッター１０ｂがＮ極の磁気を帯びる。逆に、磁力線シャッター１０ｂが逆方向に回転する場合には図３６（ｂ）に示すように、磁力線シャッター１０ｂがＳ極の磁気を帯びる。このため、磁力線シャッター１０ｂの回転方向により磁気検出素子４に加わる磁力線が変化する。これにより、被検出部材１０ａの正方向への回転と逆方向への回転とでは出力が変化して、出力特性にヒステリシスが生じてしまう。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記従来の課題を解決するもので、被検出物の回動軸が偏芯した場合でも被検出物の回動軸の移動量を微小に抑えることができ、その回転角度の検出が正確に行えるとともに、非接触型位置センサを被検出物の回動軸に組み付ける場合に、両者を近接させて容易に組み付けることができる非接触型位置センサを提供することを目的とするものである。
【００１２】
さらに、本発明は、被検出物の正方向および逆方向の回転により出力信号にヒステリシスが生じるということのない特性の向上した非接触型位置センサを提供することを目的とするものである。
【００１３】
さらに、本発明は、出力の直線性に優れた非接触型位置センサを提供することを目的とするものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の非接触型位置センサは、少なくとも１個の磁石および磁気的に連続した磁性体とから構成された磁気回路と、磁気回路中に配置された少なくとも１個の磁気検出素子と、磁気回路中に配置された被検出物とから構成されたものである。本発明の非接触型位置センサは、磁気回路中に配置された被検出物の回転または移動による磁気検出素子の出力変化を検出し、被検出物の位置を検出するものである。
【００１５】
さらに、本発明の他の実施形態の非接触型位置センサは、磁気的に閉回路の磁性体と、閉回路の磁性体の内側に配置された２つの磁石とから構成されている。磁気検出素子は閉回路の磁性体の内側に配置され、被検出物が前記２つの磁石の間に配置されたものである。
【００１６】
本発明のさらに他の実施形態の非接触型位置センサは、前記磁気回路が、第１のＵ字形状の磁性体と、第２のＵ字形状の磁性体と、２つの磁石とから構成されている。２つの磁石は上下に配置された２つのＵ字形状の磁性体の間に配置され、磁気検出素子は、２つのＵ字形状の磁性体の略中央部分の間に配置されている。被検出物は２つのＵ字形状の磁性体のＵの字の内部または、延長されたＵ字形状の磁性体の間に配置され、直動する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１における非接触型位置センサについて、図面を参照しながら説明する。
【００１８】
図１は本発明の実施の形態１における非接触型位置センサの蓋および回路基板を外した状態の上面図、図２は同非接触型位置センサの側断面図である。
【００１９】
図１、図２において、Ｌ字形状の第１の磁性体２４は磁石２１のＮ極２２に当接している。Ｌ字形状の第２の磁性体２５は磁石２１のＳ極２３に当接している。このように磁石２１は第１の磁性体２４および第２の磁性体２５により両側から挟持されている。磁気検出素子２６は第２の磁性体２５のＬ字形状の先端部２５ａと対向するように、第１の磁性体２４のＬ字形状の先端部２４ａに固着されている。磁気検出素子２６には例えばホール素子が使用される。ホール素子以外の磁気検出素子２６として、磁気抵抗効果素子（ＭＲ素子）や巨大磁気抵抗効果素子（ＧＭＲ素子またはＣＭＲ素子）も使用できる。これらの磁気抵抗効果素子はホール素子に比較して出力は小さいが、抵抗温度特性に優れている。回路基板２７には電子部品からなる処理回路２８が設けられている。処理回路２８は磁気検出素子２６にリード端子２６ａを介して電気的に接続され、前記磁気検出素子２６で生じた出力信号を出力電圧に変換するものである。樹脂製のケース２９には孔２９ａを設けており、かつこの孔２９ａの上面には、磁性体２４の先端部２４ａおよび磁性体２５の先端部２５ａの端面が露出している。ケース２９は磁石２１、磁性体２４、磁性体２５および回路基板２７を内側に収納している。ケース２９は外側面にコネクタ部３０を有し、コネクタ部３０にはコネクタ端子３１が一体に設けられている。コネクタ端子３１は一端を処理回路２８と電気的に接続するとともに、他端を外方に向かって突出している。樹脂製の蓋３２はケース２９の開口部を閉塞している。
【００２０】
次に、以上のように構成された非接触型位置センサの組立方法を説明する。
【００２１】
まず、予め準備された磁石２１のＮ極およびＳ極に磁性体２４および磁性体２５を接着剤等により固着し、磁性体２４および磁性体２５により磁石２１を挟持する。
【００２２】
次に、磁性体２４のＬ字形状の先端部２４ａに磁気検出素子２６を貼り付けた後、磁性体２４、磁性体２５および磁石２１を予め孔２９ａを設けたケース２９に収納する。
【００２３】
次に、ケース２９内の磁性体２４、磁性体２５および磁石２１の上面に予め処理回路２８を形成した回路基板２７を載置する。
【００２４】
次に、磁気検出素子２６のリード端子２６ａと処理回路２８とをはんだ付けにより電気的に接続した後、処理回路２８とコネクタ端子３１とをはんだ付けにより電気的に接続する。
【００２５】
最後に、ケース２９の開口部を蓋３２で閉塞する。
【００２６】
以上のように構成され、かつ組み立てられた非接触型位置センサについて、次にその動作を図面を参照しながら説明する。
【００２７】
図３は実施の形態１の非接触型位置センサの孔に被検出物の回動軸を挿入した状態を示す断面図である。このように本発明の非接触型位置センサは被検出物を直接挿入してその角度、位置などを直接測定することが最大の特徴である。
【００２８】
図３において、回動軸３３はケース２９の孔２９ａに挿入され、かつ回動軸３３の先端部に設けた断面が扇形の扇形状部３４は磁性体２４の先端部２４ａと磁性体２５の先端部２５ａとの間に配置されている。
【００２９】
回動軸３３の回転に伴い、扇形状部３４が回転するため、この回転により、先端部２４ａと先端部２５ａとの間に形成される空隙内に生じる磁束密度が変化するものである。
【００３０】
すなわち、図４（ａ）に示す回動軸３３の扇形状部３４の回転角度を０度としたときは、磁束密度は図５に示すように約０．１５Ｔであるが、図４（ｂ）に示すように、回転角度が９０度のときは、磁束密度は図５に示すように約０．３２Ｔとなる。
【００３１】
本実施の形態では、先端部２４ａおよび先端部２５ａは磁石のＮ−Ｓ軸に対して傾斜させているため、先端部２４ａと先端部２５ａとの間の磁束密度は磁石２１に近づくにしたがって大きくなる。一方で、扇形状部３４が先端部２４ａと先端部２５ａとの間の空隙内に占める容積の変化速度が回動軸３３の回転角度とともに小さくなる。これにより、相手側回動軸３３の回転角度に伴う磁気検出素子２６を通過する磁束密度の直線性を向上させることができるものである。
【００３２】
そして磁束密度の変化を磁気検出素子２６により出力信号として検出し、処理回路２８により出力電圧に変換し、コネクタ端子３１を介してコンピュータ等に出力し、回動軸３３の回転角度を検出するものである。
【００３３】
上記のように本発明の実施の形態１においては、先端部２４ａと先端部２５ａとの間に形成される空隙内に回動軸３３を設け、この回動軸３３の回転角度により、先端部２４ａ，２５ａ間に形成される空隙内に生じる磁束密度を変化させる構成としている。このため、従来のような磁束シャッタ等の複雑な部材を設けることなく、回動軸３３の回転角度を容易に検出することができるものである。
【００３４】
また回動軸３３が偏芯した場合でも、従来のように回動軸の先端部に磁束シャッタを垂直方向に取り付けた構成ではないため、回動軸３３の移動量を微小に抑えることができる。これにより、回動軸３３の回転角度の検出も正確に行えるものである。そしてまた非接触型位置センサを被検出物に組み付ける場合に、従来のような磁束シャッタ等の複雑な部材がないため、両者を近接させて容易に組み付けることができるものである。
【００３５】
また上記実施の形態１においては、回動軸３３の空隙に位置する部分の断面形状を扇形状としているため、回動軸３３の回転角度により、先端部２４ａ，２５ａ間に形成される空隙の磁束密度は変化する。これにより、従来のような磁束シャッタ等の複雑な部材を必要とすることなく、相手側回動軸３３の回転角度を容易に検出することができるという効果を有するものである。
【００３６】
また上記実施の形態１において、非接触型位置センサに強い衝撃が加わった場合を考えてみると、本発明の非接触型位置センサにおいては、先端部２４ａと先端部２５ａをそれぞれ略Ｌ字形状にするとともに、磁性体２４および磁性体２５とを磁石２１に接するように設けているため、磁石２１は磁性体２４と磁性体２５とにより挟持されている。これにより、非接触型位置センサに強い衝撃が加わった場合でも、磁性体２４および磁性体２５と磁石２１とが強固に固着されているため、非接触型位置センサの耐衝撃性を向上させることができるものである。
【００３７】
なお、上記説明においては、回動軸３３のセンサ内の断面形状を扇形状としたが、断面形状を半円形状に構成した場合でも、実施の形態１と同様の効果を有するものである。
【００３８】
さらに、上記説明においては、磁気検出素子を１個使用する例について記載したが、２個の磁気検出素子を、磁性体の先端部２４ａおよび、先端部２５ａに設け、その出力の差を検出すれば、さらに高精度の測定が可能となる。
【００３９】
（実施の形態２）
以下、本発明の実施の形態２における非接触型位置センサについて図面を参照しながら説明する。
【００４０】
図６は本発明の実施の形態２の非接触型位置センサの蓋および回路基板を外した状態の上面図、図７は同非接触型位置センサの側断面図である。
【００４１】
図６、図７において、磁性体４４は略中央に磁石４１のＳ極４３を固着するとともに、磁性体４４の両端の先端部はＬ字形状になるように構成している。磁気検出素子４５は磁性体４４の一方の端部４４ａに貼り付けられている。この磁気検出素子４５は磁石４１のＮ極４２と端部４４ａとの間に形成される空隙内に生じた磁束密度を検出する。回路基板４６には処理回路４７が設けられており、処理回路４７は磁気検出素子４５にリード端子４８を介して電気的に接続され、磁気検出素子４５で生じた出力信号を出力電圧に変換する。樹脂製のケース４９は内側に磁石４１および磁性体４４を収納するとともに、底面に孔４９ａを有する。ケース４９は、コネクタ部５０を設けており、ケースと一体に設けられたコネクタ端子５１から処理回路４７に生じる出力電圧を出力する。樹脂製の蓋５２は前記ケース４９の開口部を閉塞している。
【００４２】
以上のように構成された実施の形態２における非接触型位置センサについて、次にその組立方法を説明する。
【００４３】
まず、予め準備された磁石４１のＳ極４３を磁性体４４の略中央に接着剤等により固着する。
【００４４】
次に、磁性体４４の一方の端部４４ａに磁気検出素子４５を貼り付けた後、磁性体４４および磁石４１を予め孔４９ａを設けたケース４９の内側に収納する。
【００４５】
次に、ケース４９の内側の磁性体４４および磁石４１の上面に予め処理回路４７を設置した回路基板４６を載置する。
【００４６】
次に、リード端子４８と処理回路４７とをはんだ付けにより電気的に接続した後、処理回路４７とコネクタ端子５１とをはんだ付けにより電気的に接続する。
【００４７】
最後に、ケース４９の開口部を蓋５２で閉塞する。
【００４８】
以上のように構成され、かつ組み立てられた実施の形態２における非接触型位置センサについて、次にその動作を図面を参照しながら説明する。
【００４９】
図８は実施の形態２の非接触型位置センサの孔４９ａに被検出物の回動軸５３を挿入した状態を示す断面図である。
【００５０】
図８において、回動軸５３は一方の端部４４ａ、他方の端部４４ｂおよび磁石４１のＮ極との間に形成される空隙内に配置されている。そして回動軸５３のセンサ内の断面がＩ形状となっている。本実施の形態においては、Ｉ形状部５４の回転により磁性体４４の先端部４４ａと磁石４１のＮ極との間に形成される空隙内に生じる磁束密度が変化するものである。
【００５１】
すなわち、図９（ａ）に示すＩ形状部５４の回転角度を０度としたとき、磁束密度は図１０に示すように約０．１５Ｔであるが、図９（ｂ）に示すように、回転角度が４５度のときは、磁束密度は図１０に示すように約０．４Ｔとなり、また図９（ｃ）に示すように、回転角度が９０度のときは、磁束密度は図１０に示すように約０．６７Ｔとなるものである。
【００５２】
上記実施の形態２においては、先端部４４ａと磁石４１のＮ極との間に形成される空隙に位置する回動軸５３の形状をＩ形状としている。このため、Ｉ形状部５４の長手方向の両端部が磁石４１および先端部４４ａの近傍に位置するときには他方の先端部４４ｂの近傍に回動軸５３が存在しないことになる。一方、Ｉ形状部５４の長手方向の両端部が磁石４１および他方の先端部４４ｂの近傍に位置するときには一方の先端部４４ａの近傍に回動軸５３が存在しないことになる。このように、一方の先端部４４ａの磁力が密になると他方の先端部４４ｂの磁力が疎となるため、回動軸５３の回転角度に伴う磁気検出素子４５を通過する磁束密度の直線性を向上させることができる。
【００５３】
このように、磁束密度の変化を磁気検出素子４５により出力信号として検出し、この出力信号を処理回路４７により出力電圧に変換し、コネクタ端子５１を介してコンピュータ等に出力し、相手側回動軸５３の回転角度を検出するものである。
【００５４】
上記実施の形態２においては、一方の端部４４ａ、他方の端部４４ｂおよび磁石４１のＮ極との間に形成される空隙内に回動軸５３を設け、この回動軸５３の回転角度により、前記空隙内に生じる磁束密度を変化させる構成としている。このため、従来の同種センサに比して、上記実施の形態１と同様の有利な効果を有する。
【００５５】
（実施の形態３）
以下、本発明の実施の形態３における非接触型位置センサについて、図面を参照しながら説明する。
【００５６】
図１１は本発明の実施の形態３における非接触型位置センサの分解斜視図、図１２は非接触型位置センサの蓋を外した状態の上面図、図１３は同非接触型位置センサの側断面図である。
【００５７】
図１１〜図１３において、第１の磁石６１は第２の磁石６４と対向するとともに、Ｕ字形状に構成された磁性体６７の一端部側の内側面にＮ極６２が固着されている。磁性体６７の他端部側の内側面には第２の磁石６４のＳ極６６が固着されている。本実施の形態においては、磁性体６７はＵ字形状に構成されているため、磁性体６７の一端部側に設けられた第１の磁石６１と磁性体６７の他端部側に設けられた第２の磁石６４とが磁力線に対して垂直に配設されることになる。これにより、磁気回路内を流れる磁力線が増加するため、非接触型位置センサの出力感度が向上するという効果を有するものである。
【００５８】
なお、本発明で述べるＵ字形状とは、一辺が欠けた四角形や、Ｃ字の形状を含むものであり、必ずしも厳密にＵ字を意味するものではない。
【００５９】
磁気検出素子６８は磁性体６７の中間部６９の内側面に設けている。そして本実施の形態においては、磁性体６７の中間部６９における磁気検出素子６８を設ける部分の厚みを磁気検出素子６８を設けない部分の厚みより小さくしている。このため、磁性体６７を流れる磁力線は磁気検出素子６８を設ける部分で集中されることになり、これにより、磁気検出素子６８を通過する磁力線の量がさらに増加する。このように、本実施の形態においては、非接触型位置センサの出力感度が向上するという効果を有するものである。
【００６０】
また磁性体６７の一端部側と他端部側は補強磁性体７０により磁気的に連続して接続されている。このように磁性体６７の一端部側と他端部側を接続する補強磁性体７０を設けると、一端部側と他端部側との間隙から外部に漏れようとする磁力線をこの補強磁性体７０により吸収して磁気回路を構成することができる。このため、磁気検出素子６８を通過する磁力線の量は増加することになり、非接触型位置センサの出力感度が向上するという効果を有するものである。
【００６１】
回路基板７１の上面にはコンデンサ等の電子部品７２からなる処理回路を設けており、処理回路は磁気検出素子６８にリード端子６８ａを介して電気的に接続され、磁気検出素子６８で生じた出力信号を出力電圧に変換する。樹脂製のケース７３は底面から上方に向かってスリット７４を設けた円筒部７５を有しており、かつこの円筒部７５の内側に空隙７６が設けられている。空隙７６には磁石６１のＳ極６３と磁石６４のＮ極６５および磁気検出素子６８が近接して設けられている。
【００６２】
また前記ケース７３の外底面には下方へ突出するようにコネクタ端子７７が設けられ、コネクタ端子７７は一端を回路基板と電気的に接続している。樹脂製の蓋７８はケース７３の開口部を閉塞している。
【００６３】
以上のように構成された実施の形態３の非接触型位置センサについて、次にその組立方法を説明する。
【００６４】
まず、予め準備された磁石６１のＮ極６２を磁性体６７の一端部側の内側面に接着剤等により固着した後、同様に磁石６４のＳ極６６を磁性体６７の他端部側の内側面に接着剤等により固着する。
【００６５】
次に、磁性体６７の一端部側の先端と他端部側の先端とを、補強磁性体７０により接着剤を使用して接続する。
【００６６】
次に、回路基板７１に磁気検出素子６８および電子部品７２を実装した後、はんだにより回路基板７１に磁気検出素子６８および電子部品７２を電気的に接続する。
【００６７】
次に、予めコネクタ端子７７を一体に成形したケース７３の内側に、磁石６１、磁石６４、磁性体６７、磁気検出素子６８、補強磁性体７０および回路基板７１を収納する。最後に、ケース７３の開口部を蓋７８で閉塞する。
【００６８】
以上のように構成され、かつ組み立てられた実施の形態３の非接触型位置センサについて、次にその動作を図面を参照しながら説明する。
【００６９】
図１４は実施の形態３における非接触型位置センサの空隙に被検出物の回動軸を挿入した状態を示す斜視図である。
【００７０】
図１４において、被検出物の回動軸７８はケース７３の円筒部７５に挿入され、かつ先端部に設けた断面が半円形状の半円形状部７９を有する。半円形状部７９は磁気検出素子６８と磁石６１および磁石６４との間に形成される空隙７６内に配置されている。このとき、本実施の形態においては、磁石６１および磁石６４の横幅を回動軸７８の直径に略一致させている。このため、磁石６１と磁石６４との間を通過する磁力線が回動軸７８のない部分を通過することはなくなり、これにより、非接触型位置センサの出力特性が向上するという効果を有する。
【００７１】
本実施の形態では、回動軸７８が回転すると、回動軸７８の半円形状部７９が回転するため、空隙７６内に生じる磁束密度が変化するものである。
【００７２】
すなわち、図１５（ａ）に示す回動軸７８の半円形状部７９の回転角度を０度としたとき、磁束密度は図１６に示すように約−４０ｍＴであるが、図１５（ｂ）に示す回転角度が４５度のときは、磁束密度は約０ｍＴ、図１５（ｃ）に示す回転角度が９０度のときは約３０ｍＴとなるものである。
【００７３】
また、半円形状部７９の回転角度が０度のときは、磁石６４から半円形状部７９を介して磁気検出素子６８に至るまでの間隙が小となるため、図１５（ａ）に示すように、回動軸７８側から磁気検出素子６８に磁力が流れることになるが、半円形状部７９の回転角度が４５度のときは、磁石６４から半円形状部７９を介して第１の磁石６１に至るまでの間隙が小となるため、図１５（ｂ）に示すように、磁気検出素子６８に磁力が流れなくなる。そしてまた、回動軸７８における半円形状部７９の回転角度が９０度のときは、磁気検出素子６８から半円形状部７９を介して磁石６１に至るまでの間隙が小となるため、図１５（ｃ）に示すように、磁気検出素子６８側から回動軸７８側に磁力が流れることになる。
【００７４】
そして、前記磁束密度の変化を磁気検出素子６８により出力信号として検出し、この出力信号を回路基板７１における電子部品７２により出力電圧に変換し、コネクタ端子７７を介してコンピュータ等に出力し、回動軸７８の回転角度を検出する。
【００７５】
上記本発明の実施の形態３においては、磁気検出素子６８と磁石６１および磁石６４との間に形成される空隙７６内に回動軸７８を設け、この回動軸７８の回転角度により、空隙７６内に生じる磁束密度を変化させる構成としている。このため、従来の同種センサに比して、上記実施の形態１と同様の有利な効果を有する。
【００７６】
なお、上記説明においては、回動軸７８の空隙７６に位置する部分の断面形状を半円形状としたが、断面形状を扇形状に構成した場合でも、同様の効果を有するものである。
【００７７】
（実施の形態４）
以下、本発明の実施の形態４における非接触型位置センサについて、図面を参照しながら説明する。
【００７８】
図１７は本発明の実施の形態４における非接触型位置センサに被検出物が挿入された状態を示す斜視図である。
【００７９】
図１７において、Ｕ字形状を有する第１の磁性体１１１は中間部１１２の上面に第１の磁気検出部１１３を設けるとともに、この第１の磁気検出部に上方へ向かって突出する第１の凸部１１４を設けている。磁性体１１１の一端側１１１ａの上面に、例えばＳｍＣｏを主成分とする第１の磁石１１６のＮ極１１７を固着するとともに、磁性体１１１における他端側１１１ｂにＳｍＣｏを主成分とする第２の磁石１１８のＳ極１１９を固着している。第２のＵ字形状を有する磁性体１２０は一端側１２０ａの下面に磁石１１６のＳ極１２１を固着するとともに、他端側１２０ｂの下面に磁石１１８のＮ極１２２を固着し、かつ、中間部１２３の下面に第１の磁気検出部１１３と対向するように第２の磁気検出部１２４を設けている。また、第２の磁気検出部１２４には下方へ向かって突出する第２の凸部１２５を設け、さらに凸部１２５の反対側に凹部１２６を設けている。同様に第１の凸部１１４の反対側にも凹部（図示せず）を設けている。磁気検出素子１２７は第１の磁気検出部１１３と第２の磁気検出部１２４との間に配設されている。
【００８０】
本実施の形態においては、磁気検出部１１３に上方に向かって突出する第１の凸部１１４を設けるとともに、第２の磁気検出部１２４に下方へ向かって突出する第２の凸部１２５を設けている。このため、凸部１１４および凸部１２５に磁石１１６および磁石１１８により発生する磁力線が集中することとなり、結果として、磁気検出素子１２７から出力される出力の感度が向上し、非接触型位置センサの出力特性が向上する。
【００８１】
また、磁気検出素子１２７には電源端子１２８、出力端子１２９およびＧＮＤ端子１３０が設けられている。電源端子１２８は電源（図示せず）に電気的に接続されるとともに、ＧＮＤ端子１３０はＧＮＤ（図示せず）に電気的に接続され、さらに出力端子１２９は、コンピュータ等に電気的に接続されている。
【００８２】
以上のように構成された実施の形態４の非接触型位置センサについて、次にその組立方法を説明する。
【００８３】
まず、予めＵ字形状に形成された第１の磁性体１１１の中間部に絞り加工により第１の凸部１１４および凹部（図示せず）を形成する。
【００８４】
次に、磁性体１１１の一端側１１１ａの上面および他端側１１１ｂの上面に接着剤を塗布し、一端側１１１ａの上面に磁石１１６のＮ極１１７を固着した後、他端側１１１ｂの上面に磁石１１８のＳ極１１９を固着する。
【００８５】
次に、予めＵ字形状に形成された第２の磁性体１２０の中間部１２３に第２の凸部１２５および凹部１２６を形成する。
【００８６】
本実施の形態では、凸部１２５を絞り加工により設け、凸部１２５の反対側に凹部１２６を形成したため、この凹部１２６に磁石１１６および磁石１１８により発生する磁力線が通過しなくなり、結果として、第２の磁気検出部１２４に磁力線が集中する。このため、磁気検出素子１２７を通過する磁力線が増加することとなり、磁気検出素子１２７の出力端子１２９から出力される出力の感度が向上し、非接触型位置センサの出力特性が向上する。
【００８７】
次に、磁石１１６のＳ極１２１に磁性体１２０の一端側１２０ａを接着剤により固着するとともに、他端側１２０ｂを磁石１１８のＮ極１２２に接着剤により固着する。
【００８８】
最後に、予め電源端子１２８、出力端子１２９およびＧＮＤ端子１３０を一体に形成された磁気検出素子１２７を磁性体１１１の磁気検出部１１３と磁性体１２０の磁気検出部１２４との間に位置するように別部材（図示せず）により設置する。
【００８９】
以上のように構成され、かつ組み立てられた本発明の実施の形態４の非接触型位置センサについて、次にその動作を図面を参照しながら説明する。
【００９０】
先ず、磁気検出素子１２７の電源端子１２８に電源を接続するとともに、ＧＮＤ端子１３０をＧＮＤに接地する。そして、半円部１３１および切欠部１３２を有する回動軸からなる被検出物１３３を磁性体１１１および磁性体１２０の内側面に挿入した後、被検出物１３３を回動させる。
【００９１】
そして、被検出物１３３の回転角度が１０度の場合には、図１８（ａ）に示すように、被検出物１３３の半円部１３１が磁石１１６の近傍に位置するとともに、切欠部１３２が磁石１１８の近傍に位置するように配置する。この場合、磁石１１６のＮ極１１７から生じる磁力線が磁性体１１１の一端側１１１ａから被検出物１３３の半円部１３１、磁性体１２０の一端側１２０ａを介して磁石１１６のＳ極１２１に戻る。一方、磁石１１８のＮ極１２２から生じる磁力線は、磁性体１２０の他端側１２０ｂを介して第２の磁気検出部１２４から磁気検出素子１２７を通過して、磁性体１１１の第１の磁気検出部１１３に到達し、さらに磁性体１１１の他端側１１１ｂから磁石１１８のＳ極１１９に戻るものである。この時、磁気検出素子１２７の出力端子１２９の出力電圧は図１９に示すように、約０．７Ｖになる。
【００９２】
被検出物１３３の回転角度が５０度の場合には、図１８（ｂ）に示すように半円部１３１が、磁石１１６および磁石１１８と垂直に向かう方向に位置することとなり、ほとんど被検出物１３３に磁力線が流れないこととなる。この時、磁石１１６のＮ極１１７から発生する磁力線が磁性体１１１の一端側１１１ａから他端側１１１ｂに伝わり、磁石１１８のＳ極１１９、Ｎ極１２２を介して磁性体１２０の他端側１２０ｂから一端側１２０ａに向かい、磁石１１６のＳ極１２１に戻るようにループする。結果として、磁気検出素子１２７には磁力線が通過しない状態となっている。この時、磁気検出素子１２７の出力端子１２９からの出力電圧は図１９に示すように、約２．５Ｖになる。
【００９３】
さらに、被検出物１３３の回転角度が９０度の場合には、図１９に示すように、被検出物１３３が回転して、磁石１１８の近傍に位置することとなる。
【００９４】
この時、磁石１１８のＮ極１２２から発生する磁力線が磁性体１２０の他端側１２０ｂを介して半円部１３１、さらに磁性体１１１の他端側１１１ｂを介して磁石１１８におけるＳ極１１９に戻る。一方、磁石１１６のＮ極１１７から生じる磁力線は磁性体１１１の一端側１１１ａから磁気検出部１１３を介して磁気検出素子１２７を下方から上方に向かって通過し、磁気検出部１２４、磁性体１２０の一端側１２０ａを介して磁石１１６のＳ極１２１に戻る。この時、図１９に示すように、出力端子１２９からの出力電圧は約４．３Ｖになる。
【００９５】
すなわち、半円部１３１が磁石１１６の近傍に位置する状態においては磁気検出素子１２７に対し上方から下方に向かって磁力線が通過するのに対して、半円部１３１が磁石１１８の近傍に位置する状態においては、磁気検出素子１２７に対し下方から上方に向かって磁力線が通過するものである。従って、被検出物１３３の回転に伴い、図１９に示すように、回転角度に応じた出力信号が出力され、この出力信号をコンピュータ（図示せず）等に入力して、被検出物１３３の回転角度を検出するものである。
【００９６】
ここで、被検出物１３３が磁石１１６および磁石１１８の近傍を通過することにより、被検出物１３３に電磁誘導による磁力が発生する場合を考える。
【００９７】
本実施の形態の非接触型位置センサにおいては、第１の磁気検出部１１３と第２の磁気検出部１２４の間に磁気検出素子１２７を設けたため、磁石１１６のＮ極１１７から磁性体１１１、磁石１１８のＳ極１１９、磁石１１８のＮ極１２２および磁性体１２０を介して磁石１１６のＳ極１２１に戻る磁力線の流れが被検出物１３３に作用する磁力線の流れと独立している。結果として、磁石１１６および磁石１１８の電磁誘導により発生する被検出物１３３の磁化の影響を磁気検出素子１２７が直接検出することがない。このため、従来の同種のセンサで発生した、被検出物１３３の正方向および逆方向の回転により出力信号にヒステリシスが生じるという現象を防止できる。このように本実施の形態によれば、従来にない特性の向上した非接触型位置センサを提供できる。
【００９８】
また、本実施の形態では磁性体１１１および磁性体１２０をＵ字形状としたため、磁石１１６と第２の磁石１１８とが互いに略平行に向き合うことになる。このため、被検出物１３３の半円部１３１が最大に磁石１１６に近づいたときには磁石１１８側に切欠部１３２が近づくことになり、磁石１１８の磁力線が被検出物１３３を通過しにくくなる。このため、磁気検出素子１２７に最大の磁力線が通過することとなり、結果として、磁気検出素子１２７から出力される出力の感度が向上する。
【００９９】
また、本実施の形態の非接触型位置センサにおいては、磁石１１６を固着する一端側と磁石１１８を固着する他端側との中間部１１２の略中央に磁気検出部１１３を設けたが、中間部１１２の一端側あるいは他端側に偏った位置に磁気検出部を設けても同様の効果を有するものである。
【０１００】
さらに、本実施の形態における非接触型位置センサにおいては、磁性体１１１の磁気検出部１１３に上方へ向かって突出する凸部１１４を設け、磁性体１２０の磁気検出部１２４に下方へ向かって突出する凸部１２５を設けたが、磁気検出部１１３および磁気検出部１２４を平面形状としても同様の効果を有するものである。
【０１０１】
（実施の形態５）
以下、実施の形態５における非接触型位置センサについて、図面を参照しながら説明する。
【０１０２】
図２０は実施の形態５の非接触型位置センサの分解斜視図、図２１はその斜視図である。
【０１０３】
なお、図２０、図２１に示す非接触型位置センサは、基本的に実施の形態４に示した非接触型位置センサと同じ構成であるので、同一構成部分には同一番号を付与して詳細な説明を省略する。
【０１０４】
本実施の形態における非接触型位置センサは、磁性体１１１の第１の磁気検出部１４１の上面と第２の磁性体１２０の第２の磁気検出部１４２の下面とにより磁気検出素子１２７を挟持したものである。この構成によれば、磁気検出素子１２７と磁気検出部１４１および磁気検出素子１２７と磁気検出部１４２とのクリアランスがなくなり、結果として、磁気検出素子１２７から出力される出力信号の感度が向上するという作用効果を有するものである。
【０１０５】
また、本実施の形態における非接触型位置センサは、磁性体１１１の一端側１１１ａ、他端側１１１ｂ、磁性体１２０の一端側１２０ａおよび他端側１２０ｂの内側面を円弧形状にするとともに、磁性体１１１の一端側１１１ａ、他端側１１１ｂ、磁性体１２０の一端側１２０ａおよび他端側１２０ｂの内側面を被検出物１３３の外周に沿わせたものである。
【０１０６】
この構成によれば、磁性体１１１と被検出物１３３との間の空隙および磁性体１２０と被検出物１３３との間の空隙が少なくなり、磁力線が空気中を通過することによる損失がなくなる。このため、磁気検出素子１２７から出力される出力信号の感度が向上する。
【０１０７】
（実施の形態６）
以下、本発明の実施の形態６における非接触型位置センサについて、図面を参照しながら説明する。
【０１０８】
図２２は本発明の実施の形態６における非接触型位置センサの斜視図、図２３はセンサに被検出物を挿入した状態を示す斜視図である。
【０１０９】
なお、図２２、図２３に示す本実施の形態の非接触型位置センサは、基本的に本実施の形態４に示した非接触型位置センサと同じ構成であるので、同一構成部分には同一番号を付与して詳細な説明を省略する。
【０１１０】
本実施の形態における非接触型位置センサにおいては、第１の磁性体１５１および第２の磁性体１５２を段差形状とし、互いに略平行に設けた第１の磁石１１６および第２の磁石１１８が互いに対向しないように異なる平面上に設ける構成としたものである。この構成によれば、磁性体１５１および磁性体１５２を介さずに磁石１１６と磁石１１８との間の空気中を直接に磁力線が通過してしまうということがなくなる。この結果、磁気検出素子１２７を通過する磁力線が増加するから、磁気検出素子１２７から出力される出力信号の感度が向上する。
【０１１１】
（実施の形態７）
以下、本発明の実施の形態７における非接触型位置センサについて、図面を参照しながら説明する。
【０１１２】
図２４は本発明の実施の形態７における非接触型位置センサの斜視図である。
【０１１３】
なお、図２４に示す本実施の形態における非接触型位置センサは、基本的に本実施の形態４に示した非接触型位置センサと同じ構成であるので、同一構成部分には同一番号を付与して詳細な説明を省略する。
【０１１４】
本実施の形態における非接触型位置センサにおいては、第１の磁性体１１１の他端側１１１ｂに第１の磁石支持部材１６１を設けるとともに、第２の磁性体１２０の一端側１２０ａに第２の磁石支持部材１６２を設けたものである。磁石支持部材１６１と磁性体１２０における他端側１２０ｂで第２の磁石１１８を挟持するとともに、磁石支持部材１６２と磁性体１１１の一端側１１１ａで第１の磁石１１６を挟持している。このため、互いに平行に設けた磁石１１６と磁石１１８とが互いに対向しないように異なる平面上に設けられている。さらに磁性体１１１の第１の磁気検出部１１３に上方に向かって突出する第１の凸部１１４を設けるとともに、磁性体１２０の第２の磁気検出部１２４に下方へ向かって突出する第２の凸部１２５が設けられている。
【０１１５】
本実施形態の構成によれば、磁性体１１１および磁性体１２０を介さずに磁石１１６と磁石１１８との間の空気中を直接に磁力線が通過してしまうということがなくなる。さらに、磁気検出部１１３に上方に向かって突出する第１の凸部１１４を設けるとともに、磁気検出部１２４に下方へ向かって突出する第２の凸部１２５を設けたため、凸部１１４および凸部１２５に磁石１１６および磁石１１８により発生する磁力線が集中する。この結果、磁気検出素子１２７を通過する磁力線が増加するから、磁気検出素子１２７から出力される出力の感度が向上する。
【０１１６】
（実施の形態８）
以下、本発明の実施の形態８における非接触型位置センサについて、図面を参照しながら説明する。
【０１１７】
図２５は本発明の実施の形態８における非接触型位置センサに被検出物が挿入された状態を示す斜視図である。
【０１１８】
本実施の形態の非接触型位置センサは、磁気検出素子支持部２１２の略中央にセンサの内側に突出するように凸部２１３が設けられ、かつ、この凸部２１３の反対側に凹部２１４が設けられ、さらに、凸部２１３の先端に磁気検出素子２１５が設けられている。また、磁気検出素子２１５には電源端子２１５ａ、ＧＮＤ端子２１５ｂおよび出力端子２１５ｃが設けられ、電源端子２１５ａは電源（図示せず）に電気的に接続されるとともに、ＧＮＤ端子２１５ｂはＧＮＤ（図示せず）に電気的に接続され、さらに出力端子２１５ｃは、コンピュータ等（図示せず）に電気的に接続されている。
【０１１９】
磁気検出素子支持部２１２の一端には第１の磁石支持部２１６を設けるとともに、他端に第２の磁石支持部２１７を設け、磁気検出素子支持部２１２と合わせた全体としてＵ字形状になるように構成されている。例えばＳｍＣｏを主成分とする第１の磁石２１８は、第１の磁石支持部２１６の外側面にＮ極を固着している。例えばＳｍＣｏを主成分とする第２の磁石２１９は、磁石支持部２１７の外側面にＳ極を固着している。Ｕ字形状の補強磁性体２２０は、第１の磁性体２１１の上方に設けられるとともに、中間部２２１に孔２２２を有し、かつ一端部２２３の内側に磁石２１８のＳ極を固着している。補強磁性体２２０の他端部２２４の内側には磁石２１９のＮ極を固着している。
【０１２０】
本実施の形態では、補強磁性体２２０を第１の磁性体２１１の上方に配設するともに、補強磁性体２２０に孔２２２を設け、孔２２２に被検出物２２５を貫通させている。このため、磁石２１８と磁石２１９を直接的に結合した補強磁性体２２０を構成したことになり、結果として、磁性体２１１、磁石２１９、補強磁性体２２０および磁石２１８からなる磁気回路の磁力線の量が大となるから、磁気検出素子２１５から出力される出力の感度が向上する作用を有する。
【０１２１】
また、磁気検出素子支持部２１２の内側に突出する凸部２１３を設け、この凸部２１３の先端部に磁気検出素子２１５を配設したため、この凸部２１３に磁石２１８および磁石２１９が発生する磁力線が集中することとなり、磁気検出素子２１５から出力される出力信号の感度がさらに向上する。
【０１２２】
以上のように構成された非接触型位置センサについて、次にその組立方法を説明する。
【０１２３】
まず、予めＵ字形状に形成された第１の磁性体２１１の磁気検出素子支持部２１２の略中央に、絞り加工により内側に突出する凸部２１３および凹部２１４を形成する。
【０１２４】
このとき、凸部２１３の反対側に凹部２１４を形成したため、この凹部２１４に磁石２１８および磁石２１９により発生する磁力線が通過しなくなり、凸部２１３の先端部に磁力線が集中する。このため、磁気検出素子２１５を通過する磁力線がさらに増加することとなり、磁気検出素子２１５から出力される出力信号の感度がさらに増加する。
【０１２５】
次に、磁性体２１１の一端側の第１の磁石支持部２１６の外側面および他端側の第２の磁石支持部２１７の外側面に接着剤を塗布し、磁石支持部２１６の外側面に第１の磁石２１８のＮ極を固着した後、磁石支持部２１７の外側面に第２の磁石２１９のＳ極を固着する。
【０１２６】
次に、予め孔２２２が形成された補強磁性体２２０の一端部２２３の内側面を、磁石２１８のＳ極に固着するとともに、磁石２１９のＮ極に補強磁性体２２０の他端部２２４の内側面を固着する。この時、補強磁性体２２０が磁性体２１１の上方に位置するように、固着する。
【０１２７】
最後に、予め電源端子２１５ａ、ＧＮＤ端子２１５ｂおよび出力端子２１５ｃを一体に設けた磁気検出素子２１５を、凸部２１３の先端に固着する。
【０１２８】
以上のように構成され、かつ組み立てられた非接触型位置センサについて、次に、その動作を図面を参照しながら説明する。
【０１２９】
電源端子２１５ａに電源（図示せず）を接続するとともに、ＧＮＤ端子２１５ｂをＧＮＤ（図示せず）に接続し、５Ｖの電圧を印加する。そして、半円部２２８および切欠部２２９を設けた被検出物２２５を磁性体２１１の内側および補強磁性体２２０の孔２２２に挿入した後、前記被検出物２２５を回動させる。
【０１３０】
そして、図２６（ａ）に示す状態を、被検出物２２５の回転角度が１０度とする。この時、被検出物２２５の半円部２２８が磁石２１８の近傍に位置するとともに、切欠部２２９が磁石２１９の近傍に位置することとなる。磁石２１８のＮ極から生じる磁力線の一部は被検出物２２５を介して磁気検出素子２１５を通過して、凸部２１３に流れ、磁性体２１１の他端側の磁石支持部２１７に到達し、磁石２１９のＳ極に到達する。このとき出力端子２１５ｃの出力電圧は、図２７に示すように約０．７Ｖになる。また、図２６（ｂ）に示すように、被検出物２２５の回転角度が５０度の場合には、半円部２２８が、磁石支持部２１６および磁石支持部２１７の双方に対して垂直に向かう方向に位置することとなる。そして、被検出物２２５と磁石支持部２１６および、被検出物２２５と磁石支持部２１７との距離が双方ともに小となるため、磁石２１８のＮ極から生じる磁力線が被検出物２２５、磁石支持部２１７を介して、磁石２１９のＳ極に到達する。この結果、磁気検出素子２１５には磁力線が通過しない状態となる。そして、このとき出力端子２１５ｃの出力電圧は、図２７に示すように約２．５Ｖになる。さらに、図２６（ｃ）に示すように被検出物２２５の回転角度が９０度の場合には、半円部２２８が磁石２１９の近傍に位置するとともに、切欠部２２９が磁石２１８の近傍に位置することとなる。この時、磁石２１８のＮ極から生じる磁力線の一部が磁石支持部２１６を介して、凸部２１３に流れ、磁気検出素子２１５、被検出物２２５を介して磁石支持部２１７に到達し、磁石２１９のＳ極に到達する。このとき、出力端子２１５ｃの出力電圧は、図２７に示すように約４．３Ｖになる。
【０１３１】
すなわち、半円部２２８が磁石２１８の近傍に位置する状態においては、磁気検出素子２１５に対し被検出物２２５から凸部２１３に向かって磁力線が通過するのに対して、半円部２２８が磁石２１９の近傍に位置する状態においては、磁気検出素子２１５に対し、凸部２１３から被検出物２２５に向かって磁力線が通過する。従って、被検出物２２５の回転に伴い、図２７に示すような回転角度に応じた出力信号が出力される。この出力信号をコンピュータ（図示せず）等に入力して、被検出物２２５の回転角度を検出するものである。
【０１３２】
上記、本実施の形態における非接触型位置センサにおいては、磁性体２１１の内側に被検出物２２５を設けたため、被検出物２２５の回転角度により、被検出物２２５と凸部２１３との間の磁束密度が変化するものである。このため、従来の同種センサに比して、上記実施の形態１と同様の有利な効果を有する。
【０１３３】
また、本実施の形態では磁性体２１１をＵ字形状としたため、磁石支持部２１６と磁石支持部２１７が互いに略平行に向き合うため、半円部２２８が最大に磁石支持部２１６に近づいたときには、磁石支持部２１７に切欠部２２９が近づくこととなる。この結果、磁石２１８および磁石２１９より発生する最大の磁力線が磁気検出素子２１５を通過して、凸部２１３に流れるから、磁気検出素子２１５から出力される出力の感度が向上する。
【０１３４】
また、本実施の形態における非接触型位置センサにおいては、補強磁性体２２０を磁性体２１１の上方に位置して設ける構成としたが、図２８に示すように、補強磁性体２３０を磁性体２１１と同一の平面上に設けても同様の効果を有するものである。
【０１３５】
（実施の形態９）
以下、本発明の実施の形態９における非接触型位置センサについて図面を参照しながら説明する。
【０１３６】
図２９は本発明の実施の形態９における非接触型位置センサに被検出物が挿入された状態を示す斜視図である。
【０１３７】
なお、図２９に示す本実施の形態の非接触型位置センサにおいては、実施の形態８に示した図２５と同じ構成であるので、同一構成部品には同一番号を付与して詳細な説明は省略する。
【０１３８】
本実施の形態における非接触型位置センサにおいては、実施の形態８の補強磁性体のかわりに、一端に第１の磁石２１８のＳ極が固着されるとともに他端が第１の磁性体２１１の第１の磁石支持部２１６の上方に配設された第２の磁性体２３１を設けている。また、第２の磁石２１９のＮ極と一端が固着されるとともに、他端が磁性体２１１の第２の磁石支持部２１７の上方に配設された第３の磁性体２３２を設けている。そして、磁性体２１１の内側および磁性体２３１と磁性体２３２との間に形成される空隙内に被検出物の回動軸からなる被検出物２２５を設けている。
【０１３９】
被検出物２２５が磁石２１８および磁石２１９の近傍を通過することにより、被検出物２２５に電磁誘導による磁力が発生する場合を考える。本実施形態では、磁性体２１１の内側に形成される空隙内および磁性体２３１と磁性体２３２との間に形成される空隙内に被検出物２２５を設けている。このため、磁性体２１１により被検出物２２５を通過する磁力線の方向と磁性体２３１および磁性体２３２により被検出物２２５に通過する磁力線の方向とが互いに反対となる。このように、被検出物２２５の回転に伴い、電磁誘導により被検出物２２５に発生する磁力の方向が互いに反対となるから、被検出物２２５に発生した磁力が打ち消され、被検出物２２５を通過する磁力が安定するという作用効果を有するものである。
【０１４０】
また、磁性体２３１および磁性体２３２の被検出物２２５に接する内側面を円弧形状にするとともに、磁性体２３１および磁性体２３２の内側面を被検出物２２５に沿わせたため、磁性体２３１と被検出物２２５との間の空隙および磁性体２３２と被検出物２２５との間の空隙が少なくなる。結果として、磁力線が空気中を通過することによる損失が少なくなるため、磁気検出素子２１５から出力される出力信号の感度が向上するという作用効果を有するものである。
【０１４１】
（実施の形態１０）
図３０は本発明の実施の形態１０の非接触型位置センサに被検出物が配設された状態を示す斜視図、図３１は同じセンサを裏側からみた斜視図である。
【０１４２】
図３０，図３１において、Ｕ字形状の第１の磁性体３１１は中間部３１２の上面に第１の磁気検出部３１３を設けるとともに、磁気検出部３１３に上方へ向って突出する第１の凸部３１４を設け、さらにこの第１の凸部３１４の反対側に凹部３１５を設けている。また、磁性体３１１の一端側３１１ａの上面に、例えばＳｍＣｏを主成分とする第１の磁石３１６のＮ極３１７を固着するとともに、磁性体３１１の他端側３１１ｂにＳｍＣｏを主成分とする第２の磁石３１８のＳ極３１９を固着している。Ｕ字形状の第２の磁性体３２０は一端側３２０ａの下面に磁石３１６のＳ極３２１を固着するとともに、他端側３２０ｂの下面に磁石３１８のＮ極３２２を固着している。磁性体３２０の中間部３２３の下面には磁性体３１１の磁気検出部３１３と対向するように第２の磁気検出部３２４を設けている。また、磁性体３２０の磁気検出部３２４には下方へ向って突出する第２の凸部３２５を設け、さらに凸部３２５の反対側に凹部３２６を設けている。磁気検出素子３２７は、磁気検出部３１３と磁気検出部３２４とにより挟持されている。
【０１４３】
本実施の形態では、磁気検出部３１３の上面と磁気検出部３２４の下面とにより磁気検出素子３２７を挟持したため、磁気検出素子３２７と磁気検出部３１３および磁気検出素子３２７と磁気検出部３２４とのクリアランスがなくなり、磁気検出素子３２７から出力される出力信号の感度が向上する。
【０１４４】
また、磁気検出部３１３に上方へ向かって突出する凸部３１４を設けるとともに、磁気検出部３２４に下方へ向かって突出する凸部３２５を設けたため、凸部３１４および凸部３２５に磁石３１６および磁石３１８の磁力線が集中する。したがって、磁気検出素子３２７から出力される出力の感度が向上するため、非接触型位置センサの出力特性が向上する。
【０１４５】
前記磁気検出素子３２７には電源端子３２８、出力端子３２９およびＧＮＤ端子３３０が設けられており、その接続は上記実施の形態と同様である。
【０１４６】
被検出物３３１は中央に外径の大きな被検出部３３２を設け、被検出部３３２の長さは磁性体３１１および磁性体３２０の一端側および他端側の幅よりも長く設定している。また、磁性体３１１の一端側３１１ａの幅を磁性体３２０の一端側３２０ａの幅と略等しくするとともに、磁性体３１１の他端側３１１ｂの幅を磁性体３２０の他端側３２０ｂの幅と略等しくしている。
【０１４７】
かつ、本実施の形態では被検出物３３１の検出可能距離を、一端側３１１ａの幅と、他端側の幅３１１ｂと、一端側３１１ａと他端側３１１ｂとの間隙との和から被検出部３３２の長さを差し引いた距離としている。
【０１４８】
この構成によれば、磁性体３１１および磁性体３２０の一端側の被検出物３３１の移動方向の端部に被検出部３３２の一端が位置する部分から、磁性体３１１および磁性体３２０の他端側の被検出物３３１の移動方向の端部に被検出部３３２の他端が位置する部分まで、被検出物３３１が移動する。したがって、移動距離の全域にわたって出力特性の直線性が安定するという作用を有するものである。
【０１４９】
以上のように構成された本発明の一実施の形態における非接触型位置センサについて、次にその組立方法を説明する。
【０１５０】
まず、予めＵ字形状に形成された第１の磁性体３１１の中間部に第１の凸部３１４および凹部３１５を形成する。
【０１５１】
次に、磁性体３１１の一端側３１１ａの上面および他端側３１１ｂの上面に接着剤を塗布し、一端側３１１ａの上面に第１の磁石３１６のＮ極３１７を固着し、他端側３１１ｂの上面に第２の磁石３１８のＳ極３１９を固着する。
【０１５２】
次に、予めＵ字形状に形成された第２の磁性体３２０の中間部３２３に第２の凸部３２５および凹部３２６を形成する。
【０１５３】
本実施の形態では、磁性体３２０に凹部３２６を形成したため、凹部３２６に磁石３１６および磁石３１８の磁力線が通過しにくくなり、したがって、第２の磁気検出部３２４に磁力線が集中する。これにより、磁気検出素子３２７を通過する磁力線が増加することとなり、磁気検出素子３２７の出力端子３２９から出力される出力の感度が向上するため、非接触位置センサの出力特性が向上する。
【０１５４】
次に、磁石３１６のＳ極３２１に磁性体３２０の一端側３２０ａを接着剤により固着するとともに、他端側３２０ｂを磁石３１８のＮ極３２２に接着剤により固着する。
【０１５５】
最後に、予め電源端子３２８、出力端子３２９およびＧＮＤ端子３３０が一体に形成された磁気検出素子３２７を磁気検出部３１３と磁気検出部３２４との間に位置するように別部材（図示せず）により支持する。
【０１５６】
以上のように構成され、かつ組み立てられた非接触型位置センサについて、次にその動作を図面を参照しながら説明する。
【０１５７】
先ず、電源端子３２８に電源（図示せず）を接続するとともに、ＧＮＤ端子３３０をＧＮＤ（図示せず）に接地する。そして、被検出部３３２を設けた被検出物３３１を一端側３１１ａおよび他端側３１１ｂと一端側３２０ａおよび他端側３２０ｂとの間に配設した後、前記被検出物３３１を矢印方向に直動させる。
【０１５８】
この時、図３２（ａ）に示すように、一端側３１１ａの幅をＡ、一端側３１１ａと他端側３１１ｂとの間隙の幅をＢ、他端側３１１ｂの幅をＣ、被検出部３３２の長さをＤとする。そして、一端側３１１ａと他端側３１１ｂとの間隙の中点に被検出部３３２の中点が位置するときを、被検出物３３１の移動位置０ｍｍとする。
【０１５９】
まず、図３２（ａ）に示すように、被検出部３３２の他端側の端部が他端側３１１ｂの端部に位置する場合、すなわち、被検出部３３２の位置が−（Ｃ＋Ｂ／２−Ｄ／２）ｍｍの状態においては、被検出部３３２が磁石３１８の近傍に位置するとともに、磁石３１６から最も遠ざかる。この時、磁石３１８のＮ極３２２から生じる磁力線が磁性体３２０の他端側３２０ｂから被検出部３３２、他端側３１１ｂを介して磁石３１８のＳ極３１９に戻る。また、磁石３１６のＮ極３１７から生じる磁力線は、一端側３１１ａを介して磁気検出部３１３から磁気検出素子３２７を通過して、磁気検出部３２４に到達し、さらに一端側３２０ａから磁石３１６のＳ極３２１に戻るものである。この時、図３３に示すように、磁気検出素子３２７の出力端子３２９の出力電圧は約０．７Ｖとなる。
【０１６０】
本実施の形態では、被検出部３３２の長さＤを磁性体３１１および磁性体３２０の他端側の幅Ｃよりも長くしたため、被検出部３３２が磁性体３１１あるいは磁性体３２０の近傍に位置する状態においても、被検出部３３２の直線的な微小な変位に対して、磁性体３１１および磁性体３２０を通過する磁界が変化することとなり、したがって、出力特性が安定するという作用効果を有するものである。
【０１６１】
また、被検出部３３２が位置０ｍｍの場合には、図３２（ｂ）に示すように被検出部３３２が、磁石３１６および磁石３１８と等距離に位置することとなり、被検出部３３２への磁力線が相殺される。この時、磁石３１６のＮ極３１７から発生する磁力線が一端側３１１ａから他端側３１１ｂ（図示せず）に伝わり、さらに磁石３１８のＳ極３１９、Ｎ極３２２を介して他端側３２０ｂから一端側３２０ａに向かい、磁石３１６のＳ極３２１に戻るようにループする。この時、磁気検出素子３２７には磁力線が通過しない状態となっている。そして、出力端子３２９からの出力電圧は図３３に示すように、約２．５Ｖになる。さらに、被検出部３３２の位置が（Ａ+Ｂ／２−Ｄ／２）ｍｍの場合には、図３２（ｃ）に示すように、被検出部３３２が磁石３１６の近傍に位置することとなる。この時、磁石３１６のＮ極３１７から発生する磁力線が一端側３１１ａを介して被検出部３３２、さらには一端側３２０ａを介して磁石３１６のＳ極３２１に戻ることとなる。また、磁石３１８のＮ極３２２から生じる磁力線は他端側３２０ｂから磁気検出部３２４を介して磁気検出素子３２７を上方から下方に向かって通過し、磁気検出部３１３、他端側３１１ｂを介して磁石３１８のＳ極３１９に戻るものである。この時、出力端子３２９からの出力電圧は図３３に示すように、約４．３Ｖになる。すなわち、被検出部３３２が磁石３１８の近傍に位置する状態においては磁気検出素子３２７に対し下方から上方に向かって磁力線が通過するのに対して、被検出部３３２が磁石３１６の近傍に位置する状態においては、磁気検出素子３２７に対し上方から下方に向かって磁力線が通過するものである。従って、被検出部３３２の直線的な往復運動に伴い、図３３に示すように、出力端子２９から被検出物の位置に応じた出力信号が出力される。この出力信号をコンピューター（図示せず）等に入力して、被検出部３３２の位置を検出するものである。
【０１６２】
ここで、非接触型位置センサを長期にわたって使用する場合を考えると、本実施の形態の非接触型位置センサにおいては、一端側３１１ａおよび他端側３１１ｂと一端側３２０ａおよび他端側３２０ｂとの間、または近傍に位置して被検出物３３１を設けている。このため、被検出物３３１が非接触型位置センサに対して全く摺接しない。したがって、磁性体３１１および磁性体３２０と被検出物３３１との距離が摺動磨耗により、変動することがない。このため、長期にわたり高精度に位置検出可能な非接触型位置センサを提供することができる。
【０１６３】
また、磁性体３１１および磁性体３２０をＵ字形状としたため、一端側３１１ａを他端側３１１ｂとを互いに幅方向に一直線上に設けるとともに、一端側３２０ａを他端側３２０ｂとを互いに幅方向に一直線上に設けることができる。このため、磁性体の一端側から他端側の方向と被検出物３３１の移動方向を略平行に配置することができる。したがって、磁性体の一端側および他端側に近接させて被検出部３３２を移動させることができるから、非検出位置センサの出力感度が向上する。
【０１６４】
また、本実施の形態における非接触型位置センサにおいては、磁石３１６を固着する一端側と磁石３１８を固着する他端側との間を中間部３１２とし、中間部３１２の略中央に磁気検出部３１３を設ける構成としたが、中間部３１２の一端側あるいは他端側に偏った位置に磁気検出部３１３を設けても同様の効果を有するものである。
【０１６５】
さらに、本実施の形態における非接触型位置センサにおいては、磁気検出部３１３に上方へ向かって突出する凸部３１４を設けるとともに、磁気検出部３２４に下方へ向かって突出する凸部３２５を設ける構成としたが、磁気検出部３１３および磁気検出部３２４を平面形状としても同様の効果を有するものである。
【０１６６】
さらに、本実施の形態の非接触型位置センサにおいては、被検出部３３２を円筒形状の構成としたが、半円筒形状あるいは角柱形状としても同様の効果を有するものである。
【０１６７】
【発明の効果】
以上のように本発明の構成によれば、被測定物自体の回転または直動により、位置センサの磁束度密度が変化するため、従来のような磁束シャッタ等の複雑な部材を設けることなく、被測定物の回転角度や移動速度を容易に検出することができる。また被測定物の回動軸が偏芯した場合でも、従来のように回動軸の先端部側に磁束シャッタを垂直方向に取り付けた構成ではないため、回動軸の回転角度の検出も正確に行うことができる。さらに非接触型位置センサを相手側回動軸に組み付ける場合においても、従来のような磁束シャッタ等の複雑な部材がないため、被測定物と、位置センサとを近接させて組み付けることができる。
【０１６８】
このため、本発明の非接触型位置センサは長期信頼性を必要とする各種回転角度検出、位置検出などの用途に、広く使用できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態１における非接触型位置センサの蓋および回路基板を外した状態の上面図
【図２】 図１の非接触型位置センサの側断面図
【図３】 本発明の実施の形態１の非接触型位置センサに被検出物の回動軸を挿入した状態を示す断面図
【図４】 （ａ）、（ｂ）は非接触型位置センサの動作状態を示す説明図
【図５】 被検出物の回転角度と磁束密度の関係を示す特性図
【図６】 本発明の実施の形態２の非接触型位置センサの上面図
【図７】 本発明の実施の形態２の非接触型位置センサの側断面図
【図８】 本発明の実施の形態２の非接触型位置センサに被検出物の回動軸を挿入した状態を示す断面図
【図９】 （ａ）、（ｂ）、（ｃ）は非接触型位置センサの動作状態を示す説明図
【図１０】 被検出物の回転角度と磁束密度の関係を示す特性図
【図１１】 本発明の実施の形態３の非接触型位置センサの分解斜視図
【図１２】 本発明の実施の形態３の非接触型位置センサの上面図
【図１３】 本発明の実施の形態３の非接触型位置センサの側断面図
【図１４】 本発明の実施の形態３の非接触型位置センサに被検出物の回動軸を挿入した状態を示す斜視図
【図１５】 （ａ）、（ｂ）、（ｃ）は非接触型位置センサの動作状態を示す説明図
【図１６】 被検出物の回転角度と磁束密度の関係を示す特性図
【図１７】 本発明の実施の形態４の非接触型位置センサに被検出物を挿通した状態を示す斜視図
【図１８】 非接触型位置センサの動作状態を示す図
【図１９】 被検出物の回転角度と出力電圧の関係を示す特性図
【図２０】 本発明の実施の形態５の非接触型位置センサの分解斜視図
【図２１】 本発明の実施の形態５の非接触型位置センサの斜視図
【図２２】 本発明の実施の形態６の非接触型位置センサの斜視図
【図２３】 本発明の実施の形態６の非接触型位置センサに被検出物が挿通された状態を示す斜視図
【図２４】 本発明の実施の形態７の非接触型位置センサの斜視図
【図２５】 本発明の実施の形態８の非接触型位置センサに被検出物を挿通した状態を示す斜視図
【図２６】 非接触型位置センサの動作状態を示す図
【図２７】 被検出物の回転角度と出力電圧との関係を示す図
【図２８】 本発明の実施の形態８の他の非接触型位置センサに被検出物を挿通した状態を示す斜視図
【図２９】 本発明の実施の形態９の非接触型位置センサに被検出物を挿通した状態を示す斜視図
【図３０】 本発明の実施の形態１０の非接触型位置センサに被検出物を挿通した状態を示す斜視図
【図３１】 本発明の実施の形態１０の非接触型位置センサに被検出物を挿通した状態を背面から示す斜視図
【図３２】 非接触型位置センサの動作状態を示す図
【図３３】 被検出物の移動距離と出力電圧との関係を示す図
【図３４】 従来の非接触型位置センサの分解斜視図
【図３５】 従来の非接触型位置センサの側断面図
【図３６】 （ａ）、（ｂ）は従来の非接触型位置センサの磁気シャッターが着磁された状態を示す模式図
【符号の説明】
２１，４１ 磁石
２２，４２，６２，６５ Ｎ極
２３，４３，６３，６６ Ｓ極
２４，２５，４４，６７ 磁性体
２４ａ，２５ａ，４４ａ，４４ｂ 先端部
２６，４５，６８ 磁気検出素子
３３，５３ 相手側回動軸
３４ 扇形状部
５４ Ｉ形状部
６１ 第１の磁石
６４ 第２の磁石
６９ 中間部
７０ 補強磁性体
７６ 空隙
１１１，１５１ 第１の磁性体
１１１ａ，１２０ａ 一端側
１１１ｂ，１２０ｂ 他端側
１１２，１２３ 中間部
１１３，１４１ 第１の磁気検出部
１１４ 第１の凸部
１１６ 第１の磁石
１１７，１２２ Ｎ極
１１８ 第２の磁石
１１９，１２１ Ｓ極
１２０，１５２ 第２の磁性体
１２４，１４２ 第２の磁気検出部
１２５ 第２の凸部
１２６ 凹部
１２７ 磁気検出素子
１３３ 被検出部材
１６１，１６２ 磁石支持部材
２１１ 第１の磁性体
２１２ 磁気検出素子支持部
２１３ 凸部
２１４ 凹部
２１５ 磁気検出素子
２１６ 第１の磁石支持部
２１７ 第２の磁石支持部
２１８ 第１の磁石
２１９ 第２の磁石
２２０ 補強磁性体
２２２ 孔
２２５ 被検出部材
２３１ 第２の磁性体
２３２ 第３の磁性体
３１１ 第１の磁性体
３１１ａ，３２０ａ 一端側
３１１ｂ，３２０ｂ 他端側
３１２，３２３ 中間部
３１３ 第１の磁気検出部
３１４ 第１の凸部
３１５，３２６ 凹部
３１６ 第１の磁石
３１７，３２２ Ｎ極
３１８ 第２の磁石
３１９，３２１ Ｓ極
３２０ 第２の磁性体
３２４ 第２の磁気検出部
３２５ 第２の凸部
３２７ 磁気検出素子
３３１ 被検出部材
３３２ 被検出部
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気の変化により被検出物の回転角度または位置を検出する非接触型位置センサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種の非接触型位置センサとしては、特開平２−２４０５８５号公報に開示されたものが知られている。
【０００３】
以下、従来の非接触型位置センサについて、図面を参照しながら説明する。
【０００４】
図３４は従来の非接触型位置センサの分解斜視図、図３５は同非接触型位置センサの側断面図である。
【０００５】
従来の非接触型位置センサは、磁石１を固着した第１の磁性体２と、一端部３ａが第１の磁性体２の一端部２ａと対向する位置に設けられた第２の磁性体３を有する。磁気検出素子４は磁性体３の側面に設けられるとともに、前記磁石１と対向する位置に設けられている。樹脂製のケース５は、磁石１、磁性体２、磁性体３および磁気検出素子４を内側に収納するとともに、コネクタ部６を有する。コネクタ端子７の一端は前記磁気検出素子４から引き出されたリード端子８と電気的に接続されている。樹脂製の蓋９は前記ケース５の開口部を閉塞している。
【０００６】
以上のように構成された従来の非接触型位置センサについて、次にその動作を説明する。
【０００７】
上記従来の非接触型位置センサは、図３５に示す様に磁性体２の一端部２ａと磁性体３の一端部３ａが対向するギャップ部および磁石１と磁気検出素子４が対向するギャップ部に、磁力線シャッタ１０ｂが挿入されている。磁力線シャッタ１０ｂは被検出物の回動軸（図示せず）に取り付けられ、かつ被検出部材１０ａと一体に回転する。この磁力線シャッタ１０ｂのラジアル方向への移動により磁気検出素子４に到達する磁石１の磁束密度が変化する。この磁束密度の変化を磁気検出素子４により出力信号として出力し、そしてこの出力信号をリード端子８およびコネクタ端子７を介してコンピュータ等に出力し、被検出部材１０ａの回転角度を検出するものである。
【０００８】
上記従来の構成においては、磁性体２の一端部２ａと磁性体３の一端部３ａとの間のギャップ部、および磁石１と磁気検出素子４との間のギャップ部に磁力線シャッタ１０ｂが挿入される構成となっている。このため、回動軸が偏芯した場合、回動軸の先端部に取り付けられた磁力線シャッタ１０ｂのギャップ部への挿入度合は大きく変動する。このように挿入度合が大きく変動すると、磁力線シャッタ１０ｂで磁気検出素子４に対する磁束をオン、オフさせる非接触型位置センサでは、回動軸の回転角度の検出が正確に行えないという課題を有していた。
【０００９】
また、従来の非接触型位置センサは回動軸の先端部側に垂直方向に磁力線シャッタ１０ｂを取り付けた構成であるため、構成的にも複雑になる。また、非接触型位置センサを被検出物に精度良く組み付けるためには、両者を近接させて組み付けることが必要である。しかし、磁束シャッタの存在により、非接触型位置センサを被検出物の近傍に容易に組み付けることができないという課題を有していた。
【００１０】
さらに、上記従来の構成においては磁石１および磁気検出素子４との間に磁力線シャッター１０ｂが挿入され回転する構成となっているため、出力特性にヒステリシスが生じてしまうという課題を有していた。すなわち、磁力線シャッター１０ｂが磁石１の磁力線により電磁誘導され、結果として、図３６（ａ）に示すように、磁力線シャッター１０ｂが正方向に回転する場合には磁力線シャッター１０ｂがＮ極の磁気を帯びる。逆に、磁力線シャッター１０ｂが逆方向に回転する場合には図３６（ｂ）に示すように、磁力線シャッター１０ｂがＳ極の磁気を帯びる。このため、磁力線シャッター１０ｂの回転方向により磁気検出素子４に加わる磁力線が変化する。これにより、被検出部材１０ａの正方向への回転と逆方向への回転とでは出力が変化して、出力特性にヒステリシスが生じてしまう。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記従来の課題を解決するもので、被検出物の回動軸が偏芯した場合でも被検出物の回動軸の移動量を微小に抑えることができ、その回転角度の検出が正確に行えるとともに、非接触型位置センサを被検出物の回動軸に組み付ける場合に、両者を近接させて容易に組み付けることができる非接触型位置センサを提供することを目的とするものである。
【００１２】
さらに、本発明は、被検出物の正方向および逆方向の回転により出力信号にヒステリシスが生じるということのない特性の向上した非接触型位置センサを提供することを目的とするものである。
【００１３】
さらに、本発明は、出力の直線性に優れた非接触型位置センサを提供することを目的とするものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の非接触型位置センサは、少なくとも１個の磁石および磁気的に連続した磁性体とから構成された磁気回路と、磁気回路中に配置された少なくとも１個の磁気検出素子と、磁気回路中に配置された被検出物とから構成されたものである。本発明の非接触型位置センサは、磁気回路中に配置された被検出物の回転または移動による磁気検出素子の出力変化を検出し、被検出物の位置を検出するものである。
【００１５】
さらに、本発明の他の実施形態の非接触型位置センサは、磁気的に閉回路の磁性体と、閉回路の磁性体の内側に配置された２つの磁石とから構成されている。磁気検出素子は閉回路の磁性体の内側に配置され、被検出物が前記２つの磁石の間に配置されたものである。
【００１６】
本発明のさらに他の実施形態の非接触型位置センサは、前記磁気回路が、第１のＵ字形状の磁性体と、第２のＵ字形状の磁性体と、２つの磁石とから構成されている。２つの磁石は上下に配置された２つのＵ字形状の磁性体の間に配置され、磁気検出素子は、２つのＵ字形状の磁性体の略中央部分の間に配置されている。被検出物は２つのＵ字形状の磁性体のＵの字の内部または、延長されたＵ字形状の磁性体の間に配置され、直動する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１における非接触型位置センサについて、図面を参照しながら説明する。
【００１８】
図１は本発明の実施の形態１における非接触型位置センサの蓋および回路基板を外した状態の上面図、図２は同非接触型位置センサの側断面図である。
【００１９】
図１、図２において、Ｌ字形状の第１の磁性体２４は磁石２１のＮ極２２に当接している。Ｌ字形状の第２の磁性体２５は磁石２１のＳ極２３に当接している。このように磁石２１は第１の磁性体２４および第２の磁性体２５により両側から挟持されている。磁気検出素子２６は第２の磁性体２５のＬ字形状の先端部２５ａと対向するように、第１の磁性体２４のＬ字形状の先端部２４ａに固着されている。磁気検出素子２６には例えばホール素子が使用される。ホール素子以外の磁気検出素子２６として、磁気抵抗効果素子（ＭＲ素子）や巨大磁気抵抗効果素子（ＧＭＲ素子またはＣＭＲ素子）も使用できる。これらの磁気抵抗効果素子はホール素子に比較して出力は小さいが、抵抗温度特性に優れている。回路基板２７には電子部品からなる処理回路２８が設けられている。処理回路２８は磁気検出素子２６にリード端子２６ａを介して電気的に接続され、前記磁気検出素子２６で生じた出力信号を出力電圧に変換するものである。樹脂製のケース２９には孔２９ａを設けており、かつこの孔２９ａの上面には、磁性体２４の先端部２４ａおよび磁性体２５の先端部２５ａの端面が露出している。ケース２９は磁石２１、磁性体２４、磁性体２５および回路基板２７を内側に収納している。ケース２９は外側面にコネクタ部３０を有し、コネクタ部３０にはコネクタ端子３１が一体に設けられている。コネクタ端子３１は一端を処理回路２８と電気的に接続するとともに、他端を外方に向かって突出している。樹脂製の蓋３２はケース２９の開口部を閉塞している。
【００２０】
次に、以上のように構成された非接触型位置センサの組立方法を説明する。
【００２１】
まず、予め準備された磁石２１のＮ極およびＳ極に磁性体２４および磁性体２５を接着剤等により固着し、磁性体２４および磁性体２５により磁石２１を挟持する。
【００２２】
次に、磁性体２４のＬ字形状の先端部２４ａに磁気検出素子２６を貼り付けた後、磁性体２４、磁性体２５および磁石２１を予め孔２９ａを設けたケース２９に収納する。
【００２３】
次に、ケース２９内の磁性体２４、磁性体２５および磁石２１の上面に予め処理回路２８を形成した回路基板２７を載置する。
【００２４】
次に、磁気検出素子２６のリード端子２６ａと処理回路２８とをはんだ付けにより電気的に接続した後、処理回路２８とコネクタ端子３１とをはんだ付けにより電気的に接続する。
【００２５】
最後に、ケース２９の開口部を蓋３２で閉塞する。
【００２６】
以上のように構成され、かつ組み立てられた非接触型位置センサについて、次にその動作を図面を参照しながら説明する。
【００２７】
図３は実施の形態１の非接触型位置センサの孔に被検出物の回動軸を挿入した状態を示す断面図である。このように本発明の非接触型位置センサは被検出物を直接挿入してその角度、位置などを直接測定することが最大の特徴である。
【００２８】
図３において、回動軸３３はケース２９の孔２９ａに挿入され、かつ回動軸３３の先端部に設けた断面が扇形の扇形状部３４は磁性体２４の先端部２４ａと磁性体２５の先端部２５ａとの間に配置されている。
【００２９】
回動軸３３の回転に伴い、扇形状部３４が回転するため、この回転により、先端部２４ａと先端部２５ａとの間に形成される空隙内に生じる磁束密度が変化するものである。
【００３０】
すなわち、図４（ａ）に示す回動軸３３の扇形状部３４の回転角度を０度としたときは、磁束密度は図５に示すように約０．１５Ｔであるが、図４（ｂ）に示すように、回転角度が９０度のときは、磁束密度は図５に示すように約０．３２Ｔとなる。
【００３１】
本実施の形態では、先端部２４ａおよび先端部２５ａは磁石のＮ−Ｓ軸に対して傾斜させているため、先端部２４ａと先端部２５ａとの間の磁束密度は磁石２１に近づくにしたがって大きくなる。一方で、扇形状部３４が先端部２４ａと先端部２５ａとの間の空隙内に占める容積の変化速度が回動軸３３の回転角度とともに小さくなる。これにより、相手側回動軸３３の回転角度に伴う磁気検出素子２６を通過する磁束密度の直線性を向上させることができるものである。
【００３２】
そして磁束密度の変化を磁気検出素子２６により出力信号として検出し、処理回路２８により出力電圧に変換し、コネクタ端子３１を介してコンピュータ等に出力し、回動軸３３の回転角度を検出するものである。
【００３３】
上記のように本発明の実施の形態１においては、先端部２４ａと先端部２５ａとの間に形成される空隙内に回動軸３３を設け、この回動軸３３の回転角度により、先端部２４ａ，２５ａ間に形成される空隙内に生じる磁束密度を変化させる構成としている。このため、従来のような磁束シャッタ等の複雑な部材を設けることなく、回動軸３３の回転角度を容易に検出することができるものである。
【００３４】
また回動軸３３が偏芯した場合でも、従来のように回動軸の先端部に磁束シャッタを垂直方向に取り付けた構成ではないため、回動軸３３の移動量を微小に抑えることができる。これにより、回動軸３３の回転角度の検出も正確に行えるものである。そしてまた非接触型位置センサを被検出物に組み付ける場合に、従来のような磁束シャッタ等の複雑な部材がないため、両者を近接させて容易に組み付けることができるものである。
【００３５】
また上記実施の形態１においては、回動軸３３の空隙に位置する部分の断面形状を扇形状としているため、回動軸３３の回転角度により、先端部２４ａ，２５ａ間に形成される空隙の磁束密度は変化する。これにより、従来のような磁束シャッタ等の複雑な部材を必要とすることなく、相手側回動軸３３の回転角度を容易に検出することができるという効果を有するものである。
【００３６】
また上記実施の形態１において、非接触型位置センサに強い衝撃が加わった場合を考えてみると、本発明の非接触型位置センサにおいては、先端部２４ａと先端部２５ａをそれぞれ略Ｌ字形状にするとともに、磁性体２４および磁性体２５とを磁石２１に接するように設けているため、磁石２１は磁性体２４と磁性体２５とにより挟持されている。これにより、非接触型位置センサに強い衝撃が加わった場合でも、磁性体２４および磁性体２５と磁石２１とが強固に固着されているため、非接触型位置センサの耐衝撃性を向上させることができるものである。
【００３７】
なお、上記説明においては、回動軸３３のセンサ内の断面形状を扇形状としたが、断面形状を半円形状に構成した場合でも、実施の形態１と同様の効果を有するものである。
【００３８】
さらに、上記説明においては、磁気検出素子を１個使用する例について記載したが、２個の磁気検出素子を、磁性体の先端部２４ａおよび、先端部２５ａに設け、その出力の差を検出すれば、さらに高精度の測定が可能となる。
【００３９】
（実施の形態２）
以下、本発明の実施の形態２における非接触型位置センサについて図面を参照しながら説明する。
【００４０】
図６は本発明の実施の形態２の非接触型位置センサの蓋および回路基板を外した状態の上面図、図７は同非接触型位置センサの側断面図である。
【００４１】
図６、図７において、磁性体４４は略中央に磁石４１のＳ極４３を固着するとともに、磁性体４４の両端の先端部はＬ字形状になるように構成している。磁気検出素子４５は磁性体４４の一方の端部４４ａに貼り付けられている。この磁気検出素子４５は磁石４１のＮ極４２と端部４４ａとの間に形成される空隙内に生じた磁束密度を検出する。回路基板４６には処理回路４７が設けられており、処理回路４７は磁気検出素子４５にリード端子４８を介して電気的に接続され、磁気検出素子４５で生じた出力信号を出力電圧に変換する。樹脂製のケース４９は内側に磁石４１および磁性体４４を収納するとともに、底面に孔４９ａを有する。ケース４９は、コネクタ部５０を設けており、ケースと一体に設けられたコネクタ端子５１から処理回路４７に生じる出力電圧を出力する。樹脂製の蓋５２は前記ケース４９の開口部を閉塞している。
【００４２】
以上のように構成された実施の形態２における非接触型位置センサについて、次にその組立方法を説明する。
【００４３】
まず、予め準備された磁石４１のＳ極４３を磁性体４４の略中央に接着剤等により固着する。
【００４４】
次に、磁性体４４の一方の端部４４ａに磁気検出素子４５を貼り付けた後、磁性体４４および磁石４１を予め孔４９ａを設けたケース４９の内側に収納する。
【００４５】
次に、ケース４９の内側の磁性体４４および磁石４１の上面に予め処理回路４７を設置した回路基板４６を載置する。
【００４６】
次に、リード端子４８と処理回路４７とをはんだ付けにより電気的に接続した後、処理回路４７とコネクタ端子５１とをはんだ付けにより電気的に接続する。
【００４７】
最後に、ケース４９の開口部を蓋５２で閉塞する。
【００４８】
以上のように構成され、かつ組み立てられた実施の形態２における非接触型位置センサについて、次にその動作を図面を参照しながら説明する。
【００４９】
図８は実施の形態２の非接触型位置センサの孔４９ａに被検出物の回動軸５３を挿入した状態を示す断面図である。
【００５０】
図８において、回動軸５３は一方の端部４４ａ、他方の端部４４ｂおよび磁石４１のＮ極との間に形成される空隙内に配置されている。そして回動軸５３のセンサ内の断面がＩ形状となっている。本実施の形態においては、Ｉ形状部５４の回転により磁性体４４の先端部４４ａと磁石４１のＮ極との間に形成される空隙内に生じる磁束密度が変化するものである。
【００５１】
すなわち、図９（ａ）に示すＩ形状部５４の回転角度を０度としたとき、磁束密度は図１０に示すように約０．１５Ｔであるが、図９（ｂ）に示すように、回転角度が４５度のときは、磁束密度は図１０に示すように約０．４Ｔとなり、また図９（ｃ）に示すように、回転角度が９０度のときは、磁束密度は図１０に示すように約０．６７Ｔとなるものである。
【００５２】
上記実施の形態２においては、先端部４４ａと磁石４１のＮ極との間に形成される空隙に位置する回動軸５３の形状をＩ形状としている。このため、Ｉ形状部５４の長手方向の両端部が磁石４１および先端部４４ａの近傍に位置するときには他方の先端部４４ｂの近傍に回動軸５３が存在しないことになる。一方、Ｉ形状部５４の長手方向の両端部が磁石４１および他方の先端部４４ｂの近傍に位置するときには一方の先端部４４ａの近傍に回動軸５３が存在しないことになる。このように、一方の先端部４４ａの磁力が密になると他方の先端部４４ｂの磁力が疎となるため、回動軸５３の回転角度に伴う磁気検出素子４５を通過する磁束密度の直線性を向上させることができる。
【００５３】
このように、磁束密度の変化を磁気検出素子４５により出力信号として検出し、この出力信号を処理回路４７により出力電圧に変換し、コネクタ端子５１を介してコンピュータ等に出力し、相手側回動軸５３の回転角度を検出するものである。
【００５４】
上記実施の形態２においては、一方の端部４４ａ、他方の端部４４ｂおよび磁石４１のＮ極との間に形成される空隙内に回動軸５３を設け、この回動軸５３の回転角度により、前記空隙内に生じる磁束密度を変化させる構成としている。このため、従来の同種センサに比して、上記実施の形態１と同様の有利な効果を有する。
【００５５】
（実施の形態３）
以下、本発明の実施の形態３における非接触型位置センサについて、図面を参照しながら説明する。
【００５６】
図１１は本発明の実施の形態３における非接触型位置センサの分解斜視図、図１２は非接触型位置センサの蓋を外した状態の上面図、図１３は同非接触型位置センサの側断面図である。
【００５７】
図１１〜図１３において、第１の磁石６１は第２の磁石６４と対向するとともに、Ｕ字形状に構成された磁性体６７の一端部側の内側面にＮ極６２が固着されている。磁性体６７の他端部側の内側面には第２の磁石６４のＳ極６６が固着されている。本実施の形態においては、磁性体６７はＵ字形状に構成されているため、磁性体６７の一端部側に設けられた第１の磁石６１と磁性体６７の他端部側に設けられた第２の磁石６４とが磁力線に対して垂直に配設されることになる。これにより、磁気回路内を流れる磁力線が増加するため、非接触型位置センサの出力感度が向上するという効果を有するものである。
【００５８】
なお、本発明で述べるＵ字形状とは、一辺が欠けた四角形や、Ｃ字の形状を含むものであり、必ずしも厳密にＵ字を意味するものではない。
【００５９】
磁気検出素子６８は磁性体６７の中間部６９の内側面に設けている。そして本実施の形態においては、磁性体６７の中間部６９における磁気検出素子６８を設ける部分の厚みを磁気検出素子６８を設けない部分の厚みより小さくしている。このため、磁性体６７を流れる磁力線は磁気検出素子６８を設ける部分で集中されることになり、これにより、磁気検出素子６８を通過する磁力線の量がさらに増加する。このように、本実施の形態においては、非接触型位置センサの出力感度が向上するという効果を有するものである。
【００６０】
また磁性体６７の一端部側と他端部側は補強磁性体７０により磁気的に連続して接続されている。このように磁性体６７の一端部側と他端部側を接続する補強磁性体７０を設けると、一端部側と他端部側との間隙から外部に漏れようとする磁力線をこの補強磁性体７０により吸収して磁気回路を構成することができる。このため、磁気検出素子６８を通過する磁力線の量は増加することになり、非接触型位置センサの出力感度が向上するという効果を有するものである。
【００６１】
回路基板７１の上面にはコンデンサ等の電子部品７２からなる処理回路を設けており、処理回路は磁気検出素子６８にリード端子６８ａを介して電気的に接続され、磁気検出素子６８で生じた出力信号を出力電圧に変換する。樹脂製のケース７３は底面から上方に向かってスリット７４を設けた円筒部７５を有しており、かつこの円筒部７５の内側に空隙７６が設けられている。空隙７６には磁石６１のＳ極６３と磁石６４のＮ極６５および磁気検出素子６８が近接して設けられている。
【００６２】
また前記ケース７３の外底面には下方へ突出するようにコネクタ端子７７が設けられ、コネクタ端子７７は一端を回路基板と電気的に接続している。樹脂製の蓋７８はケース７３の開口部を閉塞している。
【００６３】
以上のように構成された実施の形態３の非接触型位置センサについて、次にその組立方法を説明する。
【００６４】
まず、予め準備された磁石６１のＮ極６２を磁性体６７の一端部側の内側面に接着剤等により固着した後、同様に磁石６４のＳ極６６を磁性体６７の他端部側の内側面に接着剤等により固着する。
【００６５】
次に、磁性体６７の一端部側の先端と他端部側の先端とを、補強磁性体７０により接着剤を使用して接続する。
【００６６】
次に、回路基板７１に磁気検出素子６８および電子部品７２を実装した後、はんだにより回路基板７１に磁気検出素子６８および電子部品７２を電気的に接続する。
【００６７】
次に、予めコネクタ端子７７を一体に成形したケース７３の内側に、磁石６１、磁石６４、磁性体６７、磁気検出素子６８、補強磁性体７０および回路基板７１を収納する。最後に、ケース７３の開口部を蓋７８で閉塞する。
【００６８】
以上のように構成され、かつ組み立てられた実施の形態３の非接触型位置センサについて、次にその動作を図面を参照しながら説明する。
【００６９】
図１４は実施の形態３における非接触型位置センサの空隙に被検出物の回動軸を挿入した状態を示す斜視図である。
【００７０】
図１４において、被検出物の回動軸７８はケース７３の円筒部７５に挿入され、かつ先端部に設けた断面が半円形状の半円形状部７９を有する。半円形状部７９は磁気検出素子６８と磁石６１および磁石６４との間に形成される空隙７６内に配置されている。このとき、本実施の形態においては、磁石６１および磁石６４の横幅を回動軸７８の直径に略一致させている。このため、磁石６１と磁石６４との間を通過する磁力線が回動軸７８のない部分を通過することはなくなり、これにより、非接触型位置センサの出力特性が向上するという効果を有する。
【００７１】
本実施の形態では、回動軸７８が回転すると、回動軸７８の半円形状部７９が回転するため、空隙７６内に生じる磁束密度が変化するものである。
【００７２】
すなわち、図１５（ａ）に示す回動軸７８の半円形状部７９の回転角度を０度としたとき、磁束密度は図１６に示すように約−４０ｍＴであるが、図１５（ｂ）に示す回転角度が４５度のときは、磁束密度は約０ｍＴ、図１５（ｃ）に示す回転角度が９０度のときは約３０ｍＴとなるものである。
【００７３】
また、半円形状部７９の回転角度が０度のときは、磁石６４から半円形状部７９を介して磁気検出素子６８に至るまでの間隙が小となるため、図１５（ａ）に示すように、回動軸７８側から磁気検出素子６８に磁力が流れることになるが、半円形状部７９の回転角度が４５度のときは、磁石６４から半円形状部７９を介して第１の磁石６１に至るまでの間隙が小となるため、図１５（ｂ）に示すように、磁気検出素子６８に磁力が流れなくなる。そしてまた、回動軸７８における半円形状部７９の回転角度が９０度のときは、磁気検出素子６８から半円形状部７９を介して磁石６１に至るまでの間隙が小となるため、図１５（ｃ）に示すように、磁気検出素子６８側から回動軸７８側に磁力が流れることになる。
【００７４】
そして、前記磁束密度の変化を磁気検出素子６８により出力信号として検出し、この出力信号を回路基板７１における電子部品７２により出力電圧に変換し、コネクタ端子７７を介してコンピュータ等に出力し、回動軸７８の回転角度を検出する。
【００７５】
上記本発明の実施の形態３においては、磁気検出素子６８と磁石６１および磁石６４との間に形成される空隙７６内に回動軸７８を設け、この回動軸７８の回転角度により、空隙７６内に生じる磁束密度を変化させる構成としている。このため、従来の同種センサに比して、上記実施の形態１と同様の有利な効果を有する。
【００７６】
なお、上記説明においては、回動軸７８の空隙７６に位置する部分の断面形状を半円形状としたが、断面形状を扇形状に構成した場合でも、同様の効果を有するものである。
【００７７】
（実施の形態４）
以下、本発明の実施の形態４における非接触型位置センサについて、図面を参照しながら説明する。
【００７８】
図１７は本発明の実施の形態４における非接触型位置センサに被検出物が挿入された状態を示す斜視図である。
【００７９】
図１７において、Ｕ字形状を有する第１の磁性体１１１は中間部１１２の上面に第１の磁気検出部１１３を設けるとともに、この第１の磁気検出部に上方へ向かって突出する第１の凸部１１４を設けている。磁性体１１１の一端側１１１ａの上面に、例えばＳｍＣｏを主成分とする第１の磁石１１６のＮ極１１７を固着するとともに、磁性体１１１における他端側１１１ｂにＳｍＣｏを主成分とする第２の磁石１１８のＳ極１１９を固着している。第２のＵ字形状を有する磁性体１２０は一端側１２０ａの下面に磁石１１６のＳ極１２１を固着するとともに、他端側１２０ｂの下面に磁石１１８のＮ極１２２を固着し、かつ、中間部１２３の下面に第１の磁気検出部１１３と対向するように第２の磁気検出部１２４を設けている。また、第２の磁気検出部１２４には下方へ向かって突出する第２の凸部１２５を設け、さらに凸部１２５の反対側に凹部１２６を設けている。同様に第１の凸部１１４の反対側にも凹部（図示せず）を設けている。磁気検出素子１２７は第１の磁気検出部１１３と第２の磁気検出部１２４との間に配設されている。
【００８０】
本実施の形態においては、磁気検出部１１３に上方に向かって突出する第１の凸部１１４を設けるとともに、第２の磁気検出部１２４に下方へ向かって突出する第２の凸部１２５を設けている。このため、凸部１１４および凸部１２５に磁石１１６および磁石１１８により発生する磁力線が集中することとなり、結果として、磁気検出素子１２７から出力される出力の感度が向上し、非接触型位置センサの出力特性が向上する。
【００８１】
また、磁気検出素子１２７には電源端子１２８、出力端子１２９およびＧＮＤ端子１３０が設けられている。電源端子１２８は電源（図示せず）に電気的に接続されるとともに、ＧＮＤ端子１３０はＧＮＤ（図示せず）に電気的に接続され、さらに出力端子１２９は、コンピュータ等に電気的に接続されている。
【００８２】
以上のように構成された実施の形態４の非接触型位置センサについて、次にその組立方法を説明する。
【００８３】
まず、予めＵ字形状に形成された第１の磁性体１１１の中間部に絞り加工により第１の凸部１１４および凹部（図示せず）を形成する。
【００８４】
次に、磁性体１１１の一端側１１１ａの上面および他端側１１１ｂの上面に接着剤を塗布し、一端側１１１ａの上面に磁石１１６のＮ極１１７を固着した後、他端側１１１ｂの上面に磁石１１８のＳ極１１９を固着する。
【００８５】
次に、予めＵ字形状に形成された第２の磁性体１２０の中間部１２３に第２の凸部１２５および凹部１２６を形成する。
【００８６】
本実施の形態では、凸部１２５を絞り加工により設け、凸部１２５の反対側に凹部１２６を形成したため、この凹部１２６に磁石１１６および磁石１１８により発生する磁力線が通過しなくなり、結果として、第２の磁気検出部１２４に磁力線が集中する。このため、磁気検出素子１２７を通過する磁力線が増加することとなり、磁気検出素子１２７の出力端子１２９から出力される出力の感度が向上し、非接触型位置センサの出力特性が向上する。
【００８７】
次に、磁石１１６のＳ極１２１に磁性体１２０の一端側１２０ａを接着剤により固着するとともに、他端側１２０ｂを磁石１１８のＮ極１２２に接着剤により固着する。
【００８８】
最後に、予め電源端子１２８、出力端子１２９およびＧＮＤ端子１３０を一体に形成された磁気検出素子１２７を磁性体１１１の磁気検出部１１３と磁性体１２０の磁気検出部１２４との間に位置するように別部材（図示せず）により設置する。
【００８９】
以上のように構成され、かつ組み立てられた本発明の実施の形態４の非接触型位置センサについて、次にその動作を図面を参照しながら説明する。
【００９０】
先ず、磁気検出素子１２７の電源端子１２８に電源を接続するとともに、ＧＮＤ端子１３０をＧＮＤに接地する。そして、半円部１３１および切欠部１３２を有する回動軸からなる被検出物１３３を磁性体１１１および磁性体１２０の内側面に挿入した後、被検出物１３３を回動させる。
【００９１】
そして、被検出物１３３の回転角度が１０度の場合には、図１８（ａ）に示すように、被検出物１３３の半円部１３１が磁石１１６の近傍に位置するとともに、切欠部１３２が磁石１１８の近傍に位置するように配置する。この場合、磁石１１６のＮ極１１７から生じる磁力線が磁性体１１１の一端側１１１ａから被検出物１３３の半円部１３１、磁性体１２０の一端側１２０ａを介して磁石１１６のＳ極１２１に戻る。一方、磁石１１８のＮ極１２２から生じる磁力線は、磁性体１２０の他端側１２０ｂを介して第２の磁気検出部１２４から磁気検出素子１２７を通過して、磁性体１１１の第１の磁気検出部１１３に到達し、さらに磁性体１１１の他端側１１１ｂから磁石１１８のＳ極１１９に戻るものである。この時、磁気検出素子１２７の出力端子１２９の出力電圧は図１９に示すように、約０．７Ｖになる。
【００９２】
被検出物１３３の回転角度が５０度の場合には、図１８（ｂ）に示すように半円部１３１が、磁石１１６および磁石１１８と垂直に向かう方向に位置することとなり、ほとんど被検出物１３３に磁力線が流れないこととなる。この時、磁石１１６のＮ極１１７から発生する磁力線が磁性体１１１の一端側１１１ａから他端側１１１ｂに伝わり、磁石１１８のＳ極１１９、Ｎ極１２２を介して磁性体１２０の他端側１２０ｂから一端側１２０ａに向かい、磁石１１６のＳ極１２１に戻るようにループする。結果として、磁気検出素子１２７には磁力線が通過しない状態となっている。この時、磁気検出素子１２７の出力端子１２９からの出力電圧は図１９に示すように、約２．５Ｖになる。
【００９３】
さらに、被検出物１３３の回転角度が９０度の場合には、図１９に示すように、被検出物１３３が回転して、磁石１１８の近傍に位置することとなる。
【００９４】
この時、磁石１１８のＮ極１２２から発生する磁力線が磁性体１２０の他端側１２０ｂを介して半円部１３１、さらに磁性体１１１の他端側１１１ｂを介して磁石１１８におけるＳ極１１９に戻る。一方、磁石１１６のＮ極１１７から生じる磁力線は磁性体１１１の一端側１１１ａから磁気検出部１１３を介して磁気検出素子１２７を下方から上方に向かって通過し、磁気検出部１２４、磁性体１２０の一端側１２０ａを介して磁石１１６のＳ極１２１に戻る。この時、図１９に示すように、出力端子１２９からの出力電圧は約４．３Ｖになる。
【００９５】
すなわち、半円部１３１が磁石１１６の近傍に位置する状態においては磁気検出素子１２７に対し上方から下方に向かって磁力線が通過するのに対して、半円部１３１が磁石１１８の近傍に位置する状態においては、磁気検出素子１２７に対し下方から上方に向かって磁力線が通過するものである。従って、被検出物１３３の回転に伴い、図１９に示すように、回転角度に応じた出力信号が出力され、この出力信号をコンピュータ（図示せず）等に入力して、被検出物１３３の回転角度を検出するものである。
【００９６】
ここで、被検出物１３３が磁石１１６および磁石１１８の近傍を通過することにより、被検出物１３３に電磁誘導による磁力が発生する場合を考える。
【００９７】
本実施の形態の非接触型位置センサにおいては、第１の磁気検出部１１３と第２の磁気検出部１２４の間に磁気検出素子１２７を設けたため、磁石１１６のＮ極１１７から磁性体１１１、磁石１１８のＳ極１１９、磁石１１８のＮ極１２２および磁性体１２０を介して磁石１１６のＳ極１２１に戻る磁力線の流れが被検出物１３３に作用する磁力線の流れと独立している。結果として、磁石１１６および磁石１１８の電磁誘導により発生する被検出物１３３の磁化の影響を磁気検出素子１２７が直接検出することがない。このため、従来の同種のセンサで発生した、被検出物１３３の正方向および逆方向の回転により出力信号にヒステリシスが生じるという現象を防止できる。このように本実施の形態によれば、従来にない特性の向上した非接触型位置センサを提供できる。
【００９８】
また、本実施の形態では磁性体１１１および磁性体１２０をＵ字形状としたため、磁石１１６と第２の磁石１１８とが互いに略平行に向き合うことになる。このため、被検出物１３３の半円部１３１が最大に磁石１１６に近づいたときには磁石１１８側に切欠部１３２が近づくことになり、磁石１１８の磁力線が被検出物１３３を通過しにくくなる。このため、磁気検出素子１２７に最大の磁力線が通過することとなり、結果として、磁気検出素子１２７から出力される出力の感度が向上する。
【００９９】
また、本実施の形態の非接触型位置センサにおいては、磁石１１６を固着する一端側と磁石１１８を固着する他端側との中間部１１２の略中央に磁気検出部１１３を設けたが、中間部１１２の一端側あるいは他端側に偏った位置に磁気検出部を設けても同様の効果を有するものである。
【０１００】
さらに、本実施の形態における非接触型位置センサにおいては、磁性体１１１の磁気検出部１１３に上方へ向かって突出する凸部１１４を設け、磁性体１２０の磁気検出部１２４に下方へ向かって突出する凸部１２５を設けたが、磁気検出部１１３および磁気検出部１２４を平面形状としても同様の効果を有するものである。
【０１０１】
（実施の形態５）
以下、実施の形態５における非接触型位置センサについて、図面を参照しながら説明する。
【０１０２】
図２０は実施の形態５の非接触型位置センサの分解斜視図、図２１はその斜視図である。
【０１０３】
なお、図２０、図２１に示す非接触型位置センサは、基本的に実施の形態４に示した非接触型位置センサと同じ構成であるので、同一構成部分には同一番号を付与して詳細な説明を省略する。
【０１０４】
本実施の形態における非接触型位置センサは、磁性体１１１の第１の磁気検出部１４１の上面と第２の磁性体１２０の第２の磁気検出部１４２の下面とにより磁気検出素子１２７を挟持したものである。この構成によれば、磁気検出素子１２７と磁気検出部１４１および磁気検出素子１２７と磁気検出部１４２とのクリアランスがなくなり、結果として、磁気検出素子１２７から出力される出力信号の感度が向上するという作用効果を有するものである。
【０１０５】
また、本実施の形態における非接触型位置センサは、磁性体１１１の一端側１１１ａ、他端側１１１ｂ、磁性体１２０の一端側１２０ａおよび他端側１２０ｂの内側面を円弧形状にするとともに、磁性体１１１の一端側１１１ａ、他端側１１１ｂ、磁性体１２０の一端側１２０ａおよび他端側１２０ｂの内側面を被検出物１３３の外周に沿わせたものである。
【０１０６】
この構成によれば、磁性体１１１と被検出物１３３との間の空隙および磁性体１２０と被検出物１３３との間の空隙が少なくなり、磁力線が空気中を通過することによる損失がなくなる。このため、磁気検出素子１２７から出力される出力信号の感度が向上する。
【０１０７】
（実施の形態６）
以下、本発明の実施の形態６における非接触型位置センサについて、図面を参照しながら説明する。
【０１０８】
図２２は本発明の実施の形態６における非接触型位置センサの斜視図、図２３はセンサに被検出物を挿入した状態を示す斜視図である。
【０１０９】
なお、図２２、図２３に示す本実施の形態の非接触型位置センサは、基本的に本実施の形態４に示した非接触型位置センサと同じ構成であるので、同一構成部分には同一番号を付与して詳細な説明を省略する。
【０１１０】
本実施の形態における非接触型位置センサにおいては、第１の磁性体１５１および第２の磁性体１５２を段差形状とし、互いに略平行に設けた第１の磁石１１６および第２の磁石１１８が互いに対向しないように異なる平面上に設ける構成としたものである。この構成によれば、磁性体１５１および磁性体１５２を介さずに磁石１１６と磁石１１８との間の空気中を直接に磁力線が通過してしまうということがなくなる。この結果、磁気検出素子１２７を通過する磁力線が増加するから、磁気検出素子１２７から出力される出力信号の感度が向上する。
【０１１１】
（実施の形態７）
以下、本発明の実施の形態７における非接触型位置センサについて、図面を参照しながら説明する。
【０１１２】
図２４は本発明の実施の形態７における非接触型位置センサの斜視図である。
【０１１３】
なお、図２４に示す本実施の形態における非接触型位置センサは、基本的に本実施の形態４に示した非接触型位置センサと同じ構成であるので、同一構成部分には同一番号を付与して詳細な説明を省略する。
【０１１４】
本実施の形態における非接触型位置センサにおいては、第１の磁性体１１１の他端側１１１ｂに第１の磁石支持部材１６１を設けるとともに、第２の磁性体１２０の一端側１２０ａに第２の磁石支持部材１６２を設けたものである。磁石支持部材１６１と磁性体１２０における他端側１２０ｂで第２の磁石１１８を挟持するとともに、磁石支持部材１６２と磁性体１１１の一端側１１１ａで第１の磁石１１６を挟持している。このため、互いに平行に設けた磁石１１６と磁石１１８とが互いに対向しないように異なる平面上に設けられている。さらに磁性体１１１の第１の磁気検出部１１３に上方に向かって突出する第１の凸部１１４を設けるとともに、磁性体１２０の第２の磁気検出部１２４に下方へ向かって突出する第２の凸部１２５が設けられている。
【０１１５】
本実施形態の構成によれば、磁性体１１１および磁性体１２０を介さずに磁石１１６と磁石１１８との間の空気中を直接に磁力線が通過してしまうということがなくなる。さらに、磁気検出部１１３に上方に向かって突出する第１の凸部１１４を設けるとともに、磁気検出部１２４に下方へ向かって突出する第２の凸部１２５を設けたため、凸部１１４および凸部１２５に磁石１１６および磁石１１８により発生する磁力線が集中する。この結果、磁気検出素子１２７を通過する磁力線が増加するから、磁気検出素子１２７から出力される出力の感度が向上する。
【０１１６】
（実施の形態８）
以下、本発明の実施の形態８における非接触型位置センサについて、図面を参照しながら説明する。
【０１１７】
図２５は本発明の実施の形態８における非接触型位置センサに被検出物が挿入された状態を示す斜視図である。
【０１１８】
本実施の形態の非接触型位置センサは、磁気検出素子支持部２１２の略中央にセンサの内側に突出するように凸部２１３が設けられ、かつ、この凸部２１３の反対側に凹部２１４が設けられ、さらに、凸部２１３の先端に磁気検出素子２１５が設けられている。また、磁気検出素子２１５には電源端子２１５ａ、ＧＮＤ端子２１５ｂおよび出力端子２１５ｃが設けられ、電源端子２１５ａは電源（図示せず）に電気的に接続されるとともに、ＧＮＤ端子２１５ｂはＧＮＤ（図示せず）に電気的に接続され、さらに出力端子２１５ｃは、コンピュータ等（図示せず）に電気的に接続されている。
【０１１９】
磁気検出素子支持部２１２の一端には第１の磁石支持部２１６を設けるとともに、他端に第２の磁石支持部２１７を設け、磁気検出素子支持部２１２と合わせた全体としてＵ字形状になるように構成されている。例えばＳｍＣｏを主成分とする第１の磁石２１８は、第１の磁石支持部２１６の外側面にＮ極を固着している。例えばＳｍＣｏを主成分とする第２の磁石２１９は、磁石支持部２１７の外側面にＳ極を固着している。Ｕ字形状の補強磁性体２２０は、第１の磁性体２１１の上方に設けられるとともに、中間部２２１に孔２２２を有し、かつ一端部２２３の内側に磁石２１８のＳ極を固着している。補強磁性体２２０の他端部２２４の内側には磁石２１９のＮ極を固着している。
【０１２０】
本実施の形態では、補強磁性体２２０を第１の磁性体２１１の上方に配設するともに、補強磁性体２２０に孔２２２を設け、孔２２２に被検出物２２５を貫通させている。このため、磁石２１８と磁石２１９を直接的に結合した補強磁性体２２０を構成したことになり、結果として、磁性体２１１、磁石２１９、補強磁性体２２０および磁石２１８からなる磁気回路の磁力線の量が大となるから、磁気検出素子２１５から出力される出力の感度が向上する作用を有する。
【０１２１】
また、磁気検出素子支持部２１２の内側に突出する凸部２１３を設け、この凸部２１３の先端部に磁気検出素子２１５を配設したため、この凸部２１３に磁石２１８および磁石２１９が発生する磁力線が集中することとなり、磁気検出素子２１５から出力される出力信号の感度がさらに向上する。
【０１２２】
以上のように構成された非接触型位置センサについて、次にその組立方法を説明する。
【０１２３】
まず、予めＵ字形状に形成された第１の磁性体２１１の磁気検出素子支持部２１２の略中央に、絞り加工により内側に突出する凸部２１３および凹部２１４を形成する。
【０１２４】
このとき、凸部２１３の反対側に凹部２１４を形成したため、この凹部２１４に磁石２１８および磁石２１９により発生する磁力線が通過しなくなり、凸部２１３の先端部に磁力線が集中する。このため、磁気検出素子２１５を通過する磁力線がさらに増加することとなり、磁気検出素子２１５から出力される出力信号の感度がさらに増加する。
【０１２５】
次に、磁性体２１１の一端側の第１の磁石支持部２１６の外側面および他端側の第２の磁石支持部２１７の外側面に接着剤を塗布し、磁石支持部２１６の外側面に第１の磁石２１８のＮ極を固着した後、磁石支持部２１７の外側面に第２の磁石２１９のＳ極を固着する。
【０１２６】
次に、予め孔２２２が形成された補強磁性体２２０の一端部２２３の内側面を、磁石２１８のＳ極に固着するとともに、磁石２１９のＮ極に補強磁性体２２０の他端部２２４の内側面を固着する。この時、補強磁性体２２０が磁性体２１１の上方に位置するように、固着する。
【０１２７】
最後に、予め電源端子２１５ａ、ＧＮＤ端子２１５ｂおよび出力端子２１５ｃを一体に設けた磁気検出素子２１５を、凸部２１３の先端に固着する。
【０１２８】
以上のように構成され、かつ組み立てられた非接触型位置センサについて、次に、その動作を図面を参照しながら説明する。
【０１２９】
電源端子２１５ａに電源（図示せず）を接続するとともに、ＧＮＤ端子２１５ｂをＧＮＤ（図示せず）に接続し、５Ｖの電圧を印加する。そして、半円部２２８および切欠部２２９を設けた被検出物２２５を磁性体２１１の内側および補強磁性体２２０の孔２２２に挿入した後、前記被検出物２２５を回動させる。
【０１３０】
そして、図２６（ａ）に示す状態を、被検出物２２５の回転角度が１０度とする。この時、被検出物２２５の半円部２２８が磁石２１８の近傍に位置するとともに、切欠部２２９が磁石２１９の近傍に位置することとなる。磁石２１８のＮ極から生じる磁力線の一部は被検出物２２５を介して磁気検出素子２１５を通過して、凸部２１３に流れ、磁性体２１１の他端側の磁石支持部２１７に到達し、磁石２１９のＳ極に到達する。このとき出力端子２１５ｃの出力電圧は、図２７に示すように約０．７Ｖになる。また、図２６（ｂ）に示すように、被検出物２２５の回転角度が５０度の場合には、半円部２２８が、磁石支持部２１６および磁石支持部２１７の双方に対して垂直に向かう方向に位置することとなる。そして、被検出物２２５と磁石支持部２１６および、被検出物２２５と磁石支持部２１７との距離が双方ともに小となるため、磁石２１８のＮ極から生じる磁力線が被検出物２２５、磁石支持部２１７を介して、磁石２１９のＳ極に到達する。この結果、磁気検出素子２１５には磁力線が通過しない状態となる。そして、このとき出力端子２１５ｃの出力電圧は、図２７に示すように約２．５Ｖになる。さらに、図２６（ｃ）に示すように被検出物２２５の回転角度が９０度の場合には、半円部２２８が磁石２１９の近傍に位置するとともに、切欠部２２９が磁石２１８の近傍に位置することとなる。この時、磁石２１８のＮ極から生じる磁力線の一部が磁石支持部２１６を介して、凸部２１３に流れ、磁気検出素子２１５、被検出物２２５を介して磁石支持部２１７に到達し、磁石２１９のＳ極に到達する。このとき、出力端子２１５ｃの出力電圧は、図２７に示すように約４．３Ｖになる。
【０１３１】
すなわち、半円部２２８が磁石２１８の近傍に位置する状態においては、磁気検出素子２１５に対し被検出物２２５から凸部２１３に向かって磁力線が通過するのに対して、半円部２２８が磁石２１９の近傍に位置する状態においては、磁気検出素子２１５に対し、凸部２１３から被検出物２２５に向かって磁力線が通過する。従って、被検出物２２５の回転に伴い、図２７に示すような回転角度に応じた出力信号が出力される。この出力信号をコンピュータ（図示せず）等に入力して、被検出物２２５の回転角度を検出するものである。
【０１３２】
上記、本実施の形態における非接触型位置センサにおいては、磁性体２１１の内側に被検出物２２５を設けたため、被検出物２２５の回転角度により、被検出物２２５と凸部２１３との間の磁束密度が変化するものである。このため、従来の同種センサに比して、上記実施の形態１と同様の有利な効果を有する。
【０１３３】
また、本実施の形態では磁性体２１１をＵ字形状としたため、磁石支持部２１６と磁石支持部２１７が互いに略平行に向き合うため、半円部２２８が最大に磁石支持部２１６に近づいたときには、磁石支持部２１７に切欠部２２９が近づくこととなる。この結果、磁石２１８および磁石２１９より発生する最大の磁力線が磁気検出素子２１５を通過して、凸部２１３に流れるから、磁気検出素子２１５から出力される出力の感度が向上する。
【０１３４】
また、本実施の形態における非接触型位置センサにおいては、補強磁性体２２０を磁性体２１１の上方に位置して設ける構成としたが、図２８に示すように、補強磁性体２３０を磁性体２１１と同一の平面上に設けても同様の効果を有するものである。
【０１３５】
（実施の形態９）
以下、本発明の実施の形態９における非接触型位置センサについて図面を参照しながら説明する。
【０１３６】
図２９は本発明の実施の形態９における非接触型位置センサに被検出物が挿入された状態を示す斜視図である。
【０１３７】
なお、図２９に示す本実施の形態の非接触型位置センサにおいては、実施の形態８に示した図２５と同じ構成であるので、同一構成部品には同一番号を付与して詳細な説明は省略する。
【０１３８】
本実施の形態における非接触型位置センサにおいては、実施の形態８の補強磁性体のかわりに、一端に第１の磁石２１８のＳ極が固着されるとともに他端が第１の磁性体２１１の第１の磁石支持部２１６の上方に配設された第２の磁性体２３１を設けている。また、第２の磁石２１９のＮ極と一端が固着されるとともに、他端が磁性体２１１の第２の磁石支持部２１７の上方に配設された第３の磁性体２３２を設けている。そして、磁性体２１１の内側および磁性体２３１と磁性体２３２との間に形成される空隙内に被検出物の回動軸からなる被検出物２２５を設けている。
【０１３９】
被検出物２２５が磁石２１８および磁石２１９の近傍を通過することにより、被検出物２２５に電磁誘導による磁力が発生する場合を考える。本実施形態では、磁性体２１１の内側に形成される空隙内および磁性体２３１と磁性体２３２との間に形成される空隙内に被検出物２２５を設けている。このため、磁性体２１１により被検出物２２５を通過する磁力線の方向と磁性体２３１および磁性体２３２により被検出物２２５に通過する磁力線の方向とが互いに反対となる。このように、被検出物２２５の回転に伴い、電磁誘導により被検出物２２５に発生する磁力の方向が互いに反対となるから、被検出物２２５に発生した磁力が打ち消され、被検出物２２５を通過する磁力が安定するという作用効果を有するものである。
【０１４０】
また、磁性体２３１および磁性体２３２の被検出物２２５に接する内側面を円弧形状にするとともに、磁性体２３１および磁性体２３２の内側面を被検出物２２５に沿わせたため、磁性体２３１と被検出物２２５との間の空隙および磁性体２３２と被検出物２２５との間の空隙が少なくなる。結果として、磁力線が空気中を通過することによる損失が少なくなるため、磁気検出素子２１５から出力される出力信号の感度が向上するという作用効果を有するものである。
【０１４１】
（実施の形態１０）
図３０は本発明の実施の形態１０の非接触型位置センサに被検出物が配設された状態を示す斜視図、図３１は同じセンサを裏側からみた斜視図である。
【０１４２】
図３０，図３１において、Ｕ字形状の第１の磁性体３１１は中間部３１２の上面に第１の磁気検出部３１３を設けるとともに、磁気検出部３１３に上方へ向って突出する第１の凸部３１４を設け、さらにこの第１の凸部３１４の反対側に凹部３１５を設けている。また、磁性体３１１の一端側３１１ａの上面に、例えばＳｍＣｏを主成分とする第１の磁石３１６のＮ極３１７を固着するとともに、磁性体３１１の他端側３１１ｂにＳｍＣｏを主成分とする第２の磁石３１８のＳ極３１９を固着している。Ｕ字形状の第２の磁性体３２０は一端側３２０ａの下面に磁石３１６のＳ極３２１を固着するとともに、他端側３２０ｂの下面に磁石３１８のＮ極３２２を固着している。磁性体３２０の中間部３２３の下面には磁性体３１１の磁気検出部３１３と対向するように第２の磁気検出部３２４を設けている。また、磁性体３２０の磁気検出部３２４には下方へ向って突出する第２の凸部３２５を設け、さらに凸部３２５の反対側に凹部３２６を設けている。磁気検出素子３２７は、磁気検出部３１３と磁気検出部３２４とにより挟持されている。
【０１４３】
本実施の形態では、磁気検出部３１３の上面と磁気検出部３２４の下面とにより磁気検出素子３２７を挟持したため、磁気検出素子３２７と磁気検出部３１３および磁気検出素子３２７と磁気検出部３２４とのクリアランスがなくなり、磁気検出素子３２７から出力される出力信号の感度が向上する。
【０１４４】
また、磁気検出部３１３に上方へ向かって突出する凸部３１４を設けるとともに、磁気検出部３２４に下方へ向かって突出する凸部３２５を設けたため、凸部３１４および凸部３２５に磁石３１６および磁石３１８の磁力線が集中する。したがって、磁気検出素子３２７から出力される出力の感度が向上するため、非接触型位置センサの出力特性が向上する。
【０１４５】
前記磁気検出素子３２７には電源端子３２８、出力端子３２９およびＧＮＤ端子３３０が設けられており、その接続は上記実施の形態と同様である。
【０１４６】
被検出物３３１は中央に外径の大きな被検出部３３２を設け、被検出部３３２の長さは磁性体３１１および磁性体３２０の一端側および他端側の幅よりも長く設定している。また、磁性体３１１の一端側３１１ａの幅を磁性体３２０の一端側３２０ａの幅と略等しくするとともに、磁性体３１１の他端側３１１ｂの幅を磁性体３２０の他端側３２０ｂの幅と略等しくしている。
【０１４７】
かつ、本実施の形態では被検出物３３１の検出可能距離を、一端側３１１ａの幅と、他端側の幅３１１ｂと、一端側３１１ａと他端側３１１ｂとの間隙との和から被検出部３３２の長さを差し引いた距離としている。
【０１４８】
この構成によれば、磁性体３１１および磁性体３２０の一端側の被検出物３３１の移動方向の端部に被検出部３３２の一端が位置する部分から、磁性体３１１および磁性体３２０の他端側の被検出物３３１の移動方向の端部に被検出部３３２の他端が位置する部分まで、被検出物３３１が移動する。したがって、移動距離の全域にわたって出力特性の直線性が安定するという作用を有するものである。
【０１４９】
以上のように構成された本発明の一実施の形態における非接触型位置センサについて、次にその組立方法を説明する。
【０１５０】
まず、予めＵ字形状に形成された第１の磁性体３１１の中間部に第１の凸部３１４および凹部３１５を形成する。
【０１５１】
次に、磁性体３１１の一端側３１１ａの上面および他端側３１１ｂの上面に接着剤を塗布し、一端側３１１ａの上面に第１の磁石３１６のＮ極３１７を固着し、他端側３１１ｂの上面に第２の磁石３１８のＳ極３１９を固着する。
【０１５２】
次に、予めＵ字形状に形成された第２の磁性体３２０の中間部３２３に第２の凸部３２５および凹部３２６を形成する。
【０１５３】
本実施の形態では、磁性体３２０に凹部３２６を形成したため、凹部３２６に磁石３１６および磁石３１８の磁力線が通過しにくくなり、したがって、第２の磁気検出部３２４に磁力線が集中する。これにより、磁気検出素子３２７を通過する磁力線が増加することとなり、磁気検出素子３２７の出力端子３２９から出力される出力の感度が向上するため、非接触位置センサの出力特性が向上する。
【０１５４】
次に、磁石３１６のＳ極３２１に磁性体３２０の一端側３２０ａを接着剤により固着するとともに、他端側３２０ｂを磁石３１８のＮ極３２２に接着剤により固着する。
【０１５５】
最後に、予め電源端子３２８、出力端子３２９およびＧＮＤ端子３３０が一体に形成された磁気検出素子３２７を磁気検出部３１３と磁気検出部３２４との間に位置するように別部材（図示せず）により支持する。
【０１５６】
以上のように構成され、かつ組み立てられた非接触型位置センサについて、次にその動作を図面を参照しながら説明する。
【０１５７】
先ず、電源端子３２８に電源（図示せず）を接続するとともに、ＧＮＤ端子３３０をＧＮＤ（図示せず）に接地する。そして、被検出部３３２を設けた被検出物３３１を一端側３１１ａおよび他端側３１１ｂと一端側３２０ａおよび他端側３２０ｂとの間に配設した後、前記被検出物３３１を矢印方向に直動させる。
【０１５８】
この時、図３２（ａ）に示すように、一端側３１１ａの幅をＡ、一端側３１１ａと他端側３１１ｂとの間隙の幅をＢ、他端側３１１ｂの幅をＣ、被検出部３３２の長さをＤとする。そして、一端側３１１ａと他端側３１１ｂとの間隙の中点に被検出部３３２の中点が位置するときを、被検出物３３１の移動位置０ｍｍとする。
【０１５９】
まず、図３２（ａ）に示すように、被検出部３３２の他端側の端部が他端側３１１ｂの端部に位置する場合、すなわち、被検出部３３２の位置が−（Ｃ＋Ｂ／２−Ｄ／２）ｍｍの状態においては、被検出部３３２が磁石３１８の近傍に位置するとともに、磁石３１６から最も遠ざかる。この時、磁石３１８のＮ極３２２から生じる磁力線が磁性体３２０の他端側３２０ｂから被検出部３３２、他端側３１１ｂを介して磁石３１８のＳ極３１９に戻る。また、磁石３１６のＮ極３１７から生じる磁力線は、一端側３１１ａを介して磁気検出部３１３から磁気検出素子３２７を通過して、磁気検出部３２４に到達し、さらに一端側３２０ａから磁石３１６のＳ極３２１に戻るものである。この時、図３３に示すように、磁気検出素子３２７の出力端子３２９の出力電圧は約０．７Ｖとなる。
【０１６０】
本実施の形態では、被検出部３３２の長さＤを磁性体３１１および磁性体３２０の他端側の幅Ｃよりも長くしたため、被検出部３３２が磁性体３１１あるいは磁性体３２０の近傍に位置する状態においても、被検出部３３２の直線的な微小な変位に対して、磁性体３１１および磁性体３２０を通過する磁界が変化することとなり、したがって、出力特性が安定するという作用効果を有するものである。
【０１６１】
また、被検出部３３２が位置０ｍｍの場合には、図３２（ｂ）に示すように被検出部３３２が、磁石３１６および磁石３１８と等距離に位置することとなり、被検出部３３２への磁力線が相殺される。この時、磁石３１６のＮ極３１７から発生する磁力線が一端側３１１ａから他端側３１１ｂ（図示せず）に伝わり、さらに磁石３１８のＳ極３１９、Ｎ極３２２を介して他端側３２０ｂから一端側３２０ａに向かい、磁石３１６のＳ極３２１に戻るようにループする。この時、磁気検出素子３２７には磁力線が通過しない状態となっている。そして、出力端子３２９からの出力電圧は図３３に示すように、約２．５Ｖになる。さらに、被検出部３３２の位置が（Ａ+Ｂ／２−Ｄ／２）ｍｍの場合には、図３２（ｃ）に示すように、被検出部３３２が磁石３１６の近傍に位置することとなる。この時、磁石３１６のＮ極３１７から発生する磁力線が一端側３１１ａを介して被検出部３３２、さらには一端側３２０ａを介して磁石３１６のＳ極３２１に戻ることとなる。また、磁石３１８のＮ極３２２から生じる磁力線は他端側３２０ｂから磁気検出部３２４を介して磁気検出素子３２７を上方から下方に向かって通過し、磁気検出部３１３、他端側３１１ｂを介して磁石３１８のＳ極３１９に戻るものである。この時、出力端子３２９からの出力電圧は図３３に示すように、約４．３Ｖになる。すなわち、被検出部３３２が磁石３１８の近傍に位置する状態においては磁気検出素子３２７に対し下方から上方に向かって磁力線が通過するのに対して、被検出部３３２が磁石３１６の近傍に位置する状態においては、磁気検出素子３２７に対し上方から下方に向かって磁力線が通過するものである。従って、被検出部３３２の直線的な往復運動に伴い、図３３に示すように、出力端子２９から被検出物の位置に応じた出力信号が出力される。この出力信号をコンピューター（図示せず）等に入力して、被検出部３３２の位置を検出するものである。
【０１６２】
ここで、非接触型位置センサを長期にわたって使用する場合を考えると、本実施の形態の非接触型位置センサにおいては、一端側３１１ａおよび他端側３１１ｂと一端側３２０ａおよび他端側３２０ｂとの間、または近傍に位置して被検出物３３１を設けている。このため、被検出物３３１が非接触型位置センサに対して全く摺接しない。したがって、磁性体３１１および磁性体３２０と被検出物３３１との距離が摺動磨耗により、変動することがない。このため、長期にわたり高精度に位置検出可能な非接触型位置センサを提供することができる。
【０１６３】
また、磁性体３１１および磁性体３２０をＵ字形状としたため、一端側３１１ａを他端側３１１ｂとを互いに幅方向に一直線上に設けるとともに、一端側３２０ａを他端側３２０ｂとを互いに幅方向に一直線上に設けることができる。このため、磁性体の一端側から他端側の方向と被検出物３３１の移動方向を略平行に配置することができる。したがって、磁性体の一端側および他端側に近接させて被検出部３３２を移動させることができるから、非検出位置センサの出力感度が向上する。
【０１６４】
また、本実施の形態における非接触型位置センサにおいては、磁石３１６を固着する一端側と磁石３１８を固着する他端側との間を中間部３１２とし、中間部３１２の略中央に磁気検出部３１３を設ける構成としたが、中間部３１２の一端側あるいは他端側に偏った位置に磁気検出部３１３を設けても同様の効果を有するものである。
【０１６５】
さらに、本実施の形態における非接触型位置センサにおいては、磁気検出部３１３に上方へ向かって突出する凸部３１４を設けるとともに、磁気検出部３２４に下方へ向かって突出する凸部３２５を設ける構成としたが、磁気検出部３１３および磁気検出部３２４を平面形状としても同様の効果を有するものである。
【０１６６】
さらに、本実施の形態の非接触型位置センサにおいては、被検出部３３２を円筒形状の構成としたが、半円筒形状あるいは角柱形状としても同様の効果を有するものである。
【０１６７】
【発明の効果】
以上のように本発明の構成によれば、被測定物自体の回転または直動により、位置センサの磁束度密度が変化するため、従来のような磁束シャッタ等の複雑な部材を設けることなく、被測定物の回転角度や移動速度を容易に検出することができる。また被測定物の回動軸が偏芯した場合でも、従来のように回動軸の先端部側に磁束シャッタを垂直方向に取り付けた構成ではないため、回動軸の回転角度の検出も正確に行うことができる。さらに非接触型位置センサを相手側回動軸に組み付ける場合においても、従来のような磁束シャッタ等の複雑な部材がないため、被測定物と、位置センサとを近接させて組み付けることができる。
【０１６８】
このため、本発明の非接触型位置センサは長期信頼性を必要とする各種回転角度検出、位置検出などの用途に、広く使用できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態１における非接触型位置センサの蓋および回路基板を外した状態の上面図
【図２】 図１の非接触型位置センサの側断面図
【図３】 本発明の実施の形態１の非接触型位置センサに被検出物の回動軸を挿入した状態を示す断面図
【図４】 （ａ）、（ｂ）は非接触型位置センサの動作状態を示す説明図
【図５】 被検出物の回転角度と磁束密度の関係を示す特性図
【図６】 本発明の実施の形態２の非接触型位置センサの上面図
【図７】 本発明の実施の形態２の非接触型位置センサの側断面図
【図８】 本発明の実施の形態２の非接触型位置センサに被検出物の回動軸を挿入した状態を示す断面図
【図９】 （ａ）、（ｂ）、（ｃ）は非接触型位置センサの動作状態を示す説明図
【図１０】 被検出物の回転角度と磁束密度の関係を示す特性図
【図１１】 本発明の実施の形態３の非接触型位置センサの分解斜視図
【図１２】 本発明の実施の形態３の非接触型位置センサの上面図
【図１３】 本発明の実施の形態３の非接触型位置センサの側断面図
【図１４】 本発明の実施の形態３の非接触型位置センサに被検出物の回動軸を挿入した状態を示す斜視図
【図１５】 （ａ）、（ｂ）、（ｃ）は非接触型位置センサの動作状態を示す説明図
【図１６】 被検出物の回転角度と磁束密度の関係を示す特性図
【図１７】 本発明の実施の形態４の非接触型位置センサに被検出物を挿通した状態を示す斜視図
【図１８】 非接触型位置センサの動作状態を示す図
【図１９】 被検出物の回転角度と出力電圧の関係を示す特性図
【図２０】 本発明の実施の形態５の非接触型位置センサの分解斜視図
【図２１】 本発明の実施の形態５の非接触型位置センサの斜視図
【図２２】 本発明の実施の形態６の非接触型位置センサの斜視図
【図２３】 本発明の実施の形態６の非接触型位置センサに被検出物が挿通された状態を示す斜視図
【図２４】 本発明の実施の形態７の非接触型位置センサの斜視図
【図２５】 本発明の実施の形態８の非接触型位置センサに被検出物を挿通した状態を示す斜視図
【図２６】 非接触型位置センサの動作状態を示す図
【図２７】 被検出物の回転角度と出力電圧との関係を示す図
【図２８】 本発明の実施の形態８の他の非接触型位置センサに被検出物を挿通した状態を示す斜視図
【図２９】 本発明の実施の形態９の非接触型位置センサに被検出物を挿通した状態を示す斜視図
【図３０】 本発明の実施の形態１０の非接触型位置センサに被検出物を挿通した状態を示す斜視図
【図３１】 本発明の実施の形態１０の非接触型位置センサに被検出物を挿通した状態を背面から示す斜視図
【図３２】 非接触型位置センサの動作状態を示す図
【図３３】 被検出物の移動距離と出力電圧との関係を示す図
【図３４】 従来の非接触型位置センサの分解斜視図
【図３５】 従来の非接触型位置センサの側断面図
【図３６】 （ａ）、（ｂ）は従来の非接触型位置センサの磁気シャッターが着磁された状態を示す模式図
【符号の説明】
２１，４１ 磁石
２２，４２，６２，６５ Ｎ極
２３，４３，６３，６６ Ｓ極
２４，２５，４４，６７ 磁性体
２４ａ，２５ａ，４４ａ，４４ｂ 先端部
２６，４５，６８ 磁気検出素子
３３，５３ 相手側回動軸
３４ 扇形状部
５４ Ｉ形状部
６１ 第１の磁石
６４ 第２の磁石
６９ 中間部
７０ 補強磁性体
７６ 空隙
１１１，１５１ 第１の磁性体
１１１ａ，１２０ａ 一端側
１１１ｂ，１２０ｂ 他端側
１１２，１２３ 中間部
１１３，１４１ 第１の磁気検出部
１１４ 第１の凸部
１１６ 第１の磁石
１１７，１２２ Ｎ極
１１８ 第２の磁石
１１９，１２１ Ｓ極
１２０，１５２ 第２の磁性体
１２４，１４２ 第２の磁気検出部
１２５ 第２の凸部
１２６ 凹部
１２７ 磁気検出素子
１３３ 被検出部材
１６１，１６２ 磁石支持部材
２１１ 第１の磁性体
２１２ 磁気検出素子支持部
２１３ 凸部
２１４ 凹部
２１５ 磁気検出素子
２１６ 第１の磁石支持部
２１７ 第２の磁石支持部
２１８ 第１の磁石
２１９ 第２の磁石
２２０ 補強磁性体
２２２ 孔
２２５ 被検出部材
２３１ 第２の磁性体
２３２ 第３の磁性体
３１１ 第１の磁性体
３１１ａ，３２０ａ 一端側
３１１ｂ，３２０ｂ 他端側
３１２，３２３ 中間部
３１３ 第１の磁気検出部
３１４ 第１の凸部
３１５，３２６ 凹部
３１６ 第１の磁石
３１７，３２２ Ｎ極
３１８ 第２の磁石
３１９，３２１ Ｓ極
３２０ 第２の磁性体
３２４ 第２の磁気検出部
３２５ 第２の凸部
３２７ 磁気検出素子
３３１ 被検出部材
３３２ 被検出部
Claims (20)
- ２個の磁石および磁気的に連続した磁性体とから構成された磁気回路と、前記磁気回路中に配置された少なくとも１個の磁気検出素子と、前記磁気回路中に配置された被検出物とを備え、前記磁気回路は、磁気的に閉回路の磁性体と前記閉回路の磁性体の内側に配置された２つの磁石とから構成され、前記磁気検出素子は前記閉回路の磁性体の内側に配置され、前記被検出物が前記２つの磁石の間に配置される非接触型位置センサ。
- 前記磁気検出素子を配置する部分の前記磁性体の厚みが前記磁性体の他の部分の厚みより小さい請求項１記載の非接触型位置センサ。
- 前記磁気検出素子を配置する部分の前記磁性体が前記磁性体の他の部分と段差を有する請求項１記載の非接触型位置センサ。
- 前記２つの磁石の横幅が前記被検出物の直径に略一致している請求項１記載の非接触型位置センサ。
- 前記磁気回路は、第１のＵ字形状の磁性体と、第２のＵ字形状の磁性体と、２つの磁石とから構成されるとともに、前記２つの磁石は上下に配置された前記２つのＵ字形状の磁性体の間に配置され、前記磁気検出素子は、前記２つのＵ字形状の磁性体の略中央部分の間に配置され、前記被検出物は前記２つのＵ字形状の磁性体のＵの字の内部に配置されてなる請求項１記載の非接触型位置センサ。
- 前記磁気検出素子を配置する部分の前記Ｕ字形状の磁性体が前記Ｕ字形状の磁性体の他の部分と段差を有する請求項５記載の非接触型位置センサ。
- 前記磁気検出素子を配置する部分の前記第１および第２のＵ字形状の磁性体が前記磁気検出素子を介して相接している請求項６記載の非接触型位置センサ。
- 前記２つのＵ字形状の磁性体の少なくとも一つは、前記被検出物の外形に接する形状を有する請求項５記載の非接触型位置センサ。
- 前記２つのＵ字形状の磁性体は段差を有し、前記２つの磁石が段差を持って対向する請求項５記載の非接触型位置センサ。
- 前記２つのＵ字形状の磁性体はさらに磁石支持部分を有し、前記２つの磁石が段差を持って対向する請求項５記載の非接触型位置センサ。
- 前記磁気回路は、第１のＵ字形状の磁性体と、前記第１のＵ字形状の磁性体よりも大きな第２のＵ字形状の磁性体と、２つの磁石とから構成されるとともに、前記２つの磁石は前記２つのＵ字形状の磁性体の間に配置され、前記磁気検出素子は、前記第１のＵ字形状の磁性体のＵの字の内側に配置された請求項１記載の非接触型位置センサ。
- 前記第１のＵ字形状の磁性体と前記第２のＵ字形状の磁性体とが同一平面上に配置された請求項１１記載の非接触型位置センサ。
- 前記第１のＵ字形状の磁性体と前記第２のＵ字形状の磁性体とが略直角に配置された請求項１１記載の非接触型位置センサ。
- 前記第２のＵ字形状の磁性体の略中央に前記被検出物を挿入する孔を有する請求項１３記載の非接触型位置センサ。
- 前記第２のＵ字形状の磁性体が２つの部分から構成され、前記２つの部分の接合部分に前記被検出物を挿入する部分を有する請求項１３記載の非接触型位置センサ。
- 前記磁気回路は、第１のＵ字形状の磁性体と、第２のＵ字形状の磁性体と、２つの磁石とから構成されるとともに、前記２つの磁石は上下に配置された前記第１と第２のＵ字形状の磁性体の間に配置され、前記磁気検出素子は、前記第１と第２のＵ字形状の磁性体の略中央部分の間に配置され、前記被検出物は、前記第１のＵ字形状の磁性体の両端部と前記第２のＵ字形状の磁性体の両端部の間に直動可能なように配置されてなる請求項１記載の非接触型位置センサ。
- 前記第１のＵ字形状磁性体の一端側の幅を前記第２のＵ字形状の磁性体の一端側の幅と略等しくするとともに、前記第１のＵ字形状の磁性体の他端側の幅を前記第２のＵ字形状の磁性体の他端側の幅と略等しくし、かつ前記被検出物の検出可能距離を、前記一端側の幅と、前記他端側の幅と、前記一端側と前記他端側との間隙との和から、前記被検出物の被検出部の長さを差し引いた距離とした請求項１６記載の非接触型位置センサ。
- 前記被検出部の長さを前記一端側の幅および前記他端側の幅よりも長くした請求項１７記載の非接触型位置センサ。
- 前記磁気検出素子を配置する部分の前記第１又は第２のＵ字形状の磁性体の一部が前記第１又は第２のＵ字形状の磁性体の他の部分と段差を有する請求項１６記載の非接触型位置センサ。
- 前記磁気検出素子を配置する部分の前記第１又は第２のＵ字形状の磁性体が前記磁気検出素子を介して相接している請求項１９記載の非接触型位置センサ。
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