JP6992771B2 - 磁気ユニット、位置検出装置および磁気部材 - Google Patents
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Description
なお、本発明の効果はこれに限定されるものではなく、以下に記載のいずれの効果であってもよい。
1.一実施の形態(磁石の両端に一対の磁気ヨークを隣接配置するようにした例。)
2.変形例
[位置検出装置1の構成]
図1Aは、本発明の第1の実施の形態に係る位置検出装置1の全体構成例を表す斜視図である。図1Bは、位置検出装置1を正面から眺めた正面図である。図1Aおよび図1Bでは、外観には現れない内部構造を破線で示している。位置検出装置1は、例えば磁気ユニット2と、磁気センサユニット3とを備えている。この位置検出装置1では、磁気ユニット2が、例えばZ軸方向(図1Aなど参照)に沿って磁気センサユニット3に対し相対的に移動可能に設けられている。具体的には、図1Aおよび図1Bに示したように、磁気ユニット2が+Z方向および-Z方向に可逆的に移動可能に設けられている。位置検出装置1は、磁気センサユニット3により、磁気ユニット2の中心軸2Zに沿ったZ軸方向の移動量を検出可能に構成されている。あるいは、位置検出装置1は、磁気センサユニット3により、Z軸方向における、例えば磁気センサユニット3の位置を基準とした磁気ユニット2の相対位置を検出可能に構成されている。
磁気ユニット2は、Z軸に沿って延びる中心軸2Zを有すると共に、その中心軸2Z上に順に並ぶシャフト10、ホルダ11および磁気部材12を有する。磁気ユニット2は、本発明の「磁気ユニット」に対応する一具体例である。
シャフト10は、例えばZ軸方向を高さ方向とする略円柱状もしくは円筒状の部材であり、中心軸2Zにおいてホルダ11と隣接するように配置されている。
ホルダ11は、Z軸方向における一端がシャフト10と接続された部材であり、その内部に、Z軸方向を高さ方向とする円柱状の空間11Vを有している。その空間11Vには磁気部材12が収容されている。ホルダ11は、本発明の「保持部材」に対応する一具体例である。
図2は、図1Aに示した磁気部材12の正面図である。磁気部材12は、永久磁石21と、2つの磁気ヨーク31,32とを有している。永久磁石21および2つの磁気ヨーク31,32は、ホルダ11およびシャフト10と一体となって+Z方向および-Z方向に可逆的に移動可能となっている。
磁気センサユニット3は、Z軸方向に沿った磁気ユニット2の移動に伴って変化する磁場を検知する。すなわち、磁気センサユニット3は、磁気ユニット2における磁気部材12の永久磁石21が形成する磁場分布におけるYZ平面に投影された磁場の強度および向き(図3A参照)を検知するものであり、例えばY軸方向センサ素子3YおよびZ軸方向センサ素子3Zを含むセンサパッケージ3P(図1A,図1Bなど参照)を有している。磁気センサユニット3は、本発明の「センサ」に対応する一具体例である。Y軸方向センサ素子3YおよびZ軸方向センサ素子3Zは、いずれも、例えば磁気抵抗効果膜を含む薄膜デバイスである。Y軸方向センサ素子3Yは主にY軸方向の磁場強度を検出し、Z軸方向センサ素子3Zは主にZ軸方向の磁場強度を検出する。Y軸方向センサ素子3Yが磁気抵抗効果膜を含む場合、その磁気抵抗効果膜は、例えばZ軸方向に沿って固着された磁化を有するピンド層を含むと共にYZ面内において回転可能な磁化を有するフリー層とを含む。一方、Z軸方向センサ素子3Zが磁気抵抗効果膜を含む場合、その磁気抵抗効果膜は、例えばY軸方向に沿って固着された磁化を有するピンド層を含むと共にYZ面内において回転可能な磁化を有するフリー層とを含む。センサパッケージ3Pは、例えば共通の基板上にY軸方向センサ素子3YおよびZ軸方向センサ素子3Zや配線等が設けられ、樹脂等により封止されたチップ状の電子デバイスである。磁気センサユニット3は、図1Bに示したように、例えばマイクロコントローラ(マイクロプロセッサ)を含む演算部4をさらに有している。演算部4は、Y軸方向センサ素子3YおよびZ軸方向センサ素子3Zにより検知される磁場の強度および磁場の変化のうちの少なくとも一方に基づいて磁気センサユニット3に対する磁気ユニット2の位置を検出する。
本実施の形態の位置検出装置1では、上述したように、磁気ユニット2が、例えば中心軸2Zに沿って磁気センサユニット3に対し相対的に移動可能に設けられている。位置検出装置1は、磁気センサユニット3を用いて、磁気ユニット2の中心軸2Zに沿ったZ軸方向の移動量や、中心軸2Zに沿った方向における、例えば磁気センサユニット3の位置を基準とした磁気ユニット2の相対位置を検出することができる。
以上、実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、上記実施の形態では、1つの永久磁石21の両隣に、永久磁石21の最大外径D21よりも大きな最大外径D31,D32を有する磁気ヨーク31,32を設けるようにした磁気部材12を例示したが、本発明の磁気部材はこれに限定されるものではない。
1,32などを、それぞれ円柱状(円板状)としたが、本発明の磁石および磁気ヨークの形状はそれに限定されず、移動方向と直交する断面形状が例えば矩形や楕円などであってもよい。また、本発明の磁気部材は、例えば図9に示した磁気部材12Gのように、円筒状の永久磁石21Aおよび円環状の磁気ヨーク31A,32Aを含むものであってもよい。なお、図9は、磁気部材12GをZ軸方向に沿って半分に切断した状態を表す部分破断斜視図である。
Claims (7)
- 磁気部材と、
軸方向に延在すると共に前記磁気部材を保持する保持部材と、
前記軸方向において前記磁気部材と隣り合うように配置され、前記軸方向において前記保持部材と連結されたシャフトと
を有し、
前記磁気部材は、
前記軸方向に延在すると共に、前記軸方向と直交する断面積が前記軸方向において実質的に一定であり、前記軸方向と直交する径方向において第1の最大外径を有する磁石と、
前記軸方向において前記磁石と隣り合うように配置され、前記径方向において前記第1の最大外径よりも大きい第2の最大外径を有する第1の磁気ヨークと
を含む
磁気ユニット。 - 前記磁気部材は、
前記磁石から見て前記第1の磁気ヨークと反対側において前記磁石と隣り合うように配置され、前記径方向において前記第1の最大外径よりも大きい第3の最大外径を有する第2の磁気ヨークをさらに含む
請求項1記載の磁気ユニット。 - 前記磁石、前記第1の磁気ヨークおよび前記第2の磁気ヨークは、それぞれ、前記軸方向を高さ方向とする円柱状もしくは円筒状の外観を有する
請求項2記載の磁気ユニット。 - 前記磁石における前記軸方向の第1の厚さは、前記第1の磁気ヨークにおける前記軸方向の第2の厚さおよび前記第2の磁気ヨークにおける前記軸方向の第3の厚さの双方よりも厚い
請求項2または請求項3に記載の磁気ユニット。 - 軸方向に延在すると共に前記軸方向と直交する断面積が前記軸方向において実質的に一定であり、前記軸方向と直交する径方向において第1の最大外径を有する磁石と、前記軸方向において前記磁石と隣り合うように配置されて前記径方向において前記第1の最大外径よりも大きい第2の最大外径を有する第1の磁気ヨークとを含む磁気部材、前記軸方向に延在すると共に前記磁気部材を保持する保持部材、および前記軸方向において前記磁気部材と隣り合うように配置され前記軸方向において前記保持部材と連結されたシャフト、を有する磁気ユニットと、
前記軸方向に沿った前記磁気ユニットの移動に伴って変化する磁場を検知するセンサと
を備える位置検出装置。 - 前記センサは、前記磁場の向きおよび前記磁場の強度のうちの少なくとも一方を検知する
請求項5記載の位置検出装置。 - 前記センサが検知する前記磁場に基づいて前記センサに対する前記磁気ユニットの位置を検出する演算部をさらに備える
請求項5または請求項6記載の位置検出装置。
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