JPH0777166B2 - 非接触式ポテンシヨメ−タ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、磁気力の相互作用によりロータの回転角度
を検出する非接触式ポテンショメータに関し、特には磁
気力により抵抗値が減少する強磁性磁気抵抗素子を用い
た非接触式ポテンショメータに関する。

［従来の技術］ 非接触ポテンショメータの磁気回路は、従来より有底円
筒状コアや回転磁性体および永久磁石とともに、閉磁路
として構成され、回転磁性体の先端部分に形成した間隙
に磁気抵抗素子であるInSnを配置して回転磁性体の回転
に応じた出力を発生するようになっており、そしてしか
して回転磁性体の先端部分に形成した間隙の大きさを変
えることにより換言すれば回転磁性体の先端を所定の関
数加工することにより前述したようなInSb製の磁気抵抗
素子から所定の関数出力を得ている。

［発明が解決しようとする問題点］ この場合には、永久磁石は磁気抵抗素子の略半分に対応
しているが、永久磁石の両端部から磁束力が永久磁石と
は対応しない部分の磁気抵抗素子に及ぶことは避けられ
ず、回転角度と出力との関係が不正確になり、ひいては
ポテンショメータが適用される速度メータとかスロット
ルポジションセンサといった各種色々の機器の作動にお
ける信頼性が乏しくなる問題がある。

この発明はこの問題点をなくすべく行なわれたもので、
磁界発生手段の両端部からの磁気漏洩を局力防ぐことに
より磁界発生手段の両端部の磁束力が磁界発生手段とは
対応しない部分の磁気抵抗素子に及ばないようになり、
正確な回転角度と出力との関係が保たれ、ひいては色々
の機器の作動における高い信頼性が得られるといった優
れた効果を有する非接触式ポテンショメータを提供する
ことを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ この発明は、ハウジングと、このハウジング内に回転可
能に設けられたロータと、このロータに同心的で該ロー
タから所定の間隔を隔てるようにして配設された所定形
状の強磁性磁気抵抗素子を有する絶縁基板と、前記ロー
タ側に前記強磁性磁気抵抗素子の一部分に近接して装着
されて前記ロータと共に回転すると共に、前記ロータの
同心円の径方向の面で両端部を区切られて前記ロータと
同心の円弧状に形成され、前記一部分に前記ロータの径
方向に磁界を印加する磁界発生手段と、前記径方向の面
に取付けられ前記磁界発生手段の磁界が前記径方向の面
から漏洩するのを防ぐ磁性材料製の磁気漏洩防止部材と
を備える構成を採用している。

［作用］ 上記のように構成したこの発明によれば、磁界発生手段
の両端部からの磁束は磁性材料製の磁気漏洩防止部材に
より吸収されるようになり、磁界発生手段の両端部から
出る磁力線が強磁性磁気抵抗素子の内磁界発生手段が近
接する一部分以外に及ばないようになり、正確な回転角
度と出力との関係が保たれ、ひいては色々の機器の作動
における高い信頼性が得られるようになる。

［発明の効果］ 上記のように構成したこの発明によれば、磁界発生手段
の両端部からの磁束は磁性材料製の磁気漏洩防止部材に
より収束されるようになり、磁界発生手段の磁力線が強
磁性磁気抵抗素子の内磁界発生手段が近接する一部分以
外に及ばないようになり、正確な回転角度と出力との関
係が保たれ、製品相互間の出力特性のばらつきも少なく
なり、ひいては色々の機器の作動における高い信頼性が
得られるといった優れた効果を奏する非接触式ポテンシ
ョメータを提供することができる。

［実施例］ 以下この発明の実施例を図面に基づいて説明する。第１
図に本発明の一実施例を示し、同図（ａ）にその上面
図、同図（ｂ）に図（ａ）中におけるＡ−Ａ線断面図を
示す。図においての構成は、回路基板としての絶縁基板
１上に、開口部を持つ円形または多角形の形状で、Ni-F
e、Ni-Coなどの薄膜から成る強磁性磁気抵抗素子2a、2b
を形成し、その開口部の一方の端部３を電源電圧Vccに
接続し、もう一方の端子４を接地（GND）している。ま
た、強磁性磁気抵抗素子2a、2b内から出力端子５をVout
として取り出すよう接続されている。そして、強磁性磁
気抵抗素子2a、2bと所定の間隔をもって半円弧状の永久
磁石６が絶縁基板１の強磁性磁気抵抗素子2a、2b側に取
り付けられている。

この様子ないしは態様を第２図をも参照しながら、さら
に詳らかに述べると、上端閉塞型の筒状ハウジング７内
には円盤状のロータ８が配設されており、ロータ８の回
転軸９は上下方向に指向し、ハウジング７の上面部を貫
通し軸受10により支持されている。ハウジング７の下端
開口部にはケース11が閉塞状態に設けられ、その上面に
は絶縁基板１が装着されている。磁界発生手段としての
永久磁石６は半円弧状を成し、これはロータ８の外周面
に取り付けられ強磁性磁気抵抗素子2aと上下に対向する
状態で同心的となるように配置されている。このとき、
永久磁石６の両端部には鉄片など磁性材料により形成さ
れた一対の磁気漏洩防止部材12が例えば商標名をアロン
アルファとするなどといった接着剤などにより取り付け
られている。そして、かかる永久磁石６ならびに強磁性
磁気抵抗素子2a、2bでもって第１図（ｂ）に記号ｉで示
すように閉磁路が形成されるようになっている。

また、永久磁石６は強磁性磁気抵抗素子2a、2bの中心を
回転軸の中心にして強磁性磁気抵抗素子2a、2bの周方向
に回転するものであり、永久磁石６が強磁性磁気抵抗素
子2a、2bに向けて発生する磁界の強度の絶対値は強磁性
磁気抵抗素子2a、2bの飽和磁界強度以上となるように実
施例上、設定されている。また、その磁界は強磁性磁気
抵抗素子2a、2bの周方向に垂直な方向すなわち、半径方
向に印加されている。

つぎに上記のように構成したポテンショメータの作用に
ついて説明する。

強磁性磁気抵抗素子2a、2bは永久磁石６により電流方向
に対して垂直の方向から磁界を受けるとその抵抗値が減
少する。そして永久磁石６が強磁性磁気抵抗素子2a、2b
の周方向に回転することにより強磁性磁気抵抗素子2a、
2b内の抵抗値減少部分も連続的に回転移動する。このた
め接地端子と出力端子Voutとの間の抵抗値と、出力端子
Voutと電源電圧Vcc端子との抵抗値との比によって決定
される電源電圧Vccの分圧値としての出力Voutの値は第
２図に示すような直線性を持ったものとなる。

なお、第３図において回転角度0degとは第１図における
永久磁石６の直線の辺6cが図中のＡ−Ａ線に垂直であ
り、また、図中左側に永久磁石６が配置するときであ
る。また、第３図はその位置から第１図において右回転
する特性を示しているが、回転方向はどちらでもよい。

そして、強磁性磁気抵抗素子2a、2bは第４図のグラフに
その特性（実線）を示す如く飽和磁界（一点鎖線）以上
の磁界強度（絶対値）を受けるとその抵抗値の減少が一
定となる（抵抗値が略一定となる）ため出力Voutの値が
実際の実施例上、永久磁石６の取り付け誤差および着磁
強度の多少の変動に依存することがなくなる。なお、第
４図においてInSbの特性を点線で示すが、InSbは磁界強
度が大となる程抵抗値が大となることが分かる。

このように上記の構成では、永久磁石６の両端部に磁気
漏洩防止部12を設けたので、永久磁石６の両端部からの
磁力は磁性材料性の磁気漏洩防止部12により吸収される
ようになり、永久磁石６の両端部の磁気力が永久磁石６
とは対応しない部分の強磁性磁気抵抗素子2bに及ばない
ようになり、回転角度と出力との関係が所定どおり正確
に保たれ、ひいては各種といった色々の機器の計測にお
ける高い信頼性が得られる。

このように永久磁石６の両端部からの磁気漏洩が防止さ
れることに伴い第３図に実線で示すように破線のものに
比較して波高値が大となり直線部分が増大するためポテ
ンショメータとしての出力処理、すなわち増幅回路処理
などが容易となる。

つぎに第５図（ａ）、（ｂ）はこの発明の第２実施例を
示す。この第２実施例が第１実施例と相違するところは
下記の如くである。すなわち、第１実施例では永久磁石
６を強磁性磁気抵抗素子2a、2bに対して上下に対応する
ように位置させたが、この第２実施例では、永久磁石６
の半径を強磁性磁気抵抗素子2aの半径より若干大とし、
永久磁石６が強磁性磁気抵抗素子2aの外周囲に存するよ
うに位置させている。

このように構成しても第１実施例と同様の効果が得られ
る。

なお、この第２実施例では第１実施例と同一部分には同
一符号を付して異なる部分のみ説明した。

第６図（ａ）、（ｂ）はこの発明の第３実施例を示す。
とりわけ第６図（ａ）は同図（ｂ）のVI-VI線の断面図
を示している。この第３実施例では、第１実施例におけ
る永久磁石６の幅寸法を大きくなるように設定してい
る。

このように構成すると、永久磁石６に対する磁気漏洩防
止効果が高まる。この場合、強磁性磁気抵抗素子2aを他
方の強磁性磁気抵抗素子2bよりも径寸法的に多少大きく
なるように設定している。

第７図（ａ）、（ｂ）はこの発明の第４実施例を示す。
この第４実施例では第３実施例における永久磁石６の径
寸法を多少大きく設定し、永久磁石６が強磁性磁気抵抗
素子2a、2bの外周囲に位置するようにしている。

つぎに、第８図（ａ）、（ｂ）はこの発明の第５実施例
を示す。この第５実施例では第４実施例における磁気漏
洩防止部12に凹部を形成し、この磁気漏洩防止部12の凹
部を永久磁石６の両端部に嵌合している。このように構
成しても上記各実施例と同様の効果が得られる。

なお、上記実施例では強磁性磁気抵抗素子2a、2bの形状
は円形または多角形であったが、形状はこれのみに限定
されず、例えば短冊状であってもよい。

また、上記実施例では磁気漏洩防止部12の材料として
は、鉄系の材料を用いたが、この材料のみに限定され
ず、要は例えばフエライトなどの磁性材料であればよ
い。また、界磁発生手段を強磁性磁気抵抗素子とともに
直線状に形成して直線変位を取り出すように構成しても
よい。また、ロータが回転および直線移動を弊有するよ
うに構成し、回転および直線移動を取り出すように構成
してもよい。あるいは、このばあい、ロータの回転変位
と直線移動変位とを同時に取り出すように構成してもよ
い。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明のポテンショメータの一実施例であ
り、同図（ａ）にその上面図、同図（ｂ）にＡ−Ａ線の
断面図を示す。第２図は縦断面図、第３図は第１図にお
ける実施例の出力特性を示すグラフ、第４図は強磁性磁
気抵抗素子の特性を示すグラフ、第５図（ａ）、（ｂ）
はこの発明の第２実施例を示す上面図および断面図、第
６図（ａ）、（ｂ）はこの発明の第３実施例を示す上面
図および断面図、第７図（ａ）、（ｂ）はこの発明の第
４実施例を示す上面図および断面図、第８図（ａ）、
（ｂ）はこの発明の第５実施例を示す上面図および断面
図である。 図中、１……絶縁基板（回路基板）、2a、2b……強磁性
磁気抵抗素子、６……永久磁石（磁界発生手段）、７…
…ハウジング、８……ロータ、９……回転軸、10……軸
受、12……磁気漏洩防止部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 青 建一 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装株式会社内 (72)発明者 荒砂 俊和 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ハウジングと、 このハウジング内に回転可能に設けられたロータと、 このロータに同心的で該ロータから所定の間隔を隔てる
   ようにして配設され、全体的に環状を成す一対の強磁性
   磁気抵抗素子を有する絶縁基板と、 前記ロータ側に前記強磁性磁気抵抗素子の一部分に近接
   して装着されて前記ロータと共に回転すると共に、前記
   ロータの同心円の径方向の面で両端部を区切られて前記
   ロータと同心の円弧状に形成され、前記一部分に前記ロ
   ータの径方向に磁界を印加する磁界発生手段と、 前記径方向の面に取付けられ前記磁界発生手段の磁界が
   前記径方向の面から漏洩するのを防ぐ磁性材料製の磁気
   漏洩防止部材と を備える非接触式ポテンショメータ。
2. 【請求項２】前記磁気漏洩防止部材は前記磁界発生手段
   における両端部の外周部を嵌合する状態に設けられてい
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の非接
   触式ポテンショメータ。
3. 【請求項３】前記磁気漏洩防止部材は鉄系金属材料から
   成っていることを特徴とする特許請求の範囲第１項また
   は第２項に記載の非接触式ポテンショメータ。