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Patent Searching and Data


Title:
MAGNETIC POSITION SENSOR
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2008/081533
Kind Code:
A1
Abstract:
In a magnetic position sensor, first and second detection side cores are arranged parallel to each other on both sides of a detection gap therebetween. A magnetic unit is displaced relative to the first and second detection side cores according to the displacement of an object to be measured. The magnetic unit comprises first and second magnet side cores arranged parallel to each other on both sides of the origin gap therebetween and a magnet for generating two magnetic flux loops between the first and second detection side cores and the first and second magnet side cores bounded by the origin gap.

Inventors:
NISHIURA RYUICHI (JP)
NISHIZAWA HIROSHI (JP)
UEDA TAKAHARU (JP)
Application Number:
PCT/JP2006/326217
Publication Date:
July 10, 2008
Filing Date:
December 28, 2006
Export Citation:
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Assignee:
MITSUBISHI ELECTRIC CORP (JP)
NISHIURA RYUICHI (JP)
NISHIZAWA HIROSHI (JP)
UEDA TAKAHARU (JP)
International Classes:
B66B3/00; G01D5/14; F01N3/00; G01B7/00; G01B7/24
Foreign References:
JP2004177398A2004-06-24
JP2001197715A2001-07-19
JP2003139560A2003-05-14
Other References:
See also references of EP 2105712A4
Attorney, Agent or Firm:
SOGA, Michiteru et al. (8th Floor Kokusai,Building, 1-1, Marunouchi 3-chome,Chiyoda-k, Tokyo 05, JP)
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Claims:
 検出ギャップを挟んで互いに並設された第1及び第2の検出側コア、
 原点ギャップを挟んで互いに並設された第1及び第2の磁石側コアと、上記原点ギャップを境とする2つの磁束ループを上記第1及び第2の検出側コアと上記第1及び第2の磁石側コアとの間に発生させる磁石とを有し、測定対象物の変位に伴って上記第1及び第2の検出側コアに対して相対的に変位される磁石ユニット、及び
 上記検出ギャップに配置され、上記検出ギャップを通過する磁束を検出する磁気検出素子
 を備えている磁気式位置センサ。
 上記磁石ユニットが位置検出可能な最大ストローク位置に移動した場合でも、上記磁石の上記磁気検出素子側の端部が上記第1及び第2の検出側コアに重なっている請求項1記載の磁気式位置センサ。
 上記磁石ユニットが位置検出可能な最大ストローク位置に移動した場合でも、上記第1及び第2の磁石側コアが上記第1及び第2の検出側コアの範囲内に位置している請求項1記載の磁気式位置センサ。
 上記第1及び第2の磁石側コア及び上記磁石と上記第1及び第2の検出側コアとの間には、上記第1及び第2の検出側コアに接離する方向への上記磁石ユニットの変位による磁束密度の変動を抑制する変動抑制ギャップが設けられている請求項1記載の磁気式位置センサ。
 上記磁気検出素子の端部は、上記第1及び第2の検出側コアから上記磁石側へ突出している請求項4記載の磁気式位置センサ。
 上記磁石の上記第1及び第2の磁石側コア側の磁極面と上記第1及び第2の磁石側コアとの間には、上記第1及び第2の検出側コアに接離する方向への上記磁石ユニットの変位による磁束密度の変動を抑制する変動抑制ギャップが設けられている請求項1記載の磁気式位置センサ。
 上記磁石ユニットの移動方向の上記磁石の端面と上記第1及び第2の磁石側コアとの間には、磁石端ギャップが設けられている請求項1記載の磁気式位置センサ。
 上記磁石ユニットの移動方向への上記原点ギャップの寸法が、同方向への上記検出ギャップの寸法よりも大きくなっている請求項1記載の磁気式位置センサ。
 上記第1及び第2の検出側コア、上記第1及び第2の磁石側コア、及び上記磁石は、筒状であり、
 上記第1及び第2の検出側コアの内側に上記磁石ユニットが配置されている請求項1記載の磁気式位置センサ。
 上記第1及び第2の検出側コアの互いに対向する端面の周方向の一部には、上記磁気検出素子へ向けて突出した突起部がそれぞれ設けられている請求項9記載の磁気式位置センサ。
 上記第1及び第2の検出側コアの互いに対向する端部には、径方向外側へ突出した突起部がそれぞれ設けられており、
 上記磁気検出素子は、上記突起部間に配置されている請求項9記載の磁気式位置センサ。
 上記突起部は、上記第1及び第2の検出側コアとは別体で構成され上記第1及び第2の検出側コアに取り付けられている請求項11記載の磁気式位置センサ。
 上記第1及び第2の磁石側コア及び上記磁石と上記第1及び第2の検出側コアとの間には、上記第1及び第2の検出側コアに接離する方向への上記磁石ユニットの変位による磁束密度の変動を抑制する変動抑制ギャップが設けられており、
 上記磁石は、周方向に複数の磁石片に分割されており、
 上記磁石片間には、少なくとも1つの磁石片ギャップが設けられており、
 上記第1及び第2の検出側コアの断面形状は、上記変動抑制ギャップの大きさが上記磁石片ギャップの位置で他の位置よりも小さくなるように変形されている請求項9記載の磁気式位置センサ。
 上記第1及び第2の検出側コアの断面形状が多角形である請求項13記載の磁気式位置センサ。
 上記磁石は、周方向に複数の磁石片に分割されており、
 上記磁石片間には、少なくとも1つの磁石片ギャップが設けられており、
 上記磁石片の肉厚は、上記磁石片ギャップ付近で他の部分よりも厚くなっている請求項9記載の磁気式位置センサ。
 上記第1及び第2の磁石側コア及び上記磁石と上記第1及び第2の検出側コアとの間には、上記第1及び第2の検出側コアに接離する方向への上記磁石ユニットの変位による磁束密度の変動を抑制する変動抑制ギャップが設けられており、
 上記第1及び第2の磁石側コアは、上記第1及び第2の検出側コアの内周面に対向するフランジ部をそれぞれ有し、
 上記磁石は、周方向に複数の磁石片に分割されており、
 上記磁石片間には、少なくとも1つの磁石片ギャップが設けられており、
 上記フランジ部の外周形状は、上記第1及び第2の検出側コアの内周面との間の距離が上記磁石片ギャップ付近で小さくなるように変形されている請求項9記載の磁気式位置センサ。
Description:
磁気式位置センサ

 この発明は、磁気検出素子を用いて測定 象物の位置を検出する磁気式位置センサに するものである。

 従来の磁気式位置センサは、副エアギャ プを挟んで並設された一対の第1の強磁性体 固定子と、主エアギャップを介して第1の強 性体固定子に対向する第2の強磁性体固定子 を有している。主エアギャップには、二極 磁された永久磁石が配置されている。永久 石は、その中央を分岐点とする2つの磁束ル ープを発生し、主エアギャップに沿って変位 可能である。磁石副エアギャップには、磁気 検出素子が配置されている。測定対象物の変 位により主エアギャップ内で永久磁石が変位 されると、磁束ループの位置が変化し、これ が磁気検出素子により検出される(例えば、 許文献1参照)。

特許第3264929号公報

 上記のような従来の磁気式位置センサで 、磁束ループの分岐点が常に永久磁石の中 であるため、原点位置に対して両方向への トロークを均等にする必要がある。このた 、原点位置が全ストロークの中央に一致し い場合(偏っている場合)、測定精度が低下 る。

 この発明は、上記のような課題を解決す ためになされたものであり、適用場所に応 て原点位置を調整することができ、測定精 の低下を抑制することができる磁気式位置 ンサを得ることを目的とする。

 この発明による磁気式位置センサは、検 ギャップを挟んで互いに並設された第1及び 第2の検出側コア、原点ギャップを挟んで互 に並設された第1及び第2の磁石側コアと、原 点ギャップを境とする2つの磁束ループを第1 び第2の検出側コアと第1及び第2の磁石側コ との間に発生させる磁石とを有し、測定対 物の変位に伴って第1及び第2の検出側コア 対して相対的に変位される磁石ユニット、 び検出ギャップに配置され、検出ギャップ 通過する磁束を検出する磁気検出素子を備 ている。

この発明の実施の形態1による磁気式位 置センサの断面図である。 図1の磁気検出素子を示す正面図である 。 図1の磁気式位置センサに発生する磁束 ループの一例を示す説明図である。 図3の可動体が変位した場合の磁束ルー プの一例を示す説明図である。 最大ストローク位置において磁石の端 と第1の固定コアとの重なりがない場合の磁 束ループを示す説明図である。 最大ストローク位置において第2の可動 コアが第2の固定コアの端面より外側へ突出 る場合の磁束ループを示す説明図である。 図1の磁気式位置センサをエレベータの 秤装置に適用した例を示す構成図である。 図7のVIII部を拡大して示す構成図であ 。 図1の磁気式位置センサを自動車の排気 ガス再循環弁の開度測定器に適用した例を示 す構成図である。 この発明の実施の形態2による磁気式 置センサの要部を示す構成図である。 この発明の実施の形態3による磁気式 置センサの要部を示す構成図である。 この発明の実施の形態4による磁気式 置センサの要部を示す構成図である。 この発明の実施の形態5による磁気式 置センサの要部を示す構成図である。 図13の磁石端ギャップを設けない場合 最大ストローク位置における磁束ループを す説明図である。 図13の磁石端ギャップを設けた場合の 大ストローク位置における磁束ループを示 説明図である。 図13の第1及び第2の可動コア及び磁石 保持部品への組付構成例を示す分解斜視図 ある。 この発明の実施の形態6による磁気式 置センサの要部を示す構成図である。 この発明の実施の形態7による磁気式 置センサの要部を示す構成図である。 図18の第1及び第2の可動コア及び磁石 第1及び第2の固定コアに対して傾斜した状態 を示す構成図である。 この発明の実施の形態8による磁気式 置センサの要部を示す構成図である。 この発明の実施の形態9による磁気式 置センサの断面図である。 図21のXXII-XXII線に沿う断面図である。 図21の固定コアを示す斜視図である。 図21の可動コアを示す斜視図である。 この発明の実施の形態10による磁気式 置センサの第1及び第2の固定コアと磁気検 素子との関係を示す説明図である。 この発明の実施の形態11による磁気式 置センサの可動コア8,9を示す斜視図である この発明の実施の形態12による磁気式 置センサの要部を示す構成図である。 図27のXXVIII-XXVIII線に沿う断面図である 。 この発明の実施の形態13による磁気式 置センサの要部を示す構成図である。 図29のXXX-XXX線に沿う断面図である。 図29のXXXI-XXXI線に沿う断面図である。 この発明の実施の形態14による磁気式 置センサの要部断面図である。 この発明の実施の形態15による磁気式 置センサの要部を示す分解斜視図である。 図33の磁気式位置センサの要部断面図 ある。 この発明の実施の形態16による磁気式 置センサの要部断面図である。 この発明の実施の形態17による磁気式 置センサの要部断面図である。 この発明の実施の形態18による磁気式 置センサの要部を示す構成図である。 図37のXXXVIII-XXXVIII線に沿う断面図であ 。 この発明の実施の形態19による磁気式 置センサの要部を示す構成図である。 図39のXXXX-XXXX線に沿う断面図である。 図39の固定コアを示す斜視図である。 この発明の実施の形態20による磁気式 置センサの要部断面図である。 この発明の実施の形態21による磁気式 置センサの要部断面図である。 この発明の実施の形態22による磁気式 置センサの要部断面図である。 図44の可動コアを示す正面図である。 この発明の実施の形態23による磁気式 置センサの要部断面図である。

 以下、この発明の好適な実施の形態につい 図面を参照して説明する。
 実施の形態1.
 図1はこの発明の実施の形態1による磁気式 置センサの断面図である。図において、筐 1内には、例えば鉄等の強磁性体からなる平 状の第1及び第2の固定コア(検出側コア)2,3が 固定されている。固定コア2,3は、検出ギャッ プg1を挟んで一直線上に並設されている。検 ギャップg1には、磁気検出素子5が配置され いる。

 筐体1内には、固定コア2,3に沿って検出ギ ャップg1に直交する方向(図の左右方向)へス イド変位可能な可動体(磁石ユニット)6が設 られている。可動体6は、保持部品7、例えば 鉄等の強磁性体からなる第1及び第2の可動コ (磁石側コア)8,9、及び平板状の磁石(永久磁 )10を有している。

 可動コア8,9は、保持部品7により保持され ている。また、可動コア8,9は、断面L字形で り、互いに反対向きに配置されている。さ に、可動コア8,9は、原点ギャップg2を挟んで 互いに対向する原点ギャップ面8a,9aと、固定 ア2,3に対向し接触する固定コア対向面8b,9b を有している。

 磁石10は、固定コア2,3と可動コア8,9との に挟持されている。磁石10は、二極着磁され ており、その着磁方向は図の上下方向である 。

 可動体6の移動方向の両端部には、非磁性 材製の第1及び第2のシャフト11,12が固定され いる。第1のシャフト11には、測定対象物13が 当接されている。第2のシャフト12は、ばね14 挿通されている。ばね14は、筐体1と可動体6 との間に設けられ、可動体6及び第1のシャフ 11を測定対象物13側へ付勢する。

 図2は図1の磁気検出素子5を示す正面図で る。磁気検出素子5としては、例えばホール ICなど、一軸のみの感度を持つ磁気センサが いられている。磁気検出素子5には、例えば ホール素子からなる感磁部5aが設けられてい 。また、磁気検出素子5の感磁方向は、図1 左右方向、即ち可動体6の移動方向に平行な 向である。

 図3は図1の磁気式位置センサに発生する 束ループの一例を示す説明図、図4は図3の可 動体6が変位した場合の磁束ループの一例を す説明図である。上記のような磁気式位置 ンサでは、原点ギャップg2を境として2つの 束ループが発生される。可動コア8,9と磁石10 とは一体化されており、これらが図の左右方 向へ移動することにより、磁束ループも左右 に移動する。このとき、磁気検出素子5を通 する磁束が可動体6の位置に比例して変化す ため、磁気検出素子5が検出された磁束に基 づいて測定対象物13の位置を検出することが きる。

 例えば、図4は最大ストローク位置におけ る磁束ループを示している。また、例えば図 3に示すように、磁束ループの分岐点(原点ギ ップg2)が磁気検出素子5の位置と一致した場 合、磁気検出素子5を通過する磁束は図の上 方向のみとなり、一軸の感度を持つ磁気検 素子5で検出される磁束はゼロとなる。

 ここで、磁気検出素子5による誤差(絶対 )は、磁気検出素子5の出力に比例して増加す るため、最も測定したい部分に磁気検出素子 5の原点(ゼロ点)が来るように調整することに よって、測定精度の低下を抑制することがで きる。例えば、磁気検出素子5の原点が測定 象位置から5mmずれている場合、5mmの位置の 定を行っても、磁気検出素子5の原点からは1 0mmの位置に相当するため、誤差の絶対量が2 となる。

 上記のような磁気式位置センサによれば 原点ギャップg2の位置によって磁束ループ 分岐点の位置を調整することが可能であり 適用場所に応じて原点位置を調整すること でき、測定精度の低下を抑制することがで る。

 また、実施の形態1では、図4に示すよう 、可動体6が位置検出可能な最大ストローク 置に移動した場合でも、磁石10が第1及び第2 の固定コア2,3に重なっている。即ち、磁石10 端部が第1の固定コア2に重なっている。こ ため、最大ストローク位置においても、検 ギャップg1を通過する磁束を磁気検出素子5 感磁方向に平行に保つことができる。これ より、最大ストローク位置付近でのセンサ 力のリニアリティを向上させることができ 。

 これに対して、図5に示すように、最大ス トローク位置で磁石10の端部が第1の固定コア 2に重ならない場合、検出ギャップg1を通過す る磁束が磁気検出素子5の感磁方向に対して めになる。これにより、最大ストローク位 付近でのセンサ出力のリニアリティが低下 る。

 さらに、実施の形態1では、図4に示すよ に、可動体6が位置検出可能な最大ストロー 位置に移動した場合でも、第1及び第2の可 コア8,9が第1及び第2の固定コア2,3の範囲内に 位置している。即ち、第2の可動コア9が第2の 固定コア3の端面から外側へ突出しない。こ ため、最大ストローク位置においても、漏 磁束の発生を防止することができ、測定精 の低下を防止できる。

 これに対して、図6に示すように、最大ス トローク位置で第2の可動コア9が第2の固定コ ア3の端面から外側へ突出する場合、磁路の 部に磁束飽和が生じ、漏れ磁束が発生して まう。

 図7は図1の磁気式位置センサをエレベー の秤装置に適用した例を示す構成図、図8は 7のVIII部を拡大して示す構成図である。図 おいて、乗客を収容するかご15は、主索16に り昇降路内に吊り下げられ、巻上機(図示せ ず)の駆動力により昇降される。かご15は、か ご枠17と、かご枠17に支持されたかご室18とを 有している。

 かご室18の床部とかご枠17の下梁との間に は、かご室18内の積載重量に応じて伸縮され ばね(弾性体)19と、かご室18の床部の変位を 出する秤装置としての磁気式位置センサ20 が設けられている。磁気式位置センサ20の基 本原理は図1と同様であり、測定対象物13がか ご室18に相当する。磁気式位置センサ20から 、かご室18の床部の位置に応じた信号、即ち 積載重量に応じた信号が得られる。従って、 磁気式位置センサ20を秤装置として用いるこ ができる。

 なお、秤装置は、例えばロープシャック や綱止め部など、エレベータの他の場所に けることもできる。

 次に、図9は図1の磁気式位置センサを自 車の排気ガス再循環弁の開度測定器に適用 た例を示す構成図である。図において、エ ジン21には、エアクリーナ22及びスロットル ルブ23を介して空気が供給される。エンジ 21からの排気ガスは、触媒24を通して外部に 出される。また、排気ガスの一部は、排気 ス再循環弁25を介してエンジン21に再供給さ れる。

 排気ガス再循環弁25は、アクチュエータ26 により開閉される。アクチュエータ26には、 気ガス再循環弁25の開度を測定するための 度測定器として磁気式位置センサ27が設けら れている。磁気式位置センサ27の基本原理は 1と同様であり、測定対象物13が排気ガス再 環弁25又はアクチュエータ26の駆動軸に相当 する。磁気式位置センサ27からは、排気ガス 循環弁25の開度に応じた信号が得られる。 って、磁気式位置センサ27を開度測定器とし て用いることができる。

 このように、この発明の磁気式位置セン は、あらゆる用途に適用することができ、 用場所に応じて原点位置を調整することが き、測定精度の低下を抑制することができ 。

 実施の形態2.
 次に、図10はこの発明の実施の形態2による 気式位置センサの要部を示す構成図である この例では、第1の可動コア8の長さ寸法が 2の可動コア9の長さ寸法よりも短くなってい る。これにより、原点の両側でストロークが 非対称となっている。他の構成は、実施の形 態1と同様である。

 このように、ストロークを非対称として よく、適用場所に応じて原点位置を調整す ことができ、測定精度の低下を抑制するこ ができる。

 実施の形態3.
 次に、図11はこの発明の実施の形態3による 気式位置センサの要部を示す構成図である この例では、固定コア2,3と可動コア8,9及び 石10との間に、変動抑制ギャップg3が設けら れている。即ち、可動体6(図1)は、間隔をお て固定コア2,3に対向している。従って、可 体6の変位を案内するガイド部材(図示せず) 用いられている。他の構成は、実施の形態1 同様である。

 このような磁気式位置センサでは、変動 制ギャップg3により、固定コア2,3に接離す 方向(図の上下方向)への可動コア8,9及び磁石 10の変位によるギャップ変動に対する耐性が くなる。

 例えば、初期状態として可動コア8,9及び 石10を固定コア2,3に接触させた場合、両者 間に0.1mmでもギャップが生じると、強磁性体 と比較して空気の磁気抵抗は3桁以上も高い め、全体としての磁気抵抗の変動は何倍も きくなる。これに対して、予め変動抑制ギ ップg3が存在する場合、変動抑制ギャップg3 例えば1.0mmから0.1mm変動しても、全体として の磁気抵抗の変化率は10%程度に抑えられる。

 ここで、磁気検出素子5は、検出ギャップ g1を通過する磁束に応じて信号を発生するも であるが、上記の磁気抵抗変化の影響も少 くはない。従って、変動抑制ギャップg3を め設けておくことにより、固定コア2,3に接 する方向への可動コア8,9及び磁石10の変位に 対して安定した出力を得ることができる。

 また、変動抑制ギャップg3の大きさを調 することにより、磁気検出素子5の感度に適 た磁束密度に調整することができる。

 実施の形態4.
 次に、図12はこの発明の実施の形態4による 気式位置センサの要部を示す構成図である この例では、磁石10の可動コア8,9側の磁極 と可動コア8,9との間に変動抑制ギャップg4が 設けられている。他の構成は、実施の形態1 同様である。

 このような磁気式位置センサであっても 磁束ループの一部に予め磁気的なギャップ 設けられているため、実施の形態3と同様に 、固定コア2,3に接離する方向への可動コア8,9 及び磁石10の変位に対して安定した出力を得 ことができる。

 実施の形態5.
 次に、図13はこの発明の実施の形態5による 気式位置センサの要部を示す構成図である この例では、磁石10の移動方向の両端面と 動コア8,9との間に、磁石端ギャップg5が設け られている。他の構成は、実施の形態1と同 である。

 ここで、図14は図13の磁石端ギャップg5を けない場合の最大ストローク位置における 束ループを示す説明図、図15は図13の磁石端 ギャップg5を設けた場合の最大ストローク位 における磁束ループを示す説明図である。

 磁石端ギャップg5を設けない場合、最大 トローク位置において、検出ギャップg1を通 過する磁束が磁気検出素子5の感磁方向に対 て斜めになる。これにより、最大ストロー 位置付近でのセンサ出力のリニアリティが 下する。これに対して、磁石端ギャップg5を 設けた場合、最大ストローク位置においても 、検出ギャップg1を通過する磁束を磁気検出 子5の感磁方向に平行に保つことができる。 これにより、最大ストローク位置付近でのセ ンサ出力のリニアリティを向上させることが できる。

 図16は図13の第1及び第2の可動コア8,9及び 石10の保持部品7への組付構成例を示す分解 視図である。保持部品7には、磁石10が挿入 れる磁石挿入孔7aと、可動コア8,9の端部が 入されるコア挿入孔7b,7cとが設けられている 。磁石端ギャップg5を設けたことにより、磁 10の両端部は磁束密度の大きさに殆ど影響 与えないため、磁石端ギャップg5に保持部品 7を挿入することにより、可動コア8,9及び磁 10を容易に一体化できる。

 実施の形態6.
 次に、図17はこの発明の実施の形態6による 気式位置センサの要部を示す構成図である この例では、可動コア8,9及び磁石10の移動 向への原点ギャップg2の寸法が、同方向への 検出ギャップg1の寸法よりも大きくなってい (g2>g1)。他の構成は、実施の形態1と同様 ある。

 このような磁気式位置センサでは、原点 ャップg2が検出ギャップg1よりも広いため、 原点ギャップg2の磁気抵抗が高くなり、磁束 ープの分岐を明確にすることができ、原点 設定を容易にすることができる。

 実施の形態7.
 次に、図18はこの発明の実施の形態7による 気式位置センサの要部を示す構成図である この例では、磁石10の固定コア2,3側の磁極 と固定コア2,3との間に変動抑制ギャップg3が 設けられている。

 また、磁石10の固定コア2,3側の磁極面が 固定コア対向面8b,9bよりも固定コア2,3側へ突 出している。逆に言うと、固定コア対向面8b, 9bと固定コア2,3との間の間隔は、磁石10と固 コア2,3との間の間隔よりも大きくなってい 。他の構成は、実施の形態1と同様である。

 このような磁気式位置センサでは、可動 ア8,9及び磁石10が固定コア2,3に対して傾い 場合の誤差を低減することができる。例え 図19に示すように、可動コア8,9及び磁石10が 斜した場合、変動抑制ギャップg3のギャッ 変動は、固定コア対向面8b,9b付近で大きくな る。これに対して、固定コア対向面8b,9bと固 コア2,3との間の距離を大きくすることによ 、ギャップ変動に対する耐性を高めること できる。

 実施の形態8.
 次に、図20はこの発明の実施の形態8による 気式位置センサの要部を示す構成図である この例では、可動コア8,9及び磁石10と固定 ア2,3との間に変動抑制ギャップg3が設けられ ている。

 また、磁気検出素子5の端部が固定コア2,3 から磁石10側及びその反対側へ突出している 逆に言うと、固定コア2,3の厚さ寸法が同方 への磁気検出素子5の寸法よりも小さくされ ている。他の構成は実施の形態1と同様であ 。

 固定コア2,3の厚さは、磁気検出素子5に平 行な磁束を供給できるように設定される。ま た、変動抑制ギャップg3を設けた場合、磁気 出素子5の一部を固定コア2,3から突出させて も磁石10に干渉しない。このため、固定コア2 ,3の厚さ寸法を同方向への磁気検出素子5の寸 法より小さくしても、感磁部5aには平行な磁 を供給することができ、磁気式位置センサ 小型軽量化及び低コスト化(材料費)を図る とができる。

 実施の形態9.
 次に、図21はこの発明の実施の形態9による 気式位置センサの断面図、図22は図21のXXII-X XII線に沿う断面図、図23は図21の固定コアを す斜視図、図24は図21の可動コアを示す斜視 である。

 図において、円筒状の筐体31内には、例 ば鉄等の強磁性体からなる円筒状の第1及び 2の固定コア(検出側コア)32,33が固定されて る。固定コア32,33は、リング状の検出ギャッ プg1を挟んで同軸線上に配置されている。検 ギャップg1の周方向の1箇所には、磁気検出 子5が配置されている。

 固定コア32,33内には、固定コア32,33に沿っ て固定コア32,33の軸方向(図の左右方向)へス イド変位可能な可動体(磁石ユニット)36が設 られている。可動体36は、例えば鉄等の強 性体からなる円筒状の第1及び第2の可動コア (磁石側コア)38,39、及び円筒状の磁石(永久磁 )40を有している。

 可動コア38,39の軸方向一端部には、図24に 示すようにフランジ部38a,39aが設けられてい 。フランジ部38a,39aの径は、可動コア38,39の ランジ部38a,39aを除く部分の径よりも大きい 可動コア38,39は、フランジ部38a,39aとは反対 の端面がリング状の原点ギャップg2を挟ん 互いに対向するように、同軸線上に互いに 向きに配置されている。

 磁石40は、可動コア38,39のフランジ部38a,39 aを除く部分と原点ギャップg2とを囲繞してい る。磁石40は、二極着磁されており、その着 方向は半径方向(肉厚方向)である。

 可動体36には、非磁性材製のシャフト41が 貫通されている。シャフト41には、可動コア3 8,39が固定されている。シャフト41には、測定 対象物13が当接されている。筐体31と可動体36 との間には、可動体36及びシャフト41を測定 象物13側へ付勢するばね44が設けられている

 このような磁気式位置センサの固定コア3 2,33、可動コア38,39及び磁石40の構成は、実施 形態1の固定コア2,3、可動コア8,9及び磁石10 回転させて円筒形にしたものである。従っ 、位置検出の基本原理は実施の形態1と同様 であり、適用場所に応じて原点位置を調整す ることができ、測定精度の低下を抑制するこ とができる。

 また、固定コア32,33、可動コア38,39及び磁 石40をそれぞれ円筒形としたことにより、ギ ップ変動による誤差に対して差動構造とな ため、測定精度を向上させることができる

 さらに、可動コア8,9及び磁石40が固定コ 32,33のどの方向へ偏ったとしても、固定コア 32,33に比べて空気の磁気抵抗が非常に大きい め、検出ギャップg1を渡る磁束密度はほぼ 一化される。従って、検出ギャップg1の周方 向の1箇所のみに磁気検出素子5を配置しても 十分な測定精度を得ることができる。

 なお、実施の形態9では、固定コア32,33、可 コア38,39及び磁石40をそれぞれ円筒形とした が、断面に3つ以上の角部を有する多角形筒 としてもよい。
 また、実施の形態2に示したように、原点の 両側でストロークが非対称となっていてもよ い。
 さらに、実施の形態3に示したように、固定 コア32,33と可動コア38,39及び磁石40との間に変 動抑制ギャップを設けてもよい。
 さらにまた、実施の形態4に示したように、 磁石40の可動コア38,39側の磁極面と可動コア38 ,39との間に変動抑制ギャップを設けてもよい 。

 また、実施の形態5に示したように、磁石40 移動方向の両端面と可動コア38,39との間に 石端ギャップを設けてもよい。
 さらに、実施の形態6に示したように、可動 コア38,39及び磁石40の移動方向への原点ギャ プの寸法を、同方向への検出ギャップの寸 よりも大きくしてもよい。
 さらにまた、実施の形態7に示したように、 可動コア38,39の固定コア32,33に対向する面と 定コア32,33との間の間隔を、磁石40と固定コ 32,33との間の間隔よりも大きくしてもよい
 また、実施の形態8に示すように、磁気検出 素子5の端部を固定コア32,33から磁石40側及び の反対側へ突出させてもよい。

 実施の形態10.
 次に、図25はこの発明の実施の形態10による 磁気式位置センサの第1及び第2の固定コア32,3 3と磁気検出素子5との関係を示す説明図であ 。この例では、固定コア32,33の周方向に互 に等間隔をおいて4個の磁気検出素子5が配置 されている。他の構成は、実施の形態9と同 である。

 このような磁気式位置センサでは、4個の 磁気検出素子5からの出力を平均化すること より、検出ギャップg1間を渡る磁束密度の位 置による僅かな誤差を補正することができ、 測定精度をさらに向上させることができる。

 実施の形態11.
 次に、図26はこの発明の実施の形態11による 磁気式位置センサの可動コア38,39を示す斜視 である。この例では、可動コア38,39に中空 を設けず、可動コア38,39を円柱状としたもの である。他の構成は、実施の形態9と同様で る。

 このように、可動コア38,39の貫通孔を省 することにより、可動コア38,39の構造が単純 化され、製作コストを低減することができる 。

 実施の形態12.
 次に、図27はこの発明の実施の形態12による 磁気式位置センサの要部を示す構成図、図28 図27のXXVIII-XXVIII線に沿う断面図である。図 おいて、固定コア32,33の互いに対向する端 の周方向の一部には、磁気検出素子5へ向け 突出した突起部32a,33aが設けられている。他 の構成は、実施の形態9と同様である。

 このような磁気式位置センサでは、突起 32a,33a間の磁気抵抗を低減することができ、 磁力の弱い磁石40(図21)を用いた場合でも、十 分な測定精度を得ることができる。

 実施の形態13.
 次に、図29はこの発明の実施の形態13による 磁気式位置センサの要部を示す構成図、図30 図29のXXX-XXX線に沿う断面図、図31は図29のXXX I-XXXI線に沿う断面図である。

 図において、固定コア32,33の互いに対向 る端部には、径方向外側へ突出した突起部32 b,33bが設けられている。突起部32b,33bは、固定 コア32,33の周方向の磁気検出素子5と同じ位置 に設けられている。即ち、磁気検出素子5の 部は、突起部32b,33b間に配置されている。他 構成は、実施の形態9と同様である。

 このような磁気式位置センサでは、固定 ア32,33の外周部に突起部32b,33bを設け、突起 32b,33b間に磁気検出素子5を配置したので、 気検出素子5への磁束の供給を確保しつつ、 定コア32,33の突起部32b,33bを除く部分の肉厚 薄くすることができる。これにより、セン 全体の小型軽量化を図ることができる。

 実施の形態14.
 次に、図32はこの発明の実施の形態14による 磁気式位置センサの要部断面図である。この 例では、実施の形態13の突起部32b,33bの代わり に、固定コア32,33とは別体の突起部45,46が固 コア32,33の外周部に取り付けられている。突 起部45,46は、例えば接着剤47により固定コア32 ,33に接着されている。

 このように、固定コア32,33と突起部45,46と の間のギャップが検出ギャップg1に比べて十 に小さければ、突起部45,46を固定コア32,33と は別体で構成することが可能であり、固定コ ア32,33の構造を複雑にすることなく、固定コ 32,33の肉厚を薄くすることができる。

 実施の形態15.
 次に、図33はこの発明の実施の形態15による 磁気式位置センサの要部を示す分解斜視図、 図34は図33の磁気式位置センサの要部断面図 ある。図において、筐体31の軸方向の中間部 には、開口部(窓部)31aが設けられている。突 部45,46は、開口部31aに挿入され、固定コア32 ,33の外周部に接着されている。磁気検出素子 5は、開口部31aを通して検出ギャップg1に配置 されている。

 このような磁気式位置センサでは、筐体3 1に開口部31aを設けたので、固定コア32,33を筐 体31に挿入した後に突起部45,46及び磁気検出 子5の装着が可能であり、筐体31及び固定コ 32,33の形状を単純化でき、かつ突起部45,46及 磁気検出素子5と固定コア32,33との位置合わ が容易である。

 なお、磁気検出素子5は、突起部45,46を開 部31aに挿入する前に予め突起部45,46間に固 しておいてもよい。この場合、突起部45,46と 磁気検出素子5との間には、接着剤や非磁性 ペーサ等が介在してもよい。

 実施の形態16.
 次に、図35はこの発明の実施の形態16による 磁気式位置センサの要部断面図である。この 例では、固定コア32,33間の間隔よりも突起部4 5,46間の間隔(検出ギャップg1)が小さくなって る。他の構成は、実施の形態15と同様であ 。

 このように構成することにより、実施の 態12と同様に、突起部45,46間の磁気抵抗を低 減することができ、磁力の弱い磁石40(図21)を 用いた場合でも、十分な測定精度を得ること ができる。

 実施の形態17.
 次に、図36はこの発明の実施の形態17による 磁気式位置センサの要部断面図である。この 例では、突起部45,46が、固定コア32,33の外周 ではなく、軸方向の端面に接着されている このような構成によっても、実施の形態15と 同様の効果を得ることができる。

 実施の形態18.
 次に、図37はこの発明の実施の形態18による 磁気式位置センサの要部を示す構成図、図38 図37のXXXVIII-XXXVIII線に沿う断面図である。 において、固定コア32,33の互いに対向する端 部には、径方向外側へ突出した突起部32c,33c 設けられている。突起部32c,33cは、固定コア3 2,33の全周に渡って設けられている。他の構 は、実施の形態13と同様である。

 このような磁気式位置センサでは、固定 ア32,33の外周部に突起部32c,33cを設け、突起 32c,33c間に磁気検出素子5を配置したので、 気検出素子5への磁束の供給を確保しつつ、 定コア32,33の突起部32b,33bを除く部分の肉厚 薄くすることができる。これにより、セン 全体の小型軽量化を図ることができる。ま 、突起部32b,33bを固定コア32,33の全周に渡っ 設けたので、固定コア32,33の形状を単純化 ることができる。

 実施の形態19.
 次に、図39はこの発明の実施の形態19による 磁気式位置センサの要部を示す構成図、図40 図39のXXXX-XXXX線に沿う断面図、図41は図39の 定コア32,33を示す斜視図である。

 この例では、固定コア32,33の端部に突起 32c,33cを設ける代わりに、固定コア32,33の外 が固定コア32,33の軸方向に沿って連続的に変 化されている。即ち、固定コア32,33の互いに 向する端部の外径は、反対側の端部の外径 りも大きくなっている。但し、固定コア32,3 3の内径は、軸方向に沿って一定である。こ 構成は、実施の形態9と同様である。

 このような磁気式位置センサでは、固定 ア32,33の磁気検出素子5側の端部の外径を反 側の端部の外径よりも大きくしたので、磁 検出素子5への磁束の供給を確保しつつ、固 定コア32,33の肉厚を磁気検出素子5とは反対側 の端部へ向けて徐々に薄くすることができる 。これにより、センサ全体の小型軽量化を図 ることができる。

 実施の形態20.
 次に、図42はこの発明の実施の形態20による 磁気式位置センサの要部断面図である。図に おいて、磁石40は、周方向に複数に分割され いる。即ち、磁石40は、断面半円状の第1及 第2の磁石片40a,40bに分割されている。磁石 40a,40b間には、磁石片ギャップg6,g7が設けら ている。可動コア38,39及び磁石40と固定コア3 2,33との間には、実施の形態3で説明したよう 変動抑制ギャップg3が設けられている。

 固定コア32,33の断面は、楕円形状である また、変動抑制ギャップg3の大きさは、セン サの周方向について、磁石片ギャップg6,g7の 近で最も小さくされ(d1)、磁石片ギャップg6, g7から最も離れた位置で最も大きくされてい (d2)。他の構成は、実施の形態9と同様であ 。

 このように、円筒形の磁石40を磁石片40a,4 0bに分割することにより、磁石40の製作を容 にすることができる。また、磁石片40a,40b間 磁石片ギャップg6,g7を設けることにより、 石片40a,40bの製作精度を低くすることができ とともに、可動コア38,39への磁石片40a,40bの み付けを容易にすることができる。

 但し、磁石片ギャップg6,g7を設けた場合 磁石片ギャップg6,g7の部分で磁束密度が低下 するため、センサを円筒形にしたことによる 差動構造の効果が低下する。これに対して、 変動抑制ギャップg3の大きさを磁石片ギャッ g6,g7の位置で他の位置よりも小さくするこ により、磁束ループの強度をセンサの周方 で均等化し、差動構造による効果の低減を 制することができる。

 実施の形態21.
 次に、図43はこの発明の実施の形態21による 磁気式位置センサの要部断面図である。この 例では、固定コア32,33の断面は円形である。 た、磁石片40a,40bの断面の厚さ寸法は、磁石 片ギャップg6,g7に隣接する両端部で最も大き 、中間部で最も小さくなっている。他の構 は、実施の形態20と同様である。

 このような磁気式位置センサでは、磁束 度は磁石40の肉厚に比例するので、磁石片 ャップg6,g7付近の磁石片40a,40bの肉厚を他の 分の肉厚よりも厚くすることにより、磁石 ギャップg6,g7付近の磁束密度を高め、磁束ル ープの強度をセンサの周方向で均等化するこ とができる。

 実施の形態22.
 次に、図44はこの発明の実施の形態22による 磁気式位置センサの要部断面図、図45は図44 可動コア38,39を示す正面図である。図におい て、可動コア38,39のフランジ部38a,39aの断面は 、楕円形状である。即ち、フランジ部38a,39a 外周面と固定コア32,33の内周面との間の距離 は、センサの周方向について、磁石片ギャッ プg6,g7の付近で最も小さくされ、磁石片ギャ プg6,g7から最も離れた位置で最も大きくさ ている。他の構成は、実施の形態20と同様で ある。

 このように、磁石片ギャップg6,g7の位置 おける磁束密度を高めるようにフランジ部38 a,39aの外周形状を変形させた場合にも、磁束 ープの強度をセンサの周方向で均等化する とができる。

 実施の形態23.
 次に、図46はこの発明の実施の形態23による 磁気式位置センサの要部断面図である。図に おいて、磁石40は、断面円弧状の第1ないし第 3の磁石片40c~40eに分割されている。磁石片40c~ 40e間には、磁石片ギャップg8~g10が設けられて いる。可動コア38,39及び磁石40と固定コア32,33 との間には、実施の形態3で説明したような 動抑制ギャップg3が設けられている。

 固定コア32,33の断面は、三角形である。 た、変動抑制ギャップg3の大きさは、センサ の周方向について、磁石片ギャップg8~g10の付 近で最も小さくされ、磁石片ギャップg8~g10か ら最も離れた位置で最も大きくされている。 他の構成は、実施の形態9と同様である。

 このように、固定コア32,33の断面形状を 石片ギャップg8~g10の数に対応した多角形と ることによっても、変動抑制ギャップg3の大 きさを磁石片ギャップg6,g7の位置で他の位置 りも小さくすることができ、磁束ループの 度をセンサの周方向で均等化し、差動構造 よる効果の低減を抑制することができる。

 なお、この発明の磁気式位置センサの用途 、エレベータの秤装置及び弁の開度測定器 限定されるものではない。
 また、上記の例では、第1及び第2の検出側 アを固定し、磁石ユニットを移動可能とし が、逆であってもよい。
 さらに、第1及び第2の検出側コア、第1及び 2の磁石側コア、及び磁石を筒状にする場合 、磁石ユニットの内側に第1及び第2の検出側 アを配置することもできる。