JP5757285B2

JP5757285B2 - 位置検出装置

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Publication number: JP5757285B2
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Inventors: 尚明河野; 山中　哲爾; 哲爾山中
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Filing date: 2012-12-27
Publication date: 2015-07-29
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Description

本発明は、検出対象の位置を検出する位置検出装置に関する。

従来、磁石等の磁束発生手段を用い、基準部材に対し相対移動する検出対象の位置を検出する位置検出装置が知られている。例えば特許文献１に記載された位置検出装置では、２つの磁石および２つの磁束伝達部が基準部材に設けられている。ここで、２つの磁石は、磁極が２つの磁束伝達部の両端部に挟まれている。２つの磁束伝達部間に形成された隙間には、一方の磁束伝達部から他方の磁束伝達部に向かって漏洩磁束が流れている。磁束密度検出手段は、２つの磁束伝達部間の隙間を検出対象とともに移動し、通過する磁束の密度に応じた信号を出力する。これにより、位置検出装置は、磁束密度検出手段から出力される信号に基づき、基準部材に対する検出対象の位置を検出する。

特開平８−２９２００４号公報

特許文献１の位置検出装置では、体格および種類等が同じ２つの磁石を、磁極の向きが逆になるようにして２つの磁束伝達部の両端部に設けている。そのため、２つの磁束伝達部間の隙間の中心において、磁束の向きが反転する。つまり、２つの磁束伝達部間の隙間の中心、すなわち、検出対象および磁束密度検出手段の可動範囲の中心に、「磁束密度の絶対値が最小となる位置」が設定されている。

一般に、磁束密度検出手段の移動範囲内で「磁束密度の絶対値が最小となる位置」では、磁束発生手段の温度係数による磁力変化が生じにくいため、温度に対する耐性が良好である。そのため、「磁束密度の絶対値が最小となる位置」では、それ以外の位置と比べ、検出対象の位置の検出精度が高くなる。これにより、特許文献１の位置検出装置では、２つの磁束伝達部間の隙間の中心の位置で位置検出精度が高くなり、隙間の端部近傍等、隙間の中心以外の位置では位置検出精度が低くなる。したがって、「温度にかかわらず位置検出精度の高い位置」が、検出対象の可動範囲の中心に固定されるといった問題が生じる。よって、例えば検出対象の可動範囲の端部近傍において最も高い位置検出精度を必要とする検出対象に対しては、特許文献１の位置検出装置は不適となるおそれがある。

本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、温度にかかわらず検出対象の移動範囲内の任意の位置における位置検出精度が高い位置検出装置を提供することにある。

本発明は、基準部材に対し相対移動する検出対象の位置を検出する位置検出装置であって、第１発明および第２発明を含む。第１発明および第２発明は、第１磁束伝達部と第２磁束伝達部と第１磁束発生手段と第２磁束発生手段と磁束密度検出手段とを備えている。
第１磁束伝達部は、検出対象または基準部材の一方に設けられる。第２磁束伝達部は、第１磁束伝達部との間に隙間を形成するよう検出対象または基準部材の一方に設けられる。

第１磁束発生手段は、第１磁束伝達部の一端と第２磁束伝達部の一端との間に設けられる。これにより、第１磁束発生手段から発生した磁束は、第１磁束伝達部または第２磁束伝達部の一端から第１磁束伝達部または第２磁束伝達部の他端へ伝達される。
第２磁束発生手段は、第１磁束伝達部の他端と第２磁束伝達部の他端との間に設けられる。これにより、第２磁束発生手段から発生した磁束は、第１磁束伝達部または第２磁束伝達部の他端から第１磁束伝達部または第２磁束伝達部の一端へ伝達される。

磁束密度検出手段は、第１磁束伝達部と第２磁束伝達部との間の隙間において検出対象または基準部材の一方に対し相対移動可能なよう検出対象または基準部材の他方に設けられる。磁束密度検出手段は、通過する磁束の密度に応じた信号を出力する。ここで、磁束密度検出手段を主に通過する磁束は、第１磁束伝達部と第２磁束伝達部との間の隙間を、第１磁束伝達部から第２磁束伝達部へ、または、第２磁束伝達部から第１磁束伝達部へ流れる漏洩磁束である。
上記構成により、位置検出装置は、磁束密度検出手段が出力した信号に基づき、基準部材に対する検出対象の位置を検出することができる。
第１発明では、第１磁束発生手段は、１つ以上の永久磁石を有する。また、第１発明では、第２磁束発生手段は、第１磁束発生手段の永久磁石と体格、種類、材料組成および着磁調整の仕方が同じ永久磁石を、第１磁束発生手段の永久磁石とは異なる個数有する。
第２発明では、第１磁束伝達部および第２磁束伝達部のうち少なくとも一方は、第１磁束発生手段から第２磁束発生手段に向かうに従い、第１磁束伝達部と第２磁束伝達部とが対向する方向の幅が変化するよう形成されている。

第１発明および第２発明では、第１磁束伝達部と第２磁束伝達部との間の隙間の磁束密度検出手段の相対移動方向において磁束密度の絶対値が最小となる位置は、前記隙間の前記相対移動方向の中心から前記相対移動方向第１磁束発生手段側または第２磁束発生手段側へ所定量ずれた位置に設定されている。つまり、本発明では、「磁束密度の絶対値が最小となる位置」を、検出対象の可動範囲の中心以外の任意の位置に設定可能である。そのため、可動範囲の中心以外の任意の位置で最も高い位置検出精度を必要とする検出対象に本発明の位置検出装置を適用した場合、「磁束密度の絶対値が最小となる位置」を、「最も高い位置検出精度を必要とする位置」に合わせることができる。

一般に、磁束密度検出手段の移動範囲内で「磁束密度の絶対値が最小となる位置」では、磁束発生手段の温度係数による磁力変化が生じにくいため、温度に対する耐性が良好である。したがって、本発明では、温度にかかわらず検出対象の移動範囲内の任意の位置における位置検出精度を高くすることができる。

本発明の第１実施形態による位置検出装置およびアクチュエータを示す模式的断面図。図１のＩＩ−ＩＩ線断面図。本発明の第１実施形態および比較例の磁束密度検出手段により検出される磁束密度と基準部材に対する検出対象の位置との関係を示す図。比較例による位置検出装置を示す模式的断面図。本発明の第２実施形態による位置検出装置を示す模式的断面図。本発明の第３実施形態による位置検出装置を示す模式的断面図。本発明の第３実施形態の磁束密度検出手段により検出される磁束密度と基準部材に対する検出対象の位置との関係を示す図。本発明の第４実施形態による位置検出装置を示す模式的断面図。本発明の第５実施形態による位置検出装置を示す模式的断面図。

以下、本発明の複数の実施形態による位置検出装置、および、これを用いたアクチュエータを図面に基づき説明する。なお、複数の実施形態において実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。また、第１、第３実施形態は、参考形態に相当する。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態による位置検出装置、および、これを用いたアクチュエータを図１、２に示す。

アクチュエータ１は、例えば図示しない車両のスロットルバルブを駆動する駆動源として用いられる。アクチュエータ１は、モータ２、ハウジング５、カバー６、電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」という）１１、回転体１２および位置検出装置１０等を備えている。

図１に示すように、モータ２は、出力軸３およびモータ端子４等を有している。モータ２には、モータ端子４を経由して電力が供給される。これによりモータ２が回転駆動する。モータ２の回転は、出力軸３から出力される。出力軸３は、例えば図示しないギア等を経由してスロットルバルブに接続される。そのため、モータ２が回転駆動することにより、スロットルバルブが回転する。
ハウジング５は、例えば樹脂により有底筒状に形成され、内側にモータ２を収容している。

カバー６は、例えば樹脂により有底筒状に形成され、底部に形成された穴部７に出力軸３が挿通した状態で、開口部がハウジング５の開口部に当接するよう設けられている。これにより、カバー６とモータ２との間に空間１００が形成されている。

カバー６は、筒部から径方向外側へ筒状に延びるコネクタ８を有している。コネクタ８の内側には、モータ端子４の端部が露出している。コネクタ８には、ＥＣＵ１１に接続するワイヤーハーネスの端部が接続される。これにより、図示しないバッテリからの電力がＥＣＵ１１、ワイヤーハーネスおよびモータ端子４を経由してモータ２に供給される。

ＥＣＵ１１は、例えば演算手段としてのＣＰＵ、記憶手段としてのＲＯＭおよびＲＡＭ、ならびに、入出力手段等を備えた小型のコンピュータである。ＥＣＵ１１は、車両の各部に取り付けられたセンサからの信号等に基づき、車両に搭載された各種装置類の作動を制御する。

ＥＣＵ１１は、例えばアクセルペダルの開度信号等に基づき、モータ２に供給する電力を制御する。モータ２に電力が供給されると、モータ２が回転し、スロットルバルブが回転する。これにより、スロットルバルブが吸気通路を開閉し、吸気通路を流れる吸気の量が調整される。なお、本実施形態では、ＥＣＵ１１は、例えばＩＳＣ（アイドルスピードコントロール）機能により、アクセルペダルの開度信号にかかわらず、モータ２への電力の供給を制御する場合がある。

回転体１２は、例えば樹脂により円板状に形成され、空間１００に設けられている。回転体１２は、中心を出力軸３が貫いた状態で出力軸３に固定されている。これにより、出力軸３が回転すると、回転体１２は出力軸３とともに回転する。出力軸３とスロットルバルブとは例えばギア等により接続されているため、回転体１２の回転位置は、スロットルバルブの回転位置に対応している。

本実施形態では、位置検出装置１０は、カバー６に対し相対回転移動する回転体１２の回転位置を検出する。そのため、位置検出装置１０により、カバー６に対し相対回転移動する回転体１２の回転位置を検出すれば、スロットルバルブの回転位置を検出でき、スロットルバルブの開度を検出することができる。よって、位置検出装置１０をスロットルポジションセンサとして用いることができる。

図１、２に示すように、位置検出装置１０は、第１磁束伝達部２０、第２磁束伝達部３０、第１磁束発生手段としての磁石４５、第２磁束発生手段としての磁石５０、磁束密度検出手段としてのホールＩＣ６０、漏洩磁束をより集中してホールＩＣ６０へ流す第１集磁部７０、および、第２集磁部８０等を備えている。

第１磁束伝達部２０は、例えばケイ素鋼等、透磁率が比較的高い材料により形成されている。第１磁束伝達部２０は、回転体１２に形成された円弧状の穴部１３に設けられている。第１磁束伝達部２０は、本体２１、一端部２２および他端部２３を有している。本体２１は、長手方向が、回転体１２の回転中心Ｏを中心とする第１仮想円弧Ｃ１に沿う形状に形成されている（図２参照）。一端部２２は、本体２１の一端から第１仮想円弧Ｃ１の径方向外側へ延びるよう形成されている。他端部２３は、本体２１の他端から第１仮想円弧Ｃ１の径方向外側へ延びるよう形成されている。

第２磁束伝達部３０は、第１磁束伝達部２０と同様、例えばケイ素鋼等、透磁率が比較的高い材料により形成されている。第２磁束伝達部３０は、回転体１２に形成された穴部１３に設けられている。第２磁束伝達部３０は、本体３１、一端部３２および他端部３３を有している。本体３１は、長手方向が、回転体１２の回転中心Ｏを中心とし第１仮想円弧Ｃ１より半径が大きい第２仮想円弧Ｃ２に沿う形状に形成されている（図２参照）。一端部３２は、本体３１の一端から第２仮想円弧Ｃ２の径方向内側へ延びるよう形成されている。他端部３３は、本体３１の他端から第２仮想円弧Ｃ２の径方向内側へ延びるよう形成されている。

図１、２に示すように、第１磁束伝達部２０および第２磁束伝達部３０は、本体２１と本体３１とが第１仮想円弧Ｃ１の径方向で対向するよう回転体１２の穴部１３に設けられている。これにより、第１磁束伝達部２０の本体２１と第２磁束伝達部３０の本体３１との間に円弧状の隙間１０１が形成されている（図２参照）。

磁石４５は、例えばネオジム磁石またはフェライト磁石等の永久磁石である。磁石４５は、一端に磁極４６を有し、他端に磁極４７を有している。磁石４５は、磁極４６側がＮ極となるよう、磁極４７側がＳ極となるよう着磁されている。磁石４５は、磁極４６が第１磁束伝達部２０の一端部２２に当接するよう、磁極４７が第２磁束伝達部３０の一端部３２に当接するよう、一端部２２と一端部３２との間に設けられている。これにより、磁石４５の磁極４６から発生した磁束は、第１磁束伝達部２０の一端部２２から本体２１を経由して他端部２３へ伝達される。

磁石５０は、磁石４５と同様、例えばネオジム磁石またはフェライト磁石等の永久磁石である。磁石５０は、一端に磁極５１を有し、他端に磁極５２を有している。磁石５０は、磁極５１側がＮ極となるよう、磁極５２側がＳ極となるよう着磁されている。磁石５０は、磁極５１が第２磁束伝達部３０の他端部３３に当接するよう、磁極５２が第１磁束伝達部２０の他端部２３に当接するよう、他端部３３と他端部２３との間に設けられている。これにより、磁石５０の磁極５１から発生した磁束は、第２磁束伝達部３０の他端部３３から本体３１を経由して一端部３２へ伝達される。
ここで、隙間１０１を第１磁束伝達部２０から第２磁束伝達部３０へ、または、第２磁束伝達部３０から第１磁束伝達部２０へ漏洩磁束が流れている。

なお、本実施形態では、磁石４５と磁石５０とは、種類（例えばネオジム磁石、フェライト磁石等）、材料組成（例えば、ネオジム磁石の場合、ネオジム、鉄、ホウ素の割合およびジスプロシウム等の含有率。フェライト磁石の場合、バリウム、ストロンチウム等の含有率。）および着磁調整の仕方が同じ永久磁石であるものの、体格（体積）が異なる。本実施形態では、磁石４５は、磁石５０よりも体格が大きい。そのため、隙間１０１の長手方向の中心から磁石５０側へ所定量ずれた位置Ｐ１（図２参照）と磁石４５との間では第１磁束伝達部２０から第２磁束伝達部３０へ漏洩磁束が流れ、位置Ｐ１と磁石５０との間では第２磁束伝達部３０から第１磁束伝達部２０へ漏洩磁束が流れる。ここで、隙間１０１の長手方向において、磁石４５または磁石５０に近い位置ほど、磁束密度の絶対値が大きくなる。また、位置Ｐ１では磁束密度が０になる。
また、磁石４５の周囲には、磁極４６から磁極４７に磁束が飛ぶようにして流れている。また、磁石５０の周囲には、磁極５１から磁極５２に磁束が飛ぶようにして流れている。

ホールＩＣ６０は、信号出力素子としてのホール素子６１、封止体６２、および、センサ端子６３等を有している。ホール素子６１は、通過する磁束の密度に応じた信号を出力する。封止体６２は、例えば樹脂により矩形の板状に形成されている。センサ端子６３は、一端がホール素子６１に接続している。封止体６２は、ホール素子６１の全部、および、センサ端子６３の一端側を覆っている。ここで、ホール素子６１は、封止体６２の中央に位置している。

ホールＩＣ６０の封止体６２およびセンサ端子６３の一端側は、モールド部９によりモールドされている。モールド部９は、例えば樹脂により四角柱状に形成されている。ホールＩＣ６０の封止体６２は、モールド部９の一端側に位置するようモールドされている。

モールド部９は、一端が隙間１０１に位置するよう、かつ、他端がカバー６の底部に接続するよう、カバー６に設けられている。これにより、ホールＩＣ６０は、第１磁束伝達部２０と第２磁束伝達部３０との間の隙間１０１において、回転体１２に対し相対回転移動可能である。ここで、カバー６およびモールド部９は特許請求の範囲における「基準部材」に対応し、回転体１２は特許請求の範囲における「検出対象」に対応している。

ホールＩＣ６０のセンサ端子６３は、他端がカバー６のコネクタ８の内側に露出するよう、カバー６にインサート成形されている。そのため、ＥＣＵ１１に接続するワイヤーハーネスの端部がコネクタ８に接続されると、ホールＩＣ６０のホール素子６１とＥＣＵ１１とが接続される。これにより、ホール素子６１からの信号がＥＣＵ１１に伝達される。

ここで、ホールＩＣ６０のホール素子６１を主に通過する磁束は、第１磁束伝達部２０と第２磁束伝達部３０との間の隙間１０１を、第１磁束伝達部２０から第２磁束伝達部３０へ、または、第２磁束伝達部３０から第１磁束伝達部２０へ流れる漏洩磁束である。

上述のように、本実施形態では、隙間１０１の長手方向の中心から磁石５０側へ所定量ずれた位置Ｐ１と磁石４５との間では第１磁束伝達部２０から第２磁束伝達部３０へ漏洩磁束が流れ、位置Ｐ１と磁石５０との間では第２磁束伝達部３０から第１磁束伝達部２０へ漏洩磁束が流れる。また、隙間１０１の長手方向において、磁石４５または磁石５０に近い位置ほど、磁束密度の絶対値が大きくなる。
そのため、例えば第２磁束伝達部３０から第１磁束伝達部２０へ漏洩磁束が流れる方向を負の向きとすると、ホールＩＣ６０の位置が隙間１０１の磁石５０付近から磁石４５付近へ相対回転移動すると、負の値から正の値へと磁束密度が単調増加するため、任意の回転位置に対して磁束密度の値が一意に決まり、それに応じてホールＩＣ６０からの出力も、回転位置に対して一意に決まる。

上記構成により、ＥＣＵ１１は、ホールＩＣ６０が出力した信号に基づき、カバー６に対する回転体１２の回転位置を検出することができる。これにより、スロットルバルブの回転位置および開度を検出することができる。

第１集磁部７０は、例えばパーマロイ合金等、透磁率が比較的高い材料により、６面体状に形成されている。第１集磁部７０は、所定の面７１がホールＩＣ６０の封止体６２の第１磁束伝達部２０側の面の中央に当接または対向した状態でモールド部９にモールドされるよう、モールド部９の一端に設けられている。第１集磁部７０の面７１とは反対側の面７２は、第１磁束伝達部２０の本体２１に対向している。

第２集磁部８０は、第１集磁部７０と同様、例えばパーマロイ合金等、透磁率が比較的高い材料により、６面体状に形成されている。第２集磁部８０は、所定の面８１がホールＩＣ６０の封止体６２の第２磁束伝達部３０側の面の中央に当接または対向した状態でモールド部９にモールドされるよう、モールド部９の一端に設けられている。第２集磁部８０の面８１とは反対側の面８２は、第２磁束伝達部３０の本体３１に対向している。

このように、第１集磁部７０と第２集磁部８０とは、ホールＩＣ６０を間に挟み、第１磁束伝達部２０と第２磁束伝達部３０とが対向する方向と同じ方向で対向するよう設けられている。これにより、第１磁束伝達部２０と第２磁束伝達部３０との間の隙間１０１を流れる漏洩磁束を集中してホールＩＣ６０に流す（通過させる）ことができる。

本実施形態では、例えば磁石４５と磁石５０との体格の差を調整することにより、隙間１０１のホールＩＣ６０の相対移動方向において「磁束密度の絶対値が最小（本実施形態では０）となる位置」を、隙間１０１の長手方向の中心以外の任意の位置（本実施形態では位置Ｐ１）に設定可能である。つまり、本実施形態では、「磁束密度の絶対値が最小となる位置」を、回転体１２の可動範囲の中心以外の任意の位置に設定可能である。

一般に、ホールＩＣ６０の移動範囲内で「磁束密度の絶対値が最小となる位置」では、磁石４５および磁石５０の温度係数による磁力変化が生じにくいため、温度に対する耐性が良好である。したがって、ホールＩＣ６０の移動範囲内で「磁束密度の絶対値が最小となる位置」近傍では、位置検出装置１０による位置検出精度が高い。

本実施形態では、スロットルバルブが全閉状態のとき、ホールＩＣ６０は、隙間１０１における可動範囲内で最も磁石５０に近い位置（位置Ｐ１）に位置する。一方、スロットルバルブが全開状態のとき、ホールＩＣ６０は、隙間１０１における可動範囲内で最も磁石４５に近い位置に位置する。

スロットルバルブは、全閉位置付近で最も高い位置検出精度を必要とする。上述のように、本実施形態では、「磁束密度の絶対値が最小となる位置」を、回転体１２の可動範囲の中心以外の任意の位置に設定可能である。したがって、本実施形態では、スロットルバルブの全閉位置に対応する回転体１２の位置に、「磁束密度の絶対値が最小となる位置」を設定することができる。よって、温度にかかわらず、スロットルバルブの全閉位置付近における位置検出精度を高くすることができる。

本実施形態では、ホールＩＣ６０により検出される磁束密度は、図３に示すＬ１のとおりとなる。隙間１０１の磁石４５近傍および磁石５０近傍には、第１磁束伝達部２０と第２磁束伝達部３０との間を流れる漏洩磁束に加え、磁石４５の磁極４６から磁極４７へ飛ぶ磁束、および、磁石５０の磁極５１から磁極５２へ飛ぶ磁束が流れている。そのため、Ｌ１は、端部に向かうほど絶対値の変化率が大きくなる。

なお、本実施形態では、磁束密度と回転体１２の可動範囲（スロットルバルブの全閉位置から全開位置までの範囲）との関係は、図３に示すとおりである。このように、本実施形態では、Ｌ１の直線性が比較的良好な範囲において回転体１２の位置検出を行う。

ここで、比較例による位置検出装置を示すことで、比較例に対する本実施形態の有利な点を明らかにする。
図４に示すように、比較例では、第１実施形態の磁石４５に代えて磁石４０が設けられている。

磁石４０は、例えばネオジム磁石またはフェライト磁石等の永久磁石であり、一端に磁極４１を有し、他端に磁極４２を有している。磁石４０は、磁極４１側がＮ極となるよう、磁極４２側がＳ極となるよう着磁されている。磁石４０は、磁極４１が第１磁束伝達部２０の一端部２２に当接するよう、磁極４２が第２磁束伝達部３０の一端部３２に当接するよう設けられている。これにより、磁石４０の磁極４１から発生した磁束は、第１磁束伝達部２０の一端から他端へ伝達される。
ここで、隙間１０１を第１磁束伝達部２０から第２磁束伝達部３０へ、または、第２磁束伝達部３０から第１磁束伝達部２０へ漏洩磁束が流れている。

比較例では、磁石４０と磁石５０とは、体格（体積）、種類（例えばネオジム磁石、フェライト磁石等）、材料組成（例えば、ネオジム磁石の場合、ネオジム、鉄、ホウ素の割合およびジスプロシウム等の含有率。フェライト磁石の場合、バリウム、ストロンチウム等の含有率。）および着磁調整の仕方が同じ永久磁石である。そのため、隙間１０１の長手方向の中心と磁石４０との間では第１磁束伝達部２０から第２磁束伝達部３０へ漏洩磁束が流れ、隙間１０１の長手方向の中心と磁石５０との間では第２磁束伝達部３０から第１磁束伝達部２０へ漏洩磁束が流れる。ここで、隙間１０１の長手方向において、磁石４０または磁石５０に近い位置ほど、磁束密度の絶対値が大きくなる。また、隙間１０１の長手方向の中心では磁束密度が０になる。
また、磁石４０の周囲には、磁極４１から磁極４２に磁束が飛ぶようにして流れている。また、磁石５０の周囲には、磁極５１から磁極５２に磁束が飛ぶようにして流れている。

比較例では、ホールＩＣ６０により検出される磁束密度は、図３に一点鎖線で示すＬ２のとおりとなる。このように、比較例では、「磁束密度の絶対値が最小となる位置」が、回転体１２の可動範囲の中央（図３では位置０）に設定（固定）されている。そのため、比較例をスロットルバルブの位置（開度）検出に用いる場合、全閉位置付近の位置検出精度が低下するおそれがある。

一方、本実施形態では、「磁束密度の絶対値が最小となる位置」が、スロットルバルブの全閉位置に対応する回転体１２の位置に設定されている。そのため、全閉位置付近の位置検出精度を高めることができる。よって、本実施形態は、比較例と比べ、スロットルバルブの位置（開度）検出をするのにより適している。

以上説明したように、本実施形態では、第１磁束伝達部２０と第２磁束伝達部３０との間の隙間１０１のホールＩＣ６０の相対移動方向において磁束密度の絶対値が最小（本実施形態では０）となる位置は、隙間１０１の前記相対移動方向の中心から前記相対移動方向磁石５０側へ所定量ずれた位置Ｐ１に設定されている。つまり、本実施形態では、「磁束密度の絶対値が最小となる位置」を、回転体１２の可動範囲の中心以外の任意の位置に設定可能である。そのため、可動範囲の中心以外の任意の位置で最も高い位置検出精度を必要とする回転体１２（スロットルバルブ）に本実施形態の位置検出装置１０を適用した場合、「磁束密度の絶対値が最小となる位置」を、「最も高い位置検出精度を必要とする位置」に合わせることができる。

一般に、ホールＩＣ６０の移動範囲内で「磁束密度の絶対値が最小となる位置」では、磁石４５および磁石５０の温度係数による磁力変化が生じにくいため、温度に対する耐性が良好である。したがって、本実施形態では、温度にかかわらず回転体１２（スロットルバルブ）の移動範囲内の任意の位置における位置検出精度を高くすることができる。

また、本実施形態では、磁石４５は永久磁石であり、磁石５０は磁石４５とは体格、種類、材料組成および着磁調整の仕方のうち少なくとも１つ（本実施形態では体格）が異なる永久磁石により形成されている。これにより、「磁束密度の絶対値が最小となる位置」を、回転体１２の可動範囲の中心以外の任意の位置に設定可能である。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態による位置検出装置を図５に示す。第２実施形態は、第１磁束発生手段が第１実施形態と異なる。

第２実施形態では、第１磁束発生手段は、磁石４０を２つ有している。磁石４０は、上述の比較例で示した磁石４０である。つまり、磁石４０は、磁石５０と、体格（体積）、種類（例えばネオジム磁石、フェライト磁石等）、材料組成（例えば、ネオジム磁石の場合、ネオジム、鉄、ホウ素の割合およびジスプロシウム等の含有率。フェライト磁石の場合、バリウム、ストロンチウム等の含有率。）および着磁調整の仕方が同じ永久磁石である。

図５に示すように、本実施形態では、第１磁束伝達部２０の一端部２２と第２磁束伝達部３０の一端部３２との間に並列に並ぶようにして２つの磁石４０が設けられている。ここで、２つの磁石４０の磁極４１は一端部２２に当接し、磁極４２は一端部３２に当接している。

上記構成により、隙間１０１の長手方向の中心から磁石５０側へ所定量ずれた位置Ｐ２（図５参照）と２つの磁石４０との間では第１磁束伝達部２０から第２磁束伝達部３０へ漏洩磁束が流れ、位置Ｐ２と磁石５０との間では第２磁束伝達部３０から第１磁束伝達部２０へ漏洩磁束が流れる。ここで、隙間１０１の長手方向において、磁石４０または磁石５０に近い位置ほど、磁束密度の絶対値が大きくなる。また、位置Ｐ２では磁束密度が０になる。

以上説明したように、本実施形態では、第１磁束発生手段は２つの永久磁石（磁石４０）を有し、第２磁束発生手段は第１磁束発生手段の永久磁石と体格、種類、材料組成および着磁調整の仕方が同じ永久磁石を、第１磁束発生手段の永久磁石とは異なる個数（本実施形態では１つ）有している。よって、本実施形態では、第１実施形態と同様、「磁束密度の絶対値が最小となる位置」を、回転体１２の可動範囲の中心以外の任意の位置に設定可能である。したがって、本実施形態では、スロットルバルブの全閉位置に対応する回転体１２の位置に、「磁束密度の絶対値が最小となる位置」を設定することができる。よって、温度にかかわらず、スロットルバルブの全閉位置付近における位置検出精度を高くすることができる。

また、本実施形態では、第１磁束発生手段および第２磁束発生手段は、体格、種類、材料組成および着磁調整の仕方が同じ永久磁石を１つまたは２つ用いることにより構成されている。そのため、同一の永久磁石（標準磁石）を複数用いることにより、新規磁石製造のためのコストを抑制することができる。また、標準磁石の量産効果により製造コストを低減することができる。

（第３実施形態）
本発明の第３実施形態による位置検出装置を図６に示す。
第３実施形態では、第３磁束伝達部５３をさらに備えている。第３磁束伝達部５３は、第１磁束伝達部２０の他端部２３と第２磁束伝達部３０の他端部３３との間に設けられ、第１磁束伝達部２０および第２磁束伝達部３０と同一の材料により第１磁束伝達部２０および第２磁束伝達部３０と一体に形成されている。すなわち、第３実施形態は、上述の比較例の磁石５０に代えて第３磁束伝達部５３を設けたような構成である。

本実施形態では、隙間１０１の長手方向の全範囲において、第１磁束伝達部２０の本体２１から第２磁束伝達部３０の本体３１へ漏洩磁束が流れる。ここで、隙間１０１の長手方向において、磁石４０に近い位置ほど、磁束密度の絶対値が大きくなる。また、隙間１０１の長手方向の中心から磁石５０側へ所定量ずれた位置Ｐ４（図６参照）は、スロットルバルブの全閉位置に対応している。

上記構成により、ホールＩＣ６０により検出される磁束密度は、図７に示すＬ３のとおりとなる。また、磁束密度と回転体１２の可動範囲（スロットルバルブの全閉位置から全開位置までの範囲）との関係は、図７に示すとおりである。

本実施形態では、位置Ｐ４は、ホールＩＣ６０の相対移動範囲（スロットルバルブの全閉位置から全開位置までの範囲）内で「磁束密度の絶対値が最小（≠０）となる位置」に対応している。よって、温度にかかわらず、スロットルバルブの全閉位置付近における位置検出精度を高くすることができる。
また、本実施形態では、上述の実施形態と比べ、磁石の個数が少ない（１つ）ため、位置検出装置の製造コストを低減することができる。

（第４実施形態）
本発明の第４実施形態による位置検出装置を図８に示す。
第４実施形態では、第１磁束伝達部２０の本体２１は、磁石４０から磁石５０に向かうに従い、本体２１と本体３１とが対向する方向の幅（図８に示すｔ）が小さくなるよう形成されている。また、第２磁束伝達部３０の本体３１も、磁石４０から磁石５０に向かうに従い、本体２１と本体３１とが対向する方向の幅が小さくなるよう形成されている。

上記構成により、隙間１０１の長手方向の中心から磁石５０側へ所定量ずれた位置Ｐ５（図８参照）と磁石４０との間では第１磁束伝達部２０から第２磁束伝達部３０へ漏洩磁束が流れ、位置Ｐ５と磁石５０との間では第２磁束伝達部３０から第１磁束伝達部２０へ漏洩磁束が流れる。また、位置Ｐ５では磁束密度が０になる。

本実施形態では、第１実施形態と同様、スロットルバルブの全閉位置に対応する回転体１２の位置に、「磁束密度の絶対値が最小（０）となる位置」を設定することができる。よって、温度にかかわらず、スロットルバルブの全閉位置付近における位置検出精度を高くすることができる。

また、本実施形態では、第１磁束発生手段および第２磁束発生手段は、それぞれ、体格、種類、材料組成および着磁調整の仕方が同じ永久磁石を１つ用いることにより構成されている。これにより、新規磁石製造のためのコストを抑制することができる。また、標準磁石の量産効果により製造コストを低減することができる。

（第５実施形態）
本発明の第５実施形態による位置検出装置を図９に示す。第５実施形態は、第１磁束伝達部および第２磁束伝達部の形状等が第１実施形態と異なる。

第５実施形態では、検出対象としての移動体１１０は、例えば車両の変速機のシフトを切り替えるマニュアルバルブに取り付けられる。マニュアルバルブは、軸方向に直線状に移動し、変速機のシフトを切り替える。モールド部９は、マニュアルバルブ近傍のマニュアルバルブとは別部材に固定される。すなわち、移動体１１０は、基準部材としてのモールド部９に対し直線状に相対移動する。

本実施形態では、位置検出装置は、モールド部９に対し直線状に相対移動する移動体１１０の位置を検出する。これにより、マニュアルバルブの位置を検出でき、変速機の実際のシフト位置を検出することができる。このように、位置検出装置をストロークセンサ（直線変位センサ）として用いることができる。

図９に示すように、本実施形態では、第１磁束伝達部２４は、移動体１１０に形成された長方形状の穴部１１１に設けられている。第１磁束伝達部２４は、本体２５、一端部２６および他端部２７を有している。本体２４は、移動体１１０の相対移動方向に延びる仮想直線Ｓに対し平行となる形状に形成されている。一端部２６は、本体２５の一端から仮想直線Ｓに対し略垂直に延びるよう形成されている。他端部２７は、本体２５の他端から一端部２６と同じ方向に延びるよう形成されている。

第２磁束伝達部３４は、移動体１１０の穴部１１１に設けられている。第２磁束伝達部３４は、本体３５、一端部３６および他端部３７を有している。本体３５は、本体２５と同様、仮想直線Ｓに対し平行となる形状に形成されている。一端部３６は、本体３５の一端から仮想直線Ｓに対し略垂直に延びて一端部２６に対向するよう形成されている。他端部３７は、本体３５の他端から一端部３６と同じ方向に延びるよう形成されている。

図９に示すように、第１磁束伝達部２４および第２磁束伝達部３４は、本体２５と本体３５とが仮想直線Ｓに垂直な方向で対向するよう移動体１１０の穴部１１１に設けられている。これにより、第１磁束伝達部２４の本体２５と第２磁束伝達部３４の本体３５との間に長方形状の隙間１０２が形成されている。
第５実施形態は、上述した点以外の構成は第１実施形態と同様である。

本実施形態では、ホールＩＣ６０により検出される磁束密度は、図３の「回転位置（θ）」を移動体１１０の相対移動方向の「位置」と読み替えれば、概ね図３に示すＬ１のとおりとなる。

本実施形態においても、第１実施形態と同様、磁石４５と磁石５０とは体格が異なる。これにより、「磁束密度の絶対値が最小（０）となる位置」を、移動体１１０の可動範囲の中心以外の任意の位置に設定可能である。そのため、可動範囲の中心以外の任意の位置で最も高い位置検出精度を必要とする移動体１１０（マニュアルバルブ）に本実施形態の位置検出装置を適用した場合、「磁束密度の絶対値が最小となる位置」を、「最も高い位置検出精度を必要とする位置」に合わせることができる。

（他の実施形態）
上述の第１実施形態では、第１磁束発生手段としての磁石と第２磁束発生手段としての磁石とは、体格が異なる例を示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、第２磁束発生手段は、第１磁束発生手段とは体格、種類、材料組成および着磁調整の仕方のうち少なくとも１つが異なる永久磁石により形成されていてもよい。これにより、「磁束密度の絶対値が最小となる位置」を、検出対象の可動範囲の中心以外の任意の位置に設定可能である。

また、上述の第２実施形態では、体格、種類、材料組成および着磁調整の仕方が同じ永久磁石（標準磁石）を、第１磁束発生手段は２つ、第２磁束発生手段は１つ有する例を示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、第１磁束発生手段および第２磁束発生手段は、互いに個数が異なるのであれば、それぞれいくつ永久磁石（標準磁石）を有していてもよい。

また、上述の第３実施形態では、第２磁束発生手段に代えて、第１磁束伝達部および第２磁束伝達部と同一の材料により形成される第３磁束伝達部を備える例を示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、第１磁束発生手段に代えて、第３磁束伝達部を備えることとしてもよい。

また、上述の第４実施形態では、第１磁束伝達部および第２磁束伝達部が、第２磁束発生手段に向かうに従い幅が小さくなるよう形成される例を示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、第１磁束伝達部および第２磁束伝達部は、第２磁束発生手段に向かうに従い幅が大きくなるよう形成されることとしてもよい。また、第１磁束伝達部および第２磁束伝達部の一方のみが、第２磁束発生手段に向かうに従い幅が変化するよう形成されていてもよい。

また、上述の実施形態では、第１磁束伝達部、第２磁束伝達部、第１磁束発生手段および第２磁束発生手段を検出対象に設け、磁束密度検出手段を基準部材に設ける例を示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、第１磁束伝達部、第２磁束伝達部、第１磁束発生手段および第２磁束発生手段を基準部材に設け、磁束密度検出手段を検出対象に設けることとしてもよい。

また、本発明の他の実施形態では、第１磁束伝達部および第２磁束伝達部の両端部間に設けられる磁石を、それぞれの磁極が上述の実施形態とは反対になるように設けてもよい。
また、本発明の他の実施形態では、モータは、回転を減速して出力軸に伝達する減速機を有していてもよい。
また、本発明の他の実施形態では、構成上の阻害要因がない限り、上述の各実施形態を組み合わせてもよい。

また、本発明の他の実施形態では、アクチュエータを、例えばウェストゲートバルブの作動装置、可変容量ターボの可変ベーン制御装置、排気スロットルや排気切替弁のバルブ作動装置、および、可変吸気機構のバルブ作動装置等の駆動源として用いてもよい。
このように、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施可能である。

１０・・・・・・位置検出装置
２０、２４・・・第１磁束伝達部
３０、３４・・・第２磁束伝達部
４０、４５・・・磁石（第１磁束発生手段）
５０・・・・・・磁石（第２磁束発生手段）
６０・・・・・・ホールＩＣ（磁束密度検出手段）
１０１、１０２・・・隙間

Claims

基準部材（６、９）に対し相対移動する検出対象（１２、１１０）の位置を検出する位置検出装置（１０）であって、
前記検出対象または前記基準部材の一方に設けられる第１磁束伝達部（２０、２４）と、
前記第１磁束伝達部との間に隙間（１０１、１０２）を形成するよう前記検出対象または前記基準部材の一方に設けられる第２磁束伝達部（３０、３４）と、
前記第１磁束伝達部の一端と前記第２磁束伝達部の一端との間に設けられる第１磁束発生手段（４０、４５）と、
前記第１磁束伝達部の他端と前記第２磁束伝達部の他端との間に設けられる第２磁束発生手段（５０）と、
前記隙間において前記検出対象または前記基準部材の一方に対し相対移動可能なよう前記検出対象または前記基準部材の他方に設けられ、通過する磁束の密度に応じた信号を出力する磁束密度検出手段（６０）と、を備え、
前記第１磁束発生手段は、１つ以上の永久磁石を有し、
前記第２磁束発生手段は、前記第１磁束発生手段の永久磁石と体格、種類、材料組成および着磁調整の仕方が同じ永久磁石を、前記第１磁束発生手段の永久磁石とは異なる個数有し、
前記隙間の前記磁束密度検出手段の相対移動方向において磁束密度の絶対値が最小となる位置は、前記隙間の前記相対移動方向の中心から前記相対移動方向前記第１磁束発生手段側または前記第２磁束発生手段側へ所定量ずれた位置に設定されていることを特徴とする位置検出装置。
基準部材（６、９）に対し相対移動する検出対象（１２、１１０）の位置を検出する位置検出装置（１０）であって、
前記検出対象または前記基準部材の一方に設けられる第１磁束伝達部（２０、２４）と、
前記第１磁束伝達部との間に隙間（１０１、１０２）を形成するよう前記検出対象または前記基準部材の一方に設けられる第２磁束伝達部（３０、３４）と、
前記第１磁束伝達部の一端と前記第２磁束伝達部の一端との間に設けられる第１磁束発生手段（４０、４５）と、
前記第１磁束伝達部の他端と前記第２磁束伝達部の他端との間に設けられる第２磁束発生手段（５０）と、
前記隙間において前記検出対象または前記基準部材の一方に対し相対移動可能なよう前記検出対象または前記基準部材の他方に設けられ、通過する磁束の密度に応じた信号を出力する磁束密度検出手段（６０）と、を備え、
前記第１磁束伝達部および前記第２磁束伝達部のうち少なくとも一方は、前記第１磁束発生手段から前記第２磁束発生手段に向かうに従い、前記第１磁束伝達部と前記第２磁束伝達部とが対向する方向の幅が変化するよう形成され、
前記隙間の前記磁束密度検出手段の相対移動方向において磁束密度の絶対値が最小となる位置は、前記隙間の前記相対移動方向の中心から前記相対移動方向前記第１磁束発生手段側または前記第２磁束発生手段側へ所定量ずれた位置に設定されていることを特徴とする位置検出装置。
前記検出対象（１２）は、前記基準部材（６、９）に対し相対回転移動し、
前記第１磁束伝達部（２０）および前記第２磁束伝達部（３０）は、前記検出対象の回転中心を中心とする仮想円弧（Ｃ１、Ｃ２）に沿う形状に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の位置検出装置。
前記検出対象（１１０）は、前記基準部材（９）に対し直線状に相対移動し、
前記第１磁束伝達部（２４）および前記第２磁束伝達部（３４）は、前記検出対象の相対移動方向に延びる仮想直線（Ｓ）に対し平行となる形状に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の位置検出装置。