Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Positionssensor, der die Position eines Erkennungszielobjektes magnetisch erkennt, ein dafür verwendetes Magnetelement und ein Herstellungsverfahren für das Magnetelement. Die vorliegende Erfindung bezieht sich insbesondere auf einen Positionssensor in einem Fahrzeug.The present invention relates to a position sensor that magnetically detects the position of a detection target object, a magnetic element used therefor, and a magnetic element manufacturing method. The present invention particularly relates to a position sensor in a vehicle.
Diese Anmeldung beansprucht die Prioritäten der am 11. März 2011 eingereichten japanischen Patentanmeldungen Nr. 2011-054128 und der am 18. Januar 2012 eingereichten japanischen Patentanmeldungen Nr. 2012,008310 .This application claims the priorities of March 11, 2011 filed Japanese Patent Application No. 2011-054128 and submitted on 18 January 2012 Japanese Patent Application No. 2012,008310 ,
Bisher ist als Positionssensor, der die Position eines Erkennungszielobjektes magnetisch erkennt, ein Positionssensor bekannt, der einen zweipoligen Magneten verwendet. Solch ein Positionssensor wird z. B. in der nicht geprüften japanischen Patentanmeldung Nr. 2010-60338 offenbart. In diesem Positionssensor ist der zweipolige Magnet an dem Erkennungszielobjekt befestigt, ein Magnetsensorelement ist in einem Abstand von seiner Magnetfläche angeordnet und die Position des Erkennungszielobjektes wird in Übereinstimmung mit einer Richtungskomponente einer magnetischen Flussdichte, die rechtwinklig zur Magnetfläche ist und die sich aufgrund der rechtwinkligen Bewegung des Erkennungszielobjektes ändert, erkannt. Die Magnetfläche, die dem Magnetsensorelement gegenüber liegt, ist so ausgebildet, dass sie sich in einer abgerundeten Form hervorwölbt, wenn sie entlang der Bewegungsrichtung von der Seite betrachtet wird. Dementsprechend ändert sich die magnetische Flussdichte, die auf das Magnetsensorelement einwirkt, linear mit der Bewegungsposition des Erkennungszielobjektes.Heretofore, as a position sensor which magnetically detects the position of a recognition target object, a position sensor using a two-pole magnet has been known. Such a position sensor is z. B. in the unaudited Japanese Patent Application No. 2010-60338 disclosed. In this position sensor, the two-pole magnet is attached to the recognition target object, a magnetic sensor element is disposed at a distance from its magnetic surface, and the position of the recognition target object is in accordance with a direction component of a magnetic flux density which is perpendicular to the magnetic surface and due to the rectangular motion of the magnetic field Recognition object changes, detected. The magnetic surface facing the magnetic sensor element is formed to bulge in a rounded shape when viewed along the direction of movement from the side. Accordingly, the magnetic flux density acting on the magnetic sensor element linearly changes with the moving position of the recognition target object.
In solch einem Positionssensor gemäß dem zuvor beschriebenen Stand der Technik, in dem die Position des Erkennungszielobjektes aufgrund der Komponente der magnetischen Flussdichte in rechtwinkliger Richtung erkannt wird, schwankt jedoch die Komponente der magnetischen Flussdichte in rechtwinkliger Richtung stark in Reaktion auf Schwankungen des Abstandes zwischen dem Magneten und dem Magnetsensorelement. Daher tritt das Problem auf, dass die Linearität eines Sensorausgangssignals im Bezug auf die Bewegungsposition des Erkennungszielobjektes in Folge von Schwankungen des Abstandes zwischen dem Magneten und dem Magnetsensorelement stark schwankt.However, in such a position sensor according to the above-described prior art in which the position of the recognition target object is detected in the rectangular direction due to the component of the magnetic flux density, the component of the magnetic flux density in the orthogonal direction fluctuates greatly in response to variations in the distance between the magnet and the magnetic sensor element. Therefore, there arises a problem that the linearity of a sensor output with respect to the moving position of the recognition target object largely fluctuates due to variations in the distance between the magnet and the magnetic sensor element.
In Anbetracht der zuvor beschriebenen Situation stellt die vorliegende Erfindung einen Positionssensor, der in der Lage ist, Schwankungen der Linearität eines Sensorausgangssignals im Bezug auf die Bewegungsposition des Erkennungszielobjektes zu unterdrücken und die Bewegungsposition des Erkennungszielobjektes mit hoher Genauigkeit zu erkennen, ein Magnetelement und ein Herstellungsverfahren für das Magnetelement zur Verfügung.In view of the situation described above, the present invention provides a position sensor capable of suppressing variations in linearity of a sensor output with respect to the movement position of the recognition target and detecting the movement position of the recognition target with high accuracy, a magnetic element, and a manufacturing method for the magnetic element available.
Ein Positionssensor gemäß der vorliegenden Erfindung enthält ein Magnetelement, das so eingerichtet ist, dass es einen Hauptmagnetfelderzeugungsbereich, der aufgrund mehrerer magnetischer Polbereiche, die in regulären Abständen so magnetisiert sind, dass sie in einer linearen Anordnung abwechselnd entgegengesetzte Pole bilden, ein Hauptmagnetfeld erzeugt, und einen Magnetfeldkorrekturbereich aufweist, der den magnetischen Polbereichen an beiden Enden des Hauptmagnetfelderzeugungsbereiches benachbart ist, und so magnetisiert ist, dass er das Hauptmagnetfeld korrigiert; und ein Magnetsensorelement, das eingerichtet ist, in einem Abstand von der Oberfläche des Magnetelements angeordnet zu werden und Signale auszugeben, die einer parallelen Richtungskomponente, die parallel zu einer Richtung ist, in der die magnetischen Polbereiche in dem Magnetelement aufgereiht sind, und einer rechtwinkligen Richtungskomponente, die rechtwinklig zur Oberfläche des Magnetelements ausgerichtet ist, der magnetischen Flussdichte des Hauptmagnetfeldes entsprechen, wobei das Magnetelement so magnetisiert ist, dass die Periode des Signals, das der parallelen Richtungskomponente, entspricht, und die Periode des Signals, das der rechtwinkligen Richtungskomponente entspricht, im Wesentlichen miteinander übereinstimmen und die Amplitude des Signals, das zur parallelen Richtungskomponente, gehört, und die Amplitude des Signals, das zur rechtwinkligen Richtungskomponente gehört, im Wesentlichen miteinander überstimmen, und eine relative Position zwischen dem Magnetelement und dem Magnetsensorelement in der Richtung, in der die magnetischen Polbereiche aufgereiht sind, auf der Basis des Ausgangssignals des Magnetsensorelements erkannt wird.A position sensor according to the present invention includes a magnetic member configured to generate a main magnetic field generating a main magnetic field due to a plurality of magnetic pole portions which are magnetized at regular intervals to alternately form opposite poles in a linear array a magnetic field correcting portion adjacent to the magnetic pole portions at both ends of the main magnetic field generating portion and magnetized to correct the main magnetic field; and a magnetic sensor element configured to be disposed at a distance from the surface of the magnetic member and to output signals that are a parallel direction component that is parallel to a direction in which the magnetic pole portions are lined up in the magnetic member and a right-angle directional component , which is aligned perpendicular to the surface of the magnetic element, correspond to the magnetic flux density of the main magnetic field, wherein the magnetic element is magnetized such that the period of the signal corresponding to the parallel direction component and the period of the signal corresponding to the orthogonal direction component in the Substantially coincide with each other and the amplitude of the signal belonging to the parallel direction component, and the amplitude of the signal that belongs to the right-angle direction component substantially over-tune with each other, and a relative position between the magnetic element un d the magnetic sensor element in the direction in which the magnetic pole regions are lined up, is detected on the basis of the output signal of the magnetic sensor element.
Ein Magnetelement gemäß der vorliegenden Ausführungsform, das dem Magnetsensorelement gegenüberliegend angeordnet ist und zum Konfigurieren eines Positionssensors verwendet wird, enthält einen Hauptmagnetfelderzeugungsbereich, der benutzt wird, um ein Hauptmagnetfeld auszubilden, und der mit mehreren magnetischen Polbereichen ausgebildet ist, die so magnetisiert sind, dass sie in einer linearen Anordnung abwechselnd entgegengesetzte Pole werden; und einen Magnetfeldkorrekturbereich, der benutzt wird, um das Hauptmagnetfeld, das von dem Hauptmagnetfelderzeugungsbereich erzeugt worden ist, zu korrigieren, und der mit einem Paar magnetischer Polbereiche ausgebildet ist, die individuell den magnetischen Polbereichen an beiden Enden des Hauptmagnetfelderzeugungsbereichs entgegengesetzt sind, wobei das Magnetelement so magnetisiert wird, dass die Periode eines Signals, das der parallelen Richtungskomponente entspricht, und die Periode eines Signals, das einer rechtwinkligen Richtungskomponente entspricht, im Wesentlichen miteinander übereinstimmen, wobei die parallele Richtungskomponente und die rechtwinklige Richtungskomponente von dem Magnetsensorelement ausgegeben werden und die Amplitude des Signals, das der parallelen Richtungskomponente entspricht, und die Amplitude des Signals, das der rechtwinkligen Richtungskomponente entspricht, im Wesentlichen miteinander übereinstimmen.A magnetic element according to the present embodiment, which is opposed to the magnetic sensor element and used for configuring a position sensor, includes a main magnetic field generating area used to form a main magnetic field and formed with a plurality of magnetic pole portions magnetized to be in a linear array become alternately opposite poles; and a magnetic field correcting portion used to correct the main magnetic field generated by the main magnetic field generating portion and formed with a pair of magnetic pole portions individually opposed to the magnetic pole portions at both ends of the main magnetic field generating portion is magnetized that the period of a signal, that of the parallel Directional component, and the period of a signal corresponding to a right-angle direction component substantially coincide with each other, the parallel direction component and the right-angle direction component being output from the magnetic sensor element, and the amplitude of the signal corresponding to the parallel direction component and the amplitude of the signal , which corresponds to the right-angle direction component, substantially coincide with each other.
Ein Herstellungsverfahren gemäß der vorliegenden Ausführungsform für ein Magnetelement, das so angeordnet ist, dass es einem Magnetsensorelement gegenüber liegt, und zum Konfigurieren eines Positionssensors benutzt wird, wobei, wenn ein Abstand zwischen entgegengesetzten, einander benachbarten Polen in einem Hauptmagnetfelderzeugungsbereich als Magnetisierungsabstand definiert wird, infolge eines Magnetisierungsjochs mit einer konvexen Magnetisierungsfläche, deren Krümmungsradius nicht kleiner als die Hälfte des Magnetisierungsabstandes und nicht größer als der Magnetisierungsabstand ist, der Hauptmagnetfelderzeugungsbereich, der zum Ausbilden eines Hauptmagnetfeldes benutzt wird, das eingerichtet ist, mehrere magnetische Polbereiche zu enthalten, die so magnetisiert sind, dass sie in einer linearen Anordnung abwechselnd entgegengesetzte Pole werden, und ein Magnetfeldkorrekturbereich, der zum Korrigieren des Hauptmagnetfelds benutzt wird und der eingerichtet ist, ein Paar magnetischer Polbereiche aufzuweisen, die jeder für sich Pole werden, die den magnetischen Polbereichen an beiden Enden des Hauptmagnetfelderzeugungsbereiches entgegengesetzt sind, so magnetisiert werden, dass die Periode eines Signals, das einer parallelen Richtungskomponente entspricht, und die Periode eines Signals, das einer rechtwinkligen Richtungskomponente entspricht, im Wesentlichen miteinander übereinstimmen, wobei die parallele Richtungskomponente und die rechtwinkligen Richtungskomponente von dem Magnetsensorelement ausgegeben werden, und die Amplitude des Signals, das der parallelen Richtungskomponente g entspricht und die Amplitude des Signals, das der rechtwinkligen Richtungskomponente entspricht, im Wesentlichen miteinander übereinstimmen.A manufacturing method according to the present embodiment for a magnetic member disposed facing a magnetic sensor element and used for configuring a position sensor, wherein when a distance between opposite adjacent poles in a main magnetic field generating region is defined as a magnetization distance a magnetizing yoke having a convex magnetizing surface whose radius of curvature is not smaller than half the magnetizing distance and not greater than the magnetizing distance, the main magnetic field generating portion used for forming a main magnetic field adapted to contain a plurality of magnetic pole portions magnetized that they become alternately opposite poles in a linear array, and a magnetic field correction area used for correcting the main magnetic field and which is arranged to be a pair ma to have magnetic pole portions which individually become poles opposite to the magnetic pole portions at both ends of the main magnetic field generating portion, are magnetized such that the period of a signal corresponding to a parallel direction component and the period of a signal corresponding to a rectangular direction component are substantially coincident with each other, wherein the parallel direction component and the right-angle direction component are output from the magnetic sensor element, and the amplitude of the signal corresponding to the parallel direction component g and the amplitude of the signal corresponding to the right-angle direction component substantially coincide with each other.
Mit diesem Aufbau kann das Magnetfeld aufgrund des Magnetfeldkorrekturbereiches korrigiert werden und die Komponente der magnetischen Flussdichte in paralleler Richtung und die Komponente in rechtwinkliger Richtung, die von dem Hauptmagnetfeld erzeugt werden, können Sinuswellenformen und Cosinuswellenformen angenähert werden, welche die gewünschten Perioden und Amplituden haben. Dementsprechend kann auf der Basis von Signalen, die der Komponente in paralleler Richtung und der Komponente in rechtwinkliger Richtung der magnetischen Flussdichte entsprechen, eine Relativposition zwischen dem Magnetelement und dem Magnetsensorelement mit hoher Genauigkeit bestimmt werden. Das das Amplitudenverhältnis zwischen der Komponente in paralleler Richtung und der Komponente in rechtwinkliger Richtung der magnetischen Flussdichte verwendet wird, ist es in diesem Fall möglich, Schwankungen der Linearität des Sensorausgangssignals zu unterdrücken, selbst wenn der Abstand zwischen dem Magnetelement und dem Magnetsensorelement schwankt.With this structure, the magnetic field due to the magnetic field correction region can be corrected and the component of the magnetic flux density in the parallel direction and the component in the rectangular direction generated from the main magnetic field can approximate sine waveforms and cosine waveforms having the desired periods and amplitudes. Accordingly, based on signals corresponding to the component in the parallel direction and the component in the orthogonal direction of the magnetic flux density, a relative position between the magnetic member and the magnetic sensor element can be determined with high accuracy. In this case, since the amplitude ratio between the component in the parallel direction and the component in the rectangular direction of the magnetic flux density is used, it is possible to suppress fluctuations in the linearity of the sensor output even if the distance between the magnetic element and the magnetic sensor element varies.
Zusätzlich ist es in dem zuvor beschriebenen Positionssensor gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, dass der zuvor beschriebene Magnetfeldkorrekturbereich das zuvor beschriebene Hauptmagnetfeld mit Hilfe eines Paares magnetischer Polbereiche, die so magnetisiert sind, dass sie an beiden Enden des zuvor beschriebenen Hauptmagnetfelderzeugungsbereiches Pole bilden, die den zuvor beschriebenen magnetischen Polbereichen entgegengesetzt sind, korrigiert. Mit diesem Aufbau ist es möglich, das Hauptmagnetfeld mit einem einfachen Aufbau zu korrigieren. Zusätzlich ist es mit dem zuvor beschriebenen Positionssensor der vorliegenden Erfindung möglich, dass der zuvor beschriebene Magnetfeldkorrekturbereich so ausgebildet ist, dass er in der Richtung, in der die zuvor beschriebenen magnetischen Polbereiche angeordnet sind, schmaler als der Magnetisierungsabstand des zuvor beschriebenen Hauptmagnetfelderzeugungsbereiches ist. Mit diesem Aufbau ist es möglich, die Abmessung in der Richtung, in der die magnetischen Pole des Magnetelements angeordnet sind, zu reduzieren, um die Vorrichtung zu verkleinern.In addition, in the above-described position sensor according to the present invention, it is possible for the above-described magnetic field correction portion to form the above-described main magnetic field by using a pair of magnetic pole portions magnetized to form poles at both ends of the above-described main magnetic field generating portion described opposite magnetic pole areas, corrected. With this structure, it is possible to correct the main magnetic field with a simple structure. In addition, with the above-described position sensor of the present invention, it is possible for the above-described magnetic field correction region to be narrower than the magnetization distance of the above-described main magnetic field generation region in the direction in which the above-described magnetic pole regions are arranged. With this structure, it is possible to reduce the dimension in the direction in which the magnetic poles of the magnetic member are arranged to downsize the device.
Zusätzlich ist in dem zuvor beschriebenen Positionssensor gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, dass das zuvor beschriebene Magnetelement in Bezug auf das zuvor beschriebene Magnetsensorelement in einer Richtung bewegbar ist, in der die zuvor beschriebenen magnetischen Polbereiche aufgereiht sind. Mit diesem Aufbau ist es möglich, die Position des Erkennungszielobjektes, in bzw. an dem das Magnetelement angeordnet ist, mit hoher Genauigkeit zu erkennen.In addition, in the above-described position sensor according to the present invention, it is possible that the above-described magnetic member is movable with respect to the above-described magnetic sensor element in a direction in which the above-described magnetic pole portions are lined up. With this structure, it is possible to detect the position of the recognition target object in or on which the magnetic element is arranged with high accuracy.
Zusätzlich enthält der zuvor beschriebene Positionssensor gemäß der vorliegenden Erfindung eine Berechnungseinheit, die in der Lage ist, mit dem Ausgangssignal des zuvor beschriebenen Magnetsensorelements eine Signalverarbeitung durchzuführen, und das zuvor beschriebene Magnetelement kann aufgrund der Signalverarbeitung der Berechnungseinheit so magnetisiert sein, dass die Amplitude des Signals, das der zuvor beschriebenen Komponente in paralleler Richtung entspricht, und die Amplitude des Signals, das der zuvor beschriebenen Komponente in rechtwinkliger Richtung entspricht, besser miteinander überstimmen. Gemäß diesem Aufbau ist es möglich, ein Signal, das der Komponente in paralleler Richtung entspricht, und ein Signal, das der Komponente in rechtwinkliger Richtung entspricht, innerhalb eines Bereiches zu erhalten, in dem auf der Basis der von der Berechnungseinheit durchgeführten Signalverarbeitung eine Korrektur möglich ist.In addition, the above-described position sensor according to the present invention includes a computing unit capable of signal processing with the output signal of the above-described magnetic sensor element, and the above-described magnetic element may be magnetized due to the signal processing of the computing unit such that the amplitude of the signal which corresponds to the above-described component in the parallel direction, and better match the amplitude of the signal corresponding to the above-described component in the orthogonal direction with each other. According to this structure is it is possible to obtain a signal corresponding to the component in the parallel direction and a signal corresponding to the component in a rectangular direction within a range in which a correction is possible on the basis of the signal processing performed by the calculating unit.
Zusätzlich kann in dem zuvor beschriebenen Positionssensor gemäß der vorliegenden Erfindung der maximale Wert sowohl der positiven als auch der negativen Amplitude des Signals, das der zuvor beschriebenen Komponente in rechtwinkliger Richtung entspricht, in einen vorgegebenen Bereich fallen, der auf dem Maximalwert sowohl der positiven als auch der negativen Amplitude des Signals beruht, das der zuvor beschriebenen Komponente in paralleler Richtung entspricht. Mit diesem Aufbau ist es möglich, auf der Basis der Signalverarbeitung die Amplitude des Signals, das der Komponente in rechtwinkliger Richtung entspricht, einfach zur Korrektur an die Amplitude des Signals, das der Komponente in paralleler Richtung entspricht, anzupassen.In addition, in the above-described position sensor according to the present invention, the maximum value of both the positive and negative amplitude of the signal corresponding to the above-described component in the orthogonal direction may fall within a predetermined range that is at the maximum value of both the positive and negative is based on the negative amplitude of the signal corresponding to the component described above in the parallel direction. With this construction, it is possible to easily adjust, based on the signal processing, the amplitude of the signal corresponding to the component in the orthogonal direction simply for correction to the amplitude of the signal corresponding to the component in the parallel direction.
Zusätzlich kann in dem zuvor beschriebenen Positionssensor gemäß der vorliegenden Erfindung, wenn ein Abstand zwischen entgegengesetzten, einander benachbarten Polen in dem zuvor beschriebenen Hauptmagnetfelderzeugungsbereich als Magnetisierungsabstand definiert wird, das Magnetelement mit einem Magnetisierungsjochs, das eine konvexe Magnetisierungsfläche hat, deren Krümmungsradius nicht kleiner als die Hälfte des zuvor beschriebenen Magnetisierungsabstandes und nicht größer als der Magnetisierungsabstand ist, magnetisiert werden. Mit diesem Aufbau ist es möglich, von dem Magnetelement eine sinuswellenförmige magnetische Feldverteilung zu erhalten.In addition, in the above-described position sensor according to the present invention, when a distance between opposite adjacent poles in the above-described main magnetic field generating region is defined as a magnetizing distance, the magnet element having a magnetizing yoke having a convex magnetizing surface can have its radius of curvature not smaller than half of the above-described magnetizing distance and not larger than the magnetizing distance, are magnetized. With this structure, it is possible to obtain a sine-wave magnetic field distribution from the magnetic element.
Zusätzlich ist in dem zuvor beschriebenen Positionssensor gemäß der vorliegenden Erfindung der zuvor beschriebene Hauptmagnetfelderzeugungsbereich in dem zuvor beschriebenen Magnetelement so angeordnet, dass er mit einem Bereich übereinstimmt, in dem der Hauptmagnetfelderzeugungsbereich relativ zu dem zuvor beschriebenen Magnetsensorelement bewegbar ist. Mit diesem Aufbau ist es möglich, die relative Position zwischen dem Magnetelement und dem Magnetsensorelement einfach zu berechnen.In addition, in the above-described position sensor according to the present invention, the above-described main magnetic field generating portion in the above-described magnetic member is arranged to coincide with an area in which the main magnetic field generating portion is movable relative to the above-described magnetic sensor member. With this structure, it is possible to easily calculate the relative position between the magnetic element and the magnetic sensor element.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
1 ist eine Darstellung, die den gesamten Aufbau eines Positionssensors gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel zeigt; 1 Fig. 12 is a diagram showing the entire structure of a position sensor according to the present embodiment;
2A und 2B sind erläuternde Diagramme, die eine Änderung der magnetischen Flussdichte im Bezug auf einen Bewegungsabstand gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel zeigen; 2A and 2 B Fig. 10 are explanatory diagrams showing a change in magnetic flux density with respect to a movement distance according to the present embodiment;
3A und 3B sind erläuternde Diagramme, die eine Änderung einer magnetischen Flussdichte im Bezug auf einen Bewegungsabstand gemäß einem Vergleichsbeispiel zeigen; 3A and 3B Fig. 10 are explanatory diagrams showing a change of a magnetic flux density with respect to a movement distance according to a comparative example;
4A und 4B sind beispielhafte Diagramme einer Magnetisierungskonfiguration aufgrund eines Magnetisierungsjochs gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel; 4A and 4B FIG. 15 is exemplary diagrams of a magnetization configuration due to a magnetization yoke according to the present embodiment; FIG.
5A und 5B sind Diagramme, die eine Beziehung zwischen einem Krümmungsradius des Magnetisierungsjochs und einer Erkennungsgenauigkeit des Positionssensors zeigen; 5A and 5B Fig. 15 is diagrams showing a relationship between a radius of curvature of the magnetization yoke and a detection accuracy of the position sensor;
6 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen einer Ausgangsspannung und einer Bewegungsposition eines Bewegungselements gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel zeigt; 6 FIG. 15 is a diagram showing a relationship between an output voltage and a moving position of a moving member according to the present embodiment; FIG.
7A und 7B sind Diagramme, die ein Beispiel für eine Modifikation des Magnetelements zeigen; 7A and 7B Figs. 15 are diagrams showing an example of a modification of the magnetic element;
8A und 8B sind beschreibende Diagramme eines Verfahrens zum Erkennen einer Bewegungsposition eines Erkennungszielobjekts auf der Basis einer Komponente der magnetischen Flussdichte in rechtwinkliger Richtung; 8A and 8B 10 are descriptive diagrams of a method of detecting a moving position of a recognition target object based on a component of the magnetic flux density in a rectangular direction;
9A und 9B sind Diagramme, die ein Beispiel der Signalverarbeitung zeigen, die von einer Berechnungseinheit gemäß der vorliegenden Erfindung durchgeführt werden; 9A and 9B Fig. 10 are diagrams showing an example of the signal processing performed by a computing unit according to the present invention;
10A und 10B sind Diagramme, die ein Beispiel für ein Berechnungsergebnis eines Linearitätsfehlers nach der Signalverarbeitung, die von der Berechnungseinheit gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel durchgeführt worden sind, zeigt; und 10A and 10B 10 are diagrams showing an example of a calculation result of a linearity error after signal processing performed by the calculation unit according to the present embodiment; and
11 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für eine Änderung des Linearitätsfehlers in Bezug auf ein Amplitudenverhältnis eines Cosinuswellensignals gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt. 11 FIG. 15 is a diagram showing an example of a change in linearity error with respect to an amplitude ratio of a cosine wave signal according to the present invention.
Beschreibung bevorzugter AusführungsbeispieleDescription of preferred embodiments
In einem Positionssensor oder Ähnlichem ist es wünschenswert, dass ein Magnetelement an einem Erkennungszielobjekt befestigt wird, das so angeordnet ist, dass es in einem rechten Winkel von einem Magnetsensor beabstandet ist, und eine Bewegungsposition mit hoher Genauigkeit erkannt wird, wenn sich das Erkennungszielobjekt parallel zu dem Magnetsensor bewegt. In diesem Fall ändert sich, wie er in der 8A gezeigt ist, bei einem Verfahren zum Erkennen der Bewegungsposition eines Magnetelements 73 auf der Basis der Komponente in rechtwinkliger Richtung einer Magnetflussdichte die Magnetflussdichte stark in Reaktion auf Schwankungen eines Abstandes zwischen dem Magnetsensor 74 und dem Magnetelement 73, die Linearität schwankt stark und es ist möglich, dass keine ausreichende Erkennungsgenauigkeit erreicht werden kann.In a position sensor or the like, it is desirable that a magnetic member be attached to a recognition target object arranged so as to be spaced at a right angle from a magnetic sensor, and a movement position detected with high accuracy when the recognition target object is parallel to the magnetic sensor moves. In this case, as he changes in the 8A is shown in a method for detecting the movement position of a magnetic element 73 based on the component in perpendicular magnetic flux density direction, the magnetic flux density greatly in response to variations in a distance between the magnetic sensor 74 and the magnetic element 73 , the linearity fluctuates greatly and it is possible that sufficient recognition accuracy can not be achieved.
Z. B. wurde die Beziehung zwischen einer magnetischen Flussdichte und der Position des Magnetelements 73 bei einer Änderung des Abstandes zwischen dem Magnetelement 73 und dem Magnetsensor 74 in Schritten von 1,0 mm untersucht, wobei der Polabstand (der Abstand zwischen einem Nordpol und einem benachbarten Südpol) des Magnetelements 73 z. B. auf 28 mm festgelegt worden ist, und ein relativer Hub zwischen dem Magnetelement 73 und dem Magnetsensor 74 auf +/–14 mm festgelegt worden ist. Dementsprechend wurde ein Ergebnis erhalten, wie es in der 8B gezeigt ist. Wenn der Abstand zwischen dem Magnetsensor 74 und dem Magnetelement 73 ausgehend von 4,0 mm um +/–1 mm schwankt, ergibt sich eine Schwankung der Linearität von +/–11% und die Erkennungsgenauigkeit wird stark reduziert. Daher haben die Erfinder der vorliegenden Anmeldung ein Verfahren zum Erkennen der Bewegungsposition eines Erkennungszielobjekts durch Bestimmen eines Arcustangens aus der Komponente in paralleler Richtung und der Komponente in rechtwinkliger Richtung der magnetischen Flussdichte erfunden.For example, the relationship between a magnetic flux density and the position of the magnetic element became 73 at a change of the distance between the magnetic element 73 and the magnetic sensor 74 in 1.0 mm increments, where the pole distance (the distance between a north pole and an adjacent south pole) of the magnetic element 73 z. B. has been set to 28 mm, and a relative stroke between the magnetic element 73 and the magnetic sensor 74 has been set to +/- 14 mm. Accordingly, a result was obtained as described in the 8B is shown. When the distance between the magnetic sensor 74 and the magnetic element 73 starting from 4.0 mm varies by +/- 1 mm results in a fluctuation of the linearity of +/- 11% and the recognition accuracy is greatly reduced. Therefore, the inventors of the present application invented a method for detecting the moving position of a recognition target object by determining an arctangent of the component in the parallel direction and the component in the direction perpendicular to the magnetic flux density.
Da sich in diesem Verfahren aufgrund von Schwankungen des Abstandes die Komponente in paralleler Richtung und die Komponente in rechtwinkliger Richtung der magnetischen Flussdichte gleichzeitig ändern, ändert sich ein Amplitudenverhältnis zwischen ihnen nicht und die Schwankung der Linearität wird unterdrückt. Um jedoch die Schwankung der Linearität zu unterdrücken, ist es notwendig, das Magnetelement so zu magnetisieren, dass sich die Komponente der magnetischen Flussdichte in paralleler Richtung in einer geeigneten Sinuswellenform ändert und dass sich ihre Komponente in rechtwinkliger Richtung in einer geeigneten Cosinuswellenform ändert. Daher haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung, nachdem sie die Anzahl der magnetisierten Pole in dem Magnetelement untersucht haben, herausgefunden, dass es durch Bereitstellen magnetischer Polbereiche, die bewirken, dass ein Hauptmagnetfeld konvergiert, an beiden äußeren Seiten von drei magnetischen Polbereichen, die das Hauptmagnetfeld bilden, möglich ist, die Komponente in paralleler Richtung und die Komponente der magnetischen Flussdichte in rechtwinkliger Richtung geeignet zu ändern, selbst wenn Schwankungen des Abstandes auftreten.In this method, since the component in the parallel direction and the component in the orthogonal direction of the magnetic flux density change simultaneously due to variations in the distance, an amplitude ratio between them does not change and the fluctuation of the linearity is suppressed. However, in order to suppress the fluctuation of the linearity, it is necessary to magnetize the magnetic member so that the component of the magnetic flux density in the parallel direction changes in a proper sine waveform and its component changes in the orthogonal direction in an appropriate cosine waveform. Therefore, after examining the number of magnetized poles in the magnetic element, the inventors of the present invention have found that by providing magnetic pole portions that cause a main magnetic field to converge on both outer sides of three magnetic pole portions that are the main magnetic field form, it is possible to suitably change the component in the parallel direction and the component of the magnetic flux density in a rectangular direction, even if variations in the distance occur.
Zusätzlich haben die die Erfinder der vorliegenden Erfindung nach dem Untersuchen eines magnetischen Jochs herausgefunden, dass durch Magnetisieren des Magnetelements unter Benutzung einer konvexen Magnetisierungsfläche, deren Krümmungsradius nicht kleiner als die Hälfte eines Magnetisierungsabstandes und nicht größer als der Magnetisierungsabstand ist, eine sinuswellenförmige Verteilung des magnetischen Feldes des Magnetelements erhalten werden kann. Insbesondere ist der Grundgedanke der vorliegenden Erfindung, dass durch Benutzen eines Magnetelements, das unter Benutzung eines Magnetisierungsjochs mit einer Magnetisierungsfläche magnetisiert worden ist und dass einen magnetischen Polbereich zur Korrektur enthält, die Schwankung der Linearität eines Sensorausgangssignals unterdrückt wird und die Bewegungsposition des Erkennungszielobjektes mit hoher Genauigkeit erkannt wird.In addition, the inventors of the present invention found, after examining a magnetic yoke, that by magnetizing the magnetic element using a convex magnetizing surface whose radius of curvature is not less than half a magnetizing distance and not greater than the magnetizing distance, a sine wave distribution of the magnetic field of the magnetic element can be obtained. In particular, the basic idea of the present invention is that by using a magnetic element magnetized using a magnetizing yoke having a magnetizing surface and containing a magnetic pole region for correction, the fluctuation of the linearity of a sensor output signal is suppressed and the moving position of the recognition target object is suppressed with high accuracy is recognized.
Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren im Detail beschrieben. In der folgenden Beschreibung wird zur Erleichterung der Erläuterung dasselbe Bezugszeichen für den gleichen Namen verwendet und seine Beschreibung wird durchgeführt.Hereinafter, an embodiment will be described in detail with reference to the attached drawings. In the following description, for ease of explanation, the same reference numeral will be used for the same name and its description will be made.
Unter Bezugnahme auf 1 wird der gesamte Aufbau eines Positionssensors beschrieben.With reference to 1 the entire structure of a position sensor will be described.
1 ist die Darstellung des Gesamtaufbaus eines Positionssensors 1 gemäß der vorliegenden Erfindung. Zusätzlich ist in der 1 ein Magnetelement 3 von seiner Seite gezeigt, und es wird angenommen, dass die Längsrichtung des Magnetelements 3 einer X-Richtung entspricht und die Richtung seiner Dicke einer Y-Richtung entspricht. 1 is the representation of the overall construction of a position sensor 1 according to the present invention. In addition, in the 1 a magnetic element 3 shown from its side, and it is believed that the longitudinal direction of the magnetic element 3 corresponds to an X direction and the direction of its thickness corresponds to a Y direction.
Wie in der 1 gezeigt, enthält ein Positionssensor 1 ein Magnetelement 3, das an einem Erkennungszielobjekt 2 befestigt ist, und ein Magnetsensor 4 ist so angeordnet, dass er in einer rechtwinkligen Richtung (Y-Richtung) von der Oberfläche des Magnetelements 3 beabstandet ist, und so eingerichtet, dass er die parallele Bewegung des Erkennungszielobjekts 2 in Bezug auf den Magnetsensor 4 erkennt. Eine Berechnungseinheit 5 ist mit dem Magnetsensor 4 verbunden, und in der Berechnungseinheit 5 wird die Bewegungsposition des Erkennungszielobjektes 2 in paralleler Richtung (X-Richtung) berechnet.Like in the 1 shown contains a position sensor 1 a magnetic element 3 that is attached to a recognition target object 2 is attached, and a magnetic sensor 4 is disposed so as to be in a perpendicular direction (Y direction) from the surface of the magnetic member 3 is spaced, and configured to cause the parallel motion of the recognition target object 2 with respect to the magnetic sensor 4 recognizes. A calculation unit 5 is with the magnetic sensor 4 connected, and in the calculation unit 5 becomes the moving position of the recognition target object 2 calculated in parallel direction (X-direction).
Das Magnetelement 3 ist eine fünfpolig magnetisierte Magnetplatte, die in der Aufsicht in einer rechtwinkligen Form ausgebildet ist und so an der Oberfläche des Erkennungszielobjektes 2 befestigt ist, dass sie dem Magnetsensor 4 gegenüber liegt. Zusätzlich ist das Magnetelement 3 durch abwechselndes Magnetisieren eines Nordpols und eines Südpols auf seiner Oberfläche, die dem Magnetsensor 4 zugewandt ist, mit einem regulären Abstand in der Längsrichtung ausgebildet. Der Magnetisierungsabstand L des Magnetelements 3 ist so angepasst, dass er mit der Hälfte des Hubes des Erkennungszielobjektes 2 (14 mm im vorliegenden Ausführungsbeispiel) übereinstimmt. Zwischen entgegengesetzten, einander benachbarten Polen des Magnetelements 3 tritt ein kreisbogenähnliches magnetisches Feld vom Nordpol zum Südpol auf.The magnetic element 3 is a five-pole magnetized magnetic plate which is formed in the plan view in a rectangular shape and so on the surface of the recognition target object 2 is attached to the magnetic sensor 4 is opposite. In addition, the magnetic element 3 by alternately magnetizing a north pole and a south pole on its surface facing the magnetic sensor 4 facing, formed at a regular distance in the longitudinal direction. The magnetization distance L of the magnetic element 3 it's so adjusted to half the stroke of the target object 2 (14 mm in the present embodiment) matches. Between opposite, adjacent poles of the magnetic element 3 occurs a circular arc-like magnetic field from the north pole to the south pole.
Im Magnetelement 3 wirken drei zentrale Magnetpolbereiche als Hauptmagnetfelderzeugungsbereich 31, der ein Hauptmagnetfeld F erzeugt, und ein Paar magnetischer Polbereiche an den beiden Enden davon wirkt als Magnetfeldkorrekturbereich 32, der das Hauptmagnetfeld F korrigiert. Im Positionssensor 1 wird bewirkt, dass sich das Erkennungszielobjekt 2 zwischen den gleichen Polabständen an beiden Enden des Hauptmagnetfelderzeugungsbereiches 31 bewegt, und die Bewegungsposition des Erkennungszielobjektes 2 wird in Übereinstimmung mit der magnetischen Flussdichte des Hauptmagnetfeldes F erkannt. Der Magnetfeldkorrekturbereich 32 bewirkt, dass magnetische Felder, die sich an beiden Enden des Hauptmagnetfelderzeugungsbereiches 31 in Richtung der Außenseite der magnetischen Polbereiche erstrecken, konvergieren, und verteilt das Hauptmagnetfeld F in einem geeigneten Bereich.In the magnetic element 3 Three central magnetic pole areas act as the main magnetic field generating area 31 which generates a main magnetic field F and a pair of magnetic pole portions at both ends thereof acts as a magnetic field correcting portion 32 which corrects the main magnetic field F. In the position sensor 1 will cause the recognition target object 2 between the same pole pitches at both ends of the main magnetic field generating area 31 moves, and the movement position of the recognition target object 2 is detected in accordance with the magnetic flux density of the main magnetic field F. The magnetic field correction range 32 causes magnetic fields that are located at both ends of the main magnetic field generating area 31 extend toward the outside of the magnetic pole portions, converge, and distribute the main magnetic field F in an appropriate range.
Der Magnetsensor 4 ist in einem nicht gezeigten Gestell angeordnet, so dass er der Oberfläche des Magnetelements 3 gegenüberliegt, und ist unter Benutzung eines Magnetsensorelements, wie z. B. einem Hall-Element, einem Magnetwiderstandseffekt-Element o. Ä. aufgebaut. Als Basisaufbau wird das Magnetwiderstandseffekt-Element durch Schichten einer antiferromagnetischen Schicht, einer gepinnten Schicht, einer Zwischenschicht und einer freien Schicht in einem nicht gezeigten Wafer ausgebildet. Die Magnetisierungsrichtung der gepinnten Schicht ist durch die antiferromagnetische Schicht in einer Richtung fixiert, und die Magnetisierungsrichtung der freien Schicht ändert sich in Reaktion auf ein äußeres magnetisches Feld. Zusätzlich ändert sich die Magnetisierungsrichtung der freien Schicht aufgrund eines magnetischen Feldes, das von dem Magnetelement 3 erzeugt wird, und eine Änderungsrate des Widerstandes variiert in Übereinstimmung mit einem Winkel zwischen der Magnetisierungsrichtung der freien Schicht und der Magnetisierungsrichtung der gepinnten Schicht, wodurch ein Ausgangssignal ausgegeben wird, dass die Variation der Widerstandsänderungsrate wiedergibt.The magnetic sensor 4 is arranged in a frame, not shown, so that it the surface of the magnetic element 3 is opposite, and is using a magnetic sensor element, such. B. a Hall element, a magnetoresistance effect element o. Ä. built up. As a basic construction, the magnetoresistance effect element is formed by laminating an antiferromagnetic layer, a pinned layer, an intermediate layer, and a free layer in a wafer, not shown. The magnetization direction of the pinned layer is fixed by the antiferromagnetic layer in one direction, and the magnetization direction of the free layer changes in response to an external magnetic field. In addition, the magnetization direction of the free layer changes due to a magnetic field coming from the magnetic element 3 and a rate of change of the resistance varies in accordance with an angle between the magnetization direction of the free layer and the magnetization direction of the pinned layer, thereby outputting an output signal representing the variation of the resistance change rate.
Die Berechnungseinheit 5 enthält Verstärker 51 und 52, die ein Sinuswellensignal und ein Cosinuswellensignal, die von dem Magnetsensor 4 ausgegeben werden, verstärken, und eine Positionsberechnungseinheit 53, welche die Bewegungsposition des Magnetelements 3 auf der Basis der von den Verstärkern 51 und 52 verstärkten Ausgangssignale berechnet. Die Positionsberechnungseinheit 53 berechnet einen Winkel des magnetischen Feldes durch Bestimmen des Arcustangens des Sinuswellensignals und des Cosinuswellensignals, die von den Verstärker 51 und 52 eingegeben werden, und berechnet die Bewegungspositionen des Magnetelements 3 aus diesem berechneten Winkel des magnetischen Feldes.The calculation unit 5 contains amplifier 51 and 52 comprising a sine wave signal and a cosine wave signal generated by the magnetic sensor 4 be issued, and a position calculation unit 53 indicating the movement position of the magnetic element 3 on the basis of the amplifiers 51 and 52 calculated amplified output signals. The position calculation unit 53 calculates an angle of the magnetic field by determining the arctangent of the sine wave signal and the cosine wave signal received from the amplifiers 51 and 52 are entered, and calculates the movement positions of the magnetic element 3 from this calculated angle of the magnetic field.
Zusätzlich ist die Berechnungseinheit 5 eingerichtet, einen Prozessor, der verschiedene Arten von Verarbeitungsschritten des Positionssensors 1 ausführt, einen Speicher, und Ähnliches zu benutzen.In addition, the calculation unit 5 set up a processor, the various types of processing steps of the position sensor 1 to use a memory, and the like.
Die Änderung der magnetischen Flussdichte in Bezug auf den Bewegungsabstand des Magnetelements wird unter Bezugnahme auf die 2A und 2B und die 3A und 3B beschrieben. Die 2A und 2B sind beispielhafte Darstellungen, welche die Änderung der magnetischen Flussdichte in Bezug auf den Bewegungsabstand in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel zeigen.The change in the magnetic flux density with respect to the moving distance of the magnetic member will be described with reference to FIGS 2A and 2 B and the 3A and 3B described. The 2A and 2 B Fig. 10 are exemplary diagrams showing the change of the magnetic flux density with respect to the moving distance in the present embodiment.
Die 3A und 3B sind beispielhafte Darstellungen, welche die Änderung der magnetischen Flussdichte in Bezug auf einen Bewegungsabstand in einem Vergleichsbeispiel zeigen. Zusätzlich unterscheidet sich das Vergleichsbeispiel dadurch von dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, dass das Magnetelement 3 ein dreipoliger Magnet ist.The 3A and 3B 10 are exemplary diagrams showing the change of the magnetic flux density with respect to a movement distance in a comparative example. In addition, the comparative example differs from the present embodiment in that the magnetic element 3 a three-pole magnet is.
Die 2A und 3A zeigen im Wesentlichen Seitenflächenansichten der Magnetelemente, und die 2B und 3B zeigen die Änderungen der magnetischen Flussdichte. Zusätzlich zeigen in jeder der 2B und 3B eine vertikale Achse die magnetische Flussdichte, eine horizontale Achse eine Erkennungsposition, eine durchgezogene Linie W1 die Komponente der magnetischen Flussdichte in rechtwinkliger Richtung und eine gestrichelte Linie W2 die Komponente der magnetischen Flussdichte in paralleler Richtung.The 2A and 3A show substantially side surface views of the magnetic elements, and the 2 B and 3B show the changes of the magnetic flux density. In addition, in each of the show 2 B and 3B a vertical axis, the magnetic flux density, a horizontal axis, a detection position, a solid line W1 the component of the magnetic flux density in a rectangular direction, and a broken line W2, the component of the magnetic flux density in the parallel direction.
Wie in 2A gezeigt, wird im Magnetelement 3 des vorliegenden Ausführungsbeispiels ein magnetisches Feld so erzeugt, dass es von einem Nordpol zu einem benachbarten Südpol gerichtet ist, und das magnetische Feld wird auf dem Weg vom Nordpol zum Südpol um 180° gedreht. Gleichzeitig wird das Hauptmagnetfeld F, das vom zentralen Hauptmagnetfelderzeugungsbereich 31 erzeugt wird, an beiden Enden durch die Magnetfeldkorrekturbereiche 32 korrigiert. Insbesondere kann durch die magnetischen Polbereiche (Nordpole) des benachbarten Magnetfeldkorrekturbereiches 32 das Auswärtswölben des magnetischen Feldes an den magnetischen Polbereichen (Südpolen) an beiden Enden des Hauptmagnetfelderzeugungsbereiches 31 unterdrückt werden. Dementsprechend wird der Verteilungsbereich des Hauptmagnetfeldes F durch zwei Abstände des Magnetisierungsabstandes L eingestellt, insbesondere wird er so eingestellt, dass es mit dem Bewegungsbereich des Erkennungszielobjektes 2 übereinstimmt.As in 2A is shown in the magnetic element 3 of the present embodiment, a magnetic field is generated so that it is directed from a north pole to an adjacent south pole, and the magnetic field is rotated on the way from the north pole to the south pole by 180 °. At the same time, the main magnetic field F becomes that of the central main magnetic field generating area 31 is generated at both ends by the magnetic field correction areas 32 corrected. In particular, by the magnetic pole regions (north poles) of the adjacent magnetic field correction region 32 the outward buckling of the magnetic field at the magnetic pole portions (south poles) at both ends of the main magnetic field generating portion 31 be suppressed. Accordingly, the distribution range of the main magnetic field F becomes two distances of the Magnetization distance L is set, in particular it is set so that it coincides with the range of movement of the recognition target object 2 matches.
Dementsprechend wird das Hauptmagnetfeld F in einem magnetischen Polintervall L1, das sich von der Zentralposition des Hauptmagnetfelderzeugungsbereiches 31 in eine erste Richtung erstreckt, um 180° im Uhrzeigersinn gedreht, und das Hauptmagnetfeld F wird in einem magnetischen Polintervall L1, das sich von der Zentralposition des Hauptmagnetfelderzeugungsbereiches 31 in die andere Richtung erstreckt, um 180° gegen den Uhrzeigersinn gedreht. Aufgrund der Änderungen der Komponente der magnetischen Flussdichte in paralleler Richtung und der Komponente in rechtwinkliger Richtung, die von der Rotation des Hauptmagnetfeldes F verursacht wird, gibt der Magnetsensor 4 ein Signal aus, das der Bewegungsposition des Erkennungszielobjektes 2 entspricht. Die Komponente der magnetischen Flussdichte in rechtwinkliger Richtung wird als das Cosinuswellen-Ausgangssignal einer ausgegeben, und die Komponente der magnetischen Flussdichte in paralleler Richtung wird als das Sinuswellen-Ausgangssignal ausgegeben.Accordingly, the main magnetic field F becomes in a magnetic pole interval L1, which is different from the central position of the main magnetic field generating area 31 extends in a first direction, rotated 180 ° clockwise, and the main magnetic field F is in a magnetic pole interval L1, which is different from the central position of the main magnetic field generating area 31 extends in the other direction, rotated 180 ° counterclockwise. Due to the changes of the component of the magnetic flux density in the parallel direction and the component in the orthogonal direction caused by the rotation of the main magnetic field F, the magnetic sensor outputs 4 a signal indicative of the moving position of the recognition target object 2 equivalent. The component of the magnetic flux density in the orthogonal direction is output as the cosine wave output one, and the component of the magnetic flux density in the parallel direction is output as the sine wave output.
Wie in der 2B gezeigt, oszilliert die Komponente der magnetischen Flussdichte in rechtwinkliger Richtung, die sich in der Form einer Cosinuswelle gemäß der durchgezogenen Linie W1 ändert, mit einer Periode, die mit dem Bewegungsbereich des Erkennungszielobjektes 2 übereinstimmt. Während zwischen einer Amplitude in einer positiven Richtung und einer Amplitude in einer negativen Richtung eine Amplitudendifferenz auftritt, wird die Amplitudendifferenz im Bewegungsbereich des Erkennungszielobjektes 2 unterdrückt, sodass sie keinen großen Einfluss auf das Erkennungsergebnis hat. Zusätzlich oszilliert die Komponente der magnetischen Flussdichte in paralleler Richtung auf die gleiche Art und Weise mit einer Periode, die mit dem Bewegungsbereich des Erkennungszielobjektes 2 übereinstimmt, wie durch die Sinuswelle gemäß der gestrichelten Linie W2 gezeigt. In der Komponente der magnetischen Flussdichte in paralleler Richtung tritt keine Amplitudendifferenz zwischen einer Amplitude in positiver Richtung und einer Amplitude in negativer Richtung auf.Like in the 2 B That is, as shown in FIG. 4, the component of the magnetic flux density in the orthogonal direction, which changes in the form of a cosine wave in accordance with the solid line W1, oscillates with a period coincident with the moving range of the recognition target object 2 matches. While an amplitude difference occurs between an amplitude in a positive direction and an amplitude in a negative direction, the amplitude difference becomes in the moving range of the recognition target 2 suppressed, so that it has no great influence on the recognition result. In addition, the component of the magnetic flux density in the parallel direction oscillates in the same manner with a period coincident with the moving range of the recognition target object 2 as shown by the sine wave according to the broken line W2. In the component of the magnetic flux density in the parallel direction, no amplitude difference between an amplitude in the positive direction and an amplitude in the negative direction occurs.
Wenn der Magnetisierungsabstand L (der Bewegungsbereich des Erkennungszielobjektes 2) des Magnetelements 3 z. B. auf +/–14 mm festgelegt worden ist und der Abstand zwischen dem Magnetelement 3 und dem Magnetsensorelement auf 6 mm festgelegt worden ist, wird eine Amplitudendifferenz zwischen einer Amplitude in einer positiven Richtung und einer Amplitude in einer negativen Richtung in der Komponente der magnetischen Flussdichte in rechtwinkliger Richtung gemäß der durchgezogenen Linie W1 auf ungefähr 50 Gauß gedrückt und die Periode der Komponente der magnetischen Flussdichte in paralleler Richtung ergiebt sich sowohl in der durchgezogenen Linie W1 als auch in der gestrichelten Linie W2 zu 28 mm (+/–14 mm). Auf diese Weise ist es möglich, auf der Basis der Änderung der magnetischen Flussdichte, die von dem Hauptmagnetfeld F erzeugt wird, ein Sinuswellensignal und ein Cosinuswellensignal mit geeigneten Perioden und geeigneten Amplituden zu erhalten, wenn das Magnetelement 3 gemäß der vorliegenden Erfindung benutzt wird.When the magnetization distance L (the moving range of the recognition target object 2 ) of the magnetic element 3 z. B. has been set to +/- 14 mm and the distance between the magnetic element 3 and the magnetic sensor element has been set to 6 mm, an amplitude difference between an amplitude in a positive direction and an amplitude in a negative direction in the component of the magnetic flux density in the direction perpendicular to the solid line W1 is forced to approximately 50 Gauss and the period of Component of the magnetic flux density in the parallel direction results in 28 mm (+/- 14 mm) in both the solid line W1 and the broken line W2. In this way, it is possible to obtain, on the basis of the change of the magnetic flux density generated by the main magnetic field F, a sine wave signal and a cosine wave signal having appropriate periods and suitable amplitudes when the magnetic element 3 is used according to the present invention.
Andererseits wird in einem Magnetelement 3 gemäß dem Vergleichsbeispiel, wie es in der 3A gezeigt ist, von den drei magnetischen Polbereiche ein Hauptmagnetfeld F erzeugt. Da kein magnetischer Polbereich zum Unterdrücken der magnetischen Felder der magnetischen Polbereiche (Südpole) an beiden Enden vorgesehen ist, wölben sich in diesem Fall die magnetischen Polbereiche an beiden Enden des Magnetelements 3 nach außen. Dementsprechend ist die Position des Verteilungsbereiches des Hauptmagnetfeldes F vom Bewegungsbereich des Erkennungszielobjektes 2 nach außen verschoben. Demzufolge ist das Hauptmagnetfeld F während eines Intervalls L2, das vom Zentralbereich des Hauptmagnetfelderzeugungsbereiches 31 in einer Richtung nach außen gerichtet ist und weiter als das magnetische Polintervall L1 ist, im Uhrzeigersinn um 180° gedreht, und das Hauptmagnetfeld F wird in einem Intervall L2, das vom Zentralbereich des Hauptmagnetfelderzeugungsbereiches 31 in die andere Richtung gerichtet und weiter als das magnetische Polintervall L1 ist, um 180° gegen den Uhrzeigersinn gedreht.On the other hand, in a magnetic element 3 according to the comparative example, as in the 3A is shown, of the three magnetic pole regions generates a main magnetic field F. In this case, since no magnetic pole portion is provided for suppressing the magnetic fields of the magnetic pole portions (south poles) at both ends, the magnetic pole portions at both ends of the magnetic member bulge 3 outward. Accordingly, the position of the distribution area of the main magnetic field F is the moving range of the recognition target object 2 moved outwards. Accordingly, the main magnetic field F is during an interval L2 from the central area of the main magnetic field generating area 31 in a direction outward and further than the magnetic pole interval L1 is rotated clockwise by 180 °, and the main magnetic field F is at an interval L2, that of the central area of the main magnetic field generating area 31 directed in the other direction and further than the magnetic pole interval L1 is rotated by 180 ° counterclockwise.
Wie in der 3B gezeigt, oszilliert die Komponente der magnetischen Flussdichte in rechtwinkliger Richtung in Form einer Cosinuswelle gemäß der durchgezogenen Linie W1 mit einer Periode, die mit dem Bewegungsbereich des Erkennungszielobjektes 2 übereinstimmt. Im Bewegungsbereich des Erkennungszielobjektes 2 wird eine Amplitudendifferenz zwischen den Amplituden in positiver Richtung und in negativer Richtung größer als die Amplitudendifferenz gemäß der vorliegenden Erfindung. Zusätzlich oszilliert die Komponente der magnetischen Flussdichte in paralleler Richtung, die sich in Form der Sinuswelle gemäß der gestrichelten Linie W2 ändert, mit einer Periode, die größer als der Bewegungsbereich des Erkennungszielobjektes 2 ist.Like in the 3B 4, the component of the magnetic flux density in the orthogonal direction oscillates in the form of a cosine wave in accordance with the solid line W1 with a period coincident with the moving range of the recognition target object 2 matches. In the movement area of the recognition target object 2 becomes an amplitude difference between the amplitudes in the positive direction and in the negative direction greater than the amplitude difference according to the present invention. In addition, the component of the magnetic flux density in the parallel direction, which changes in the form of the sine wave according to the broken line W2, oscillates with a period larger than the moving range of the recognition target object 2 is.
Wenn z. B. der Magnetisierungsabstand L des Magnetelementes 3 auf 14 mm festgelegt worden ist, der Bewegungsbereich des Erkennungszielobjektes 2 auf +/–14 mm festgelegt worden ist, und ein Abstand zwischen dem Magnetelement 3 und dem Magnetsensorelement auf 6 mm festgelegt worden ist, ergibt sich eine Amplitudendifferenz zwischen einer Amplitude in einer positiven Richtung und einer Amplitude in einer negativen Richtung der Komponente der magnetischen Flussdichte in rechtwinkliger Richtung von ungefähr 150 Gauß gemäß der durchgezogenen Linie W1, und die Periode der Komponente in paralleler Richtung der magnetischen Flussdichte ergibt sich gemäß der durchgezogenen Linie W2 zu 30 mm (+/–15 mm).If z. B. the magnetization distance L of the magnetic element 3 has been set to 14 mm, the moving range of the recognition target object 2 has been set to +/- 14 mm, and a distance between the magnetic element 3 and the magnetic sensor element has been set to 6 mm, an amplitude difference between an amplitude in a positive direction and an amplitude results Amplitude in a negative direction of the component of the magnetic flux density in the rectangular direction of about 150 Gauss according to the solid line W1, and the period of the component in the parallel direction of the magnetic flux density results according to the solid line W2 to 30 mm (+/- 15 mm ).
Wenn das Magnetelement 3 des Vergleichsbeispiels benutzt wird, ist die Amplitudendifferenz der Komponente der magnetischen Flussdichte in rechtwinkliger Richtung gemäß der durchgezogenen Linie im Vergleich zu dem Fall, in dem das Magnetelement 3 gemäß der vorliegenden Erfindung benutzt wird, ungefähr 3-mal größer, und die Periode der Komponente der magnetischen Flussdichte in paralleler Richtung gemäß der gestrichelten Linie W2 ist nach außen 1 mm größer. Dementsprechend kann es schwierig werden, auf der Basis der Änderung der magnetischen Flussdichte des Hauptmagnetfeldes F ein Sinuswellensignal und ein Cosinuswellensignal mit geeigneten Perioden und geeigneten Amplituden zu erhalten, wenn das Magnetelement 3 des Vergleichsbeispiels benutzt wird.When the magnetic element 3 of the comparative example is used, the amplitude difference of the component of the magnetic flux density in the rectangular direction according to the solid line in comparison with the case in which the magnetic element 3 is used according to the present invention, about 3 times larger, and the period of the component of the magnetic flux density in the parallel direction according to the dashed line W2 is 1 mm larger outward. Accordingly, it may become difficult to obtain, on the basis of the change of the magnetic flux density of the main magnetic field F, a sine wave signal and a cosine wave signal having appropriate periods and suitable amplitudes when the magnetic element 3 of the comparative example is used.
Dementsprechend kann in dem Magnetelement 3 gemäß der vorliegenden Erfindung durch Bereitstellen eines Magnetfeldkorrekturbereiches 32, der ein Paar magnetischer Polbereiche an beiden Enden des Hauptmagnetfelderzeugungsbereiches 31 einschließlich der dreipoligen magnetischen Bereiche enthält, das Hervorwölben des Hauptmagnetfeldes F nach außen unterdrückt werden. Dadurch wird es möglich, die Amplitudendifferenz der Komponente der magnetischen Flussdichte in rechtwinkliger Richtung zu reduzieren, und es wird möglich, zu bewirken, dass die Komponente der magnetischen Flussdichte in paralleler Richtung mit dem Bewegungsbereich des Erkennungszielobjektes 2 übereinstimmt. Daher wird es möglich, ein geeignetes Sinuswellensignal und ein geeignetes Cosinuswellensignal zu erhalten.Accordingly, in the magnetic element 3 according to the present invention, by providing a magnetic field correction region 32 which has a pair of magnetic pole portions at both ends of the main magnetic field generating portion 31 including the three-pole magnetic portions, the bulging of the main magnetic field F to the outside is suppressed. Thereby, it becomes possible to reduce the amplitude difference of the component of the magnetic flux density in the orthogonal direction, and it becomes possible to cause the component of the magnetic flux density in the parallel direction with the moving range of the recognition target object 2 matches. Therefore, it becomes possible to obtain a suitable sine wave signal and a suitable cosine wave signal.
Als Nächstes wird unter Bezugnahmen auf die 4A bis 4D und die 5A und 5B ein Magnetisierungsverfahren für das Magnetelement 3 mit einem Magnetisierungsjochs beschrieben.Next, referring to the 4A to 4D and the 5A and 5B a magnetization method for the magnetic element 3 described with a magnetization yoke.
Die 4A bis 4D sind beispielhafte Darstellungen einer Magnetisierungskonfiguration auf der Basis eines Magnetisierungsjochs 6 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel. Die 5A und 5B sind Darstellungen, die eine Beziehung zwischen dem Krümmungsradius des Magnetisierungsjochs 6 und der Erkennungsgenauigkeit des Positionssensors 1 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel zeigen.The 4A to 4D are exemplary representations of a magnetization configuration based on a magnetization yoke 6 according to the present embodiment. The 5A and 5B FIG. 12 is diagrams showing a relation between the radius of curvature of the magnetization yoke. FIG 6 and the detection accuracy of the position sensor 1 according to the present embodiment show.
4A zeigt das Magnetisierungsjoch 6 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel und die 4B bis 4D zeigen von dem Magnetelement 3 erzeugte Verteilungen des magnetischen Feldes. 5A zeigt eine Beziehung zwischen dem Krümmungsradius, der Schwankungsgröße der Linearität und einem Amplitudenverhältnis, und 5B zeigt eine Beziehung zwischen dem Krümmungsradius und der magnetischen Flussdichte. 4A shows the magnetization yoke 6 according to the present embodiment and the 4B to 4D show from the magnetic element 3 generated distributions of the magnetic field. 5A shows a relationship between the radius of curvature, the fluctuation amount of linearity and an amplitude ratio, and 5B shows a relationship between the radius of curvature and the magnetic flux density.
Wie in der 4A gezeigt, ist ein Magnetisierungsjoch 6 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel in der Draufsicht in einer rechteckigen Form ausgebildet, um so mit dem Magnetelement 3 zu korrespondieren, und enthält mehrere konvexe Magnetisierungsbereiche 61, die in einer Längsrichtung in regulären Intervallen angeordnet sind, und einen Wicklungsdraht 62, der in jedem Magnetisierungsbereich 61 gewickelt ist. Der hervorstehende Endbereich des Magnetisierungsbereichs 61 ist so ausgebildet, dass er eine Magnetisierungsfläche 63 bildet, die eine kreisbogenförmigen Querschnitt hat. Wenn der Wicklungsdraht 62 mit Energie versorgt wird, werden die Magnetisierungsbereiche 61 abwechselnd zu einem Südpol und einem Nordpol magnetisiert. Da die Querschnittsfläche der Magnetisierungsfläche 63 kreisbogenförmig ist, verläuft in dem Magnetelement 3 eine relativ stark gekrümmte magnetische Flusslinie.Like in the 4A shown is a magnetization yoke 6 According to the present embodiment, in the plan view formed in a rectangular shape, so as to the magnetic element 3 to correspond, and contains a plurality of convex magnetization regions 61 which are arranged in a longitudinal direction at regular intervals, and a winding wire 62 that is in each magnetization area 61 is wound. The protruding end portion of the magnetization region 61 is designed to have a magnetizing surface 63 forms, which has a circular cross-section. When the winding wire 62 is energized, the magnetization areas become 61 alternately magnetized to a south pole and a north pole. As the cross-sectional area of the magnetizing surface 63 is circular arc, extends in the magnetic element 3 a relatively strongly curved magnetic flux line.
Hierbei haben die Erfinder der vorliegenden Anmeldung herausgefunden, dass, wenn das Maß des Krümmungsradius r der Magnetisierungsfläche 63 im Bezug auf den Magnetisierungsabstand L des Magnetelements 3 geändert wird, die Verteilung des magnetischen Feldes des Magnetelements 3 in einem Bereich, in dem der Krümmungsradius r nicht kleiner als die Hälfte des Magnetisierungsabstands L und nicht größer als der Magnetisierungsabstand L ist, im Wesentlichen eine Sinuswellenform bildet, wie in der 4B gezeigt. Zusätzlich wurde herausgefunden, dass sich die Verteilung des magnetischen Feldes in die Nähe einer trapezförmigen Wellenform, wie sie in der 4C gezeigt ist, verformt, wenn der Krümmungsradius r größer als der Magnetisierungsabstand L wird, und dass sich die Verteilung des magnetischen Feldes in eine dreieckige Wellenform verformt, wie sie in der 4D gezeigt ist, wenn der Krümmungsradius r kleiner als die Hälfte des Magnetisierungsabstandes L wird.Here, the inventors of the present application have found that when the measure of the radius of curvature r of the magnetizing surface 63 with respect to the magnetization distance L of the magnetic element 3 is changed, the distribution of the magnetic field of the magnetic element 3 in a region where the radius of curvature r is not less than half the magnetizing distance L and not greater than the magnetizing distance L, forms a substantially sine waveform as in FIG 4B shown. In addition, it has been found that the distribution of the magnetic field is close to a trapezoidal waveform as found in the US Pat 4C is deformed when the radius of curvature r becomes greater than the magnetization distance L, and that the distribution of the magnetic field deforms into a triangular waveform as shown in FIG 4D shown when the Radius of curvature r is less than half the magnetization distance L.
Zusätzlich wurden, nachdem die Beziehung zwischen dem Krümmungsradius und dem Positionssensor 1 mit dem Magnetisierungsabstand L = 14 mm untersucht worden ist, Ergebnisse erzielt, wie sie in den 5A und 5B gezeigt sind. Wie in der 5A gezeigt, wird die Schwankungsgröße der Linearität größer, wenn der Krümmungsradius r größer als der Magnetisierungsabstand L (14 mm) wird. Zusätzlich wird das Amplitudenverhältnis verringert und die Berechnungsgenauigkeit der Positionsberechnungseinheit 53 wird reduziert, wenn der Krümmungsradius r kleiner als die Hälfte (7 mm) des Magnetisierungsabstandes L wird. Weiterhin fallen die Komponente in rechtwinkliger Richtung und die Komponente in paralleler Richtung der magnetischen Flussdichte schnell ab und eine Erkennungsempfindlichkeit wird verringert, wenn der Krümmungsradius r kleiner als die Hälfte (7 mm) des Magnetisierungsabstandes L wird, wie in der 5B gezeigt.In addition, after the relationship between the radius of curvature and the position sensor 1 was studied with the magnetization distance L = 14 mm, obtained results as described in the 5A and 5B are shown. Like in the 5A As shown, when the radius of curvature r becomes larger than the magnetizing distance L (14 mm), the fluctuation amount of the linearity becomes larger. In addition, the amplitude ratio is reduced and the calculation accuracy of the position calculation unit 53 is reduced when the radius of curvature r becomes smaller than half (7 mm) of the magnetizing distance L. Further, the component in the orthogonal direction and the component in the parallel direction of the magnetic flux density rapidly decrease, and a detection sensitivity is lowered when the radius of curvature r becomes smaller than half (7 mm) of the magnetization distance L, as in FIG 5B shown.
Auf diese Weise wird im vorliegenden Ausführungsbeispiel das Magnetelement 3 aufgrund des Magnetisierungsjochs 6, das eine Magnetisierungsfläche 63 hat, deren Krümmungsradius r nicht kleiner als die Hälfte des Magnetisierungsabstandes L und nicht größer als der Magnetisierungsabstand L ist, magnetisiert, wodurch bewirkt wird, dass das Magnetelement 3 eine geeignete Verteilung des magnetischen Feldes erzeugt.In this way, in the present embodiment, the magnetic element 3 due to the magnetization yoke 6 that has a magnetizing surface 63 has whose radius of curvature r is not less than half the magnetizing distance L and not greater than the magnetizing distance L, magnetized, thereby causing the magnetic element 3 generates a suitable distribution of the magnetic field.
Wenn ein Magnetelement 3 benutzt wird, das in der zuvor beschriebenen Weise magnetisiert worden ist, ändern sich individuelle Richtungskomponenten der magnetischen Flussdichte in Form einer Sinuswelle und in Form einer Cosinuswelle, wie in der 2B gezeigt, und von dem Magnetsensor 4 werden ein Sinuswellensignal und ein Cosinuswellensignal an die Berechnungseinheit 5 ausgegeben. In der Berechnungseinheit 5 wird aus diesen Ausgangssignalen ein Arcustangens erhalten, und eine Ausgangsspannung, die der Bewegungsposition des Magnetelements 3 entspricht, wird berechnet. Hierbei wird, nachdem die Beziehung zwischen der Ausgangsspannung und der Bewegungsposition des Magnetelements 3 untersucht worden ist, ein Ergebnis erhalten, wie es in der 6 gezeigt ist.If a magnetic element 3 In the above-described manner, when magnetizing individual magnetic flux density directivity components in the form of a sine wave and in the form of a cosine wave, as in FIG 2 B shown, and from the magnetic sensor 4 A sine wave signal and a cosine wave signal are sent to the calculation unit 5 output. In the calculation unit 5 From these output signals, an arctangent will be obtained, and an output voltage, that of the moving position of the magnetic element 3 corresponds is calculated. Here, after the relationship between the output voltage and the moving position of the magnetic element 3 has been studied to obtain a result as described in the 6 is shown.
6 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Ausgangsspannung und der Bewegungsposition des Magnetelements gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt. Zusätzlich bezeichnen in 6 eine linke vertikale Achse die Ausgangsspannung, eine rechte vertikale Achse die Schwankungsgröße der Linearität und eine horizontale Achse die Bewegungsposition des Magnetelements. Zusätzlich zeigen in 6 eine durchgezogene Linie W3, eine gestrichelte Linie W4, eine gestrichelte Linie W5 und eine gestrichelte Linie W6 jeweils eine ideale Ausgangscharakteristik (Referenz: gerade Linie), eine Ausgangscharakteristik, wenn der Abstand zwischen dem Magnetelement 3 und dem Magnetsensorelement auf 4,5 mm festgelegt ist, eine Ausgangscharakteristik, wenn der Abstand zwischen dem Magnetelement 3 und dem Magnetsensorelement auf 5,5 mm festgelegt ist, eine Ausgangscharakteristik, wenn die Lücke zwischen dem Magnetelement 3 und dem Magnetsensorelement auf 6,5 mm festgelegt ist. 6 Fig. 12 is a diagram showing the relationship between the output voltage and the moving position of the magnetic element according to the present invention. In addition, in 6 a left vertical axis the output voltage, a right vertical axis the fluctuation amount of the linearity and a horizontal axis the moving position of the magnetic element. In addition, show in 6 a solid line W3, a broken line W4, a broken line W5 and a broken line W6 each have an ideal output characteristic (reference: straight line), an output characteristic when the distance between the magnetic element 3 and the magnetic sensor element is set to 4.5 mm, an output characteristic when the distance between the magnetic element 3 and the magnetic sensor element is set to 5.5 mm, an output characteristic when the gap between the magnetic element 3 and the magnetic sensor element is set to 6.5 mm.
Wie in der 6 gezeigt, wird in dem Positionssensor 1 gemäß der vorliegenden Erfindung eine lineare Charakteristik, die im Wesentlichen mit der idealen linearen Charakteristik gemäß der durchgezogenen Linie W3 übereinstimmt, erhalten, selbst wenn der Abstand zwischen dem Magnetelement 3 und dem Magnetsensor 4 variiert wird. Selbst wenn die Lücke um +/–1 mm um 5,5 mm schwankt, wie durch die gestrichelten Linien W4 bis W6 gezeigt, kann die Schwankungsgröße der Linearität auf +/–0,5% oder weniger reduziert werden. Dementsprechend kann im Vergleich zu einem Verfahren zum Erkennen der Bewegungsposition des Erkennungszielobjektes 2 auf der Basis der Komponente des magnetischen Flusses in rechtwinkliger Richtung, wie sie in der 8B gezeigt ist, die Schwankungsgröße der Linearität erheblich reduziert werden.Like in the 6 is shown in the position sensor 1 According to the present invention, a linear characteristic which substantially coincides with the ideal linear characteristic according to the solid line W3 is obtained even if the distance between the magnetic element 3 and the magnetic sensor 4 is varied. Even if the gap varies by +/- 1 mm by 5.5 mm, as shown by the dashed lines W4 to W6, the fluctuation amount of the linearity can be reduced to +/- 0.5% or less. Accordingly, as compared with a method of detecting the moving position of the recognition target object 2 on the basis of the component of the magnetic flux in a right-angle direction as shown in the 8B is shown, the fluctuation amount of the linearity can be significantly reduced.
Auf diese Weise wurde im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein idealer Magnetisierungszustand für das Magnetelement 3 herausgefunden, und durch Verwenden dieses Magnetelementes kann die Schwankungsgröße der Linearität in Bezug auf Schwankungen des Abstandes reduziert werden. In diesem Fall ist es wünschenswert, dass im Magnetelement 3 zur Korrektur ein magnetischer Polbereich außerhalb mehrerer magnetischer Polbereiche, die das Hauptmagnetfeld F erzeugen, magnetisiert wird. Z. B. kann das Hauptmagnetfeld F von vier oder mehr magnetischen Polbereichen erzeugt werden, oder das Hauptmagnetfeld F kann durch zwei oder mehr magnetische Polbereiche erzeugt werden. Zusätzlich können in dem magnetischen Element 3 der Hauptmagnetfelderzeugungsbereich 31 und der Magnetfeldkorrekturbereich 32 so ausgebildet werden, dass sie voneinander getrennt sind, wie in der 7A gezeigt. Weiterhin kann die Breite des Magnetfeldkorrekturbereichs 32 in Längsrichtung des Magnetelements 3 so ausgebildet sein, dass sie kleiner als der Magnetisierungsabstand L des Hauptmagnetfelderzeugungsbereichs 31 ist, z. B. kann sie kleiner oder gleich der Hälfte des Magnetisierungsabstandes L sein.In this way, in the present embodiment, an ideal magnetization state for the magnetic element 3 By using this magnetic element, the fluctuation amount of linearity with respect to variations in the distance can be reduced. In this case, it is desirable that in the magnetic element 3 for correction, a magnetic pole region outside of a plurality of magnetic pole regions generating the main magnetic field F is magnetized. For example, the main magnetic field F may be generated by four or more magnetic pole regions, or the main magnetic field F may be generated by two or more magnetic pole regions. In addition, in the magnetic element 3 the main magnetic field generating area 31 and the magnetic field correction area 32 be formed so that they are separated from each other, as in the 7A shown. Furthermore, the width of the magnetic field correcting portion 32 in the longitudinal direction of the magnetic element 3 be designed to be smaller than the magnetization distance L of the main magnetic field generating area 31 is, for. B. it may be less than or equal to half the magnetization distance L.
Im Übrigen kann es, während die Schwankungsgröße der Linearität unter Benutzung des Magnetelements 3 auf einen kleinen Wert gedrückt werden kann, in einigen Fällen abhängig von einer wünschenswerten Spezifikation des Magnetelements 3 schwierig sein, die Schwankungsgröße der Linearität allein unter Benutzung des Magnetelements 3 auf eine gewünschte Schwankungsgröße zu drücken. Wenn in der Berechnungseinheit 5 festgestellt wird, dass die Schwankungsgröße der Linearität nicht in einem akzeptablen Bereich liegt, wird das Ausgangssignal des Magnetsensor 4 in der Berechnungseinheit 5 korrigiert, wodurch die Schwankungsgröße der Linearität angepasst wird. In diesem Fall wird das Ausgangssignal des Magnetsensors 4 in der Berechnungseinheit 5 korrigiert, damit die Schwankungsgröße der Linearität in den akzeptablen Bereich fällt, so dass eine Amplitudendifferenz zwischen dem Cosinuswellensignal, das die Komponente der magnetischen Flussdichte in rechtwinkliger Richtung beschreibt, und dem Sinuswellensignal, das die Komponente der magnetischen Flussdichte in paralleler Richtung beschreibt, reduziert wird. Dementsprechend darf in dem Magnetelement 3 eine Amplitudendifferenz zwischen der Komponente der magnetischen Flussdichte in rechtwinkliger Richtung und der Komponente in paralleler Richtung auftreten, wenn die Amplitudendifferenz in einem Bereich liegt, in dem die Amplitudendifferenz aufgrund der von der Berechnungseinheit 5 durchgeführten Signalverarbeitung zur Korrektur angepasst werden kann.Incidentally, while the fluctuation amount of the linearity using the magnetic element 3 can be pressed to a small value, in some cases depending on a desirable specification of the magnetic element 3 difficult, the fluctuation amount of the linearity alone using the magnetic element 3 to press to a desired fluctuation amount. If in the calculation unit 5 If it is determined that the fluctuation amount of the linearity is not within an acceptable range, the output of the magnetic sensor becomes 4 in the calculation unit 5 corrected, which adjusts the fluctuation amount of the linearity. In this case, the output of the magnetic sensor becomes 4 in the calculation unit 5 is corrected so that the fluctuation amount of the linearity falls within the acceptable range, so that an amplitude difference between the cosine wave signal representing the component of the describes magnetic flux density in a right-angle direction, and reduces the sine wave signal, which describes the component of the magnetic flux density in the parallel direction. Accordingly, allowed in the magnetic element 3 an amplitude difference between the component of the magnetic flux density in the orthogonal direction and the component in the parallel direction occur when the amplitude difference is in a range in which the amplitude difference due to that of the calculation unit 5 performed signal processing for correction can be adjusted.
Im Folgenden wird die Signalverarbeitung zur Korrektur, die von der Berechnungseinheit 5 durchgeführt wird, unter Bezugnahme auf die 9A und 9B bis 11 beschrieben.The following is the signal processing to be corrected by the calculation unit 5 is carried out with reference to the 9A and 9B to 11 described.
Die 9A und 9B sind Diagramme, die ein Beispiel der Signalverarbeitung zeigen, die gemäß einem Ausführungsbeispiel der Berechnungseinheit 5 durchgeführt wird. In jeder der 9A und 9B bezeichnet eine linke vertikale Achse die magnetische Flussdichte und eine horizontale Achse bezeichnet die Bewegungsposition des Magnetelements. Während in jeder der 9A und 9B ein Beispiel gezeigt ist, in dem die Amplitude des Cosinuswellensignals in Bezug auf das Sinuswellensignal korrigiert wird, kann zusätzlich die Amplitude des Sinuswellensignals in Bezug auf das Cosinuswellensignal korrigiert werden, oder das Cosinuswellensignal und das Sinuswellensignal können beide korrigiert werden.The 9A and 9B FIG. 15 are diagrams showing an example of the signal processing performed according to an embodiment of the calculation unit 5 is carried out. In each of the 9A and 9B a left vertical axis indicates the magnetic flux density, and a horizontal axis indicates the moving position of the magnetic element. While in each of the 9A and 9B In addition, when an example in which the amplitude of the cosine wave signal is corrected with respect to the sine wave signal, the amplitude of the sine wave signal may be corrected with respect to the cosine wave signal, or the cosine wave signal and the sine wave signal may both be corrected.
In der in der 9A gezeigten Verteilung der magnetischen Flussdichte ist die Amplitude (magnetische Flussdichte) sowohl des Cosinuswellensignals als auch des Sinuswellensignals in positiver und negativer Richtung symmetrisch. In diesem Fall fällt eine Amplitudendifferenz zwischen dem Cosinuswellensignal und dem Sinuswellensignal im positiven Bereich mit einer Amplitudendifferenz zwischen dem Cosinuswellensignal und dem Sinuswellensignal im negativen Bereich zusammen. Zusätzlich ist die Berechnungseinheit 5 so eingerichtet, dass sie eine Anpassung der Verstärkung (Korrektur) durchführt, indem sie bewirkt, dass die Amplitude der Wellenform des Signals als Ganzes expandiert oder kontrahiert wird. Daher führt die Berechnungseinheit 5 eine Anpassung der Verstärkung (Korrektur) der Amplitude des Cosinuswellensignals durch, und daher werden die Amplituden des Cosinuswellensignals und des Sinuswellensignals so angepasst, dass sie im positiven und im negativen Bereich übereinstimmen. Dementsprechend kann die Schwankung der Linearität auf einen kleineren Wert herab gedrückt werden.In the in the 9A In the magnetic flux density distribution shown, the amplitude (magnetic flux density) of both the cosine wave signal and the sine wave signal is symmetrical in the positive and negative directions. In this case, an amplitude difference between the cosine wave signal and the sine wave signal in the positive region coincides with an amplitude difference between the cosine wave signal and the sine wave signal in the negative region. In addition, the calculation unit 5 arranged to perform an adjustment of the gain (correction) by causing the amplitude of the waveform of the signal as a whole to be expanded or contracted. Therefore, the calculation unit performs 5 an adjustment of the gain (correction) of the amplitude of the cosine wave signal, and therefore the amplitudes of the cosine wave signal and the sine wave signal are adjusted so that they coincide in the positive and in the negative region. Accordingly, the fluctuation of the linearity can be suppressed to a smaller value.
Andererseits ist bei einer Verteilung der magnetischen Flussdichte, wie sie in 9B gezeigt ist, die Amplitude (magnetische Flussdichte) sowohl des Cosinuswellensignals als auch des Sinuswellensignals in positiver und negativer Richtung asymmetrisch. In diesem Fall ist die Amplitude des Sinuswellensignals im positiven Bereich größer als die Amplitude des Cosinuswellensignals, und die Amplitude des Cosinuswellensignals und die Amplitude des Sinuswellensignals stimmen im negativen Bereich miteinander überein. Da die Berechnungseinheit 5, wie zuvor beschrieben, bewirkt, dass die Amplitude der Signalwellenform als Ganzes expandiert oder kontrahiert wird, werden die Amplituden des Cosinuswellensignals und des Sinuswellensignals nicht so angepasst, dass sie im positiven und im negativen Bereich miteinander übereinstimmen, selbst wenn die Berechnungseinheit 5 die Anpassung der Verstärkung der Amplitude des Cosinuswellensignals durchführt.On the other hand, in a distribution of the magnetic flux density as shown in FIG 9B is shown, the amplitude (magnetic flux density) of both the cosine wave signal and the sine wave signal in the positive and negative directions asymmetric. In this case, the amplitude of the sine wave signal in the positive region is greater than the amplitude of the cosine wave signal, and the amplitude of the cosine wave signal and the amplitude of the sine wave signal coincide with each other in the negative region. As the calculation unit 5 As previously described, causing the amplitude of the signal waveform as a whole to be expanded or contracted, the amplitudes of the cosine wave signal and the sine wave signal are not adjusted to coincide with each other in the positive and negative regions, even if the calculation unit 5 performs the adjustment of the amplification of the amplitude of the cosine wave signal.
In dem in der 9B gezeigten Beispiel wird die Amplitude des Cosinuswellensignals so angepasst, dass sie sich von der Amplitude des Sinuswellensignals im negativen Bereich entfernt, wenn die Amplitude des Cosinuswellensignals im positiven Bereich in die Nähe der Amplitude des Sinuswellensignals gebracht wird. Jedoch wird selbst mit einer solchen Korrektur die Amplitudendifferenz zwischen dem Cosinuswellensignal und dem Sinuswellensignal reduziert, und es ist daher möglich, Schwankungen der Linearität teilweise zu unterdrücken.In the in the 9B As shown, the amplitude of the cosine wave signal is adjusted so as to be away from the amplitude of the sine wave signal in the negative range when the amplitude of the cosine wave signal in the positive region is brought close to the amplitude of the sine wave signal. However, even with such a correction, the amplitude difference between the cosine wave signal and the sine wave signal is reduced, and it is therefore possible to partially suppress variations in linearity.
Als Nächstes wird eine Beziehung zwischen der Amplitudendifferenz zwischen dem Cosinuswellensignal, dem Sinuswellensignal und einem Linearitätsfehler beschrieben.Next, a relation between the amplitude difference between the cosine wave signal, the sine wave signal and a linearity error will be described.
Die 10A und 10B sind Darstellungen, die ein Beispiel für das Ergebnis der Berechnung eines Linearitätsfehlers nach der Signalverarbeitung zeigen, die von der Berechnungseinheit 5 gemäß der vorliegenden Erfindung durchgeführt worden ist. In den linken und mittleren Diagrammen der 10A und 10B bezeichnet eine linke vertikale Achse die magnetische Flussdichte und eine horizontale Achse bezeichnet die Bewegungsposition des Magnetelements. In den rechten Diagrammen der 10A und 10B bezeichnet eine linke vertikale Achse einen Winkel des magnetischen Feldes, eine rechte vertikale Achse bezeichnet die Schwankungsgröße der Linearität und eine horizontale Achse bezeichnet die Bewegungsposition des Magnetelements. Während in jeder der 10A und 10B ein Beispiel gezeigt ist, in dem die Amplitude des Cosinuswellensignals in Bezug auf das Sinuswellensignal korrigiert worden ist, kann zusätzlich die Amplitude des Sinuswellensignals in Bezug auf das Cosinuswellensignal korrigiert werden, oder sowohl das Cosinuswellensignal als auch das Sinuswellensignal können korrigiert werden.The 10A and 10B FIG. 15 are diagrams showing an example of the result of calculating a linearity error after signal processing executed by the calculation unit. FIG 5 has been carried out according to the present invention. In the left and middle diagrams of the 10A and 10B a left vertical axis indicates the magnetic flux density, and a horizontal axis indicates the moving position of the magnetic element. In the right charts of the 10A and 10B a left vertical axis indicates an angle of the magnetic field, a right vertical axis indicates the fluctuation amount of linearity, and a horizontal axis indicates the moving position of the magnetic element. While in each of the 10A and 10B In addition, when an example in which the amplitude of the cosine wave signal has been corrected with respect to the sine wave signal, the amplitude of the sine wave signal may be corrected with respect to the cosine wave signal, or both the cosine wave signal and the sine wave signal may be corrected.
Während in den 10A und 10B, um die Erklärung zu vereinfachen, ein Beispiel gezeigt ist, in dem die Amplitude des Cosinuswellensignals in einem Zustand korrigiert wird, in dem die Amplituden des Cosinuswellensignals und des Sinuswellensignals dazu gebracht werden, im negativen Bereich übereinzustimmen, ist das Ausführungsbeispiel nicht auf dieses Beispiel beschränkt. Unabhängig von den in den 10A und 10B gezeigten Verteilungen der magnetischen Flussdichte wird der Linearitätsfehler in Reaktion auf die Amplitudendifferenz zwischen dem Cosinuswellensignal und dem Sinuswellensignal berechnet. While in the 10A and 10B In order to simplify the explanation, an example is shown in which the amplitude of the cosine wave signal is corrected in a state in which the amplitudes of the cosine wave signal and the sine wave signal are made to coincide in the negative range, the embodiment is not limited to this example , Regardless of those in the 10A and 10B The magnetic flux density distributions shown, the linearity error is calculated in response to the amplitude difference between the cosine wave signal and the sine wave signal.
10A zeigt eine Wellenform, bei der das Amplitudenverhältnis des Cosinuswellensignals in Bezug auf das Sinuswellensignal im positiven Bereich 70% beträgt. Im positiven Bereich ist die Amplitude des Cosinuswellensignals 30% kleiner als die Amplitude des Sinuswellensignals und stimmt mit der Amplitude des Sinuswellensignals im negativen Bereich überein. In der Berechnungseinheit 5 ist die Amplitude des Cosinuswellensignals eine Anpassung der Verstärkung ausgesetzt, um +/–15% größer zu werden. Gleichzeitig wird bewirkt, dass die Amplitude des Cosinuswellensignals im positiven Bereich um 15% näher an die Amplitude des Sinuswellensignals kommt, und die Amplitude des Cosinuswellensignals wird im negativen Bereich um 15% von der Amplitude des Sinuswellensignals entfernt. Zusätzlich wird nach der Anpassung der Verstärkung ein Arcustangens des Cosinuswellensignals und des Sinuswellensignals bestimmt und so wird eine Charakteristik des Ausgangssignals berechnet, die der Bewegungsposition des Magnetelements 3 entspricht. Der Linearitätsfehler in Bezug auf die ideale gerade Linie beträgt hierbei ungefähr +/–1,25%. 10A FIG. 12 shows a waveform in which the amplitude ratio of the cosine wave signal with respect to the sine wave signal in the positive region is 70%. In the positive region, the amplitude of the cosine wave signal is 30% smaller than the amplitude of the sine wave signal and coincides with the amplitude of the sine wave signal in the negative region. In the calculation unit 5 For example, the amplitude of the cosine wave signal is subjected to gain adjustment to become +/- 15% larger. At the same time, the amplitude of the cosine wave signal in the positive region is caused to be closer to the amplitude of the sine wave signal by 15%, and the amplitude of the cosine wave signal is removed in the negative region by 15% from the amplitude of the sine wave signal. In addition, after adjusting the gain, an arctangent of the cosine wave signal and the sine wave signal is determined, and thus a characteristic of the output signal is calculated, that of the moving position of the magnetic element 3 equivalent. The linearity error with respect to the ideal straight line is approximately +/- 1.25%.
10B zeigt eine Wellenform, in der das Amplitudenverhältnis des Cosinuswellensignals in Bezug auf das Sinuswellensignal im positiven Bereich 85% beträgt. Die Amplitude des Cosinuswellensignals ist im positiven Bereich 15% kleiner als die Amplitude des Sinuswellensignals und stimmt mit der Amplitude des Sinuswellensignals im negativen Bereich überein. In der Berechnungseinheit 5 ist die Amplitude einer Anpassung der Verstärkung ausgesetzt, so dass sie +/–7,5% größer wird. Dadurch wird bewirkt, dass die Amplitude des Cosinuswellensignals im positiven Bereich um 7,5% näher an die Amplitude des Sinuswellensignals kommt, und es wird bewirkt, dass die Amplitude des Cosinuswellensignals sich im negativen Bereich um 7,5% von der Amplitude des Sinuswellensignals entfernt. Zusätzlich wird nach der Anpassung der Verstärkung ein Arcustangens des Cosinuswellensignals und des Sinuswellensignals bestimmt und so wird eine Charakteristik des Ausgangssignals, die der Bewegungsposition des Magnetelements 3 entspricht, berechnet. Der Linearitätsfehler in Bezug auf die ideale gerade Linie beträgt hierbei ungefähr +/–0,65%. 10B FIG. 15 shows a waveform in which the amplitude ratio of the cosine wave signal with respect to the sine wave signal in the positive region is 85%. The amplitude of the cosine wave signal is 15% smaller in the positive region than the amplitude of the sine wave signal and coincides with the amplitude of the sine wave signal in the negative region. In the calculation unit 5 For example, the amplitude of a gain adjustment is exposed to be +/- 7.5% larger. This causes the amplitude of the cosine wave signal in the positive region to become closer to the amplitude of the sine wave signal by 7.5%, and causes the amplitude of the cosine wave signal to be removed in the negative region by 7.5% from the amplitude of the sine wave signal , In addition, after adjusting the gain, an arctangent of the cosine wave signal and the sine wave signal is determined, and thus a characteristic of the output signal becomes that of the moving position of the magnetic element 3 corresponds, calculated. The linearity error with respect to the ideal straight line is approximately +/- 0.65%.
Nachdem das Amplitudenverhältnis des Cosinuswellensignals in Bezug auf das Sinuswellensignal und der Linearitätsfehler untersucht worden sind, wurde eine Beziehung erhalten, wie sie in der 11 gezeigt ist. 11 ist eine Darstellung, die ein Beispiel für die Änderung des Linearitätsfehlers in Bezug auf das Amplitudenverhältnis des Cosinuswellensignals des vorliegenden Ausführungsbeispiels zeigt. In 11 bezeichnet eine linke vertikale Achse den Linearitätsfehler und eine horizontale Achse bezeichnet das Amplitudenverhältnis des Cosinuswellensignals.After examining the amplitude ratio of the cosine wave signal with respect to the sine wave signal and the linearity error, a relationship as shown in FIG 11 is shown. 11 FIG. 12 is a diagram showing an example of the change of the linearity error with respect to the amplitude ratio of the cosine wave signal of the present embodiment. In 11 a left vertical axis indicates the linearity error, and a horizontal axis indicates the amplitude ratio of the cosine wave signal.
Wie in der 11 gezeigt, stehen das Amplitudenverhältnis des Cosinuswellensignals und der Linearitätsfehler in einer proportionalen Beziehung miteinander. Wie zuvor beschrieben ist der Linearitätsfehler +/–1,25%, wenn das Amplitudenverhältnis des Cosinuswellensignals 70% ist, und der Linearitätsfehler ist +/–0,65%, wenn das Amplitudenverhältnis des Cosinuswellensignals 85% ist. Aus solch einer Proportionalitätsbeziehung kann das passende Amplitudenverhältnis des Cosinuswellensignals in Abhängigkeit von einer gewünschten Spezifikation des Positionssensors 1 erhalten werden. Wenn z. B. die gewünschte Spezifikation des Positionssensors 1 ein Linearitätsfehler von +/–0,5% ist, ist es wünschenswert, das Amplitudenverhältnis des Cosinuswellensignals auf 89% oder mehr festzulegen. Und zwar kann die Spezifikation des Positionssensors 1 aufgrund der Signalverarbeitung der Berechnungseinheit 5 erfüllt werden, wenn das Magnetelement 3 so magnetisiert wird, dass es möglich ist, die Amplitudendifferenz zwischen dem Cosinuswellensignal und dem Sinuswellensignal auf einen Bereich von +/–5,5% (11%) zu korrigieren.Like in the 11 As shown, the amplitude ratio of the cosine wave signal and the linearity error are in a proportional relationship with each other. As described above, the linearity error is +/- 1.25% when the amplitude ratio of the cosine wave signal is 70%, and the linearity error is +/- 0.65% when the amplitude ratio of the cosine wave signal is 85%. From such a proportional relationship, the proper amplitude ratio of the cosine wave signal can be determined in response to a desired specification of the position sensor 1 to be obtained. If z. B. the desired specification of the position sensor 1 is a linearity error of +/- 0.5%, it is desirable to set the amplitude ratio of the cosine wave signal to 89% or more. And indeed, the specification of the position sensor 1 due to the signal processing of the calculation unit 5 be met when the magnetic element 3 is magnetized so that it is possible to correct the amplitude difference between the cosine wave signal and the sine wave signal within a range of +/- 5.5% (11%).
Dabei ist es wünschenswert, dass das Magnetelement 3 so magnetisiert wird, dass die Amplitudendifferenz zwischen der Komponente der magnetischen Flussdichte in rechtwinkliger Richtung und der Komponente in paralleler Richtung in einen Bereich fällt, in dem die Spezifikation des Positionssensors 1 aufgrund der Signalverarbeitung zur Korrektur, die von der Berechnungseinheit 5 durchgeführt wird, erfüllt wird. Zusätzlich weist, während in der 11 der Linearitätsfehler in Bezug auf das Amplitudenverhältnis des Cosinuswellensignals beispielhaft gezeigt ist, der Linearitätsfehler in Bezug auf das Amplitudenverhältnis des Sinuswellensignals eine ähnliche proportionale Beziehung auf. Auch kann die Signalverarbeitung zur Korrektur, die von der Berechnungseinheit 5 durchgeführt wird, in der Positionsberechnungseinheit 53 oder in den Verstärkern 51 und 52 durchgeführt werden. Zusätzlich kann in der Berechnungseinheit 5 eine Signalverarbeitungseinheit vorgesehen sein, und die Signalverarbeitung zur Korrektur kann auch in der Signalverarbeitungseinheit durchgeführt werden.It is desirable that the magnetic element 3 is magnetized so that the amplitude difference between the component of the magnetic flux density in the rectangular direction and the component in the parallel direction falls within a range in which the specification of the position sensor 1 due to the signal processing for correction, by the calculation unit 5 carried out is fulfilled. In addition, while in the 11 For example, when the linearity error with respect to the amplitude ratio of the cosine wave signal is exemplified, the linearity error with respect to the amplitude ratio of the sine wave signal has a similar proportional relationship. Also, the signal processing for correction can be performed by the calculation unit 5 is performed in the position calculation unit 53 or in the amplifiers 51 and 52 be performed. Additionally, in the calculation unit 5 a signal processing unit may be provided, and the signal processing for correction may also be performed in the signal processing unit.
Wie zuvor beschrieben, ändern sich in einem Positionssensor 1 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel aufgrund der Magnetisierung entsprechend der Magnetisierungsfläche 63 mit dem Krümmungsradius r, der nicht kleiner als die Hälfte des Magnetisierungsabstandes L und nicht größer als der Magnetisierungsabstand L ist, und aufgrund der Unterdrückung des Hauptmagnetfeldes F durch die magnetischen Polbereiche an beiden Enden, die Komponenten der magnetischen Flussdichte in paralleler Richtung und in rechtwinkliger Richtung wegen der Änderung des Hauptmagnetfeldes F in einer Sinuswellenform und einer Cosinuswellenform mit passender Periode und passenden Amplituden. Dementsprechend ist es möglich, die Position des Magnetelements 3 auf der Basis von Signalen, die der Komponente der magnetischen Flussdichte in paralleler Richtung und der Komponente in rechtwinkliger Richtung entsprechen, mit hoher Genauigkeit zu erkennen.As described above, changes in a position sensor 1 According to the present embodiment, due to the magnetization corresponding to the magnetizing area 63 with the radius of curvature r not less than half the magnetizing distance L and not greater than the magnetizing distance L, and due to the suppression of the main magnetic field F by the magnetic pole portions at both ends, the components of the magnetic flux density in the parallel direction and in the orthogonal direction because of the change of the main magnetic field F in a sine waveform and a cosine waveform with matching period and matching amplitudes. Accordingly, it is possible to determine the position of the magnetic element 3 on the basis of signals corresponding to the component of the magnetic flux density in the parallel direction and the component in the orthogonal direction, with high accuracy.
Während in dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel ein Aufbau verwendet wird, in dem als Magnetsensorelement ein Magnetwiderstandeffektelement, wie z. B. ein Hall-Element, ein GMR-Element („giant magnetorisistance effect element”) oder Ähnliches benutzt wird, ist das Magnetsensorelement nicht auf diesen Aufbau beschränkt. Jede Art von Magnetsensorelement kann verwendet werden, solange das Magnetsensorelement Signale ausgeben kann, die den Komponenten der magnetischen Flussdichte in paralleler Richtung und in rechtwinkliger Richtung entsprechen.While in the embodiment described above, a structure is used in which as a magnetic sensor element, a magnetoresistance effect element such. As a Hall element, a GMR element ("giant magnetoresistance effect element") or the like is used, the magnetic sensor element is not limited to this structure. Any type of magnetic sensor element may be used as long as the magnetic sensor element can output signals corresponding to the components of the magnetic flux density in the parallel direction and in the orthogonal direction.
Weiterhin, während in dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel eine Konfiguration verwendet wird, in dem die Berechnungseinheit 5 die Komponenten der magnetischen Flussdichte in rechtwinkliger Richtung und in paralleler Richtung einer Arcustangensverarbeitung unterwirft, um die Bewegungsposition des Erkennungszielobjektes 2 zu erkennen, ist die Erkennung der Bewegungsposition des Erkennungszielobjektes 2 nicht auf diesem Aufbau beschränkt. Die Berechnungseinheit 5 kann jede Art von Verarbeitung durchführen, solange die Berechnungseinheit 5 die Bewegungsposition des Erkennungszielobjektes 2 aus Komponenten der magnetischen Flussdichte in rechtwinkliger Richtung und in paralleler Richtung berechnen kann.Further, while in the above-described embodiment, a configuration is used in which the calculation unit 5 the components of the magnetic flux density in the orthogonal direction and in the parallel direction of an arctangent processing to the movement position of the recognition target object 2 to recognize is the detection of the movement position of the recognition target object 2 not limited to this structure. The calculation unit 5 can perform any kind of processing as long as the calculation unit 5 the movement position of the recognition target object 2 from components of the magnetic flux density in a right-angle direction and in a parallel direction.
Weiterhin, während in dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel ein Aufbau verwendet wird, in dem der Positionssensor 1 die Bewegungsposition des Magnetelements 3 detektiert, das sich parallel zu dem Magnetsensorelement bewegt, ist die Erkennung der Bewegungsposition des Magnetelements 3 nicht auf diesen Aufbau beschränkt. Der Positionssensor 1 erkennt eine relative Position zwischen dem Magnetsensorelement 4 und dem Magnetelement 3. Zusätzlich kann der Positionssensor 1 z. B. die Bewegungsposition des Magnetsensorelements 4 erkennen, das sich parallel zu dem Magnetelement 3 bewegt, und kann eine relative Bewegungsposition erkennen, wenn sich das Magnetelement 3 und das Magnetsensorelements 4 parallel zueinander bewegen.Further, while in the embodiment described above, a structure is used in which the position sensor 1 the moving position of the magnetic element 3 Detecting, which moves in parallel to the magnetic sensor element, is the detection of the movement position of the magnetic element 3 not limited to this structure. The position sensor 1 detects a relative position between the magnetic sensor element 4 and the magnetic element 3 , In addition, the position sensor 1 z. B. the moving position of the magnetic sensor element 4 recognize that is parallel to the magnetic element 3 moves, and can detect a relative movement position when the magnetic element 3 and the magnetic sensor element 4 move parallel to each other.
Weiterhin ist die vorliegende Erfindung nicht auf das zuvor beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern kann mit verschiedenen Modifikationen umgesetzt werden. Im zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel sind Größen, Formen und Ähnliches, die in den beigefügten Zeichnungen gezeigt sind, nicht auf diese beschränkt und können beliebig modifiziert werden, solange der vorteilhafte Effekt der vorliegenden Erfindung erhalten bleibt. Darüber hinaus können daran beliebige Änderungen ausgeführt werden, ohne den Schutzbereich der Erfindung zu verlassen.Furthermore, the present invention is not limited to the above-described embodiment, but can be implemented with various modifications. In the embodiment described above, sizes, shapes, and the like shown in the accompanying drawings are not limited thereto and may be arbitrarily modified as long as the advantageous effect of the present invention is maintained. In addition, any changes may be made thereto without departing from the scope of the invention.
Wie zuvor beschrieben hat die vorliegende Erfindung den vorteilhaften Effekt, dass es möglich wird, Schwankungen der Linearität des Sensorausgangssignals in Bezug auf die Bewegungsposition des Erkennungszielobjekts 2 zu unterdrücken und es dadurch zu ermöglichen, die Bewegungsposition eines Erkennungszielobjektes 2 mit höherer Genauigkeit zu erkennen. Insbesondere kann die vorliegende Erfindung in Positionssensoren in Fahrzeugen nützlich sein, die magnetisch die Position eines Erkennungszielobjektes 2 erkennen.As described above, the present invention has the advantageous effect of making it possible to vary the linearity of the sensor output with respect to the moving position of the recognition target 2 to suppress and thereby enable the moving position of a recognition target object 2 to recognize with higher accuracy. In particular, the present invention may be useful in position sensors in vehicles that magnetically position a recognition target 2 detect.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.
Zitierte PatentliteraturCited patent literature
-
JP 2001-054128 [0002] JP 2001-054128 [0002]
-
JP 2012008310 [0002] JP 2012008310 [0002]
-
JP 2010-60338 [0003] JP 2010-60338 [0003]
