DE112021003689T5

DE112021003689T5 - Linearpositionssensor

Info

Publication number: DE112021003689T5
Application number: DE112021003689.0T
Authority: DE
Inventors: Yuki Matsumoto; TSUKASA Kono; Atsushi Kobayashi; Tetsuya OHMI; Michihiro Makita; Naoki Watanabe; Sukhwa JUNG
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2020-07-10
Filing date: 2021-06-28
Publication date: 2023-06-01
Also published as: JP2024028873A; WO2022009714A1; US20230160723A1; CN115812140A

Abstract

Ein Linearpositionssensor erfasst eine Position eines Erfassungsobjektes (150) in einer Wegrichtung, in der mehrere Magnete (151 bis 153) in Abständen entlang der Wegrichtung mit einem Raum dazwischen angeordnet sind, wobei Magnetpolflächen (154 bis 156) jeweiliger benachbarter Magnete zueinander entgegengesetzte Pole aufweisen. Ein Detektor (111) in dem Linearpositionssensor ist mit einer Lücke in einer Lückenrichtung in Bezug zu einer Magnetpolfläche der jeweiligen Magnete angeordnet und beschafft ein Sinussignal, das eine Sinusfunktion repräsentiert, und ein Kosinussignal, das eine Kosinusfunktion repräsentiert, als Erfassungssignale von Phasen, die den Positionen der Magnete entsprechen, auf der Grundlage einer Änderung eines Magnetfeldes, das von den Magneten entsprechend einer Bewegung des Detektors relativ zu dem Erfassungsobjekt in der Wegrichtung empfangen wird. Ein Signalprozessor in dem Linearpositionssensor beschafft das Sinussignal und das Kosinussignal von dem Detektor, erzeugt auf der Grundlage des Sinussignals und des Kosinussignals ein Arkustangenssignal, das eine Arkustangensfunktion repräsentiert und einer Weggröße des Erfassungsobjektes relativ zu dem Detektor entspricht, und beschafft das Arkustangenssignal als ein Positionssignal, das die Position des Erfassungsobjektes angibt.

Description

Querverweis auf betreffende Anmeldung
Die vorliegende Anmeldung basiert auf der am 10. Juli 2020 eingereichten japanischen Patentanmeldung Nr. 2020-119274 und der am 16. Juni 2021 eingereichten japanischen Patentanmeldung Nr. 2021-100394 . Die gesamte Offenbarung der obigen Anmeldungen ist hiermit durch Bezugnahme darauf enthalten.
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Linearpositionssensor.
Stand der Technik
In der unten angegebenen Patentliteratur 1 wird beispielsweise eine Positionserfassungsvorrichtung vorgeschlagen, die ein Magneterfassungselement und mehrere Magnetelemente enthält, die Magnetpolflächen aufweisen, die dem Magneterfassungselement zugewandt sind. Die Magnetpolflächen von benachbarten Magnetelementen weisen zueinander entgegengesetzte Polaritäten auf. Außerdem sind die benachbarten Magnetelemente in gleichen Abständen zueinander beabstandet angeordnet.
Das Magneterfassungselement und die Magnetelemente bewegen sich relativ zueinander innerhalb eines Wegbereiches entlang einer Anordnungsrichtung der Magnetelemente. Das Magneterfassungselement beschafft zweiphasige Ausgangssignale, die um 90 Grad zueinander verschoben sind. Die Größe der Magnetelemente und der Abstand der Magnetelemente werden angepasst, um die Erfassungsgenauigkeit über den gesamten Bereich zu gewährleisten bzw. garantieren.
Literatur des Standes der Technik
Patentliteratur
Patentliteratur 1: JP 5 013 146 B
Zusammenfassung der Erfindung
Nun kann sein, dass die Erfassungsgenauigkeit einen bestimmten Erfassungsgenauigkeitsgrad für einen speziellen Bereich oder für eine spezielle Position in dem gesamten Wegbereich aufweisen muss. Der Bereich oder die Position, in dem oder bei der innerhalb des gesamten Wegbereiches die Erfassungsgenauigkeit benötigt wird, ist ein Genauigkeitsnotwendigkeitsbereich bzw. eine Genauigkeitsnotwendigkeitsposition.
In der oben beschriebenen herkömmlichen Technologie werden jedoch die Größe der jeweiligen Magnetelemente und der Abstand der jeweiligen Magnetelemente auf gleichbleibend eingestellt, um die Erfassungsgenauigkeit des gesamten Wegbereiches zu gewährleisten. Daher ist es schwierig, die Erfassungsgenauigkeit des Genauigkeitsnotwendigkeitsbereiches selektiv innerhalb des gesamten Wegbereiches zu verbessern.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Linearpositionssensor zu schaffen, der in der Lage ist, nicht nur eine Erfassungsgenauigkeit eines gesamten Wegbereiches zu verbessern, sondern auch innerhalb des gesamten Wegbereiches selektiv die Erfassungsgenauigkeit eines Genauigkeitsnotwendigkeitsbereiches oder einer Genauigkeitsnotwendigkeitsposition zu verbessern.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung erfasst ein Linearpositionssensor eine Position eines Erfassungsobjektes in einer Wegrichtung. Das Erfassungsobjekt ist derart organisiert, dass mehrere Magnete entlang der Wegrichtung zueinander beabstandet sind und benachbarte Magnetpolflächen der Magnete zueinander entgegengesetzte Pole aufweisen. Ein Linearpositionssensor enthält einen Detektor und einen Signalprozessor.
Der Detektor ist innerhalb einer Lücke in einer Lückenrichtung in Bezug auf Magnetpolflächen der Magnete angeordnet. Der Detektor beschafft ein Sinussignal, das eine Sinusfunktion repräsentiert, und ein Kosinussignal, das eine Kosinusfunktion repräsentiert, als Erfassungssignale von den Positionen der Magnete entsprechenden Phasen auf der Grundlage einer Änderung eines Magnetfeldes, das von den Magneten entsprechend einer Bewegung des Detektors relativ zu dem Erfassungsobjekt in der Wegrichtung empfangen wird.
Der Signalprozessor beschafft das Sinussignal und das Kosinussignal von dem Detektor. Der Signalprozessor erzeugt auf der Grundlage des Sinussignals und des Kosinussignals ein Arkustangenssignal, das eine Arkustangensfunktion repräsentiert und einer Weggröße des Erfassungsobjektes relativ zu dem Detektor entspricht, und beschafft das Arkustangenssignal als ein Positionssignal, das eine Position des Erfassungsobjektes angibt.
Gemäß Obigem wird es durch Ändern der Konfiguration des Erfassungsobjektes möglich, Magnetfelder, die durch den Detektor von den Magneten empfangen werden, einzustellen bzw. anzupassen. Daher ist es möglich, nicht nur die Erfassungsgenauigkeit des gesamten Wegbereiches, sondern auch innerhalb des gesamten Wegbereiches selektiv die Erfassungsgenauigkeit in dem Genauigkeitsnotwendigkeitsbereich oder bei der Genauigkeitsnotwendigkeitsposition zu verbessern.
Figurenliste
Die obigen und weiteren Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der folgenden detaillierten Beschreibung mit Bezug auf die zugehörigen Zeichnungen deutlich. Es zeigen:

1 ein Konfigurationsdiagramm eines Systems, das einen Linearpositionssensor gemäß einer ersten Ausführungsform verwendet;
2 ein Diagramm, das einen Fall zeigt, in dem sich ein Erfassungsobjekt entlang einer geraden Linie bzw. rückwärts und vorwärts bewegt;
3 ein Diagramm, das einen Fall zeigt, in dem das Erfassungsobjekt unendlich bzw. vor und zurück rotiert;
4 eine Außenansicht des Linearpositionssensors gemäß der ersten Ausführungsform;
5 eine perspektivische Explosionsansicht von Teilen, die ein Magneterfassungssystem bilden, das ein magnetoresistives Element verwendet;
6 ein Diagramm, das eine Schaltungskonfiguration des Linearpositionssensors zeigt;
7 ein Diagramm, das Inhalte einer Signalverarbeitung der in 6 gezeigten Schaltungskonfiguration zeigt;
8 ein Diagramm, das ein Positionssignal in Abhängigkeit von einer Weggröße des Erfassungsobjektes zeigt;
9 ein Diagramm, das eine Konfiguration des Erfassungsobjektes gemäß der der ersten Ausführungsform zeigt;
10 ein Diagramm, das einen Fehler in Abhängigkeit von der Weggröße des in 9 gezeigten Erfassungsobjektes zeigt;
11 ein Diagramm, das als ein Vergleichsbeispiel eine Konfiguration eines Erfassungsobjektes zeigt, das sich von demjenigen in 9 unterscheidet;
12 ein Diagramm, das einen Fehler in Abhängigkeit von der Weggröße des in 11 gezeigten Erfassungsobjektes zeigt;
13 ein Diagramm, das ein Vergleichsbeispiel zeigt, bei dem eine bestimmte Genauigkeit an einer Schaltposition bzw. Wechselposition zwischen zwei speziellen Bereichen notwendig ist bzw. benötigt wird;
14 ein Diagramm, das eine Konfiguration des Erfassungsobjektes gemäß einer zweiten Ausführungsform zeigt;
15 ein Diagramm, das einen Fehler in Abhängigkeit von der Weggröße des in 14 gezeigten Erfassungsobjektes zeigt;
16 ein Diagramm, das als ein Vergleichsbeispiel eine Konfiguration eines Erfassungsobjektes zeigt, das sich von demjenigen in 14 unterscheidet;
17 ein Diagramm, das einen Fehler in Abhängigkeit von der Weggröße des in 16 gezeigten Erfassungsobjektes zeigt;
18 ein Diagramm, das als ein Vergleichsbeispiel zeigt, bei dem die Höhen jeweiliger Oberflächen von Magnetpolen gleich sind;
19 ein Diagramm, das einen Fehler in Abhängigkeit von der Weggröße des in 18 gezeigten Erfassungsobjektes zeigt;
20 ein Diagramm, das eine Modifikation zeigt, bei der es drei Magnete gibt;
21 ein anderes Diagramm, das eine Modifikation Fall zeigt, bei der es drei Magnete gibt;
22 ein Diagramm, das eine Konfiguration des Erfassungsobjektes gemäß einer dritten Ausführungsform zeigt;
23 ein Diagramm, das einen Fehler in Abhängigkeit von der Weggröße des in 22 gezeigten Erfassungsobjektes zeigt;
24 ein Diagramm, das als ein Vergleichsbeispiel eine Konfiguration eines Erfassungsobjektes zeigt, das sich von demjenigen der 22 unterscheidet;
25 ein Diagramm, das einen Fehler in Abhängigkeit von der Weggröße des in 24 gezeigten Erfassungsobjektes zeigt;
26 ein Diagramm, das ein Vergleichsbeispiel zeigt, bei dem die Breiten jeweiliger Oberflächen der Magnetpole gleich sind;
27 ein Diagramm, das einen Fehler in Abhängigkeit von der Weggröße des in 26 gezeigten Erfassungsobjektes zeigt;
28 ein Diagramm, das Magnetvektoren des Erfassungsobjektes gemäß der dritten Ausführungsform zeigt;
29 ein Diagramm, das Fehler vor und nach einer Ursprungskorrektur in dem in 28 gezeigten Erfassungsobjekt zeigt;
30 ein Diagramm, das als ein Vergleichsbeispiel den Magnetvektor in einem Fall zeigt, in dem die Breiten jeweiliger Oberflächen der Magnetpole gleich sind;
31 ein Diagramm, das Fehler vor und nach einer Ursprungskorrektur in dem in 30 gezeigten Vergleichsbeispiel zeigt;
32 ein Diagramm, das eine Modifikation zeigt, bei der Magnete in nicht gleichen Abständen bzw. Intervallen angeordnet sind;
33 ein Diagramm, das eine Modifikation zeigt, bei der jeweilige Magnete unterschiedliche Höhen aufweisen;
34 ein Diagramm, das einen Sensor-Chip gemäß einer vierten Ausführungsform zeigt;
35 ein Diagramm, das einen Fehler in Abhängigkeit von der Weggröße in dem in 34 gezeigten Sensor-Chip zeigt;
36 ein Diagramm, das ein Vergleichsbeispiel zeigt, bei dem eine Richtung des Sensor-Chips parallel zu einer Lückenrichtung ist;
37 ein Diagramm, das einen Fehler in Abhängigkeit von der Weggröße des in 36 gezeigten Sensor-Chips zeigt;
38 ein Diagramm, das eine Konfiguration der jeweiligen Magnete gemäß einer fünften Ausführungsform zeigt;
39 ein Diagramm, das als eine Modifikation einen Fall einer Abstufungsmagnetisierung zeigt;
40 ein Diagramm, das als eine Modifikation einen Fall einer mehrpoligen Magnetisierung zeigt;
41 ein Diagramm, das als eine Modifikation einen Fall einer Magnetisierung in nicht gleichen bzw. ungleichen Abständen zeigt;
42 ein Diagramm, das als eine Modifikation einen Fall einer Gestaltänderung eines Kunststoffmagneten zeigt;
43 ein weiteres Diagramm, das eine Modifikation einer Gestaltänderung eines Kunststoffmagneten zeigt;
44 ein Diagramm, das in dem oberen Teil eine Konfiguration des Erfassungsobjektes gemäß einer sechsten Ausführungsform zeigt und in dem unteren Teil ein Vergleichsbeispiel einer Konfiguration zeigt, bei der jeweilige Magnetpole in dieselbe Richtung orientiert sind;
45 ein Diagramm, das eine Konfiguration des Erfassungsobjektes gemäß einer siebten Ausführungsform zeigt;
46 ein Diagramm, das eine Modifikation zeigt, bei der ein Hilfsmagnet verwendet wird;
47 ein Diagramm, das eine Modifikation zeigt, bei der Hilfsmagnete an Positionen zwischen drei Magneten verwendet werden;
48 ein Diagramm, das eine Modifikation zeigt, bei der mehrpolige Hilfsmagnete verwendet werden;
49 ein weiteres Diagramm, das eine Modifikation zeigt, bei der mehrpolige Hilfsmagnete verwendet werden;
50 ein Diagramm, das ein Vergleichsbeispiel zeigt, bei dem die Breiten jeweiliger Oberflächen der Magnetpole gleich sind;
51 ein Diagramm, das eine Konfiguration eines Erfassungsobjektes gemäß einer achten Ausführungsform zeigt;
52 ein Diagramm, das einen Fehler in Abhängigkeit von der Weggröße zeigt, wenn das Erfassungsobjekt einen Schaft bzw. eine Welle aufweist;
53 ein Diagramm, das als ein Vergleichsbeispiel einen Fehler in Abhängigkeit von der Weggröße zeigt, wenn das Erfassungsobjekt keinen Schaft bzw. keine Welle aufweist;
54 ein Diagramm, das einen Fehler in Abhängigkeit von einer Schaftlänge bzw. Wellenlänge bei einem maximalen Weg zeigt;
55 ein Diagramm, das einen Konfiguration eines Erfassungsobjektes gemäß einer neunten Ausführungsform zeigt;
56 ein Diagramm, das einen Fehler in Abhängigkeit von der Weggröße zeigt, wenn ein Joch einen Vorsprung aufweist;
57 ein Diagramm, das als ein Vergleichsbeispiel einen Fehler in Abhängigkeit von der Weggröße zeigt, wenn das Joch keinen Vorsprung aufweist;
58 ein Diagramm, das einen Fall zeigt, in dem das Erfassungsobjekt mehrere Magnete aufweist;
59 eine perspektivische Ansicht, die eine Konfiguration eines Erfassungsobjektes gemäß einer zehnten Ausführungsform zeigt;
60 eine Vorderansicht des in 59 gezeigten Erfassungsobjektes;
61 eine obere Ansicht des in 59 gezeigten Erfassungsobjektes;
62 ein Diagramm, das einen Fehler in Abhängigkeit von der Weggröße in dem Fall des in 59 gezeigten Erfassungsobjektes zeigt; und
63 ein Diagramm, das einen Fehler in Abhängigkeit von der Weggröße zeigt, wenn ein Montageabschnitt auf der Seite nahe bei einem zweiten Magneten angeordnet ist.

Beschreibung der Ausführungsformen
Im Folgenden werden mehrere Ausführungsformen zum Ausführen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. In jeder der Ausführungsformen werden Teile, die denjenigen, die bereits in einer vorhergehenden Ausführungsform beschrieben wurden, entsprechen, mit denselben Bezugszeichen bezeichnet, und deren Beschreibung wird gegebenenfalls nicht wiederholt. In einem Fall, in dem nur ein Teil der Konfiguration in einer Ausführungsform beschrieben wird, kann hinsichtlich der übrigen Teile der Ausführungsform Bezug auf eine vorhergehende Ausführungsform genommen werden. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die ausdrücklich beschriebenen Kombinationen der Ausführungsformen beschränkt, sondern kann auch Kombinationen von Ausführungsformen enthalten, die nicht explizit als kombinierbar beschrieben sind.
Erste Ausführungsform
Im Folgenden wird die erste Ausführungsform mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. Der Linearpositionssensor gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist ein Sensor, der eine Position eines Erfassungsobjektes in einer Wegrichtung erfasst. Das Erfassungsobjekt ist beispielsweise eine bewegliche Komponente, die an einem Fahrzeug montiert ist. Im Folgenden wird der Linearpositionssensor einfach als Sensor bezeichnet.
Wie es in 1 gezeigt ist, wird ein Sensor 100 in einem System zu Steuern eines Geschwindigkeitsreduzierers in einem Fahrzeug verwendet. Der Geschwindigkeitsreduzierer enthält einen Aktuator 10, ein Getriebe 11 und eine Antriebseinheit 12. Der Aktuator 10 wird durch eine ECU (elektronische Steuerungseinheit) 200 gesteuert. Der Aktuator 10 dreht das Zahnrad 11 des Geschwindigkeitsreduzierers unter Steuerung der ECU 200. Die Antriebseinheit 12 ist eine Komponente, die durch Rotation des Zahnrades 11 betrieben wird. Die Antriebseinheit 12 enthält ein Erfassungsobjekt, das sich innerhalb eines bestimmten Wegbereichs bewegt.
Der Sensor 100 erfasst eine derzeitige Position des Erfassungsobjektes, das sich entlang der Wegrichtung bewegt. Insbesondere erfasst der Sensor 100 die derzeitige Position des Erfassungsobjektes durch Beschaffen bzw. Erlangen eines Signals, das proportional zu der Weggröße des Erfassungsobjektes ist. Die ECU 200 beschafft die derzeitige Position des Erfassungsobjektes von dem Sensor 100. Die ECU 200 führt das Erfassungsergebnis des Sensors 100 einer Steuerung des Aktuators 10 zu.
Wie es in 2 gezeigt ist, kann sich ein Erfassungsobjekt 150 entlang einer geraden Linie bzw. in der Wegrichtung rückwärts und vorwärts bzw. vor und zurück bewegen. Wie es in 3 gezeigt ist, kann sich das Erfassungsobjekt 150 auch drehen bzw. drehend entlang der Wegrichtung bewegen. Das Erfassungsobjekt 150 kann sich innerhalb eines speziellen Winkels entlang der Wegrichtung drehen.
Das Erfassungsobjekt 150 enthält mehrere Magnete 151 bis 153. Die jeweiligen Magnete 151 bis 153 sind entlang der Wegrichtung zueinander beabstandet. Die jeweiligen Magnete 151 bis 153 sind derart angeordnet, dass benachbarte Magnetpolflächen 154 bis 156 eine zueinander entgegengesetzte Polarität aufweisen.
Wie es in 4 gezeigt ist, enthält der Sensor 100 eine Gehäuse 101, das durch Formgießen eines Harzmaterials wie beispielsweise PPS (Polyphenylensulfid) oder Ähnlichem ausgebildet wird. Das Gehäuse 101 weist einen Spitzenabschnitt 102 auf der Seite des Erfassungsobjektes 150, einen Flanschabschnitt 103, der an einemumgebenden Mechanismus fixiert wird, und einen Verbinderabschnitt 104 auf, mit dem ein Kabelbaum verbunden wird. Ein Erfassungsabschnitt ist innerhalb des Spitzenabschnittes 102 angeordnet.
Außerdem wird der Sensor 100 an dem umgebenden Mechanismus über den Flanschabschnitt 103 derart fixiert, dass der Spitzenabschnitt 102 eine vorbestimmte Lücke zu den jeweiligen Magnetpolflächen 154 bis 156 des Erfassungsobjektes 150 aufweist. Dementsprechend bewegt sich das Erfassungsobjekt 150 relativ zu dem Sensor 100.
Man beachte, dass die Position des Erfassungsobjektes 150 fest sein kann und sich der Sensor 100 entlang der Wegrichtung bewegen kann. Die Wegrichtung ist eine Richtung einer Relativbewegung zwischen dem Erfassungsobjekt 150 und dem Sensor 100. Daher ist der Wegbereich ein Relativbewegungsbereich zwischen dem Erfassungsobjekt 150 und dem Sensor 100.
Der Sensor 100 kann eine Magneterfassung verwenden, die ein magnetoresistives Element oder ein Hall-Element verwendet. In dem Fall einer Magneterfassung, die ein magnetoresistives Element verwendet, enthält der Sensor 100 einen geformten bzw. gegossenen IC-Abschnitt 105 und einen Kappenabschnitt 106, wie es in 5 gezeigt ist. Der geformte IC-Abschnitt 105 wird in den Kappenabschnitt 106 eingeführt. Diese werden in dem Spitzenabschnitt 102 des Gehäuses 101 untergebracht.
Der geformte IC-Abschnitt 105 und der Kappenabschnitt 106 sind einstückig bzw. als Einheit ausgebildet. Ein Hauptabschnitt des geformten IC-Abschnittes 105 wird in einem hohlen Abschnitt des Kappenabschnittes 106 positioniert. Der Kappenabschnitt 106 fixiert die Position des geformten IC-Abschnittes 105 innerhalb des Gehäuses 101.
Der geformte IC-Abschnitt 105 enthält einen Anschlussrahmen, einen Verarbeitungsschaltungs-Chip, einen Sensor-Chip und einen Harzformabschnitt (nicht gezeigt). Der Anschlussrahmen weist mehrere Leitungen bzw. Anschlüsse 107 bis 110 auf. Die Anschlüsse 107 bis 110 entsprechen einem Stromversorgungsanschluss 107, an den eine Stromversorgungsspannung angelegt wird, einem Masseanschluss 108, an den eine Massespannung angelegt wird, einem ersten Ausgangsanschluss 109 und einen zweiten Ausgangsanschluss 110 zum Ausgeben von Signalen. Mit anderen Worten, es gibt für die Stromversorgung, die Masse und die Signale vier Anschlüsse 107 bis 110. Ein Anschluss wird mit einem Ende der jeweiligen Anschlüsse 107 bis 110 verbunden. Ein Anschluss wird in dem Verbinderabschnitt 104 des Gehäuses 101 angeordnet. Ein Anschluss wird außerdem mit einem Kabelbaum verbunden.
Der Verarbeitungsschaltungs-Chip und der Sensor-Chip werden an dem Anschlussrahmen mittels eines Klebemittels oder Ähnlichem montiert. Der Verarbeitungsschaltungs-Chip weist einen Schaltkreis zum Verarbeiten von Signalen des Sensor-Chips auf. Der Sensor-Chip enthält ein magnetoresistives Element, dessen Widerstandswert sich ändert, wenn es durch ein Magnetfeld von der Außenseite beeinflusst wird. Das magnetoresistive Element ist beispielsweise ein AMR, GMR oder TMR.
Der Harzformabschnitt dichtet einen Teil des Anschlussrahmens, den Verarbeitungsschaltungs-Chip und den Sensor-Chip derart ab, dass die Spitzenabschnitte der Anschlüsse 107 bis 110 freiliegen. Der Harzformabschnitt ist in einer Gestalt ausgebildet, die an dem hohlen Abschnitt des Kappenabschnittes 106 fixiert ist.
Wenn eine Magneterfassung, die Hall-Elemente verwendet, verwendet wird, weist der geformte IC-Abschnitt 105 einen Anschlussrahmen, einen IC-Chip und einen Harzformabschnitt auf. Der Anschlussrahmen enthält einen Inselabschnitt, an dem ein IC-Chip montiert ist. Der Inselabschnitt ist derart angeordnet, dass ein Flächenabschnitt parallel zu der Wegrichtung des Erfassungsobjektes 150 ist. Der IC-Chip weist mehrere Hall-Elemente und einen Signalverarbeitungsschaltungsabschnitt auf. D.h., das Magneterfassungssystem, das ein Hall-Element verwendet, verwendet eine EinzelChip-Konfiguration. Es können mehrere Hall-Elemente aus mehreren Chips bestehen. Die Art der Chipkonfiguration für die Elemente und die Schaltungen kann geeignet ausgewählt werden.
Im Folgenden wird die Schaltungskonfiguration, die in dem Sensor-Chip und dem Verarbeitungsschaltungs-Chip oder dem IC-Chip ausgebildet ist, beschrieben. Wie es in 6 gezeigt ist, sind der Sensor 100 und die ECU 200 über einen Kabelbaum 300 elektrisch verbunden. Wie es oben beschrieben ist, weist der geformte IC-Abschnitt 105 vier Anschlüsse bzw. Leitungen 107 bis 110 auf, so dass der Kabelbaum 300 aus vier Kabeln besteht.
Die ECU 200 ist eine elektronische Steuerungsvorrichtung, die eine Stromquelle bzw. elektrische Leistungsquelle 201, eine Steuerung 202 und eine Erdungseinheit 203 enthält. Die Stromquelle 201 ist eine Schaltung, die eine Quellenspannung an den Sensor 100 anlegt. Die Steuerung 202 ist eine Schaltung, die eine vorbestimmte Steuerung entsprechend einem Positionssignal durchführt, das von dem Sensor 100 eingegeben wird. Man beachte, dass die Steuerung 202 auch als jeweilige Schaltung entsprechend den jeweiligen Ausgangsanschlüssen 109 und 110 ausgebildet sein kann. Die Erdungseinheit bzw. Masseeinheit 203 ist eine Schaltungseinheit zum Einstellen der Massespannung des Sensors 100.
Der Sensor 100 enthält einen Detektorabschnitt 111 und einen Signalprozessorabschnitt 112. Der Detektorabschnitt 111 enthält einen Sensor-Chip. Der Signalprozessorabschnitt 112 ist in dem Verarbeitungsschaltungs-Chip angeordnet. Der Detektorabschnitt 111 und der Signalprozessorabschnitt 112 werden auf der Grundlage der Quellenspannung, die an die ECU 200 angelegt wird, und der Massespannung betrieben.
Der Detektorabschnitt 111 ist mit einer Lücke in einer Lückenrichtung in Bezug auf die jeweiligen Magnetpolflächen 154 bis 156 der jeweiligen Magnete 151 bis 153 angeordnet. Der Detektorabschnitt 111 weist einen ersten Detektor 113 und einen zweiten Detektor 114 auf. Der erste Detektor 113 ist ausgelegt, ein erstes Erfassungssignal entsprechend der Position des Erfassungsobjektes 150 auszugeben. Der zweite Detektor 114 ist ausgelegt, ein zweites Erfassungssignal entsprechend der Position des Erfassungsobjektes 150 auszugeben. Jeder der Detektoren 113 und 114 weist dieselbe Konfiguration auf und gibt dasselbe Erfassungssignal aus.
Wie es in 7 gezeigt ist, weist jeder der Detektoren 113, 114 vier Magneterfassungselemente und ein Temperaturerfassungselement auf. Man beachte, dass 7 einen der Detektoren 113 und 114 zeigt. In der vorliegenden Ausführungsform ändert jedes Magneterfassungselement seinen Widerstandswert, wenn sich das Erfassungsobjekt 150 bewegt.
Jedes Magneterfassungselement beschafft einen Spannungswert entsprechend einer Änderung eines Widerstandswertes, wenn das magnetoresistive Element durch ein Magnetfeld beeinflusst wird. Die Detektoren 113 und 114 erzeugen jeweils mehrere Erfassungssignale unterschiedlicher Phasen aus den jeweiligen Spannungswerten. Die unterschiedlichen Erfassungssignale sind ein Sinussignal (sin θ), das eine Sinusfunktion repräsentiert, und ein Kosinussignal (cos θ), das eine Kosinusfunktion repräsentiert.
Ein magnetoresistives Element zum Beschaffen eines Sinussignals (sin θ) ist entlang der Lückenrichtung ausgebildet. Ein magnetoresistives Element zum Beschaffen eines Kosinussignals (cos θ) ist entlang der Wegrichtung ausgebildet. D.h., die Vorrichtungsausbildungsrichtungen unterscheiden sich um 90 Grad voneinander.
Eines der Magneterfassungselemente gibt ein Spannungssignal von Sin+ aus. Auf ähnliche Weise geben die anderen drei Magneterfassungselemente Sin-, Cos+ und Cos- als Spannungssignale aus. Die Spannungssignale Sin+ und Sin- sind sinusförmig und weisen zueinander entgegengesetzte Phasen auf. Die Spannungssignale Cos+ und Cos- sind Kosinussignale und weisen zueinander entgegengesetzte Phasen auf. Das Temperaturerfassungselement gibt ein Temperatursignal Temp aus.
Die Spannungssignale Sin+, Sin-, Cos+, Cos- und das Temperatursignal Temp werden sequenziell durch einen Multiplexer (MUX) geschaltet und einer Analogverarbeitung und einer AD-Wandlung unterzogen. Hier wird eine Differenz zwischen dem Spannungssignal Sin+ und dem Spannungssignal Sin- berechnet. Als Ergebnis wird Rauschen, das in den jeweiligen Spannungssignalen enthalten ist, entfernt, da das Spannungssignal Sin+ und das Spannungssignal Sin- entgegengesetzte Phasen aufweisen, und es wird ein Sinussignal (sin θ), das die doppelte Amplitude aufweist, beschafft bzw. erlangt. Auf ähnliche Weise wird ein Kosinussignal (cos θ) durch Berechnen einer Differenz zwischen dem Spannungssignal Cos+ und dem Spannungssignal Cos- beschafft bzw. erlangt.
Wenn sich das Erfassungsobjekt 150 in der Wegrichtung bewegt, ändert sich ein Magnetvektor der jeweiligen Magneterfassungselemente entsprechend der Änderung des Magnetfeldes, das von den jeweiligen Magneten 151 bis 153 empfangen wird. D.h., der Magnetvektor, der durch den Sensor-Chip empfangen wird, rotiert. Als Ergebnis beschaffen die Detektoren 113 und 114 ein Sinussignal und ein Kosinussignal als Erfassungssignale, die den Positionen der Magnete 151 bis 153 entsprechende Phasen aufweisen, auf der Grundlage von Änderungen der Magnetfelder, die von den Magneten 151 bis 153 empfangen werden, wenn sich die Magnete 151 bis 153 relativ zu dem Erfassungsobjekt 150 in der Wegrichtung bewegen. Jeder der Detektoren 113 und 114 gibt ein Erfassungssignal an den Signalprozessorabschnitt 112 aus.
Der Signalprozessorabschnitt 112 in 6 ist eine Schaltung, die das Erfassungssignal, das von dem Detektorabschnitt 111 eingegeben wird, verarbeitet. Der Signalprozessor 112 beschafft das Erfassungssignal von dem Detektorabschnitt 111 und beschafft bzw. ermittelt ein Positionssignal, das die Position des Erfassungsobjektes 150 angibt, auf der Grundlage des Erfassungssignals. Der Signalprozessorabschnitt 112 enthält einen ersten Prozessor 120, einen zweiten Prozessor 121 und einen Redundanzbestimmer 122.
Hier bilden der erste Detektor 113 und der erste Prozessor 120 ein erstes System. Außerdem bilden der zweite Detektor 114 und der zweite Prozessor 121 ein zweites System. Mit anderen Worten, die Detektoren 113 und 114 und die Prozessoren 120 und 121 bilden ein duales System.
Der erste Prozessor 120 empfängt das erste Erfassungssignal von dem ersten Detektor 113 und beschafft die Position des Erfassungsobjektes 150 auf der Grundlage des ersten Erfassungssignals. Der zweite Prozessor 121 empfängt das zweite Erfassungssignal von dem zweiten Detektor 114 und beschafft die Position des Erfassungsobjektes 150 auf der Grundlage des zweiten Erfassungssignals.
Jeder der Prozessoren 120 und 121 berechnet das Verhältnis (Signalwert des Kosinussignals) / (Signalwert des Sinussignals). Als Ergebnis wird ein Arkustangenssignal, das eine Arkustangensfunktion repräsentiert und sich mit einer konstanten Rate einer Erhöhung eines Signalwertes entsprechend der Position des Erfassungsobjektes 150 erhöht. Das Arkustangenssignal ist ein Signal, das der relativen Weggröße zwischen dem Erfassungsobjekt 150 und dem Detektorabschnitt 111 entspricht. Jeder der Prozessoren 120 und 121 beschafft das Arkustangenssignal als ein Positionssignal.
Wie es in 8 gezeigt ist, gibt der erste Prozessor 120 das Arkustangenssignal an die ECU 200 als ein erstes Positionssignal (O1) aus. Der zweite Prozessor 121 gibt an die ECU 200 ein zweites Positionssignal (O2) aus, das durch Invertieren des Arkustangenssignals beschafft bzw. erlangt wird. Wenn es keine Abnormität in dem Detektorabschnitt 111 oder dem Signalprozessorabschnitt 112 gibt, ergibt die Summe aus dem ersten Positionssignal von dem ersten Prozessor 120 und dem zweiten Positionssignal von dem zweiten Prozessor 121 einen konstanten Wert.
Der Redundanzbestimmer 122 in 6 ist eine Schaltung, die bestimmt, ob die Position des Erfassungsobjektes 105, die durch den ersten Prozessor 120 beschafft wird, und die Position des Erfassungsobjektes 150, die durch den zweiten Prozessor 121 beschafft wird, übereinstimmen. Wenn die Signalverarbeitung ergibt, dass die beiden Systeme übereinstimmen, gibt der Signalprozessorabschnitt 112 jedes der Positionssignale unverändert aus. Wenn die Signalverarbeitungsergebnisse der beiden Systeme nicht übereinstimmen, besteht die Möglichkeit, dass eine Abnormität in einem oder beiden der Systeme aufgetreten ist. In einem derartigen Fall gibt der Signalprozessorabschnitt 112 ein Abnormitätssignal, das eine Abnormität angibt, an die ECU 200 aus.
Die Signalverarbeitung kann beispielsweise wie in 7 gezeigt zusammengefasst werden. Ein analoger Prozess ist eine Verarbeitung, die mehrere Erfassungssignale erzeugt. Man beachte, dass der Detektorabschnitt 111 eine Funktion zum Erfassen einer Temperatur aufweisen kann. Informationen über die Temperatur werden für eine Korrektur der Temperatur Temp verwendet.
Das analog verarbeitete analoge Signal wird in ein digitales Signal AD-gewandelt und wird außerdem verarbeitet, um ein Arkustangenssignal zu erzeugen. Die Einstellungswerte, die in einem Speicher des Sensors 100 gespeichert werden, werden geeignet in dem analogen Prozess und der Arithmetikverarbeitung verwendet. Das Positionssignal, das durch die Arithmetikverarbeitung beschafft wird, wird an die ECU 200 entsprechend einem Ausgabeformat wie DAC, SENT, PWM oder Ähnlichem ausgegeben.
Man beachte, dass eine analoge Verarbeitung bzw. der analoge Prozess und eine Arithmetikverarbeitung durch den Signalprozessorabschnitt 112 durchgeführt werden. Daher sind ein A/D-Wandler und ein Speicher zum Durchführen der AD-Wandlung in dem Signalprozessorabschnitt 112 angeordnet. Das oben Beschriebene bildet die Konfiguration des Sensors 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform.
Im Folgenden wird eine Konfiguration des Erfassungsobjektes 150 gemäß der vorliegenden Ausführungsform beschrieben. Wie es in 9 gezeigt ist, enthält das Erfassungsobjekt 150 einen ersten Magnet 151, einen zweiten Magnet 152, einen dritten Magnet 153 und ein Joch 157. Das Joch 157 ist eine Magnetplatte, die eine Fläche 158 aufweist. Das Joch 157 ist an der beweglichen Komponente der Antriebseinheit 12 fixiert.
Der erste Magnet 151 weist eine erste Magnetpolfläche 154 eines N-Pols auf. Der zweite Magnet 152 weist eine zweite Magnetpolfläche 155 eines S-Pols auf. Der dritte Magnet 153 weist eine dritte Magnetpolfläche 156 eines N-Pols auf. Jeder der Magnete 151 bis 153 ist ein gesinterter Magnet. Das Material der Magnete 151 bis 153 ist beispielsweise ein Element einer seltenen Erde wie Ferrit, Neodym, Samarium-Kobalt und Ähnliches. Jeder der Magnete 151 bis 153 weist dieselbe Größe auf.
Jeder der Magnete 151 bis 153 ist auf der Oberfläche bzw. Fläche 158 des Joches 157 angeordnet, wobei jede der Magnetpolflächen 154 bis 156 zu dem Sensor 100 zeigt. Der zweite Magnet 152 ist an einer Position zwischen dem ersten Magnet 151 und dem dritten Magnet 153 angeordnet. Die Breite der Fläche 158 des Joches 157 ist in der y-Richtung dieselbe wie diejenige jedes der Magnete 151 bis 153. Man beachte, dass unter den Richtungen der Fläche 158 des Joches 157 die y-Richtung eine Richtung senkrecht zu der Wegrichtung ist.
Hier ist eine Position zwischen dem ersten Magnet 151 und dem dritten Magnet 153 als zwischen 0 Grad und 360 Grad definiert. Insbesondere wird die Position in der Wegrichtung von einer Mitte der Breite des ersten Magnets 151 zu einer Mitte der Breite des dritten Magnets 153 auf 0 Grad bis 360 Grad eingestellt. „360 Grad“ ist ein elektrischer Winkel. D.h., eine Größe des Wegs des Erfassungsobjektes 150 wird durch einen elektrischen Winkel repräsentiert. Daher wird der elektrische Winkel in eine Länge umgewandelt.
Hinsichtlich der Magnete 151 bis 153 unterscheiden sich ein erster Abstand x1 zwischen dem ersten Magnet 151 und dem zweiten Magnet 152 und ein zweiter Abstand x2 zwischen dem zweiten Magnet 152 und dem dritten Magnet 153 bzw. dessen Mitten voneinander. D.h., die Magnete 151 bis 153 sind in ungleichen Abständen angeordnet. In der vorliegenden Ausführungsform ist der erste Abstand x1 kleiner als der zweite Abstand x2.
Die Erfinder haben einen Fehler, der in einem idealen Positionssignal in der obigen Konfiguration enthalten ist, untersucht. Das ideale Positionssignal ist ein Signal, dessen Signalwert sich mit einer konstanten Rate einer Erhöhung entsprechend der Weggröße erhöht. Der Fehler ist eine Größe einer Abweichung von dem idealen Signalwert, der proportional zu der Weggröße ist. Der Fehler wird als ein Verhältnis der Weggröße des Erfassungsobjektes 150 zu einem vollen Skalenweg ausgedrückt. Der Fehler der obigen Konfiguration ist in 10 gezeigt.
Wie es in 10 gezeigt ist, ist der Fehler des Positionssignals, der dem ersten Abstand x1 entspricht, kleiner als der Fehler des Positionssignals, der dem zweiten Abstand x2 entspricht. D.h., der Wegbereich, der dem ersten Abstand x1 entspricht, weist eine höhere Erfassungsgenauigkeit als der Wegbereich auf, der dem zweiten Abstand x2 entspricht. Dieselben Ergebnisse werden erzielt, wenn die Lücke zwischen den jeweiligen Magnetpolflächen 154 bis 156 und dem Sensor 100 in der Lückenrichtung geändert wird.
Dieses kommt daher, dass das Magnetfeld, das in dem ersten Intervall bzw. Abstand x1 ausgebildet wird, und dem Magnetfeld, das in dem zweiten Intervall bzw. Abstand x2 ausgebildet wird, unausgeglichen sind. Wenn angenommen wird, dass der Genauigkeitsnotwendigkeitsbereich, in dem eine bestimmte Erfassungsgenauigkeit benötigt wird, der Wegbereich ist, der dem ersten Abstand x1 entspricht, kann gesagt werden, dass die Erfassungsgenauigkeit des Wegbereiches, der dem ersten Abstand x1 in dem gesamten Wegbereich entspricht, sich verbessert hat. Daher ist es möglich, die Erfassungsgenauigkeit des Genauigkeitsnotwendigkeitsbereiches in dem gesamten Wegbereich zu verbessern bzw. zu erhöhen.
Als ein Vergleichsbeispiel kann es einen Fall geben, bei dem wie in 11 gezeigt der zweite Abstand x2 etwas größer als der erste Abstand x1 ist. In einem derartigen Fall sind die Fehler in dem gesamten Wegbereich an den beiden Positionen unabhängig von der Lückendifferenz nahezu 0, wie es in 12 gezeigt ist.
Wenn angenommen wird, dass die Genauigkeitsnotwendigkeitspositionen, die eine bestimmte Erfassungsgenauigkeit benötigen, beispielsweise Weggrößen von etwa 6 mm und etwa 16 mm sind, kann gesagt werden, dass sich innerhalb des gesamten Wegbereiches die Erfassungsgenauigkeit an den beiden Positionen des Erfassungsobjektes 150 verbessert hat. Eine derartige Verbesserung ist in einem Fall verwendbar, in dem eine bestimmte Erfassungsgenauigkeit an Schaltpositionen, d.h. an einer Grenzposition zwischen einem ersten Bereich und einer mittleren Position (d.h. zwischen zwei speziellen Bereichen) sowie einer Grenzposition zwischen einem zweiten Bereich und der mittleren Position (d.h. zwischen zwei speziellen Bereichen) benötigt wird.
Wie es oben beschrieben ist, sind in der vorliegenden Ausführungsform die Magnete 151 bis 153 in ungleichen Intervallen bzw. Abständen angeordnet. Auf diese Weise können die Magnetfelder, die von den Magneten 151 bis 153 durch den Detektorabschnitt 111 des Sensors 100 empfangen werden auf unausgeglichene bzw. unbalancierte Weise eingestellt werden. Daher ist es möglich, innerhalb des gesamten Wegbereiches die Erfassungsgenauigkeit in dem Genauigkeitsnotwendigkeitsbereich oder an der Genauigkeitsnotwendigkeitsposition selektiv zu verbessern.
Zweite Ausführungsform
In der vorliegenden Ausführungsform werden hauptsächlich die sich von den Abschnitten der ersten Ausführungsform unterscheidenden Abschnitte beschrieben. Wie es in 14 gezeigt ist, enthält das Erfassungsobjekt 150 den ersten Magnet 151, den zweiten Magnet 152 und das Joch 157. Die Breite des Joches 157 in der Wegrichtung wird als diejenige von einem Ende des ersten Magnets 151 bis zu einem Ende des zweiten Magnets 152 gemessen.
In der Lückenrichtung unterscheiden sich unter Verwendung der Fläche 158 des Joches 157 als Bezug eine erste Höhe z1 der ersten Magnetpolfläche 154 des ersten Magnets 151 und eine zweite Höhe z2 der zweiten Magnetpolfläche 155 des zweiten Magnets 152 voneinander. In der vorliegenden Ausführungsform ist die erste Höhe z1 niedriger als die zweite Höhe z2. Die erste Höhe z1 beträgt beispielsweise 2 mm. Die zweite Höhe z2 beträgt beispielsweise 3 mm.
Die Erfinder haben einen Fehler in dem Positionssignal wie in der ersten Ausführungsform untersucht. Die Ergebnisse sind in 15 gezeigt. Wie es durch den Pfeil in 15 gezeigt ist, wird der Fehler bei einer Weggröße von 18 mm unabhängig von der Lückendifferenz gleich 0.
Gemäß einem Vergleichsbeispiel kann die erste Höhe z1 des ersten Magnets 151 auf höher als die zweite Höhe z2 des zweiten Magnets 152 eingestellt werden, wie es in 16 gezeigt ist. Die erste Höhe z1 beträgt beispielsweise 3 mm. Die zweite Höhe z2 beträgt beispielsweise 2 mm. Wie es durch den Pfeil in 17 angegeben ist, wird in diesem Fall der Fehler bei einer Weggröße von 11 mm unabhängig von der Lückendifferenz zu 0.
Gemäß einem anderen Vergleichsbeispiel, das in 18 gezeigt ist, kann die Höhe der Magnete 151, 152 gleich sein. Die Höhe der Magnete 151, 152 beträgt beispielsweise 3 mm. In einem derartigen Fall wird der Fehler bei einer Weggröße von 14 mm unabhängig von der Lückendifferenz zu 0, wie es durch den Pfeil in 19 angegeben ist.
Anhand der obigen Ergebnisse ist ersichtlich, dass die Positionen hoher Erfassungsgenauigkeit durch Ändern der Höhen der Magnete 151 und 152 eingestellt werden kann. Dieses kommt daher, dass das Magnetfeld, das durch den ersten Magnet 151 ausgebildet wird, und das Magnetfeld, dass durch den zweiten Magnet 152 ausgebildet wird, aufgrund der unterschiedlichen Höhen der Magnete 151 und 152 unausgeglichen sind. D.h., aufgrund der Höhendifferenz der Magnete 151 und 152 werden die Größen der Magnetkraft, die durch die Magnete 151 und 152 „absorbiert“ und „gelöst“ wird, unausgeglichen bzw. ungleich.
Wie es oben beschrieben ist, kann dadurch, dass die Höhen der Magnete 151 und 152 unterschiedlich zueinander ausgebildet werden, innerhalb des gesamten Wegbereiches die Erfassungsgenauigkeit einer speziellen Position in der Nähe des höheren Magneten 151, 152 verbessert werden. Daher ist es möglich, innerhalb des gesamten Wegbereiches die Erfassungsgenauigkeit der Genauigkeitsnotwendigkeitsposition selektiv zu verbessern.
Wie es in 20 gezeigt ist, kann alternativ das Erfassungsobjekt 150 den dritten Magnet 153 mit einer dritten Höhe z3 aufweisen. In einem derartigen Fall unterscheidet sich die Höhe von mindestens einer der Magnetpolflächen 154 bis 156 der Magnete 151 bis 153 von den anderen Höhen in der Lückenrichtung, wobei die Fläche 158 des Joches 157 als Bezug verwendet wird. Die zweite Höhe z2 des zweiten Magnets 152 ist beispielsweise höher als die Höhe des ersten Magnets 151 und die Höhe des dritten Magnets 153. Alternativ ist die zweite Höhe z2 des zweiten Magnets 152 niedriger als die Höhe des ersten Magnets 151 und die Höhe des dritten Magnets 153. Die erste Höhe z1 und die dritte Höhe z3 sind gleich. Man beachte, dass die Höhen der Magnete 151 bis 153 sich alle voneinander unterscheiden können.
Wie es in 21 gezeigt ist, können alternativ die drei Magnete 151 bis 153 unterschiedliche Höhen aufweisen und können in ungleichen Intervallen bzw. Abständen angeordnet sein. 21 zeigt einen Fall, in dem die zweite Höhe z2 des zweiten Magnets 152 höher als die Höhen des ersten Magnets 151 und des dritten Magnets 153 ist. Selbstverständlich kann die zweite Höhe z2 des zweiten Magnets 152 niedriger als die Höhen des ersten Magnets 151 und des dritten Magnets 153 sein, oder die Höhen der Magnete 151 bis 153 können sich alle voneinander unterscheiden.
Dritte Ausführungsform
In der vorliegenden Ausführungsform werden hauptsächlich die sich von den ersten und zweiten Ausführungsformen unterscheidenden Abschnitte beschrieben. Wie es in 22 gezeigt ist, weist das Erfassungsobjekt 150 drei Magnete 151 bis 153 und das Joch 157 auf.
Die Magnete 151 bis 153 sind in gleichen Intervallen bzw. Abständen angeordnet. Der Abstand von der Breitenmitte des ersten Magnets 151 zu der Breitenmitte des dritten Magnets 153 in der Wegrichtung beträgt beispielsweise 25 mm. Der Abstand von einem Ende des ersten Magnets 151 auf der Seite des zweiten Magnets 152 zu einem Ende des dritten Magnets 153 auf der Seite des zweiten Magnets 152 in der Wegrichtung beträgt beispielsweise 20 mm.
In der Wegrichtung unterscheidet sich mindestens eine Breite aus einer ersten Breite x3 der ersten Magnetpolfläche 154 des ersten Magnets 151, einer zweiten Breite x4 der zweiten Magnetpolfläche 155 des zweiten Magnets 152 und einer dritten Breite x5 der dritten Magnetpolfläche 156 des dritten Magnets 153 von den anderen Breiten. In der vorliegenden Ausführungsform ist die zweite Breite x4 kleiner als die erste Breite x3 und die dritte Breite x5. Die erste Breite x4 und die dritte Breite x5 sind gleich. Die zweite Breite x4 beträgt beispielsweise 3 mm. Die erste Breite x3 und die dritte Breite x5 betragen beispielsweise 5 mm.
Die Erfinder haben einen Fehler in dem Positionssignal wie in der ersten Ausführungsform untersucht. Die Ergebnisse sind in 23 gezeigt. Wie es in 23 gezeigt ist, verringert sich der Fehler teilweise im Verlauf des Wegbereichs und wird an bestimmten Positionen unabhängig von der Lückendifferenz zu null.
Als ein Vergleichsbeispiel kann wie in 24 gezeigt die zweite Breite x4 größer als die erste Breite x3 und die dritte Breite x5 sein. Die zweite Breite x4 beträgt beispielsweise 5 mm. Die erste Breite x3 und die dritte Breite x5 betragen beispielsweise 3 mm. Wie es in 25 gezeigt ist, wird in einem derartigen Fall der Fehler an einer speziellen Position in dem Weggrößenbereich zwischen 10 mm und 12 mm unabhängig von der Lückendifferenz zu null. In dem Weggrößenbereich von 0 mm bis 10 mm und von 12 mm bis 22 mm ist der Fehler jedoch groß, wenn die Lücke gleich 5 mm oder 7 mm ist.
Gemäß einem anderen Vergleichsbeispiel, das in 26 gezeigt ist, ist die Breite der Magnete 151 bis 153 dieselbe. Die Breite der Magnete 151 bis 153 beträgt beispielsweise 3 mm. In einem derartigen Fall ist der Fehler über den gesamten Wegbereich kleiner als derjenige in dem Vergleichsbeispiel der 24, wie es in 27 gezeigt ist.
Gemäß den obigen Ergebnissen wird der Magnetvektor stark zu dem zweiten Magnet 152 gezogen, wenn die zweite Breite x4 größer als die erste Breite x3 und die dritte Breite x5 ist, wodurch der Fehler in einem bestimmten Teil des Wegbereiches größer ist. Wenn andererseits die zweite Breite x4 kleiner als die erste Breite x3 und die dritte Breite x5 ist, wird der Magnetvektor weniger stark zu dem zweiten Magnet 152 gezogen. Als Ergebnis wird die Erfassungsgenauigkeit nicht nur in dem Weggrößenbereich von 10 mm bis 12 mm verbessert, sondern auch in dem Weggrößenbereich von 0 mm bis 10 mm und von 12 mm bis 22 mm.
Wie es oben beschrieben ist, ist es durch unterschiedliches Ausbilden der Breiten der Magnete 151 bis 153 in der Wegrichtung möglich, innerhalb des gesamten Wegbereiches selektiv die Erfassungsgenauigkeit des Genauigkeitsnotwendigkeitsbereiches zu verbessern.
Wie es in 28 gezeigt ist, gibt es eine Position zwischen dem ersten Magnet 151 und dem zweiten Magnet 152 in der Wegrichtung, bei der die Magnetvektoren in der Wegrichtung unabhängig von dem Lückenwert orientiert sind. Dasselbe gilt zwischen dem zweiten Magnet 152 und dem dritten Magnet 153 in der Wegrichtung.
Normalerweise wird der Sensor 100 an dem Fahrzeug derart montiert, dass ein Ursprung und Endpunkte des Erfassungsbereiches die Positionen sind, bei denen die Magnetvektoren in der Wegrichtung unabhängig von dem Lückenwert ausgerichtet sind, was zu einer Anordnungsverschiebung des Sensors 100 und/oder des Erfassungsobjektes 150 führen kann. Eine Anordnungsverschiebung führt zu einem Fehler in dem Positionssignal an dem Ursprung des Wegs. Man beachte, dass die Position in der Wegrichtung, bei der die Magnetvektoren in der Wegrichtung unabhängig von dem Lückenwert orientiert bzw. ausgerichtet sind, der Position entspricht, bei der die Lückencharakteristik verschwindet.
Daher wird eine Ursprungskorrektur durchgeführt, um den Fehler in dem Positionssignal an dem Ursprung des Wegs zu null zu machen. Die Ursprungskorrektur wird nach der Montage des Sensors 100 durchgeführt. Mittels Durchführung der Ursprungskorrektur wird ein Korrekturwert zu dem Positionssignal addiert, so dass der Fehler an dem Ursprung des Wegs zu null wird. Der Korrekturwert ist ein Offset-Wert des Positionssignals. Der Offset-Wert wird in einem Speicher der ECU 200 gespeichert. Der Offset-Wert kann auch in dem Speicher des Sensors 100 gespeichert werden.
Wenn beispielsweise eine Magnetschaltung derart ausgebildet ist, dass ein Fehler nicht berücksichtigt wird, tritt ein großer Fehler an dem Ursprung des Weges vor der Ursprungskorrektur auf, wie es in 28 gezeigt ist. Daher wird mittels Durchführung der Ursprungskorrektur der Fehler an dem Ursprung des Wegs zu 0. Je größer die Weggröße ist, umso größer wird jedoch der Fehler. Daher ist es schwierig, den nutzbaren Bereich des elektrischen Winkels zu erweitern. Wenn der nutzbare Bereich des elektrischen Winkels verbreitert wird, wird der Fehler sogar größer.
Wie es in 29 gezeigt ist, sind die Breiten der Magnete 151 bis 153 in der Wegrichtung gleich. Der Ursprung des Erfassungsbereiches wird auf eine Position zwischen dem ersten Magnet 151 und dem zweiten Magnet 152 eingestellt, und der Endpunkt des Erfassungsbereiches wird auf eine Position zwischen dem zweiten Magnet 152 und dem dritten Magnet 153 eingestellt. Wie es in 30 gezeigt ist, tritt in einem derartigen Fall vor der Ursprungskorrektur ein Fehler an dem Ursprung des Wegs auf, ist aber kleiner als derjenige, der in 28 gezeigt ist. Nach der Ursprungskorrektur wird der Fehler an dem Ursprung des Wegs gleich null. Die maximale Fehlerbreite ist auch kleiner als diejenige vor der Ursprungskorrektur. Dementsprechend können ähnliche Wirkungen wie mit der ersten Ausführungsform erzielt werden.
Wie es in 31 gezeigt ist, sind die Breiten der Magnete 151 und 153 auf beiden Seiten in der Wegrichtung größer als die Breite des zweiten Magnets 152. Als Ergebnis wird verhindert, dass die Magnetkraftlinien der Magnete 151 und 153 auf beiden Seiten in den zweiten Magnet 152 gezogen werden, so dass die Position, bei der die Magnetvektoren in der Wegrichtung ausgerichtet sind, sich auf beiden Seiten in Richtung der Magnete 151 und 153 verschiebt. Daher verschiebt sich der Ursprung des Erfassungsbereiches näher an den ersten Magnet 151 als die Zwischenposition zwischen dem ersten Magnet 151 und dem zweiten Magnet 152, und der Endpunkt des Erfassungsbereiches verschiebt sich näher an den dritten Magnet 153 als die Zwischenposition zwischen dem zweiten Magnet 152 und dem dritten Magnet 153. Da der verwendbare Bereich des elektrischen Winkels verbreitert wird, kann somit der Erfassungsbereich verbreitert werden. Man beachte, dass die Ursprungskorrektur auf dieselbe Weise wie oben beschreiben sogar dann durchgeführt werden kann, wenn das Erfassungsobjekt 150 (nur) zwei Magnete 151 und 152 aufweist.
Wie es in 32 gezeigt ist, können alternativ die drei Magnete 151 bis 153 unterschiedliche Breiten aufweisen und können in ungleichen Intervallen bzw. Abständen angeordnet sein. Außerdem können die Magnete 151 bis 153 unterschiedliche Höhen aufweisen.
Wie es in 33 gezeigt ist, können alternativ die drei Magnete 151 bis 153 unterschiedliche Breiten und unterschiedliche Höhen aufweisen.
Alternativ kann das Erfassungsobjekt 150 (nur) zwei Magnete 151, 152 aufweisen. In einem derartigen Fall sind die erste Breite x3 der ersten Magnetpolfläche 154 des ersten Magnets 151 und die zweite Breite x4 der zweiten Magnetpolfläche 155 des zweiten Magnets 152 in der Wegrichtung unterschiedlich. Außerdem können sich die Höhen der zwei Magnete 151 und 152 voneinander unterscheiden.
Vierte Ausführungsform
In der vorliegenden Ausführungsform werden hauptsächlich die sich von den ersten bis dritten Ausführungsformen unterscheidenden Abschnitte beschrieben. Wie es in 34 gezeigt ist, weist der Detektorabschnitt 111 einen Sensor-Chip 123 auf. Der Sensor-Chip 123 weist eine Oberfläche bzw. Fläche 124 auf, die parallel sowohl zu der Lückenrichtung als auch zu der Wegrichtung ist. Eine der Oberflächenrichtungen der Fläche 124 des Sensor-Chips 123 ist als eine einem Sinussignal entsprechende Richtung eingestellt.
Außerdem ist der Sensor-Chip 123 an dem Detektorabschnitt 111 derart fixiert, dass diese eine Richtung in Bezug auf die Wegrichtung oder die Lückenrichtung geneigt ist. D.h., der Sensor-Chip 123 ist um einen bestimmten Winkel gedreht.
Die Erfinder haben einen Fehler in dem Positionssignal wie in der obigen ersten Ausführungsform untersucht. Als Erfassungsobjekt 150 wurden drei Magnete 151 bis 153, die in gleichen Intervallen bzw. Abständen angeordnet sind, verwendet. Die Ergebnisse sind in 35 gezeigt. Wie es in 35 gezeigt ist, hat sich der Fehler in dem Erfassungsbereich über dem gesamten Wegbereich unabhängig von der Lückendifferenz verringert. Außerdem ist eine Startposition des Erfassungsbereiches zu einer Seite verschoben, in der die Weggröße länger bzw. größer ist, im Vergleich zu einer Konfiguration, bei der Sensor-Chip 123 nicht gedreht ist.
Wie es in 36 gezeigt ist, kann gemäß einem Vergleichsbeispiel eine Richtung des Sensor-Chips 123 parallel zu der Lückenrichtung sein. D.h., in dem Vergleichsbeispiel ist der Sensor-Chip 123 nicht gedreht. Wenn in einem derartigen Fall der Erfassungsbereich der Weggröße derselbe wie oben ist, wird der Fehler in der Nähe der Startposition des Erfassungsbereiches größer, und zwar bei jeder Größe der Lücke, wie es in dem Abschnitt in 37 gezeigt ist, der von der gestrichelten Linie umgeben ist.
Gemäß den obigen Ergebnissen kann gesagt werden, dass es durch Drehen des Sensor-Chips 123 möglich ist, den Erfassungsbereich zu einem Bereich mit einem kleinen Fehler innerhalb des gesamten Wegbereiches zu bewegen. Dieses kommt daher, dass die Phase der Erfassungsrichtung der jeweiligen Magneterfassungselemente ebenfalls mit der Drehung des Sensor-Chips 123 gedreht wird.
Wie es oben beschrieben ist, ist es durch Ändern der Orientierung des Sensor-Chips 123 möglich, innerhalb des gesamten Wegbereiches selektiv die Erfassungsgenauigkeit in dem Genauigkeitsnotwendigkeitsbereich zu verbessern.
Gemäß einer Modifikation kann die geneigte Orientierung des Sensor-Chips 123 in der Konfiguration, die in den jeweiligen obigen Ausführungsformen gezeigt ist, verwendet werden, oder diese kann in einer Konfiguration verwendet werden, in der die obigen Ausführungsformen kombiniert sind. Diese kann beispielsweise für einen Fall verwendet werden, bei dem zwei Magnete 151 und 152 verwendet werden, wenn die Höhen und Breiten der Magnete 151 bis 153 unterschiedlich sind, oder wenn die drei Magnete 151 bis 153 in ungleichen Intervallen bzw. Abständen angeordnet sind.
Fünfte Ausführungsform
In der vorliegenden Ausführungsform werden hauptsächlich die sich von den obigen Ausführungsformen unterscheidenden Abschnitte beschrieben. Wie es in 38 gezeigt ist, werden drei Magnete 151 bis 153 durch Magnetisieren eines Kunststoffmagnets 159 ausgebildet. Der Kunststoffmagnet 159 enthält beispielsweise Ferrit, Elemente einer seltenen Erde wie Neodym, Samarium-Kobalt und Ähnliches.
Der Kunststoffmagnet 159 ist ein Formharzprodukt, bei dem feine Magnetteilchen in ein Harzmaterial gemischt sind. Der Kunststoffmagnet 159 ist an dem Joch 157 fixiert. Jeder der Magnete 151 bis 153 wird durch polare anisotrope Magnetisierung magnetisiert. Die Magnete 151 bis 153 können auch als isotrope Magnete magnetisiert werden.
Wie es in 39 gezeigt ist, kann gemäß einer Modifikation jeder der Magnete 151 bis 153 einer Abstufungsmagnetisierung unterzogen werden. Die Abstufungsmagnetisierung ist eine Form einer Magnetisierung des Kunststoffmagnets 159 mit den Magneten 151 bis 153 derart, dass die Magnete 151 bis 153 unterschiedliche Dichten aufweisen. Da die Intensität der Magnetkraft unter den Magneten 151 bis 153 sich kontinuierlich ändert, ist es einfach, die Magnetkraft einzustellen bzw. anzupassen.
Wie es in 40 gezeigt ist, kann gemäß einer anderen Modifikation jeder der Magnete 151 bis 153 mehrfach polarisiert sein. Wie bei der Abstufungsmagnetisierung macht es dieses einfacher, die Magnetkraft einzustellen bzw. anzupassen.
Wie es in 41 gezeigt ist, können gemäß einer weiteren Modifikation die Magnete 151 bis 153 in ungleichen Intervallen bzw. Abständen in der Wegrichtung magnetisiert sein.
Wie es in 42 gezeigt ist, kann gemäß einer weiteren Modifikation der Kunststoffmagnet 159 derart ausgeformt werden, dass die Höhen der beiden Magnete 151 und 152 unterschiedlich sind. Da der Kunststoffmagnet 159 ein Harzformprodukt ist, können Magnete verschiedener Gestalten auf einfache Weise gebildet werden.
Wie es in 43 gezeigt ist, kann gemäß einer anderen Modifikation der Kunststoffmagnet 159 derart geformt werden, dass die drei Magnete 151 bis 153 unterschiedliche Breiten aufweisen.
Durch obige Bereitstellung der Magnete 151 bis 153 als Magnetisierung des Kunststoffmagnets 159 wird es einfach, die Magnetkräfte und Positionen der Magnete 151 bis 153 einzustellen. Außerdem kann der Kunststoffmagnet 159 mit sämtlichen obigen Ausführungsformen kombiniert werden, wie es in den 41 bis 43 gezeigt ist. Außerdem kann dieser in einer Konfiguration verwendet werden, in der die obigen Ausführungsformen kombiniert sind.
Sechste Ausführungsform
In der vorliegenden Ausführungsform werden hauptsächlich die sich von der ersten Ausführungsform unterscheidenden Abschnitte beschrieben. Wie es in dem oberen Teil der 44 gezeigt ist, steht ein Teil des ersten Magnets 151 von einem Ende 160 der Fläche 158 des Joches 157 entlang der Wegrichtung vor. Außerdem ist der erste Magnet 151 derart angeordnet, dass die erste Magnetpolfläche 154 senkrecht zu der Wegrichtung ist.
Ein Teil des dritten Magnets 153 steht entlang der Wegrichtung von einem anderen Ende 161 der einen Fläche 158 des Joches 157 vor, das entgegengesetzt zu dem einen Ende 160 ist. Außerdem ist der dritte Magnet 153 derart angeordnet, dass die dritte Magnetpolfläche 156 senkrecht zu der Wegrichtung ist.
Mit anderen Worten, die erste Magnetpolfläche 154 und die dritte Magnetpolfläche 156 weisen in der Wegrichtung zu der zweiten Magnetpolfläche 155 entgegengesetzte Pole auf, sind aber parallel zu der Lückenrichtung angeordnet. In einem derartigen Fall sind die benachbarten Magnetpolflächen 154 bis 156 ebenfalls derart angeordnet, dass sie entgegengesetzte Pole aufweisen. Die Magnete 151 bis 153 sind beispielsweise in ungleichen Intervallen bzw. Abständen in der Wegrichtung angeordnet. Außerdem weist der zweite Magnet 152 eine größere Höhe als der erste Magnet 151 und der dritte Magnet 153 auf.
Gemäß der obigen Konfiguration erstreckt sich der Magnetvektor, der von der ersten Magnetpolfläche 154 des ersten Magnets 151 ausgeht, entlang der Wegrichtung. Der Magnetvektor richtet sich graduell aufwärts, wenn er sich weiter von der ersten Magnetpolfläche 154 entfernt, und wird schließlich parallel zu der Lückenrichtung. Der Magnetvektor neigt sich dann in Bezug auf die Lückenrichtung und wird parallel zu der Wegrichtung. Danach wird der Magnetvektor zu dem Magnet 152 gezogen und neigt sich in Bezug auf die Wegrichtung. Der Magnetvektor, der von der dritten Magnetpolfläche 156 des dritten Magnets 153 ausgeht, verhält sich auf dieselbe Weise.
Dadurch kann ein Magnetvektor, der parallel zu der Lückenrichtung ist, außerhalb des ersten Magnets 151 erzeugt werden. Auf ähnliche Weise kann ein Magnetvektor, der parallel zu der Lückenrichtung ist, außerhalb des dritten Magnets 153 erzeugt werden. Daher erstreckt sich der Erfassungsbereich von der Position, bei der der Magnetvektor, der von dem ersten Magnet 151 ausgeht, parallel zu der Lückenrichtung wird, zu der Position, bei der der Magnetvektor, der von dem dritten Magnet 153 ausgeht, parallel zu der Lückenrichtung wird. Andererseits ist die Körpergröße des Erfassungsobjektes 150 in der Wegrichtung die Größe von der ersten Magnetpolfläche 154 zu der dritten Magnetpolfläche 156. Daher kann der Erfassungsbereich größer als die Körpergröße des Erfassungsobjektes 150 ausgebildet werden. Mit anderen Worten, das Erfassungsobjekt 150 kann kleiner sein, während der Erfassungsbereich beibehalten wird.
Wie es in dem unteren Teil der 44 gezeigt ist, sind gemäß einem Vergleichsbeispiel, bei dem die Magnetpolflächen 154 bis 156 der Magnete 151 bis 153 sämtlich in dieselbe Richtung orientiert sind, die Magnetvektoren, die von dem ersten Magnet 151 und dem dritten Magnet 153 ausgehen, parallel zu der Lückenrichtung. Daher sind ein Teil des ersten Magnets 151, ein Teil des dritten Magnets 153 und ein Teil des Joches 157 außerhalb des Magnetvektors positioniert. Somit ist der Erfassungsbereich in dem Vergleichsbeispiel kleiner als die Körpergröße des Erfassungsobjektes 150.
Wie es oben beschrieben ist, kann die Körpergröße des Erfassungsobjektes 150 durch Anordnen der ersten Magnetpolfläche 154 des ersten Magnets 151 und der Magnetpolfläche 156 des dritten Magnets 153 parallel zu der Lückenrichtung verringert werden.
Gemäß einer Modifikation kann eine Verringerung der Größe des Erfassungsobjektes 150 in der Konfiguration der jeweiligen Ausführungsformen verwendet werden, oder in einer Konfiguration, in der die obigen Ausführungsformen kombiniert sind. Es können beispielsweise die Höhen der Magnete 151 bis 153 gleich sein. Es können die Breiten der Magnete 151 bis 153 jeweils unterschiedlich sein. Außerdem kann diese für eine Konfiguration verwendet werden, bei der die Orientierung der Sensor-Chips 123 geändert ist, oder für eine Konfiguration, bei der der Kunststoffmagnet 159 magnetisiert ist, um als die Magnete 151 bis 153 zu dienen.
Siebte Ausführungsform
In der vorliegenden Ausführungsform werden hauptsächlich die sich von obigen Ausführungsformen unterscheidenden Abschnitte beschrieben. Wie es in 45 gezeigt ist, enthält das Erfassungsobjekt 150 den ersten Magnet 151, den zweiten Magnet 152, einen ersten Hilfsmagnet 162 und einen zweiten Hilfsmagnet 163.
Der erste Hilfsmagnet 162 ist an einer Position auf der Seite des ersten Magnets 151 zwischen dem ersten Magnet 151 und dem zweiten Magnet 152 angeordnet. Der erste Hilfsmagnet 162 wirft das Magnetfeld, das der ersten Magnetpolfläche 154 des ersten Magnets 151 entspricht, zurück.
Der zweite Hilfsmagnet 163 ist auf einer Position auf der Seite des zweiten Magnets 152 zwischen dem ersten Magnet 151 und dem zweiten Magnet 152 angeordnet. Der zweite Hilfsmagnet 163 wirft das Magnetfeld, das der zweiten Magnetpolfläche 155 des zweiten Magnets 152 entspricht, zurück.
Außerdem ist die Höhe der Hilfsmagnete 151 und 152 dieselbe wie diejenige der Magnete 151 und 152. Die Breite der Hilfsmagnete 151, 152 in der Wegrichtung ist kleiner als die Breite der Magnete 151, 152. Die Hilfsmagnete 151 und 152 können andere Größen aufweisen, solange wie der Magnetpfad zwischen diesen durch die Magnete 151 und 152 eingestellt werden kann.
Wenn die Magnete 151 und 152 voneinander getrennt angeordnet sind, wird es schwierig, einen Magnetpfad zwischen den Magneten 151 und 152 auszubilden. Dieses beeinflusst außerdem die Erfassungsgenauigkeit innerhalb des Genauigkeitsnotwendigkeitsbereiches. Gemäß der obigen Konfiguration halten jedoch die Hilfsmagnete 151 und 152 den Magnetpfad zwischen dem ersten Magnet 151 und dem zweiten Magnet 152 aufrecht. Daher ist es möglich, die Erfassungsgenauigkeit in dem Genauigkeitsnotwendigkeitsbereich zu verbessern.
Wenn ein AMR als das magnetoresistive Element verwendet wird, beträgt der nutzbare elektrische Winkel 180 Grad. In dem Fall eines AMR können, wenn der Abstand zwischen den Magneten 151 und 152 vergrößert wird, um den Erfassungsbereich zu verbreitern, die Magnete 151 und 152 individuell eine geschlossene Schleife ausbilden, was es schwierig macht, einen Magnetpfad zwischen den Magneten 151 und 152 auszubilden. Durch Bereitstellen der Hilfsmagnete 151 und 152 zwischen den Magneten 151 und 152 zum Zurückwerfen des Magnetfeldes der geschlossenen Schleife kann jedoch der ursprüngliche Magnetpfad zwischen den Magneten 151 und 152 leicht ausgebildet werden.
Gemäß einer Modifikation kann auch nur ein dritter Hilfsmagnet 164 zwischen den Magneten 151, 152 angeordnet werden, wie es in 46 gezeigt ist. In einem derartigen Fall ist der N-Pol des dritten Hilfsmagnets 164 auf der Seite des ersten Magnets 151 angeordnet, und der S-Pol des dritten Hilfsmagnets 164 ist auf der Seite des zweiten Magnets 152 angeordnet.
Wie es in 47 gezeigt ist, kann gemäß einer anderen Modifikation, wenn das Erfassungsobjekt 150 drei Magnete 151 bis 153 enthält, der dritte Hilfsmagnet 164 zwischen dem ersten Magnet 151 und dem zweiten Magnet 152 angeordnet sein, und ein vierter Hilfsmagnet 165 kann zwischen dem zweiten Magnet 152 und dem dritten Magnet 153 angeordnet sein. In einem derartigen Fall wirft der dritte Hilfsmagnet 164 das Magnetfeld, das der ersten Magnetpolfläche 154 des ersten Magnets 151 entspricht, zurück und wirft das Magnetfeld, das der zweiten Magnetpolfläche 155 des zweiten Magnets 152 entspricht, zurück. Außerdem wirft der vierte Hilfsmagnet 165 das Magnetfeld, das der zweiten Magnetpolfläche 155 des zweiten Magnets 152 entspricht, zurück und wirft das Magnetfeld, das der dritten Magnetpolfläche 156 des dritten Magnets 153 entspricht, zurück. Selbstverständlich können mehrere der Hilfsmagnete 162 bis 165 an jeweiligen Positionen zwischen den Magneten 151 bis 153 angeordnet sein.
Gemäß einer anderen Modifikation können mehrpolige Magnete als dritter Hilfsmagnet 164 und vierter Hilfsmagnet 165 verwendet werden, wie es in 48 gezeigt ist. Der mehrpolige Magnet ist ein Magnet, der N- und S-Pole nicht nur in der Wegrichtung, sondern auch in der Lückenrichtung aufweist. Daher können die Neigung des Magnetvektors, der von dem ersten Magnet 151 ausgeht, und die Neigung des Magnetvektors, der in den zweiten Magneten 152 gezogen wird, in Bezug auf die Wegrichtung vergrößert werden. D.h., es ist möglich, zu verhindern, dass der Magnetvektor zwischen dem ersten Magnet 151 und dem zweiten Magnet 152 liegt. Dasselbe gilt für den Magnetvektor zwischen dem zweiten Magnet 152 und dem dritten Magnet 153. Daher kann die Erfassungsgenauigkeit innerhalb des Genauigkeitsnotwendigkeitsbereiches nicht nur dann, wenn die Lücke zwischen dem Sensor 100 und dem Erfassungsobjekt 150 groß ist, sondern auch dann, wenn die Lücke klein ist, verbessert werden.
Wie es in 49 gezeigt ist, kann außerdem jeder der Magnete 151 bis 153 und jeder der Hilfsmagnete 151 und 152 eine Kegelfläche bzw. geneigte Oberfläche mindestens als eine Oberfläche aufweisen, die dem benachbarten Magnet zugewandt ist. In jedem der Magnete 151 bis 153 ist die Breite der Magnetpolflächen 154 bis 156 in der Wegrichtung kleiner als die Breite der Fläche, an der das Joch 157 fixiert ist. D.h., die obere Seite jedes der Magnete 151 bis 153 ist kleiner als deren untere Seite. Im Gegensatz dazu weist jeder der Hilfsmagnete 151 und 152 eine Oberflächenbreite in der Wegrichtung auf, die auf der Seite des Sensors 100 größer als die Oberflächenbreite auf der Seite ist, auf der das Joch 157 fixiert ist. D.h., die obere Seite jedes der Hilfsmagnete 151, 152 ist größer als deren untere Seite. Jeder der Magnete 151 bis 153 und jeder der Hilfsmagnete 151, 152 ist beispielsweise eine abgestumpfte Pyramide mit quadratischer Grundfläche.
Dadurch können die Magnetvektoren zwischen dem ersten Magnet 151 und dem zweiten Magnet 152 sowie zwischen dem zweiten Magnet 152 und dem dritten Magnet 153 beliebig in der Lückenrichtung treiben. Mit anderen Worten, das Magnetfeld zwischen dem ersten Magnet 151 und dem zweiten Magnet 152 kann durch das Magnetfeld des dritten Hilfsmagnets 164 zurückgeworfen werden. Das Magnetfeld zwischen dem zweiten Magnet 152 und dem dritten Magnet 153 kann durch das Magnetfeld des vierten Hilfsmagnets 165 zurückgeworfen werden. Sogar wenn die Lücke zwischen dem Sensor 100 und dem Erfassungsobjekt 150 klein ist, können die Magnetflussdichte zwischen dem ersten Magnet 151 und dem zweiten Magnet 152, die Magnetflussdichte zwischen dem zweiten Magnet 152 und dem dritten Magnet 153 sowie wie die Magnetflussdichte oberhalb jedes der Hilfsmagnete 151 und 152 erhöht werden. Daher ist es möglich, die Erfassungsgenauigkeit in dem Genauigkeitsnotwendigkeitsbereich zu verbessern. Die in den 48 und 49 gezeigten Konfigurationen können auch verwendet werden, wenn das Erfassungsobjekt 150 (nur) den ersten Magnet 151, den zweiten Magnet 152 und den dritten Hilfsmagnet 164 enthält.
Wenn die Breiten der Magnete 151 bis 153 in der Wegrichtung wie in 50 gezeigt gleich sind, flacht sich der Magnetvektor mehr als ideal ab, da die Linien der Magnetkraft zwischen dem ersten Magnet 151 und dem zweiten Magnet 152 jeweils den kürzesten Pfad nehmen. D.h., der Magnetvektor ist entlang der Wegrichtung ausgerichtet. Dasselbe gilt für den Magnetvektor zwischen dem zweiten Magnet 152 und dem dritten Magnet 153. Daher kann mit der Konfiguration, die in 50 gezeigt ist, die benötigte Erfassungsgenauigkeit nur erzielt werden, wenn die Lücke zwischen dem Sensor 100 und dem Erfassungsobjekt 150 groß ist.
Der dritte Hilfsmagnet 164 der vorliegenden Ausführungsform entspricht einem ersten Hilfsmagnet, und der vierte Hilfsmagnet 165 entspricht einem zweiten Hilfsmagnet.
Gemäß einer Modifikation kann die Konfiguration, bei der das Erfassungsobjekt 150 die Hilfsmagnete 162 bis 165 aufweist, in der Konfiguration der jeweiligen obigen Ausführungsformen verwendet werden, oder kann in einer Konfiguration verwendet werden, bei der die obigen Ausführungsformen kombiniert sind. Wenn beispielsweise der Kunststoffmagnet 159 zur Erzielung der Magnete 151 bis 153 magnetisiert ist, können die Hilfsmagnete 162 bis 165 ebenfalls durch Magnetisierung an entsprechenden Positionen oder Abschnitten erzielt werden.
Achte Ausführungsform
In der vorliegenden Ausführungsform werden hauptsächlich die sich von den obigen Ausführungsformen unterscheidenden Teile beschrieben. Wie es in 51 gezeigt ist, enthält das Erfassungsobjekt 150 den ersten Magnet 151, den zweiten Magnet 152, das Joch 157 und einen Schaft bzw. eine Welle 166. Die Welle 166 ist eine magnetische bewegliche Komponente, die in der Antriebseinheit 12 enthalten ist.
Die Welle 166 ist in der Wegrichtung länger als das Joch 157. Die Länge der Welle 166 in der Wegrichtung beträgt beispielsweise 67 mm, und die Länge des Joches 157 beträgt beispielsweise 27 mm. Das Joch 157 ist an einer Außenumfangsfläche 167 der Welle 166 fixiert.
Wie in der ersten Ausführungsform haben die Erfinder Fehler in Positionssignalen untersucht, wenn das Joch 157 an der Welle 166 fixiert ist und wenn dieses nicht fixiert ist. Außerdem haben die Erfinder Änderungen des Fehlers bei der maximalen Weggröße (Wegtrecke) untersucht, wenn die Länge der Welle 166 geändert wurde. Diese Ergebnisse sind in den 52 bis 54 gezeigt.
Wie es in den 52 und 53 gezeigt ist, verursacht das Vorhandensein oder die Abwesenheit der Welle 166 einen Unterschied in dem Fehler am Ende des Wegbereiches. 54 zeigt den Fehler, wenn die Lücke gleich 6 mm ist. Der Fehler bleibt nahezu konstant, bis die Welle 166 die Länge des Joches 157 erreicht, wie es in 54 gezeigt ist. Wenn die Welle 166 länger als das Joch 157 wird, wird der Fehler jedoch kleiner.
Dieses kommt daher, dass die Magnetvektoren, die von den Magneten 151, 152 ausgehen, in einem Abschnitt der Welle 166 in der Nähe der Magnete 151, 152 absorbiert werden, wenn die Welle 166 in der Wegrichtung länger ist. Als Ergebnis erhöht sich die Krümmung des mit gestrichelter Linie in 51 gezeigten Magnetvektors auf ähnliche Weise wie die Krümmung des mit einer durchgezogenen Linie gezeigten Magnetvektors. D.h., der Bereich, in dem der Magnetvektor rotiert, wird breiter. Als Ergebnis wird der nutzbare Bereich des elektrischen Winkels verbreitert, und es kann der Erfassungsbereich verbreitert werden. Damit einhergehend wird außerdem der Vollskalenfehler ebenfalls in vorteilhafter Weise verringert.
Wie es oben beschrieben ist, ist es durch Fixieren des Joches 157 an der Welle 166 möglich, innerhalb des gesamten Wegbereiches selektiv die Erfassungsgenauigkeit in dem Genauigkeitsnotwendigkeitsbereich zu verbessern.
Gemäß einer Modifikation kann die Konfiguration, bei der das Joch 157 an der Welle 166 fixiert ist, für die Konfiguration der jeweiligen obigen Ausführungsformen verwendet werden, oder kann in einer Konfiguration verwendet werden, bei der die obigen Ausführungsformen kombiniert sind.
Neunte Ausführungsform
In der vorliegenden Ausführungsform werden hauptsächlich die sich von den obigen Ausführungsformen unterscheidenden Abschnitte beschrieben. Wie es in 55 gezeigt ist, enthält das Erfassungsobjekt 150 den zweiten Magnet 152 und das Joch 157. Das Joch 157 weist Vorsprünge 168, 169 auf. Die Vorsprünge 168, 169 sind in der Wegrichtung außerhalb des zweiten Magnets 152 positioniert. Die Vorsprünge 168 und 169 stehen von der Fläche 158 des Joches 157 entlang der Lückenrichtung vor.
Außerdem sind die Vorsprünge 168 und 169 in Bezug auf die Fläche 158 des Joches 157 höher als der zweite Magnet 152. Die Höhe des zweiten Magnets 152 in Bezug auf die Fläche 158 des Joches 157 beträgt beispielsweise 3 mm, und die Höhe der Vorsprünge 168 und 169 beträgt beispielsweise 6 mm.
Wie in der ersten Ausführungsform haben die Erfinder Fehler in den Positionssignalen untersucht, und zwar für den Fall, in dem das Joch 157 die Vorsprünge 168 und 169 aufweist, und für den Fall, in dem es diese nicht aufweist. Die Ergebnisse sind in den 56 und 57 gezeigt. Wie es in den 56 und 57 gezeigt ist, ist der Fehler an den Enden des Wegbereiches kleiner, wenn das Joch 157 die Vorsprünge 168 und 169 aufweist, als wenn es diese nicht aufweist.
Dieses kommt daher, dass der Magnetvektor, der in den zweiten Magnet 152 gezogen wird, in die Vorsprünge 168 und 169 gezogen wird. Als Ergebnis ändert sich die Krümmung des Magnetvektors, der durch die gestrichelte Linie in 55 gezeigt ist, ähnlich wie die Krümmung des Magnetvektors, der durch die durchgezogene Linie gezeigt ist. Als Ergebnis wird der nutzbare Bereich des elektrischen Winkels verbreitert, und es kann die Erfassungsgenauigkeit des gesamten Wegbereiches oder des Genauigkeitsnotwendigkeitsbereiches selektiv verbessert werden.
Gemäß einer Modifikation kann das Erfassungsobjekt 150 die beiden Magnete 151, 152 aufweisen, wie es in 58 gezeigt ist. In einem derartigen Fall ist der Vorsprung 168 außerhalb des ersten Magnets 151 angeordnet, und der Vorsprung 169 ist außerhalb des zweiten Magnets 152 angeordnet. Wenn das Erfassungsobjekt 150 die drei Magnete 151 bis 153 aufweist, ist der Vorsprung 169 außerhalb des dritten Magnets 153 angeordnet. Die Konfiguration, bei der das Joch 157 die Vorsprünge 168 und 169 aufweist, kann für eine andere Konfiguration aus den oben beschriebenen Ausführungsformen als für diejenige der sechsten Ausführungsform verwendet werden oder kann in einer Kombination der übrigen oben beschriebenen Konfigurationen verwendet werden.
Zehnte Ausführungsform
In der vorliegenden Ausführungsform werden hauptsächlich die sich von den obigen Ausführungsformen unterscheidenden Abschnitte beschrieben. Wie es in den 59 bis 61 gezeigt ist, enthält das Erfassungsobjekt 150 den ersten Magnet 151, den zweiten Magnet 152 und das Joch 157. Das Joch 157 weist einen Montageabschnitt 170 auf.
Der Montageabschnitt 170 ist ein Abschnitt des Joches 157 zwischen den Magneten 151 und 152, der senkrecht zu der Wegrichtung bzw. der Fläche 158 vorsteht. Der Montageabschnitt 170 lockert bzw. verringert eine Magnetsättigung in dem Abschnitt zwischen den Magneten 151 und 152 des Joches 157, d.h. dem Abschnitt, in dem eine Magnetsättigung wahrscheinlich auftritt.
Der Montageabschnitt 170 weist überdeckende Abschnitte 171 und 172 und einen Fixierungsabschnitt 173 auf. Die überdeckenden Abschnitte 171 und 172 sind Abschnitte, die sich in der vertikalen Richtung teilweise mit Abschnitten der Magnete 151 und 152 überdecken. Der überdeckende Abschnitt 171 überdeckt sich in der vertikalen Richtung mit dem Ende des ersten Magnets 151 auf der Seite des zweiten Magnets 152. Der überdeckende Abschnitt 172 überdeckt sich in der vertikalen Richtung mit dem Ende des zweiten Magnets 152 auf der Seite des ersten Magnets 151. Der Fixierungsabschnitt 173 ist ein Abschnitt, in dem ein Befestigungsloch 174 zur Fixierung an einer beweglichen Komponente der Antriebseinheit 12 oder Ähnlichem ausgebildet ist.
Die Erfinder haben den Unterschied der Positionsmagnetkraft zwischen dem Fall, in dem das Joch 157 den Montageabschnitt 170 zwischen den Magneten 151 und 152 aufweist, und dem Fall, in dem dieses nicht der Fall ist, wie in der ersten Ausführungsform untersucht. Die Ergebnisse sind in 62 gezeigt. Außerdem wurde der Unterschied in der Positionsmagnetkraft zwischen dem Fall, in dem das Joch 157 den Montageabschnitt 170 an der Position aufweist, die dem zweiten Magnet 152 entspricht, und dem Fall untersucht, in dem der Montageabschnitt 170 nicht vorhanden ist. Die Ergebnisse sind in 63 gezeigt.
Wie es in 62 gezeigt ist, ist der Unterschied in der Positionsmagnetkraft zwischen dem Fall, in dem das Joch 157 den Montageabschnitt 170 zwischen den Magneten 151 und 152 aufweist, und dem Fall, in dem das Joch 157 den Montageabschnitt 170 nicht aufweist, über den Wegbereich nahezu konstant. Dieses kommt daher, dass die Querschnittsfläche des Joches 157 zwischen den Magneten 151 und 152 durch den Montageabschnitt 170 vergrößert wird, wodurch ein Teil der Magnetkraftlinien von dem zweiten Magnet 152 zu dem ersten Magnet 151 über den Montageabschnitt 170 fließt, wie es durch den Pfeil in den 60 und 61 angegeben ist. Somit kann der Montageabschnitt 170 eine Magnetsättigung zwischen den Magneten 151 und 152 des Joches 157 verringern. Da der Montageabschnitt 170 überdeckende Abschnitte 171 und 172 aufweist, können die Magnetkraftlinien leicht in den Montageabschnitt 170 gezogen werden, was ebenfalls wirksam beim Verhindern einer Magnetsättigung ist.
Wie es in 63 gezeigt ist, erhöht sich die Differenz in der Positionsmagnetkraft zwischen dem Fall, in dem das Joch 157 den Montageabschnitt 170 an der Position aufweist, die dem zweiten Magnet 152 entspricht, und dem Fall, in dem dieser nicht vorhanden ist, an der Position, die dem zweiten Magnet 152 entspricht. D.h., da die Magnetkraftlinien eine Tendenz aufweisen, zu der Position zu fließen, die dem zweiten Magnet 152 entspricht, erhöht sich die Magnetkraft. Dieses bedeutet, dass der Unterschied in der Positionsmagnetkraft nur an der Position groß wird, bei der der Montageabschnitt 170 angeordnet ist. Wenn die Position des Montageabschnittes 170 an dem Joch 157 nicht geeignet ist, kann somit die Wirkung einer Vermeidung einer Magnetsättigung nicht erzielt werden.
Da wie oben beschrieben das Joch 157 den Montageabschnitt 170 aufweist, können die Magnetcharakteristika innerhalb des Joches 157 verbessert werden. Daher ist es möglich, selektiv die Erfassungsgenauigkeit in dem Genauigkeitsnotwendigkeitsbereich oder an der Genauigkeitsnotwendigkeitsposition zu verbessern. Man beachte, dass der Montageabschnitt 170 die überdeckenden Abschnitte 171 und 172 nicht aufweisen muss.
Gemäß einer Modifikation kann der Montageabschnitt 170 an zwei Endpositionen in der vertikalen Richtung zwischen den Magneten 151 und 152 des Joches 157 angeordnet sein.
Gemäß einer Modifikation kann die Konfiguration, bei der das Joch 157 den Montageabschnitt 170 aufweist, in der Konfiguration der jeweiligen obigen Ausführungsformen verwendet werden oder kann in einer Konfiguration verwendet werden, bei der die obigen Ausführungsformen kombiniert sind. Wenn beispielsweise das Erfassungsobjekt 150 die drei Magnete 151 bis 153 enthält, ist der Montageabschnitt 170 derart angeordnet, dass ein Abschnitt des Joches 157 zwischen zwei benachbarten Magneten unter den Magneten 151 bis 153 in einer Richtung senkrecht zu der Wegrichtung in der Oberflächenrichtung der einen Fläche 158 des Joches 157 vorsteht.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, und es sind verschiedene Modifikationen innerhalb des Bereiches der vorliegenden Erfindung möglich.
Die Anwendung des Sensors 100 ist beispielsweise nicht auf ein Fahrzeug beschränkt, sondern kann in weitem Sinne in einem industriellen Roboter, einer Herstellungsausrüstung oder Ähnlichem verwendet werden, um die Rotationsposition einer beweglichen Komponente zu erfassen. Außerdem kann der Sensor 100 eine Konfiguration aufweisen, die keine redundante Funktionalität aufweist.
Auch wenn die vorliegende Erfindung anhand der Ausführungsformen beschrieben wurde, ist es selbstverständlich, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die Ausführungsformen und die hier beschriebenen Strukturen beschränkt ist. Die vorliegende Erfindung beinhaltet verschiedene Modifikationen und Variationen innerhalb des Äquivalenzbereiches. Zusätzlich zu den verschiedenen Kombinationen und Formen sind andere Kombinationen und Formen einschließlich einem oder mehreren Elementen ebenfalls innerhalb des Bereiches der vorliegenden Erfindung möglich.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2020119274 [0001]
JP 2021100394 [0001]
JP 5013146 B [0005]

Claims

Linearpositionssensor, der ausgelegt ist, eine Position eines Erfassungsobjektes (150) in einer Wegrichtung zu erfassen, wobei das Erfassungsobjekt derart organisiert ist, dass mehrere Magnete (151 bis 153) entlang der Wegrichtung zueinander beabstandet sind und benachbarte Magnetpolflächen (154 bis 156) der Magnete zueinander entgegengesetzte Pole aufweisen, wobei der Linearpositionssensor aufweist: einen Detektor (111), der mit einer Lücke in einer Lückenrichtung in Bezug auf eine Magnetpolfläche der jeweiligen Magnete angeordnet ist, wobei der Detektor ausgelegt ist, als ein Erfassungssignal einer Phase, die der Position der Magnete entspricht, ein Sinussignal, das eine Sinusfunktion repräsentiert, und ein Kosinussignal, das eine Kosinusfunktion repräsentiert, auf der Grundlage einer Änderung eines Magnetfeldes, das von den Magneten entsprechend einer Bewegung des Detektors relativ zu dem Erfassungsobjekt in der Wegrichtung empfangen wird, zu beschaffen; und einen Signalprozessor (112), der ausgelegt ist, das Sinussignal und das Kosinussignal von dem Detektor zu beschaffen, auf der Grundlage des Sinussignals und des Kosinussignals ein Arkustangenssignal zu erzeugen, das eine Arkustangensfunktion repräsentiert und einer Weggröße des Erfassungsobjektes relativ zu dem Detektor repräsentiert, und das Arkustangenssignal als ein Positionssignal zu beschaffen, das die Position des Erfassungsobjektes angibt.
Linearpositionssensor nach Anspruch 1, wobei das Erfassungsobjekt ein Joch (157) enthält, das magnetisch ist und eine Fläche (158) aufweist, auf der die Magnete angeordnet sind, die Magnete einen ersten Magnet (151), der eine erste Magnetpolfläche (154) aufweist, einen zweiten Magnet (152), der eine zweite Magnetpolfläche (155) aufweist, und einen dritten Magnet (153), der eine dritte Magnetpolfläche (156) aufweist, enthalten, der zweite Magnet an einer Position zwischen dem ersten Magnet und dem dritten Magnet angeordnet ist, und der erste Magnet, der zweite Magnet und der dritte Magnet auf der einen Fläche des Joches derart angeordnet sind, dass ein erster Abstand (x1) zwischen dem ersten Magnet und dem zweiten Magnet und ein zweiter Abstand (x2) zwischen dem zweiten Magnet und dem dritten Magnet sich voneinander unterscheiden.
Linearpositionssensor nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Erfassungsobjekt ein Joch (157) enthält, das magnetisch ist und eine Fläche (158) aufweist, auf der die Magnete angeordnet sind, die Magnete einen ersten Magnet (151), der eine erste Magnetpolfläche (154) aufweist, einen zweiten Magnet (152), der eine zweite Magnetpolfläche (155) aufweist, und einen dritten Magnet (153), der eine dritte Magnetpolfläche (156) aufweist, enthalten, der zweite Magnet an einer Position zwischen dem ersten Magnet und dem dritten Magnet angeordnet ist, der erste Magnet einen Teil aufweist, der entlang der Wegrichtung von einem Ende (160) der einen Fläche des Joches vorsteht und die erste Magnetpolfläche aufweist, die senkrecht zu der Wegrichtung angeordnet ist, und der dritte Magnet einen Teil aufweist, der entlang der Wegrichtung von einem anderen Ende (161) der einen Fläche des Joches, das entgegengesetzt zu dem einen Ende ist, vorsteht und die dritte Magnetpolfläche aufweist, die senkrecht zu der Wegrichtung angeordnet ist.
Linearpositionssensor nach Anspruch 2, wobei das Joch einen Vorsprung (168, 169) aufweist, der entlang der Lückenrichtung von der einen Fläche an einer Position in der Wegrichtung außerhalb der Magnete vorsteht, und eine Höhe des Vorsprungs in Bezug auf die eine Fläche größer als diejenige der Magnete ist.
Linearpositionssensor nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei in der Lückenrichtung mindestens eine Höhe aus einer ersten Höhe der ersten Magnetpolfläche des ersten Magnets, einer zweiten Höhe der zweiten Magnetpolfläche des zweiten Magnets und einer dritten Höhe der dritten Magnetpolfläche des dritten Magnets in Bezug auf die eine Fläche des Joches als ein Bezug sich von einer anderen Höhe aus der ersten Höhe, der zweiten Höhe und der dritten Höhe unterscheidet.
Linearpositionssensor nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei mindestens eine Breite aus einer ersten Breite der ersten Magnetpolfläche des ersten Magnets, einer zweiten Breite der zweiten Magnetpolfläche des zweiten Magnets und einer dritten Breite der dritten Magnetpolfläche des dritten Magnets in der Wegrichtung sich von einer anderen Breite aus der ersten Breite, der zweiten Breite und der dritten Breite unterscheidet.
Linearpositionssensor nach einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei die Magnete einen ersten Hilfsmagnet (164), der zwischen dem ersten Magnet und dem zweiten Magnet positioniert ist, und einen zweiten Hilfsmagnet (165) enthalten, der zwischen dem zweiten Magnet und dem dritten Magnet positioniert ist, der erste Hilfsmagnet derart angeordnet ist, dass er das Magnetfeld, das der ersten Magnetpolfläche des ersten Magnets entspricht, und das Magnetfeld, das der zweiten Magnetpolfläche des zweiten Magnets entspricht, zurückwirft, und der zweite Hilfsmagnet angeordnet ist, das Magnetfeld, das der zweiten Magnetpolfläche des zweiten Magnets entspricht, und das Magnetfeld, das der dritten Magnetpolfläche des dritten Magnets entspricht, zurückzuwerfen.
Linearpositionssensor nach Anspruch 1, wobei das Erfassungsobjekt ein Joch (157) enthält, das magnetisch ist und eine Fläche (158) aufweist, auf der die Magnete angeordnet sind, die Magnete einen ersten Magnet (151), der eine erste Magnetpolfläche (154) aufweist, und einen zweiten Magnet (152) enthalten, der eine zweite Magnetpolfläche (155) aufweist, und eine erste Höhe der ersten Magnetpolfläche des ersten Magnets und eine zweite Höhe der zweiten Magnetpolfläche des zweiten Magnets in der Lückenrichtung in Bezug auf die eine Fläche des Joches als ein Bezug sich voneinander unterscheiden.
Linearpositionssensor nach Anspruch 1 oder 8, wobei das Erfassungsobjekt ein Joch (157) enthält, das magnetisch ist und eine Fläche (158) aufweist, auf der die Magnete angeordnet sind, und eine erste Breite einer ersten Magnetpolfläche eines ersten Magnets und eine zweite Breite einer zweiten Magnetpolfläche eines zweiten Magnets sich in der Wegrichtung voneinander unterscheiden.
Linearpositionssensor nach einem der Ansprüche 1, 8 und 9, wobei das Erfassungsobjekt ein Joch (157) enthält, das magnetisch ist und eine Fläche (158) aufweist, auf der die Magnete angeordnet sind, die Magnete einen ersten Magnet (151), der eine erste Magnetpolfläche (154) aufweist, einen zweiten Magnet (152), der eine zweite Magnetpolfläche (155) aufweist, und einen Hilfsmagnet (162 bis 164), der zwischen dem ersten Magnet und dem zweiten Magnet positioniert ist, enthalten, und der Hilfsmagnet angeordnet ist, das Magnetfeld, das der ersten Magnetpolfläche des ersten Magnets entspricht, und das Magnetfeld, das der zweiten Magnetpolfläche des zweiten Magnets entspricht, zurückzuwerfen.
Linearpositionssensor nach einem der Ansprüche 1 und 8 bis 10, wobei das Erfassungsobjekt ein Joch (157) enthält, das magnetisch ist und eine Fläche (158) aufweist, das Joch einen Vorsprung (168, 169) aufweist, der entlang der Lückenrichtung von der einen Fläche an einer Position in der Wegrichtung außerhalb der Magnete vorsteht, und eine Höhe des Vorsprungs in Bezug auf die eine Fläche größer als diejenige der Magnete ist.
Linearpositionssensor nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei der Detektor einen Sensor-Chip (123) enthält, der eine Fläche (124) aufweist, die parallel zu der Lückenrichtung und der Wegrichtung ist, eine Richtung aus Oberflächenrichtungen der einen Fläche als eine Richtung eingestellt ist, die dem Sinussignal entspricht, und der Sensor-Chip an dem Detektor derart fixiert ist, dass die eine Richtung relativ zu der Wegrichtung geneigt ist.
Linearpositionssensor nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die Magnete als ein Kunststoffmagnet (159) bereitgestellt sind, der magnetisiert ist.
Linearpositionssensor nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei das Erfassungsobjekt ein Joch (157), das magnetisch ist und eine Fläche (158) aufweist, und eine Welle (166) enthält, die in der Wegrichtung länger als das Joch ist, und das Joch an einer Außenumfangsfläche (167) der Welle fixiert ist.
Linearpositionssensor nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei das Erfassungsobjekt (150) ein Joch (157) enthält, das magnetisch ist und eine Fläche (158) aufweist, das Joch einen Montageabschnitt (170) an einer Position zwischen benachbarten Magneten aus den Magneten aufweist, der Montageabschnitt in einer Richtung vorsteht, die eine von mehreren Richtungen der einen Fläche ist und senkrecht zu der Wegrichtung ist, und der Montageabschnitt einen überdeckenden Abschnitt (171, 172) enthält, der sich in einer vertikalen Richtung mit einem Teil der Magnete überdeckt.