JP2003214895A - 磁電変換素子を備えた角度センサ - Google Patents
磁電変換素子を備えた角度センサInfo
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- JP2003214895A JP2003214895A JP2003015271A JP2003015271A JP2003214895A JP 2003214895 A JP2003214895 A JP 2003214895A JP 2003015271 A JP2003015271 A JP 2003015271A JP 2003015271 A JP2003015271 A JP 2003015271A JP 2003214895 A JP2003214895 A JP 2003214895A
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
- G01D5/14—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
- G01D5/142—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage using Hall-effect devices
- G01D5/147—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage using Hall-effect devices influenced by the movement of a third element, the position of Hall device and the source of magnetic field being fixed in respect to each other
-
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- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D2205/00—Indexing scheme relating to details of means for transferring or converting the output of a sensing member
- G01D2205/70—Position sensors comprising a moving target with particular shapes, e.g. of soft magnetic targets
- G01D2205/77—Specific profiles
- G01D2205/776—Cam-shaped profiles
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 影響を受けずにさらに良好な測定精度の得ら
れるセンサを提供すること。 【解決手段】 第１の磁束案内部材と、少なくとも１つ
の磁石と、少なくとも１つの変換素子が、角度測定の期
間中は相互に不動の状態に置かれ、これらの素子に対し
て相対的に第２の磁束案内部材が回転可能であり、前記
変換素子によって評価可能な磁界の変化が、第２の磁束
案内部材の回転中の磁気回路におけるエアーギャップの
変化によって引き起こされるようにする。
れるセンサを提供すること。 【解決手段】 第１の磁束案内部材と、少なくとも１つ
の磁石と、少なくとも１つの変換素子が、角度測定の期
間中は相互に不動の状態に置かれ、これらの素子に対し
て相対的に第２の磁束案内部材が回転可能であり、前記
変換素子によって評価可能な磁界の変化が、第２の磁束
案内部材の回転中の磁気回路におけるエアーギャップの
変化によって引き起こされるようにする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、少なくとも１つの
磁電変換素子と、少なくとも１つの磁束案内部材からな
る磁気回路と、少なくとも１つの磁石とを有し、１つの
素子の運動によって、前記変換素子により測定可能な磁
束の誘導が引き起こされる、角度センサに関している。
磁電変換素子と、少なくとも１つの磁束案内部材からな
る磁気回路と、少なくとも１つの磁石とを有し、１つの
素子の運動によって、前記変換素子により測定可能な磁
束の誘導が引き起こされる、角度センサに関している。
【０００２】
【従来の技術】ドイツ連邦共和国特許出願 DE 43 17 25
9 A1 明細書からは、測定可能な磁束を形成する磁束発
生器が、電気的な制御装置内に設けられている、回転角
度用センサ装置が公知である。ここでは複数の磁電変換
素子が設けられており、これらの磁電変換素子を用い
て、導磁性体の回転運動によって引き起こされた磁束の
変化が検出されている。
9 A1 明細書からは、測定可能な磁束を形成する磁束発
生器が、電気的な制御装置内に設けられている、回転角
度用センサ装置が公知である。ここでは複数の磁電変換
素子が設けられており、これらの磁電変換素子を用い
て、導磁性体の回転運動によって引き起こされた磁束の
変化が検出されている。
【０００３】この公知の磁電変換素子のもとでは、次の
ような測定作用がフル活用されている。すなわち変換素
子において磁束密度が角度に依存して変化することであ
る。このことは、通常は次のことによって起こる。すな
わち磁束案内部材と永久磁石からなる磁気回路におい
て、導磁性の磁束案内部材と永久磁石が相互に回転しそ
れに伴って磁束密度が変換素子において変化することに
よって起こる。
ような測定作用がフル活用されている。すなわち変換素
子において磁束密度が角度に依存して変化することであ
る。このことは、通常は次のことによって起こる。すな
わち磁束案内部材と永久磁石からなる磁気回路におい
て、導磁性の磁束案内部材と永久磁石が相互に回転しそ
れに伴って磁束密度が変換素子において変化することに
よって起こる。
【０００４】さらにドイツ連邦共和国特許出願 DE 197
53 775 A1 明細書からは、距離センサとしてのホール素
子を有するそのような測定装置が公知であり、ここでは
導磁性材料からなる磁束案内部材が磁束線の偏向のため
に用いられている。さらにヨーロッパ特許出願 EP 0 67
0 471 A1 明細書では、磁気回路を形成する相互に相対
的に移動する部材が何も存在していない装置が開示され
ている。ここでは磁気回路全体が磁電変換器を超えて向
こう側へ回転させられている。この測定効果は、その回
転角度に亘りエアーギャップの変化が決まる磁石の形態
によって達成される。
53 775 A1 明細書からは、距離センサとしてのホール素
子を有するそのような測定装置が公知であり、ここでは
導磁性材料からなる磁束案内部材が磁束線の偏向のため
に用いられている。さらにヨーロッパ特許出願 EP 0 67
0 471 A1 明細書では、磁気回路を形成する相互に相対
的に移動する部材が何も存在していない装置が開示され
ている。ここでは磁気回路全体が磁電変換器を超えて向
こう側へ回転させられている。この測定効果は、その回
転角度に亘りエアーギャップの変化が決まる磁石の形態
によって達成される。
【０００５】
【特許文献１】ドイツ連邦共和国特許出願 DE 43 17 25
9 A1 明細書
9 A1 明細書
【特許文献２】ドイツ連邦共和国特許出願 DE 197 53 7
75 A1 明細書
75 A1 明細書
【特許文献3】ヨーロッパ特許出願 EP 0 670 471 A1 明
細書
細書
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、従来
技術における欠点に鑑み、さらに良好な測定結果をもた
らすことのできるセンサを提供することである。
技術における欠点に鑑み、さらに良好な測定結果をもた
らすことのできるセンサを提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題は本発明によ
り、第１の磁束案内部材と、少なくとも１つの磁石と、
少なくとも１つの変換素子が、角度測定の期間中は相互
に不動の状態に置かれ、これらの素子に対して相対的に
第２の磁束案内部材が回転可能であり、前記変換素子に
よって評価可能な磁界の変化が、第２の磁束案内部材の
回転中の磁気回路におけるエアーギャップの変化によっ
て引き起こされるように構成されて解決される。
り、第１の磁束案内部材と、少なくとも１つの磁石と、
少なくとも１つの変換素子が、角度測定の期間中は相互
に不動の状態に置かれ、これらの素子に対して相対的に
第２の磁束案内部材が回転可能であり、前記変換素子に
よって評価可能な磁界の変化が、第２の磁束案内部材の
回転中の磁気回路におけるエアーギャップの変化によっ
て引き起こされるように構成されて解決される。
【０００８】
【発明の実施の形態】少なくとも１つの磁電変換素子
と、少なくとも１つの磁束案内部材からなる磁気回路
と、少なくとも１つの磁石とを有し、１つの素子の運動
によって、変換素子により測定可能な磁束の誘導が引き
起こされる、冒頭に述べたような形式の角度センサの改
善構成によれば、第１の磁束案内部材と、少なくとも１
つの磁石と、少なくとも１つの変換素子が、角度測定の
期間中に相互に不動の状態に置かれる。本発明によれ
ば、これらの素子とは相対的に第２の磁束案内部材が可
動に構成され、この場合有利には、変換素子によって評
価可能な磁界の変化が、第２の磁束案内部材の相対運動
の間の磁気回路中のエアーギャップの変化によって引き
起こされる。
と、少なくとも１つの磁束案内部材からなる磁気回路
と、少なくとも１つの磁石とを有し、１つの素子の運動
によって、変換素子により測定可能な磁束の誘導が引き
起こされる、冒頭に述べたような形式の角度センサの改
善構成によれば、第１の磁束案内部材と、少なくとも１
つの磁石と、少なくとも１つの変換素子が、角度測定の
期間中に相互に不動の状態に置かれる。本発明によれ
ば、これらの素子とは相対的に第２の磁束案内部材が可
動に構成され、この場合有利には、変換素子によって評
価可能な磁界の変化が、第２の磁束案内部材の相対運動
の間の磁気回路中のエアーギャップの変化によって引き
起こされる。
【０００９】本発明の有利な実施形態によれば、第１の
固定的な磁束案内部材が、少なくとも１つの磁石及び変
換素子と共に角度センサの運動経路上において放射方向
でみて外側に設けられる。回転可能な第２の磁束案内部
材は、放射方向でみて内側の当該角度センサ中央に設け
られており、さらに該第２の磁束案内部材の外側周面の
経過において次のような輪郭を有している。すなわち、
磁石および/または少なくとも１つの変換素子までのエ
アーギャップの幅の変化に基づいて当該変換素子内部で
所定の信号経過が生じる輪郭を有している。
固定的な磁束案内部材が、少なくとも１つの磁石及び変
換素子と共に角度センサの運動経路上において放射方向
でみて外側に設けられる。回転可能な第２の磁束案内部
材は、放射方向でみて内側の当該角度センサ中央に設け
られており、さらに該第２の磁束案内部材の外側周面の
経過において次のような輪郭を有している。すなわち、
磁石および/または少なくとも１つの変換素子までのエ
アーギャップの幅の変化に基づいて当該変換素子内部で
所定の信号経過が生じる輪郭を有している。
【００１０】詳細には、前記第１の磁束案内部材は、半
円形状の２つの個別磁束案内部材からなり、これらには
それぞれ１つの変換素子、有利にはホール素子やホール
ＩＣが含まれている。ここではさらに有利には、磁石が
前記個別磁束案内部材の一方において、回転可能な第２
の磁束案内部材の輪郭に対向するように保持されていて
もよい。また前記磁石に対抗的に、相応に形成された突
起がそれぞれもう一方の個別磁束案内部材に設けられて
いてもよい。
円形状の２つの個別磁束案内部材からなり、これらには
それぞれ１つの変換素子、有利にはホール素子やホール
ＩＣが含まれている。ここではさらに有利には、磁石が
前記個別磁束案内部材の一方において、回転可能な第２
の磁束案内部材の輪郭に対向するように保持されていて
もよい。また前記磁石に対抗的に、相応に形成された突
起がそれぞれもう一方の個別磁束案内部材に設けられて
いてもよい。
【００１１】別の側では第１の磁束案内部材が完全な円
からなり、該第１の磁束案内部材の内部には、それぞれ
変換素子と、直径方向で相対向するように磁石が保持さ
れている。この場合有利には２つの磁束案内部材が必要
なだけである。詳細には固定される側（ステータ）と回
転可能な側（ロータ）である。またホール素子と磁石の
もとでもあるいは半径方向の支承部の遊びのもとでもエ
アーギャップの総和は一次近似において等しく、そのた
めこれによって測定結果への悪影響は何もおこらない。
からなり、該第１の磁束案内部材の内部には、それぞれ
変換素子と、直径方向で相対向するように磁石が保持さ
れている。この場合有利には２つの磁束案内部材が必要
なだけである。詳細には固定される側（ステータ）と回
転可能な側（ロータ）である。またホール素子と磁石の
もとでもあるいは半径方向の支承部の遊びのもとでもエ
アーギャップの総和は一次近似において等しく、そのた
めこれによって測定結果への悪影響は何もおこらない。
【００１２】特に有利には、前記第２の磁束案内部材の
輪郭は、半径方向で相対向する２つのカム輪郭（ダブル
カム）が所定の上昇縁部を伴うように構成されてもよ
く、これによって変換素子においては約１４０゜の角度
まで、ほぼ線形な信号経過が得られる。ロータ両側でス
テータ方向に突出する２つのカム輪郭によって、この磁
気回路は、特に軸方向で影響を受けにくくなる。しかし
ながらシングルのカムを有する実施形態もよちろん有利
に適用できる。
輪郭は、半径方向で相対向する２つのカム輪郭（ダブル
カム）が所定の上昇縁部を伴うように構成されてもよ
く、これによって変換素子においては約１４０゜の角度
まで、ほぼ線形な信号経過が得られる。ロータ両側でス
テータ方向に突出する２つのカム輪郭によって、この磁
気回路は、特に軸方向で影響を受けにくくなる。しかし
ながらシングルのカムを有する実施形態もよちろん有利
に適用できる。
【００１３】
【実施例】図１には、１つの角度センサ１ａが示されて
おり、この角度センサ１ａは、２つの個別磁束案内部材
３，４からなる放射方向で見て外側に配置された第１の
磁束案内部材２（ステータ）と、永久磁石５と、電磁変
換器としての２つのホール素子６，７と、回転可能な内
部側の磁束案内部材８（ロータ）とを有している。
おり、この角度センサ１ａは、２つの個別磁束案内部材
３，４からなる放射方向で見て外側に配置された第１の
磁束案内部材２（ステータ）と、永久磁石５と、電磁変
換器としての２つのホール素子６，７と、回転可能な内
部側の磁束案内部材８（ロータ）とを有している。
【００１４】前記ホール素子６，７は、個別磁束案内部
材３と４の間で相対向するように配設されており、磁石
５はそれに対して直角方向に個別磁束案内部材４の内部
側に設けられている。この場合対向側の個別磁束案内部
材３には相応する突起９が形成されており、この突起９
は磁石５と同じ輪郭を有している。
材３と４の間で相対向するように配設されており、磁石
５はそれに対して直角方向に個別磁束案内部材４の内部
側に設けられている。この場合対向側の個別磁束案内部
材３には相応する突起９が形成されており、この突起９
は磁石５と同じ輪郭を有している。
【００１５】内側の磁束案内部材８は、回転可能であ
り、その外郭の相応の構成によって、例えばここでは回
転角度の経過の中で２つのカム輪郭部１０と１１が磁石
５と突起９に向き合うことに伴って可変の間隙（空隙）
幅が形成できる。これにより、磁束も全磁束の中で変化
する。このような磁束案内部材８の輪郭の相応の構成に
基づいて、回転運動中にホール素子６，７において所定
の信号経過が検出可能となる。
り、その外郭の相応の構成によって、例えばここでは回
転角度の経過の中で２つのカム輪郭部１０と１１が磁石
５と突起９に向き合うことに伴って可変の間隙（空隙）
幅が形成できる。これにより、磁束も全磁束の中で変化
する。このような磁束案内部材８の輪郭の相応の構成に
基づいて、回転運動中にホール素子６，７において所定
の信号経過が検出可能となる。
【００１６】図２には角度センサの第２の実施例１ｂが
示されており、ここでは一体型の第１の磁束案内部材１
２が設けられている。その内部ではホール素子６，７と
磁石５が対向するように配置されている。内部で回転可
能な磁束案内部材２は、ここでもその外郭と２つのカム
輪郭部１０，１１との相応の構成によって回転角度の経
過において適切化され、図１で説明したものと同じよう
に可変の間隙幅が形成される。
示されており、ここでは一体型の第１の磁束案内部材１
２が設けられている。その内部ではホール素子６，７と
磁石５が対向するように配置されている。内部で回転可
能な磁束案内部材２は、ここでもその外郭と２つのカム
輪郭部１０，１１との相応の構成によって回転角度の経
過において適切化され、図１で説明したものと同じよう
に可変の間隙幅が形成される。
【図１】２つの個別部材からなる固定的な第１の磁束案
内部材と、回転可能な第２の磁束案内部材と、ホール素
子およびマグネットからなる第１の装置とを有している
角度センサを表わした図である。
内部材と、回転可能な第２の磁束案内部材と、ホール素
子およびマグネットからなる第１の装置とを有している
角度センサを表わした図である。
【図２】一体型の固定的な第１の磁束案内部材と、回転
可能な第２の磁束案内部材と、ホール素子およびマグネ
ットからなる第２の装置とを有している角度センサを表
わした図である。
可能な第２の磁束案内部材と、ホール素子およびマグネ
ットからなる第２の装置とを有している角度センサを表
わした図である。
１ａ,b 角度センサ
２ 第１の磁束案内部材
３,４ 個別磁束案内部材
５ 永久磁石
６,７ ホール素子
８ 第２の磁束案内部材
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 ディーター ディック
ドイツ連邦共和国 ミューラッカー フロ
ナッカーヴェーク 34
Ｆターム(参考） 2F077 AA21 CC02 NN21 PP12
Claims (7)
- 【請求項１】 少なくとも１つの磁電変換素子（６，
７）と、少なくとも１つの磁束案内部材（２，３，４，
８；１２）からなる磁気回路と、少なくとも１つの磁石
（５）とを有し、１つの素子の運動によって、変換素子
（６，７）により測定可能な磁束の誘導が引き起こされ
る、角度センサにおいて、 第１の磁束案内部材（２，３，４）と、少なくとも１つ
の磁石（５）と、少なくとも１つの変換素子（６，７）
が、角度測定の期間中は相互に不動の状態に置かれ、こ
れらの素子（３，４，５，６，７）に対して相対的に第
２の磁束案内部材（８）が回転可能であり、 前記変換素子（６，７）によって評価可能な磁界の変化
が、第２の磁束案内部材（８）の回転中の磁気回路にお
けるエアーギャップの変化によって引き起こされるよう
に構成されていることを特徴とする角度センサ。 - 【請求項２】 第１の固定的な磁束案内部材（２，３，
４）が、少なくとも１つの磁石（５）及び変換素子
（６，７）と共に角度センサ（１）の運動経路上におい
て放射方向でみて外側に設けられており、 回転可能な第２の磁束案内部材（８）は、放射方向でみ
て内側の当該角度センサ（１）中央に設けられており、
さらに該第２の磁束案内部材の外側周面の経過において
次のような輪郭を有しており、すなわち、磁石（５）お
よび/または少なくとも１つの変換素子（６，７）まで
のエアーギャップの幅の変化に基づいて当該変換素子
（６，７）内部で所定の信号経過が生じる、請求項１記
載の角度センサ。 - 【請求項３】 前記第１の磁束案内部材（２）は、半円
形状の２つの個別磁束案内部材（３，４）からなり、こ
れらの接続箇所にはそれぞれ１つの変換素子（６，７）
が含まれており、 さらに磁石（５）が前記個別磁束案内部材（４）の一方
において、回転可能な第２の磁束案内部材（８）の輪郭
に対向するように保持されている、請求項２記載の角度
センサ。 - 【請求項４】 前記磁石（５）に対抗的に、相応に形成
された突起（９）がそれぞれもう一方の個別磁束案内部
材（３）に設けられている、請求項３記載の角度セン
サ。 - 【請求項５】 第１の磁束案内部材（１２）が完全な円
からなっており、該第１の磁束案内部材（１２）の内部
には、それぞれ変換素子（６，７）と、直径方向で相対
向するように磁石（５）が保持されている、請求項２記
載の角度センサ。 - 【請求項６】 前記第２の磁束案内部材（８）の輪郭
は、半径方向で相対向する２つのカム輪郭（１０，１
１）が所定の上昇縁部を伴うように形成されている、請
求項１から５いずれか１項記載の角度センサ。 - 【請求項７】 前記少なくとも１つの変換素子は、ホー
ル素子（６，７）である、請求項１から６いずれか１項
記載の角度センサ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE10202319A DE10202319A1 (de) | 2002-01-23 | 2002-01-23 | Winkelsensor mit magnetoelektrischem Wandlerelement |
| DE10202319.0 | 2002-01-23 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003214895A true JP2003214895A (ja) | 2003-07-30 |
Family
ID=7712768
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003015271A Pending JP2003214895A (ja) | 2002-01-23 | 2003-01-23 | 磁電変換素子を備えた角度センサ |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20030137291A1 (ja) |
| JP (1) | JP2003214895A (ja) |
| DE (1) | DE10202319A1 (ja) |
| FR (1) | FR2835054A1 (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2854691B1 (fr) * | 2003-05-09 | 2005-07-08 | Siemens Vdo Automotive | Capteur de position angulaire sans contact a effet hall |
| US7009388B2 (en) * | 2003-12-11 | 2006-03-07 | Wabash Technologies, Inc. | Magnetic position sensor having dual electronic outputs |
| FR2879286A1 (fr) * | 2004-12-14 | 2006-06-16 | Sc2N Sa | Capteur de position magnetique |
| US20060220638A1 (en) * | 2005-03-31 | 2006-10-05 | Urquidi Carlos A | Angular position sensor |
| US7360756B2 (en) * | 2005-03-31 | 2008-04-22 | Delphi Technologies, Inc. | Vibration isolating bushing with embedded speed/position sensor |
| US7370853B2 (en) | 2005-03-31 | 2008-05-13 | Delphi Technologies, Inc. | Vibration isolating bushing with embedded angular position sensor |
| DE102008029980A1 (de) * | 2008-06-24 | 2010-02-11 | Bruno Gruber | Spannungswandler mit integrierter LED |
| EP3211379A1 (en) * | 2016-02-26 | 2017-08-30 | Verisure Innovation AB | An angular position detector |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3112464A (en) * | 1963-11-26 | Figure | ||
| DE3410736A1 (de) * | 1984-03-23 | 1985-10-03 | Wabco Westinghouse Fahrzeug | Analoger wegsensor |
| US4785242A (en) * | 1986-12-15 | 1988-11-15 | Sundstrand Corporation | Position detecting apparatus using multiple magnetic sensors for determining relative and absolute angular position |
| JP3206204B2 (ja) * | 1992-05-22 | 2001-09-10 | 株式会社デンソー | スロットルポジションセンサ |
| DE4343198C2 (de) * | 1993-12-17 | 1996-06-13 | A B Elektronik Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zur Erfassung der Position rotierender Wellen |
| US5757179A (en) * | 1994-03-04 | 1998-05-26 | Cts Corporation | Position sensor with improved magnetic circuit |
| DE19753775A1 (de) * | 1997-12-04 | 1999-06-10 | Bosch Gmbh Robert | Meßvorrichtung zur berührungslosen Erfassung eines Drehwinkels |
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