JP2003315088A - 磁電変換素子を有する距離センサ - Google Patents

磁電変換素子を有する距離センサ

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JP2003315088A
JP2003315088A JP2003014685A JP2003014685A JP2003315088A JP 2003315088 A JP2003315088 A JP 2003315088A JP 2003014685 A JP2003014685 A JP 2003014685A JP 2003014685 A JP2003014685 A JP 2003014685A JP 2003315088 A JP2003315088 A JP 2003315088A
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magnet
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magnetic flux
magnetic
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JP2003014685A
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Wolfgang Welsch
ヴェルシュ ヴォルフガング
Johannes Dr Meiwes
マイヴェス ヨハネス
Juergen Boehling
ベーリング ユルゲン
Zeliko Jaitic
ヤイティック ツェリコ
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Robert Bosch GmbH
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Robert Bosch GmbH
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    • 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
    • G01D5/145—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 relative movement between the Hall device and magnetic fields

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  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 変換素子と、磁束案内部材および磁石から構
成された磁気回路とから成る距離センサであって、変換
素子によって測定可能な磁束の誘導が素子の運動によっ
て引き起こされる形式のものにおいて、変換素子を有す
るエレメントの運動によって測定可能な磁束の誘導を、
より良好に生じさせることである。 【解決手段】 磁束案内部材の少なくとも幾つかおよび
変換素子は、距離測定中に相互に不動の状態にあり、前
記磁束案内部材、変換素子および磁石は相対的に相互に
可動であり、変換素子によって評価可能な磁界の変化
は、磁石が測定フィールド内へ移動することによって引
き起こされ、磁石は測定経路の方向で測定フィールド内
へ挿入開始される際に、所定の領域において、後続領域
とは逆に極性付けられるように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、少なくとも１つの
変換素子と、少なくとも１つの磁束案内部材および少な
くとも１つの磁石から構成された磁気回路とから成る距
離センサであって、変換素子によって測定可能な磁束の
誘導が素子の運動によって引き起こされる形式の距離セ
ンサに関する。
【０００２】
【従来の技術】すでにＤＥ４３１７２５９Ａ１から、回
転角のためのセンサ構成が公知である。このセンサ構成
では、磁束発生器が測定可能な磁束を形成するために電
気的制御装置内に配置されている。ここには磁電変換素
子が設けられており、これによって、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を測定することが
できる。
【０００３】公知の磁電変換素子では、磁電変換素子に
おける磁束密度が角度に依存して変化する際に生じる測
定効果が有効利用される。通常このことは、磁束案内部
材および永久磁石から成る磁気回路において導磁性磁束
案内部材および永久磁石が相互に回転され、変換素子に
おいて磁束密度が変化することによって引き起こされ
る。この原理によって、たとえば可動部材の支承部の遊
びから不所望の副作用が生じてしまう。この遊びは、変
換素子における磁界、ひいては測定結果も変化させてし
まう。
【０００４】ＤＥ１９７５３７７５Ａ１からは、ホール
素子を距離センサとして有するこの種の測定装置におい
て、導磁性材料から成る磁束案内部材を磁界線の偏向に
使用することが公知である。通常、たとえば角度センサ
における測定領域は、ホール素子における磁束密度がＢ
＝０ｍＴのときに＋/−９０°の領域で開始する。とい
うのも、測定曲線はしばしば、移行部が丸くなっている
対称的な３角曲線だからである。
【０００５】ＥＰ０６７０４７１Ａ１には、磁気回路全
体が磁電変換器の向こうへ回転されて移動する構成が記
載されている。測定結果は磁石の形態によって決まり、
この磁石では、回転角によってエアギャップの変化が決
まっている。原則的には確かに、ホール素子における磁
束密度の極性符号が同じ場合、比較的大きな角度を測定
できるが、ホール素子においてＢ＝０ｍＴで測定領域が
開始するのではなく、最大測定角度のときの磁束密度Ｂ
ｍａｘの１０％〜２０％の大きさで開始する。
【０００６】
【特許文献１】ＤＥ４３１７２５９Ａ１
【特許文献２】ＤＥ１９７５３７７５Ａ１
【特許文献３】ＥＰ０６７０４７１Ａ１
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、変換
素子を有するエレメントの運動によって測定可能な磁束
の誘導を、より良好に生じさせることである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題は、磁束案内部
材の少なくとも幾つかおよび変換素子は、距離測定中に
相互に不動の状態にあり、前記磁束案内部材、変換素子
および前記少なくとも１つの磁石は、相対的に相互に可
動であり、変換素子によって評価される磁界の変化は、
磁石が測定フィールド内へ移動することによって引き起
こされ、磁石は測定経路の方向で、所定の領域におい
て、測定フィールド内への挿入開始時で後続領域に対し
て対向的に極性付けられるように構成することによって
解決される。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明では、本発明の上位概念の
形式による、磁電変換素子および磁気回路によって運動
を検出するための距離センサの１つの発展形態では、変
換素子を有するエレメントの運動によって測定可能な磁
束の誘導は、磁束案内部材および変換素子が距離測定中
相互に不動の状態にあり、磁石が挿入されることによっ
て引き起こされるという利点が得られる。
【００１０】たとえばホール素子のような変換素子によ
って評価される磁界の変化は、磁石が測定フィールド内
へ移動することによって引き起こされる。本発明では、
測定経路の方向で磁石が測定フィールド内へ挿入開始さ
れる時に、所定の領域において、後続領域とは逆に分極
する。ここでは、磁石を支持する磁束案内部材が磁石と
ともに回転するか否かは重要ではない。というのも、こ
の磁束案内部材の角度位置は磁気回路に影響を及ぼさな
いからである。
【００１１】本発明によって、挿入磁石原理に従ってた
とえば９０°より小さい測定角度を測定し、かつ同時に
磁界密度Ｂ＝０ｍＴである開始角度を有利に使用できる
距離センサを提供することができる。というのも、たと
えばホール素子における許容偏差が最小に抑えられるか
らである。本発明による構成によって、付加的な永久磁
石やその他の磁気的なバイアスなしで測定点を評価する
ことができる。
【００１２】第１の実施形態によれば、本発明の距離セ
ンサはリニア形距離センサであり、測定経路の経過は直
線である。この距離センサはラジアル形距離センサまた
は角度センサとすることもでき、この場合角度測定のた
めの測定経路の経過は、円形または弓形である。
【００１３】
【実施例】図１にはリニア形距離センサ１が示されてい
る。このリニア形距離センサ１には、たとえば鉄から成
る磁束案内部材２、３および４から成る磁気回路、磁電
変換素子としてホール素子５、および磁石６が設けられ
ている。この磁石６は挿入磁石原理に従って、距離測定
区間７に沿って磁束案内部材３、４内へ挿入される。ホ
ール素子５の領域内で磁界密度Ｂが磁石挿入時に変化す
ることにより、設定可能なホール素子５における信号経
過が形成され、それによって距離測定のための測定信号
が形成される。
【００１４】本発明では、距離測定開始時に磁束案内部
材３、４内へ挿入するための磁石６の端部が、領域８に
おいて、後続領域９とは逆に極性付けられる。このこと
は、磁界に対する相応の方向矢印によって示されてい
る。磁石６の領域８、９間の測定区間７の始点における
分極方向を入れ換えることによって、磁束密度Ｂ＝０ｍ
Ｔのときに、ホール素子５の測定領域を有利に所定の測
定点のために使用することができる。
【００１５】図２に示された実施例では、測定区間１０
が円軌道を示していることから、ここにはラジアル形距
離センサないしは角度センサ２０が示されていることが
理解できる。磁気回路には、磁石１１および相応の磁束
案内部材１２、１３および１４が設けられている。ホー
ル素子１５は、ここでは磁束案内部材１３、１４間の所
定の位置に取り付けられている。この場合の測定原理
は、図１における測定原理に相応する。磁石１１は測定
区間ないしは測定角度１０に放射状に整合されており、
この磁石１１もまた、距離測定開始時に磁束案内部材１
３、１４に挿入するための領域１６を有している。この
領域１６はここでも、後続領域１７に対向する極性を有
しており、このことは磁界に対する相応の方向矢印によ
って示されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】測定フィールド内への挿入開始時には所定の領
域内で後続領域に対向して極性を有している磁石を有す
る、線形距離測定のための距離センサである。
【図２】測定フィールド内への挿入開始時には所定の領
域内で同様に後続領域に対向して極性を有している磁石
を有する、ラジアル距離測定または角度測定のための距
離センサである。
【符号の説明】
１ リニア形距離センサ ２、３、４、１２、１３、１４ 磁束案内部材 ５、１５ ホール素子 ６、１１ 磁石 ７ 距離測定区間 ２０ ラジアル形距離センサないしは角度センサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヨハネス マイヴェス ドイツ連邦共和国 マルクグレーニンゲン ウルメンヴェーク 25 (72)発明者 ユルゲン ベーリング ドイツ連邦共和国 フィルダーシュタット オクセンゲングレ ８ (72)発明者 ツェリコ ヤイティック ドイツ連邦共和国 ミュンヘン ドレスト ナー シュトラーセ 27 Ｆターム(参考） 2F063 AA02 DA05 DC08 DD02 GA52 2F077 AA21 AA47 CC02 JJ01 JJ03 JJ08 JJ23 VV02

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 少なくとも１つの変換素子（５；１５）
    と、少なくとも１つの磁束案内部材（２、３、４；１
    ２、１３、１４）および少なくとも１つの磁石（６；１
    １）から構成された磁気回路とから成る距離センサであ
    って、 素子の運動によって、変換素子（５；１５）によって測
    定可能な磁束の誘導が引き起こされる形式のものにおい
    て、 磁束案内部材（２、３、４；１２、１３、１４）のうち
    少なくとも幾つかおよび変換素子（５；１５）は、距離
    測定中に相互に不動の状態にあり、 前記磁束案内部材（２、３、４；１２、１３、１４）、
    変換素子（５；１５）および前記少なくとも１つの磁石
    （６；１１）は、相対的に相互に可動に構成されてお
    り、 変換素子（５；１５）によって評価される磁界の変化
    は、磁石（６；１１）が測定フィールド内へ移動するこ
    とによって引き起こされ、 磁石（６；１１）は測定経路（７；１０）の方向で、測
    定フィールド内へ挿入開始される時の所定の領域（８；
    １６）において、後続領域（９；１７）とは逆に極性付
    けられるように構成されていることを特徴とする距離セ
    ンサ。
  2. 【請求項２】 距離センサ（１）はリニア形距離センサ
    であり、測定経路（７）の経過は直線である、請求項１
    記載の距離センサ。
  3. 【請求項３】 距離センサ（２０）はラジアル形距離セ
    ンサであり、測定経路（１０）の経過は円形または弓形
    である、請求項１記載の距離センサ。
  4. 【請求項４】 変換素子はホール素子（５；１５）であ
    る、請求項１から３までのいずれか１項記載の距離セン
    サ。
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