JP2013096723A - Position detector - Google Patents
Position detector Download PDFInfo
- Publication number
- JP2013096723A JP2013096723A JP2011237026A JP2011237026A JP2013096723A JP 2013096723 A JP2013096723 A JP 2013096723A JP 2011237026 A JP2011237026 A JP 2011237026A JP 2011237026 A JP2011237026 A JP 2011237026A JP 2013096723 A JP2013096723 A JP 2013096723A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- magnetic flux
- magnet
- side wall
- position detection
- flux generation
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Abstract
Description
本発明は、位置検出装置に関する。 The present invention relates to a position detection device.
従来、磁束発生手段、及び、可動部の直線移動に伴い磁束発生手段に対し相対移動して磁束の変化を検出する磁束検出素子を備え、磁束検出素子の出力信号に基づき可動部の相対的な位置を検出する位置検出装置が知られている。例えば、特許文献1に記載の位置検出装置では、ホール素子は、第1のマグネット、第2のマグネット、第3のマグネット、および、第4のマグネットに囲まれるようにして設けられている。
Conventionally, a magnetic flux generation means and a magnetic flux detection element that detects a change in magnetic flux by moving relative to the magnetic flux generation means in accordance with the linear movement of the movable part, and the relative movement of the movable part based on the output signal of the magnetic flux detection element are provided. A position detection device that detects a position is known. For example, in the position detection device described in
ところで、特許文献1に記載の発明では、第1のマグネットおよび第4のマグネットは異なる磁極が対向するよう設けられ、第2のマグネットおよび第3のマグネットも異なる磁極が対向するよう設けられている。また、第1マグネットと第2マグネットおよび第3マグネットと第4マグネットは着磁方向が反対向きになっている。このため、第1のマグネットおよび第2のマグネットと第3のマグネットおよび第4のマグネットとの間の磁束は、第1のマグネットと第4のマグネットとの間、および、第2のマグネットと第3のマグネットとの間に集中する。これにより、出力特性は第1のマグネットと第4のマグネットの間、第2のマグネットと第3のマグネットの間で急激に変化する非線形となる。出力特性が非線形とならないようにするには第1のマグネットと第4のマグネットの間および第2のマグネットと第3のマグネットの間から外れた位置で検出する必要があり、位置検出装置の体格は大きくなる。
本発明は上記の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、検出精度の高い小型の位置検出装置を提供することにある。
By the way, in the invention described in
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a small position detection device with high detection accuracy.
請求項1に係る発明によると、位置検出装置は、ストローク方向に直線移動する可動部の位置を検出し、可動部と相対移動する固定部、第1磁束発生手段、第2磁束発生手段、および、磁束検出手段を備える。第1磁束発生手段および第2磁束発生手段は、可動部または固定部のいずれか一方に設けられ、ストローク方向と直交する方向において磁束の発生する方向が同じであり、ストローク方向に互いに離間している。磁束検出手段は、第1磁束発生手段および第2磁束発生手段の磁束が発生する方向の端部から所定距離離れて位置するよう、可動部または固定部のいずれか他方に設けられ、ストローク方向に直交する感磁面を有し、当該感磁面に直交する磁束の密度に応じて信号を出力する。ここで、「直交」とは、厳密に直交する状態に限らず、所定角度傾斜して交わる状態も含む。以下、「直交」との語句を用いた場合、同様の意味とする。 According to the first aspect of the present invention, the position detection device detects the position of the movable part that linearly moves in the stroke direction, and the fixed part that moves relative to the movable part, the first magnetic flux generating means, the second magnetic flux generating means, and And a magnetic flux detecting means. The first magnetic flux generation means and the second magnetic flux generation means are provided in either the movable part or the fixed part, and the direction in which the magnetic flux is generated is the same in the direction orthogonal to the stroke direction, and are separated from each other in the stroke direction. Yes. The magnetic flux detection means is provided on either the movable part or the fixed part so as to be located a predetermined distance away from the end of the first magnetic flux generation means and the second magnetic flux generation means in the direction in which the magnetic flux is generated. It has a perpendicular magnetic sensing surface and outputs a signal according to the magnetic flux density perpendicular to the magnetic sensing surface. Here, “orthogonal” is not limited to a strictly orthogonal state but also includes a state where they intersect at a predetermined angle. Hereinafter, the term “orthogonal” has the same meaning when used.
ここで、第1磁束発生手段および第2磁束発生手段は、ストローク方向と直交する方向において磁束の発生する方向が同じであり、ストローク方向に互いに離間している。第1磁束発生手段および第2磁束発生手段の異なる磁極が互いに対向していないため、磁束発生手段端面から発生した磁束が広がり、磁束の減少を抑制し、出力特性の直線性を高めることができる。よって、検出精度を高めるとともに小型を図ることができる。 Here, the first magnetic flux generation means and the second magnetic flux generation means have the same direction of magnetic flux generation in the direction orthogonal to the stroke direction, and are separated from each other in the stroke direction. Since the different magnetic poles of the first magnetic flux generating means and the second magnetic flux generating means are not opposed to each other, the magnetic flux generated from the end face of the magnetic flux generating means spreads, and the decrease in the magnetic flux can be suppressed and the linearity of the output characteristics can be improved. . Therefore, the detection accuracy can be increased and the size can be reduced.
ここで、第1磁束発生手段および第2磁束発生手段の配置方向の具現化として、請求項2に係る発明によると、第1磁束発生手段および第2磁束発生手段は、N極が磁束検出手段側に向くよう磁束を発生する。また、請求項3に係る発明によると、第1磁束発生手段および第2磁束発生手段は、S極が磁束検出手段側に向くよう磁束を発生する。
Here, as an embodiment of the arrangement direction of the first magnetic flux generating means and the second magnetic flux generating means, according to the invention according to
請求項4に係る発明によると、磁束検出手段と一体に設けられ、ストローク方向に直交する方向に磁束を発生する第3磁束発生手段をさらに備える。
磁束検出手段と一体に設けられている第3磁束発生手段により集磁効果を得ることができる。このため、磁束検出手段近傍の磁束密度を高めることができる。よって、磁束検出手段の感度と、検出精度を高めることができる。また、例えば、第1磁束発生手段と第2磁束発生手段との間の距離を大きくすることで、可動部の位置検出範囲を拡大する場合であっても、第1磁束発生手段および第2磁束発生手段の体格を大きくすることなく、検出精度の低下を抑制することができる。よって、位置検出装置を小型にできる。
According to the invention which concerns on Claim 4, it is further provided with the 3rd magnetic flux generation means which was provided integrally with the magnetic flux detection means and generate | occur | produces a magnetic flux in the direction orthogonal to a stroke direction.
A magnetic flux collecting effect can be obtained by the third magnetic flux generating means provided integrally with the magnetic flux detecting means. For this reason, the magnetic flux density in the vicinity of the magnetic flux detection means can be increased. Therefore, the sensitivity and detection accuracy of the magnetic flux detection means can be increased. Further, for example, even when the position detection range of the movable part is expanded by increasing the distance between the first magnetic flux generation means and the second magnetic flux generation means, the first magnetic flux generation means and the second magnetic flux generation A decrease in detection accuracy can be suppressed without increasing the size of the generating means. Therefore, the position detection device can be reduced in size.
請求項5に係る発明によると、第3磁束発生手段の磁束が発生する方向は、第1磁束発生手段および第2磁束発生手段の磁束が発生する方向と逆である。
このため、第3磁束発生手段による集磁効果を向上することができ、磁束検出手段近傍の磁束密度をより高めることができる。また、第3磁束発生手段から発生した磁束の方向と、第1磁束発生手段および第2磁束発生手段から発生した磁束の方向とが、磁束検出手段の近傍において同じになるため、磁束が大きくなりロバスト性を向上させることができる。
また、請求項6に係る発明によると、第3磁束発生手段の磁束が発生する方向は、第1磁束発生手段および第2磁束発生手段の磁束が発生する方向と同じである。
According to the fifth aspect of the present invention, the direction in which the magnetic flux is generated by the third magnetic flux generating means is opposite to the direction in which the magnetic flux is generated by the first magnetic flux generating means and the second magnetic flux generating means.
For this reason, the magnetic flux collection effect by the 3rd magnetic flux generation means can be improved, and the magnetic flux density near magnetic flux detection means can be raised more. Further, since the direction of the magnetic flux generated from the third magnetic flux generation means and the direction of the magnetic flux generated from the first magnetic flux generation means and the second magnetic flux generation means are the same in the vicinity of the magnetic flux detection means, the magnetic flux increases. Robustness can be improved.
According to the invention of
請求項7に係る発明によると、第1磁束発生手段の磁束検出手段とは反対側の端部と、第2磁束発生手段の磁束検出手段とは反対側の端部とを接続するヨークをさらに備える。
これにより、磁気回路のパーミアンスを高めることで、第1磁束発生手段および第2磁束発生手段の減磁を抑制することができ、第1磁束発生手段および第2磁束発生手段から発生する磁束の密度を大きくし、信号雑音比を高めることができる。また、ヨークのシールド効果により、外乱磁界の影響を低減することができる。
According to the seventh aspect of the present invention, the yoke that connects the end portion of the first magnetic flux generation means opposite to the magnetic flux detection means and the end portion of the second magnetic flux generation means opposite to the magnetic flux detection means is further provided. Prepare.
Thereby, demagnetization of the first magnetic flux generating means and the second magnetic flux generating means can be suppressed by increasing the permeance of the magnetic circuit, and the density of magnetic flux generated from the first magnetic flux generating means and the second magnetic flux generating means. To increase the signal-to-noise ratio. Further, the influence of the disturbance magnetic field can be reduced by the shielding effect of the yoke.
請求項8に係る発明によると、ヨークは、板状の底壁を有する。第1磁束発生手段および第2磁束発生手段は、底壁の磁束検出手段と対向する面に設けられている。
これにより、第1磁束発生手段および第2磁束発生手段の磁束検出手段と対向しない端部から発生する磁束を抑制することで、磁束密度が高くなり、外乱磁界に関するロバスト性を向上させることができる。
According to the invention of
Thereby, by suppressing the magnetic flux generated from the end portions of the first magnetic flux generating means and the second magnetic flux generating means that do not face the magnetic flux detecting means, the magnetic flux density is increased, and the robustness with respect to the disturbance magnetic field can be improved. .
請求項9に係る発明によると、ヨークは、底壁のストローク方向の両端部から磁束検出手段側に立設されている第1側壁および第2側壁をさらに有する。第1磁束発生手段および第2磁束発生手段は、第1側壁と第2側壁との間に設けられている。
これにより、ヨークのシールド効果を高めることができ、外乱磁束の影響を低減する効果を高めることができる。
According to the invention of claim 9, the yoke further includes a first side wall and a second side wall that are erected on the magnetic flux detection means side from both end portions of the bottom wall in the stroke direction. The first magnetic flux generation means and the second magnetic flux generation means are provided between the first side wall and the second side wall.
Thereby, the shield effect of a yoke can be improved and the effect which reduces the influence of disturbance magnetic flux can be heightened.
請求項10に係る発明によると、ヨークは、底壁の一方の面を含む平面において、ストローク方向に直交する方向の両端部から、第1側壁および第2側壁と同じ方向に立設されている第3側壁および第4側壁をさらに有する。第1磁束発生手段および第2磁束発生手段は、第3側壁と第4側壁との間に設けられている。
これにより、ヨークのシールド効果をより高めることができ、外乱磁束の影響を低減する効果をより高めることができる。
According to the invention of
Thereby, the shield effect of a yoke can be improved more and the effect which reduces the influence of disturbance magnetic flux can be heightened more.
また、請求項11に係る発明によると、ヨークは、第1側壁および第2側壁の底壁とは反対側の端部を接続する頂壁をさらに有する。
これにより、ヨークのシールド効果をより高めることができ、外乱磁束の影響を低減する効果をより高めることができる。
According to the eleventh aspect of the present invention, the yoke further includes a top wall that connects ends of the first side wall and the second side wall opposite to the bottom walls.
Thereby, the shield effect of a yoke can be improved more and the effect which reduces the influence of disturbance magnetic flux can be heightened more.
請求項12に係る発明によると、第1磁束発生手段および第2磁束発生手段は、それぞれ底壁のストローク方向の両端に設けられている。
これにより、第1磁束発生手段と第2磁束発生手段との間の間隔を大きくすることができ、第1磁束発生手段と第2磁束発生手段との間で移動する磁束検出手段の移動範囲を大きくすることができる。よって、検出範囲を大きくすることができる。
According to the invention which concerns on Claim 12, the 1st magnetic flux generation means and the 2nd magnetic flux generation means are each provided in the both ends of the stroke direction of the bottom wall.
Thereby, the space | interval between a 1st magnetic flux generation means and a 2nd magnetic flux generation means can be enlarged, and the movement range of the magnetic flux detection means which moves between a 1st magnetic flux generation means and a 2nd magnetic flux generation means is made. Can be bigger. Therefore, the detection range can be increased.
請求項13に係る発明によると、第1磁束発生手段と第1側壁または第2側壁のいずれか一方との間、および、第2磁束発生手段と第1側壁または第2側壁のいずれか他方との間には所定間隔を有する。
これにより、ヨークに入る磁束が少なくなり、第3磁束発生手段方向への磁束が大きくなることで、第3磁束発生手段の集磁効果をより向上させることができ、磁束検出手段近傍の磁束密度をより高めることができる。
According to the invention of claim 13, between the first magnetic flux generating means and the first side wall or the second side wall, and between the second magnetic flux generating means and the first side wall or the second side wall, There is a predetermined interval between.
Thereby, the magnetic flux entering the yoke is reduced, and the magnetic flux in the direction of the third magnetic flux generation means is increased, so that the magnetic flux collection effect of the third magnetic flux generation means can be further improved, and the magnetic flux density in the vicinity of the magnetic flux detection means Can be further enhanced.
請求項14に係る発明によると、第1磁束発生手段および第2磁束発生手段の形状は、直方体である。ここで、「直方体」とは、厳密な直方体に限らず、隣り合う面と面との角度が90度より所定角度大きく形成されているもの、または、面と面との角度が90度より所定角度小さく形成されているものを含む。
これにより、第1磁束発生手段および第2磁束発生手段を単純形状にすることで、第1磁束発生手段および第2磁束発生手段の加工時および組付け時のバラツキを抑制し、発生磁束を同等にし、位置ずれに対するロバスト性をより向上させることができる。
According to the fourteenth aspect of the present invention, the first magnetic flux generating means and the second magnetic flux generating means are rectangular parallelepiped. Here, the term “cuboid” is not limited to a strict rectangular parallelepiped, and the angle between the adjacent surfaces is greater than 90 degrees or the angle between the surfaces is greater than 90 degrees. Including those formed with a small angle.
Thereby, by making the first magnetic flux generating means and the second magnetic flux generating means simple, variations in processing and assembly of the first magnetic flux generating means and the second magnetic flux generating means are suppressed, and the generated magnetic flux is equalized. In addition, robustness against misalignment can be further improved.
請求項15に係る発明によると、第1磁束発生手段および第2磁束発生手段は、磁気特性が同じである。
これにより、発生磁束を同等にする効果を高めることができ、位置ずれに対するロバスト性を向上させる効果を高めることができる。
According to the invention of claim 15, the first magnetic flux generating means and the second magnetic flux generating means have the same magnetic characteristics.
Thereby, the effect which makes the generated magnetic flux equal can be heightened, and the effect which improves the robustness with respect to position shift can be heightened.
請求項16に係る発明によると、第1磁束発生手段および第2磁束発生手段は、磁気特性が異なる。
これにより、磁束検出手段の出力が0である位置を任意に設定することができる。よって、磁束検出手段、第1磁束発生手段、および第2磁束発生手段の出力が0となる位置設定の自由度を高めることができる。
According to the invention of claim 16, the first magnetic flux generating means and the second magnetic flux generating means have different magnetic characteristics.
Thereby, the position where the output of a magnetic flux detection means is 0 can be set arbitrarily. Therefore, it is possible to increase the degree of freedom of position setting at which the outputs of the magnetic flux detection means, the first magnetic flux generation means, and the second magnetic flux generation means become zero.
以下、本発明の複数の実施形態による位置検出装置を図面に基づいて説明する。
(第1実施形態)
本発明の位置検出装置は、例えば、自動車のトランスミッション、アクセル、ブレーキ等のストローク部に適用されてストローク部の相対ストローク量を検出するストローク検出装置に用いられる。
Hereinafter, a position detection device according to a plurality of embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
The position detection device of the present invention is applied to a stroke portion of a transmission, an accelerator, a brake, or the like of an automobile and used for a stroke detection device that detects a relative stroke amount of the stroke portion.
図3に示すように、ストローク量検出装置10は、位置検出装置1およびECU100(電子制御ユニット)を備えている。位置検出装置1は、リニアアクチュエータ60のストローク部61と固定部70との相対移動により検出された信号をECU100に出力する。ECU100は、位置検出装置1から出力された信号に基づいて、ストローク部61と固定部70との相対ストローク量を算出し、リニアアクチュエータ60をフィードバック制御する。
As shown in FIG. 3, the stroke
位置検出装置1の構成を図1(a)および図3に基づいて説明する。位置検出装置1は、図1(a)に示すように、固定部70、第1磁束発生手段としての第1磁石21、第2磁束発生手段としての第2磁石22、および、磁束検出手段としてのホール素子51を備えている。
第1磁石21および第2磁石22は、形状および磁気的特性が同一の永久磁石であり、直方体に形成されている。図3に示すように、第1磁石21と第2磁石22とは、直線移動するストローク部61に設けられ、ストローク部61とともに移動する。ここで、ストローク部61は、特許請求の範囲における「可動部」に対応する。以下、図1(a)および図3に示すように、ストローク部61の移動方向を「X軸方向」とし、X軸方向と直交する方向を「Y軸方向」とする。本実施形態では、第1磁石21と第2磁石22とは、略Y軸方向に着磁され、X軸方向に離間するよう設けられている。ここで、「略Y軸方向」とは、厳密にY軸方向と一致する状態に限らず、Y軸方向に対し、所定角度傾斜する状態も含む。また、第1磁石21および第2磁石22は、S極がストローク部61側に向き、N極がストローク部61とは反対側に向くよう設けられている。
The configuration of the
The
ホール素子51は、感磁面511を有し、感磁面511がX軸方向と直交するよう設けられている。ホール素子51は、ホールICチップ50に搭載されている。ホールICチップ50は、第1磁石21および第2磁石22のN極側の端部からY軸方向に所定距離d離れて位置するよう固定部70に固定されている。
The
ストローク部61の直線移動に伴って、第1磁石21および第2磁石22がホール素子51に対して相対移動すると、感磁面511に直交する磁束の密度は、図1(b)に示すように変化する。また、本実施形態の位置検出装置1の詳細な磁束分布を図2に示す。
When the
本実施形態では、磁束ベクトルが0となる位置と、第1磁石21と第2磁石22との間の中点Oとが一致する。ホール素子51の位置が第1磁石21と第2磁石22との間の中点Oと一致する場合、検出された相対位置を0とする。ホール素子51が中点Oに対し、第1磁石21側に位置するときの相対位置を負の値で表し、ホール素子51が中点Oに対し、第2磁石22側に位置したときの相対位置を正の値で表す。
In the present embodiment, the position where the magnetic flux vector becomes 0 coincides with the midpoint O between the
ここで、第1実施形態の比較例による位置検出装置について、図13に基づいて説明する。比較例は、上記実施形態と異なり、ホール素子は四つの磁石に囲まれるよう設けられている。つまり、比較例は従来の位置検出装置に類似する。 Here, a position detection apparatus according to a comparative example of the first embodiment will be described with reference to FIG. In the comparative example, unlike the above embodiment, the Hall element is provided so as to be surrounded by four magnets. That is, the comparative example is similar to a conventional position detection device.
図13(a)に示すように、ホール素子501は、第1マグネット201、第2マグネット202、第3マグネット203、および第4マグネット204に囲まれるよう設けられている。また、第1マグネット201および第4マグネット204は異なる磁極が対向するよう設けられ、第2マグネット202および第3マグネット203は異なる磁極が対向するようにして設けられている。図13(b)は、比較例の位置検出装置の詳細な磁束分布を示す。図13(b)に示すように、第1マグネット201および第2マグネット202と第3マグネット203および第4マグネット204との間の磁束は、第1マグネット201と第4マグネット204との間、および、第2マグネット202と第3マグネット203との間に集中する。これにより、出力特性は第1マグネット201と第4マグネット204との間、第2マグネット202と第3マグネット203との間で急激に変化する非線形となる。ここで、ストローク部61の直線移動に伴って、第1マグネット201、第2マグネット202、第3マグネット203、および第4マグネット204がホール素子501に対して相対移動すると、ホール素子501近傍の磁束密度は図13(c)に示すように変化する。図13(c)に示すように、磁束密度の変化を表すグラフ線は、ストローク方向の中間部において線形となっているが、ストローク方向の両端部において線形となっていない。
As shown in FIG. 13A, the
これに対し、本実施形態では、第1磁石21および第2磁石22は、Y軸方向において磁束が発生する方向が同じであり、X軸方向に互いに離間している。これにより、異なる磁極が互いに対向していないため、第1磁石21および第2磁石22の端面から発生する磁束は、Y軸方向において放射状に広がる。よって、磁束の減少を抑制し、出力特性の直線性を高めることができる。また、第1磁石21と第2磁石22との間で磁束の反発が生じることにより、第1磁石21と第2磁石22との間の磁束密度を均一化することができる。よって、第1磁石21と第2磁石22との間の距離が大きくなった場合であっても、ホール素子51の近傍の磁束密度の変化の直線性の低下を抑制することで、検出精度を高めるとともに小型を図ることができる。
On the other hand, in the present embodiment, the
また、本実施形態では、第1磁石21および第2磁石22は、直方体である。これにより、第1磁石21および第2磁石22を単純形状にすることで、第1磁石21および第2磁石22の加工時および組付け時のバラツキを抑制することができる。また、発生磁束を同等にし、位置ずれに対するロバスト性を向上させることができる。
In the present embodiment, the
さらに、本実施形態では、第1磁石21と第2磁石22とは形状および磁気特性が同じである。これにより、発生磁束を同等とする効果を高めることができ、位置ずれに対するロバスト性を向上させる効果を高めることができる。
Further, in the present embodiment, the
次に、第1実施形態の変形例による位置検出装置について、図4に基づいて説明する。
図4に示すように、第1実施形態の変形例では、第1磁石21および第2磁石22は、N極がストローク部61と当接し、S極がホール素子51側に向くよう設けられている。
このような構成は上記第1実施形態と同様な効果を得ることができる。
Next, a position detection device according to a modification of the first embodiment will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 4, in the modification of the first embodiment, the
Such a configuration can obtain the same effects as those of the first embodiment.
(第2実施形態)
本発明の第2実施形態の位置検出装置を図5(a)に示す。なお、第1実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
図5(a)に示すように、本実施形態の位置検出装置2は、第3磁束発生手段としての第3磁石23をさらに備えている。
(Second Embodiment)
A position detection apparatus according to a second embodiment of the present invention is shown in FIG. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the site | part substantially the same as 1st Embodiment, and description is abbreviate | omitted.
As shown in FIG. 5A, the
第3磁石23は、Y軸方向に着磁され、ホールICチップ50と一体に設けられている。ここで、第3磁石23は、着磁方向が第1磁石21および第2磁石22の着磁方向と反対となるよう設けられている。つまり、第1磁石21および第2磁石22はS極がストローク部61側に向くよう設けられ、第3磁石23はS極がストローク部61とは反対側に向くよう設けられている。
The
本実施形態では、ストローク部61の直線移動に伴って、第1磁石21および第2磁石22がホール素子51に対して相対移動すると、感磁面511の近傍の磁束密度は図5(b)に示すように変化する。図5(b)および図1(b)に示すように、感磁面511の近傍の所定ストローク範囲において、本実施形態の磁束密度の変化範囲は第1実施形態の磁束密度の変化範囲より大きい。
In the present embodiment, when the
以上説明したように、本実施形態では、Y軸方向に着磁され、ホールICチップ50と一体に設けられている第3磁石23により集磁効果を得ることができる。このため、ホール素子51近傍の磁束密度を高めることができる。よって、ホール素子51の感度と、検出精度を高めることができる。
As described above, in the present embodiment, a magnetism collecting effect can be obtained by the
また、本実施形態では、第3磁石23は、着磁方向が第1磁石21および第2磁石22の着磁方向と反対となるよう設けられている。このため、第3磁石23による集磁効果を向上することができ、ホール素子51近傍の磁束密度をより高めることができる。また、第3磁石23から発生する磁束の方向と、第1磁石21および第2磁石22から発生する磁束の方向とが同じであるため、ホール素子51近傍の磁束が高くなり、ロバスト性を向上させることができる。
In the present embodiment, the
次に、第2実施形態の変形例による位置検出装置について、図6に基づいて説明する。
図6に示すように、第2実施形態の変形例では、第3磁石23は、着磁方向が第1磁石21および第2磁石22の着磁方向と同じとなるよう設けられている。
Next, a position detection device according to a modification of the second embodiment will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 6, in the modification of the second embodiment, the
(第3実施形態)
本発明の第3実施形態の位置検出装置を図7(a)に示す。なお、上記第2実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
図7(a)に示すように、本実施形態の位置検出装置3は、ヨーク30をさらに備える。ヨーク30は底壁33を有する。底壁33は、磁性材料により板状に形成され、底壁33の一方の面と第1磁石21のS極および第2磁石22のS極とが当接するよう設けられている。また、第1磁石21および第2磁石22は、底壁33のX軸方向の両端にそれぞれ設けられている。
(Third embodiment)
A position detection apparatus according to a third embodiment of the present invention is shown in FIG. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the site | part substantially the same as the said 2nd Embodiment, and description is abbreviate | omitted.
As shown in FIG. 7A, the
本実施形態では、ストローク部61の直線移動に伴って、第1磁石21および第2磁石22がホール素子51に対して相対移動すると、感磁面511の近傍の磁束密度は図7(b)に示すように変化する。図7(b)および図7(b)に示すように、感磁面511の近傍の所定ストローク範囲において、第3実施形態の磁束密度の変化範囲は第2実施形態の磁束密度の変化範囲より大きい。
In the present embodiment, when the
以上説明したように、本実施形態では、ヨーク30をさらに備える。このため、磁気回路のパーミアンスを高めることで、第1磁石21および第2磁石22の減磁を抑制することができ、第1磁石21および第2磁石22から発生する磁束の密度を大きくし、信号雑音比を高めることができる。また、ヨーク30のシールド効果により、外乱磁界の影響を低減することができる。よって、上記第1実施形態および第2実施形態に比べ、ホール素子51により検出される磁束密度の低減を抑制することができる(図1(b)、図5(b)および図7(b)参照)。
As described above, in this embodiment, the
また、本実施形態では、底壁33は板状に形成されている。これにより、ホール素子51と対向しない第1磁石21および第2磁石22の端部から放出される磁束を抑制することで、磁束密度が高くなり、外乱磁界に関するロバスト性を向上させることができる。
In the present embodiment, the
さらに、本実施形態では、第1磁石21および第2磁石22は、底壁33のX軸方向の両端にそれぞれ設けられている。これにより、第1磁石21と第2磁石22との間の間隔を大きくすることができ、第1磁石21と第2磁石22との間で移動するホール素子51の移動範囲を大きくすることができる。よって、第1磁石21と第2磁石22との配置間隔を大きくすることにより、検出範囲を大きくすることができる。
Further, in the present embodiment, the
(第4実施形態)
本発明の第4実施形態の位置検出装置を図8に示す。なお、上記第3実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
図8に示すように、本実施形態の位置検出装置4のヨーク34は、第1側壁341および第2側壁342をさらに有し、コ字状に形成されることで上記第3実施形態のヨーク30と異なる。ここで、第1側壁341および第2側壁342は、底壁33のX軸方向の両端部からY軸方向に立設されている。また、第1側壁341および第2側壁342は、底壁33のホール素子51側に立設されている。第1磁石21および第2磁石22は、第1側壁341と第2側壁342との間において、底壁33のX軸方向の両端に設けられている。また、第1磁石21は第1側壁342と当接し、第2磁石22は第2側壁343と当接する。
(Fourth embodiment)
A position detection apparatus according to a fourth embodiment of the present invention is shown in FIG. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the site | part substantially the same as the said 3rd Embodiment, and description is abbreviate | omitted.
As shown in FIG. 8, the
以上説明したように、本実施形態では、ヨーク34は、第1側壁341および第2側壁342をさらに有し、第1磁石21および第2磁石22は、第1側壁341と第2側壁342との間に設けられている。これにより、上記第3実施形態に比べ、ヨーク34のシールド効果を高めることができ、外乱磁界の影響を低減する効果を高めることができる。
As described above, in the present embodiment, the
(第5実施形態)
本発明の第5実施形態の位置検出装置を図9に示す。なお、上記第4実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
図9に示すように、本実施形態では、第1磁石21および第2磁石22は、第1側壁341と第2側壁342との間に設けられ、底壁33のX軸方向の両端に設けられている。また、第1磁石21と第1側壁342との間、および、第2磁石22と第2側壁343との間には、X軸方向に所定間隔の隙間が形成されている。
(Fifth embodiment)
A position detection apparatus according to a fifth embodiment of the present invention is shown in FIG. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the site | part substantially the same as the said 4th Embodiment, and description is abbreviate | omitted.
As shown in FIG. 9, in the present embodiment, the
以上説明したように、本実施形態では、第1磁石21と第1側壁342との間、および、第2磁石22と第2側壁343との間に、X軸方向に所定間隔の隙間が形成されている。これにより、ヨーク34に入る磁束が少なくなり、第3磁石23方向への磁束が大きくなるため、上記第4実施形態に比べ、第3磁石23の集磁効果をさらに向上させることができ、ホール素子51の近傍の磁束密度をさらに高めることができる。
As described above, in the present embodiment, a gap having a predetermined interval is formed in the X-axis direction between the
(第6実施形態)
本発明の第6実施形態の位置検出装置を図10に示す。なお、上記第5実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
図10に示すように、本実施形態の位置検出装置6のヨーク36は、第1側壁341および第2側壁342の底壁33とは反対側に設けられている頂壁363をさらに有し、四角い枠状に形成されていることで上記第5実施形態のヨーク34と異なる。
(Sixth embodiment)
A position detection apparatus according to a sixth embodiment of the present invention is shown in FIG. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the site | part substantially the same as the said 5th Embodiment, and description is abbreviate | omitted.
As shown in FIG. 10, the
ここで、第1磁石21および第2磁石22は、ヨーク36の内側に収容されている。また、ホールIC50および第3磁石23は、底壁33、第1側壁361、第2側壁362、および、頂壁363により囲まれるようにして固定部70に固定されている。
Here, the
以上説明したように、本実施形態では、第1磁石21、第2磁石22、第3磁石23、およびホールIC50は、ヨーク36により囲まれている。これにより、上記第4実施形態および第5実施形態に比べ、ヨーク36のシールド効果をより高めることができ、外乱磁界の影響を低減する効果をより高めることができる。
As described above, in the present embodiment, the
(第7実施形態)
本発明の第7実施形態の位置検出装置を図11に示す。なお、上記第5実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
図11に示すように、本実施形態の位置検出装置7のヨーク37は、第3側壁373および第4側壁374をさらに有し、四角い有底筒状に形成されることで上記第5実施形態のヨーク34と異なる(図11(b)参照)。第3側壁373および第4側壁374は、底壁33の一方の面を含む平面において、X軸方向に直交する方向の両端部からY軸方向に立設されている。
(Seventh embodiment)
FIG. 11 shows a position detection apparatus according to a seventh embodiment of the present invention. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the site | part substantially the same as the said 5th Embodiment, and description is abbreviate | omitted.
As shown in FIG. 11, the
ここで、第1磁石21および第2磁石22は、ヨーク37の内側に収容されている。また、ホールIC50および第3磁石23は、第1側壁341、第2側壁342、第3側壁373、および、第4側壁374により囲まれるようにして固定部77に固定されている(図11(a)および図11(b)参照)。
Here, the
以上説明したように、本実施形態では、第1磁石21、第2磁石22、第3磁石23、およびホールIC50は、第1側壁341、第2側壁342、第3側壁373、および、第4側壁374により囲まれている。これにより、上記第4実施形態および第5実施形態に比べ、ヨーク36のシールド効果をより高めることができ、外乱磁界の影響を低減する効果をより高めることができる。
As described above, in the present embodiment, the
(第8実施形態)
本発明の第8実施形態の位置検出装置を図12に示す。なお、上記第3実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
図12に示すように、本実施形態の位置検出装置8は、第1磁石21、第2磁石24、ホール素子51、及び、第3磁石23を備えている。
第1磁石21および第2磁石24は、直方体に形成されている。本実施形態では、第2磁石24は、第1磁石21より大きく形成されている。ストローク部61の直線移動に伴って、ホール素子51が第1磁石21および第2磁石24に対して相対移動すると、感磁面511が検出する磁束密度は、図12(b)に示すように変化する。
(Eighth embodiment)
FIG. 12 shows a position detection apparatus according to the eighth embodiment of the present invention. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the site | part substantially the same as the said 3rd Embodiment, and description is abbreviate | omitted.
As shown in FIG. 12, the
The
以上説明したように、本実施形態では、第1磁石21と第2磁石24との大きさが異なるため、磁束が0となる位置O1が第1磁石21と第2磁石24との間の中点となる位置O2と異なる。これにより、ホール素子51、第1磁石21、および第2磁石24の磁束が0となる設定位置の自由度を高めることができる。
As described above, in the present embodiment, since the
(他の実施形態)
上記実施形態では、磁束発生手段として永久磁石が用いられている。これに対し、他の実施形態では、磁束発生手段として電磁石を用いることとしても良い。
上記実施形態では、ホール素子は、第1磁石および第2磁石から所定距離離れて、第1磁石および第2磁石のN極側に設けられている。これに対し、他の実施形態では、ホール素子を第1磁石および第2磁石から所定距離離して、第1磁石および第2磁石のS極側に設けることとしても良い。
上記実施形態では、磁石は直方体に形成されている。これに対し、他の実施形態では、磁石を、円柱状または多角形柱状に形成することとしても良い。
上記実施形態では、第1磁石および第2磁石がストローク部に設けられ、ホール素子および第3磁石が固定部に設けられている。これに対し、他の実施形態では、ホール素子および第3磁石をストローク部に設け、第1磁石および第2磁石を固定部に設けることとしても良い。
(Other embodiments)
In the above embodiment, a permanent magnet is used as the magnetic flux generating means. On the other hand, in another embodiment, an electromagnet may be used as the magnetic flux generation means.
In the above embodiment, the Hall element is provided on the N pole side of the first magnet and the second magnet at a predetermined distance from the first magnet and the second magnet. On the other hand, in another embodiment, the Hall element may be provided on the S pole side of the first magnet and the second magnet at a predetermined distance from the first magnet and the second magnet.
In the said embodiment, the magnet is formed in the rectangular parallelepiped. On the other hand, in another embodiment, the magnet may be formed in a columnar shape or a polygonal column shape.
In the above embodiment, the first magnet and the second magnet are provided in the stroke portion, and the Hall element and the third magnet are provided in the fixed portion. On the other hand, in other embodiments, the Hall element and the third magnet may be provided in the stroke portion, and the first magnet and the second magnet may be provided in the fixed portion.
上記第2実施形態では、第1磁石および第2磁石の磁束が発生する方向は、第3磁石の磁束が発生する方向と逆である。これに対し、他の実施形態では、第1磁石および第2磁石の磁束が発生する方向と、第3磁石の磁束が発生する方向とが同じであっても良い。
上記第7実施形態では、ヨークは、底壁、第1側壁、第2側壁、第3側壁、および第4側壁からなる四角い有底筒状に形成されている。これに対し、第1側壁、第2側壁、第3側壁、第4側壁のいずれかが開いた四角筒状に形成することとしても良い。
上記第8実施形態では、大きさが異なる第1磁石および第2磁石を用いている。これに対し、他の実施形態では、大きさが同じであり、磁気特性が異なる第1磁石および第2磁石を用いることとしても良い。
以上説明した本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能である。
In the second embodiment, the direction in which the magnetic flux of the first magnet and the second magnet is generated is opposite to the direction in which the magnetic flux of the third magnet is generated. On the other hand, in other embodiments, the direction in which the magnetic flux of the first magnet and the second magnet is generated may be the same as the direction in which the magnetic flux of the third magnet is generated.
In the said 7th Embodiment, the yoke is formed in the square bottomed cylindrical shape which consists of a bottom wall, a 1st side wall, a 2nd side wall, a 3rd side wall, and a 4th side wall. On the other hand, it is good also as forming in the square cylinder shape in which any one of the 1st side wall, the 2nd side wall, the 3rd side wall, and the 4th side wall opened.
In the eighth embodiment, the first magnet and the second magnet having different sizes are used. On the other hand, in other embodiments, the first magnet and the second magnet having the same size and different magnetic characteristics may be used.
The present invention described above is not limited to the above-described embodiment, and can be applied to various embodiments without departing from the gist thereof.
1、2、3、4、5、6、7、8・・・位置検出装置、
21 ・・・第1磁石(第1磁束発生手段)、
22、24 ・・・第2磁石(第2磁束発生手段)、
51 ・・・ホール素子(磁束検出手段)、
61 ・・・ストローク部(可動部)、
70、77 ・・・固定部、
511 ・・・感磁面。
1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 ... position detection device,
21 ... 1st magnet (1st magnetic flux generation means),
22, 24 ... second magnet (second magnetic flux generating means),
51 ... Hall element (magnetic flux detection means),
61 ・ ・ ・ Stroke part (movable part),
70, 77... Fixed part,
511: Magnetic sensitive surface.
Claims (16)
前記可動部に対し相対移動する固定部と、
前記可動部または前記固定部のいずれか一方に設けられ、前記ストローク方向と直交する方向において磁束の発生する方向が同じであり、前記ストローク方向に互いに離間している第1磁束発生手段および第2磁束発生手段と、
前記第1磁束発生手段および前記第2磁束発生手段の磁束が発生する方向の端部から所定距離離れて位置するよう、前記可動部または前記固定部のいずれか他方に設けられ、前記ストローク方向に直交する感磁面を有し、当該感磁面に直交する磁束の密度に応じた信号を出力する磁束検出手段と、
を備えることを特徴とする位置検出装置。 A position detection device that detects the position of a movable part that linearly moves in a stroke direction,
A fixed part that moves relative to the movable part;
The first magnetic flux generating means and the second magnetic flux generating means, which are provided in either the movable portion or the fixed portion, have the same direction in which magnetic flux is generated in a direction orthogonal to the stroke direction, and are separated from each other in the stroke direction. Magnetic flux generating means;
The first magnetic flux generating means and the second magnetic flux generating means are provided on either the movable portion or the fixed portion so as to be located at a predetermined distance from the end portions in the direction in which the magnetic flux is generated, and in the stroke direction Magnetic flux detecting means having a perpendicular magnetic sensing surface and outputting a signal corresponding to the density of the magnetic flux perpendicular to the magnetic sensitive surface;
A position detection device comprising:
前記第1磁束発生手段および前記第2磁束発生手段は、前記底壁の前記磁束検出手段と対向する面に設けられていることを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載の位置検出装置。 The yoke has a plate-like bottom wall;
The said 1st magnetic flux generation means and the said 2nd magnetic flux generation means are provided in the surface facing the said magnetic flux detection means of the said bottom wall, The Claim 1 characterized by the above-mentioned. Position detection device.
前記第1磁束発生手段および前記第2磁束発生手段は、前記第1側壁と前記第2側壁との間に設けられていることを特徴とする請求項8に記載の位置検出装置。 The yoke further includes a first side wall and a second side wall that are erected on both sides of the stroke direction of the bottom wall on the magnetic flux detection means side,
9. The position detection device according to claim 8, wherein the first magnetic flux generation means and the second magnetic flux generation means are provided between the first side wall and the second side wall.
前記第1磁束発生手段および前記第2磁束発生手段は、前記第3側壁と前記第4側壁との間に設けられていることを特徴とする請求項9に記載の位置検出装置。 The yoke includes a third side wall and a second side wall erected in the same direction as the first side wall and the second side wall from both ends in a direction perpendicular to the stroke direction on a plane including one surface of the bottom wall. Further comprising four side walls,
The position detection device according to claim 9, wherein the first magnetic flux generation unit and the second magnetic flux generation unit are provided between the third side wall and the fourth side wall.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011237026A JP2013096723A (en) | 2011-10-28 | 2011-10-28 | Position detector |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011237026A JP2013096723A (en) | 2011-10-28 | 2011-10-28 | Position detector |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2013096723A true JP2013096723A (en) | 2013-05-20 |
Family
ID=48618829
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2011237026A Pending JP2013096723A (en) | 2011-10-28 | 2011-10-28 | Position detector |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2013096723A (en) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106164621A (en) * | 2014-03-26 | 2016-11-23 | 罗伯特·博世有限公司 | Sensor cluster for detection displacement on the parts of motion |
JP2018054489A (en) * | 2016-09-29 | 2018-04-05 | 株式会社ニコン | Encoder device, driving device, stage device, robot device, and method for attaching encoder device |
JP2018075687A (en) * | 2016-11-11 | 2018-05-17 | アルモテクノス株式会社 | Power tool |
JP2020153824A (en) * | 2019-03-20 | 2020-09-24 | Tdk株式会社 | Magnetic field generating unit, position detection device and method of manufacturing magnet field generating unit |
JP2021135241A (en) * | 2020-02-28 | 2021-09-13 | Tdk株式会社 | Position detector, and position detection system and steering system using the same |
-
2011
- 2011-10-28 JP JP2011237026A patent/JP2013096723A/en active Pending
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106164621A (en) * | 2014-03-26 | 2016-11-23 | 罗伯特·博世有限公司 | Sensor cluster for detection displacement on the parts of motion |
JP2017508982A (en) * | 2014-03-26 | 2017-03-30 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツングRobert Bosch Gmbh | Sensor device for detecting the stroke of a moving component |
US9927260B2 (en) | 2014-03-26 | 2018-03-27 | Robert Bosch Gmbh | Magnetic field sensor assembly for ascertaining the path of a moving object |
JP2018054489A (en) * | 2016-09-29 | 2018-04-05 | 株式会社ニコン | Encoder device, driving device, stage device, robot device, and method for attaching encoder device |
JP2018075687A (en) * | 2016-11-11 | 2018-05-17 | アルモテクノス株式会社 | Power tool |
JP2020153824A (en) * | 2019-03-20 | 2020-09-24 | Tdk株式会社 | Magnetic field generating unit, position detection device and method of manufacturing magnet field generating unit |
CN111721327A (en) * | 2019-03-20 | 2020-09-29 | Tdk株式会社 | Magnetic field generating module, position detecting device, and method for manufacturing magnetic field generating module |
US11506727B2 (en) | 2019-03-20 | 2022-11-22 | Tdk Corporation | Magnetic field generating unit, position detecting device and method of manufacturing magnetic field generating unit |
US11754642B2 (en) | 2019-03-20 | 2023-09-12 | Tdk Corporation | Magnetic field generating unit, position detecting device and method of manufacturing magnetic field generating unit |
JP2021135241A (en) * | 2020-02-28 | 2021-09-13 | Tdk株式会社 | Position detector, and position detection system and steering system using the same |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8558539B2 (en) | Stroke amount detecting device | |
JP5408508B2 (en) | Position detection device | |
JP4589410B2 (en) | Position detection device | |
JP5853046B2 (en) | Magnetic field measuring device | |
JP2013096723A (en) | Position detector | |
JP2006294363A (en) | Magnetic proximity switch | |
JP2009192261A (en) | Rectilinear displacement detector | |
JP5500389B2 (en) | Stroke amount detection device | |
JP5653262B2 (en) | Stroke amount detection device | |
KR102042369B1 (en) | Position detector | |
JP4926626B2 (en) | POSITION DETECTION SYSTEM, OPTICAL SYSTEM USING POSITION DETECTION SYSTEM, AND IMAGING DEVICE | |
EP3187832B1 (en) | Magnetic position detection device | |
JP5216027B2 (en) | Shift position detector | |
JP5483516B2 (en) | POSITION DETECTION DEVICE, OPTICAL SYSTEM HAVING POSITION DETECTION DEVICE, AND IMAGING DEVICE | |
WO2016171059A1 (en) | Position detecting device and structure for using position detecting device | |
KR20080106000A (en) | Position detector and positioning device | |
JP2010096540A (en) | Position detection device, and electronic device using the same | |
WO2020111035A1 (en) | Position detection device magnet unit and position detection device | |
JP5434939B2 (en) | Stroke amount detection device | |
WO2020179636A1 (en) | Position detector and magnetic sensor | |
JP3191530U (en) | Position detection device | |
US11698422B2 (en) | Magnetic sensor device | |
JP5875947B2 (en) | Magnetic sensor device | |
JP2006320049A (en) | Linear motor | |
JP2009236743A (en) | Magnetic position detecting device |