JP2013524252A - 移動可能な強磁性要素を利用する改良された位置センサ - Google Patents
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Abstract
Description
しかし、特許文献1に開示されたセンサは、デジタルエンコーダに分類されるものであり、従って、空隙において、可動強磁性要素又はその要素の一部分の存在または不在を検知することしかできない。
固定子アセンブリに対する可動強磁性要素の位置の連続的に変化する様子を検知することを可能にする別のセンサは、例えば、本出願人らの特許文献4に開示されている。
− 機械的な公差の影響を非常に受けやすいこと
− ゼロ誘導点(0テスラ(ガウス))に対する信号のオフセットが有意であるため温度の補正が困難であること
− 十分な信号変化を有するのに有意な形成因子を有する必要があること。
この文脈において、本発明は上記の制限のうちの少なくとも1つを解消するセンサを提供することを目的とする。
磁気感知要素は、好適には、第3の空隙において、少なくとも1つの成分の磁場の大きさを感知するためのホール効果プローブを備え、例えば、MLX90251又はHAL825のタイプのプログラム可能な直線プローブを備え得る。
− 略軸対象な第1の強磁性部品と、
− 略円柱の形状を有する永久磁石であって、第1の強磁性部品に剛直に接続されており、その磁石は軸方向に又は径方向に磁化されることができる1つの永久磁石と、
− 略軸対象な第2の強磁性部品と、
− 1つの磁気感知要素と、を備え、固定子の第1と第2の強磁性部品は、可動強磁性要素とともに対応する第1と第2の空隙を形成し、その強磁性部品の間に磁気感知要素が配置される第3の空隙を形成する。
磁場の直線変化を得ることができる。
このタイプの革新的な構造の使用に潜在する利点のうちの1つは、移動経路のどの地点においても、磁場の統合効果のために、様々な空隙によって見られる全体的な透磁率及び、結果として磁場感知要素によって測定されるその磁場は、径方向のあそび又はその可動要素の様々な回転の影響をほぼ受けない。
第2の実施形態によれば、本発明は、可動強磁性要素に加えて、検知した位置を用いて直線位置を検知する磁気センサに関しており、固定子アセンブリは、少なくとも
− 「C字」形をした長手部を有する略軸対象な第1の強磁性部品と、
− 「C字」の下枝部及び上枝部にそれぞれ剛直に接続され、円柱又はディスクの形状を有する2つの永久磁石であって、それぞれ、径方向に磁化され「C字」の枝部の内径上に配置される、又は、軸方向に磁化され「C字」の上枝部の下かつ下枝部の内径上に配置され得る、2つの永久磁石と、
− 「C字」の2つの枝部の間に配置される移動方向により形成される軸に対して回転する第2の強磁性部品と、
− 1つの磁気感知要素と、を備えており、固定子の第1の強磁性部品の「C字」の各枝部は、可動強磁性要素とともに径方向又は軸方向に空隙を形成し、固定子の第2の強磁性部品の「C字」の各枝部は、可動強磁性要素とともに径方向又は軸方向に空隙を形成し、固定子の2つの強磁性部品は、その固定子の強磁性部品の間に磁気感知要素が位置する径方向の空隙を形成する。
内方向を向くようにし、他方の磁石についてN極が外方向を向くようにすることで、各磁石により生成された磁束は、形成された磁場と同じ方向に移動する。
このタイプの回転構造を用いる利点のうちの1つは、移動経路のどの地点においても、磁束の統合効果のために、形成される磁気回路によって見られる全体的な透磁率及び、結果として磁場感知要素によって測定されるその磁場は、径方向のあそび及びその可動要素の様々な回転をほぼ感知しないことである。
サに適用できる。サスペンションとしても用いられる剛直要素と組み合わせた場合、第2の実施形態による構造は、圧力又は振動の測定に有意に適用される。
第3の実施形態によれば、本発明は、可動強磁性要素に加えて、検知した位置を用いて可動強磁性要素の直線位置を検知する磁気センサに関しており、固定子アセンブリは、少なくとも
− 限られた角度部分上に展開される「C字」形を有する第1の強磁性部品と、
− 「C字」の各枝部に剛直に接続されたタイル(瓦の形状)を径方向に磁化する2つの永久磁石と、
− 可動要素と「C字」の外側の部品との間に配置された第2の強磁性部品と、
− 1つの磁気感知要素と、を備えており、固定子の第1の強磁性部品の「C字」の各枝部は、可動強磁性要素とともに径方向の空隙を形成し、第2の強磁性部品は、可動強磁性要素とともに径方向の空隙を形成し、固定子の2つの強磁性部品は、それらの間に磁気感知要素が位置する径方向の空隙を形成する。
好適には、追加の部品は、磁場の変化の増大を可能にする磁束集中領域を構成する拡張部を外径上に備える。そのような拡張部は、集中効果をなおも向上させるように、理想的に磁気感知プローブに対向する制約された角度の弧に限られる。
図2及び図3には、本発明の第1の実施形態による直線位置センサの断面図及び4分の3断面図をそれぞれ示す。センサはより詳細には軸方向に磁化された永久磁石5を備えており、第1の強磁性部品3はその磁石5上に位置する。ここで示した磁石5は円柱形であるが、最適化のため、内部の形状を若干円錐状にできる。第1の強磁性部品3に対して軸方向にオフセットを有する第2の強磁性部品4は、部品3の上面とともに、磁気感知要素6が挿入される空隙9を作り出す。第2の強磁性部品4は、磁気感知要素6に対向する磁束の集中を可能にする拡張部10を備える。固定子アセンブリ2は、内部に、部品3,4、磁石5及び磁気感知要素6を備え、強磁性要素1は直線的に移動し、軸方向に形状を成し、固定子アセンブリ2とともに2つの間隙7,8を形成する。
図5には、一例として、図2に示したようなセンサが用いられる場合における、約6mmの有効経路を有するセンサに対する、強磁性軸の直線位置(ミリメートル単位)の関数として磁気感知要素6によってテスラ(ガウス)単位で測定される誘導(菱形及び左軸による曲線)と、それに関連するパーセント単位での直線性(四角及び右軸による曲線)とを示す。
より低減できる。この部品は、略円錐状であり、軸対称な形状は永久磁石と接している。新たな固定子アセンブリは、従って、部品3,4,5,6及び12により形成される。
図14には、一例として、図12に示したようなセンサが用いられる場合における、6mmの有効経路を有するセンサに取得される、2つの端部間における可動要素1の移動に対する位置(ミリメートル単位)の関数として磁気感知要素6によりテスラ(ガウス)単位で測定される磁気誘導(四角及び左軸による曲線)と、それと関連するパーセント単位での非直線性(菱形及び右軸による曲線)とを示す。
じ成分が見られる。
Claims (9)
- 直線位置又は角度位置を検知する非接触磁気センサであって、
固定子アセンブリ(2)と、
固定子アセンブリと固定子アセンブリが検知される位置とに対し移動可能な可動強磁性要素(1)とを備えており、
固定子アセンブリ(2)は、少なくとも第1及び第2の強磁性部品(3,4)と、少なくとも第1の永久磁石(5)と、少なくとも1つの磁気感知要素(6)とを備え、該少なくとも1つの磁気感知要素(6)は、可動強磁性要素(1)の位置に応じた磁場を受けるとともに、受けた磁場に応じた測定信号を送出するように設計されており、
第1の永久磁石(5)は、第1の強磁性部品(3)に剛直に接続されており、
強磁性部品(3,4)は、可動強磁性要素(1)とともに、少なくとも第1及び第2の空隙(7,8)を形成しており、
第1の永久磁石(5)は、剛直に第1の強磁性部品(3)にのみ接続されており、2つの強磁性部品(3,4)はそれらの間に、少なくとも第3の空隙(9)を形成し、磁気感知要素(6)が第3の空隙(9)に配置される、非接触磁気センサ。 - 磁気感知要素(6)は、前記磁場の成分のうちの少なくとも1つの大きさを感知するホール効果プローブである、請求項1に記載の非接触磁気センサ。
- 2つの強磁性部品(3,4)のうち少なくとも1つは、磁気感知要素(6)に対向して形成され、磁束の集中を可能にする拡張部(10)を備える、請求項1又は2に記載の非接触磁気センサ。
- 固定子アセンブリ(2)は、第3の空隙(9)に配置され、磁気感知要素(6)に平行である第2の永久磁石(11)を備える、請求項1〜3のいずれか一項に記載の非接触磁気センサ。
- 固定子アセンブリ(2)は、第1の永久磁石(5)に剛直に接続された第3の強磁性部品(3)を備える、請求項1〜4のいずれか一項に記載の非接触磁気センサ。
- 固定子アセンブリ(2)は第1及び第2の永久磁石(5,11)を備え、該第1及び第2の永久磁石(5,11)は、第1の強磁性部品(3)に剛直に接続され、前記第1の強磁性部品(3)の中央を通過する移動に直交する面に対して対称に配置される、請求項1〜5のいずれか一項に記載の非接触磁気センサ。
- 第3の強磁性部品(12)は、略円錐部を有する、請求項5に記載の非接触磁気センサ。
- 永久磁石(5,11)の少なくとも一方は、略円錐部を有する、請求項1〜7のいずれか一項に記載の非接触磁気センサ。
- 可動強磁性要素(1)は、その移動の方向に所定の長さを有しており、その長さの一部において、同移動に直交する面において幅狭部を有する、請求項1〜8のいずれか一項に記載の非接触磁気センサ。
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