JP2020106269A - 位置検出装置およびその製造方法 - Google Patents
位置検出装置およびその製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2020106269A JP2020106269A JP2017081320A JP2017081320A JP2020106269A JP 2020106269 A JP2020106269 A JP 2020106269A JP 2017081320 A JP2017081320 A JP 2017081320A JP 2017081320 A JP2017081320 A JP 2017081320A JP 2020106269 A JP2020106269 A JP 2020106269A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- magnetic
- magnetic field
- detection element
- magnet
- drive shaft
- 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
Classifications
-
- 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
- G01D5/18—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 by varying effective impedance of discharge tubes or semiconductor devices
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
- F02M26/45—Sensors specially adapted for EGR systems
- F02M26/48—EGR valve position sensors
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B7/00—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
-
- 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
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
- Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
Abstract
【課題】磁場の変化を検出することにより、ソレノイドアクチュエータの駆動軸と連動する可動部の位置を精度よく検出できる非接触式の位置検出装置およびその製造方法を提供すること。【解決手段】ソレノイドアクチュエータ2の駆動軸22と連動する可動部11と、磁石12と、磁石12が生成する磁界を検知可能な磁気検出素子13と、を備え、磁石12が可動部11に設けられ、磁気検出素子13が固定部14に設けられており、磁気検出素子13が検知した磁界Mに基づいて、駆動軸22に連動した可動部11の位置を検知する位置検出装置1において、磁気検出素子13の感磁方向Sと、ソレノイドアクチュエータ2により生成される漏れ磁界Lの方向とが異なる。【選択図】図1
Description
本発明は、磁気検出素子により検知された磁場の変化を用いて、磁石が取り付けられた対象物の位置を検出する位置検出装置およびその製造方法に関する。
磁場の変化を用いて対象物の位置を検出する従来の位置検出装置として、例えば、流量制御弁に組み込まれた磁気式センサが挙げられる。磁気センサは、直線に沿ってアクチュエータより駆動されるシャフトの位置変化に伴う磁場の変化を用いて、弁(バルブ)の開閉を検知する。
特許文献1には、吸排気弁を駆動する駆動軸の端部に取り付けられた永久磁石の位置の変化に対応して、永久磁石に対向するように設けられたホール素子に検知される磁界の強度が変化することを用いて、吸排気弁の位置を検出する電磁式吸排気弁駆動システムが記載されている。
特許文献1に記載された電磁式吸排気弁駆動システムは、ホール素子によって検知される磁界の強度変化に基づいて、駆動軸の端部の永久磁石の位置を特定することにより、弁の開閉状態を検知する。しかし、駆動軸を駆動する電磁アクチュエータが発生する漏れ磁界がノイズとなり、ホール素子に検出誤差が生じやすいという問題があった。
本発明は、上記従来の課題を解決するものであって、磁場の変化を検出することにより、ソレノイドアクチュエータの駆動軸と連動する可動部の位置を精度よく検出できる非接触式の位置検出装置およびその製造方法を提供することを目的としている。
本発明の位置検出装置は、ソレノイドアクチュエータの駆動軸と連動する可動部と、磁石と、前記磁石が生成する磁界を検知可能な磁気検出素子と、を備え、前記磁石と前記磁気検出素子のうち、一方が前記可動部に設けられ、他方が固定部に設けられており、前記磁気検出素子が検知した磁界に基づいて、前記駆動軸に連動した前記可動部の位置を検知する位置検出装置において、前記磁気検出素子により磁界を検知可能な感磁方向が、前記ソレノイドアクチュエータによって生成される漏れ磁界の方向と異なることを特徴とする。
前記磁気検出素子は、前記漏れ磁界を前記感磁方向に平行な感磁方向成分と前記感磁方向に垂直な垂直方向成分とに分けた場合、前記垂直方向成分が前記感磁方向成分よりも大きくなる位置に設けられている構成、または、前記漏れ磁界の方向が、前記感磁方向と直交する位置に設けられている構成としてもよい。漏れ磁界の成分のうち、磁気検出素子にノイズとして検出されるのは感磁方向成分であり、垂直方向成分は磁気検出素子に検出されない。このため、磁気検出素子を上記のように配置することにより、ソレノイドアクチュエータからの漏れ磁界の影響を抑制することができる。
前記感磁方向は、第1の感磁方向および前記第1の感磁方向に直交する第2の感磁方向を有しており、前記第1の感磁方向および前記第2の感磁方向はいずれも、前記漏れ磁界方向と直交している構成としてもよい。この構成により、第1の感磁方向と第2の感磁方向により形成される感磁面上の磁界を測定する場合、ソレノイドアクチュエータに生成される漏れ磁界がノイズとして検出されることを抑制できる。
前記磁気検出素子は、前記磁石が生成した前記駆動軸の駆動方向に平行な磁界を検出するものであり、前記ソレノイドアクチュエータの漏れ磁界が前記駆動軸の駆動方向と直交する方向に形成された位置に設けられていることが好ましい。この構成により、漏れ磁界がノイズとして検出されることを抑制し、検出精度が良好になる。
前記磁石と前記磁気検出素子のうち、前記可動部に設けられているものは、前記駆動軸の延長線から、当該延長線に直交する方向にずれた(オフセット)位置に設けられている構成としてもよい。可動部に設けられる磁石または磁気検出素子を、駆動軸の延長線に対して直交する方向にずれた位置に設けることにより、延長線上に磁気検出素子が設けられたものよりも漏れ磁界の感磁方向成分を小さくし、垂直方向成分を大きくすることができる。
前記磁気検出素子は、電気抵抗値が変化することにより、前記磁界を検知する磁気抵抗効果素子や、磁気成分を検出可能な検知面を備えたホール素子を用いて構成することができる。
本発明の位置検出装置の製造方法は、ソレノイドアクチュエータの漏れ磁界を算出する算出ステップと、前記算出ステップにおいて算出された前記漏れ磁界に基づいて、磁気検出素子を設置する配置ステップと、を備えていることを特徴とする。
本発明の位置検出装置は、ソレノイドアクチュエータが生成する漏れ磁界の方向と、磁気検出素子が磁界を検知可能な方向とが異なる配置とすることにより、両者が一致する場合に比べて、磁気検出素子が検知する磁石に対する漏れ磁界の影響を抑制することができる。したがって、磁気検出素子と磁石との相対位置に基づいて、駆動軸に連動した前記可動部の位置を精度よく検出し、検知対象物の位置を精度よく検知できる位置検出装置とすることができる。
本発明の位置検出装置の製造方法は、算出ステップにおいて、あらかじめソレノイドアクチュエータの漏れ磁界を算出しておくことにより、設置ステップにより、漏れ磁界による検出結果への影響が小さい位置に磁気検出素子を設置することができる。したがって、ソレノイドアクチュエータからの漏れ磁界の影響が抑制された、検出精度の良好な位置検出装置を容易に製造することができる。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、同じ部材については同じ番号を用いて示し、適宜、説明を省略する。
従来、内燃機関の排気ガスに含まれる有害成分を除去する目的で、排気再循環バルブ(Exhaust Gas Recirculation valve、以下、適宜、「EGRバルブ」ともいう。)が用いられている。EGRバルブには、バルブの開閉状態を制御するためにソレノイドアクチュエータを用いたものがあり、ソレノイドアクチュエータの駆動軸の直線動作によってバルブを開閉する。このため、ソレノイドアクチュエータの駆動軸の位置を検出することによって、バルブの開閉状態を検出することができる。
従来、内燃機関の排気ガスに含まれる有害成分を除去する目的で、排気再循環バルブ(Exhaust Gas Recirculation valve、以下、適宜、「EGRバルブ」ともいう。)が用いられている。EGRバルブには、バルブの開閉状態を制御するためにソレノイドアクチュエータを用いたものがあり、ソレノイドアクチュエータの駆動軸の直線動作によってバルブを開閉する。このため、ソレノイドアクチュエータの駆動軸の位置を検出することによって、バルブの開閉状態を検出することができる。
図3(A)は、ソレノイドアクチュエータの駆動軸の位置を検出する位置検出装置の構成を概念的に示す説明図であり、図3(B)は、図3(A)における磁石および磁気検出素子周辺の磁界等を示す拡大図である。図4は、図3(A)の位置検出装置が備える磁石および磁気検出素子の位置関係を説明する斜視説明図である。
位置検出装置100のシャフト(可動部)11は、ソレノイドアクチュエータ2の駆動軸22と連動するように駆動軸22に取り付けられている。駆動軸22の位置の変化に伴い、シャフト11に取り付けられた磁石12と、磁石12の近傍に対向して固定部14に配置された磁気検出素子13との相対位置が変化する。位置検出装置100は、磁気検出素子13と磁石12との相対位置の変化による磁界Mの変化を磁気検出素子13が検出することにより、ソレノイドアクチュエータ2の駆動軸22の位置を検出する。
位置検出装置100は、ソレノイドアクチュエータ2の駆動軸22の中心線(延長線)Cの近傍に、磁石12および磁気検出素子13が配置されている。しかし、このような配置では、図3(B)に示すように、ソレノイドアクチュエータ2の本体21が生成する漏れ磁界Lの方向(漏れ磁界方向)が磁石12の磁界Mおよび磁気検出素子13の感磁方向Sと一致する。このため、ソレノイドアクチュエータ2が発生する漏れ磁界Lが、磁石12の磁界Mのノイズとして磁気検出素子13に検出されることによって、誤差が発生しやすいという問題があった。
そこで、本発明の位置検出装置1は、漏れ磁界Lがノイズとして検出されることを抑制するために、磁界Mおよび感磁方向Sがソレノイドアクチュエータ2の漏れ磁界Lの方向と一致しないように、磁石12および磁気検出素子13を配置している(図1(A)参照)。
図1(A)は、本実施形態の位置検出装置の構成を概念的に示す説明図であり、図1(B)は図1(A)の位置検出装置が備える磁石および磁気検出素子周辺の磁界等を示す拡大図である。図2は、図1(A)の位置検出装置が備える磁石および磁気検出素子の位置関係を説明する斜視説明図である。
図1(A)、図1(B)および図2に示すように、本実施形態の位置検出装置1は、ソレノイドアクチュエータ2の駆動軸22と連動するシャフト11と、磁石12と、磁石12が生成する磁界Mを検知可能な磁気検出素子13と、を備えている。
シャフト11は、ソレノイドアクチュエータ2の駆動軸22の一端22Aに連なって設けられており、駆動軸22の中心線Cに沿って伸長する本体部111と、本体部111の駆動軸22と反対側の端部111Aから中心線Cに直交する方向に伸長するオフセット部112とを備えている。オフセット部112の先端112Aには、磁石12が取り付けられている。
位置検出装置1では、ソレノイドアクチュエータ2からの漏れ磁界Lが、磁石12の発生する磁界Mの方向と直交するように、磁石12が設けられている。また、磁気検出素子13も、その感磁方向Sが漏れ磁界Lと直交するように、シャフト11を取り囲む固定部14に設けられている。
ソレノイドアクチュエータ2の本体21が生成する漏れ磁界Lの方向が磁界Mおよび感磁方向Sと直交するように、磁石12と磁気検出素子13とを設けることにより、漏れ磁界Lがノイズとして検出されることを防止または抑制できる。したがって、位置検出装置1は、ソレノイドアクチュエータ2の駆動軸22の変位に伴う、磁石12と磁気検出素子13との相対位置の変化から、駆動軸22に連動したシャフト11の位置を精度よく検出することが可能である。
磁石12は、図1(A)のX1方向に磁界Mを発生するものであり、磁気検出素子13は、同様にX1方向に感磁方向Sを有している。磁石12は、シャフト11を介して駆動軸22と連動するのに対し、磁気検出素子13は、駆動軸22と連動しない固定部14に設けられている。このため、直線状に運動する駆動軸22が移動すると、磁石12と磁気検出素子13との相対位置が変化し、磁気検出素子13により検出される磁石12の磁界Mも変化する。この磁界Mの変化は、駆動軸22が移動したことによるものであるから、磁気検出素子13により検知された磁界Mに基づいて、駆動軸22の位置を検知することができる。
駆動軸22の位置を検知することにより、駆動軸22の他端22Bに接続された対象物の状態を検知することができる。例えば、駆動軸22の他端22BにEGRバルブが接合されている場合、位置検出装置1は、EGRバルブの開閉状態を検出するセンサとして機能する。
図2に示すように、磁気検出素子13は直交する2つの感磁方向Sx1および感磁方向Syを有する。このため、磁石12と磁気検出素子13との相対位置が変化すると、磁気検出素子13によって検知される磁石12からの磁界Mが変化するから、感磁方向Sx1および感磁方向Syへの磁石12の移動を検知することができる。漏れ磁界Lが感磁方向Sx1および感磁方向Syのいずれとも直交するように、磁気検出素子13を配置することにより、感磁方向Sx1および感磁方向Syにより形成(特定)される感磁面上で磁石12が移動することを検知する際に、漏れ磁界Lがノイズとして検出されることを防止または抑制して、検出精度を向上させることができる。
本実施形態の位置検出装置1は、磁気検出素子13が検出する磁石12の磁界Mと、図1(A)中に両側矢印で示した駆動軸22の駆動方向Rとが平行である。また、磁気検出素子13の感磁方向Sと駆動軸22の駆動方向Rも平行である。図1(B)に示す磁気検出素子13の感磁方向Sは、図2に示すように感磁方向(第1の感磁方向)Sx1および感磁方向(第2の感磁方向)Syの2方向からなっている。感磁方向Sx1および感磁方向Syはいずれも、ソレノイドアクチュエータ2からの漏れ磁界Lと直交している。したがって、漏れ磁界Lは、磁石12からの磁界Mを検出する際のノイズとして、磁気検出素子13に検出されることを防止できる。
なお、図1(A)および図1(B)には、シャフト11に磁石12を、固定部14に磁気検出素子13をそれぞれ設けた態様を示した。しかし、磁石12と磁気検出素子13との相対位置の変化により磁気検出素子13によって検出される磁石12の磁界Mが変化すればよい。このため、シャフト11に磁気検出素子13を、固定部14に磁石12をそれぞれ設けた構成としてもよい。
<磁気検出素子>
磁気検出素子13は、電気抵抗値の変化により、磁界Mを検知する磁気抵抗効果素子を用いて構成することができる。磁気抵抗効果素子としては、巨大磁気抵抗効果素子(GMR素子)などが挙げられる。例えば、ブリッジ接続された4個のGMR素子を用いることにより、磁界Mを電気抵抗値の変化として検知する磁気検出素子を構成することができる。
磁気検出素子13は、電気抵抗値の変化により、磁界Mを検知する磁気抵抗効果素子を用いて構成することができる。磁気抵抗効果素子としては、巨大磁気抵抗効果素子(GMR素子)などが挙げられる。例えば、ブリッジ接続された4個のGMR素子を用いることにより、磁界Mを電気抵抗値の変化として検知する磁気検出素子を構成することができる。
本実施形態では、磁気検出素子として2つの感磁方向Sを有する磁気検出素子13を用いた場合について説明した。しかし、磁気検出素子はこれに限られるものではなく、例えば、磁気成分を検出可能な検知面を備えたホール素子を用いることもできる。ホール素子を用いる場合も、感磁方向がソレノイドアクチュエータ2により生成された漏れ磁界Lの向きと異なるように配置することで、漏れ磁界Lがノイズとして検出されることを抑制できる。
図5は、ソレノイドアクチュエータが生成する磁界のシミュレーション結果を示す説明図である。ソレノイドアクチュエータ2(図1(A)参照)は本体21の内部にコイル23を備えており、コイル23に電流を流すことで発生する磁力によって駆動軸22(図1(A)参照)を駆動する。このコイル23により駆動軸22を駆動する際に発生する磁界の一部が漏れ磁界Lとなる。図中の矢印は漏れ磁界Lの方向を示している。
ソレノイドアクチュエータ2のコイル23には、駆動軸22(図1(A)、図3(A)参照)の位置に対応した所定値の電流が供給される。上述した漏れ磁界Lは、コイル23に流れる電流の大きさによって強度が変化するものの、方向は略一定である。図5のシミュレーション結果は、漏れ磁界Lの方向を模式的に示したものである。
漏れ磁界Lの方向は、駆動軸22の中心線Cからの距離によって大きく異なる。図5中の13Aは位置検出装置1における磁気検出素子13の設置位置であり(図1(A)、図2参照)、13Bは位置検出装置100における磁気検出素子13の設置位置である(図3(A)、図4参照)。13A、13B、および両者間の13Cについて、磁気検出素子13の設置位置による漏れ磁界Lの方向の違いを説明する。
図6は漏れ磁界の感磁方向成分と垂直方向成分とを説明する模式図であり、図6(A)が図5の設置位置13Aの漏れ磁界L、図6(B)が図5の設置位置13Bの位置の漏れ磁界L、図6(C)が図5の設置位置13Cの位置の漏れ磁界Lをそれぞれ示している。
図6(A)に示すように、漏れ磁界Lが磁気検出素子13の感磁方向Sx1と直交する垂直方向成分Lz1のみからなる場合、漏れ磁界Lが磁気検出素子13の検出においてノイズとなることを抑制できる。このため、設置位置13Aに磁気検出素子13が設けられた位置検出装置1(図1(A)、図2参照)は、磁石12との相対位置の変化によって生じる磁界の変化を精度よく検出することができる。
対して、図6(B)に示すように、漏れ磁界Lが磁気検出素子13の感磁方向Sx1と平行な感磁方向成分Lx1のみからなる場合、漏れ磁界Lの全成分が磁気検出素子13にノイズとして検出される。したがって、設置位置13Bに磁気検出素子13が設けられた位置検出装置100(図3(A)、図4参照)は、磁石12との相対位置の変化によって生じる磁界の変化の検出において、漏れ磁界Lがノイズとなり精度が低下する。
図6(C)に示すように、漏れ磁界Lが磁気検出素子13の垂直方向成分Lz1および感磁方向成分Lx1からなる場合、ノイズとして検出されるのは感磁方向成分Lx1である。磁気検出素子13よる検出において、漏れ磁界Lがノイズとなることを抑制するためには、感磁方向Sx1と平行な感磁方向成分Lx1が、できるだけ小さくなる位置に磁気検出素子13を設置することが好ましい。
したがって、設置位置13A〜13Cのうち、磁気検出素子13の設置位置は、漏れ磁界Lの感磁方向成分Lx1がなくなる設置位置13Aが最も好ましい。
磁気検出素子13の設置位置13Cにおける漏れ磁界Lの感磁方向成分Lx1(ノイズ成分)は、設置位置13Aよりも大きく、設置位置13Bよりも小さい。設置位置13Aから設置位置13Bへ移動するにしたがって、漏れ磁界Lの感磁方向成分Lx1(ノイズ成分)が増加し、垂直方向成分Lz1(非ノイズ成分)が減少する。漏れ磁界Lの垂直方向成分Lz1が感磁方向成分Lx1よりも大きくなる領域では、漏れ磁界Lにおけるノイズ成分の割合が相対的に小さいといえる。このため、磁気検出素子13は、漏れ磁界Lの垂直方向成分Lz1が感磁方向成分Lx1よりも大きくなる位置に設置されることが好ましい。
漏れ磁界Lの感磁方向成分Lx1を小さくすることにより、磁気検出素子13が磁石12の磁界Mを検知する際のノイズを低減させて、検出精度が低下することを抑制できる。すなわち、磁気検出素子13により磁界Mを検知可能な感磁方向Sと漏れ磁界Lの方向とを異ならせることにより、感磁方向Sと漏れ磁界Lの方向とが一致する場合と比較して、漏れ磁界Lによる影響を抑制することができる。このため、漏れ磁界Lの方向は、磁界Mおよび感磁方向Sとは、完全に直交している必要はない。求められる検出精度に応じて、磁界Mおよび感磁方向Sと、漏れ磁界Lの方向とを設定すればよい。
<製造方法>
本発明は、ソレノイドアクチュエータ2により生成される漏れ磁界Lを算出する算出ステップと、算出ステップにおいて算出された漏れ磁界Lの方向に基づいて、磁気検出素子13を設ける配置ステップと、を備えた位置検出装置1の製造方法として実施することができる(図1(A)、図1(B)参照)。
本発明は、ソレノイドアクチュエータ2により生成される漏れ磁界Lを算出する算出ステップと、算出ステップにおいて算出された漏れ磁界Lの方向に基づいて、磁気検出素子13を設ける配置ステップと、を備えた位置検出装置1の製造方法として実施することができる(図1(A)、図1(B)参照)。
算出ステップにおいて、ソレノイドアクチュエータ2により生成される漏れ磁界をあらかじめ算出し、配置ステップにおいて、算出ステップで算出された漏れ磁界Lの方向に基づいて、ソレノイドアクチュエータ2が発生する漏れ磁界Lの向きと、磁気検出素子13が検出する磁界Mの向きとが異なる位置に磁気検出素子13を配置することにより、ソレノイドアクチュエータ2が発生する漏れ磁界Lのノイズに起因する検出誤差が抑制された、検出精度が良い位置検出装置1を製造することが容易になる。
磁気検出素子13の設置位置が検出精度に与える影響を調べるため、駆動軸22の中心線Cから磁石12の端部12Eまでのオフセット距離Oを変化させて、磁気検出素子13を設置した位置検出装置1を製造し(図1(A)参照)、シャフト11の位置による、位置検出装置1の磁気検出素子13からの出力電圧の直線性を調べた。
<実施例>
漏れ磁界Lが、感磁方向Sに対して垂直になる位置に磁気検出素子13を設けた位置検出装置1を製造し、シャフト11の位置を変化させて出力電圧直線性を評価した。直径40mmのコイル23を用い、駆動軸22の中心線Cからのオフセット距離Oが25mmの位置に磁気検出素子13を設置した。
漏れ磁界Lが、感磁方向Sに対して垂直になる位置に磁気検出素子13を設けた位置検出装置1を製造し、シャフト11の位置を変化させて出力電圧直線性を評価した。直径40mmのコイル23を用い、駆動軸22の中心線Cからのオフセット距離Oが25mmの位置に磁気検出素子13を設置した。
<比較例>
漏れ磁界Lが、感磁方向Sと平行になる位置に磁気検出素子13を設けた位置検出装置1を製造し、シャフト11の位置を変化させて出力電圧直線性を評価した。直径40mmのコイル23を用い、駆動軸22の中心線Cからのオフセット距離Oが6mmの位置に磁気検出素子13を設置した。
漏れ磁界Lが、感磁方向Sと平行になる位置に磁気検出素子13を設けた位置検出装置1を製造し、シャフト11の位置を変化させて出力電圧直線性を評価した。直径40mmのコイル23を用い、駆動軸22の中心線Cからのオフセット距離Oが6mmの位置に磁気検出素子13を設置した。
図7は、本発明の実施例および比較例に係る位置検出装置のシャフト位置と出力電圧との直線性を示すグラフである。同図に示すように、比較例の位置検出装置は、シャフト位置の変位が大きくなるにつれて出力電圧の直線性が低下した。対して、実施例の位置検出装置は、シャフト位置の変化が大きくなった場合にも、出力電圧の直線性が低下することがなかった。この結果から、感磁方向Sに対して垂直になる位置に磁気検出素子13を設置することにより、精度が良い位置検出装置となることが分かった。
1,100 位置検出装置
11 シャフト(可動部)
111 本体部
111A 反対側の端部
112 オフセット部
112A 先端
12 磁石
12E 磁石の端部
13 検出素子(磁気抵抗効果素子)
13A、13B、13C 検出素子の設置位置
14 固定部
2 ソレノイドアクチュエータ
21 本体
22 駆動軸、22A 一端、22B 他端
23 コイル
M 磁石の磁界
L 漏れ磁界、Lx1 漏れ磁界の感磁方向成分、Lz1 漏れ磁界の垂直方向成分
S 感磁方向、Sx1 感磁方向(第1の感磁方向)Sy 感磁方向(第2の感磁方向)
R 駆動軸の駆動方向
C 駆動軸の中心線(駆動軸の延長線)
O オフセット距離
11 シャフト(可動部)
111 本体部
111A 反対側の端部
112 オフセット部
112A 先端
12 磁石
12E 磁石の端部
13 検出素子(磁気抵抗効果素子)
13A、13B、13C 検出素子の設置位置
14 固定部
2 ソレノイドアクチュエータ
21 本体
22 駆動軸、22A 一端、22B 他端
23 コイル
M 磁石の磁界
L 漏れ磁界、Lx1 漏れ磁界の感磁方向成分、Lz1 漏れ磁界の垂直方向成分
S 感磁方向、Sx1 感磁方向(第1の感磁方向)Sy 感磁方向(第2の感磁方向)
R 駆動軸の駆動方向
C 駆動軸の中心線(駆動軸の延長線)
O オフセット距離
Claims (8)
- ソレノイドアクチュエータの駆動軸と連動する可動部と、磁石と、前記磁石が生成する磁界を検知可能な磁気検出素子と、を備え、
前記磁石と前記磁気検出素子のうち、一方が前記可動部に設けられ、他方が固定部に設けられており、
前記磁気検出素子が検知した磁界に基づいて、前記駆動軸に連動した前記可動部の位置を検知する位置検出装置において、
前記磁気検出素子により磁界を検知可能な感磁方向が、前記ソレノイドアクチュエータによって生成される漏れ磁界の方向と異なることを特徴とする位置検出装置。 - 前記磁気検出素子は、前記漏れ磁界を前記感磁方向に平行な感磁方向成分と前記感磁方向と垂直な垂直方向成分とに分けた場合、前記垂直方向成分が前記感磁方向成分よりも大きくなる位置に設けられている請求項1に記載の位置検出装置。
- 前記磁気検出素子は、前記漏れ磁界の方向が、前記感磁方向と直交する位置に設けられている請求項1に記載の位置検出装置。
- 前記感磁方向は、第1の感磁方向および前記第1の感磁方向に直交する第2の感磁方向を有しており、
前記第1の感磁方向および前記第2の感磁方向はいずれも、前記漏れ磁界方向と直交している請求項1に記載の位置検出装置。 - 前記磁気検出素子は、前記磁石が生成した前記駆動軸の駆動方向に平行な磁界を検出するものであり、前記ソレノイドアクチュエータの漏れ磁界が前記駆動軸の駆動方向と直交する方向に形成された位置に設けられている請求項1に記載の位置検出装置。
- 前記磁石と前記磁気検出素子のうち、前記可動部に設けられているものは、前記駆動軸の延長線から当該延長線に直交する方向にずれた位置に設けられている請求項1に記載の位置検出装置。
- 前記磁気検出素子は、電気抵抗値が変化することにより前記磁界を検知する磁気抵抗効果素子である請求項1〜6のいずれか一項に記載の位置検出装置。
- ソレノイドアクチュエータの漏れ磁界を算出する算出ステップと、
前記算出ステップにおいて算出された前記漏れ磁界に基づいて、磁気検出素子を設置する配置ステップと、を備えていることを特徴とする位置検出装置の製造方法。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017081320A JP2020106269A (ja) | 2017-04-17 | 2017-04-17 | 位置検出装置およびその製造方法 |
PCT/JP2018/008731 WO2018193738A1 (ja) | 2017-04-17 | 2018-03-07 | 位置検出装置およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017081320A JP2020106269A (ja) | 2017-04-17 | 2017-04-17 | 位置検出装置およびその製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2020106269A true JP2020106269A (ja) | 2020-07-09 |
Family
ID=63856268
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2017081320A Pending JP2020106269A (ja) | 2017-04-17 | 2017-04-17 | 位置検出装置およびその製造方法 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2020106269A (ja) |
WO (1) | WO2018193738A1 (ja) |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4609915B2 (ja) * | 2001-06-29 | 2011-01-12 | 株式会社森精機製作所 | 位置検出装置 |
JP4606484B2 (ja) * | 2008-09-02 | 2011-01-05 | アルプス電気株式会社 | 磁石を使用した移動検出装置 |
JP5269710B2 (ja) * | 2009-07-08 | 2013-08-21 | アルプス電気株式会社 | 移動検出装置 |
-
2017
- 2017-04-17 JP JP2017081320A patent/JP2020106269A/ja active Pending
-
2018
- 2018-03-07 WO PCT/JP2018/008731 patent/WO2018193738A1/ja active Application Filing
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2018193738A1 (ja) | 2018-10-25 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR102185620B1 (ko) | 자기장 센서 및 운동 라인을 따른 자기장 센서와 타겟 물체의 상대적 위치를 감지하는 방법 | |
TWI392856B (zh) | 原點位置信號檢測器 | |
JP5680287B2 (ja) | 電流センサ | |
JP4824023B2 (ja) | 磁気式位置センサ | |
KR20090018635A (ko) | 밸브와, 가동형 부재의 변위 측정 장치 및 방법 | |
JP5408508B2 (ja) | 位置検出装置 | |
JP2010193709A (ja) | 位置センサを有する線形電磁アクチュエータ | |
US11609284B2 (en) | Magnetic sensor | |
JP4045230B2 (ja) | 非接触式回転角度検出装置 | |
Rohrmann et al. | A novel methodology for stray field insensitive xmr angular position sensors | |
JP2020106269A (ja) | 位置検出装置およびその製造方法 | |
JP2009133751A (ja) | 移動体検出装置 | |
JP6387788B2 (ja) | 磁気エンコーダ用磁気媒体、磁気エンコーダ、並びに磁気媒体の製造方法 | |
US9068817B2 (en) | Location detector device | |
US10247790B2 (en) | Magnetic sensor | |
JP2017090337A (ja) | 変位検出装置及びegrセンサ | |
JP2002228405A (ja) | 変位検出装置 | |
JP6334228B2 (ja) | 磁性体検知器 | |
WO2014073055A1 (ja) | 位置検出装置 | |
JP6893267B1 (ja) | 磁気検出装置 | |
CN115127438A (zh) | 角度检测装置、角度检测系统、停车锁止系统和踏板系统 | |
JP6157850B2 (ja) | スロットルバルブ装置 | |
JP2019167975A (ja) | 流体制御弁及びこれを用いた遮断装置 | |
JP2012204268A (ja) | 非接触スイッチ及び磁気センサ | |
JP2009236743A (ja) | 磁気式位置検出装置 |