JP5538552B2 - 磁場回転を有する2方向磁気位置センサ - Google Patents
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Description
−移動部との機械的接触がないため摩耗しない。
−汚れに影響されない。
−製造コストが低減される。
−耐用年数が長い。
これらのケースのすべてにおいて、磁化ベクトルは、2方向のうち少なくとも1方向で少なくとも1つの交番(alternance)を有する。
これらのケースのすべてにおいて、信号処理回路は磁場の2成分間に補正係数を適用した後、この2成分の比の逆正接計算を実行することもできる。
本発明の変形では、磁化素子は永久磁石と少なくとも1つの強磁性部とから成る。
最後に、好ましくは、測定された磁場の成分は、少なくとも2方向のそれぞれで略正弦波状に変動する。
センサの機能を以下より精密に定義する。
概して、直線、円筒状、または球状磁石のいずれであっても、以後、厚さは磁石の上面に垂直な単位ベクトル
+/−ymaxは方向Yで測定したい最大移動範囲であり、ymaxは磁化素子の幅を下回る、幅と等しい、あるいは幅を超える。
XおよびYに沿った位置、すなわちxおよびyを知りたいと考える。z0は可動素子と固定素子間の測定空隙に相当する。
つまり、磁化素子上の任意の点Aで、磁化ベクトル
つまり、磁化素子上の任意の点Aで、磁化ベクトル
この場合、磁場の成分BxおよびBzのみを使用し、以下の後処理を実行することができる。
磁化素子上の任意の点Aで、磁化ベクトル
本発明は、図面を参照しつつ以下の説明を読むことによってよりよく理解されるだろう。
また、図2a、2b、2c、3〜6、10〜14、および18〜21の実施形態では、プローブの移動面を磁化素子1の上面から隔離させる距離が一定である。
本実施形態は、磁石の次元が何であれ、以下のように磁場を生成することができる。
Bx(x,y,z0)=BxMAX*cos(2pi/λp*x+phi)*cos(2pi/λx*y)*A/z0
By(x,y,z0)=ByMAX*sin(2pi/λp*x+phi)*sin(2pi/λ*y)*A/z0
Bz(x,y,z0)=BzMAX*sin(2pi/λp*x+phi)*cos(2pi/λ*y)*A/z0
ただし、phi=pi/2 and λu=xmax and λe=ymax。
Bx(x,y,z0)=BxMAX*cos(2pi/λp*x+phi)*cos(2pi/λx*y)*A/z0
By(x,y,z0}=ByMAX*sin(2pi/λp*x+phi)*sin(2pi/λ*y)*A/z0
Bx(x,y,z0)=BzMax*sin(2pi/λp*x+phi)*cos(2pi/λ*y)*A/z0
ただし、phi=pi/2、λh=xmax、およびλe=ymax。
第1の原理は、2方向移動の1次元または2次元のそれぞれでのプローブの位置の判定に適用することができ、1次元または2次元のそれぞれで少なくとも略正弦波状の磁場を生成する磁化を有する磁化素子を提供することから成る。
たとえば図15〜17を参照して記載される第1のモードは、プローブ6と磁化素子1の上面との間の距離が1次元または2次元のそれぞれでのプローブの位置に応じて変動するように、1次元または2次元のそれぞれに沿って正弦波または疑似正弦波形状を、磁化素子の上面に与えることから成る。
Claims (15)
- 少なくとも2つの方向の磁気位置センサであって、少なくとも1つの磁化素子(1)と、略同一点に配置され、それぞれが磁化素子(1)によって生成される磁場の成分のうちの1つを測定する少なくとも2つの磁気感応素子(2)および(3)を含むプローブ(6)とを備え、前記磁化素子(1)は前記磁気感応素子(2)および(3)に対して移動可能であり、前記プローブ(6)は、磁場の成分の代数的組み合わせから角度及び係数を計算することができ、該係数は、2つの磁場の成分をそれぞれ二乗したものの和の平方根であり、2つの方向のうちそれぞれに沿った可動素子の位置を表す少なくとも2つの独立した信号を供給する少なくとも1つの処理回路(5)をさらに含む、磁気位置センサにおいて、
前記磁化素子(1)の磁化ベクトルが、第1の次元における前記磁化素子(1)に対する前記プローブ(6)の固有の位置を定義するように、前記磁化素子の複数の次元のうちの少なくとも1つの第1の次元において前記プローブ(6)と対向して配置される磁化素子の表面に垂直なベクトルに対して可変であることを特徴とするセンサ。 - 前記磁化素子の前記磁化ベクトルの方向が、前記磁化素子の複数の次元のうちの少なくとも1つにおいて可変であることを特徴とする、請求項1に記載の磁気位置センサ。
- 前記磁化ベクトルの方向が、測定される移動範囲全体にわたっていくつかの周期を有することを特徴とする、請求項2に記載の磁気位置センサ。
- 前記磁化素子の複数の次元のうちの1つが前記2つの方向のうち少なくとも1方向に可変であることで、法線ベクトルの方向を変動させることを特徴とする、請求項1乃至3のいずれか一項に記載の磁気位置センサ。
- 前記次元が不連続関数に応じて変動することを特徴とする、請求項4に記載の磁気位置センサ。
- 前記磁化素子の次元が実質的に正弦関数に応じて変動することを特徴とする、請求項4に記載の磁気位置センサ。
- 前記磁化素子の磁化ベクトルの振幅が前記2つの方向のうち少なくとも1方向で可変であることを特徴とする、請求項1乃至6のいずれか一項に記載の磁気位置センサ。
- 前記磁化ベクトルの方向が一定であり、その振幅が前記2つの方向のうちの少なくとも1方向で正弦波状に変動することを特徴とする、請求項1に記載の磁気位置センサ。
- 前記磁化素子の磁化ベクトルが前記2つの方向のうち少なくとも1方向に少なくとも1つの交番を有することを特徴とする、請求項1に記載の磁気位置センサ。
- 前記処理回路が少なくとも2つの逆正接計算を行うことを特徴とする、請求項1乃至9のいずれか一項に記載の磁気位置センサ。
- 前記処理回路が少なくとも1つの逆正接計算と1つの係数計算を行うことを特徴とする、請求項1乃至10のいずれか一項に記載の磁気位置センサ。
- 少なくとも1つの方向の位置は、磁場の2成分間に補正係数を適用した後、磁場の2成分の比の逆正接計算を行うことによって算出されることを特徴とする、請求項1乃至11のいずれか一項に記載の磁気位置センサ。
- 前記処理回路が単一要素として前記磁気感応素子と一体化されることを特徴とする、請求項1乃至12のいずれか一項に記載の磁気位置センサ。
- 前記磁化素子が永久磁石と少なくとも1つの強磁性部とから成ることを特徴とする、請求項1乃至13のいずれか一項に記載の磁気位置センサ。
- 測定された磁場の複数の成分が前記少なくとも2つの方向のそれぞれに略正弦波状に変動することを特徴とする、請求項1乃至14のいずれか一項に記載の磁気位置センサ。
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