JP6406531B2 - 磁気式位置検出装置 - Google Patents

磁気式位置検出装置 Download PDF

Info

Publication number
JP6406531B2
JP6406531B2 JP2016544971A JP2016544971A JP6406531B2 JP 6406531 B2 JP6406531 B2 JP 6406531B2 JP 2016544971 A JP2016544971 A JP 2016544971A JP 2016544971 A JP2016544971 A JP 2016544971A JP 6406531 B2 JP6406531 B2 JP 6406531B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
magnet
magnetic
detected
bias
bias magnet
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.)
Active
Application number
JP2016544971A
Other languages
English (en)
Other versions
JPWO2016031261A1 (ja
Inventor
裕幸 平野
裕幸 平野
誠二 福岡
誠二 福岡
鈴木 啓史
啓史 鈴木
貴裕 守屋
貴裕 守屋
薫 成田
薫 成田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
TDK Corp
Original Assignee
TDK Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by TDK Corp filed Critical TDK Corp
Publication of JPWO2016031261A1 publication Critical patent/JPWO2016031261A1/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6406531B2 publication Critical patent/JP6406531B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING 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
    • G01D5/00Mechanical 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
    • G01D5/12Mechanical 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
    • G01D5/14Mechanical 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
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING 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
    • G01D5/00Mechanical 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
    • G01D5/12Mechanical 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
    • G01D5/14Mechanical 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
    • G01D5/142Mechanical 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
    • G01D5/145Mechanical 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

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)

Description

本発明は、例えばポジションセンサやストロークセンサとして利用される、検磁素子を用いた磁気式位置検出装置に関する。
磁気式位置検出装置としては、従来から、N極とS極が交互に着磁された磁気部材の磁極配列方向に対して同一位置に4個のスピンバルブ型磁気抵抗素子を配置したものが知られている。
特許第5013146号公報 特開2006−23179号公報
従来技術では、検出対象となる磁石(対象磁石)が複数必要であるが、スペースの制約によっては複数の対象磁石を配置できない場合もある。対象磁石を1個にすると、検出可能なストローク範囲が狭くなる問題がある。また、検出対象は磁石に限定されていた。
本発明はこうした状況を認識してなされたものであり、その第1の目的は、対象磁石が1個であっても好適な位置検出が可能な磁気式位置検出装置を提供することにある。
本発明の第2の目的は、検出対象が軟磁性体であっても好適な位置検出が可能な磁気式位置検出装置を提供することにある。
本発明のある態様は、磁気式位置検出装置である。この磁気式位置検出装置は、
バイアス磁石と、被検出対象磁石と、印加磁界の向きを検出する検磁素子とを備え、
前記バイアス磁石に対する前記被検出対象磁石の相対移動により、前記検磁素子の位置における、前記被検出対象磁石と前記バイアス磁石との合成磁界の向きが変化し、前記合成磁界の向きに応じた前記検磁素子の出力に基づいて前記被検出対象磁石の位置を特定する
前記バイアス磁石と前記被検出対象磁石とが正対したときに、前記被検出対象磁石が前記バイアス磁石と同極対向してもよい。
前記バイアス磁石の前記被検出対象磁石側の磁極面、及び前記被検出対象磁石の前記バイアス磁石側の磁極面が、相互に略平行かつ同極であり、さらに前記被検出対象磁石の相対移動方向と略平行であってもよい。
前記バイアス磁石の前記被検出対象磁石側の磁極面、及び前記被検出対象磁石の前記バイアス磁石側の磁極面が、相互に略平行かつ異極であり、さらに前記被検出対象磁石の相対移動方向と略平行であってもよい。
前記バイアス磁石の磁極面及び前記被検出対象磁石の磁極面が、相互に略平行であり、かつ前記被検出対象磁石の相対移動方向と略垂直であってもよい。
前記バイアス磁石の磁極面及び前記被検出対象磁石の磁極面が相互に略垂直であってもよい。
記バイアス磁石と前記被検出対象磁石とが異極対向してもよい
互いに直交する3方向をX方向、Y方向、Z方向とした場合に、
前記検磁素子は、印加磁界の少なくともXY面内における向きを検出し、
前記バイアス磁石に対する前記被検出対象磁石の相対移動方向がX方向であり、
前記合成磁界向きが少なくともXY面内において変化してもよい。
前記バイアス磁石に対する前記被検出対象磁石の位置と合成磁界の向きに応じた出力は1対1の関係で対応し、前記バイアス磁石に対する前記被検出対象磁石の位置を一意に特定可能であってもよい。
前記検磁素子は、前記バイアス磁石と前記被検出対象磁石とが正対したときに前記バイアス磁石より前記被検出対象磁石に近くなる位置に設けられていてもよい。
前記バイアス磁石及び前記被検出対象磁石がそれぞれ1個のみであってもよい。
前記検磁素子は、前記バイアス磁石と前記被検出対象磁石との間に設けられ、前記バイアス磁石に対する位置が固定されていてもよい
なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法やシステムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。
本発明の第1及び第2の態様によれば、対象磁石が1個であっても好適な位置検出が可能な磁気式位置検出装置を提供することができる。
本発明の第3の態様によれば、検出対象が軟磁性体であっても好適な位置検出が可能な磁気式位置検出装置を提供することができる。
本発明の実施の形態1に係る磁気式位置検出装置の概略構成図。 図1の磁気式位置検出装置における、検磁素子2の位置(検出位置)での磁界の向き(角度)と対象磁石3の移動量との関係の一例を示すグラフ。 図1の磁気式位置検出装置における、対象磁石3の移動に伴う磁力線の変化の説明図。 本発明の実施の形態2に係る磁気式位置検出装置の概略構成図。 本発明の実施の形態3に係る磁気式位置検出装置の概略構成図。 図5の磁気式位置検出装置における、検磁素子2の位置(検出位置)での磁界の向き(角度)と対象磁石3の移動量との関係の一例を示すグラフ。 図5の磁気式位置検出装置における、対象磁石3の移動に伴う磁力線の変化の説明図。 本発明の実施の形態4に係る磁気式位置検出装置における、対象磁石3の移動に伴う磁力線の変化の説明図。 図8の磁気式位置検出装置における、検磁素子2の位置(検出位置)での磁界の向き(角度)と対象磁石3の移動量との関係の一例を示すグラフ。 本発明の実施の形態5に係る磁気式位置検出装置における、対象磁石3の移動に伴う磁力線の変化の説明図。 本発明の実施の形態6に係る磁気式位置検出装置における、対象磁石3の移動に伴う磁力線の変化の説明図。 本発明の実施の形態7に係る磁気式位置検出装置における、軟磁性体5の移動に伴う磁力線の変化の説明図。 図12の磁気式位置検出装置における、検磁素子2の位置(検出位置)での磁界の向き(角度)と軟磁性体5の移動量との関係の一例を示すグラフ。 本発明の実施の形態8に係る磁気式位置検出装置における、軟磁性体5の移動に伴う磁力線の変化の説明図。 図14の磁気式位置検出装置における、検磁素子2の位置(検出位置)での磁界の向き(角度)と軟磁性体5の移動量との関係の一例を示すグラフ。
以下、図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態を詳述する。なお、各図面に示される同一または同等の構成要素、部材等には同一の符号を付し、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は発明を限定するものではなく例示であり、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。
実施の形態1
本発明の実施の形態1に係る磁気式位置検出装置の概略構成図である。図1において、直交する3方向であるXYZ方向を定義する。また、図1において、バイアス磁石1と対象磁石3による磁力線の一部を併せて示している。本実施の形態の磁気式位置検出装置は、バイアス磁石1と、検磁素子2と、対象磁石3と、移動体4とを備える。
バイアス磁石1と対象磁石3は、好ましくはネオジム磁石等の希土類磁石であり、例えば円柱状ないし角柱状であって相互に異極対向する。図示の例では、バイアス磁石1のS極面と対象磁石3のN極面が相互に対向する。バイアス磁石1と対象磁石3の対向磁極面は、共にXZ平面と平行である。また、バイアス磁石1と対象磁石3の非対向磁極面も共にXZ平面と平行である。好ましくは、対象磁石3の対向磁極面の相対移動方向(X方向、又はX方向及びZ方向)に関する長さは、バイアス磁石1の対向磁極面の相対移動方向(X方向、又はX方向及びZ方向)に関する長さより長い。また、好ましくは、対象磁石3は、バイアス磁石1より偏平形状とする。
検磁素子2は、バイアス磁石1のS極面(対象磁石3との対向磁極面)の前方に設けられる。検磁素子2は、バイアス磁石1に対して固定配置され、バイアス磁石1との相対位置関係が固定される。検磁素子2のX方向位置は、好ましくはバイアス磁石1の中心のX方向位置と一致する。検磁素子2は、自身に印加された磁界の向きを検出するものであり、例えば、複数のホール素子と磁性体ヨークの組合せ、あるいは複数のスピンバルブ型磁気抵抗素子の組合せによって実現される(必要に応じて上記特許文献1参照)。好ましくは、検磁素子2は、図1のようにバイアス磁石1と対象磁石3とが正対したとき(相互に最も近接したとき)にバイアス磁石1より対象磁石3に近くなる位置に設けられる。また、好ましくは、対象磁石3は、バイアス磁石1より磁力が強いものとする。検磁素子が2成分検知(XY成分検知)の場合は、バイアス磁石1、検磁素子2、及び対象磁石3の各中心のZ方向位置は、好ましくは相互に一致させる。対象磁石3は、移動体4に固定され、移動体4の移動に伴ってX方向に移動する。一方、検磁素子が3成分検知(XYZ成分検知)の場合は、対象磁石3のXZ平面内での2次元的な位置検出も可能であり、対象磁石3は移動体4と共にXZ平面内で移動してもよい。対象磁石3の移動により、検磁素子2の位置における磁界の向きが変化する。
図2は、図1の磁気式位置検出装置における、検磁素子2の位置(検出位置)での磁界の向き(角度)と対象磁石3の移動量との関係の一例を示すグラフである。図2において、縦軸の角度(θ)は、+Y方向を起点とする時計回り方向の角度としている。図3(A)〜図3(C)は、図1の磁気式位置検出装置における、対象磁石3の移動に伴う磁力線の変化の説明図である。なお、図3(A)〜図3(C)は、対象磁石3のストローク範囲の中心近傍の一部を示しており、実際には図2に示すように、検磁素子2の位置における磁界の向きは±80度を超える範囲まで変化する。図3(A)〜図3(C)に示すように、対象磁石3及び移動体4が右方向(+X方向)に移動するにつれて、検磁素子2の位置における磁界は左回りに回転する。逆に対象磁石3及び移動体4が左方向(−X方向)に移動すれば、検磁素子2の位置における磁界は右回りに回転する。このように、バイアス磁石1と対象磁石3との間の磁束は、対象磁石3及び移動体4の±X方向への移動により、バイアス磁石1を支点として振り子のようにベクトル変化する。このベクトル変化を検磁素子2によって検出することで、対象磁石3及び移動体4の位置検出が可能となる。図2より、対象磁石3のX方向移動量の変化に伴い検磁素子2の位置における磁界の向きが変化しており、対象磁石3のX方向移動量と磁界の向き(角度)が1対1の関係で対応するため、磁界の向きに応じた検磁素子2の出力に基づいて対象磁石3及び移動体4の移動量(位置)を検出(一意に特定)できることが分かる。
本実施の形態によれば、下記の効果を奏することができる。
(1) 検磁素子2の背後にバイアス磁石1を設け、バイアス磁石1を対象磁石3と異極対向させているため、対象磁石3が1個であっても、検出可能なストローク範囲を広くすることができる。このため、複数の対象磁石3を配置できないようなスペースの制約があっても好適な位置検出が可能となる。
(2) バイアス磁石1を設けたことで検磁素子2の位置における磁界が強められるため、バイアス磁石1が無い場合と比較して検磁素子2を対象磁石3から離間させても検出に必要な磁界の強さを確保でき、レイアウトの自由度が高められる。
(3) 対象磁石3をバイアス磁石1より偏平形状とし、対象磁石3の対向磁極面の移動方向に関する長さをバイアス磁石1の対向磁極面の同方向に関する長さより長くしているため、対象磁石3の磁束がX方向に広がると共に、バイアス磁石1は狭い範囲で磁束をY方向に強く引き寄せることになる。そして、バイアス磁石1と対象磁石3とが正対したときにバイアス磁石1より対象磁石3に近くなる位置に検磁素子2を設けているため、検磁素子2の位置において、対象磁石3の移動に伴って回転する磁界を広いストローク範囲で得ることができる。また、対象磁石3をバイアス磁石1より磁力が強いものとしており、これによってもストローク範囲が広げられる(検磁素子2の位置において対象磁石3の移動に伴い180度に近い磁界の向きの変化が得られる)。
実施の形態2
図4は、本発明の実施の形態2に係る磁気式位置検出装置の概略構成図である。本実施の形態の磁気式位置検出装置は、図1等に示した実施の形態1のものと比較して、バイアス磁石1が2個になった点で相違する。バイアス磁石1を2個とする場合、検磁素子2のX方向位置はバイアス磁石1同士の隙間の中心と一致させ、その他の点は図1に示した場合と同様とする。本実施の形態も、実施の形態1と同様の効果を奏することができる。
実施の形態3
図5は、本発明の実施の形態3に係る磁気式位置検出装置の概略構成図である。図5において、直交する3方向であるXYZ方向を図1と同様に定義する。また、図5において、バイアス磁石1と対象磁石3による磁力線の一部を併せて示している。本実施の形態の磁気式位置検出装置は、図1等に示した実施の形態1のものと異なり、バイアス磁石1と対象磁石3とが、相互に同極対向する。図示の例では、バイアス磁石1のN極面と対象磁石3のN極面が相互に対向する。バイアス磁石1と対象磁石3の対向磁極面は、共にXZ平面と平行である。また、バイアス磁石1と対象磁石3の非対向磁極面も共にXZ平面と平行である。
検磁素子2は、バイアス磁石1のN極面(対象磁石3との対向磁極面)の前方に設けられる。検磁素子2は、バイアス磁石1に対して固定配置され、バイアス磁石1との相対位置関係が固定される。検磁素子2のX方向位置は、好ましくはバイアス磁石1の中心のX方向位置と一致する。好ましくは、検磁素子2は、図5のようにバイアス磁石1と対象磁石3とが正対したとき(相互に最も近接したとき)にバイアス磁石1より対象磁石3に近くなる位置に設けられる。これは、バイアス磁石1と対象磁石3とが正対したときに、検磁素子2の位置において、対象磁石3の発生する磁界が、バイアス磁石1の発生する磁界より大きくなるようにするためである。このようにすることで、バイアス磁石1と対象磁石3とが正対したときに、検磁素子2の位置における磁界の向きを+Y方向(上向き)にすることができ、後述のように、対象磁石3の移動に伴い検磁素子2の位置において磁界の向きを約360度回転させることができる。検磁素子が2成分検知(XY成分検知)の場合は、バイアス磁石1、検磁素子2、及び対象磁石3の各中心のZ方向位置は、好ましくは相互に一致させる。対象磁石3は、移動体4に固定され、移動体4の移動に伴ってX方向に移動する。一方、検磁素子が3成分検知(XYZ成分検知)の場合は、対象磁石3のXZ平面内での2次元的な位置検出も可能であり、対象磁石3は移動体4と共にXZ平面内で移動してもよい。対象磁石3の移動により、検磁素子2の位置における磁界の向きが変化する。
図6は、図5の磁気式位置検出装置における、検磁素子2の位置(検出位置)での磁界の向き(角度)と対象磁石3の移動量との関係の一例を示すグラフである。図6において、縦軸の角度(θ)は、+X方向を起点とする反時計回り方向の角度としている。図7(A)〜図7(F)は、図5の磁気式位置検出装置における、対象磁石3の移動に伴う磁力線の変化の説明図である。なお、図7(A)〜図7(F)は、対象磁石3のストローク範囲の一部を示しており、実際には図6に示すように、検磁素子2の位置における磁界の向きは、対象磁石3の相対移動により約360度変化する。図7(A)〜図7(F)に示すように、対象磁石3及び移動体4が右方向(+X方向)に移動するにつれて、検磁素子2の位置における磁界は左回りに回転する。逆に対象磁石3及び移動体4が左方向(−X方向)に移動すれば、検磁素子2の位置における磁界は右回りに回転する。このように、バイアス磁石1と対象磁石3との間の磁束は、対象磁石3及び移動体4の±X方向への移動により、検磁素子2の位置を中心として回転するようにベクトル変化する。このベクトル変化を検磁素子2によって検出することで、対象磁石3及び移動体4の位置検出が可能となる。図6より、対象磁石3のX方向移動量の変化に伴い検磁素子2の位置における磁界の向きが変化しており、対象磁石3のX方向移動量と磁界の向き(角度)が1対1の関係で対応するため、磁界の向きに応じた検磁素子2の出力に基づいて対象磁石3及び移動体4の移動量(位置)を検出(一意に特定)できることが分かる。
本実施の形態によれば、対象磁石3の相対移動により、検磁素子2の位置における磁界の向きが約360度変化するため、磁界の向きの変化が180度以下である実施の形態1と比較して更にストローク範囲を広く確保することができる。
実施の形態4
図8(A)〜図8(H)は、本発明の実施の形態4に係る磁気式位置検出装置における、対象磁石3の移動に伴う磁力線の変化の説明図である。図8において、対象磁石3が固定されて対象磁石3と共に移動する移動体の図示は省略している。図9は、図8の磁気式位置検出装置における、検磁素子2の位置(検出位置)での磁界の向き(角度)と対象磁石3の移動量との関係の一例を示すグラフである。図9において、縦軸の角度(θ)は、−X方向を起点とする反時計回り方向の角度としている。
本実施の形態の磁気式位置検出装置は、図1等に示した実施の形態1のものと異なり、バイアス磁石1の磁極面及び対象磁石3の磁極面が相互に略垂直である。ここでは、バイアス磁石1の磁極面がYZ平面と平行であり、対象磁石3の磁極面がXZ平面と平行である。検磁素子2は、バイアス磁石1の対象磁石3側に臨む非磁極面の前方に設けられる。検磁素子2は、バイアス磁石1に対して固定配置され、バイアス磁石1との相対位置関係が固定される。検磁素子2のX方向位置は、好ましくはバイアス磁石1の中心のX方向位置と一致する。好ましくは、検磁素子2は、バイアス磁石1と対象磁石3とが正対したとき(相互に最も近接したとき)にバイアス磁石1より対象磁石3に近くなる位置に設けられる。検磁素子が2成分検知(XY成分検知)の場合は、バイアス磁石1、検磁素子2、及び対象磁石3の各中心のZ方向位置は、好ましくは相互に一致させる。一方、検磁素子が3成分検知(XYZ成分検知)の場合は、対象磁石3のXZ平面内での2次元的な位置検出も可能であり、対象磁石3はXZ平面内で移動してもよい。対象磁石3の移動により、検磁素子2の位置における磁界の向きが変化する。
図8(A)〜図8(E)に示す範囲では、対象磁石3が右方向(+X方向)に移動するにつれて、検磁素子2の位置における磁界は左回りに回転する。同範囲において逆に対象磁石3が左方向(−X方向)に移動すれば、検磁素子2の位置における磁界は右回りに回転する。このように、バイアス磁石1と対象磁石3との間の磁束は、対象磁石3の±X方向への移動により、検磁素子2の位置を中心として回転するようにベクトル変化する。
図8(E)〜図8(H)に示す範囲では、対象磁石3の±X方向への移動により検磁素子2の位置における磁界は180度以内の範囲における図中上下方向の振り子のようなベクトル変化になる。
これらのベクトル変化を検磁素子2によって検出することで、対象磁石3の位置検出が可能となる。なお、図9に示すように、検磁素子2の位置における磁界の向きは、図8(A)〜図8(H)に示す範囲の対象磁石3の相対移動では約400度変化するため、対象磁石3のストローク範囲は、図9に示す例えばX1の範囲、もしくはX2の範囲に限定する。これにより、対象磁石3のX方向移動量と磁界の向き(角度)が1対1の関係で対応し、磁界の向きに応じた検磁素子2の出力に基づいて対象磁石3の移動量(位置)を検出(一意に特定)できる。
実施の形態5
図10(A)〜図10(G)は、本発明の実施の形態5に係る磁気式位置検出装置における、対象磁石3の移動に伴う磁力線の変化の説明図である。図10において、対象磁石3が固定されて対象磁石3と共に移動する移動体の図示は省略している。本実施の形態の磁気式位置検出装置は、図1等に示した実施の形態1のものと異なり、バイアス磁石1の磁極面及び対象磁石3の磁極面が、相互に略平行であり、かつ対象磁石3の相対移動方向(X方向)と略垂直(YZ平面と略平行)である。また、バイアス磁石1と対象磁石3は、相互に同極対向する。具体的には、図10(A)及び図10(B)の状態ではS極同士が対向し、図10(F)及び図10(G)の状態ではN極同士が対向する。検磁素子2は、バイアス磁石1の対象磁石3側に臨む非磁極面の前方に設けられる。検磁素子2は、バイアス磁石1に対して固定配置され、バイアス磁石1との相対位置関係が固定される。検磁素子2のX方向位置は、好ましくはバイアス磁石1の中心のX方向位置と一致する。好ましくは、検磁素子2は、バイアス磁石1と対象磁石3とが正対したとき(相互に最も近接したとき)にバイアス磁石1より対象磁石3に近くなる位置に設けられる。これは、図10(D)のようにバイアス磁石1と対象磁石3とが正対したときに、検磁素子2の位置において、対象磁石3の発生する磁界が、バイアス磁石1の発生する磁界より大きくなるようにするためである。このようにすることで、バイアス磁石1と対象磁石3とが正対したときに、検磁素子2の位置における磁界の向きを+X方向(右向き)にすることができ、対象磁石3の移動に伴い検磁素子2の位置において磁界の向きを約360度回転させることができる。検磁素子が2成分検知(XY成分検知)の場合は、バイアス磁石1、検磁素子2、及び対象磁石3の各中心のZ方向位置は、好ましくは相互に一致させる。一方、検磁素子が3成分検知(XYZ成分検知)の場合は、対象磁石3のXZ平面内での2次元的な位置検出も可能であり、対象磁石3はXZ平面内で移動してもよい。対象磁石3の移動により、検磁素子2の位置における磁界の向きが変化する。
図10(A)〜図10(G)に示すように、対象磁石3が右方向(+X方向)に移動するにつれて、検磁素子2の位置における磁界は左回りに回転する。同範囲において逆に対象磁石3が左方向(−X方向)に移動すれば、検磁素子2の位置における磁界は右回りに回転する。このように、バイアス磁石1と対象磁石3との間の磁束は、対象磁石3の±X方向への移動により、検磁素子2の位置を中心として回転するようにベクトル変化する。このベクトル変化を検磁素子2によって検出することで、対象磁石3の位置検出が可能となる。対象磁石3の移動に伴う検磁素子2の位置における磁界の向き(−Z方向を起点とする反時計回り方向の角度θ)の変化は図6と同様となり、磁界の向きに応じた検磁素子2の出力に基づいて対象磁石3の移動量(位置)を検出(一意に特定)できる。
実施の形態6
図11(A)〜(G)は、本発明の実施の形態6に係る磁気式位置検出装置における、対象磁石3の移動に伴う磁力線の変化の説明図である。図11において、対象磁石3が固定されて対象磁石3と共に移動する移動体の図示は省略している。本実施の形態の磁気式位置検出装置は、図10に示した実施の形態5のものと比較して、対象磁石3のN極とS極が逆になっている点で相違し、その他の点で一致する。図11(A)〜(G)に示すように、対象磁石3が右方向(+X方向)に移動するにつれて、検磁素子2の位置における磁界は左回りに回転する。同範囲において逆に対象磁石3が左方向(−X方向)に移動すれば、検磁素子2の位置における磁界は右回りに回転する。このように、バイアス磁石1と対象磁石3との間の磁束は、対象磁石3の±X方向への移動により、振り子のようにベクトル変化する。このベクトル変化を検磁素子2によって検出することで、対象磁石3の位置検出が可能となる。対象磁石3の移動に伴う検磁素子2の位置における磁界の向き(−X方向を起点とする時計回り方向の角度θ)の変化は図2と同様となり、磁界の向きに応じた検磁素子2の出力に基づいて対象磁石3の移動量(位置)を検出(一意に特定)できる。本実施の形態においても、対象磁石3をバイアス磁石1より磁力が強いものとすることで、ストローク範囲が広げられる(検磁素子2の位置において対象磁石3の移動に伴い180度に近い磁界の向きの変化が得られる)。
実施の形態7
図12(A)〜図12(C)は、本発明の実施の形態7に係る磁気式位置検出装置における、軟磁性体5の移動に伴う磁力線の変化の説明図である。図13は、図12の磁気式位置検出装置における、検磁素子2の位置(検出位置)での磁界の向き(角度)と軟磁性体5の移動量との関係の一例を示すグラフである。図13において、縦軸の角度(θ)は、+X方向を起点とする反時計回り方向の角度としている。本実施の形態の磁気式位置検出装置は、図5等に示した実施の形態3のものと比較して、対象磁石3が軟磁性体5に変わった点で相違し、その他の点で一致する。軟磁性体5は、不図示の移動体に固定され、移動体の移動に伴ってX方向に移動する。図13に示すように、軟磁性体5のX方向移動量と磁界の向き(角度)が1対1の関係で対応するため、磁界の向きに応じた検磁素子2の出力に基づいて軟磁性体5及び移動体の移動量(位置)を検出(一意に特定)できる。本実施の形態によれば、対象磁石3が軟磁性体5に変わったことにより検磁素子2の位置において得られる磁界の角度変化が小さくストローク範囲が小さくなるものの、検出対象が軟磁性体5であっても好適な位置検出が可能である。
実施の形態8
図14(A)〜図14(C)は、本発明の実施の形態8に係る磁気式位置検出装置における、軟磁性体5の移動に伴う磁力線の変化の説明図である。図15は、図14の磁気式位置検出装置における、検磁素子2の位置(検出位置)での磁界の向き(角度)と軟磁性体5の移動量との関係の一例を示すグラフである。図14において、縦軸の角度(θ)は、+X方向を起点とする反時計回り方向の角度としている。本実施の形態の磁気式位置検出装置は、図12に示した実施の形態7のものと比較して、バイアス磁石1の向きが右回りに90度変化した点で相違し、その他の点で一致する。図15に示すように、軟磁性体5のX方向移動量と磁界の向き(角度)が1対1の関係で対応するため、磁界の向きに応じた検磁素子2の出力に基づいて軟磁性体5及び移動体の移動量(位置)を検出(一意に特定)できる。本実施の形態も、実施の形態7と同様の効果を奏することができる。
以上、実施の形態を例に本発明を説明したが、実施の形態の各構成要素には請求項に記載の範囲で種々の変形が可能であることは当業者に理解されるところである。以下、変形例について触れる。
バイアス磁石1と対象磁石3又は軟磁性体5の相対的な寸法関係、及び検磁素子2の相対配置は、実施の形態で示した例に限定されず、検磁素子2の位置において対象磁石3の移動に伴って回転する磁界が得られる限り任意である。
実施の形態1から6において、対象磁石3は、移動体の回りをX軸回りに周回するリング状磁石であってもよい。この場合、実施の形態1では、対象磁石3をYZ平面で切断した断面をバイアス磁石1の同断面より偏平にするとよい。実施の形態ではバイアス磁石1と検磁素子2が固定で対象磁石3又は軟磁性体5が移動する場合を説明したが、対象磁石3又は軟磁性体5が固定でバイアス磁石1と検磁素子2が移動してもよい。すなわち、バイアス磁石1及び検磁素子2の組と対象磁石3又は軟磁性体5とが互いに対して相対移動すればよく、実際にどちらが移動するかは任意である。
1 バイアス磁石、2 検磁素子、3 対象磁石、4 移動体、5 軟磁性体

Claims (12)

  1. バイアス磁石と、被検出対象磁石と、印加磁界の向きを検出する検磁素子とを備え、
    前記バイアス磁石に対する前記被検出対象磁石の相対移動により、前記検磁素子の位置における、前記被検出対象磁石と前記バイアス磁石との合成磁界の向きが変化し、前記合成磁界の向きに応じた前記検磁素子の出力に基づいて前記被検出対象磁石の位置を特定する、磁気式位置検出装置。
  2. 前記バイアス磁石と前記被検出対象磁石とが正対したときに、前記被検出対象磁石が前記バイアス磁石と同極対向する、請求項1に記載の磁気式位置検出装置。
  3. 前記バイアス磁石の前記被検出対象磁石側の磁極面、及び前記被検出対象磁石の前記バイアス磁石側の磁極面が、相互に略平行かつ同極であり、さらに前記被検出対象磁石の相対移動方向と略平行である、請求項1に記載の磁気式位置検出装置。
  4. 前記バイアス磁石の前記被検出対象磁石側の磁極面、及び前記被検出対象磁石の前記バイアス磁石側の磁極面が、相互に略平行かつ異極であり、さらに前記被検出対象磁石の相対移動方向と略平行である、請求項1に記載の磁気式位置検出装置。
  5. 前記バイアス磁石の磁極面及び前記被検出対象磁石の磁極面が、相互に略平行であり、かつ前記被検出対象磁石の相対移動方向と略垂直である、請求項1に記載の磁気式位置検出装置。
  6. 前記バイアス磁石の磁極面及び前記被検出対象磁石の磁極面が相互に略垂直である、請求項1に記載の磁気式位置検出装置。
  7. 記バイアス磁石と前記被検出対象磁石とが異極対向する、請求項1に記載の磁気式位置検出装置。
  8. 互いに直交する3方向をX方向、Y方向、Z方向とした場合に、
    前記検磁素子は、印加磁界の少なくともXY面内における向きを検出し、
    前記バイアス磁石に対する前記被検出対象磁石の相対移動方向がX方向であり、
    前記合成磁界向きが少なくともXY面内において変化する、請求項1から7のいずれか一項に記載の磁気式位置検出装置。
  9. 前記バイアス磁石に対する前記被検出対象磁石の位置と合成磁界の向きに応じた出力は1対1の関係で対応し、前記バイアス磁石に対する前記被検出対象磁石の位置を一意に特定可能である、請求項1から8のいずれか一項に記載の磁気式位置検出装置。
  10. 前記検磁素子は、前記バイアス磁石と前記被検出対象磁石とが正対したときに前記バイアス磁石より前記被検出対象磁石に近くなる位置に設けられている、請求項1から9のいずれか一項に記載の磁気式位置検出装置。
  11. 前記バイアス磁石及び前記被検出対象磁石がそれぞれ1個のみである請求項1から10のいずれか一項に記載の磁気式位置検出装置。
  12. 前記検磁素子は、前記バイアス磁石と前記被検出対象磁石との間に設けられ、前記バイアス磁石に対する位置が固定されている、請求項1から11のいずれか一項に記載の磁気式位置検出装置。
JP2016544971A 2014-08-26 2015-01-28 磁気式位置検出装置 Active JP6406531B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014171072 2014-08-26
JP2014171072 2014-08-26
PCT/JP2015/052296 WO2016031261A1 (ja) 2014-08-26 2015-01-28 磁気式位置検出装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2016031261A1 JPWO2016031261A1 (ja) 2017-06-08
JP6406531B2 true JP6406531B2 (ja) 2018-10-17

Family

ID=55399170

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016544971A Active JP6406531B2 (ja) 2014-08-26 2015-01-28 磁気式位置検出装置

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20170122777A1 (ja)
EP (1) EP3187832B1 (ja)
JP (1) JP6406531B2 (ja)
CN (1) CN106461418A (ja)
WO (1) WO2016031261A1 (ja)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT521356B1 (de) * 2018-07-18 2020-01-15 Avl List Gmbh Druckdifferenzaufnehmer für ein Durchflussmessgerät sowie Durchflussmessgerät
JP6824484B1 (ja) * 2020-03-10 2021-02-03 三菱電機株式会社 磁気式リニア位置検出器
WO2021241717A1 (ja) * 2020-05-29 2021-12-02 日本精機株式会社 ストロークセンサ
JP7444143B2 (ja) * 2021-07-20 2024-03-06 Tdk株式会社 磁気センサ装置

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS576962Y2 (ja) * 1974-07-26 1982-02-09
US4295118A (en) * 1980-05-21 1981-10-13 The Singer Company Latching relay using Hall effect device
JPS61172079A (ja) * 1984-03-14 1986-08-02 Matsushita Electric Works Ltd ホ−ルセンサ
JPS61123910U (ja) * 1985-01-21 1986-08-04
JPH04282481A (ja) * 1991-03-11 1992-10-07 Matsushita Electric Ind Co Ltd 磁電変換器
JPH05175483A (ja) * 1991-12-24 1993-07-13 Asahi Chem Ind Co Ltd 位置センサー
US5545983A (en) * 1992-03-02 1996-08-13 Seiko Epson Corporation Displacement sensor with temperature compensation by combining outputs in a predetermined ratio
JP2000193407A (ja) * 1998-12-25 2000-07-14 Tdk Corp 磁気式位置検出装置
JP2002005613A (ja) * 2000-06-15 2002-01-09 Yazaki Corp 回転角検知センサ
JP2003197078A (ja) * 2001-12-27 2003-07-11 Takata Corp 磁気式近接スイッチ及びバックルスイッチ
US6737862B1 (en) * 2003-05-14 2004-05-18 Delphi Technologies, Inc. Magnetosensitive latch engagement detector for a mechanical fastening system
US7408343B2 (en) * 2004-11-18 2008-08-05 Honeywell International Inc. Position detection utilizing an array of magnetic sensors with irregular spacing between sensing elements
US7427859B2 (en) * 2005-08-10 2008-09-23 Tdk Corporation Moving body detecting apparatus
JP2008101932A (ja) * 2006-10-17 2008-05-01 Tokai Rika Co Ltd 磁気式位置検出装置
US7619407B2 (en) * 2008-04-10 2009-11-17 Magic Technologies, Inc. Gear tooth sensor with single magnetoresistive bridge
JP2010243287A (ja) * 2009-04-03 2010-10-28 Tokai Rika Co Ltd 車両のシフト位置検出装置
FR2953286B1 (fr) * 2009-11-27 2012-06-22 Electricfil Automotive Procede et capteur magnetique de mesure pour la detection sans contact de mouvements
JP5013146B2 (ja) * 2009-12-03 2012-08-29 Tdk株式会社 磁気式位置検出装置
JP5408508B2 (ja) * 2011-11-01 2014-02-05 株式会社デンソー 位置検出装置
JP6207933B2 (ja) * 2012-08-31 2017-10-04 東芝メディカルシステムズ株式会社 検体検査装置
DE102013206518A1 (de) * 2013-04-12 2014-10-16 Zf Friedrichshafen Ag Magnetfeldsensorvorrichtung, Betätigungsvorrichtung und Verfahren zur Bestimmung einer Relativposition

Also Published As

Publication number Publication date
EP3187832A4 (en) 2018-04-04
JPWO2016031261A1 (ja) 2017-06-08
US20170122777A1 (en) 2017-05-04
EP3187832B1 (en) 2020-10-14
CN106461418A (zh) 2017-02-22
WO2016031261A1 (ja) 2016-03-03
EP3187832A1 (en) 2017-07-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7208246B2 (ja) 磁性ターゲットの回転動きの間の磁場影響力
US8896294B2 (en) Magnetic position detector
JP6406531B2 (ja) 磁気式位置検出装置
JP6049570B2 (ja) 回転検出装置
US10962385B2 (en) Methods and apparatus for phase selection in ring magnet sensing
EP3423791B1 (en) Assembly using a magnetic field sensor for detecting a rotation and a linear movement of an object
US10209096B2 (en) Rotation detecting device
JP5079846B2 (ja) 位置検出装置
US20150115940A1 (en) Position Measuring Device
CN108981757B (zh) 磁性多媒体控制元件
US20150145506A1 (en) Magnetic sensor
WO2016171059A1 (ja) 位置検出装置及び位置検出装置の使用構造
JP2017083195A (ja) ポジションセンサ
JP2011169715A (ja) 位置検出機構
JP2007305594A (ja) 磁気センサ
JP6824484B1 (ja) 磁気式リニア位置検出器
JP2014052249A (ja) 2軸ポジションセンサ及びそれを用いたシフトポジションセンサ
JP2014059224A (ja) 2軸ポジションセンサ及びそれを用いたシフトポジションセンサ
JP2021036203A (ja) 位置検出装置
JP6540010B2 (ja) 磁気センサユニット
JP2009236743A (ja) 磁気式位置検出装置

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20170623

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20180606

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20180806

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20180822

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20180904

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6406531

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250