JP7209261B2 - 位置検出システム - Google Patents
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Description
本開示の別の一態様に係る位置検出システムは、磁気検出素子と、永久磁石と、複数のヨークと、を備える。前記磁気検出素子は、磁界の方向に応じた検出信号を出力する。前記永久磁石は、一方向又は前記一方向とは反対方向において前記磁気検出素子に対して相対的に移動する。前記永久磁石は、前記一方向と交差する方向において前記磁気検出素子と対向する。前記複数のヨークは、前記永久磁石から見て前記磁気検出素子が配置された側と同じ側に配置されている。前記複数のヨークには、前記永久磁石によって生じる磁界が作用する。前記複数のヨークは、前記一方向に並んでいる。前記複数のヨークと前記永久磁石との相対的な位置関係は、固定されている。
本開示の更に別の一態様に係る位置検出システムは、磁気検出素子と、永久磁石と、複数のヨークと、を備える。前記磁気検出素子は、磁界の方向に応じた検出信号を出力する。前記永久磁石は、一方向又は前記一方向とは反対方向において前記磁気検出素子に対して相対的に移動する。前記永久磁石は、前記一方向と交差する方向において前記磁気検出素子と対向する。前記複数のヨークは、前記永久磁石から見て前記磁気検出素子が配置された側と同じ側に配置されている。前記複数のヨークには、前記永久磁石によって生じる磁界が作用する。前記複数のヨークは、前記一方向に並んでいる。前記複数のヨークの各々は、前記一方向と交差する平面内で前記永久磁石から見て外方向に凸の湾曲部を含む。
本開示の更に別の一態様に係る位置検出システムは、磁気検出素子と、永久磁石と、複数のヨークと、を備える。前記磁気検出素子は、磁界の方向に応じた検出信号を出力する。前記永久磁石は、一方向又は前記一方向とは反対方向において前記磁気検出素子に対して相対的に移動する。前記永久磁石は、前記一方向と交差する方向において前記磁気検出素子と対向する。前記複数のヨークは、前記永久磁石から見て前記磁気検出素子が配置された側と同じ側に配置されている。前記複数のヨークには、前記永久磁石によって生じる磁界が作用する。前記複数のヨークは、前記一方向に並んでいる。前記複数のヨークの各々は、前記一方向と交差する平面内で前記永久磁石の周囲に閉磁路を形成する。
本実施形態に係る位置検出システム1は、図1、図2に示すように、磁気検出素子2と、永久磁石3と、複数(図2では8つ)のヨーク4と、を備える。磁気検出素子2は、磁界の方向に応じた検出信号S1(図5参照)を出力する。永久磁石3は、一方向D1又は一方向D1とは反対方向において磁気検出素子2に対して相対的に移動する。永久磁石3は、一方向D1と交差する方向において磁気検出素子2と対向する。複数のヨーク4は、永久磁石3から見て磁気検出素子2が配置された側と同じ側に配置されている。複数のヨーク4には、永久磁石3によって生じる磁界が作用する。複数のヨーク4は、一方向D1に並んでいる。
以下、位置検出システム1についての詳細を説明する。以下の説明では、一方向D1と直交し、かつ、永久磁石3と複数のヨーク4とが対向している方向に沿った方向を上下方向と規定し、永久磁石3から見て複数のヨーク4側を上と規定し、複数のヨーク4から見て永久磁石3側を下と規定する。
位置検出システム1の磁気検出素子2は、磁界の方向に応じた検出信号S1を出力する。より詳細には、検出信号S1は、磁界の方向と、磁界の強度とに応じた信号である。すなわち、磁気検出素子2は、磁気検出素子2の位置における磁界の方向及び強度を検出する。磁気検出素子2は、例えば、1又は複数のホール素子と、1又は複数の磁気抵抗素子とのうち、少なくとも一方を含んでいる。磁気検出素子2は、ホール素子及び/又は磁気抵抗素子から出力される信号を、検出信号S1として演算処理部6(図5参照)に出力する。
永久磁石3の形状は、図1に示すように直方体状である。具体的には、永久磁石3は、上面31及び下面32(図2参照)を有し、上面31は、一方向D1から見て円弧状である。より詳細には、一方向D1から見て、永久磁石3の上面31は、上面31の中央に近い部分ほど上に位置するような円弧状に形成されている。永久磁石3の下面32は、平面状である。
複数のヨーク4の個数は、3つ以上であるのが好ましい。本実施形態では、複数のヨーク4の個数は、8つである。複数のヨーク4は、純鉄、パーマロイ又は珪素鋼等の磁性材料により形成されている。複数のヨーク4は、永久磁石3から見て磁気検出素子2が配置された側と同じ側に配置されている。つまり、複数のヨーク4は、一方向D1と交差する方向(ここでは、直交する方向)において、永久磁石3を挟んだ両側のうち、磁気検出素子2の側に配置されている。言い換えると、磁気検出素子2及び複数のヨーク4は、永久磁石3を基準として、上側と下側とのうち、上側に配置されている。
図4に示すように、位置検出システム1は、外部磁性材5を更に備えている。なお、図1~図3では、外部磁性材5の図示を省略している。
図5に示すように、位置検出システム1は、演算処理部6を更に備えている。演算処理部6は、磁気検出素子2から出力された検出信号S1に基づいて、磁気検出素子2と永久磁石3とのうちいずれか一方に対する、他方の相対位置に関する値を演算する。本実施形態では、演算処理部6は、検出信号S1に基づいて、磁気検出素子2に対する永久磁石3の相対位置に関する値を演算する。磁気検出素子2に対する永久磁石3の相対位置に関する値とは、例えば、磁気検出素子2の位置における磁界の方向を示す値である。すなわち、永久磁石3が一方向D1及び一方向D1とは反対方向に移動する場合に、磁気検出素子2の位置における磁界の方向と永久磁石3の位置とが対応する。そのため、磁気検出素子2の位置における磁界の方向は、磁気検出素子2に対する永久磁石3の相対位置に関する値である。なお、演算処理部6は、磁気検出素子2に対する永久磁石3の相対位置に関する値として、永久磁石3の座標を演算してもよい。
次に、図6~図8を参照して、位置検出システム1と比較例に係る位置検出システムとを対比する。図6~図8は、本実施形態に係る位置検出システム1、後述する第1、第2、第3の比較例に係る位置検出システム、及び、後述する変形例1に係る位置検出システムの各パラメータをシミュレーションにより求めた結果を表している。
以下、変形例1に係る位置検出システム1Aについて、図11、図12を用いて説明する。実施形態と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
以下、変形例2に係る位置検出システム1Bについて、図13を用いて説明する。実施形態と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
以下、変形例3に係る位置検出システム1Cについて、図14を用いて説明する。実施形態と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
以下、変形例4に係る位置検出システム1Dについて、図15を用いて説明する。実施形態と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
以下、実施形態のその他の変形例を列挙する。以下の変形例は、適宜組み合わせて実現されてもよい。また、以下の変形例は、変形例1~4と適宜組み合わせて実現されてもよい。
以上説明した実施形態等から、以下の態様が開示されている。
2 磁気検出素子
3 永久磁石
4、4B、4C、4D ヨーク(第1のヨーク)
41、41B、41C、41D 湾曲部
6 演算処理部
8 第2のヨーク
S1 検出信号
D1 一方向
Claims (10)
- 磁界の方向に応じた検出信号を出力する磁気検出素子と、
一方向又は前記一方向とは反対方向において前記磁気検出素子に対して相対的に移動し、前記一方向と交差する方向において前記磁気検出素子と対向する永久磁石と、
前記永久磁石から見て前記磁気検出素子が配置された側と同じ側に配置されており、前記永久磁石によって生じる磁界が作用する複数のヨークと、を備え、
前記複数のヨークは、前記一方向に並んでおり、
前記複数のヨークは、前記磁気検出素子と前記永久磁石との間に配置されており、
前記複数のヨークとしての複数の第1のヨークとは別の、第2のヨークを更に備え、
前記磁気検出素子は、前記複数の第1のヨークと前記第2のヨークとの間に配置されている、
位置検出システム。 - 前記第2のヨークの透磁率は、前記複数の第1のヨークの透磁率の代表値よりも大きい、
請求項1に記載の位置検出システム。 - 磁界の方向に応じた検出信号を出力する磁気検出素子と、
一方向又は前記一方向とは反対方向において前記磁気検出素子に対して相対的に移動し、前記一方向と交差する方向において前記磁気検出素子と対向する永久磁石と、
前記永久磁石から見て前記磁気検出素子が配置された側と同じ側に配置されており、前記永久磁石によって生じる磁界が作用する複数のヨークと、を備え、
前記複数のヨークは、前記一方向に並んでおり、
前記複数のヨークと前記永久磁石との相対的な位置関係は、固定されている、
位置検出システム。 - 磁界の方向に応じた検出信号を出力する磁気検出素子と、
一方向又は前記一方向とは反対方向において前記磁気検出素子に対して相対的に移動し、前記一方向と交差する方向において前記磁気検出素子と対向する永久磁石と、
前記永久磁石から見て前記磁気検出素子が配置された側と同じ側に配置されており、前記永久磁石によって生じる磁界が作用する複数のヨークと、を備え、
前記複数のヨークは、前記一方向に並んでおり、
前記複数のヨークの各々は、前記一方向と交差する平面内で前記永久磁石から見て外方向に凸の湾曲部を含む、
位置検出システム。 - 磁界の方向に応じた検出信号を出力する磁気検出素子と、
一方向又は前記一方向とは反対方向において前記磁気検出素子に対して相対的に移動し、前記一方向と交差する方向において前記磁気検出素子と対向する永久磁石と、
前記永久磁石から見て前記磁気検出素子が配置された側と同じ側に配置されており、前記永久磁石によって生じる磁界が作用する複数のヨークと、を備え、
前記複数のヨークは、前記一方向に並んでおり、
前記複数のヨークの各々は、前記一方向と交差する平面内で前記永久磁石の周囲に閉磁路を形成する、
位置検出システム。 - 前記磁気検出素子は、前記複数のヨークと前記永久磁石との間に配置されている、
請求項3~5のいずれか一項に記載の位置検出システム。 - 前記複数のヨークと前記磁気検出素子との相対的な位置関係は、固定されている、
請求項1、2、4、5のいずれか一項に記載の位置検出システム。 - 前記複数のヨークの個数は、3つ以上である、
請求項1~7のいずれか一項に記載の位置検出システム。 - 前記複数のヨークは、前記一方向に等間隔に並んでいる、
請求項8に記載の位置検出システム。 - 前記磁気検出素子から出力された前記検出信号に基づいて、前記磁気検出素子と前記永久磁石とのうちいずれか一方に対する他方の相対位置に関する値を演算する演算処理部を更に備える、
請求項1~9のいずれか一項に記載の位置検出システム。
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JP2012506553A (ja) | 2008-10-24 | 2012-03-15 | ムービング マグネット テクノロジーズ | 磁場方向の測定値とフラックスコレクタとを用いる磁気位置センサ |
JP2013217855A (ja) | 2012-04-11 | 2013-10-24 | Denso Corp | ストローク量検出装置 |
JP2013246135A (ja) | 2012-05-29 | 2013-12-09 | Asahi Kasei Electronics Co Ltd | 位置検出装置 |
JP2017524142A (ja) | 2014-08-18 | 2017-08-24 | 江▲蘇▼多▲維▼科技有限公司Multidimension Technology Co., Ltd. | デュアルz軸磁気抵抗角度センサ |
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