JPH0798201A - 磁気式位置センサ - Google Patents

磁気式位置センサ

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Publication number
JPH0798201A
JPH0798201A JP24306493A JP24306493A JPH0798201A JP H0798201 A JPH0798201 A JP H0798201A JP 24306493 A JP24306493 A JP 24306493A JP 24306493 A JP24306493 A JP 24306493A JP H0798201 A JPH0798201 A JP H0798201A
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JP
Japan
Prior art keywords
magnetic
pair
magnetic flux
gaps
gap
Prior art date
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Pending
Application number
JP24306493A
Other languages
English (en)
Inventor
Tetsuro Muraji
哲朗 連
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.)
Mikuni Corp
Original Assignee
Mikuni Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Mikuni Corp filed Critical Mikuni Corp
Priority to JP24306493A priority Critical patent/JPH0798201A/ja
Publication of JPH0798201A publication Critical patent/JPH0798201A/ja
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  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【構成】 所定距離を隔てて長尺に亘って対向配置され
た一対の磁性部材(11,12)と、一対の磁性部材の
うち少なくとも一方の磁性部材の両端と他方の磁性部材
との間に形成された一対のギャップ(13a、13b)
と、一対のギャップ各々に配置されて該ギャップ内の磁
束密度を検出してこれを表す信号を発するホール素子
(14a,14b)と、一対の磁性部材間に配置されか
つ一対の磁性部材のうち少なくとも一方に対して相対的
に平行移動可能であって、一方の磁性部材から他方の磁
性部材に向かう磁束流を生起せしめるマグネット(1
6)と、により磁気式位置センサを構成する。 【効果】 ホール素子の温度特性の影響を受けることな
く、高精度に位置の検出を行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、直線移動あるいは回転
移動の際の変化を検出できる磁気式位置センサに関し、
特に自動車等に搭載されるスロットルポジションセンサ
(TPS)等として適用し得る磁気式位置センサに関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来、かかる磁気式位置センサとして、
自動車等のスロットル開度を検出するスロットルポジシ
ョンセンサ(Throttle Position Senser)が知られてい
る。一例を示すと、例えば特開平5−26610号公報
に開示されているようなものがある。これは、内燃機関
のスロットルバルブの開度と、アイドル運転状態とを個
々に検出するものである。
【0003】かかるセンサの構造は、スロットルバルブ
に連動して回転するシャフトと一体的に回動するよう
に、その回転面上に一対の永久磁石を対向配置し、さら
に、この一対の永久磁石間でシャフトの軸線上に一つの
ホール素子を配置したものとなっている。これによれ
ば、一対の永久磁石がシャフトの回転軸を挟んで磁気回
路を形成する。そして、その形成された磁気回路の磁界
方向は、シャフトの回転角度に応じて変化することにな
る。従って、かかる一対の永久磁石間に設けられたホー
ル素子を通過する磁束の変化を検出して、シャフトの回
転角度、延いてはスロットルバルブの開度を検出できる
というものである。
【0004】また、シャフトの回転軸を中心とする円弧
上に沿って一対の円弧状永久磁石を並設し、これら円弧
状永久磁石から回転軸の軸線方向に離間した位置に一つ
のホール素子を配置して、かかる一対の円弧状永久磁石
によって形成される磁気回路の磁界の方向を検出するこ
とにより、シャフトの回転角度、延いてはアイドル運転
状態を検出できるというものである。
【0005】しかしながら、これらの磁気式位置センサ
はいずれも、一つの磁気回路内に一つのホール素子を配
置して、かかる磁気回路内の磁界の変化等を検出する構
造となっている。従って、ホール素子が雰囲気温度の影
響等により特性に変化を来たし、あるいは、磁石の経時
変化によりその磁力に変化を来たすと、これらの変化が
直接センサの出力に影響を及ぼすことになる。よって、
これらの影響を排除するには、別個の温度補償回路やア
ジャスト手段等を講ずることが必要になる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術の問題点
等に鑑み、本願発明の目的とするところは、構造の簡素
化を図りつつ、雰囲気温度あるいはホール素子自体の温
度特性等の影響を受けることなく、回動角あるいは直線
移動等の変位を高精度に検出できる磁気式位置センサを
提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の磁気式位置セン
サは、所定距離を隔てて長尺に亘って対向配置された一
対の磁性部材と、前記一対の磁性部材のうち少なくとも
一方の磁性部材の両端と他方の磁性部材との間に形成さ
れた一対のギャップと、前記一対のギャップ各々に配置
されて該ギャップ内の磁束密度を検出してこれを表す信
号を発する磁束密度検出手段と、前記一対の磁性部材間
に配置され且つ前記一対の磁性部材のうち少なくとも一
方に対して相対的に平行移動可能であって、一方の磁性
部材から他方の磁性部材に向かう磁束流を生起せしめる
磁力発生源と、を有することを特徴としている。
【0008】また、前記磁力発生源を前記一対の磁性部
材の一方に固着すること、あるいは、前記磁力発生源と
して永久磁石を用いることも特徴としている。
【0009】
【作用】図1の概念図に示されるように、磁力発生源M
から出た磁束はギャップ3を通過して磁性部材Aに入
り、かかる磁性部材Aの両端に位置する各々のギャップ
1,2を通って磁性部材Bに入る。そして、この磁性部
材Bからギャップ4を通過して再び磁力発生源Mに戻
る。
【0010】このとき、ギャップ1,2それぞれを通る
磁束の量は、磁力発生源Mの位置に応じて変化する。例
えば、磁力発生源Mがギャップ1側(左方向)に移動す
れば、ギャップ1を通る磁束の量が増加し、その分ギャ
ップ2を通る磁束の量が減少する。一方、磁力発生源M
がギャップ2側(右方向)に移動すれば、上記内容と逆
の現象が生ずる。
【0011】従って、かかるギャップ1,2各々に、磁
束密度検出手段を設けて、各々のギャップ内の磁束(磁
束密度)を検出することにより、磁性部材A,Bに対す
る磁力発生源Mの位置を下記数式1より求めることがで
きる。
【0012】
【数1】
【0013】ここで、V1及びV2はギャップ1,2に配
置された磁束密度検出手段としての例えばホール素子の
出力電圧を示し、αは磁性部材Aの全長(La+Lb)に
対する一端からの距離(La)の割合を示す。以下、こ
の検出原理を図1の概念図に基づいて詳述する。磁性部
材Aの透磁率をμ、磁性部材Bの透磁率を∞、空気(ギ
ャップ)の透磁率をμ0、ギャップ1,2,3,4の幅
をE、磁束の通過する断面積を全てS、磁界をHiで表
わすと、アンペア周回積分の定理により、下記数式2が
導き出される。
【0014】
【数2】
【0015】また、ガウスの定理により、下記数式3が
導き出される。
【0016】
【数3】
【0017】ここで、L=La+Lb、α=La/Lとす
ると上記数式2,3により、下記数式4が導かれる。
【0018】
【数4】
【0019】ここで、(Eμ/Lμ0)《 1とすると、
下記数式5が得られる。
【0020】
【数5】
【0021】以上の説明から明らかなように、一対のギ
ャップ1,2に配置されたホール素子の出力電圧V1
2を得ることで、磁力発生源の位置を検出することが
できる。この際、数式5に示されるように、電圧の比を
もって磁力発生源の位置が検出されるため、雰囲気温度
等によりホール素子の感度が変化し、あるいは磁力発生
源の磁力が変化しても、これらの影響を受けることな
く、高精度なセンサ出力を得ることができる。
【0022】
【実施例】以下、本発明の磁気式位置センサに係る実施
例について、図面に基づき説明する。図2は、直線移動
における変化位置を検出する磁気式位置センサの一実施
例を示すものである。尚、図2(a)はセンサの平面
図、図2(b)はセンサの正面図を示したものである。
【0023】本図に示されるように、一方向に長尺で両
端に起立部11a,11bを有した上方に開口するコ字
状の磁性部材11に対し、その長尺部に所定距離を隔て
て磁性部材12が対向配置されている。そして、この磁
性部材12の両端と起立部11a,11bとの間に一対
のギャップ14a,14bが形成され、このギャップ1
4a,14b内に、かかるギャップ内の磁束密度(磁
界)を検出してこれを表す信号を発する磁束密度検出手
段としてのホール素子14a,14bが各々配置されて
いる。
【0024】また、磁性部材11、12の間には、ギャ
ップ15a,15bが生ずるようにして磁力発生源とし
てのマグネット16が配置され、このマグネット16は
非磁性材料からなる支持部材17により支持されて、所
定の駆動手段(不図示)により磁性部材11、12間を
その長尺方向に移動できるようになっている。以上のよ
うな構成からなる磁気式位置センサ10によれば、マグ
ネット16のN極から出た磁束は、ギャップ15aを通
過して磁性部材12に入る。
【0025】そして、この磁性部材12の両端に位置す
るギャップ13a,13bを各々通り、磁性部材11を
経由して、ギャップ15bを通り、再びマグネット16
のS極に導かれることになる。このように、2分された
磁気回路各々の磁束密度をホール素子14a,14bに
て検出することにより、マグネット16の位置を検出す
ることができる。
【0026】図3は、前述実施例同様、直線移動におけ
る変化位置を検出する磁気式位置センサの他の実施例を
示すものである。図示されるように、一方向に長尺で両
端に起立部21a,21bを有した下方に開口するコ字
状の磁性部材21に対し、起立部21a,21bの端面
との間で一対のギャップ22a,22bが生ずるように
して、磁性部材21の約2倍の長さを有する磁性部材2
3が対向配置されている。また、ギャップ22a,22
b内にはホール素子26a,26bが各々配置されてい
る。さらに、コ字状磁性部材21と直線状の磁性部材2
3とにより囲まれる領域には、マグネット24が配置さ
れてその一端(S極側)が磁性部材23に固着され、他
端(N極側)と磁性部材21との間にギャップ25が形
成されている。
【0027】尚、磁性部材23は所定の駆動手段(不図
示)により、磁性部材21に対しその延在方向に移動可
能となっている。以上のような構成からなる磁気式位置
センサ20によれば、マグネット24のN極から出た磁
束は、ギャップ25を通過して磁牲部材21に入る。そ
して、左右に分かれ起立部21a,21bを通って、一
対のギャップ22a,22bを通過し、磁性部材23に
入り、再びマグネット24のS極に導かれることにな
る。
【0028】このように、2分された磁気回路各々の磁
束密度(磁界)をホール素子26a,26bにて検出す
ることにより、マグネット24の位置(すなわち磁性部
材23の位置)を検出することができる。図4は、回転
移動における回動角を検出する磁気式位置センサの一実
施例を示すものである。尚、図4(a)はセンサの平面
図、図4(b)はセンサの正面図、図4(c)はセンサ
の右側面図を各々示す。
【0029】本図に示されるように、断面が矩形形状で
外形がその両端に起立部31a,31bを有する半リン
グ状磁性部材31に対し、所定距離を隔てて同様に半リ
ング状を成す磁性部材32が対向配置されている。そし
て、この磁性部材31の起立部31a,31bの端部と
磁性部材32との間に一対のギャップ33a,33bが
形成され、このギャップ33a,33b内に、かかるギ
ャップ内の磁束密度(磁界)を検出してこれを表す信号
を発する磁束密度検出手段としてのホール素子34a,
34bが各々配置されている。
【0030】また、半リング状磁性部材31,32の対
向する空間内には、ギャップ35a,35bが生ずるよ
うにしてマグネット36が配置され、このマグネット3
6は非磁性材料からなる連結棒37を介して回動軸38
に固着されている。ここで、一対の半リング状磁性部材
31,32の曲率半径と連結棒37の長さすなわちマグ
ネット36の回動半径とは同一に設定され、それら曲率
の中心と回動の中心も一致している。
【0031】従って、回動軸38が回動することによ
り、マグネット36は、一対の磁性部材31,32間を
その周方向に沿って移動することになる。以上のような
構成から成る磁気式位置センサ30によれば、マグネッ
ト36のN極からでた磁束は、ギャップ35aを通過し
て磁性部材32に入る。そして、この磁性部材32の両
端に位置するギャップ33a,33bを各々通り、起立
部31a,31bを経由して磁性部材31を通り、ギャ
ップ35bを通過して、再びマグネット36のS極に導
かれることになる。
【0032】このように、2分された磁気回路各々の磁
束密度をホール素子34a,34bにて検出することに
より、マグネット36の位置、すなわち回動軸38の回
動角を検出することができる。本実施例に係る磁気式位
置センサの具体的応用については、回動軸を例えば内燃
機関のスロットルバルブに連結することにより、スロッ
トルポジションセンサを得ることができる。
【0033】以上の実施例等に係る磁気式位置センサ
は、さらに、自動工作機械、自動搬送機械等における位
置検出手段としても用いることができ、工場の自動化
(FA)等においても好ましく適用できるものである。
尚、上述実施例において、磁力発生源としては永久磁石
のみを示したが、電磁ソレノイド等を適用してもよいこ
とは言うまでもない。
【0034】
【発明の効果】以上述べたように、本発明の磁気式位置
センサによれば、磁力発生源から発せられる磁束を2分
する磁気回路を形成して、磁力発生源の変位に応じた各
々の磁気回路内の磁束密度を各々の磁束密度検出手段に
より検出できるように構成している故、構造の簡素化を
図りつつも、磁束密度検出手段の温度特性や磁力発生源
の磁力の影響等を受けることなく、高精度に変動位置等
の検出を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る磁気式位置センサの原理を示す
概念図である。
【図2】 本発明に係る磁気式位置センサの一実施例を
示す概略構成図であり、図2(a)はその平面図、図2
(b)はその正面図を各々示す。
【図3】 本発明に係る磁気式位置センサの他の実施例
を示す概略構成図である。
【図4】 本発明に係る磁気式位置センサの他の実施例
を示す概略構成図であり、図4(a)はその平面図、図
4(b)はその正面図、図4(c)はその右側面図を各
々示す。
【主要部分の符号の説明】
11,12,21,23,31,32 磁性部材 13a,13b,22a,22b,33a,33b ギ
ャップ 14a,14b,26a,26b,34a,34b ホ
ール素子 16,24,36 マグネット(磁力発生源) 17 支持部材 37 連結部材 38 回動軸

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 所定距離を隔てて長尺に亘って対向配置
    された一対の磁性部材と、前記一対の磁性部材のうち少
    なくとも一方の磁性部材の両端と他方の磁性部材との間
    に形成された一対のギャップと、前記一対のギャップ各
    々に配置されて該ギャップ内の磁束密度を検出してこれ
    を表す信号を発する磁束密度検出手段と、前記一対の磁
    性部材間に配置されかつ前記一対の磁性部材のうち少な
    くとも一方に対して相対的に平行移動可能であって、一
    方の磁性部材から他方の磁性部材に向かう磁束流を生起
    せしめる磁力発生源と、を有することを特徴とする磁気
    式位置センサ。
  2. 【請求項2】 前記磁力発生源が、前記一対の磁性部材
    の一方に固着されていることを特徴とする請求項1記載
    の磁気式位置センサ。
  3. 【請求項3】 前記磁力発生源が永久磁石であることを
    特徴とする請求項1又は2に記載の磁気式位置センサ。
JP24306493A 1993-09-29 1993-09-29 磁気式位置センサ Pending JPH0798201A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008528986A (ja) * 2005-02-01 2008-07-31 エヌシーティーエンジニアリング ゲーエムベーハー 位置センサおよび洗濯機
JP2009074991A (ja) * 2007-09-21 2009-04-09 East Japan Railway Co 磁気記憶センサ、計測器、および計測方法
JP2014134535A (ja) * 2013-01-11 2014-07-24 Bourns Inc 可変磁束コレクタを使用する位置測定

Cited By (3)

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