JPH11233338A - 多極磁気リング - Google Patents

多極磁気リング

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JPH11233338A
JPH11233338A JP10343467A JP34346798A JPH11233338A JP H11233338 A JPH11233338 A JP H11233338A JP 10343467 A JP10343467 A JP 10343467A JP 34346798 A JP34346798 A JP 34346798A JP H11233338 A JPH11233338 A JP H11233338A
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magnetic ring
axis
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JP10343467A
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Francis Travostino
トラボスチノ フランシス
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Societe Nouvelle de Roulements SNR SA
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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 多極磁気リング 【解決手段】 本発明は、正弦曲線状の磁界を発生する
円筒形の多極磁気リングであって、この磁気リングの磁
化が、互いに重なり合った同心の二つの磁極:北極
(N)および南極(S)を形成し、それらの幅(Lp
が等しく、かつ一定であり、両極間の二つの磁気転移
が、それぞれ、単調な曲線に沿って、磁気リングの1/
4回転毎に磁極幅の半分ずつ移動し、これらの二つの曲
線を180°ずらしたとき、磁界が、磁気リングの一回転
毎に一周期を持つようにすることを特徴とする多極磁気
リングに関する。その磁化は、二つの平面の一方で、二
つの螺線(S1およびS2)に沿って、あるいは、その外
側面で二つの螺線(h1、h2)に沿って行われる。 特
に、軸受における絶対位置ピックアップへの適用。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は磁気リングの一周または
複数周に対応する周期を有する正弦曲線形の磁場を発生
するための多極磁気リングに関するものである。
【0002】
【従来の技術】この磁気リングは磁気ピックアップ、特
に、ピックアップ軸受等で用いられる絶対位置検出器と
一諸に用いられる。多極磁気リングは簡単かつ低コスト
であるという理由から、位置の磁気ピックアップの用途
で使用されることが多い。一般に、多極磁気リングの基
板はフェライトまたは希土類からなる少なくとも一つの
磁気相から成り、この磁気相の各磁区はN極およびS極
を形成するように磁化されている。別の実施態様では基
板を二相で構成し、その一つを上記と同様な磁気相と
し、他方は磁気相を構成する各粒子を互いに結合する役
目をする非磁気相、例えばエラストマー、ポリマーまた
は熱硬化性材料にする。この実施態様には磁気性能を良
くし、しかも、磁気リングの製造コストが抑えられると
いう利点がある。
【0003】一連のN極およびS極を形成するために多
極磁気リングを磁化するには、磁化すべき磁気基板上を
移動する磁化ヘッドで磁極毎に磁極を形成するか、コイ
ル式磁化手段を用いて全ての磁極を一度に磁化する。磁
気リングをホール効果式のセンサー型磁気ピックアッ
プ、磁気抵抗または可変磁気抵抗ピックアップと一緒に
用いた場合には、磁気リングは正弦曲線の電気信号を発
生する。これを用いることによって磁気リングが組み込
まれた装置の速度、回転方向および相対位置に関する情
報を得ることができる。
【0004】図1(a)はN極およびS極の8つの対を
有する円形磁気リングの一例の平面図を示す。この磁気
リングに対向してデジタルホール効果センサーが配置さ
れ、図1(b)に示すような四角形の周期的電気信号を
出す。磁気ピックアップの検出部が捕える磁気リングが
発生した磁界の形状は、N極およびS極の対の数、磁気
材料の種類、磁気リングの形状(内径、外径および厚
さ)、使用した磁化方法(磁化ヘッドか、コイル式磁化
手段か)、磁極幅に応じて違ってくる。
【0005】図2(a)〜(d)は磁気リングが出す磁界
形状の例を示し、それぞれ正弦曲線、台形(磁気リング
に近いピックアップに対応)、三角形(磁気リングから
遠いピックアップに対応)、一部が欠けた正弦曲線の形
状をしている。位置デジタルピックアップの分解能を高
めるための簡単な電子補間ができるのは最初の正弦曲線
形状だけである。すなわち、これまでの多極磁気リング
は相対位置の情報を与えるにすぎず、絶対位置の情報は
得られなかった。換言すれば、通電直後から少しのあい
まいさも無しに、基準位置の初期化段階や再設定を必要
とせずに、装置の位置の情報を得ることはできなかっ
た。事実、磁気リングに一対のNS極だけを磁化し、磁
気リングの一回転毎に正弦曲線磁界の一周期を有する形
状を得ることを不可能であった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は上記問
題を解決して、固有の磁化形状が、正弦曲線状の磁界を
発生し、磁気リングの一回転毎に一周期しか持たない二
極性磁気リングを提供する。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の対象は、高さが
hで、内径Diと外径Deとの間の幅がlである正弦曲線
の磁界を発生するための多極磁気リングであって、磁気
リングが出す磁場を読取る磁気ピックアップの位置を決
める読取り直径Dlを例えば上記幅の中央に位置させ、
N極およびS極の2つの磁極を同心状に互いに並んで配
置されるように磁気リングを磁化し、2つの磁極の幅L
pは一定且つ同一にし、2つの磁極の間での二つの磁気
の変化は磁気リングが1/4回転する毎に磁極幅の半分
だけ変位する各々単調な曲線に沿って変化し、磁場が磁
気リングの一回転に対応して一周期を有するようするた
めに上記2つの曲線は180°だけズレていることを特徴
とする多極磁気リングにある。本発明の上記およびその
他の特徴および利点は添付図面に示した磁気リングの二
つの実施態様の説明から明らかになるであろう。
【0008】
【実施例】図3に正面図で示した本発明の第1実施例の
磁気リング1は円筒形であり、その互いに向き合う二つ
の平行な面は内径Diと外径Deとの間に半径方向に一定
の幅lを有し、いわゆる読取り直径Dlはこの幅の中央
に位置しているのが好ましい。この読取り直径Dlは、
磁気リングが発生した磁界を読み取るための磁気ピック
アップの検出部の位置の直径に対応する。この磁気リン
グ1の片面に二つの磁極:N極およびS極が磁化され
る。これら2つの磁極は磁気リングの外周Cの直径方向
両端に位置した2つの点P1およびP2から出発する螺線
1およびS2に沿って互いに並んで配置されている。各
螺線S1およびS2の長さは磁気リングを対称軸δを中心
として少なくとも一回転したときに等しくなり、各磁極
の幅Lpは両極で一定かつ同一である。図3では2つの
螺線S1およびS2の長さは(1+1/4)回転で得られる
長さである。読取り直径Dlの所での両極の螺旋形状
は、磁気リングが1/4回転する(すなわち機械的角度
が90°変わる)毎にNS両極間での二つの螺線状磁気s1
およびs2が磁極幅Lpの半分だけ単調に転移するように
変化する。軸A0に対応する基準位置0°と磁気リング
の任意の半径Rとの間の機械的角度αの関数で各螺線S
1およびS2のの半径R1およびR2の変化を規定する方程
式は下記で表わされる:
【0009】R2=R0−(Lp*α/π) R1=R2−Lp0=(Dl/2)+(Lp/2) (ここで、α=0°のとき、R0=R2であり、αは0〜
2πラジアンの範囲の任意の実数値から選択される)。
すなわち、軸A0に対応する位置0°でS極は読取り直
径Dl上に中心が位置し、それと同時にN極の二つの同
じ部分によって対称的に挟まれる。その全体幅は磁気リ
ングの幅lの関数である。
【0010】軸A90に対応する位置90°では、S極とN
極と間の磁気転移S2は、読取り直径Dlと一致し、各磁
極の幅は転移s2の両側ともLpに等しい。磁気リングの
幅lの関数で幅の等しいNS両極の二つの部分がこれら
磁極の二つの幅Lpを挟む。軸A180に対応する位置180
°では、N極が読取り直径Dl上に中心が位置し、それ
と同時にS極の二つの同じ部分によって対称的に挟まれ
る。その全体幅は磁気リングの幅lの関数である。軸A
270に対応する位置270°では、S極とN極との間の磁気
転移s1が読取り直径Dlと一致する。各磁極の幅は転移s
1の両側ともLpに等しい。
【0011】以上説明した円筒状二極磁気リングは対称
軸δを中心とした磁気リングの一回転毎に単一の周期の
みを有する正弦曲線状磁界を発生する。図4はその磁界
の形状を示す。本発明の磁気リングの第2の実施態様で
は、図5(a)に示すように、高さhの円筒状環の外側
表面を磁化してN'極およびS'極を得る。図5(a)は
高さhに沿った磁気リングの側面図であり、図5(b)
はこの磁気リングの平行な両面の一方の正面図である。
読取り直径D'lは高さhの中央に位置する。
【0012】二つの磁極、N'極およびS'極は一定で、
磁気リングの高さhに応じた同じ幅L'pを持つ。図5
(a)では幅L'pは高さhの半分に等しい。また、両極
は螺線h1およびh2に沿って互いに並んでいる。螺線h
1およびh2は磁気リングの対称軸δ'を中心とし、互い
に平行で、L'pに等しい一定の間隔で離れている。二つ
の螺線h1およびh2は読取り直径Dlの両端に位置する
二つの点P'1およびP'2からそれぞれ出発し、読取り直
径D'lの高さの所で、0°、90°、180°および270°に
対応する4つの直交軸A'0、A'90、A'180およびA'
270で、磁界がS'極の最大値、磁気転移h1、N'極の最
大値および両極間の磁気転移h2をそれぞれ通る。螺旋
状の両極は磁気リングの1/4回転すなわち機械的角度
90°毎に磁極幅L'pの半分ずつ単調に変化する。
【0013】本発明の二極性磁気リングは自動車用のナ
ビゲーターのピックアップ軸受や、ステアリング軸受を
介した軌道誘導および制御等の用途で有利に使用するこ
とができる。本発明の磁気リングの他の有利な用途は工
業的用途であり、例えば工作機械やロボットの駆動電気
モータ等の装置の絶対位置の制御・案内に有用である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 (a)は8対のNS極を有する円形磁気リン
グの実施例の平面図。(b)は(a)の磁気リングが発生
する周期電気信号を示す図。
【図2】 (a)〜(d)は磁気リングが発生する磁界の
各種形状の例を示す図。
【図3】 本発明の第1実施例の磁気リングの正面図。
【図4】 本発明の磁気リングを用いて得られる磁界形
状を示す図。
【図5】 (a)および(b)は本発明の第2実施例の
磁気リングの側面図と正面図。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 高さが(h)で、内径(Di)と外径
    (De)との間の幅が(l)である正弦曲線の磁界を発
    生するための多極磁気リングにおいて、磁気リングが出
    す磁場を読取る磁気ピックアップの位置を決める読取り
    直径(D l)を例えば上記幅の中央に位置させ、N極お
    よびS極の2つの磁極を同心状に互いに並んで配置され
    るように磁気リングを磁化し、2つの磁極の幅(Lp
    は一定且つ同一にし、2つの磁極の間での二つの磁気の
    変化は磁気リングが1/4回転する毎に磁極幅の半分だ
    け変位する各々単調な曲線に沿って変化し、磁場が磁気
    リングの一回転に対応して一周期を有するようするため
    に上記2つの曲線は180°だけズレていることを特徴と
    する多極磁気リング。
  2. 【請求項2】 平行な二つの面の一方に二本の螺線(S
    1およびS2)に沿って幅(l)の部分を互いに並んで磁
    化し、これら二本の螺線は磁気リングの円周(c)の直
    径方向両端に位置した二つの点(P1およびP2)から出
    発し、磁気リングの対称軸δを中心として少なくとも一
    回転した時に等しくなる長さを有する請求項1に記載の
    多極磁気リング。
  3. 【請求項3】 N極およびS極の二つの磁極の幅を規定
    する二つの磁気変化が、二本の同心状螺線(s1および
    s2)に沿って行われ、各螺線の半径(R1およびR2)が
    機械的角度(α)を関数とした磁極の座標で表した下記
    式に従って変化する請求項2に記載の多極磁気リング: R2=R0−(Lp*α/π) R1=R2−Lp0=(Dl/2)+(Lp/2) (ここで、α=0のとき、R0=R2であり、αは0〜2
    πラジアンの範囲から選択され、 Dlは磁気リングの
    読取り直径に等しい)。
  4. 【請求項4】 N極およびS極の二つの磁極が互いに並
    んで配置され且つ下記を満足する請求項2または3に記
    載の多極磁気リング: 1.軸(A0)に対応する基準位置0°でS極が読取り直
    径Dl上に中心を置き、それと同時にN極の二つの同じ
    部分によって対称に挟まれ 2.上記軸と直交する軸(A90)に対応する位置90°でS
    極とN極間の磁気転移(S2)が読取り直径(Dl)と一
    致し、各磁極の幅は(Lp)に等しく、 3.上記軸と直交する軸(A180)に対応する位置180°
    で、N極が読取り直径(D l)上に中心を置き、それと
    同時にS極の二つの同じ部分によって対称に挟まれ、 4.上記軸と直交する軸(A270)に対応する位置270°で
    N極とS極との間の磁気変化(s2)が読取り直径
    (Dl)と一致し、各磁極の幅は(Lp)に等しい。
  5. 【請求項5】 高さhの外側面で、一定の間隔
    (L’p)で互いに並んだ同心かつ平行な二本の螺線
    (h1およびh2)に沿って磁化が行われ、これら二本の
    螺線は読取り直径(D'l)の両端に位置した二つの点
    (P1およびP2)から出発し、磁気リングが対称軸
    (δ')を中心として一回転したときに等しい長さとな
    り、磁気リングが1/4回転する毎に磁極の幅(L'p
    が半分ずつ単調に変化する請求項1に記載の多極磁気リ
    ング。
  6. 【請求項6】 読取り直径の高さ(D'l)の所でN'極
    とS'極の二つの磁極が下記のように互いに並ぶ請求項
    5に記載の多極磁気リング: 1.軸(A'0)に対応する基準位置0°で磁界がS'極の
    最大値を通過し、 2.上記軸と直交する軸(A'90)に対応する位置90°で
    磁界がN'極とS'極との間で螺旋状の磁気転移部
    (h1)を通過し、 3.上記軸と直交する軸(A'180)に対応する位置180°
    で磁界がN'極の最大値を通過し、 4.上記軸と直交する軸(A'270)に対応する位置270°
    で磁界がS'極とN'極と間の螺旋状の第2磁気転移部
    (h2)を通過する。
JP10343467A 1997-12-02 1998-12-02 多極磁気リング Ceased JPH11233338A (ja)

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