JPS5845642B2 - 運動部材の位置の検出方法及び装置 - Google Patents

運動部材の位置の検出方法及び装置

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JPS5845642B2
JPS5845642B2 JP51134759A JP13475976A JPS5845642B2 JP S5845642 B2 JPS5845642 B2 JP S5845642B2 JP 51134759 A JP51134759 A JP 51134759A JP 13475976 A JP13475976 A JP 13475976A JP S5845642 B2 JPS5845642 B2 JP S5845642B2
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ジヤン・ピエール・リコウアール
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は運動部材の位置の検出方法、特に回転部材の角
度位置をホール効果結晶を用いて検出する方法に関する
ものである。
本発明はまた、本発明方法の実施に用いる装置にも関す
るものである。
成る構成部材、例えば内部燃焼エンジンのフライホイー
ルの特定の角度位置を検出する装置は既に知られている
。
かかる装置は例えば１９７３年７月２６日に出願された
フランス国特許出願第２２４５９３０号に記述されてい
る。
同特許出願に記載された装置は、磁界内に配置した磁気
抵抗素子又はホール効果素子から成る感受性素子を具え
、特定の角度位置を検出せんとする回転部材の周辺部の
磁性物質に設けた溝孔により、感受性素子の励磁界の変
化（前記溝孔が感受性素子を通過する位置に相応する）
を生成する。
感受性素子の励磁界の値の変化は極めて大きくはない為
、ホール電圧の変化又は磁気抵抗の変化は小さい（前述
の特許出願に依れば数％の抵抗変化）。
かかる条件下では、生成する有効信号も極めて小さい。
このことは位置情報の精密度に悪影響を及ぼす。
さらに、偽信号又は小誘導信号が直ぐに信号対ノイズ比
を小とする。
本発明の一目的はこれ等の欠点を解消し、運動部材の位
置、特に回転部材の特定の角度位置を、大信号により且
つ高度の精密度をもって検出する方法を提供するにある
。
本発明は総括的に記すると、時間の函数として信号の極
性の変化は、この信号の振幅の小変化よりも遥かに重要
な意義を持つ表示であるとの認識に基ずく。
本発明は、運動部材の位置、特に回転部材の角度位置を
ホール効果結晶を用いて検出する方法において、特定位
置の通過を正確に検出せんとする運動部材に連結した補
助的構成部材が軟磁性突出素子を有し、ホール効果結晶
近辺でのこの軟磁性突出素子の運動が前記特定位置に相
応する瞬間に、固定励磁回路により生成するホール効果
結晶の励磁界の活性成分方向を逆にする。
また本発明は、運動部材の位置、特に回転部材の特定角
度位置をホール効果結晶を用いて検出する為、ホール効
果結晶用の固定励磁回路を有し、この固定励磁回路が少
くとも１個以上の永久磁石と軟磁性素子とを具え、この
固定励磁回路が前記運動部材に少くとも部分的に接続さ
へこの固定励磁回路がホール効果結晶の位置で励磁回路
により生成する磁界に影響を及ぼす、位置検出装置にお
いて、励磁回路が対称的であり２個の同じ永久磁石によ
り構成され、両永久磁石が互いに僅かな距離を置いて配
置され、それ等の磁石の同じ磁気極性の前方極がホール
効果結晶近辺に位置し、ホール効果結晶が励磁回路の対
称平面内に略々配置さヘホール効果結晶の励磁回路にま
り生成する磁界に少くとも部分的に影響を及ぼす軟磁性
部材が、軟磁性部材の本体から延在し前記両永久磁石を
それ等の前方様近辺で通過する軟磁性突出素子を具え、
一方の永久磁石をその前方様近辺で通過する一個の突出
素子の後に他方の永久磁石をその前方様近辺で通過する
一個の突出素子が続く。
「エレクトロテクニツシエ ツアイトシュリフト」８３
Ａ、涜１１，１９６２年５月２１日発行第３６７〜３７
２頁に掲載されたエッチ・ジエー・リッツマンの論文「
コンタクトローゼルシグナルゲーペル」により、運動部
材の位置の検出の為、ホール効果結晶用の固定励磁回路
を装備したホール効果結晶を用い、この固定励磁回路が
互いに僅かな距離を置いて略々平行に配置された２個の
同じ永久磁石を具え、同じ磁気極性の両永久磁石の前方
極がホール効果結晶近辺に配置され、ホール効果結晶が
励磁システムの対称軸線上に配置されること自体は既知
である。
然し本発明装置においては、運動可能な軟磁性部材の運
動例えば回転により、両永久磁石の一方を少くとも部分
的にその前方様近辺で通過する一個の突出した素子が、
他方の永久磁石をその前方様近辺で通過する他方の突出
した素子に交替する瞬間に、励磁界の活性成分（ホール
効果結晶の平面に垂直な成分）が＋Ｈから−Ｈの値に変
化する。
このことは、ホール効果結晶にかかるホール電圧の極性
をその瞬間に逆にする。
このことは前記ホール電圧の絶対値の小さな変化よりも
遥かに正確なデータとなる。
ホール電圧を適当に増幅した後は、この電圧をトリガー
配置の平衡位置の制御用に用い得ることが明白であり、
このトリガー配置のトリガーモーメントは、ホール効果
結晶の位置で磁界に影響を及ぼす運動部材の特定位置を
時間の函数として示す極めて正確な指標である。
本発明方法を実施する為の装置の好適な一実施例におい
ては、用いる永久磁石の軸線を略々平行とし、前記磁石
の前方極を別個の高透磁率の軟磁性物質例えば軟鉄製の
平たく比較的薄い磁極片により完了する。
かかる構成は磁界の有効成分の値を増加し、従ってホー
ル電圧に起因する信号のピーク対ピーク振幅を増加する
。
前述の実施例の好適な一変形においては、別個の平たく
比較的薄い極片はこれ等の磁極片が完了する磁極の幅よ
り僅かに小さい幅を有し、これ等の磁極片の向い合う内
方端部はこれ等の磁極片が共働する磁石の向い合う内方
端部に対し略々整列する。
かかる構成はホール効果結晶をこれ等の磁極片の前方平
面から僅かに離間させることを可能にする一方、磁界の
有効成分の高い値を維持することを可能にする。
その結果、本発明装置を実現することは極めて容易とな
り、両永久磁石間にホ−ル効実装置を僅かに後退させて
合成樹脂に封入して配置することによりホール効実装置
を機械的に保護することが極めて容易となる。
前記合成樹脂により、本発明装置に係るホール効果結晶
と励磁回路は組立てられ、保護される。
本発明を次に図面につきさらに詳細に説明する。
これ等の図面が如何なる意味でも本発明を限定するもの
でないこと勿論である。
第１図に示す本発明装置は、２個の永久磁石１１．１２
により構成される励磁回路を有する。
これ等の磁石１Ｌ１２は軸線が略々平行であり、断面が
矩形又は正方形である。
両永久磁石１１゜１２はそれ等の長手方向に磁化されて
いて、両者の磁化方向は同じである。
第１図に示す２個の永久磁石は前方極が北極であるが、
これ等は同等に２個の南極であっても差支えない。
小さなホール効果結晶１３を略々励磁回路の軸線上に配
置する。
ホール効果結晶１３の平面は第１図の紙面に垂直であり
、それ酸ホール効果結晶１３は矢印１４方向又はその反
対方向に配向されるすべての横方向磁界成分に対し感受
性である。
回転部材に属する突出部材の端部１５は、ホール効果結
晶の位置で励磁回路により生成する磁界に影響を及ぼす
。
第１図に示す突出素子１５はその厚さ方向に示したもの
で、第１図の紙面に垂直な平面内に延在する。
突出素子１５のリム１５Ａの半径は、永久磁石１２の北
極の寸法に対し大きい。
回転部材が成る特定角度だけ回転すると、突出素子１５
はもはや永久磁石１２の北極に向き合わず、他の突出素
子１６が永久磁石１１に対して点線で示す位置を占め、
突出素子１５の追随端部は第４図に示すように突出素子
１６の先行端部と同じ角度位置にある。
永久磁石１１．１２により生成する磁束に起因する磁界
の力線模様を乱す磁性素子が存在しない場合、ホール効
果結晶１３の軸線上位置と励磁回路の対称を考慮に入れ
ると、ホール効果結晶の位置では磁界は磁気回路の対称
の軸線に従って配向した長手方向磁界である。
この磁界は事実２個の等しい対称的素子界の成果である
。
これ等の素子界は励磁回路の対称軸線ＡＡに対し等しく
傾向している為、長手方向成分は互いに増大し合い、横
方向成分は互いに打消し合い、かくて成果磁界が得られ
る。
主要な力線のみを示した第５図においては、撹乱する磁
性素子の不存在の下で永久磁石１１゜１２により生成す
る磁束に起因する力線の若干を示し、励磁回路の軸線Ａ
Ａに従って永久磁石１１゜１２により生成した磁界の横
方向成分の為の補償機構を明瞭に示している。
撹乱する磁性素子が存在する場合には、例えばリム１５
Ａが永久磁石１２の北極近辺に配置されている突出素子
１５により構成されている撹乱性磁性素子が存在する場
合には、永久磁石１１゜１２の磁界の力線模様は著しく
変化して第６図に示すようになり、その結果磁界の横方
向成分は軸線ＡＡ上に位置する諸点で抑圧され、力線の
対称は特に永久磁石１１．１２の両北極間の空間で明瞭
に乱さへこの瞬間に撹乱素子１５は事実永久磁石１２の
北極表面から放散される磁束の殆んど又は大部分を捕集
する素子を構成し、永久磁石１１の極表面の右方端部と
この磁石の右側上方部とから放散される磁界の力線は軸
線ＡＡを越えて延在し、その結果磁界の横方向成分の大
部分は矢印１４方向に配向されてホール効果結晶１３の
位置に現われる。
永久磁石１１の北極から放散される力線の若干は、永久
磁石１２の南極で再び密集する。
撹乱性の突出素子を有する部材の回転運動により突出素
子１６の位置に他の突出素子１５（この突出素子１６は
第７図に示すように永久磁石１１の北極に対して配置さ
れている）が来た場合、永久磁石１１の上極表面により
放射される磁束は撹乱素子１６により捕集され、この場
合第６図に示すと同様のこの撹乱機構は大部分の横方向
磁界成分をホール効果結晶１３の位置で矢印１４方向の
反対方向に配向して出現させる。
かくて、第４図に示す部材が回転して例えば素子１５（
永久磁石１２の前方極に対して配置されている）が例え
ば素子１６（永久磁石１１の前方極に対して配置されて
いる）の位置に来た場合、ホール効果結晶１３の位置で
磁界Ｈの横方向成分の方向が逆になることは明らかであ
る。
かくて、第４図に示す部材の回転は、ホール効果結晶の
横方向ターミナル間に現われるホール電圧の極性の多数
の順次の逆転を生じ、これ等の順次の逆転は時間の函数
としての回転部材の相応する位置の極めて精密な表示と
成る。
第４図に示す部材の場合には、撹乱素子１５（永久磁石
１２の北極に対する）を撹乱素子１６（永久磁石１１の
北極に対する）により交替することは、第４図の紙面内
に位置する軸を中心として部材が回転した結果である。
この交替は、第４図の紙面に垂直な軸を中心とした部材
が回転し、この軸にギアホイールと同様な歯を設け、前
記部材を実際上ギアホイールとして作用させることによ
っても達成することができる。
第２図に線図的に示す本発明装置は、２個の永久磁石２
１．２２により構成される励磁回路を有する。
これ等の永久磁石２１．２２は、断面が永久磁石２Ｌ２
２の断面と同じ寸法を有する高い透磁率の軟磁性物質例
えば軟鉄から夫々成る平たく比較的薄い磁極片２３．２
４により完成されている。
これ等の磁極片２３，２４は接着剤例えばエポキシ樹脂
系接着剤により、永久磁石２１゜２２の極に適当に固定
されている。
永久磁石２Ｌ２２の軸線は略々平行であり、これ等の永
久磁石は勿論それ等の長手方向に磁化されていて、これ
等の磁極片は同じ磁気極性の極即ち第２図の例に示す南
極上に配置されている。
その結果、突出素子１５が極片２４に向い合った場合、
ホール効果結晶１３の位置に存在する磁界Ｈは、第１図
の矢印１４方向とは反対に矢印１７方向に配向される。
磁極片２３，２４の存在はホール効果結晶１３の位置で
増大する横方向磁界Ｈを生じ、このことはホール効果結
晶の接続ターミナルで利用可能な信号の振幅を増大する
。
第３図に線図的に示す本発明装置は、比較的薄い磁極片
３５．３６により完成されている２個の永久磁石３Ｌ３
２から成る励磁回路を有する。
比較的薄い磁極片３５，３６は幅がそれ等が完成する極
の幅より僅かに小さく、互いに向い合うそれ等の内方端
部はそれ等が共働する永久磁石の互いに向い合う内方壁
と略々整列している。
両永久磁石３Ｌ３２は略々平行であり、同様に長手方向
に磁化されている。
第３図は前方極が北極である２個の磁石を示すが、これ
等２個の極は等しく南極であっても差支えない。
ホール効果結晶３３用に、ＴＣＡ４５０Ａ型の積層回路
の部材を形成する半導体結晶を用いると有利である。
この型のものはホール効果結晶以外に、ホール効果結晶
３３のターミナル間のホール電圧を増幅する差動前置増
幅器を有する。
この積層回路３４は小さな平たいプラスチックス製ブロ
ック３７内に封入されていて、このブロック３７は薄い
絶縁板３８に設けた凹み内に収容されている。
絶縁板３８上には小型プリント回路の形の増幅器３９が
収容されている。
励磁回路と、積層回路ＴＣＡ４５０Ａと、絶縁板（ビー
、シー、ボード）３８上に収容した増幅器３９とを、一
諸に合成樹脂特にエポキシ樹脂のブロック４６内に封じ
込める。
合成樹脂には熱伝導性を増す為予め酸化アルミニウム粉
末を添加しておき次いでこれを着色する。
部材１５，１６は第４図に示す部材の突出素子により適
当に構成する。
第４図に示す例においては、２個の同じ素子部材４１．
４２をスペーサ４３上に装着することにより、部材４０
が得られる。
素子部材４１は２個の対称的突出素子１５゜１５Ｂを有
し、これ等の突出素子の扇形端部は９０°の角度範囲を
カバーし、これ等の素子は半径方向端部例えば４４．４
５により素子部材４１の中央の円形部分と連結している
。
素子部材４２は素子部材４２と同じであり、対称的突出
素子１６，１６Ｂを有し、これ等の突出素子の軸線は部
材４１の突出素子１５，１５Ｂの軸線と９０°の角度を
威す。
その結果、突出素子１５．１６．１５Ｂ、１６Ｂの扇形
状端部はそれ等の角度に関して対のように調和する。
素子部材４１．４２は例えば適当な厚さの軟鉄板から切
取ることにより製造することができる。
スペーサー４３は磁性物質（例えば軟鉄）又は非磁性物
質（例えばアルミニウム）のものを用いることができる
。
スペーサー４３の材質に応じて、素子部材４Ｌ４２を例
えば電気スポット溶接又はリベット打ちにより組立てる
ことができる。
第４図に示す部材４０は、部材４０が装着されているシ
ャフトの１回転当りホール電圧の極性が４回逆転するよ
うに設計されている。
このような極性逆転は例えば、部材４０が４ストローク
４気筒エンジンのカムシャフトと共に半分の速度で回転
する場合、同エンジンの４個のピストンの圧縮ストロー
クの終りに上死点中心が到達した場合の位置に相応する
。
部材４０は用途に応じて、第４図に示す以外の構造と突
出素子数を有することができる。
前記エンジンのクランクシャフトに直接装着する部材ノ
場合と同じ用途に対しては、素子部材４Ｌ４２に相応す
る素子部材は９０° の角度の代りに１８０°の角度を
カバーする単独の突出素子を有することができる。
明らかに第４図に示す部材４０の構造は、所要精密度で
検出せんとする特定位置の角度設定の函数として所要情
報を提供するように容易に適合することができる。
純粋に例示の為記すと、商品名で「ＦＥＲＲＯ−ＸＤＵ
ＲＥＪと呼ばれるセラミックス物質で断面が４×４１ｎ
ＷＬの正方形、長さが６ｍ、相互距離が３間である２個
の磁石を用い、これを寸法が４Ｘ３．５間で厚さがＩｎ
の軟鉄磁極片で完成したものを、積層回路ＴＣＡ４５０
Ａのホール効果結晶の位置に用いた場合、約８００Ａ／
ｍ（又は１００エルステツド）の横方向磁界成分が得ら
れ、この横方向成分の方向は左方の撹乱性磁性素子が右
方の撹乱性磁性素子の位置を交替した瞬間又は右方の撹
乱性磁性素子が左方の撹乱性素子の位置を交替した瞬間
に逆になる。
本発明の広汎な精神と視野を逸脱することなく、本発明
の多数の修整及び変更がなし得ること勿論である。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明装置の一例を示す線図的拡大図、第２図
は本発明装置の他の一例を示すもので励磁回路の磁石が
平たい磁極片を有するものの線図的拡大図、第３図は第
２図に示す装置の一変形例を示す線図的拡大図、第４図
は本発明に係る回転部材の一例を示す斜視図、第５図は
磁界の力線の模様を乱す磁性素子の不存在下の第１図に
示す装置と同様の２個の磁石の磁界の力線を簡略化して
示す図、第６図は磁界の力線の模様を乱す磁性素子が右
側磁石の上方に配置されているときの第５図に示す磁石
の磁界の力線を簡略化して示す図、第７図は磁界の力線
の模様を乱す磁性素子が左側磁石の上方に配置されてい
るときの第５図に示す磁石の磁界の力線を簡略化して示
す図である。 １Ｌ１２；永久磁石、１３：ホール効果結晶、１４．１
７；磁界の横方向成分の配向方向、１５゜１６．１５Ｂ
、１６Ｂ；突出素子、１５Ａ；突出素子１５のリム、２
１，２２；永久磁石、２３゜２４；磁極片、３１，３２
；永久磁石、３３；ホール効果結晶、３４；積層回路、
３５，３６；磁極片、３７：積層回路３４を封じ込むプ
ラスチックスのブロック、３８；絶縁板、３９：増幅器
、４０：部材、４Ｌ４２；素子部材、４３ニスペーサ−
１４４，４５；素子部材４１の半径方向端部、４６；合
成樹脂のブロック、ＡＡ；２個の永久磁石の対称軸、Ｎ
；磁石の北極、Ｓ；磁石の南極。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 運動部材等に回転部材の角度位置をホール効果結晶
    を用いて検出する方法において、特定位置の通過を正確
    に検出せんとする運動部材に連結した補助的構成部材が
    軟磁性突出素子を有し、これ等の軟磁性突出素子はホー
    ル効果結晶を有する測定装置の対称軸の両側に夫々交替
    的に位置し、一方の側の軟磁性素子の追随端部が他方の
    側の軟磁性素子刃先行端部と一致する一方、一方の側で
    ホール結果結晶の直近を通過する軟磁性素子から他方の
    側でホール効果結晶の直近を通過する他の軟磁性素子へ
    の交替を前記運動部材の運動により行ない、前記軟磁性
    素子０交替が固定励磁回路により生成したホール効果結
    晶の励磁界の活性成分の方向を逆にすることを特徴とす
    る運動部材の位置の検出方法。 ２ 運動部材の位置特に回転部材の特定角度位置をホー
    ル効果結晶を用いて検出する為、ホール効果結晶用の固
    定励磁回路を有し、この固定励磁回路が互いに略々平行
    に僅かな距離を置いて配置された２個の同じ永久磁石に
    より構成され、それ等の永久磁石の同じ磁気極性の前方
    極がホール効果結晶の近辺に位置し、このホール効果結
    晶が励磁回路の対称軸線上に配置されている運動部材の
    位置検出装置において、ホール効果結晶の励磁界の活性
    成分の方向を逆にする少くとも部分的に軟磁性の補助部
    材が、前記二永久磁石を前方極の近辺で通過する軟磁性
    素子を有し、前記二永久磁石の一方をその前方極近辺で
    通過する軟磁性素子の直後に、前記永久磁石の他方をそ
    の前方極近辺で通過する軟磁性素子が続くことを特徴と
    する運動部材の位置検出装置。
JP51134759A 1975-11-12 1976-11-11 運動部材の位置の検出方法及び装置 Expired JPS5845642B2 (ja)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR7534439A FR2331774A1 (fr) 1975-11-12 1975-11-12 Procede de reperage dynamique de positions particulieres de pieces mobiles a l'aide d'un cristal a effet hall et dispositifs de mise en oeuvre du procede

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS5275458A JPS5275458A (en) 1977-06-24
JPS5845642B2 true JPS5845642B2 (ja) 1983-10-12

Family

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