KR102079417B1

KR102079417B1 - 각진 콜렉터를 사용한 위치 측정

Info

Publication number: KR102079417B1
Application number: KR1020157024924A
Authority: KR
Inventors: 제임스 그레고리 스텐리
Original assignee: 본스인코오포레이티드
Priority date: 2013-03-15
Filing date: 2014-03-10
Publication date: 2020-02-19
Also published as: EP3489628A1; KR20150130295A; US20140266157A1; CN105051483B; EP2972067A4; WO2014150281A1; US9772200B2; EP2972067A1; CN105051483A; JP6397475B2; JP2016511416A; HUE039716T2; EP2972067B1

Abstract

센서는 자석, 제1 콜렉터, 제2 콜렉터, 및 감지 요소를 포함한다. 자석은 경로를 따라 이동한다. 제1 콜렉터는 자기 플럭스를 수집하도록 구성되고 경로에 평행하게 그리고 자석에 수직으로 연장하는 축에 대해 각지게 위치된다. 제2 콜렉터는 자기 플럭스를 수집하도록 구성되고, 경로에 평행하게 그리고 자석에 수직으로, 그리고 제1 콜렉터에 평행하게 연장하는 축에 대해 각지게 위치된다. 감지 요소는 제1 및 제2 콜렉터에 결합된다. 자기 플럭스는 제1 및 제2 콜렉터에 의해 수집되고, 제1 및 제2 콜렉터에 의해 수집되는 자기 플럭스가 경로를 따르는 자석의 위치를 지시하도록 자석이 경로를 따라 이동할 때 변한다.

Description

각진 콜렉터를 사용한 위치 측정{POSITION MEASUREMENT USING ANGLED COLLECTORS}

본 발명은 자기 센서를 사용한 위치 측정에 관한 것이다. 더 구체적으로, 본 발명의 실시예는 각진 플럭스 콜렉터의 세트에 대한 자석의 위치를 감지하는 것에 의해 반복 가능한 위치 측정에 관한 것이다.

다수의 자기 위치 센서를 포함하여, 많은 종류의 위치 센서가 알려져 있다. 일반적인 자기 센서에서, 자석은 이동하는 요소에 연결되거나 다른 방식으로 결합된다. 요소가 이동할 때, 자석도 이동한다. 대체로, 자석의 이동에 의한 자기장의 변화는 위치와 연관될 수 있다. 자기 감지는 상업적으로 이용 가능한 감지 집적 회로(IC)(예를 들어, 홀-기반 및 자기 저항 센서)를 이용할 때의 상대적인 단순성과 "먼지가 많은" 환경에 대한 방비를 포함하여, 다른 기술들보다 많은 이점을 가진다.

현용의 자기 센서의 하나의 문제점 또는 결함은 그 최대 선형 치수가 측정 범위의 작은 일부인 자석(예를 들어, 단지 6㎜ 길이의 원통형 자석을 이용하여 50㎜에 걸쳐 반복 가능한 측정치를 가짐)을 이용하면서 긴 범위를 측정하는 것이 불가능하다는 점이다.

일 실시예에서, 본 발명은 자기적-기반의 위치 센서를 제공한다. 센서는 자석, 제1 콜렉터, 제2 콜렉터 및 자기 감지 요소를 포함한다. 자석은 적어도 2 개의 극을 갖고, 경로를 따라 이동한다. 제1 콜렉터는 제1 단부 및 제2 단부를 갖고, 자기 플럭스를 수집하도록 구성된다. 추가로, 제1 콜렉터는 경로에 평행하고 자석에 수직으로 연장하는 축에 대해 소정의 각도로 위치된다. 제2 콜렉터는 자기 플럭스를 수집하도록 구성되고, 경로에 평행하고 자석에 수직이며 제1 콜렉터에 평행하도록 연장하는 축에 대해 소정의 각도로 위치된다. 자기 감지 요소는 제1 및 제2 콜렉터에 결합된다. 자기 플럭스는 제1 및 제2 콜렉터에 의해 수집되고, 자기 플럭스는, 제1 및 제2 콜렉터에 의해 수집된 자기 플럭스가 경로를 따르는 자석의 위치를 지시하도록 자석이 경로를 따라 이동할 때 변한다.

다른 실시예에서, 본 발명은 자석, 적어도 하나의 자기 감지 요소, 제1 콜렉터, 제2 콜렉터 및 공통 콜렉터를 포함하는 자기적-기반의 위치 센서를 제공한다. 적어도 하나의 자기 감지 요소는 자석의 제1 극에 결합된다. 제1 콜렉터는 적어도 하나의 자기 감지 요소 중 하나에 결합되고, 제 위치에 고정된다. 제2 콜렉터는 적어도 하나의 자기 감지 요소 중 하나에 결합되고, 제 위치에 고정된다. 공통 콜렉터는 경로를 따라 이동하도록 구성되고, 자석의 제2 극에 자기적으로 결합된 제1 단부 및 제2 단부를 갖고, 제2 단부는, 공통 콜렉터가 경로의 제1 단부에 위치될 때 공통 콜렉터의 제2 단부는 오직 제1 콜렉터에 걸쳐 위치되고 공통 콜렉터가 경로의 제1 단부에 대향하는 경로의 제2 단부에 위치될 때 공통 콜렉터가 오직 제2 콜렉터에 걸쳐 위치되도록, 각진다.

본 발명의 다른 측면은 상세한 설명 및 첨부 도면을 고려할 때 명백할 것이다.

도 1은 각진 콜렉터를 갖는 위치 측정 시스템의 개략도이다.
도 2는 자석의 경로를 도시하는, 도 1의 위치 측정 시스템의 개략도이다.
도 3은 자석의 경로를 도시하는, 도 1의 위치 측정 시스템의 개략도이다.
도 4는 자석의 경로를 도시하는, 도 1의 위치 측정 시스템의 개략도이다.
도 5는 도 1의 위치 측정 시스템의 출력 도면이다.
도 6은 교호식 위치 측정 시스템의 개략도이다.
도 7a는 자석의 경로를 도시하는, 도 6의 위치 측정 시스템의 개략도이다.
도 7b는 도 7a에 도시된 위치 측정 시스템의 개략적인 측면도이다.
도 8a는 자석의 경로를 도시하는, 도 6의 위치 측정 시스템의 개략도이다.
도 8b는 도 8a에 도시된 위치 측정 시스템의 개략적인 측면도이다.
도 9a는 자석의 경로를 도시하는, 도 6의 위치 측정 시스템의 개략도이다.
도 9b는 도 9a에 도시된 위치 측정 시스템의 개략적인 측면도이다.
도 10은 도 1의 위치 측정 시스템의 출력 도면이다.
도 11a는 다른 위치 측정 시스템의 개략도이다.
도 11b는 도 11a의 위치 측정 시스템의 상면도이다.
도 12a 및 도 12b는 도 11a 및 도 11b의 위치 측정 시스템의 공통 콜렉터의 이동을 도시한다.
도 13은 도 11a, 도 11b, 도 12a, 및 도 12b의 위치 측정 시스템의 출력비의 도면이다.
도 14a는 도 11a의 위치 측정 시스템의 대체 실시예의 개략도이다.
도 14b는 도 14a의 위치 측정 시스템의 상면도이다.

본 발명의 임의의 실시예가 상세히 설명되기 전에, 본 발명은 다음의 청구항에 개시되고 다음의 도면에 예시된 구성요소들의 구성 및 배열의 세부사항으로 한정되지 않는다는 점이 이해되어야 한다. 본 발명은 다른 실시예가 가능하고, 다양한 방법으로 실시되거나 수행될 수 있다. 게다가, 본원에서 설명되거나 개시된 특정 실시예 또는 예시의 일부로서 설명되었기 때문에 단일 요소 또는 특징은 단지 필수적이거나 절대적으로 필요한 것으로 여겨져서는 안된다.

도 1은 위치 측정 시스템(100) 형태의 본 발명의 실시예를 도시한다. 시스템(100)은 자기 감지 요소(예를 들어, 홀 효과 센서)(105), 상부 콜렉터(110), 저부 콜렉터(115), 및 자석(120)을 포함한다. 화살표(122)는 자석(120)의 이동 경로를 나타낸다. 또한 화살표(122)는 자석(120)에 대한 축을 나타낸다. 상부 및 저부 콜렉터(110 및 115)는 서로 평행하게 위치되고 축(122)에 대해 각진다. 도면은 콜렉터(110 및 115)가 서로에 대해 완전히 평행한 것으로 도시하지만, 이들이 완전히 평행할 필요는 없다. 따라서, 본 명세서 및 청구항에서 용어 "평행"의 사용은 전체적인 관계를 설명하도록 의도되며, 콜렉터(110 및 115)가 서로에 대해 완전히 평행한 것을 암시하도록 의도되지는 않는다. 게다가, 도면은 자석(130)에 수직인 이동 경로 및 축(122)을 도시하지만, 이동 경로 또는 축(122)이 자석(130)에 대해 수직일 필요는 없다(예를 들어, 자석(130)은 틸팅될 수 있음). 도면에 도시된 콜렉터(110 및 115) 사이의 영역(즉, 간극)은, 자석(130)이 경로를 따라 이동할 때 자석(130)의 극이 통과하는 콜렉터(110 및 115) 사이의 경계부를 나타낸다. 콜렉터(110 및 115)는 오프셋 평면에 위치되고 자석(130)으로부터 볼 때 실제로 중첩되는 점을 알 수 있다. 이 조건에서, 경계부는 모호해질 수 있으나, 경계부는 자석(130)의 극이 통과하도록 여전히 존재할 것이다.

콜렉터(110 및 115)는 자석의 플럭스의 상당한 부분이 자기 회로 요소(125 및 126) 및 자기 감지 요소(105)를 통해 유동하도록 위치된다. 콜렉터(110 및 115) 및 자기 회로 요소(125 및 126)는 비교적 높은 투자율을 갖는 재료로부터 제조된다. 도시된 실시예에서, 자석(120)은 그 중앙부에 n극과, 상단부(130) 및 하단부(135)에 s극을 갖는 영구 자석이다. 자석(120)은 경로를 따라 이동하고, 이 경로는 자석(120)의 길이에 수직이며, 콜렉터(110 및 115)의 평면에 평행하며, 이 평면으로부터 고정된 거리에 위치한다. 화살표(140)는 자석(120)의 이동 방향을 나타낸다. 도 2에 도시된 바와 같이, 자석(120)이 그 이동 범위의 거의 중앙부에 있을 때, 자기 감지 요소(105)에는 플럭스가 약간 존재하거나 존재하지 않는다. 자석이 중앙부로부터 제1 방향으로 이동할 때, n극은 상부 콜렉터(110)에 걸쳐 이동하고 하부의 s극(135)은 저부 콜렉터(115)에 걸쳐 이동한다(도 3 참조). 자석(120)이 이 방향으로 이동할 때, 플럭스는 상부 콜렉터(110)로부터 저부 콜렉터(115)로 증가하는 양으로 유동하고, 자기 감지 요소(105)의 출력은 더욱 양이 된다. 반대로, 자석이 중앙부로부터 제2 방향으로 이동할 때, n극은 저부 콜렉터(115)에 걸쳐 이동하고, 상부의 s극(135)은 상부 콜렉터(110)에 걸쳐 이동한다(도 4 참조). 자석(120)이 이 방향으로 이동할 때, 플럭스는 저부 콜렉터(115)로부터 상부 콜렉터(110)로 증가하는 양으로 유동하고, 자기 감지 요소(105)의 출력은 더욱 음이 된다. 도 5는 자석(120)의 위치에 기초한 자기 감지 요소(105)의 가능한 출력의 도면을 도시한다.

도 6은 위치 측정 시스템(200)의 형태의 본 발명의 다른 실시예를 도시한다. 시스템(200)은 자기 각도 센서(205), 상부 콜렉터(210), 상부-중앙 콜렉터(215), 하부-중앙 콜렉터(220), 저부 콜렉터(225), 및 자석(230)을 포함한다. 콜렉터(210, 215, 220, 및 225)는 서로 평행하게 위치되고 자석(230)에 대해 각진다. 이번에도, 콜렉터(210, 215, 220, 및 225) 및 자기 회로 요소(235)는 비교적 높은 투자율을 갖는 재료로부터 제조된다. 도시된 실시예에서, 자석(230)은 한 쌍의 n극(240) 및 s극(245)을 갖는 영구 자석이다. 자석(230)은 자석 및/또는 극편을 포함하는 자석 조립체일 수 있다.

자석(230)은 자석(230)의 길이에 수직으로 자석의 길이에 평행하게 이동하고, 콜렉터(210, 215, 220, 및 225)의 평면으로부터 고정된 거리를 따라 이동한다. 화살표(250)는 자석(230)의 이동 방향을 지시한다. 도 7a에 도시된 바와 같이, 자석(230)이 그 이동 범위의 제1 단부(260)에 있을 때, 자기 각도 센서(205)는 제1 플럭스 각도(265)(예를 들어, 270°)를 검출한다. 자석(230)이 그 이동 범위의 거의 중앙부(270)에 있을 때, 자기 각도 센서(205)는 제2 플럭스 각도(275)(예를 들어, 제1 플럭스 각도(265)로부터 225° 또는 약 45°)를 검출한다(도 8a 참조). 자석(230)이 그 이동 범위의 제2 단부(280)에 있을 때, 자기 각도 센서(205)는 제3 플럭스 각도(285)(예를 들어, 제1 플럭스 각도(265)로부터 180° 또는 약 90°)를 검출한다(도 9a 참조).

도 7b, 도 8b, 및 도 9b는 제1 단부(260), 중앙부(270), 및 제2 단부(280)에서의 콜렉터(210, 215, 220, 및 225)에 대한 u-형 자석(205)의 위치를 각각 도시한다. 자석(230)이 제1 단부(260)에 위치될 때(예를 들어, 도 7a 및 도 7b), 자기 플럭스는 상부-중앙 콜렉터(215)로부터 저부 콜렉터(225)로 이동한다. 자석(230)이 제1 단부(260)로부터 중앙부(270)로 이동할 때, 자기 플럭스는 다중 경로(예를 들어, 상부 콜렉터(210) 및 상부-중앙 콜렉터(215)로부터 하부-중앙 콜렉터(220) 및 저부 콜렉터(225)로)에 걸쳐 이동한다. 자석(230)이 제2 단부(280)에 위치될 때(예를 들어, 도 9a 및 도 9b), 자기 플럭스는 상부 콜렉터(210)로부터 하부-중앙 콜렉터(220)로 이동한다. 플럭스 각도는 자석(230)의 이동 경로에 걸쳐 비교적 선형으로 변한다. 도 10은 자석(230)의 위치에 기초한 자기 각도 센서(205)의 가능한 출력의 도면을 도시한다.

센서(205)에서의 플럭스 각도의 단조로운 변화(shifting)는 자석(230)이 위치를 변경할 때 발생한다. 자석(230)과 콜렉터(210, 215, 220, 및 225) 사이의 간극이 변하는 경우, 측정되는 각도는 크게 변하지 않는다. 센서(205)에서의 플럭스 밀도의 크기는 변할 수 있으나, 각각의 자기 회로 경로 아래로 이동하는 플럭스의 비는 거의 동일하게 유지된다. 일반적으로, 측정 시스템(200)의 각도의 단조로운 변화는 위치 측정 시스템(100)보다 자석 위치의 더 정확한 판정을 제공하는 것으로 생각된다.

도 11a 및 도 11b는 본 발명의 또 다른 대체 실시예인 위치 측정 시스템(400)을 도시한다. 시스템(400)은 공통 콜렉터(405), 제1 콜렉터(410), 제2 콜렉터(415), 제1 자기 센서(420)(제1 콜렉터(410)에 결합됨), 제2 자기 센서(425)(제2 콜렉터(415)에 결합됨), 자석(430), 및 자기 회로 요소(435)를 포함한다. 제1 및 제2 콜렉터(410 및 415), 자석(430), 센서(420 및 425), 및 자기 회로 요소(435)는 서로에 대해 도면에 도시된 바와 같이 위치된다. 검출되는 자기 플럭스를 증가시키기 위해, 센서(420 및 425)는 콜렉터(410 및 415)의 부근에 (즉, 근처에) 각각 위치된다. 공통 콜렉터(405)는 낮아진 요소(440)(즉, 자기 특징부)를 포함하고, 낮아진 요소는 낮아진 요소(440)의 제1 단부(450)가 제1 콜렉터(410)와 축(455)을 공유하고 낮아진 요소(440)의 제2 단부(460)가 제2 콜렉터(415)와 축(465)을 공유하도록 각진다. 공통 콜렉터(405)는 화살표(470)에 의해 도시된 방향으로 이동한다. 공통 콜렉터(405)가 그 이동 범위의 제1 단부에 있을 때(도 12a 참조), 제1 콜렉터(410)와의 자기 커플링이 발생한다. 공통 콜렉터(405)가 그 이동 범위의 제2 단부로 이동할 때(도 12b 참조), 자기 커플링은 제1 콜렉터(410)로부터 제2 콜렉터(415)로 전환한다. 도 13은 공통 콜렉터(405)의 위치에 기초한 자기 센서(420 및 425)의 가능한 출력의 비의 도면을 도시한다.

도 14a 및 도 14b는 본 발명의 다른 실시예인 위치 측정 시스템(500)을 도시한다. 시스템(500)은 공통 콜렉터(505), 제1 콜렉터(510), 제2 콜렉터(515), 자기 각도 센서(520), 자석(530), 및 자기 회로 요소(535)를 포함한다. 제1 및 제 2 콜렉터(510 및 515), 자석(530), 센서(520), 및 자기 회로 요소(535)는 서로에 대해 도시된 바와 같이 위치된다. 공통 콜렉터(505)는 공통 콜렉터(405)와 동일하게 각지는 낮아진 요소(550)를 포함한다. 공통 콜렉터(505)가 그 이동 범위를 통해 이동할 때, 자기 각도 센서(520)에 의해 검출되는 플럭스 각도는 이전 실시예에 대해 상술한 바와 같이 변한다.

공통 콜렉터(405/505)는 재료의 스탬핑 가공 부분일 수 있고, 비교적 높은 자기 투자율 및 비교적 낮은 자기 히스테리시스를 갖는다.

상술된 구조에서, 자석은 영구 자석(예를 들어, 페라이트, 알니코, 사마륨-코발트, 네오디뮴-철-붕소, 또는 다른 종류의 자석)일 수 있다. 또한 대부분의 적용예에서 적은 시스템 비용 때문에 영구 자석이 선택되지만, 자석은 전자석과 같은 활성 자기장 발생기일 수 있다.

또한, 상술한 구성에서, 자석은 단순한 형상을 갖는다. 그러나, 성능을 향상시키거나 패키징 제약을 충족시키기 위해서 다른 형상의 자석 또한 사용될 수 있다. 예로서, 자석은 플럭스 라인을 콜렉터로 더 잘 유도하기 위해 "U"형상을 취할 수 있다. 게다가, 자석은 시스템이 측정하고자 하는 이동에 직교하는 방향에서의 이동의 영향을 줄이기 위한 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 자극은 콜렉터보다 넓거나 좁을 수 있어서 "상향" 이나 "하향" 이동은 자극과 관련 콜렉터 사이의 결합에 훨씬 적은 영향을 줄 수 있다. 게다가, 본 개시 내용에서 자석은 자석 조립체의 일부로서 극편을 포함할 수 있다.

반복 가능한 센서 성능을 위해, 비이동 구성요소 및 그 관련된 자기 회로는 서로에 대해 거의 고정된 상태로 유지되는 것이 중요하다. 따라서, 콜렉터는 기구적 제약으로 제 자리에 유지된다. 예를 들어, 구성요소들은 오버-몰딩된 플라스틱 지지부 또는 포팅(potting)에 의해 제 자리에 유지될 수 있다.

플럭스를 센서(들)로 유도하는 자기 플럭스 집속기 및 자기 회로 요소에 대해 센서가 제 자리에 유지되는 것 또한 중요하다.

자기 감지 요소를 이용하는 구조에서, 센서 자체는 바람직하게는 홀 효과 센서 또는 플럭스 밀도를 측정할 수 있는 다른 자기 센서이다. 자기 각도 센서를 사용하는 구조에서, 센서는 자기-저항 센서(예를 들어, AMR, GMR, 및 TMR) 또는 홀-기반 각도 센서일 수 있다. 전형적으로, 단일 장치 내의 다수의 홀 센서가 자기 플럭스의 각도를 집합적으로 측정하도록 사용된다. 플럭스 각도를 측정할 수 있는 다른 기술이 또한 이용될 수 있다. 상업적으로(예를 들어, 알레그로(Allegro), 미크로나스(Micronas), 인피니온(Infineon), NXP 등으로부터) 입수 가능한 센서가 상술한 실시예에서 사용될 수 있다.

콜렉터 및 자기 회로 요소는 단순한 형상으로서 설명되었으나, 이들은 복잡한 3-차원 형상일 수 있다. 예를 들어, 콜렉터는 비교적 편평할 수 있고, 일 에지(상부 에지, 저부 에지, 또는 측면 에지)로부터 돌출되고 콜렉터에 직각이며 최종적으로 센서 영역에 도달하는 탭을 구비한다. 센서(들)에 도달하는 자기 회로 요소는 임의의 형상일 수 있고 콜렉터 상에 어디든 접속될 수 있다. 유효하게, 자기 회로 요소는 각각의 자기 콜렉터의 부분일 수 있다. 다른 구조에서, 센서는 콜렉터로부터 나오는 인식 가능한 자기 회로 요소가 없도록 콜렉터 바로 옆에 위치할 수 있다. 관련 기술 분야의 통상의 기술자는 이것이 본 발명 내의 개념을 변경하지 않는 점을 인정할 것이다.

플럭스 콜렉터 및 자기 회로 요소는 본원 내에서 예상되는 플럭스 밀도와 호환되도록 설계된다. 설계는 콜렉터 또는 자기 회로 요소가 포화될 수 있는 플럭스 레벨을 고려한다. 포화는 자기 회로 릴럭턴스가 바뀌게 하고, 그 결과 측정을 자석의 위치에 대한 예상된 측정으로부터 변화시킬 것이다.

또한, 자석의 배향(콜렉터와 자석 사이의 거리)과 콜렉터에 대한 자석의 상대적인 배향 또한 변경될 수 있다.

자석이 직선으로 이동하지 않을 때, 자석의 경로를 따르는 콜렉터를 만드는 것 또한 가능하다. 예를 들어, 자석이 곡선을 따라 이동하면, 콜렉터는 그 곡선의 내측 또는 외측을 따라 맞춰지도록 설계될 수 있고, 자석과 콜렉터 사이의 거리가 거의 일정하기만 한다면, 출력 신호(비 또는 각도)는 자석의 위치에 따라 연속적으로 달라질 수 있다.

본 발명의 다양한 특징 및 이점들이 다음의 청구항에 개시되어 있다.

Claims

자기적-기반 위치 센서이며,
적어도 두 개의 극을 갖고 상기 적어도 두 개의 극은 실질적으로 동일 방향을 향하는 자석으로서, 경로를 따라 이동하는 자석,
경로의 제1 단부에 위치되는 제1 단부와, 경로의 제2 단부에 위치되는 제2 단부를 갖고 자기 플럭스를 수집하도록 구성된 제1 콜렉터로서, 제1 콜렉터의 제1 단부와 제1 콜렉터의 제2 단부를 통과하는 제1 축은 경로에 평행하게 연장하는 제2 축에 대해 비평행으로 수직이 아닌 각도로 위치되고, 제1 콜렉터는 제1 축과 정렬되는, 제1 콜렉터,
자기 플럭스를 수집하도록 구성된 제2 콜렉터로서, 제2 콜렉터는 경로의 제1 단부에 위치되는 제3 단부와 경로의 제2 단부에 위치되는 제4 단부를 갖고, 제2 콜렉터의 제3 단부와 제2 콜렉터의 제4 단부를 통과하는 제3 축은 경로에 평행하게 연장하는 제2 축에 대해 비평행으로 수직이 아닌 각도로 위치되고, 제2 콜렉터는 제1 콜렉터에 실질적으로 평행하여, 경로를 따라 실질적으로 일정한 제2 콜렉터와 제1 콜렉터 사이의 간극이 있게 되고, 제2 콜렉터는 제3 축과 정렬되는, 제2 콜렉터, 및
제1 및 제2 콜렉터에 결합되는 자기 감지 요소를 포함하고,
제1 콜렉터와 제2 콜렉터는 실질적으로 동일 방향을 향하고, 상기 적어도 두 개의 자석 극은 제1 및 제2 콜렉터를 향하고, 자석이 경로를 따라 이동함에 따라 자석은 제1 콜렉터, 제2 콜렉터 또는 양자 모두와 변화되게 중첩하고,
제1 및 제2 자기 콜렉터에 의해 수집된 자기 플럭스가 경로를 따르는 자석의 위치를 지시하도록, 제1 및 제2 콜렉터에 의해 수집된 자기 플럭스는 자석이 경로를 따라 이동할 때 변하는, 자기적-기반 위치 센서.
제1항에 있어서,
상기 자석은 제1 중앙극, 및 자석의 각 단부 상의 대향 극을 갖는, 자기적-기반 위치 센서.
제2항에 있어서,
상기 자석이 제1 콜렉터의 제1 단부에 위치될 때, 제1 콜렉터는 중앙극과 적어도 부분적으로 중첩하도록 위치되고 제2 콜렉터는 대향 극 중 하나와 적어도 부분적으로 중첩하도록 위치되고, 자석이 제1 콜렉터의 제 2 단부에 위치될 때, 제2 콜렉터는 중앙극과 적어도 부분적으로 중첩하도록 위치되고 제1 콜렉터는 다른 대향 극과 적어도 부분적으로 중첩하도록 위치되는, 자기적-기반 위치 센서.
제1항에 있어서,
상기 자기 감지 요소는 홀 효과 센서인, 자기적-기반 위치 센서.
제1항에 있어서,
상기 자기 감지 요소는 자기 각도 센서인, 자기적-기반 위치 센서.
제5항에 있어서,
제3 및 제4 콜렉터를 더 포함하고, 제3 및 제4 콜렉터는 제1 및 제2 콜렉터에 평행하게 그리고 제1 및 제2 콜렉터 사이에 위치되는, 자기적-기반 위치 센서.
제6항에 있어서,
제1, 제2, 제3, 및 제4 콜렉터는 모두 동일 평면 상에 있는, 자기적-기반 위치 센서.
제6항에 있어서,
제1, 제2, 제3, 및 제4 콜렉터는 모두 자기 감지 요소에 결합되는, 자기적-기반 위치 센서.
제6항에 있어서,
상기 자석은 두 개의 극을 갖는, 자기적-기반 위치 센서.
제9항에 있어서,
상기 자기 각도 센서에서 제1, 제2, 제3, 및 제4 콜렉터에 의해 수집된 플럭스의 플럭스 각도는 자석이 경로를 따라 이동할 때 회전하는, 자기적-기반 위치 센서.
제1항에 있어서,
상기 경로는 만곡되고, 제1 및 제2 콜렉터는 경로와 정합되도록 만곡되는, 자기적-기반 위치 센서.
제1항에 있어서,
상기 자기 감지 요소에 의해 감지된 자기 플럭스는 자석의 위치를 지시하는, 자기적-기반 위치 센서.
자기적-기반 위치 센서이며,
제 위치에서 고정되는 자석,
자석의 제1 극에 자기적으로 결합된 적어도 하나의 자기 감지 요소,
적어도 하나의 자기 감지 요소 중 하나에 결합되며 제 위치에 고정되는 제1 콜렉터,
적어도 하나의 자기 감지 요소 중 하나에 결합되며 제 위치에 고정되는 제2 콜렉터, 및
경로를 따라 이동하도록 구성된 공통 콜렉터로서, 자석의 제2 극에 자기적으로 결합되는 제1 단부, 및 제2 단부를 갖고, 제2 단부는, 공통 콜렉터가 경로의 제1 단부에 위치될 때 공통 콜렉터의 제2 단부가 오직 제1 콜렉터에 걸쳐 위치되고, 공통 콜렉터가 경로의 제1 단부에 대향하는 경로의 제2 단부에 위치될 때 공통 콜렉터가 오직 제2 콜렉터에 걸쳐 위치되도록, 각지고,
제1 및 제2 콜렉터에 의해 수집된 자기 플럭스가 경로를 따르는 공통 콜렉터의 위치를 지시하도록, 제1 및 제2 콜렉터에 의해 수집된 자기 플럭스는 공통 콜렉터가 경로를 따라 이동할 때 변하는, 자기적-기반 위치 센서.
제13항에 있어서,
적어도 하나의 자기 감지 요소는 홀 효과 센서이고, 제1 콜렉터는 제1 홀 효과 센서에 결합되고 제2 콜렉터는 제2 홀 효과 센서에 결합되는, 자기적-기반 위치 센서.
제13항에 있어서,
적어도 하나의 자기 감지 요소는 자기 각도 센서이고, 제1 및 제2 콜렉터는 자기 각도 센서에 모두 결합되는, 자기적-기반 위치 센서.
제15항에 있어서,
제1 및 제2 콜렉터에 의해 수집된 플럭스의 플럭스 각도는 공통 콜렉터가 경로를 따라 이동할 때 회전하는, 자기적-기반 위치 센서.
자기적-기반 위치 센서이며,
적어도 두 개의 극을 갖는 자석을 포함하고, 직선의 경로를 따라 이동하는 자석 조립체,
자석 조립체가 직선의 경로를 따라 이동할 때 자석 조립체의 적어도 일부에 의해 교차되는 경계부를 갖는 적어도 두 개의 자기 콜렉터로서, 상기 적어도 두 개의 자기 콜렉터의 각각은 실질적으로 동일 방향을 향하는, 자기 콜렉터,
적어도 두 개의 자기 콜렉터에 결합되는 자기 센서를 포함하고,
상기 적어도 두 개의 자석 극과 상기 적어도 두 개의 자기 콜렉터는 서로를 향하고,
상기 적어도 두 개의 자기 콜렉터는 직선의 경로의 제1 단부와 제1 평면 상에 위치되는 제1 단부와 직선의 경로의 제2 단부와 제2 평면 상에 위치되는 제2 단부를 갖는 제1 콜렉터를 포함하고, 제1 평면과 제2 평면은 직선의 경로의 제1 축에 수직이고,
제1 콜렉터의 제1 단부와 제1 콜렉터의 제2 단부를 통과하는 제2 축은 직선의 경로의 제1 축에 대해 비평행으로 수직이 아닌 각도로 위치되고,
제1 콜렉터는 제2 축과 정렬되고,
자기 센서는, 자석 조립체가 직선의 경로를 따라 이동할 때 자석 조립체의 위치에 관한 신호를 생성하는, 자기적-기반 위치 센서.
제17항에 있어서,
상기 자기 센서는 자기 콜렉터들 사이의 위치에서의 플럭스 밀도를 측정하는, 자기적-기반 위치 센서.
제17항에 있어서,
상기 자기 센서는 자기 콜렉터들 사이의 위치에서 플럭스 각도를 측정하는, 자기적-기반 위치 센서.
제17항에 있어서,
콜렉터들의 제3 평면은 자석 조립체의 직선의 경로와 평행한, 자기적-기반 위치 센서.
제17항에 있어서,
자석 조립체는 일부 자기 플럭스가 콜렉터들을 통해 극들 사이에서 이동하도록 N 극 및 S극을 포함하는, 자기적-기반 위치 센서.
자기적-기반 위치 센서이며,
경로를 따라 이동하며 경로와 평행하지 않은 자기 특징부를 갖는 공통 콜렉터,
자기 특징부에 결합되는 적어도 두 개의 자기 콜렉터,
제 위치에서 고정되는 자기 플럭스의 공급원,
자기 회로로서, 자기 플럭스의 공급원의 하나의 극은 공통 콜렉터의 자기 특징부에 결합되고 자기 플럭스의 공급원의 다른 극은 적어도 두 개의 자기 콜렉터에 결합되는, 자기 회로,
적어도 하나의 자기 센서를 포함하고,
자기 센서는, 공통 콜렉터가 그 경로를 따라 이동할 때 공통 콜렉터의 위치에 관련될 수 있는 신호를 생성하는, 자기적-기반 위치 센서.
제22항에 있어서,
적어도 하나의 자기 센서는 자기 콜렉터 근처의 위치에서의 플럭스 밀도를 측정하는, 자기적-기반 위치 센서.
제22항에 있어서,
상기 자기 플럭스의 공급원은 영구 자석인, 자기적-기반 위치 센서.
제22항에 있어서,
적어도 하나의 자기 센서는 자기 콜렉터 근처의 위치에서의 플럭스 각도를 측정하는, 자기적-기반 위치 센서.
제22항에 있어서,
상기 공통 콜렉터 상의 자기 특징부는 공통 콜렉터의 다른 부분 보다 적어도 두 개의 자기 콜렉터에 가까운 표면인, 자기적-기반 위치 센서.