JP2003302252A - 磁気型位置および、または速度センサ - Google Patents

磁気型位置および、または速度センサ

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JP2003302252A
JP2003302252A JP2003069305A JP2003069305A JP2003302252A JP 2003302252 A JP2003302252 A JP 2003302252A JP 2003069305 A JP2003069305 A JP 2003069305A JP 2003069305 A JP2003069305 A JP 2003069305A JP 2003302252 A JP2003302252 A JP 2003302252A
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axis
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Laurent Dufour
デュフール・ロラン
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Electricfil SA
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Electricfil Industrie SARL
Electricfil SA
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    • G01P3/00—Measuring linear or angular speed; Measuring differences of linear or angular speeds
    • G01P3/42—Devices characterised by the use of electric or magnetic means
    • G01P3/44—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、温度ドリフトに敏感ではなく、良
好な性能を備え、コンパクトで低コストの位置または速
度センサを提供することを目的とする。 【解決手段】 運動ターゲット2 と第１の永久磁石5 と
第２の永久磁石11と最大感度軸がほぼＯＺ軸に沿ってい
るようにＸＯＹ延長平面中の空隙中に配置されて磁気誘
導の方向および強度を感知するプローブ4 とを備え，プ
ローブ4 はＯＺ軸上に位置されており、歯3 の存在しな
いときには第１の永久磁石5 によって生成された磁気誘
導は磁化の方向と反対の方向に沿ってプローブを通過
し、永久磁石5,11によって生成された磁気誘導はほぼ等
しい値であるが方向が反対であり、歯の存在するときに
はプローブにより検出される磁気誘導の変化の絶対値は
少くともトリップしきい値よりも大きいことを特徴とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般的に運動ター
ゲットの位置および、または速度を検出するための磁気
誘導の強度および方向を感知するセンサ技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】本発明は、スイッチングオンされた直後
の運動ターゲットの位置についての情報を供給すること
のできるＴＰＯＳ（真のパワー・オンセンサ）型センサ
の技術に関するものである。この種の形式の幾つかのセ
ンサが技術的に知られている。すなわち、ソフト材料か
ら作られ、ＯＺ方向に垂直な方向に運動する１以上の
歯、通常は一連の歯を備えた運動ターゲットを含む位置
および、または速度センサが知られている。このタイプ
のセンサはまた、運動ターゲットとの空隙を定めるＯＺ
に沿った正または負の方向に磁化された永久磁石を備え
ている。磁気誘導の方向およひ強度を感知するプローブ
がこの空隙に配置され、その最大感度の軸はほぼＯＺ軸
に沿っている。通常、磁気誘導の方向およひ強度を感知
するこのタイプのプローブはホール効果セルである。
【０００３】運動ターゲットの変位は、歯がプローブの
前を通過する都度プローブを通過する磁気誘導の変化を
生じさせ、それにより磁気誘導の方向および振幅に応じ
た電気信号を出力させる。この感知プローブは特にヒス
テレシスレベル比較器と関係しており、この比較器の出
力はプローブにより出力される電気信号が予め定められ
たしきい値よりも大きいとき第１の論理状態に等しく、
電気信号が予め定められたしきい値よりも小さいとき第
２の論理状態に等しい。
【０００４】運動ターゲットの位置の決定においては、
ゼロガウスに近接した磁気誘導値でセンサを動作させる
ように試みる必要があり、磁石の温度ドリフトの影響を
受けないようにするためには検出のために十分な磁気誘
導エクスカーション（変化行程）を与えなければならな
い。
【０００５】このためにＵ字形状の磁石を作ることが提
案され、それにおいては２つのブランチがターゲットの
方向に向けられ、磁気誘導のＺ成分を測定するために感
知プローブがそれらのブランチの間に挿入される。この
磁石はゼロガウスに近い磁気誘導値の付近の磁気誘導の
変化を検出するために空洞を設けられる。
【０００６】この従来技術の方法は、使用される永久磁
石が複雑な形状であり、稀土類ベースのプラスト（ｐｌ
ａｓｔｏ）磁石のような複合材料を使用する必要があ
り、それは鋳造によって複雑な形状に形成することはで
きるが、それは固有の磁気特性が純粋な稀土類磁石に比
較して非常に劣っている。したがって低い磁気性能の材
料を使用しなければならないためにそのようなセンサの
磁石の大きさ、センサの寸法および価格に悪影響を及ぼ
す欠点がある。さらに、そのようなセンサの性能を最適
なものとするためには主として永久磁石の性能に依存す
るため、センサは高価となり、実現が困難である。
【０００７】同様に米国特許第５７８１００５号明細書
にはゼロガウスに近い磁気誘導値で動作する永久磁石が
記載されている。このタイプのセンサは、ホール効果プ
ローブの平面の背後に配置された磁気構造を備え、磁石
のＳ極とＮ極がホール効果プローブに隣接するように配
置されている。磁気構造に関してプローブを組立てるの
が困難であることを別にしても、この磁気構造は、磁気
誘導が運動ターゲットの通過によって乱されて変化する
量がほんの僅かである測定空隙を使用しなければならな
い欠点があることに注意する必要がある。
【０００８】さらに、ドイツ特許公報ＤＥ１９８０３０
１８号にもまたゼロガウスに近い磁気誘導値で動作する
センサず記載されている。しかしながら、その感知プロ
ーブは磁石の延長平面、すなわち運動ターゲットが移動
する平面であり、良好な測定感度を得ることができない
欠点があることに注意する必要がある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】それ故、本発明の目的
は、磁石の温度ドリフトに敏感ではなく、良好な性能を
有し、コンパクトで低コストの位置および、または速度
センサを提供することによって従来知られていた欠点を
克服することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、この目的を達
成するために、ＸＹＺ座標系のＯを原点としてセンサの
方向であるＯＺ方向に垂直な方向のＸ軸方向に運動する
少くとも１つの運動する歯を有するソフト磁性材料から
作られた運動ターゲットと、ＯＺ方向の正または負方向
に沿って磁化され、運動ターゲットとの空隙を規定され
ている第１の永久磁石と、最大感度軸がほぼＯＺ軸に沿
っているようにＸＯＹ延長平面中の空隙中に配置されて
いる磁気誘導の方向および強度を感知するプローブとを
具備している位置および、または速度センサを提供す
る。
【００１１】本発明によれば、このセンサはＯＺ方向に
垂直な方向に沿って磁化された少くとも１つの第２の永
久磁石を備え、その対応する磁気誘導は歯の存在しない
ときに第１の永久磁石によって生成された磁気誘導の方
向と反対方向にプローブを通過し、プローブはＯＺ軸上
に位置されており、歯の存在しないときには、第１の永
久磁石によって生成された磁気誘導は磁化の方向と反対
の方向に沿ってプローブを通過し、永久磁石によって生
成された磁気誘導はほぼ等しい値であるが反対の方向を
有しており、歯の存在するとき、プローブにより検出さ
れる磁気誘導の変化の絶対値は少くともトリップしきい
値よりも大きいことを特徴とする。
【００１２】本願発明の１実施形態によれば、プローブ
はＯＺ軸上に位置され、歯の存在するとき、プローブに
より検出される磁気誘導の変化は第１の永久磁石によっ
て生成される磁気誘導の絶対値の減少または方向の金点
によって生成される。
【００１３】本願発明の別の実施形態によれば、プロー
ブはＯＺ軸上に位置され、歯の存在するとき、プローブ
により検出される磁気誘導の変化は第１の永久磁石によ
って生成される磁気誘導の絶対値の増加から生成され、
また、好ましくは第１の永久磁石によって生成される磁
気誘導の絶対値の減少または磁気誘導の方向の反転によ
り生成される。
【００１４】本発明のその他の種々の特徴は添付図面を
参照にした以下の限定的ではない実施形態の説明により
明瞭になるであろう。
【００１５】
【発明の実施の形態】図１を参照すると、本発明は符号
1 で全体示している一般的に運動ターゲット2 の位置お
よび速度の少くとも一方を決定することのできるセンサ
に関する。運動ターゲット2 はマイルドな材料（軟磁性
体）で作られ、図示の実施例ではＯＺ方向に垂直な方向
に沿って運動する少くとも一連の歯3 を含んでいる。示
された実施形態では運動ターゲット2 はＯＺ方向に垂直
なＯＹ方向に平行な軸Ａを中心に自由に回転する歯を有
するホイールである。この実施形態ではＸＯＹ平面は歯
の表面に対して接線方向である。明らかに運動ターゲッ
ト2 は線形の軌道に沿って自由に運動できる素子によっ
て形成されることができる。既知の方法では、運動ター
ゲット2 は変位するように駆動される部品に付加され、
または集積される。
【００１６】センサ1 は磁気誘導の方向および強度に感
応するプローブ4 を備えている。プローブ4 はＸＯＹ平
面に平行な拡張平面に配置され、その最大感度軸はほぼ
ＯＺ軸に沿った方向である。例えばプローブ4 はホール
効果プローブである。
【００１７】センサ1 はまたＯＺ方向に平行な所定の方
向Ｆ1 に沿って磁化された第１の永久磁石5 を含んでい
る。図２に示された実施形態でさらに正確に示されてい
るように、第１の永久磁石5 は互いに分離し、互いに平
行であり、運動ターゲット2に向いた方向Ｆ1 に沿って
ＯＺ方向に磁化されている１対の永久磁石 51 、 52か
ら構成されている。したがって、各永久磁石 51 、 52
の磁極の１つはターゲットの方向を向いており、他方の
磁極は反対の方向Ｆ2 を向いている。第１の永久磁石5
に面している歯が存在しないときには磁力線は各永久磁
石 51 、 52 の磁極間に設定される。第１の永久磁石5
は永久磁石 51 または永久磁石 52 の１つだけで構成さ
れてもよいことに注意すべきである。
【００１８】プローブ4 は空隙6 に配置され、それによ
り第１の永久磁石5 によって発生された磁気誘導は定め
られた方向でＯＺ軸に沿って通過する。示された実施形
態では、プローブ4 は１対の永久磁石 51 、 52 の間に
配置され、それ故、２つの永久磁石 51 、 52 の磁気誘
導はそれを貫通している。歯が存在しないときには、第
１の永久磁石5 によって生成された磁気誘導は磁化方向
Ｆ1 と反対の方向Ｆ2に沿ってプローブ4 を通過する。
第１の永久磁石 51 、 52 はプローブ4 から横にずらさ
れているので、その磁気中性線はプローブ4 の外側にあ
り、換言すればプローブ4 と交差しないことを理解しな
ければならない。
【００１９】図３から認められるように、第１の永久磁
石5 に対面する歯3 が存在するときには、磁力線の一部
は各永久磁石 51 、 52 の２つの磁極間でループバック
して歯が存在しないときの方向から歯3 の方向に方向を
変更される。したがって、プローブ4 によって測定され
る磁気誘導の絶対値は、ゼロガウスに等しい値に近付く
まで低下し、或いは方向を変更し、換言すれば反対方向
Ｆ1 に設定される。
【００２０】本発明の別の特徴によれば、センサ1 はＯ
Ｚ方向に垂直な所定の方向に沿って磁化された少くとも
１個の第２の永久磁石11を備え、それは第１の永久磁石
5 によって生成された磁気誘導の方向と反対に沿ってプ
ローブ4 を通過し、対応する磁気誘導が歯3 が存在しな
いときにプローブ4 を通過する。図４および５に示され
ている実施形態では、第２の永久磁石11によって生成さ
れた磁気誘導は、歯が存在しないときに第１の永久磁石
5 によって生成された磁気誘導の方向Ｆ2 と反対の方向
Ｆ1 でＯＺ軸に沿ってプローブ4 を通過する。図５に示
されているように歯が存在するときには第２の永久磁石
11によって生成されたＺ軸に沿ってＦ1方向にプローブ4
を通過する磁気誘導の絶対値は増加する。
【００２１】示された実施例では、第２の永久磁石11は
Ｙ軸に沿って磁化され、ＯＺ方向に沿ったプローブ4 に
関してオフセットしている。この第２の永久磁石11は、
プローブ4 が運動ターゲット2 と第２の永久磁石11の磁
気中性線との間に位置されるように配置される。換言す
れば第２の永久磁石11はその磁気中性線がプローブ4の
外側にあるように、さらに換言すればプローブ4 と交差
しないように配置される。
【００２２】さらに、第２の永久磁石11はＹ軸方向に沿
ってプローブ4 からオフセットされている。示された実
施形態では、永久磁石11はプローブ4 の＜＜下＞＞に位
置されるが、第２の永久磁石11は明らかにＸＯＺ平面で
プローブ4 の上方に配置することができる。同じ結果は
Ｘ軸に沿って磁化され、第１の永久磁石 51 、 52 の代
りにＹＯＺ平面に配置された永久磁石11によって得られ
る。
【００２３】本発明の１特徴によれば、歯の存在しない
ときに第２の永久磁石11によって生成された磁気誘導の
絶対値は、第１の永久磁石5 によって生成された磁気誘
導の値にほぼ等しいが方向は反対である。歯3 が存在し
ないとき、第１の永久磁石5は方向Ｆ2 の極性の磁気誘
導を生成し、一方、第２の永久磁石11は反対方向Ｆ1の
極性の磁気誘導を生成し、それらの効果の重畳によって
生成された極性の磁気誘導をゼロガウスに近付ける。例
えば、歯が存在しないとき、第１の永久磁石5と第２の
永久磁石11によって生成された磁気誘導の絶対値はほぼ
プラス３００またはマイナス３００ガウスに等しい。
【００２４】上記の説明から明らかなように、プローブ
4 はＯＺ軸上に位置され、歯3 が存在しないとき、永久
磁石5 、11によって生成された磁気誘導の絶対値はほぼ
等しいが、方向は反対であり、一方、歯3 が存在すると
き、プローブ4 によって検出された磁気誘導の変化の絶
対値はトリップしきい値に等しいかそれより大きい。歯
3 が存在するとき、プローブ4 を通過することによって
検出された磁気誘導の変化は第１の永久磁石5 によって
生成された磁気誘導の変化と第２の永久磁石11によって
生成された磁気誘導の変化との合成された結果であり、
これらの変化は同じ方向に沿っている。それ故、２つの
永久磁石5 および11の効果の重ね合せは十分なエクスカ
ーションを与えるために同じ方向において磁気誘導の変
化を生じさせ、それによって感知プローブ4 と関連した
ヒステレシス比較器によって固定されたトリップしきい
値に関して検出されることができる。
【００２５】上述の説明において、プローブ4 によって
検出された磁気誘導の変化は、第１および第２の永久磁
石5 ，11によって生成された磁気誘導の変化の影響によ
るものである。この磁気誘導の変化は、第１の永久磁石
5 によって生成された磁気誘導の絶対値の減少から、或
いは第２の永久磁石11によって生成された磁気誘導の変
化の絶対値の増加から本質的または全体的に生成され
る。プローブ4 によって検出された磁気誘導の変化は第
１の永久磁石5 によって生成された磁気誘導の変化に対
応し、この第１の永久磁石5 によって生成された磁気誘
導の方向の逆方向に対応する。
【００２６】上述の説明において、永久磁石5 ，11によ
って生成され、プローブ4 を通過する磁気誘導はそれぞ
れＦ1 、Ｆ2 方向に沿っている。明らかに、永久磁石5
，11の磁化の方向は反転されることができる。
【００２７】上述の説明から明らかなように、本発明に
よるセンサは磁石温度の変化に無関係にするゼロガウス
に近い磁気誘導で動作し、その一方で十分な磁気誘導エ
クスカーションを与える。このセンサは、純粋の稀土類
永久磁石が使用できるような簡単な形状のセンサの使用
を可能にする。センサの特性は寸法、永久磁石の相対的
な位置、および永久磁石5 ，11に対するプローブ4 の相
対的な位置を調節することによって最適にされる。
【００２８】図示された好ましい実施形態によれば、本
発明によるセンサ1 はＯＺ方向に垂直な空隙平面Ｐを有
し、その平面には第１の永久磁石5 の１つの端面 5
a と、第２の永久磁石11の１つの端面11a と、プローブ
4 の端面 4a とが存在する。換言すれば、永久磁石5 ,
11とプローブ4 は共通の平面に位置され、その平面は空
隙6 の幅が小さくなるように運動ターゲット2 が通過す
る平面に非常に近接している。運動ターゲット2 が通過
する平面に非常に近接して永久磁石5 , 11が位置してい
ることに関連して、永久磁石により生成された磁気誘導
は相対的に乱され、そのため運動ターゲット2 の感度は
増加されることができる。同様に、プローブ4 は運動タ
ーゲット2 が運動する平面にできるだけ近接して位置さ
せることができるから、測定はさらに良好な感度で行う
ことができる。
【００２９】当業者はここに図示され記載された実施形
態に限定されることなく、種々の変形、変更が、本発明
の技術的範囲を逸脱することなく行われることができる
ことを認識するであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるセンサの例示的な実施形態の概略
的な斜視図。
【図２】歯の存在しない状態の本発明のセンサの概略的
な上面図。
【図３】歯の存在する状態の本発明のセンサの概略的な
上面図。
【図４】歯の存在しない状態の本発明のセンサの概略的
な側面図。
【図５】歯の存在する状態の本発明のセンサの概略的な
側面図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 デュフール・ロラン フランス国、01800 サン・モーリス・ド ゥ・グールダン、ルート・ドゥ・ポート・ ガラン 13 Ｆターム(参考） 2F077 AA13 PP06 UU11

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ＸＹＺ座標系のＹ軸を垂直軸として、Ｙ
    軸に垂直なセンサに向かう方向であるＯＺ方向に対して
    垂直なＸ軸方向に移動する１以上の運動する歯を有する
    ソフト磁性材料から形成された運動ターゲットと、 ＯＺ方向の正または負方向に沿って磁化され、運動ター
    ゲットとの間に空隙を規定している第１の永久磁石と、 最大感度軸がほぼＯＺ軸に沿った方向であり、ＸＯＹ平
    面に平行な平面に位置する空隙中に配置されて磁気誘導
    の方向および強度を感知するプローブとを具備している
    位置および、または速度センサにおいて、 センサはＯＺ方向に垂直な方向に沿って磁化された少く
    とも１つの第２の永久磁石を具備し、その対応する磁気
    誘導は歯の存在しないとき第１の永久磁石によって生成
    された磁気誘導の方向と反対方向にプローブを通過し、 前記プローブはＯＺ軸上に位置されており、歯の存在し
    ないときには第１の永久磁石によって生成された磁気誘
    導は磁化の方向と反対の方向に沿ってプローブを通過
    し、第１および第２の永久磁石によって生成された磁気
    誘導はほぼ等しい値であるが反対の方向を有しており、
    歯の存在するときにはプローブにより検出される磁気誘
    導の変化の絶対値は少くともトリップしきい値よりも大
    きいことを特徴とする位置および、または速度センサ。
  2. 【請求項２】 プローブはＯＺ軸上に位置され、歯の存
    在するとき、プローブにより検出される磁気誘導の変化
    は第１の永久磁石によって生成される磁気誘導の絶対値
    の減少または方向の反転から生成される請求項２記載の
    センサ。
  3. 【請求項３】 プローブはＯＺ軸上に位置され、歯の存
    在するとき、プローブにより検出される磁気誘導の変化
    は第１の永久磁石によって生成される磁気誘導の変化か
    ら生成され、磁気誘導の方向と反対の方向に対応してい
    る請求項２記載のセンサ。
  4. 【請求項４】 プローブはＯＺ軸上に位置され、歯の存
    在するとき、プローブにより検出される磁気誘導の変化
    は第２の永久磁石によって生成される磁気誘導の絶対値
    の増加から生成される請求項１乃至３のいずれか１項記
    載のセンサ。
  5. 【請求項５】 プローブはＯＺ軸上に位置され、歯の存
    在しないとき第１および第２の永久磁石により生成され
    る磁気誘導の絶対値はほぼ３００ガウスに等しい請求項
    １乃至４のいずれか１項記載のセンサ。
  6. 【請求項６】 第１の永久磁石および第２の永久磁石は
    それらの磁気中性線がプローブの外側にあるように位置
    されている請求項１乃至５のいずれか１項記載のセン
    サ。
  7. 【請求項７】 ＯＺ方向に垂直な空隙平面を有し、その
    平面に第１の永久磁石の１つの端面と、第２の永久磁石
    の１つの端面と、プローブの１つの端面とが位置してい
    る請求項１乃至６のいずれか１項記載のセンサ。
  8. 【請求項８】 第１の永久磁石は互いに分離された１対
    の永久磁石から構成され、それらの間にプローブが設置
    されている請求項１乃至７のいずれか１項記載のセン
    サ。
  9. 【請求項９】 第２の永久磁石は１対の永久磁石の間に
    延在している請求項８記載のセンサ。
  10. 【請求項１０】 第２の永久磁石は、プローブが運動タ
    ーゲットと第２の永久磁石の磁気中性線との間に位置す
    るようにプローブに関して設置されている請求項１乃至
    ９のいずれか１項記載のセンサ。
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