JPH07296671A - 電動機を制御するためのプッシュボタンスイッチ素子 - Google Patents

電動機を制御するためのプッシュボタンスイッチ素子

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JPH07296671A
JPH07296671A JP7094290A JP9429095A JPH07296671A JP H07296671 A JPH07296671 A JP H07296671A JP 7094290 A JP7094290 A JP 7094290A JP 9429095 A JP9429095 A JP 9429095A JP H07296671 A JPH07296671 A JP H07296671A
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button switch
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JP7094290A
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Kurt Hoppe
クルト・ホッペ
Markus H Schmalstieg
マルクス・フーベルト・シュマルスティーク
Bernhard Stanski
ベルンハルト・シュタンスキー
Anton Dipl Ing Muenzebrock
アントン・ミュンツェブロック
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Mannesmann AG
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    • H03K17/94Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the way in which the control signals are generated
    • H03K17/965Switches controlled by moving an element forming part of the switch
    • H03K17/97Switches controlled by moving an element forming part of the switch using a magnetic movable element
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING 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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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
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    • H02K11/20Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection for measuring, monitoring, testing, protecting or switching
    • H02K11/21Devices for sensing speed or position, or actuated thereby
    • H02K11/215Magnetic effect devices, e.g. Hall-effect or magneto-resistive elements
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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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  • Catching Or Destruction (AREA)
  • Push-Button Switches (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 例えばクレーン及びその他の搬送手段のため
の電動機を制御するためのプッシュボタンスイッチ素子
であって、摩耗を生じることが多い摺動部等の機械的接
触スイッチを用いることなく、操作部の移動量に応じて
モータの回転速度の設定値を調節するスイッチであっ
て、しかも操作部の移動速度とは無関係に動作するもの
を提供する。 【構成】 スイッチ装置等の中に組込可能な小さいスペ
ースを有するセンサを提供するために、ホールセンサ
(5)に対して位置調整可能な永久磁石(4)を有する
電子回路(3)がプッシュボタンスイッチ素子ケーシン
グ(2)の中に内蔵される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ケーシングの中に移動
可能に支承され制御信号を発生する、例えばクレーン及
びその他の搬送手段のための電動機を制御するための、
プッシュボタンスイッチ素子に関する。
【0002】
【従来の技術】発見者E.Hallの名前を付けられた
効果と、これに関連する磁気抵抗効果とは、ホールセン
サ及び磁気抵抗センサのための物理的基礎を形成する。
動かされる荷電担体は、垂直の磁界Bの作用の下にロー
レンツ力により側方へ偏向される。半導体基板の中央に
発生する横方向電界により平衡状態になる。
【0003】ホール電圧UH は、磁界B及び制御電流i
に比例し、層厚d及び荷電密度nに逆比例する。RH
ホール定数と呼称される。ホール電場は、電流電極の近
辺の領域内でホール角だけ回転されている。小さいホー
ル角(0.45以下)に対して抵抗は、磁界Bに二乗で
依存する。R0 は、磁界がない場合の抵抗である。
【0004】ホールセンサは、電流パス及びホール電圧
パスを有するアクティブな4端子回路であり、これに対
して磁気抵抗は、受動的であり磁界に依存する抵抗であ
る。
【0005】磁界を直接に測定するために用いられるの
ではないすべての磁界センサは、磁界を、検出する物理
量(位置、回転数、電流、出力量等)とセンサとの間の
伝送媒体として利用する。従って、磁気回路の正しい設
計は、センサ特性を最大限に利用するための前提であ
る。閉じていない磁気回路と閉鎖磁気回路とが区別され
る。
【0006】最も簡単な磁気回路は、永久磁石とセンサ
とから成る。側を通過する軟磁性部分により、インダク
タンスが変化し、この変化はセンサにより検出される。
【0007】センサの構造において及びセンサと表示器
との間の空隙において、磁石の底面からの間隔が増加す
るにつれて磁気誘導が急激に減少することを考慮しなけ
ればならない。
【0008】永久磁石により励磁された閉鎖磁気回路
は、位置検出のためにしばしばフォーク形磁気検出装置
として形成されている。電気的励起を有する閉鎖磁気回
路は、無電位の電流測定及び電力測定のための基礎を形
成する。測定される電流により発生された励磁は誘導磁
場を発生し、誘導磁場は、ホールセンサにより空隙の中
で測定される。測定される電流と誘導磁場との間には線
形関係が成立する。
【0009】このアナログ的な利用では、磁気回路設計
に対して高い要求が課せられる。すなわち、高い透磁
率、高い線形制御能力、小さい残留磁気、小さい空隙等
である。
【0010】測定技術及び開ループ制御技術及び閉ルー
プ制御技術では位置センサが、例えば距離、角度、回転
数等の制御パラメータを無接触でひいては摩耗無しで検
出するために用いられる。このためにはとりわけホール
センサが適する。
【0011】ホールセンサは、磁界により制御できる電
気特性を有する半導体素子である。その基礎は、前述の
ホール効果である。横方向の磁界が印加され電流が流れ
る帯状導体の中でホール効果を観察する。磁界により、
半導体基板を長手方向で流れる電子が側方へ偏向され
る。これにより側面端子からホール電圧を取出すことが
できる。このホール電圧は、電流量及び磁束密度に依存
するだけでなく、とりわけ電子が帯状導体を流れる速度
に依存する。金属の中では多数の緩慢な電子が電流を発
生し、ホール電圧は、ほとんど測定できない程に小さ
い。これに対して、電流が高速の電子により発生される
特定の半導体材料の中のホール効果は非常に大きい。
【0012】この効果を基礎とする素子は、磁界の作用
を受けると電気信号を発生する。素子が永久磁石に接続
されている場合、素子のホール電圧は、存在する磁界に
影響を与える軟磁性体に接近すると変化する。誘導形発
生器に比してこのような素子はその信号電圧が、どのよ
うな速度で検出対象がセンサに接近するかとは無関係で
ある利点を有する。センサに対する異なる要求に応じて
異なる実施例が提供される。
【0013】複数の速度を有する電動機を制御するスイ
ッチ素子は、操作部の移動距離に依存して大きい速度又
は小さい速度をプリセットする。これは例えば、操作部
が移動するにつれて、それぞれの速度段が割当てられて
いる複数のコンタクトを閉成することにより実現され
る。速度を無段制御するために、例えば操作部は、抵抗
路の上の摺動子を動かす。操作部移動路に沿って取出さ
れる可変電気抵抗は、移動距離に依存して速度をプリセ
ットする。両解決方法は共に摩耗を発生する、何故なら
ば操作部移動距離のコンタクト接触により電気制御信号
に変換されるからである。
【0014】操作部素子により速度を制御する無接触形
位置測定は有利である、何故ならば摩耗が発生しないか
らである。
【0015】さらに、電動機を制御する操作部素子は、
例えばハンドスイッチ等のその他の装置の中にスペース
を見つけられる程小さい外寸法を有するべきである。
【0016】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、電動
機を制御するスイッチ素子をホールセンサによる無接触
形位置測定の形式で形成し、多数のその他のスイッチ装
置の中に配置できるようにプッシュボタンスイッチ素子
を形成することにある。
【0017】
【課題を解決するための手段】上記課題は本発明によ
り、ホールセンサに対して位置調整可能な永久磁石を有
する電子回路がプッシュボタンスイッチ素子ケーシング
の中に内蔵されていることにより解決される。後述の説
明から分かるように、このようなプッシュボタンスイッ
チ素子は、非常に小型に形成できるだけでなく、優れた
特性を有し、回路コストが小さく、ひいては製造コスト
が小さい。
【0018】本発明の1つの実施例では、永久磁石がプ
ッシュボタンに固定されている。この手段も、小型化に
寄与する。
【0019】本発明の別の1つの有利な実施例では、永
久磁石の1極が軸方向でホールセンサに接近可能又は再
び遠ざかり可能である。磁石の間隔が大きい場合、セン
サの検出面における磁束密度はほぼ零である。この条件
下で、12Vの動作電圧においてセンサの出力電圧は6
Vである。N極に接近すると、検出面の正の磁束密度は
連続的に増加する。出力電圧は、+40mT(ミリテス
ラ)の値とこれに対応する9Vの定格出力電圧とに到達
するまで磁束密度に比例して増加する。測定間隔への出
力電圧の依存関係は、双曲線状であるが、しかし依存関
係は、短い区間では線形と見なすことができる。
【0020】本発明の別の1つの実施例では、永久磁石
がプッシュボタンに位置調節可能に固定されている。始
値又は終値を補償するために抵抗R4 が必要である。こ
の場合、抵抗R4 が変化するとどの程度に曲線過程が変
化するかを示すことができる。記載例では、これは、1
0個の抵抗の直列接続体により行われる。添付の表及び
図面から、22kΩより小さい抵抗の場合には曲線は始
領域内において平坦な勾配を有し終値にかろうじて到達
することが分かる。抵抗を22.6kΩに調整すると事
情が異なる。この場合、勾配は初めは急峻であり、曲線
は全経過にわたりほぼ最適である。
【0021】本発明の別の1つの有利な実施例では永久
磁石が、サマリウム・コバルト又はネオジム・鉄・ホウ
素から成る。これらの材料は、小さい体積で高いエネル
ギー密度を有することを特徴とする。
【0022】本発明の別の1つの有利な実施例ではホー
ルセンサがヒ化ガリウムから成る。
【0023】
【実施例】次に本発明を実施例に基づき図を用いて詳細
に説明する。
【0024】図1は、ホールセンサにより位置測定を行
うために用いる回路を示す。プッシュボタン1は、ケー
シング2の中で可動である。プッシュボタン1は永久磁
石を備えている。ホールセンサ5はアクティブ面5aを
有し、プッシュボタン1は、アクティブ面5aに垂直に
運動方向6で往復運動する。復運動は、図示されていな
い戻しばねにより行われる。
【0025】図2Aには、抵抗R4 が位置調整されると
どれだけ曲線経過が変化するかが示されている。これ
は、10個の抵抗の直列接続体により行われる。図2A
及び図2Bは、曲線が始領域内で平坦な勾配を有し、抵
抗が22kΩより小さいと終値にかろうじて到達するこ
とを示す。抵抗を22.6kΩに調整すると、事情が異
なる。この場合、勾配は初めは急峻であり、最終的に終
値に到達し、曲線は全経過にわたり最適である。
【0026】図3Aの測定値(第2測定例)によると、
固定値22kΩを有する抵抗R4 がはんだ付けされ、次
いでスイッチが再び測定装置の中に取付けられた。次い
でプッシュボタン1が5度にわたり同一の間隔で押さ
れ、得られた値から平均値が計算され、その結果から特
性曲線が形成された(図3B)。
【0027】ホールセンサ5を有する電子回路3に基礎
を置く測定の際には、希望の成果が得られる。指数曲線
経過により第1の条件が満足されている、すなわち電動
機の下方の回転数の良好な調整が可能になっている。さ
らに、抵抗R4 を調整し、同時に曲線経過を変化させる
ことは問題なく可能である。いずれの特性曲線経過が実
際の場合に適するかを前もって定めることができる。例
えば始領域内での勾配が重要であるか、又は10Vの終
値に正確に到達することが重要であるかに依存して曲線
経過を相応して変化できる。特性曲線経過への異なる抵
抗値R4 の作用は、第1の測定例(図2A)で示されて
いる。とりわけ好適な曲線が、抵抗R4=22.6kΩ
により得られる、何故ならばこの曲線は最も好適な勾配
を有するからである。
【0028】ホールセンサ5を有するプッシュボタン1
における回路コストは比較的小さく、ホールセンサ5及
び永久磁石4のコストが比較的大きいことは重大でな
い。
【0029】ホールセンサ5及び位置調整可能な永久磁
石4を有する電子回路3を容易に可及的最小のケーシン
グの中に設けることができることが明かである。
【図面の簡単な説明】
【図1】ケーシングの中に内蔵されている回路の回路図
である。
【図2】Aは、第1の測定列の結果を示す表であり、B
はAに対応する線図である。
【図3】Aは第2の測定列の結果を示す表であり、Bは
Aに対応する線図である。
【符号の説明】
1 プッシュボタン 2 プッシュボタンスイッチ素子ケーシング 3 電子回路 4 永久磁石 5 ホールセンサ 5a アクティブ面 6 運動方向
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マルクス・フーベルト・シュマルスティー ク ドイツ連邦共和国、デー 58093 ハーゲ ン、アシェロートシュトラーセ 31 (72)発明者 ベルンハルト・シュタンスキー ドイツ連邦共和国、デー 45665 レック リンクハウゼン、ブラーデンホルスター・ シュトラーセ 98 (72)発明者 アントン・ミュンツェブロック ドイツ連邦共和国、デー 44139 ドルト ムント、ハウスマンシュトラーセ 9

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ケーシングの中に移動可能に支承され制
    御信号を発生するプッシュボタンを具備する、電動機を
    制御するためのプッシュボタンスイッチ素子において、 ホールセンサ(5)に対して位置調整可能な永久磁石
    (4)を有する電子回路(3)がプッシュボタンスイッ
    チ素子ケーシング(2)の中に内蔵されていることを特
    徴とする電動機を制御するためのプッシュボタンスイッ
    チ素子。
  2. 【請求項2】 永久磁石(4)がプッシュボタン(1)
    に固定されていることを特徴とする請求項1に記載の電
    動機を制御するためのプッシュボタンスイッチ素子。
  3. 【請求項3】 永久磁石(4)の1極が軸方向でホール
    センサ(5)に接近しまた再び遠ざかり可能であること
    を特徴とする請求項1又は請求項2に記載の電動機を制
    御するためのプッシュボタンスイッチ素子。
  4. 【請求項4】 永久磁石(4)がプッシュボタン(1)
    に位置調節可能に固定されていることを特徴とする請求
    項1から請求3項のうちのいずれか1つの請求項に記載
    の電動機を制御するためのプッシュボタンスイッチ素
    子。
  5. 【請求項5】 永久磁石(4)が、サマリウム・コバル
    ト又はネオジム・鉄・ホウ素から成ることを特徴とする
    請求項1から請求項4のうちのいずれか1つの請求項に
    記載の電動機を制御するためのプッシュボタンスイッチ
    素子。
  6. 【請求項6】 ホールセンサ(5)がヒ化ガリウムから
    成ることを特徴とする請求項1から請求項5のうちのい
    ずれか1つの請求項に記載の電動機を制御するためのプ
    ッシュボタンスイッチ素子。
JP7094290A 1994-04-11 1995-03-28 電動機を制御するためのプッシュボタンスイッチ素子 Pending JPH07296671A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

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DE4412555A DE4412555C2 (de) 1994-04-11 1994-04-11 Ein analoges Steuersignal abgebendes Tastelement für die Steuerung von Elektromotoren
DE4412555.0 1994-04-11

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH07296671A true JPH07296671A (ja) 1995-11-10

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ID=6515182

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JP7094290A Pending JPH07296671A (ja) 1994-04-11 1995-03-28 電動機を制御するためのプッシュボタンスイッチ素子

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US (1) US5631530A (ja)
EP (1) EP0676619B1 (ja)
JP (1) JPH07296671A (ja)
DE (1) DE4412555C2 (ja)

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