JP2005501239A - 磁気抵抗角度センサ - Google Patents
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Abstract
本発明は一様な永久磁場内に配置されたセンサ要素を備える磁気抵抗角度センサに係る。本発明によると、単純な構造を有し、かつ、エラーに強い磁気抵抗角度センサを得るために、磁場を提供する磁気源が外部から囲われる（遮蔽される）。
Description
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一様な永久磁場内に配置されたセンサ要素を備える磁気抵抗角度センサに係る。
【背景技術】
【０００２】
上述のタイプの磁気抵抗角度センサは公知である。これらは無接触角度測定に適する。この目的のためには、センサ要素を取り巻く一様な永久電場がある固定された軸の回りを回転される。これにより磁場の合成ベクトル（resultant vector）がセンサ要素のセンシング方向（sensing direction）に関して変化する。そして、センサ要素の出力信号は合成ベクトルの角度に比例し、これから対応する出力信号（角度信号）が得られる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
この一様な永久磁場は、通常はセンサ要素を取り巻く環状磁石によって提供される。ただし、このセンサは、短所として、磁気抵抗角度センサの周囲に、磁化能力を有するコンポーネント（magentizable components）が偶発的或いは必要的に置かれると、環状磁石内の一様な永久磁場が影響を受ける。このため、この磁気抵抗角度センサはエラーに対して比較的弱い。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の一つの目的は、上述のタイプの磁気抵抗角度センサであって、単純な構造を有し、かつ、エラーに対して強いセンサを提供することにある。
【０００５】
本発明によると、この目的が請求項1に記載されるタイプの磁気抵抗角度センサによって解決される。本発明によると、この一様な永久磁場を提供する磁場源（ソース）は外部から囲われる（遮蔽される）ために、長所として、この磁場が磁気抵抗角度センサから外に出ることはなく、また、角度センサの近傍に偶発的或いは必要的に置かれた磁化能力を有するコンポーネントによって影響を受けることもない。これにより、磁気抵抗角度センサ内の磁場の一様性が維持される。このため、周囲の磁化能力を有するコンポーネントによってセンサ信号にエラーが発生することもなくなる。
【発明の効果】
【０００６】
さらに、磁場が囲いの内側に集中化されるために、相対的に大きな磁場強度が角度センサに作用し、センサの測定結果に悪影響を及ぼす効果（failing influences）も低減される。さらに、磁場源を囲むことで、磁場の遮蔽効果に加えて、長所として、とりわけ、磁場源が比較的脆い永久環状磁石から成る場合は角度センサの効果的な機械的保護も得られる。
【０００７】
本発明の一つの好ましい実施例においては、この永久磁石源は環状磁石から成り、上述の囲いはこの環状磁石を取り囲む環状要素から成る。これにより、磁石源を取り囲むための非常に単純であり、かつ、空間を節約することが可能なやり方が達成される。とりわけ、この永久環状磁石の外側クラッド（outer cladding）が形状が固定されたやり方（form-locking manner）にて環状要素の内側クラッドに接続される場合は、磁場がこの環状磁石の外部に出ることが効果的に阻止される。
【０００８】
本発明のもう一つの好ましい実施例においては、この環状要素は軟磁性体から成る。こうすることで、磁場が磁場源から外部に出ることがより確実に阻止される。
【０００９】
本発明のこれら及び他の局面が以下に説明される実施例を参照することで一層明白になるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１は磁気抵抗角度センサ１００の動作モードを簡略的に示す。角度センサ１００は、磁場源を形成し、磁気抵抗センサ要素１４を同軸的の取り囲む永久環状磁石（permanent ring magnet）１２を備える。このケースでは、図面の平面と一致するx/y平面内での角度測定が可能となる。環状磁石１２によってこの磁気抵抗センサ要素１４に作用される電場に従って、センサのx/y平面内に磁場の合成ベクトル（resultant vector）１６が得られる。環状磁石１２が、角度の無接触測定のために、ｚ軸の回りを回転されると、この合成ベクトル１６とある固定された所定の軸、例えば、角度センサ１００のｘ軸或いはｙ軸との間に角度の変化が生じる。この結果としてのベクトル１６の角度位置に従って、センサ要素１４からこれに比例する出力電圧が導かれる（評価される）。
【００１１】
図２は環状磁石１２によって供給される磁場の分布（variation）を示す。環状磁石１２の内側空間１８内では、一様な磁場、つまり、平行な磁力線を有する磁場が得られる。この磁気回路（magnetic circuit）は、環状磁石１２の周囲２０において閉じられている。図３に簡略的に示すように、環状磁石１２の周囲２０に磁化能力を有するコンポーネント（magnetizable component）２２が浸入すると、磁場が影響を受け、内側空間１８内における磁場の一様性が乱される。これは角度センサ１００の精度に悪影響を及ぼす。
【００１２】
図４は本発明による角度センサ１００を簡略的に示す。この角度センサにおいては、環状センサ１２は、覆いを構成する環状要素２４にて取り巻かれる。この環状要素２４は、環状磁石１２の外側クラッド（outer cladding）が環状要素２４の内側クラッドとかみ合うように環状磁石１２と同軸に配置される。環状磁石１２と環状要素２４の直径は互いにエアーギャップが存在しないように適合化される。環状要素２４と環状磁石１２は、好ましくは、フレキシブルな接続が得られるように、互いに接着剤にて接合される。環状要素２４は軟磁性体（soft-magnetic material）から成る。
【００１３】
環状要素２４を配置することで、結果として、環状磁石１２の磁場は、環状要素２４を越えて周囲２０に到達することはなくなる。環状要素２４内には、擬似的が集中化（quasi-concentration）が起こる。磁気回路は、環状要素２４を介して閉じられる。
【００１４】
角度環状磁石１２が環状要素２４が存在しないものと同一の残留磁気を有するものと想定した場合、角度センサ１００の内側空間１８内の磁場の強度は著しく増加する。この事実が、図２に、内側空間１８内のより太い真っ直ぐな（一様な）磁力線にて示される。
【００１５】
例えば、環状磁石１２が、１０ｍｍなる内径、１ｍｍなる壁強度、並びに１Tなる残留磁気を有するものと想定すると、図２に示す構成では、内側空間１８内に１０kA/mなる磁場強度が得られる。
【００１６】
これとは対照的に、１ｍｍなる想定壁強度と１０００なる想定相対透過率を有する環状要素２４を配置した場合、内側空間１８の磁場強度は、約１００kA/mに増加する。
【００１７】
このことから、本発明に従って環状要素２４を配置することで、無接触角度測定に対する磁気抵抗角度センサ１００の精度及び撹乱（エラー）に対する強さが明らかに向上することがわかる。さらに、周囲２０に磁化能力を有するコンポーネント２２が浸入した場合でも、内側空間１８内の磁場に悪影響が及ぶことはもはやなくなる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】磁気抵抗角度センサの立面図である。
【図２】従来の技術による角度センサの磁場の分布を示す図である。
【図３】従来の技術による角度センサにおいて磁場の分布が撹乱される様子を示す図である。
【図４】本発明による角度センサの磁場の分布を示す図である。
【符号の説明】
【００１９】
１２ 永久環状磁石
１４ 磁気抵抗センサ要素
１６ 磁場の合成ベクトル
１８ 環状磁石の内側空間
２２ 磁化能力を有するコンポーネント
２４ 覆いを構成する環状要素
１００ 角度センサ
【０００１】
本発明は、一様な永久磁場内に配置されたセンサ要素を備える磁気抵抗角度センサに係る。
【背景技術】
【０００２】
上述のタイプの磁気抵抗角度センサは公知である。これらは無接触角度測定に適する。この目的のためには、センサ要素を取り巻く一様な永久電場がある固定された軸の回りを回転される。これにより磁場の合成ベクトル（resultant vector）がセンサ要素のセンシング方向（sensing direction）に関して変化する。そして、センサ要素の出力信号は合成ベクトルの角度に比例し、これから対応する出力信号（角度信号）が得られる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
この一様な永久磁場は、通常はセンサ要素を取り巻く環状磁石によって提供される。ただし、このセンサは、短所として、磁気抵抗角度センサの周囲に、磁化能力を有するコンポーネント（magentizable components）が偶発的或いは必要的に置かれると、環状磁石内の一様な永久磁場が影響を受ける。このため、この磁気抵抗角度センサはエラーに対して比較的弱い。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の一つの目的は、上述のタイプの磁気抵抗角度センサであって、単純な構造を有し、かつ、エラーに対して強いセンサを提供することにある。
【０００５】
本発明によると、この目的が請求項1に記載されるタイプの磁気抵抗角度センサによって解決される。本発明によると、この一様な永久磁場を提供する磁場源（ソース）は外部から囲われる（遮蔽される）ために、長所として、この磁場が磁気抵抗角度センサから外に出ることはなく、また、角度センサの近傍に偶発的或いは必要的に置かれた磁化能力を有するコンポーネントによって影響を受けることもない。これにより、磁気抵抗角度センサ内の磁場の一様性が維持される。このため、周囲の磁化能力を有するコンポーネントによってセンサ信号にエラーが発生することもなくなる。
【発明の効果】
【０００６】
さらに、磁場が囲いの内側に集中化されるために、相対的に大きな磁場強度が角度センサに作用し、センサの測定結果に悪影響を及ぼす効果（failing influences）も低減される。さらに、磁場源を囲むことで、磁場の遮蔽効果に加えて、長所として、とりわけ、磁場源が比較的脆い永久環状磁石から成る場合は角度センサの効果的な機械的保護も得られる。
【０００７】
本発明の一つの好ましい実施例においては、この永久磁石源は環状磁石から成り、上述の囲いはこの環状磁石を取り囲む環状要素から成る。これにより、磁石源を取り囲むための非常に単純であり、かつ、空間を節約することが可能なやり方が達成される。とりわけ、この永久環状磁石の外側クラッド（outer cladding）が形状が固定されたやり方（form-locking manner）にて環状要素の内側クラッドに接続される場合は、磁場がこの環状磁石の外部に出ることが効果的に阻止される。
【０００８】
本発明のもう一つの好ましい実施例においては、この環状要素は軟磁性体から成る。こうすることで、磁場が磁場源から外部に出ることがより確実に阻止される。
【０００９】
本発明のこれら及び他の局面が以下に説明される実施例を参照することで一層明白になるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１は磁気抵抗角度センサ１００の動作モードを簡略的に示す。角度センサ１００は、磁場源を形成し、磁気抵抗センサ要素１４を同軸的の取り囲む永久環状磁石（permanent ring magnet）１２を備える。このケースでは、図面の平面と一致するx/y平面内での角度測定が可能となる。環状磁石１２によってこの磁気抵抗センサ要素１４に作用される電場に従って、センサのx/y平面内に磁場の合成ベクトル（resultant vector）１６が得られる。環状磁石１２が、角度の無接触測定のために、ｚ軸の回りを回転されると、この合成ベクトル１６とある固定された所定の軸、例えば、角度センサ１００のｘ軸或いはｙ軸との間に角度の変化が生じる。この結果としてのベクトル１６の角度位置に従って、センサ要素１４からこれに比例する出力電圧が導かれる（評価される）。
【００１１】
図２は環状磁石１２によって供給される磁場の分布（variation）を示す。環状磁石１２の内側空間１８内では、一様な磁場、つまり、平行な磁力線を有する磁場が得られる。この磁気回路（magnetic circuit）は、環状磁石１２の周囲２０において閉じられている。図３に簡略的に示すように、環状磁石１２の周囲２０に磁化能力を有するコンポーネント（magnetizable component）２２が浸入すると、磁場が影響を受け、内側空間１８内における磁場の一様性が乱される。これは角度センサ１００の精度に悪影響を及ぼす。
【００１２】
図４は本発明による角度センサ１００を簡略的に示す。この角度センサにおいては、環状センサ１２は、覆いを構成する環状要素２４にて取り巻かれる。この環状要素２４は、環状磁石１２の外側クラッド（outer cladding）が環状要素２４の内側クラッドとかみ合うように環状磁石１２と同軸に配置される。環状磁石１２と環状要素２４の直径は互いにエアーギャップが存在しないように適合化される。環状要素２４と環状磁石１２は、好ましくは、フレキシブルな接続が得られるように、互いに接着剤にて接合される。環状要素２４は軟磁性体（soft-magnetic material）から成る。
【００１３】
環状要素２４を配置することで、結果として、環状磁石１２の磁場は、環状要素２４を越えて周囲２０に到達することはなくなる。環状要素２４内には、擬似的が集中化（quasi-concentration）が起こる。磁気回路は、環状要素２４を介して閉じられる。
【００１４】
角度環状磁石１２が環状要素２４が存在しないものと同一の残留磁気を有するものと想定した場合、角度センサ１００の内側空間１８内の磁場の強度は著しく増加する。この事実が、図２に、内側空間１８内のより太い真っ直ぐな（一様な）磁力線にて示される。
【００１５】
例えば、環状磁石１２が、１０ｍｍなる内径、１ｍｍなる壁強度、並びに１Tなる残留磁気を有するものと想定すると、図２に示す構成では、内側空間１８内に１０kA/mなる磁場強度が得られる。
【００１６】
これとは対照的に、１ｍｍなる想定壁強度と１０００なる想定相対透過率を有する環状要素２４を配置した場合、内側空間１８の磁場強度は、約１００kA/mに増加する。
【００１７】
このことから、本発明に従って環状要素２４を配置することで、無接触角度測定に対する磁気抵抗角度センサ１００の精度及び撹乱（エラー）に対する強さが明らかに向上することがわかる。さらに、周囲２０に磁化能力を有するコンポーネント２２が浸入した場合でも、内側空間１８内の磁場に悪影響が及ぶことはもはやなくなる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】磁気抵抗角度センサの立面図である。
【図２】従来の技術による角度センサの磁場の分布を示す図である。
【図３】従来の技術による角度センサにおいて磁場の分布が撹乱される様子を示す図である。
【図４】本発明による角度センサの磁場の分布を示す図である。
【符号の説明】
【００１９】
１２ 永久環状磁石
１４ 磁気抵抗センサ要素
１６ 磁場の合成ベクトル
１８ 環状磁石の内側空間
２２ 磁化能力を有するコンポーネント
２４ 覆いを構成する環状要素
１００ 角度センサ
Claims (6)
- 一様な永久磁場内に配置されたセンサ要素を備える磁気抵抗角度センサであって、前記磁場を提供する磁気源が外部から囲われる（遮蔽される）ことを特徴とする磁気抵抗角度センサ。
- 前記磁気源が、前記センサ要素と同軸に配置された永久環状磁石であることを特徴とする請求項1記載の磁気抵抗角度センサ。
- 前記囲いが、前記環状磁石を取り巻く環状要素から成ることを特徴とする請求項1或いは２記載の磁気抵抗角度センサ。
- 前記環状磁石の外側クラッドが、フレキシブルで、かつエアー間隙が生じないように、前記環状要素の内側クラッドに接続されることを特徴とする請求項３記載の磁気抵抗角度センサ。
- 前記環状磁石と前記環状要素が互いに接着剤にて接合されることを特徴とする請求項４記載の磁気抵抗角度センサ。
- 前記環状要素が軟磁性体から成ることを特徴とする請求項1から５のいずれかに記載の磁気抵抗角度センサ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE10141372A DE10141372A1 (de) | 2001-08-23 | 2001-08-23 | Magnetoresistiver Winkelsensor |
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Publications (1)
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|---|---|
| JP2005501239A true JP2005501239A (ja) | 2005-01-13 |
Family
ID=7696384
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2003523923A Pending JP2005501239A (ja) | 2001-08-23 | 2002-08-22 | 磁気抵抗角度センサ |
Country Status (5)
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| EP (1) | EP1421338A2 (ja) |
| JP (1) | JP2005501239A (ja) |
| DE (1) | DE10141372A1 (ja) |
| WO (1) | WO2003019103A2 (ja) |
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- 2002-08-22 JP JP2003523923A patent/JP2005501239A/ja active Pending
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Also Published As
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