JP3455706B2 - テーパー付きの二極の磁石を用いる非接触式のポジションセンサ - Google Patents
テーパー付きの二極の磁石を用いる非接触式のポジションセンサInfo
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- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
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- 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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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本願発明は、概ね、非接触式
のポジションセンサー（すなわち、位置センサーまたは
位置検出器）に関する。特に、本願発明は、ホール効果
装置（特に、自動車環境で用いられる装置）を利用する
非接触式のポジションセンサーの磁石形状に関する。
のポジションセンサー（すなわち、位置センサーまたは
位置検出器）に関する。特に、本願発明は、ホール効果
装置（特に、自動車環境で用いられる装置）を利用する
非接触式のポジションセンサーの磁石形状に関する。
【０００２】
【従来の技術】電子装置は、日々の生活のうちの、ます
ます遍在する部品となっている。電子装置と素子（換言
すれば、構成要素）は、多数の製品（例えば、自動車の
ような、事実上、主な機械装置として伝統的に考えられ
ている製品）において、現在、一体化されている。この
傾向は、ほとんど、継続することになるであろう。電子
的な素子と機械的な素子との一体化を成功させるために
は、２つの科学技術の間に、あるタイプのインターフェ
ースが必要とされる。一般的に、このインターフェース
は、センサーやアクチュエーターのような装置を用いる
ことによって達成される。
ます遍在する部品となっている。電子装置と素子（換言
すれば、構成要素）は、多数の製品（例えば、自動車の
ような、事実上、主な機械装置として伝統的に考えられ
ている製品）において、現在、一体化されている。この
傾向は、ほとんど、継続することになるであろう。電子
的な素子と機械的な素子との一体化を成功させるために
は、２つの科学技術の間に、あるタイプのインターフェ
ースが必要とされる。一般的に、このインターフェース
は、センサーやアクチュエーターのような装置を用いる
ことによって達成される。
【０００３】位置の感知は、機械的な素子の位置や移動
を電気的に監視する（すなわち、モニターする）ことに
よって行われている。前記ポジションセンサーは、問題
の前記素子の位置の変化にしたがって変化する、電気的
な信号を発生する。電気的なポジションセンサーは、無
数の製品のうちの重要な部品である。例えば、ポジショ
ンセンサーによって、種々の自動車の部品の状態を、電
気的に監視し且つ制御することができる。
を電気的に監視する（すなわち、モニターする）ことに
よって行われている。前記ポジションセンサーは、問題
の前記素子の位置の変化にしたがって変化する、電気的
な信号を発生する。電気的なポジションセンサーは、無
数の製品のうちの重要な部品である。例えば、ポジショ
ンセンサーによって、種々の自動車の部品の状態を、電
気的に監視し且つ制御することができる。
【０００４】ポジションセンサーは、測定された位置に
基づいた適切な電気信号を与えなければならないという
点において、正確でなければならない。不正確な場合、
ポジションセンサーは、監視（すなわち、モニター）す
べき前記素子の適切な評価と制御とを妨げることにな
る。
基づいた適切な電気信号を与えなければならないという
点において、正確でなければならない。不正確な場合、
ポジションセンサーは、監視（すなわち、モニター）す
べき前記素子の適切な評価と制御とを妨げることにな
る。
【０００５】ポジションセンサーは、また、その測定に
おいて十分に精密でなければならない。位置を測定する
際に必要とされる精度は、特定の使用状況に応じて、明
らかに変化する。あるいくつかの目的のために、位置の
概略の表示が必要となる場合がある。例えば、バルブが
大部分開いているか、または、大部分閉じているか否か
を表示することが必要となる場合がある。他の用途にお
いては、より精密な位置の表示が必要となるかもしれな
い。
おいて十分に精密でなければならない。位置を測定する
際に必要とされる精度は、特定の使用状況に応じて、明
らかに変化する。あるいくつかの目的のために、位置の
概略の表示が必要となる場合がある。例えば、バルブが
大部分開いているか、または、大部分閉じているか否か
を表示することが必要となる場合がある。他の用途にお
いては、より精密な位置の表示が必要となるかもしれな
い。
【０００６】ポジションセンサーは、また、当該ポジシ
ョンセンサーが配置される環境に対して、十分に耐久性
がなければならない。例えば、自動車のバルブで使用さ
れるポジションセンサーは、前記自動車が作動している
間、ほとんど絶え間ない運動を経験する。そのようなポ
ジションセンサーは、機械的な素子と電気的な素子で構
成されていなければならない。前記機械的な素子と電気
的な素子は、かなりの機械的な振動、極度の熱、温度勾
配にもかかわらず、計画されたライフタイム（寿命）の
間、十分に正確且つ精密のままとなるように組み立てら
れている。
ョンセンサーが配置される環境に対して、十分に耐久性
がなければならない。例えば、自動車のバルブで使用さ
れるポジションセンサーは、前記自動車が作動している
間、ほとんど絶え間ない運動を経験する。そのようなポ
ジションセンサーは、機械的な素子と電気的な素子で構
成されていなければならない。前記機械的な素子と電気
的な素子は、かなりの機械的な振動、極度の熱、温度勾
配にもかかわらず、計画されたライフタイム（寿命）の
間、十分に正確且つ精密のままとなるように組み立てら
れている。
【０００７】過去において、ポジションセンサーは、典
型的に、「接触する」形態であった。接触式のポジショ
ンセンサーは、電気信号を生成するために物理的な接触
を必要としている。接触式のポジションセンサーは、典
型的に、素子の位置の関数として変化する電気信号を生
成するポテンシオメーターを備えている。接触式のポジ
ションセンサーは、概ね、正確で且つ精密である。残念
ながら、接触式のポジションセンサーが移動する間の接
触による摩滅は、ポジションセンサーの耐久性を制限し
ていた。また、接触に起因する摩擦は、前記センサーが
その素子の作動に影響を及ぼすことになる。さらに、電
位差センサー内に侵入した水が、当該センサーを使用不
能にする可能性がある。
型的に、「接触する」形態であった。接触式のポジショ
ンセンサーは、電気信号を生成するために物理的な接触
を必要としている。接触式のポジションセンサーは、典
型的に、素子の位置の関数として変化する電気信号を生
成するポテンシオメーターを備えている。接触式のポジ
ションセンサーは、概ね、正確で且つ精密である。残念
ながら、接触式のポジションセンサーが移動する間の接
触による摩滅は、ポジションセンサーの耐久性を制限し
ていた。また、接触に起因する摩擦は、前記センサーが
その素子の作動に影響を及ぼすことになる。さらに、電
位差センサー内に侵入した水が、当該センサーを使用不
能にする可能性がある。
【０００８】センサー科学技術において１つの重要な進
歩は、非接触式のポジションセンサーの発展である。一
般的な提案として、非接触式のポジションセンサー（Ｎ
ＰＳ：ｎｏｎ−ｃｏｎｔａｃｔｉｎｇ ｐｏｓｉｔｉｏ
ｎ ｓｅｎｓｏｒ）は、信号発生器と感知素子との間の
物理的な接触を必要としない。本願で示されているよう
に、非接触式のポジションセンサー（ＮＰＳ）は、位置
の関数（すなわち、相関関係）として変化する磁界を発
生させる磁石と、変化する磁界を検出して、監視される
素子の位置を測定する装置とを利用している。しばし
ば、ホール効果装置を用いて、当該装置に入射する磁束
の大きさ及び極性に応じた電気信号を発生させている。
ホール効果装置は、監視すべき前記素子に物理的に取り
付けることができ、前記素子が移動するとき、ホール効
果装置は前記固定式の磁石に対して移動する。逆に、前
記ホール効果装置は、監視すべき前記素子に前記磁石を
付着させた状態で、固定するようにしてもよい。どちら
の場合でも、監視すべき前記素子の位置は、前記ホール
効果装置によって生成される電気信号によって決定する
ことができる。
歩は、非接触式のポジションセンサーの発展である。一
般的な提案として、非接触式のポジションセンサー（Ｎ
ＰＳ：ｎｏｎ−ｃｏｎｔａｃｔｉｎｇ ｐｏｓｉｔｉｏ
ｎ ｓｅｎｓｏｒ）は、信号発生器と感知素子との間の
物理的な接触を必要としない。本願で示されているよう
に、非接触式のポジションセンサー（ＮＰＳ）は、位置
の関数（すなわち、相関関係）として変化する磁界を発
生させる磁石と、変化する磁界を検出して、監視される
素子の位置を測定する装置とを利用している。しばし
ば、ホール効果装置を用いて、当該装置に入射する磁束
の大きさ及び極性に応じた電気信号を発生させている。
ホール効果装置は、監視すべき前記素子に物理的に取り
付けることができ、前記素子が移動するとき、ホール効
果装置は前記固定式の磁石に対して移動する。逆に、前
記ホール効果装置は、監視すべき前記素子に前記磁石を
付着させた状態で、固定するようにしてもよい。どちら
の場合でも、監視すべき前記素子の位置は、前記ホール
効果装置によって生成される電気信号によって決定する
ことができる。
【０００９】ＮＰＳの使用は、接触式のポジションセン
サーよりもいくつかの別個の効果を奏する。ＮＰＳは、
信号発生器と感知素子との間に物理的な接触を必要とし
ないので、作動の間に物理的な摩滅がより少なくなり、
センサーの耐久性がより向上する。ＮＰＳの使用は、ま
た、有利である。というのは、監視すべきものとセンサ
ーとの間のに物理的な接触がないために、センサーによ
る素子上の抵抗が減少するからである。
サーよりもいくつかの別個の効果を奏する。ＮＰＳは、
信号発生器と感知素子との間に物理的な接触を必要とし
ないので、作動の間に物理的な摩滅がより少なくなり、
センサーの耐久性がより向上する。ＮＰＳの使用は、ま
た、有利である。というのは、監視すべきものとセンサ
ーとの間のに物理的な接触がないために、センサーによ
る素子上の抵抗が減少するからである。
【００１０】ＮＰＳの使用はいくつかの効果を奏する
が、また、ＮＰＳを多くの用途に対して満足なポジショ
ンセンサーとするために、克服しなければならないいく
つかの不利益もある。磁石の不規則性（凹凸、むら、ま
たは不整）や欠陥は、ＮＰＳの精度や正確さを弱めるか
もしれない。ＮＰＳの精度や正確さは、また、センサー
がたぶん経験する多数の機械的な振動及び乱れによっ
て、影響を受けるかもしれない。監視される部材とセン
サーとの間に物理的な接触がないために、前記部材と前
記センサーは、そのような振動や乱れによって、衝撃を
受けて整合状態から外される可能性がある。非整合によ
って、任意の特定の箇所で測定された磁界が、最初の整
合状態でのものと異なってしまう。測定された磁界が、
適切に整合された場合の磁界と異なると、感知された位
置は不正確になってしまう。磁界の強さとその結果生じ
る信号との線形性も、また、懸念されることになる。
が、また、ＮＰＳを多くの用途に対して満足なポジショ
ンセンサーとするために、克服しなければならないいく
つかの不利益もある。磁石の不規則性（凹凸、むら、ま
たは不整）や欠陥は、ＮＰＳの精度や正確さを弱めるか
もしれない。ＮＰＳの精度や正確さは、また、センサー
がたぶん経験する多数の機械的な振動及び乱れによっ
て、影響を受けるかもしれない。監視される部材とセン
サーとの間に物理的な接触がないために、前記部材と前
記センサーは、そのような振動や乱れによって、衝撃を
受けて整合状態から外される可能性がある。非整合によ
って、任意の特定の箇所で測定された磁界が、最初の整
合状態でのものと異なってしまう。測定された磁界が、
適切に整合された場合の磁界と異なると、感知された位
置は不正確になってしまう。磁界の強さとその結果生じ
る信号との線形性も、また、懸念されることになる。
【００１１】ＮＰＳの使用に対するこれらの努力のいく
つかが、既存の装置で取り組まれている。最も注目に値
するものとして、米国特許第５，７１２，５６１号の装
置がある。この特許は、ＭｃＣｕｒｌｅｙなどに発行さ
れＣＴＳ社に譲渡された。かかる米国特許第５，７１
２，５６１号は、当該特許を参照することによって本願
明細書に組み込まれたものとする。しかしながら、所定
位置で測定された磁界に基づいて、部材の物理的な位置
をより精密に決定するニーズが継続して存続している。
より具体的には、温度変化による最小限のずれや磁界の
最大限度の線形性を表示する、新しいタイプの非接触式
のポジションセンサーが必要とされている。
つかが、既存の装置で取り組まれている。最も注目に値
するものとして、米国特許第５，７１２，５６１号の装
置がある。この特許は、ＭｃＣｕｒｌｅｙなどに発行さ
れＣＴＳ社に譲渡された。かかる米国特許第５，７１
２，５６１号は、当該特許を参照することによって本願
明細書に組み込まれたものとする。しかしながら、所定
位置で測定された磁界に基づいて、部材の物理的な位置
をより精密に決定するニーズが継続して存続している。
より具体的には、温度変化による最小限のずれや磁界の
最大限度の線形性を表示する、新しいタイプの非接触式
のポジションセンサーが必要とされている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】本願発明は、前記従来
技術の限界を克服して、非接触式のポジションセンサー
において正確さや精度をより高めようとするものであ
る。特に、温度変化による変動を減少させ、また、前か
ら存在する非接触式のポジションセンサーを超えて線形
性を増加させることができるようにしたものである。
技術の限界を克服して、非接触式のポジションセンサー
において正確さや精度をより高めようとするものであ
る。特に、温度変化による変動を減少させ、また、前か
ら存在する非接触式のポジションセンサーを超えて線形
性を増加させることができるようにしたものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】これらの効果は、二極性
のテーパー付き磁石を配置して、温度変化による変動が
減少し磁気利得が増加した、非接触式のポジションセン
サーを構成することによって達成される。本願発明によ
る非接触式のポジションセンサーは、応答時の改善され
た線形性を表示し、一方、製造コストが安価で比較的に
簡単に製造することができる。
のテーパー付き磁石を配置して、温度変化による変動が
減少し磁気利得が増加した、非接触式のポジションセン
サーを構成することによって達成される。本願発明によ
る非接触式のポジションセンサーは、応答時の改善され
た線形性を表示し、一方、製造コストが安価で比較的に
簡単に製造することができる。
【００１４】本願発明の図面は一定の縮尺ではないとい
うことに注意されたい。図面は、単なる概略の例示であ
って、本発明の特定のパラメータを描こうとするもので
はない。図面は、本発明の一つの代表的な実施例を示そ
うとするものであり、従って、本発明の範囲を限定する
ものであると考えられてはならない。本発明を添付図面
を参照して以下に具体的に且つ詳細に説明する。
うことに注意されたい。図面は、単なる概略の例示であ
って、本発明の特定のパラメータを描こうとするもので
はない。図面は、本発明の一つの代表的な実施例を示そ
うとするものであり、従って、本発明の範囲を限定する
ものであると考えられてはならない。本発明を添付図面
を参照して以下に具体的に且つ詳細に説明する。
【００１５】
【発明の実施の形態】図１及び図２は、米国特許第５，
７１２，５６１号に見られるような、関連技術の非接触
式のポジションセンサーに対する適切な使用の一例を図
示している。前記好適な実施例の非接触式のポジション
センサー（ＮＰＳ）は、特に、バタフライバルブ（ちょ
う形弁）のような素子（換言すれば、構成要素）の回転
位置を監視する（すなわち、モニターする）際の使用に
対して適合されている。図２は、図１を線２−２で破断
した非接触式のポジションセンサー（ＮＰＳ）の横断面
を示している。図１及び図２に示されたアセンブリは、
本願発明の範囲内の多くの可能な実施例の１つを示して
いるに過ぎないということが理解される。例えば、本願
発明の他の実施例は、後述の図面と関連して説明され
る。非接触式のポジションセンサー（ＮＰＳ）１００
は、ハウジング１３０と磁石アセンブリ１１０とを有し
ている。磁石アセンブリ１１０は、透磁性を有する磁極
片１１１と、テーパーが付けられた磁石１１２及び１１
３とを有している。２つの別のテーパー付きの磁石が、
後述の図面に示されている。磁極片１１１は、ベース１
２１によって支持されている。磁極片１１１は、エアギ
ャップ１１６が磁石１１２と磁石１１３との間に形成さ
れるように、また、エアギャップ１１６が磁石１１２及
び１１３によって画定されるように、磁石１１２及び１
１３に結合されている。以下により詳細に説明されるよ
うに、磁石１１２及び１１３は、実質的に線形形態で変
化する磁界を生成する。磁極片１１１は、ステンレスス
チール（ステンレス鋼）のような複数枚のシート状の透
磁性を有する材料から形成されることが好ましい。図１
及び図２に図示されているように、非接触式のポジショ
ンセンサー１００は、軸線１２０を中心とした回転運動
を検出する。ベースとしてのカップ形状のローター（換
言すれば、ローターカップ）１２１は、素子（図示せ
ず）から伸長するシャフトに係合できるように構成され
ている。前記素子の位置が監視すべき位置となってい
る。そのため、ベースすなわちカップ形状のローター１
２１は、前記シャフトと素子が回転するとき、回転す
る。磁極片１１１は、カップ形状のローター１２１に固
定状態に取り付けられており、同様に回転する。カップ
形状のローター１２１は、ハウジング１３０、ばね１３
５及びカバー１３１を用いることによって、所定位置に
保持することができる。磁極片１１１は、おおよそ、軸
線１２０を中心として回転する円の一部となっている。
磁極片１１１の回転によって、磁石１１２も同じように
作動する。磁石１１２、１１３の間に形成されたエアギ
ャップ１１６内に、ホール効果装置１７５のような磁束
センサーが設けられている。ホール効果装置１７５は、
ハイブリッド回路基板１５０に支持されている。ホール
効果装置１７５は、磁石１１２及び１１３によって生成
される磁界の任意の端の不整（ｅｄｇｅ ｉｒｒｅｇｕ
ｌａｒｉｔｙ）を避けるために、エアギャップ１１６の
中心に向けて位置決めされていることが好ましい。ホー
ル効果装置１７５とハイブリッド回路基板１５０は、磁
石１１２及び１１３が軸線１２０を中心として回転して
いる間、静止している。ハイブリッド回路基板１５０
は、熱によるかしめや同様な方法を用いることによっ
て、ハウジング１３０に取り付けることができる。ハイ
ブリッド回路基板１５０は、また、トレー１５４内の電
気回路を担持している。トレー１５４は、前記電気回路
を保護するのに必要な器具用のコンテナー（すなわち、
入れ物や容器）として機能させることができる。ハイブ
リッド回路基板１５０は、電線（ワイヤ）１５５によっ
て、電気端子１４１に電気的に接続されている。電気端
子１４１は、コネクター１４０に設けられている。コネ
クター１４０によって、標準の嵌合コネクターに相互接
続することができる。磁石１１２によって発生し且つホ
ール効果装置１７５によって検出される磁界が、回転と
共に変化するとき、ホール効果装置１７５によって生成
された信号は、それに応じて変化し、これによって、監
視すべき前記素子の位置を確定することができる。
７１２，５６１号に見られるような、関連技術の非接触
式のポジションセンサーに対する適切な使用の一例を図
示している。前記好適な実施例の非接触式のポジション
センサー（ＮＰＳ）は、特に、バタフライバルブ（ちょ
う形弁）のような素子（換言すれば、構成要素）の回転
位置を監視する（すなわち、モニターする）際の使用に
対して適合されている。図２は、図１を線２−２で破断
した非接触式のポジションセンサー（ＮＰＳ）の横断面
を示している。図１及び図２に示されたアセンブリは、
本願発明の範囲内の多くの可能な実施例の１つを示して
いるに過ぎないということが理解される。例えば、本願
発明の他の実施例は、後述の図面と関連して説明され
る。非接触式のポジションセンサー（ＮＰＳ）１００
は、ハウジング１３０と磁石アセンブリ１１０とを有し
ている。磁石アセンブリ１１０は、透磁性を有する磁極
片１１１と、テーパーが付けられた磁石１１２及び１１
３とを有している。２つの別のテーパー付きの磁石が、
後述の図面に示されている。磁極片１１１は、ベース１
２１によって支持されている。磁極片１１１は、エアギ
ャップ１１６が磁石１１２と磁石１１３との間に形成さ
れるように、また、エアギャップ１１６が磁石１１２及
び１１３によって画定されるように、磁石１１２及び１
１３に結合されている。以下により詳細に説明されるよ
うに、磁石１１２及び１１３は、実質的に線形形態で変
化する磁界を生成する。磁極片１１１は、ステンレスス
チール（ステンレス鋼）のような複数枚のシート状の透
磁性を有する材料から形成されることが好ましい。図１
及び図２に図示されているように、非接触式のポジショ
ンセンサー１００は、軸線１２０を中心とした回転運動
を検出する。ベースとしてのカップ形状のローター（換
言すれば、ローターカップ）１２１は、素子（図示せ
ず）から伸長するシャフトに係合できるように構成され
ている。前記素子の位置が監視すべき位置となってい
る。そのため、ベースすなわちカップ形状のローター１
２１は、前記シャフトと素子が回転するとき、回転す
る。磁極片１１１は、カップ形状のローター１２１に固
定状態に取り付けられており、同様に回転する。カップ
形状のローター１２１は、ハウジング１３０、ばね１３
５及びカバー１３１を用いることによって、所定位置に
保持することができる。磁極片１１１は、おおよそ、軸
線１２０を中心として回転する円の一部となっている。
磁極片１１１の回転によって、磁石１１２も同じように
作動する。磁石１１２、１１３の間に形成されたエアギ
ャップ１１６内に、ホール効果装置１７５のような磁束
センサーが設けられている。ホール効果装置１７５は、
ハイブリッド回路基板１５０に支持されている。ホール
効果装置１７５は、磁石１１２及び１１３によって生成
される磁界の任意の端の不整（ｅｄｇｅ ｉｒｒｅｇｕ
ｌａｒｉｔｙ）を避けるために、エアギャップ１１６の
中心に向けて位置決めされていることが好ましい。ホー
ル効果装置１７５とハイブリッド回路基板１５０は、磁
石１１２及び１１３が軸線１２０を中心として回転して
いる間、静止している。ハイブリッド回路基板１５０
は、熱によるかしめや同様な方法を用いることによっ
て、ハウジング１３０に取り付けることができる。ハイ
ブリッド回路基板１５０は、また、トレー１５４内の電
気回路を担持している。トレー１５４は、前記電気回路
を保護するのに必要な器具用のコンテナー（すなわち、
入れ物や容器）として機能させることができる。ハイブ
リッド回路基板１５０は、電線（ワイヤ）１５５によっ
て、電気端子１４１に電気的に接続されている。電気端
子１４１は、コネクター１４０に設けられている。コネ
クター１４０によって、標準の嵌合コネクターに相互接
続することができる。磁石１１２によって発生し且つホ
ール効果装置１７５によって検出される磁界が、回転と
共に変化するとき、ホール効果装置１７５によって生成
された信号は、それに応じて変化し、これによって、監
視すべき前記素子の位置を確定することができる。
【００１６】図３及び図４は、磁石アセンブリ３００と
磁極片とを図示している。第１のプレート３０１が、磁
石アセンブリ３００の頂部に取り付けられている。第２
のプレート３０２が、磁石アセンブリ３００の底部に取
り付けられている。第１のプレート３０１と第２のプレ
ート３０２とが磁極片を画定している。第１のプレート
３０１と第２のプレート３０２は、透磁性を有している
ことが好ましく、それぞれの磁石部分に射出成形（イン
ジェクション成形）することができる。好適な実施例に
よれば、磁石アセンブリ３００は、テーパーの付いた４
つの磁石領域すなわち磁石部（換言すれば、磁気部）３
２１、３２２、３２３及び３２４と、磁石スペーサー３
２０とを備えている。
磁極片とを図示している。第１のプレート３０１が、磁
石アセンブリ３００の頂部に取り付けられている。第２
のプレート３０２が、磁石アセンブリ３００の底部に取
り付けられている。第１のプレート３０１と第２のプレ
ート３０２とが磁極片を画定している。第１のプレート
３０１と第２のプレート３０２は、透磁性を有している
ことが好ましく、それぞれの磁石部分に射出成形（イン
ジェクション成形）することができる。好適な実施例に
よれば、磁石アセンブリ３００は、テーパーの付いた４
つの磁石領域すなわち磁石部（換言すれば、磁気部）３
２１、３２２、３２３及び３２４と、磁石スペーサー３
２０とを備えている。
【００１７】前記好適な実施例によれば、テーパーの付
いた４つの磁石領域（換言すれば、磁気領域）３２１、
３２２、３２３及び３２４は、全て、結合フェライト
（ｂｏｎｄｅｄ ｆｅｒｒｉｔｅ）や他の磁気材料から
形成されている。あるいは、テーパーの付いた４つの磁
石部３２１、３２２、３２３及び３２４は、２つの別体
の磁石として構成することができ、この場合、２つの別
体の磁石の各々が２つの部分を有する。この実施例にお
いては、磁石部３２１と３２３が１つの磁石の部分を構
成し、一方、磁石部３２２と３２４がもう一つの磁石の
部分を構成することができる。磁石スペーサー３２０は
省いてもよい。磁石スペーサー３２０を省く場合、磁極
片の一部として、連結部やバックストラップ（背部）を
提供し、第１のプレート３０１と第２のプレート３０２
とを固定状態に連結することが望ましい。磁石スペーサ
ー３２０を使用する場合、構造上の理由のために第１の
プレート３０１と第２のプレート３０２は必要とせず、
省くことができる。しかしながら、第１のプレート３０
１と第２のプレート３０２を、テーパーの付いた４つの
磁石領域３２１、３２２、３２３及び３２４によって発
生する磁束を強める目的で機能させる場合、通常、第１
のプレート３０１と第２のプレート３０２は使用すべき
である。磁石アセンブリ３００は、また、自由選択です
なわちオプションで、直線状のエッジ３３０を備えても
よい。直線状のエッジ３３０によって、製造する間や加
工処理する間、磁石アセンブリ３００の取り扱いが容易
になる。テーパーの付いた４つの磁石３２１、３２２、
３２３及び３２４は、当該テーパー付き磁石３２１、３
２２、３２３及び３２４が極性を受けるように磁化され
ている。
いた４つの磁石領域（換言すれば、磁気領域）３２１、
３２２、３２３及び３２４は、全て、結合フェライト
（ｂｏｎｄｅｄ ｆｅｒｒｉｔｅ）や他の磁気材料から
形成されている。あるいは、テーパーの付いた４つの磁
石部３２１、３２２、３２３及び３２４は、２つの別体
の磁石として構成することができ、この場合、２つの別
体の磁石の各々が２つの部分を有する。この実施例にお
いては、磁石部３２１と３２３が１つの磁石の部分を構
成し、一方、磁石部３２２と３２４がもう一つの磁石の
部分を構成することができる。磁石スペーサー３２０は
省いてもよい。磁石スペーサー３２０を省く場合、磁極
片の一部として、連結部やバックストラップ（背部）を
提供し、第１のプレート３０１と第２のプレート３０２
とを固定状態に連結することが望ましい。磁石スペーサ
ー３２０を使用する場合、構造上の理由のために第１の
プレート３０１と第２のプレート３０２は必要とせず、
省くことができる。しかしながら、第１のプレート３０
１と第２のプレート３０２を、テーパーの付いた４つの
磁石領域３２１、３２２、３２３及び３２４によって発
生する磁束を強める目的で機能させる場合、通常、第１
のプレート３０１と第２のプレート３０２は使用すべき
である。磁石アセンブリ３００は、また、自由選択です
なわちオプションで、直線状のエッジ３３０を備えても
よい。直線状のエッジ３３０によって、製造する間や加
工処理する間、磁石アセンブリ３００の取り扱いが容易
になる。テーパーの付いた４つの磁石３２１、３２２、
３２３及び３２４は、当該テーパー付き磁石３２１、３
２２、３２３及び３２４が極性を受けるように磁化され
ている。
【００１８】図５は、リニアポジションセンサー（すな
わち、リニア型の位置センサー）の構造の横断面図を図
示している。磁極片は、第１のプレート３０１と第２の
プレート３０２とを有している。第１のプレート３０１
は、第１の端５５１と、第２の端５５２と、中央部５５
３とを備えている。第２のプレート３０２は、同様に、
第１の端５６１と、第２の端５６２と、中央部５６３と
を備えている。第１のプレート３０１と第２のプレート
３０２は、任意の形状とすることができ、「端」への言
及は、実例を示すために使用されているのであって、本
願発明の範囲内で可能な形状の範囲を限定するものでは
ないということを理解すべきである。
わち、リニア型の位置センサー）の構造の横断面図を図
示している。磁極片は、第１のプレート３０１と第２の
プレート３０２とを有している。第１のプレート３０１
は、第１の端５５１と、第２の端５５２と、中央部５５
３とを備えている。第２のプレート３０２は、同様に、
第１の端５６１と、第２の端５６２と、中央部５６３と
を備えている。第１のプレート３０１と第２のプレート
３０２は、任意の形状とすることができ、「端」への言
及は、実例を示すために使用されているのであって、本
願発明の範囲内で可能な形状の範囲を限定するものでは
ないということを理解すべきである。
【００１９】第１の磁石領域３２１は、薄い端５２１
と、厚い端５３１とを有している。第１の磁石領域３２
１は、薄い端５２１が第１のプレート３０１の中央部５
５３に隣接するように、一方、厚い端５３１が第１のプ
レート３０１の第１の端５５１に隣接するように、第１
のプレート３０１に取り付けられている。第１の磁石５
０１は、図５のベクトル６００によって示されているよ
うに、変化する磁束場すなわち磁界（ｍａｇｎｅｔｉｃ
ｆｌｕｘ ｆｉｅｌｄ）を発生させる。第１の磁石領
域３２１によって発生された磁界の極性は、ベクトル６
００の上向きの方向によって示されている。第１の磁石
５０１によって発生された磁界の極性は、第１の極性と
して表示されており、正極（北極）として画定されてい
る。さらに、前記磁界の強さは、ベクトルの長さによっ
て示されている。図５に示されているように、第１の磁
石領域３２１によって発生された磁界の強さは、厚い端
５３１から薄い端５２１にかけて減少している。磁石領
域３２２、３２３及び３２４が、図示されているように
同様に構成されている。第３の磁気領域３２３と第１の
磁石領域３２１は、線状で対称的形態で隣接させること
ができ、あるいは、単に隣接させることができる。さら
に、第２の磁石領域３２２と第４の磁石領域３２４も、
線状で対称的形態で隣接させることができ、あるいは、
単に隣接させることができる。
と、厚い端５３１とを有している。第１の磁石領域３２
１は、薄い端５２１が第１のプレート３０１の中央部５
５３に隣接するように、一方、厚い端５３１が第１のプ
レート３０１の第１の端５５１に隣接するように、第１
のプレート３０１に取り付けられている。第１の磁石５
０１は、図５のベクトル６００によって示されているよ
うに、変化する磁束場すなわち磁界（ｍａｇｎｅｔｉｃ
ｆｌｕｘ ｆｉｅｌｄ）を発生させる。第１の磁石領
域３２１によって発生された磁界の極性は、ベクトル６
００の上向きの方向によって示されている。第１の磁石
５０１によって発生された磁界の極性は、第１の極性と
して表示されており、正極（北極）として画定されてい
る。さらに、前記磁界の強さは、ベクトルの長さによっ
て示されている。図５に示されているように、第１の磁
石領域３２１によって発生された磁界の強さは、厚い端
５３１から薄い端５２１にかけて減少している。磁石領
域３２２、３２３及び３２４が、図示されているように
同様に構成されている。第３の磁気領域３２３と第１の
磁石領域３２１は、線状で対称的形態で隣接させること
ができ、あるいは、単に隣接させることができる。さら
に、第２の磁石領域３２２と第４の磁石領域３２４も、
線状で対称的形態で隣接させることができ、あるいは、
単に隣接させることができる。
【００２０】別の実施例において、第１の磁気ギャップ
５８１を設けて、これにより、第１の磁石領域３２１の
薄い端５２１を、第３の磁気領域３２３の薄い端５２３
から分離させてもよい。また、第２の磁気ギャップ５８
２を設けて、第２の磁石領域３２２の薄い端５２２を、
第４の磁石領域３２４の薄い端５２４から分離させても
よい。第１の磁気ギャップ５８１と第２の磁気ギャップ
５８２は、本願発明の範囲から離れることなく省くこと
ができるが、第１の磁気ギャップ５８１と第２の磁気ギ
ャップ５８２は、重要な機能を果たしている。第１の磁
気ギャップ５８１と第２の磁気ギャップ５８２は、エア
ギャップ５１６内の磁界の線形性を増加あるいは高めて
いる。実際の問題として、磁石の薄い端は、常に、限定
された厚さを有しており、ゼロでない磁界を発生する。
反対の極性を有している２つの磁石の前記薄い端がすぐ
近くに隣接している場合、対称点５４３の周囲で、結合
された磁界が不連続となる。前記テーパーの付いた磁石
のうち隣接する薄い端の間にギャップ（間隙）を設ける
ことによって、この不連続性と、図６において画定され
ているような、センサー出力の線形性に影響を与える他
の問題とを、防ぐことができる。
５８１を設けて、これにより、第１の磁石領域３２１の
薄い端５２１を、第３の磁気領域３２３の薄い端５２３
から分離させてもよい。また、第２の磁気ギャップ５８
２を設けて、第２の磁石領域３２２の薄い端５２２を、
第４の磁石領域３２４の薄い端５２４から分離させても
よい。第１の磁気ギャップ５８１と第２の磁気ギャップ
５８２は、本願発明の範囲から離れることなく省くこと
ができるが、第１の磁気ギャップ５８１と第２の磁気ギ
ャップ５８２は、重要な機能を果たしている。第１の磁
気ギャップ５８１と第２の磁気ギャップ５８２は、エア
ギャップ５１６内の磁界の線形性を増加あるいは高めて
いる。実際の問題として、磁石の薄い端は、常に、限定
された厚さを有しており、ゼロでない磁界を発生する。
反対の極性を有している２つの磁石の前記薄い端がすぐ
近くに隣接している場合、対称点５４３の周囲で、結合
された磁界が不連続となる。前記テーパーの付いた磁石
のうち隣接する薄い端の間にギャップ（間隙）を設ける
ことによって、この不連続性と、図６において画定され
ているような、センサー出力の線形性に影響を与える他
の問題とを、防ぐことができる。
【００２１】さらに、第１の磁気ギャップ５８１と第２
の磁気ギャップ５８２とによって、センサーの出力（ア
ウトプット）の線形性を助ける磁化特性変動とは無関係
に、対称点５４３の周囲に安定した中立帯（不感帯）を
形成することを許容する。第１の磁気ギャップ５８１と
第２の磁気ギャップ５８２は、前記磁石を成形（また
は、成型）する間に、形成することができる。磁石を個
々に形成する場合、第１の磁気ギャップ５８１と第２の
磁気ギャップ５８２は、個々の磁石を適切に位置決めす
ることによって形成することができる。あるいは、磁石
が形成された後に、磁気材料（又は磁性材料）を取り除
くことによって、前記磁気ギャップを形成することがで
きる。
の磁気ギャップ５８２とによって、センサーの出力（ア
ウトプット）の線形性を助ける磁化特性変動とは無関係
に、対称点５４３の周囲に安定した中立帯（不感帯）を
形成することを許容する。第１の磁気ギャップ５８１と
第２の磁気ギャップ５８２は、前記磁石を成形（また
は、成型）する間に、形成することができる。磁石を個
々に形成する場合、第１の磁気ギャップ５８１と第２の
磁気ギャップ５８２は、個々の磁石を適切に位置決めす
ることによって形成することができる。あるいは、磁石
が形成された後に、磁気材料（又は磁性材料）を取り除
くことによって、前記磁気ギャップを形成することがで
きる。
【００２２】エアギャップ５１６は、磁石領域すなわち
磁石部３２１、３２２、３２３及び３２４の間に形成さ
れている。図５に示されているように、エアギャップ５
１６は、本質的に、ダイヤモンド形状をしており、エア
ギャップの中心部５１７は、エアギャップ５１６の両端
５１８よりも大きくなっている。ホール効果装置５７５
のような磁束センサーが、エアギャップ５１６内に位置
決めされている。ホール効果装置５７５と磁石アセンブ
リとの間の相対運動によって、エアギャップ５１６内で
のホール効果装置５７５の位置が、ライン（線）５４０
に沿って変化する。エアギャップ５１６内の磁界は、第
１の磁石領域３２１と、第２の磁石領域３２２と、第３
の磁気領域３２３と、第４の磁石領域３２４とによって
発生した磁界の合計である。結合された磁界の極性及び
強さは、ライン５４０に沿って変化する。第１の磁石領
域３２１と第２の磁石領域３２２とによって発生したよ
うな第１の磁界の極性が、正極（すなわち、北極）とし
て画定され、第３の磁気領域３２３と第４の磁石領域３
２４とによって発生したような第２の磁界の極性は、負
極（すなわち、南極）として画定されている場合、ホー
ル効果装置５７５がライン５４０に沿って移動すると
き、ホール効果装置５７５によって検出される磁界は、
エアギャップの第１の端５４１で大きくなって正極（北
極）となり、エアギャップの中央部５４３に近づくと
き、実質的に線形的に減少する。エアギャップの中央部
５４３で、磁界は、実質的にゼロとなる。ホール効果装
置５７５が、エアギャップ５１６の中央部５４３からエ
アギャップ５１６の第２の端５４２までライン５４０に
沿って移動するとき、検出される磁界の極性は、負極
（南極）となるが、実質的に線形的に大きさが増加す
る。
磁石部３２１、３２２、３２３及び３２４の間に形成さ
れている。図５に示されているように、エアギャップ５
１６は、本質的に、ダイヤモンド形状をしており、エア
ギャップの中心部５１７は、エアギャップ５１６の両端
５１８よりも大きくなっている。ホール効果装置５７５
のような磁束センサーが、エアギャップ５１６内に位置
決めされている。ホール効果装置５７５と磁石アセンブ
リとの間の相対運動によって、エアギャップ５１６内で
のホール効果装置５７５の位置が、ライン（線）５４０
に沿って変化する。エアギャップ５１６内の磁界は、第
１の磁石領域３２１と、第２の磁石領域３２２と、第３
の磁気領域３２３と、第４の磁石領域３２４とによって
発生した磁界の合計である。結合された磁界の極性及び
強さは、ライン５４０に沿って変化する。第１の磁石領
域３２１と第２の磁石領域３２２とによって発生したよ
うな第１の磁界の極性が、正極（すなわち、北極）とし
て画定され、第３の磁気領域３２３と第４の磁石領域３
２４とによって発生したような第２の磁界の極性は、負
極（すなわち、南極）として画定されている場合、ホー
ル効果装置５７５がライン５４０に沿って移動すると
き、ホール効果装置５７５によって検出される磁界は、
エアギャップの第１の端５４１で大きくなって正極（北
極）となり、エアギャップの中央部５４３に近づくと
き、実質的に線形的に減少する。エアギャップの中央部
５４３で、磁界は、実質的にゼロとなる。ホール効果装
置５７５が、エアギャップ５１６の中央部５４３からエ
アギャップ５１６の第２の端５４２までライン５４０に
沿って移動するとき、検出される磁界の極性は、負極
（南極）となるが、実質的に線形的に大きさが増加す
る。
【００２３】線形位置の関数としての磁界極性及び強度
の変動が、図６に図示されている。図６のグラフにおい
て、ｘ軸線がライン５４０に沿ったホール効果装置５７
５の位置を表示しており、ｙ軸線がホール効果装置５７
５によって検出される磁束密度を図示している。理解で
きるように、位置５４１でホール効果装置５７５によっ
て測定された磁束密度は、高くなっており、正極（北
極、すなわちポジティブ）になっている。位置５４２で
測定された磁束密度は、位置５４１とほぼ同じ大きさで
あるが、反対の極性となっており、図６において負極
（南極、すなわちネガティブ）として表示されている。
測定された磁束密度は、位置５４１と位置５４２との間
で、実質的に線形となっており、実質的にゼロの磁束密
度の位置は、位置５４３、すなわち、位置５４１と５４
２との間の中心点で、ｘ軸線上の対称地点となってい
る。本願発明において４つの磁石領域の使用によって、
比較的に強い磁界が生成され、したがって、エアギャッ
プ５１６内の磁界の線形性が増大している。ホール効果
装置５７５によって発生した信号は、エアギャップ５１
６内で測定される磁束密度に比例している。したがっ
て、エアギャップ５１６内の磁界の線形性が増大した結
果、ホール効果装置５７５の出力（アウトプット）の線
形性も増大し、また、位置の読取り値の正確さや精度も
高くなる。
の変動が、図６に図示されている。図６のグラフにおい
て、ｘ軸線がライン５４０に沿ったホール効果装置５７
５の位置を表示しており、ｙ軸線がホール効果装置５７
５によって検出される磁束密度を図示している。理解で
きるように、位置５４１でホール効果装置５７５によっ
て測定された磁束密度は、高くなっており、正極（北
極、すなわちポジティブ）になっている。位置５４２で
測定された磁束密度は、位置５４１とほぼ同じ大きさで
あるが、反対の極性となっており、図６において負極
（南極、すなわちネガティブ）として表示されている。
測定された磁束密度は、位置５４１と位置５４２との間
で、実質的に線形となっており、実質的にゼロの磁束密
度の位置は、位置５４３、すなわち、位置５４１と５４
２との間の中心点で、ｘ軸線上の対称地点となってい
る。本願発明において４つの磁石領域の使用によって、
比較的に強い磁界が生成され、したがって、エアギャッ
プ５１６内の磁界の線形性が増大している。ホール効果
装置５７５によって発生した信号は、エアギャップ５１
６内で測定される磁束密度に比例している。したがっ
て、エアギャップ５１６内の磁界の線形性が増大した結
果、ホール効果装置５７５の出力（アウトプット）の線
形性も増大し、また、位置の読取り値の正確さや精度も
高くなる。
【００２４】本願発明によれば、非接触式のポジション
センサーが設けられており、当該センサーによれば、磁
界の線形性が増大し、その結果、信号も増大し、また、
温度変化による信号変動が減少する。これによって、位
置５４１と位置５４２との間の磁石領域の線形出力を、
実質的にゼロガウスの地点５４３を中心として回転させ
ることができる。また、磁界感知装置の感度も、ゼロガ
ウス地点を中心として回転させることができる。これに
よって、センサーの能力が改善され、従前に必要とされ
た電気回路を除去し且つ複雑な追加処理を除去しても、
温度変化を補償することができる。その幅の広い特徴に
おいて、本願発明は、 １）磁界を発生させるテーパーの付いた４つの磁石領域
と、 ２）磁界が透過するエアギャップ及び磁極片と、 ３）磁束センサーであって、当該磁束センサーの位置で
の磁界に比例した電圧値を発生する磁束センサーとを備
えている、磁気回路として考えることもできる。 本願発明に係わる非接触式のポジションセンサーは、任
意の適切な態様で監視される素子に取り付けてもよい。
センサーが設けられており、当該センサーによれば、磁
界の線形性が増大し、その結果、信号も増大し、また、
温度変化による信号変動が減少する。これによって、位
置５４１と位置５４２との間の磁石領域の線形出力を、
実質的にゼロガウスの地点５４３を中心として回転させ
ることができる。また、磁界感知装置の感度も、ゼロガ
ウス地点を中心として回転させることができる。これに
よって、センサーの能力が改善され、従前に必要とされ
た電気回路を除去し且つ複雑な追加処理を除去しても、
温度変化を補償することができる。その幅の広い特徴に
おいて、本願発明は、 １）磁界を発生させるテーパーの付いた４つの磁石領域
と、 ２）磁界が透過するエアギャップ及び磁極片と、 ３）磁束センサーであって、当該磁束センサーの位置で
の磁界に比例した電圧値を発生する磁束センサーとを備
えている、磁気回路として考えることもできる。 本願発明に係わる非接触式のポジションセンサーは、任
意の適切な態様で監視される素子に取り付けてもよい。
【００２５】本願発明の範囲から離れることなく、本願
明細書で述べられた実施例から多数の変形例を案出でき
るということを理解すべきである。１つの可能な別の実
施例では、前記磁石領域の２つを省くことができる。例
えば、第１の磁石領域３２１と第３の磁気領域３２３と
を第１のプレート３０１に取付け、第２の磁石領域３２
２と第４の磁石領域３２４は、含めなくてもよい。その
結果、エアギャップ５１６は、両端よりも大きな中心部
を有することになる。この「ハーフサイド付き（ｈａｌ
ｆ ｓｉｄｅｄ）」の実施例では、センサーの寸法をよ
り小さくすることができ、構成するのに必要とされる材
料の数をより少数とすることができる。
明細書で述べられた実施例から多数の変形例を案出でき
るということを理解すべきである。１つの可能な別の実
施例では、前記磁石領域の２つを省くことができる。例
えば、第１の磁石領域３２１と第３の磁気領域３２３と
を第１のプレート３０１に取付け、第２の磁石領域３２
２と第４の磁石領域３２４は、含めなくてもよい。その
結果、エアギャップ５１６は、両端よりも大きな中心部
を有することになる。この「ハーフサイド付き（ｈａｌ
ｆ ｓｉｄｅｄ）」の実施例では、センサーの寸法をよ
り小さくすることができ、構成するのに必要とされる材
料の数をより少数とすることができる。
【００２６】幅広い種類の材料を用いて、磁石領域と磁
極片とを構成することができるということに注意された
い。スペーサーを磁石アセンブリに含めてもよいし、省
いてもよい。同様に、磁極片を使用する場合、バックス
トラップ（ｂａｃｋｓｔｒａｐ：換言すれば、背部）や
他の連結部とを自由選択で含めて、第１のプレートと第
２のプレートとを結合してもよい。前記磁石それ自身
は、個々の磁石としてもよく、より大きな磁石の磁石部
としてもよい。隣接する磁石又は磁石領域の薄い端の間
の磁気ギャップは、任意の種々の態様に形成してもよい
し、完全に省いてもよい。磁石アセンブリは、実質的
に、パイ形状、円形形状、線形形状にしてもよく、多数
の他の形状うち任意のものにすることができる。例え
ば、本願発明を使用して、回転とは対照的に横方向や直
線方向に移動する素子を監視する場合、磁石アセンブリ
は、実質的に矩形（長方形）としてもよい。磁石アセン
ブリは、透磁性を有する磁極片を備えていることが好ま
しいが、磁極片はなくてもよい。ポジションセンサーが
取り付けられる精密なタイプの装置は、本願発明にとっ
て重要でない。同様に、本願発明に係わる非接触式のポ
ジションセンサーに関連して使用される、特定のタイプ
や種類の磁束センサーも重要でない。種々の機構を使用
して、磁石アセンブリを、カップ形状のローターに加え
て、監視される素子に連結することができる。
極片とを構成することができるということに注意された
い。スペーサーを磁石アセンブリに含めてもよいし、省
いてもよい。同様に、磁極片を使用する場合、バックス
トラップ（ｂａｃｋｓｔｒａｐ：換言すれば、背部）や
他の連結部とを自由選択で含めて、第１のプレートと第
２のプレートとを結合してもよい。前記磁石それ自身
は、個々の磁石としてもよく、より大きな磁石の磁石部
としてもよい。隣接する磁石又は磁石領域の薄い端の間
の磁気ギャップは、任意の種々の態様に形成してもよい
し、完全に省いてもよい。磁石アセンブリは、実質的
に、パイ形状、円形形状、線形形状にしてもよく、多数
の他の形状うち任意のものにすることができる。例え
ば、本願発明を使用して、回転とは対照的に横方向や直
線方向に移動する素子を監視する場合、磁石アセンブリ
は、実質的に矩形（長方形）としてもよい。磁石アセン
ブリは、透磁性を有する磁極片を備えていることが好ま
しいが、磁極片はなくてもよい。ポジションセンサーが
取り付けられる精密なタイプの装置は、本願発明にとっ
て重要でない。同様に、本願発明に係わる非接触式のポ
ジションセンサーに関連して使用される、特定のタイプ
や種類の磁束センサーも重要でない。種々の機構を使用
して、磁石アセンブリを、カップ形状のローターに加え
て、監視される素子に連結することができる。
【００２７】別の実施例として、ホール効果装置は、監
視される素子に連結することができる。この場合、磁石
アセンブリは、実質的に静止したままの状態になる。電
気的な接続と、それらを確立する方法は、好適な実施例
にしたがって示されたものと相違してもよい。当業者
は、本願発明の精神及び範囲から離れることなしに、容
易に行うことができる、多数の他の変形例を、同様に且
つ容易に突き止めるであろう。
視される素子に連結することができる。この場合、磁石
アセンブリは、実質的に静止したままの状態になる。電
気的な接続と、それらを確立する方法は、好適な実施例
にしたがって示されたものと相違してもよい。当業者
は、本願発明の精神及び範囲から離れることなしに、容
易に行うことができる、多数の他の変形例を、同様に且
つ容易に突き止めるであろう。
【図１】図１は、関連する技術の一部の平面図を図示し
ている。
ている。
【図２】図２は、関連する技術の断面図を図示してい
る。
る。
【図３】図３は、本願発明の好適な実施例に係わる磁石
（マグネット）アセンブリ及び磁極片の分解図を図示し
ている。
（マグネット）アセンブリ及び磁極片の分解図を図示し
ている。
【図４】図４は、図３の磁石アセンブリの正面図を図示
している。
している。
【図５】図５は、リニアポジションセンサー（ｌｉｎｅ
ａｒ ｐｏｓｉｔｉｏｎ ｓｅｎｓｏｒ：すなわち、線形
ポジションセンサー）構造の断面図を図示している。
ａｒ ｐｏｓｉｔｉｏｎ ｓｅｎｓｏｒ：すなわち、線形
ポジションセンサー）構造の断面図を図示している。
【図６】図６は、素子位置の関数として、本願発明の磁
束密度を図示している。
束密度を図示している。
１００ 非接触式のポジションセンサー
１１０ 磁石アセンブリ １１１ 透磁性
を有する磁極片 １１２ 磁石 １１３ 磁石 １１６ エアギャップ １２０ 軸線 １２１ カップ形状のローター（ベース） １３０ ハウジング １３１ カバー １３５ ばね １４０ コネク
ター １４１ 電気端子 １５０ ハイブ
リッド回路基板 １５４ トレー １５５ 電線
（ワイヤ） １７５ ホール効果装置 ３００ 磁石ア
センブリ ３０１ 第１のプレート ３０２ 第２の
プレート ３２０ 磁石スペーサー ３２１ テーパーの付いた第１の磁石領域すなわち磁石
部 ３２２ テーパーの付いた第２の磁石領域すなわち磁石
部 ３２３ テーパーの付いた第３の磁石領域すなわち磁石
部 ３２４ テーパーの付いた第４の磁石領域すなわち磁石
部 ３３０ 直線状のエッジ ５０１ 第１の
磁石 ５１６ エアギャップ ５１７ エアギ
ャップの中心部 ５１８ エアギャップ ５２１ 薄い端 ５２２ 薄い端 ５２３ 薄い端 ５２４ 薄い端 ５３１ 厚い端 ５４０ ライン ５４１ エアギ
ャップの第１の端 ５４２ エアギャップの第２の端 ５４３ 対称点（エアギャップの中央部） ５５１ 第１の端 ５５２ 第２の端 ５５３ 中央部 ５６１ 第１の端 ５６２ 第２の端 ５６３ 中央部 ５７５ ホール効果装置 ５８１ 第１の磁
気ギャップ ５８２ 第２の磁気ギャップ ６００ ベクトル
を有する磁極片 １１２ 磁石 １１３ 磁石 １１６ エアギャップ １２０ 軸線 １２１ カップ形状のローター（ベース） １３０ ハウジング １３１ カバー １３５ ばね １４０ コネク
ター １４１ 電気端子 １５０ ハイブ
リッド回路基板 １５４ トレー １５５ 電線
（ワイヤ） １７５ ホール効果装置 ３００ 磁石ア
センブリ ３０１ 第１のプレート ３０２ 第２の
プレート ３２０ 磁石スペーサー ３２１ テーパーの付いた第１の磁石領域すなわち磁石
部 ３２２ テーパーの付いた第２の磁石領域すなわち磁石
部 ３２３ テーパーの付いた第３の磁石領域すなわち磁石
部 ３２４ テーパーの付いた第４の磁石領域すなわち磁石
部 ３３０ 直線状のエッジ ５０１ 第１の
磁石 ５１６ エアギャップ ５１７ エアギ
ャップの中心部 ５１８ エアギャップ ５２１ 薄い端 ５２２ 薄い端 ５２３ 薄い端 ５２４ 薄い端 ５３１ 厚い端 ５４０ ライン ５４１ エアギ
ャップの第１の端 ５４２ エアギャップの第２の端 ５４３ 対称点（エアギャップの中央部） ５５１ 第１の端 ５５２ 第２の端 ５５３ 中央部 ５６１ 第１の端 ５６２ 第２の端 ５６３ 中央部 ５７５ ホール効果装置 ５８１ 第１の磁
気ギャップ ５８２ 第２の磁気ギャップ ６００ ベクトル
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 ロバート・エル・ニューマン
アメリカ合衆国インディアナ州46561,
オシオーラ，ダン・ロード 10735
(72)発明者 ロナルド・シー・ノネンマチャー
アメリカ合衆国インディアナ州46516,
エルクハート，デキャンプ・ブルーヴァ
ード 23691
(72)発明者 デーヴィッド・エス・プファフェンバー
ガー
アメリカ合衆国インディアナ州46544,
ミシャワカ，サウス・ホーム・ストリー
ト 129
(72)発明者 デーヴィッド・ジェイ・ミラー
アメリカ合衆国インディアナ州46530,
グレンジャー，チェリー・ファーム・ト
レイル 50860
(56)参考文献 特開 平７−280509（ＪＰ，Ａ)
特開 昭62−229002（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G01B 7/30 101
G01D 5/18
Claims (23)
- 【請求項１】 取付けられた移動可能な物体の移動を感
知するためのセンサーであって、 ａ）エアギャップの厚い中心部５１７と、エアギャップ
の薄い１対の端部５１８とを有する、ダイアモンド形状
のエアギャップ５１６と、 ｂ）前記エアギャップ５１６に位置決めされた磁束セン
サー５７５と、 ｃ）前記エアギャップ５１６の一方の側に位置決めされ
た第１の磁石３２１、３２３と、前記エアギャップ５１
６の反対側に位置決めされた第２の磁石３２２、３２４
とを備えており、 前記第１の磁石及び前記第２の磁石は、各々、薄い中央
磁石領域５２１、５２２、５２３、５２４と、１対の厚
い端部５３１、５３２、５３３、５３４とを有してお
り、 前記薄い中央磁石領域は、前記エアギャップの厚い中心
部と隣接しており、 前記第１の磁石及び前記第２の磁石は、前記薄い中央磁
石領域の一方の側に第１の極性を有しており、前記薄い
中央磁石領域の他方の側に反対の第２の極性を有してい
ることを特徴とするセンサー。 - 【請求項２】 請求項１に記載のセンサーにおいて、 前記第１の磁石と前記第２の磁石は、各々、さらに、前
記エアギャップの中心部５１７に設けられた磁気ギャッ
プ５８１、５８２を備えていることを特徴とするセンサ
ー。 - 【請求項３】 請求項２に記載のセンサーにおいて、 前記センサーは、さらに、 ａ）前記第１の磁石に取付けられた透磁性を有する第１
のプレート３０１と、 ｂ）前記第２の磁石に取付けられた透磁性を有する第２
のプレート３０２とを備えていることを特徴とするセン
サー。 - 【請求項４】 請求項２に記載のセンサーにおいて、 スぺーサー３２０が、前記第１の磁石と前記第２の磁石
とを結合することを特徴とするセンサー。 - 【請求項５】 請求項２に記載のセンサーにおいて、 前記磁束センサーは、ホール効果装置を備えていること
を特徴とするセンサー。 - 【請求項６】 請求項２に記載のセンサーにおいて、 前記第１の磁石と前記第２の磁石は、前記移動可能な物
体に固定状態に取り付けられており、それによって、前
記物体が移動したとき、前記第１の磁石と前記第２の磁
石は前記磁束センサーに対して相対的に移動することを
特徴とするセンサー。 - 【請求項７】 請求項６に記載のセンサーにおいて、 前記移動可能な物体は、回転方向に移動することを特徴
とするセンサー。 - 【請求項８】 請求項６に記載のセンサーにおいて、 前記移動可能な物体は、直線方向に移動することを特徴
とするセンサー。 - 【請求項９】 位置が感知される物体に取付けるための
ポジションセンサーであって、 ａ）前記ポジションセンサーは、反対の極性を持つ１対
の磁石領域を有する第１のＶ字形の磁石３２１、３２３
を備え、 各々の前記磁石領域は、厚い端５３１、５３３と薄い端
５２１、５２３とを有し、 各々の前記磁石領域の厚さは、前記薄い端から前記厚い
端まで線形的に増加し、それによって、磁界の強さは、
前記薄い端から前記厚い端まで線形的に増加し、 ｂ）前記ポジションセンサーは、また、反対の極性を持
つ一対の磁石領域を有する第２のＶ字形の磁石３２２、
３２４を備え、 各々の前記磁石領域は、厚い端５３２、５３４と薄い端
５２２、５２４とを有し、 各々の前記磁石領域の厚さは、前記薄い端から前記厚い
端まで線形的に増加し、それによって、磁界の強さは、
前記薄い端から前記厚い端まで線形的に増加し、 前記第２のＶ字形の磁石は、前記第１のＶ字形の磁石に
並置されており、 前記第１のＶ字形の磁石と前記第２のＶ字形の磁石は、
前記物体に取り付けられ、前記物体が移動すると、移動
可能となっており、 ｃ）前記ポジションセンサーは、さらに、前記第１のＶ
字形の磁石と前記第２のＶ字形の磁石の間に形成された
エアギャップ５１６と、 ｄ）前記物体が移動したとき、前記第１の磁石と前記第
２の磁石の磁界を感知するための、前記エアギャップに
位置決めされた磁束センサー５７５とを備え、 前記磁束センサーは、前記磁界の強さに比例しまた前記
物体の位置を示す電気信号を発生させることを特徴とす
るポジションセンサー。 - 【請求項１０】 請求項９に記載のポジションセンサー
において、 磁気ギャップ５８１、５８２が、前記磁石領域の前記薄
い端の間に配置され、前記磁気ギャップは、前記電気信
号の線形性を増加させることを特徴とするポジションセ
ンサー。 - 【請求項１１】 請求項９に記載のポジションセンサー
において、 スぺーサー３２０が、前記第１の磁石と前記第２の磁石
の間に配置されていることを特徴とするポジションセン
サー。 - 【請求項１２】 請求項９に記載のポジションセンサー
において、 第１の極磁片３０１が前記第１の磁石に取付けられてお
り、第２の極磁片３０２が前記第２の磁石に取付けられ
ていることを特徴とするポジションセンサー。 - 【請求項１３】 請求項９に記載のポジションセンサー
において、 前記磁束センサー５７５は、ホール効果装置であること
を特徴とするポジションセンサー。 - 【請求項１４】 請求項９に記載のポジションセンサー
において、 前記エアギャップを越えて互いに対向する、前記第１の
磁石の磁石領域と前記第２の磁石の磁石領域は、同じ極
性であることを特徴とするポジションセンサー。 - 【請求項１５】 位置が感知される物体に取付けるため
のポジションセンサーであって、 ａ）前記ポジションセンサーは、第１の磁石領域３２１
と、第２の磁石領域３２３と、第３の磁石領域３２２
と、第４の磁石領域３２４とを備え、 前記磁石領域の各々は、厚い端５３１、５３３、５３
２、５３４と、薄い端５２１、５２３，５２２、５２４
とを有し、前記各々の磁石領域の厚さは、前記薄い端か
ら前記厚い端まで線形的に増加し、それによって、磁界
の強さは、前記薄い端から前記厚い端へ線形的に増加
し、 前記第１の磁石領域及び前記第２の磁石領域は、前記薄
い端において互いに連結されており、 前記第３及び前記第４の領域は、前記薄い端において互
いに連結されており、 前記第１及び第２の磁石領域は、前記第３及び第４の磁
石領域と並置されており、 前記磁石領域は前記物体に取り付けられ、前記物体が移
動したとき移動可能であり、 ｂ）前記ポジションセンサーは、また、前記第１の磁石
領域及び前記第２の磁石領域と、前記第３の磁石領域及
び前記第４の磁石領域との間とに形成されるエアギャッ
プ５１６と、 ｃ）前記物体が移動したとき前記磁石領域の磁界を感知
するための、前記エアギャップに位置決めされた、磁束
センサー５７５とを備え、前記磁束センサーは、前記磁
界の強さと比例しまた前記物体の位置を示す電気信号を
発生することを特徴とするポジションセンサー。 - 【請求項１６】 請求項１５に記載のポジションセンサ
ーにおいて、 前記第１の磁石領域と前記第２の磁石領域は、反対の極
性を持つことを特徴とするポジションセンサー。 - 【請求項１７】 請求項１６に記載のポジションセンサ
ーにおいて、 前記第３の磁石領域と前記第４の磁石領域は、反対の極
性を持つことを特徴とするポジションセンサー。 - 【請求項１８】 請求項１７に記載のポジションセンサ
ーにおいて、 前記第１の磁石領域と前記第３の磁石領域は、同じ極性
を持ち、前記第２の磁石領域と前記第４の磁石領域は、
同じ極性を持つことを特徴とするポジションセンサー。 - 【請求項１９】 請求項１５に記載のポジションセンサ
ーにおいて、 磁気ギャップ５８１、５８２が、前記磁石領域の薄い端
の間に配置されており、前記磁気ギャップは、電気信号
の線形性を増加させることを特徴とするポジションセン
サー。 - 【請求項２０】 請求項１５に記載のポジションセンサ
ーにおいて、 スぺーサー３２０が、前記第１の磁石領域及び前記第２
の磁石領域と、前記第３の磁石領域及び前記第４の磁石
領域との間に配置されることを特徴とするポジションセ
ンサー。 - 【請求項２１】 請求項１５に記載のポジションセンサ
ーにおいて、 第１の磁極片３０１が、前記第１の磁石領域と前記第２
の磁石領域に取り付けられており、 第２の磁極片３０２が、前記第３の磁石領域と前記第４
の磁石領域に取り付けられていることを特徴とするポジ
ションセンサー。 - 【請求項２２】 請求項１５に記載のポジションセンサ
ーにおいて、 前記磁束センサーは、ホール効果装置であることを特徴
とするポジションセンサー。 - 【請求項２３】 請求項１５に記載のポジションセンサ
ーにおいて、 前記エアーギャプ５１６は、ダイアモンド形状であるこ
とを特徴とするポジションセンサー。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/208,296 US6211668B1 (en) | 1998-12-09 | 1998-12-09 | Magnetic position sensor having opposed tapered magnets |
| US09/208296 | 1998-12-09 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000180114A JP2000180114A (ja) | 2000-06-30 |
| JP3455706B2 true JP3455706B2 (ja) | 2003-10-14 |
Family
ID=22774058
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35009099A Expired - Lifetime JP3455706B2 (ja) | 1998-12-09 | 1999-12-09 | テーパー付きの二極の磁石を用いる非接触式のポジションセンサ |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6211668B1 (ja) |
| EP (1) | EP1008835B1 (ja) |
| JP (1) | JP3455706B2 (ja) |
| DE (1) | DE69906917T2 (ja) |
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