(57)【要約】      （修正有）【課題】ポジションセンサを、簡単な設計で正確な経路測定ができるように改良する。【解決手段】リニアポジションセンサは、永久磁石１と磁界センサ５とを有する。永久磁石１は軸方向に磁化させ、波線の磁力線によって磁界２を生成する。磁界パターンは局所磁界の大きさだけでなく方向委も変化する。磁界センサ５は、磁界の方向αによって決まる出力信号１２を生成する。永久磁石１及び磁界センサ５は、直線移動経路３に沿って互いに対して移動できる。評価回路１３が、磁界センサ５の出力信号１２を、磁界センサ５と永久磁石１との間の直線移動経路７に対応する信号に変換する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
永久磁石（１）及び磁界センサ（５）を備えるリニアポジションセンサであって、該永久磁石（１）及び磁界センサ（５）は、移動経路（３、６）に沿って互いに対し直線的に移動可能であり、前記磁界センサ（５）は、前記永久磁石（１）の磁界（２）内に配置されるリニアポジションセンサであり、
前記磁界センサ（５）は、前記磁界の方向（α）によって決まる出力信号を生成し、該磁界センサ（５）の出力信号を、前記磁界センサ（５）と前記永久磁石（１）との間の直線移動経路（７）に対応する信号に変換する評価回路（１３）が提供される、リニアポジションセンサ。
【請求項２】
前記磁界センサ（５）は、磁気抵抗素子を含むことを特徴とする、請求項１に記載のリニアポジションセンサ。
【請求項３】
前記磁界方向感受性磁界センサ（５）は、ホール効果プレートを含むことを特徴とする、請求項２に記載のリニアポジションセンサ。
【請求項４】
永久磁石（１）は、ハウジング（１３）に対し直線的に移動可能な構成要素（１６）に堅固に結合され、前記磁界センサ（５）は前記ハウジング（１３）内に固定して配置されることを特徴とする、請求項１、２又は３に記載のリニアポジションセンサ。
【請求項５】
前記永久磁石は、軸方向に磁化される中空円筒磁石であることを特徴とする、請求項４に記載のリニアポジションセンサ。
【請求項６】
前記評価回路は、計算ユニット（１１）を有することを特徴とする、請求項１乃至５のいずれか１項に記載のリニアポジションセンサ。
【請求項７】
前記評価回路はまた、増幅器（９）及びアナログ・デジタル変換器（１０）を有することを特徴とする、請求項６に記載のリニアポジションセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前文によるリニアポジションセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
ポジションセンサは、たとえば、特許文献１から既知である。この文献では、直線的に移動可能な構成要素に結合された永久磁石を、２つの強磁性固定子部分の間の主エアギャップにおいて直線的に移動させることができ、固定子部分のうちの１つは、磁界センサが配置される副エアギャップを有する。ホールタイプの磁界センサは、磁力線が磁界センサの表面に対して本質的に垂直に走り、永久磁石の移動中は磁界強度だけが変化するように、副エアギャップ内に配置される。
【０００３】
特許文献２は、ホールセンサが中心に配置され磁性管内で軸方向に移動できる測定装置を示す。磁性管は、各半分が反対の極性により横方向に磁化される。
【０００４】
特許文献３は、対称磁界を生成する永久磁石と、同様の感磁センサ素子とを有する回転移動又は並進移動を記録するセンサを示す。センサ素子は、センサ素子の感磁面の法線ベクトルが、センサ素子から永久磁石の軸に対して垂直に向いているベクトルに対して或る角度を有するように配置される。これにより、センサ素子の出力信号の非対称電圧パターンを得ることができ、それによって、移動の方向逆転を容易に記録することができる。
【０００５】
対称磁界はまた、横方向に磁化される中空円筒磁石によっても生成される。
【特許文献１】ＥＰ  ０  ５９６  ０６８  Ｂ１（ＤＥ６９  ３  ０６  ０８５  Ｔ２に対応）
【特許文献２】ＤＥ１０２１９４７３Ｂ３
【特許文献３】ＤＥ１９７０１９２７Ｃ１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の課題は、上述したタイプのポジションセンサを、簡単な設計で正確な経路測定ができるように改良することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この課題は、請求項１で述べられている特徴によって達成される。本発明の有利な実施形態及び変更形態を、従属項から推測することができる。
【０００８】
本発明の基本原理は、磁界センサが使用され、その出力信号は、その中を流れる磁界の方向によって決まる、ということである。永久磁石の磁界の方向は位置によって変化するので、磁界センサと永久磁石との間の相対位置を示す信号を、磁界の方向から結果的に、方向依存磁界センサの出力信号から生成することができる。その後、その信号を、必要に応じて、評価ユニットにより、測定されている経路に正比例する信号に変換することができる。この「後者の信号」は、たとえば、アナログ信号、デジタル信号又はパルス幅変調された信号として存在する。
【０００９】
磁界センサは、オーム抵抗が、センサを流れる電流と磁界方向との間の角度によって決まる磁歪（ｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｔｒｉｃｔｉｖｅ）素子を含むことが好ましい。
【００１０】
本発明を、図面とともに一実施形態により以下に詳細に説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１に永久磁石１が示されており、それは、軸方向に磁化され、破線の磁力線によって示される磁界２を生成する。軌道３に沿って磁界パターンを見ると、この軌道に沿って局所磁界の大きさだけでなく方向も変化することが分かる。この方向を、矢印４によって示す。ここで磁界センサ５は、この軌道３に沿って移動すると、軌道３の長手方向の位置の関数として矢印４に対応する異なる方向の磁力線を受け取り、この矢印は、軌道３の異なる位置における磁界の局所方向を示す。逆に、永久磁石１もまた、矢印６に沿ってこの磁界２とともに位置を変えることができ、磁界センサ５を固定するように配置することができ、それにより、矢印６の移動経路は軌道３に対して平行になる。
【００１２】
磁界センサ５は、方向依存センサ、たとえばＡＭＲセンサとして設計される。
【００１３】
図１では、磁力線２は、おおよそ楕円の形状で概略的に示されている。局所磁界方向（すなわち矢印４）と軌道３との間の角度αは、永久磁石１と磁界センサ５との間の相対移動経路７に線形に依存しないが、連続関数に従って変化することが明らかである。
【００１４】
図２は、中空円筒永久磁石１が使用されるリニアポジションセンサの原理を簡略化した形式で示しており、磁石１は、軸方向に移動可能な円筒ロッド８に締結され、その固定された磁界センサ５に対する相対位置が測定される。永久磁石１は、この場合もまた磁界２を生成する。磁界センサ５の位置におけるその大きさ及び方向は、移動経路６に沿った磁石１の位置によって決まる。磁界センサ５は、ロッド８の中心を貫通する平面において、好ましくは方向及び大きさに関して磁界２を記録する。そして、生の測定データとして２つのアナログ電圧値を得ることができ、それらは、下流の増幅段９で前処理され、アナログ・デジタル変換器１０に供給される。デジタルの数値に変換された後、計算段１１において、局所磁界方向と、所望の測定量に対するその割当て、すなわち直線状の移動経路とが確定される。計算段１１において追加の系統的補正もできる。
【００１５】
磁界センサ５、増幅器９、アナログ・デジタル変換器１０及び計算段１１を、結合して一体構成要素にすることもできる。計算段１１の信号出力１２において、求められた経路情報は信号として生成され、それは、デジタル形式で利用可能とすることができ、又はアナログ又はパルス幅変調された形式で利用可能とすることもできる。
【００１６】
上述した構成要素を共通のハウジング１３に配置することができ、矢印１４によって示すように、ロッド８を磁石１とともにハウジングに対して移動させてもよい。そして、磁界センサ５を、ハウジング１３内に固定するように配置する。
【００１７】
一例として、図３は、真空ボックス１５とともにリニア経路センサの一実施形態を示す。そのプランジャ１６は、圧力の関数として直線的に移動して、その位置又は撓みが確定される。
【００１８】
プランジャ１６は、ハウジング１３内で直線的に移動するように取り付けられ、チャンバ１７の内部において永久磁石１を支持する。永久磁石の磁界（図示せず）内に磁界センサ５がある。また、チャンバ１７には評価回路が収容され、それは、増幅器９、Ａ／Ｄ変換器１０及び計算段１１という上述した構成要素を含む。これら構成要素は、ブロック１８によって合わせて示されており、それはチャンバ１７内に配置される。
【００１９】
当業者には、本発明がいかなる形態のリニア経路センサにも適用可能であり、本明細書で説明した真空ボックスの例には限定されない、ということが明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の基本原理を説明するポジションセンサの略図である。
【図２】本発明の一実施形態によるポジションセンサの略図である。
【図３】本発明によるポジションセンサの特定の実施形態の図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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