(57)【要約】【課題】正確で、頑強で、比較的安価に実現することのできる角度位置センサを提供することである。【解決手段】軸（８）を備える強磁性リング（３）と、磁気ソース（１）と、ホール効果セル（２）と、磁束ガイド（４）とを有する角度位置センサ（５）であって、  前記磁気ソース（１）は実質的に前記リング（３）の中心に配置されており、リング（３）の軸（８）に対して垂直の磁化方向（６）に磁界を発生し、  前記ホール効果セル（２）はリング（３）の内側に、リングの中心を通過する半径方向（７）に配置されており、かつ磁化方向（６）とリング（３）の軸（８）とに対して垂直であり、当該ホール効果セル（２）は半径方向の磁界を測定し、  前記磁束ガイド（４）は、磁気ソース（１）とホール効果セル（２）との間に挿入されており、当該磁束ガイドはリングの軸を通る磁気ソースを中心回転可能である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸（８）を備える強磁性リング（３）と、磁気ソース（１）と、ホール効果セル（２）と、磁束ガイド（４）とを有する角度位置センサ（５）であって、
前記磁気ソース（１）は実質的に前記リング（３）の中心に配置されており、リング（３）の軸（８）に対して垂直の磁化方向（６）に磁界を発生し、
前記ホール効果セル（２）はリング（３）の内側に、リングの中心を通過する半径方向（７）に配置されており、かつ磁化方向（６）とリング（３）の軸（８）とに対して垂直であり、当該ホール効果セル（２）は半径方向の磁界を測定し、
前記磁束ガイド（４）は、磁気ソース（１）とホール効果セル（２）との間に挿入されており、当該磁束ガイドはリングの軸を通る磁気ソースを中心回転可能である、
ことを特徴とする角度位置センサ。
【請求項２】
磁束ガイド（４）はチューブの角度セクタの形状を有する、請求項１記載の角度位置センサ。
【請求項３】
角度セクタは１２０゜から１５０゜の範囲にある、請求項２記載の角度位置センサ。
【請求項４】
磁気ソース（１）は六角形の永久磁石である、請求項１から３までのいずれか１項記載の角度位置センサ。
【請求項５】
磁気ソース（１）は円形断面を有する円筒永久磁石であり、リング（３）を基準にして同心に配置されている、請求項１から３までのいずれか１項記載の角度位置センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無接触角度位置センサに関する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００２】
本発明の課題は、正確で、頑強で、比較的安価に実現することのできる角度位置センサを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００３】
この課題は本発明による角度位置センサにより解決される。
【０００４】
本発明の角度位置センサは、軸を備える強磁性リングと、磁気ソースと、ホール効果セルと、磁束ガイドとを有し、
前記磁気ソースは実質的に前記リングの中心に配置されており、リングの軸に対して垂直の磁化方向に磁界を発生し、
前記ホール効果セルはリングの内側に、リングの中心を通過する半径方向に配置されており、かつ磁化方向とリングの軸に対して垂直であり、当該ホール効果セルは半径方向の磁界を測定し、
前記磁束ガイドは強磁性材料からなり、磁気ソースとホール効果セルとの間に挿入されており、当該磁束ガイドはリングの軸を通る磁気ソースを中心に回転可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００５】
この角度位置センサを形成するエレメント間には接触が全くないからこのセンサは非常に頑強である。このセンサは、ホール効果セルにより発生された電圧の変化と、磁束ガイドの磁気ソース、ホール効果セルおよびリングに対する角度変位との間で良好な線形性を示す。
【０００６】
本発明によれば、線形性を改善するために磁束ガイドがチューブの角度セクタの形状を有する。
【０００７】
有利には角度セクタは１２０゜から１５０゜の範囲にある。角度セクタを１２０゜以下に縮小することにより、角度位置センサの線形性の範囲が狭まるが、セクタを１５０゜以上に増大しても角度位置センサの線形性の範囲はそれ以上上昇しない。線形性範囲は１２０゜を僅かに超えることができるだけである。
【０００８】
本発明の別の構成によれば、磁気ソースは平行六面体永久磁石である。従って線形性からの逸脱は１００゜以上にわたって数‰に維持することができる。
【０００９】
変形実施例として、磁気ソースは円形クロスセクションのシリンダ状永久磁石であり、リングを基準にして同心に配置される。線形性からの内在的逸脱は前記の実施例よりも大きいが、線形性は正弦波補正の適用によって格段に改善することができる。
【実施例】
【００１０】
図示のように角度位置センサ５は４つのエレメントを有する。すなわち磁気ソース１，ホール効果セル２，リング３、および磁束ガイドを形成する角度セクタ４である。
【００１１】
リング３とセクタ４は、磁束ガイド作用を助長するために高透磁性かつ強磁性でなければならない。有利にはこれらは履歴作用を低減するために純鉄から作製される。
【００１２】
リング３は円形であり、軸８を有する。リングの断面は基本的に矩形である。
【００１３】
図１に示された磁気ソース１は永久磁石からなり、リング３の中心に配置されている。磁気ソースの磁化方向６はリングの直径方向に配向されている。磁石１とリング３は相互に固定されている。
【００１４】
ホール効果セル２はリングの半径に沿って配置されており、磁化方向６に対して垂直に配向されている。ホール効果セルはリング３に接近する半径方向磁界を検出し、リングに対して固定されている。セル２からの出力電圧は、これを通過する磁束に比例する。
【００１５】
セクタ４は磁石１とセル２との間に配置されている。セクタは約１４０°の角度を越えて伸長しており、他のエレメントに対しリング３の軸を中心に回転可能である。セクタは半径方向に、２つのシリンダ状半径表面の間で伸長しており、チューブの一部の形状を有する。
【００１６】
セクタ４は磁束を磁石１からリング３に向かって案内する。セクタが捕獲する磁束の量はその位置に依存する。
【００１７】
図２はセクタ４の中央位置を示す。すなわちセクタの中心が半径７上にある。この位置でセクタは磁石の２極間で磁気的短絡を形成する。すなわち非常に僅かな磁束しかリング内を通過せず、セル２により観察される磁束はゼロである。
【００１８】
図３は、セクタが３０゜だけ回転した中間位置を示す。セクタ４は磁石１により形成された磁束の一部を捕獲し、これをリング３に均一に向ける。セル２は中程度の磁束を観察する。
【００１９】
セクタ４が連続して回転すると、セル２により走査される磁界は線形に増大する。セクタは磁極の一方をさらに大きくカバーし、従ってより多くの磁束を捕獲する。図４に示された位置では、セクタは極のすべてを実質的にカバーし、従ってセル２により走査される磁束は最大である。ここでセクタ４は７０゜回転している。
【００２０】
磁束はセクタとリングとの間で均一であるから、セル２の位置は非常に正確である必要はない。
【００２１】
図５の実施例は図１の実施例とは、磁気ソースがディスク形状の円筒磁石１からなり、リング３の中心に同心に配置されている点で異なる。磁石は同じ磁化方向６に沿って磁化されている。セル２により発生される信号の変化はここでは正弦波状である。正弦波成分を除去処理すると、図１に示した実施例と同等の信号線形性が同じ回転振幅を以て達成される。
【００２２】
本発明は上記の実施例に限定されるものではない。電磁石を永久磁石の代わりに磁気ソースとして使用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明による角度位置センサの斜視図である。
【００２４】
【図２】異なる位置での角度位置センサの磁束線を示す図である。
【００２５】
【図３】異なる位置での角度位置センサの磁束線を示す図である。
【００２６】
【図４】異なる位置での角度位置センサの磁束線を示す図である。
【００２７】
【図５】別の実施例の平面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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