(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の回転ホイールを含む回転シャフトと、前記回転ホイールそれぞれに対して１つずつの複数の符号化ユニットと、前記符号化ユニットそれぞれに対して磁場バイアスを印加するための１つまたは複数の永久磁石とを備え、
前記符号化ユニットそれぞれはさらに、構造変化部を有することによって透磁性が前記回転シャフトを中心とした位置に応じて変化する構造である透磁性エンコーダディスクと、前記透磁性エンコーダディスクの透磁性を検出して、前記透磁性エンコーダディスクの位置を特徴付ける信号を出力するのに使用される同じ平面内の複数の磁気センサを備える磁気センサユニットとを備え、
前記１つまたは複数の永久磁石は、少なくとも１つのリング状永久磁石もしくは円形に配置された複数の永久磁石を含み、前記複数の磁気センサに対する前記少なくとも１つのリング状永久磁石もしくは円形に配置された複数の永久磁石の角度対称性によって、前記透磁性エンコーダディスクが回転した時の前記複数の磁気センサにおける磁場変化が、構造変化部によってのみ引き起こされ、
前記センサ面は前記回転シャフト軸に垂直であり、前記透磁性エンコーダディスクもしくは前記磁気センサユニットのいずれかは前記ホイールと共に回転し、他方は固定状態であり、前記符号化ユニットの出力は対応する前記ホイールの回転位置を特徴付ける、
磁気式アブソリュートロータリエンコーダ。
【請求項２】
前記１つまたは複数の永久磁石および前記磁気エンコーダディスクは、それぞれ回転シャフト軸に平行に整列した磁化方向を有し、前記磁気センサそれぞれの検出軸は、前記回転シャフト軸に向かう半径方向に対してほぼ平行である、請求項１に記載の磁気式アブソリュートロータリエンコーダ。
【請求項３】
前記磁気センサユニットそれぞれは、４個もしくは５個の磁気抵抗センサを備え、前記ホイールそれぞれに対して１０個の回転位置が指定される、請求項１に記載の磁気式アブソリュートロータリエンコーダ。
【請求項４】
前記１つまたは複数の永久磁石は、前記符号化ユニットそれぞれに対して配置される、請求項１に記載の磁気式アブソリュートロータリエンコーダ。
【請求項５】
前記１つまたは複数の永久磁石はそれぞれ、前記各符号化ユニットに磁気バイアスを印加する、請求項１に記載の磁気式アブソリュートロータリエンコーダ。
【請求項６】
前記符号化ユニットはそれぞれ、軟質強磁性材料から成る磁束遮蔽装置を備える、請求項１に記載の磁気式アブソリュートロータリエンコーダ。
【請求項７】
前記透磁性エンコーダディスクの前記構造変化部は、前記透磁性エンコーダディスクに切り込まれた少なくとも１つのスロットを含む、請求項１に記載の磁気式アブソリュートロータリエンコーダ。
【請求項８】
前記透磁性エンコーダディスクの前記構造変化部は、前記透磁性エンコーダディスク内に形成された少なくとも１つのバンプおよび／またはタブを含む、請求項１に記載の磁気式アブソリュートロータリエンコーダ。
【請求項９】
前記１つまたは複数の永久磁石は、バリウムフェライト、コバルトフェライト、ネオジム鉄ボロン、もしくはフェライトから成る、請求項１に記載の磁気式アブソリュートロータリエンコーダ。
【請求項１０】
前記透磁性エンコーダディスクは、ニッケル鉄合金、軟鉄、高透磁性合金、軟鋼、もしくはソフトフェライトから選択された材料から成る、請求項１に記載の磁気式アブソリュートロータリエンコーダ。
【請求項１１】
前記符号化ユニットそれぞれに対して、前記透磁性エンコーダディスクと前記磁気センサユニットとの間にギャップがあり、ギャップの最小サイズは０．１〜４ｍｍである、請求項１に記載の磁気式アブソリュートロータリエンコーダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロータリエンコーダに関する。特に、本発明は、改良型磁気式アブソリュートロータリエンコーダに関する。
【背景技術】
【０００２】
既存のエンコーダは、自動需給計器読み取り、もしくは全流量が長期間にわたって遠隔地で監視される必要のある任意の用途で使用することができる。このようなエンコーダは、ガスもしくは液体の累積流量を測定するために回転ホイールを利用する任意の装置の中に含まれうる。上述の計器では、ホイールの総回転数が計器を通る総流量を示す。光学的接触、電気的接触、もしくは誘導メカニズムを含む一般的なエンコーダを使用する場合もある。アブソリュートロータリエンコーダは、ロータリエンコーダの一部であり、ホイールの運動によって生じるパルスを監視および計数せずに、いつでもそれぞれのホイールの回転位置に関する情報を提供する。これらのエンコーダは、典型的には、回転ホイールを含み、ホイール位置を適切に出力することができる。多くの可能な計数方法があるが、それぞれのホイールの回転は典型的には１０個の数字を表し、例えば、エンコーダホイールには０〜９の番号を付けることができる。これらのエンコーダは、電子出力以外に、視覚的読み取りを行うことも可能である。一般的なエンコーダは少なくとも１つのホイールで構成されており、数十年にもわたって計数が必要になるような記録時間が長い場合には、それ以上のホイールが必要になる。これらのマルチホイール構造では、１組のホイールのうちの第１のホイールが１回転することで、第２のホイールを０．１回転させるが、異なる比を使用してもよい。マルチホイール計器内では、一般に、第１のホイールを除いて、前のホイールＮの１回転が次のホイールＮ＋１を０．１回転させる。したがって、このような構造のマルチホイールアセンブリは、数十年にもわたって読み取りを記録することができる。
【０００３】
当分野では、光透過式、光反射式、電気接触式のような他のエンコーダ技術も周知である。光学的方法の場合、埃や光害の問題、および光源と光検出器の両方に電子部品が必要であるためにコスト高になるという問題がある。電気接触式エンコーダの場合、時間の経過と共に摩耗するにつれて信頼性が低下してしまうという問題がある。当分野では、交流磁化を有する磁性ターゲットおよび誘導検出器のような他の磁気式エンコーダ技術も周知である。磁性ターゲットは、よりコスト高であり、物質に永久磁化を印加する能力により、物理的な精度は制限される。
【０００４】
上述の欠点を克服するために、より低コストで、より単純設計であり、より精度の高い磁気ディスクを備えた改良型の本発明は、流量計測の業界にとって有益となるであろう。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、先行技術の上述の問題を克服し、改良型の電子磁気式アブソリュートロータリエンコーダ技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
特定の技術的改良点は、（１）永久磁石エンコーダホイールの代わりに特定の形状の透磁性の「軟質」の磁性材料を使用すること、（２）磁気転移付近の出力ノイズを低減する磁気スイッチ回路を追加すること、（３）隣接するホイール間の磁気「クロストーク」を低減する任意の強磁性磁束遮蔽装置を含むこと、（４）検出軸の面内のディスク付近のモデル化され測定された磁場値に従って、エンコーダディスク形状設計を最適化すること、および（５）１０個の異なる回転位置を複合化するための４個および５個のセンサ設計を含むことである。
【０００７】
上述の技術的目標を達成するために、本発明は、以下の技術スキームによって達成される。
【０００８】
磁気式ロータリエンコーダは、
回転シャフトと、
回転シャフト上の複数のホイールと、
複数のホイールのそれぞれに対して１つずつの複数の符号化ユニットと、
それぞれの符号化ユニットに対して、バイアス磁場を印加するための１つまたは複数の永久磁石とを備える。
【０００９】
それぞれの符号化ユニットは、
透磁性ディスク構造体であって、ディスクの透磁性は回転シャフトを中心としたディスクの回転角に応じて変化するディスク構造体と、
エンコーダディスクの透磁性を検出するために同じ平面に配置されることによって、エンコーダディスクの位置を特徴付ける信号を出力する複数の磁気センサユニットとを備え、回転シャフトの軸はセンサの面に垂直である。
【００１０】
透磁性エンコーダディスクもしくはセンサユニットのいずれかはホイールと共に回転するが、他方は固定状態である。
【００１１】
それぞれのセンサユニットの出力信号は、それぞれの対応するホイールの回転位置を特徴付ける。
【００１２】
好ましくは、１つまたは複数の永久磁石アセンブリおよび磁気エンコーダディスクは、それぞれ回転軸に平行に整列した磁化方向を有し、磁気センサそれぞれの検出軸は、回転軸からの半径方向に対してほぼ平行である。
【００１３】
好ましくは、それぞれのセンサユニットは、それぞれのホイールの１０個の回転位置を検知するために、４個もしくは５個の磁気抵抗センサを備える。
【００１４】
好ましくは、磁気式ロータリエンコーダは、複数の永久磁石アセンブリを含み、符号化ユニットそれぞれに対して１つの永久磁石アセンブリを含む。
【００１５】
好ましくは、磁気式ロータリエンコーダは、磁気バイアスを付与するためにそれぞれのエンコーダに対して別個の永久磁石を備える。
【００１６】
好ましくは、永久磁石アセンブリは、少なくとも１つのリング状永久磁石もしくは円形に配置された複数の永久磁石を含む。
【００１７】
好ましくは、各符号化ユニットはさらに、軟質強磁性材料から成る磁束遮蔽手段を備える。
【００１８】
好ましくは、透磁性エンコーダディスク構造体は、少なくとも１つのスロットを含む。
【００１９】
好ましくは、透磁性エンコーダディスク構造体は、少なくとも１つのバンプおよび／または１つのタブを含む。
【００２０】
好ましくは、永久磁石アセンブリは、フェライト、バリウムフェライト、コバルトフェライトもしくはＮｄＦｅＢの群から選択された材料から成る。
【００２１】
好ましくは、透磁性エンコーダディスクは、ニッケル鉄合金、軟鉄、高透磁性合金、軟鋼、もしくはソフトフェライトから選択された材料から成る。
【００２２】
好ましくは、それぞれの符号化ユニットにおいて、透磁性エンコーダディスクと磁気センサユニットとの間に０．１〜４ｍｍのギャップが存在する。
【００２３】
本発明に従って、より低コストで、より単純な設計であり、より精度の高い磁気式ロータリエンコーダが得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１Ａ】マルチホイール式ロータリエンコーダアセンブリの各ホイールの磁石の端面図である。
【図１Ｂ】マルチホイール式ロータリエンコーダアセンブリの正面図である。
【図１Ｃ】マルチホイール式ロータリエンコーダアセンブリの各ホイールの磁石の端面図である。
【図１Ｄ】マルチホイール式ロータリエンコーダアセンブリの各ホイールの磁石の端面図である。
【図２Ａ】共用磁石を有する第２の代替形態の磁石配置のマルチホイール式ロータリエンコーダアセンブリの端面図である。
【図２Ｂ】共用磁石を有する第２の代替形態の磁石配置のマルチホイール式ロータリエンコーダアセンブリの正面図である。
【図２Ｃ】共用磁石を有する第２の代替形態の磁石配置のマルチホイール式ロータリエンコーダアセンブリの端面図である。
【図２Ｄ】共用磁石を有する第２の代替形態の磁石配置のマルチホイール式ロータリエンコーダアセンブリの端面図である。
【図２Ｅ】共用磁石を有する第２の代替形態の磁石配置のマルチホイール式ロータリエンコーダアセンブリの端面図である。
【図３Ａ】第３の実施形態の磁気式ロータリエンコーダアセンブリの符号化ユニットの概略図である。
【図３Ｂ】第３の実施形態の磁気式ロータリエンコーダアセンブリの符号化ユニットの概略図である。
【図４Ａ】第４の実施形態の磁気式ロータリエンコーダアセンブリの符号化ユニットの概略図である。
【図４Ｂ】第４の実施形態の磁気式ロータリエンコーダアセンブリの符号化ユニットの概略図である。
【図５Ａ】第５の実施形態の磁気式ロータリエンコーダアセンブリの符号化ユニットの概略図である。
【図５Ｂ】第５の実施形態の磁気式ロータリエンコーダアセンブリの符号化ユニットの概略図である。
【図６Ａ】第７の実施形態の磁気式ロータリエンコーダアセンブリの符号化ユニットの概略図である。
【図６Ｂ】第７の実施形態の磁気式ロータリエンコーダアセンブリの符号化ユニットの概略図である。
【図７Ａ】第７の実施形態の磁気式ロータリエンコーダアセンブリの符号化ユニットの実施例を示した図である。
【図７Ｂ】第７の実施形態の磁気式ロータリエンコーダアセンブリの符号化ユニットの実施例を示した図である。
【図７Ｃ】第７の実施形態の磁気式ロータリエンコーダアセンブリの符号化ユニットの実施例を示した図である。
【図８Ａ】第７の実施形態の磁気式ロータリエンコーダアセンブリの応答曲線を示した図である。
【図８Ｂ】第７の実施形態の磁気式ロータリエンコーダアセンブリの応答曲線を示した図である。
【図９Ａ】第８の実施形態の磁気式ロータリエンコーダアセンブリの符号化ユニットの概略図である。
【図９Ｂ】第８の実施形態の磁気式ロータリエンコーダアセンブリの符号化ユニットの概略図である。
【図１０Ａ】第８の実施形態の磁気式ロータリエンコーダアセンブリの符号化ユニットの実施例を示した図である。
【図１０Ｂ】第８の実施形態の磁気式ロータリエンコーダアセンブリの符号化ユニットの実施例を示した図である。
【図１０Ｃ】第８の実施形態の磁気式ロータリエンコーダアセンブリの符号化ユニットの実施例を示した図である。
【図１１Ａ】第８の実施形態の磁気式ロータリエンコーダアセンブリの応答曲線を示した図である。
【図１１Ｂ】第８の実施形態の磁気式ロータリエンコーダアセンブリの応答曲線を示した図である。
【図１２】穴、タブ、および隆起領域を有する透磁性ディスクを示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
添付図面および好適な実施例を参照しながら、本発明について詳細に説明する。図面において、同一もしくは同様の参照番号は、同一もしくは同様の部品を示すものとする。
【００２６】
図１Ａ〜１Ｄは、本発明のマルチターンエンコーダの構造を示した図であり、５個のホイールの異なる斜視図である。図１のロータリエンコーダは、回転軸１０７と、回転軸１０７を中心とした５個の回転ホイール１０１、１０２、１０３、１０４、１０５（符号化ユニット１つに対して１つのホイール）と、符号化ユニットそれぞれに対して磁気バイアスを付与するための１つまたは複数の永久磁石１１４と含む。ロータリエンコーダは、回転部分と固定部分とを備え、回転部分は、回転軸上でホイールと共に回転する時の外部トルクの影響下でエンコーダディスクを支持することができ、堅固に固定される固定部分は、回転軸を中心として回転しないが、取り付けブラケットによって支持される。それぞれの符号化ユニットは、透磁性エンコーダディスク１１０とセンサアセンブリ１１７とを含む。透磁性エンコーダディスク１１０は、特有の形状を有し、センサアセンブリ１１７の検出面に対して回転することができるように組み立てられる。エンコーダディスク１１０に磁気バイアスを印加するために、磁気センサを飽和させないように適切な永久磁石１１４が選択される。ヒステリシス磁気スイッチがプリント基板（ＰＣＢ）１１２上に配置され、スイッチの出力信号は、回転磁場の遷移領域が電子出力のノイズを発生させないように２つの安定状態を示す。エンコーダディスクの透磁性構造体１１０は、透磁性が回転軸１０７を中心とした回転位置に応じて変化するように設計される。ホイール内のエンコーダディスク１１０には、回転軸を中心とした選択位置に対応する複数の位置が設定される。回転角に対応した上記位置それぞれにおいて、透磁性エンコーダディスク１１０は、センサユニット内の複数の磁場センサ上で固有の磁場形状を形成するような形状を有する。センサユニット１１７は、回転軸１０７に垂直な同じ平面内に複数の磁場センサ１１６の組を含む。透磁性エンコーダディスクがセンサアセンブリ１１７に対して回転すると、透磁性エンコーダディスクがセンサアセンブリ上でさまざまな磁場を引き起こし、センサの出力信号がエンコーダディスクの位置を特徴付ける。エンコーダディスクおよびセンサ部品の角度位置を使用してデジタル符号を生成し、磁気センサの出力符号がホイールの角度位置を表す。それぞれの符号化ユニットの出力の測定信号は、対応するホイールの角度位置の測定値を生成する。
【００２７】
アセンブリ全体は、最も右側のホイール１０１が回転した総回転数を視覚的および電子的に記録する。視覚的記録は、それぞれのホイールの最上位の数字から読み取られる。したがって、現在の読み取りは、００，０１９回転である。これは、最も右側のホイール１０１がすでに１回転しており、２回転目がもうすぐ終わるということを意味している。最も右側のホイール１０１に、１０進数で表した場合の１桁分である「１００」を付与するものとする。右から２番目のホイール１０２は、「１０１」とする。右から３番目のホイール１０３は、「１０２」とする。右から４番目のホイール１０４は、「１０３」とする。右から５番目のホイール１０５は、「１０４」とする。
【００２８】
ホイール１０２の動作は、ホイール１０１の動作と１０：１の比率で連動する。これは、１０１ホイール１０２が１回転するごとに、１００ホイール１０１が１０回転することを意味する。同様に、１０２  ホイール１０３が１回転するごとに、１０１ホイール１０２が１０回転することを意味する。より詳細には、１０ｎ＋１が１回転するごとに、１０ｎホイールが１０回転することを意味する。この図は、５個のホイールエンコーダを示しているが、同様の説明を任意の数のホイールを有するエンコーダに対して容易に適用できる。
【００２９】
実施例１
本発明の好適な実施形態の第１の実施例は、符号化ユニットそれぞれに対して１つの永久磁石を有する。
【００３０】
図１に示されているように、それぞれのロータは対応する永久磁石数を有する、すなわち、それぞれの符号化ユニットは永久磁石に対応している。図１Ａは、ロータリエンコーダデバイス１００の側面図である図１Ｂとして右側に示された５個のホイールの端面図である。ホイールの２つの部品を見やすくするために、ホイールは図１Ｃおよび図１Ｄに示されている２つの部品に分解されている。この実施形態では、図１Ｃに示されている部品は固定部分であり、図１Ｄに示されている部品は回転部分である。ホイール１０１、１０２、１０３、１０４、１０５の全ては、回転軸１０７と同軸のシャフト１０６上で回転する。透磁性ディスク１１０は、透磁性ディスク１１０とホイール１０１が共に軸１０７を中心として回転するように、ホイール１０１に取り付けられる。磁石１１４は、回転せずに、外側支持体に固定されるように取り付けられる。プリント基板（ＰＣＢ）１１２も固定される。５個の磁気センサ１１６．１、１１６．２、１１６．３、１１６．４、１１６．５は、センサ１１６と電気的に相互接続するＰＣＢ１１２に物理的に取り付けられる。ＰＣＢ１１２とセンサ１１６とを組み合わせたものは、センサユニット１１７と呼ばれる。センサユニット１１７は、固定磁石１１４と一体となって、固定アセンブリ１２２を形成する。
【００３１】
ディスク１１０は、構造変化部１１３を有する。この構造変化部は、軟質の透磁性ディスク１１０内に形成された幾何学的に異なるパターンの部分である。この変化部は、ディスクが軸１０７を中心として回転する時に隣接するセンサによって測定される磁場に変化をもたらすために設けられる。変化部は、本発明が適切に機能するために特徴的かつ正確なものでなければならない。変化部は、１０個の角回転位置それぞれにおいて５個のセンサに固有の磁場を印加するように形成されなければならない。以降の図で、磁気式符号化設計についてさらに詳細に説明する。ディスク１１０およびホイール１０１は、一体となって回転アセンブリ１２１を形成する。このアセンブリは、矢印１１８で示されたホイールの回転の角度方向に、軸１０７を中心として回転する。
【００３２】
実施例２
磁気式ロータリエンコーダの好適な実施例２は、２つのホイールによって共有される永久磁石を備える。
【００３３】
図２には、固定磁石１１４の異なる配置が示されている。図２の左上は、右上の側面図で示された５個のホイールのアセンブリの端面図である。端面図は、ホイールの部品を明確により見やすくするために、図２の下半分に示された３つの部品に分解されている。図２の左下および右下の図は、固定されるホイールの２つの部分を有し、中央下の図は回転部分を有する。この場合、２つのセンサアセンブリ１１７によって、磁石１１４のうちの１つからの磁場が検知される。このことにより、マルチホイールアセンブリのスペースおよびコストが節約される。この構造では、磁石１１４は別の固定アセンブリ１２３の唯一の構成要素である。回転アセンブリ１２１は、図１に示されているのと同じ構造である。センサアセンブリ１１７は、固定アセンブリ１２２’を形成する。
【００３４】
マルチホイール磁気式ロータリエンコーダでは、この実施形態で使用される構造によりスペースおよびコストが節約される。
【００３５】
この実施形態に使用される構造は、他の実施形態と共に使用されてもよい。
【００３６】
実施例３
磁気式ロータリエンコーダの好適な実施例３では、図３に示されているように、磁石はホイール上に配置され、エンコーダディスクは回転軸を中心としてロータと共に回転することができ、センサユニットは５個のセンサを備える。
【００３７】
図３Ａは、符号化ユニットの右側面図であり、図３Ｂは、図３Ａの方向Ａに沿った断面図である。ＰＣＢ１１２は、他の構成要素がよりはっきりと見えるように、左の図では輪郭のみが描かれている。この構造では、磁石１１４はホイール１０１上でディスク１１０に近接して、もしくは接触して配置され、これらの構成要素は軸１０７を中心として一体となって回転する。ＰＣＢ１１２は、図３では、長方形形状で示されている。ＰＣＢ１１２は、機械的接続手段で設計される場合、ホイールアセンブリの構造的支持体としての機能を果たすことができ、さらに、センサ１１６．１〜１１６．５の電気接続部となる。
【００３８】
センサ１１６の能動素子は、ＰＣＢ１１２から最も離れた表面付近にある。能動素子は、回転軸に垂直な方向に感知できる。それぞれのセンサの検出素子を通り、検出軸に平行な面は、検出面１２４と呼ばれる。それぞれのセンサの検出軸は、この図の半径方向（それぞれのセンサの短い辺の方向に対応する）に平行になるように設計される。この規則は、この技術的説明の残りの部分全体にわたって使用される。
【００３９】
この実施形態の磁石１１４は、図１および図２に示されているリング状磁石と同様の形状である。磁石１１４の磁化ベクトル１８４の向きは、回転軸１０７にほぼ平行であり、磁石１１４本体内で名目上均一である。磁石１１４からの漂遊磁場も、回転軸１０７にほぼ平行である。透磁性エンコーダディスク１１０は、表面が検出面１２４に平行なディスク面１２５内にあるように回転する。これら２つの面１２４、１２５は、互いから設計間隔だけ機械的に離間して設定される。面１２４と面１２５との間のこのスペースは、Ｇａｐと呼ばれ、Ｇ１２６で示された設計間隔を有する。この１つの大きなリング状磁石設計により、５個のセンサそれぞれにおける磁石による磁場効果は、角度位置に関係なく等しくなる。このことは、センサ１１６に対するリング状磁石１１４の角度対称性を見ると理解できる。ディスク１１０が回転した時のセンサにおける磁場変化はどれも、変化部１１３によってのみ引き起こされる。
【００４０】
永久磁石１１４のいくつかの可能な材料は、バリウムフェライト、コバルトフェライト、ネオジム鉄ボロン、フェライト、および飽和磁場が除去された後に大きな磁化を保持する任意の他の一般的な永久磁石材料を含み、磁化を飽和させるのに比較的大きな磁場が必要である。透磁性エンコーダディスク１１０のいくつかの可能な材料は、パーマロイ、軟鉄、ミューメタル、軟鋼、ソフトフェライトである。ここで、「磁気的に軟らかい」とは、飽和磁化に比べて残留正味磁化が非常に小さいという意味であり、つまり、比較的小さい磁場は磁化を飽和する。
【００４１】
実施例４
図４には、固定アセンブリに５個の小さい永久磁石と５個のセンサとを含む第４の実施形態が示されている。図４Ａは、第４の実施形態の符号化ユニットの右側面図であり、図４Ｂは、図４Ａの方向Ａに沿った断面図である。機械的支持体１３１は、他の構成要素がよりはっきりと見えるように、左の図では輪郭のみが描かれている。さらに輪郭のみが描かれているのは、５個の小さい永久磁石１１４．１、１１４．２、１１４．３、１１４．４、１１４．５、およびＰＣＢ１１２である。この構造では、小さい円板磁石１１４．１〜１１４．５は、機械的支持体１３１上に配置され、対称軸が回転軸１０７に平行であり、対応センサ１１６．１〜１１６．５の１つを通るように配置される。磁石１１４およびセンサ１１６は共に、機械的に固定されたアセンブリ上にある。この図では、ＰＣＢ１１２は円形である。ＰＣＢ１１２は、センサ１１６．１〜１１６．５の電気接続部となり、機械的支持体１３１に構造的に取り付けられて、機械的支持体１３１によって支持される。
【００４２】
この実施例の検出アセンブリ設計は、上述の実施例３と同じである。センサ１１６．１〜１１６．５の能動素子は、ＰＣＢ１１２から最も離れた表面付近にある。能動素子は、ＰＣＢに平行な面内で感知できる。それぞれのセンサの検出素子を通り、検出軸にほぼ平行な面は、検出面１２４と呼ばれる。それぞれのセンサの検出軸は、この図の半径方向（それぞれのセンサの短い辺の方向に対応する）に平行になるように設計される。センサに最も近いディスク表面は、ディスク面１２５内にある。面１２４と面１２５との間のスペースは、ギャップ（Ｇａｐ）と呼ばれ、Ｇ１２６で示された設計間隔を有する。
【００４３】
この実施例の永久磁石バイアス設計では、図１および図２で示されているリング状磁石とは複数の異なる点がある。磁石１１４．１、１１４．２、１１４．３、１１４．４、１１４．５それぞれの磁化ベクトル１８４．１、１８４．２、１８４．３、１８４．４、１８４．５の向きは、回転軸１０７に平行であり、磁石１１４．１〜１１４．５の本体内で名目上均一である。磁石１１４．１〜１１４．５からの漂遊磁場も大部分は回転軸１０７に平行であるが、磁場のある程度の湾曲は避けられない。透磁性エンコーダディスク１１０は、表面が検出面１２４に平行なディスク面１２５内にあるように回転する。これら２つの面１２４、１２５は、互いから設計間隔Ｇ１２６だけ機械的に離間して設定される。この５個の小さい磁石のバイアス設計により、磁石１１４．１〜１１４．５は固定センサアセンブリ１１７に堅固に取り付けられるので、５個のセンサそれぞれにおける永久磁石からの磁場効果は、角度位置に関係なく等しくなる。ディスク１１０が回転した時のセンサにおける磁場変化はどれも、変化部１１３によってのみ引き起こされる。
【００４４】
この磁石バイアス設計は、Ｇａｐ１２６の外側にバイアス磁石１１４．１〜１１４．５を有するが、バイアス磁石１１４．１〜１１４．５は、実施例３のようにディスク１１０の裏側にあるのではなく、センサ１１６．１〜１１６．５の裏側にある。
【００４５】
この実施例４の磁石材料およびディスク材料の選択肢は、実施例３の場合と同じである。この実施形態では、センサそれぞれに対して１つの小さい永久磁石、すなわち、５個の永久磁石と、５個のセンサとがある。原理上は、この解決策は、任意の数のセンサと永久磁石に適用できる。後述する実施形態は４個の永久磁石と４個のセンサとを使用する。
【００４６】
実施例５
固定部分上の４個のセンサと、回転ホイール上の大きなリング状磁石とを含む第５の実施形態が図５に示されている。図５Ａは、第５の実施形態の符号化ユニットの右側面図であり、図５Ｂは、図５Ａの方向Ａに沿った断面図である。この実施例の顕著な特徴は、任意の磁束遮蔽板１３３を備えること、４個のセンサ１１６．６〜１１６．９のみを使用すること、実施例３と比べてリング状磁石をディスク１１０から離すことである。ＰＣＢ１１２は、この図では円形で示されている。ＰＣＢ１１２は、センサ１１６．６〜１１６．９の電気接続部となる。
【００４７】
この実施例の検出アセンブリ設計は、上述の実施例４の場合と同様であるが、明らかな違いは５個のセンサではなく、４個のセンサを有する点である。センサ１１６．６〜１１６．９の能動素子は、ＰＣＢ１１２から最も離れた表面付近にある。能動素子は、ＰＣＢに平行な面内で感知できる。それぞれのセンサの検出素子を通り、検出軸に平行な面は、検出面１２４と呼ばれる。それぞれのセンサの検出軸は、この図の半径方向（それぞれのセンサの短い辺の方向に対応する）に平行になるように設計される。センサ面に最も近いディスク表面は、ディスク面１２５内にある。面１２４と面１２５との間のスペースは、Ｇａｐと呼ばれ、Ｇ１２６で示された設計間隔を有する。
【００４８】
この設計の磁石１１４は、図１および図２に示されているリング状磁石と同様の形状である。磁石バイアス設計は、実施例３と同様である。磁石１１４の磁化ベクトル１８４の向きは、回転軸１０７に平行であり、磁石１１４本体内で名目上均一である。磁石１１４からの漂遊磁場も大部分は回転軸１０７に平行であるが、磁力線のある程度の湾曲は避けられない。透磁性エンコーダディスク１１０は、表面が検出面１２４に平行なディスク面１２５内にあるように回転する。これら２つの面１２４、１２５は、互いから設計間隔だけ機械的に離間して設定される。この１つの大きなリング状磁石設計により、４個のセンサ１１６．６〜１１６．９それぞれにおける磁石による磁場効果は、角度位置に関係なく等しくなる。このことは、センサ１１６．６〜１１６．９に対するリング状磁石１１４の角度対称性を見ると理解できる。ディスク１１０が回転した時のセンサにおける磁場変化はどれも、変化部１１３によってのみ引き起こされる。
【００４９】
この実施例の別の特徴は、磁束遮蔽板１３３である。遮蔽版は、ディスク１１０に使用されるのと同じ軟質磁性材料から成るが、必ずしも同じとは限らない。遮蔽版１３３は、バイアス磁石１１４の裏面から発生する磁束の磁気抵抗路を低減するために設置される。裏面はＧａｐ１２６から最も離れた面である。この磁束遮蔽は、アセンブリの他のホイール（１０２以降のホイール）に存在する漂遊磁場を低減する、外部磁場を含む他の磁場源による磁気干渉を低減する、磁束を磁石１１４から所望の領域に伝達する効率を高めるという機能を果たす。
【００５０】
この実施例５の磁石材料およびディスク材料の選択肢は、実施例３の場合と同じである。磁束遮蔽版１３３の材料の選択肢は、軟質透磁性ディスク１１０の材料の選択肢と同じである。
【００５１】
この特定の実施形態の特徴は、他の実施形態と共に使用されてもよい。
【００５２】
実施例６
この実施例６では、固定装置は４個のセンサと４個の小さい永久磁石とを有する。この実施形態は、図４および図５に示されている実施形態を１つの設計に組み合わせたものであるので、図示されていない。この実施形態は、図５Ａに示されているのと同じセンサ位置（すなわち、１１６．６〜１１６．９）であって、回転軸１０７を中心とした同じ角度位置を有するセンサ位置を使用する。４個の小さい永久磁石は、図４Ａおよび図４Ｂの永久磁石と同様に位置決めされる。図４に示されているように、小さい永久磁石１１４．１〜１１４．５は、センサ１１６．１〜１１６．５の対応する中心に対してそれぞれ中心合わせしてブラケット１３１の背面に設置される。この設計を本実施例に適した形にするためには、４個の小さい永久磁石それぞれの中心の位置を４個のセンサ１１６．６〜１１６．９それぞれの中心の位置と同じにしなければならない。簡単に言うと、この実施形態では、大きなリング状磁石１１４がない。
【００５３】
以下の２つの実施例７および実施例８は、磁気バイアス設計および磁気式符号化設計をより詳細に示している。実施例７は、図６、図７、および図８の５個のセンサ設計を示しており、実施例８は、図９、図１０、図１１の４個のセンサ設計を示している。
【００５４】
実施例７
図６Ａおよび図６Ｂは、ディスク１１０、磁石１１４、およびセンサ１１６．１〜１１６．５の右側面図および断面図である。これらの図は、磁気バイアス設計と磁気式符号化設計、および磁気センサの位置および向きをこれらの設計に関連付ける方法を説明するためのものである。図６Ｂに示されている断面Ｄは、図６Ａを切断したものである。下の水平軸Ｒは、上の図のθ＝０°とθ＝１８０°を通る線で切断されたものである。図６Ｂの垂直軸Ｚは、図６Ａの回転軸１０７に沿った上の図における面外方向である。
【００５５】
図６Ａには、半径方向の複数の重要な値が示されている。ディスク１１０は、内径１６６ＲＤＩおよび外径１６７ＲＤＯを有する。リング状磁石１１４は、内径１６４ＲＭＩおよび外径１６５ＲＭＯを有する。変化部１１３．１および１１３．２は、内径１６２ＲＶＩおよび外径１６３ＲＶＯを有する。破線円１９０Ｔｒａｃｋは、半径ＲＴｒａｃｋ１６１を有する。Ｔｒａｃｋ１９０は、リング状磁石１１４とディスク１１０の半径方向に対称な円を表した理論上の表示である。ＲＴｒａｃｋ１６１は、１６６ＲＤＩと１６７ＲＤＯのちょうど中間および１６２ＲＶＩと１６３ＲＶＯのちょうど中間になる。この対称性は、設計の機能に必要なものではないが、この対称性を利用することで、上述の対象物付近の磁場の説明および理解が容易になる。
【００５６】
磁石バイアス設計は、図６Ｂに示されている。磁石１１４は、Ｚ軸に平行な磁化の向き１８４と回転軸１０７とを有する永久磁石である。この向きは、磁石１１４本体内の実線矢印で示されている。磁気ディスク１１０は、「軟質磁性材料」である、すなわち、外部磁場が印加された場合に内部磁化が大きくなる。ディスク１１０の内部磁化は、ディスク磁化１８２とし、ディスク本体内の白抜き矢印で示されている。再び図を参照すると、θ＝０°の位置には、センサ１１６．１およびディスク１１０の変化部１１３．１があることがわかる。θ＝１８０°の位置には、センサも変化部もないことがわかる。これらの違いは、下の図に示されている。
【００５７】
近傍の平行板による大きな振幅の磁場の存在下での軟質強磁性板の挙動は、当分野で周知である。ディスク１１０の磁化１８２は、磁石１１４の磁化１８４に平行である。この２つの磁化平行板間の磁場１８１’も磁化１８４に平行である。これは、これらの平行板が半径方向寸法に比べて互いに接近して配置されている範囲で言えることである。一方が磁石１１４の縁部に近づくにつれて、磁場１８１’は不均一になり、磁石から「広がって」いく。磁石１１４の半径ＲＴｒａｃｋの位置では、磁場は均一である。この磁場１８１’の挙動は、図６Ｂの右半分に示されている。
【００５８】
一方、図６Ｂの左半分では、磁場１８１は磁石１１４とディスク１１０との間で均一でない。これは、変化部１１３．１が存在するためである。変化部１１３．１が存在することにより、右側のような平行板構造でなくなる。この場合、磁束線は、最も低い磁気抵抗の経路に従う（すなわち、最も大きな透磁性を有する材料の経路を通る）傾向がある。この経路は、下の図の左半分に示されている磁力線１８１のような経路である。明確にするために、図示されていないが、磁石１１４の底部に入り、ディスク１１０の上部から出ていく磁力線も存在することに留意されたい。これらの省略された磁力線が、永久磁石１１４によって生成される磁束ループを完成させる。
【００５９】
これらのセンサ１１６．１〜１１６．５は、配置される特定の角度において、感度軸が半径方向Ｒに平行になるように配置される。センサは、Ｚ方向およびθ方向では感度が０である。図６Ａは、それぞれのセンサが配置される角度、すなわち、感度方向を示している。  ［センサ：感度角（°）］が示されている：  ［１１６．１，０］、  ［１１６．２，７２］、  ［１１６．３，１４４］、  ［１１６．４，２１６］、  ［１１６．５，２８８］。センサは、１６１Ｒｔｒａｃｋよりわずかに大きい位置に配置される。図６Ｂを参照すると、左半分（θ＝０°）では、ＲＴｒａｃｋの外側の磁場はより大きいＲに向かって外側に湾曲し、右半分（θ＝１８０°）では、湾曲しないことがわかる。正の半径方向に磁場が湾曲するということは、θ＝０°では、磁場全体のうち正の半径方向に平行な小さい成分があるということである。センサ位置におけるこの半径方向成分ＢＲａｄｉａｌの磁気モデル化の結果は、以降の図８の曲線１９１で示されている。センサ１１６．１は、意図的に、ＢＲａｄｉａｌを感知するが、Ｂｚは感知しない。センサが下の図の右半分（θ＝１８０°）のＲＴｒａｃｋより少し大きい半径位置に配置された場合、θ＝１８０°ではＢＲａｄｉａｌは０であるので、センサは磁場を全く検知しなくなる。要するに、ディスク１１０が固定センサ１１６．１〜１１６．５に対して回転すると、センサによって検知される磁場の大きさは、特定のセンサが変化部付近にある場合には小さいが０より大きく、特定のセンサが変化部付近にない場合にはより０に近くなる。
【００６０】
したがって、磁気センサは、軟質透磁性ディスクがセンサに対して回転すると、ディスク内の変化部の有無を検知することができる。この効果は、磁気エンコーダの設計に使用される。特定の角度位置に配列されたセンサはそれぞれ、ディスク位置ごとに異なる電子信号を供給する。電子回路は、磁気センサからのアナログ信号を「変化部有り」もしくは「変化部なし」を示すデジタル信号１／０に変換することができる。さらに、エンコーダホイール１０１とディスク１１０が固定センサに対して回転した時に、センサ１１６．１〜１１６．５からの信号の組がエンコーダホイール１０１の１０個の位置それぞれで異なるように、１組の変化部１１３．１および１１３．２を形成してもよい。
【００６１】
この符号化スキームの概略図が図７に示されている。図７Ａは、センサ１１６．１〜１１６．５に対するディスク１１０の１０個の異なる角度位置を示している。図７Ｂの表は、これらの１０個の位置それぞれに対するホイール上の数字に対応した「桁」の列を有する。「度」の列は、θ＝０°の位置から生じた回転量θである。「センサ数」の列は、所定の角度位置の固定回路基板上のセンサの数を示している。センサ出力値の列は、５個のセンサそれぞれからどの信号が出力されるのかを示している。これらの５個の値はまとまって、それぞれの角度における「１」および「０」の「符号」を形成する。これらの５桁の符号は、図７Ａの円それぞれの上のラベル内に配置される。例えば、θ＝０°で始まってセンサから右回りに移動した桁４（上の行の一番右）の場合、センサ１１６．１およびセンサ１１６．４の位置には、構造的変化部がなく、センサ１１６．２、１１６．３および１１６．５は、構造的変化部を有する領域に対応する。これは、角度回転値θ＝１４４°で発生し、出力符号は１００１０となる。
【００６２】
図８は、磁場と５個のセンサのセンサユニットの出力との関係を示した図である。ディスクは、θ＝０°〜θ＝３６０°まで１回転する。ディスク１１０の回転角は、グラフの下軸に示されている。左軸には、磁場モデル化による結果ＢＲａｄｉａｌが示されている。磁場（ガウス）対角度（°）は、ひし形のデータラベルが付いた太い実線の曲線１９１で描かれている。右軸は、技術的に説明した磁気スイッチセンサのセンサ電圧出力である。センサ出力電圧（ボルト）対角度（°）は、細い曲線１９２で描かれている。
【００６３】
図８Ｂは、印加磁場に対する市販のデジタル磁気スイッチの代表的な応答を含むグラフである。このスイッチは、磁場のアナログ値をデジタル（２値）電子出力に変換する。水平軸は磁場（ガウス）であり、垂直軸はスイッチセンサ出力（ボルト）である。デジタル磁気スイッチの出力電圧対印加磁場は、ここでは曲線１９３で描かれている。曲線には、ヒステリシスが存在することに留意されたい。印加磁場が負である場合、出力は低値ＶＬとなる。磁場が増加して、正になり、所定の磁場の動作点ＢＯＰを超えると、センサ出力は低値から高値ＶＨに切り替わる。その後、磁場が大きい正の値から減少すると、Ｂリセット点もしくはＢＲＰの磁場値でセンサ出力はＶＬに切り替わる。上のグラフでは、２つの磁場切り替え閾値ＢＯＰとＢＲＰは破線１９４、１９５として描かれている。センサ外部磁場曲線１９１がＢＯＰおよびＢＲＰの破線と交わった時に、センサ出力は曲線１９３で示されたような挙動をする。
【００６４】
本発明を使用するために、この例に示されている基本的概念の変更を含む多くの方法がある。例えば、異なるデジタル符号に対して「１」と「０」を逆にすることができる。回転は、右回りではなく左回りにしてもよい。センサは、ディスクが固定された状態の時にホイール上で回転することができる。本明細書で詳細に明記されていないが、これらの種類の装置の全てが本発明の精神および範囲内である。
【００６５】
実施例８
実施例８には、実施例７と比べて２つの異なる部分がある。すなわち、実施例８はセンサが５個ではなく４個を使用し、３つの変化部を有するエンコーダディスク設計を有する。これらの概念は、図９、図１０、および図１１に示されている。
【００６６】
図９Ａおよび図９Ｂは、ディスク１１０’、磁石１１４、およびセンサ１１６．６〜１１６．９の右側面図および断面図である。これらの図は、磁気バイアス設計と磁気式符号化設計、および磁気センサの位置および向きをこれらの設計に関連付ける方法を説明するためのものである。図９Ｂの断面Ｅは、図９Ａを切断したものである。下の水平軸Ｒは、図９Ａのθ＝０°とθ＝１８０°を通る線で切断されたものである。図９Ｂの垂直軸Ｚは、図９Ａの回転軸１０７に沿った面外方向である。
【００６７】
図９Ａは、複数の半径方向の値を示している。ディスク１１０’は、内径１６６ＲＤＩおよび外径１６７ＲＤＯを有する。リング状磁石１１４は、内径１６４ＲＭＩおよび外径１６５ＲＭＯを有する。変化部１１３．５、１１３．６および１１３．７は、内径１６２ＲＶＩおよび外径１６３ＲＶＯを有する。破線円１９０Ｔｒａｃｋは、半径１６１ＲＴｒａｃｋを有する。Ｔｒａｃｋ１９０は、リング状磁石１１４とディスク１１０’の半径方向に対称な円を表した理論上の表示である。ＲＴｒａｃｋ１６１は、１６６ＲＤＩと１６７ＲＤＯのちょうど中間および１６２ＲＶＩと１６３ＲＶＯのちょうど中間になる。この対称性は、設計の機能に必要なものではないが、この対称性を利用することで、上述の対象物付近の磁場の説明および理解が容易になる。
【００６８】
磁石バイアス設計は、図９Ｂに示されている。磁石１１４は、Ｚ軸に平行な磁化の向き１８４と回転軸１０７とを有する永久磁石である。この向きは、磁石１１４本体内の実線矢印で示されている。磁気ディスク１１０’は、「軟質磁性材料」である、すなわち、外部磁場が印加された場合に内部磁化が大きくなる。ディスク１１０’の内部磁化は、ディスク磁化１８２’とし、ディスク本体内の白抜き矢印で示されている。再び図９Ａを参照すると、θ＝０°の位置には、センサ１１６．６およびディスク１１０’の変化部１１３．５があることがわかる。θ＝１８０°の位置には、センサ１１６．８があり、変化部はないことがわかる。これらの違いは、下の図に示されている。
【００６９】
近傍の平行板による大きな振幅の磁場の存在下での軟質強磁性板の挙動は、当分野で周知である。ディスク１１０’の磁化１８２’は、磁石１１４の磁化１８４に平行である。２つの磁化平行板間の磁場１８１’も磁化１８４に平行である。これは、これらの平行板が半径方向寸法に比べて互いに接近して配置されている範囲で言えることである。一方が磁石１１４の縁部に近づくにつれて、磁場１８１’は不均一になり、磁石から「広がって」いく。この磁場１８１’の挙動は、図９Ｂの右側に示されている。
【００７０】
一方、図９Ｂの左側では、磁場１８１は磁石１１４とディスク１１０’との間のディスク半径ＲＴｒａｃｋの位置で均一でない。これは、変化部１１３．５が存在するためである。変化部１１３．５が存在することにより、右側のような平行板構造でなくなる。この場合、磁束線は、最も低い磁気抵抗の経路に従う（すなわち、最も大きな透磁性を有する材料の経路を通る）傾向がある。この経路は、下の図の左半分に示されている磁力線１８１のような経路である。明確にするために、図示されていないが、磁石１１４の底部に入り、ディスク１１０’の上部から出ていく磁力線も存在することに留意されたい。これらの図示されていない磁力線が、永久磁石１１４によって生成される磁束ループを完成させる。
【００７１】
これらのセンサ１１６．６〜１１６．９は、配置される特定の角度において、感度軸が半径方向Ｒに平行になるように配置される。センサは、Ｚ方向およびθ方向では感度が０である。図９Ａは、それぞれのセンサが配置される角度、すなわち、感度方向を示している。  ［センサ：感度角（°）］が示されている：  ［１１６．６，０］、  ［１１６．７，７２］、  ［１１６．８，１８０］、  ［１１６．９，２８８］。センサは、１６１Ｒｔｒａｃｋよりわずかに大きい位置に配置される。図９Ｂを参照すると、左半分（θ＝０°）では、ＲＴｒａｃｋの外側の磁場はより大きいＲに向かって外側に湾曲し、右半分（θ＝１８０°）では、湾曲しないことがわかる。正の半径方向に磁場が湾曲するということは、θ＝０°では、磁場全体のうち正の半径方向に平行な小さい成分があるということである。センサ位置におけるこの半径方向成分ＢＲａｄｉａｌの磁気モデル化の結果は、以降の図１１の曲線１９１’で示されている。センサ１１６．６および１１６．８は、意図的に、ＢＲａｄｉａｌを感知するが、Ｂｚは感知しない。センサ１１６．８は、図９Ｂ（θ＝１８０°）では、ＲＴｒａｃｋより大きい半径位置に配置されるが、θ＝１８０°ではＢＲａｄｉａｌは０であるので磁場を全く検知しない。要するに、ディスク１１０’が固定センサ１１６．６〜１１６．９に対して回転すると、センサによって検知される磁場の大きさは、特定のセンサが変化部付近にある場合には小さいが０より大きく、特定のセンサが変化部付近にない場合にはより０に近くなる。
【００７２】
したがって、磁気センサは、軟質透磁性ディスクがセンサに対して回転すると、ディスク内の変化部の有無を検知することができる。この効果は、磁気エンコーダの設計に使用される。特定の角度位置に配列されたセンサはそれぞれ、ディスク位置ごとに異なる電子信号を供給する。電子回路は、磁気センサからのアナログ信号を「変化部有り」もしくは「変化部なし」を示すデジタル信号１／０に変換することができる。さらに、エンコーダホイール１０１とディスク１１０’が固定センサに対して回転した時に、センサ１１６．６〜１１６．９からの信号の組がエンコーダホイール１０１の１０個の位置それぞれで異なるように、１組の変化部１１３．５、１１３．６および１１３．７を形成してもよい。
【００７３】
この符号化スキームの概略図が図１０に示されている。図１０の上半分は、固定センサ１１６．６〜１１６．９に対するディスク１１０’の１０個の異なる角度位置を示している。左下の表は、これらの１０個の位置それぞれのホイールの数字に対応した「桁」の列を有する。「度」の列は、θ＝０°の位置から生じた回転量θである。「センサ数」の列は、所定の角度位置の固定回路基板上のセンサの数を示している。センサ出力値の列は、４個のセンサそれぞれからどの信号が出力されるのかを示している。これらの４個の値はまとまって、それぞれの角度における「１」および「０」の「符号」を形成する。これらの４桁の符号は、図１０の上半分の円それぞれの上のラベル内に配置されている。例えば、θ＝０°で始まって右回りに移動した桁４（上の行の一番右）の場合、センサ１１６．６およびセンサ１１６．７は、変化部のない領域にあり、センサ１１６．８および１１６．９は、変化部を有する領域にある。これは、角度回転値θ＝１４４°で発生し、出力符号は００１１となる。
【００７４】
図１１は、磁場と４個のセンサの検出ユニットの出力との関係を示した曲線である。図１１Ａに示されているように、ディスクがθ＝０°からθ＝３６０°まで１回転する間に、磁場はθ＝０°に位置するセンサ１１６．６によって存在すると予測され、検出される。ディスク１１０’の回転角は、グラフの下軸に示されている。左軸には、磁場モデル化による結果ＢＲａｄｉａｌが示されている。磁場（ガウス）対角度（°）は、ひし形のデータラベルが付いた太い実線の曲線１９１’で描かれている。右軸は、技術的に説明した磁気スイッチセンサのセンサ電圧出力である。センサ出力電圧（ボルト）対角度（°）は、細い曲線１９２’で描かれている。
【００７５】
図１１Ｂは、市販のデジタル磁気スイッチの代表的なデータを含むグラフである。このスイッチは、磁場のアナログ値をデジタル（２値）電子出力に変換する。水平軸は磁場（ガウス）であり、垂直軸はスイッチセンサ出力（ボルト）である。デジタル磁気スイッチの出力電圧対印加磁場は、ここでは曲線１９３で描かれている。曲線には、ヒステリシスが存在することに留意されたい。印加磁場が負である場合、出力は低値ＶＬとなる。磁場が増加して、正になり、所定の磁場の動作点ＢＯＰを超えると、センサ出力は低値から高値ＶＨに切り替わる。その後、磁場が大きい正の値から減少すると、Ｂリセット点もしくはＢＲＰの磁場値でセンサ出力はＶＬに切り替わる。上のグラフでは、２つの磁場切り替え閾値ＢＯＰとＢＲＰは破線１９４、１９５として描かれている。センサ外部磁場曲線１９１がＢＯＰおよびＢＲＰの破線と交わった時に、センサ出力は曲線１９３で示されたような挙動をする。
【００７６】
図１２は、磁気エンコーダに必要な信号を生成するために、永久磁石からの磁束を湾曲させる代替方法を示した図である。上の列の図は、スロット付きディスクを使用した図９に示されている概念と同じ概念の図である。真ん中の列の図は、別の可能な変更形態を示した図であり、センサ付近を通過した時にセンサ付近で磁束を曲げるタブを形成するように透磁性ディスクの外縁が屈曲したものである。下の列の図は、別の可能な変更形態を示した図であり、センサ付近を通過した時にセンサ付近で磁束を曲げる隆起領域を形成するように透磁性ディスクがプレス加工されたものである。
【００７７】
本発明を使用するために、この例に示されている基本的概念の変更を含む多くの方法がある。例えば、センサの数は、図示されている４個および５個のセンサだけでなく、任意の数にしてもよい。また、透磁性ディスクの変化部の数および形状が異なる形態にしてもよい。本明細書で詳細に明記されていないが、これらの種類の装置の全てが同様に本発明の精神および範囲内である。
【００７８】
本明細書に記載されている本発明は、最も簡単な座標軸と可能な幾何学的対称性とを使用して説明されている。このことにより、磁場バイアスおよび磁気検出の説明が理解しやすくなる。しかし、本明細書に記載されている対称度合いおよび直交度合いは、本発明の範囲を決して制限するものではない。特に、ディスク１１０の磁化１８２、磁石１１４の磁化１８４、検出面１２４、エンコーダディスク面１２５、およびＧａｐ１２６のような設計要素は、特定の形状に対して厳密に平行もしくは垂直であるとは限らない。実際の検出システムでは、較正ルーチンおよびソフトウェアを使用して、多くの機械的および磁気的欠陥が検出される。概して、本発明の説明は、アイテムが「ほぼ平行」もしくは「ほぼ垂直」な設計を含む、つまり、アライメント許容誤差＋／−３０°が可能であるものと理解すべきである。同様に、ギャップ１２６の寸法は、特定の間隔の＋／−３０％までの変動が可能である。
【００７９】
上述した本発明の好適な実施形態は、本発明の可能な変形形態を制限するものではなく、当業者は、本発明の範囲から逸脱しないさまざまな修正および変更を加えてもよい。本発明の精神および原理の範囲内で、同等の特徴もしくは改良された特徴と置換された修正は、本発明の範囲内にあるものとする。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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