(57)【要約】本発明は、パッシブ型磁気位置センサに関する。該パッシブ型位置センサは、基板（１）と該基板（１）上に配置された抵抗ネットワーク（２）とから成り、前記抵抗ネットワーク（２）にはコンタクト弾性構造体（８）が配属されており、前記コンタクト弾性構造体（８）は永久磁石（１１）の影響下で偏向され、抵抗ネットワーク（２）とコンタクト弾性構造体（８）との間に、接触によって電気的な接続が形成され、前記電気的な接続は永久磁石（１１）の位置に依存し、コンタクト弾性構造体（８）および抵抗構造体（２）は密閉ケーシング（１，１２）内に封入されており、該永久磁石（１１）は、コンタクト弾性構造体（８）の外部で可動である。永久磁石（１１）の磁力が改善された位置センサでは、該永久磁石（１１）はコンタクト弾性構造体（８）の運動方向に極性付けられており、無妨害状態の磁界の吸引力を集束するため、磁束案内装置（１４；１５ａ，１５ｂ）が該永久磁石（１１）近傍に配置されている。
2004525378.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パッシブ型位置センサであって、
基板と、該基板上に配置された抵抗ネットワークとから成り、
前記抵抗ネットワークにはコンタクト弾性構造体が配属されており、
前記コンタクト弾性構造体は、永久磁石の影響下で偏向され、
抵抗ネットワークとコンタクト弾性構造体との間に、接触によって電気的な接続が形成され、
前記電気的な接続は永久磁石の位置に依存し、
コンタクト弾性構造体および抵抗構造体は密閉ケーシング内に封入されており、
該永久磁石は、前記密閉ケーシングの外部で可動である形式のものにおいて、
該永久磁石（１１）は、コンタクト弾性構造体（８）の運動方向に極性付けられており、
無妨害状態の磁界の吸引力を集束するために、磁束案内装置（１４；１５ａ，１５ｂ）が永久磁石（１１）近傍に配置されていることを特徴とするパッシブ型位置センサ。
【請求項２】
前記磁束案内装置（１４；１５ａ，１５ｂ）は、磁気透過性のキャップ（１４）として構成されており、
前記磁気透過性のキャップ（１４）は永久磁石（１１）上に配置されている、請求項１記載のパッシブ型位置センサ。
【請求項３】
磁束案内装置（１４；１５ａ，１５ｂ）は２つの付加的な補助磁石（１５ａ，１５ｂ）から成り、
該永久磁石（１１）は、両補助磁石（１５ａ，１５ｂ）間に配置されており、
前記補助磁石（１５ａ，１５ｂ）の磁化方向は、該永久磁石（１１）の磁化方向に対して逆方向である、請求項１記載のパッシブ型位置センサ。
【請求項４】
ケーシング（１，１２）は非磁性に構成されている、請求項１記載のパッシブ型位置センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パッシブ型磁気位置センサに関する。該磁気位置センサは、基板と該基板上に配置された抵抗ネットワークとから成り、前記抵抗ネットワークにはコンタクト弾性構造体が配属されており、前記コンタクト弾性構造体は永久磁石の影響下で偏向され、抵抗ネットワークとコンタクト弾性構造体との間に接触によって電気的な接続が形成され、前記電気的な接続は永久磁石の位置に依存し、コンタクト弾性構造体および抵抗構造体は密閉ケーシング内に封入されており、永久磁石は密閉ケーシングの外部で可動である。
【０００２】
この種の位置センサは、ＤＥ１９６４８５３９から公知である。ここでは、抵抗ネットワークおよびコンタクト構造体は１つの基板上に配置されている。コンタクト弾性構造体は、位置検出すべき可動なオブジェクトに接続された磁石装置によって偏向され、該コンタクト弾性構造体が抵抗ネットワークに接触して、該可動オブジェクトの位置に相応する出力信号が位置センサから取り出される。
【０００３】
前記磁気位置センサの長さは数センチメートルでしかない。それゆえ、位置センサの作用を確実にするため、磁石を際限なく大きくすることはできない。というのも、もし磁石を大きくすれば、コンタクト弾性構造体の多数の弾性脚部が同時に磁石に引き付けられ、センサの出力信号から一義的な信号が得られなくなり、ひいてはセンサの出力信号が使用できなくなってしまうからである。
【０００４】
それゆえ本発明の課題は、永久磁石の磁力が改善されたパッシブ型磁気位置センサを提供することである。
【０００５】
本発明では前記課題は、永久磁石がコンタクト弾性構造体の運動方向に極性付けられ、無妨害状態の磁界の吸引力を集束するために、磁束案内装置が永久磁石近傍に配置されていることによって解決される。
【０００６】
本発明の利点は、磁束案内部材によって無妨害状態の磁界の流れを、ケーシングに対して横方向の磁界の傾きが増大するように変化できることである。無妨害状態の磁界とは、抵抗ネットワークおよびコンタクト弾性構造体を備えたケーシングが取り付けられていない、永久磁石によって形成された磁界である。このような手段によって磁界の力を増大させることができ、幾何的な寸法を変更する必要がない。
【０００７】
本発明の簡単な発展形態では、磁束案内装置は磁気透過性のキャップとして構成されており、永久磁石上に配置される。このようなキャップはＵ字形の断面を有しており、この断面の自由端部には仮想の磁極が形成される。したがって無妨害状態の磁界（空気中の磁界）は、センサケーシングの位置で該センサケーシングの方向に対して横方向の磁界の傾きが著しく増大されるように集束される。
【０００８】
別の実施形態では、磁束案内装置は２つの付加的な補助磁石から形成されている。ここでは、永久磁石は両補助磁石間に配置されており、前記補助磁石の磁化方向は永久磁石の磁化方向に対して逆方向である。
【０００９】
永久磁石の磁力は、ケーシングが非磁性に構成されており、それによって力が減衰されずにコンタクト弾性構造体に作用すれば、完全に利用することができる。
【００１０】
本発明では数多くの実施形態が実現される。そのうちの１つを、図面に示された図に基づいて、より詳細に説明する。
【００１１】
図面
図１  ポテンショメータである位置センサの実施例を示している。
【００１２】
図２  導体路を有する抵抗路の平面図である。
【００１３】
図３  導体路を有する抵抗路の断面図である。
【００１４】
図４  位置センサの出力信号を示している。
【００１５】
図５  磁束案内装置を有する磁石の第１の実施例である。
【００１６】
図６  磁束案内装置を有する磁石の第２の実施例である。
【００１７】
同じ特徴は、すべての図において同一の参照番号によって示されている。
【００１８】
図１には、厚膜構成を基礎とする、ポテンショメータの形態の線型のパッシブ型磁気位置センサの構成が概略的に示されている。非磁性の基板１は、層状の抵抗路２の形態の抵抗ネットワークを支持しており、この抵抗路２は電気接続端子５および６の間に延在している。
【００１９】
図２に示されているように、抵抗路２の下方には等しい間隔で基板上に、相互に平行に複数の導体路３が配置されている。これらの導体路３は、抵抗路２に対して垂直に、基板１上に直接取り付けられている。導体路３は、部分的に抵抗路２によって覆われる。各導体路３の端部はコンタクト面４を形成し、このコンタクト面４は金または銀によって被覆されている。
【００２０】
図３の断面図では、抵抗路２の領域における導体路３が完全に該抵抗路２によって包囲されていることが示されている。このことにより、確実な電気的接触接続が保証される。図１によれば、基板上に抵抗路２に対して平行にスペーサ７が配置されており、スペーサ７上には一体形の櫛状のビーム形撓曲構造体８が、軟磁性シートの形態で取り付けられている。それに対して択一的には、ビーム形撓曲構造体は非磁性の材料から成り、この非磁性の材料に磁性層が設けられている。櫛状である軟磁性のビーム形撓曲構造体８は、片側で支持された自由可動なビーム形撓曲体９から成る。これらのビーム形撓曲体９は、接触抵抗を低減させるため、電気的に金または銀の層によって被覆されている。
【００２１】
スペーサ７はビーム形撓曲構造体８の自由可動な端部を、コンタクト面４に対して所定の間隔で保持する。ビーム形撓曲体９の自由可動な端部は、コンタクト面４を覆うように配置されている。ここでは、軟磁性シートとして形成されたビーム形撓曲構造体８はそれ自体が導電性であり、外部に設けられた電気接続端子１０に接続されている。
【００２２】
抵抗路２は、すでに説明したように、端子５および６を介して電気的に接地接続され、作動電圧ＵＢに接続されている。位置信号発生器の信号電圧ＵＡＵＳは、ビーム形撓曲構造体８に接続された電気接続端子１０を介して取り出される。信号電圧ＵＡＵＳは０Ｖ〜ＵＢの領域で変化し、永久磁石１１の位置を表す。
【００２３】
永久磁石１１はケーシング１，１２の外部で、抵抗路２を支持する基板１の裏面に対して可動に配置されており、コンタクト面４のオーバーラップ領域で、片側支持されたビーム形撓曲体９の自由可動な端部によって運動する。ビーム形撓曲構造体８のビーム形撓曲体９の自由可動な端部は、永久磁石１１の磁界によってコンタクト面４に吸引され、接触接続される。永久磁石１１の位置に相応して、抵抗ネットワークの所属の抵抗器との電気的接続が形成され、該位置に相応する信号電圧ＵＡＵＳが取り出される。ここでは、図４に示されているように、ステップ状の出力信号が形成される。
【００２４】
永久磁石１１の幅は、隣接して存在する、ビーム形撓曲構造体８の複数の自由可動な端部９が、同時に相応のコンタクト面に接触接続され、それによって冗長的に作用するように寸法決めされる。こうすることにより、場合によって生じるコンタクト遮断により、測定システムの信号が完全に欠落することがない。
【００２５】
抵抗路２および軟磁性シート８を支持する絶縁性の基板１は、セラミックプレートから成る。このセラミックプレートは同時に、位置センサのケーシング内壁として使用され、ケーシングカバー１２によって封止される。ここではケーシングカバー１２および基板１の材料は、等しい熱伝導係数ないしは類似の熱伝導係数を有し、はんだ付け、溶接または接着される。
【００２６】
有利には、非磁性のケーシングカバー１２が使用される。絶縁性の基板１の周囲の縁部として金属化された層１７が、位置センサをカプセル化するために使用される。さらにはんだ付けしやすくするためには、金属層１７は錫メッキされる。電気接続端子５，６，１０を形成するため、ピンが絶縁性基板１を貫通して案内され、そこで気密に、ひいては耐食性に、抵抗路２ないしはビーム形撓曲構造体８とともにはんだ付けされるか、または溶接される。
【００２７】
センサ領域における磁石１１の吸引力を上昇させるため、ケーシングカバー１２の位置で、該ケーシングカバー１２に対して横方向の無妨害状態の磁界（センサが存在しない磁界。図５，６では、センサはケーシングカバー１２によってのみ示されている）の傾きが増大される。このことは、種々の形式で達成することができる。
【００２８】
図５は、吸引力を上昇させるために無妨害状態の磁界をより有利に集束する構成を示している。Ｕ字形の断面を有する磁気透過性の鉄製キャップ１４が、本来の永久磁石１１上に配置されている。永久磁石１１は、該永久磁石１１のＳ極が基板１に直接対向するように極性付けられる。ここでは磁石１１の磁化方向は、ビーム形撓曲構造体８のビーム形撓曲体９の運動方向に相応する。鉄製キャップ１４のＵ字形断面の自由端部には、仮想の磁極が形成される。したがって無妨害状態の磁界（空気中の磁界）は、基板１を使用せずに、基板１の位置で磁界の傾きが著しく増大するように集束される。
【００２９】
ベース永久磁石１１の側面を２つの永久磁石１５ａ，１５ｂによって包囲することにより、同等の効果を得ることができる。永久磁石１５ａ，１５ｂは、永久磁石１１に対して逆方向に磁化されている。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】ポテンショメータである位置センサの実施例を示している。
【００３１】
【図２】導体路を有する抵抗路の平面図である。
【００３２】
【図３】導体路を有する抵抗路の断面図である。
【００３３】
【図４】位置センサの出力信号を示している。
【００３４】
【図５】磁束案内装置を有する磁石の第１の実施例である。
【００３５】
【図６】磁束案内装置を有する磁石の第２の実施例である。
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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