(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに主ギャップ(7)を有して対向配置されるとともにその対向位置間隔を一定に保ったまま所定方向に相対移動する固定部(1)および可動部(2)を備え、その相対移動ストロークがＸｃであり、
前記固定部（１）は、前記相対移動の方向に沿って並んで配置されるとともに、その間に前記可動部（２）と対向する副ギャップ（９）を有した少なくとも２つの軟磁性材料製の強磁性を有した固定部品（３，４）と、前記副ギャップ内に配設されて前記副ギャップにおける磁気誘導変化を測定するための少なくとも一つの磁気感受性プローブ（１０）とを備えて構成され、
前記可動部は、少なくとも１つの軟磁性材料製の強磁性を有した可動部品（５）と、前記可動部品における前記固定部と対向する側に取り付けられた板状の磁石（８）とを備えて構成され、前記磁石は前記相対移動方向に垂直で且つ前記固定部と対向する方向に磁化されており、
前記磁石は前記相対移動方向の両端において磁化方向における厚さｅの部分が前記可動部品に繋がって磁性が延長されており、前記厚さｅが、前記磁石(8)の磁化方向の厚さをＬとしたときに、  ０．１Ｌ＜ｅ＜０．９Ｌ  であり、
前記それぞれの固定部品（３，４）の相対移動方向における長さＸｓは、ほぼＸｃ+２Ｅ’に等しく、
（但し、Ｅ’はｅ／４以上、Ｅ以下の値であり、Ｅは、前記可動部品（５）における前記固定部（１）と対向する面に形成された窪み（６）の底面と、前記固定部品（３，４）との間の前記相対移動方向に直交する方向における距離であり、）
前記磁石（８）の前記相対移動方向の長さＸａは、ほぼＸｃ+Ｆ+２Ｅ’に等しく、
（但し、Ｆは、前記磁気感受性プローブが設置された前記副ギャップの前記相対移動方向における長さであり、）
前記固定部に対する前記可動部の相対移動に応じた前記副ギャップにおける磁気誘導変化を前記磁気感受性プローブにより測定して、前記相対移動位置を検出するように構成されたことを特徴とする磁気位置センサ。
【請求項２】
前記磁石(8)は、前記可動部品(5)における前記固定部(1)と対向する面に形成された深さｅｄの窪み(6)内に前記窪みの底部に密着して嵌め込んで取り付けられ、前記相対移動方向の両端において磁化方向における厚さｅの部分が強磁性を有する前記可動部品に繋がって磁性が延長されるようになっており、
０．１Ｌ＜ｅ＜０．９Ｌ、かつｅ＝ｅｄであることを特徴とする請求項１に記載の磁気位置センサ。
【請求項３】
前記磁石(109)が前記相対移動方向の両端において厚さｅの強磁性を有する前記可動部品(128,129)に挟まれており、前記磁石(109)の前記相対移動方向の両端において厚さｅの部分が強磁性を有する前記可動部品(128,129)に繋がって磁性が延長されるようになっており、  ０．１Ｌ＜ｅ＜０．９Ｌ  であることを特徴とする請求項１に記載の磁気位置センサ。
【請求項４】
前記可動部品(5)の前記相対移動方向の長さが、（３Ｘｃ＋Ｆ＋６Ｅ’）であることを特徴とする請求項２に記載の磁気位置センサ。
【請求項５】
前記窪み(6)の深さｅｄが、０．３Ｌ＜ｅｄ＜０．８Ｌ  に設定されることを特徴とする請求項２に記載の磁気位置センサ。
【請求項６】
前記窪み(6)の深さｅｄが、０．５Ｌ＜ｅｄ＜０．９Ｌ  に設定されることを特徴とする請求項２に記載の磁気位置センサ。
【請求項７】
前記磁石(109)が前記相対移動方向の両端において前記可動部品(128,129)に挟まれる厚さｅが、０．３Ｌ＜ｅ＜０．８Ｌ  に設定されることを特徴とする請求項３に記載の磁気位置センサ。
【請求項８】
前記磁石(109)が前記相対移動方向の両端において前記可動部品(128,129)に挟まれる厚さｅが、０．５Ｌ＜ｅ＜０．９Ｌ  に設定されることを特徴とする請求項３に記載の磁気位置センサ。
【請求項９】
前記固定部品(3,4)の前記可動部(2)との対向面と前記可動部品(5)の前記窪み(6)の底面との対向間距離Ｅに対する前記磁石(8)の磁化方向の厚さＬの比Ｌ／Ｅが０．５を超える値であることを特徴とする請求項２もしくは請求項４〜６のいずれかに記載の磁気位置センサ。
【請求項１０】
前記固定部(1)の相対移動方向における長さＸｓと前記磁石(8)の磁化方向の厚さＬの比Ｘｓ／Ｌが５を超える値であることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の磁気位置センサ。
【請求項１１】
前記固定部品(3,4)および前記可動部品(5)の磁化方向の厚さＺが同一であることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の磁気位置センサ。
【請求項１２】
前記可動部(2)が固定され、固定された前記可動部(2)に対して前記固定部(1)が移動されることを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の磁気位置センサ。
【請求項１３】
前記固定部(110)が、中央点(100)で交差する２対の副ギャップを確定する直方体状の４つの強磁性を有した固定部品(101,102,103,104)からなり、それぞれの副ギャップ(105,106)には、磁気感受性プローブ(107,108,200,201)が設置されていることを特徴とする請求項１〜１２のいずれかに記載の磁気センサ。
【請求項１４】
前記可動部(110)は、前記固定部と対向する面に沿った直交する２つの方向ＯＸ，ＯＹ方向に相対移動可能であり、前記可動部品(111)の中央に形成された窪み内に前記磁石(109)が嵌め込まれて構成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の磁気位置センサ。
【請求項１５】
前記可動部(110)は、前記固定部と対向する面に沿った直交する２つの方向ＯＸ，ＯＹ方向に相対移動可能であり、前記可動部品(111)の中央に形成された開口内に前記磁石(109)が前記可動部品と相対移動方向に並んで設けられて構成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の磁気位置センサ。
【請求項１６】
前記固定部および前記可動部が同軸上に相対回転自在に配置され、前記固定部に対する前記可動部の回転位置検出を行う構成であり、前記相対移動方向の長さが所定の径、例えば、前記磁石の平均半径に沿った長さに換算された長さであることを特徴とする請求項１〜１５のいずれかに記載の磁気位置センサ。
【請求項１７】
前記固定部および前記可動部が互いに対向する平面を有して前記互いに対向する平面の方向に相対移動自在に配置され、前記固定部に対する前記可動部の前記互いに対向する平面方向の移動位置検出を行う構成であることを特徴とする請求項１〜１５のいずれかに記載の磁気位置センサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、永久磁石、及び高感度磁気プローブ付き非接触位置磁気センサの分野に関する。
【０００２】
従来技術において、ホールプローブに対する永久磁石の相対移動によって発生する磁束を検出するホールプローブを応用した位置センサが知られている。
【０００３】
特に、フランス国特許2624966号は、軸を囲み、プリントホイール内に収まった螺旋状磁束導体を形成するリングを備えた非鉄金属軸内に取り付けられた永久磁石とホール効果による直線検出器を有するプリントホイール用符号化回路を記述している。プリントホイールの角度位置は、螺旋状導体の転移点に対する信号の振幅により絶対値で測定される。このようにして作られたセンサは、完全に線形的な信号を送出しない。この線形性に関する欠点を解決するために、従来技術において、ホールプローブから送出される信号をデジタル化し、コンピューターにより信号を処理することが提案された。
【０００４】
また、従来技術において、複雑な幾何学形態により磁気位置センサの直線性の欠点を解決することも提案されている。これらの解決手段は、工場で大量生産されるセンサに関しては技術的に実現が困難である。従って、多くの応用分野において、生産コストがその限度を上回っている。
【０００５】
また、現在の技術において、回転幅が180度を上回る、その上に永久磁石が直接固定された強磁性ヨークにより形成された可動部を有し、補完部分は強磁性材料、又は逆極性の永久磁石、あるいは空気で形成されたセンサも提案されている。このような解決手段は、特許出願FR2739444号において提案されている。180度を上回る磁石の回転幅を得るには、小さな運動の測定に対し過剰な磁石の体積が必要となる。
【０００６】
さらに、交互極性の2つの永久磁石、及び／又は複数のホールプローブを用いた解決手段も提案されている。例えば、このような解決手段は、フランス国特許出願FR2670286やFR2715726において提案されている。これらの構造は、多極磁石、又は複数の磁石を交互に向きを変え組み合わせたものを使用し、そのため組立後の磁化が不可能となり、センサ組立時に高エネルギー磁石の取扱いが避けられない。高エネルギー磁石は、その設置時に、センサ内に、例えば金属の削りくずなどの粒子を引き入れる可能性があるため、このような作業はデリケートなものとなる。このような難点を避けるべく、磁石をカプセルに収めることが知られているが、この解決手段はコストが高く、センサの原価をさらに増大させるという短所を持つ。
【０００７】
フランス国特許FR2691534は、2つの固定子部品により範囲が限定された狭い主ギャップ内を移動する２極永久磁石を１つ有する直線位置センサを記述している。このセンサでは、永久磁石の移動にガイドシステムを必要とする。磁石の必要体積や線形性は最適化されていない。従って、要求の厳しい応用分野においては、このセンサのコストや特徴は、十分なものではないと判断される。
【０００８】
従来技術のセンサは、一般的にネオジミウム−鉄−ボロン、又はサマリウム−コバルトといった種類の希土類の永久磁石を利用している。これらの高性能磁石は、未だ比較的高価である。従って、従来技術の構造では、コストは比較的高価となっている。
【０００９】
位置に応じてセンサから提供される信号の線形性は、位置センサの品質を決定する根本的な特徴である。理想的には、この関数は直線関係である。
【００１０】
前述のセンサは、すべて2つの変換を使用する：
第1の変換は、強磁性回路によって実現される。この強磁性回路は、例えばホールプローブといった磁気感受性測定装置に対し、位置に応じて変化する磁気誘導を提供することを可能にする。従って、第1の変換は、誘導特性（位置）によって決定される。
【００１１】
第2の変換は、磁気回路に挿入された測定部品によって実現される。この測定部品は、一般的に、受ける誘導の振幅により変化する電圧の形で出力信号を提供する。従って、第2の変換は、電圧特性（誘導）によって決定される。
【００１２】
極めて高い線形性を有するセンサを得るために、最大限の線形性をもった2つの線形変換を行うことが望ましい。
【００１３】
一方の変換の線形性が多少なりとも良くない場合、その線形性の誤差をもう一方の変換、あるいは電子手段及び／又はコンピューターにより補償しなければならず、コストが高く、あまり優れているとは言えない。
【００１４】
第2の変換の線形性は、使用される測定部品の品質によって決まる。現在、特性（出力信号／誘導）に関する線形性誤差が±0.2％以下の商品化されたホールプローブが入手可能である。
【００１５】
第1の変換の極めて高い線形性は、磁気回路を適切に作成することでも実現が可能であり、それが本発明の目的である。
【００１６】
位置センサのもう一つの重要な特徴は、SN比の振幅である。良質の磁気位置センサの実現には、実際上、高いSN比を得るのに十分である位置に応じた誘導変化ΔBを提供する磁気回路を実現しなければならない。これにより、使用する磁石の体積、品質が一部決定される。
【００１７】
過大な誘導変化の利用は望ましくないことを忘れてはならない。これは磁石のコストの超過を招くものである。また、高い誘導値により、ホールプローブの線形性（第2の変換）が劣化する。
【００１８】
本発明の目的は、体積が最適化された磁石を備え高い線形性を有する、低コストで信頼性の高い改良非接触磁気位置センサを提供することである。
【００１９】
このため、本発明は、その最も全般的な意味において、
[Xcは、回転センサの場合、可動部の移動する磁化部分の平均半径における回転弧の幅を示し、直線センサの場合、主ギャップ中央平面の一方向における可動部の行程を示し]、
固定子は、その中にその副ギャップにおける誘導変化を測定するための少なくとも一つの磁気感受性プローブが設置された少なくとも一つの副ギャップを画定する少なくとも2つの軟磁性材料でできた部品で構成され、各固定子部は、OX方向の長さXsは少なくともXcに等しく、
[Xsは、回転センサの場合、磁石の平均半径において測定され、直線センサの場合には、主ギャップの中央平面の一方向において測定されるものとし]
各固定子部は、直線センサでは、OXに平行した同一平面上か、あるいはOX軸の同一円筒表面上に、又、回転センサでは、可動部の回転軸に対応する軸の同一円筒表面上に一線上に並べられ、また他に、このセンサは、少なくとも一つの軟磁性材料でできた部品とこの部品に結合された少なくとも一つの磁石を装備した少なくとも一つの可動部を有し、該可動磁気部品は、一定の最小距離を保って強磁性固定子部品に平行に移動し、該磁石は、固定子の強磁性部品に平行に極を有し、このセンサは、可動部の磁石が、該磁石の磁化方向に0.1L<e<0.9Lの厚みeを持つ強磁性可動部品によって少なくとも一端が延長されていることを特徴とするが、
該磁石は、一定の最小距離を保って強磁性固定子部品に平行に移動し、OXに垂直に磁化されており、移動方向OXの長さは少なくともXcに等しく、
[Xcは、ハーフリング状の磁石の場合、磁石の平均半径において、直線状磁石の場合、長さにおいて測定される]
固定子と少なくとも一つの方向OXにおいて有効行程Xcを有する少なくとも一つの可動部を含む磁気位置センサに関する。
【００２０】
第１の実施態様によれば、該磁石は、Lを磁化方向の磁石の厚みとし、0.1L<e<0.9Lの深さeを持つ、固定子側の強磁性可動ヨークの窪みに部分的にはめ込まれる。
【００２１】
第2の実施態様によれば、該磁石は、磁石の磁化方向に0.1L<e<0.9Lの厚みeを持つ少なくとも一つの強磁性可動部品の横に並べられ、該磁石の移動方向OXの長さは、少なくともXcに等しい。
【００２２】
望ましくは、可動機構は、その一部が強磁性可動ヨークのほぼ中央に位置する窪みにはめ込まれた磁石を有し、この窪みと磁石のOX方向の長さは少なくともXcに等しく、又、好ましくはXc+F+2E’に等しいが、ハーフリング状の磁石の場合この長さは磁石の平均半径において測定されるものとし、Fはプローブが設置されたギャップのOX方向の長さであり、E’はe/4とEの間であり、EはOXに垂直に測定される強磁性固定子部品と窪みの底面間の距離である。
【００２３】
特殊な実施態様によれば、可動機構はOX方向に測定される長さが少なくとも3Xc+F+6E’に等しい強磁性ヨークを有する。
【００２４】
望ましくは、強磁性固定子部品のOX方向に測定される長さXsは、ほぼXc+2E’に等しく、回転センサの場合、この長さは磁石の平均半径において測定される。
【００２５】
好ましくは、強磁性可動ヨークの窪みの深さeは、最大限の線形性を有するセンサを実現できるように決定され、0.3L<e<0.8Lが好ましい。
【００２６】
一つの態様によれば、強磁性可動ヨークの中の窪みは、好ましくは3％以下の小さい線形性誤差を保持しつつ、最大のe/L比が得られるように実現され、0.5L<e<0.9Lが好ましい。
【００２７】
好ましい実施態様によれば、磁石の磁化方向に測定される、永久磁石の横に並べられた強磁性可動部品の厚みeは、最大限の線形性を有するセンサを実現できるように決定され、0.3L<e<0.8Lが好ましい。
【００２８】
好ましくは、磁石の磁化方向に測定される、永久磁石の横に並べられた強磁性可動部品の厚みeは、好ましくは3％以下の小さい線形性誤差を保持しつつ、最大のe/L比が得られるように実現され、0.5L<e<0.9Lが好ましい。
【００２９】
特殊な実施態様によれば、L/E比は0.5を超える値であり、好ましくは0.75以上の値であるが、ここでEとはOXに垂直に測定される強磁性固定子部品（3、4）と窪み（6）の底面間の距離である。
【００３０】
望ましくは、Xs/E比は5を超える値であり、好ましくは8以上の値である。
【００３１】
一つの態様によれば、強磁性固定子部品（3、4）、これら一つ又は複数の磁石及び強磁性可動部品（5）は、磁化方向と移動方向OXに垂直な軸方向に測定される長さZが同一であり、好ましくは3E以上の値である。
【００３２】
他の態様によれば、固定部、可動部は、それぞれ可動部、固定部と逆転する。
【００３３】
一つの実施態様によれば、固定子構造は、中央点（100）で交差する2対の副ギャップを画定する平方六面体の4つの強磁性部品（101、102、103、104）から成る。それぞれの副ギャップ（105、106）には、磁気感受性プローブ（107、108、200、201）が設置されている。
【００３４】
一つの態様によれば、可動部（110）は、2方向OX、OYに移動でき、可動ヨークから固定子部品を分離する主ギャップの方向に磁化された永久磁石（109）が部分的にはめ込まれた強磁性ヨーク（111）から成る。
【００３５】
一つの態様によれば、可動部は、2方向OX、OYに移動でき、可動ヨークから固定子部品を分離する主ギャップの方向に磁化された、少なくとも一つの強磁性可動部品の横に並べられた永久磁石から成る。
【００３６】
図1、2はそれぞれ、回転構造における第1の実施態様の略図、立体図を示している。
【００３７】
このセンサは不動の固定子（1）と提供された信号の線形性が高い有効行程Xcを有するOX方向に移動する可動部（2）を有する。
【００３８】
固定子は、リング一片の形状をした軟磁性材料でできた2つ固定子部品（3、4）を有する。可動部（2）は、ハーフリング状の軟鉄のヨーク（5）を有する。固定子部品（3、4）とヨーク（5）は、それらの間に一つの主ギャップを画定する。ヨーク（5）は、ギャップ（7）に垂直に、この場合では放射方向に、磁化された磁石（8）が設置された窪み（6）を有する。
【００３９】
固定子は、磁気感受性プローブ（10）が設置された長さFの副ギャップ（9）により間隔が置かれた2つの強磁性部品（3、4）を有する。2つの固定子部品（3、4）は、例えば真鍮などで作られた非磁性部品により結合されており、可動部の回転軸を軸とする円筒の同一表面上に並べられている。
【００４０】
行程Xcは、磁化部の平均半径Rm上で可動部の移動する回転弧の幅である。磁石の行程は、主ギャップに対し垂直な、磁気感受性プローブが設置された副ギャップ中央に対し±Xc/2に広がる。
【００４１】
可動部（2）は、軟磁性材料でできたヨーク（5）とヨーク（5）に部分的にはめ込まれた永久磁石（8）を有する。磁石（8）は、放射状に、つまりOXに垂直に、磁化されている。可動部（2）は、OXに垂直に測定される一定の最小距離Yoを保って固定子部品（3、4）に平行に移動する。
【００４２】
永久磁石（8）は、Lを磁化方向の磁石（8）の厚みとし、0.1L<e<0.9Lである深さeの、固定子部品（3、4）側の、可動ヨーク（5）のほぼ中央に位置する窪みに部分的にはめ込まれている。深さeは、センサの特徴を最適化するように決定される。
【００４３】
永久磁石（8）は、EをOXに垂直に測定される、固定子部品と窪みの底面間の距離とした一定の最小距離E-Lを保って、固定子部品（3、4）に平行に、ヨーク（5）とともに移動する。ヨーク（5）は、E-Lを超えるYo=E?eに等しい、固定子から最小限の距離に位置する。
【００４４】
磁石（8）の平均半径Rm上で測定される固定子部品（3、4）の幅Xsは、Xc以上の値であり、好ましくは、行程Xc全体において線形性の高い信号を得るために、E’をe/4とEの間としたXc+2E’にほぼ等しい値となる。
【００４５】
好ましくは、可動ヨーク（5）の中の窪みと磁石（8）は、磁石（8）の平均半径Rm上で測定される幅が、Xc+F以上の値であり、好ましくはXc+F+2E’にほぼ等しい値となる。
【００４６】
望ましい一態様によれば、磁石（8）の平均半径Rm上で測定される可動ヨーク（5）の幅は、少なくとも3Xc+F+6E’に等しい。
【００４７】
望ましい一態様によれば、L/E比は0.5以上の値であり、好ましくは0.75以上の値である。
【００４８】
望ましい一態様によれば、Xs/E比は比較的大きく、好ましくは8を超える値である。
【００４９】
望ましい一態様によれば、磁石（8）、可動ヨーク（5）と強磁性固定子部品（3、4）は、磁化方向、及び移動方向OXに垂直な軸方向に測定される長さZが同一であり、好ましくは3E以上の値である。
【００５０】
これらの望ましい態様では、望まれる測定範囲に適応した磁石（8）の体積と最適化された幾何学形態を有するセンサの定義が可能となる。
【００５１】
磁気感受性プローブ（10）はホール効果のプローブ、磁気抵抗プローブ、磁気トランジスタ等であっても良い。重要なことは、提供される信号が、この構成要素が影響下におかれる磁気誘導に応じて、最大限線形的に変化することである。
【００５２】
永久磁石（8）は、様々な種類のものであって良く、好ましくは、サマリウムコバルト又はNdFeB磁石（8）だけでなく、場合によってはAlNiCo、フェライト等といったタイプの磁石（8）も使用する。重要なことは、その可逆透磁率が1に近いことであり、好ましくは、信号の優れた線形性を得るために、1.2未満である。好ましくは、温度係数の弱い磁石（8）を選択する。
【００５３】
強磁性固定子部と可動ヨーク（5）は、鉄−ニッケル、鉄−珪素、純鉄等で作られても良い。
【００５４】
磁石は可動ヨーク（5）に直接固定されているのであるから、磁石（8）用のガイド部品を導入する必要はない。磁石（8）をヨーク（5）にはめ込むことで、磁石（8）の接着状態によるセンサへの影響を軽減することもでき、生産時における磁石のヨーク（5）上への設置を容易にする。
【００５５】
本発明は、磁石（8）体積の最小化、あるいは誘導変化ΔB、従ってSN比の増大を可能とする。本発明では、センサの線形性の増大も可能となる。
【００５６】
このため、本発明は、少なくとも一つの磁気感受性プローブ（10）が設置された少なくとも一つのギャップと少なくとも一つの強磁性ヨーク（5）を備えた可動部（2）を有する固定子構造を含む位置磁気センサに関し、可動部（2）は、強磁性可動ヨーク（5）の中に設けられた窪みに部分的にはめ込まれた、固定子を可動部（2）から分離するギャップの方向に磁化された少なくとも一つの永久磁石（8）を有することを特徴とする。
【００５７】
可動ヨーク（5）に設けられた窪みの深さeは、同一磁石（8）、同一の外形寸法を使用した窪みのない場合（e=0）に比べ、磁気回路から磁気感受性プローブ（10）に提供された磁気誘導が増大するよう、又は／及びに行程全体のセンサの線形性が向上するよう適切に選択される。
【００５８】
或る従来技術による構造では測定される行程の長さに関わらず360度に広がったリング又は円盤状の磁石の体積が用いられるのに対し、本発明によるセンサは、希望される測定範囲に直接適応させた大きさの一つ又は複数の磁石を用いている。これにより、明確に磁石（8）の体積を縮小すること、またその結果として、特に小さな運動を計測するためのセンサの場合、センサのコストを軽減することが可能となる。
【００５９】
永久磁石（8）のはめ込みにより、漏れ磁束の分布や量が変化し、センサの線形性を修正することが可能となる。線形性が、永久磁石（8）が部分的にはめ込まれた窪み（6）の深さに応じて変化することを証明することは可能である。図3は、窪み（6）の深さeごとの、行程全体で得られたセンサの線形性誤差（＝非線形性）の変化を示している。
【００６０】
窪み（6）の深さごとに位置に応じて線形性誤差を記すと、Lを磁石（8）の磁化方向の厚みとし、深さが0とLの間で変化する場合に、符号が変化することが確認される。従って、誘導／位置特性の線形性誤差がほぼゼロとなる最適条件が存在するわけである。
【００６１】
図3の例において、深さe=0.6Lの窪み（6）では、窪み（6）のない場合（e=0）に比べ、線形性の明白な向上（より小さな非線形性）が得られている。
【００６２】
はめ込みのない（e=0）、又は磁石（8）が完全に埋め込まれている（e=L）特殊な場合は、ごく一般的に線形性の最適条件には一致していない。
【００６３】
本発明により、このように、磁気感受性プローブ（10）に、測定される位置に対して線形性の極めて高い誘導を提供する磁気回路の実現が可能となる。
【００６４】
磁気感受性プローブ（10）に磁気回路から提供される誘導は、正確に、はめ込み口の高さeとともに増大する。従って、行程全体の誘導変化を増大させるためには、所定の応用分野において十分であると判断される非線形性の限界を超えない最大限の深さを持つ窪み（6）を実現しなければならない。
【００６５】
本発明が提案する技術により、部品の追加をせずに、外形寸法の変更もせずに、またほとんどコストアップ無しで（わずかに鉄が多くなる）、はめ込み口のない場合（e=0）に比べ、誘導変化ΔBを明確に増大させることが可能となり、さらにはめ込み口が適切に選択された場合には、線形性も向上する。
【００６６】
永久磁石（8）のはめ込み口により、磁石の体積を縮小させ、又は品質の低い磁石を使用し、従って同一の外部条件を保持しながらもセンサのコストを削減しつつ、はめ込み口のない場合（e=0）と同一の誘導変化ΔBが保持できる。
【００６７】
極めて高い線形性が望まれるいくつかの応用分野においては、最適なはめ込み口の追求を優先させる。逆に、かなり大きな測定誤差が容認できる応用分野においては、比較的大きいはめ込み口を使用し、好ましくは、誘導変化ΔBの増大、又は磁石（8）コストの削減（体積縮小、及び／又はより低品質の磁石（8）の使用）を優先させるために、0.4Lと0.9Lの間の値となる。
【００６８】
本発明の原理は、このように、必要な磁石（8）体積と線形性との間の所定の受注条件を満たすのに最良な妥協点を見いだすために、はめ込み口の高さを0.1L<e<0.9Lで最適化し、それにより低コストのセンサを実現することである。
【００６９】
磁石（8）をヨーク（5）にはめ込むことで、磁石（8）の接着状態によるセンサへの影響を軽減することができ、生産時における磁石のヨーク（5）上への設置を容易にする。その上、磁石は可動ヨーク（5）に直接固定されているのであるから、磁石（8）用のガイド部品を導入する必要はない。従って、このようなセンサの実現及び生産は比較的単純で、経済的である。
【００７０】
本発明は、直線及び角度位置センサに応用しても良い。この原理は、当業者であれば容易に多数の磁気センサ構造に適応させることができ、本特許出願に示された例がすべてではない。
【００７１】
図2は、本発明による、磁気感受性プローブ（10）に対する永久磁石（8）の相対移動に基づく原理の非接触角度位置磁気センサを示す。このセンサは、磁気感受性プローブ（10）が設置された一定の長さFのギャップにより分離されたハーフリング状の2つの強磁性部品から成る固定子構造を有する。可動部（2）は、放射状に磁化されたハーフリング状永久磁石（8）の受け口となる窪み（6）が設けられたハーフリング状の強磁性ヨーク（5）を有する。窪み（6）の深さは、所定の応用分野におけるセンサの特徴を最適化するように選択される。
【００７２】
図4は、一実施態様を示す。可動部（2）は、放射状に磁化されたハーフリング状永久磁石（8）の受け口となる窪み（6）が設けられたハーフリング状の強磁性ヨーク（5）を有する。窪み（6）の深さは、所定の応用分野におけるセンサの特徴を最適化するように選択される。
【００７３】
図5は、本発明による角度位置磁気センサを示す。このセンサは、磁気感受性プローブ（10）が設置された一定の長さFのギャップにより分離されたハーフリング状の2つの強磁性部品から成る固定子構造（3、4）を有する。可動部（2）は、回転軸に並行な軸方向に磁化されたハーフリング状永久磁石（8）の受け口となる窪み（6）が設けられたハーフリング状の強磁性ヨーク（5）を有する。窪み（6）の深さは、センサの特徴を最適化するように決定される。
【００７４】
センサの幾何学形態の最適化が可能となる好ましい大きさ（磁石（8）の回転幅、固定子極の幅、等）は、上記の態様（図1、図2）から難なく導き出すことができる。
【００７５】
図6は、本発明による角度位置磁気センサを示す。このセンサは、磁気感受性プローブ（10）が設置された一定の長さFのギャップにより分離された円筒一片の形状の2つの強磁性部品から成る固定子構造を有する。外側にある可動部（2）は、放射状に磁化されたハーフリング状永久磁石（8）の受け口となる窪み（6）が設けられたハーフリング状の強磁性ヨーク（5）を有する。
【００７６】
図7は、プローブ中の磁束をガイドするリング一片の形状の固定子部品を有する図6のセンサの一実施態様を示す。
【００７７】
前記の構造に基づき、冗長性を実現し、それによりセンサの信頼性や品質を向上させるため、部分的にはめ込まれた一つ又は複数の永久磁石に対応した複数の磁気感受性プローブ（10）を備えたセンサを実現することが可能である。
【００７８】
図8は、本発明による、2つの基本回転センサを内蔵する、図4に示された一態様を示す。このセンサは、2つの強磁性固定子部（3、4）及び（23、24）の間にそれぞれ配置された2つのホールプローブ（10、20）を有する。回転子は、放射状に磁化され、強磁性回転子ヨーク（5）の中に部分的にはめ込まれたハーフリング状の2つの磁石（8、28）を有する。
【００７９】
図9は、本発明による、2つの基本回転センサを内蔵する、図5に示された一態様を示す。このセンサは、2つの強磁性固定子部（3、4）及び（23、24）の間にそれぞれ配置された2つのホールプローブ（10、20）を有する。回転子は、回転軸の方向で軸方向に磁化され、回転子ヨーク（5）の中に部分的にはめ込まれたハーフリング状の2つの磁石（8、28）を有する。
【００８０】
プローブに提供される磁気誘導を妨害するおそれのある外部の不要磁界に対する保護を実現するため、或る場合には、外部において閉鎖された回転子ヨーク（5）を製作することも可能である。
【００８１】
図10は、強磁性リング状回転子ヨーク（35）を有する一態様を示す。このヨーク（35）は、外部磁界に対する遮壁の役割を担う。提案態様は、放射状にに磁化され、回転子ヨーク（35）の中に部分的にはめ込まれたハーフリング状の磁石（8）を使用する。
【００８２】
図11は、正反対に配置された、放射状にに磁化され、強磁性回転子ヨーク（35）の中に部分的にはめ込まれたハーフリング状の2つの永久磁石（8、28）を有する図10に示されたセンサの一態様を示す。
【００８３】
本発明は、同様に、直線位置センサに応用されても良い。
【００８４】
図12は、本発明による、磁気感受性プローブ（10）に対する永久磁石（8）の相対移動に基づく原理の非接触直線位置磁気センサを示す。このセンサの構造は、図2のセンサを「平らに広げること」で直接得ることも可能である。固定子は、磁気感受性プローブ（10）が設置された一定の長さの副ギャップにより分離された平方六面体の2つの強磁性部品から成る構造を有する。可動部（2）は、平方六面体の永久磁石（8）の受け口となる窪み（6）が設けられた平方六面体の強磁性ヨーク（5）を有する。磁石（8）は、固定子部品（3、4）を可動部（2）から分離させる主ギャップの方向に磁化されている。窪み（6）の深さは、センサの特徴を最適化するように決定される。
【００８５】
センサの幾何学形態の最適化が可能となる好ましい寸法（磁石（8）の幅、固定子極の幅、等）は、上記の回転の場合から難なく導き出すことができる。
【００８６】
図13は、直線位置センサの一実施態様の断面図を示す。固定子は、磁気感受性プローブ（10）が設置された一定の長さのギャップにより分離されたチューブ状の2つの強磁性部品からなる固定子構造を有する。可動部（2）は、放射状に磁化された、ハーフリング状の永久磁石（8）の受け口となる窪み（6）が設けられた円筒状の強磁性ヨーク（5）を有する。
【００８７】
図14は、可動強磁性ヨーク（5）の中に部分的にはめ込まれた平方六面体の2つの永久磁石（8、88）を有する、本発明によるセンサの、図12に示された一態様を示す。固定子は、ホールプローブ（82、83）の設置がそれぞれ可能となる2つのギャップ（80、81）を有する。
【００８８】
提案された各実施例において、固定部と可動部を逆転させることが可能である。
【００８９】
本発明の原理は、二次元の、つまり2自由度を有する非接触位置磁気センサにも応用できるものである。
【００９０】
図15、16は、それぞれ本発明による2自由度を有する位置磁気センサの分解図、及び全体図を示す。固定子構造は、中央点（100）で交差する2対の副ギャップを画定する平方六面体の4つの強磁性部品（101、102、103、104）から成る。各副ギャップ（105、106）は、磁気感受性プローブ（107、108、200、201）を備えている。
【００９１】
可動部（110）は、2方向OX、OYに移動できる。これは、永久磁石（109）が部分的にはめ込まれた強磁性ヨーク（111）から成る。磁石（109）は、固定子部品を可動ヨークから分離させる主ギャップの方向、つまり自由度OX、OYに垂直に磁化されている。
【００９２】
磁気感受性プローブ（107、108、200、201）は、それぞれOX、OY上の移動に対し線形的な2つの独立信号を得るために組合せが可能な信号を送出する。可動ヨークに設けられた窪みの深さは、自由度が一つの場合と同様の方法で、信号の線形性や各プローブ（107、108、200、201）における誘導変化ΔBを修正しつつ、センサの特徴が最適化されるように決定される。本発明の原理は、必要な磁石体積と線形性との間の所定の受注条件を満たすのに最良な妥協点を見いだすために、はめ込み口の高さを最適化し、それにより低コストの2自由度を有するセンサを実現することである。
【００９３】
強磁性固定子部により画定されたギャップの内部に可動磁石を有するセンサを製作し、この磁石を一つ又は複数の可動強磁性部品上の横に並べる、又ははめ込むことが可能である。磁化方向の可動強磁性部品の厚みeは、上記のようにセンサの特徴を最適化するように0.1L<e<0.9Lの値で決定される。
【００９４】
この方法は、上記の各構造に応用されても良い。
【００９５】
この様な実施方法により、磁化された可動部と強磁性固定子部間の引力を大きく減少させることが可能となる。この引力は、移動OXに垂直であり、可動部がギャップのちょうど中央部に配置された場合、比較的弱くなる。付加可動強磁性部品は、一つ、又は複数の磁石のガイド用に使用されても良い。
【００９６】
図17は、直線位置センサの一態様を示す。永久磁石（109）は、その中に磁気感受性プローブを設置するためのギャップ（115）が作られた2つの不動固定子部（113、114）により画定されたギャップ（112）の内部を移動する。永久磁石（109）は、磁気方向の厚みが0.1L<e<0.9Lの値である可動強磁性部品（116）に部分的にはめ込まれている。可動強磁性部品（116）は、ガイド用であり、厚みは、センサの特徴が最適化されるように決定される。ここでは、可動強磁性部品（116）は、永久磁石の受け口となる穴を有する。一つ又は複数の永久磁石を設置するために、可動強磁性部品上に、穴をあけることなく、一つ又は複数の窪みを設けることが可能である。
【００９７】
図18は、不要外部磁界のセンサへの影響を減少させるために、2つの磁気感受性プローブを用いた、図17の直線位置センサの一態様を示す。
【００９８】
このセンサは、その中に2つの磁気感受性プローブ（125、126）が配置された2つの副ギャップを画定する4つの強磁性固定子部品（120から123）を有する。2つの強磁性部品は、可動磁石（128、129）上の横に並べられる。可動強磁性部品（128、129）の厚みは、センサの特徴が最適化されるように決定される。
【００９９】
センサがほぼ同質の外部磁界により妨害を受ける場合、2つのプローブによって測定される妨害は、ほぼ同等である。2つのプローブから送出された信号の減算により、外部の妨害磁界にほぼ無関係な有効信号を再創出することが可能となる。このように、この構造では、すべての外部磁界の影響が比較的小さくなる。
【図面の簡単な説明】
本発明は、付録の図面を参照しながら、以下の説明を読むことでより明らかとなる。付録図面の：
【図１】  本発明によるセンサの部分図を示す。
【図２】  本発明による非接触角度位置磁気センサの一実施例を示す。
【図３】  位置に応じた非線形性のグラフを示す。
【図４】  一実施態様を示す。
【図５】  本発明による角度位置磁気センサの他の態様を示す。
【図６】  本発明による角度位置磁気センサの一態様を示す。
【図７】  図6のセンサの一実施態様を示す。
【図８】  本発明による2つの基本回転センサを内蔵した一態様を示す。
【図９】  2つの基本回転センサを内蔵した一態様を示す。
【図１０】  1つまたは2つの永久磁石と2つのハーフリング状磁石とを有する強磁性リング状回転子ヨークによるセンサの態様を示す。
【図１１】  1つまたは2つの永久磁石と2つのハーフリング状磁石とを有する強磁性リング状回転子ヨークによるセンサの態様を示す。
【図１２】  本発明による直線位置磁気センサを示す。
【図１３】  直線位置センサの一実施態様の断面図を示す。
【図１４】  2つの磁石の図12によるセンサの一態様を示す。
【図１５】  本発明による2自由度を有する位置磁気センサの分解図、全体図を示す。
【図１６】  本発明による2自由度を有する位置磁気センサの分解図、全体図を示す。
【図１７】  直線位置センサの一態様を示す。
【図１８】  図17の直線位置センサの一態様を示す。
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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