DE69402586T2

DE69402586T2 - Positionsdetektor

Info

Publication number: DE69402586T2
Application number: DE69402586T
Authority: DE
Inventors: Seiki Aoyama; Kazuo Kajimoto; Tomoatsu Makino; Yasuaki Makino
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1993-02-19
Filing date: 1994-02-18
Publication date: 1997-10-09
Anticipated expiration: 2014-02-19
Also published as: JP3189464B2; US5574364A; JPH06241829A; EP0611952A1; EP0611952B1; DE69402586D1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Fachgebiet der Erfindung:

Die vorliegende Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf einen Detektor zum Erfassen sich bewegender Positionen. Genauer gesprochen bezieht sich die vorliegende Erfindung auf einen Rotations-Positions-Detektor, der magnetoelektrische Transducer verwendet, die eine Sättigungs-Charakteristik in bezug auf die Ausgangs-Spannung haben, wie magnetoelektrische Transducer-Elemente, die aus einem ferromagnetischen Material bestehen, z.B. einer Legierung vom Ni-Co-Typ oder vom Ni-Fe- Typ, (nachfolgend als "MR-Elemente" bezeichnet) und Hall- Elemente nichtlinearen Typs.

Beschreibung des Standes der Technik:

Ein Rotations-Positions-Detektor, in dem der Außendurchmesser eines Rotors eine magnetisierte Oberfläche hat, die abwechselnd mit unterschiedlichen Magnet-Polen versehen ist, und in dem die magnetisierte Oberfläche unter Verwendung eines Dreh-Winkel-Sensors erfaßt wird, der magnetoelektrische Transducer verwendet, wurde vorgeschlagen wie z.B. in der ungeprüften Japanischen Patentschrift mit der Veröffentlichungs-Nr. 54-156656, dem ungeprüften Japanischen Gebrauchsmuster mit der Veröffentlichungs-Nr. 56-12815 oder der geprüften Japanischen Patentschrift mit der Veräffentlichungs- Nr. 2-52966 offengelegt.
Der Dreh-Winkel-Sensor des obigen Rotations-Positions- Detektors umfaßt einen einzelnen oder eine Mehrzahl an magnetoelektrischen Transducern, um die Ausgangs-Spannung des Dreh-Winkel-Sensors unter Verwendung des magnetoelektrischen Umwandlungs-Vorganges entsprechend der Magnetfeld-Intensität zu erhalten. Andererseits ist die magnetisierte Oberfläche des Rotors abwechselnd mit unterschiedlichen Magnet-Polen versehen, und ein Referenz-Positions-Teil, der mit einer größeren Magnetisierungs-Schrittweite magnetisiert ist, ist in einem Teil der magnetisierten Oberfläche ausgebildet, um eine einzige Einheit von Rotor und Dreh-Winkel-Sensor zu erhalten, die Dreh- Winkel-Signale und Referenz-Positions-Signale erzeugt. Weiters wird die Wellenform des Ausgangs-Signales des Dreh-Winkel- Sensors geformt, und das Dreh-Winkel-Signal wird entsprechend dem Referenz-Positions-Signal erzeugt. Während dieses Vorganges wird die Ausgangs-Spannung des magnetoelektrischen Transducers im Referenz-Positions-Teil während der angegebenen Zeitdauer konstant (z.B. ein "0"-Wert), und daraus folgend kann das Referenz-Positions-Signal erhalten werden.
Jedoch verringert sich im Rotations-Positions-Detektor in der obigen Anordnung, wenn die Magnetisierungs-Schrittweite von Magnet-Polen vergrößert wird, wie in (A) von Fig. 17 gezeigt ist, die Magnetfeld-Intensität im Referenz-Positions- Teil bei dessen zentralen Teil, wie dies in (B) von Fig. 17 gezeigt ist. Als ein Ergebnis wird ein auf- und abschwellendes oder fluktuierendes Rauschen, wie dies in (C) von Fig. 17 gezeigt ist, im Ausgangs-Spannungs-Signal des Dreh-Winkel- Sensors im Referenz-Positions-Teil entsprechend der Variation der Magnetfeld-Intensität verursacht.
Zusätzlich zum obigen Problem ergeben sich, wenn ferromagnetische MR-Elemente, die aus einem ferromagnetischen Material wie einer Legierung vom Ni-Co-Typ bestehen, als magnetoelektrische Transducer verwendet werden, die ungünstigen Wirkungen der Hysterese-Kennlinien, wie z.B. auf die Ausgangs- Spannung Vm im Bereich A der Magnetfeld-Intensität Hy, wie in Fig. 16 gezeigt ist. Darüber hinaus variieren die Hysterese- Kennlinien selbst entsprechend den Material-Herstellungs- Bedingungen, d.h., die Hysterese-Kennlinien unterscheiden sich von Produkt zu Produkt. Dies gestaltet die Ausgangs-Wellenform im Referenz-Positions-Teil instabiler.
Aufgrund dessen wird die Genauigkeit des Erfassens der Referenz-Position verringert. Daher können, wenn der herkömmliche Rotations-Positions-Detektor für eine Arbeits- Umgebung oder -Drehung verwendet wird, die einer großen Variation oder hochpräzisen starken Impulsen unterworfen ist, so wie Rotations-Positions-Detektoren für Kraftfahrzeug- Motoren, diese Probleme große Hindernisse speziell bei der Gestaltung von Dreh-Winkel-Sensoren bieten.
Weiters offenbart die EP 0 412 017 ein Erfassungs- Gerät, worin ein starrer Ring mehrere Nord- und Süd-Magnet-Pole beinhaltet, die abwechselnd über den gesamten Umfang des Rings verteilt sind. Die Magnet-Pole sind so angeordnet, daß sie eine gewisse Anzahl an Polen von einer geringeren Erstreckung und, in Abhängigkeit von den Erfassungs-Bedingungen, eine bestimmte Anzahl an Polen von einer größeren Erstreckung bilden. Jedoch wird eine Variation in der Magnetfeld-Intensität der Magnet- Pole von größerer Erstreckung im Vergleich zu einer vorbestimmten Feld-Intensität nicht in Betracht gezogen.
Die US 4 866 381 offenbart ein Mehrfach-Magnet-Gerät zum magnetischen Erfassen des Drehwinkels eines Dreh-Körpers, worin mehrere Nord- und Süd-Magnet-Pole abwechselnd auf der Umfangs-Oberfläche des Dreh-Körpers verteilt sind. Die auf der Umfangs-Oberfläche angeordneten Magnet-Pole sind mit einer unterschiedlichen Breite versehen, so daß die Teile der Umfangs-Oberfläche eine Breite haben, die verschieden ist von der einer Mehrzahl an Magneten an den verbleibenden Teilen. Das Erfassen des Drehwinkels des Dreh-Körpers wird von einem einzigen Dreh-Winkel-Sensor durchgeführt, der sich gegenüber der Umfangs-Oberfläche des Dreh-Körpers befindet. Der Dreh- Winkel-Sensor gibt ein elektrisches Signal aus, das den Abtast- Vorgang der Magneten anzeigt, wenn sich der Dreh-Körper dreht. Aufgrund der unterschiedlichen Größe der angrenzenden Magnete ändert sich die Flußdichte an Stellen, wo eine Änderung der Magnet-Breite stattfindet. Die Rotations-Position wird dann bestimmt durch Auswerten des Ausgangs-Signals des Dreh-Winkel- Sensors.
Darüber hinaus offenbart die US 4 987 415 einen hochauflösenden Encoder, der eine relativ große Anzahl an Magnet-Pol-Paaren mit einer Magnet-Fluß-Stärke hat, die ausreichend zur Verwendung in hochauflösenden Anwendungen ist. Die große Anzahl an Magnet-Pol-Paaren stellt sicher, daß ein Hall-Sensor, der in der Nähe des Encoders angebracht ist, sich durch einen Luftspalt ein- und ausschaltet, der einen Maximalwert für eine bestimmte Produkt-Anordnung hat. Die große Anzahl an Magnet-Pol-Paaren stellt eine große Auflösung des Encoders sicher.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Daher ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die obigen Probleme durch Zurverfügungstellung eines Positions- Detektors zu lösen, der die verbesserte Referenz-Positions- Erfassungs-Genauigkeit durch Stabilisieren des Ausgangs-Signals der magnetoelektrischen Transducer in bezeichneten Positions- Teil vorsieht.
Um die obigen Aufgaben zu erfüllen, sieht die vorliegende Erfindung einen Positions-Detektor vor, der umfaßt: einen beweglichen Körper der eine Oberfläche hat, die in entgegengesetzte Richtungen abwechselnd mit einer ersten vorbestimmten Magnetisierungs-Schrittweite auf einer Oberfläche davon magnetisiert ist, außer bei einem Referenz-Positions- Teil, der eine zweite Magnetisierungs-Schritt weite hat, die größer als die erste Magnetisierungs-Schrittweite ist, und weiters einen magnetoelektrischen Transducer, der eingerichtet ist, dem beweglichen Körper gegenüberzuliegen, um ein Spannungs-Signal zu erzeugen, das einer Intensität der magnetisierter Oberfläche entspricht, wobei das Transducer- Element eine Ausgangs-Sättigungs-charakteristik in einem Bereich hat, wo die Magnetfeld-Intensität oberhalb einer vorbestimmten Intensität ist, und der dadurch gekennzeichnet ist, daß die Magnetfeld-Intensität, die von dem Referenz-Fositions-Teil in dem magnetoelektrischen Transducer verursacht wird, oberhalb der vorbestimmter Intensität ist, wenn der Referenz-Positions-Teil sich gegenüber dem magnetoelektrischen Transducer befindet.
Entsprechend kann in der ersten oder zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der Magnetismus eines Paares an Magnet-Polen, die sich einander gegenüber im Referenz-Positions-Teil des Rotors befinden, stärker gewählt werden als der der anderen Magnet-Pole.
Darüber hinaus kann in der ersten oder zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Magnetisierungs- Breite eines Paares an Magnet-Polen, die sich einander gegenüber im Referenz-Positions-Teil des Rotors befinden, größer gewählt werden als die der anderen Magnet-Pole.
In Übereinstimmung mit der ersten Ausführungsform der Erfindung geben die magnetoelektrischen Transducer das Spannungs-Signal entsprechend der Magnetfeld-Intensität der magnetisierten Oberfläche des Rotors aus. Zu diesem Zeitpunkt, wenn die Magnetfeld-Intensität im Referenz-Positions-Teil des Rotors sich innerhalb des Magnetfeld-Bereiches befindet, in dem die Ausgangs-Spannung der magnetoelektrischen Transducer sättigt, kann das Spannungs-Signal die ungünstigen Wirkungen der Magnetfeld-Abnahme im Referenz-Positions-Teil sehr gering halten. Als ein Ergebnis kann die Ausgangs-Spannung der magnetoelektrischen Transducer, die dem Referenz-Positions-Teil entspricht, auf einem konstanten Niveau gehalten werden, und die Entstehung von Schwell- oder fluktuierendem Rauschen kann gesteuert werden.
In Übereinstimmung mit der zweiten Ausführungsform der Erfindung geben die ferromagnetischen Reluktanz-Elemente als magnetoelektrische Transducer das Spannungs-Signal entsprechend der Magnetfeld-Intensität der magnetisierten Oberfläche des Rotors aus. Zu diesem Zeitpunkt, wenn die Magnetfeld-Intensität im Referenz-Positions-Teil sich innerhalb des reversiblen Magnetfeld-Bereiches der ferromagnetischen Reluktanz-Elemente befindet, kann der Output der ferromagnetischen Reluktanz- Elemente im Referenz-Positions-Teil die ungünstigen Wirkungen der Hysterese verhindern. Als ein Ergebnis kann die Genauigkeit der Erfassung der Referenz-Position verbessert werden.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

In den beigefügten Zeichnungen:
Fig. 1 ist eine schematische Ansicht, die einen Dreh- Positions-Detektor nach der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 2 ist ein Vorderansicht, die die Form eines MR- Elements nach der ersten Ausführungsform zeigt;
Fig. 3 ist ein elektrisches Blockdiagramm, das den Aufbau einer Wellenform-Verarbeitungs-Schaltung und einer Impuls-Signal-Verarbeitungs-Schaltung nach der ersten Ausführungsform zeigt;
Fig. 4 ist ein Zeitablauf-Diagramm, das das Magnetisierungs-Muster (A), die Magnetfeld-Intensität (B) und die Wellenformen (C bis G) des Dreh-Positions-Detektors nach der ersten Ausführungsform zeigt;
Fig. 5 ist ein Kennlinien-Diagramm, das die Beziehung zwischen Magnetfeld-Intensität und Ausgangs-Spannung vom MR- Element nach der ersten Ausführungsform zeigt;
Fig. 6 ist ein Wellenform-Diagramm, das das Magnetisierungs-Muster (A) der magnetisierten Oberfläche und die Magnetfeld-Intensität (B) nach der zweiten Ausführungsform zeigt;
Fig. 7 ist ein Wellenform-Diagramm, das das Magnetisierungs-Muster (A) der magnetisierten Oberfläche und die Magnetfeld-Intensität (B) nach der dritten Ausführungsform zeigt;
Fig. 8 ist ein teilweiser Grundriß, der einen Magneten nach der vierten Ausführungsform zeigt;
Fig. 9 ist ein teilweiser Grundriß, der einen Magneten nach der fünften Ausführungsform zeigt;
Fig. 10 ist ein teilweiser Grundriß, der einen Magneten nach der sechsten Ausführungsform zeigt;
Fig. 11 ist ein teilweiser Grundriß, der einen Magneten nach der siebenten Ausführungsform zeigt;
Fig. 12 ist ein teilweiser Grundriß, der einen Magneten nach der achten Ausführungsform zeigt;
Fig. 13 ist ein teilweiser Grundriß, der einen Magneten nach der neunten Ausführungsform zeigt;
Fig. 14 ist ein teilweiser Grundriß, der einen Magneten nach der zehnten Ausführungsform zeigt;
Fig. 15 ist ein teilweiser Grundriß, der einen Magneten nach der elften Ausführungsform zeigt;
Fig. 16 ist ein Kennlinien-Diagramm, das die Beziehung zwischen der Magnetfeld-Intensität Hy und der Ausgangs-Spannung Vm von den herkömmlichen MR-Elementen zeigt; und
Fig. 17 ist ein Wellenform-Diagramm, das das Magnetisierungs-Muster (A), Magnetfeld-Intensität (Hy) und Sensor-Ausgabe (C) zur Verwendung als Erklärung eines Standes der Technik zeigt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

(Erste Ausführungsform)

Diese Erfindung kann am besten verstanden werden unter Bezugnahme auf die folgende Beschreibung der gegenwärtig bevorzugten ersten Ausführungsform, die in einem Dreh- Positions-Detektor zur Verwendung in einem Viertakt- Vierzylinder-Motor manifestiert ist, zusammen mit den anliegenden Zeichnungen.
Wie in Fig. 1 gezeigt ist, ist ein scheibenförmiger Rotor 2 fix auf einer Welle 1 angebracht, die mit einem Verhältnis von einer halben Umdrehung pro Umdrehung des Motors rotiert. Der Rotor 2 umfaßt einen Magnet-Halterungs-Teil 3, der aus einem nichtmagnetischem Material (z.B. austenitischem rostfreiem Stahl) und einem ringförmigen isotropisch gesinterten Ferrit-Magneten 4 (nachfolgend als "Magnet" bezeichnet) zusammengesetzt ist, der an den Außenumfang des Magnet-Halterungs-Teils 3 angeklebt ist. In dieser Ausführungsform ist die Rest-Magnet-Fluß-Dichte Br des Magneten 4 auf 0,2 T bis 0,25 T (2000 bis 2500 G) eingestellt. Betreffend die spezifischen Abmessungs-Werte des Magneten 4 dieser Ausführungsform ist der Durchmesser 80 mm, die Dicke Wm in axialer Richtung ist 8 mm, und die Dicke t in radialer Richtung ist 4 mm.
Der Außenumfang des Magneten 4 bildet eine magnetisierte (Umfangs-)Oberfläche 5, die abwechselnd mit Magnet-Polen (N- und S-Polen) in regelmäßigen Intervallen (z.B. Magnetisierungs-Schrittweite λ) versehen ist. Die magnetisierte Oberfläche 5 beinhaltet einen Referenz-Positions-Teil 5a mit der größeren Magnetisierungs-Schrittweite λ0 an vier Positionen alle 90º, wobei jede einem Zylinder eines Vierzylinder-Motors (nicht gezeigt) entspricht. Das Verhältnis zwischen der Magnetisierungs-Schrittweite λ0 des Referenz-Positions-Teils 5a und der Magnetisierungs-Schrittweite λ der anderen Magnet-Pole N, S wird auf λ0 gleich 3 λ festgesetzt, und die Magnetisierungs-Schrittweite λ wird in dieser Ausführungsform auf 5º gesetzt.
Ein Dreh-Winkel-Sensor 6 hat ein Paar MR-Elemente 7A und 7B als magnetoelektrische Transducer, die darauf gegenüber der magnetisierten Oberfläche 5 des Rotors 2 befindlich sind. Der Abstand tg zwischen den MR-Elementen 7A und 7B und der magnetisierten Oberfläche 5 sollte bestimmt werden unter Berücksichtigung der Vibration eines verwendeten Fahrzeugs, der Abmessungs-Toleranzen von verwendeten Teilen und Komponenten, deren Montage-Toleranzen etc., und in dieser Ausführungsform ist der Abstand tg mit 1.5 mm festgelegt. Die MR-Elemente 7A und 7B bestehen aus einem ferromagnetischem Material, wie z.B. eine Ni-Cd-Typ-Legierung. Die Befestigungs-Schrittweite λ1 der MR-Elemente 7A und 7B ist ungefähr die Hälfte der Magnetisierungs-Schrittweite λ (d.h. λ1 ist gleich λ/2). Eine Spannungsquelle (mit der Spannungs-Leistung von 5 V) 8 ist seriell mit den MR-Elementen 7A und 7B verßunden. Fig. 2 zeigt das Aussehen des MR-Elements 7A oder 7B. In dieser Ausführungsform sind die MR-Elemente dreimal gefaltet, und ein Endstück 9 ist mit jedem Ende davon verbunden. Betreffend die spezifischen Maße der Faltung ist die Länge L 3 mm, und die Breite We ist 30 µm.
Weiters ist eine Wellenform-Verarbeitungs-Schaltung 11 mit einem dazwischenliegenden Punkt 10 zwischen den MR- Elementen 7A und 7B verbunden. Die MR-Elemente 7A und 7B verändern die elektrischen Widerstands-Werte davon entsprechend einer Magnetfeld-Intensität Hy in der Umfangs-Richtung mit einer Verzögerung aufgrund der Rotation des Rotors 2 über die Befestigungs-Schrittweite λ1 (die gleich λ/2 ist). Als ein Ergebnis verändert sich eine Spannung des dazwischenliegenden Punktes 10 zwischen den MR-Elementen 7A und 7B, und ein Spannungs-Ausgangs-Signal Vs wird vom Dreh-Winkel-Sensor 6 an die Wellenform-Verarbeitungs-Schaltung ausgegeben. Die Wellenform-Verarbeitungs-Schaltung 11 formt die Wellenform des Spannungs-Signals Vs vom Dreh-Winkel-Sensor 6. Eine Impuls- Signal-Verarbeitungs-Schaltung 12 ist mit der Wellenform- Verarbeitungs-Schaltung 11 verbunden, um ein Dreh-Winkel-Signal Ne und das Referenz-Positions-Signal G entsprechend dem Wellenform-geformten Signal zu generieren.
Fig. 3 ist ein Blockdiagramm, das den Aufbau der Wellenform-Verarbeitungs-Schaltung 11 und der Impuls-Signal- Verarbeitungs-Schaltung 12 zeigt. Wie in dieser Zeichnung gezeigt ist, ist eine Wechselstrom-Kopplung 13 der Wellenform- Verarbeitungs-Schaltung 11 mit dem Ausgangs-Endstück des Dreh- Winkel-Sensors 6 verbunden. Die Wechselstrom-Kopplung 13 beseitigt nur die Gleichstrom-Komponente vom Spannungs-Signal Vs, das vom Dreh-Winkel-Sensor 6 ausgegeben wird, und extrahiert nur die Wechselstrom-Komponente davon. Mit der Wechselstrom-Kopplung 13 ist ein Verstärker 14 verbunden.
Mit der Ausgangs-Seite des Verstärkers 14 ist die Eingangs-Seite eines Komparators 17 verbunden. Mit dem Komparator 17 ist die Ausgangs-Seite einer Schwellenwert- Erzeugungs-Schaltung 15 über eine Schwellenwert-Selektions- Schaltung 16 verbunden. Die Schwellenwert-Erzeugungs-Schaltung 15 gibt den ersten Schwellenwert Vth1 und den zweiten Schwellenwert Vth2 aus, während die Schwellenwert-Selektions- Schaltung 16 selektiv entweder den ersten Schwellenwert Vth1 oder den zweiten Schwellenwert Vth2 entsprechend dem Output des Komparators 17 ausgibt. Der Komparator 17 erzeugt eine Rechteck-Welle entsprechend dem Ausgangssignal des Verstärkers 14 und dem ersten Schwellenwert Vth1 oder dem zweiten Schwellenwert Vth2 von der Schwellenwert-Selektions-Schaltung 16. Die Schwellenwert-Erzeugungs-Schaltung 15 setzt die Werte des ersten Schwellenwertes Vth1 und des zweiten Schwellenwertes Vth2 zufällig, so daß das Last-Verhältnis der Wellenform des Ausgangs-Signals vom Komparator 17 50% sein kann.
Auf der anderen Seite ist eine Steig- und Sink-Kanten- Erfassungs-Schaltung (nachfolgend als "Kanten-Erfassungs- Schaltung" bezeichnet) 18 der Impuls-Signal-Verarbeitungs- Schaltung mit dem Komparator 17 verbunden. Die Kanten- Erfassungs-Schaltung 18 erfaßt die Steig- und die Sink-Kanten des Rechteck-Wellen-Signals, das vom Komparator 17 ausgegeben wird, und gibt dann das Impuls-Signal entsprechend jeder Kante aus. Auf diese Art gibt die Kanten-Erfassungs-Schaltung 18 das Dreh-Winkel-Impuls-Signal Ne aus.
Die Kanten-Erfassungs-Schaltung 18 und eine Zeitsignal- Erzeugungs-Schaltung 19 sind mit der Eingangs-Seite einer Perioden-Berechnungs-Schaltung 20 verbunden. Die Perioden- Berechnungs-Schaltung 20 berechnet die Periode des Dreh-Winkel- Impuls-Signals Ne, das von der Kanten-Erfassungs-Schaltung 18 entsprechend der Anzahl an Zeitsignalen von der Zeitsignal- Erzeugungs-Schaltung 19 ausgegeben wird.
Mit der Perioden-Bearbeitungs-Schaltung 20 ist eine Referenz-Signal-Erzeugungs-Schaltung 21 verbunden, die einen Zähler-Teil 22 und einen Perioden-Beurteilungs-Teil 23 umfaßt. Es ist so eingerichtet, daß das Ausgangssignal von der Perioden-Berechnungs-Schaltung 20 in das Zeitsignal-Endstück des Zähler-Teils 22 eingespeist wird, während das Ausgangssignal (oder das Dreh-Winkel-Impuls-Signal Ne) von der Kanten-Erfassungs-Schaltung 18 im Rückstell-Endstück des Zähler-Teils 22 eingespeist wird. Der Zähler-Teil 22 führt Hinaufzähl- und Hinunterzähl-Vorgänge entsprechend den Zeitund Rückstell-Signalen durch.
Außerdem ist mit dem Zähler-Teil 22 der Perioden- Beurteilungs-Teil 23 verbunden, der ein Perioden-Verhältnis von Tn/Tn-1 entsprechend der Ausgabe-Periode T des Dreh-Winkel- Impuls-Signals Ne reguliert, wobei der Index n" den aktuellen Wert und der Index "n-1" den vorhergehenden Wert bezeichnet. Der Perioden-Beurteilungs-Teil 23 gibt das Referenz-Positions- Teil-Impuls-Signal G entsprechend einem Perioden-Verhältnis von Tn/Tn-1 aus.
Nun wird die Variation im Widerstands-Wert der MR- Elemente 7A und 7B in Übereinstimmung mit der Magnetfeld- Intensität Hy beschrieben. Fig. 5 ist ein Hy-Hv-Kennlinien- Diagramm, das die Variation im Widerstands-Wert der MR-Elemente 7A und 7B unter Verwendung der Ausgangs-Spannung Vm zeigt.
Im Kennlinien-Diagramm, das in Fig. 5 gezeigt ist, hat die Ausgangs-Spannung Vm der MR-Elemente 7A und 7B Hysterese- Kennlinien innerhalb des Bereichs zwischen reversiblen Magnetfeld-Intensitäten Hr und -Hr, die die Hysterese- Erzeugungs-Grenzen sind. In den Bereichen außerhalb des Hysterese-Bereichs zwischen -Hr und Hr gibt es Sättigungs- Magnetfeld-Intensitäten Hsat und -Hsat, außerhalb derer die Ausgangs-Spannung Vrn der MR-Elemente 7A und 7B bei einer Sättigungs-Spannung V0 sättigt.
In dieser Ausführungsform, die spezifisch so angeordnet ist wie oben beschrieben, liegt die Sättigungs-Magnetfeld- Intensität Hsat der MR-Elemente 7A und 7B bei ungefähr 8 10x3 A/m (100 Oe) und die reversible Magnetfeld-Intensität Hr davon liegt bei ungefähr 5,6 10x3 A/m (70 De). Auf der anderen Seite liegt die Magnetfeld-Intensität Hy im Referenz-Positions- Teil 5a der magnetisierten Oberfläche 5 so, daß sie innerhalb des Sättigungs-Magnetfeld-Bereichs (Hy ist größer oder gleich 8"10x3 A/m (100) oder Hy ist kleiner oder gleich -8 10x3 A/m (- 100)) behandelt wird. Daher kann die Ausgangs-Spannung Vm der MR-Elemente 7A und 7B bei der Sättigungs-Spannung V0 oder mehr im Referenz-Positions-Teil 5a behandelt werden.
Als nächstes wird das Wirken des Dreh-Positions- Detektors nach der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Fig. 4 ist ein Zeitablauf-Diagramm, das die Magnetfeld- Intensität Hy der magnetisierten Oberfläche 5 und das Wirken des Dreh-Positions-Detektors in Übereinstimmung damit zeigt. Wie in diesem Diagramm gezeigt, variiert die Magnetfeld- Intensität Hy in Umfangsrichtung, welche in (B) von Fig. 4 gezeigt ist, entsprechend dem Magetisierungs-Muster der magnetisierten Oberfläche 5, das in (A) von Fig. 4 gezeigt ist. Der Dreh-Winkel-Sensor 6 gibt das Spannungs-Signal Vs aus, wie in (C) von Fig. 4 gezeigt ist, bei einem Verhältnis von zwei Zyklen zu einem Zyklus an Variation in der Magnetfeld- Intensität Hy wegen der Drehbewegung des Rotors 2.
Da, wie oben erwähnt, Hy größer als oder gleich groß wie Hsat im Referenz-Positions-Teil 5a der magnetisierten Oberfläche 5 ist, arbeiten beide MR-Elemente 7A und 7B innerhalb des Sättigungs-Magnet-Bereiches. Entsprechend kann das Spannungs-Signal Vs vom Dreh-Winkel-Sensor 6, das die Spannung am dazwischenliegenden Punkt von den Elementen 7A und 7B ist, wesentlich das auf- und abschwellende oder fluktuierende Rauschen der Ausgangs-Spannung verringern, das durch die Reduktion der Magnetfeld-Intensität beim zentralen Teil des Referenz-Positions-Teiles 5a verursacht wird. Daher kann das Spannungs-Signal Vs bei einem auf- und abschwellenden Rausch-Wert von ungefähr "0" im Referenz-Positions-Teil 5a gehalten werden.
In der Wellenform-Verarbeitungs-Schaltung 11, die in Fig. 3 gezeigt ist, erzeugt der Komparator 17, wie in (D) von Fig. 4 gezeigt ist, eine Signal-Wellenform mit einem Last- Verhältnis von 50% entsprechend dem Spannungs-Signal Vs, das vom Dreh-Winkel-Sensor 6 durch die Wechselstrom-Kopplung 13 und den Verstärker 14 eingespeist wird, und er erzeugt den ersten Schwellenwert Vth1 oder den zweiten Schwellenwert Vth2, der von der Schwellenwert-Absonderungs-Schaltung 16 gesetzt wird. Das heißt, der Komparator 17 gibt das H-(Hoch-)Wert-Signal innerhalb des Verschiebungs-Bereichs vom ersten Schwellenwert Vth1 zum zweiten Schwellen-Bereich Vth2 aus, und gibt dann das L-(Niedrig-)Wert-Signal innerhalb des Verschiebungs-Bereichs vom zweiten Schwellenwert Vth2 zum ersten Schwellenwert Vth1 aus. Da das Spannungs-Signal Vs vom Dreh-Sensor 6 bei ungefähr "0" im Referenz-Positions-Teil 5a gehalten wird, wird das Ausgangssignal des Komparators 17 ebenfalls ungefähr auf dem L- Niveau gehalten. Als ein Ergebnis ist das Ausgangssignal der Wellenform-Verarbeitungs-Schaltung 11 eine Rechteck-Welle mit einem Last-Verhältnis von 50% in jedem Teil außer dem Referenzpositions-Teil 5a, und die Wellenform davon hat eine Auslassung nur in dem Teil, der dem Referenz-Positions-Teil 5a entspricht.
In der Impuls-Signal-Verarbeitungs-Schaltung 12 erzeugt die Kanten-Erfassungs-Schaltung 18, wie in (E) von Fig. 4 gezeigt, das Dreh-Winkel-Impuls-Signal Ne für jeden spezifizierten Dreh-Winkel durch Verwenden der Steig- und Sink- Kanten des Ausgangs-Signals der Wellenform-Verarbeitungs- Schaltung 11. Das Dreh-Winkel-Impuls-Signal Ne, das von der Kanten-Erfassungs-Schaltung 18 ausgegeben wird, hat eine Signal-Wellenform mit einer Auslassung nur in dem Teil, der dem Referenz-Positions-Teil 5a entspricht, so wie die obige Ausgangs-Wellenform der Wellenform-Verarbeitungs-Schaltung 11.
Der Zähler-Teil 22 der Referenz-Signal-Erzeugungs- Schaltung 21 führt die Hinaufzähl- und Hinunterzähl-Vorgänge entsprechend der Anzahl an Zeitsignalen von der Perioden- Berechnungs-Schaltung 20 durch. Genau gesprochen schaltet, wie in (F) der Fig. 4 gezeigt ist, der Zähler-Teil 22 zum Hinunterzähl-Vorgang, wenn das Rückstell-Signal (das Ausgangs- Signal der Kanten-Erfassungs-Schaltung 18) dorthin während des Hinaufzähl-Vorganges eingespeist wird, und nimmt den Hinaufzähl-Vorgang wieder nach einmaligem Rücksetzen des Ausgangs-Signals auf, wenn das Rückstell-Signal dorthin während des Hinunterzähl-Vorganges eingespeist wird. Im Referenz- Positions-Teil 5a wird jedoch, da das Rotations-Impuls-Signal Ne ausgelassen wird, das Rückstell-Signal nicht in den Zähler- Teil 22 während des Hinunterzähl-Vorganges eingespeist. Als ein Ergebnis setzt der Zähler-Teil 22 den Hinunterzähl-Vorgang fort, bis der Zählwert "0" wird.
Der Perioden-Beurteilungs-Teil 23 beurteilt, ob ein Perioden-Verhältnis von Tn/Tn-1 während der fortgesetzten Hinaufzähl- und Hinunterzähl-Vorgänge bei einem bestimmten festgesetzten Wert m oder darüber liegt (m ist 3 in dieser Ausführungsform) oder nicht. Wie in (G) von Fig. 4 gezeigt ist, hält, wenn Tn/Tn-1 kleiner als 3 ist, der Perioden- Beurteilungs-Teil 23 den Ausgangs-Signal-Wert beim L-Wert, und wenn Tn/Tn-1 größer als oder gleich groß wie 3 ist, hält er den Ausgangs-Signal-Wert beim H-Wert. Das heißt, daß, daßdas Dreh- Winkel-Impuls-Signal Ne für jeden bestimmten Winkel in jedem Teil außer dem Referenz-Positions-Teil 5a ausgegeben wird, Tn gleich Tn-1 ist und der Ausgangs-Signal-Wert des Perioden- Beurteilungs-Teils 23 auf dem L-Wert gehalten wird. Im Referenz-Positions-Teil 5a ist jedoch, da das Rotations-Impuls- Signal Ne ausgelassen wird, Tn/Tn-1 größer als/gleich 3 und der Ausgangs-Signal-Wert des Perioden-Beurteilungs-Teils 23 wird auf dem H-Wert gehalten.
Dann nimmt, wenn das Rückstell-Signal wieder von der Kanten-Erfassungs-Schaltung 18 an den Zähler-Teil 22 eingespeist wird, der Zähler-Teil 22 den Hinaufzähl-Vorgang wieder auf. Da Tn/Tn-1 wieder kleiner als 3 wird, verringert der Perioden-Beurteilungs-Teil 23 den Ausgangs-Signal-Wert auf den L-Wert.
Auf diese Art wird, da der Rotor 2 sich dreht, das Dreh-Winkel-Signal Ne für jeden spezifischen Winkel vom Dreh- Winkel-Sensor 6 ausgegeben, und ein Referenz-Postitions-Teil- Impuls-Signal G wird beim H-Wert entsprechend dem Referenz- Positions-Teil 5a ausgegeben.
Wie im Detail oben beschrieben, ist der Dreh-Positions- Detektor nach dieser Ausführungsform so angeordnet, daß der Dreh-Winkel-Sensor 6 aus den MR-Elementen (ferromagnetischen Reluktanz-Elementen> 7A und 7B besteht. Die MR-Elemente 7A und 78 sind gegenüber der magnetisierten Oberfläche 5 des Rotors 2 angeordnet, die abwechselnd mit verschiedenen Magnet-Polen versehen wird. Die magnetisierte Oberfläche 5 des Rotors 2 beinhaltet den Referenz-Positions-Teil 5a, der mit Magnet-Polen bei einer größeren Magnetisierungs-Schrittweite versehen ist, und die Magnetfeld-Intensität Hy im Referenz-Positions-Teil Sa ist innerhalb des Sättigungs-Magnetfeld-Bereiches der MR- Elemente 7A und 7B.
In dieser Anordnung wird die Ausgangs-Spannung Vm, die dem Widerstands-Wert der MR-Elemente 7A und 7B in Übereinstimmung mit dem Referenz-Positions-Teil 5a entspricht, nicht von der Hysterese beeinflußt, und darüber hinaus wird sie, sogar wenn ein Auf- und Abschwellen in der Magqetfeld- Intensität Hy vorkommt, bei einem fast konstanten Sättigungs- Wert gehalten. Entsprechend wird das Spannungs-Signal Vs des Dreh-Winkel-Sensors 6 bei einem fast konstanten Wert gehalten. Als Ergebnis kann das Schwell-Rauschen des Dreh-Winkel-Sensors 6 gesteuert werden, die Genauigkeit der Erfassung des Referenz- Postitions-Teils 5a kann verbessert werden, und das Signal- Rausch-Verhältnis kann immer auf einen hohen Wert gebracht werden.
In der obigen Ausführungsform liegt die Magnetfeld- Intensität Hy im Referenz-Positions-Teil 5a des Rotors 2 höher als die Sättigungs-Magnetfeld-Intensität Hsat. Die Magnetfeld- Intensität Hy jedoch kann auf die Intensität im Magnetfeld- Bereich zwischen der reversiblen Magnetfeld-Intensität Hr und der Sättigungs-Magnetfeld-Intensität Hsat (innerhalb 5,6 10x3 bis 8 10x3 A/m (70 bis 100 Oe)) gesetzt werden. In diesem Fall, kann, da die Ausgangs-Spannung (Widerstands-Wert) der MR- Elemente 7A und 7B im Referenz-Positions-Teil 5a sich verändert, ohne von der Hysterese betroffen zu sein, die Ausgangs-Spannung des Dreh-Winkel-Sensors 6 im Referenz- Positions-Teil 5a durchgehend erhalten werden. Als ein Ergebnis können die selben Vorteile der Erfindung erhalten werden wie jene der obigen Ausführungsform.
Weiters sind die spezifischen Werte in der obigen Ausführungsform so gelegt, um die gewünschte Sättigung- Magnetfeld-Intensität Hsat und reversible Magnetfeld-Intensität Hr zu erhalten. Dieser Wert jedoch sollte nicht nur nach den obigen spezifischen Werten gesetzt werden, sondern kann beliebig auf jeden Wert entsprechend der Verwendungs-Bedingung und der benötigten Präzision gesetzt werden.
Darüber hinaus kann, obwohl der Dreh-Winkel-Sensor 6 in der vorhergehenden Ausführungsform ein Paar Halb-Brücken umfaßt, er eine vollständige Brücke verwenden. Es ist auch möglich, daß mehr als ein Sensor-Paar auf einer einzigen Platte in regelmäßigen Intervallen angeordnet wird, um die Anzahl an Impulsen zu verdoppeln oder zu verdreifachen.

(Zweite Ausführungsform)

Die zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme nur auf die Unterschiede zur ersten Ausführungsform beschrieben werden.
Fig. 6 zeigt in (A) und (B) jeweils das Magnetisierungs-Muster der magnetisierten Oberfläche 5 und die Magnetfeld-Intensität Hy entsprechend dem Magnetisierungs- Muster nach der zweiten Ausführungsform Wie in dieser Figur gezeigt ist, ist die magnetisierte Oberfläche 5 abwechselnd versehen mit verschiedenen Magnet-Polen mit einer Magnetisierungs-Schrittweite λ0 einerseits, und die magnetisierte Oberfläche 5, die im Referenz-Postitions-Teil 5a beinhaltet ist, ist versehen mit Magnet-Polen mit einer Magnetisierungs-Schrittweite λ0 (λ0 = n λ wobei n = 2 bis 4) andererseits. Weiters sind beide Seiten des Referenz-Positions- Teils 5a mit Magnet-Polen höherer Intensität als die der anderen Magnet-Pole versehen, wie durch N+ und S+ in (A) von Fig. 6 gezeigt ist.
In dieser Anordnung ist die Magnetfeld-Intensität Hy im Referenz-Positions-Teil 5a höher, wie durch eine durchgezogene Linie in (B) von Fig. 6 gezeigt ist, verglichen mit einem Fall, wo Magnet-Pole mit einem gewöhnlichen Wert an Magnetismus vorgesehen sind, wie durch eine durchbrochene Linie in (B) von Fig. 6 gezeigt ist. Als ein Ergebnis wird die Magnetfeld- Intensität Hy im Referenz-Positions-Teil 5a innerhalb des Sättigungs-Magnetfeld-Bereiches gehalten. Da die MR-Elemente 7A und 7B entsprechenderrnaßen innerhalb des Sättigungs-Magnetfeld Bereiches arbeiten, kann das Schwell-Rauschen der Ausgangs- Spannung Vs des Dreh-Winkel-Sensors 6 im Referenz-Positions- Teil 5a bei einem Wert von annähernd "0" stabilisiert werden.
In der zweiten Ausführungsform sind, wie es sich in der obigen Beschreibung versteht, die MR-Elemente 7A und 7B zur Verwendung innerhalb des Sättigungs-Magnetfeld-Bereiches durch Verstärken des Magnetismus der Magnet-Pole im Referenz- Positions-Teil 5a eingerichtet. Als Ergebnis können auch in der zweiten Ausführungsform die nachteiligen Wirkung der Hysterese auf die Ausgangs-Spannung (oder den Widerstands-Wert) der MR- Elemente 7A und 7B verhindert werden, und die selben Wirkungen und Vorteile wie jene der ersten Ausführungsform können erhalten werden.

(Dritte Ausführungsform)

Als nächstes wird die dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben werden.
Fig. 7 zeigt in (A) und (B) jeweils das Magnetisierungs-Muster der magnetisierten Oberfläche 5 und die Magnetfeld-Intensität Ry entsprechend dem Magnetisierungs- Muster nach der dritten Ausführungsform Der Dreh-Positions- Detektor nach der dritten Ausführungsform ist dahingehend von der ersten und zweiten Ausführungsform verschieden, daß ein radial anisotroper verformbarer Magnet vom Ferrit-Typ verwendet wird. Wie in (A) von Fig. 7 gezeigt ist, ist die magnetisierte Oberfläche 5 des Magneten 4 abwechselnd mit Magnet-Polen mit unterschiedlichen Ausrichtungen in solcher Weise versehen, daß die S- und N-Pole einander in vertikaler und in Umfangsrichtung entgegengesetzt sind. Andererseits beinhaltet ein Teil der magnetisierten Oberfläche 5 den Referenz-Positions-Teil 5a, der einen nichtmagnetisierten Teil (wobei ein schwach magnetisierter Teil auch verwendet werden kann) mit der Magnetisierungs-Breite Wp" beinhaltet. Die Magnet-Pole der magnetisierten Oberfläche 5 sind mit der Magnetisierungs-Breite Wp versehen, während nur die Magnet-Pole, die einander in Referenz-Positions-Teil 5a gegenüberliegen, mit der Magnetisierungs-Breite Wp' versehen sind, wobei Wp' größer als Wp ist. In dieser Ausführungsform liegen die Magnetisierungs- Breiten bei Wp' = n Wp und Wp" = m Wp, wobei n=1,1 bis 1,5 und m= 1 bis 3, und die Magnetisierungs-Schrittweiten sind λ, λ' und l0 (wobei λ < λ' « λ0) entsprechend jeweils Wp, Wp' und
In dieser Anordnung ist die Magnetfeld-Intensität Hy im Referenz-Positions-Teil 5a, die durch eine durchgezogene Linie in (B) von Fig. 7 gezeigt ist, höher im Vergleich zu einem Fall, wo die Magnet-Pole mit der selben Magnetisierungs-Breite versehen sind, der durch eine durchbrochene Linie in (B) von Fig. 7 gezeigt ist. Als ein Ergebnis wird die Magnetfeld- Intensität Hy im Referenz-Positions-Teil 5a innerhalb des Sättigungs-Magnetfeld-Bereichs gehalten, und, daraus folgend, wird die Ausgangs-Spannung Vm der MR-Elemente 7A und 7B bei der Sättigungs-Spannung V0 gehalten. Entsprechend kann die Ausgangs-Spannung des Dreh-Winkel-Sensors 6 tadellos bei einem "0"-Wert stabilisiert werden.
Wie oben erwähnt, kann die dritte Ausführungsform die selben Wirkungen und Vorteile wie jene der ersten Ausführungsform haben, und zwar durch Halten der Magnetfeld- Intensität Hy im Referenz-Positions-Teil 5a innerhalb des Sättigungs-Magnetfeld-Bereiches.
Die erste, zweite und dritte Ausführungsform nach der vorliegenden Erfindung werden oben anhand eines Falles beschrieben, wo ferromagnetische MR-Elemente eingesetzt sind, die das Umfangs-Element des Magneten als ein magnetisches Signal verwenden. Anstatt der ferromagnetischen MR-Elemente können jedoch Hall-Elemente oder alle anderen magnetoelektrischen Transducer, die die Sättigungs- Charakteristik des Signal-Outputs aufweisen, verwendet werden. Die selben Wirkungen können auch durch Entwerfen des Sensors mit dem radialen Element des Magneten als ein Signal-Element erzielt werden.
Der Magnet kann in anderer Weise ausgeführt sein als unten beschrieben, um die Magnetfeld-Intensität Hy zu erhalten, die höher als die Sättigungs-Magnetfeld-Intensität Hsat im Referenz-Positions-Teil 5a ist.
Die Figuren 8 bis 11 zeigen Magnete der vierten bis siebenten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die entsprechend der zweiten Ausführungsform magnetisiert sind.

(Vierte Ausführungsform)

Wie in Fig. 8 gezeigt, wird ein ringförmiger isotroper Magnet 4 von Ferrit-Typ mit einer Rest-Magnet-Fluß-Dichte Br von 0,1 T bis 0,4 T (1000 bis 4000 G) an den Außenumfang des Magnet-Halterungs-Teils 3 angeklebt. Die magnetisierte Oberfläche 5 des Magneten 4 ist abwechselnd mit Magnet-Polen mit der Magnetisierungs-Schrittweite λ versehen. Der Magnet 4 beinhaltet den Referenz-Positions-Teil Sa, der abwechselnd mit Magnet-Polen mit der Magnetisierungs-Schrittweite λ0 (λ0 = n λ, wobei n = 2 bis 4) versehen ist. Der Magnetismus der Magnet- Pole an den Enden des Referenz-Positions-Teils 5a wird verstärkt in bezug auf den von irgendwelchen anderen Magnet- Polen durch Einpassen eines Magneten vom Typ seltener Erden mit der Rest-Magnet-Fluß-Dichte Br von 0,5 T bis 1,2 T (5000 G bis 12000 G) in den Referenz-Positions-Teil Sa, wie durch N+ und S+ in Fig. 8 gezeigt ist.

(Fünfte Ausführungsform)

Wie in Fig. 9 gezeigt ist, ist ein nach innen und radial zurückgesetzter Teil 33 gebildet und mit der Magnetisierungs-Schrittweite λ0 magnetisiert (λ0 = n λ wobei n wobie n = 2 bis 4) in einem Teil des Außenumfangs des Magnet- Halterungs-Teils 3, und ein ringförmiger isotroper Magnet 4 von Ferrit-Typ ist an den Außenumfang des Magnet-Halterungs-Teils 3 angeklebt. Der Referenz-Positions-Teil 5a ist in Übereinstimmung mit dem zurückgesetzten Teil 33 vorgesehen. Im Referenz-Positions-Teil 5a ist der Magnet 4 in radialer Richtung dicker als seine anderen Teile ausgeführt, um die magnetische Leitfähigkeit des Magneten 4 zu erhöhen und den Magnetismus der Magnet-Pole an den Enden des Referenzpositions-Teils 5a zu verstärken, wie durch N+ und S+ in Fig. 9 gezeigt ist.

(Sechste Ausführungsform)

Wie in Fig. 10 gezeigt, ist der zurückgesetzte Teil 33 ausgebildet und magnetisiert mit der Magnetisierungs- Schrittweite λ0 (λ0 = n λ wobei n = 2 bis 4) in einem Teil des Außendurchmessers des Magnet-Halterungs-Teils 3, und ein rückseitiges Joch 34, das aus einem magnetischen Material besteht, ist an den zurückgesetzten Teil 33 angeklebt. Ein ringförmiger isotroper Magnet 4 von Ferrit-Typ ist an den Außendurchmesser des Magnet-Halterungs-Teils 3 angeklebt, und der Referenz-Positions-Teil 5a ist in Übereinstimmung mit dem rückseitigen Joch 34 vorgesehen. In dieser Anordnung kann der Magnetismus der Magnet-Pole an den Enden des Referenz- Positions-Teils 5a stärker gemacht werden als der von irgendwelchen anderen Magnet-Polen, wie durch N+ und S+ in Fig. 10 gezeigt ist.

(Siebente Ausführungsform)

Wie in Fig. 11 gezeigt, ist ein ringförmiges rückseitiges Joch, das aus einem magnetischen Material besteht, an den Außendurchmesser des Magnet-Halterungs-Teils 3 angeklebt, und ein ringförmiger Magnet 4 von Ferrit-Typ ist an den Außendurchmesser des rückseitigen Jochs 35 angeklebt. Die Breite th des rückseitigen Jochs 35 in radialer Richtung ist größer gehalten als "λ/2". Die magnetisierte Oberfläche 5 beinhaltet den Referenz-Positions-Teil 5a, der mit der Magnetisierungs-Schrittweite λ0 magnetisiert ist (λ0 = n λ, wobei n = 2 bis 4). Das rückseitige Joch 35 ist so angeordnet, daß dessen Wirkung nur an den Enden des Referenz-Positions- Teils 5a bestehen kann, und der Magnetismus der Magnet-Pole an den Enden des Referenz-Positions-Teils 5a kann stärker gemacht werden als der von irgendwelchen anderen Magnet-Polen, wie durch N+ und S+ in Fig. 11 gezeigt ist.
Obwohl die vierte bis siebente Ausführungsform unter bezug auf einen isotropen Magnet von Ferrit-Typ beschrieben sind, können ein radial anisotroper Magnet von Ferrit-Typ und ein Magnet vom Typ seltener Erden auch statt dessen dafür verwendet werden.
Die Figuren 12 bis 15 zeigen die achte bis elfte Ausführungsform, welche andere Arten von Magnetisierung in Übereinstimmung mit der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind.

(Achte Ausführungsform)

Wie in Fig. 12 gezeigt, ist ein ringförmiger radial anisotroper Magnet 4 von Ferrit-Typ an den Außendurchmesser des Magnet-Halterungs-Teils 3 angeklebt. Der Magnet 4 beinhaltet den Referenz-Positions-Teil 5a, der mit dem nichtmagnetisierten Teil mit der Breite Wp" versehen ist. Der Magnet 4 ist abwechselnd versehen mit Magnet-Polen unterschiedlicher Orientierung mit der Magnetisierungs-Breite Wp. Der Magnetismus der Magnet-Pole, die einander entgegengesetzt im Referenz- Positions-Teil 5a vorgesehen sind, wird dadurch verstärkt, daß sie mit der Magnetisierungs-Breite Wp' magnetisiert sind, wobei Wp' größer als Wp ist.

(Neunte Ausführungsform)

Wie in Fig. 13 gezeigt, ist ein radial nach außen vorspringender Teil 36 mit der Breite Wp" gebildet auf einem Teil des Außenumfangs des Magnet-Halterungs-Teils 3, und ein ringförmiger radial anisotroper Magnet 4 ist an den anderen Teil des Außenumfangs des Magnet-Halterungs-Teils 3 angeklebt. Der Magnet 4 ist abwechselnd versehen mit Magnet-Polen unterschiedlicher Orientierung mit der Magnetisierungs-Breite Wp. Der vorspringende Teil 36 des Magnet-Halterungs-Teils 3 entspricht dem Referenz-Positions-Teil 5a, und Magnet-Pole sind einander entgegengesetzt im Referenz-Positions-Teil 5a mit der Magnetisierungs-Breite Wp' vorgesehen, wobei Wp' größer als Wp ist.

(Zehnte Ausführungsform)

Wie in Fig. 14 gezeigt, ist ein ringförmiger radial anisotroper Magnet 4 an den Außendurchmesser des Magnet- Halterungs-Teils 3 angeklebt. Der Magnet 4 ist abwechselnd versehen mit Magnet-Polen unterschiedlicher Orientierungen mit der Magnetisierungs-Breite Wp. Der Referenz-Positions-Teil 5a ist versehen mit einander entgegengesetzten Magnet-Polen mit der Magnetisierungs-Breite Wp', wobei Wp' größer als Wp ist. Weiters ist der Referenz-Positions-Teil 5a abwechselnd versehen mit einer Mehrzahl an Magnet-Polen unterschiedlicher Orientierung mit der sehr kleinen Magnetisierungs-Breite Wh.
Da die Magnetfeld-Intensität Hy um so niedriger ist, je geringer die Magnetisierungs-Breite ist, kann, wenn die Magnetisierungs-Breite sehr gering ist und die Magnetisierungs- Richtung sich ändert wie oben angeordnet, die Magnetfeld- Intensität Hy im Referenz-Positions-Teil 5a sehr gering gestaltet werden. Als Ergebnis kann die Magnetfeld-Intensität Hy im Referenz-Positions-Teil 5a gehalten werden, als ob es ein nichtmagnetisierter Teil wäre. (Elfte Ausführungsform) Wie in Fig. 15 gezeigt, ist ein ringförmiger radial anisotroper Magnet 4 an den Außendurchmesser des Magnet- Halterungs-Teil 3 angeklebt. Der Magnet 4 ist abwechselnd mit Magnet-Polen unterschiedlicher Orientierung mit der Magnetisierungs-Breite Wp versehen. Der Referenz-Positions-Teil 5a ist versehen mit einander entgegengesetzten Magnet-Polen mit der Magnetisierungs-Breite Wp', wobei Wp' größer als Wp ist. Weiters ist der Referenz-Positions-Teil 5a abwechselnd versehen mit einer Mehrzahl an Magnet-Polen verschiedener Orientierungen mit der kleinen Magnetisierungs-Breite Wh. Weiters kann in dieser elften Ausführungsform die Magnetfeld-Intensität Hy im Referenz-Positions-Teil 5a in bezug auf die der oben erwähnten zehnten Ausführungsform von Fig. 14 verringert werden durch Weglassen des magnetisierten Teils vom Referenz-Positions-Teil 5a in der radialen Richtung.
Die beschriebene Erfindung kann die Genauigkeit der Erfassung der Referenz-Position verbessern durch Stabilisieren des Ausgangs-Signals der magnetoelektrischen Transducer im Referenz-Positions-Teil.
Diese vorliegende Erfindung kann angewendet werden zum Erfassen einer geradlinig sich bewegenden Position.
Der Positions-Detektor stellt daher eine verbesserte Genauigkeit im Erfassen einer Referenz-Position zur Verfügung durch Stabilisieren des Ausgangs-Signals von magnetoelektrischen Transducern in einem Referenz-Positions- Teil. Ein Rotor 2 hat eine magnetisierte Oberfläche 5, die abwechselnd mit unterschiedlichen Magnet-Polen versehen ist, und einen Referenz-Positions-Teil 5a, in dem Magnet-Pole, die auf der magnetisierten Oberfläche 5 vorgesehen sind, teilweise ausgelassen sind. Ein Dreh-Winkel-Sensor 6 hat MR-Elemente 7A und 7B, die sich darauf gegenüber der magnetisierten Oberfläche 5 des Rotors 2 befinden, um das Ausgangssignal Vs entsprechend der Magnetfeld-Intensität auf der magnetisierten Oberfläche 5 aufgrund der Drehbewegung des Rotors 2 zu liefern. Eine Wellenform-Verarbeitungs-Schaltung 11 und eine Impuls-Signal- Verarbeitungs-Schaltung 12 formen die Wellenform des Spannungs- Signals Vs des Dreh-Winkel-Sensors 6, und erzeugen auch ein Dreh-Winkel-Impuls-Signal Ne und ein Referenz-Positions-Impuls- Signal G entsprechend dem Wellenform-Umformungs-Signal. Der Referenz-Positions-Teil 5a ist so angeordnet, daß die Magnetfeld-Intensität darin innerhalb des Sättigungs- Magnetfeld-Bereiches der MR-Elemente 7A und 7B sein kann.

Claims

1. Positions-Detektor, der umfaßt:

eine beweglichen Körper (1, 2, 3), der eine Oberfläche (5) aufweist, die in entgegengesetzte Richtungen abwechselnd mit einer ersten vorbestimmten Magnetisierungs-Schrittweite (λ) auf einer Oberfläche davon magnetisiert ist, außer bei einem Referenz-Positions-Teil (5a), der eine zweite Magnetisierungs- Schrittweite (λ0) hat, die größer als die erste Magnetisierungs-Schrittweite ist, und

einen magnetoelektrischen Transducer (6), der eingerichtet ist, dem beweglichen Körper (1, 2, 3) gegenüberzuliegen, um ein Spannungs-Signal (Vs) zu erzeugen, das einer Intensität der magnetisierter Oberfläche (5) entspricht, wobei das Transducer-Element (6) eine Ausgangs- Sättigungs-Charakteristik in einem Bereich hat, wo die Magnetfeld-Intensität oberhalb einer vorbestimmten Intensität (Hsat) ist,

dadurch gekennzeichnet, daß

die Magnetfeld-Intensität, die von dem Referenz-Positions-Teil (5a) in dem magnetoelektrischen Transducer (6) verursacht wird, oberhalb der vorbestimmter Intensität ist, wenn der Referenz- Positions-Teil (5a) sich gegenüber dem magnetoelektrischen Transducer (6) befindet.

2. Positions-Detektor nach Anspruch 1,-

dadurch gekennzeichnet, daß

der beweglicher Körper (1, 2, 3) einen Rotor (2) umfaßt, der die magnetisierte Oberfläche (5) in der Form einer Umfangs- Oberfläche hat und worin die Intensität von Magnet-Polen (N, S), die gerade neben dem Referenz-Positions-Teil (5a) vorgesehen ist, höher ist als die der anderen den Magnet-Pole (N, S).

3. Positions-Detektor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (2) so magnetisiert ist, daß er ein Paar Magnet-Pole (N, S) in einer Umfangsrichtung aufweist.

4. Positions-Detektor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangs-Oberfläche gerade neben dem Referenz-Positions-Teil (5a) aus einem Material hergestellt ist, das unterschiedlich ist in bezug auf andere Teile der Umfangs-Oberfläche, die abwechselnd magnetisiert ist.

5. Positions-Detektor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Umfangs-Teil gerade neben dem Referenz-Positions-Teil (5a) radial vergrößert ist in bezug auf den anderen Teil von dem Umfangs-Teil.

6. Positions-Detektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Positions-Detektor weiters einen Rotor (2) umfaßt, der eine Umfangs-Oberfläche hat, die magnetisiert ist, ein Paar Magnet- Pole (N, S) zu tragen, die radial angeordnet sind, und dadurch, daß die Magnetisierungs-Breite von Magnet-Polen (N, S) gerade neben dem Referenz-Positions-Teil (5a) größer ist als die der anderen Magnet-Pole (N, S).

7. Positions-Detektor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Umfangs-Teil zwischen den Magnet-Polen (N, S) gerade neben dem Referenz-Positions-Teil (Sa) nicht magnetisiert ist.

8. Positions-Detektor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangs-Position zwischen den Magnet-Polen (N, S) gerade neben dem Referenz-Positions-Teil (5a) weniger magnetisiert ist als die der anderen Magnet-Pole (N, S)

9. Positions-Detektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der magnetoelektrischer Transducer (6) ein ferromagnetisches Reluktanz-Element (7A, 7B) beinhaltet, worin die Magnetfeld- Intensität bei dem Referenz-Positions-Teil (5a) so eingestellt ist, in einem Bereich zu liegen, wo das ferromagnetische Reluktanz-Element (7A, 7B) keine Hysterese hat.