KR900004780B1 - 자기(磁氣) 센서를 사용한 위치 검출장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

자기 센서를 사용한 위치 검출장치

제1도는 종래의 위치 검출기의 도식적인 투시도.

제2도는 제1도의 자기센서의 출력전압과 거리 L 사이의 관계를 나타내는 그래프.

제3도는 제1도의 자기 감지 소자의 도식적인 부분 평면도이고, 여기서 그 형태는 바버-폴(barber-pole)형 소자를 나타낸다.

제4도는 제1도의 자기 센서의 도식적인 횡단면도이고, 그 구조를 나타낸다.

제5도는 휘스톤 브리지(wheaston bridge)의 4개 단자에 연결된 4개의 바버-폴형 자기 감지 소자의 배선도.

제6도는 제1도의 바버-폴형 자기 센서의 특성 그래프.

제7도는 폐(閉) 자기 회로를 구성하도록 U형 요크(yoke)를 가지는 첫번째 실시예이며 그 구조를 나타내는 투시도.

제8도는 첫번째 실시예의 도식적인 정면도.

제9도는 첫번째 실시예이며 그 구조와 자속로를 나타내는 도식적인 평면도.

제10도는 실험적으로 얻어진 첫번째 실시예의 출력신호 전압이며 자계 강도 분포를 나타내는 그래프.

제11도는 첫번째 실시예와 다른 실시예의 자기 센서에 대한 회로의 배선도.

제12도는 2개의 영구자석과 2개의 직선 요크를 가지는 두번째 실시예이며 그 조립상태를 나타내는 도식적인 평면도.

제13도는 두번째 실시예이며 그 조립상태를 나타내는 도식적인 정면도.

제14도는 실험적으로 얻어진 출력신호 전압이며 두번째 실시예의 자계 강도 분포를 나타내는 그래프.

제15도는 자기 센서를 전송하기 위한 미끌어질 수 있는 막대를 가지는 세번째 실시예의 투시도.

제16도는 세번째 실시예이며 그 조립상태를 나타내는 도식적인 평면도.

제17도는 일렬로 연결된 3개의 영구자석 또는 2개의 폐자기 회로를 가지는 네번째 실시예이며 그 조립 상태를 나타내는 도식적인 평면도.

제18도는 제17도의 축 A_x에 따른 네번째 실시예의 조립상태를 나타내는 도식적인 횡단면도.

제19도는 실험적으로 얻어진 출력신호 전압이며 네번째 실시예의 자기 강도 분포를 나타내는 그래프.

제20도는 동축으로 배열된 원형 요크 쌍과 영구자석을 가지는 다섯번째 실시예의 투시도.

제21도는 제20도의 A-A선 횡단면도.

제22도는 수평으로 배열된 요크 쌍과 영구자석을 가지는 다섯번째 실시예의 투시도.

제23도는 제22도의 A-A선 횡단면도.

제24도는 하나의 원형 요크를 가지는 일곱번째 실시예의 도식적인 투시도.

제25도는 제24도의 일곱번째 실시예이며 그 구조를 통과하여 순환하는 자속을 나타내는 도식적인평면도.

제26도는 일곱번째 실시예의 실험결과이며 출력신호 전압을 나타내는 그래프.

제27도는 영구자석, 원통형 요크와 로드 요크를 가지는 여덟번째 실시예이며 그 동축구조를 나타내는 도식적인 투시도.

제28도는 그 구조의 축에 따른 제27도의 여덟번째 실시예이며 구조를 관통하여 순환하는 자속과 누설 자속을 나타내는 도식적인 횡단면도.

제29도는 제27도의 여덟번째 실시예의 구조의 축에 수직이며 누설 자속선의 그 대칭 분포를 나타내는 도식적인 횡단면도.

제30도는 제27도의 여덟번째 실시예의 출력신호 전력 특성을 나타내는 그래프.

제31도는 2개의 영구자석, 원통형 요크, 로드 요크를 가지는 아홉번째 실시예이며 그 동축 구조를 나타내는 도식적인 투시도.

제32도는 아홉번째 실시예의 동축 구조의 축에 대한 것이며 거기를 통하여 순환하는 자속과 누설 자속.

제33도는 아홉번째 실시예의 동축 구조의 축에 수직이고 누설 자속의 대칭 분포를 나타내는 도식적인 횡단면도.

제34도는 제31도의 아홉번째 실시예의 출력신호 전압 특성을 나타내는 그래프.

제35도는 자기 차폐 요소를 가지는 열번째 실시예이며 그 구조를 나타내는 도식적인 투시도.

제36도는 제35도의 열번째 실시예의 그조를 통하여 순환화는 자속과 누설을 나타내며 제35도의 열번째 실시예의 도식적인 확대 횡단면도.

제37도는 V형 외측면과 관련된 자속선과 함께 요크를 가지는 위치 검출기의 형태를 나타내며 열한번재의 실시예의 도식적인 평면도.

제38도는 그 길이 방향에서 요크에 대한 자기 누설 자속 강도의 분포를 나타내는 열한번째 실시예의 그래프.

제39도는 그 길이 방향에서 요크에 대한 출력신호 전압을 나타내는 열한번째 실시예의 그래프.

제40도는 열두번째 실시예이며 둥글게 오목한 회측면과 관련된 자기 누설 자속선과 함께 요크를 가지는 위치 검출기의 형태를 나타내는 도식적인 평면도.

제41도는 열두번째 실시예의 길이 방향에서 요크에 대한 자기 누설자속 강도 분포를 나타내는 그래프.

제42도는 길이 방향에서 요크에 대한 열두번째 실시예의 출력신호 전압 특성을 나타내는 그래프.

제43도는 한쌍의 전자석을 가지는 열세번째 실시예와 그 구조를 나타내는 도식적인 평면도.

제44도는 그 구조와 관련된 코일 여기(勵起) 회로를 나타내는 열네번째 실시예의 평면도.

제45도는 열네번째 실시예의 위치 검출기의 출력신호 전압 대 전송 거리 특성을 나타내는 그래프.

제46도는 밀집되게 그루브 스트라이프(groove stripe)를 형성하는 요크의 내면을 나타내는 열다섯번째 실시예의 요크의 확대된 부분 횡단면도.

제47도는 극축이 상호 반대 방향으로 배열된 한쌍의 자기 감지 소자를 가지는 열여섯번째 실시예의 도식적인 횡단면 평면도.

제48도는 열여섯번째 실시예의 출력신호 전압 대 전송 거리 특성을 나타내는 그래프.

제49도는 평행하게 놓여진 한쌍으로된 자기 감지 소자와 함께 자기 센서를 가지는 열일곱번째 실시예이며 그 구조를 나타내는 도식적인 회단면 평면도.

제50도는 열일곱번째 실시예의 출력신호 전압 대 전송 거리 특성을 나타내는 그래프.

제51도는 열여덟번째 실시예의 자기 센서이며, 자기 봉입물(enclosure)을 가지는 관련 자기 센서 구조를 나타내는 도식적인 부분절단 투시도.

제52도와 제53도는 열여덟번째 실시예의 자기 센서이며, 자기 센서의 자계 형태를 나타내는 도식적인 확대 횡단면 평면도.

제54도는 스위칭 수단으로서 실시예의 위치 검출기를 작동시키기 위한 열여덟번째 실시예의 대한 회로의 블록선도.

제55도는 열여덟번째 실시예의 자기 센서를 위한 자기 봉입물에 대하여 사용된 자성 물질의 자기 특성도.

제56도는 열여덟번째 실시예의 자기 센서이며 그 히스테리시스 특성 곡선.

제57도는 자기 센서의 전송위치에 관한 열여덟번째 실시예의 자기 센서의 출력신호 전압의 특성 곡선이며, 그 히스테리시스 특성 곡선이다.

본 발명은 자기 센서의 도움으로 장치에 접하지 아니하고 중요한 몸체(body)의 절대 위치를 검출하거나 찾아내기 위한 장치에 과한 것이며, 특히 긴 측정 범위를 가지는 자기 위치 검출기에 관한 것이다.

최근, 선형 범위 또는 각의 범위에 있어서, 몸체의 절대 위치를 검출하고, 선형이고 각을 이루는 변위를 측정하기 위하여 여러 종류의 비접촉 거리 측정 장치가 점차 개발되었다.

비접촉 측정 위치 검출자이체 대한 다양한 양상들이 있다. 슬라이딩(sliding) 레지스터 포텐셔미터(potentiometer)를 사용하는 장치가 가장 대표적인 것이지만 만족할 만큼 확실하지 아니하다. 광학적 포지셔너(positioner)는 슬리트(slit) 범위와 같은 광학적 범위를 읽어내는 광학적 센서를 가지지만 그 구조는 더 복잡하게 된다. 더욱이 자기 매체에 쓰여진 범위가 자기 센서에 의하여 읽혀지는 자기 범위가 있지만 그 구조도 또한 복잡하여 지고 절대 위치가 검출될 수 없다.

즉 임의의 2개의 점 사이의 거리만이 측정될 수 있다. 본 발명은 검출될 몸체의 절대 위치를 검출할 수 있고, 매우 간단한 구조와 긴 측정영역 및 높은 신뢰성을 가지는 자기 위치 검출 장치를 제공하는데 있다.

제1도는 위치를 검출하기 위한 종래 장치(이하 간단히 위치 검출기라 함)의 도식적인 투시도이며, 여기에서 영구자석 1은 함께 병렬도 자기 센서 2를 대면하여 배열되고, 그 사이의 거리 L이 변할 수 있다. 즉 2개 부재 사이의 관련 이동이 허용된다. 자기 센서 2는 자석 1의 극축(pole axis)의 방향으로 영구 자석 1에 대하여 상대적으로 전송되는 것에 유의하여야 할 것이다. 영구자속 1로부터 발사되는 자계는 자기 센서 2에 포함된 민감한 자기 감지 소자에 의하여 감지된다. 거리 L은 자기 센서 2로부터 출력된 표시신호에 의하여 나타나고 검출된다.

제2도는 종래 위치 검출기의 센서 2의 출력신호 전압 거리 L 사이의 관계를 나타내는 그래프이다. 이에 의하여 영구자석 1의 항자력(抗磁力)은 800 O^e이고 센서 2의 자기 감지 소자는 자기 저항 박막으로 만들어진다. 여기에서 실제 측정에 대하여 사용할 수 있고, 매우 선형적인 특성 곡선인 유효 거리 Leff는 매우 짧다. 즉 약 4-300mm이다.

유도자계를 감지하기 위한 코일을 포함하는 소자, 홀 효과 반도체 소자, 자기 저항소자 등의 자기 센서에 사용된 여러 가지의 소자가 있다. 그들 중에 자기 저항 감지 소자는 외부 자계의 존재에 따라 그 저항을 변화시키는 성질을 가지고 있다. 그 소자는 마이크로 자계를 감지하는데 적당하며 주변온도의 변화에 대하여 안정하다. 더 설명하기 전에 1986. 4. 11에 공고된 히라노의 특허 출원소 61-70478호의 일본 공개 공보에 설명된 형태의 자기 센서 구조를 간단히 설명하겠다. 제3도는 자기 감지 소자 5의 부분 평면도이고, 제4도는 자기 센서의 횡단면도이다. 제3도에 나타난 바와같이 자기 감지 소자 5는 사진 석판기술을 사용하는 실리콘 기판 3상에 놓여진 퍼멀로이(Fe-Ni)의 자기 저항 박막으로부터 구불구불한 패턴으로 패턴화된다. 그 후에 패턴화된 자기 저항 요소가 길이 방향으로 자화되도록 열처리된다. 그 다음에 소자 패턴을 비스듬하게 지나는 많은 줄무늬진 금도전층 7이 그 위에 놓여지고, Ti 또는 Cr의 중간층 6을 통하여 자기 저항 패턴에 접합되고 거기에 미리 형성된다 본 발명에 있어서도, 구불구불한 형태의 패턴의 가는 길에 있어서 자기 저항 효과에 의한 자기 검출 작용이 행하여 지는 점은 동일하나 그 이외에 본 발명에서는 구불구불한 패턴의 오는 길에 있어서도 가는 길과 동일하게 금도전층이 기울게 배설되어서 이루어진 바버폴 형의 패턴이 설치되어 있어서 자기 검출 작용이 행하여진다. 그리고 왕복 양편에 자기 검출 출력이 중첩되게 형성되어 종래의 비해 높은 출력 전압을 얻을 수 있고, 직선성도 개선되는 그 효과는 극히 크다. 이 형태의 소자를 "바버-폴형"이라고 U.Dibbern과 A.Petersen에 의하여 "전자 소자와 응용"의 1983년 6월호 5권 3호 148면의 여러 가지 참조문헌에 기록되었다. 센서는 주위의 위험 요소에 대하여 보호하기 위하여 패시베이션(passivation) 필름 8로 덮여지고 리드(lead)단자 9가 기판 3상에 형성된다.

히라노에 의하여 제안된 소자의 특성은 줄무늬진 패턴이 가고, 돌아오는 길 양쪽을 포함하는 구불구불한 소자의 모든 통로상에 형성되는 것이고 반면에 종래 것은 위에서 제안된 기록에 나타난 바와같이 단지 한쪽 통로에 줄무늬진 패턴을 가지고 있다.

제5도는 한쌍의 입력과 출력단자를 가지는 휘스톤 브리지의 4개 단자를 형성하도록 연결되고 기판 3상에 형성된 바버-폴형의 4개 자기 저항 감지 소자의 도식적 평면도이다. 브리지의 불균형 정도는 도면에서 화살표 H_ex로 나타낸 자계 강도를 나타내도록 상응되고, 도면에서와 같이 소자를 브릿지로 짜서 양출력 단자간의 전위치라를 측정하는 것으로 고감도의 자기 검출기가 실현된다.

제6도는 제3,4,5도의 바버-폴형 자기 센서의 특성도이고 여기에서 O_e의 외부 자계 강도는 횡축이고 mV의 센서의 출력전압은 종축이다. 도면에서 알 수 있는 바와같이 자기 센서의 특성 곡선은 거의 직선이고 부측에서 정측으로 일직선이 된다. 이 바버-폴형의 자기 저항 센서가 그 자화 방향에 수직으로 감지 극성을 갖는다는 것을 의미한다.

바버-폴형 소자들이 퍼멀로이 스트라이프의 면과 평행하게 자속만을 감지하므로 그 감도는 자기 감지 소자 5가 자속선과 편행하게 면상에 놓여질 때 감도가 좋은 피크치를 나타낸다.

이는 중요한 몸체의 위치를 검출하기 위한 자기 센서의 매우 높은 해상력으로 나타낸다. 이와는 달리 자기센서의 정확한 전송 이동은 자기 저항 감지소자의 면이 감지될 자속선의 면과 항상 평행하게 유지되도록 요구된다.

본 발명의 다음 설명에 있어서, 사용된 자기센서가 바버-폴형 자기 저항 감지 소자를 갖는다고 가정한다. 그러므로 공통 참조번호(15)는 만얄 달리 언급되지 않는다면 다음설명에 나타난 자기센서를 표시하기 위하여 사용된다.

상기에서 언급된 바와같은 종래의 위치 검출기는 짧은 감지 영역을 갖는다. 이는 자기 센서 2에 의하여 감지될 자계가 영구자석 1의 극면(pole face)의 수직 방향에서 발사되기 때문이다. 다시 말해서 자기 센서 2가 자석의 극축의 방향으로 움직이기 때문이다. 그리므로 이 방향에서의 자계 강도는 극표면으로부터 거리에 따라 매우 급격히 감소하고, 거리 L 의 제곱에 반비례한다. 따라서 더 긴 감지영역을 가지는 자기 위치 검출기가 이 분야에서 기대되었다.

본 발명의 목적은 긴 측정 영역을 가지는 자기 위치 검출기를 제공하는 것이고, 본 발명의 다른 목적은 중요한 몸체의 절대 위치를 검출할 수 있는 위치 검출기를 제공하는 것이며, 본 발명의 남은 다른 목적은 간단하고 저렴한 구성을 가질뿐만아니라 확실한 측정 기능을 가지는 자기 위치 검출기를 제공하는 것이다.

본 발명은 종래의 것보다 더 긴 측정 영역을 가지는 개선된 자기 위치 검출기를 제안한다. 본 발명에 의한 위치 검출기는 하나 이상의 자석과 자성 물질로된 한쌍의 요크를 포함하는 폐 자기 회로를 갖는다. 자석으로부터 발사되는 자속의 대부분은 요크를 통하여 폐 자기 회로에서 순화되도록 안내된다.

자속의 일부는 요크의 표면으로부터 폐 자기 회로의 내측과 외측 양측으로 향한 공간(air space)에 발사된다. 이를 누설 자속이라 한다. 자기 센서는 폐 자기 회로의 내측을 대면하는 요크의 표면 중 하나에 대하여 움직이고, 거기로부터 약간의 공간을 유지하며 거기에서 누설 자속을 감지하도록 설계된다.

표면은 폐 자기 회로의 내측(이후 내면이라 함)에 대항하도록 제한되는데 이는 폐 자기회로의 외측이 다른 자성체의 접근 등의 외부 자기 방해로 나타나도록 하기 쉽고, 잘못한 측정을 야기하기 쉽기 때문이다. 다음에 모든 설명을 통하여 달리 언급된 것을 제외하면 자기 센서는 요크의 내면을 따라 움직인다고 가정한다. 누설 자속은 요크의 길이 방향으로 될 수 있는 대로 선형인 밀도분포를 그 내면에 갖도록 폐 자기회로가 또한 설계된다.

왜냐하면 요크의 길이 방향으로 누설 자속 밀도 또는 누설 자속 강도의 선형분포는 바버-폴형 자기 센서가 사용된 바와같은 높은 선형성 자기 센서 만큼 긴 자기 센서의 출력 전압의 선형 특성을 보장한다. 더 선형적인 특성을 달성하기 위하여 예를들면 길이 방향을 따라 요크의 연속적으로 감소하는 단면적을 가지는 개선된 형태의 요크가 제안된다.

본 발명에 따르며 3가지의 형태의 위치 검출기가 제안되었다.

첫번째는 한쌍의 요크, 즉 직선형, 원형 S자형 등과 같은 예정된 형태에 따라 연장되는 기차길과 같은 요크를 가지는 위치 검출기이다. 요크의 내면은 거의 서로 평행하게 고정된다. 이 형태는 내면이 한쪽으로부터 출발하여 다른쪽에 도착하는 관련 누설 자속로의 길이가 일정하다는 장점을 가지며 누설 자속에 대하여 거의 일정한 공기 퍼미언스(permeance)로 나타난다.

두번째 형태는 U자 요크를 제외한 하나의 요크를 가지며 영구자석이 끼어져 있다. 단일원은 그것의 한예이다. 간단한 구조가 이 형태의 장점이지만 측정특성의 선형성이 더 만족스럽지 못하다.

세 번재 형태는 한쌍의 관과 막대가 모두 자성물질로 만들어지고 요크의 역할을 하는 동축형태이다. 그들중, 한끝 또는 양 끝에 하나의 영구자석 또는 한쌍의 영구자석이 배열되고 자기센서가 관(요크)의 내부 측벽을 따라 이동한다. 이 형태는 자기센서가 외부 자기방해로부터 완전히 차폐되고 또한 자기센서의 이동중, 이동축 주위에 약간의 회전이용이 허용되는 장점을 가지는데 이는 누설자속의 자계 분포가 축에 대하여 완전대칭이기 때문이다. 추가로 이 형태의 기계적 구조는 까다롭고 방진상태가 된다.

더욱이 여러 가지 개선이 제안되었다. 항자력 발생기처럼 전자기 코일이 영구자석 대신에 삽입되었다. 이는 코일의 고주파 교번여기전류를 사용함으로써 외부 자기방해를 감소시키도록 하며, 더욱이 그것은 어떤 경우에 요구된 영구자석의 어려운 가공으로부터 벗어나도록 기여할 것이다.

요크의 내면상의 날카로운 돌기의형서은 누설자속의 발생을 증가시키도록하고 적절하게 약한 항자력의 사용을 허용한다.

자기위치 검출기의 자기센서를 덮는 비교적 무거운 봉입물의 도움으로 히스테리시스를 가지는 자화특성과 함께 자기저항 감지소자를 제공하는 것이 가능하다. 이는 플로우팅 소자로서 사용된 위치검출기의 반복되는 상하운동이 발생되는 자동차의 기름통의 레벨미터등의 장치에 대한 스위칭 수단으로서 자기위치 검출기기 사용될 때, 자기센서의 채터링(chattering) 반응을 억제하도록 한다.

요약하면 상기 설명으로부터 쉽게 이해되는 바와 같이 본 발명에 따른 위치 검출기가 중요한 몸체의 위치의 거리를 측정하기 위하여 매우 긴 요크의 내면으로부터의 누설자속이 사용된다는 사실에 의하여 종래 것과 구별되고, 반면에 종래 것에 있어서, 극축의 방향에서 영구자석의 극표면으로부터 직접 발사하는 누설자속이 사용된다. 결과적으로 본 발명에 의한 위치검출기의 측정범위가 종래 것보다 특히 증가된다.

계속 상세하게될 본 목적과 장점은 이후 더 설명되고 청구된 바와 같이 상세한 회로도에 나타나있고 그부분을 형성하는 첨부도면을 참고하여야하며 같은 번호는 같은 부분을 나타낸다.

상기 언급된 바와 같이 첫번째 그룹에 속하는 본 발명에 따른 실시예는 기차길과 같은 요크를 갖는다. 그들중 가장 간단한 구조를 갖는 본 발명의 첫번째 실시예가 제7도의 도식적인 투시도, 제8도의 도식적인 정면도. 제9도의 도식적인 면도에 나타나 있다. 위치검출기는 U자형 요크 12, 영구자석 11, 바버-폴형 소자와 같은 자기저항 감지소자를 가지는 자기센서 15를 포함하는 폐 자기회로 14를 갖는다. 요크 12는 리본과 같은 얇은 자석판, 예를 들면 0.4mm 두께의 쇠판으로 만들어진다. 요크 12는 U자형으로 구부러지고 따라서 구부러진 부분은 폐 자기회로 14의 한끝을 형성한다. 다른 끝에서 영구자석 11의 N극면과 S극면 양측이 밀접하게 요크판 12의 내벽에 부착되고, 폐 자기회로 14를 형성한다. 지지부 16에 의하여 자기센서 15가 U자형 요크 12의 가지중 하나의 내면을 따라 움직일 수 있도록 가이드 수단(도시되지 않음)을 따라 움직일 수 있는 전송체 17에 자기센서 15가 고정된다. N극으로부터 발사되는 자속선 18은 요크 12를 통과하여 S극으로 돌아오고 그들중, 일부는 누설자속선처럼 폐 자기회로 14의 외측방형(도시되지 않음)과 내측 방향에서 요크 12의 양표면으로부터 발사된다. 이 결과, 폐 자기회로 14의 내측으로 향한 누설자속선 19만이 중요하다. 그러나 이 누설자속선은 요크 12의 내면에 거의 수직방향으로 폐 자기회로의 내측공간을 가로지른다. 그러나 내측면에 매우 밀접한 공간에서 누설자속은 영구자석 11쪽으로 휘는 경향이 있다. 그러므로 일반적으로 자기센서 15는 표면에 매우 근접한 부분을 제외한 내면과 평행하게 이동될 수 있다. 누설자속 19의 자속 19의 강도 분포는 자석 11로부터 거리의 3/2배에 비례한다. 그러나 적당한 관련상수를 선택함으로써 느리게 감소하는 자기강도 분포가 얻어질 수있다. 예를 들면 실험적으로 얻어진 자기강포 분포가 제10도에 나타나 있으며 여기에서 자기센서 15의 출력신호 전압 V가 종좌표에 있으며 영구자석 11로부터의 거리 L이 mm로 횡좌표상에 대수값으로 나타나있다. 영구자석 11의 항자력은 800O_e이고, 자기센서 15의 자기감지소자의 출력신호는 100배 증폭된다. 결과적인 분포가 제10도에서 곡선 B로 나타나있다. 여기에서 분포곡선이 거의 선형에 가까운 실제적으로 사용가능한 측정범위는 L_eff는 5-900mm범위이다. 외부 자계의 방해는 전에 언급된 바와 같이 폐 자기회로 14의 내측에 자계에 대한 요크 12의 어떤 차폐효과 때문에 어느정도 꽤 감소된다. 따라서 첫번째 실시예의 위치검출기와 함께 매우 정확하고 확실한 위치검출이 가능하다.

제11도는 첫번째 실시예의 자기센서 15의 회로도를 나타낸다. 자기감지소자는 휘스톤 브리지의 등가회로 21로 나타내었다. 정전류 증폭기 22에의 입력전압 V₂₂는 브리지회로 21로의 전류를 조정가능하도록 변화시킬 수 있으며 거기에 자계가 인가되지 않을 때, 회로 21의 초기균형은 가변저항 R과 그 관련 증폭기 23을 조정함으로써 달성된다. 자계가 자기감지소자에 인가될 대, 브리지회로 21에 나타나는 불균형 출력신호 전압이 차동증폭기 24에 의하여 약 100배로 증폭되고 출력단자 26으로부터 출력된다. 이 회로는 다음에 언급될 다른 실시예에 대하여서도 상요될 수 있다.

본 발명의 두번째 실시예는 제12도의 도식적인 평면도, 제13도의 정면도에 도시되었으며, 2개의 요크판 33과 34 및 2개의 영구자석 31과 32를 포함하는 폐 자기회로 36, 자기센서 15, 지지부 37과 전송체 38로 구성된다. 제33과 34는 0.4mm 두께의 쇠판과 같은 자성물질로 만들어진다. 제12도에 나타난 바와 같이 영구자석 31과 32는 2개 요크 33과 34사이에 배열되고, 2개 영구자석 31과 32의 극의 상부면은 그들의 양끝에서 각각 대면하여 2개 요크판 33과 34에 밀접하게 부착된다 영구자석 31과 32의 극축방향은 서로 반대로 선택된다. 따라서 폐 자기회로 6은 자속이 순환하고, 영구자석 31의 N극으로부터 발사되며, 요크 33을 통과하고, 영구자서 32의 S극에 이르며, 다음에 요크 34를 통과하는 영구자석 32의 N극으로부터 발사되며, 요크 33을 통과하고, 영구자석 31의 S극으로 돌아가도록 형성된다. 동시에 누설자속은 요크 33으로부터 요크 34로 발사되고 그들의 발사위치에 따라 역으로 발사된다. 지지부 37과 전송체 38을 포함하는 전송수단의 도움에 의하여 자기센서 15는 요크중 하나, 예를 들면 요크 33의 내면을 따라 전송되고, 2개의 화살표시선으로 나타난 양방향으로 거기에서 누설자속의 자계강도를 감지한다.

두번째 실시예의 출력특성이 제14도에 그래프에 도시되었다. 영구자석 31과 32의 항자력은 1000 O_e1600 O_e가 되도록 선택되고, 그 사이의 거리는 260mm이다. 자기센서 15의 출력은 도면의 종좌표상에 V로 나타난 바와 같이 정전류 증폭기에 의하여 100배로 증폭된다. mm인 자기센서 15의 전송거리는 원점이 2개 영구자석 31과 32사이의 중간점에 상응하는 횡축상에 나타난다.

실선으로된 곡선 C는 1000 O_e의 영구자석 31과 32를 사용한 실험적 결과이고 점으로된 곡선 D는 1600 O_e의 것을 사용한 것이다. 실제로 사용가능한 측정길이 L_eff는 선행 실시예 또는 종래 것과 비교하여 훨씬 더 길고 ±100mm, 즉 200mm가 된다. 명백히 영구자석의 더 높은 항자력은 곡선 D에 나타난 바와 같이 더 높은 출력전압을 제공하도록 한다.

제15도는 세번째 실시예의 투시도이고 그 구조와 누설자속선을 도시한다. 제 16도는 제15도의 도식적인 평면도이다. 두번째와 비교하여 전송수단이 단순화되었다. 세번째 실시예의 위치검출기는 영구자석 41과 42, 요크 43과 344로 구성된 폐 자기회로 46과 자기센서 15를 갖는다. 그들의 상호배열은 두번째 실시예와 같다. 비 자성물질로 만들어진 전송로드(rod) 47은 그 축방향에서, 그리고 요크 43 및 44와 평행하게 미끄러질 수 있도록 세트된다. 자기센서 15는 로드 47에 고정되고 그에 대하여 움직인다. 로드 47은 영구자석 41과 42에 각각 뚫려진 구멍에 의하여 미끄러질 수 있게 지지되었다. 이 결과, 그 축주위에서 전송로드 47의 회전운동은 자기센서 15의 자기저항 감지소자(도시되지 않음)의 평면이 상기 언급된 이유에 대하여 누설자속선 49a 또는 49b와 평행하게 정확히 유지되도록 엄격히 제한된다. 이 목적을 위하여 예를 들어, 로드 47의 사각형 단면과 영구자석 41 및 42에 뚫려진 사응하는 사각형 구멍이 사용되고 이는 고가의 가공단가로 나타난다. 그러나 전송기능은 안정하고 확실하다.

제17도와 제18도는 본 발명의 네번째 실시예의 도식적인 평면도와 횡단면 정면도이다. 위치검출기는 서로 직렬로 연결된 2개의 폐 자기회로 60과 61을 갖는다. 자기센서 56은 서로 평행하게 배열된 자기저항물질의 한쌍의 자기감지소자 57과 58을 가지며 그 사이의 짧은 거리 △L을 유지한다. 이들 영구자석 51,52,53은 0.4mm두게의 쇠판과 같은 자성물질로 만들어진 요크 54와 55사이에 배열되고 2개의 폐 자기회로 60과 61을 형성한다. 각 영구자석의 극축방향은 요크 54와 55에 수직이 되도록 세트되고, 하나씩 교대로 변환되도록 세트되며 따라서 폐 자기회로 60과 61은 직렬로 연결된다. 실제로 영구자석 51은 브래스 블록(brass block) 62(사선으로 그어진 부분으로 도시됨)과 같은 비 자성블록으로 분리된 2개 조각의 더 작은 영구자석51a와 51b로 구성된다. 작은 영구자석 51a, 브래스 블록62, 다른 작은 영구자석 51b가 일체를 형성하도록 서로 접착되고 열거된 순서로 겹쳐딘다. 같은 방법으로 다른 영구자석 53이 작은 영구자석 53a와 53b 브래스 블록 63(사선으로 그어진 부분)으로 이루어져 형성된다. 그러나 중간 영구자석 52는 브래스 블록을 갖지 아니하며, 전송 자기센서 56의 통과를 허용하도록 2개의 작은 영구자석 52a와 52b사이의 공간을 유지한다. 물론 각각의 영구자석 51, 52 또는 53의 2조각의 작은 영구자석의 자극축은 같은 방향을 갖는다. 비자성물질로 만들어진 전송로드 59는 거기에 뚫려진 구멍을 통하여 브래스 블록 62와 63에 의하여 지지되고, 그 축방향으로 미끌어질 수 있다. 자기센서 56은 2개의 요크중 하나의 내면을 따라 이동하도록 전송로드 59에 부착되고, 누설자속 강도를 감지한다. 자기센서 56의 신호전압은 선행 실시예와 같은 방법으로 출력되고 그 실험적 특성이 제19도의 그래프에 그려져 있다.

도면에서 자기센서 56의 전송방향에 따른 거리는 횡축에 나타나있고 원점은 영구자석 52의 중앙이며 mV의 출력신호 전압은 종축에 나타나 있다. 곡선 F는 폐 자기회로 60에 대한 특성곡선이고, 곡선 G는 폐 자기회로 61에 대한 것이며, 양쪽은 종좌표에 대하여 대칭이다. 각 곡선은 제13도에서 보여준 두번째 실시예와 비슷한 특성을 나타낸다.

2개의 자기감지소자 57과 58은 자기센서 56이 있는 폐 자기회로에서 동일시하기 위하여 사용된다. 예를 들어 자기센서 56이 폐 자기회로 60에 있다고 가정하면, 자기감지소자 57과 58이 제18도에 나타난 도면의 횡좌표상의 점 p,q에 상응하는 점에 위치한다. 분명히 자기감지소자 57의 출력신호 전압 V₅₇이 자기감지소자 58의 V₅₈보다 더 높다. V₅₇＞V₅₈인 관계는 자기센서 56이 폐 자기회로 60에 놓여진 만큼 길게 유지된다. 이 관계는 폐 자기회로 61에서 바뀌어 V₅₇＜V₅₈이 되는 것이 확실하다. 양쪽 자기감지소자 57와 58의 출력신호 전압은 차동증폭기(도시되지 않음)에 인가되고 정 또는 부 출력전압은 자기센서 56이 있는 폐 자기회로에 동일화를 제공한다. 자기센서 56의 출력신호 전압은 자기감지소자 57과 58중 하나 또는 양쪽 자기감지소자 57과 58사이의 중간점으로부터 떨어진 위치에 상응하는 양 전압 합으로부터 제공될 수 있다. 각각의 폐 자기회로 60과 61에 제14도와 같이 형성되면 네번째 실시예의 위치검출기의 전체유효 측정거리는 L_eff는 400mm가 된다.

여기에 언급한 첫번째 형태의 실시예는 선형 위치검출기로서 쓸 수 있고, 선형으로 전송하는 자기센서를 갖는다. 이제 자기센서의 회전전송로를 갖는 위치검출기가 이후에 설명된다. 이들은 각 위치검출기로 쓸 수 있다.

제20도는 본 발명의 다섯번째 실시예의 사시도로서 구조를 설명하고 있고 제21도는 제20도의 선 A-A를 따라가는 축 단면도이다. 폐 자기회로 74는 원형으로 둘러싸고 있고 그 끝 73에서 뒤로 구부러진 자성물질로된 U형 요크 72와 영구자석 71로 구성되어져 있고, 자속이 되돌아온다. 요크 72의 벽면은 요크 72의 원형판에 수직으로 되어 있어서 마치 적은 절단된 공간(small cut spacing)을 갖는 이중벽의 짧은 실린더와 같다. 이 결과, 요크 72의 끝부분 73은 제20도에서 보인 바와 같이 요크 72의 다른 끝에서 요크 72의 두 개의 가지(branch)사이에 삽입된 영구자석 71간의 적은 공간을 유지한다. 요크 72를 통과하는 자속 70과 폐 자기회로 74 내부의 누설자속 79는 도면에 나타나있다. 폐 자기회로 74 외부로 흐르는 누설자속은 설명되지 않았다. 자기센서 15는 축이 요크 72의 원의 중심을 지나가는 회전축 77에 고정된 지지부 76에 의하여 지지되므로, 자기센서 15는 요크 72의 내부 표면을 따라 폐 자기회로 74의 내부로 이동할 수 있다. 지지부 76과 회전축 77은 놋쇠와 같은 비 자성물질이다. 따라서 원형의 폐 자기회로 74 또는 원형 요크 72의 주어진 각도 위치에 누설자속 강도는 감지될 수 있고, 그 출력신호 전압은 자기센서 15에 의하여 출력된다. 자기센서 15에 대한 전송수단을 선행 실시예 보다 훨씬 더 간단하다는 것을 알아야한다. 자기센서 15의 원형 통로에 따른 누설자속 강도 분포는 제10도에서 보인 바와 같은 첫번째 실시예와 거의 같고, 더 자세한 설명은 편의상 생략한다.

제22도는 본 발명의 여섯번째 실시예의 투시도이고, 제23도는 제2도의 선 A-A를 따른 축 단면도이다. 도시된 바와 같이 여섯번째 실시예의 원형 요크 82의 표면은 원형 요크 82가 놓여있는 평면에 평행이고 반면에 다섯번째 실시예의 그것들은 수직이었다는 점에서만 여섯번째 실시예는 다섯번째 실시예와 차이가 있다. 요크 82는 또한 자로(磁路)가 구부러져 있는 끝부분 83을 갖는다. 다시 말하면 원형 요크 82는 동축으로 그리고 서로 평행하고 위치하여 서로간에 간격을 유지하고, 2개의 워셔(washer)가 끝부분 83에 의하여 서로 연결된 부위가 적은 단면으로 절단된 한쌍의 같은 워셔처럼 보인다. 실시예의 또 다른 부속물인 영구자석 81, 자기센서 15, 지지부 86, 회전축 87과 이들의 기능은 다섯번째 실시예의 것들과 거의 같다. 이처럼 여섯번째 실시예의 기능은 더 이상의 설명이 없어도 그 분야에 숙련된 사람들에게는 쉽게 이해 될 수가 있다.

이제 본 발명의 두번째 형태의 실시예를 설명한다 전에 설명한 바와 같이 이 형태는 이전이 더블형 요크와 같은 기찻길 대신 하나의 요크를 가지고 있다. 이것은 첫번째 형태의 것보다 더 자유로운 형태와 더 간단한 구조를 선정할 수 있다.

제24도는 본 발명의 일곱번째 실시예의 투시도이다. 각도 위치검출기인 이 실시예는 철과 같은 자성물질로 만들어진 원형 요크 92로 구성된 원형의 폐 자기회로 94를 갖는다. 원형 요크 92의 부분에 있어서, 쐐기형 영구자석 91이 내부에 삽입된다. 이 결과, 쐐기형 영구자석 91의 뾰족해진 부분은 요크 92의 고리내부로 향한다. 쐐기형 영구자석 91의 이러한 배열은 실시예의 출력신호 전압의 각도 특성의 선형성을 개선하게 된다. 관련된 자기센서 15, 지지부 96과 회전축 97은 선행의 다섯번째 및 여섯번째 실시예와 유사한 부분이다.

제25도는 일곱번째 실시예의 도식적 평면도로서 요크 92를 통하여 순환하는 자속 90과 요크 92의 내벽면으로부터 나오고 그 반대편에서 끝나는 누설자속 99를 도시하였다. 도면에서 알 수 있는 바와같이 각각의 누설자속선의 통로길이는 누설자속이 발사되는 위치에 따라 달라진다. 원형 요크 91의 내면상의 점 Q₃는 영구자석 91의 중심부에 위치한다. 점 Q₃를 0도인 원점으로 취하고, 각도 위치는 도면에서 시계의 반대방향으로 도는 Q₄는 90도의 점을 나타내고 Q₁은 180도, Q₂는 270도의 지점을 나타내도록 눈금을 매긴다. 자기 센서 15에 의하여 폐 자기 회로 94 내부에서 누설 자속 자계를 스위핑하고, 전송수단 96과 97의 도움으로 거기에서 누설자속 자게강도를 감지함으로써 자기 센서 15의 출력신호 전압과 각도 위치 사이의 관계를 나타내는 특성 곡선이 얻어진다. 제26도는 일곱번째 실시예의 실험결과를 나타내는 그래프이다. 실제적으로 이용할 수 있는 각도 위치의 유효 측정 범위는 약 60도에서 300도 까지이다. 이 범위는 폐 자기회로 내의 각각의 누설 자속의 통로 길이 변화의 영향을 고려하여 매우 넓게하는 것 같다. 이 경우에 영구자석의 모양은 누설 자속로의 길이의 변화를 보상하도록 소용되는 것으로 여겨지고 측정 특성의 선형성을 개선한다.

상기 언급한 위치 검출기와 함께 자기 센서는 전송 가능한 것으로 고려되고, 폐 자기회로 수단이 고정된다. 그러나 2개의 수단은 서로 바꾸어질 수 있고 특히 각도 위치 검출기가 그러하다. 자기 센서가 고정될 수 있고, 영구자석과 함께 원형요크는 원하는 조건에 따라 회전할 수 있다.

다섯번째 실시예에서 일곱번째 실시예의 이르기까지 상기 언급된 각도위치 검출기에 대해서는 두번째, 세번째 및 다섯번째 실시예와 같은 더 나아간 실시예의 선형 위치 검출기처럼 요크와 영구자석의 또 다른 결합이 생각되어질 수 있다. 그러나 근본적인 결합은 같으며, 따라서 더 이상의 실시예는 나타내지 아니한다.

동축 배열의 구조인 세번째 형태의 실시예를 이제 설명한다. 제27도는 본 발명의 여덟번째 실시예의 도식적 투시도이고, 제28도는 제27도의 축 단면도이다. 위치 검출기는 한쪽끝이 리드 103a에 의하여 밀폐된 실린더 요크 103, 로드 요크 104와 영구자석 고리 101로 구성된 폐 자기 회로 106을 갖는다. 이들 세가지 부품은 동축으로 배열되고 철과 같은 자성물질로 만들어져 있다. 영구자석 고리 101이 요크 103내로 삽입되고, 리드 103a에 관한여 실린더의 반대편 끝에 함께 단단히 고정된다. 동시에 영구자석 고리 101에는 삽입된 로드 요크 104와 동축으로 뚫린 구멍을 가지고 있으며 서로 접촉하여 단단히 고정되어 있다. 따라서 폐 자기 회로 106이 형성되고, 제28도에서 보인 바와같이 N극(영구자석 고리 101의 외측부분)으로부터 발사된 자속선 100은 실리더 요크 103, 리드 103a 및 로드 요크 104를 통해서 순환하여 S극(영구자석 고리 101의 내측 부분)으로 돌아온다. 도중에 실린더 요크 103의 내벽면으로부터 발사된 다수의 누설 자속선 109는 방사상으로 그리고 로드 요크 104에 거의 수직으로 이동하며 영구자석 고리 101의 S극으로 돌아온다. 실린더 103의 축을 따라 분포하는 누설 자속의 자계 강도는 영구자석 고리 101 바로 옆에서 가장 높고 리드 103a 근처 부분에서 최소 값으로 감소한다. 자기 센서 15는 축 방향으로 로드 요크 104에 미끄러질 수 있게 고정하기 위하여 동축의 구멍을 가지는 비자성 물질로된 전송링 107에 부착되어 있다. 전송링 107을 축 방향으로 구동하기 위한 수단을 예를 들어 리드 103a에 뚫린 구멍을 통하여 미끄러질 수 잇게 지나가는 로드 실린더와 평행하게 외부로부터 삽입되고 전송링 107에 부착된 가느다란 로드 108이다. 따라서 자기 센서 15는 검출될 몸체(도시되지 않음)에 단단히 연결된 로드 108에 의하여 밀고 당겨짐으로써 실린더 요크 103의 내부 표면을 따라 축방향으로 전송한다. 이 구조는 자기 센서 15를 구동하는데 적당한 여러 가지 구조를 가질 수가 있으나 본 발명의 요점이 아니므로 구체적인 설명은 생략한다.

제29도는 중심에 대하여 완전한 대칭인 안쪽을 향하여 방사상으로 지나가는 누설 자속선을 나타내고 있는 제27도 및 제28도 실시예의 도식적 횡단면 평면도. 결과적으로 바버-폴형 소자와 같은 자기 저항 감지소자를 이동시키는 자기 센서 15는 출력신호 전압에 아무런 영향을 주지않고 로드 요크 주위를 회전할 수 있고 위치 검출기를 쉽게 가공, 조립할 수 있다. 이것은 동축형의 위치 검출기의 괄목할만한 장점이다. 또한 폐 자기회로 106의 내부는 외부 자기 자기방해로부터 완전히 차폐되고, 거리의 안정된 측정을 보장한다. 자기센서 15의 전송 거리 대 출력신호 전압의 관계가 제30도에 나타나 있고, 이는 제10도에서 보인 첫번째 실시예와 매우 유사하다.

제31도는 한쌍의 영구자석 고리와 동축 구조를 갖는 아홉번째 실시예의 투시도이고, 제32도는 그것의 축방향 횡단면도이다. 위치 검출기는 실린더 요크 113, 로드 요크 114와 한쌍의 영구자석 고리 111과 112로 구성된 폐 자기회로 116을 가지고 있다. 요크 113과 114는 동축으로 배열되고 철과 같은 자성물질로 이루어져 있다. 영구자석 고리 111과 112는 이들의 양 끝에 있는 요크 113과 114사이에 삽입되어 단단히 고정된다. 영구자석 고리 111과 112는 로드 요크 114가 삽입되어 서로 접촉하여 각각 단단히 고정되게 하는 동축으로 뚫린 구멍을 가지고 있다. 2개의 자석 고리 111과 112는 그것이 방사상의 방향으로 자성화되고 자성화 방향은 제32도에서 보인 바와같이 서로 반대이다. 따라서 폐 자기 회로 116이 형성되고 제32도에서 보인 것처럼 자석선 110이 N극(영구자석링 111의 외측 부분)으로부터 발사되고, 실린더 요크 113을 통하여 순환하며, S극(영구자석 고리 112의 외측 부분)으로 돌아온다. 다음에 자속선 115는 영구자석 고리 112의 N극(자석이 외측 부분)으로부터 발사되고 로드 요크 114를 통하여 지나가며 영구자석 고리 111의 S극(자석의 내측부분으로)돌아온다. 도중에서 일련의 누설자속선 119가 실린더 요크 113의 내벽면으로부터 발사되어 방사상으로 그리고 로드 요크 114에 거의 수직으로 이동하여 영구자석 고리 111의 S극으로 돌아오며 다른 하나의 일련의 누설 자속 120은 제32도에서 보인 바와같이 역으로 진행한다. 누설 자속선 119와 120의 이러한 반대방향은 영구자석 고리 111과 112의 방사상의 자성화 방향에 의존한다. 유사한 상황이 제16도에서 보인 세번째 실시예에서 이미 나타났다. 실린더의 축을 따라서 누설자속의 자계 강도는 비 자성물질로 만들어진 전송고리 117에 부착된 자기 센서 15에 의하여 감지된다. 전송고리 117은 축방향으로 로드 요크 114에 미끄러져 고정되도록 동축의 구멍을 가지고 있다. 축 방향으로 전송고리 117을 구동하는 수단은 선행 실시예의 그것과 비슷한, 예를들면 가느다란 로드 118이다. 그리하여 자기 센서 15는 누설자속 119과 120을 감지하기 위하여 실린더 요크 113의 내면을 따라 전송된다 누설자속 분포의 대칭과 자기 회로의 자기적으로 보호된 내부에 기인하는 장점도 또한 이전의 여덟번째 실시예의 것과 같다.

자기 센서 15의 출력신호 전압은 제34도에서 보인 바와같이 자기 센서 15의 위치에 대하여 그려졌다. 제34도의 특성 곡선은 두번째 실시예인 제14도와 매우 유사하다. 제32도에서 나타낸 위치 P₀, P₁과 P₂는 각각 동일문자로 표시된 제34도의 횡좌표에 나타난 점과 상응한다. 신호전압은 양쪽 끝에서 반대극성을 가지며 2개의 영구자석 고리 111과 112사이의 중간지점, 즉 도면의 점 P₀에서는 0이 된다. 실제적으로 이용가능한 측정범위 L_eff는 제34도에 나타나 있다. 보통 이 길이는 실제로는 약 200mm로 된다.

본 발명의 열번째 실시예는 제35도의 투시도와 제36도의 횡단면 확대도에 도시되었다. 열번째 실시예의 동축형의 위치 검출기는 이전의 아홉번째 실시예의 개선된 것으로서 자기 차폐 수단을 추가로 갖는다. 그러므로 추가된 차폐 수단을 제외한 위치 검출기에 관한 설명은 간단히 할 목적으로 생략한다. 양측 실시예의 도면에서 같은 참조숫자는 같은 부분을 나타내도록 사용되었다. 로드 요크 114는 두 개의 영구자석 고리 111과 112위의 두방향으로 연장되어 각각 돌출부 114a와 114b를 형성한다. 자성물질로 만들어진 차폐 실린더 121은 각 중심부의 구멍과 함께 리드 121a와 121b를 갖는다. 차폐 실린더 121은 리드 121a와 121b의 각각에 있는 구멍에 그들을 삽입함으로써 돌출부 114a와 114b에 고정된다. 자속선 122는 차폐 실린더 121내를 통과하고, 누설자속선 123과 124는 차폐 실린더 121과 실린더 요크 113 사이의 공간을 횡단하여 지나간다. 전체의 위치 검출기는 차폐 실린더 121에 의하여 제공된 차폐 효과에 의하여 외부 자기 방해로부터 보호되고 자체의 측정에 있어서 높은 안정성 및 정확성을 갖는다. 여기에서 원통형 차폐 수단이 설멍되지만 차폐 수단의 외부 형태는 워통형으로 제한을 받지 아니하고 차폐 수단이 위치 검출기를 자기적으로 에워쌓고 있는한 어떤 다른 형태, 예를 들면 사각형이 사용될 수도 있다.

본 발명에 따른 위치 검출기의 각종 개선점을 다음의 실시예를 참조하여 설명하겠다. 이들 개선점은 출력 신호 전압 대 전송 거리의 선형성, 영구자석 대신 전자석의 사용, 특별히 형성된 내부 표면에 의하여 요크의 내부 표면으로부터 노설자속 발사량의 증가, 관련된 자기 센서의 온도 변화의 영향을 피하기 위한 수단과 히스테리시스 특성을 갖는 자기 센서에 관계가 있다. 이들 개선점은 이미 언급한 실시예에도 적용할 수 있다.

일반적으로 자속이 자성물질의 통로를 통과할 때, 누설 자속은 자로의 표면으로부터 발사되고, 누설 자속은 자로의 퍼미언스와 함께 감소한다. 이 현상을 이용하여 세로 방향에 수직인 요크부의 단면적은 같은 방향으로 선형의 강도 분포를 갖는 누설자속선을 발사하도록 자체의 세로 길에 따라 변화된다.

제37도는 본 발명의 열한번째 실시예의 도식적 평면도로서 위치 검출기와 관련된 자속선의 형태를 도시한다. 실시예의 위치 검출기는 2개의 영구자석 131과 132 및 2개의 요크 133과 134로 구성된 폐 자기 회로 136과 제12도의 두번째 실시예와 같은 전송수단 137에 의하여 운반되는 자기 센서 15를 가지고 있다. 요크 133과 134의 내부표면 133a와 134a는 서로 평행하게 마주 대하고 있는 평판이다. 각각의 내부표면 133a와 135a에 반대인 표면, 즉 외부표면 133b와 134b는 오목한 형태이고, 그 각각은 37도에서 보인 바와같이 중심부 133b₀또는 134b₀를 향하여 내려가는 결합된 2개의 경사진 평면 133b₁과 133b₂또는 134b₁과 134b₂이다. 외부표면 133b와 134b는 그것의 중심부 P₀에서 최저가 되고 그끝 P₁과 P₂에서 최고점을 갖는다. 요크의 두께는 중심 P₀에서 최소값 T₁이고 그끝 P₁과 P₂에서 최대값 T₂이다.

비율 T₂/T₁는 2.0-5.0의 범위를 갖도록 선택된다. 영구자석 131과 132로부터 발사되는 자속은 두번째 실시예와 같은 방법으로 폐 자기 회로 136을 통하여 순환한다. 2개의 요크 133과 134의 폭은 일정하다. 따라서 그들의 세로 방향에 있는 요크 133과 134의 자기 퍼미언스는 그들의 끝으로부터 그들의 중심부를 향하여 점차 감소한다. 그러므로 내부 표면 133a와 134a로부터 발사되는 자기 누설 자속석 139는 만일 외부 표면 133b와 134b가 제12도에서 보인 두번째 실시예처럼 직선이라면 원래보다 끝점 P₁과 P₂로부터 중심부 P₀를 향하여 점차적으로 증가된다. 결과적으로 열한번째 실시예의 위치 검출기는 제38도에서 보인 바와같이 두번째 실시예의 그것보다 누설 자속 강도의 더 선형적인 분포로 제공되고, 제39도에서 보인 바와같이 제14도에서 보인 두번째 실시예의 그것보다 출력신호 전압 대 전송거리의 더 선형적인 특성을 나타낸다.

제40도는 본 발명의 열두번째 실시예의 도식적 평면도로서 요크의 외부표면이 오목해진 것을 제외하면 제37도의 이전의 실시예의 것과 유사한 구성을 갖는다 열한번째 실시예의 부분에 대한 설명은 간단히 하기 위하여 생략한다. 각각의 요크 143과 144의 내부표면 143a와 144a는 서로 평행하게 배열된 평면이다. 오목해진 외부표면 143b는 식 Y±상수×

에 의하여 논리적으로 나타내어진 곡면이며, 여기에서 X와 Y는 원점이 외부표면 143b의 중심부 P₀상에 취하여지는 좌표로서, X는 요크 143의 세로 방향을 따라 측정된 길이이고, Y는 세로 방향에 수직으로 측정된 요크 143의 두께이다. 다른 하나의 오목한 면 144b도 마찬가지이다. 누설자속 강도 분포와 자기 센서의 출력신호 전압 대 전송거리 특성 곡선이 각각 제41도와 제42도에 나타나 있고, 제38도 및 제39도에서 보인 열한번째 실시예의 그것들 보다 더 큰 선형성을 갖는다.

지금까지는 영구자석이 자계 발생수단으로서 사용되어 왔다. 그러나 본 발명의 위치 검출기에는 전자석도 이용할 수 있다. 영구자석 대신 전자석을 사용하면 2가지 장점이 있는데 하나는 외부 자기의 위험을 쉽게 피할 수 있다는 것이고, 다른 하나는 설계, 특히 관련된 전송수단을 더 폭넓게 설계할 수 있다는 것이다.

제43도는 본 발명의 열세번째 실시예의 도식적 평면도로서 2개의 긴 측면 153a₁과 153a₂가 평행인 긴 직사각형의 고리 요크 153을 포함하는 폐 자기 회로 156을 갖는다. 2개의 여기 코일 151과 152는 직렬로 연결되고 자성물질로 만들어진 요크 153의 두짧은 측면 153b₁과 153b₂주의를 서로 반대의 회전 방향으로 권회한다. 결과적으로 전자식 151m과 152m을 공급하도록 제공하고 요크 153을 통하여 회전하는 교번 자속 150을 야기한다. 제12도의 두번째 실시예의 위치 검출기와 같이 교번 누설 자속(도시되지 않음)은 전송수단 157의 도움으로 내부표면을 따라 전송되는 자기 센서 15에 의하여 감지되는 요크 153의 내부 표면으로부터 발사된다.

제44도는 본 발명의 열네번째 실시예의 평면도이다. 직사각형 요크 고리 153은 철판으로 만들어지고 도면에 수직한 방향으로 연장하는 폭을 가지고 있다 .전송수단을 비자성 물질의 지지부 168과 로드 167을 포함하고, 요크 고리 153의 세로 방향으로 미끄러질 수 있으며, 요크 고리 153에 뚫린 구멍에 의하여 지지된다. 자기 센서 15는 지지부 168을 통하여 미끄러질 수 있는 로드 167에 부착되고 양 끝에 화살표가 있는 선에 의하여 표시된 양 방향으로 전송된다. 미끄러질 수 있는 로드 167에 부착되고 양 끝에 화살표가 잇는 선에 의하여 표시된 양 방향으로 전송된다 미끄러질 수 있는 로드의 끝은 위치가 검출되어질 몸체에 밀접되어 있고 몸체와 함께 움직이며 그리하여 중요한 몸체의 위치가 검출된다. 자기 센서 15(점선의 직사각형으로 도시)의 출력신호 전압은 코일 151과 152에 직렬로 연결된 저항 R을 통하여 전압이 강하하는 로크인(lock-in) 증폭기를 통하여 독출된다. 교류 전원 159와 같은 주파수, 즉 12KH_z를 갖는 자기 센서 15의 출력신호 전압의 성분만이 위치 정보로서 출력된다. 따라서 교류 전원 159의 것과 같은 주파수를 갖는 것을 제외한 외부의 자기적인 잡음은 여과된다. 제45도는 ±100mm의 측정범위를 갖는 열네번째 실시예의 위치 검출기의 전송거리 대 신호전압 특성이 그래프이다.

요크 고리 153의 가공 가능성(machinability)은 종래 영구자석의 그것보다 훨씬 높고, 전자석이 설계도 영구자석을 사용한 위치 검출기의 그것보다 더 자유롭게 선택되어질 수 있다. 결과적으로 전자석을 갖는 위치 검출기의 설계, 특히 자기 센서의 전송수단의 설계는 영구자석을 갖는 것보다 훨씬 더 자유로와 진다.

추가적으로 전자석을 가지는 위치 검출기가 자동차의 엔진에서와 같이 고온의 조건에서 사용될 때 전자석을 사용한 위치 검출기는 어떠한 보상 수단이 없어도 안정된다. 한편 이러한 경우에 영구자석은 안정되지 않고 어떠한 보상을 필요로 한다.

일반적으로 자성 물질의 표면에 형성된 예리한 정점을 가진 돌출부로부터는 평면의 그것보다 더 많은 누설 자속을 방출하는 경향이 있다. 이 현상을 이용하여 요크의 내부표면의 홈이 파인 표면이 본 발명의 열다섯번째 실시예로서 제안되었다. 이 돌출부들은 그로부터의 누설자속을 증가시키고 관련된 위치 검출기의 자기 센서로부터 충분한 출력 신호 전압을 얻기 위하여 요구되는 기자력을 감소시키는데 사용된다. 예를들어 제46도의 확대된 부분 단면도에서 보인 바와같이 5㎛의 높이, 20㎛의 폭과 40㎛의 피치와 함께 그위에 다수의 줄무늬진 돌출부가 있는 내부표면을 가진 요크는 그로부터의 누설자속 강도를 증가시키는데 효과적인 것으로 나타난다. 물론 톱날 형태의 스트라이프와 금이 진 그레인(grain)등과 같은 돌출부의 다른 모양이 응용될 수 있다. 이 돌출부들은 역학적인 방법 물리적 또는 화학적 증착법 또는 파우어 신터링(power sinterring)법등으로 형성될 수 있다.

다음의 개선점은 외부 방해와 주위 온도와 같은 외부 조건에 의하여 야기되는 위치 검출기의 관련 자기 센서의 드리프트(drift)를 보상하는데 관계된다. 두번째 및 세번째 실시예와 같은 선형 위치 검출기에 있어서, 2개의 영구자석이 사용되고 제14도에서 보인 바와같이 부의 신호전압에서 정의 전압까지의 특성 범위를 갖는다. 이 결과 관계된 몸체의 절대위치를 검출하기 위한 기준점으로서 가끔 사용되는 중요한 제로 신호전압의 점(이후 영점이라 함)이 있다.

증폭기에 있어서는 바이어스 저항, 트랜지스터 특성 등의 변화에 의하여 일반적으로 야기되는 오프세트(offset)가 가끔 발생하여 위치 검출기의 영점의 드리프트를 일으킨다. 이것은 잘못된 위치 검출로 나타난다.

제47도는 열여섯번째 실시예의 횡단면 평면도로서 세번째 실시예와 같은 방법으로 배열된 한쌍의 영구자석 171과 172 그리고 2개의 요크 173과 174로 구성된 폐 자기 회로 176을 갖는다. 비 자성물질의 로드 177은 영구자석 171고 172에 뚫린 구멍을 통하여 미끄러질 수 있게 지지되어 있다. 자기 센서 175는 로드 177에 부착되어 있고, 2개의 자기 감지 소자 178과 179를 가지고 있으며, 이 양소자는 전에 언급한 바버-폴형 자기저항 소자와 같은 감지 극성을 가지고 있다. 자기 센서 175가 요크 173과 174의 세로 방향으로 전송될 때, 장기 감지 소자 178과 179도 또한 요크 173과 174의 내부표면을 따라 전송되어 거기에서 누설 자속을 감지한다. 이 결과, 두가지 감지 소자 178과 179는 그것의 감지 극성의 방향이 서로 반대가 되도록 설비된다. 따라서 두 가지 감지 소자 178과 179의 출력신호 전압의 극성도 또한 서로 역으로 된다.

제48도는 위치 검출기의 출력신호 전압 대 전송거리의 특성을 나타낸다. 최종 출력신호는 영점 a에서 서로 교차하는 감소 곡선 J와 상극곡선 K에 의하여 나타난 개개의 자기 감지 소자 178과 179의 출력신호 사이의 차이이다. 위치 검출기가 외부 오프세트의 영향을 받을 때, 두 곡선 J와 K는 J'와 K'로 나타낸 바와같이 같은 신호전압치에 의하여 상향으로 이동하고 같은 방법으로 이동하여 동일 지점에 위치하는 또하나의 교차점 a'를 갖는다. 결과적으로 곡선 J'와 K'에 의하여 각각 나타내어진 출력신호 전압 간의 차이인 위치 검출기의 최종 출력신호 전압은 변하지 아니하고 유지한다. 특히 교차점 a와 a'의 위치, 즉 영점은 전과 같은 위치에 고정된다.

주위 온도가 상승될 때, 관련된 영구자석이 포화 자속 강도는 감소하는 경향이 있고 누설 자속 강도를 약화시키며 자기 센서의 출력신호 전압의 감소를 야기한다. 결과적으로 특성곡선의 경사에 비례하는 위치 검출기의 감도는 저하된다. 감도의 저하를 보상하기 위하여 제49도의 도식적 횡단면도에서 나타낸 바와같이 열일곱번째 실시예가 제안되었다.

더욱이 열일곱번째 실시예의 위치 검출기의 자기 센서 185는 공간 △L로 서로서로 평행한 한쌍의 자기 검출소자 180과 181을 갖는다. 자기 센서 185를 제외한 다른 하나의 구조는 제47도의 열여섯번째 실시예의 그것들과 같다. 이 쌍을 이룬 자기 감지 소자 180과 181은 온도 상승과 같은 외부 방해가 있는 경우와 없는 경우에 대하여 상기 언급한 특성 곡선의 경사를 검출하기 위하여 설비된다. 다음에 외부 방해의 영향하에서 출력된 신호 전압은 마이크로 프로세서(도시되지 않음)를 사용함으로써 외부 방해가 없을 때의 값으로 수정된다.

제50도는 상기 언급한 수정 방법의 원리를 설명하기 위한 열일곱번째 실시예의 특성도이다. 그 안에서 곡선 N은 정상적인 주위온도에서의 특성을 나타내고, 곡선 M은 상승된 온도에서의 특성이다. 자기 감지 소자 180과 181이 거리 △L만큼 공간을 둔 전송로의 점 p와 q에 각각 위치한다고 하고 자기 감지 소자 180과 181로 부터의 출력신호 전압이 V_Np와 V_Nq라고 가정하면 곡선 N의 기울기는 (V_Np-V_Nq)/△L로 게산된다. 같은 방법으로 곡선 M의 기울기는 (V_Mp-V_Mq)/△L이다. 곡선의 M의 출력신호 전압의 값 V_M은 그 값과 α를 곱함으로써 정상 온도에서의 값으로 수정된다. 여기서 α=(V_Np-V_Nq)/(V_Mp-V_Mq)이다.

이러한 수정 작업은 마이크로 프로세서(도시되지 않음)에 의하여 계산된다.

제49도의 열일곱번째 실시예와 함께 위치 검출기의 영점은 쉽게 검출된다. 두 개의 자기 감지 소자 180과 181은 서로 간에 공간을 두고 있어서 그들로부터 출력신호 전압은 영점이 두 개의 자기 감지 소자 사이의 중간지점에 올 경우를 제외하면 항상 서로 다르다. 자기 감지 소자 180과 181로부터의 차동 출력 신호전압은 예를들면 차동 증폭기를 통하여 체크되고 제로 값은 영점이 두 개의 자기 감지 소자 180과 181사이의 중간 지점에 위치한다는 것을 나타낸다.

제47도와 제49도의 앞의 두 실시예를 결합한 위치 검출기는 본 명세서를 읽은 이 분야에 숙련된 사람에 대해서는 쉽게 추측되고 실현될 수 있으므로 그것에 관한 자세한 설명은 간단히 하기 위하여 생략한다.

본 발명에 따른 마지막 개선점은 히스테리시스 특성을 갖는 자기 센서에 관한 것이다. 그러한 자기 센서를 위한 필요물의 일례는 이해를 돕기 위하여 간단히 설명된다. 위치 검출기가 자동차에 설치된 연료통 같은 통에서 액체의 표면 레벨을 감지하거나 검출하기 위하여 사용된다고 가정하자. 제15도에서 보인 본 발명의 세번째 실시예와 같은 선형 위치 검출기가 액체의 레벨 위에 떠 다니는 부유물에 관하여 사용된다. 레벨이 진동 및 펌프질과 같은 외부의 기계적인 방해에 의하여 항상 방해를 받는 경우에 있어서, 위치 검출기와 동시에 부유물은 항상 상하로 진동하고 자주 그리고 갑자기 그 운동 방향을 바꾸게 된다. 예정된 높이에 액체의 레벨을 맞추기 위하여 탱크에 부착된 펌프는 위치 검출기로 부터의 출력신호에 의하여 제어된다.

그와 같이 펌프는 자주 ON과 OFF로 전환되어 펌프와 관련장치의 수명을 단축키는 문제점을 야기한다. 이 채터링 문제를 해결하기 위하여 그 자기 센서의 한쪽 전송방향으로 민감하고 반대방향으로 둔감한 위치 검출기가 열여덟번째 실시예로 제안된다. 실시예의 위치 검출기는 히스테리시스 특성을 가지는 자기 센서를 갖는다. 이제 상세히 서술하겠다.

제51도는 명확히 할 목적으로 깨어진 부분이 있는 열여덟번째 실시예의 위치 검출기에 사용된 자기 센서 205의 도식적인 투시도이다. 통상적인 자기 센서 15대신에 사용된 자기 센서 205를 제외하고 열여덟번째 실시예의 위치 검출기는 예를들면 제15도에서 보인 세번째 실시예의 그것과 같은 것으로 간주된다 물론 열여덟번째 실시예는 세번째 실시예를 제외한 다른 이전의 실시예의 응용할 수 있다.

제51도에서 보인 바와같이 자기 감지 소자 202(점선으로 도시됨)를 포함한 자기 센서 205는 자기 저항막으로 되어 있다. 소자 202는 제6도에서 보인 바와같이 완전한 선형성으로 출력신호 전압 대 외부 자계 특성을 가지고 있다. 퍼어멀로이, 규소 강등과 같은 강자성 금속의 자기 봉입물 203인 실린더가 자기 감지 조사 202를 둘러쌓도록 제공되어 자기적으로 소자를 거의 차폐한다. 자기 센서 205의 부품은 자기 봉입물 203의 축이 소자 202의 자화 방향과 일치하도록 배열된다. 더욱이 자기 봉입물 203의 자화 축도 또한 관련된 열처리에 의하여 그 축과 일치되도록 선택된다. 자기 센서 205도 또한 소자 202로부터 후속 증폭기에 출력 신호 전압을 전송하기 위한 리드 단자 204를 가지고 있다.

제15도에서 보인 누설 자속 49a와 또는 49b에 의한 외부자계가 자기 센서 205에 공급될 때, 자기 봉입물 203이 먼저 자화되고 자기 감지 소자 202에 인가된 누설 자속 207 또는 208이 새로 발사된다. 자계의 형태가 제52도와 53도의 도식적 단면도에 도시되었다. 그리하여 누설 자속 207에 의하여 주어진 자계 강도는자기 센서 205가 제15도에 위치 검출기의 폐 자기 회로 46의 좌측 부분에 위치할 때, 자기 감지소자 202에 인가되고 누설 자속 208에 의하여 주어지는 자계강도는 자기 센서 205가 우측 부분에 위치할 때 공급된다.

제54도는 열여덟번째 실시예의 위치 검출기에 대하여 사용된 블록 선도이다. 위치 검출기로 부터의 출력신호 전압은 증폭기 211에 의하여 증폭되고, 출력전압은 비교기 212를 통하여 예정된 기준 전압 V_r과 비교가 되며 액체 펌프의 펌핑 시스템에 대한 스위칭 신호로서 사용된다.

자기 봉입물 203을 위하여 사용되고 자성금속은 전형적인 히스테르시스 특성을 갖는 제55도의 곡선 P와 Q로서 보인 바와같이 자기 특성을 갖는다. 이 히스테리시스 특성을 갖는다면 자기 봉입물 203의 자기 항자력 또는 자속 밀도는 자속 49a와 49b의 공급된 자계 강도가 시간에 따라 증가하는지 또는 감소하는지의 여부에 의존하여 현저하게 달라진다. 제55도를 참조하면 음극의 자계 강도가 예를들면 0으로 증가할 때, 항자력은 H_C1이 된다. 반대로 양극의 자계 강도가 0으로 감소되면 항자력은 H_C2로 된다. 이것은 외부적으로 인가된 자계 강도의 다른 값에 대한 경우이다. 그러므로 자기 센서 205에 인가된 자계 강도는 인가된 자계 강도, 즉 누설 자속 49에 의하여 주어진 외부 자계 강도의 시간에 따른 증가 또는 감소에 의하여 달라진다. 이것은 히스테리시스 특성을 가진 자기 센서 205를 제공한다. 따라서 위치 검출기의 출력신호 전압도 또한 제56도에서 보인 바와같이 히스테리시스 특성을 가지며 여기에서 자기 센서 205의 전송 위치는 가로 좌표상에서 취해지고 증폭기 211에 의하여 증폭된 위치 검출기의 출력신호 전압은 세로 좌표상에 취해진다. 자기 센서 205의 전송 방향은 X(우측)과 X(좌측)의 방향을 지시하는 양쪽에 화살표가 있는 선으로 나타내어져 있다.

제57도는 열여덟번째 실시예의 일례를 나타내는 그래프이다. 이 그래프 자기 센서 205의 전송 위치와 그로부터 출력된 출력신호 전압 사이의 관계를 나타낸다 기준 전압 V_r는 비교기 212에 세트되고 제57도의 전송위치 P₁에 상응한다. 자기 센서 205가 좌측에서 시작하여 X₁방향으로 전송될 때, 자기 센서 205의 출력신호 전압은 곡선 X₁를 따라가고 자기 센서 205가 위치 P₁에 도달하면 출력신호 전압은 V_r과 같은 값이 된다. 따라서 신호 예를들면 펌프에 대한 스위칭 오프신호가 그 출력 단자 213을 통하여 비교기 212로부터 발생된다. 반면에 자기 센서 205가 역방향인 X₂방향으로 이동할 때 자기센서 205로 부터의 출력 신호 전압은 곡선 X₂를 따라갈 것이다. 출력신호 전압은 자기 센서 205가 위치 P₁을 넘어서 위치 P₂에 도달할 때까지 V_r로 감소하고 이것에 의하여 비교기 212는 또 하나의 신호, 예를들면 스위칭 오프 신호를 출력하게 된다. 그리하여 동일한 예정된 기준 신호 전압 V_r에 상응하는 신호를 출력하기 위한 자기 센서 205의 위치들 사이에는 모순이 발생한다. 상기 언급한 바와같이 이 특성은 몇가지 경우에 유용한다. 예를들어 위치 검출기가 자동차의 오일 탱크의 오일 레벨 센서를 위하여 사용되고 상기 언급한 바와같이 부유물과 함께 오일의 표면상에서 표류한다고 가정한다. 오일 레벨이 자기 센서 205의 위치 P₁에 상응하는 특정 위치에 있을 때 외부 진동에 의하여 오일 레벨이 P₃와 P₄사이의 자기 센서 위치에 상응하여 폭 W의 범위 내에서 빈번하게 상하로 움직인다고 가정한다. 자기 센서 205의 출력신호 전압은 도면에 나타난 곡선 X₃와 X₄로 구성된 고리모양의 곡선을 따라간다. 그 다음 자기 센서 205의 출력신호 전압은 항상 상기 기준 전압 V_r로 유지되고 비교기 213으로부터 예를들면 스위칭 온 신호등의 아무런 다른 신호를 출력하지 아니한다. 히스테리시스 특성이 없으면 다시 말해서 출력신호 전압 특성이 제14도의 그것과 같은 단일 곡선으로 표시된다면 매번 자기 센서 205는 X₁과 X₂의 양 방향으로 위치 P₁를 초월하고 비교기 213은 스위칭 신호를 발생하며 상기 채터링 문제를 야기시킨다.

본 발명은 이 발명의 취지 또는 본질적인 특성으로부터 이탈함이 없이 다른 특정의 형태에서 실시할 수도 있다. 그러므로 지금까지 언급한 실시예는 모든 점에서 설명한 것이지 제한하는 것이 아니며 발명의 범위는 지금까지의 설명보다는 첨부된 청구범위에 의하여 지시되어지고 그러므로 청구범위와 동일한 의미 및 범위이내에서 오는 모든 변화하는 본 발명에 포함된다.

Claims (41)

1. 위치 검출장치에 있어서, 자계를 발사하기 위한 자계 발생수단과, 자성물질로 만들어진 요크부를 포함하며, 상기 자계 발생 수단과 상기 요크부가 폐 자기 회로를 형성하도록 서로 연결하며; 신호 전압을 출력하기 위한 자계를 감지할 수 있느 자기 감지 수단과; 상기 자기 감지 수단이 상기 요크부의 내면을 따라 전송되도록 상기 자기 감지 수단을 이동시키는 전송수단을 포함하며, 상기 요크부의 내면으로부터 발사되고 불균일 자계강도 분포를 가지는 누서자속의 자계 강도를 상기 자기 감지수단이 감지하고, 따라서 상기 감지 수단이 놓여진 우치가 상기 자기 감지 수단으로부터 출력된 신호전압에 의하여 검출되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 위치 검출장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 자기 감지 수단이 자기 저항 감지 소자를 가지는 자기 센서인 위치 검출장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 자기 저항 감지 소자가 바버-폴형으로 되는 위치 검출장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 자계 발생수단이 영구자석인 위치 검출장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 요크부가 서로 평행하게 배열되고 그 사이에 거리를 유지하며 예정된 형태의 통로를 따라 연장되는 2개의 요크판으로 구성된 검출장치.
6. 제5항에 있어서, 상기 통로가 직선인 위치 검출장치.
7. 제5항에 있어서, 상기 통로가 원형의 선인 위치 검출장치.
8. 제4항 또는 제6항에 있어서, 상기 요크부가 서로 평행하게 대면하는 한쌍의 직선의 가지를 가지는 U자형이며, 상기 자석이 상기 가지들 사이에 삽입되어 거기에 단단히 연결되어 그에 의하여 자극 축이 상기 가지에 수직인 위치 검출장치.
9. 제4항 또는 제6항에 있어서, 상기 요크부가 서로 평행하게 대면하는 2개의 평판과 같은 요크이며, 상기 자석이 각각 상기 요크의 양끝에서 상기 요크 사이에 삽입되고 서로 단단히 연결된 2개의 영구자석이며 그에 의하여 양측이 영구자석의 자극 측이 상기 요크에 수직이며 양 자극의 극성의 방향이 서로 반대인 위치 검출장치.
10. 제9항에 있어서, 상기 전송수단이 비 자성물질의 전송로드이고 상기 2개 영구자석중, 각각은 상기 전송로드가 상기 요크의 길이 방향으로 미끌어질 수 있도록 거기에 뚫려진 그 자체의 구멍을 가지는 위치 검출장치.
11. 제4항 또는 제6항에 있어서, 상기 요크부가 서로 평행하게 대면하는 2개의 평판과 같은 요크이며, 상기 영구자석은 2개의 첫번째 영구자석과 하나의 두번째 영구자석으로 구성되고 모두가 상기 요크 사이에 삽입되며, 상기 2개의 첫번째 영구자석은 양 끝에 위치하고 상기 두번째 영구자석은 상기 첫 번재 영구자석 사이의 위치에 위치하며 상기 3개의 영구자석은 각각의 상기 요크에 단단히 각각 연결되고 이에 의하여 상기 3개의 영구자석의 자극 축은 상기 요크의 면에 수직이며 상기 3개 자극의 극성 방향은 양자택일로 서로 반대이고 따라서 직렬로 연결된 2개의 폐 자기 부속회로로 구성된 자기 회로를 구성하는 위치 검출장치.
12. 제11항에 있어서, 상기 자기 감지수단이 서로 평행하게 배열된 한쌍의 자기저항 감지 소자를 가지며 예정된 거리로 서로 간격을 두는 위치 검출장치.
13. 제12항에 있어서, 상기 첫번째 영구자석이 부속 영구자석, 비자성 스페이서 블록(spacer block), 다른 부속 영구자석을 열거된 순서로 상기 첫번째 영구자석을 형성하기 위하여 서로 적층하여 구성되고, 상기 두번째 영구자석은 상기 자기 감지 수단이 통과하도록 충분한 공간을 둔 거리를 두고 서로 대면하는 상기 영구자석중, 2개로 구성되는 위치 검출장치.
14. 제13항에 있어서, 상기 전송수단이 비 자성물질의 전송로드이고, 상기 전송 로드가 상기 요크의 길이 방향에서 미끌어질 수 있도록 상기 요크의 양끝에서 상기 2개의 첫번째 영구자석이 상기 양측의 비 자성 스페이서 블록에 뚫려진 각각의 자체 구멍을 가지는 위치 검출장치.
15. 제7항에 있어서, 상기 요크부가 서로 평행하게 대면하면 같은 위치에서 작은 간격으로 방사상의 차단 부분을 가지는 한쌍의 원형 요크를 가지며, 상기 원형 요크가 상기 작은 간격의 일측에서 자성 물질의 끝부분에 의하여 서로 연결되고, 상기 작은 간격의 타측에서 상기 영구자석은 상기 원형 요크사이에 삽입되고 거기에 단단히 연결되며 그에 의하여 자극축이 상기 원형 요크에 수직으로 유지되는 위치 검출장치.
16. 제15항에 있어서, 상기 원형 요크가 같은 크기이며, 워셔와 같은 모양이고, 상기 원형 가지는 표면이 원의 평면상에 놓이는 위치 검출장치.
17. 제15항에 있어서, 상기 원형 요크가 각각 큰 직경과 작은 직경을 가지는 한쌍의 이중 동축이 짧은 실린더와 같고, 상기 원형 요크의 표면이 원의 면에 수직인 위치 검출장치.
18. 제1항에 있어서, 상기 요크부 끝이 뽀족한 쐐기형 영구자석이 내측 방향으로 향하여 끝이 뽀족한 에지로 삽입되는 하나의 원형 요크인 위치 검출장치.
19. 제1항에 있어서, 상기 요크부가 상기 실린더 요크에 의하여 동축으로 포위된 로드 요크와 실린더 요크를 포함하는 위치 검출장치.
20. 제19항에 있어서, 상기 실린더 요크의 한끝을 닫고 상기 로드 요크의 횡단면적 전체로 적어도 상기 로드 요크에 자기적으로 연결되는 자성물질의 리드를 더 포함하는 위치 검출장치.
21. 제20항에 있어서, 상기 자석이 동축으로 뚫려진 구멍을 가지는 영구자석 고리이며, 상기 영구자석 고리가 상기 로드 요크의 표면과 상기 실린더 요크의 내측벽에 단단히 연결되도록 반대쪽 상기 리드의 반대쪽 끝에서 상기 실린더 요크와 상기 로드 요크 사이에 삽입된 위치 검출장치.
22. 제20항에 있어서, 상기 전송수단이 상기 로드 요크를 따라 축 방향으로 미끄러질 수 있고 거기에 부착된 상기 자기 센서를 이동시키는 전송 고리를 포함하는 위치 검출장치.
23. 제19항에 있어서, 상기 자계 발생수단이 각각 상기 요크의 양끝에서 상기 로드 요크와 상기 실린더 요크 사이에 삽입되고 서로 단단히 연결된 방사상의 방향에서 자화된 2개의 영구자석 고리이며 그에 의하여 양 자극의 극성 방향이 서로 반대인 위치 검출장지.
24. 제23항에 있어서, 상기 전송수단이 비자성 물질의 전송고리이고, 상기 전송고리의 내부 구멍이 상기 로드 요크에 미끄러질 수 있게 조립되어서 상기 전송고리가 상기 로드 요크의 축 방향에서 미끌어질 수 있는 위치 검출장치.
25. 제24항에 있어서, 그에 관하여 자기적으로 차폐하기 위한 상기 검출장치의 전체를 덮는 자성물질의 차폐 수단을 더 포함하는 위치 검출장치.
26. 제1항에 있어서, 상기 요크부가 그에 관하여 길이 방향으로 연속적으로 변하는 횡단면적을 가지는 위치 검출장치.
27. 제26항에 있어서, 상기 요크부가 그에 관하여 2개의 직선 요크이고 내면은 서로 평행하게 대면하고 외면은 오목한 면이고, 상기 자계 발생수단이 각각 상기 요크의 양끝에서 상기 요크 사이에 삽입되고 서로 단단히 연결된 2개의 영구자석이며 그에 의하여 양쪽 영구자석의 자극축이 상기 요크에 수직이고 양 자극의 극성 방향이 서로 반대인 위치 검출장치.
28. 제27항에 있어서, 상기 오목한 면이 v자형인 위치 검출장치.
29. 제27항에 있어서, 상기 오목한 면이 식 y=x

    

    으로 표현된 곡면인 위치 검출장치.
30. 제1항에 있어서, 상기 자계 발생수단이 전자석인 위치 검출장치.
31. 제30항에 있어서, 상기 영구자석이 상기 폐 자기회로를 완성하기 위하여 상기 요크부를 형성하도록 연장된 자성물질의 자석 코어와 여기 코일을 포함하는 위치 검출장치.
32. 제31항에 있어서, 상기 폐 자기 회로가 여기 코일이 상호 반대 방향으로 감겨진 2개의 전자석과 그에 관하여 짧은 쪽이 코어와 함께 상기 전자석을 제공하는 자성물질의 긴 직사각형 요크를 포함하는 위치 검출장치.
33. 제30,31 또는 32항에 있어서, 상기 전자석이 예정된 주파수를 가지는 교류전원에 의하여 여기되는 위치 검출장치.
34. 제1항에 있어서, 상기 폐 자기 회로의 상기 요크부의 내면이 금그어진 표면을 가지는 위치 검출장치.
35. 제34항에 있어서, 상기 금그어진 표면이 규정된 깊이, 폭 및 피치를 가지는 많은 미세한 홈을 가지는 표면인 위치 검출장치.
36. 제1항에 있어서, 상기 자기 감지 수단이 자계를 감지하기 위한 한쌍의 자기 감지소자를 가지며, 각각의 자기 감지 소자로부터 서로 반대 극성의 신호를 출력하는 보상 기능을 가지며, 관련된 다음 회로에 위치검출신호로서 상기 출력신호 전압의 합을 공급하는 위치 검출장치.
37. 제1항에 있어서, 상기 자기 감지 수단이 서로 평행하게 배열되고 예정된 거리고 서로 공간을 둔 한쌍의 자기 감지 소자를 가지며, 따라서 상기 자기 감지수단이 상기 자기 감지 소자의 감도를 검출하는 기능을 가지는 위치 검출장치.
38. 제1항에 있어서, 상기 자기 감지 수단이 자기 감지 소자와 자기 히스테리시스 특성을 가지는 자성물질로 만들어진 봉입물을 가지며, 상기 자기 감지 소자가 봉입물로 싸여지는 위치 검출장치.
39. 제38항에 있어서, 상기 봉입물이 원통형 봉입물인 위치 검출장치.
40. 제38항 또는 제39항에 있어서, 상기 자기 감지 소자는 자화축이 상기 봉입물의 자화의 이지(easy)축과 일치하는 저항 감지수단이 위치 검출장치.
41. 제38항에 있어서, 상기 봉입물의 자성 물질이 자화 특성을 가지는 수지인 위치 검출장치.

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