磁気スイッチ構成、及び差動磁気スイッチを得るための方法
本発明は、第１磁気システム（２４）、第２磁気システム（２５）及び磁気スイッチング素子（１８）を備える磁気スイッチ構成であって、第１磁気システム（２４）は、磁気スイッチング素子（１８）にバイアスをかけるように構成され、第２磁気システム（２５）は、磁気スイッチング素子の位置で第１磁気システムからのバイアス磁界と相互作用し、それにより、磁気スイッチング素子を所定状態に置くように構成されている、磁気スイッチ構成において、第２磁気システム（２５）は、所定距離の間隔をおいて位置付けられた２つの等しく分極された永久磁石（４、５）を有することを特徴とする磁気スイッチ構成に関する。本発明の利点は、永久磁石の磁界のずれに対して改善された裕度を示す磁気スイッチ構成を提供することである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前文に従った磁気スイッチ構成、及び請求項１５に従った差動磁気スイッチを得るための方法に関する。この磁気スイッチ構成により、改良型の磁気動作式スイッチが可能になる。
【背景技術】
【０００２】
最近の車両には、電子的に制御される多くの機能がある。これらの機能の一部はオン／オフ式であり、また一部は幾つかの位置に切り換えられることができ、また一部はアナログ式である。直結されたスイッチ及びセンサがほとんどの機能を制御するが、一部の機能は無接点式動作を必要とする。無接点式動作が好ましい機能の一例は、たとえばＡＢＳセンサ（ＡＢＳ＝自動ブレーキシステム）か、天候、汚染及び直接的摩擦にさらされるシャーシ高さ検出又はスイッチである。一種類の無接点式スイッチ及びセンサは、磁気原理に基づく。異なったタイプの磁気検出器、たとえばリード接点、ホールセンサ及び他の種類の一体型磁気検出器が存在する。検出器に影響を与えるために、磁界が使用される。したがって、検出器及び磁石がスイッチ又はセンサを形成する。
【０００３】
高い分解能を有し、同時に外部磁界に鈍感であるスイッチ又はセンサを得るために、磁石及び検出器を互いに近接させて位置付けることが望ましい。このように、低感度の検出器を使用して、外部磁界に鈍感であるスイッチ又はセンサを得ることが可能である。
【０００４】
磁気スイッチ及びセンサに伴う１つの問題は、検出距離の増加に伴って、検出器の感度を高めなければならないことである。一部の用例、特に磁気スイッチでは、より強い磁界を有するより大型の、又はより強力な磁石で距離の増加に打ち勝つことが可能であろう。
【０００５】
感度が非常に高い検出器に伴う問題は、それが外部の妨害磁界によってより容易に乱されることである。これは、たとえばセンサが大電流ケーブル又は大型変圧器に近いときに発生する可能性がある。したがって、検出器の感度を過度に高めないことが好ましい。
【０００６】
より大型の磁石を使用することによって磁界を増大させるときに生じる問題は、磁界がより強くなるだけでなく、それが空間的になおいっそう分散することである。これは、アナログ式検出器を使用するとき、不正確な磁界のために分解能が低下するという結果をもたらす。
【０００７】
永久磁石の性質及び製造処理のために、それらが同一バッチで同時に製造された場合でも、磁石の磁性が相当に変化する可能性がある。変化する磁性は、たとえば残留磁気及び磁界の方向である。これらの変化する磁性により、磁気スイッチ及びセンサが、仕様が同一である場合でも、異なった挙動をする可能性がある。製造の際に、このことは調整及び不良品に関して相当に問題になるであろう。
【発明の開示】
【０００８】
したがって、本発明の目的は、使用した永久磁石の磁性の変化に対する感度を抑えた改良型磁気スイッチ構成、及び差動磁気スイッチを得るための方法を提供することである。
【０００９】
この問題に対する本発明による解決策が、磁気スイッチ構成に関して請求項１の特徴部分、及び方法について請求項１５に記載されている。その他の請求項は、本発明による磁気スイッチ構成の有利な実施形態及びさらなる発展を含む。
【００１０】
第１磁気システム、第２磁気システム及び磁気スイッチング素子を備える磁気スイッチ構成であって、第１磁気システムは、磁気スイッチング素子にバイアスをかけるように構成され、第２磁気システムは、磁気スイッチング素子の位置で第１磁気システムからのバイアス磁界と相互作用し、それにより、磁気スイッチング素子を所定状態に置くように構成されている磁気スイッチ構成において、本発明の目的は、第２磁気システムが、所定距離の間隔をおいて位置付けられた２つの等しく分極された永久磁石を有することで達成される。
【００１１】
本発明による磁気スイッチ構成のこの第１実施形態により、差動磁気スイッチが得られる。これにより、使用した永久磁石の磁性のずれに対する感度を低くした一体型磁気スイッチが可能である。
【００１２】
本発明による磁気スイッチ構成の好都合なさらなる発展では、第１磁気システムは、内部に長手方向磁界を発生するように構成された磁界アセンブラを有する。この利点は、アセンブラが、磁気スイッチング素子用の均一な磁界を発生することである。したがって、磁気スイッチング素子の角感度が補償される。
【００１３】
本発明による磁気スイッチ構成の好都合なさらなる発展では、磁石間の空間及び／又は磁石間の空間と反対側に強磁性体が供給される。これにより、磁界を制御することによって磁気スイッチを所望の要件に適応させることが可能である。
【００１４】
本発明による構成の好都合なさらなる発展では、第２磁気システムの磁石は、各磁石における対称軸に対する磁界方向のいずれのずれも磁石間の中心線に関して対称的であるように位置付けられる。これにより、各磁石の磁界の方向のすべてのずれが補償される。
【００１５】
本発明による磁気スイッチ構成の好都合なさらなる発展では、第２磁気システムの磁石は、単一の磁石を対称軸に平行な線に沿って２等分し、一方の磁石をその対称軸を中心にして１８０度回転させることによって得られる。これにより、各磁石の磁界の方向のいずれのずれも補償されて、対称磁界を有する磁気システムが形成される。
【００１６】
本発明による磁気スイッチ構成の好都合なさらなる発展では、磁気スイッチ構成は、１つのハウジング内に組み込まれている。これの利点は、機能するために外部磁石を必要としない一体型磁気スイッチが得られることである。
【００１７】
本発明による磁気スイッチ構成の好都合なさらなる発展では、磁気スイッチ構成は、常時開スイッチである。これの利点は、それを適当な電気論理システムに接続することができることである。
【００１８】
本発明による磁気スイッチ構成の好都合なさらなる発展では、磁気スイッチ構成は、常時閉スイッチである。これの利点は、それを適当な電気論理システムに接続することができることである。
【００１９】
本発明による磁気スイッチ構成の好都合なさらなる発展では、磁気スイッチ構成は、強磁性体を磁気スイッチ構成の近くへ移動させることによって切り換えられる。これの利点は、たとえば、ドアの閉鎖時を検出するために磁気スイッチ構成を使用することができることである。
【００２０】
本発明による磁気スイッチ構成の好都合なさらなる発展では、磁気スイッチ構成は、強磁性体を磁気スイッチ構成から取り除くことによって切り換えられる。これの利点は、たとえば、ドアの開放時を検出するために磁気スイッチ構成を使用することができることである。
【００２１】
第１磁気システム、第２磁気システム及び磁気スイッチング素子を有する、所定状態にある差動磁気スイッチ構成を得るための方法の第１実施形態により、第１磁気システムは、磁気スイッチング素子にバイアスをかけるように位置付けられ、第２磁気システムは、第２磁気システムからの磁界が磁気スイッチング素子の位置でバイアス磁界と相互作用するように位置付けられる。これにより、差動磁気スイッチが得られる。
【００２２】
次に、添付の図面に示されている実施形態を参照しながら、本発明をさらに詳細に説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下に記載するさらなる発展を備える本発明の実施形態は、単に例示と見なされるべきであり、決して特許請求の範囲によって与えられる保護の範囲を制限するものではない。
【００２４】
図１ａは、既知の永久磁石１を示す。図１ｂは、磁石の中心を通る平面２に沿った磁石１の断面図であり、幾つかの概略的な磁力線が一点短鎖線で示されている。図示の磁石は矩形であって、対称的に分極されて、Ｎで表されたＮ極とＳで表されたＳ極とを有する。磁石は任意の適当な材料から形成されることができる。
【００２５】
以下に、磁気構成を断面として説明かつ図示するとき、それは、やはり一点短鎖線で示された概略的な磁力線を有する磁気構成の説明に使用される、磁気構成の中心を通る同様の断面である。また、磁界はその対称軸７に沿って対称的であり、中心線が磁石の中央をＮからＳまで延びていると仮定する。
【００２６】
図２ａには、２つの永久磁石４、５を有する磁気構成３が示されている。好ましくは、磁石はほぼ同一の磁性を有する。磁石が同一材料から形成され、かつ同一の幾何学的外形を有する場合、好都合であるが、多少のずれは容認できる。当業者であれば理解できるように、永久磁石の磁性についての「等しい」又は「同一」という用語は、永久磁石の性質及び製造処理によって「可能な限り近い」又は「ほぼ同一である」という意味を有するであろう。
【００２７】
磁石４、５は、等しく分極され、また、図２ａからわかるように、それらの対称軸７を平行にし、かつ極性を同一方向にして、対称的に互いに隣り合わせて位置付けられている。磁石間の距離をＤで表わす。このように位置付けられると、磁石は互いに反発し、より具体的には、磁石４のＮ極が磁石５のＮ極に反発し、磁石４のＳ極が磁石５のＳ極に反発するであろう。磁石は互いに対して固定されているので、磁石間の磁力は磁石を移動させることができない。代わりに、磁石からの磁界が、図２ｂに中心線６として示されている、磁石の間の平面に関して対称的に変形するであろう。
【００２８】
本例では、矩形の磁石が使用されている。磁石の寸法は、たとえば所望の磁界強度によって決まる。所望の磁界に応じて、他の幾何学的形状も可能である。たとえば、１つの側部がその他の側部よりはるかに長いバー、又は円形リング磁石も使用することができる。磁石が互いに反発し、好ましくはＮ極及びＳ極が互いに横に隣り合って位置付けられるように、磁石を位置付けることが重要である。互いに最も近い側部は、好ましくは平坦である。
【００２９】
図２ｂでは、磁力線が幾分変形している。磁石間の距離Ｄを減少させると、磁石は互いに反発して、Ｎ極及びＳ極で外側磁界が増大する、すなわち、磁束密度が増加する。磁石についての磁束密度Ｂと距離Ｄとの間の大まかな関係が、図３ａ〜図３ｃに示されている。図３ａは、磁石が互いに影響しない距離にある２つの磁石についての磁束密度Ｂを示す。
【００３０】
一定の距離では、磁束密度Ｂが重なり合い、それにより、磁石の対称軸７間で磁界がほぼ等しいであろう。この距離では、磁界が可能な限り広く、密度が等しい。この距離は、臨界距離ｄを指す。距離Ｄがさらに減少すると、磁束密度Ｂが重なり合い続け、磁石が接触したとき、磁界は、結合した２つの磁石の寸法を有する単一磁石のものに等しいであろう。
【００３１】
図３ｂは、磁界がほぼ等しく、可能な限り広い臨界距離ｄにある２つの磁石についての磁束密度Ｂを示す。図３ｂから生じる磁界を図３ｃに見ることができる。
【００３２】
臨界距離ｄは、磁石のさまざまな磁性によって決まる。臨界距離ｄは、磁石と比べて短い。一例として、寸法が１２・６・４ｍｍである２つのセラミックタイプの磁石の場合の臨界距離ｄは、約０．９ｍｍであり得る。臨界距離ｄを得るための最も簡単な方法は、経験的測定による。
【００３３】
線６に沿った磁束密度の外観、すなわち、磁束密度の尖り方は、距離Ｄを調節することによって幾分変更することができる。臨界距離ｄでは、磁束密度はできる限り平坦かつ幅が広い。場合によっては、幾分より広く、かつ平坦でない磁束密度を有することが望ましいであろう。たとえば、磁気構成を磁気スイッチ用に使用しようとする場合、スイッチは、幾分変更された磁束密度でより大きい裕度を得ることができる。この場合、磁石間の距離が幾分伸びる。
【００３４】
このうまく画定された磁界は、多くの用途に使用されることができ、そのうちの幾つかを以下に説明する。好ましくは、磁気構成は、さまざまな無接点式検出器用に使用される。
【００３５】
以上に示したような磁気構成３を改善する１つの方法は、磁極片を使用することである。図４ａは、２つの磁石４、５と２つの磁極片９、１０とを有する磁気構成１２を示す。好ましくは、磁石はほぼ同一の磁性を有する。磁石が同一材料から形成され、かつ同一の幾何学的外形を有していれば有利であるが、多少のずれは容認できる。結果的に得られる効果は、磁界の正規化である。
【００３６】
磁極片は、強磁性材料で形成され、磁石の側部に位置付けられる。磁極片は、空気の代わりに磁極片を介して磁界を集めて導くであろう。これにより、磁界が磁極片内に集中することから、磁束密度が変化する。したがって、磁極片内に埋め込まれた高い磁束密度が得られる。磁極片の寸法は、それを配置する磁石に対応し、磁極片の厚さは、磁極片内に飽和が起きないように設定される。
【００３７】
磁極片９、１０は、磁石の外側に位置付けられる、すなわち、図４ａからわかるように、磁極片９は磁石４の右側に密接しており、磁極片１０は磁石５の左側に密接している。磁極片の厚さは、磁極片内に飽和が起きないように選択される。
【００３８】
結果的に得られる構成１２の概略図が、図４ｂに示されている。図３ｂの構成３と比較すると、この構成の外側の周囲の磁束密度が、構成のより近くに集中している。磁石間に得られた空間内分散磁界と組み合わされて、磁石の外側でのこの磁束密度集中は、磁石の磁界からの妨害影響の減少も助ける。磁石の２つの外側からの磁界は磁極片内に埋め込まれ、かつ対称的であるので、結果的に得られる磁界は、幾何学的に非常に安定している。
【００３９】
別の磁気構成１３が図５ａに示されており、この場合、磁気構成１３は２つの磁石４、５と１つの磁極片１１とを有する。好ましくは、磁石はほぼ同一の磁性を有する。磁石が同一材料から形成され、かつ同一の幾何学的外形を有していれば有利であるが、多少のずれは容認できる。
【００４０】
磁極片１１は、２つの磁石４、５の間に積層されている、すなわち、それらと接触している。磁極片の厚さは、磁極片内に飽和が起きないように選択される。
【００４１】
磁極片１１は、空気の代わりに磁極片を介して磁界を集めて導くであろう。これにより、磁界がより集中することから、中心線６の周囲の磁界が変化する。したがって、磁極片内に埋め込まれた高い磁束密度が得られる。このタイプの磁気構成は、たとえば、軟磁性コアを飽和させようとするコイルを有する線形変位センサと組み合わせて使用されることができる。コアの飽和領域がコイルに影響を及ぼし、それにより、飽和領域の位置を、したがって、たとえば油圧シリンダ内のピストンの位置を検出することができる。
【００４２】
別の磁気構成１４が図６ａに示され、この場合、磁気構成１４は２つの磁石４、５と３つの磁極片９、１０及び１１とを有する。好ましくは、磁石はほぼ同一の磁性を有する。磁石が同一材料から形成され、かつ同一の幾何学的外形を有していれば有利であるが、多少のずれは容認できる。
【００４３】
磁極片９及び１０は、磁石の外側に配置される、すなわち、磁極片９は磁石４の右側に密接しており、磁極片１０は磁石５の左側に密接している。磁極片９、１０の厚さは、磁極片内に飽和が起きないように選択される。磁極片１１は、２つの磁石４、５の間に積層されている、すなわち、それらと接触している。磁極片１１の厚さは、磁極片内に飽和が起きないように選択される。この実施形態では、より等しく分布する高い分散磁束密度が得られる。
【００４４】
うまく画定された磁界を得るために磁気構成を使用する異なった方法を以上に説明している。これらの磁気構成は好ましくは、磁気スイッチに使用される。
【００４５】
上記磁気構成では、磁石の磁界がその対称軸７に沿って対称的であり、中心線が磁石の中心をＮからＳまで通っていると仮定している。しかしながら、これは、永久磁石の通常の製造ではまれである。むしろ、磁束の方向は、対称軸７に関して一定角度でずれている。このずれは、通常は比較的小さく、１０度までの範囲内にあるが、３０度の大きさもあり得る。このずれは結果として、そのような磁石を使用している磁気スイッチ又は磁気センサの機能に影響を与える。上記の磁気構成は、このずれを部分的に補償することができる。
【００４６】
そのような磁気構成をさらに改善するために、磁界方向のずれをさらに補償することができる。これは、一方の磁石のずれが他方の磁石のずれを補償するように磁石を配置することによって行われる。一例では、磁石は対称軸に対して２０度のずれを有する。一方の磁石の磁界が、たとえば図２ｂの中心線から離れる向きで一方向に２０度ずれ、他方の磁石の磁界が、この場合もやはり図２ｂの中心線から離れる向きで反対方向に２０度ずれるように磁石を配置することにより、結果的に得られる磁界は、中心線６、すなわち磁気構成の中心に関して対称的であろう。磁石のずれが中心線に向かう方向であるように磁石を配置することによっても、対称磁界が生じるであろう。臨界距離ｄは、磁石の磁界ずれに応じてわずかに変化するであろう。
【００４７】
１つの磁石について磁界のずれを、特に製造工場において検出することは困難であるので、対称磁界を得る１つの方法は、２つの所望の磁石分の寸法を有する１つの磁石で始めることである。その磁石をＮ−Ｓ方向の中心に沿って分割し、これによって得られた磁石の一方を対称軸を中心にして１８０度回転させることにより、このように得られた磁気構成から生じる磁界は、単一の出発磁石の磁界のずれに関係なく、常に対称的であろう。
【００４８】
同一方法を使用して、単一の磁石に似ているが、磁界の方向が対称軸に平行である磁気構成を生じることも可能である。これは上記のように行われるが、分割後に磁石を合わせて位置付ける、すなわち、臨界距離がゼロに近い、又はゼロに等しいという点で異なる。出発磁石の磁界のずれに関係なく、このように得られた磁界は常に対称的であろう。
【００４９】
図７に示された本発明の磁気スイッチ１７の第１実施形態では、スイッチは、２つの磁石４、５からなる第２磁気システム２５と、バイアス磁石２０及びアセンブラ１９からなる第１磁気システム２４と、磁気感知式スイッチング素子１８とを有する。スイッチング素子は、たとえばリード接点、又は集積回路ベースのスイッチング素子である。スイッチング素子は、スイッチング素子の状態を検出する電気回路（図示せず）に接続されている。バイアス磁石２０は、スイッチング素子１８の近くに位置付けられて、スイッチング素子にバイアスをかける。このバイアス磁界は、スイッチング素子の状態を変更するのに十分な強度を有する。スイッチング素子に近い距離にあるため、バイアス磁石２０は比較的小さくすることができる。好ましくは、バイアス磁石２０は、磁石４、５より低い磁気強度を有する。
【００５０】
アセンブラ１９は、すべての磁力線を均一に集めるために使用される装置であり、それにより、アセンブラの外側に位置する永久磁石からの磁界がアセンブラの内部で長手方向磁界に変換される。アセンブラの内部の磁界は、使用されたバイアス磁石からの磁界の方向に関係なく、同一の磁界方向性を示し、そのため、アセンブラの内部の磁界を全く同じに再現することが可能になる。したがって、アセンブラの内部に置かれた磁気スイッチング素子は、検知素子の方向特性に関係なく、常に同一の磁界の支配下にあるであろう。これにより、非対称的に応答する磁気スイッチング素子をその長手方向軸に沿って特定の回転位置に位置付ける必要がなくなる。アセンブラは好ましくは、軟質強磁性材料から形成される。バイアス磁石２０は、アセンブラの近くに、又はそれに接触した状態に位置付けられる。これにより、比較的小さいバイアス磁石が可能になり、また、磁気スイッチング素子のバイアスの外部影響に対する感度が低くなる。
【００５１】
２つの永久磁石４、５は、磁石４、５からの磁界が磁気スイッチング素子の位置でバイアス磁界と相互作用するように、磁気スイッチング素子１８から距離をおいて位置付けられる。スイッチは、磁石及び磁気スイッチング素子が同一ハウジング内に組み込まれた一体装置として構成されている。本明細書に記載した実施形態では、常時開リード接点が、磁気スイッチング素子として使用される。これは最も一般的なタイプのリード接点であり、また最も廉価なタイプである。必要ならば、切り換え又は常時閉リード接点などの他のタイプを使用することもできる。
【００５２】
第１実施形態では、スイッチは、磁石４、５の磁界を強磁性体２１で乱すことによって切り換えられる。本実施形態では、磁石４、５は、磁石４、５からの磁界がリード接点の位置でバイアス磁界を打ち消すように、リード接点から距離をおいて位置付けられる。このため、リード接点はその常時開状態のままである。したがって、結果的にリード接点上に生じる磁界はゼロに近いか、少なくともリード接点の閾値より低い。
【００５３】
強磁性体２１を磁石４、５の磁界内に導入したとき、すなわち強磁性体２１が磁気スイッチに接近したとき、強磁性体２１は磁界の一部を集め、このことは、磁石４、５からの磁界がリード接点の位置で減少することを意味する。 強磁性体が一定距離にあるとき、磁石４、５からの磁界は、バイアス磁界がリード接点を閉じるのに十分に減少している、すなわちスイッチが切り換わる。スイッチは、たとえば、トラックに取り付けるのに適し、強磁性体が、たとえばドアであることができる。この場合、スイッチは、ドアが閉じていることを検出する。本実施形態は、たとえばドアをスイッチの近くへ移動させることによって閉じられる常時開スイッチを実現する。
【００５４】
第２実施形態でも、スイッチは、磁石４、５の磁界を強磁性体２１で乱すことによって切り換えられる。本実施形態では、磁石４、５は、磁石４、５からの磁界が、リード接点を閉じるのに十分にバイアス磁界に打ち勝つように、リード接点に幾分より近づけて配置される。したがって、結果的にリード接点上に生じる磁界は、少なくともリード接点の閾値を超える。
【００５５】
強磁性体２１を磁石４、５の磁界内に導入したとき、すなわち強磁性体２１が磁気スイッチに接近したとき、強磁性体２１は磁界の一部を集め、このことは、磁石４、５からの磁界がリード接点の位置で減少することを意味する。 強磁性体が一定距離にあるとき、磁石４、５からの磁界は、バイアス磁界とバランスがとれるまで大きく減少している。したがって、結果的にリード接点上に生じる磁界は、リード接点の閾値より低く、これにより、リード接点が開く、すなわちスイッチが切り換わる。スイッチは、たとえば、トラックに取り付けるのに適し、強磁性体が、たとえばドアであることができる。この場合、スイッチは、ドアが閉じていることを検出する。本実施形態は、たとえばドアをスイッチの近くへ移動させることによって開く常時閉スイッチを実現する。
【００５６】
第３実施形態では、スイッチは、強磁性体２１をスイッチから取り除くことによって切り換えられる。本実施形態では、リード接点の位置でのバイアス磁界と磁石４、５からの磁界との間のバランスは、強磁性体２１がスイッチの近くにある状態で設定される。本実施形態では、磁石４、５は、磁石４、５からの磁界と強磁性体２１とが合わさったものが、リード接点の位置でバイアス磁界を打ち消すように、リード接点から距離をおいて位置付けられる。これにより、リード接点はその常時開状態のままである。したがって、結果的にリード接点上に生じる磁界は、ゼロに近く、または少なくともリード接点の閾値より低いだろう。
【００５７】
強磁性体をスイッチから取り除いたとき、すなわち強磁性体２１をスイッチから離したとき、リード接点の位置でのバイアス磁界と磁石４、５からの磁界との間のバランスが消失する。この場合、磁石４、５の磁界は、リード接点を閉じるのに十分に増加するであろう、すなわちスイッチが切り換わる。スイッチは、たとえば、トラックに取り付けるのに適し、強磁性体が、たとえばドアであることができる。この場合、スイッチは、ドアが開いていることを検出する。
【００５８】
第４実施形態でも、スイッチは、強磁性体２１をスイッチから取り除くことによって切り換えられる。本実施形態では、リード接点の位置でのバイアス磁界と磁石４、５からの磁界との間のバランスは、強磁性体２１がスイッチの近くにある状態で設定される。本実施形態では、磁石４、５からの磁界と強磁性体とが合わさったものがバイアス磁界より小さく、そのため、リード接点がバイアス磁界によって閉じられるように、磁石４、５が位置付けられる。したがって、結果的にリード接点上に生じる磁界は、リード接点の閾値より低い。
【００５９】
強磁性体をスイッチから取り除いたとき、すなわち強磁性体２１をスイッチから離したとき、リード接点の位置でバイアス磁界と磁石４、５からの磁界との間のバランスがとれる。この場合、磁石４、５の磁界は、リード接点を開くのに十分に増加するであろう、すなわちスイッチが切り換わる。スイッチは、たとえば、トラックに取り付けるのに適し、強磁性体が、たとえばドアであることができる。この場合、スイッチは、ドアが開いていることを検出する。
【００６０】
上記スイッチは、たとえば車両上の金属部品の位置の無接点式検出に適する。磁気スイッチは単一のハウジング内に封入されているので、それは腐食や汚れなどから保護される。したがって、スイッチは、安全性が重要である部品の検出に特に適する。これはたとえば、運転室がロック状態にあるかどうかの検出、貯蔵庫ドアが閉じているかどうかの検出、又はダンプカーの車体が休止位置にあるかどうかの検出であることができる。検出すべき部品が強磁性材料製でない場合、強磁性体を、たとえば表面に付着させるか、又は部品内に組み込むかのいずれか一方によって、部品に容易に装着することができる。
【００６１】
さらなる実施形態では、２つの磁石４、５の代わりに単一磁石を使用する。単一磁石は、磁石４、５を用いた磁気構成について上述したやり方と同様にして、位置付けられる。単一磁石を使用するには、使用磁石の性質を十分に知ることが必要である。使用磁石の磁性が、異なったバッチ間だけでなく、同一の製造バッチでも大きく変化する製造では、単一磁石からの磁界がバイアス磁界と常にバランスがとれることを保証することは困難であろう。したがって、製造の際に、２つの磁石を用いる磁気構成を使用し、それにより、良好な再現性が得られるようにすることが有利である。
【００６２】
さらなる実施形態では、アセンブラをなくした状態で、磁気スイッチング素子が使用される。磁気スイッチング素子の方向特性が既知であり、かつ磁気スイッチング素子を再現性のある所定位置に位置付けることが可能である場合、スイッチは、アセンブラがなくても上記のように働くであろう。製造の際に、アセンブラを使用することが有利である。これにより、バイアス磁界が磁気スイッチング素子に所定通りの影響を及ぼすことが保証される。
【００６３】
上記磁気スイッチでは、上記の磁気構成のいずれも、必要に応じて有利であることができる。
【００６４】
本発明は、上記実施形態に制限されないと見なされるべきであり、添付の特許請求の範囲内において多数の追加的変更及び修正が可能である。磁気スイッチ構成は、無接点式検出が必要な場合のいずれでも使用されることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】（ａ）は既知の磁石を示し、（ｂ）は既知の磁石の断面を磁力線とともに示す。
【図２】（ａ）は、本発明に含まれる磁気構成を示し、（ｂ）は（ａ）に従った磁気構成の断面を磁力線とともに示す。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は磁石における磁束密度Ｂと距離Ｄとの間の概略的な関係を示す。
【図４】（ａ）は本発明に含まれる磁気構成の一実施形態を示し、（ｂ）は（ａ）に従った実施形態の断面を磁力線とともに示す。
【図５】（ａ）は本発明に含まれる磁気構成の一実施形態を示し、（ｂ）は（ａ）に従った実施形態の断面を磁力線とともに示す。
【図６】（ａ）は本発明に含まれる磁気構成の一実施形態を示し、（ｂ）は（ａ）に従った実施形態の断面を磁力線とともに示す。
【図７】本発明による発明的な磁気スイッチの第１実施形態を示す。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前文に従った磁気スイッチ構成、及び請求項１５に従った差動磁気スイッチを得るための方法に関する。この磁気スイッチ構成により、改良型の磁気動作式スイッチが可能になる。
【背景技術】
【０００２】
最近の車両には、電子的に制御される多くの機能がある。これらの機能の一部はオン／オフ式であり、また一部は幾つかの位置に切り換えられることができ、また一部はアナログ式である。直結されたスイッチ及びセンサがほとんどの機能を制御するが、一部の機能は無接点式動作を必要とする。無接点式動作が好ましい機能の一例は、たとえばＡＢＳセンサ（ＡＢＳ＝自動ブレーキシステム）か、天候、汚染及び直接的摩擦にさらされるシャーシ高さ検出又はスイッチである。一種類の無接点式スイッチ及びセンサは、磁気原理に基づく。異なったタイプの磁気検出器、たとえばリード接点、ホールセンサ及び他の種類の一体型磁気検出器が存在する。検出器に影響を与えるために、磁界が使用される。したがって、検出器及び磁石がスイッチ又はセンサを形成する。
【０００３】
高い分解能を有し、同時に外部磁界に鈍感であるスイッチ又はセンサを得るために、磁石及び検出器を互いに近接させて位置付けることが望ましい。このように、低感度の検出器を使用して、外部磁界に鈍感であるスイッチ又はセンサを得ることが可能である。
【０００４】
磁気スイッチ及びセンサに伴う１つの問題は、検出距離の増加に伴って、検出器の感度を高めなければならないことである。一部の用例、特に磁気スイッチでは、より強い磁界を有するより大型の、又はより強力な磁石で距離の増加に打ち勝つことが可能であろう。
【０００５】
感度が非常に高い検出器に伴う問題は、それが外部の妨害磁界によってより容易に乱されることである。これは、たとえばセンサが大電流ケーブル又は大型変圧器に近いときに発生する可能性がある。したがって、検出器の感度を過度に高めないことが好ましい。
【０００６】
より大型の磁石を使用することによって磁界を増大させるときに生じる問題は、磁界がより強くなるだけでなく、それが空間的になおいっそう分散することである。これは、アナログ式検出器を使用するとき、不正確な磁界のために分解能が低下するという結果をもたらす。
【０００７】
永久磁石の性質及び製造処理のために、それらが同一バッチで同時に製造された場合でも、磁石の磁性が相当に変化する可能性がある。変化する磁性は、たとえば残留磁気及び磁界の方向である。これらの変化する磁性により、磁気スイッチ及びセンサが、仕様が同一である場合でも、異なった挙動をする可能性がある。製造の際に、このことは調整及び不良品に関して相当に問題になるであろう。
【発明の開示】
【０００８】
したがって、本発明の目的は、使用した永久磁石の磁性の変化に対する感度を抑えた改良型磁気スイッチ構成、及び差動磁気スイッチを得るための方法を提供することである。
【０００９】
この問題に対する本発明による解決策が、磁気スイッチ構成に関して請求項１の特徴部分、及び方法について請求項１５に記載されている。その他の請求項は、本発明による磁気スイッチ構成の有利な実施形態及びさらなる発展を含む。
【００１０】
第１磁気システム、第２磁気システム及び磁気スイッチング素子を備える磁気スイッチ構成であって、第１磁気システムは、磁気スイッチング素子にバイアスをかけるように構成され、第２磁気システムは、磁気スイッチング素子の位置で第１磁気システムからのバイアス磁界と相互作用し、それにより、磁気スイッチング素子を所定状態に置くように構成されている磁気スイッチ構成において、本発明の目的は、第２磁気システムが、所定距離の間隔をおいて位置付けられた２つの等しく分極された永久磁石を有することで達成される。
【００１１】
本発明による磁気スイッチ構成のこの第１実施形態により、差動磁気スイッチが得られる。これにより、使用した永久磁石の磁性のずれに対する感度を低くした一体型磁気スイッチが可能である。
【００１２】
本発明による磁気スイッチ構成の好都合なさらなる発展では、第１磁気システムは、内部に長手方向磁界を発生するように構成された磁界アセンブラを有する。この利点は、アセンブラが、磁気スイッチング素子用の均一な磁界を発生することである。したがって、磁気スイッチング素子の角感度が補償される。
【００１３】
本発明による磁気スイッチ構成の好都合なさらなる発展では、磁石間の空間及び／又は磁石間の空間と反対側に強磁性体が供給される。これにより、磁界を制御することによって磁気スイッチを所望の要件に適応させることが可能である。
【００１４】
本発明による構成の好都合なさらなる発展では、第２磁気システムの磁石は、各磁石における対称軸に対する磁界方向のいずれのずれも磁石間の中心線に関して対称的であるように位置付けられる。これにより、各磁石の磁界の方向のすべてのずれが補償される。
【００１５】
本発明による磁気スイッチ構成の好都合なさらなる発展では、第２磁気システムの磁石は、単一の磁石を対称軸に平行な線に沿って２等分し、一方の磁石をその対称軸を中心にして１８０度回転させることによって得られる。これにより、各磁石の磁界の方向のいずれのずれも補償されて、対称磁界を有する磁気システムが形成される。
【００１６】
本発明による磁気スイッチ構成の好都合なさらなる発展では、磁気スイッチ構成は、１つのハウジング内に組み込まれている。これの利点は、機能するために外部磁石を必要としない一体型磁気スイッチが得られることである。
【００１７】
本発明による磁気スイッチ構成の好都合なさらなる発展では、磁気スイッチ構成は、常時開スイッチである。これの利点は、それを適当な電気論理システムに接続することができることである。
【００１８】
本発明による磁気スイッチ構成の好都合なさらなる発展では、磁気スイッチ構成は、常時閉スイッチである。これの利点は、それを適当な電気論理システムに接続することができることである。
【００１９】
本発明による磁気スイッチ構成の好都合なさらなる発展では、磁気スイッチ構成は、強磁性体を磁気スイッチ構成の近くへ移動させることによって切り換えられる。これの利点は、たとえば、ドアの閉鎖時を検出するために磁気スイッチ構成を使用することができることである。
【００２０】
本発明による磁気スイッチ構成の好都合なさらなる発展では、磁気スイッチ構成は、強磁性体を磁気スイッチ構成から取り除くことによって切り換えられる。これの利点は、たとえば、ドアの開放時を検出するために磁気スイッチ構成を使用することができることである。
【００２１】
第１磁気システム、第２磁気システム及び磁気スイッチング素子を有する、所定状態にある差動磁気スイッチ構成を得るための方法の第１実施形態により、第１磁気システムは、磁気スイッチング素子にバイアスをかけるように位置付けられ、第２磁気システムは、第２磁気システムからの磁界が磁気スイッチング素子の位置でバイアス磁界と相互作用するように位置付けられる。これにより、差動磁気スイッチが得られる。
【００２２】
次に、添付の図面に示されている実施形態を参照しながら、本発明をさらに詳細に説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下に記載するさらなる発展を備える本発明の実施形態は、単に例示と見なされるべきであり、決して特許請求の範囲によって与えられる保護の範囲を制限するものではない。
【００２４】
図１ａは、既知の永久磁石１を示す。図１ｂは、磁石の中心を通る平面２に沿った磁石１の断面図であり、幾つかの概略的な磁力線が一点短鎖線で示されている。図示の磁石は矩形であって、対称的に分極されて、Ｎで表されたＮ極とＳで表されたＳ極とを有する。磁石は任意の適当な材料から形成されることができる。
【００２５】
以下に、磁気構成を断面として説明かつ図示するとき、それは、やはり一点短鎖線で示された概略的な磁力線を有する磁気構成の説明に使用される、磁気構成の中心を通る同様の断面である。また、磁界はその対称軸７に沿って対称的であり、中心線が磁石の中央をＮからＳまで延びていると仮定する。
【００２６】
図２ａには、２つの永久磁石４、５を有する磁気構成３が示されている。好ましくは、磁石はほぼ同一の磁性を有する。磁石が同一材料から形成され、かつ同一の幾何学的外形を有する場合、好都合であるが、多少のずれは容認できる。当業者であれば理解できるように、永久磁石の磁性についての「等しい」又は「同一」という用語は、永久磁石の性質及び製造処理によって「可能な限り近い」又は「ほぼ同一である」という意味を有するであろう。
【００２７】
磁石４、５は、等しく分極され、また、図２ａからわかるように、それらの対称軸７を平行にし、かつ極性を同一方向にして、対称的に互いに隣り合わせて位置付けられている。磁石間の距離をＤで表わす。このように位置付けられると、磁石は互いに反発し、より具体的には、磁石４のＮ極が磁石５のＮ極に反発し、磁石４のＳ極が磁石５のＳ極に反発するであろう。磁石は互いに対して固定されているので、磁石間の磁力は磁石を移動させることができない。代わりに、磁石からの磁界が、図２ｂに中心線６として示されている、磁石の間の平面に関して対称的に変形するであろう。
【００２８】
本例では、矩形の磁石が使用されている。磁石の寸法は、たとえば所望の磁界強度によって決まる。所望の磁界に応じて、他の幾何学的形状も可能である。たとえば、１つの側部がその他の側部よりはるかに長いバー、又は円形リング磁石も使用することができる。磁石が互いに反発し、好ましくはＮ極及びＳ極が互いに横に隣り合って位置付けられるように、磁石を位置付けることが重要である。互いに最も近い側部は、好ましくは平坦である。
【００２９】
図２ｂでは、磁力線が幾分変形している。磁石間の距離Ｄを減少させると、磁石は互いに反発して、Ｎ極及びＳ極で外側磁界が増大する、すなわち、磁束密度が増加する。磁石についての磁束密度Ｂと距離Ｄとの間の大まかな関係が、図３ａ〜図３ｃに示されている。図３ａは、磁石が互いに影響しない距離にある２つの磁石についての磁束密度Ｂを示す。
【００３０】
一定の距離では、磁束密度Ｂが重なり合い、それにより、磁石の対称軸７間で磁界がほぼ等しいであろう。この距離では、磁界が可能な限り広く、密度が等しい。この距離は、臨界距離ｄを指す。距離Ｄがさらに減少すると、磁束密度Ｂが重なり合い続け、磁石が接触したとき、磁界は、結合した２つの磁石の寸法を有する単一磁石のものに等しいであろう。
【００３１】
図３ｂは、磁界がほぼ等しく、可能な限り広い臨界距離ｄにある２つの磁石についての磁束密度Ｂを示す。図３ｂから生じる磁界を図３ｃに見ることができる。
【００３２】
臨界距離ｄは、磁石のさまざまな磁性によって決まる。臨界距離ｄは、磁石と比べて短い。一例として、寸法が１２・６・４ｍｍである２つのセラミックタイプの磁石の場合の臨界距離ｄは、約０．９ｍｍであり得る。臨界距離ｄを得るための最も簡単な方法は、経験的測定による。
【００３３】
線６に沿った磁束密度の外観、すなわち、磁束密度の尖り方は、距離Ｄを調節することによって幾分変更することができる。臨界距離ｄでは、磁束密度はできる限り平坦かつ幅が広い。場合によっては、幾分より広く、かつ平坦でない磁束密度を有することが望ましいであろう。たとえば、磁気構成を磁気スイッチ用に使用しようとする場合、スイッチは、幾分変更された磁束密度でより大きい裕度を得ることができる。この場合、磁石間の距離が幾分伸びる。
【００３４】
このうまく画定された磁界は、多くの用途に使用されることができ、そのうちの幾つかを以下に説明する。好ましくは、磁気構成は、さまざまな無接点式検出器用に使用される。
【００３５】
以上に示したような磁気構成３を改善する１つの方法は、磁極片を使用することである。図４ａは、２つの磁石４、５と２つの磁極片９、１０とを有する磁気構成１２を示す。好ましくは、磁石はほぼ同一の磁性を有する。磁石が同一材料から形成され、かつ同一の幾何学的外形を有していれば有利であるが、多少のずれは容認できる。結果的に得られる効果は、磁界の正規化である。
【００３６】
磁極片は、強磁性材料で形成され、磁石の側部に位置付けられる。磁極片は、空気の代わりに磁極片を介して磁界を集めて導くであろう。これにより、磁界が磁極片内に集中することから、磁束密度が変化する。したがって、磁極片内に埋め込まれた高い磁束密度が得られる。磁極片の寸法は、それを配置する磁石に対応し、磁極片の厚さは、磁極片内に飽和が起きないように設定される。
【００３７】
磁極片９、１０は、磁石の外側に位置付けられる、すなわち、図４ａからわかるように、磁極片９は磁石４の右側に密接しており、磁極片１０は磁石５の左側に密接している。磁極片の厚さは、磁極片内に飽和が起きないように選択される。
【００３８】
結果的に得られる構成１２の概略図が、図４ｂに示されている。図３ｂの構成３と比較すると、この構成の外側の周囲の磁束密度が、構成のより近くに集中している。磁石間に得られた空間内分散磁界と組み合わされて、磁石の外側でのこの磁束密度集中は、磁石の磁界からの妨害影響の減少も助ける。磁石の２つの外側からの磁界は磁極片内に埋め込まれ、かつ対称的であるので、結果的に得られる磁界は、幾何学的に非常に安定している。
【００３９】
別の磁気構成１３が図５ａに示されており、この場合、磁気構成１３は２つの磁石４、５と１つの磁極片１１とを有する。好ましくは、磁石はほぼ同一の磁性を有する。磁石が同一材料から形成され、かつ同一の幾何学的外形を有していれば有利であるが、多少のずれは容認できる。
【００４０】
磁極片１１は、２つの磁石４、５の間に積層されている、すなわち、それらと接触している。磁極片の厚さは、磁極片内に飽和が起きないように選択される。
【００４１】
磁極片１１は、空気の代わりに磁極片を介して磁界を集めて導くであろう。これにより、磁界がより集中することから、中心線６の周囲の磁界が変化する。したがって、磁極片内に埋め込まれた高い磁束密度が得られる。このタイプの磁気構成は、たとえば、軟磁性コアを飽和させようとするコイルを有する線形変位センサと組み合わせて使用されることができる。コアの飽和領域がコイルに影響を及ぼし、それにより、飽和領域の位置を、したがって、たとえば油圧シリンダ内のピストンの位置を検出することができる。
【００４２】
別の磁気構成１４が図６ａに示され、この場合、磁気構成１４は２つの磁石４、５と３つの磁極片９、１０及び１１とを有する。好ましくは、磁石はほぼ同一の磁性を有する。磁石が同一材料から形成され、かつ同一の幾何学的外形を有していれば有利であるが、多少のずれは容認できる。
【００４３】
磁極片９及び１０は、磁石の外側に配置される、すなわち、磁極片９は磁石４の右側に密接しており、磁極片１０は磁石５の左側に密接している。磁極片９、１０の厚さは、磁極片内に飽和が起きないように選択される。磁極片１１は、２つの磁石４、５の間に積層されている、すなわち、それらと接触している。磁極片１１の厚さは、磁極片内に飽和が起きないように選択される。この実施形態では、より等しく分布する高い分散磁束密度が得られる。
【００４４】
うまく画定された磁界を得るために磁気構成を使用する異なった方法を以上に説明している。これらの磁気構成は好ましくは、磁気スイッチに使用される。
【００４５】
上記磁気構成では、磁石の磁界がその対称軸７に沿って対称的であり、中心線が磁石の中心をＮからＳまで通っていると仮定している。しかしながら、これは、永久磁石の通常の製造ではまれである。むしろ、磁束の方向は、対称軸７に関して一定角度でずれている。このずれは、通常は比較的小さく、１０度までの範囲内にあるが、３０度の大きさもあり得る。このずれは結果として、そのような磁石を使用している磁気スイッチ又は磁気センサの機能に影響を与える。上記の磁気構成は、このずれを部分的に補償することができる。
【００４６】
そのような磁気構成をさらに改善するために、磁界方向のずれをさらに補償することができる。これは、一方の磁石のずれが他方の磁石のずれを補償するように磁石を配置することによって行われる。一例では、磁石は対称軸に対して２０度のずれを有する。一方の磁石の磁界が、たとえば図２ｂの中心線から離れる向きで一方向に２０度ずれ、他方の磁石の磁界が、この場合もやはり図２ｂの中心線から離れる向きで反対方向に２０度ずれるように磁石を配置することにより、結果的に得られる磁界は、中心線６、すなわち磁気構成の中心に関して対称的であろう。磁石のずれが中心線に向かう方向であるように磁石を配置することによっても、対称磁界が生じるであろう。臨界距離ｄは、磁石の磁界ずれに応じてわずかに変化するであろう。
【００４７】
１つの磁石について磁界のずれを、特に製造工場において検出することは困難であるので、対称磁界を得る１つの方法は、２つの所望の磁石分の寸法を有する１つの磁石で始めることである。その磁石をＮ−Ｓ方向の中心に沿って分割し、これによって得られた磁石の一方を対称軸を中心にして１８０度回転させることにより、このように得られた磁気構成から生じる磁界は、単一の出発磁石の磁界のずれに関係なく、常に対称的であろう。
【００４８】
同一方法を使用して、単一の磁石に似ているが、磁界の方向が対称軸に平行である磁気構成を生じることも可能である。これは上記のように行われるが、分割後に磁石を合わせて位置付ける、すなわち、臨界距離がゼロに近い、又はゼロに等しいという点で異なる。出発磁石の磁界のずれに関係なく、このように得られた磁界は常に対称的であろう。
【００４９】
図７に示された本発明の磁気スイッチ１７の第１実施形態では、スイッチは、２つの磁石４、５からなる第２磁気システム２５と、バイアス磁石２０及びアセンブラ１９からなる第１磁気システム２４と、磁気感知式スイッチング素子１８とを有する。スイッチング素子は、たとえばリード接点、又は集積回路ベースのスイッチング素子である。スイッチング素子は、スイッチング素子の状態を検出する電気回路（図示せず）に接続されている。バイアス磁石２０は、スイッチング素子１８の近くに位置付けられて、スイッチング素子にバイアスをかける。このバイアス磁界は、スイッチング素子の状態を変更するのに十分な強度を有する。スイッチング素子に近い距離にあるため、バイアス磁石２０は比較的小さくすることができる。好ましくは、バイアス磁石２０は、磁石４、５より低い磁気強度を有する。
【００５０】
アセンブラ１９は、すべての磁力線を均一に集めるために使用される装置であり、それにより、アセンブラの外側に位置する永久磁石からの磁界がアセンブラの内部で長手方向磁界に変換される。アセンブラの内部の磁界は、使用されたバイアス磁石からの磁界の方向に関係なく、同一の磁界方向性を示し、そのため、アセンブラの内部の磁界を全く同じに再現することが可能になる。したがって、アセンブラの内部に置かれた磁気スイッチング素子は、検知素子の方向特性に関係なく、常に同一の磁界の支配下にあるであろう。これにより、非対称的に応答する磁気スイッチング素子をその長手方向軸に沿って特定の回転位置に位置付ける必要がなくなる。アセンブラは好ましくは、軟質強磁性材料から形成される。バイアス磁石２０は、アセンブラの近くに、又はそれに接触した状態に位置付けられる。これにより、比較的小さいバイアス磁石が可能になり、また、磁気スイッチング素子のバイアスの外部影響に対する感度が低くなる。
【００５１】
２つの永久磁石４、５は、磁石４、５からの磁界が磁気スイッチング素子の位置でバイアス磁界と相互作用するように、磁気スイッチング素子１８から距離をおいて位置付けられる。スイッチは、磁石及び磁気スイッチング素子が同一ハウジング内に組み込まれた一体装置として構成されている。本明細書に記載した実施形態では、常時開リード接点が、磁気スイッチング素子として使用される。これは最も一般的なタイプのリード接点であり、また最も廉価なタイプである。必要ならば、切り換え又は常時閉リード接点などの他のタイプを使用することもできる。
【００５２】
第１実施形態では、スイッチは、磁石４、５の磁界を強磁性体２１で乱すことによって切り換えられる。本実施形態では、磁石４、５は、磁石４、５からの磁界がリード接点の位置でバイアス磁界を打ち消すように、リード接点から距離をおいて位置付けられる。このため、リード接点はその常時開状態のままである。したがって、結果的にリード接点上に生じる磁界はゼロに近いか、少なくともリード接点の閾値より低い。
【００５３】
強磁性体２１を磁石４、５の磁界内に導入したとき、すなわち強磁性体２１が磁気スイッチに接近したとき、強磁性体２１は磁界の一部を集め、このことは、磁石４、５からの磁界がリード接点の位置で減少することを意味する。 強磁性体が一定距離にあるとき、磁石４、５からの磁界は、バイアス磁界がリード接点を閉じるのに十分に減少している、すなわちスイッチが切り換わる。スイッチは、たとえば、トラックに取り付けるのに適し、強磁性体が、たとえばドアであることができる。この場合、スイッチは、ドアが閉じていることを検出する。本実施形態は、たとえばドアをスイッチの近くへ移動させることによって閉じられる常時開スイッチを実現する。
【００５４】
第２実施形態でも、スイッチは、磁石４、５の磁界を強磁性体２１で乱すことによって切り換えられる。本実施形態では、磁石４、５は、磁石４、５からの磁界が、リード接点を閉じるのに十分にバイアス磁界に打ち勝つように、リード接点に幾分より近づけて配置される。したがって、結果的にリード接点上に生じる磁界は、少なくともリード接点の閾値を超える。
【００５５】
強磁性体２１を磁石４、５の磁界内に導入したとき、すなわち強磁性体２１が磁気スイッチに接近したとき、強磁性体２１は磁界の一部を集め、このことは、磁石４、５からの磁界がリード接点の位置で減少することを意味する。 強磁性体が一定距離にあるとき、磁石４、５からの磁界は、バイアス磁界とバランスがとれるまで大きく減少している。したがって、結果的にリード接点上に生じる磁界は、リード接点の閾値より低く、これにより、リード接点が開く、すなわちスイッチが切り換わる。スイッチは、たとえば、トラックに取り付けるのに適し、強磁性体が、たとえばドアであることができる。この場合、スイッチは、ドアが閉じていることを検出する。本実施形態は、たとえばドアをスイッチの近くへ移動させることによって開く常時閉スイッチを実現する。
【００５６】
第３実施形態では、スイッチは、強磁性体２１をスイッチから取り除くことによって切り換えられる。本実施形態では、リード接点の位置でのバイアス磁界と磁石４、５からの磁界との間のバランスは、強磁性体２１がスイッチの近くにある状態で設定される。本実施形態では、磁石４、５は、磁石４、５からの磁界と強磁性体２１とが合わさったものが、リード接点の位置でバイアス磁界を打ち消すように、リード接点から距離をおいて位置付けられる。これにより、リード接点はその常時開状態のままである。したがって、結果的にリード接点上に生じる磁界は、ゼロに近く、または少なくともリード接点の閾値より低いだろう。
【００５７】
強磁性体をスイッチから取り除いたとき、すなわち強磁性体２１をスイッチから離したとき、リード接点の位置でのバイアス磁界と磁石４、５からの磁界との間のバランスが消失する。この場合、磁石４、５の磁界は、リード接点を閉じるのに十分に増加するであろう、すなわちスイッチが切り換わる。スイッチは、たとえば、トラックに取り付けるのに適し、強磁性体が、たとえばドアであることができる。この場合、スイッチは、ドアが開いていることを検出する。
【００５８】
第４実施形態でも、スイッチは、強磁性体２１をスイッチから取り除くことによって切り換えられる。本実施形態では、リード接点の位置でのバイアス磁界と磁石４、５からの磁界との間のバランスは、強磁性体２１がスイッチの近くにある状態で設定される。本実施形態では、磁石４、５からの磁界と強磁性体とが合わさったものがバイアス磁界より小さく、そのため、リード接点がバイアス磁界によって閉じられるように、磁石４、５が位置付けられる。したがって、結果的にリード接点上に生じる磁界は、リード接点の閾値より低い。
【００５９】
強磁性体をスイッチから取り除いたとき、すなわち強磁性体２１をスイッチから離したとき、リード接点の位置でバイアス磁界と磁石４、５からの磁界との間のバランスがとれる。この場合、磁石４、５の磁界は、リード接点を開くのに十分に増加するであろう、すなわちスイッチが切り換わる。スイッチは、たとえば、トラックに取り付けるのに適し、強磁性体が、たとえばドアであることができる。この場合、スイッチは、ドアが開いていることを検出する。
【００６０】
上記スイッチは、たとえば車両上の金属部品の位置の無接点式検出に適する。磁気スイッチは単一のハウジング内に封入されているので、それは腐食や汚れなどから保護される。したがって、スイッチは、安全性が重要である部品の検出に特に適する。これはたとえば、運転室がロック状態にあるかどうかの検出、貯蔵庫ドアが閉じているかどうかの検出、又はダンプカーの車体が休止位置にあるかどうかの検出であることができる。検出すべき部品が強磁性材料製でない場合、強磁性体を、たとえば表面に付着させるか、又は部品内に組み込むかのいずれか一方によって、部品に容易に装着することができる。
【００６１】
さらなる実施形態では、２つの磁石４、５の代わりに単一磁石を使用する。単一磁石は、磁石４、５を用いた磁気構成について上述したやり方と同様にして、位置付けられる。単一磁石を使用するには、使用磁石の性質を十分に知ることが必要である。使用磁石の磁性が、異なったバッチ間だけでなく、同一の製造バッチでも大きく変化する製造では、単一磁石からの磁界がバイアス磁界と常にバランスがとれることを保証することは困難であろう。したがって、製造の際に、２つの磁石を用いる磁気構成を使用し、それにより、良好な再現性が得られるようにすることが有利である。
【００６２】
さらなる実施形態では、アセンブラをなくした状態で、磁気スイッチング素子が使用される。磁気スイッチング素子の方向特性が既知であり、かつ磁気スイッチング素子を再現性のある所定位置に位置付けることが可能である場合、スイッチは、アセンブラがなくても上記のように働くであろう。製造の際に、アセンブラを使用することが有利である。これにより、バイアス磁界が磁気スイッチング素子に所定通りの影響を及ぼすことが保証される。
【００６３】
上記磁気スイッチでは、上記の磁気構成のいずれも、必要に応じて有利であることができる。
【００６４】
本発明は、上記実施形態に制限されないと見なされるべきであり、添付の特許請求の範囲内において多数の追加的変更及び修正が可能である。磁気スイッチ構成は、無接点式検出が必要な場合のいずれでも使用されることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】（ａ）は既知の磁石を示し、（ｂ）は既知の磁石の断面を磁力線とともに示す。
【図２】（ａ）は、本発明に含まれる磁気構成を示し、（ｂ）は（ａ）に従った磁気構成の断面を磁力線とともに示す。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は磁石における磁束密度Ｂと距離Ｄとの間の概略的な関係を示す。
【図４】（ａ）は本発明に含まれる磁気構成の一実施形態を示し、（ｂ）は（ａ）に従った実施形態の断面を磁力線とともに示す。
【図５】（ａ）は本発明に含まれる磁気構成の一実施形態を示し、（ｂ）は（ａ）に従った実施形態の断面を磁力線とともに示す。
【図６】（ａ）は本発明に含まれる磁気構成の一実施形態を示し、（ｂ）は（ａ）に従った実施形態の断面を磁力線とともに示す。
【図７】本発明による発明的な磁気スイッチの第１実施形態を示す。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１磁気システム（２４）、第２磁気システム（２５）及び磁気スイッチング素子（１８）を備える磁気スイッチ構成であって、第１磁気システム（２４）は、磁気スイッチング素子（１８）にバイアスをかけるように構成され、第２磁気システム（２５）は、磁気スイッチング素子の位置で第１磁気システム（２４）からのバイアス磁界と相互作用し、それにより、磁気スイッチング素子を所定状態に置くように構成されている、磁気スイッチ構成において、
第２磁気システム（２５）は、所定距離の間隔をおいて位置付けられた２つの等しく分極された永久磁石（４、５）を有することを特徴とする磁気スイッチ構成。
【請求項２】
第１磁気システム（２４）は、単一の永久磁石（２０）を有することを特徴とする、請求項１に記載の磁気スイッチ構成。
【請求項３】
第１磁気システム（２４）は、内部に長手方向磁界を発生するように構成された磁界アセンブラ（１９）も有することを特徴とする、請求項１又は２に記載の磁気スイッチ構成。
【請求項４】
磁気スイッチング素子（１８）は、リード接点であることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれかに記載の磁気スイッチ構成。
【請求項５】
磁気スイッチング素子（１８）の状態は、強磁性体（２１）をスイッチ構成に接近させることによって変更されることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれかに記載の磁気スイッチ構成。
【請求項６】
磁気スイッチング素子（１８）の状態は、強磁性体（２１）をスイッチ構成から取り除くことによって変更されることを特徴とする、請求項１乃至５のいずれかに記載の磁気スイッチ構成。
【請求項７】
所定距離は、臨界距離ｄであることを特徴とする、請求項１乃至６のいずれかに記載の磁気スイッチ構成。
【請求項８】
所定距離は、ゼロに近い、又はゼロに等しいことを特徴とする、請求項１乃至６のいずれかに記載の磁気スイッチ構成。
【請求項９】
磁石（４、５）の間の空間は、非磁性材料で満たされることを特徴とする、請求項３乃至８のいずれかに記載の磁気スイッチ構成。
【請求項１０】
磁石（４、５）の間の空間は、強磁性材料で満たされることを特徴とする、請求項３乃至８のいずれかに記載の磁気スイッチ構成。
【請求項１１】
磁石（４、５）は、磁石の間の空間の反対側に強磁性材料を供給されることを特徴とする、請求項３乃至１０のいずれかに記載の磁気スイッチ構成。
【請求項１２】
磁石（４、５）は、各磁石における対称軸（７）に対する磁界方向のいずれのずれも磁石間の中心線（６）に関して対称的であるように位置付けられることを特徴とする、請求項３乃至１１のいずれかに記載の磁気スイッチ構成。
【請求項１３】
磁石（４、５）は、単一の磁石を対称軸（７）に平行な線に沿って２等分し、一方の磁石をその対称軸（７）を中心にして１８０度回転させることによって得られることを特徴とする、請求項３乃至１２のいずれかに記載の磁気スイッチ構成。
【請求項１４】
１つのハウジング内に組み込まれていることを特徴とする、請求項３乃至１３のいずれかに記載の磁気スイッチ構成。
【請求項１５】
第１磁気システム（２４）、第２磁気システム（２５）及び磁気スイッチング素子（１８）を備え、前記第２磁気システム（２５）は、所定距離の間隔をおいて位置付けられた２つの等しく分極された永久磁石（４、５）を有する、所定状態にある差動磁気スイッチ構成を生じるための方法であって、
磁気スイッチング素子にバイアスをかけるように第１磁気システムを位置付けるステップと、
第２磁気システムからの磁界が、磁気スイッチング素子の位置で第１磁気システムからのバイアス磁界と相互作用し、それにより、磁気スイッチング素子を所定状態に置くように第２磁気システムを位置付けるステップと、
を含む方法。
【請求項１６】
第２磁気システムからの磁界は、磁気スイッチング素子の位置でバイアス磁界を打ち消す、請求項１５に記載の方法。
【請求項１】
第１磁気システム（２４）、第２磁気システム（２５）及び磁気スイッチング素子（１８）を備える磁気スイッチ構成であって、第１磁気システム（２４）は、磁気スイッチング素子（１８）にバイアスをかけるように構成され、第２磁気システム（２５）は、磁気スイッチング素子の位置で第１磁気システム（２４）からのバイアス磁界と相互作用し、それにより、磁気スイッチング素子を所定状態に置くように構成されている、磁気スイッチ構成において、
第２磁気システム（２５）は、所定距離の間隔をおいて位置付けられた２つの等しく分極された永久磁石（４、５）を有することを特徴とする磁気スイッチ構成。
【請求項２】
第１磁気システム（２４）は、単一の永久磁石（２０）を有することを特徴とする、請求項１に記載の磁気スイッチ構成。
【請求項３】
第１磁気システム（２４）は、内部に長手方向磁界を発生するように構成された磁界アセンブラ（１９）も有することを特徴とする、請求項１又は２に記載の磁気スイッチ構成。
【請求項４】
磁気スイッチング素子（１８）は、リード接点であることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれかに記載の磁気スイッチ構成。
【請求項５】
磁気スイッチング素子（１８）の状態は、強磁性体（２１）をスイッチ構成に接近させることによって変更されることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれかに記載の磁気スイッチ構成。
【請求項６】
磁気スイッチング素子（１８）の状態は、強磁性体（２１）をスイッチ構成から取り除くことによって変更されることを特徴とする、請求項１乃至５のいずれかに記載の磁気スイッチ構成。
【請求項７】
所定距離は、臨界距離ｄであることを特徴とする、請求項１乃至６のいずれかに記載の磁気スイッチ構成。
【請求項８】
所定距離は、ゼロに近い、又はゼロに等しいことを特徴とする、請求項１乃至６のいずれかに記載の磁気スイッチ構成。
【請求項９】
磁石（４、５）の間の空間は、非磁性材料で満たされることを特徴とする、請求項３乃至８のいずれかに記載の磁気スイッチ構成。
【請求項１０】
磁石（４、５）の間の空間は、強磁性材料で満たされることを特徴とする、請求項３乃至８のいずれかに記載の磁気スイッチ構成。
【請求項１１】
磁石（４、５）は、磁石の間の空間の反対側に強磁性材料を供給されることを特徴とする、請求項３乃至１０のいずれかに記載の磁気スイッチ構成。
【請求項１２】
磁石（４、５）は、各磁石における対称軸（７）に対する磁界方向のいずれのずれも磁石間の中心線（６）に関して対称的であるように位置付けられることを特徴とする、請求項３乃至１１のいずれかに記載の磁気スイッチ構成。
【請求項１３】
磁石（４、５）は、単一の磁石を対称軸（７）に平行な線に沿って２等分し、一方の磁石をその対称軸（７）を中心にして１８０度回転させることによって得られることを特徴とする、請求項３乃至１２のいずれかに記載の磁気スイッチ構成。
【請求項１４】
１つのハウジング内に組み込まれていることを特徴とする、請求項３乃至１３のいずれかに記載の磁気スイッチ構成。
【請求項１５】
第１磁気システム（２４）、第２磁気システム（２５）及び磁気スイッチング素子（１８）を備え、前記第２磁気システム（２５）は、所定距離の間隔をおいて位置付けられた２つの等しく分極された永久磁石（４、５）を有する、所定状態にある差動磁気スイッチ構成を生じるための方法であって、
磁気スイッチング素子にバイアスをかけるように第１磁気システムを位置付けるステップと、
第２磁気システムからの磁界が、磁気スイッチング素子の位置で第１磁気システムからのバイアス磁界と相互作用し、それにより、磁気スイッチング素子を所定状態に置くように第２磁気システムを位置付けるステップと、
を含む方法。
【請求項１６】
第２磁気システムからの磁界は、磁気スイッチング素子の位置でバイアス磁界を打ち消す、請求項１５に記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公表番号】特表２００７−５３８３６７（Ｐ２００７−５３８３６７Ａ）
【公表日】平成１９年１２月２７日（２００７．１２．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−５２７１２３（Ｐ２００７−５２７１２３）
【出願日】平成１７年５月１９日（２００５．５．１９）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＳＥ２００５／０００７４４
【国際公開番号】ＷＯ２００５／１１２０６３
【国際公開日】平成１７年１１月２４日（２００５．１１．２４）
【出願人】（５００２７７７１１）ボルボ ラストバグナー アーベー (163)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成１９年１２月２７日（２００７．１２．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年５月１９日（２００５．５．１９）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＳＥ２００５／０００７４４
【国際公開番号】ＷＯ２００５／１１２０６３
【国際公開日】平成１７年１１月２４日（２００５．１１．２４）
【出願人】（５００２７７７１１）ボルボ ラストバグナー アーベー (163)
【Ｆターム（参考）】
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