CN100362322C - 磁性角度检测器 - Google Patents

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Abstract

一种磁性角度检测器具有旋转体，该旋转体具备在周面上沿周向以等间隔交替地设置多个凹部及凸部的第一被检测部和在周面上只在一处设置凸部的第二被检测部；以及磁性检测装置，检测随着旋转体的旋转的磁场的变化。旋转体通过如下加工而做成：在对周面用齿轮加工以齿轮形状地加工多个凸部及凹部后，在轴向中央部加工槽(11)，并只保留一个凸部地将轴向的一半的凸部切掉。

Description

磁性角度检测器
技术领域
本发明涉及利用磁性检测旋转轴等的旋转部件的旋转角度、旋转位置的磁性角度检测器。
背景技术
作为利用磁性检测旋转部件的旋转角度的磁性角度检测器，众所周知的是用于检测马达的输出轴或被马达驱动的旋转轴等的旋转部件的旋转角度、旋转位置的磁性编码器等。
图1A～1C利用磁性来检测旋转角度的角度检测器的动作原理的说明图。被安装在旋转轴等上的角度检测器的旋转体(以下，称为检测环)1由纯铁等的磁性体构成，并沿周向等间隔地相互交替地形成凸部2及凹部3。在图1A～1C中，该圆形形状的检测环1以直线形状表示。与检测环1的外周面的凹凸相对配置磁铁4，并且，在该磁铁4与检测环1的凹凸形状的外周面之间配置磁性检测装置。磁性检测装置具有根据通过的磁通密度而改变电阻的两个磁阻元件5a、5b，将两个该磁阻元件5a、5b串联，当在该串联电路上施加电压Vcc时，两个磁阻元件5a、5b之间的电压作为输出电压进行检测。
在图1A的状态下，磁阻元件5a与检测环1的凹部3相对，磁阻元件5b与凸部2相对。其结果是由于磁阻元件5b与凸部2相对，所以来自磁铁4的磁通通过的多，由于磁阻元件5a与凹部3相对，所以通过的磁通少。结果为磁阻元件5a与磁阻元件5b之间的电压的输出电压变高。
另一方面，如图1B所示，当检测环1移动，并处于磁阻元件5a和5b的中间位置与检测环1的凹部3的中心部一致的状态下，在两个磁阻元件5a、5b上均等地通过来自磁铁4的磁通，并且阻值相同，输出电压为施加电压Vcc的1/2。
如图1C所示，检测环1再移动，并处于磁阻元件5a与凸部2相对、磁阻元件5b与凹部3相对的状态下，这时磁阻元件5a的阻值最大，而磁阻元件5b的阻值最小。因此输出电压输出最小值。
因此，输出电压随着检测环的移动输出正弦波状的电压。通过对该输出信号的处理便能检测出检测环1的旋转位置，即检测出安装有该检测环1的旋转轴的旋转角度。
此外，为了确定成为旋转角度的基准的位置(原点位置)，在检测环1旋转1转的期间内只产生一次一个脉冲的原点信号(1转信号)。
图2是该角度检测信号和原点信号(1转信号)的说明图，角度检测信号由在检测环的1转(安装有该检测环的旋转部件的1转)期间等间隔地产生的多个脉冲构成，利用该脉冲数检测出旋转角度。另一方面，原点信号(1转信号)由每1转只输出1次的脉冲构成，以该脉冲的发生位置作为基准，确定检测环(安装有该检测环的旋转部件)1的旋转基准位置。
以往，如图5所示，分别做成在上述周向交替且等间隔地形成凸部2和凹部3的角度信号生成用检测环20a、以及1转信号生成用检测环20b，并安装在要检测旋转角度的旋转轴等的旋转部件上。此外，图5所示的1转信号生成用检测环20b在该圆环的周面上只在1处形成凹部3’，用磁阻元件如上所述地检测该凹部3’，从而生成1转信号。
此外，特开平11-153451号公报公开的是1转信号生成部与角度信号生成部使用成为一体的环的磁性编码器。在该磁性编码器所使用的检测环中，在周向以等间隔交替、齿轮状地形成凸部和凹部，其中的一个凸部在轴向变短只有一半左右的长度。环的轴向的上半部(或下半部)等间隔、交替地形成凹部和凸部，在该部分上生成旋转角度检测用信号。另一方面，另外半部成为只在1处没凸部的状态，在该部分上生成1转信号。于是，使用两个磁阻元件，由两个磁阻元件的输出的差生成1转信号。
分别做成如图5所示的角度信号生成用检测环20a及1转信号生成用检测环20b并将其安装在要检测旋转角度的旋转轴上从而构成角度检测器，在这种传统方法中，用齿轮加工的方法来加工角度信号生成用检测环20a，而用与该齿轮加工不同的方法来制造1转信号生成用检测环20b，用两种不同的方法进行制作。因此有增加了制造成本的缺点。并且，还需要分别将两个检测环20a、20b安装在马达等的旋转轴上，安装工序为两个工序，从而有增加了制造工序的缺点。
此外，专利文献1所记载的1转信号生成部和角度信号生成部是成为一体的检测环中，虽然没有上述缺点，但为了生成1转信号必须要有两个磁阻元件，从而由于这部分的成本而使成本提高。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种制造、组装简单且能以低成本制造的角度检测器。
本发明是一种磁性角度检测器，由旋转体和与旋转体相对配置且检测随着旋转体的旋转的磁场的变化的磁性检测装置构成，所述旋转体具有：在周面上沿周向以等间隔交替地设有多个凹部及凸部的第一被检测部；以及在周面上只在一处设有凸部的第二被检测部，并且用同一部件一体地形成该第一被检测部和该第二被检测部。
在磁性角度检测器中，上述第一被检测部最好是齿轮形状。并且，上述第二被检测部最好是在与第一被检测部同时地形成齿轮形状后除去除一处以外的凸部而制成。
此外，上述旋转体最好用磁性材料的烧结金属构成。
由于是利用将构成角度信号生成部的第一被检测部和构成1转信号生成部的第二被检测部一体地形成于一个部件的周面上的方法制成旋转体，所以在应检测旋转角度的旋转轴上的安装工序只需一次，从而容易组装。此外，由于用于生成1转信号的磁阻元件只需一个即可，所以能以低成本制成检测器。
附图说明
以下，参照附图并基于本发明的最佳实施例详细说明本发明的上述及其他目的、特征、优点。附图中：
图1A～图1C是磁性角度检测器的原理说明图。
图2是磁性角度检测器的原点信号(1转信号)与角度检测信号的说明图。
图3A～图3C是本发明的一实施例的磁性角度检测器的角度检测用旋转体的制造工序的说明图。
图4是图3A～图3C的实施例的角度检测用旋转体的立体图。
图5是传统的磁性角度检测器的角度检测用旋转体的立体图。
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明的一实施例。
图3A～图3C是本发明的一实施例的磁性角度检测器的角度检测的旋转体的制造工序的说明图。首先，如图3A所示，用磁性材料做成成为旋转体的环10’。该环10’的厚度(环10’的轴向长度)是超过构成第一被检测部的角度信号生成部的厚度(环10’的轴向长度)和构成第二被检测部的1转信号生成部的厚度之和的厚度，并在外周面上以等间隔交替、以齿轮形状地形成凹部及凸部。该齿轮形状也可以在环10’的外周面上用齿轮加工的方法形成，此外也可以使用具有磁性的烧结金属粉末作为环10’的材料，并使用具有凹部及凸部的模具烧结成齿轮形状来形成。在前者的情况下，能够使用碳钢等的铁系磁性材料作为环10’的材料。
以下，如图3B所示，在形成角度信号生成部10a以及1转信号生成部10b的交界位置(图3的例中是环10’的轴向的中央部)切入槽11。该槽11的深度与用齿轮加工形成的凸部高度相同，或者也可以比凸部的高度稍大。
然后，除了1个凸部21以外，将形成1转信号生成部10b侧的凸部全部除掉。
由此，如图3C所示，形成了具有齿轮形状的凹部及凸部的角度信号生成部10a以及只具有一个凸部21且其他的周面被形成光滑面的1转信号生成部10b，从而形成成为角度检测器用旋转体10的环。
图4是如此形成的角度检测用的旋转体(环)10的立体图。在形成旋转体(环)10的角度信号生成部10a的周面上以等间隔交替、齿轮形状地形成了凸部21和凹部22，形成1转信号生成部10b的周面上只在1处形成了凸部21。
如此做成的旋转体(检测环)10由于用同一个部件一体地形成了1转信号生成部10b和角度信号生成部10a，所以在将其安装于要检测角度的马达的轴上或其他的旋转轴等上时，能以一个工序进行安装，角度检测器向旋转轴等的旋转部件是的安装作业变得简单。此外，由于为了生成1转信号，只要在1转信号生成部10b的全周只检测出一个凸部21即可，所以只须一个磁阻元件。即，只要检测磁阻元件的输出(磁阻元件的两端的电位差)变化并输出1转信号即可。
以上，用附图所示的实施例说明了本发明，但这些实施例仅用于说明，并不意味着限制。因此，本发明的范围由权利要求范围所限定，只要不脱离权利要求范围，可以修正及变更本发明的最佳实施例。

Claims (2)

1.一种制造磁性角度检测器的方法，该磁性角度检测器由旋转体(10)和与该旋转体(10)相对配置且检测随着旋转体(10)的旋转的磁场的变化的磁性检测装置(5a、5b)构成，该旋转体(10)具有在周面上沿周向以等间隔交替地设有多个凹部(22)和凸部(21)的第一被检测部(10a)以及在周面上只在一处设有凸部(21)的第二被检测部(10b)，其特征在于：
包括：形成齿轮形状的旋转体(10)的步骤；在所述旋转体(10)的周面上，在形成所述第一被检测部(10a)的部分和形成所述第二被检测部(10b)的部分之间形成环状的槽(11)的步骤；以及通过在形成所述第二被检测部(10b)的部分上除1处以外除去上述旋转体(10)的凸部(21)，形成所述第二被检测部(10b)的步骤。
2.根据权利要求1所述的制造磁性角度检测器的方法，其特征在于：
所述旋转体(10)由磁性材料的烧结金属构成。
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