CN103900453B

CN103900453B - 位置检测器

Info

Publication number: CN103900453B
Application number: CN201310739362.8A
Authority: CN
Inventors: 河野尚明; 山中哲尔
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2012-12-27
Filing date: 2013-12-26
Publication date: 2019-04-09
Anticipated expiration: 2033-12-26
Also published as: JP2014126549A; CN103900453A; US9857200B2; DE102013227080A1; JP5757285B2; US20180066964A1; US10082405B2; US20140184209A1

Abstract

本发明公开了一种位置检测器，其包括设置在第一磁通传输部件（20）的第一端（22）和第二磁通传输部件（30）的第一端（32）之间的磁体（45）以及设置在第一磁通传输部件和第二磁通传输部件的第二端（23、33）之间的磁体（50）。位置检测器还包括位于间隙（101）内并相对于旋转体（12）旋转的霍尔IC（60）。霍尔IC检测来自第一磁通传输部件和第二磁通传输部件的磁通的密度，并根据穿过其的磁通的密度输出信号，从而对检测对象的位置进行检测。间隙内的最小磁通密度位置可变换到具有最高检测准确性的位置，从而提高检测对象的位置检测准确性。

Description

位置检测器

技术领域

本公开大体涉及一种用于对检测对象的位置进行检测的位置检测器。

背景技术

一般来说，磁力式位置检测器检测检测对象的位置相对于参照部件的变化。磁力式位置检测器可利用诸如磁体的磁通产生器。例如，在专利文献1（即，日本专利特开No.JP-A-H08-292004）中公开的位置检测器被构造为形成具有设置在参照部件上的两个磁通传输部件和两个磁体的闭合磁路。在这种结构中，两个磁体分别由两个互相面对的磁通传输部件的端部束缚。在两个磁通传输部件的各自端部之间的间隙内发生从一个传输部件至另一个传输部件的溢磁通（spill magnetic flux）流。磁通密度检测器被构造为在两个磁通传输部件之间的间隙内与检测对象一起运动，并根据从中穿过的磁通输出检测信号。按照这种方式，位置检测器基于从磁通检测器输出的输出信号检测检测对象相对于参照部件的位置。

在专利文献1的位置检测器中，具有相同体积的相同磁体类型的两个磁体设置在两个磁通传输部件中的每个的两端，并且两个磁体的极性被布置在彼此相反的方向上。因此，在两个磁通传输部件之间的间隙的中心处，磁通的方向被反向。换言之，检测对象和磁通密度检测器的可运动范围的中心位置是磁通密度的绝对值降低至最小值的位置（在下文中，“最小MF密度位置”）。

通常，观察到的是，检测器的可运动范围内的最小磁通密度位置提供了抵抗由于检测器环境而导致的温度改变的效应的温度-电阻。即，在这个位置处，即使当检测器环境的温度改变（即，磁通产生器的温度系数在这个位置低）时，磁体的磁能量也最小程度地变化。换言之，在最小磁通密度位置处，检测器的位置检测精确性高于其它位置处。发现专利文件1中的这种检测器的性能被认为在除了检测器可运动范围的中心位置之外的位置处具有较低的位置检测精确性。即，例如，在检测器可运动范围（即，间隙）的两端处，检测器的位置检测精确性可能低。检测器的这种性能还可被解释为仅在检测器可运动范围的中心处出现高位置检测精确性，这在一些应用中不是所期望的。即，例如，当在检测器可运动范围的两端处要求高位置检测精确性时，在检测器可运动范围的两端处具有低的位置检测精确性的位置检测器对某些应用来说可能不适合。

发明内容

本公开的目标是提供一种具有提高的位置检测精确性和温度电阻的位置检测器。

在本公开的一方面中，位置检测器对相对于参照部件运动的检测对象的位置进行检测。位置检测器包括：第一磁通传输部件，设置在检测对象或参照部件中的一个上，第一磁通传输部件具有第一端和第二端；第二磁通传输部件，设置成在第一磁通传输部件和第二磁通传输部件之间限定间隙，第二磁通传输部件具有第一端和第二端。第一磁通产生器设置在第一磁通传输部件的第一端和第二磁通传输部件的第一端之间的位置，第二磁通产生器设置在第一磁通传输部件的第二端和第二磁通传输部件的第二端之间的位置。磁通密度检测器（i）设置在检测对象或参照部件中的另一个上，以在间隙内相对于检测对象或参照部件中的所述一个可运动，并根据穿过磁通密度检测器的磁通的密度输出信号。磁通密度检测器在间隙内的最小磁通密度位置被设定为从间隙的中心朝向第一磁通产生器或第二磁通产生器中的一个偏离预定距离的位置，在所述最小磁通密度位置处穿过磁通密度检测器的磁通的密度的绝对值降低至最小。

此外，第一磁通产生器是永磁体，第二磁通产生器是永磁体，并且第一磁通产生器的磁体体积、磁体类型、磁体材料组成或磁化调整方法的至少一个与第二磁通产生器的不同。

而且，第一磁通产生器具有至少一个永磁体，第二磁通产生器具有与第一磁通产生器不同数量的永磁体，并且相同的永磁体用于第一磁通产生器的至少一个永磁体和第二磁通产生器的与第一磁通产生器不同数量的永磁体。

另外，第三磁通传输部件由与第一磁通传输部件和第二磁通传输部件的材料相同的材料制成。第三磁通传输部件代替第一磁通传输部件或第二磁通传输部件中的一个。

另外，第一磁通传输部件或第二磁通传输部件中的至少一个的厚度沿从第一磁通产生器到第二磁通产生器的方向变化。

此外，检测对象相对于参照部件旋转，并且第一磁通传输部件和第二磁通传输部件具有与检测对象的旋转中心同心的弯曲形状。

甚至进一步地，检测对象相对于参照部件线性运动，第一磁通传输部件和第二磁通传输部件具有沿检测对象的相对运动的路径延伸的直的形状。

而且，在本公开的另一方面中，位置检测器检测相对于参照部件运动的检测对象的位置。位置检测器包括：第一磁通传输部件，设置在检测对象或参照部件中的一个上，第一磁通传输部件具有第一端和第二端；第二磁通传输部件，设置成在第一磁通传输部件和第二磁通传输部件之间限定间隙，第二磁通传输部件具有第一端和第二端。磁通产生器设置在第一磁通传输部件的第一端和第二磁通传输部件的第一端之间的位置。磁通密度检测器（i）设置在检测对象或参照部件中的另一个上，以在间隙内相对于检测对象或参照部件中的所述一个可运动，并根据穿过磁通密度检测器的磁通的密度输出信号。磁通密度检测器在间隙内的最小磁通密度位置被设定为从间隙的中心背离磁通产生器偏离预定距离的位置，在所述最小磁通密度位置处穿过磁通密度检测器的磁通的密度的绝对值降低至最小。

换言之，位置检测器对检测对象的相对运动位置进行检测，相对运动位置为检测对象相对于参照部件相对运动之后的位置，所述检测器包括第一磁通传输部件、第二磁通传输部件、第一磁通产生器、第二磁通产生器和磁通密度检测器。

第一磁通传输部件设置在检测对象和参照部件中的一个上。第二磁通传输部件设置在检测对象或参照部件中的一个上，从而在第一磁通传输部件和第二磁通传输部件之间的位置处形成间隙。

换言之，第一磁通产生器设置在第一磁通传输部件的第一端和第二磁通传输部件的第一端之间的位置处。由此，由第一磁通产生器产生的磁通从第一磁通传输部件和第二磁通传输部件的第一端传输到第一磁通传输部件和第二磁通传输部件的第二端。

第二磁通产生器设置在第一磁通传输部件的第二端和第二磁通传输部件的第二端之间的位置处。由此，由第二磁通产生器产生的磁通从第一磁通传输部件和第二磁通传输部件的第二端传输到第一磁通传输部件和第二磁通传输部件的第一端。

磁通密度检测器设置在检测对象或参照部件中的一个上，从而检测器在第一磁通传输部件和第二磁通传输部件之间的间隙内相对于检测对象或参照部件中的另一个可运动。磁通密度检测器根据穿过检测器的磁通的密度输出信号。在这种结构中，穿过磁通密度检测器的磁通主要为溢磁通，所述溢磁通通过第一磁通传输部件和第二磁通传输部件之间的间隙从两个传输部件中的一个流动到另一个（即，磁通从第一部件流动到第二部件或从第二部件流动到第一部件）。

由于设计出上述构造，位置检测器能够基于磁通密度检测器输出的信号对检测对象相对于参照部件的位置进行检测。

在本公开中，最小磁通（MF）密度位置被设置在远离检测器的可运动范围的中心向左或向右（即，沿检测器的相对运动的范围朝向第一磁通传输部件或第二磁通传输部件偏移）预定距离的位置处，其中，在最小MF密度位置处，磁通密度检测器检测并输出的磁通密度的绝对值降低至最小。即，换言之，具有最小绝对值磁通密度值的最小MF密度位置被设置在远离检测对象的可运动范围的中心位置的偏离位置处。因此，为了检测对象的精确的位置检测，最小MF密度位置可移动并设置在要求最高检测精确性的位置处。

通常，观察到检测器的可运动范围内的最小MF密度位置对检测器环境的温度变化提供了良好的温度预防（temperature-proofing）性能，这是因为在这种位置处，即使当检测器环境的温度改变时，磁通产生器（即，磁体）的磁能量也最低程度地变化（即，磁通产生器的温度系数在这种位置处低）。因此，在本公开中，无需考虑温度，在检测对象的可运动范围内的任何位置处的位置检测精确性提高。

附图说明

通过下面参照附图的详细描述，本公开的其它目标、特征和优点变得更清楚，在附图中：

图1是本公开的第一实施例中的位置检测器和致动器的剖视图；

图2是沿图1中的线II-II截取的剖视图；

图3A、图3B和图3C是本公开的第一实施例中的磁通收集器的示意图；

图4是示出在第一实施例中和在比较示例中的由磁通密度检测器检测的磁通密度与检测对象相对于参照部件的位置之间的关系的图表；

图5是比较示例中的位置检测器的剖视图；

图6是本公开的第二实施例中的位置检测器的剖视图；

图7是本公开的第三实施例中的位置检测器的剖视图；

图8是由本公开的第三实施例中的磁通密度检测器检测的磁通密度与检测对象相对于参照部件的位置之间的关系的图表；

图9是本公开的第四实施例中的位置检测器的剖视图；以及

图10是本公开的第五实施例中的位置检测器的剖视图。

具体实施方式

以下，基于附图解释本发明的多个实施例中的位置检测器和使用该位置检测器的致动器。在多个实施例中，相同的标号被分配给相同的组件，并且相同组件的说明将不重复。

（第一实施例）

图1和图2中示出了本发明的第一实施例中的位置检测器和使用该位置检测器的致动器。

例如，致动器1用作驱动车辆（未示出）的节气门（节流阀）的驱动动力源。致动器1设有电机2、壳体5、盖体6、电子控制单元（下文中，“ECU”）11、旋转体12、位置检测器10以及其它部件。

如图1所示，电机2具有输出轴3、电机端子4等。电功率经电机端子4供应至电机2。电机2通过接收来自端子4的电功率而旋转。电机2的旋转从输出轴3输出。例如，输出轴3通过齿轮组（未示出）等连接至节气门。因此，当电机2旋转时，节气门也旋转。

壳体5由树脂制成以形成例如具有底部的圆筒形，并且电机2被容纳在其内部。

盖体6由树脂制成以形成例如具有底部的圆筒形，并且在输出轴3插入到腔体7中的状态下，盖体6的开口与壳体5的开口邻接，在盖体6的底部上钻出腔体7。按照这种方式，在盖体6与电机2之间的位置处限定中空的空间100。

盖体6具有连接器8，该连接器形成为管状并从盖体6的圆筒形主体沿着径向向外的方向延伸。在连接器8中，电机端子4的端部暴露出来。连接器8连接至引导至ECU11的束线的端部。因此，来自电池（未示出）的电功率经ECU11、束线和电机端子4供应至电机2。

ECU11是设有CPU（用作计算单元）以及ROM、RAM（用作存储单元）、输入/输出接口和其它部分的计算机。ECU11基于来自附着至车辆的各部件的各传感器的信号控制安装在车辆中的各装置的操作。

ECU11例如基于来自油门踏板的油门开口信号（accelerator opening signal）等控制供应至电机2的电功率。当电功率供应至电机2时，电机2旋转以使节气门旋转。因此，节气门打开和关闭空气吸入通道，并且调节流动通过空气吸入通道的吸入空气的量。在当前实施例中，ECU11也可例如通过怠速控制（ISC）功能控制电功率至电机2的供应，而不管来自油门踏板的开口信号。

旋转体12例如由树脂制成以具有盘形，并且其被设置在中空的空间100中。在输出轴3在旋转体12的中心延伸穿过的状态下，旋转体12固定在输出轴3上。因此，当输出轴3旋转时，旋转体12与输出轴3一起旋转。由于输出轴3和节气门通过齿轮组连接，因此旋转体12的旋转位置与节气门的旋转位置对应。

根据当前实施例，位置检测器10检测相对于盖体6运动和旋转的旋转体12的旋转位置。因此，通过检测相对于盖体6旋转的旋转体12的旋转位置，检测节气门的旋转位置，并且还检测节气门的开口程度。因此，位置检测器10能够用作节气门位置传感器。

如图1和图2所示，位置检测器10包括第一磁通传输部件20、第二磁通传输部件30、用作第一磁通产生器的磁体45、用作第二磁通产生器的磁体50、用作磁通密度检测器的霍尔IC60、将溢磁通聚集以使收集的磁通流到霍尔IC60的第一磁通收集器70、第二磁通收集器80等。

第一磁通传输部件20由诸如硅钢等具有相对高的磁导率的材料制成。第一磁通传输部件20设置在形成在旋转体12上的弧形腔体13中。

第一磁通传输部件20具有中间部分21、第一端22和第二端23。中间部分21具有沿着以旋转体12的旋转轴线O（参见图2）为中心的第一虚拟圆C1延伸的形状。第一端22形成为从中间部分21的一端朝着第一虚拟圆C1的径向外侧延伸。第二端23形成为从中间部分21的另一端朝着第一虚拟圆C1的径向外侧延伸。

与第一磁通传输部件20相似，第二磁通传输部件30由诸如硅钢等具有相对高的磁导率的材料制成。第二磁通传输部件30设置在形成在旋转体12中的腔体13中。

第二磁通传输部件30具有中间部分31、第一端32和第二端33。中间部分31具有沿着半径比第一虚拟圆C1的半径大且以旋转体12的旋转轴线O（参见图2）为中心的第二虚拟圆C2延伸的形状。第一端32形成为从中间部分31的一端朝着第二虚拟圆C2的径向内侧延伸。第二端33形成为从中间部分31的另一端朝着第二虚拟圆C2的径向内侧延伸。

换言之，旋转体12相对于盖体6旋转，并且第一磁通传输部件20和第二磁通传输部件30具有与旋转体12的旋转中心同心的曲线形状。

如图1-4所示，第一磁通传输部件20和第二磁通传输部件30设置在旋转体12的腔体13中，以使得第一磁通传输部件20的中间部分21和第二磁通传输部件30的中间部分31沿着第一虚拟圆C1的径向彼此面对。因此，在第一磁通传输部件20的中间部分21与第二磁通传输部件30的中间部分31之间形成弧形间隙101（参见图2）。

例如，磁体45是永磁体，诸如钕磁体、铁氧体磁体等。磁体45的一端具有磁极46，并且在另一端具有磁极47。磁体45被磁化以使得磁极46侧用作N极，并且磁极47侧用作S极。磁体45设置在第一磁通传输部件20的第一端22与第二磁通传输部件30的第一端32之间的位置，以使得磁极46邻接第一磁通传输部件20的第一端22，并且磁极47邻接第二磁通传输部件30的第一端32。因此，磁体45的磁极46产生的磁通从第一磁通传输部件20的第一端22经中间部分21传输至第二端23。

与磁体45相似，例如，磁体50也是永磁体，诸如钕磁体、铁氧体磁体等。磁体50的一端具有磁极51，并且在另一端具有磁极52。磁体50被磁化以使得磁极51侧用作N极，并且磁极52侧用作S极。磁体50设置在第二磁通传输部件30的第二端33与第一磁通传输部件20的第二端23之间的位置，以使得磁极51邻接第二磁通传输部件30的第二端33，并且磁极52邻接第一磁通传输部件20的第二端23。因此，磁体50的磁极51产生的磁通从第二磁通传输部件30的第二端33经中间部分31传输至第一端32。

这里，溢磁通从第一磁通传输部件20至第二磁通传输部件30或者从第二磁通传输部件30至第一磁通传输部件20流动通过间隙101。

在本实施例中，磁体45和磁体50被构造为具有相同的磁体材料组成和相同的磁化调整法的相同类型的永磁体（例如，钕磁体、铁磁体等）。关于相同的磁化调整法，例如，如果磁体45、50为铁磁体，则磁体45、50可包含相同百分比的钕、铁、硼以及相同百分比组成的镝或相同百分比组成的钡、锶等。然而，磁体45和磁体50的体积不同。在本实施例中，磁体45的体积大于磁体50的体积。因此，如图2所示，在间隙101中从纵向中心朝向磁体50远离预定距离的位置P1处的溢磁通流为零，而在位置P1和磁体50之间的区域中相同的磁通流从第二磁通传输部件30流向第一磁通传输部件20，并且在位置P1和磁体45之间的区域中相同的磁通流从第一磁通传输部件20流向第二磁通传输部件30。更具体地讲，沿间隙101的纵向方向的位置越靠近磁体45或磁体50，磁通密度的绝对值变得越大。此外，磁通密度在位置P1处等于0。

另外，在磁体45周围的位置的磁通从磁极46“飞”至磁极47，并且在磁体50周围的位置的磁通从磁极51“飞”至磁极52。

如图2和图3A-3C所示，霍尔IC60具有用作信号输出元件的霍尔元件61以及密封件62和传感器端子63。霍尔元件61根据从中穿过的磁通密度输出信号。密封件62由树脂制成并具有例如矩形板状。传感器端子63的第一端连接至霍尔元件61。密封件62覆盖整个霍尔元件61以及传感器端子63的第一端。在这种情况下，霍尔元件61位于密封件62的中心。

密封霍尔IC60和传感器端子63的第一端的密封件62由模具9模制。模具9是例如树脂模具，并具有方柱形。密封霍尔IC60的密封件62在模具9的一端侧部上的位置进行模制。

模具9设置在盖体6上，以使得模具9的一端布置在间隙101中，并且模具9的另一端连接至盖体6的底部。按照这种方式，霍尔IC60在第一磁通传输部件20与第二磁通传输部件30之间的间隙101中相对于旋转体12以可旋转的方式运动。盖体6和模具9分别等同于权利要求中的参照部件，并且旋转体12等同于权利要求中的检测对象。

霍尔IC60的传感器端子63具有第二端，该第二端在盖体6中通过注射成型方法形成为暴露于盖体6的连接器8内侧。因此，当导向ECU11的束线的端部连接至连接器8时，霍尔IC60的霍尔元件61连接至ECU11。因此，来自霍尔元件61的信号传输至ECU11。

在这种情况下，穿过霍尔IC60的霍尔元件61的磁通主要由（i）从第二磁通传输部件30至第一磁通传输部件20或者（ii）从第一磁通传输部件20至第二磁通传输部件30流动通过第一磁通传输部件20与第二磁通传输部件30之间的间隙101的溢磁通构成。

在当前实施例中，溢磁通在朝着磁体50运动的位置P1与磁体45之间的区域中从第一磁通传输部件20流至第二磁通传输部件30，如上所述。溢磁通在所述位置P1与磁体50之间的区域中从第二磁通传输部件30流至第一磁通传输部件20。另外，当沿着间隙101的纵向的位置越靠近磁体45或磁体50，磁通密度的绝对值就变得越大。

因此，如果假设从第二磁通传输部件30流至第一磁通传输部件20的溢磁通的流向为负向，当霍尔IC60的位置以可旋转的方式在所述间隙101中从磁体50附近运动至磁体45附近时，磁通密度从负值单调地增大至正值，从而根据检测到的磁通密度惟一地辨识霍尔IC60的旋转位置，并且因此输出惟一地辨识霍尔IC60的旋转位置的信号。

根据上述构造，ECU11能够基于从霍尔IC60输出的信号检测旋转体12相对于盖体6的旋转位置。按照这种方式，检测节气门的旋转位置和开口程度。

第一磁通收集器70由诸如导磁合金等相对高度磁可渗透的材料制成，并具有六面体主体。第一磁通收集器70设置在模具9的第一侧上，以使得收集器70的预定面71面对或邻接霍尔IC60的密封件62在第一磁通传输部件20侧上的那一面的中心。第一磁通收集器70的与面71相对的相对面72面对第一磁通传输部件20的中间部分21。

与第一磁通收集器70相似，第二磁通收集器80由诸如导磁合金等相对高度磁可渗透的材料制成，并具有六面体主体。第二磁通收集器80设置在模具9的第二侧上，以使得收集器80的预定面81面对或邻接霍尔IC60的密封件62在第二磁通传输部件30侧上的那一面的中心。第二磁通收集器80的与面81相对的面82面对第二磁通传输部件30的中间部分31。

因此，霍尔IC60被夹在或束缚在第一磁通收集器70和第二磁通收集器80之间，并且这种夹持或束缚方向与第一磁通传输部件20和第二磁通传输部件30之间的面对方向基本相同。因此，流动通过第一磁通传输部件20和第二磁通传输部件30之间的间隙101的溢磁通按照这种方式集中，并被导向以流至（即，穿过）霍尔IC60。

在本实施例中，例如，通过调整磁体45和磁体50之间的体积差，磁通密度的绝对值被观察到为0的最小（即，在该实施例中为零）磁通（MF）密度位置被改变/调整至在间隙101中沿霍尔IC60相对运动的纵向方向（即，沿IC60的相对运动方向的路径）的磁体45和磁体50之间的任意位置（即，在本实施例中的位置P1处）。换言之，在本实施例中，最小MF密度位置可运动并设置为旋转体12的可运动范围内的任何位置，所述任何位置可为除了可运动范围的中心位置之外的位置。

通常，在霍尔IC60的可运动范围内的最小MF密度位置（在该位置处，磁通密度的绝对值被观察为最小）处，磁体45和磁体50的磁能根据它们磁体的温度系数最小程度地改变。即，在该位置处改善了对温度变化的耐受性。因此，在霍尔IC60的可运动范围内的最小MF密度位置附近，位置检测器10的位置检测精确性高。

根据本实施例，当节气门处于完全关闭状态时，霍尔IC60位于在间隙101中的可运动范围内最靠近磁体50的位置处（即，在位置P1处）。另一方面，当节气门为完全打开状态时，霍尔IC60位于在间隙101中的可运动范围内最靠近磁体45的位置处。

要求节气门位置在完全关闭位置处或在完全关闭位置周围具有最高的位置检测精确性。如上所述，在本实施例中，最小MF密度位置可移动并设置在旋转体12的可运动范围内的任何位置处。因此，在本实施例中，最小MF密度位置可移动并设置到旋转体12的与节气门的完全关闭位置对应的旋转位置。因此，节气门的完全关闭位置处或节气门的完全关闭位置周围的位置检测精确性得以改善，而与温度无关。

根据本实施例，图4中的线L1示出了霍尔IC60检测的磁通密度。除了在第一磁通传输部件20和第二磁通传输部件30之间流动的溢磁通之外，从磁体45的磁极46“飞向”磁极47的磁通以及从磁体50的磁极51“飞向”磁极52的磁通在间隙101中在磁体45和50处或在磁体45和50周围流动。因此，线L1示出的绝对值的变化率朝向线L1的两端增大。

在本实施例中，在图4中示出了可运动范围（即，节气门的完全关闭位置和完全打开位置之间的范围）中旋转体12的位置与磁通密度之间的关系。因此，在本实施例中，在线L1的线性相对高的范围内检测旋转体12的位置。

下面通过描述位置比较器的比较示例而使本实施例中的位置检测器的优点更清楚。

如图5中所示，在比较示例中，第一实施例中的磁体45被磁体40替代。

例如，磁体40是诸如钕磁体、铁磁体等的永磁体，并且磁体40在一端具有磁极41并在另一端局域磁极42。磁体40被磁化以具有用作N极的磁极41和用作S极的磁极42。磁体40被设置成磁极41邻近第一磁通传输部件20的第一端22，并且磁极42邻近第二磁通传输部件30的第一端32。由此，磁体40的磁极41产生的磁通从第一磁通传输部件20的一端被传输到另一端。

这里，溢磁通通过间隙101（i）从第一磁通传输部件20流向第二磁通传输部件30或者（ii）从第二磁通传输部件30流向第一磁通传输部件20。

在比较示例中，磁体40和磁体50分别被构造为具有相同体积、相同的磁体类型（例如，钕磁体、铁磁体等）、相同的材料组成（例如，如果磁体40、50是钕磁体，则相同比例的钕、铁、硼加相同含量的镝等；如果磁体40、50是铁磁体，则相同含量的钡、锶等）以及相同的磁化调整法的永磁体。因此，在间隙101的纵向中心处的溢磁通流为零，而相同的磁通流在间隙101的中心与磁体50之间的区域中从第二磁通传输部件30流向第一磁通传输部件20，并且相同的磁通流在间隙101的中心与磁体45之间的区域中从第一磁通传输部件20流向第二磁通传输部件30。更具体地讲，沿间隙101的纵向方向的位置越靠近磁体45或磁体50，则磁通密度的绝对值越大。此外，磁通密度在间隙101的纵向中心处等于0。

此外，在磁体40周围的位置处的磁通从磁极41“飞向”磁极42，在磁体50周围的位置处的磁通从磁极51“飞向”磁极52。

在比较示例中，图4中的点划线L2示出了霍尔IC60检测的磁通密度。如此，比较示例中的最小MF密度位置被固定地设置在旋转体12的可运动范围的中心（即，图4中的位置0）处。因此，如果使用比较示例中的位置检测器来检测节气门的位置（即，打开程度），则在节气门的完全关闭位置处或在节气门的完全关闭位置周围位置检测精确性可被劣化。

另一方面，在本实施例中，最小MF密度位置被设置在与节气门的完全关闭位置对应的旋转体12的旋转位置处。因此，提高了在完全关闭位置处或在完全关闭位置周围的位置检测精确性。因此，与比较示例中的检测器相比，本实施例中的位置检测器能够更适合地检测节气门的位置（即，打开程度）。

如上所述，在本实施例中，磁通密度的绝对值被观察到为最小（即，本实施例中为0）的最小MF密度位置被设定在间隙101中远离纵向中心朝向磁体50偏移预定距离的位置P1处（即，在第一磁通传输部件20和第二磁通传输部件30之间的间隙101中沿霍尔IC60的相对运动方向的方向从纵向中心偏移的位置P1）。即，在本实施例中，最小MF密度位置可移动并设定在除了旋转体12的可运动范围的中心之外的任何位置处。因此，当本实施例的位置检测器10应用于旋转体12（即，节气门）时，这种位置检测器10能够使最小MF密度位置移动至具有最高位置检测精确性的期望位置。

通常，在霍尔IC60的可运动范围内的最小MF密度位置处，磁体45和磁体50的磁能根据它们的磁体的温度系数最小程度地变化。即，在这样的位置改善了对温度变化的耐受性。因此，在本实施例中，对旋转体（即，节气门）的可运动范围内的任何位置，改善了位置检测精确性，而不管温度如何。

在本实施例中，磁体45是永磁体，磁体50被设置为相对于磁体45在体积、类型、材料组成和磁化调整法中具有至少一种不同属性的永磁体。换言之，磁体45的磁体体积、磁体类型、磁体材料组成或磁化调整法中的至少一个与磁体50的不同。即，在本实施例中，磁体50的体积与磁体45的体积不同。由此，最小MF密度位置可移动并设定在除了旋转体12的可运动范围内的中心之外的任何位置处。

（第二实施例）

在图6中示出了本公开第二实施例中的位置检测器。在第二实施例中，第一磁通产生器与第一实施例中的第一磁通产生器不同。

根据第二实施例，第一磁通产生器具有两块磁体40。磁体40是在上述比较示例中示出的磁体。即，磁体40和磁体50分别被构造为具有相同的磁体体积、相同的磁体类型（例如，钕磁体、铁磁体等）、相同的材料组成（例如，如果磁体40、50为钕磁体，则相同比率的钕、铁、硼以及相同含量比率的镝等；或者如果磁体40、50是铁磁体，则相同含量比率的钡、锶等）和相同的磁化调整法的永磁体。

如图6中所示，在本实施例中，两个磁体40平行布置在（i）第一磁通传输部件20的第一端22和（ii）第二磁通传输部件30的第一端32之间的位置处。这里，两个磁体40的磁极41邻近第一端22，两个磁体40的磁极42邻近第一端32。

通过设计出上述的构造，在在间隙101中朝向磁体50远离纵向中心预定距离的位置P2处的溢磁通流为零，而（i）相同的磁通流在位置P2和磁体50之间的区域中从第二磁通传输部件30流向第一磁通传输部件20并且（ii）相同的磁通流在位置P2和磁体40之间的区域中从第一磁通传输部件20流向第二磁通传输部件30。更具体地讲，沿间隙101的纵向方向越靠近磁体40或磁体50的位置，磁通密度的绝对值变得越大。此外，在位置P2处，磁通密度等于0。

如上所述，在本实施例中，第一磁通产生器具有两个永磁体（即，两个磁体40），第二磁通产生器具有不同数量的相同永磁体（即，在本实施例中为单个磁体50）。即，在两个磁通传输部件的右侧和左侧上设置不同数量的相同体积、相同类型、相同材料组成和相同磁化调整法的相同的永磁体。换言之，第一磁通产生器具有至少一个永磁体，第二磁通产生器具有与第一磁通产生器的永磁体数量不同数量的永磁体，并且对磁体40和磁体50使用相同的永磁体。

因此，在本实施例中，最小MF密度位置可移动并设定在除了旋转体12的可运动范围的中心之外的任何位置处，与第一实施例类似。因此，最小MF密度位置可移动并设定到旋转体12的与节气门的完全关闭位置对应的旋转位置。结果，改善了在节气门的完全关闭位置附近的位置检测精确性，而与温度无关。

此外，在本实施例中，第一磁通产生器和第二磁通产生器被构造成具有一个或两个相同（即，标准）的具有相同属性（即，体积/类型/材料组成/磁化调整法）的永磁体。因此，通过使用这种标准磁体将节省用于制造具有不同属性的不同磁体的制造成本。另外，可实现制造这种体积上标准化磁体的效率。

（第三实施例）

在图7中示出了本公开第三实施例中的位置检测器。根据第三实施例，位置检测器10具有第三磁通传输部件53。第三磁通传输部件53设置在第一磁通传输部件20的第二端23与第二磁通传输部件30的第二端33之间的位置处，并由与第一磁通传输部件20和第二磁通传输部件30的材料相同的材料制成，以与第一磁通传输部件20和第二磁通传输部件30成为一体。即，换言之，第三实施例中的位置检测器10的构造可被描述为用第三磁通传输部件53代替上述对比示例的磁体50。

根据本实施例，在间隙101的纵向方向的整个范围内，溢磁通从第一磁通传输部件20的中心部分21流向第二磁通传输部件30的中心部分31。在这种构造中，在间隙101中沿纵向方向越靠近磁体40的位置，磁通密度的绝对值变得越大。此外，远离间隙101的纵向中心偏移预定距离的位置P4（参见图7）对应于节气门的完全关闭位置。

通过设计出上述构造，图8中的线L3示出了霍尔IC60检测的磁通密度。即，在图8中示出了在旋转体12的可运动范围（即，节气门的完全关闭位置和完全打开位置之间的范围）内旋转体12的位置与磁通密度之间的关系。

根据本实施例，位置P4对应于霍尔IC60的相对运动范围（即，节气门的完全关闭位置和完全打开位置之间的范围）内的最小MF密度位置（即，在该情况下，非零的最小值）。因此，改善了在节气门的完全关闭位置附近的位置检测精确性，而无需考虑温度。

此外，在本实施例中，与上述实施例相比，由于检测器10使用较少的永磁体，所以降低了位置检测器10的制造成本。

（第四实施例）

在图9中示出了本公开的第四实施例的位置检测器。根据第四实施例，当宽度测量位置从磁体40靠近磁体50时，在沿中心部分21和中心部分31的纵向方向的位置处垂直地测量的第一磁通传输部件20和第二磁通传输部件30的中心部分21、30的各自的宽度或厚度（图9中的“t”）变小。换言之，第一磁通传输部件20或第二磁通传输部件30中的至少一个的厚度在从磁体40至磁体50的方向上变化。

在上述构造中，如图9中所示，在间隙101中远离纵向中心朝向磁体50偏移预定距离的位置P5处的溢磁通流为零，而（i）在位置P5和磁体50之间的区域中，相同的磁通流从第二磁通传输部件30流向第一磁通传输部件20，（ii）在位置P5和磁体40之间的区域中，相同的磁通流从第一磁通传输部件20流向第二磁通传输部件30。此外，在位置P5处，磁通密度等于0。

根据本实施例，最小MF密度位置被设置在与节气门的完全关闭位置对应的旋转体12的旋转位置，与第一实施例类似。因此，改善了在节气门的完全关闭位置附近的位置检测精确性，而无需考虑温度。

（第五实施例）

在图10中示出了本公开的第五实施例中的位置检测器。在第五实施例中，第一磁通传输部件和第二磁通传输部件的形状与其它属性一起与第一实施例中不同。

根据第五实施例，例如，用作检测对象的推进器（mover）110附于手控阀，其中，手控阀切换车辆的齿轮箱的换挡。手控阀在轴方向上线性运动，用于切换齿轮箱的换挡。模具9被固定在靠近但与手动阀分隔开的单独构件上。即，推进器110相对于用作参照部件的模具9线性运动。

根据本实施例，位置检测器检测相对于模具9线性运动的推进器110的位置。由此，检测手动阀的位置，并检测齿轮箱的实际换挡位置。因此，可使用位置检测器作为行程传感器（即，线性运动传感器）。

如图10中所示，在本实施例中，第一磁通传输部件24设置在腔体111中，腔体具有钻孔在推进器110中的矩形形状。第一磁通传输部件24具有中心部分25、第一端26和第二端27。中心部分25具有平行于在推进器110的相对运动的方向上延伸的虚拟直线S的直的形状。第一端26从中心部分25相对于虚拟直线S基本垂直地延伸。第二端27从中心部分25的另一端沿与第一端26的方向相同的方向延伸。

第二磁通传输部件34也设置在推进器110的腔体111中。第二磁通传输部件34具有中心部分35、第一端36和第二端37。与中心部分25类似，中心部分35具有平行于虚拟直线S的直的形状。第一端36从中心部分35的一端相对于虚拟直线S基本垂直地延伸，以面对第一端26。第二端37从中心部分35的另一端沿与第一端36的方向相同的方向延伸。

换言之，推进器110相对于参照部件9线性运动，第一磁通传输部件24和第二磁通传输部件34具有沿推进器110的相对运动的路径延伸的直的形状。

如图10中所示，第一磁通传输部件24和第二磁通传输部件34形成在推进器110的腔体111中，从而中心部分25和中心部分35在垂直于虚拟直线S是方向上相互面对。由此，矩形形状的间隙102被限定在第一磁通传输部件24的中心部分25与第二磁通传输部件34的中心部分35之间。

除了上述的观点之外，第五实施例的构造与第一实施例的构造相似。

根据本实施例，如果图4中的“旋转位置（θ）”被读作推进器110的相对运动方向的路径中的“位置”，则霍尔IC60检测的磁通密度基本示出为图4中示出的线L1。

在与第一实施例类似的本实施例中，磁体45的体积与磁体50的体积不同。由此，最小MF密度位置被设置在除了推进器110的可运动范围的纵向中心之外的任何位置处。因此，当本实施例的位置检测器应用于要求在除了可运动范围的中心之外的任何位置处具有最高位置检测精确性的推进器110（即，手控阀）时，最小MF密度位置可被定位在位置检测精确性要求最高的位置处。

（其它实施例）

在上述的第一实施例中，用作第一磁通产生器的磁体和用作第二磁通产生器的磁体在它们的体积上分别不同。另一方面，在本公开的其它实施例中，用作第二磁通产生器的磁体可设置为在下面的属性（即，体积、类型、材料组成和磁化调整法）中具有至少一种与用作第一磁通产生器的磁体不同的属性。按照这种方式，最小MF密度位置可移动并设置在除了检测对象的可运动范围的中心之外的任何位置处。

在上述的第二实施例中，描述了第一磁通产生器和第二磁通产生器具有不同数量的相同标准磁体的示例。即，在第二实施例中，第一磁通产生器仅具有一个标准磁体，而第二磁通产生器具有两个标准磁体，这两个标准磁体具有相同的体积/类型/材料组成/磁化调整法。另一方面，在本公开的其它实施例中，只要这种标准磁体的数量在第一磁通产生器和第二磁通产生器之间不同，永磁体（即，标准磁体）的数量可任意确定。

在如上所述的第三实施例，用由与第一磁通传输部件和第二磁通传输部件的材料相同的材料制成的第三磁通传输部件代替第二磁通产生器。另一方面，在本公开的其它实施例中，代替第二磁通产生器的第一磁通产生器可用第三磁通传输部件代替。

在如上所述的第四实施例中，第一磁通传输部件和第二磁通传输部件的宽度朝向第二磁通产生器分别变薄。另一方面，在本公开的其它实施例中，第一磁通传输部件和第二磁通传输部件可被形成为朝向第二磁通产生器具有更大的宽度。此外，第一磁通传输部件和第二磁通传输部件中仅一个的宽度可朝向第二磁通产生器变窄或变宽。

在上述的实施例中，描述了第一磁通传输部件、第二磁通传输部件、第一磁通产生器和第二磁通产生器可设置在检测对象上，并且磁通密度检测器可设置在参照部件上。另一方面，在本发明的其它实施例中，第一磁通传输部件、第二磁通传输部件、第一磁通产生器和第二磁通产生器可设置在参照部件上，并且磁通密度检测器可设置在检测对象上。

在本发明的其它实施例中，设置在第一磁通传输部件和第二磁通传输部件的两端之间的位置的磁体的极性可从上述实施例中的取向翻转或倒转。

另外，在本发明的其它实施例中，电机可具有用于减小传输至输出轴的转数的减速器。

另外，在本发明的其它实施例中，上述实施例的每个可与其它实施例结合。

而且，在本发明的其它实施例中，可使用致动器例如作为各种装置的驱动动力源，诸如废气门阀操作装置、可变容量涡轮增压器的可变叶片控制装置、排气节气门或排气开关阀的阀操作装置、可变空气吸入机械装置的阀操作装置等。

虽然已经通过参照附图结合本发明的以上实施例完全地描述了本发明，但是应该注意，对于本领域技术人员来说，各种改变和修改将变得清楚，并且应该理解，这些改变和修改落入权利要求限定的本发明的范围内。

Claims

1.一种检测相对于参照部件(6、9)运动的检测对象(12、110)的位置的位置检测器(10)，所述位置检测器(10)包括：

第一磁通传输部件(20、24)，设置在检测对象或参照部件中的一个上，第一磁通传输部件具有第一端(22、26)和第二端(23、27)；

第二磁通传输部件(30、34)，设置成在第一磁通传输部件和第二磁通传输部件之间限定间隙(101、102)，第二磁通传输部件具有第一端(32、36)和第二端(33、37)；

第一磁通产生器(40、45)，位于第一磁通传输部件的第一端和第二磁通传输部件的第一端之间；

第二磁通产生器(50)，位于第一磁通传输部件的第二端和第二磁通传输部件的第二端之间；和

磁通密度检测器(60)，(i)设置在检测对象或参照部件中的另一个上以在间隙内相对于检测对象或参照部件中的所述一个可运动，(ii)根据穿过磁通密度检测器的磁通的密度输出信号，其中

磁通密度检测器在间隙内的最小磁通密度位置被设定为从间隙的中心朝向第一磁通产生器或第二磁通产生器中的一个偏离预定距离的位置，在所述最小磁通密度位置处穿过磁通密度检测器的磁通的密度的绝对值降低至最小，

第一磁通产生器具有至少一个永磁体，

第二磁通产生器具有与第一磁通产生器不同数量的永磁体，和

相同的永磁体用于第一磁通产生器的所述至少一个永磁体和第二磁通产生器的所述不同数量的永磁体，以及

所述不同数量的永磁体相对于磁通流动方向平行布置，使得所述不同数量的永磁体中每一个的第一磁极沿相同的方向定向，所述不同数量的永磁体彼此接触。

2.根据权利要求1所述的位置检测器，其特征在于

第一磁通传输部件或第二磁通传输部件中的至少一个的厚度沿从第一磁通产生器到第二磁通产生器的方向变化。

3.根据权利要求1或2所述的位置检测器，其特征在于

检测对象(12)相对于参照部件(6、9)旋转，和

第一磁通传输部件(20)和第二磁通传输部件(30)具有与检测对象的旋转中心同心的弯曲形状。

4.根据权利要求1或2所述的位置检测器，其特征在于

检测对象(110)相对于参照部件(9)线性运动，和

第一磁通传输部件(24)和第二磁通传输部件(34)具有沿检测对象的相对运动的路径延伸的直的形状。