CN104215164A - 位置传感装置 - Google Patents
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Abstract
位置传感装置具有包括由长条状磁性材料制成的在板厚度方向上堆叠的第一薄板(21)的第一磁通量传输单元(20)和包括由长条状磁性材料制成的在板厚度方向上堆叠的第二薄板(31)的第二磁通量传输单元(30),当将所述第一和第二磁通量传输单元布置在旋转体(12)上时,在第一与第二磁通量传输单元之间限定间隙空间(101)。此外,所述位置传感装置包括布置在所述第一和第二磁通量传输单元的两端之间的第一和第二磁体。布置在模具部分(9)上的霍尔集成电路(50)沿间隙空间纵向相对所述旋转体(12)在所述间隙空间内运动,用于根据穿过其的磁通量密度输出信号。
Description
技术领域
本发明通常涉及检测检测目标的位置的位置传感装置。
背景技术
通常地,磁性类型的位置检测器检测检测目标相对基准部分的位置变化。磁性类型的位置检测器可以利用磁通量产生单元例如磁体。例如,在专利文献1(即日本公开号JP-A-H08-292004)中公开的位置传感装置被构造为形成一个具有被设置为基准部件的两个磁体和两个磁通量传输单元的闭合磁路。在这种结构中,两个磁体或它们的磁极在两个磁通量传输单元的端部位置之间处连接,该位置更具体地被描述为并排延伸的相应磁通量传输单元的两个纵向末端之一之间的位置。两个磁通量传输单元之间的间隙空间具有从一个单元流至另一个的溢出磁通量。通量密度检测单元被构造为在两个磁通量传输部分之间的间隙内与检测目标一同运动并且根据穿过其的磁通量输出检测信号。因此,位置传感装置基于从通量密度检测单元输出的信号检测检测目标相对基准部件的位置。
在专利文献1的位置传感装置中,磁体沿磁化方向的尺寸被设定为与两个磁通量传输单元之间间隙空间的宽度相同。因此,当两个磁通量传输单元之间的间隙空间大时,磁体也必须具有大尺寸,这会导致位置传感装置的制造成本提高。在这种情况下,磁通量传输单元的两个端部(即两侧)可被改进以具有特定形状,例如用于减少被放置在那些端部之间的磁体尺寸。当每一个磁体沿磁化方向的尺寸更小时,装置的制造成本也降低了。但是,两个磁通量传输单元的端部的复杂形状可能要求使用合成材料弯头以便形成磁通量传输单元,或可能要求额外的制造过程,例如锻造、切割等,这可能进一步增加制造成本。
此外,在专利文献1的位置传感装置中,当通量密度检测单元接近磁体时,从通量密度检测单元输出的信号变得很大。因此,特别是在磁体附近,来自通量密度检测单元的输出信号的线性度可能变差。
在专利文献1的位置传感装置中,具有相同尺寸、材料等的两个相同的磁体布置在两个磁通量传输单元的两端上,它们的磁极方向彼此相反。因此,在两个磁通量传输单元之间的间隙空间的中心处,磁通量流向是相反的。换句话说,其中通量密度的绝对值下降至最小值的最小值位置出现在通量密度检测单元的可动范围和检测目标的可动范围的中心处(即两个磁通量传输单元之间的间隙空间的中心处)。
通常地,在通量密度检测单元的可动范围内“其中通量密度的绝对值下降至最小值的最小值位置”处,磁通量产生单元的磁通量受到温度系数因子的影响最小,这有助于位置传感装置抵抗温度变化。换句话说,在“其中通量密度的绝对值下降至最小值的最小值位置”处,检测目标相对另一个位置的位置检测精度提高了。因此,在专利文献1的位置传感装置中,在两个磁通量传输单元之间间隙空间的中心位置处位置检测精度很高,而在除了间隙空间的中心位置以外的位置例如接近间隙空间末端处等位置检测精度很低。换句话说,在专利文献1的位置传感装置中,具有与温度变化无关的高位置检测精度的位置仅限于检测目标的可动范围的中心。也就是说,如果位置传感装置在检测目标的可动范围两端附近需要高的位置检测精度,则专利文献1中的位置传感装置不适于这种应用。
如果磁通量传输单元的形状例如被改进以具有磁通量传输单元逐渐变化的宽度或具有两个磁通量传输单元之间沿间隙空间纵向逐渐变化的间隙空间宽度,为了提高来自通量密度检测单元的输出信号的线性度或为了将高位置检测精度位置移至除检测目标可动范围的中心位置之外的与温度无关的位置,则可仍然使用专利文献1中的位置传感装置。但是,在这种情况下,磁通量传输单元的复杂形状可能导致制造成本提高。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种与磁通量传输单元的形状无关的、易于制造的位置传感装置。
在本发明的一个方面中,检测相对基准部件运动的检测目标的位置的位置传感装置包括第一磁通量传输单元、第二磁通量传输单元、第一磁通量产生单元、第二磁通量产生单元和通量密度检测单元。
通过在板厚度方向上堆叠由具有长条状的磁体(即由磁性材料)制成的第一薄板来形成第一磁通量传输单元。第一磁通量传输单元设置在基准部件或检测目标之一上。
通过在板厚度方向上层压/堆叠由具有长条状的磁体(即由磁性材料)制成的第二薄板来形成第二磁通量传输单元。第二磁通量传输单元设置在基准部件或检测目标之一上使得第二薄板的板厚度方向平行于第一薄板的板厚度方向并且第二磁通量传输单元与第一磁通量传输单元之间的位置被限定为具有长条状的间隙空间。
第一磁通量产生单元布置在第一磁通量传输单元的一个末端与第二磁通量传输单元的一个末端之间的位置处。因此,由第一磁通量产生单元产生的磁通量(i)从第一磁通量传输单元或第二磁通量传输单元的一个末端传输至(ii)第一磁通量传输单元的另一末端或第二磁通量传输单元的另一末端。
第二磁通量产生单元布置在第一磁通量传输单元的另一末端与第二磁通量传输单元的另一末端之间的位置处。因此,由第二磁通量产生单元产生的磁通量(i)从第一磁通量传输单元或第二磁通量传输单元的另一末端传输至(ii)第一磁通量传输单元或第二磁通量传输单元的一个末端。
通量密度检测单元布置在基准部件和检测目标之一上从而可沿间隙空间的纵向相对基准部件和检测目标的另一个在间隙空间内可动。通量密度检测单元根据穿过其的磁通量密度输出信号。通过上述提及的构型,位置传感装置能够基于来自通量密度检测单元的信号检测检测目标相对基准部件的位置。
在本发明中,通过在板厚度方向层压/堆叠由具有长条状的磁体(即由磁性材料)制成的第一薄板或第二薄板来形成第一磁通量传输单元和第二磁通量传输单元。因此,通过层压/堆叠例如通过压制成型工艺制得的具有适宜形状的第一/第二薄板,很容易形成具有任何/任意形状的第一/第二磁通量传输单元。换句话说,第一/第二磁通量传输单元以低成本形成为任何任意形状。
因此,例如通过适宜地形成第一/第二磁通量传输单元的两端的末端形状,使得第一/第二磁通量产生单元的尺寸具有小于第一磁通量传输单元与第二磁通量传输单元之间间隙空间的尺寸,降低了位置传感装置的制造成本。此外,为了改善来自通量密度检测单元的输出信号的线性度或为了将高位置检测精度位置移至除检测目标可动范围的中心位置之外的与温度无关的位置,例如通过使第一/第二磁通量传输单元形成为具有适宜形状,(i)第一/第二磁通量传输单元的宽度或(ii)第一磁通量传输单元与第二磁通量传输单元之间的间隙空间可沿间隙空间的纵向变化。
此外,第一凹形区域在板厚度方向上从多个第一薄板中每一个的一个表面凹陷。第一凸形区域在板厚度方向上从多个第一薄板中每一个的另一表面突出且具有与所述第一凹形区域相应的形状和位置。通过将第一凸形区域与多个第一薄板中每一个的第一凹形区域啮合来形成第一磁通量传输单元。
此外,第二凹形区域在板厚度方向上从多个第二薄板中每一个的一个表面凹陷。第二凸形区域在板厚度方向上从多个第二薄板中每一个的另一表面突出且具有与第二凹形区域相应的形状和位置。通过将第二凸形区域与多个第二薄板的第二凹形区域啮合来形成第二磁通量传输单元。
再次,其中通量密度检测单元相对第一磁通量传输单元和第二磁通量传输单元运动的间隙空间内的可动范围被限定为检测范围,并且第一凹形区域和第一凸形区域布置在检测范围之外。
此外,其中通量密度检测单元相对第一磁通量传输单元和第二磁通量传输单元运动的间隙空间内的可动范围被限定为检测范围,并且第二凹形区域和第二凸形区域布置在检测范围之外。
此外,第一磁通量传输单元的第一啮合部分定位在(i)第一或第二磁通量产生单元的一侧或另一侧上或(ii)第一或第二磁通量产生单元的一侧和另一侧上,并且从多个第一薄板中的至少一个延伸以形成第一啮合部分的梢部。第一啮合部分的梢部设置在间隙空间纵向上的(i)一侧或另一侧上或(ii)一侧和另一侧上,啮合地保持第一或第二磁通量产生单元,并且调节第一或第二磁通量产生单元相对第一或第二磁通量传输单元沿间隙空间纵向的运动。
此外,第二磁通量传输单元的第二啮合部分定位在(i)第一或第二磁通量产生单元的一侧或另一侧上或(ii)第一或第二磁通量产生单元的一侧和另一侧上,并且从多个第二薄板中的至少一个延伸以形成第二啮合部分的梢部。第二啮合部分的梢部设置在间隙空间纵向上的(i)一侧或另一侧上或(ii)一侧和其它侧上,啮合地保持第一或第二磁通量产生单元,并且调节第一或第二磁通量产生单元相对第一或第二磁通量传输单元沿间隙空间纵向的运动。
此外,第一非磁性部分在第一磁通量传输单元的板厚度方向上的(i)一侧或另一侧上或(ii)一侧和另一侧上固定地附接于第一磁通量传输单元。第一非磁性部分啮合地保持第一和第二磁通量产生单元并且调节第一和第二磁通量产生单元相对第一磁通量传输单元沿板厚度方向的运动。
此外,第一非磁性啮合部分定位在第一非磁性部分在间隙空间纵向内的(i)一侧或另一侧上或(ii)一侧和另一侧上。第一非磁性部分啮合地保持第一或第二磁通量产生单元并且调节第一或第二磁通量产生单元相对第一磁通量传输单元沿间隙空间纵向的运动。
进一步地,第二非磁性部分具有与第一非磁性部分合成一体的主体或独立的主体并且在第二磁通量传输单元的板厚度方向上的(i)一侧或另一侧上或(ii)一侧和另一侧上固定地附接于第二磁通量传输单元上。第二非磁性部分啮合地保持第一和第二磁通量产生单元并且调节第一和第二磁通量产生单元相对第二磁通量传输单元沿板厚度方向的运动。
此外,第二非磁性啮合部分定位在第二非磁性部分在第一或第二磁通量产生单元的间隙空间纵向内的(i)一侧或另一侧上或(ii)一侧和另一侧上。第二非磁性部分啮合地保持第一或第二磁通量产生单元并且调节第一或第二磁通量产生单元相对第二磁通量传输单元沿间隙空间纵向的运动。
此外,中间非磁性部分具有中间非磁性啮合部分,其为板状,布置在所述多个第一薄板的两个之间或所述多个第二薄板的两个之间,并且定位在第一或第二磁通量产生单元在间隙空间纵向内的(i)一侧或另一侧上或(ii)一侧和另一侧上。中间非磁性部分啮合地保持第一或第二磁通量产生单元并且调节第一和第二磁通量产生单元相对第一和第二磁通量传输单元沿间隙空间纵向的运动。
此外,第一磁通量传输单元的多个第一薄板在靠近第二磁通量传输单元的端部上具有自由曲线形状或多个弧组合形状,并且第二磁通量传输单元的多个第二薄板在靠近第一磁通量传输单元的端部上具有自由曲线形状或多个弧组合形状。
此外,间隙空间具有沿间隙空间纵向变化的宽度。
另外,第一磁通量传输单元的多个第一薄板具有沿间隙空间纵向变化的宽度,并且第二磁通量传输单元的多个第二薄板具有沿间隙空间纵向变化的宽度。
因此,在本发明中,很容易制得具有复杂形状和低成本的第一/第二磁通量传输单元。进一步地,通过设计出适宜形状的第一/第二磁通量传输单元,解决了现有技术中的各种问题。
附图说明
本发明的目的、特征和优点将根据参照附图的以下详细说明变得变为清楚,其中:
图1是本发明的第一实施例中的位置传感装置和致动器的示意性截面图;
图2是沿图1的II-II线的截面图;
图3A是根据本发明第一实施例的位置传感装置的磁路组件的平面图;
图3B是根据本发明第一实施例的图3A的组件沿箭头B方向的示意图;
图3C是根据本发明第一实施例沿图3A的IIIC-IIIC线的截面图;
图3D是根据本发明第一实施例的磁路组件的透视图;
图4是本发明第一实施例中位置传感装置的霍尔集成电路的输出与检测目标的旋转位置之间的关系曲线图;
图5是本发明第二实施例中位置传感装置的检测范围的平面图;
图6A是本发明第二实施例的位置传感装置的磁路组件的平面图;
图6B是根据本发明第二实施例的图6A的组件沿箭头B方向的示意图;
图6C是根据本发明第二实施例沿图6A的VIC-VIC线的截面图;
图6D是根据本发明第二实施例的磁路组件的透视图;
图7A是根据本发明第三实施例的位置传感装置的磁路组件的平面图;
图7B是根据本发明第三实施例的图7A的组件沿箭头B方向的示意图;
图7C是根据本发明第三实施例沿图7A的VIIC-VIIC线的截面图;
图7D是根据本发明第三实施例的磁路组件的透视图;
图8A是根据本发明第四实施例的位置传感装置的磁路组件的平面图;
图8B是根据本发明第四实施例的图8A的组件沿箭头B方向的示意图;
图8C是根据本发明第四实施例沿图8A的VIIIC-VIIIC线的截面图;
图8D是根据本发明第四实施例的磁路组件的透视图;
图9A是根据本发明第五实施例的位置传感装置的磁路组件的平面图;
图9B是根据本发明第五实施例的图9A的组件沿箭头B方向的示意图;
图9C是根据本发明第五实施例沿图9A的IXC-IXC线的截面图;
图9D是根据本发明第五实施例沿图9A的IXD-IXD线的截面图;
图10A是图9B的XA-XA线截面图;
图10B是图9B沿XB-XB线的截面图;
图10C是磁路组件的透视图;
图11A是根据本发明第六实施例的位置传感装置的磁路组件的平面图;
图11B是根据本发明第六实施例的所述组件沿图11A的XIB-XIB线的截面图;
图11C是根据本发明第六实施例沿图11A的XIC-XIC线的截面图;
图11D是根据本发明第六实施例的磁路组件的透视图;
图12A是根据本发明第七实施例的位置传感装置的磁路组件的平面图;
图12B是根据本发明第七实施例的图12A的组件沿箭头B方向的示意图;
图12C是根据本发明第七实施例的图12B的组件沿箭头C方向的示意图;
图13A是所述组件沿图12A的XIIIA-XIIIA线的截面图;
图13B是图12A沿XIIIB-XIIIB线的截面图;
图13C是磁路组件的透视图;
图14A是根据本发明第八实施例的位置传感装置的磁路组件的平面图;
图14B是根据本发明第八实施例的图14A的组件沿箭头B方向的示意图;
图14C是根据本发明第八实施例的图14B的组件沿箭头C方向的示意图;
图15A是所述组件沿图14A的XVA-XVA线的截面图;
图15B是图13A沿XVB-XVB线的截面图;
图15C是磁路组件的透视图;
图16A是根据本发明第九实施例的位置传感装置的磁路组件的平面图;
图16B是根据本发明第九实施例的图16A的组件沿箭头B方向的示意图;
图16C是根据本发明第九实施例的图16B的组件沿箭头C方向的示意图;
图17A是所述组件沿图16A的XVIIA-XVIIA线的截面图;
图17B是图16A沿XVIIB-XVIIB线的截面图;
图17C是磁路组件的透视图;
图18A是根据本发明第十实施例的位置传感装置的磁路组件附近的示意图;
图18B是位置传感装置的霍尔集成电路的输出与检测目标的旋转位置之间的曲线关系图;
图19A是根据本发明第十一实施例的位置传感装置的磁路组件附近的示意图;
图19B是所述组件沿图19A的XIXB-XIXB线的截面图;
图19C是位置传感装置的霍尔集成电路的输出与检测目标的冲程位置之间的曲线关系图;
图20A是根据本发明第十二实施例的位置传感装置的磁路组件附近的示意图;
图20B是所述组件沿图20A的XXB-XXB线的截面图;
图20C是位置传感装置的霍尔集成电路的输出与检测目标的冲程位置之间的曲线关系图;
图21A是根据本发明第十三实施例的位置传感装置的磁路组件附近的示意图;
图21B是所述组件沿图21A的XXIB-XXIB线的截面图;
图21C是位置传感装置的霍尔集成电路的输出与检测目标的冲程位置之间的曲线关系图;
图22是在第一比较示例中位置传感装置的检测范围的示意图;
图23是在第一比较示例中位置传感装置的霍尔集成电路的输出与检测目标的旋转位置之间的关系曲线图;
图24是在第二比较示例中位置传感装置的检测范围的示意图;并且.
图25是在第二比较示例中位置传感装置的霍尔集成电路的输出与检测目标的旋转位置之间的关系曲线图。
具体实施方式
下面,参照本发明的多个实施例的附图描述位置传感装置和使用这种装置的致动器。相同的附图标记表示相同的部件并且相同部件的描述不再重复。
(第一实施例)
本发明第一实施例中的位置传感装置和使用其的致动器如图1和2所示。致动器1用作例如驱动未示出的车辆节气门(throttle valve)的驱动源。致动器1设有电机2、外壳5、盖6、电子控制单元(即下面的“ECU”)11、旋转体12、位置传感装置10等。
如图1所示,电机2具有输出轴3、电机端子4等。电能经由电机端子4被供至电机2。利用这样的电能来驱动电机2旋转。电机2的旋转从输出轴3输出。输出轴3例如经由齿轮系(未示出)等连接于节气门。因此,当电机2旋转时,节气门也旋转。
外壳5例如由树脂形成为具有底部的筒状并且将电机2容纳在内部。
盖6例如由树脂形成为具有底部的筒状,并且,盖6的开口抵接在外壳5的开口上,而形成于盖6底部上的孔7将输出轴3插入其中。因此,在盖6与电机2之间形成空间100。
盖6具有筒形连接器8,其从其圆筒部朝盖6的径向外侧延伸。电机端子4的末端在连接器8的内部暴露。引导至ECU11的线束的末端连接于连接器8。因此,来自未示出的电池的电能经由ECU11、线束和电机端子4被供至电机2。
ECU11是设有用作计算单元的CPU以及ROM、RAM、输入输出单元等的计算机。ECU11基于来自附接于车辆每一个部件的传感器的信号来控制各种车辆内装置的操作等。
ECU11例如基于加速器的开启程度信号等控制供至电机2的电力。当电能被供至电机2时,供给的电能旋转电机2和节气门。因此,节气门开启和关闭进气通道并且调整流过进气通道的进气量。在本实施例中,ECU11可通过怠速控制(ISC)功能控制供至电机2的电能,例如与加速器的开启信号无关。
旋转体12例如由树脂形成为盘形,设置在空间100内。旋转体12固定在输出轴3上且输出轴3在其中心处延伸穿过。因此,当输出轴3旋转时,旋转体12与输出轴3一同旋转。由于输出轴3和节气门通过齿轮系连接,旋转体12的旋转位置等同于节气门的旋转位置。
根据本实施例,位置传感装置10检测旋转体12相对盖6旋转的旋转位置。因此,利用位置传感装置10,当检测旋转体12相对盖6的旋转位置时,可检测节气门的旋转位置并且检测节气门的开启程度。因此,位置传感装置10可用作节气门位置传感器。
如图1和图2所示,位置传感装置10设有第一磁通量传输单元20、第二磁通量传输单元30、作为第一磁通量产生单元的第一磁体41、作为第二磁通量产生单元的第二磁体42和作为通量密度检测单元的霍尔集成电路50以及其它部件。
通过沿板厚度方向层压/堆叠多个第一薄板21(参见图3),第一磁通量传输单元20形成为长条状。根据本实施例,例如通过层压/堆叠12片第一薄板21形成第一磁通量传输单元20。第一磁通量传输单元20布置在形成于旋转体12上的弧形孔13内(参见图2)。第一薄板21例如由磁体(即磁性材料)例如硅钢形成为长条板状。第一薄板21具有主体部22和延伸部23、24。主体部22形成为在板21的纵向方向上沿以旋转体12的旋转中心O为中心的第一虚拟圆弧C1延伸的弧形(参见图2)。根据本实施例,在沿纵向的每个位置处,主体部22形成为在横向上具有相同宽度。延伸部23形成为从主体部22的一个末端朝第一虚拟圆弧C1的径向内侧延伸。延伸部24形成为从主体部22的另一个末端朝第一虚拟圆弧C1的径向内侧延伸。
如图3C所示,多个第一薄板21相应地形成为相同形状,并且具有从板21的一个表面沿板厚度方向凹陷的第一凹形区域211以及从板21的另一表面突出的与第一凹形区域211呈对应形状且在对应于第一凹形区域211的位置处的第一凸形区域212。第一凹形区域211和第一凸形区域212形成于第一薄板21的延伸部23、24上。通过层压/堆叠第一薄板21形成第一磁通量传输单元20,同时一个板21的第一凸形区域212(即榫)与另一板21的第一凹形区域211啮合。因此,可不使用粘合剂等来接合多个第一薄板21而形成第一磁通量传输单元20。
通过在板厚度方向上层压/堆叠多个第二薄板31(参见图3),第二磁通量传输单元30形成为长条状。根据本实施例,例如通过层压/堆叠12张第二薄板31形成第二磁通量传输单元30。第二磁通量传输单元30与第一磁通量传输单元20一同布置在形成于旋转体12上的弧形孔13内(参见图2)。与第一薄板21类似,第二薄板31例如由磁体(即磁性材料)如硅钢形成为长条板状。第二薄板31具有主体部32和延伸部33、34。主体部32形成为在板31的纵向上沿以旋转体12的旋转中心O为中心的第二虚拟圆弧C2延伸的弧形(参见图2)。延伸部33形成为从主体部32的一个末端朝第二虚拟圆弧C2的径向外侧延伸。延伸部34形成为从主体部32的另一个末端朝第二虚拟圆弧C2的径向外侧延伸。
如图3C所示,多个第二薄板31相应地形成为相同形状,并且具有从板31的一个表面在板厚度方向上凹陷的第二凹形区域311以及从板31的另一表面突出的与第二凹形区域311呈对应方式的第二凸形区域312。第二凹形区域311和第二凸形区域312形成于第二薄板31的延伸部33、34上。通过层压/堆叠第二薄板31形成第二磁通量传输单元30,同时一个板31的第二凸形区域312(即榫)与另一板31的第二凹形区域311啮合。因此,可不使用粘合剂等来接合多个第二薄板31而形成第二磁通量传输单元30。
如图1和图2所示,第一磁通量传输单元20和第二磁通量传输单元30形成于旋转体12的孔13内以使第一薄板21的主体部22和第二薄板31的主体部32在第一虚拟圆弧C1的径向上彼此面对。因此,在多个第一层压薄板21的主体部22与多个第二层压薄板31的主体部32之间形成弧形间隙空间101(参见图2)。也就是说,如图2和图3所示,第二磁通量传输单元30形成于旋转体12内以使第二薄板31的板厚度方向平行于第一薄板21的板厚度方向,并且使得第一磁通量传输单元20与第二磁通量传输单元30之间的位置被限定为弧形间隙空间。
第一磁体41例如是永磁体如钕磁体或铁氧体磁体。第一磁体41在一个末端上具有磁极411并且在另一末端上具有磁极412。第一磁体41被磁化以使磁极411作为S极并且磁极412作为N极。第一磁体41被定位在延伸部23与延伸部33之间以使磁极411抵接第一磁通量传输单元20的延伸部23并且磁极412抵接第二磁通量传输单元30的延伸部33。换句话说,第一磁体41被两个面对的磁通量传输部分的两个末端(即第一磁通量传输单元20的一个末端和第二磁通量传输单元30的一个末端)界定(约束)。因此,由第一磁体41的磁极412产生的磁通量从第二磁通量传输单元30的延伸部33经由主体部32被传输至延伸部34。
第二磁体42例如是永磁体如钕磁体或铁氧体磁体。第二磁体42在一个末端上具有磁极421并且在另一末端上具有磁极422。第二磁体42被磁化以使磁极421作为S极并且磁极422作为N极。第二磁体42被定位在延伸部34与延伸部24之间以使磁极421抵接第二磁通量传输单元30的延伸部34并且磁极422抵接第一磁通量传输单元20的延伸部24。换句话说,第二磁体42被两个面对的磁通量传输部分的两个末端(即第一磁通量传输单元20的另一个末端和第二磁通量传输单元30的另一个末端)界定(约束)。因此,由第二磁体42的磁极422产生的磁通量从第一磁通量传输单元20的延伸部24经由主体部22被传输至延伸部23。
如图2所示,第一磁体41和第二磁体42相应地形成为在磁化方向上的尺寸被构造为小于间隙空间101的宽度(即,在横向上)的尺寸。换句话说,第一/第二磁体的尺寸不取决于间隙空间101的尺寸。
在本实施例中,第一磁体41和第二磁体42被相应地构造为永磁体,它们具有相同磁体体积和相同磁化布置、相同磁体类型(例如钕磁体、铁氧体磁体等)、相同材料组分(例如如果磁体41、42是钕磁体,则相同比率的钕、铁、带有相同镝含量比例的硼等;如果磁体41、42是铁氧体磁体,则相同含量比例的钡、锶等)。因此,溢出磁通量(spill magnetic flux)在间隙空间101的纵向中心与第一磁体41之间的位置处从第二磁通量传输单元30流至第一磁通量传输单元20,并且溢出磁通量在间隙空间101的纵向中心与第二磁体42之间的位置处从第一磁通量传输单元20流至第二磁通量传输单元30。此外,沿间隙空间101的纵向的位置越接近第一/第二磁体41/42,则磁通量密度的绝对值越大。此外,在间隙空间101的纵向中心处的磁通量密度等于零。
此外,在磁体41周围的位置处,磁通量从磁极412“飞”至磁极411,并且在磁体42周围的位置处,磁通量从磁极422“飞”至磁极421。
如图3D所示,第一磁通量传输单元20和第二磁通量传输单元30在附接于旋转体12之前的预组装状态下通过第一磁体41和第二磁体42的磁力粘附(即附接)于第一磁体41和第二磁体42。因此,第一磁通量传输单元20、第二磁通量传输单元30、第一磁体41和第二磁体42(即磁路组件)合成一体(即相互连接)。此外,如果超过阈值的一定力被施加于通过磁力连接的上述磁路组件,则组件可被分离为单独组件,也就是说可被分离回(即组件之间的连接被断开)为第一磁通量传输单元20、第二磁通量传输单元30、第一磁体41和第二磁体42。
如图1所示,霍尔集成电路(Hall IC)50具有作为信号输出元件的霍尔元件51、密封主体52和传感器端子53等。霍尔元件51根据穿过其中的磁通量密度输出信号。密封主体52具有例如由树脂制成的矩形板形状。传感器端子53的一个末端连接于霍尔元件51。密封主体52覆盖整个霍尔元件51以及传感器端子53的一端侧。这种情况下,霍尔元件51被定位在密封主体52的中心处。
密封霍尔集成电路50和传感器端子53的一端侧的密封主体52通过模具部分9成型。模具部分9具有例如由树脂制成的方柱形状。霍尔集成电路50的密封主体52定位在模具部分9的一端侧上。
模具部分9布置在盖6上以使模具部分9的一个末端定位在间隙空间101中并且另一个末端连接于盖6的底部。因此,在第一磁通量传输单元20与第二磁通量传输单元30之间的间隙空间101中,霍尔集成电路50在间隙空间101的纵向上相对旋转体12旋转。如上所述,盖6和模具部分9对应于权利要求中的“基准部件”,并且旋转体12对应于权利要求中的“检测目标”。
霍尔集成电路50的传感器端子53被嵌件成型在盖6上使得传感器端子53的另一个末端暴露于盖6上的连接器8的内部。因此,当引导至ECU11的线束的一个末端连接于连接器8时,霍尔集成电路50的霍尔元件51和ECU11彼此连接。因此,来自霍尔元件51的信号被传输至ECU11。
此处,穿过霍尔集成电路50的霍尔元件51的磁通量主要由(i)从第二磁通量传输单元30至第一磁通量传输单元20或(ii)从第一磁通量传输单元20至第二磁通量传输单元30流经第一磁通量传输单元20与第二磁通量传输单元30之间间隙101的溢出磁通量组成。
如图1和图2所示,在当前实施例中,在模具部分9内设有磁通量汇集部55和磁通量汇集部56。
磁通量汇集部55由相对较高磁渗透材料(例如透磁合金等)制成并且具有六面体主体。磁通量汇集部55布置在模具9的第一侧上以使汇集部55被成型为如下状态:其中汇集部55的预定表面面向或抵接霍尔集成电路50的密封主体52的靠近第一磁通量传输单元20的那一侧上的一个表面的中心。第一磁通量汇集部55的相反表面(与如上所述的预定表面相反)面向第一磁通量传输单元20的第一薄板21的主体部22。
磁通量汇集部56类似于汇集部55,由相对较高磁渗透材料(例如透磁合金等)制成并且具有六面体主体。磁通量汇集部56布置在模具9的第二侧上使得汇集部56被成型为如下状态:其中汇集部56的预定表面面向或抵接霍尔集成电路50的密封主体52的接近第二磁通量传输单元30的那一侧上的一个表面的中心。第一磁通量汇集部55的相反表面(与如上所述的预定表面相反)面向第二磁通量传输单元30的第二薄板31的主体部32。
因此,霍尔集成电路50被夹在或界于磁通量汇集部55与磁通量汇集部56之间以使磁通量汇集部55和磁通量汇集部56的面对结构和第一磁通量传输单元20与第二磁通量传输单元30之间的面对结构的方式相同且方向相同。这样,流过第一磁通量传输部分20与第二磁通量传输部分30之间间隙101的溢出磁通量被聚集,并且被导向流至(即穿过)霍尔集成电路50。
如上所述,在当前实施例中,溢出磁通量在间隙空间101的纵向中心与第一磁体41之间的位置处从第二磁通量传输单元30流至第一磁通量传输单元20,并且溢出磁通量在间隙空间101的纵向中心与第二磁体42之间的位置处从第一磁通量传输单元20流至第二磁通量传输单元30。此外,在间隙空间101的纵向上位置越接近第一磁体41/第二磁体42,则磁通量密度的绝对值越大。
因此,当磁通量从第二磁通量传输单元30至第一磁通量传输单元20的流向例如被限定为负流向时,当霍尔集成电路50的位置相对旋转体12从间隙空间101内的第一磁体41附近移至第二磁体42附近时,通量密度从负值单调递增至正值,因此(i)能够基于磁通量密度值识别旋转位置并且(ii)能够基于从霍尔集成电路50的输出进行定位(参见图4)。
通过上述提及的构型,ECU11能够基于来自霍尔集成电路50的信号来检测旋转体12相对盖6的旋转位置。因此,可检测节气门的旋转位置和开启程度。
此外,如图5所示,当检测范围θfs被限定为霍尔集成电路50相对第一/第二磁通量传输单元20、30的可动范围时,第一薄板21的第一凹形区域211和第一凸形区域212以及第二薄板31的第二间隙空间311和第二凸形部分312被布置在检测范围θfs之外。此外,在当前实施例中,当相对运动范围θm被限定为模具部分9连同霍尔集成电路50的旋转范围时,第一凹形区域211、第一凸形区域212、第二凹形区域311和第二凸形区域312被布置在相对运动范围θm之外。
接下来,位置传感装置10的制造工艺的一部分如下所述。位置传感装置10的制造工艺包括以下工艺。
(薄板形成工艺)
通过薄板(例如硅钢等)的压制工艺形成具有如图3所示形状的第一薄板21和第二薄板31。
(凹凸部形成工艺(Concavo-convex formation process))
第一凹形区域211、第一凸形区域212(即榫)、第二间隙空间311和第二凸形部分312(即榫)形成于每一个第一薄板21和第二薄板31内。
(层压/堆叠工艺)
通过将一个第一薄板21的第一凹形区域211与另一个第一薄板21的第一凸形区域212(即榫)啮合来层压第一薄板21,用于形成第一磁通量传输单元20。此外,通过将一个第二薄板31的第二凹形区域311与另一个第二薄板31的第二凸形区域312(即榫)啮合来层压第二薄板31,用于形成第二磁通量传输单元30。
(磁体接合工艺)
令第一磁体41通过其磁力粘附(即附接)于第一磁通量传输单元20的延伸部23和第二磁通量传输单元30的延伸部33,并且令第二磁体42通过其磁力粘附(即附接)于第二磁通量传输单元30的延伸部34。因此,第一磁通量传输单元20、第二磁通量传输单元30、第一磁体41和第二磁体42合成一体从而具有一个主体(即相互连接)。
(成型工艺(Mold process))
合成一体的第一磁通量传输单元20、第二磁通量传输单元30、第一磁体41和第二磁体42(即磁路组件)被组装于旋转体12。更具体地说,(i)通过将第一磁通量传输单元20、第二磁通量传输单元30、第一磁体41和第二磁体42的一体主体放置在模具内,并且(ii)通过将用于制造旋转体12的材料——树脂注入模具中,旋转体12被嵌件成型,其中包括第一磁通量传输单元20、第二磁通量传输单元30、第一磁体41和第二磁体42。
如上所述,在当前实施例中,通过在板厚度方向上层压/堆叠呈具有长条形状的磁体的第一薄板21和第二薄板31来形成第一磁通量传输单元20和第二磁通量传输单元30。因此,例如通过将第一薄板21和第二薄板31压制处理为任意形状,第一磁通量传输单元20和第二磁通量传输单元30很容易被制造为任何形状。因此,第一磁通量传输单元20和第二磁通量传输单元30可以低成本形成为任何形状。
根据本实施例,第一磁通量传输单元20的第一薄板21在两端上具有延伸部23、24。此外,第二磁通量传输单元30的第二薄板31在两端上具有延伸部33、34。因此,令第一磁体41和第二磁体42沿磁化方向的长度(即尺寸)小于间隙空间101沿纬度(latitude)方向的宽度。因此,组件(即磁体)的成本减少了。
根据本实施例,第一磁通量传输单元20和第二磁通量传输单元30的两端的形状是复杂的,因为第一磁通量传输单元20和第二磁通量传输单元30具有延伸部23、24和延伸部33、34。但是,第一磁通量传输单元20和第二磁通量传输单元30是通过层压堆叠第一薄板21和第二薄板31来形成的。因此,不采用额外的制造工艺例如锻造、切割等,就很容易通过压制处理第一薄板21和第二薄板31来形成第一磁通量传输单元20和第二磁通量传输单元30的两端的复杂形状。因此,在当前实施例中,解决了常规技术中的问题(即组件成本的增加),这就能够以低成本制造复杂形状的第一/第二磁通量传输单元20、30。
在本实施例中,第一薄板21具有(i)从板21的一个表面在板厚度方向上凹陷的第一凹形区域211以及(ii)在对应于第一凹形区域211的位置处在板厚度方向上从板21的另一表面突出的呈与第一凹形区域211对应形状的第一凸形区域212。通过在板厚度方向上层压/堆叠一个第一薄板21与另一个板21同时一个板21的第一凸形区域212与另一板21的第一凹形区域211啮合而形成第一磁通量传输单元20。此外,第二薄板31具有(i)从板31的一个表面在板厚度方向上凹陷的第二凹形区域311以及(ii)在对应于第二凹形区域311的位置处在板厚度方向上从板31的另一表面突出的呈与第二凹形区域311对应形状的第二凸形区域312。通过在板厚度方向上层压/堆叠一个第二薄板31与另一个板31同时一个板31的第一凸形区域312与另一板31的第二凹形区域311啮合而形成第二磁通量传输单元30。因此,可不使用粘合剂等来制造第一磁通量传输单元20和第二磁通量传输单元30。因此,进一步减少了制造成本。
此处描述图22所示的第一比较示例。在第一比较示例中,第一凹部902、第一凸部903、第二凹部912和第二凸部913布置在检测范围θfs内侧(inside)或之内。在该“内侧”构型中,主体部901和主体部911在凹形区域902、912和凸形区域903、913的位置处的宽度必须沿横向加宽。因此,第一磁通量传输单元90和第二磁通量传输单元91在检测范围θfs内的凹形区域902、912和凸形区域903、913的位置处的截面尺寸相对较大。因此,由于主体90、91的截面尺寸增加所致的磁阻变化导致来自霍尔集成电路50的输出信号的线性度降低(如图23所示),因此溢出进入间隙空间101内的溢出磁通量的量在凹形区域和凸形区域的位置处变化。
接下来,描述图24中所示的第二比较示例。在第二比较示例中,第一凹部922、第一凸部923、第二凹部932和第二凸部933布置在检测范围θfs内,此外,主体921、931沿横向的宽度被构造为比凹形区域922、932和凸形区域923、933更宽。在第二比较示例的该“内侧”构型中,第一磁通量传输单元92和第二磁通量传输单元93在整个检测范围θfs中在任何旋转位置处的截面尺寸是恒定的,这就解决了来自第一比较示例的霍尔集成电路50的输出信号的线性度降低的问题。但是,溢出进入间隙空间101的溢出磁通量的量通常由于第一/第二磁通量传输单元92、93的截面尺寸增加而减少,导致磁通量密度的动态范围减小(如图25所示)。
另一方面,考虑到以上所述,本实施例能够改进霍尔集成电路50的输出信号的线性度并且同时改进磁通量密度的动态范围。也就是说,如图5所示,第一凹形区域211、第一凸形区域212、第二间隙空间311和第二凸部312相对旋转体12布置在旋转范围θm之外。因此,第一磁通量传输单元20和第二磁通量传输单元30在检测范围θfs内任何旋转位置处的截面尺寸是恒定的,并且第一/第二磁通量传输单元20、30的截面尺寸可被制造为小于第一/第二磁通量传输单元92、93的截面尺寸。因此如图4所示,霍尔集成电路50的输出信号的线性度与第一比较示例相比增加了,并且磁通量密度的动态范围与第二比较示例相比增加了。
(第二实施例)
本发明有关位置传感装置的第二实施例如图6A/B/C/D所示。与第一实施例相比,第二实施例的第一磁通量传输单元和第二磁通量传输单元等的形状不同。
根据第二实施例,第一薄板21具有第一啮合部分25和26。此外,第二实施例中的第二薄板31具有第二啮合部分35和36。
第一啮合部分25从第一薄板21的延伸部23延伸出,并且第一啮合部分25的梢部定位在第一磁体41沿间隙空间101的纵向远离(即相反)第二磁体42的一侧上。第一啮合部分26从第一薄板21的延伸部24延伸出,并且第一啮合部分26的梢部定位在第二磁体42沿间隙空间101的纵向远离(即相反)第一磁体41的一侧上。根据本实施例,第一啮合部分25和26形成于形成第一磁通量传输单元20的所有第一薄板21(即12张)上。
第二啮合部分35从第二薄板31的延伸部33延伸出,并且第二啮合部分35的梢部定位在第一磁体41沿间隙空间101的纵向远离(即相反)第二磁体42的一侧上。第二啮合部分36从第二薄板31的延伸部34延伸出,并且第二啮合部分36的梢部定位在第二磁体42沿间隙空间101的纵向远离(即相反)第一磁体41的一侧上。根据本实施例,第二啮合部分35和36形成于形成第二磁通量传输单元30的所有第二薄板31(即12张)上。
根据本实施例,通过以啮合方式保持第一磁体41,第一啮合部分25和第二啮合部分35调节第一磁体41在间隙空间101的纵向上相对第一磁通量传输单元20和第二磁通量传输单元30的运动。此外,通过以啮合方式保持第二磁体42,第一啮合部分26和第二啮合部分36调节第二磁体42在间隙空间101的纵向上相对第一磁通量传输单元20和第二磁通量传输单元30的运动。因此,确定了第一磁体41和第二磁体42在间隙空间101的纵向上的第一磁体41位置和第二磁体位置。
根据本实施例,即使在第一/第二啮合部分25、26、35、36附近处部分的形状是复杂的,但是通过层压/堆叠第一/第二薄板21、31也能简单容易地制造第一/第二磁通量传输单元20、30的这种复杂形状。
(第三实施例)
本发明有关位置传感装置的第三实施例部分地如图7A/B/C/D所示。与第二实施例相比,第三实施例的第一磁通量传输单元和第二磁通量传输单元等的形状不同。
根据第三实施例,第一啮合部分25和26形成于形成第一磁通量传输单元20(参见图7B/C/D)的多个第一薄板21中的一些(即三个)上。更具体地说,第一啮合部分25和26形成于被层压/堆叠在12张中的第一、第七、第十二张第一薄板21上。
此外,第二啮合部分35和36形成于形成第二磁通量传输单元30(参见图7B/C/D)的多个第二薄板31中的一些(即三个)上。更具体地说,第二啮合部分35和36形成于被层压/堆叠在12张中的第一、第七、第十二张第二薄板31上。
根据本实施例,通过以啮合方式保持第一磁体41,第一啮合部分25和第二啮合部分35调节第一磁体41在间隙空间101的纵向上相对第一磁通量传输单元20和第二磁通量传输单元30的运动。通过以啮合方式保持第二磁体42,第一啮合部分26和第二啮合部分36调节第二磁体42在间隙空间101的纵向上相对第一磁通量传输单元20和第二磁通量传输单元30的运动。因此,类似于第二实施例,确定了第一磁体41和第二磁体42在间隙空间101纵向上的位置。
根据上述第二实施例,第一啮合部分25和26形成于形成第一磁通量传输单元20的所有第一薄板21(即所有12张上)上,并且第二啮合部分35和36形成于形成第二磁通量传输单元30的所有第二薄板31(即所有12张上)。因此,两个空气间隙(即第一啮合部分25与第二啮合部分35之间的空气间隙和第一啮合部分26与第二啮合部分36之间的空气间隙)都很小,并且第一啮合部分25和第二啮合部分35的相对表面的面积尺寸的总和以及第一啮合部分26和第二啮合部分36的相对表面的尺寸的总和都很大。因此,流过第一啮合部分25与第二啮合部分35之间空气间隙和第一啮合部分26与第二啮合部分36之间空气间隙的磁通量增加了,藉此可能减少流过间隙空间101的溢出磁通量。当流过间隙空间101的溢出磁通量减少时,可能导致位置检测精度降低。
另一方面,在第三实施例中,第一啮合部分25和26形成于形成第一磁通量传输单元20的多个第一薄板21的一些(即三个)上,并且第二啮合部分35和36形成于形成第二磁通量传输单元30的多个第二薄板31的一些(即三个)上。因此,第一啮合部分25和第二啮合部分35的相对表面的面积尺寸的总和以及第一啮合部分26和第二啮合部分36的相对表面的面积尺寸的总和都减少。这样,第一/第二磁体41、42的位置由第一啮合部分25和26以及第二啮合部分35和36确定,同时防止流过间隙空间101的溢出磁通量减少。
在本实施例中,通过仅在多个第一薄板21和第二薄板31的一些上形成第一啮合部分25和26以及第二啮合部分35和36,与第二实施例相比组件的成本减少。
此外在本实施例中,即使在第一/第二啮合部分25、26、35、36附近处部分的形状与第二实施例相比是复杂的,通过层压/堆叠第一/第二薄板21、31也能简单容易地制造第一/第二磁通量传输单元20、30的这种复杂形状。
(第四实施例)
参照图8A/B/C/D描述本发明第四实施例中的位置传感装置。第四实施例与第二实施例在新组件的添加方面不同。
在第四实施例中,提供第一非磁性部分60和第二非磁性部分70。
第一非磁性部分60由形状与第一薄板21的形状对应的非磁性物质形成。根据本实施例,第一非磁性部分60在第一磁通量传输单元20、第一磁体41和第二磁体42的一侧和另一侧上(即在单元20的板厚度方向的两侧上)固定地附接于第一磁通量传输单元20上。
第一非磁性部分60具有主体部62,延伸部63、64等。主体部62具有对应于第一薄板21的主体部22形状的对应形状。延伸部63从主体部62的一个末端延伸出,并且具有对应于延伸部23形状的大致对应形状。延伸部63具有在第一薄板21的板厚度方向上相对第一磁体41定位在一侧上或相对第一磁体41定位在板21另一侧上的梢部。延伸部64从主体部62的另一末端延伸出,并且具有对应于延伸部24形状的大致对应形状。延伸部64具有沿第一薄板21的板厚度方向相对第二磁体42定位在一侧上或相对第二磁体42定位在板21另一侧上的梢部。
第一非磁性部分60具有(i)从第一非磁性部分60的一个表面在板厚度方向上凹陷的凹形区域601和(ii)在对应于凹形区域601的位置处从第一非磁性部分60的另一个表面在板厚度方向上突出且具有凹形区域601的对应形状的凸形区域602。凹形区域601和凸形区域602形成于延伸部63和64内。两个第一非磁性部分60之一固定于第一磁通量传输单元20上以使凸形区域602与第一薄板21的第一凹形区域211啮合。两个第一非磁性部分60的另一个固定于第一磁通量传输单元20上以使凹形区域601与第一薄板21的第一凸形区域212啮合。
第二非磁性部分70具有主体部72,延伸部73、74等。主体部72具有对应于第二薄板31的主体部32形状的对应形状。延伸部73从主体部72的一个末端延伸出,并且具有对应于延伸部73形状的大致对应形状。延伸部73具有沿第二薄板31的板厚度方向相对第一磁体41定位在一侧上或相对第一磁体41定位在板31另一侧上的梢部。延伸部74从主体部72的另一末端延伸出,并且具有对应于延伸部34形状的大致对应形状。延伸部74具有沿第二薄板31的板厚度方向相对第二磁体42定位在一侧上或相对第二磁体42定位在板31另一侧上的梢部。
第二非磁性部分70具有(i)从第二非磁性部分70的一个表面在板厚度方向上凹陷的凹形区域701和(ii)在对应于凹形区域701的位置处从第二非磁性部分70的另一个表面沿板厚度方向突出且具有凹形区域701的对应形状的凸形区域702。凹形区域701和凸形区域702形成于延伸部73和74上。两个第二非磁性部分70之一固定于第二磁通量传输单元30上以使凸形区域702与第二薄板31的第二凹形区域311啮合。两个第二非磁性部分70的另一个固定于第二磁通量传输单元30上以使凹形区域701与第二薄板31的第二凸部312啮合。
根据本实施例,通过延伸部63的梢部与延伸部73的梢部之间的连接以及通过延伸部64的梢部与延伸部74的梢部之间的连接,第一非磁性部分60和第二非磁性部分70形成为环形。因此,例如可通过一张非磁性物质薄板的压制工艺等形成第一非磁性部分60和第二非磁性部分70。
在本实施例中,作为磁路组件的制造方法,可以考虑(i)首先层压/堆叠和固定第一薄板21、第二薄板31、第一非磁性部分60和第二非磁性部分70以具有一个主体,以及(ii)将第一磁体41插入延伸部23与延伸部33之间的空间内并且将第二磁体42插入延伸部24与延伸部34之间的空间内。
如上所述,在当前实施例中,第一非磁性部分60具有其梢部沿第一薄板21的板厚度方向相对第一磁体41定位在一侧或另一侧上的延伸部63,并且具有其梢部沿第一薄板21的板厚度方向相对第二磁体42定位在一侧或另一侧上的延伸部64。此外,第二非磁性部分70具有其梢部沿第二薄板31的板厚度方向相对第一磁体41定位在一侧或另一侧上的延伸部73,并且具有其梢部沿第二薄板31的板厚度方向相对第二磁体42定位在一侧或另一侧上的延伸部74。因此,通过保持第一和第二磁体41、42与延伸部63、64、73、74啮合,调节第一和第二磁体41、42沿第一薄板21和第二薄板31的板厚度方向相对第一磁通量传输单元20和第二磁通量传输单元30的运动。
此外,在当前实施例中,由于第一非磁性部分60和第二非磁性部分70分别形成一个整体,包括第一磁通量传输单元20、第二磁通量传输单元30、第一磁体41和第二磁体42的磁路组件被集成为具有单个主体。此外,通过相对第一磁通量传输单元20和第二磁通量传输单元30固定第一磁体41和第二磁体42的位置,与第一磁体41和第二磁体42的位置未被固定的第二实施例相比,减少了各个产品之间的性能差异。
此外,在第一磁体41和第二磁体42的位置未被固定的第二实施例中,在磁路组件嵌件成型至旋转体12上期间,当模具由磁性材料制成时第一磁体41和第二磁体42可粘附于模具,而磁体41、42粘附于模具可导致那些磁体的破裂和/或缺口(nicking)等。另一方面,在第四实施例中,由于第一磁体41和第二磁体42布置在被第一磁通量传输单元20、第二磁通量传输单元30、第一非磁性部分60和第二非磁性部分70所围绕的空间内,可防止第一磁体41和第二磁体42粘附于模具。因此,防止了第一磁体41和第二磁体42的破裂和/或缺口。此外,涉及模具内磁路组件安装的周期也减小了。
(第五实施例)
参照图9A/B/C/D和图10A/B/C描述本发明第五实施例中的位置传感装置。第五实施例与第四实施例的区别在于第一磁通量传输单元和第二磁通量传输单元的形状,其中两个单元具有新组件等。根据第五实施例,第一薄板21和第二薄板31不具有第一啮合部分25和26以及第二啮合部分35和36。
根据第五实施例,还提供了中间非磁性部分80。
中间非磁性部分80由类似于第一非磁性部分60和第二非磁性部分70的非磁性物质制成。如图10A所示,中间非磁性部分80具有主体部81和82,延伸部83、84、85和86,中间非磁性啮合部分87和88等。
主体部81形成对应于第一薄板21的主体部22形状的对应形状。主体部82形成对应于第二薄板31的主体部32形状的对应形状。延伸部83从主体部81的一个末端延伸出,并且具有对应于延伸部23形状的大致对应形状。延伸部84从主体部81的另一个末端延伸出,并且具有对应于延伸部24形状的大致对应形状。延伸部85从主体部82的一个末端延伸出,并且具有对应于延伸部33形状的大致对应形状。延伸部86从主体部82的另一个末端延伸出,并且具有对应于延伸部34形状的大致对应形状。
中间非磁性啮合部分87形成为使得延伸部83的梢部和延伸部85的梢部可被连接。中间非磁性啮合部分88形成为使得延伸部84的梢部和延伸部86的梢部可被连接。因此,中间非磁性部分80形成环形。因此,例如可通过由非磁性物质制成的一个薄板的压制工艺等形成中间非磁性部分80。
如图9B/C/D所示,中间非磁性部分80基本上定位在彼此层压/堆叠的多个第一薄板21和多个第二薄板31的堆叠的中间。更具体地,中间非磁性部分80在一侧(即部分81上一侧)上在板厚度方向上被5张第一薄板21和6张第一薄板所界定(限制),并且在另一侧(即在部分82上一侧)上在板厚度方向上被5张第二薄板22和6张第二薄板22所界定(限制)。
此处,中间非磁性啮合部分87形成于第一磁体41靠近第二磁体42的一侧(即间隙空间101在纵向上的“另一”侧)上。此处,中间非磁性啮合部分88形成于第二磁体42靠近第一磁体41的一侧(即间隙空间101在纵向上的“一”侧)上。
中间非磁性部分80具有(i)从中间非磁性部分80的一个表面在板厚度方向上凹陷的凹形区域801和(ii)在对应于凹形区域801的位置处从中间非磁性部分80的另一个表面在板厚度方向上突出且具有凹形区域801的对应形状的凸形区域802。凹形区域801和凸形区域802形成于延伸部83、84、85和86上。中间非磁性部分80被布置为使得凹形区域801与第一薄板21的第一凸形区域212和第二薄板31的第二凸形区域312啮合并且凸形区域802与第一薄板21的第一凹形区域211和第二薄板31的第二凹形区域311啮合,以形成具有第一磁通量传输单元20和第二磁通量传输单元30的一个主体。
在本实施例中,作为磁路组件的制造方法,可以考虑(i)首先层压/堆叠和固定第一薄板21、第二薄板31、中间非磁性部分80、第一非磁性部分60和第二非磁性部分70以具有一个主体,以及(ii)将第一磁体41插入延伸部23、83、33、85之间的空间中并且将第二磁体42插入延伸部24、84、34、86之间的空间中。
如上所述,在当前实施例中,中间非磁性部分80具有定位在第一磁体41的靠近第二磁体42的一侧上(即在间隙空间101纵向上的“另一”侧上)的中间非磁性啮合部分87,并且具有定位在第二磁体42的靠近第一磁体41的一侧上(即在间隙空间101纵向上的“一”侧上)的中间非磁性啮合部分88。因此,通过保持第一和第二磁体41、42与中间非磁性啮合部分87和88的啮合,调节磁体41、42沿间隙空间101的纵向相对第一磁通量传输单元20和第二磁通量传输单元30的运动。
在上述提及的第二和第三实施例中,在(i)第一啮合部分25与第二啮合部分35之间的空气间隙和(ii)第一啮合部分26与第二啮合部分36之间的空气间隙中流动的磁通量增加了,可能导致流动溢出进入间隙空间101内的溢出磁通量减少,因为用于保持第一磁体41和第二磁体42的第一啮合部分25和26以及第二啮合部分35和36形成于第一薄板21和第二薄板31上。
但是,在当前第五实施例的构型中,由非磁性物质制成的中间非磁性啮合部分87和88保持第一磁体41和第二磁体42而不令第一啮合部分25和26以及第二啮合部分35和36由磁体制成。因此,不降低间隙空间101内流动的溢出磁通量即可调节第一磁体41和第二磁体42相对第一磁通量传输单元20和第二磁通量传输单元30的运动。
(第六实施例)
参照图11A/B/C/D描述本发明第六实施例中的位置传感装置。第六实施例与第四实施例的区别在于第一磁通量传输单元、第二磁通量传输单元、第一非磁性部分和第二非磁性部分等的形状不同。
根据第六实施例,第一薄板21和第二薄板31不具有第一啮合部分25和26以及第二啮合部分35和36。
第一非磁性部分60具有第一非磁性啮合部分65和66。第一非磁性啮合部分65从第一非磁性部分60的延伸部63的梢部延伸出,并且定位在第一磁体41的靠近第二磁体42的一侧上(即在间隙空间101纵向上的“另一”侧上)。第一非磁性啮合部分66从第一非磁性部分60的延伸部64的梢部延伸出,并且定位在第二磁体42的靠近第一磁体41的一侧上(即在间隙空间101纵向上的“一”侧上)。例如可通过用于形成第一非磁性部分60的材料的弯曲工艺形成第一非磁性啮合部分65和66。
第二非磁性部分70具有第二非磁性啮合部分75和76。第二非磁性啮合部分75从第二非磁性部分70的延伸部73的梢部延伸出,并且定位在第一磁体41的靠近第二磁体42的一侧上(即在间隙空间101纵向上的“另一”侧上)。第二非磁性啮合部分76从第二非磁性部分70的延伸部74的梢部延伸出,并且定位在第二磁体42的靠近第一磁体41的一侧上(即在间隙空间101纵向上的“一”侧上)。例如可通过用于形成第二非磁性部分70的材料的弯曲工艺形成第二非磁性啮合部分75和76。
此处,第一非磁性啮合部分65和第二非磁性啮合部分75形成为具有一个主体。此外,第一非磁性啮合部分66和第二非磁性啮合部分76形成为具有一个主体。
在本实施例中,作为磁路组件的制造方法,可以考虑(i)首先层压/堆叠和固定第一薄板21、第二薄板31、第一非磁性部分60和第二非磁性部分70以具有一个主体,并且随后(ii)将第一磁体41插入延伸部23与延伸部33之间的空间内并且将第二磁体42插入延伸部24与延伸部34之间的空间内。
如上所述,在当前实施例中,第一非磁性部分60和第二非磁性部分70形成为令第一非磁性啮合部分65和第二非磁性啮合部分75分别定位在第一磁体41的靠近第二磁体42一侧上(即沿间隙空间101的纵向的“另一”侧上)并且令第一非磁性啮合部分66和第二非磁性啮合部分76分别定位在第二磁体42的靠近第一磁体41的一侧上(即沿间隙空间101的纵向的“一”侧上)。因此,通过将第一磁体41和第二磁体42与第一非磁性啮合部分65和66以及第二非磁性啮合部分75和76啮合地保持,可调节第一磁体41和第二磁体42沿间隙空间101的纵向相对第一磁通量传输单元20和第二磁通量传输单元30的运动。
在第六实施例的中,不使用由磁体制成的第一啮合部分25和26以及第二啮合部分35和36。也就是说,通过使用均由非磁性物质制成的用于啮合地保持第一磁体41和第二磁体42的第一非磁性啮合部分65和66以及第二非磁性啮合部分75和76,可调节第一磁体41和第二磁体42相对第一磁通量传输单元20和第二磁通量传输单元30的运动而不减少流过间隙空间101的溢出磁通量。
(第七实施例)
参照图12A/B/C和图13A/B/C描述本发明第七实施例中的位置传感装置。与第六实施例相比,第七实施例的区别在于第一非磁性部分和第二非磁性部分等的形状不同。
根据所述第七实施例,第一非磁性部分60和第二非磁性部分70形成为具有独立的主体。
第一非磁性部分60沿第一薄板21的板厚度方向仅布置在一侧上,即第一磁通量传输单元20、第一磁体41和第二磁体42的一侧上。也就是说,第一非磁性部分60附接于第一磁通量传输单元20的上侧。第一非磁性啮合部分65从延伸部63的梢部延伸出,并且定位在第一磁体41的靠近第二磁体42的一侧上(即在间隙空间101纵向上的“另一”侧上)。第一非磁性啮合部分66从延伸部64的梢部延伸出,并且定位在第一磁体41的靠近第二磁体42的一侧上(即在间隙空间101纵向上的“一”侧上)。
第二非磁性部分70沿第二薄板31的板厚度方向仅布置在一侧上,即第一磁通量传输单元20、第一磁体41和第二磁体42的另一侧上。也就是说,第二非磁性部分70附接于第一磁通量传输单元20的下侧。第二非磁性啮合部分75从延伸部73的梢部延伸出,并且定位在第一磁体41的靠近第二磁体42的一侧上(即在间隙空间101纵向上的“另一”侧上)。第二非磁性啮合部分76从延伸部74的梢部延伸出,并且定位在第一磁体41的靠近第二磁体42的一侧上(即在间隙空间101纵向上的“另一”侧上)。
如图13C所示,第一磁通量传输单元20(即第一非磁性部分60)和第二磁通量传输单元30(即第二非磁性部分70)在组装为旋转体12之前的预组装状态下通过第一磁体41和第二磁体42的磁力粘附于(即附接于)第一磁体41和第二磁体42。藉此,第一磁通量传输单元20、第二磁通量传输单元30、第一磁体41和第二磁体42(即磁路组件)合成一体(即互相附接)。
在本实施例中,作为磁路组件的制造方法,首先可层压/堆叠和固定第一薄板21和第一非磁性部分60,随后可层压/堆叠和固定第二薄板31和第二非磁性部分70,并且可通过第一磁体41和第二磁体42的磁力将第一磁通量传输单元20(即第一非磁性部分60)、第二磁通量传输单元30(即第二非磁性部分70)、第一磁体41和第二磁体42合成一体以具有一个主体。
根据上述第四到第六实施例,根据第一非磁性部分60和第二非磁性部分70的一个主体结构/构型,延伸部23、24与延伸部33、34之间间隙空间的尺寸是固定的。因此,必须严格地限定(即设定)第一磁体41和第二磁体42的尺寸(即沿磁化方向的尺寸)以及空气间隙空间的尺寸。
另一方面,在第七实施例中,通过第一磁体41和第二磁体42的磁力将第一磁通量传输单元20(即第一非磁性部分60)、第二磁通量传输单元30(即第二非磁性部分70)、第一磁体41和第二磁体42(即磁路组件)合成一体以具有一个主体。因此,不用必须严格限定第一磁体41和第二磁体42的尺寸(即沿磁化方向的尺寸)以及空气间隙空间的尺寸。
此外,在当前实施例中,通过第一非磁性部分60的延伸部63和64以及第二非磁性部分70的延伸部73和74来调节第一磁体41和第二磁体42沿板厚度方向相对第一磁通量传输单元20和第二磁通量传输单元30的运动。此外,通过第一非磁性部分60的第一非磁性啮合部分65和66以及第二非磁性部分70的第二非磁性啮合部分75和76来调节第一磁体41和第二磁体42沿间隙空间101的纵向相对第一磁通量传输单元20和第二磁通量传输单元30的运动。
(第八实施例)
参照图14A/B/C和图15A/B/C描述本发明第八实施例中的位置传感装置。第八实施例与第七实施例的第一非磁性部分的形状不同。
根据第八实施例,第一非磁性部分60具有第一非磁性啮合部分67和68,而不是具有第一非磁性啮合部分65和66。
第一非磁性啮合部分67从第一非磁性部分60的延伸部63的梢部延伸出并且定位在第一磁体41的远离第二磁体42的一侧上(即间隙空间101沿纵向的“一”侧上)。第一非磁性啮合部分68从第一非磁性部分60的延伸部64延伸出,并且定位在第二磁体42的远离第一磁体41的一侧(即间隙空间101沿纵向的“另一”侧)上。例如可通过用于形成第一非磁性部分60的相同材料的弯曲工艺形成第一非磁性啮合部分67和68。
除了以上提及的部分,本实施例与第七实施例的构型相同。
根据本实施例,通过第一非磁性啮合部分67和68以及第二非磁性啮合部分75和76来可靠地调节第一磁体41和第二磁体42沿间隙空间101的纵向相对第一磁通量传输单元20和第二磁通量传输单元30的运动。
(第九实施例)
参照图16A/B/C和图17A/B/C描述本发明第九实施例中的位置传感装置。第九实施例与第八实施例的第一非磁性部分和第二非磁性部分的形状不同。
根据第九实施例,第一非磁性部分60具有第七实施例所示的第一非磁性啮合部分65和66以及第八实施例所示的第一非磁性啮合部分67和68。第二非磁性部分70不具有第二非磁性啮合部分75和76。
除了以上提及的部分,本实施例与第八实施例的构型相同。
在本实施例中,作为磁路组件的制造方法,可以考虑以下工序。也就是说,(i)第一,第一薄板21和第一非磁性部分60首先被层压/堆叠和固定,并且(ii)随后,第二薄板31和第二非磁性部分70被层压/堆叠和固定,并且(iii)之后,第一磁体41被插入第一非磁性啮合部分65与第一非磁性啮合部分67之间的空间内以便磁体41粘附于延伸部23,并且(iv)随后,第二磁体42被插入第一非磁性啮合部分66与第一非磁性啮合部分68之间的空间内以便磁体42粘附于延伸部24,并且(v)之后使得第一磁体41粘附于延伸部33,并且(vi)随后使得第二磁体42粘附于延伸部34。这样,第一磁通量传输单元20(即第一非磁性部分60)、第二磁通量传输单元30(即第二非磁性部分70)、第一磁体41和第二磁体42被合成一体且组装为具有一个主体。
根据本实施例,通过第一非磁性啮合部分65、66、67和68来可靠地调节第一磁体41和第二磁体42沿间隙空间101的纵向相对第一磁通量传输单元20和第二磁通量传输单元30的运动。
(第十实施例)
参照图18A/B描述本发明第十实施例中的位置传感装置。与第一实施例相比,第十实施例的第一磁通量传输单元和第二磁通量传输单元等的形状不同。
根据第十实施例,第一薄板21的主体部22的弧形不适配(即沿其延伸)第一虚拟圆弧C1(参见图18A)。因此,第一磁通量传输单元20的第一薄板21的靠近第二磁通量传输单元30的两个端部形成为沿自由曲线延伸或沿多个弧的组合延伸。此外,在当前实施例中,主体部22形成为在沿纵向的任何位置处具有相同宽度(即在横向上的尺寸)。
第二薄板31的主体部32的弧形不适配(即沿其延伸)第二虚拟圆弧C2(参见图18A)。因此,第二磁通量传输单元30的第二薄板22的靠近第一磁通量传输单元20的两个端部形成为沿自由曲线延伸或沿多个弧的组合延伸。此外,在当前实施例中,主体部32形成为在沿纵向的任何位置处具有相同宽度(即在横向上的尺寸)。
如图18A所示,在当前实施例中,间隙空间101的宽度(即在横向上的尺寸)被构造为在沿纵向的不同位置处不同。因此,主体部22与磁通量汇集部55之间的间隙和主体部32与磁通量汇集部56之间的间隙在沿间隙空间101的纵向的不同位置处变化。
根据本实施例,如图18B所示,与第一实施例相比,改进了从霍尔集成电路50输出的信号的线性度。
根据本实施例,第一磁通量传输单元20的第一薄板21的靠近第二磁通量传输单元30的两个端部形成为沿自由曲线延伸或沿多个弧的组合延伸。换句话说,第一磁通量传输单元20形成为具有复杂形状。此外,第二磁通量传输单元30的第二薄板31的靠近第一磁通量传输单元20的两个端部形成为沿自由曲线延伸或沿多个弧的组合延伸,换句话说,第二磁通量传输单元30形成为具有复杂形状。但是,通过层压/堆叠第一薄板21和第二薄板31,很容易形成第一磁通量传输单元20和第二磁通量传输单元30。
(第十一实施例)
参照图19A/B/C描述本发明第十一实施例中的位置传感装置。第十一实施例与第一实施例的区别在于第一磁通量传输单元和第二磁通量传输单元形状以及位置传感装置的使用不同。
根据第十一实施例,作为检测目标的可动主体14例如附接于改变车辆齿轮箱的档位(shift position)的手动阀。手动阀沿轴向在直线上线性地运动并且切换齿轮箱的档位。模具部分9固定于靠近但不同于手动阀的独立部件上。也就是说,可动主体14沿直线相对作为基准部件的模具部分9运动。
根据本实施例,位置传感装置检测相对模具部分9沿直线运动的可动主体14的位置。因此,手动阀的位置可以被检测并且齿轮箱的实际档位可以被检测。因此,位置传感装置可用作冲程传感器(strokesensor)(即线性运动传感器)。
如图19A所示,在当前实施例中,第一磁通量传输单元20布置在可动主体14上形成(例如钻孔或镗孔)的矩形孔15内。第一磁通量传输单元20的第一薄板21具有沿可动主体14的运动方向平行于虚线S延伸的主体部22。根据本实施例,在沿纵向(即沿主体14的运动方向)的任何位置处,主体部22被构造为具有相同的宽度(即相同的横向尺寸)。延伸部23从主体部22的一个末端基本上垂直于虚线S延伸出。延伸部24沿与延伸部23相同的方向从主体部22的另一末端延伸出。第一磁通量传输单元20与多个第一薄板21堆叠一样具有纵向的矩形形状。
第二磁通量传输单元30形成于可动主体14的孔15内。第二磁通量传输单元30的第二薄板31具有平行于虚线S延伸的主体部32,类似于主体部22。根据本实施例,在沿纵向的任何位置处,主体部32被构造为具有相同的宽度(即相同的横向尺寸)。延伸部33从主体部32的一个末端基本上垂直于虚线S延伸出并且定位为与延伸部23相对。延伸部34沿与延伸部33相同的方向从主体部32的另一末端延伸出。
如图19A所示,第一磁通量传输单元20和第二磁通量传输单元30被布置在可动主体14的孔15内,因此第一薄板21的主体部22和第二薄板31的主体部32在垂直于虚线S的方向上彼此相对。因此,矩形间隙空间101被限定在多个第一薄板21的主体部22堆叠与多个第二薄板31的主体部32堆叠之间的位置处。也就是说,通过令第二薄板31的板厚度方向与第一薄板21的板厚度方向对齐,第二磁通量传输单元30被布置在可动主体14上以在其自身与第一磁通量传输单元20之间的位置处限定纵向(即矩形)间隙空间101。
除上述部分外,第十一实施例的构型与第一实施例相同。
例如,假如溢出磁通量沿负向流动,即从第二磁通量传输单元30至第一磁通量传输单元20流动,当霍尔集成电路50在间隙空间101内从第一磁体41附近移至第二磁体42附近时,磁通量密度从负值单调递增至正值,这意味着能够由磁通量密度值唯一地确定冲程位置,因此使得霍尔集成电路50能够根据当前的冲程位置输出唯一值。
(第十二实施例)
参照图20A/B/C描述本发明第十二实施例中的位置传感装置。与第十一实施例相比,第十二实施例的第一磁通量传输单元和第二磁通量传输单元等的形状不同。
根据第十二实施例,当第一薄板21的主体部22的纵向位置接近两个纵向末端时,主体部22具有逐渐增加的宽度(即横向尺寸)(参见图20A)。在这种情况下,主体部22与磁通量汇集部55之间的间隙(g)在沿间隙空间101纵向的任何位置处具有相同宽度。
当第二薄板31的主体部32的纵向位置接近两个纵向末端时,主体部32具有逐渐增加的宽度(即横向尺寸)(参见图20A)。在这种情况下,主体部32与磁通量汇集部56之间的间隙在沿间隙空间101纵向的任何位置处具有相同宽度。
根据本实施例,如图20C所示,与第十一实施例相比,改进了磁通量密度的动态范围并且还改进了从霍尔集成电路50输出的信号的线性度。
在本实施例中,第一磁通量传输单元20和第二磁通量传输单元30分别具有复杂形状,即沿纵向逐渐增加的横向宽度。但是,通过层压/堆叠第一薄板21和第二薄板31,很容易形成第一磁通量传输单元20和第二磁通量传输单元30。
(第十三实施例)
参照图21A/B/C描述本发明第十三实施例中的位置传感装置。与第十一实施例相比,第十三实施例的第一磁通量传输单元和第二磁通量传输单元等的形状不同。
根据第十三实施例,当第一薄板21的主体部22的位置从一个纵向末端移位至另一个时,主体部22具有沿纵向逐渐减少的宽度(即横向尺寸)(参见图21A)。在这种情况下,主体部22与磁通量汇集部55之间的间隙(g)在沿间隙空间101纵向的任何位置处具有相同宽度。
此外,当第二薄板31的主体部32的位置从一个纵向末端移位至另一个时,主体部32具有沿纵向逐渐减少的宽度(即横向尺寸)(参见图21A)。在这种情况下,主体部32与磁通量汇集部56之间的间隙在沿间隙空间101纵向的任何位置处具有相同宽度。
根据本实施例,如图21C所示,与第十一实施例相比,“磁通量密度的最小绝对值的位置”(即零密度位置)被设定为从间隙空间101的纵向中心(即从可动主体14的可动范围的中心)至例如接近第二磁体42附近的任何位置。因此,当本实施例的位置传感装置被施加于可动主体14(即手动阀)时,这需要在除了可动范围中心外的其它位置处具有最高位置检测精度,“磁通量密度的最小绝对值的位置”(即零密度位置)可被构造为被置于需要具有最高位置检测精度的位置处。
此外,在本实施例中,第一磁通量传输单元20和第二磁通量传输单元30分别具有复杂形状,即沿主体纵向逐渐减少的横向宽度(即横向尺寸)。但是,通过层压/堆叠第一薄板21和第二薄板31,很容易形成第一磁通量传输单元20和第二磁通量传输单元30。
(其它实施例)
在本发明的其它实施例中,第一薄板和第二薄板可形成为不具有第一凹形区域、第一凸形区域、第二凹形区域和第二凸形区域。在这种情况下,可通过利用例如用于层压/堆叠和固定第一薄板和第二薄板的粘合剂等,可形成第一磁通量传输单元和第二磁通量传输单元。
类似地,第一非磁性部分、第二非磁性部分和中间非磁性部分可形成为不具有凹形区域和凸形区域。
在本发明的其它实施例中,第一啮合部分和第二啮合部分可形成于第一磁通量产生单元和第二磁通量产生单元的一侧或两侧上,并且一侧和另一侧意味着产生单元在间隙空间纵向上的一侧和另一侧。
在本发明的其它实施例中,第一非磁性啮合部分和第二非磁性啮合部分可形成于任何位置处。
在本发明的其它实施例中,中间非磁性啮合部分可形成于相对第一磁通量产生单元在间隙空间纵向上的一侧上的任何位置处以及相对第二磁通量产生单元在间隙空间纵向上的另一侧上的任何位置处。
在本发明的其它实施例中,可同时完成“薄板形成工艺”和“凹凸部形成工艺”。此外,在“薄板形成工艺”之后,可执行“层压工艺”和“凹凸部形成工艺”。
在上述提及的实施例中,作为第一磁通量产生单元的第一磁体和作为第二磁通量产生单元的第二磁体被称为具有相同尺寸等。但是,在本发明的其它实施例中,可将第二磁通量产生单元提供为永磁体,其与第一磁通量产生单元相比具有至少一个不同的特性例如尺寸/体积、种类、材料成分和磁化布置。此外,不管第一和第二磁通量传输单元之间间隙空间的宽度(即横向尺寸)如何,第一/第二磁通量产生单元可具有任意尺寸。此外,布置在第一/第二磁通量传输单元的端部之间位置处的第一/第二磁体的极性可相对如上所述实施例的设定是相反的。
在上述提及的实施例中,第一磁通量传输单元、第二磁通量传输单元、第一磁通量产生单元和第二磁通量产生单元被描述为布置在检测目标上,并且通量密度检测单元被布置在基准部件上。另一方面,在本发明的其它实施例中,第一磁通量传输单元、第二磁通量传输单元、第一磁通量产生单元和第二磁通量产生单元可被布置在基准部件上,并且通量密度检测单元被布置在检测目标上。
在本发明的其它实施例中,电机可具有在将旋转传输至输出轴之前减小转速的减速器。
在本发明的其它实施例中,只要没有结构阻碍因素,每一个上述实施例可被组合。
在本发明的其它实施例中,致动器可被例如用作排气泄压阀(wastegate valve)操作装置,用作可变容量涡轮增压器的可变叶片控制装置(variable vane control device),用作排气节气门或排气开关阀的气门操作装置(valve operation device),或用作可变空气进气机构(variable air-intake mechanism)的气门操作装置的驱动源等。
虽然已经参照附图结合其优选实施例完全描述了本发明,应当注意各种变化和改进对于本领域技术人员是显而易见的,并且这些变化、改进和汇总的方案将被理解为处于所附权利要求限定的本发明的范围内。
Claims (15)
1.用于检测相对基准部件(6,9)运动的检测目标(12,14)的位置的位置传感装置(10),所述位置传感装置包括:
第一磁通量传输单元(20),其具有长条状并且设置在所述基准部件(6,9)或所述检测目标(12,14)的其中之一上,所述第一磁通量传输单元(20)通过在板厚度方向上堆叠多个第一薄板(21)形成,所述多个第一薄板(21)由磁性材料制成;
第二磁通量传输单元(30),其具有长条状并且设置在所述基准部件(6,9)或所述检测目标(12,14)的其中之一上,所述第二磁通量传输单元(30)通过在板厚度方向上堆叠多个第二薄板(31)形成,所述多个第二薄板(31)由磁性材料制成,所述多个第二薄板中每一个的板厚度方向平行于所述多个第一薄板中每一个的板厚度方向,并且在所述第一和第二磁通量传输单元(20,30)之间限定间隙空间(101);
第一磁通量产生单元(41),其布置在所述第一磁通量传输单元(20)的一个末端与所述第二磁通量传输单元(30)的一个末端之间的位置处;
第二磁通量产生单元(42),其布置在所述第一磁通量传输单元(20)的另一个末端与所述第二磁通量传输单元(30)的另一个末端之间的位置处;
通量密度检测单元(50),根据穿过所述通量密度检测单元(50)的磁通量的密度来输出信号,其中
所述通量密度检测单元(50)布置在所述基准部件(6,9)或所述检测目标(12,14)的另一个上,并且沿间隙空间纵向相对所述基准部件(6,9)或所述检测目标(12,14)之一在所述间隙空间(101)内可动。
2.根据权利要求1所述的位置传感装置,还包括:
第一凹形区域(211),其在所述板厚度方向上从所述多个第一薄板(21)中每一个的一个表面凹陷;以及
第一凸形区域(212),其在所述板厚度方向上从所述多个第一薄板(21)中每一个的另一表面突出,且具有与所述第一凹形区域(211)相应的形状和位置,其中,
通过所述多个第一薄板(21)中每一个的所述第一凸形区域(212)与所述第一凹形区域(211)啮合来形成所述第一磁通量传输单元(20)。
3.根据权利要求1或2所述的位置传感装置,还包括:
第二凹形区域(311),其在所述板厚度方向上从所述多个第二薄板(31)中每一个的一个表面凹陷;以及
第二凸形区域(312),其在所述板厚度方向上从所述多个第二薄板(31)中每一个的另一表面突出,且具有与所述第二凹形区域(311)相应的形状和位置,其中,
通过所述多个第二薄板(31)的所述第二凸形区域(312)与所述第二凹形区域(311)啮合来形成所述第二磁通量传输单元(30)。
4.根据权利要求1或2所述的位置传感装置,其中:
其中所述通量密度检测单元(50)在所述间隙空间(101)内相对所述第一磁通量传输单元(20)和所述第二磁通量传输单元(30)运动的可动范围被限定为检测范围(θfs),并且
所述第一凹形区域(211)和所述第一凸形区域(212)布置在所述检测范围(θfs)之外。
5.根据权利要求1或2所述的位置传感装置,其中:
其中所述通量密度检测单元(50)在所述间隙空间(101)内相对所述第一磁通量传输单元(20)和所述第二磁通量传输单元(30)运动的可动范围被限定为检测范围(θfs),并且
所述第二凹形区域(311)和所述第二凸形区域(312)布置在所述检测范围(θfs)之外。
6.根据权利要求1或2所述的位置传感装置,还包括:
所述第一磁通量传输单元(20)的第一啮合部分(25,26),其定位在(i)所述第一或第二磁通量产生单元(41,42)的一侧或另一侧上,或(ii)所述第一或第二磁通量产生单元(41,42)的所述一侧和所述另一侧上,并且从所述多个第一薄板(21)的至少一个延伸以形成所述第一啮合部分(25,26)的梢部,其中
第一啮合部分(25,26)的所述梢部设置在所述间隙空间纵向上的(i)一侧或另一侧上或(ii)所述一侧和所述另一侧上,啮合地保持所述第一或第二磁通量产生单元(41,42),并且调节所述第一或第二磁通量产生单元(41,42)相对所述第一或第二磁通量传输单元(20,30)沿所述间隙空间纵向的运动。
7.根据权利要求1或2所述的位置传感装置,还包括:
所述第二磁通量传输单元(30)的第二啮合部分(35,36),其定位在(i)所述第一或第二磁通量产生单元(41,42)的一侧或另一侧上,或(ii)所述第一或第二磁通量产生单元(41,42)的所述一侧和所述另一侧上,并且从所述多个第二薄板(31)的至少一个延伸以形成所述第二啮合部分(35,36)的梢部,其中
第二啮合部分(35,36)的所述梢部设置在所述间隙空间纵向上的(i)一侧或另一侧上或(ii)一侧和其它侧上,啮合地保持所述第一或第二磁通量产生单元(41,42),并且调节所述第一或第二磁通量产生单元(41,42)相对所述第一或第二磁通量传输单元(20,30)沿所述间隙空间纵向的运动。
8.根据权利要求1或2所述的位置传感装置,还包括:
第一非磁性部分(60),其在所述第一磁通量传输单元(20)的所述板厚度方向上的(i)一侧或另一侧上或(ii)所述一侧和所述另一侧上固定地附接于所述第一磁通量传输单元(20)上,其中
所述第一非磁性部分(60)啮合地保持所述第一和第二磁通量产生单元(41,42)并且调节所述第一和第二磁通量产生单元(41,42)相对所述第一磁通量传输单元(20)沿所述板厚度方向的运动。
9.根据权利要求8所述的位置传感装置,还包括:
第一非磁性啮合部分(65,66,67,68),其定位在所述间隙空间纵向内所述第一非磁性部分(60)的(i)所述一侧或所述另一侧上或(ii)所述一侧和所述另一侧上,其中
所述第一非磁性部分(60)啮合地保持所述第一或第二磁通量产生单元(41,42)并且调节所述第一或第二磁通量产生单元(41,42)相对所述第一磁通量传输单元(20)沿所述间隙空间纵向的运动。
10.根据权利要求8所述的位置传感装置,还包括:
第二非磁性部分(70),其具有与所述第一非磁性部分(60)成一体的主体或与所述第一非磁性部分(60)独立的主体,并且在所述第二磁通量传输单元(30)的所述板厚度方向上的(i)一侧或另一侧上或(ii)所述一侧和所述另一侧上固定地附接于所述第二磁通量传输单元(30)上,其中
所述第二非磁性部分(70)啮合地保持所述第一和第二磁通量产生单元(41,42)并且调节所述第一和第二磁通量产生单元(41,42)相对所述第二磁通量传输单元(30)沿所述板厚度方向的运动。
11.根据权利要求8所述的位置传感装置,还包括:
第二非磁性啮合部分(75,76),其定位在所述第一或第二磁通量产生单元(41,42)的所述间隙空间纵向内所述第二非磁性部分(70)的(i)所述一侧或所述另一侧上或(ii)所述一侧和所述另一侧上,其中
所述第二非磁性部分(70)啮合地保持所述第一或第二磁通量产生单元(41,42)并且调节所述第一或第二磁通量产生单元(41,42)相对所述第二磁通量传输单元(30)沿所述间隙空间纵向的运动。
12.根据权利要求1或2所述的位置传感装置,还包括:
板状的具有中间非磁性啮合部分(87,88)的中间非磁性部分(80),其布置在所述多个第一薄板中的两个之间或所述多个第二薄板中的两个之间,并且定位在所述间隙空间纵向内所述第一或第二磁通量产生单元(41,42)的(i)一侧或另一侧上或(ii)所述一侧和另一侧上,其中
所述中间非磁性部分(80)啮合地保持所述第一或第二磁通量产生单元(41,42)并且调节所述第一或第二磁通量产生单元(41,42)相对所述第一和第二磁通量传输单元(20,30)沿所述间隙空间纵向的运动。
13.根据权利要求1或2所述的位置传感装置,其中:
所述第一磁通量传输单元(20)的所述多个第一薄板(21)在靠近所述第二磁通量传输单元(30)的端部上具有自由曲线形状或多个弧组合形状,并且.
所述第二磁通量传输单元(30)的所述多个第二薄板(31)在靠近所述第一磁通量传输单元(20)的端部上具有自由曲线形状或多个弧组合形状。
14.根据权利要求1或2所述的位置传感装置,其中:
所述间隙空间(101)具有沿所述间隙空间纵向变化的宽度。
15.根据权利要求1或2所述的位置传感装置,其中:
所述第一磁通量传输单元(20)的所述多个第一薄板(21)具有沿所述间隙空间纵向变化的宽度,并且
所述第二磁通量传输单元(30)的所述多个第二薄板(31)具有沿所述间隙空间纵向变化的宽度。
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