CN104634240A - 磁性角度检测器 - Google Patents

Abstract

磁性角度检测器(10)包括在外周面上以规定的间距形成有多个凹凸部(21a)的被检测体(20a)以及被配置成面对被检测体的外周面的检测体(30a)，上述检测体是多面体，在该多面体中的一个平面上配置有与不同的被检测体相匹配的至少两个磁检测部(34a、34b)，上述至少两个磁检测部被配置成相对于上述检测体的任意的轴线而旋转对称。

Description

磁性角度检测器

技术领域

本发明涉及一种通过磁通密度的变化来检测被检测体的旋转角度的磁性角度检测器。

背景技术

以往，为了测量电动机的输出轴的角度而使用磁性角度检测器。例如日本特开平08-122011号公报中公开了一种在环型的磁性体的周面上配置有检测元件的检测器。

图11A是表示某时刻的磁性角度检测器及其输出的图。如图11A所示，磁性角度检测器100包括被配置成能够绕旋转轴O(未图示)旋转的齿轮形状的被检测体200。在被检测体200的周面上以规定的间距形成有多个凹凸部。而且，在内部包含磁体390和磁检测部340的检测体300被配置成面对被检测体200的周面。

并且，如图11A所示，磁检测部340包括两个磁检测元件310、320。这两个磁检测元件310、320被定位于磁体390与被检测体200之间。而且，对两个磁检测元件310、320施加电压Vcc。

图11B是从图11A起规定时间后的与图11A同样的图，图11C是从图11B起规定时间后的与图11A同样的图。根据图11A～图11C可知，由于在被检测体200的周面上形成有多个凹凸部，因此当被检测体200绕旋转轴O(未图示)旋转时，磁体390与被检测体200之间的磁通密度发生变化。磁检测元件310、320将这种磁通密度的变化作为输出信号来输出，由此，磁性角度检测器100能够检测被检测体200的旋转角度位置。

在此，磁检测部340的磁检测元件310、320构成为与被检测体200的特定间距的多个凹凸部相匹配。换言之，磁检测部340对于具备间距的尺寸不同的多个凹凸部的其它被检测体是无法使用的。

因此，在要求使用其它被检测体的情况下，需要准备搭载有与其它被检测体的间距相匹配的磁检测元件的其它检测体。也就是说，需要与被检测体的多个凹凸部的间距的种类相应地制作和准备与这种间距相匹配的检测体。在这种情况下，使制造工时增加，而且部件管理也变得复杂。

本发明是鉴于这种情况而完成的，其目的在于提供一种具备即使在被检测体的凹凸部的间距不同的情况下也能够使用的检测体的磁性角度检测器。

发明内容

为了达到前述的目的，根据第一方式，提供一种磁性角度检测器，该磁性角度检测器具备：被检测体，其在该被检测体的外周面上以规定的间距形成有多个凹凸部；以及检测体，其被配置成面对上述被检测体的外周面，其中，上述检测体是多面体，在该多面体中的一个平面上配置有与不同的被检测体相匹配的至少两个磁检测部，上述至少两个磁检测部被配置成相对于上述检测体的任意的轴线而旋转对称。

根据第二发明，在第一发明中，在上述检测体的侧面上形成有孔或突起，在设置上述检测体的设置场所形成有与上述孔或突起对应的突起或孔。

根据第三方式，提供一种磁性角度检测器，该磁性角度检测器具备：被检测体，其在该被检测体的外周面上以规定的间距形成有多个凹凸部；以及检测体，其被配置成面对上述被检测体的外周面，其中，上述检测体是多面体，在该多面体中的一个平面上配置有与不同的被检测体相匹配的至少两个磁检测部，上述至少两个磁检测部分别被配置于从上述平面的与该至少两个磁检测部分别对应的缘部等距离的位置。

根据第四发明，在第三发明中，在上述检测体的侧面上形成有孔或突起，在设置上述检测体的设置场所形成有与上述孔或突起对应的突起或孔。

本发明的这些目的、特征及优点以及其它目的、特征及优点通过参照附图所示的本发明的典型的实施方式的详细说明会变得更明确。

附图说明

图1是基于本发明的磁性角度检测器的立体图。

图2是本发明的第一实施方式中的检测体的放大图。

图3A是表示第一实施方式中的磁性角度检测器的第一应用例的局部放大图。

图3B是表示第一实施方式中的磁性角度检测器的第二应用例的局部放大图。

图4A是表示第一实施方式中的磁性角度检测器的第三应用例的局部放大图。

图4B是表示第一实施方式中的磁性角度检测器的第四应用例的局部放大图。

图5A是第一实施方式中的其它检测体的放大图。

图5B是第一实施方式中的又一检测体的放大图。

图5C是第一实施方式中的另一检测体的放大图。

图6是本发明的第二实施方式中的检测体的放大图。

图7A是表示第二实施方式中的磁性角度检测器的第一应用例的局部放大图。

图7B是表示第二实施方式中的磁性角度检测器的第二应用例的局部放大图。

图8A是第二实施方式中的其它检测体的放大图。

图8B是第二实施方式中的又一检测体的放大图。

图8C是第二实施方式中的另一检测体的放大图。

图9A是本发明中的某检测体和设置面的立体图。

图9B是本发明中的某检测体和设置面的其它立体图。

图10A是图9A的变形例。

图10B是图9B的变形例。

图11A是表示某时刻的磁性角度检测器及其输出的图。

图11B是从图11A起规定时间后的与图11A同样的图。

图11C是从图11B起规定时间后的与图11A同样的图。

具体实施方式

下面，参照附图来说明本发明的实施方式。在下面的附图中，对同样的构件标注了同样的参照标记。为了易于理解，这些附图中适当变更了比例尺。

图1是基于本发明的磁性角度检测器的立体图。如图1所示，磁性角度检测器10包括被配置成能够绕旋转轴O旋转的齿轮形状的被检测体20。在被检测体20a的周面上，以规定的第一间距形成有多个凹凸部21。而且，在内部包含磁体39和第一磁检测部34a及第二磁检测部34b的检测体30a被配置成面对被检测体20的周面。如前所述，设第一磁检测部34a和第二磁检测部34b分别包括两个磁检测元件。此外，后述的其它磁检测部34c～34e也为同样的结构。

如图1所示，第一磁检测部34a和第二磁检测部34b沿与旋转轴O平行的方向隔开规定的间隙地并排设置。另外，磁体39被配置成与第一磁检测部34a和第二磁检测部34b邻接。而且，优选的是，磁体39的尺寸为包括多个磁检测部34a、34b和多个磁检测部之间的间隙在内的区域以上。

并且，在图1中，以只有一方的磁检测部34a定位于磁体39与被检测体20之间的方式配置有检测体30a。换言之，被检测体20的周面被配置于与磁检测部34a对应的高度。而且，被检测体20的周面未被配置于与另一方的磁检测部34b对应的高度。

在被检测体20a的周面上形成有多个凹凸部21，因此当被检测体20绕旋转轴O旋转时，磁体39与被检测体20a之间的磁通密度发生变化。磁检测部34a内的磁检测元件(未图示)将这种磁通密度的变化作为输出信号来输出，由此，磁性角度检测器10能够检测被检测体20的旋转角度位置。

图2是本发明的第一实施方式中的检测体的放大图。图1和图2所示的检测体30a是四棱柱，其端面大致为正方形或矩形。而且，在检测体30a的一方的端面上配置有第一磁检测部34a和第二磁检测部34b。关于这一点，既可以将第一磁检测部34a和第二磁检测部34b配置于端面的表面本身，而且也可以将第一磁检测部34a和第二磁检测部34b嵌入端面的内部。另外，第一磁检测部34a和第二磁检测部34b被配置成相对于检测体30a的某轴线、例如旋转中心P而旋转对称。在图2中，第一磁检测部34a和第二磁检测部34b被配置成相互对置。然而，第一磁检测部34a和第二磁检测部34b也可以不相互对置。

图3A是表示第一实施方式中的磁性角度检测器的第一应用例的局部放大图。如图3A所示，在第一应用例中，检测以第一间距形成有多个凹凸部21a的被检测体20a的旋转角度。检测体30a以仅使第一磁检测部34a面对被检测体20a的周面的方式配置于机壳等设置场所H。

在此，设第一磁检测部34a内的两个磁检测元件(未图示)构成为与被检测体20a的第一间距相匹配。因此，第一磁检测部34a能够适当地掌握被检测体20a绕旋转轴O旋转时的磁通密度的变化，从而如前所述那样能够检测被检测体20a的旋转角度。此外，在第一应用例中，第二磁检测部34b位于被检测体20a的上方，第二磁检测部34b无助于被检测体20a的旋转角度的检测。

而且，在第二应用例中，检测与被检测体20a不同的被检测体20b的旋转角度。在这种情况下，取下被检测体20a，将被检测体20b配置于旋转轴。

图3B是表示第一实施方式中的磁性角度检测器的第二应用例的局部放大图。如图3B所示，被检测体20b的多个凹凸部21b以比被检测体20a的第一间距小的规定的第二间距进行配置。而且，在第二应用例中，使检测体30a绕旋转中心P旋转180°，由此，检测体30a以相对于第一应用例而言上下相反的方式配置于设置场所H。其结果，只有第二磁检测部34b面对被检测体20b的周面。

在此，设第二磁检测部34b内的两个磁检测元件(未图示)构成为与被检测体20b的第二间距相匹配。因此，第二磁检测部34b能够适当地掌握被检测体20b绕旋转轴O旋转时的磁通密度的变化，从而如前所述那样能够检测被检测体20b的旋转角度。此外，在第二应用例中，第一磁检测部34a位于被检测体20b的上方，第一磁检测部34a无助于被检测体20b的旋转角度的检测。

另外，图4A和图4B是分别表示第一实施方式中的磁性角度检测器的第三应用例和第四应用例的局部放大图。在图4A所示的被检测体20c中，用于检测旋转角度的下方部分25与用于检测被检测体20c旋转一周的上方部分26被一体化。

下方部分25与图3A所示的被检测体20a为同样的结构，在其周面上以第一间距形成有多个凹凸部21a。另外，根据图4A可知，在上方部分26上设置有向半径方向外侧突出的单个突起22c。在第三应用例中，以使检测体30a的第一磁检测部34a面对下方部分25的周面、并且检测体30a的第二磁检测部34b面对上方部分26的周面的方式将检测体30a配置于设置场所H。

第一磁检测部34a内的两个磁检测元件(未图示)构成为与多个凹凸部21a的第一间距相匹配。因而，在被检测体20c旋转时，第一磁检测部34a如前所述那样检测被检测体20c的旋转角度。另外，第二磁检测部34b通过突起22c来检测被检测体20c旋转一周。第二磁检测部34b虽然构成为与第二间距相匹配，但是用于检测单个突起22c。

图4B是表示第一实施方式中的磁性角度检测器的第四应用例的局部放大图。在检测与被检测体20c不同的被检测体20d的旋转角度的情况下，取下被检测体20c，将被检测体20d配置于旋转轴。如图4B所示，在被检测体20d中，用于检测旋转角度的下方部分25与用于检测被检测体20d旋转一周的上方部分26被一体化。

下方部分25与图3B所示的被检测体20b为同样的结构，在其周面上以第二间距形成有多个凹凸部21b。另外，根据图4B可知，在上方部分26上设置有向半径方向外侧突出的单个突起22d。如图4B所示，在第四应用例中，以使检测体30a的第二磁检测部34b面对下方部分25的周面、并且检测体30a的第一磁检测部34a面对上方部分26的周面的方式将检测体30a配置于设置场所H。换言之，只要在从图4A所示的状态将被检测体20c更换为被检测体20d之后，使检测体30a绕旋转中心P旋转适当的角度、例如180°即可。

第二磁检测部34b内的两个磁检测元件(未图示)构成为与多个凹凸部21b的第二间距相匹配。因而，在被检测体20d旋转时，第二磁检测部34b如前所述那样检测被检测体20d的旋转角度。另外，第一磁检测部34a通过突起22d来检测被检测体20d旋转一周。第一磁检测部34a虽然构成为与第一间距相匹配，但是也能够检测单个突起22d。

这样，在本发明的第一实施方式中，通过使检测体30a绕旋转中心P旋转，能够采用与要检测的被检测体20a的多个凹凸部的间距相匹配的磁检测部34a、34b。因此，即使在检测多个凹凸部的间距不同的被检测体20b的旋转角度的情况下，也能够使用同一检测体30a。因而，即使在被检测体20b的多个凹凸部的间距不同的情况下，也无需准备具备其它磁检测部34b的其它检测体。因此，能够削减制造工时，并且还能够使部件管理简单化。另外，即使在使检测体30a绕旋转中心P旋转的情况下，被检测体20a、20b与检测体30a的平面之间的位置关系也是相等的。因此，也无需变更检测体30a在设置场所H的安装位置。

图5A是第一实施方式中的其它检测体的放大图。其它检测体30b是能够绕旋转中心P旋转的三棱柱的形态。检测体30b的端面大致为正三角形。根据图5A可知，在其它检测体30b的一方的端面上配置有第一磁检测部34a、第二磁检测部34b以及第三磁检测部34c。这些第一磁检测部34a、第二磁检测部34b以及第三磁检测部34c被配置成相对于检测体30b的某轴线、例如旋转中心P而旋转对称。

同样地，图5B中示出了能够绕旋转中心P旋转的四棱柱的形态的又一其它检测体30c。检测体30c的端面大致为正方形或矩形。根据图5B可知，在检测体30c的一方的端面上配置有相对于旋转中心P而旋转对称的第一磁检测部34a、第二磁检测部34b、第三磁检测部334c以及第四磁检测部34d。

同样地，图5C中示出了能够绕旋转中心P旋转的五棱柱的形态的另一检测体30d。检测体30d的端面大致为正五边形。根据图5C可知，在检测体30d的一方的端面上配置有相对于旋转中心P而旋转对称的第一磁检测部34a、第二磁检测部34b、第三磁检测部34c、第四磁检测部34d以及第五磁检测部34e。

将这些检测体30b～30d代替检测体30a而配置在设置场所H上。然后，在检测具备不同尺寸的间距的被检测体的旋转角度的情况下，将检测体30b～30d以与被检测体的间距相应的磁检测部被使用的朝向配置在设置场所H上。因而，能够适当地检测被检测体的旋转角度。并且，与检测体30a的情况相比，检测体30b～30d能够支持更多的具有不同间距的凹凸部的被检测体。当然，本发明的范围包含能够绕旋转中心P旋转的多棱柱或多边形的形态的其它检测体，这是显然的。

图6是本发明的第二实施方式中的检测体的放大图。图6所示的检测体30e是四棱柱，其端面为长方形。在检测体30e的一方的端面上配置有第一磁检测部34a、第二磁检测部34b、第三磁检测部34c以及第四磁检测部34d。根据图6可知，第一磁检测部34a和第三磁检测部34c配置于端面的长边侧，第二磁检测部34b和第四磁检测部34d配置于端面的短边侧。

另外，这些磁检测部34a、34b、34c、34d被配置成与检测体30e的端面的各缘部邻接。而且，根据图6可知，各个磁检测部34a～34d与分别对应于这些磁检测部的缘部之间的距离为规定距离a。另外，这些磁检测部34a～34d被定位成与对应的长边或短边的中心相对应。

图7A是表示第二实施方式中的磁性角度检测器的第一应用例的局部放大图。如图7A所示，在第一应用例中，检测以第一间距形成有多个凹凸部21a的被检测体20a的旋转角度。而且，检测体30e以仅使第一磁检测部34a面对被检测体20a的周面的方式配置于设置场所H。换言之，以使与第一磁检测部34a对应的检测体30e的端面的缘部为下方的方式将检测体30a配置在设置场所H上。

因此，第一磁检测部34a能够适当地掌握被检测体20a绕旋转轴O旋转时的磁通密度的变化，从而如前所述那样能够检测被检测体20a的旋转角度。此外，在第一应用例中，第三磁检测部34c位于被检测体20a的上方，第三磁检测部34c无助于被检测体20a的旋转角度的检测。第二磁检测部34b和第四磁检测部34d也位于比被检测体20a稍上方的位置，因此同样无助于被检测体20a的旋转角度的检测。

然后，在第二应用例中，检测与被检测体20a不同的被检测体20b的旋转角度。在这种情况下，取下被检测体20a，将被检测体20b配置于旋转轴。

图7B是表示第二实施方式中的磁性角度检测器的第二应用例的局部放大图。如图7B所示，被检测体20b的多个凹凸部21b以比被检测体20a的第一间距小的第二间距进行配置。而且，在第二应用例中，使检测体30e从图6的状态沿逆时针旋转90°。其结果，检测体30e以相对于第一应用例而言上下相反的方式配置于设置场所H。换言之，以使与第二磁检测部34b对应的检测体30e的端面的缘部为下方的方式将检测体30e配置在设置场所H上。其结果，只有第二磁检测部34b面对被检测体20b的周面。

因此，第二磁检测部34b能够适当地掌握被检测体20b绕旋转轴O旋转时的磁通密度的变化，从而如前所述那样能够检测被检测体20b的旋转角度。此外，在第二应用例中，第四磁检测部34d位于被检测体20b的上方，第四磁检测部34d无助于被检测体20b的旋转角度的检测。第一磁检测部34a和第三磁检测部34c也位于比被检测体20b稍上方的位置，因此同样无助于被检测体20b的旋转角度的检测。

这样，在本发明的第二实施方式中，通过使检测体30e的特定的缘部与设置场所H邻接地朝向下方，能够采用与要检测的被检测体的多个凹凸部的间距相匹配的磁检测部34a、34b。因此，即使在检测多个凹凸部的间距不同的被检测体20b的旋转角度的情况下，也能够使用同一检测体30e。因而，即使在被检测体的多个凹凸部不同的情况下，也无需准备具备其它磁检测部的检测体。因此，能够削减制造工时，并且还能够使部件管理简单化。另外，即使在使检测体30e的特定的缘部与设置场所H邻接地朝向下方的情况下，被检测体20a、20b与检测体30e的端面之间的位置关系也是相等的。因此，也无需变更检测体30e的安装位置。

图8A是第二实施方式中的其它检测体的放大图。其它检测体30f是四棱柱的形态。检测体30f的端面为四边形，也可以大致为正方形。根据图8A可知，在其它检测体30f的一方的端面上配置有第一磁检测部34a和第二磁检测部34b。与前述同样地，各个磁检测部34a、34b与分别对应于这些磁检测部的检测体30f的端面的缘部之间的距离为规定距离a。

同样地，图8B中示出三棱柱的形态的又一检测体30g。检测体30g的端面为三角形，也可以大致为正三角形。根据图8B可知，在检测体30g的一方的端面上配置有第一磁检测部34a、第二磁检测部34b以及第三磁检测部34c。与前述同样地，各个磁检测部34a、34b、34c与分别对应于这些磁检测部的检测体30g的端面的缘部之间的距离为规定距离a。

同样地，图8C中示出了五棱柱的形态的另一检测体30h。检测体30h的端面为五边形，也可以大致为正五边形。根据图8C可知，在检测体30h的一方的端面上配置有第一磁检测部34a、第二磁检测部34b、第三磁检测部34c、第四磁检测部34d以及第五的磁检测部34e。与前述同样地，各个磁检测部34a、34b、34c、34d、34e与分别对应于这些磁检测部的检测体30h的端面的缘部之间的距离为规定距离a。

将这些检测体30f～30h代替检测体30e而配置在设置场所H上。然后，在检测具备不同尺寸的间距的被检测体20的旋转角度的情况下，将检测体30f～30h以与被检测体的间距相应的磁检测部被使用的朝向配置在设置场所H上。因而，能够适当地检测被检测体的旋转角度。并且，与检测体30e的情况相比，检测体30g～30h能够支持更多的具有不同间距的凹凸部的被检测体。当然，本发明的范围包含多棱柱或多面体的形态的其它检测体，这是显然的。

并且，图9A和图9B是本发明中的某检测体和设置面的立体图。在图9A等中，作为例子示出了将检测体30a配置于设置场所H的状态。此外，设图9A等的设置场所H处示出的虚线表示应该配置检测体30a的规定场所。

如图9A所示，在检测体30a的与磁检测部34a邻接的一个侧面上形成有孔35。该孔35形成于检测体30a的一个侧面的一个角部。而且，在设置场所H处设置有与孔35对应的突起36。

当使检测体30a的孔35与突起36卡合时，检测体30a的磁检测部34a面对被检测体20a(图9A中未示出)的周面。利用孔35和突起36将检测体30a正确地定位，因此能够正确地检测被检测体20a的旋转角度。

另外，在检测其它被检测体20b的旋转角度的情况下，取下检测体30a来将其移动到其它设置场所H’。如图9B所示，在检测体30a的与磁检测部34b邻接的其它侧面上形成有孔35’。该孔35’形成于检测体30a的其它侧面的一个角部。而且，在设置场所H’处设置有与孔35’对应的突起36’。

同样地，当使检测体30a的孔35’与突起36’卡合时，检测体30a的磁检测部34b面对被检测体20b(图9B中未示出)的周面。利用孔35’和突起36’将检测体30a正确地定位，因此能够正确地检测被检测体20b的旋转角度。因此，可知这些孔35、35’和突起36、36’起到将检测体30a以适当的朝向配置于适当的场所的作用。

图10A和图10B分别是图9A和图9B的变形例。在图10A和图10B中，突起36、36’设置于检测体30a，孔35、35’形成于设置场所H。在这种情况下，也能够得到与前述同样的效果，这是本领域技术人员所清楚的。

发明的效果

在第一发明中，通过使检测体绕轴线旋转，能够采用与要检测的被检测体的多个凹凸部的间距相匹配的磁检测部。因此，即使在检测多个凹凸部的间距不同的被检测体的旋转角度的情况下，也能够使用同一检测体。因而，即使在被检测体的多个凹凸部的间距不同的情况下，也无需准备具备其它磁检测部的检测体。因此，能够削减制造工时，并且还能够使部件管理简单化。另外，即使在使检测体绕轴线旋转的情况下，被检测体与检测体的平面之间的位置关系也是相等的。因此，也无需变更检测体的安装位置。

在第二发明中，在将检测体安装于设置场所、例如机壳时，能够将检测体以适当的朝向配置于适当的场所。

在第三发明中，通过使检测体的特定的缘部与设置场所邻接地朝向下方，能够采用与要检测的被检测体的多个凹凸部的间距相匹配的磁检测部。因此，即使在检测多个凹凸部的间距不同的被检测体的旋转角度的情况下，也能够使用同一检测体。因而，无需与被检测体的多个凹凸部的不同间距相应地准备具备其它磁检测部的检测体。因此，能够削减制造工时，并且还能够使部件管理简单化。另外，即使在使检测体的特定的缘部与设置场所邻接地朝向下方的情况下，被检测体与检测体的平面之间的位置关系也是相等的。因此，也无需变更检测体的安装位置。

在第四发明中，在将检测体安装于设置场所、例如机壳时，能够将检测体以适当的朝向配置于适当的场所。

使用典型的实施方式对本发明进行了说明，但是如果是本领域技术人员，则应该能够理解能够不脱离本发明的范围地进行前述的变更和各种其它变更、省略、追加。

Claims (4)

1.一种磁性角度检测器，其特征在于，具备：

被检测体(20a)，在该被检测体(20a)的外周面上以规定的间距形成有多个凹凸部(21a)；以及

检测体(30a)，其被配置成面对上述被检测体的外周面，

其中，上述检测体是多面体，在该多面体中的一个平面上配置有与不同的被检测体相匹配的至少两个磁检测部(34a、34b)，

上述至少两个磁检测部被配置成相对于上述检测体的任意的轴线而旋转对称。

2.根据权利要求1所述的磁性角度检测器，其特征在于，

在上述检测体的侧面上形成有孔(35)或突起(36)，在设置上述检测体的设置场所形成有与上述孔或突起对应的突起或孔。

3.一种磁性角度检测器，其特征在于，具备：

被检测体(20a)，在该被检测体(20a)的外周面上以规定的间距形成有多个凹凸部(21a)；以及

检测体(30e)，其被配置成面对上述被检测体的外周面，

其中，上述检测体是多面体，在该多面体中的一个平面上配置有与不同的被检测体相匹配的至少两个磁检测部(34a～34d)，

上述至少两个磁检测部分别被配置于从上述平面的与该至少两个磁检测部分别对应的缘部等距离的位置。

4.根据权利要求3所述的磁性角度检测器，其特征在于，

在上述检测体的侧面上形成有孔(35)或突起(36)，在设置上述检测体的设置场所形成有与上述孔或突起对应的突起或孔。