CN110345856B - 旋转螺线管的切换点检测方法以及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供旋转螺线管的切换点检测方法以及装置，能够准确地检测磁铁转子部的切换点从而实现响应性的提高、处理的高速化，并且减少霍尔元件的安装位置的偏差提高安装质量，同时提高通用性和发展性。在利用输出(Vo)对应于磁铁部(3)的移位而发生变化的霍尔元件(8)检测磁铁转子部(2)的切换点(Xcp……)时，选定特定位置(Xs)，将霍尔元件(8)安装于与该特定位置(Xs)对应的壳体部(5)的内表面(5i)，来检测切换点(Xcp、Xcn)，该特定位置(Xs)使磁铁转子部(2)沿正向(Fp)和反向(Fn)移位时所检测出的两个切换点(Xcp、Xcn)位于转动范围(Zr)的中央位置(0°)的两侧并且各切换点(Xcp、Xcn)之间的间隔(Lg)相对地变小。

Description

旋转螺线管的切换点检测方法以及装置

技术领域

本发明涉及由输出对应于磁铁部的移位而发生变化的霍尔元件检测磁铁转子部的切换点的旋转螺线管的切换点检测方法以及装置。

背景技术

以往，已知的旋转螺线管具有：磁铁转子部，其将磁铁部固定于轴；壳体，其将轴支承成能够在规定的转动范围内移位；以及定子部，其安装在该壳体的内部，利用通过线圈的通电控制而产生的磁极使磁铁转子部沿转动范围的正向或反向移位。并且，还公知有使得由附设在旋转螺线管上的规定的位置检测装置检测磁铁转子部的转动位置(转动角度)并控制该磁铁转子部的转动移位等的旋转螺线管，这样的位置检测装置被专利文献1公开。

该文献1公开的旋转螺线管的位置检测装置的目的在于削减成本、配置空间和组装工时，具体而言，在磁路部件上卷绕线圈，该线圈的两端的各磁极夹着转子对置，并且，转子的磁铁被固定安装在磁性部件上而形成，被支承成旋转自如，并与被驱动轴连结。此外，构成为在各磁极间的气隙处配置有霍尔元件以检测磁场的强弱，根据该霍尔元件的电动势和线圈中流过的电流计算转子的转动角。

专利文献1：日本特开平8-275460号公报

发明内容

但是，上述的现有的旋转螺线管的位置检测装置存在如下的问题。

第一，由于基于根据线圈中流过的电流和霍尔元件的电动势计算转动角的所谓间接检测方法，所以难以获得准确的转动角。并且，通过将霍尔元件收纳于在磁路部件的磁极之间所形成的气隙中而进行组装，所以组装位置容易产生偏差。因此，难以用于或者无法用于无偏差地准确地检测特定的转动位置(转动角度)的目的用途(旋转螺线管)。

第二，由于以将霍尔元件配设于气隙中的安装构造为前提，所以使用存在气隙的磁路部件的构造为必须的条件。因此，难以应用于具有除此以外的构造的旋转螺线管。其结果，限于能够附设位置检测装置的特定的旋转螺线管的类型等，用途被限定，通用性和发展性存在困难。

本发明的目的在于提供解决了这样的背景技术中存在的问题的旋转螺线管的切换点检测方法以及装置。

为了解决上述问题，在本发明的旋转螺线管M的切换点检测方法中，利用输出Vo对应于磁铁部3的移位而发生变化的霍尔元件8检测旋转螺线管M中的磁铁转子部2的切换点Xcp……，该旋转螺线管M具有：磁铁转子部2，其将在移位方向Fm上配置有N极和S极的磁铁部3固定于轴4；壳体部5，其将轴4支承成能够在规定的转动范围Zr内移位；以及定子部6，其安装于该壳体部5的内部，利用通过线圈7的通电控制而产生的磁极使磁铁转子部2沿转动范围Zr的正向Fp或反向Fn移位，其特征在于，在利用所述霍尔元件8检测所述旋转螺线管M中的磁铁转子部2的切换点Xcp……时，选定特定位置Xs，将霍尔元件8安装于与该特定位置Xs对应的壳体部5的内表面5i，来检测切换点Xcp、Xcn，所述特定位置Xs使磁铁转子部2沿正向Fp和反向Fn移位时所检测出的两个切换点Xcp、Xcn位于转动范围Zr的中央位置0°的两侧并且各切换点Xcp、Xcn之间的间隔Lg相对地变小。

此外，为了解决上述问题，本发明的旋转螺线管M的切换点检测装置1利用输出Vo对应于磁铁部3的移位而发生变化的霍尔元件8检测旋转螺线管M中的磁铁转子部2的切换点Xcp……，该旋转螺线管M具有：磁铁转子部2，其将在移位方向Fm上配置有N极和S极的磁铁部3固定于轴4；壳体部5，其将轴4支承成能够在规定的转动范围Zr内移位；以及定子部6，其安装于该壳体部5的内部，利用通过线圈7的通电控制而产生的磁极使磁铁转子部2沿转动范围Zr的正向Fp或反向Fn移位，其特征在于，在构成所述切换点检测装置时，将霍尔元件8安装于与特定位置Xs对应的壳体部5的内表面5i，所述特定位置Xs使磁铁转子部2沿正向Fp和反向Fn移位时所检测出的两个切换点Xcp、Xcn位于转动范围Zr的中央位置0°的两侧并且各切换点Xcp、Xcn之间的间隔Lg相对地变小。

另一方面，本发明根据优选方式，切换点Xcp、Xcn能够使用从霍尔元件8的二值化的输出Vo中的一个输出值H(L)切换到另一个输出值L(H)的定时。此外，特定位置Xs可以包含相对于磁铁部3的移位方向Fm的相对位置P和与磁铁部3的对置间隔G。并且，能够将霍尔元件8表面安装于布线基板11，并将该布线基板11安装于壳体部5的内表面5i，并且，能够在布线基板11与壳体部5的内表面5i之间设置基准定位部12，该基准定位部12将布线基板11定位于壳体部5的内表面5i的基准位置Xm并安装。此外，能够在布线基板11与壳体部5的内表面5i之间介于着间隔调整用分隔件13。另一方面，能够在磁铁转子部2上设置模制部14，并且，能够在定子部6上设置单个的线圈7以及磁轭15，该模制部14的与三角形中的一个角部对应的位置固定于轴4，并且将磁铁部3固定于与作为自由端的剩余的两个角部对应的位置，该线圈7固定于壳体部5并且一个端面7s与磁铁部3面对，该磁轭15形成由该线圈7产生的磁场的磁路。

根据这样的本发明的旋转螺线管的切换点检测方法以及装置1，可以起到下述这样的显著的效果。

(1)构成切换点检测装置1的霍尔元件8预先选定(设定)作为最佳的安装位置的特定位置Xs后安装在壳体部5的内表面5i上，因此，能够准确地检测磁铁转子部2的切换点Xcp、Xcn，并且能够容易且可靠地减少安装位置的偏差，因此，还能够提高霍尔元件8的安装质量。其结果，有助于提高使用旋转螺线管M的各种设备中的响应性、处理的高速化等，提高各种设备的处理能力。

(2)基本上，能够在壳体部5的内表面5i的任意位置处利用该内表面5i来安装霍尔元件8，因此，在附设切换点检测装置1时，能够不被磁电路的结构或布局等特定的构造左右而设置于各种磁电路。因此，能够应用于各种旋转螺线管等，能够扩大用途，通用性和发展性优异。

(3)根据优选方式，如果对切换点Xcp、Xcn使用从霍尔元件8的二值化的输出Vo中的一个输出值H(L)切换到另一个输出值L(H)的定时，则仅利用二值化输出(锁存型)的霍尔元件8即可，即，无需另外的处理电路等，因此，能够容易地将切换点检测装置1收纳于壳体部5的内部等，容易实施，并且有助于整体的小型化和低成本化。

(4)根据优选方式，如果特定位置Xs中包含相对于磁铁部3的移位方向Fm的相对位置P和与磁铁部3的对置间隔G，则能够实现针对霍尔元件8的所谓立体位置选定(位置设定)，因此，能够进行针对特定位置Xs的更优选的位置选定。

(5)根据优选方式，如果将霍尔元件8表面安装于布线基板11，并将该布线基板11安装于壳体部5的内表面5i，则能够在布线基板11的一定范围内调整霍尔元件的8的焊接位置，因此，能够容易地进行霍尔元件8对特定位置Xs的定位，并且，同时还能够确保容易组装。

(6)根据优选方式，如果在布线基板11与壳体部5的内表面5i之间设置基准定位部12，该基准定位部12将布线基板11定位于壳体部5的内表面5i的基准位置Xm并安装，则能够可靠地进行布线基板11与壳体部5之间的定位，因此，能够实现霍尔元件8相对于壳体部5的可靠定位，能够有助于与特定位置Xs相关的准确性的提高和偏差的减少。

(7)根据优选方式，如果在布线基板11与壳体部5的内表面5i之间介于着间隔调整用分隔件13，则能够容易地调整(设定)布线基板11相对于壳体部5的内表面5i的安装高度，因此，还能够容易地进行霍尔元件8的对置间隔G(特定位置Xs)的调整(设定)。并且，如果使用双面粘接性的间隔调整用分隔件13，则还可以兼用作将布线基板11安装于壳体部5的内表面5i的安装构件。

(8)根据优选方式，如果在构成磁铁转子部2时，构成为设置模制部14，该模制部14将与三角形中的一个角部对应的位置固定于轴4，并且将磁铁部3固定于与作为自由端的剩余的两个角部对应的位置，并且在构成定子部6时，构成为设置单个的线圈7以及磁轭15，该线圈7固定于壳体部5并且一个端面7s与磁铁部3面对，该磁轭15形成由该线圈7产生的磁场的磁路，则能够减少一半独立的磁场部的数量，因此，能够实现由于部件数量的削减和组装工时的减少引起的成本下降。并且，还能够减少轴4在垂直方向上的尺寸，并且在磁铁转子部2的移位空间的两侧不存在定子部6，因此，即使在将壳体5形成为长方体状的情况下，也能够容易地进行合理的部件配置。其结果，也能够减少产生无用的死区，并容易地实现旋转螺线管M整体的小型紧凑化。

附图说明

图1是包含将具有本发明的优选实施方式的切换点检测装置的旋转螺线管的一部分剖开后的内部构造的剖面侧视图。

图2是包含将具有该切换点检测装置的旋转螺线管的一部分剖开后的内部构造的剖面主视图。

图3是省略了表面安装有该切换点检测装置的霍尔元件的布线基板的一部分的正面放大图。

图4是省略了表面安装有该切换点检测装置的霍尔元件的布线基板的一部分的侧面放大图。

图5是示出将用于选定该切换点检测装置的特定位置的霍尔元件的对置间隔设定为1.5〔mm〕、并且设相对位置为不同参数时的切换点的检测结果的时序图的数据图。

图6是示出将用于选定该切换点检测装置的特定位置的霍尔元件的对置间隔设定为0.8〔mm〕、并且设相对位置为不同参数时的切换点的检测结果的时序图的数据图。

图7是使用实际的角度来示出调整到该切换点检测装置中的特定位置后的检测结果的数据图。

图8是使用实际的角度来示出该切换点检测装置中的偏斜调整后的检测结果的数据图。

图9是示出用于确认该切换点检测装置的检测结果的偏差的正向上的切换点的产生频度的柱形图。

图10是示出用于确认该切换点检测装置的检测结果的偏差的反向上的切换点的产生频度的柱形图。

图11是总结示出该切换点检测装置的图5和图6的全部检测结果的折线图。

图12是能够应用该切换点检测装置的旋转螺线管的外观立体图。

图13是能够应用该切换点检测装置的旋转螺线管的电气系统和磁系统的电路图。

图14是能够应用该切换点检测装置的旋转螺线管的作用说明图。

图15是应用了该切换点检测装置的旋转螺线管的使用说明图。

标号说明

1：切换点检测装置；2：磁铁转子部；3：磁铁部；4：轴；5：壳体部；5i：壳体部的内表面；6：定子部；7：线圈；7s：线圈的一个端面；8：霍尔元件；11：布线基板；12：基准定位部；13：间隔调整用分隔件；14：模制部；15：磁轭；M：旋转螺线管；Fm：移位方向；Fp：正向；Fn：反向；Zr：转动范围；Vo：输出；Xcp：切换点；Xcn：切换点；Xs：特定位置；Xm：基准位置；Lg：间隔；H：一个输出值；L：另一个输出值；G：对置间隔。

具体实施方式

接下来，列举本发明的优选实施方式，并基于附图详细地进行说明。

首先，为了容易理解本实施方式的切换点检测装置1，参照图1、图2、图12和图13来说明旋转螺线管M的基本结构。

基本结构涉及的旋转螺线管M具有构成外部轮廓的壳体部5，如图1所示，由壳体主体部5m和封闭该壳体主体部5m的开口部的壳体盖部5c构成。该壳体主体部5m和壳体盖部5c分别由成型性和轻量性优异的合成树脂材料R一体地成型。在该情况下，作为合成树脂材料R的种类，不限定于特定种类，但可以使用尺寸稳定性和热稳定性(耐热性)优异的材料，例如，PBT(聚对苯二甲酸丁二醇酯)树脂材料等。另外，在附图中，标号21、22(图12)表示设置于壳体主体部5m的底面的脚部。

此外，在壳体主体部5m上一体成型前轴承部23，并且，在壳体盖部5c上一体成型后轴承部24。即，两个各轴承部23、24由与壳体部5(壳体主体部5m和壳体盖部5c)相同的合成树脂材料R一体成型。在该情况下，如图1和图12所示，前轴承部23形成为在轴向Fs上具有规定的厚度并且在径向Fd上具有规定的环厚的环状，形成为从壳体主体部5m的外表面起沿轴向Fs突出。

并且，如图1和图12所示，在前轴承部23的外端面上形成多个公差吸收凹部25f…，该多个公差吸收凹部25f…沿着周向Fc隔开规定间隔配置，并且将底部选定为规定厚度。例子示出遍及整周地形成有选定为相同形状的八个大致矩形的公差吸收凹部25f…的例子。在该情况下，基本上，由公差吸收凹部25f…在该内侧形成有实质的轴承筒部23w，因此，要注意不损害轴承筒部23w的支承功能。如果设置这样的公差吸收凹部25f…，则使用合成树脂材料R，即使在容易产生比较大的公差的情况下，也能够确保机械强度并有效地吸收无用的公差。

另一方面，如图1所示，设置在壳体盖部5c上的后轴承部24基本上也可以与上述的前轴承部23同样构成。即，壳体盖部5c的后轴承部24除了关于壳体主体部5m的前轴承部23前后对称以外，都可以与壳体主体部5m侧同样构成。另外，24w表示后轴承部24中的轴承筒部，25r…表示形成于后轴承部24的多个公差吸收凹部。

因此，如果设置这样的前轴承部23和后轴承部24，则无需另行制作的两个轴承部件，实质的部件个数仅壳体部5便足够，因此，可实现部件成本的削减，并且，无需将轴承部件安装于壳体部5的工序，能够实现由于组装工时的减少引起的制造成本的削减。

另一方面，2表示将在移位方向Fm上配置有N极和S极的磁铁部3固定于轴4的磁铁转子部。如图1和图2所示，轴4为由磁性材料形成为圆棒状的旋转输出轴，其前后的位置被设置在壳体部5上的前轴承部23和后轴承部24支承成能够转动移位。此外，如图2和图13所示，壳体部5的上内表面5iu成为限制部位，轴4的转动移位的范围被限制为规定的转动范围Zr。在该情况下，在上内表面5iu上通过一体成型设置有左右一对限制壁面部5p、5q，该左右一对限制壁面部5p、5q与磁铁转子部2抵接而被限制移位。由此，磁铁转子部2以轴4为支点转动，在图2中，如果沿作为顺时针方向的正向Fp转动移位，则与左侧的限制壁面部5q抵接而被限制转动移位，并且，如果沿作为逆时针方向的反向Fn转动移位，则与右侧的限制壁面部5p抵接而被限制转动移位。如果设置这样的限制壁面部5p、5q，则壳体部5的内壁和磁铁转子部2的一部分也可以兼用作位置限制部件，因此，能够有助于整体构造的简化、成本下降和尺寸减小。

而且，能够将可动体部26固定于该轴4上的壳体部5的内部侧的位置。可动体部26由合成树脂材料等非磁性材料形成，如图2所示，具有整体为三角形的模制部14。而且，将该模制部14的与一个角部对应的位置固定于轴4，并且，将磁铁部3固定于与作为自由端的剩余的两个角部对应的位置。在该情况下，磁铁部3的下侧的磁铁主体3m和上侧的背轭3y重叠地构成，并且，模制部14的下表面侧的一部分开口，使磁铁主体3m露出。

如图2和图13所示，磁铁主体3m还由二片重叠的磁铁板3mu、3md构成。在例示的情况下，上侧的磁铁板3mu设左侧为N极、右侧为S极，并且，下侧的磁铁板3md设左侧为S极、右侧为N极。因此，整体上构成了四极的磁铁主体3m。另外，例示的磁铁主体3m使用了二片重叠的磁铁板3mu、3md，但也可以使一片磁铁板的左右上下的四个部位磁化为四个磁极。

磁铁转子部2的可动体部26的一端侧固定于轴4，另一端侧为自由端，因此，磁铁部3能够以轴4为支点旋转。其结果，构成至少沿移位方向Fm配置有N极和S极的磁铁部3。另外，优选设置背轭3y，但也不需要一定设置。

另一方面，将定子部6安装于壳体部5的内部。定子部6具有利用通过线圈7的通电控制而产生的磁极使磁铁转子部2沿转动范围Zr的正向Fp或反向Fn移位的功能。在该情况下，如图1和图2所示，定子部6具有单个的线圈7，并且，定子部6具有E形的磁轭15，该磁轭15形成由该线圈7产生的磁场的磁路。由此，定子部6整体构成为单元，将该单元收纳并固定于壳体部5的内部。其结果，线圈7中的一个端面7s与磁铁部3面对，并且，由磁轭15形成磁电路，因此，能够有助于旋转螺线管M的高效化和高性能化。另外，27表示由塑料等绝缘材料形成、卷绕有线圈7的线圈骨架。

因此，如果为这样的结构，即将磁铁转子部2构成为设置有模制部14，该模制部14将与三角形中的一个角部对应的位置固定于轴4，并且将磁铁部3固定于与作为自由端的剩余的两个角部对应的位置，并且将定子部6构成为设置有单个的线圈7和磁轭15，该线圈7固定于壳体部5并使一个端面7s与磁铁部3面对，该磁轭15形成由该线圈7产生的磁场的磁路，则能够减少一半独立的磁场部的数量，因此，能够实现由于部件数量的削减和组装工时的减少引起的成本下降。并且，还能够减少轴4在轴直角方向上的尺寸，并且在磁铁转子部2的移位空间的两侧不存在定子部6，因此，即使在将壳体5形成为长方体状的情况下，也能够容易地进行合理的部件配置。其结果，也能够减少无用的死区的产生，并容易地实现旋转螺线管M整体的小型紧凑化。综上所述，应用本实施方式的切换速度检测装置1来获得优选的旋转螺线管M的基本结构。

接着，参照图1～图11和图15来具体地说明本实施方式的切换点检测装置1的结构。

该切换点检测装置1具有输出Vo对应于磁铁部3的移位而发生变化的霍尔元件8，具有利用该霍尔元件8检测磁铁转子部2的切换点Xcp、Xcn的基本功能。

在该情况下，切换点Xcp、Xcn表示在磁铁转子部2的移位时从霍尔元件8的二值化的输出Vo中的一个输出值H(L)切换到另一个输出值L(H)的时刻(定时)，存在磁铁转子部2沿正向Fp(顺时针方向)移位时产生的切换点Xcp和磁铁转子部2沿反向Fq(逆时针方向)移位时产生的切换点Xcn这两个切换点。

在使用锁存型的霍尔元件8的情况下，输出如下的二值化信号：如果N极接近霍尔元件8，则霍尔元件8的输出Vo的输出值为H(高)，如果S极接近霍尔元件8，则霍尔元件8的输出Vo的输出值为L(低)。因此，本实施方式中的磁铁主体3m沿移位方向具有N极和S极，因此，如果将霍尔元件8设置于磁铁主体3m移位的转动范围Zr的中央位置，则在磁铁转子部2朝正向Fp移位时，从输出值H在中途切换为输出值L，并且，在朝反向Fn移位时，从输出值L在中途切换为输出值H。因此，能够将该输出值H(L)的切换(输出Vo的电位变化)的定时检测为切换点Xcp、Xcn。

这样，如果对切换点Xcp、Xcn使用从霍尔元件8的二值化的输出Vo中的一个输出值H(L)切换到另一个输出值L(H)的定时，则仅利用二值化输出(锁存型)的霍尔元件8即可，即，无需另外的处理电路等，因此，能够容易地将切换点检测装置1收纳于壳体部5的内部等，容易实施，并且有助于整体的小型化和低成本化。另外，在实施方式中示出了能够直接获得二值化的输出Vo的锁存型的霍尔元件8，但也可以为通过由外部电路对从模拟类型的霍尔元件输出的模拟信号进行处理而获得二值化的输出Vo的情况，本发明中的霍尔元件8包含锁存型的霍尔元件和模拟类型的霍尔元件双方。

如图1和图2所示，霍尔元件8安装于壳体部5的内表面5i，在安装时，采用如下的安装结构：表面安装于布线基板11，将该布线基板11安装于壳体部5的内表面5i。图3和图4示出将布线基板11放大后的一部分。

在例示的情况下，布线基板11安装于壳体部5的壳体盖部5c的内表面5ci(5i)、且能够检测磁铁部3的左端部(或右端部)的位置处。此外，在壳体盖部5c的内表面5ci(5i)与布线基板11之间设置有基准定位部12，该基准定位部12将布线基板11相对于内表面5ci的基准位置Xm进行定位并安装。具体而言，在布线基板11的上部(一端侧)形成圆形的卡合孔部31，并且将嵌合到该卡合孔部31中的圆柱形的卡合凸部32一体形成于内表面5ci。由该卡合孔部31和卡合凸部32构成基准定位部12。而且，如图3所示，例示的布线基板11在三个部位具有焊焊盘(land)35a、35b、35c，因此，能够将霍尔元件8的端子8a、8b、8c载置于该焊焊盘35a、35b、35c上并通过焊接进行表面安装。

但是，在将霍尔元件8安装于壳体部5时，如果切换点Xcp、Xcn存在于磁铁转子部2的转动范围Zr的中央位置0°则是理想的，但霍尔元件8接近N极，由此输出输出值H，但即使远离N极，也维持该状态下的极性，另一方面，通过接近S极而输出输出值L，但即使远离S极，也维持该状态下的极性。即，霍尔元件8的输出Vo成为如图5所示的迟滞输出。

因此，霍尔元件8的安装位置的选定不能够以中央位置0°为基准简单地设定，安装霍尔元件8的安装位置的选定(设定)成为重要的技术因素。在本实施方式的切换点检测装置1中，预先选定作为最佳的安装位置的特定位置Xs，作为霍尔元件8的安装位置。在该情况下，特定位置Xs中不仅包含相对于磁铁部3的移位方向Fm的相对位置P，还包含霍尔元件8与磁铁部3的对置间隔G。

首先，如上所述，关于相对位置P的设定，由于能够将霍尔元件8表面安装于布线基板11，所以能够容易地实现。即，如图3所示，例示的布线基板11在三个部位具有焊盘35a、35b、35c，通过焊接将霍尔元件8的三个端子8a、8b、8c安装在该焊盘35a、35b、35c上，因此，在将霍尔元件8载置于焊盘35a、35b、35c上时，只要载置于所选定的特定位置Xs即可。在表面安装中，由于能够在布线基板11的一定范围内调整霍尔元件8的焊接位置，所以能够容易地进行霍尔元件8对特定位置Xs的定位，并且，同时还能够确保组装的容易。在该情况下，如上所述，在布线基板11与壳体部5的内表面5i之间设置有基准定位部12，该基准定位部12将布线基板11对壳体部5的内表面5i的基准位置Xm定位，因此，能够可靠地进行布线基板11与壳体部5之间的定位。其结果，还能够进行霍尔元件8对壳体部5的可靠定位，能够有助于与特定位置Xs相关的准确性的提高和偏差的减少。

此外，如图4所示，在布线基板11与壳体部5的内表面5i之间介于着间隔调整用分隔件13，因此，还能够容易地实现对置间隔G的设定。另外，间隔调整用分隔件13的材料未特别限定，可以使用塑料膜、纸膜等密封部件。如果在布线基板11与壳体部5的内表面5i之间介于着间隔调整用分隔件13，则能够容易地调整(设定)布线基板11相对于壳体部5的内表面5i的安装高度，因此，还能够容易地进行霍尔元件8中的对置间隔G(特定位置Xs)的调整(设定)。并且，如果使用双面粘接性的间隔调整用分隔件13，则存在还可以兼用作将布线基板11安装于壳体部5的内表面5i的安装部件的优点。

这样，作为特定位置Xs，如果包含相对于磁铁部3的移位方向Fm的相对位置P和相对于磁铁部3的对置间隔G，则能够实现针对霍尔元件8的所谓立体位置选定(位置设定)，因此，能够进行针对特定位置Xs的更优选的位置选定。另外，在图4中，38、39表示从霍尔元件8导出的引线，并且，40、41表示将引线38、39与外部布线连接的连接焊盘。

接着，参照图1～图11来说明特定位置Xs的选定方法和该选定的有效性的验证结果。

如上所述，如图3所示，安装要使用的霍尔元件8时的相对位置P可以通过进行表面安装来实现，并且，如图4所示，对置间隔G可以通过使用间隔调整用分隔件13来实现。因此，预先选定特定位置Xs中包含的相对位置P和对置间隔G。

在选定相对位置P时，如图3所示，设定转动范围Zr的中央位置0°，作为初始位置Xo。目前，该初始位置Xo的基准定位部12的中心位置与霍尔元件8的中心位置(中央位置)之间的距离Lp为4.5〔mm〕。然后，检测以该4.5〔mm〕的位置为起点，使霍尔元件8朝磁铁部3的移位方向的前后以0.5〔mm〕为单位移位时的切换点Xcp、Xcn。在实施方式的情况下，在相对于基准定位部12远离的方向上，设定5.0〔mm〕，在接近基准定位部12的方向上，设定4.0〔mm〕、3.5〔mm〕。

此外，在选定对置间隔G时，如图4所示，通过选定间隔调整用分隔件13的厚度，设定1.5〔mm〕、0.8〔mm〕、0.6〔mm〕，通过与相对位置P相组合，进行切换点Xcp、Xcn的检测。

图5和图6示出该检测结果。图5示出将对置间隔G设定为1.5〔mm〕，并且在使相对位置P不同时的磁铁转子部2的正向Fp和反向Fn上检测出的切换点Xcp和Xcn，并且，图6示出将对置间隔G设定为0.8〔mm〕，并且在使相对位置P不同时的磁铁转子部2的正向Fp和反向Fn上检测出的切换点Xcp和Xcn。然后，根据该检测结果，选定了在磁铁转子部2在正向Fp和反向Fn上移位时被检测出的两个切换点Xcp、Xcn位于转动范围Zr的中央位置0°的两侧并且各切换点Xcp、Xcn之间的间隔Lg相对地变小的特定位置Xs。

在例示的情况下，示出用图5的(b)所示的单点划线圆包围的、对置间隔G为1.5〔mm〕(>0.8〔mm〕)，相对位置P为4.0〔mm〕(中央位置0°为4.5〔mm〕)的条件最好的结果。

根据该结果可以确认，作为对置间隔G，霍尔元件8与磁铁部3之间的间隔短并不一定带来好的结果，而存在适当(最佳)的间隔；并且，转动范围Zr的中央位置0°并不一定带来好的结果，而存在适当(最佳)的间隔。

因此，根据所获得的检测结果，可以将相对位置P为4.0〔mm〕且对置间隔G为1.5〔mm〕的位置选定为特定位置Xs。另外，图7使用实际的角度来示出作为调整到特定位置Xs的检测结果的相对位置P为4.0〔mm〕且对置间隔G为1.5〔mm〕的位置，图8使用实际的角度来示出作为向反向Fn偏斜进行调整的检测结果的相对位置P为5.0〔mm〕且对置间隔G为1.5〔mm〕的位置。

并且，图9和图10示出针对调整到特定位置Xs的检测结果，即，对相对位置P为4.0〔mm〕且对置间隔G为1.5〔mm〕的特定位置Xs验证许多批次之间的偏差后的数据。图9示出在正向Fp上检测出的切换点Xcp……，图10示出在反向Fn上检测出的切换点Xcn……。如图9所示可以确认，切换点Xcp……集中于－0.5～－1.0°前后，并且，如图10所示，切换点Xcn……集中于0～－0.5°前后，偏差被集中于较窄的范围。

图11示出汇总了以由图5和图6所示的本实施方式的切换点检测装置1检测出的相对位置P与对置间隔G为参数的切换点Xcp、Xcn的检测结果数据的折线图。如图11所示，可以确认切换点Xcp、Xcn的分布表现出一定的趋势，并且，在例示的情况下，4.0〔mm〕的相对位置P和1.5〔mm〕的对置间隔G是最佳的条件。

而且，在选定(设定)特定位置Xs之后，通过表面安装将霍尔元件8焊接到与该特定位置Xs对应的布线基板11上即可，由此，能够构成本实施方式的切换点检测装置1。由此，能够实现针对霍尔元件8的安装位置的优化，并且，能够基于此进行利用本实施方式的切换点检测方法进行的切换点Xcp、Xcn的最佳检测。

接着，参照图13和图14来说明具有本实施方式的切换点检测装置1的旋转螺线管M的基本动作。

图13示出与旋转螺线管M连接的驱动电路50。该驱动电路50具有：直流源51，其用于向从线圈7导出的一对连接引线53a、53b供电；以及操作开关52，其进行从该直流源51向线圈7的连接引线53a、53b供给的直流电压的供电或供电停止，并且，进行使直流电压的极性反转的极性切换。

图13示出将操作开关52切换到一个供电位置的状态。由此，对线圈7进行供电，因此，E形的磁轭15产生图13所示的S极和N极。另外，磁铁主体3m的极性(S极、N极)如图13所示，磁铁板3md的N极侧被磁轭15的S极侧吸引，磁铁板3md的S极侧排斥磁轭15的S极侧。其结果，轴4沿图13所示的箭头Fp方向(顺时针方向)转动移位。而且，可动体部26在图13所示的位置，即可动体部26与壳体部5的限制壁面部5q抵接(卡定)的位置处停止。

另一方面，设想从该状态将操作开关52切换到位于中央的供电停止位置的情况。在该情况下，定子部6中不产生基于供电的自己的磁极。但是，由于可维持磁铁部3的磁场，所以可利用由磁铁部3和磁轭15形成的磁电路来保持可动体部26的位置。该磁电路的磁力线为图14所示的虚线Jm，可动体部26借助自保持力来维持停止状态。

另一方面，设想从该停止状态将操作开关52切换到进行极性反转的另一个反转供电位置的情况。在该情况下，如图14所示，磁轭15中产生相对于图13所示的极性反转后的S极和N极。由此，磁铁板3md的S极侧被磁轭15的N极侧吸引，磁铁板3md的N极侧排斥磁轭15的N极侧。其结果，轴4沿图14所示的箭头Fn方向(逆时针方向)转动移位。而且，可动体部26在图14所示的位置，即可动体部26与壳体部5的限制壁面部5p抵接(卡定)的位置处停止。图14所示的虚线Jp、Jq示出穿过供电时的磁电路的磁力线。这时，轴4转动移位的角度范围为图2所示的规定的转动范围Zr。

接着，参照图13～图15来说明包含使用本实施方式的切换点检测装置1的切换点检测方法的旋转螺线管M的使用方法。

这样的旋转螺线管M作为其用途，存在不少用于各种切换机构中的情况。作为该一例，图15示出附设于卡分配系统60的切换机构61，该卡分配系统60将许多卡C……分配为A类型和B类型。

例示的卡分配系统60从卡送出部62逐张地送出卡C，并且，被送出的卡C在通过公共供给通道63之后，由切换机构61进行分配。由此，所分配的卡C进入A类型取入通道63a或B类型取入通道63b中的一方。另外，在附图中，Ld为公共供给通道63的长度，通常设定为较短的长度。

目前，设想由传感器64识别卡送出部62下一个要送出的卡C的类型。设想识别出A类型的卡Ca的情况。将该识别结果涉及的识别数据送出到控制器65，因此，从控制器65对切换机构61中的旋转螺线管M提供切换控制信号Ds。如果安装于旋转螺线管M的轴4上的切换刀具66处于被切换到由假想线表示的切换刀具66s的位置、即B类型取入通道63b侧的状态，则该旋转螺线管M根据切换控制信号Ds进行动作，开始用于切换到A类型取入通道63a侧的的转动移位。

即，旋转螺线管M处于停止状态，并且切换机构61切换到B类型取入通道63b侧，如果向旋转螺线管M供给切换控制信号Ds，则可动体部26沿顺时针方向(箭头Fp方向)转动移位，如上所述，到达图13的位置并停止。这时，由于轴4具有一体的切换刀具66，因此，图15中由假想线表示的切换刀具66s也对应地转动移位，切换到由图15中实线表示的切换刀具66的位置，即A类型取入通道63a侧。

另一方面，如上所述，本实施方式的切换点检测装置1具有由输出Vo对应于磁铁部3的移位而发生变化的霍尔元件8检测磁铁转子部2的切换点Xcp、Xcn的功能。因此，在磁铁转子部2位于图14所示的转动开始位置的情况下，如图5的(b)所示，切换点检测装置1中的霍尔元件8的输出Vo输出输出值H。而且，如果轴4从转动开始位置起朝顺时针方向(箭头Fp方向)转动移位，并到达作为转动范围Zr的中央位置附近的切换点Xcp，则由霍尔元件8进行对切换点Xcp的检测。即，在切换点Xcp处，霍尔元件8的输出Vo从输出值H切换到输出值L。

并且，由于该输出Vo被提供给切换点检测部67，因此，从切换点检测部67向控制器65提供切换点检测信号Dd，并且，从控制器65向卡送出机构68供给卡送出开始信号Df。其结果，卡送出机构68进行工作。在例示的情况下，送出辊旋转，从而送出一张卡Ca，并且，被送出的卡Ca在公共供给通道63中落下之后，被取入到A类型取入通道63a。

然后，如果识别出宰卡送出部62中下一个要送出的卡C的类为型B类型的卡Cb，则基本上，进行与上述的各部的控制相反方向的控制，并且，进行与上述的各部的动作相反方向的动作。即，由传感器64识别出在卡送出部62中下一个要送出的卡C的类型是B类型的卡Cb，将与该识别结果相关的识别数据送出到控制器65。然后，从控制器65送出与切换机构61的旋转螺线管M对应的切换控制信号Ds。这时，被安装于旋转螺线管M的轴4上的切换刀具66被切换到用实线表示的切换刀具66的位置，因此，旋转螺线管M根据该切换控制信号Ds进行动作，并开始用于切换到B类型取入通道63b侧的转动移位。

即，旋转螺线管M处于停止状态，被切换到A类型取入通道63a侧，因此，如果向旋转螺线管M供给切换控制信号Ds，则可动体部26朝逆时针方向(箭头Fn方向)转动移位，到达图14的位置并停止，并且，这时，图15中用实线表示的切换刀具66也转动移位，被切换到作为图15中用假想线表示的切换刀具66s的位置的B类型取入通道63b侧。

另一方面，在磁铁转子部2位于图13所示的转动开始位置的情况下，如图5的(b)所示，切换点检测装置1中的霍尔元件8的输出Vo输出输出值L。而且，如果轴4沿逆时针方向(箭头Fn方向)转动移位，并到达作为转动范围Zr的中央位置附近的切换点Xcn，则由霍尔元件8检测切换点Xcn。即，霍尔元件8的输出Vo从输出值L切换到输出值H。

并且，将该输出Vo提供给切换点检测部67，因此，从切换点检测部67向控制器65提供切换点检测信号Dd。由此，从控制器65向卡送出机构68供给卡送出开始信号Df，卡送出机构68进行动作。在例示的情况下，送出辊旋转，从而送出一张卡Cb，并且，被送出的卡Cb在公共供给通道63中落下之后，被取入到B类型取入通道63b。以这样的方式依次进行一系列的动作，进行针对多个卡C(Ca、Cb)……的分配处理。

但是，这时，基于防止错误动作的观点，针对切换点Xcp、Xcn的准确检测成为重要的技术要素。即，切换点Xcp、Xcn的检测定时为卡C的送出开始定时，因此，如果在不准确或者存在偏差的状态下检测切换点Xcp、Xcn，则成为例如原来要取入到A类型取入通道63a的卡Ca被错误地取入到B类型取入通道63b等错误动作的原因。在该情况下，如果从切换点Xcp、Xcn的检测定时起使卡C的送出开始定时在时间上延迟，则能够避免这样的错误动作，但相反会存在如下问题：处理速度(分配速度)变慢，无法实现处理的高速化、效率化。

因此，无偏差且准确地进行切换点Xcp、Xcn的检测定时对于这样的卡分配系统60来说成为重要的课题。

在本实施方式的切换点检测装置1(和切换点检测方法)中，基本上，在利用输出Vo对应于磁铁部3的移位而发生变化的霍尔元件8检测旋转螺线管M中的磁铁转子部2的切换点Xcp……时，选定使得在磁铁转子部2沿正向Fp和反向Fn的移位时所检测出的两个切换点Xcp、Xcn位于转动范围Zr的中央位置0°的两侧、并且各切换点Xcp、Xcn之间的间隔Lg相对地变小的特定位置Xs，将霍尔元件8安装于与该特定位置Xs对应的壳体部5的内表面5i，由此，检测切换点Xcp、Xcn，因此，能够准确地检测磁铁转子部2的切换点Xcp、Xcn，并且，由于能够容易且可靠地减少安装位置的偏差，所以还能够提高霍尔元件8的安装质量，上述旋转螺线管M具有：磁铁转子部2，其将在移位方向Fm上配置有N极和S极的磁铁部3固定于轴4；壳体部5，其将轴4支承成能够在规定的转动范围Zr内移位；以及定子部6，其安装于该壳体部5的内部，利用通过线圈7的通电控制而产生的磁极使磁铁转子部2沿转动范围Zr的正向Fp或反向Fn移位。其结果，有助于提高使用旋转螺线管M的各种设备的响应性、处理的高速化等提高各种设备的处理能力。

此外，基本上，能够在壳体部5的内表面5i的任意位置处利用该内表面5i来安装霍尔元件8，因此，在附设切换点检测装置1时，能够在不被磁电路的结构或布局等特定的构造左右的情况下，设置于各种各样的磁电路。因此，能够应用于各种旋转螺线管等，能够扩大用途，通用性和发展性优异。

以上，对优选的实施方式详细地进行了说明，本发明并不限定于这样的实施方式，在细节部分的结构、形状、材料、数量、方法等中，能够在不脱离本发明的主旨的范围内任意地变更、增加和削除。

例如，示出了特定位置Xs包含磁铁部3的相对于移位方向Fm的相对位置P和磁铁部3的相对于对置间隔G双方的情况，但不排除仅根据相对位置P来设定特定位置Xs的情况。此外，示出了能够将霍尔元件8表面安装于布线基板11，并将该布线基板11安装于壳体部5的内表面5i的情况，但即使在通过通孔方式将霍尔元件8安装于布线基板11，并经由可调整位置的夹设部件而将该布线基板11安装于壳体部5的内表面5i的情况下，也同样能够实施，表面安装不是必不可少的结构因素。并且，设置在布线基板11与壳体部5的内表面5i之间的基准定位部12只要是能够进行定位的部件即可，不限定于例示的结构，可以由各种位置切割构造构成。另一方面，间隔调整用分隔件13可以从事先准备的具有不同的厚度的多个间隔调整用分隔件13…中选择，也可以将多个间隔调整用分隔件13…重叠(组合)而使用，使用的数量是任意的。另一方面，作为旋转螺线管M，例示了如下类型的旋转螺线管M，该旋转螺线管M具有设置有模制部14的磁铁转子部2，并且具有设置有单个的线圈7和磁轭15的定子部6，该模制部14将与三角形中的一个角部对应的位置固定于轴4，并且将磁铁部3固定于与作为自由端的剩余的两个角部对应的位置，该线圈7固定于壳体部5并使一个端面7s与磁铁部3面对，该磁轭15形成由该线圈7产生的磁场的磁路，但也可以是基于其他方式的旋转螺线管M，因此，可以应用切换点检测装置1的旋转螺线管M不限定于例示的结构，能够应用于采用了各种原理的各种旋转螺线管。

产业上的可利用性

本发明的切换点检测方法以及装置可以用于需要利用输出对应于磁铁部的移位而发生变化的霍尔元件检测磁铁转子部的切换点的功能的各种旋转螺线管。

Claims (8)

1.一种旋转螺线管的切换点检测方法，利用霍尔元件检测旋转螺线管中的磁铁转子部的切换点，所述霍尔元件的输出对应于磁铁部的移位而发生变化，所述旋转螺线管具有：所述磁铁转子部，其将沿移位方向配置有N极和S极的所述磁铁部固定于轴上；壳体部，其将所述轴支承成能够在规定的转动范围内移位；定子部，其被安装于该壳体部的内部，利用通过线圈的通电控制而产生的磁极使所述磁铁转子部沿所述转动范围的正向或反向移位，其特征在于，

选定特定位置，通过将所述霍尔元件安装于与该特定位置对应的所述壳体部的内表面，来检测所述切换点，所述特定位置使得所述磁铁转子部沿所述正向和所述反向移位时所检测出的两个所述切换点位于所述转动范围的中央位置的两侧、并且各切换点间的间隔相对地变小。

2.根据权利要求1所述的旋转螺线管的切换点检测方法，其特征在于，

所述切换点表示在所述磁铁部的移位时从所述霍尔元件的二值化的输出中的一个输出值切换为另一个输出值的时刻，存在所述磁铁转子部沿所述正向移位时产生的第1切换点和所述磁铁转子部沿所述反向移位时产生的第2切换点这两个切换点。

3.根据权利要求1所述的旋转螺线管的切换点检测方法，其特征在于，

所述特定位置不仅包含相对于所述磁铁部的移位方向的相对位置，还包含所述霍尔元件与所述磁铁部的对置间隔。

4.一种旋转螺线管的切换点检测装置，其利用霍尔元件检测旋转螺线管中的磁铁转子部的切换点，所述霍尔元件的输出对应于磁铁部的移位而发生变化，所述旋转螺线管具有：所述磁铁转子部，其将沿移位方向配置有N极和S极的所述磁铁部固定于轴上；壳体部，其将所述轴支承成能够在规定的转动范围内移位；定子部，其被安装于该壳体部的内部，利用通过线圈的通电控制而产生的磁极使所述磁铁转子部沿所述转动范围的正向或反向移位，其特征在于，所述霍尔元件被安装于与特定位置对应的所述壳体部的内表面，所述特定位置使得所述磁铁转子部沿所述正向和所述反向移位时所检测出的两个所述切换点位于所述转动范围的中央位置的两侧、并且各切换点间的间隔相对地变小。

5.根据权利要求4所述的旋转螺线管的切换点检测装置，其特征在于，

所述霍尔元件被表面安装于布线基板，该布线基板被安装于所述壳体部的内表面。

6.根据权利要求5所述的旋转螺线管的切换点检测装置，其特征在于，

在所述布线基板与所述壳体部的内表面之间具有基准定位部，该基准定位部将所述布线基板定位于所述壳体部的内表面的基准位置并安装。

7.根据权利要求5所述的旋转螺线管的切换点检测装置，其特征在于，

所述切换点检测装置具有间隔调整用分隔件，该间隔调整用分隔件介于所述布线基板与所述壳体部的内表面之间。

8.根据权利要求4所述的旋转螺线管的切换点检测装置，其特征在于，

所述磁铁转子部具有模制部，该模制部的与三角形中的一个角部对应的位置被固定于所述轴，并且所述磁铁部被固定于该模制部的与作为自由端的剩余的两个角部对应的位置，并且，所述定子部具有单个的线圈以及磁轭，该单个的线圈被固定于所述壳体部并且一个端面与所述磁铁部面对，该磁轭形成由该线圈产生的磁场的磁路。

Images