CN113324564B - 位置检测装置和使用其的位置检测系统及转向系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种位置检测装置，可实现长的位置检测行程且能抑制大型化。磁传感器具有：第一磁场检测元件，其位于第一磁道；第一处理部(4A)，其在施加于第一磁场检测元件的第一磁场的强度为阈值(S1)以上的情况下输出表示磁铁相对于第一磁场检测元件的相对位置的电压(VM1)，并在第一磁场的强度低于阈值(S1)的情况下输出高电压(VH)；第二磁场检测元件，其位于第二磁道；以及第二处理部(4B)，其在施加于第二磁场检测元件的第二磁场的强度低于阈值(S1)的情况下输出低电压(VL)，并在第二磁场的强度为阈值(S1)以上的情况下输出表示磁铁相对于第二磁场检测元件的相对位置的电压(VM2)。

Description

位置检测装置和使用其的位置检测系统及转向系统

技术领域

本申请基于2020年2月28日提交的日本申请日本特愿2020-33436，并主张该申请的优先权。该申请通过参照其整体而引入本申请中。

本发明涉及一种使用磁传感器的位置检测装置和使用其的位置检测系统及转向系统。

背景技术

已知有一种使用磁传感器的位置检测装置。位置检测装置具有：多个磁铁，其串联配置于可动部件；磁传感器，其配置于非可动部件。伴随可动部件的移动多个磁铁相对于磁传感器相对移动。磁传感器检测通过该相对移动产生的磁场的变化，并检测多个磁铁的位置即可动部件的位置。日本特开2011-137796号公报中公开了一种将四个或五个磁铁串联配置的位置检测装置。

发明内容

在日本特开2011-137796号公报所记载的位置检测装置中，多个磁铁串联配置。因此，在位置检测范围乃至位置检测行程大的情况下，为了得到所需的磁场强度，将磁铁大型化，并进一步扩大磁铁和磁传感器之间的间隙。由此，将位置检测装置大型化。

本发明的目的在于，提供一种位置检测装置，可实现长的位置检测行程且能抑制大型化。

用于解决问题的技术方案

本发明的位置检测装置具有磁传感器和相对于磁传感器在第一方向上相对移动的多个磁铁，多个磁铁的一部分设置于第一磁道，其余部分设置于第二磁道。

根据本发明的一个方式，磁传感器具有：第一磁场检测元件，其位于第一磁道；第一处理部，其在施加于第一磁场检测元件的第一磁场的强度为阈值以上的情况下，输出表示磁铁相对于第一磁场检测元件的相对位置的电压即规定的低电压VL和规定的高电压VH之间的电压VM1，并在第一磁场的强度低于阈值的情况下，输出高电压VH；第二磁场检测元件，其位于第二磁道；以及第二处理部，其在施加于第二磁场检测元件的第二磁场的强度低于阈值的情况下，输出低电压VL，并在第二磁场的强度为阈值以上的情况下，输出表示磁铁相对于第二磁场检测元件的相对位置的电压即低电压VL和高电压VH之间的电压VM2。

根据本发明的其它方式，磁传感器具有：第一磁场检测元件，其位于第一磁道；第一处理部，其在施加于第一磁场检测元件的第一磁场的旋转角低于第一阈值的情况下，输出表示磁铁相对于第一磁场检测元件的相对位置的电压即规定的低电压VL和规定的高电压VH之间的电压VM1，并在第一磁场的旋转角为第一阈值以上的情况下，输出高电压VH；第二磁场检测元件，其位于第二磁道；以及第二处理部，其在施加于第二磁场检测元件的第二磁场的旋转角低于第二阈值的情况下，输出低电压VL，并在第二磁场的旋转角为第二阈值以上的情况下，输出表示磁铁相对于第二磁场检测元件的相对位置的电压即低电压VL和高电压VH之间的电压VM2。

根据本发明，能够提供一种位置检测装置，可实现长的位置检测行程且能抑制大型化。

通过参照例示本申请的附图的下述详细说明，说明上述的以及其它的本申请的目的、特征及优点。

附图说明

图1是汽车的转向系统的大致结构图。

图2A和图2B是本发明的一个实施方式的位置检测装置的整体结构图。

图3A和图3B是说明图2A和图2B所示的位置检测装置的工作原理的概念图。

图4A和图4B是本发明的其它实施方式的位置检测装置的整体结构图。

图5A和图5B是说明图4A和图4B所示的位置检测装置的工作原理的概念图。

图6A和图6B是表示本发明的第一变形例的概念图。

图7A和图7B是表示本发明的第二变形例的概念图。

图8是基准例、比较例以及实施例的位置检测装置的比较图。

具体实施方式

参照附图对本发明的一些实施方式进行说明。在以下的说明中，第一方向为磁传感器和磁铁相对移动的方向，也称为X方向。第二方向为在设置有多个磁铁的面内(基板5上)与第一方向正交的方向，也称为Y方向。将与第一方向及第二方向正交的方向称为Z方向。行程是指磁传感器和磁铁在第一方向上的相对移动量。本发明特别地能够适用于行程长的位置检测装置。

图1表示适用了本发明的汽车的转向系统100的大致结构。在转向系统100中，转向轴102的一端与方向盘101连结，在转向轴102的另一端设置有小齿轮103。小齿轮103与杆104的齿条105卡合，将转向轴102的旋转运动转换成杆104在车辆左右方向上的直线运动。杆104与前轮的轮毂(未图示)连接。杆104进行直线运动，从而改变轮毂的方向。本实施方式的位置检测装置1检测杆104的车辆左右方向的位置。

图2A表示位置检测装置1的整体结构图，图2B表示沿着图2A的A-A线的截面图。图中，白色空心箭头大致表示磁通的方向。位置检测装置1具有多个磁铁2、磁传感器3、以及处理磁传感器3的输出的传感器输出处理部4C。多个磁铁2相对于磁传感器3沿第一方向X相对移动。传感器输出处理部4C能够通过微型计算机或车载计算机实现。多个磁铁2配置于可动部件即杆104，磁传感器3和传感器输出处理部4C配置于非可动部件即车身201。位置检测装置1、配置有多个磁铁2的可动部件、以及配置有磁传感器3的非可动部件构成位置检测系统200。可以将多个磁铁2配置于车身201，并将磁传感器3配置于杆104，但为了防止与磁传感器3连接的线缆的摇动，期望磁传感器3配置于非可动部件。“配置”包含通过螺栓或粘接剂直接固定或连接、或者经由其它部件间接固定或连接。在该情况下，磁铁2的动作和可动部件的动作可以完全一致，但无需完全一致。即，磁铁2和可动部件无需移动相同距离，也无需经过相同的移动轨迹。磁铁2和可动部件的动作可一一对应连动即可。或者，也可以通过将磁铁2设置于可动部件的移动方向的一方，由可动部件按压磁铁2而使其移动，进行仅一个方向的位置检测。在以下说明中，为方便起见，假定磁传感器3相对于磁铁2移动。

多个磁铁2配置于单一的基板5上。多个磁铁2也可以个别地或分组设置于各个基板，但通过设置于单一的基板5，能够抑制磁铁2的相互错位。基板5沿第二方向Y被分割成彼此相邻的第一磁道5A和第二磁道5B，多个磁铁2的一部分设置于第一磁道5A，其余部分设置于第二磁道5B。第一磁道5A和第二磁道5B为在第二方向Y上具有相同宽度的、大概长方形乃至带状的区域。在第一磁道5A上设置有由第一及第二磁铁2A、2B构成的磁铁的组，在第二磁道5B上设置有由第三及第四磁铁2C、2D构成的磁铁的组。第一及第二磁铁2A、2B位于第一磁道5A的平行于第一方向X的线上。第三及第四磁铁2C、2D位于第二磁道5B的平行于第一方向X的线上。第一磁铁2A和第二磁铁2B的与磁传感器3相对的面的背面彼此之间可通过沿第一方向X延伸的轭(未图示)连接。同样，第三磁铁2C和第四磁铁2D的与磁传感器3相对的面的背面彼此之间可通过沿第一方向X延伸的轭(未图示)连接。将第一磁道5A的设置有第一及第二磁铁2A、2B的区域称为第一磁铁区域6A。将第二磁道5B的设置有第三及第四磁铁2C、2D的区域称为第二磁铁区域6B。即，在第一磁铁区域6A和第二磁铁区域6B分别配置有多个磁铁2的一部分。第一磁铁区域6A相当于第一磁道5A的左半部，第二磁铁区域6B相当于第二磁道5B的右半部。第一磁铁区域6A和第二磁铁区域6B的第一方向X上的长度相同。各磁道的磁铁区域(第一磁铁区域6A和第二磁铁区域6B)在第一方向X上排他地设置，且与其它磁道的磁铁区域(第二磁铁区域6B和第一磁铁区域6A)连续地设置。具体而言，第一磁铁区域6A和第二磁铁区域6B在第一方向X上(即从第二方向Y观察)不重叠，其间也未设置间隙。就配置有磁铁2的区域而言，在第一方向X的任一位置也仅被分配第一磁铁区域6A和第二磁铁区域6B中的任一区域。

第一～第四磁铁2A～2D具有相同的结构和相同的磁特性。第一磁铁2A和第二磁铁2B的与磁传感器3相对的面的极性相反，第一磁铁2A的N极和第二磁铁2B的S极与磁传感器3相对。第三磁铁2C和第四磁铁2D的与磁传感器3相对的面的极性也相反，第三磁铁2C的S极和第四磁铁2D的N极与磁传感器3相对。即，配置于彼此相邻的磁铁区域(第一磁铁区域6A和第二磁铁区域6B)且彼此相邻的两个磁铁(第二磁铁2B和第三磁铁2C)的与磁传感器3相对的面的极性相同。如图2B所示，从第一磁铁2A发射的磁通主要被吸入第二磁铁2B，从第四磁铁2D发射的磁通主要被吸入第三磁铁2C，因此，能够抑制第二磁铁2B和第三磁铁2C的磁干扰。也可以是，第一磁铁2A的S极和第二磁铁2B的N极与磁传感器3相对，第三磁铁2C的N极和第四磁铁2D的S极与磁传感器3相对。

第一及第二磁铁2A、2B的组和第三及第四磁铁2C、2D的组被设置为关于第一磁铁区域6A和第二磁铁区域6B的接触点7旋转对称。第一磁铁区域6A和第二磁铁区域6B中的磁场分布和磁场强度一致，因此，能够提高磁场检测精度。第一～第四磁铁2A～2D配置于第一及第二磁铁区域6A、6B的第一方向X上的远离边缘部8的位置。如果将磁铁配置于边缘部8，则磁铁间的距离增加，为了确保磁场强度则需要使用大磁铁。在本实施方式中，第一磁铁区域6A和第二磁铁区域6B的X方向长度约为100m(即位置检测装置1的行程约为200mm)，相同磁铁区域中的两个磁铁的中心间的X方向间隔D约为56mm。

在本实施方式中，在各磁道5A、5B上设置有两个磁铁，但设置于各磁道5A、5B的磁铁也可以为一个。由此，能够使位置检测装置1紧凑。另外，也可以在各磁道5A、5B上设置三个磁铁。由此，能够增加各个磁铁区域的第一方向X的长度，增加位置检测装置1的行程。

磁传感器3针对每一磁道5A、5B具有磁场检测元件9A、9B。磁传感器3具有与第一磁道5A对应且与第一磁道5A相对的第一磁场检测元件9A和与第二磁道5B对应且与第二磁道5B相对的第二磁场检测元件9B。第一磁场检测元件9A和第二磁场检测元件9B配置于平行于第二方向Y的线上。第一磁场检测元件9A和第二磁场检测元件9B被一体化为一个封装，因此，能够抑制相互错位。第一磁场检测元件9A和第二磁场检测元件9B分别包含在X方向上具有灵敏度轴的X方向磁场检测元件(未图示)和在Z方向上具有灵敏度轴的Z方向磁场检测元件(未图示)。X方向磁场检测元件和Z方向磁场检测元件为霍尔元件，但也可以为TMR元件等其它形式的磁场检测元件。

磁传感器3还具有基于第一磁场检测元件9A检测到的磁场角度输出规定的电压的第一处理部4A和基于第二磁场检测元件9B检测到的磁场角度输出规定的电压的第二处理部4B。磁场角度θ为X-Z平面上的磁通的角度，通过根据X方向的磁场强度Bx和Z方向的磁场强度Bz，作为arctan(Bz/Bx)而被求出。第一处理部4A和第二处理部4B计算磁场角度θ，输出与磁场角度θ成比例的电压。输出的电压可以确定为与Z方向的磁场强度Bz成比例。

在磁传感器3位于磁道5A、5B的左侧部分时，从Z方向观察，第一磁场检测元件9A与第一磁铁区域6A重叠。磁场角度θ伴随磁传感器3的移动而变化，因此，磁传感器3能够检测相对于磁铁2的相对位置。同样，在磁传感器3位于磁道5A、5B的右侧部分时，从Z方向观察，第二磁场检测元件9B与第二磁铁区域6B重叠。磁场角度θ伴随磁传感器3的移动而变化，因此，磁传感器3能够检测相对于磁铁2的相对位置。另一方面，在第一磁场检测元件9A与第一磁铁区域6A重叠时，第二磁场检测元件9B位于远离第二磁铁区域6B的位置，检测到的磁场强度小且不稳定。同样，在第二磁场检测元件9B与第二磁铁区域6B重叠时，第一磁场检测元件9A位于远离第一磁铁区域6A的位置，检测到的磁场强度小且不稳定。对于该磁场检测元件而言，由远离磁场检测元件的磁铁施加的磁场可能成为噪声。因此，如果单纯将第一磁场检测元件9A的输出和第二磁场检测元件9B的输出相加，则难以确保位置检测装置1的测定精度。在本实施方式中，通过以下方法处理第一磁场检测元件9A的输出和第二磁场检测元件9B的输出。

与磁传感器3的位置无关，第一磁场检测元件9A和第二磁场检测元件9B检测X方向的磁场强度Bx和Z方向的磁场强度Bz，并将它们分别发送到第一处理部4A和第二处理部4B。第一处理部4A根据第一磁场检测元件9A检测到的磁场强度Bx和磁场强度Bz，计算第一磁场强度B1作为它们的矢量和。同样，第二处理部4B根据第二磁场检测元件9B检测到的磁场强度Bx和磁场强度Bz，计算第二磁场强度B2作为它们的矢量和。图3A中示出了第一及第二磁场强度B1、B2和行程的关系。第一磁场强度B1在第一磁铁区域6A内大，在第二磁铁区域6B内小。第二磁场强度B2在第一磁铁区域6A内小，在第二磁铁区域6B内大。

图3B中示出了确定第一及第二处理部4A、4B的输出的方法。在第一磁场强度B1为预先确定的阈值S1以上的情况下，第一处理部4A根据磁场角度θ(＝arctan(Bz/Bx))，将规定的低电压VL和规定的高电压VH之间的第一电压VM1输出到传感器输出处理部4C。磁场角度θ和第一磁场检测元件9A的X方向位置的关系被预先求出，因此，第一处理部4A基于磁场角度θ，将第一磁场检测元件9A的与X方向位置对应的第一电压VM1输出到传感器输出处理部4C。在第一磁场强度B1低于阈值S1的情况下，第一处理部4A输出高电压VH。在第一磁场强度B1低于阈值S1的情况下，磁传感器3位于第二磁铁区域6B，第一磁场检测元件9A检测到的磁场强度小且不稳定。因此，第一处理部4A的输出被固定为一定的输出VH。

与此相对，在第二磁场强度B2低于阈值S1的情况下，第二处理部4B输出低电压VL。低电压VL为略高于零的电压，但对其大小没有特别限定。在第二磁场强度B2低于阈值S1的情况下，磁传感器3位于第一磁铁区域6A，第二磁场检测元件9B检测到的磁场强度小且不稳定。因此，第二处理部4B的输出被固定为一定的输出VL。在第二磁场强度B2为阈值S1以上的情况下，第二处理部4B根据磁场角度θ，将规定的低电压VL和规定的高电压VH之间的第二电压VM2输出到传感器输出处理部4C。如上述，磁场角度θ和第二磁场检测元件9B的X方向位置的关系被预先求出，因此，第二处理部4B基于磁场角度θ，将第二磁场检测元件9B的与X方向位置对应的电压VM2输出到传感器输出处理部4C。

传感器输出处理部4C合并计算第一处理部4A输出的电压和第二处理部4B输出的电压，计算并输出电压VT。在第一处理部4A输出第一电压VM1，第二处理部4B输出低电压VL的情况下，VT＝VM1+VL。在第一处理部4A输出电压VH，第二处理部4B输出第二电压VM2的情况下，VT＝VH+VM2。第一方向X上的磁铁2相对于磁传感器3的相对位置和电压VT的关系被预先求出。因此，能够根据从传感器输出处理部4C输出的电压VT，检测上述相对位置。该处理能够通过例如搭载于汽车的其它计算机执行。优选第一处理部4A切换第一电压VM1和高电压VH的定时与第二处理部4B切换低电压VL和第二电压VM2的定时一致，但也可以存在些许偏差。

图4A、图4B中示出了处理第一磁场检测元件9A的输出和第二磁场检测元件9B的输出的其它方法。在第一磁场检测元件9A的附近设置有第一偏置磁铁10A，在第二磁场检测元件9B的附近设置有第二偏置磁铁10B。第一偏置磁铁10A的N极位于第一磁铁区域6A的相反侧(右侧)，S极位于与第一磁铁区域6A相对的一侧(左侧)，第二偏置磁铁10B的N极位于第二磁铁区域6B的相反侧(左侧)，S极位于与第二磁铁区域6B相对的一侧(右侧)。因此，在第一偏置磁铁10A的附近产生从右向左的磁通，在第二偏置磁铁10B的附近产生从左向右的磁通。第一磁场检测元件9A检测Bx和Bz，第一处理部4A计算第一磁场角度θ1(＝arctan(Bz/Bx))。同样，第二磁场检测元件9B检测Bx和Bz，第二处理部4B计算第二磁场角度θ2(＝arctan(Bz/Bx))。

图5A中示出了第一及第二磁场角度θ21和行程的关系。第一偏置磁铁10A和第二偏置磁铁10B的偏置磁场比第一～第四磁铁2A～2D的磁场弱。在第一磁铁区域6A，磁通的方向在左侧端部大致朝左，在第一磁铁2A的附近大致朝上，随着越靠右侧而越沿顺时针方向旋转。在从第一磁铁区域6A的左端到第二磁铁2B附近的范围内，第一及第二磁铁2A、2B的磁场强，第一偏置磁铁10A的磁场相对于其为可忽略的大小。与此相对，第二磁铁2B和第三磁铁2C之间的磁场弱且不稳定，因此，第一偏置磁铁10A的磁场处于支配地位。其结果，第一磁场角度θ1在第一磁铁区域6A的从左端到右端的范围内大致旋转1。在其右侧区域即在Y方向上与第二磁铁区域6B相对的区域内，第一磁场角度θ1通过第一偏置磁铁10A的偏置磁场大致被维持在一定值。与此相对，在Y方向上与第一磁铁区域6A相对的区域内，第二磁场角度θ2通过第二偏置磁铁10B的偏置磁场大致被维持在一定值，在其右侧区域即第二磁铁区域6B内，在第二磁铁区域6B的从左端到右端的范围内大致旋转1。

图5B中示出了确定第一及第二处理部4A、4B的输出的方法。在第一磁场角度θ1低于预先确定的第一阈值S21的情况下，第一处理部4A根据第一磁场角度θ1，将规定的低电压VL和规定的高电压VH之间的第一电压VM1输出到传感器输出处理部4C。第一磁场角度θ1和第一磁场检测元件9A的X方向位置的关系被预先求出，因此，第一处理部4A基于第一磁场角度θ1，将第一磁场检测元件9A的与X方向位置对应的第一电压VM1输出到传感器输出处理部4C。在第一磁场角度θ1为第一阈值S21以上的情况下，第一处理部4A输出高电压VH。在第一磁场角度θ1为第一阈值S21以上的情况下，磁传感器3位于第二磁铁区域6B，第一磁场检测元件9A检测到的磁场强度小且不稳定。因此，第一处理部4A的输出被固定为一定的输出VH。

在第二磁场角度θ2低于预先确定的第二阈值S22的情况下，第二处理部4B输出低电压VL。在第二磁场角度θ2低于第二阈值S22的情况下，磁传感器3位于第一磁铁区域6A，第二磁场检测元件9B检测到的磁场强度小且不稳定。因此，第二处理部4B的输出被固定为一定的输出VL。在第二磁场角度θ2为第二阈值S22以上的情况下，第二处理部4B根据第二磁场角度θ2，将规定的低电压VL和规定的高电压VH之间的第二电压VM2输出到传感器输出处理部4C。如上述，第二磁场角度θ2和第二磁场检测元件9B的X方向位置的关系被预先求出，因此，第二处理部4B基于第二磁场角度θ2，将与第二磁场检测元件9B的X方向位置对应的电压VM2输出到传感器输出处理部4C。

传感器输出处理部4C合并计算第一处理部4A输出的电压和第二处理部4B输出的电压，计算电压VT。在第一处理部4A输出第一电压VM1，第二处理部4B输出低电压VL的情况下，VT＝VM1+VL。在第一处理部4A输出电压VH，第二处理部4B输出第二电压VM2的情况下，VT＝VH+VM2。第一方向X上的磁铁2相对于磁传感器3的相对位置和电压VT的关系被预先求出。因此，能够根据从传感器输出处理部4C输出的电压VT，检测上述相对位置。优选第一处理部4A切换第一电压VM1和高电压VH的定时与第二处理部4B切换低电压VL和第二电压VM2的定时一致，但也可以存在些许偏差。在本例中，为了缓和相邻磁道的磁铁的影响，理想的是充分确保各磁道的Y方向宽度，但也可以设置后述的变形例3中说明的屏蔽体11。

如上，通过实施方式对本发明进行了说明，但本发明不限于上述实施方式。下面，对本发明的一些变形例进行说明。

图6A、图6B是表示本发明的第一变形例的与图2A、图2B同样的图。设置有沿第一方向X在彼此相邻的第一磁道5A和第二磁道5B之间延伸的屏蔽体11。屏蔽体11优选由铁、硅铁、坡莫合金等软磁性材料形成。如上所述，第一磁场检测元件9A检测由第一磁铁2A和第二磁铁2B形成的磁场，也同时检测由第三磁铁2C和第四磁铁2D形成的磁场。特别地，在磁传感器3位于第三磁铁2C附近时，第一磁场检测元件9A受由第三磁铁2C和第四磁铁2D形成的磁场的影响增加。屏蔽体11能够屏蔽该磁场，因此，能够缩小第一磁道5A和第二磁道5B的宽度(第二方向Y上的尺寸)，使位置检测装置1紧凑。

图7A、图7B是表示本发明的第二变形例的与图2A、图2B同样的图。在彼此相邻的第一磁铁区域6A和第二磁铁区域6B之间设置有横跨彼此相邻的第一磁道5A和第二磁道5B而沿第二方向Y延伸的屏蔽体12。与屏蔽体11同样，屏蔽体12优选由铁、硅铁、坡莫合金等软磁性材料形成。如图示，在磁传感器3位于第一磁铁区域6A且位于第二磁铁2B和第三磁铁2C之间的情况下，第一磁场检测元件9A可能检测由第三磁铁2C形成的磁场。第二磁铁2B和第三磁铁2C之间的磁场弱，但在第二磁铁2B的右侧产生朝左的磁通，在第三磁铁2C的左侧产生朝右的磁通。因此，被吸入第二磁铁2B的磁通减弱，可能影响测定精度。屏蔽体12屏蔽由第三磁铁2C形成的磁场，减轻第一磁场检测元件9A受第三磁铁2C的影响。同样，屏蔽体12屏蔽由第二磁铁2B形成的磁场，减轻第二磁场检测元件9B受第二磁铁2B的影响。

而且，在本发明的第三变形例中，传感器输出处理部4C可以选择性地输出第一处理部4A输出的电压VM1和第二处理部4B输出的电压VM2中的任一个作为电压VT。在第一处理部4A输出第一电压VM1，且第二处理部4B输出低电压VL的情况下，VT＝VM1。在第一处理部4A输出电压VH，第二处理部4B输出第二电压VM2的情况下，VT＝VM2。本变形例具有与上述实施方式中将VL和VH均设为0的情况相同的结果，但无需输出的合并计算。

参照图3A、图3B，在第二磁场强度B2低于阈值S1的情况下，传感器输出处理部4C输出第一处理部4A输出的第一电压VM1作为VT来代替进行VT＝VM1+VL的合并计算。在第一磁场强度B1低于阈值S1的情况下，传感器输出处理部4C输出第二处理部4B输出的第二电压VM2作为VT来代替进行VT＝VM2+VH的合并计算。在该情况下，仅根据传感器输出处理部4C的输出电压，不能确定磁铁2相对于磁传感器3的相对位置。因此，优选传感器输出处理部4C一并输出采用第一处理部4A和第二处理部4B中哪一方的输出(设为哪一方自身的输出)的信息。例如，在传感器输出处理部4C的输出为第一处理部4A的输出的情况下，在图3A、3B中，由于磁传感器3位于第一磁铁区域6A，因此能够从传感器输出处理部4C的输出电压求出磁铁2的位置。在磁传感器3位于第一磁铁区域6A和第二磁铁区域6B的边界附近的情况下，也可能为B1＜S1且B2＜S1。在该情况下，可以预先确定哪个条件(B1＜S1或B2＜S1)优先，根据优先的条件确定输出。在本发明中，在B1＜S1且B2＜S1时，第一处理部4A输出高电压VH，第二处理部4B输出VL。在B1＜S1条件优先的情况下，传感器输出处理部4C能够将第一处理部4A的输出VH设为自身的输出。在B2＜S1条件优先的情况下，传感器输出处理部4C能够将第二处理部4B的输出VL设为自身的输出。如果为仅满足B1＜S1和B2＜S1中任一个的状态，则执行上述处理。即，传感器输出处理部4C输出的电压不限于VM1或VM2，只要为第一处理部4A或第二处理部4B的输出即可。

参照图5A、图5B，在第二磁场角度θ2低于第二阈值S22的情况下，传感器输出处理部4C输出第一处理部4A输出的第一电压VM1作为VT来代替进行VT＝VM1+VL的合并计算。在第一磁场角度θ1为第一阈值S21以上的情况下，传感器输出处理部4C输出第二处理部4B输出的第二电压VM2作为VT来代替进行VT＝VM2+VH的合并计算。在该情况下，也与图3A、图3B中说明的同样，优选传感器输出处理部4C一并输出采用第一处理部4A和第二处理部4B中哪一方的输出(设为哪一方自身的输出)的信息。在磁传感器3位于第一磁铁区域6A和第二磁铁区域6B的边界附近的情况下，也可能为θ2＜S22且θ1＜S21。在该情况下，也与图3A、图3B中说明的同样，可以预先确定哪个条件优先，根据优先的条件确定输出。

这样，磁传感器3位于第一磁铁区域6A还是位于第二磁铁区域6B能够根据传感器输出处理部4C采用第一处理部4A和第二处理部4B中哪一方的输出(设为哪一方自身的输出)的信息进行判定。因此，第一方向X上的磁铁2相对于磁传感器3的相对位置能够根据输出VT求出。本变形例无需合并计算输出，因此，可实现传感器输出处理部4C的简化。

最后，将本实施方式与比较例进行比较。图8表示基准例、比较例以及实施例的位置检测装置的比较。基准例是现有的短行程的位置检测装置的例子。磁道数为1，行程为24mm，并将三个磁铁设置于基板的两端和中央。比较例和实施例是长行程的位置检测装置的例子，行程为基准例的约8倍的200mm。比较例与基准例同样为1磁道结构，磁铁的个数及配置也与基准例同样。由于要在大的磁铁中心之间的距离D产生强磁场，因此，需要采用大尺寸的磁铁。磁铁的合计体积比行程的增加率更大幅度增加，成为基准例的约60倍。磁铁的高度(Z方向尺寸)为基准例的约4倍。为了对磁传感器高效地施加磁场，因此，相对于基准例，磁铁和磁传感器之间的Z方向距离以与行程的增加率大致相同程度的增加率增加。因此，相对于基准例，比较例不仅位置检测装置的成本增加，设置空间也大幅增加。另外，伴随磁铁的大型化，磁铁的磁力也增加。由此，铁粉等金属容易附着于磁铁，位置检测精度可能降低或者位置检测装置向车辆的安装作业可能复杂化。另外，由磁性体构成的外围零件容易受到位置检测装置的磁铁的影响。

实施例与图2A、图2B所示的实施方式对应。实施例为2磁道结构，因此，磁铁中心之间的距离D为比较例的约一半。因此，无需使用比较例那样的大型磁铁。磁铁的个数增加，但磁铁的合计体积为比较例的两成以下。磁铁和磁传感器之间的距离为比较例的约一半。

详细示出并说明了本发明的一些优选实施方式，但需要理解在不脱离所附权利要求书的主旨或范围的前提下，可以进行各种变更及修正。

Claims (25)

1.一种位置检测装置，其中，

具有磁传感器和相对于所述磁传感器在第一方向上相对移动的多个磁铁，所述多个磁铁的一部分设置于第一磁道，其余部分设置于第二磁道，其中，

所述磁传感器具有：

第一磁场检测元件，其位于所述第一磁道；

第一处理部，其在施加于所述第一磁场检测元件的第一磁场的强度为阈值以上的情况下，输出表示所述磁铁相对于所述第一磁场检测元件的相对位置的电压VM1，并在所述第一磁场的强度低于所述阈值的情况下，输出规定的高电压VH，其中所述电压VM1为规定的低电压VL和所述高电压VH之间的电压；

第二磁场检测元件，其位于所述第二磁道；以及

第二处理部，其在施加于所述第二磁场检测元件的第二磁场的强度低于所述阈值的情况下，输出所述低电压VL，并在所述第二磁场的强度为所述阈值以上的情况下，输出表示所述磁铁相对于所述第二磁场检测元件的相对位置的电压VM2，其中所述电压VM2为所述低电压VL和所述高电压VH之间的电压。

2.根据权利要求1所述的位置检测装置，其中，

具有处理所述磁传感器的输出的传感器输出处理部，所述传感器输出处理部合并计算所述第一处理部的输出和所述第二处理部的输出。

3.根据权利要求1所述的位置检测装置，其中，

具有处理所述磁传感器的输出的传感器输出处理部，所述传感器输出处理部在所述第二磁场的强度低于所述阈值的情况下，输出所述第一处理部的输出作为所述传感器输出处理部的输出，并在所述第一磁场的强度低于所述阈值的情况下，输出所述第二处理部的输出作为所述传感器输出处理部的输出。

4.根据权利要求1所述的位置检测装置，其中，

所述第一处理部基于所述第一磁场检测元件检测到的磁场求出所述第一磁场的强度，所述第二处理部基于所述第二磁场检测元件检测到的磁场求出所述第二磁场的强度。

5.根据权利要求1所述的位置检测装置，其中，

所述第一处理部基于所述第一磁场的强度求出所述电压VM1，所述第二处理部基于所述第二磁场的强度求出所述电压VM2。

6.根据权利要求1所述的位置检测装置，其中，

所述多个磁铁的所述一部分设置于所述第一磁道的第一磁铁区域，所述其余部分设置于所述第二磁道的第二磁铁区域。

7.根据权利要求1所述的位置检测装置，其中，

所述多个磁铁配置于单一的基板上。

8.一种位置检测装置，其中，

具有磁传感器和相对于所述磁传感器在第一方向上相对移动的多个磁铁，所述多个磁铁的一部分设置于第一磁道，其余部分设置于第二磁道，其中，

所述磁传感器具有：

第一磁场检测元件，其位于所述第一磁道；

第一处理部，其在施加于所述第一磁场检测元件的第一磁场角度低于第一阈值的情况下，输出表示所述磁铁相对于所述第一磁场检测元件的相对位置的电压VM1，并在所述第一磁场角度为所述第一阈值以上的情况下，输出规定的高电压VH，其中所述电压VM1为规定的低电压VL和所述高电压VH之间的电压；

第二磁场检测元件，其位于所述第二磁道；以及

第二处理部，其在施加于所述第二磁场检测元件的第二磁场角度低于第二阈值的情况下，输出所述低电压VL，并在所述第二磁场角度为所述第二阈值以上的情况下，输出表示所述磁铁相对于所述第二磁场检测元件的相对位置的电压VM2，其中所述电压VM2为所述低电压VL和所述高电压VH之间的电压。

9.根据权利要求8所述的位置检测装置，其中，

具有处理所述磁传感器的输出的传感器输出处理部，所述传感器输出处理部合并计算所述第一处理部的输出和所述第二处理部的输出。

10.根据权利要求8所述的位置检测装置，其中，

具有处理所述磁传感器的输出的传感器输出处理部，所述传感器输出处理部在所述第二磁场角度低于所述第二阈值的情况下，输出所述第一处理部的输出作为所述传感器输出处理部的输出，并在所述第一磁场角度为所述第一阈值以上的情况下，输出所述第二处理部的输出作为所述传感器输出处理部的输出。

11.根据权利要求8所述的位置检测装置，其中，

所述第一处理部基于所述第一磁场检测元件检测到的磁场求出所述第一磁场角度，所述第二处理部基于所述第二磁场检测元件检测到的磁场求出所述第二磁场角度。

12.根据权利要求8所述的位置检测装置，其中，

所述第一处理部基于所述第一磁场角度求出所述电压VM1，所述第二处理部基于所述第二磁场角度求出所述电压VM2。

13.根据权利要求8所述的位置检测装置，其中，

所述多个磁铁的所述一部分设置于所述第一磁道的第一磁铁区域，所述其余部分设置于所述第二磁道的第二磁铁区域。

14.根据权利要求13所述的位置检测装置，其中，

所述磁传感器具有第一偏置磁铁和第二偏置磁铁，所述第一偏置磁铁对所述第一磁场检测元件施加与所述第一磁铁区域的中央部处的磁场为相反方向的磁场，所述第二偏置磁铁对所述第二磁场检测元件施加与所述第二磁铁区域的中央部处的磁场为相反方向的磁场。

15.根据权利要求6或13所述的位置检测装置，其中，

所述第一磁铁区域和所述第二磁铁区域在所述第一方向上排他地且连续地设置。

16.根据权利要求6或13所述的位置检测装置，其中，

就分别配置于所述第一磁铁区域和所述第二磁铁区域且彼此相邻的所述磁铁而言，与所述磁传感器相对的面的极性相同。

17.根据权利要求6或13所述的位置检测装置，其中，

所述多个磁铁各自配置于所述第一及第二磁铁区域的远离所述第一方向上的边缘部的位置。

18.根据权利要求6或13所述的位置检测装置，其中，

具有屏蔽体，所述屏蔽体横跨所述第一磁道和所述第二磁道，沿与所述第一方向正交的方向在所述第一磁铁区域和所述第二磁铁区域之间延伸。

19.根据权利要求1或8所述的位置检测装置，其中，

具有屏蔽体，所述屏蔽体沿所述第一方向在所述第一磁道和所述第二磁道之间延伸。

20.根据权利要求6或13所述的位置检测装置，其中，

在所述第一磁铁区域和所述第二磁铁区域分别配置有一个所述磁铁。

21.根据权利要求6或13所述的位置检测装置，其中，

在所述第一磁铁区域和所述第二磁铁区域分别配置有两个所述磁铁。

22.根据权利要求6或13所述的位置检测装置，其中，

在所述第一磁铁区域和所述第二磁铁区域分别配置有三个所述磁铁。

23.根据权利要求6或13所述的位置检测装置，其中，

配置于所述第一磁铁区域的所述磁铁的组和配置于所述第二磁铁区域的所述磁铁的组被设置为关于所述第一及第二磁铁区域的接触点旋转对称。

24.一种位置检测系统，其具有权利要求1所述的位置检测装置、固定所述多个磁铁的可动部件、以及固定所述磁传感器的非可动部件。

25.一种转向系统，其具备权利要求24所述的位置检测系统。