CN113494877A - 旋转位置检测装置 - Google Patents

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Aisin Seiki Co Ltd
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Abstract

本发明提供一种能够通过简易的装置结构而检测旋转体的特定的旋转位置的旋转位置检测装置。旋转位置检测装置100具备包含具有彼此极性不同的第1永久磁铁10a以及第2永久磁铁10b的第1磁铁对10与具有彼此极性不同的第3永久磁铁11a以及第4永久磁铁11b的第2磁铁对11的线性致动器1、和对检测到不同极性的磁场而输出不同的输出信号的包含第1磁传感器3a和第2磁传感器3b的传感器对3，并构成为能够根据传感器对3的不同的输出信号的组合，检测第1磁传感器3a以及第2磁传感器3b分别与第1永久磁铁10a以及第2永久磁铁10b相对的第1相对位置、和第1磁传感器3a以及第2磁传感器3b分别与第3永久磁铁11a以及第4永久磁铁11b相对的第2相对位置。

Description

旋转位置检测装置
技术领域
本发明涉及一种旋转位置检测装置，尤其涉及一种具备磁传感器的旋转位置检测装置。
背景技术
以往，已知存在具备磁传感器的旋转位置检测装置(例如参照专利文献1)。
上述专利文献1公开了一种旋转角度检测装置，其具备在旋转方向的整周上配置磁铁的转子和4个配置于转子周围的霍尔传感器。该旋转角度检测装置构成为能够基于4个霍尔传感器的传感器输出，检测转子的整周上的旋转位置。
专利文献
专利文献1：日本特开2008-151774号公报
发明内容
然而，在上述专利文献1记载的旋转角度检测装置中，在转子的旋转方向的整周配置了磁铁，并且具备较多的(4个)霍尔传感器，在用于检测转子的特定的旋转位置这一用途时，存在装置结构超过必要地变得复杂的问题。
本发明是为了解决如上课题而完成的，本发明的一个目的在于，提供一种能够通过简易的装置结构来检测旋转体的特定的旋转位置的旋转位置检测装置。
为了达到上述目的，本发明的一个技术方案中的旋转位置检测装置具备旋转体和传感器对，上述旋转体包含第1磁铁对和第2磁铁对，上述第1磁铁对具有彼此极性不同且彼此在指定的旋转方向上邻接配置的第1永久磁铁以及第2永久磁铁，上述第2磁铁对配置于与第1磁铁对不同的位置，并且具有彼此极性不同且彼此在指定的旋转方向上邻接配置的第3永久磁铁以及第4永久磁铁；上述传感器对包含第1磁传感器以及第2磁传感器，上述第1磁传感器以及第2磁传感器在指定的旋转方向上相邻配置，并对检测到不同极性的磁场而输出不同的输出信号；旋转位置检测装置构成为能够根据传感器对的相互不同的输出信号的组合，检测出第1相对位置和第2相对位置，上述第1相对位置为第1磁传感器以及第2磁传感器分别与第1永久磁铁以及第2永久磁铁相对的位置，上述第2相对位置为第1磁传感器以及第2磁传感器分别与第3永久磁铁以及第4永久磁铁相对的位置。
在本发明的一个技术方案中的旋转位置检测装置中，如上所述，构成为能够根据传感器对中相互不同的输出信号的组合，检测传感器对的第1磁传感器以及第2磁传感器分别与第1磁铁对的第1永久磁铁以及第2永久磁铁相对的第1相对位置、和传感器对的第1磁传感器以及第2磁传感器分别与第2磁铁对的第3永久磁铁以及第4永久磁铁相对的第2相对位置。由此，与在旋转体的旋转方向的整周上设置磁铁的以往的结构不同，通过仅设置配置于旋转体的旋转方向上的一部分的不同位置的第1磁铁对以及第2磁铁对，以及设置与具备4个磁传感器的以往的结构相比而包含更少的、2个磁传感器(第1磁传感器以及第2磁传感器)的传感器对的简易的装置结构，能够检测第1相对位置和第2相对位置。因此，能够通过简易的装置结构来检测旋转体的特定的旋转位置。
在本发明的一个技术方案所涉及的旋转位置检测装置中，如上所述，彼此极性不同的第1磁铁对的第2永久磁铁以及第2磁铁对的第4永久磁铁分别配置于第1磁铁对的第1永久磁铁以及第2磁铁对的第3永久磁铁的指定的旋转方向上的一方侧。
如果以这样的方式构成，则能够在第1相对位置和第2相对位置，使第1磁传感器以及第2磁传感器各自所相对的磁铁的磁极不同。因此，根据传感器对中相互不同的输出信号的组合，能够容易地实现对第1相对位置和第2相对位置的检测。
在本发明的一个技术方案所涉及的旋转位置检测装置中，如上所述，构成为：除了第1相对位置以及第2相对位置以外，还能够根据第1磁传感器以及第2磁传感器的输出信号变为彼此相同的情况，检测出从第1相对位置以及第2相对位置沿指定的旋转方向偏离的不稳定位置。
如果以这样的方式构成，则能够根据第1磁传感器以及第2磁传感器的输出信号变为彼此相同的情况，检测出不稳定位置，因此，也能够检测出旋转位置不位于第1相对位置以及第2相对位置的情况。即，能够更加详细地对旋转体的旋转位置进行检测。
在本发明的一个技术方案所涉及的旋转位置检测装置中，如上所述，在指定的旋转方向上，第1磁传感器与第2磁传感器的中心位置在第1相对位置处位于第1磁铁对的中心位置的附近，在指定的旋转方向上，第1磁传感器与第2磁传感器的中心位置在第2相对位置处位于第2磁铁对的中心位置的附近。应予说明，“中心位置的附近”是指包含中心位置该位置、以及靠近中心位置且偏离中心位置的位置这两方。
如果以这样的方式构成，则在指定的旋转方向上，当第1磁传感器与第2磁传感器的中心位置和第1磁铁对的中心位置大致一致时，能够可靠地使第1磁传感器以及第2磁传感器的输出信号不同。因此，能够可靠地检测第1相对位置。第2相对位置的情况相同。
在本发明的一个技术方案所涉及的旋转位置检测装置中，如上所述，传感器对为能够保持输出信号的锁存型(latch type)。
如果以这样的方式构成，则传感器对在旋转体停止后也能够保持停止时间点的输出信号，因此，将继续持续输出不同的输出信号，从而能够检测停止于第1相对位置以及第2相对位置的情况。
在本发明的一个技术方案所涉及的旋转位置检测装置中，如上所述，构成为，根据第1磁传感器的输出信号与第2磁传感器的输出信号之间的时间差，判断旋转方向。
如果以这样的方式构成，则在将旋转位置检测装置应用于不会进行逆转的旋转体的情况下，能够检测旋转方向的异常。此外，能够将旋转位置检测装置应用于也能够进行逆转的旋转体并容易地判断旋转方向。
在上述一个技术方案所涉及的旋转位置检测装置中，也可考虑如下的结构。
(附记项1)
即，在上述一个技术方案所涉及的旋转位置检测装置中，第1磁铁对和第2磁铁对在指定的旋转方向上配置于彼此相位相差180度的位置。
如果以这样的方式构成，则通过配置于彼此相位相差180度的位置的第1磁铁对和第2磁铁对，能够检测旋转体的彼此相位相差180度的第1相对位置和第2相对位置。
(附记项2)
在能够检测上述不稳定位置的旋转位置检测装置中，构成为基于停止于不稳定位置的状态持续指定的时间以上，判断为动作异常。
如果以这样的方式构成，则由于能够检测旋转体的停止位置不位于第1相对位置以及第2相对位置的情况，因此能够通过通知等手段使用户掌握动作异常的状况。
(附记项3)
在上述一个技术方案所涉及的旋转位置检测装置中，在指定的旋转方向上，第1磁传感器与第2磁传感器之间的节距(pitch)大致等于第1永久磁铁与第2永久磁铁之间的节距、以及第3永久磁铁与第4永久磁铁之间的节距。
如果以这样的方式构成，则由于能够可靠地使第1磁传感器以及第2磁传感器和第1永久磁铁以及第2永久磁铁相对，以使第1磁传感器以及第2磁传感器的检测信号不同，因此，能够可靠地检测第1相对位置。第2相对位置的情况相同。
(附记项4)
在上述一个技术方案所涉及的旋转位置检测装置中，旋转体为随着向指定的旋转方向旋转而在旋转中心轴线的延伸方向上往复移动的轴状的线性致动器(linearactuator)。
如果以这样的方式构成，则不仅能够检测线性致动器的旋转位置，也能够检测线性致动器在旋转中心轴线的延伸方向上的位置。
附图说明
图1为实施方式所涉及的旋转位置检测装置的示意立体图。
图2为表示实施方式所涉及的旋转位置检测装置的线性致动器的第1相对位置的图。
图3为表示实施方式所涉及的旋转位置检测装置的线性致动器的第2相对位置的图。
图4为用于说明实施方式所涉及的传感器对的输出信号与线性致动器的旋转位置的关系的图。
图5为用于说明实施方式所涉及的线性致动器向指定旋转方向旋转时传感器对的输出信号与时间的关系的图。
图6为用于说明实施方式所涉及的线性致动器向与指定旋转方向相反的方向旋转时传感器对的输出信号与时间的关系的图。
具体实施方式
下面，基于附图对实施方式进行说明。
[实施方式]
参照图1～图6，对实施方式所涉及的旋转位置检测装置100的结构进行说明。
(旋转位置检测装置的结构)
如图1所示，实施方式所涉及的旋转位置检测装置100构成为将旋转的轴状的线性致动器1(本发明的技术方案中的“旋转体”的一个例子)的旋转变位以数字信号的方式输出。即，旋转位置检测装置100为所谓的旋转编码器(rotary encoder)。
旋转位置检测装置100具备线性致动器1，线性致动器1包含第1磁铁对10和第2磁铁对11。即，旋转位置检测装置100具备2个(偶数个)磁铁对。第1磁铁对10具有第1永久磁铁10a以及第2永久磁铁10b。第2磁铁对11具有第3永久磁铁11a以及第4永久磁铁11b。
此外，旋转位置检测装置100具备以线性致动器1能够旋转的方式支承线性致动器1的固定壳体2、设置于固定壳体2的传感器对3、和控制部4。传感器对3具有第1磁传感器3a以及第2磁传感器3b。
旋转位置检测装置100构成为：在使线性致动器1向指定的旋转方向(R方向)旋转而使第1磁传感器3a以及第2磁传感器3b相对于传感器对3的位置发生变动时，能够基于第1磁传感器3a以及第2磁传感器3b的输出信号，检测线性致动器1的指定的旋转位置。
下面，依次对旋转位置检测装置100的各部分的结构进行说明。应予说明，在各图中，将线性致动器1的指定的旋转方向示为R方向，将线性致动器1的旋转中心轴线α的延伸方向示为A方向。
(包含第1磁铁对以及第2磁铁对的线性致动器的结构)
如图1所述，线性致动器1构成为随着向指定的旋转方向(R方向)旋转而在线性致动器1的旋转中心轴线α的延伸方向(A方向)上往复移动。线性致动器1包含第1磁铁对10以及第2磁铁对11、和设置有第1磁铁对10以及第2磁铁对11的轴状的线性轴AX。
线性轴AX大致形成为细长的圆柱形状。线性轴AX构成为在被收容于固定壳体2内的状态下，被电动机等驱动源(未图示)施加转矩，由此绕着在线性轴AX的长度方向上延伸的旋转中心轴线α旋转。
在线性轴AX的外表面设有凹状的引导槽AX1。引导槽AX1在线性轴AX的指定的旋转方向(R方向)上以不间断的方式形成为环状，并且，在指定的旋转方向(R方向)上形成为其在旋转中心轴线α的延伸方向(A方向)上的位置发生变动的蛇行形状。
此外，在固定壳体2的内表面设有与引导槽AX1卡合的凸状的卡合部20。固定壳体2的卡合部20构成为沿着线性轴AX的引导槽AX1而相对于引导槽AX1进行相对移动。即，实际上，由于固定壳体2不会移动，线性轴AX构成为随着自身的旋转，使引导槽AX1沿着固定壳体2的卡合部20移动，通过改变卡合部20在引导槽AX1内的位置，而在旋转中心轴线α的延伸方向上往复移动。此时，线性轴AX构成为使设于一端侧的凸轮(未图示)转动。
引导槽AX1设有两个卡合部20的相对的停止位置。这两个停止位置在线性轴AX的指定的旋转方向(R方向)上配置于彼此相位相差180度的位置。
在这两个停止位置中的一方中，构成第1磁铁对10的一对第1永久磁铁10a以及第2永久磁铁10b分别配置于与构成传感器对3的一对第1磁传感器3a以及第2磁传感器3b相对的第1相对位置。应予说明，在第1相对位置处，第1磁铁对10在A方向上的位置与传感器对3在A方向上的位置(大致)一致。
此外，在这两个停止位置中的另一方中，构成第2磁铁对11的一对第3永久磁铁11a以及第4永久磁铁11b分别配置于与构成传感器对3的一对第1磁传感器3a以及第2磁传感器3b相对的第2相对位置。应予说明，在第2相对位置处，第2磁铁对11在A方向上的位置与传感器对3在A方向上的位置(大致)一致。第1相对位置以及第2相对位置的详情将在后文中叙述。
在此，为了易于理解旋转位置检测装置100的原理，利用从旋转中心轴线α的延伸方向示意性地展示旋转位置检测装置100的图2～图4，对旋转位置检测装置100进行说明。在图2～图4中，将线性致动器1的指定的旋转方向(R方向)示为逆时针旋转方向。
如图2以及图3所示，第1磁铁对10具有彼此极性不同、且彼此在线性致动器1的指定的旋转方向(R方向)上邻接配置的第1永久磁铁10a以及第2永久磁铁10b。第1永久磁铁10a为N极，第2永久磁铁10b为S极。应予说明，第2永久磁铁10b配置为与第1永久磁铁10a的指定的旋转方向(R方向)上的一方侧(图2～图4的顺时针旋转方向侧)邻接。此外，第1永久磁铁10a以及第2永久磁铁10b形成为一体。
第2磁铁对11具有彼此极性不同、且彼此在线性致动器1的指定的旋转方向(R方向)上邻接配置的第3永久磁铁11a以及第4永久磁铁11b。第3永久磁铁11a为S极，第4永久磁铁11b为N极。应予说明，第3永久磁铁11a配置为与第4永久磁铁11b的指定的旋转方向(R方向)上的一方侧(图2～图4的顺时针旋转方向侧)邻接。此外，第3永久磁铁11a以及第4永久磁铁11b形成为一体。
第1磁铁对10和第2磁铁对11在线性致动器1的指定的旋转方向(R方向)上配置于彼此相位相差180度的位置。即，第1磁铁对10和第2磁铁对11以隔着旋转中心轴线α的方式分别配置于旋转中心轴线α的一方侧以及另一方侧。此外，第1磁铁对10和第2磁铁对11沿着线性致动器1的圆形的外表面配置。
通过将磁铁埋入(固定于)旋转的线性轴AX而形成第1磁铁对10以及第2磁铁对11。另外，第1磁铁对10以及第2磁铁对11也可通过对旋转的线性轴AX进行局部磁化而形成。
(传感器对的结构)
如图2以及图3所示，传感器对3包含第1磁传感器3a以及第2磁传感器3b，上述第1磁传感器3a以及第2磁传感器3b在指定的旋转方向(R方向)上相邻配置，且在检测到不同极性的磁场时，输出不同的输出信号。应予说明，第2磁传感器3b配置为与第1磁传感器3a的指定的旋转方向(R方向)上的一方侧(图2～图4的顺时针旋转方向侧)邻接。
第1磁传感器3a构成为：在检测到N极的磁场的情况下，输出输出信号H(High信号)，在检测到S极的磁场的情况下，输出输出信号L(Low信号)。此外，第1磁传感器3a为能够保持输出信号H以及L的锁存型的霍尔传感器。例如，第1磁传感器3a构成为：在检测到N极的磁场而输出输出信号H的情况下，在下一次检测到S极的磁场之前，会继续持续输出输出信号H。此外，作为一个例子，第1磁传感器3a为垂直磁场测量型的传感器。即，其为能够对线性致动器1的半径方向上的磁场进行检测的传感器。
上述第1磁传感器3a检测到N极的磁场的情况是指，第1磁传感器3a与N极的第1永久磁铁10a或N极的第4永久磁铁11b在指定的旋转方向(R方向)上的位置一致的情况。即，当第1磁传感器3a与第1永久磁铁10a或第4永久磁铁11b在线性致动器1的半径方向上相对时，第1磁传感器3a检测到N极的磁场。
此外，上述第1磁传感器3a检测到S极的磁场的情况是指，第1磁传感器3a与S极的第2永久磁铁10b或S极的第3永久磁铁11a在指定的旋转方向(R方向)上的位置一致的情况。即，当第1磁传感器3a与第2永久磁铁10b或第3永久磁铁11a在线性致动器1的半径方向上相对时，第1磁传感器3a检测到S极的磁场。
第2磁传感器3b构成为：在检测到N极的磁场的情况下，输出输出信号H，在检测到S极的磁场的情况下，输出输出信号L。此外，第2磁传感器3b为能够保持输出信号H以及L的锁存型的霍尔传感器。此外，作为一个例子，第2磁传感器3b为垂直磁场测量型的传感器。即，其为能够对线性致动器1的半径方向上的磁场进行检测的传感器。
上述第2磁传感器3b检测到N极的磁场的情况是指，第2磁传感器3b与N极的第1永久磁铁10a或N极的第4永久磁铁11b在指定的旋转方向(R方向)上的位置一致的情况。即，当第2磁传感器3b与第1永久磁铁10a或第4永久磁铁11b在线性致动器1的半径方向上相对时，第2磁传感器3b检测到N极的磁场。
此外，上述第2磁传感器3b检测到S极的磁场的情况是指，第2磁传感器3b与S极的第2永久磁铁10b或S极的第3永久磁铁11a在指定的旋转方向(R方向)上的位置一致的情况。即，当第2磁传感器3b与第2永久磁铁10b或第3永久磁铁11a在线性致动器1的半径方向上相对时，第2磁传感器3b检测到S极的磁场。
旋转位置检测装置100构成为能够检测第1相对位置、第2相对位置和不稳定位置这三个位置，这三个位置作为线性致动器1(第1永久磁铁10a以及第2永久磁铁10b、第3永久磁铁11a以及第4永久磁铁11b)相对于第1磁传感器3a以及第2磁传感器3b的指定的旋转位置。
详细而言，旋转位置检测装置100构成为能够根据传感器对3的相互不同的输出信号的组合，检测第1磁传感器3a以及第2磁传感器3b分别与N极的第1永久磁铁10a以及S极的第2永久磁铁10b相对的第1相对位置。应予说明，在第1相对位置处，第1磁传感器3a输出输出信号H，第2磁传感器3b输出输出信号L。
此外，旋转位置检测装置100构成为能够根据通过传感器对3的相互不同的输出信号的组合，检测第1磁传感器3a以及第2磁传感器3b分别与S极的第3永久磁铁11a以及N极的第4永久磁铁11b相对的第2相对位置。应予说明，在第2相对位置处，第1磁传感器3a输出输出信号L，第2磁传感器3b输出输出信号H。
此外，旋转位置检测装置100构成为除了能够检测上述第1相对位置以及第2相对位置之外，还能够根据第1磁传感器3a以及第2磁传感器3b的输出信号变为相同，检测出从第1相对位置以及第2相对位置沿指定的旋转方向(R方向)偏离的不稳定位置。即，旋转位置检测装置100构成为能够检测出不稳定位置，作为与第1相对位置以及第2相对位置不同的其他位置。应予说明，在不稳定位置处，第1磁传感器3a以及第2磁传感器3b均输出相同的输出信号H、或均输出相同的输出信号L。
如图2所示，在指定的旋转方向(R方向)上，第1磁传感器3a与第2磁传感器3b的中心位置C1在第1相对位置处位于第1磁铁对10(第1永久磁铁10a与第2永久磁铁10b)的中心位置C2的附近。详细而言，在指定的旋转方向(R方向)上，第1磁传感器3a与第2磁传感器3b的中心位置C1在第1相对位置处与第1磁铁对10(第1永久磁铁10a与第2永久磁铁10b)的中心位置C2(大致)一致。
应予说明，在图2中，第1磁传感器3a的中心位置示为P1，第2磁传感器3b的中心位置示为P2，第1永久磁铁10a的中心位置示为P3，第2永久磁铁10b的中心位置示为P4。第1磁铁对10的中心位置C2在形成为一体的第1永久磁铁10a以及第2永久磁铁10b的边界上。
在第1相对位置处，第1磁铁对10的中心位置C2(边界)配置于将旋转中心轴线α、和第1磁传感器3a与第2磁传感器3b的中心位置C1连接的线β上。
如图3所示，在指定的旋转方向(R方向)上，第1磁传感器3a与第2磁传感器3b的中心位置C1在第2相对位置处位于第2磁铁对11(第3永久磁铁11a与第4永久磁铁11b)的中心位置C3的附近。详细而言，在指定的旋转方向(R方向)上，第1磁传感器3a与第2磁传感器3b的中心位置C1在第2相对位置处与第2磁铁对11(第3永久磁铁11a与第4永久磁铁11b)的中心位置C3(大致)一致。
应予说明，在图3中，第1磁传感器3a的中心位置示为P1，第2磁传感器3b的中心位置示为P2，第3永久磁铁11a的中心位置示为P5，第4永久磁铁11b的中心位置示为P6。第2磁铁对11的中心位置C3在形成为一体的第3永久磁铁11a以及第4永久磁铁11b的边界上。
在第2相对位置处，第2磁铁对11的中心位置C3(边界)配置于将旋转中心轴线α、和第1磁传感器3a与第2磁传感器3b的中心位置C1连接的线β上。
在指定的旋转方向(R方向)上，第1磁传感器3a与第2磁传感器3b之间的节距(节距角(pitch angle)θ)(大致)等于第1永久磁铁10a与第2永久磁铁10b之间的节距(节距角)、以及第3永久磁铁11a与第4永久磁铁11b之间的节距(节距角)。
(旋转位置检测装置的动作)
接下来，参照图4(A)～(J)，对旋转位置检测装置100的动作进行说明。旋转位置检测装置100的线性致动器1向指定的旋转方向(R方向)旋转。应予说明，在以下的说明中，对于第1磁传感器3a以及第2磁传感器3b的输出信号，在没有特别说明的情况下参照图5。
如图4(A)所示，旋转位置检测装置100从第1相对位置开始进行线性致动器1的旋转。在第1相对位置处，第1磁传感器3a输出输出信号H，第2磁传感器3b输出输出信号L。即，第1磁传感器3a和第2磁传感器3b输出互不相同的输出信号。
然后，如果线性致动器1从如图4(A)所示的第1相对位置开始进行旋转，则第1磁铁对10以及第2磁铁对11移动至图4(B)所示的位置。
在如图4(B)所示的第1磁传感器3a与S极的第2永久磁铁10b相对的位置处，第1磁传感器3a以及第2磁传感器3b输出相同的输出信号L。即，第1磁传感器3a与S极的第2永久磁铁10b相对的位置为不稳定位置。
然后，如果线性致动器1从图4(B)所示的不稳定位置开始进一步旋转，则第1磁铁对10以及第2磁铁对11依次移动至图4(C)以及图4(D)所示的位置。
在图4(C)以及图4(D)所示的位置处，第1磁传感器3a以及第2磁传感器3b不与第1永久磁铁10a、第2永久磁铁10b、第3永久磁铁11a以及第4永久磁铁11b中的任一个持续相对。因此，由于第1磁传感器3a以及第2磁传感器3b为锁存型，它们将持续输出相同的输出信号L。
然后，如果线性致动器1从图4(D)所示的不稳定位置开始进一步旋转，则第1磁铁对10以及第2磁铁对11移动至图4(E)所示的位置。
在图4(E)所示的第2磁传感器3b与S极的第3永久磁铁11a相对的位置处，第1磁传感器3a以及第2磁传感器3b继续输出相同的输出信号L。即，第2磁传感器3b与S极的第3永久磁铁11a相对的位置仍为不稳定位置。
然后，如果线性致动器1从图4(E)所示的不稳定位置开始进一步旋转，则第1磁铁对10以及第2磁铁对11移动至图4(F)所示的位置。
在图4(F)所示的第1磁传感器3a以及第2磁传感器3b分别与S极的第3永久磁铁11a以及N极的第4永久磁铁11b相对的位置处，第1磁传感器3a输出输出信号L，第2磁传感器3b输出输出信号H。即，第1磁传感器3a以及第2磁传感器3b分别与S极的第3永久磁铁11a以及N极的第4永久磁铁11b相对的位置为第2相对位置。在第2相对位置处，第1磁传感器3a和第2磁传感器3b根据与第1相对位置相反的组合，输出输出信号。
在此，第1磁传感器3a输出输出信号L且第2磁传感器3b输出输出信号H的第2相对位置的持续时间t1与第1磁传感器3a以及第2磁传感器3b输出相同的输出信号L的不稳定位置的持续时间t101相比，极其小(t1＜＜t101)。
即，在第2相对位置附近，在第2磁传感器3b输出与第1磁传感器3a不同的输出信号H后，第1磁传感器3a的输出信号立即(经过极其小的时间t1)变为与第2磁传感器3b相同的输出信号H。总之，第2磁传感器3b以及第1磁传感器3a的输出信号的变化相隔位于第2相对位置的极短的时间t1，按第2磁传感器3b以及第1磁传感器3a的顺序连续发生。
应予说明，在线性致动器1的旋转方向与指定的旋转方向(R方向)相反的情况(误动作的情况)下，第2相对位置附近的第1磁传感器3a以及第2磁传感器3b的输出信号变化将以相反的顺序连续发生(按第1磁传感器3a以及第2磁传感器3b的顺序连续发生)(参照图6)。
然后，如果线性致动器1从图4(F)所示的第2相对位置开始进一步旋转，则第1磁铁对10以及第2磁铁对11移动至图4(G)所示的位置。
在图4(G)所示的第1磁传感器3a与N极的第4永久磁铁11b相对的位置处，第1磁传感器3a以及第2磁传感器3b输出相同的输出信号H。即，第1磁传感器3a与N极的第4永久磁铁11b相对的位置为不稳定位置。
然后，如果线性致动器1从图4(G)所示的不稳定位置开始进一步旋转，则第1磁铁对10以及第2磁铁对11依次移动至图4(H)以及图4(I)所示的位置。
在图4(H)以及图4(I)所示的位置处，第1磁传感器3a以及第2磁传感器3b不与第1永久磁铁10a、第2永久磁铁10b、第3永久磁铁11a以及第4永久磁铁11b中的任一个持续相对。因此，由于第1磁传感器3a以及第2磁传感器3b为锁存型，它们将持续输出相同的输出信号H。
应予说明，第1磁传感器3a以及第2磁传感器3b输出相同的输出信号H的不稳定位置的持续时间t102与第1磁传感器3a以及第2磁传感器3b输出相同的输出信号L的不稳定位置的持续时间t101(大致)相同(t101＝t102)。
然后，如果线性致动器1从图4(I)所示的不稳定位置开始进一步旋转，则第1磁铁对10以及第2磁铁对11移动至图4(J)所示的位置。
在图4(J)所示的第2磁传感器3b与N极的第1永久磁铁10a相对的位置处，第1磁传感器3a以及第2磁传感器3b继续输出相同的输出信号H。即，第2磁传感器3b与N极的第1永久磁铁10a相对的位置仍为不稳定位置。
然后，如果线性致动器1从图4(J)所示的不稳定位置开始进一步旋转，则第1磁铁对10以及第2磁铁对11回到图4(A)所示的第1相对位置。
在此，第1磁传感器3a输出输出信号H且第2磁传感器3b输出输出信号L的第1相对位置的持续时间t2与第1磁传感器3a输出输出信号L且第2磁传感器3b输出输出信号H的第2相对位置的持续时间t1(大致)相同(t1＝t2)。因此，持续时间t2与第1磁传感器3a以及第2磁传感器3b输出相同的输出信号L的不稳定位置的持续时间t101相比，极其小(t2＜＜t101)。
即，在第1相对位置附近，在第2磁传感器3b输出与第1磁传感器3a不同的输出信号L后，第1磁传感器3a的输出信号立即(经过极小的时间t2)变为与第2磁传感器3b相同的输出信号L。总之，与上述说明的第2相对位置的情况相同，第2磁传感器3b以及第1磁传感器3a的输出信号变化相隔位于第1相对位置的极小的时间t2，按第2磁传感器3b以及第1磁传感器3a的顺序连续发生。
应予说明，在线性致动器1的旋转方向与指定的旋转方向(R方向)相反的情况(误动作的情况)下，第1相对位置附近的第1磁传感器3a以及第2磁传感器3b的输出信号的变化以相反的顺序连续发生(按第1磁传感器3a以及第2磁传感器3b的顺序连续发生)(参照图6)。
此外，旋转位置检测装置100构成为：在指定的旋转方向(R方向)上，在第1相对位置的一方侧的不稳定位置处，第1磁传感器3a以及第2磁传感器3b输出输出信号L，并且，在第1相对位置的另一方侧的不稳定位置处，第1磁传感器3a以及第2磁传感器3b输出输出信号H。由此，旋转位置检测装置100构成为能够将不稳定位置区分为2种并进行检测。
(控制部的结构)
<控制部进行的停止位置的判断>
图1所示的控制部4构成为：在第1磁传感器3a以及第2磁传感器3b的输出信号持续且不变的情况下，判断为线性致动器1处于停止状态，并且，对停止位置为第1相对位置、第2相对位置以及不稳定位置中的哪一个进行判断。应予说明，为了对第1磁传感器3a以及第2磁传感器3b的输出信号持续且不变这一点进行判断，控制部4具有测定时间的计时器40。
详细而言，控制部4构成为：在第1磁传感器3a输出输出信号H且第2磁传感器3b输出输出信号L的状态持续指定的时间以上的情况下，判断停止位置为第1相对位置。控制部4用于判断第1相对位置的“指定的时间”是指至少大于上述说明的持续时间t1以及t2的时间(参照图5)。
此外，控制部4构成为：在第1磁传感器3a输出输出信号L且第2磁传感器3b输出输出信号H的状态持续指定的时间以上的情况下，判断停止位置为第2相对位置。控制部4用于判断第2相对位置的“指定的时间”是指至少大于上述说明的持续时间t1以及t2的时间(参照图5)。
此外，控制部4构成为：在第1磁传感器3a以及第2磁传感器3b输出相同的输出信号L的状态持续指定的时间以上的情况下，判断停止位置为第1相对位置的一方侧的不稳定位置。此外，控制部4构成为：在第1磁传感器3a以及第2磁传感器3b输出相同的输出信号H的状态持续指定的时间以上的情况下，判断停止位置为第1相对位置的另一方侧的不稳定位置。控制部4用于判断不稳定位置的“指定的时间”是指至少大于上述说明的持续时间t101以及t102的时间(参照图5)。此外，控制部4构成为基于停止于不稳定位置的状态持续指定的时间以上的情况，判断为动作异常。
在这种情况下，控制部4可构成为通过通知、记录日志(log)等手段，进行用于使用户掌握停止位置异常的指定的控制。
<控制部进行的旋转方向的判断>
图1所示的控制部4构成为根据第1磁传感器3a的输出信号与第2磁传感器3b的输出信号之间的时间差，判断线性致动器1的旋转方向。
详细而言，在线性致动器1向指定的旋转方向(R方向)旋转的情况下，如上述说明，第2磁传感器3b以及第1磁传感器3a的输出信号的变化相隔位于第2相对位置的极小的时间t1，按第2磁传感器3b以及第1磁传感器3a的顺序连续发生(参照图5)。此外，在线性致动器1向指定的旋转方向(R方向)旋转的情况下，即使在位于第1相对位置的情况下，第2磁传感器3b以及第1磁传感器3a的输出信号的变化相隔位于第1相对位置的极小的时间t2，按同样的顺序连续发生(参照图5)。
因此，控制部4在输出信号的变化相隔极小的时间t1或t2而按第2磁传感器3b以及第1磁传感器3a的顺序连续发生的情况下，判断线性致动器1的旋转方向为指定的旋转方向(R方向)(参照图5)。
另一方面，控制部4构成为在输出信号的变化相隔极小的时间t1或t2而按第1磁传感器3a以及第2磁传感器3b的顺序连续发生的情况下，判断线性致动器1的旋转方向与指定的旋转方向(R方向)相反(判断为误动作)(参照图6)。
在这种情况下，控制部4也可构成为通过通知、记录日志等手段，进行用于使用户掌握旋转方向异常的指定的控制。
<控制部进行的对第1磁传感器以及第2磁传感器中的一方出现的故障的判断>
图1所示的控制部4构成为：在指定时间内，第1磁传感器3a以及第2磁传感器3b中的一方的输出信号发生变化、且第1磁传感器3a以及第2磁传感器3b中的另一方的输出信号不变的情况下，判断第1磁传感器3a以及第2磁传感器3b中的另一方有正在出现故障的可能性。此外，控制部4可根据第1磁传感器3a或第2磁传感器3b的输出信号的变化连续发生等情况，判断第1磁传感器3a或第2磁传感器3b有正在出现故障的可能性。
在这种情况下，控制部4可构成为通过通知、记录日志等手段，进行用于使用户掌握传感器故障的可能性的指定的控制。
(实施方式的效果)
在实施方式中，能够得到如下的效果。
在本实施方式中，如上所述，构成为：根据传感器对3中相互不同的输出信号的组合，能够检测传感器对3的第1磁传感器3a以及第2磁传感器3b分别与第1磁铁对10的第1永久磁铁10a以及第2永久磁铁10b相对的第1相对位置、和传感器对3的第1磁传感器3a以及第2磁传感器3b分别与第2磁铁对11的第3永久磁铁11a以及第4永久磁铁11b相对的第2相对位置。由此，与在线性致动器1的旋转方向的整周上设置磁铁的以往的结构不同，通过仅设置配置于线性致动器1的旋转方向上的一部分的不同位置的第1磁铁对10以及第2磁铁对11，以及设置与具备4个磁传感器的以往的结构相比包含更少的、2个磁传感器(第1磁传感器3a以及第2磁传感器3b)的传感器对3的简易的装置结构，能够检测第1相对位置和第2相对位置。因此，能够通过简易的装置结构，检测线性致动器1的特定的旋转位置。
在本实施方式中，如上所述，彼此极性不同的第1磁铁对10的第2永久磁铁10b以及第2磁铁对11的第4永久磁铁11b分别配置于第1磁铁对10的第1永久磁铁10a以及第2磁铁对11的第3永久磁铁11a的指定的旋转方向的一方侧。由此，能够在第1相对位置和第2相对位置，使第1磁传感器3a以及第2磁传感器3b各自所相对的磁铁的磁极不同。因此，能够根据传感器对3的相互不同的输出信号的组合，容易地实现对第1相对位置和第2相对位置的检测。
在本实施方式中，如上所述，构成为：除了能够检测第1相对位置以及第2相对位置之外，还能够根据第1磁传感器3a以及第2磁传感器3b的输出信号变为彼此相同，对从第1相对位置以及第2相对位置沿指定的旋转方向偏离的不稳定位置进行检测。由此，由于能够根据第1磁传感器3a以及第2磁传感器3b的输出信号变为彼此相同而检测不稳定位置，因此，也能够检测旋转位置不位于第1相对位置以及第2相对位置的情况。即，能够更详细地检测线性致动器1的旋转位置。
在本实施方式中，如上所述，在指定的旋转方向上，第1磁传感器3a与第2磁传感器3b的中心位置在第1相对位置处位于第1磁铁对10的中心位置的附近，在指定的旋转方向上，第1磁传感器3a与第2磁传感器3b的中心位置在第2相对位置处位于第2磁铁对11的中心位置的附近。应予说明，“中心位置的附近”是指包含中心位置该位置、以及靠近中心位置且偏离中心位置的位置这两方。由此，在指定的旋转方向上，在第1磁传感器3a与第2磁传感器3b的中心位置和第1磁铁对10的中心位置大致一致时，能够可靠地使第1磁传感器3a以及第2磁传感器3b的输出信号不同。因此，能够可靠地检测第1相对位置。第2相对位置的情况相同。
在本实施方式中，如上所述，传感器对3为能够保持输出信号的锁存型。由此，由于传感器对3在线性致动器1停止后也能够保持停止时间点的输出信号，因此，将继续持续输出不同的输出信号，从而能够检测停止于第1相对位置以及第2相对位置的情况。
在本实施方式中，如上所述，构成为根据第1磁传感器3a的输出信号与第2磁传感器3b的输出信号之间的时间差，判断旋转方向。由此，在将旋转位置检测装置100应用于不会进行逆转的线性致动器1的情况下，能够检测旋转方向的异常。此外，能够将旋转位置检测装置100应用于也能够进行逆转的线性致动器1并容易地判断旋转方向。
在本实施方式中，如上所述，第1磁铁对10和第2磁铁对11在指定的旋转方向上配置于彼此相位相差180度的位置。由此，通过配置于彼此相位相差180度的位置的第1磁铁对10和第2磁铁对11，能够检测线性致动器1的彼此相位相差180度的第1相对位置和第2相对位置。
在本实施方式中，如上所述，构成为基于停止于不稳定位置的状态持续指定的时间以上的情况，判断为动作异常。由此，由于能够检测线性致动器1的停止位置不为第1相对位置以及第2相对位置的情况，因此能够通过通知等手段使用户掌握动作异常的状况。
在本实施方式中，如上所述，在指定的旋转方向上，第1磁传感器3a与第2磁传感器3b之间的节距大致等于第1永久磁铁10a与第2永久磁铁10b之间的节距、以及第3永久磁铁11a与第4永久磁铁11b之间的节距。由此，能够可靠地使第1磁传感器3a以及第2磁传感器3b与第1永久磁铁10a以及第2永久磁铁10b相对，以使第1磁传感器3a以及第2磁传感器3b的检测信号不同，因此能够可靠地检测第1相对位置。第2相对位置的情况相同。
在本实施方式中，如上所述，设置了随着向指定的旋转方向旋转而在旋转中心轴线的延伸方向上往复移动的轴状的线性致动器1。由此，不仅能够检测线性致动器1的旋转位置，也能够检测线性致动器1在旋转中心轴线的延伸方向上的位置。
[变形例]
应认为今次公开的实施方式在所有方面均为例示，而不存在任何限制。本发明的范围由权利要求书而非上述实施方式的说明来表示，并进一步包含与权利要求书等同的含义及范围内的所有变形(变形例)。
例如，在上述实施方式中，示出了传感器对由锁存型的传感器构成的例子，但本发明不限于此。在本发明中，传感器对也可由不是锁存型的传感器(非锁存型的传感器)构成。
此外，在上述实施方式中，示出了设于旋转体的磁铁对的数量为2个的例子，但本发明不限于此。在本发明中，设于旋转体的磁铁对的数量也可为3个以上。应予说明，在相邻的2个磁铁对中，为了使磁极的排列不同，优选将设于旋转体的磁铁对的数量设为偶数个。
此外，在上述实施方式中，示出了旋转位置检测装置具备控制部的例子，但本发明不限于此。在本发明中，旋转位置检测装置也可不具备控制部。在这种情况下，也可利用不同于旋转位置检测装置的装置具备的控制部来进行上述说明的各控制。
此外，在上述实施方式中，示出了将本发明的旋转体设为线性致动器的例子，但本发明不限于此。在本发明中，也可将旋转体设为电动机等其他的旋转装置。
此外，在上述实施方式中，示出了将第1磁铁对和第2磁铁对在旋转体的指定的旋转方向上配置于彼此相位相差180度的位置的例子，但本发明不限于此。在本发明中，例如，也可将第1磁铁对和第2磁铁对在旋转体的指定的旋转方向上配置于彼此相位相差90度(不同于180度的角度)的位置。
此外，在上述实施方式中，示出了当旋转体向与指定的旋转方向相反的方向旋转时判断为异常的例子，但本发明不限于此。在本发明中，也可构成为旋转体也可向与指定的旋转方向相反的方向旋转。
此外，在上述实施方式中，示出了第1永久磁铁作为N极，第2永久磁铁作为S极，且第1永久磁铁以及第2永久磁铁一体构成的例子，但本发明不限于此。在本发明中，也可将第1永久磁铁以及第2永久磁铁分离配置，各自构成为具有N极以及S极这两方磁极的磁铁。在这种情况下，与第1永久磁铁的传感器对相对的一侧的磁极和与第2永久磁铁的传感器对相对的一侧的磁极设为不同的磁极。应予说明，第3永久磁铁以及第4永久磁铁的情况相同。
符号说明
1 线性致动器(旋转体)
3 传感器对
3a 第1磁传感器
3b 第2磁传感器
10 第1磁铁对
10a 第1永久磁铁
10b 第2永久磁铁
11 第2磁铁对
11a 第3永久磁铁
11b 第4永久磁铁
100 旋转位置检测装置

Claims (6)

1.一种旋转位置检测装置，其具备：
旋转体(1)，所述旋转体(1)包含第1磁铁对(10)和第2磁铁对(11)，所述第1磁铁对(10)具有彼此极性不同且彼此在指定的旋转方向(R)上邻接配置的第1永久磁铁(10a)以及第2永久磁铁(10b)，所述第2磁铁对(11)配置于与所述第1磁铁对(10)不同的位置，并且具有彼此极性不同且彼此在所述指定的旋转方向(R)上邻接配置的第3永久磁铁(11a)以及第4永久磁铁(11b)；和
传感器对(3)，所述传感器对(3)包含第1磁传感器(3a)以及第2磁传感器(3b)，所述第1磁传感器(3a)以及第2磁传感器(3b)在所述指定的旋转方向(R)上相邻配置，并对检测到不同极性的磁场而输出不同的输出信号(H、L)，
所述旋转位置检测装置构成为能够根据所述传感器对(3)的相互不同的所述输出信号(H、L)的组合，检测出第1相对位置和第2相对位置，所述第1相对位置为所述第1磁传感器(3a)以及所述第2磁传感器(3b)分别与所述第1永久磁铁(10a)以及所述第2永久磁铁(10b)相对的位置，所述第2相对位置为所述第1磁传感器(3a)以及所述第2磁传感器(3b)分别与所述第3永久磁铁(11a)以及所述第4永久磁铁(11b)相对的位置。
2.如权利要求1所述的旋转位置检测装置，其中，
彼此极性不同的所述第1磁铁对(10)的所述第2永久磁铁(10b)以及所述第2磁铁对(11)的所述第4永久磁铁(11b)分别配置于所述第1磁铁对(10)的所述第1永久磁铁(10a)以及所述第2磁铁对(11)的所述第3永久磁铁(11a)的所述指定的旋转方向(R)上的一方侧。
3.如权利要求1或2所述的旋转位置检测装置，其构成为，
除了所述第1相对位置以及所述第2相对位置以外，还能够根据所述第1磁传感器(3a)以及所述第2磁传感器(3b)的所述输出信号(H、L)变为彼此相同的情况，检测出从所述第1相对位置以及所述第2相对位置沿所述指定的旋转方向(R)偏离的不稳定位置。
4.如权利要求1～3中任一项所述的旋转位置检测装置，其中，
在所述指定的旋转方向(R)上，所述第1磁传感器(3a)与所述第2磁传感器(3b)的中心位置(C1)在所述第1相对位置处位于所述第1磁铁对(10)的中心位置(C2)的附近，
在所述指定的旋转方向(R)上，所述第1磁传感器(3a)与所述第2磁传感器(3b)的所述中心位置(C1)在所述第2相对位置处位于所述第2磁铁对(11)的中心位置(C3)的附近。
5.如权利要求1～4中任一项所述的旋转位置检测装置，其中，
所述传感器对(3)为能够保持所述输出信号(H、L)的锁存型。
6.如权利要求1～5中任一项所述的旋转位置检测装置，其构成为，
根据所述第1磁传感器(3a)的所述输出信号(H、L)与所述第2磁传感器(3b)的所述输出信号(H、L)之间的时间差，判断旋转方向。
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