CN1163729C - 非接触型位置传感器 - Google Patents

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Abstract

本发明的非接触型位置传感器包括:由至少一个磁铁及磁性连续的磁性体所构成的磁路,配置在磁路中的至少一个磁检测元件,以及配置在磁路中的被测物。本发明的非接触型位置传感器对因配置在磁路中的被测物旋转或移动引起的磁检测元件的输出变化进行检测,来检测被测物的旋转角度或位置。

Description

非接触型位置传感器
技术领域
本发明涉及根据磁性变化检测被测物的旋转角度或位置的非接触型位置传感器。
背景技术
作为传统的这种非接触型位置传感器,已知的有特开平2-240585号公报所公开的一种传感器。
以下参照附图,对传统的非接触型位置传感器进行说明。
图34为传统的非接触型位置传感器的分解立体图,图35为该非接触型位置传感器的侧面剖视图。
传统的非接触型位置传感器具有固定着磁铁1的第1磁性体2,以及一端部3a设于与第1磁性体2的一端部2a相对位置的第2磁性体3。磁检测元件4设于磁性体3的侧面,并设于与所述磁铁1相对的位置。树脂制的壳体5内侧装有磁铁1、磁性体2、磁性体3及磁检测元件4,并设有连接部6。连接端子7的一端与从所述磁检测元件4引出的引脚端子8电气连接。树脂制的盖子9将所述壳体5的开口部封闭。
下面对如上所述构成的传统的非接触型位置传感器说明其动作。
上述传统的非接触型位置传感器如图35所示,在磁性体2的一端部2a与磁性体3的一端部3a相对的间隙部分及磁铁1与磁检测元件4相对的间隙部分,插入有磁力线快门10b。磁力线快门10b安装在被测物的旋转轴(未图示)上,且与被测构件10a成一体旋转。由于该磁力线快门10b沿圆周方向的移动,到达磁检测元件4的磁铁1的磁通密度发生变化。利用磁检测元件4测出该磁通密度的变化作为输出信号,再将该输出信号经引脚端子8及连接端子7输出到计算机等,来测出被测构件10a的旋转角度。
在上述的传统构成中,磁力线快门10b插入在磁性体2的一端部2a与磁性体3的一端部3a之间的间隙部分,以及磁铁1与磁检测元件4之间的间隙部分。因此,当旋转轴10a有偏心时,安装在旋转轴顶端部分的磁力线快门10b对间隙部分的插入程度会发生大的变动。这样就存在这样的问题:如果插入程度发生大的变动,利用磁力线快门10b使其到达磁检测元件4的磁通通、断的非接触型位置传感器就不能正确检测旋转轴的旋转角度。
此外,因为传统的非接触型位置传感器是在旋转轴的顶端部侧沿垂直方向安装磁力线快门10b的,故构成复杂。此外,为了将非接触型位置传感器相对被测物高精度安装,必须使两者靠近组装。但由于磁通快门的存在,存在不能方便地将非接触型位置传感器安装在被测物附近的问题。
还有,在上述传统构成中,因为磁力线快门10b插入在磁铁1与磁检测元件4之间而旋转的,所以存在输出特性产生磁滞的问题。即,磁力线快门10b由于磁铁1的磁力线而产生电磁感应,结果是,如图36(a)所示,当磁力线快门10b向正方向旋转时,磁力线快门10b带有N极磁性。相反,当磁力线快门10b向反方向旋转时,则如图36(b)所示,磁力线快门10b带有S极磁性。因此,因磁力线快门10b的旋转方向不同,施加于磁检测元件4的磁力线发生变化。所以,被测构件10a在向正方向旋转时与向反方向旋转时的输出发生变化,输出特性产生磁滞。
本发明的目的在于,解决上述传统技术存在的问题,提供这样一种非接触型位置传感器,即使被测物的旋转轴有偏心时,该非接触型位置传感器也能将被测物旋转轴的移动量抑制得很小能正确进行其旋转角度的检测,并且在将非接触型位置传感器安装在被测物的旋转轴上时,能方便地使两者接近进行组装。
另外,本发明的目的在于,提供一种不会因被测物正方向及反方向旋转使输出信号产生磁滞的、特性改善的非接触型位置传感器。
还有,本发明的目的在于,提供一种输出的直线性优异的非接触型位置传感器。
发明的公开
本发明的非接触型位置传感器包括:由至少一个磁铁及磁性连续的磁性体构成的磁路,配置在磁路中的至少一个磁检测元件,以及配置在磁路中的被测物。本发明的非接触型位置传感器对因配置在磁路中的被测物旋转或移动引起的磁检测元件的输出变化进行检测,来检测被测物的位置。
另外,本发明的另一实施形态的非接触型位置传感器由磁性闭路的磁性体及配置在闭路磁性体内侧的两个磁铁构成。磁检测元件配置在闭路磁性体的内侧,被测物配置在所述两个磁铁之间。
本发明又一个实施形态的非接触型位置传感器,所述磁路由第1U字形磁性体、第2U字形磁性体及两个磁铁所构成。两个磁铁配置在上下配置的两个U字形磁性体之间,磁检测元件配置在两个U字形磁性体的大致中央部分之间。被测物配置在两个U字形磁性体的U字内部或者延长后的U字形磁性体之间,进行直线运动。
附图的简单说明
图1所示为本发明实施形态1中的非接触型位置传感器卸下了盖子和电路基板状态的的俯视图,图2所示为图1的非接触型位置传感器的侧面剖视图,图3所示为本发明实施形态1的非接触型位置传感器内插入有被测物的旋转轴状态的剖视图,图4(a)、(b)所示为非接触型位置传感器的动作状态说明图,图5所示为被测物的旋转角度与磁通密度之关系的特性图,图6所示为本发明实施形态2的非接触型位置传感器的俯视图,图7所示为本发明实施形态2的非接触型位置传感器的侧面剖视图,图8所示为本发明实施形态2的非接触型位置传感器内插入有被测物旋转轴状态的剖视图,图9(a)、(b)、(c)所示为非接触型位置传感器的动作状态说明图,图10所示为被测物的旋转角度与磁通密度之关系的特性图,图11所示为本发明实施形态3的非接触型位置传感器的分解立体图,图12所示为本发明实施形态3的非接触型位置传感器的俯视图,图13所示为本发明实施形态3的非接触型位置传感器的侧面剖视图,图14所示为本发明实施形态3的非接触型位置传感器内插入有被测物旋转轴状态的立体图,图15(a)、(b)、(c)所示为非接触型位置传感器的动作状态说明图,图16所示为被测物的旋转角度与磁通密度之关系的特性图,图17所示为本发明实施形态4的非接触型位置传感器内穿插有被测物状态的立体图,图18所示为非接触型位置传感器的动作状态图,图19所示为被测物的旋转角度与输出电压之关系的特性图,图20所示为本发明实施形态5的非接触型位置传感器的分解立体图,图21所示为本发明实施形态5的非接触型位置传感器的立体图,图22所示为本发明实施形态6的非接触型位置传感器的立体图,图23所示为本发明实施形态6的非接触型位置传感器内穿插有被测物状态的立体图,图24所示为本发明实施形态7的非接触型位置传感器的立体图,图25所示为本发明实施形态8的非接触型位置传感器内穿插有被测物状态的立体图,图26所示为非接触型位置传感器的动作状态图,图27所示为被测物的旋转角度与输出电压之关系图,图28所示为本发明实施形态8的另一非接触型位置传感器内穿插有被测物状态的立体图,图29所示为本发明实施形态9的非接触型位置传感器内穿插有被测物状态的立体图,图30所示为本发明实施形态10的非接触型位置传感器内穿插有被测物状态的立体图,图31所示为本发明实施形态10的非接触型位置传感器内穿插有被测物状态的、从背面示出的立体图,图32所示为非接触型位置传感器的动作状态图,图33所示为被测物的移动距离与输出电压的关系图,图34所示为传统的非接触型位置传感器的分解立体图,图35所示为传统非接触型位置传感器的侧面剖视图,图36(a)、(b)所示为传统非接触型位置传感器的磁快门励磁状态的示意图。
实施发明的最佳形态
(实施形态1)
下面参照附图,对本发明实施形态1中的非接触型位置传感器予以说明。
图1所示为本发明实施形态1中的非接触型位置传感器卸去了盖子和电路基板状态的俯视图,图2所示为该非接触型位置传感器的侧面剖视图。
在图1、图2中,L字形的第一磁性体24与磁铁21的N极22抵靠。L字形的第二磁性体25与磁铁21的S极23抵靠。这样,磁铁21由第一磁性体24和第二磁性体25从两侧夹持。磁检测元件26固定在第一磁性体24的L字形的顶端部24a上,与第二磁性体25的L字形顶端部25a相对。磁检测元件26例如使用霍尔元件。霍尔元件之外,磁阻效应元件(MR元件)及巨大磁阻效应元件(GMR元件或CMR元件)也可以用作磁检测元件26。这些磁阻效应元件与霍尔元件相比输出较小,但磁阻温度特性良好。电路基板27上设有电子元件构成的处理电路28。处理电路28经引线端子26a与磁检测元件26电气连接,将所述磁检测元件26产生的输出信号变换成输出电压。树脂制的壳体29设有孔29a,且磁性体24的顶端部24a及磁性体25的顶端部25a的端面露出于该孔29a的上面。壳体29内侧装有磁铁21、磁性体24、磁性体25及电路基板27。壳体29外侧面有连接部30,连接部30一体设有连接端子31。连接端子31一端与处理电路28电气连接,另一端伸至外侧。树脂制的盖子32封闭壳体29的开口部分。
以下对如上所述构成的非接触型位置传感器的组装方法予以说明。
首先,用粘结剂等将磁性体24和磁性体25固定在预先准备好的磁铁21的N极和S极上,用磁性体24和磁性体25夹持磁铁21。
其次,将磁检测元件26粘贴在磁性体24的L字形顶端部24a上,然后将磁性体24、磁性体25及磁铁21装入预先设有孔29a的壳体29内。
接着,将预先形成有处理电路28的电路基板27放置在壳体29内的磁性体24、磁性体25及磁铁21的上面。
然后,通过焊接将磁检测元件26的引线端子26a与处理电路28电气连接之后,再通过焊接将处理电路28与连接端子31电气连接。
最后,用盖子32封闭壳体29的开口部分。
下面参照附图,对如上所述构成并组装的非接触型位置传感器说明其动作。
图3所示为在实施形态1的非接触型位置传感器的孔内插入有被测物旋转轴状态的剖视图。如此将被测物直接插入来直接测定其角度和位置是本发明非接触型位置传感器的最大特征。
在图3中,旋转轴33插入在壳体29的孔29a内,且设于旋转轴33顶端部的剖面为扇形的扇形部34配置在磁性体24的顶端部24a与磁性体25的顶端部25a之间。
随着旋转轴33的旋转,扇形部34旋转,由于该旋转,在顶端部24a与顶端部25a之间所形成的空隙内产生的磁通密度发生变化。
即,在将如图4(a)所示的旋转轴33的扇形部34的旋转角度设为0度时,磁通密度如图5所示约为0.15T,而如图4(b)所示旋转角度为90度时,磁通密度如图5所示为约0.32T。
在本实施形态中,因为顶端部24a及顶端部25a相对磁铁的N-S轴倾斜,所以,顶端部24a与顶端部25a之间的磁通密度随着接近磁铁21而增大。另一方面,扇形部34在顶端部24a与顶端部25a之间空隙内所占容积的变化速度与旋转轴33的旋转角度一起变小。因此,随着对方侧旋转轴33的旋转角度,通过磁检测元件26的磁通密度的直线性得到提高。
这样,利用磁检测元件26测出磁通密度的变化作为输出信号,通过处理电路28变换成输出电压,并经连接端子31输出到计算机等,如此来检测旋转轴33的旋转角度。
如上所述,在本发明的实施形态1中,在顶端部24a与顶端部25a之间所形成的空隙内设置旋转轴33,由于该旋转轴33的旋转角度,使顶端部24a、25a之间所形成的空隙内产生的磁通密度发生变化。因此,不必如传统的那样设置磁通快门等复杂的构件,能方便检测出旋转轴33的旋转角度。
此外,即使在旋转轴33有偏心的情况下,因为并不是在旋转轴的顶端部分沿垂直方向安装磁通快门,所以能将旋转轴33的移动量抑制得很小。因此,旋转轴33的旋转角度的检测也能正确进行。这样,当将非接触型位置传感器装配在被测物上时,因为不存在如传统那样的磁通快门等复杂构件,所以能方便地使两者靠近组装。
此外在上述实施形态1中,旋转轴33的位于空隙部分的剖面形状做成扇形,因此,由于旋转轴33的旋转角度,顶端部24a、25a之间形成的空隙的磁通密度发生变化。因此具有这样的效果:不需要传统那样的磁通快门等复杂的构件,就能方便地测出对方侧旋转轴33的旋转角度。
此外在上述实施形态1中,如果考虑非接触型位置传感器受到强烈冲击时的情况,本发明的非接触型位置传感器因为将顶端部24a和顶端部25a分别做成大致L字形,并将磁性体24和磁性体25设置成与磁铁21接触,故磁铁21由磁性体24和磁性体25夹持。因此,即使在非接触型位置传感器受到强烈冲击的情况下,也因为磁性体24及磁性体25与磁铁21牢固固定在一起,所以能提高非接触型位置传感器的抗冲击性能。
另外,在上述说明中,将旋转轴33在传感器内的剖面形状做成扇形,但在将剖面形状做成半圆形状的情况下,也具有与实施形态1相同的效果。
还有,在上述说明中,记载的是使用一个磁检测元件的例子,但如果在磁性体的顶端部24a及顶端部25a设置两个磁检测元件,检测其输出之差,则测定精度可以更高。
(实施形态2)
以下参照附图,对本发明实施形态2中的非接触型位置传感器予以说明。
图6所示为本发明实施形态2的非接触型位置传感器除去了盖子和电路基板状态的俯视图,图7所示为该非接触型位置传感器的侧面剖视图。
在图6、图7中,磁性体44的构成为,在大致中央处固定着磁铁41的S极43,并且磁性体44两端的顶端部做成L字形。磁检测元件45粘贴在磁性体44的一个端部44a上。该磁检测元件45检测在磁铁41的N极42与端部44a之间所形成的空隙内产生的磁通密度。电路基板46上设有处理电路47,处理电路47经引线端子48与磁检测元件45电气连接,将磁检测元件45产生的输出信号变换成输出电压。树脂制的壳体49内侧装入磁铁41及磁性体44,并且在底面有孔49a。壳体49设有连接部50,从与壳体一体设置的连接端子51输出处理电路47产生的输出电压。树脂制的盖子52封闭所述壳体49的开口部分。
对如上所述构成的实施形态2的非接触型位置传感器,下面说明其组装方法。
首先,用粘结剂等将预先准备好的磁铁41的S极固定在磁性体44的大致中央部分。
接着,将磁检测元件45粘贴在磁性体44的一个端部44a之后,将磁性体44和磁铁41装入预先设有孔49a的壳体49的内侧。
然后,将预先设有处理电路47的电路基板46放置在壳体49内侧的磁性体44和磁铁41的上面。
接着,通过焊接将引线端子48与处理电路47电气连接,再通过焊接将处理电路47与连接端子51电气连接。
最后,用盖子52封闭壳体49的开口部分。
如上所述构成且组装而成的实施形态2中的非接触型位置传感器,下面参照附图说明其动作。
图8所示为在实施形态2的非接触型位置传感器的孔49a内插入了被测物的旋转轴53状态的剖视图。
在图8中,旋转轴53配置在一端部44a、另一端部44b及磁铁41的N极之间所形成的空隙内。而旋转轴53在传感器内的剖面形状为I形状。在本实施形态中,是由于I形状部54的旋转,使磁性体44的顶端部44a与磁铁41的N极之间形成的空隙内产生的磁通密度发生变化。
即,当设图9(a)所示的I形状部54的旋转角度为0度时,磁通密度如图10所示为约0.15T,但如图9(b)所示,旋转角度为45度时,磁通密度如图10所示为约0.4T,又如图9(c)所示,旋转角度为90度时,磁通密度如图10所示为约0.67T。
在上述实施形态2中,将位于顶端部44a与磁铁41的N极之间所形成空隙内的旋转轴53的形状做成I形状。因此,当I形状部54的长度方向两端部位于磁铁41及顶端部44a的附近时,另一顶端部44b的附近就不存在旋转轴53。另一方面,当I形状部54的长度方向两端部位于磁铁41和另一顶端部44b的附近时,一顶端部44a附近就不存在旋转轴53。这样,一顶端部44a的磁力线变密,另一端部44b的磁力线就变疏,所以可以提高随着旋转轴53的旋转角度通过磁检测元件45的磁通密度的直线性。
这样,通过磁检测元件45检测磁通密度的变化来作为输出信号,通过处理电路47将该输出信号变换成输出电压,经连接端子51输出到计算机等,来测出对方侧旋转轴53的旋转角度。
在上述实施形态2中,在一端部44a、另一端部44b及磁铁41的N极之间所形成的空隙内设置旋转轴53,由于该旋转轴53的旋转角度,使所述空隙内产生的磁通密度发生变化。因此,与传统的同种传感器相比,具有与上述实施形态1相同的有利效果。
(实施形态3)
下面参照附图,对本发明实施形态3中的非接触型位置传感器予以说明。
图11所示为本发明实施形态3中的非接触型位置传感器的分解立体图,图12所示为非接触型位置传感器除去盖子状态的俯视图,图13所示为该非接触型位置传感器的侧面剖视图。
在图11-图13中,第一磁铁61与第二磁铁64相对置,同时在U字形的磁性体67的一端部侧的内侧面,固定着第一磁铁61的N极62。在磁性体67的另一端部侧的内侧面上,固定着第二磁铁64的S极66。在本实施形态中,因为磁性体67做成U字形,所以,设于磁性体67一端部侧的第一磁铁61与设于磁性体67的另一端部侧的第二磁铁64相对磁力线垂直配置。因此,穿过磁路内的磁力线增多,所以具有提高非接触型位置传感器的输出灵敏度的效果。
另外,在本发明所述的所谓U字形状,包括缺少一条边的矩形及C字形状,未必意味着严格的U字。
磁检测元件68设置在磁性体67的中间部69的内侧面。在本实施形态中,使磁性体67的中间部69的设有磁检测元件68部分的厚度比未设磁检测元件68部分的厚度要小。因此,穿过磁性体67的磁力线就集中在设有磁检测元件68的部分,因此,通过磁检测元件68的磁力线的量进一步增加。这样,本实施形态就具有提高非接触型位置传感器的输出灵敏度的效果。
另外,磁性体67的一端部侧与另一端部侧通过增强磁性体70而磁连续地相连接。如果这样设置将磁性体67的一端部侧与另一端部侧相连接的增强磁性体70,就能由该增强磁性体70吸收将要从一端部侧与另一端部侧的间隙泄漏到外部的磁力线,从而构成磁路。因此具有这样的效果:通过磁检测元件68的磁力线的量就增加,非接触型位置传感器的输出灵敏度就提高。
电路基板71的上面设有电容器等电子元件72构成的处理电路,处理电路经引线端子68a与磁检测元件68电气连接,将磁检测元件68产生的输出信号变换成输出电压。树脂制的壳体73设有从底面向上的设有窄缝74的圆筒部75,且该圆筒部75的内侧设有空隙76。磁铁61的S极63和磁铁64的N极及磁检测元件68靠近空隙76设置。
此外,在所述壳体73的外底面,设有向下伸出的连接端子77,连接端子77的一端与电路基板电气连接。树脂制的盖子78将壳体73的开口部分封闭。
下面对如上所述构成的实施形态3的非接触型位置传感器说明其组装方法。
首先,用粘结剂等将预先准备好的磁铁61的N极62固定在磁性体67的一端部侧的内侧面,然后,同样将磁铁64的S极66用粘结剂等固定的磁性体67的另一端部侧的内侧面。
接着,使用粘结剂并利用增强磁性体70将磁性体67的一端部侧的顶端与另一端部侧的顶端相连接。
接着,将磁检测元件68及电子元件72安装在电路基板71上之后,通过焊接将磁检测元件68及电子元件72与电路基板71电气连接。
接着,将磁铁61、磁铁64、磁性体67、磁检测元件68、增强磁性体70及电路基板71装入预先一体成形有连接端子77的壳体73的内侧。最后,用盖子78封闭壳体73的开口部。
对如上所述构成且组装而成的实施形态3的非接触型位置传感器,下面参照附图说明其动作。
图14所示为在实施形态3的非接触型位置传感器的空隙内插入有被测物的旋转轴状态的立体图。
在图14中,被测物的旋转轴78插入在壳体73的圆筒部75内,并具有设于顶端部的剖面为半圆形的半圆形部79。半圆形部79配置在磁检测元件68和磁铁61及磁铁64之间所形成的空隙76内。此时,在本实施形态中,使磁铁61及磁铁64的间隔与旋转轴78的直径基本一致。因此,就不会出现通过磁铁61与磁铁64之间的磁力线通过无旋转轴78部分的情况,因此具有改善非接触型位置传感器输出特性的效果。
在本实施形态中,一旦旋转轴78旋转,旋转轴78的半圆形部79就旋转,故空隙76内产生的磁通密度发生变化。
即,当设图15(a)所示旋转轴78的半圆形部79的旋转角度为0度时,磁通密度如图16所示为约-40mT,而当如图15(b)所示旋转角度为45度时,磁通密度为约0mT,当如图15(c)所示旋转角度为约90度时,约为30mT。
此外,当半圆形部79的旋转角度为0度时,从磁铁64经半圆形部79至磁检测元件68的间隙变小,所以如图15(a)所示,磁力线从旋转轴78走向磁检测元件68,而当半圆形部79的旋转角度为45度时,因为从磁铁64经半圆形部79至第一磁铁61的间隙变小,所以如图15(b)所示,磁力线不再走向磁检测元件68。此外,当旋转轴78的半圆形部79的旋转角度为90度时,因为从磁检测元件68经半圆形部79至磁铁61的间隙变小,故如图15(c)所示,磁力线从磁检测元件68侧走向旋转轴78侧。
这样,由磁检测元件68检测所述磁通密度的变化作为输出信号,并通过电路基板71上的电子元件72将该输出信号变换成输出电压,再经连接端子77输出到计算机等,来测出旋转轴78的旋转角度。
在上述本发明的实施形态3中,在磁检测元件68和磁铁61及磁铁64之间所形成的空隙76内设置旋转轴78,通过该旋转轴78的旋转角度,使空隙76内产生的磁通密度发生变化。因此,与传统的同种传感器相比,具有与上述实施形态1相同的有利效果。
另外,在上述说明中,将旋转轴78的位于空隙76部分的剖面形状做成半圆形,但即使在将剖面形状做成扇形的情况下,也具有相同的效果。
(实施形态4)
以下参照附图,对本发明实施形态4的非接触型位置传感器予以说明。
图17所示为本发明实施形态4的非接触型位置传感器内插入有被测物状态的立体图。
在图17中,在呈U字形的第一磁性体111的中间部分112的上侧面,设有第一磁检测部113,该第一磁检测部设有向上凸出的第一凸部114。在磁性体111的一端侧111a的上侧面,固定着例如以SmCo为主要成分的第一磁铁116的N极117,并在磁性体111的另一端侧固定有以SmCo为主要成分的第二磁铁118的S极119。呈U字形的第二磁性体120的一端侧120a的下侧面固定着磁铁116的S极121,并在另一端侧120b的下侧面固定着磁铁118的N极122,并且在中间部分123的下侧面设有与第一磁检测部113相对的第二磁检测部124。此外,第二磁检测部124设有向下凸出的第二凸部125,并在凸部125的相反侧设有凹部126。同样,在第一凸部114的相反侧也设有凹部(未图示)。磁检测元件127配置在第一磁检测部113与第二磁检测部124之间。
在本实施形态中,在磁检测部113设有向上凸出的第一凸部114,并在第二磁检测部124设有向下凸出的第二凸部125。因此,由磁铁116及磁铁118产生的磁力线集中于凸部114及凸部125,结果是,从磁检测元件127输出的输出灵敏度提高,非接触型位置传感器的输出特性改善。
此外,磁检测元件127设有电源端子128、输出端子129及GND端子130。电源端子128与电源(未图示)电气连接,同时GND端子130与GND(未图示)电气连接,且输出端子129与计算机等电气连接。
对如上所述构成的实施形态4的非接触型位置传感器,以下说明其组装方法。
首先,通过拉深加工在预先形成为U字形的第一磁性体111的中间部分形成第一凸部114及凹部(未图示)。
接着,在磁性体111的一端侧111a的上侧面及另一端侧111b的上侧面涂布粘结剂,将磁铁116的N极117固定在一端侧111a的上侧面上之后,将磁铁118的S极119固定在另一端侧111b的上侧面上。
然后,在预先形成为U字形的第二磁性体120的中间部分123形成第二凸部125及凹部126。
在本实施形态中,因为通过拉深加工设置凸部125,并在凸部125的相反侧形成有凹部126,所以,由磁铁116和磁铁118产生的磁力线不再通过该凹部126,结果是,磁力线集中于第二磁检测部124。因此,通过磁检测元件127的磁力线增多,从磁检测元件127的输出端子129输出的输出灵敏度提高,非接触型位置传感器的输出特性改善。
接着,用粘结剂将磁性体120的一端侧120a固定于磁铁116的S极121,并用粘结剂将另一端侧120b固定于磁铁118的N极122。
最后,通过另外的构件(未图示)将预先一体形成有电源端子128、输出端子129及GND端子130的磁检测元件127设置在磁性体111的磁检测部113与磁性体120的磁检测部124之间。
对如上所述构成且组装而成的本发明实施形态4的非接触型位置传感器,以下参照附图说明其动作。
首先,在磁检测元件127的电源端子128上连接电源,并将GND端子130接地。然后将半圆形部131和有缺口132的旋转轴构成的被测物133插入磁性体111和磁性体120的内侧之后,使被测物133转动。
当被测物133的旋转角度为10度时,如图18(a)所示,被测物133的半圆形部131位于磁铁116附近,而缺口部132位于磁铁118附近。此情况下,从磁铁116的N极117产生的磁力线从磁性体111的一端侧111a经被测物133的半圆形部131、磁性体120的一端侧120a后返回磁铁116的S极121。另一方面,从磁铁118的N极122产生的磁力线经磁性体120的另一端侧120b从第二磁检测部124穿过磁检测元件127,到达磁性体111的第一磁检测部113,再从磁性体111的另一端侧111b返回磁铁118的S极119。此时,磁检测元件127的输出端子129的输出电压如图19所示,约为0.7V。
当被测物133的旋转角度为50度时,如图18(b)所示,半圆形部131位于与磁铁116及磁铁118垂直方向的位置,磁力线基本不经过被测物133。此时,从磁铁116的N极117产生的磁力线从磁性体111的一端侧111a传递到另一端侧111b,并经过磁铁118的S极119、N极122后,从磁性体120的另一端侧120b向一端侧120a,返回磁铁116的S极121,如此形成环路。结果是,呈磁力线不通过磁检测元件127的状态。此时,从磁检测元件127的输出端子129输出的输出电压如图19所示,约为2.5V。
还有,当被测物133的旋转角度为90度时,如图19所示,被测物133转动后位于磁铁118的附近。
此时,从磁铁118的N极122产生的磁力线经过磁性体120的另一端侧120b到达半圆形部131,再经过磁性体111的另一端侧111b返回磁铁118的S极119。另一方面,从磁铁116的N极117产生的磁力线从磁性体111的一端侧111a经过磁检测部113,从下方向上方通过磁检测元件127,再经过磁检测部124、磁性体120的一端侧120a,返回磁铁116的S极121。此时,如图19所示,从输出端子129输出的输出电压约为4.3V。
即,在半圆形部131位于磁铁116附近的状态下,磁力线相对磁检测元件127是从上方向下方通过的,而在半圆形部131位于磁铁118附近的状态下,相对磁检测元件127,磁力线是从下方向上方通过的。因此,随着被测物133的旋转,如图19所示,输出与旋转角度相应的输出信号,将该输出信号输入计算机(未图示)等设备,来测出被测物133的旋转角度。
在此考虑由于被测物133通过磁铁116及磁铁118附近,被测物133产生电磁感应引起的磁力线的情况。
本实施形态的非接触型位置传感器,因为在第一磁检测部113与第二磁检测部124之间设置磁检测元件127,所以,从磁铁116的N极117经过磁性体111、磁铁118的S极119、磁铁118的N极122及磁性体120而返回磁铁116的S极121的磁力线的路径是独立于作用于被测物133的磁力线的路径的。结果是,磁检测元件127不能直接检测因磁铁116及磁铁118电磁感应而发生的被测物133的磁化影响。因此,可以防止传统的同类传感器所发生的、因被测物133正向及反向旋转而使输出信号发生磁滞的现象。这样,若采用本发明,可以提供以往没有的、特性改善的非接触型位置传感器。
此外,在本实施形态中,因为将磁性体111及磁性体120做成U字形,故磁铁116与第二磁铁118相互基本平行地相对。因此,当被测物133的半圆形部131最靠近磁铁116时,缺口部132就靠近磁铁118侧,磁铁118的磁力线就难于通过被测物133。因此,磁检测元件127中通过最大的磁力线,结果是,从磁检测元件127输出的输出灵敏度提高。
此外,本实施形态的非接触型位置传感器是在固定着磁铁116的一端侧与固定着磁铁118的另一端侧的中间部分112大致中央部分设置磁检测部113,但如果在中间部分112的偏向一端侧位置或偏向另一端侧位置设置磁检测部,也具有相同的效果。
还有,本实施形态的非接触型位置传感器在磁性体111的磁检测部113设置了向上凸出的凸部114,并在磁性体120的磁检测部124设置了向下凸出的凸部125,但如果将磁检测部113及磁检测部124做成平面形状,也具有相同的效果。
(实施形态5)
以下参照附图,对实施形态5的非接触型位置传感器予以说明。
图20所示为实施形态5的非接触型位置传感器的分解立体图,图21所示为其立体图。
另外,图20、图21所示的非接触型位置传感器与实施形态4所示的非接触型位置传感器的构成基本相同,所以对相同的构成部分标上相同的编号,省略详细说明。
本实施形态的非接触型位置传感器,由磁性体111的第一磁检测部141的上侧面与第二磁性体120的第二磁检测部142的下侧面夹持磁检测元件127。根据该构成,磁检测元件127与磁检测部141及磁检测元件127与磁检测部142的间隙就不存在,结果是,具有提高从磁检测元件127输出的输出信号灵敏度的作用效果。
此外,本实施形态的非接触型位置传感器将磁性体111的一端侧111a、另一端侧111b、磁性体120的一端侧120a及另一端侧120b的内侧面做成圆弧状,并使磁性体111的一端侧111a、另一端侧111b、磁性体120的一端侧120a及另一端侧120b的内侧面沿着被测物133的外周。
若采用该构成,磁性体111与被测物133之间的空隙及磁性体120与被测物133之间的空隙变小,磁力线通过空气中引起的的损失减少。因此,从磁检测元件127输出的输出信号的灵敏度提高。
(实施形态6)
以下参照附图,对本发明实施形态6的非接触型位置传感器予以说明。
图22所示为本发明实施形态6的非接触型位置传感器的立体图,图23所示为传感器内插入被测物状态的立体图。
另外,图22、图23所示本实施形态的非接触型位置传感器与本实施形态4的非接触型位置传感器构成基本相同,所以对相同构成部分标上相同编号,省略详细说明。
本实施形态的非接触型位置传感器的构成为,第一磁性体151和第二磁性体152做成台阶形状,基本相互平行设置的第一磁铁116与第二磁铁118相互不相对地设置在不同的平面上。若采用该构成,就不再会出现磁力线不经过磁性体151及磁性体152而直接从磁铁116与磁铁118之间的空气中通过的情况。结果是通过磁检测元件127的磁力线增多,从磁检测元件127输出的输出信号灵敏度提高。
(实施形态7)
以下参照附图,对本发明实施形态7的非接触型位置传感器予以说明。
图24所示为本发明实施形态7的非接触型位置传感器的立体图。
另外,图24所示的本实施形态的非接触型位置传感器与本实施形态4所示的非接触型位置传感器构成基本是相同的,故对相同构成部分标上相同的编号,省略详细说明。
在本实施形态的非接触型位置传感器中,在第一磁性体111的另一端侧111b设置第一磁铁支承构件161,并在第二磁性体120的一端侧120a设置第二磁铁支承构件162。由磁铁支承构件161与磁性体120的另一端侧120b夹持第二磁铁118,同时由磁铁支承构件162和磁性体111的另一端侧111a夹持第一磁铁116。因此,相互平行设置的磁铁116与磁铁118相互不相对地设置在不同的平面上。还有,在磁性体111的第一磁检测部113设有向上凸出的第一凸部114,并在磁性体120的第二磁检测部124设有向下凸出的第二凸部125。
若采用本实施形态的构成,就不会出现磁力线不经过磁性体111和磁性体120而直接从磁铁116与磁铁118之间的空气中通过的情况。还有,因为在磁检测部113设有向上凸出的第一凸部114,并在磁检测部124设有向下凸出的第二凸部125,所以,由磁铁116和磁铁118产生的磁力线集中于凸部114及凸部125。结果是通过磁检测元件127的磁力线增多,从磁检测元件127输出的输出灵敏度提高。
(实施形态8)
以下参照附图,对本发明实施形态8的非接触型位置传感器予以说明。
图25所示为本发明实施形态8的非接触型位置传感器内插入被测物状态的立体图。
本实施形态的非接触型位置传感器,在磁检测元件支承部212的大致中央部分,设有向传感器内侧凸出的凸部213,并在该凸部213的相反侧设有凹部214,再在凸部213的顶端设有磁检测元件215。此外,磁检测元件215上设有电源端子215a、GND端子215b及输出端子215c,电源端子215a与电源(未图示)电气连接,GND端子215b与GND(未图示)电气连接,而输出端子215c与计算机等(未图示)电气连接。
在磁检测元件支承部212的一端设有第一磁铁支承部216,并在另一端设有第二磁铁支承部217,包含磁检测元件支承部212在内整体做成U字形。例如以SmCo为主要成分的第一磁铁218的N极固定在第一磁铁支承部216的外侧面上。例如以SmCo为主要成分的第二磁铁219的S极固定在磁铁支承部217的外侧面上。U字形的增强磁性体220设于第一磁性体211的上方,并在中间部分221设有孔222,且一端部223的内侧固定着磁铁218的S极。增强磁性体220的另一端部224的内侧固定着磁铁219的N极。
在本实施形态中,将增强磁性体220设于第一磁性体211的上方,并在增强磁性体220开设孔222,使被测物225穿过孔222。因此,形成与磁铁218及磁铁219直接结合的增强磁性体220,结果是,由磁性体211、磁铁219、增强磁性体220及磁铁218形成的磁路的磁力线的量增大,具有提高从磁检测元件215输出的输出灵敏度的作用。
此外,因为在磁检测元件支承部212设置凸向内侧的凸部213,在该凸部213的顶端部配置磁检测元件215,所以,磁铁218和磁铁219产生的磁力线集中于该凸部213,从磁检测元件215输出的输出信号的灵敏度进一步提高。
对如上所述构成的非接触型位置传感器,下面说明其组装方法。
首先,在预先形成为U字形的第一磁性体211的磁检测元件支承部212的大致中央部分,通过拉深加工形成向内侧凸出的凸部213及凹部214。
此时,因为在凸部213的相反侧形成有凹部214,故由磁铁218及磁铁219产生的磁力线不再通过该凹部214,磁力线集中于凸部213的顶端部。因此,通过磁检测元件215的磁力线进一步增多,从磁检测元件215输出的输出信号灵敏度进一步提高。
接着,在磁性体211一端侧的第一磁铁支承部216的外侧面和另一端侧的第二磁铁支承部217的外侧面涂布粘结剂,在磁铁支承部216的外侧面固定第一磁铁218的N极之后,在磁铁支承部217的外侧面固定第二磁铁219的S极。
接着,将磁铁218的S极固定在预先形成有孔222的增强磁性体220的一端部223的内侧面上,并在磁铁219的N极上固定增强磁性体220的另一端部224的内侧面。此时,增强磁性体220固定在磁性体211的上方。
最后,将预先一体设有电源端子215a、GND端子215b及输出端子215c的磁检测元件215固定在凸部213的顶端。
对如上所述构成且组装而成的非接触型位置传感器,以下参照附图说明其动作。
在电源端子215a上连接电源(未图示),并将GND端子215b与GND(未图示)连接,施加5V电压。再将设有半圆形部228和缺口部229的被测物225插入磁性体211的内侧及增强磁性体220的孔222内之后,使所述被测物225转动。
设图26(a)所示状态为被测物225的旋转角度为10度。此时,被测物225的半圆形部228位于磁铁218的附近,同时,缺口部229位于磁铁219的附近。从磁铁218的N极产生的磁力线的一部分经过被测物225、通过磁检测元件215,经过凸部213,到达磁性体211的另一端侧的磁铁支承部217,到达磁铁219的S极。此时,输出端子215c的输出电压如图27所示,约为0.7V。此外,如图26(b)所示,当被测物225的旋转角度为50度时,半圆形部228位于相对磁铁支承部216和磁铁支承部217双方垂直方向的位置。因为被测物225与磁铁支承部216及被测物225与磁铁支承部217的距离均变小,故从磁铁218的N极产生的磁力线经过被测物225、磁铁支承部217后到达磁铁219的S极。其结果是,呈磁检测元件215内无磁力线通过的状态。此时输出端子215c的输出电压如图27所示,约为2.5V。还有,当如图26(c)所示,被测物225的旋转角度为90度时,半圆形部228位于磁铁219的附近,而缺口部229位于磁铁218的附近。此时,磁铁218的N极产生的磁力线的一部分经过磁铁支承部216到凸部213,再经过磁检测元件215、被测物225到达磁铁支承部217,到达磁铁219的S极。此时,输出端子215c的输出电压如图27所示,约为4.3V。
即,在半圆形部228位于磁铁218附近的状态下,磁力线相对磁检测元件215是从被测物225向着凸部213穿过的,而在半圆形部228位于磁铁219附近的状态下,相对磁检测元件215,磁力线是从凸部215至被测物225穿过的。因此,随着被测物225的旋转,输出与图27所示的旋转角度相对应的输出信号。将该输出信号输入计算机(未图示)等,来检测被测物225的旋转角度。
在上述本实施形态的非接触型位置传感器中,因为在磁性体211的内侧设有被测物225,所以,由于被测物225的旋转角度,被测物225与凸部213之间的磁通密度会发生变化。因此,与传统的同种传感器相比,具有与上述实施形态1相同的有利效果。
此外,在本实施形态中,因为将磁性体211做成U字形,故磁铁支承部216与磁铁支承部217相互基本平行地对合,当半圆形部228最靠近磁铁支承部216时,缺口部229就靠近磁铁支承部217。其结果是,由磁铁218和磁铁219产生的最大磁力线通过磁检测元件215流到凸部213,从磁检测元件215输出的输出灵敏度提高。
此外,在本实施形态中的非接触型位置传感器,将增强磁性体220设置在磁性体211的上方,但如果如图28所示,将增强磁性体设置在与磁性体211相同的平面上,也具有相同的效果。
(实施形态9)
下面参照附图,对本发明实施形态9的非接触型位置传感器予以说明。
图29所示为本发明实施形态9的非接触型位置传感器内插入有被测物状态的立体图。
又,图29所示的本实施形态的非接触型位置传感器因为与实施形态8所示的图25的构成相同,所以对相同的构成件标上相同的编号,省略详细说明。
本实施形态的非接触型位置传感器设置第二磁性体231和第三磁性体232来取代实施形态8的增强磁性体,该第二磁性体的一端固定着第一磁铁218的S极,另一端配置在第一磁性体211的第一磁铁支承部216的上方,而该第三磁性体的一端固定着第二磁铁219的N极,另一端配置在磁性体211的第二磁铁支承部217的上方。并且在磁性体211的内侧及磁性体231与磁性体232之间形成的空隙内设有被测物的旋转轴构成的被测物225。
考虑由于被测物225通过磁铁218和磁铁219附近,被测物225因电磁感应而产生磁力线的情况。在本实施形态中,在磁性体211内侧所形成的空隙内,以及在磁性体231和磁性体232之间所形成的空隙内,设有被测物225。因此,由于磁性体211而通过被测物225的磁力线的方向与由于磁性体231和磁性体232而通过被测物225的磁力的方向是相互相反的。这样,随着被测物225的旋转,被测物225因电磁感应而产生的磁力的方向相互相反,所以,被测物225发生的磁力被抵消,具有通过被测物225的磁力稳定的作用效果。
此外,因为将磁性体231和磁性体232的与被测物225接触的内侧面做成圆弧形,同时使磁性体231和磁性体232的内侧面沿着被测物225,所以磁性体231与被测物225之间的空隙及磁性体232与被测物225之间的空隙变小。结果是,减少了因磁力线通过空气之中导致的损耗,故具有磁检测元件215输出的输出信号的灵敏度提高的作用效果。
(实施形态10)
图30所示为本发明实施形态10的非接触型位置传感器内配置有被测物状态的立体图,图31是从背面看该传感器的立体图。
在图30。、图31中,U字形的第一磁性体311在中间部分312的上面设有第一磁检测部313,同时在磁检测部313设有向上凸出的第一凸部314,并在该第一凸部314的相反侧设有凹部315。此外,在磁性体311的一端侧311a的上面,固定着例如以SmCo为主要成分的第一磁铁316的N极317,同时在磁铁311的另一端侧311b,固定着以SmCo为主要成分的第二磁铁318的S极319。U字形的第二磁性体320在其一端侧320a的下面固定着磁铁316的S极321,同时在另一端侧320b的下面固定着磁铁318的N极322。在磁性体320的中间部分323的下面设有第二磁检测部324与磁性体311的磁检测部313相对。另外,磁性体320的磁检测部324设有向下凸出的第二凸部325,并在凸部325的相反侧设有凹部326。磁检测元件327由磁检测部313和磁检测部324夹持。
在本实施形态中,因为由磁检测部313的上侧面和磁检测部324的下侧面夹持磁检测元件327,所以,磁检测元件327与磁检测部313以及磁检测元件327与磁检测部324的间隙不再存在,磁检测元件327输出的输出信号的灵敏度提高。
此外,因为磁检测部313设置向上凸出的凸部314,并在磁检测部324设置向下凸出的凸部325,所以,磁铁316及磁铁318的磁力线集中于凸部314及凸部325。因此,磁检测元件327输出的输出灵敏度提高,故非接触型位置传感器的输出特性改善。
所述磁检测元件327设有电源端子328、输出端子329及GND端子330,其连接与上述的实施形态相同。
被测物311在中央设置外径较大的被测部分332,被测部分332的长度设定为比磁性体311和磁性体320的一端侧和另一端侧的宽度要长。此外,使磁性体311的一端侧311a的宽度与磁性体320的一端侧320a的宽度基本相等,并使磁性体311的另一端侧311b的宽度与磁性体320的另一端侧320b的宽度基本相等。
并且,在本实施形态中,被测物331的可测距离为,从一端侧311a、另一端侧311b及一端侧311a与另一端侧311b的间隙之和中减去被测部分332的长度之后的距离。
若采用该构成,被测物331从被测部分332的一端位于磁性体311和磁性体320一端侧的被测物331的移动方向端部起,移动至被测部分332的另一端位于磁性体311和磁性体320的另一端侧的被测物331移动方向端部为止。因此,具有在移动距离的整个区域内,输出特性的直线性稳定的作用。
对如上所述构成的本发明一实施形态的非接触型位置传感器,下面说明其组装方法。
首先,在预先形成为U字形的第一磁性体311的中间部分形成第一凸部314和凹部315。
其次,在磁性体311一端侧311a的上侧面及另一端侧311b的上侧面,涂布粘结剂,在一端侧311a的上面固定第一磁铁316的N极317,在另一端侧311b的上面固定第二磁铁318的S极319。
然后,在预先形成为U字形的第二磁性体320的中间部分323形成第二凸部325和凹部326。
在本实施形态中,因为在磁性体320形成有凹部326,磁铁316及磁铁318的磁力线难于通过凹部326,因此,磁力线集中于第二磁检测部324。由此,通过磁检测元件327的磁力线增多,从磁检测元件327的输出端子329输出的输出灵敏度提高,故非接触型位置传感器的输出特性改善。
接着,用粘结剂将磁性体320的一端侧320a固定在磁铁316的S极321上,并用粘结剂将另一端侧320b固定在磁铁318的N极322上。
最后,通过另外的构件(未图示)将预先一体形成有电源端子328、输出端子329及GND端子330的磁检测元件327支承在磁检测部313与磁检测部324之间。
对如上所述构成且组装而成的非接触型位置传感器,下面参照附图说明其动作。
首先,在电源端子328上接上电源(未图示),并将GND端子330与GND(未图示)接地。再将设有被测部分332的被测物331配置在一端侧311a和另一端侧311b与一端侧320a和另一端侧320b之间,然后使所述被测物332沿箭头方法直线移动。
此时,如图32(a)所示,设一端侧311a的宽度为A,一端侧311a与另一端侧311b之间隙的宽度为B,另一端侧311b的宽度为C,被测部分332的长度为D。并设被测部分332的中点位于一端侧311a与另一端侧311b之间间隙的中点时,被测物331的移动位置为0mm。
首先如图32(a)所示,在被测部分332的另一端侧的端部位于另一端侧311b的端部的情况下,即,被测部分332的位置在-(C+B/2-D/2)mm的状态时,被测部分332位于磁铁318附近,并离磁铁316最远。此时,从磁铁318的N极322产生的磁力线从磁性体320的另一端侧320b经过被测部分332、另一端侧311b后返回磁铁318的S极319。此外,从磁铁316的N极317发生的磁力线经过一端侧311a从磁检测部313穿过磁检测元件327,然后到达磁检测部324,再从一端侧320a返回磁铁316的S极321。此时,如图33所示,磁检测元件327的输出端子329的输出电压为约0.7V。
在本实施形态中,因为使被测部分332的长度D比磁性体311及磁性体320的另一端侧的宽度C要长,所以,即使在被测部分332位于磁性体311或磁性体320附近的状态下,对于被测部分332的直线性微小位移,通过磁性体311和磁性体320的磁场也发生变化,因此,具有输出特性稳定的作用效果。
此外,在被测部分332位于0mm的情况下,如图32(b)所示,被测部分332位于与磁铁316和磁铁318相等的距离,到达被测部分332的磁力线相抵消。此时,从磁铁316的N极317产生的磁力线从一端侧311a传到另一端侧311b,再经过磁铁318的S极319、N极322,从另一端侧320b到一端侧320a,返回磁铁316的S极321。此时,呈磁力线不通过磁检测元件327的状态。这样,从输出端子329的输出电压如图33所示,约为2.5V。还有,被测部分332的位置在(A+B/2-D/2)mm的情况下,如图33(c)所示,被测部分332位于磁铁316附近。此时,从磁铁316的N极317产生的磁力线经一端侧311a到被测部分332,再经过一端侧320a返回磁铁316的S极321。此外,从磁铁318的N极322产生的磁力线从另一端侧320b经过磁检测部324后,从上至下穿过磁检测元件327,再经过磁检测部313、另一端侧311b,返回磁铁318的S极319。此时,从输出端子329的输出电压如图33所示,约为4.3V。即,在被测部分332位于磁铁318附近的状态时,相对磁检测元件327磁力线是从下向上通过的,而在被测部分332位于磁铁316附近的状态时,相对磁检测元件327,磁力线是从上向下通过的。因此,随着被测部分332的直线性往复运动,如图33所示,从输出端子329输出与被测物的位置相对应的输出信号。将该输出信号输入计算机(未图示)等,来检测被测部分332的位置。
在此考虑长期使用非接触位置传感器的情况。本实施形态的非接触型位置传感器,在一端侧311a和另一端侧311b与一端侧320a和另一端侧320b之间,或者附近设置被测物331。因此,被测物331相对非接触型位置传感器完全不滑动。因此,磁性体311及磁性体320与被测物331的距离不会因滑动磨损而变动。所以,可以提供能长期进行高精度位置检测的非接触型位置传感器。
此外,因为将磁性体311和磁性体320做成U字形,所以,可以将一端侧311a与另一端侧311b相互设置在宽度方向的一直线上,并将一端侧320a与另一端侧320b相互设置在宽度方向的一直线上。因此,可以将从磁性体一端侧至另一端侧的方向与被测物331的移动方向基本平行配置,所以,可以使被测部分332靠近磁性体的一端侧及另一端侧进行移动,非检测位置传感器的输出灵敏度提高。
此外,本实施形态中的非接触型位置传感器,将固定着磁铁316的一端侧与固定着磁铁318的另一端侧之间作为中间部分312,在中间部分312的大致中央设置磁检测部313,但如果在中间部分的偏向一端侧或另一端侧的位置设置磁检测部313,也具有相同的效果。
还有,本实施形态中的非接触型位置传感器,在磁检测部313设置向上凸出的凸部314,并在磁检测部324设置向下凸出的凸部325,但如果将磁检测部313和磁检测部324做成平面形状,也具有相同的效果。
还有,本实施形态的非接触型位置传感器将被测部分332做成圆筒状,但如果做成半圆筒状或棱柱状,也具有相同的效果。
产业上利用的可能性
如上所述,若采用本发明的构成,由于被测物本身的旋转或直线运动,位置传感器的磁通密度会发生变化,所以,不必设置传统那样的磁通快门等复杂的部件,就能方便地检测被测物的旋转角度及移动速度。此外,即使在被测物的旋转轴有偏心的情况下,因为也不是如传统的那样,将磁通快门沿垂直方向安装在旋转轴的顶端侧,所以能正确进行旋转轴的旋转角度的检测。还有,即使在将非接触型位置传感器组装在对方侧旋转轴上的情况下,也因为不存在传统那样的磁通快门等复杂部件,所以,能将被测物与位置传感器靠近组装。
因此,本发明的非接触型位置传感器能广泛使用于必须有长期可靠性的的各种旋转角度检测、位置检测等的用途。

Claims (6)

1.一种非接触型位置传感器,包括:由两个磁铁及磁性连续的磁性体构成的磁路、配置在所述磁路中的至少一个磁检测元件、以及配置在所述磁路中的被测物,其特征在于,由第一U字形磁性体、第二U字形磁性体及所述两个磁铁构成一个磁路,并且所述两个磁铁配置在所述两个U字形磁性体之间,所述被测物配置在所述两个U字形磁性体的U字内部。
2.根据权利要求1所述的非接触型位置传感器,其特征在于,配置所述磁检测元件部分的所述U字形磁性体与所述U字形磁性体的其它部分有台阶差。
3.根据权利要求2所述的非接触型位置传感器,其特征在于,配置所述磁检测元件部分的所述第一及第二U字形磁性体通过所述磁检测元件相连接。
4.根据权利要求1所述的非接触型位置传感器,其特征在于,所述两个U字形磁性体中的至少一个具有与所述被测物的外形靠近的形状。
5.根据权利要求1所述的非接触型位置传感器,其特征在于,所述两个U字形磁性体有台阶差,所述两个磁铁具有台阶差相对。
6.根据权利要求1所述的非接触型位置传感器,其特征在于,所述两个U字形磁性体还具有磁铁支承部分,所述两个磁铁有台阶差相对。
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Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4590785B2 (ja) 2001-06-19 2010-12-01 パナソニック株式会社 非接触型位置センサ
JP4007313B2 (ja) * 2003-01-22 2007-11-14 株式会社村田製作所 角度センサ
FR2853409B1 (fr) * 2003-04-07 2005-08-26 Electricfil Capteur magnetique sans contact pour determiner la position lineaire d'un mobile
WO2004113845A1 (ja) * 2003-06-20 2004-12-29 Mikuni Corp. 非接触ポジションセンサ
DE10331580A1 (de) * 2003-07-11 2005-01-27 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung zur Detektion der Drehzahl und/oder der Position eines rotierenden Bauteils
DE10331633A1 (de) * 2003-07-12 2005-02-03 Valeo Sicherheitssysteme Gmbh Antrieb zur automatischen Betätigung einer Fahrzeugtür
US7009388B2 (en) * 2003-12-11 2006-03-07 Wabash Technologies, Inc. Magnetic position sensor having dual electronic outputs
US7135857B2 (en) * 2003-12-12 2006-11-14 Honeywell International, Inc. Serially connected magnet and hall effect position sensor with air gaps between magnetic poles
US7486053B2 (en) * 2005-06-17 2009-02-03 Hamilton Sundstrand Corporation Power manager for an electrical power generator
US7272514B2 (en) * 2005-06-17 2007-09-18 Hamilton Sundstrand Corporation Protection system for an electrical power generator
JP4960209B2 (ja) * 2007-12-11 2012-06-27 ナイルス株式会社 非接触式回転角度検出センサ
US8450999B2 (en) * 2009-02-17 2013-05-28 Cts Corporation Rotary position sensor
GB201011349D0 (en) * 2010-07-06 2010-08-18 Rolls Royce Plc Axial displacement and rotational speed monitoring
JP5597158B2 (ja) * 2011-04-11 2014-10-01 ヤマハ発動機株式会社 部品実装装置
CN103575305A (zh) * 2012-07-24 2014-02-12 联创汽车电子有限公司 摩托车专用非接触式节气门位置传感器
CN103226865B (zh) * 2013-04-16 2016-05-25 无锡乐尔科技有限公司 一种基于磁电阻技术检测磁性图形表面磁场的磁头
JP2016109539A (ja) * 2014-12-05 2016-06-20 Kyb株式会社 ストロークセンサ
CN104776789A (zh) * 2015-03-26 2015-07-15 中国人民解放军国防科学技术大学 非接触式两自由度位置传感器
EP3239665A1 (de) 2016-04-25 2017-11-01 Weickmann & Weickmann PartmbB Sensorgehäuse
DE102016107575B4 (de) * 2016-04-25 2022-03-10 Asm Automation Sensorik Messtechnik Gmbh Sensorgehäuse

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1278293B (de) * 1960-06-10 1968-09-19 Siemens Ag Kontaktloser Lagemelder fuer Foerderanlagen
JPS4854957A (zh) 1971-11-08 1973-08-02
US3835373A (en) * 1973-02-12 1974-09-10 Pertec Corp Rotational position sensor utilizing a hall device and means to maintain the hall voltage constant
DE2730309C2 (de) 1977-07-05 1986-12-18 Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart Winkelsignalgeber für rotierende Teile
DE3410736A1 (de) 1984-03-23 1985-10-03 Wabco Westinghouse Fahrzeug Analoger wegsensor
US4806813A (en) * 1986-03-20 1989-02-21 Canon Kabushiki Kaisha Motor
DE3634925A1 (de) * 1986-10-14 1988-04-21 Knuefelmann Manfred Drehzahlmessvorrichtung, insbesondere fuer antiblockiervorrichtungen fuer fahrzeuge, mit magnetoresistivem sensor
JP2726850B2 (ja) * 1989-02-08 1998-03-11 アイシン精機株式会社 回転検出装置
DE9017076U1 (de) 1990-12-18 1992-04-16 Schaltbau GmbH, 8000 München Stellungssensor
DE69231388T2 (de) * 1991-11-29 2001-01-25 Cosmo System Corp., Matsumoto Positionsdetektor bei einer Transportvorrichtung und Antriebsregler für ein Transportelement
JPH05264326A (ja) 1992-03-17 1993-10-12 Fujitsu Ltd リニア型位置センサ
EP0584426A1 (de) 1992-07-28 1994-03-02 Hcb, Honeywell Centra Bürkle Ag Analoger Weggeber
US5444369A (en) * 1993-02-18 1995-08-22 Kearney-National, Inc. Magnetic rotational position sensor with improved output linearity
DE4400616C2 (de) 1994-01-12 1998-09-03 Mannesmann Vdo Ag Magnetischer Positionssensor, insbesondere für Kraftfahrzeuge
JPH0814615A (ja) 1994-06-28 1996-01-19 Corona:Kk ベンドキャップ
US5600238A (en) * 1994-07-05 1997-02-04 Ford Motor Company Method and apparatus for detecting the linear or rotary position of an object through the use of a variable magnetic shunt disposed in parallel with a yoke air gap
JPH10122810A (ja) * 1996-10-21 1998-05-15 Nissan Motor Co Ltd 磁気式回転角度センサ
US6304078B1 (en) * 1998-12-09 2001-10-16 Cts Corporation Linear position sensor
US6320375B1 (en) * 1999-09-21 2001-11-20 The Boeing Company Method for detection of rare earth metal oxide inclusions in titanium and other non-magnetic or metal alloy castings
JP3596667B2 (ja) * 2000-01-26 2004-12-02 株式会社デンソー 回転角検出装置
JP3757118B2 (ja) * 2001-01-10 2006-03-22 株式会社日立製作所 非接触式回転位置センサ及び非接触式回転位置センサを有する絞弁組立体

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Publication number Publication date
CN1340149A (zh) 2002-03-13
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US20020135360A1 (en) 2002-09-26
US7042210B2 (en) 2006-05-09
EP1152222A1 (en) 2001-11-07
EP1152222A4 (en) 2003-03-05
KR20020000765A (ko) 2002-01-05
JP4556374B2 (ja) 2010-10-06

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