CN116412750A - 旋转角度检测装置 - Google Patents

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CN116412750A CN202310013570.3A CN202310013570A CN116412750A CN 116412750 A CN116412750 A CN 116412750A CN 202310013570 A CN202310013570 A CN 202310013570A CN 116412750 A CN116412750 A CN 116412750A
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Abstract

本发明提供旋转角度检测装置。能够实现小型化和低廉化，并且能够提高检测精度。该旋转角度检测装置具有：环形磁铁(20A)，其与中空轴一起旋转，在中空轴的旋转方向上交替排列有极性不同的着磁部(MG1～MG12)；以及MR传感器，其检测着磁部(MG1～MG12)的磁通，在多个着磁部(MG1～MG12)之中包含有产生表示中空轴旋转了1周的磁通的原点检测用着磁部(21)。由此，与旋转角度检测装置电连接的控制器能够根据1个环形磁铁(20A)和1个MR传感器来检测中空轴的旋转角度和原点双方。因此，能够实现旋转角度检测装置的小型化和低廉化，并且能够提高旋转角度检测装置的检测精度。

Description

旋转角度检测装置
技术领域
本发明涉及对旋转体的旋转角度进行检测的旋转角度检测装置。
背景技术
例如，在专利文献1中记载了具有供被检测旋转体结合的旋转轴的位置检测传感器。在旋转轴上分别固定有在周向上交替配置有多个异极的第一转子和在周向上配置有一对异极的第二转子。另外，在收纳这些转子的壳体上分别设置有从径向外侧与第一转子对置的第一传感器和从径向外侧与第二转子对置的第二传感器。
而且，通过在第一转子设置有多个异极，从第一传感器输出正弦波状的输出信号，能够通过使用该输出信号来检测被检测旋转体的位置(旋转角度)。另一方面，通过在第二转子设置有一对异极，从第二传感器输出矩形波状的输出信号，能够通过使用该输出信号来检测被检测旋转体旋转了几周(原点)。
专利文献1：日本特开平10-311742号公报
然而，在专利文献1所记载的位置检测传感器中，需要在旋转轴上同轴地固定一对转子，并且需要在壳体上与各个转子对应地设置一对传感器。因此，存在部件数量增加而导致大型化、且制造成本增加的问题。另外，由于旋转轴的惯性力矩变大，因此特别是在被检测旋转体的质量较小的情况下，还存在位置检测的精度降低的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供旋转角度检测装置，其能够实现小型化和低廉化，并且能够提高检测精度。
本发明的一个方式为旋转角度检测装置，其检测旋转体的旋转角度，其中，该旋转角度检测装置具有：磁铁，其与所述旋转体一起旋转，在所述旋转体的旋转方向上交替排列有极性不同的着磁部；以及磁传感器，其检测所述着磁部的磁通，在多个所述着磁部之中包含有原点检测用着磁部，该原点检测用着磁部产生表示所述旋转体旋转了1周的磁通。
根据本发明，能够实现一种旋转角度检测装置，其能够实现小型化和低廉化，并且能够提高检测精度。
附图说明
图1是示出旋转角度检测装置的概要的局部剖视图。
图2是对12极的环形磁铁和2极的环形磁铁的检测磁通进行比较的图。
图3是示出实施方式1的环形磁铁和检测磁通的图。
图4是示出实施方式2的环形磁铁和检测磁通的图。
图5是示出实施方式3的环形磁铁和检测磁通的图。
图6是示出实施方式4、5的环形磁铁的图。
图7是示出实施方式6的环形磁铁和检测磁通的图。
图8是示出实施方式7的环形磁铁和检测磁通的图。
图9是示出实施方式8的环形磁铁和检测磁通的图。
图10是示出实施方式9、10的环形磁铁的图。
图11是示出实施方式11的旋转角度检测装置和检测磁通的图。
标号说明
10：旋转角度检测装置；11：壳体；12：侧壁部；13：顶板部；13a：贯通孔；14：底板部；14a：贯通孔；14b：基板支承部；15：传感器基板；15a：MR传感器(磁传感器)；16：中空轴(旋转体)；17a：轴承；17b：轴承；20A：环形磁铁(磁铁)；20B：环形磁铁(磁铁)；20C：环形磁铁(磁铁)；20D：环形磁铁(磁铁)；20E：环形磁铁(磁铁)；20F：环形磁铁(磁铁)；20G：环形磁铁(磁铁)；20H：环形磁铁(磁铁)；20K：环形磁铁(磁铁)；20L：环形磁铁(磁铁)；21～29：原点检测用着磁部(强磁部)；30～38：原点检测用着磁部(弱磁部)；40：旋转角度检测装置；41：第一MR传感器(磁传感器)；42：第二MR传感器(磁传感器)；CT：控制器；MG1～MG12：着磁部；SP：间隔件。
具体实施方式
以下，使用附图对本发明的实施方式进行详细地说明。
＜实施方式1＞
图1是示出旋转角度检测装置的概要的局部剖视图，图2是对12极的环形磁铁和2极的环形磁铁的检测磁通进行比较的图，图3是示出实施方式1的环形磁铁和检测磁通的图。
图1所示的旋转角度检测装置10例如组装于工业用机器人的关节驱动用伺服马达(未图示)。由此，与旋转角度检测装置10电连接且控制工业用机器人的控制器CT能够在准确地掌握关节驱动用伺服马达的旋转状态的同时，高精度地控制该关节驱动用伺服马达。
旋转角度检测装置10具有形成为大致圆盘状的中空的壳体11。壳体11具有形成为大致圆筒状的侧壁部12、封闭该侧壁部12的轴向一侧(图中上侧)的顶板部13以及封闭侧壁部12的轴向另一侧(图中下侧)的底板部14。而且，在顶板部13和底板部14的中心部分分别设置有贯通孔13a、14a，中空轴(旋转体)16能够贯穿这些贯通孔13a、14a。
另外，在底板部14一体地设置有基板支承部14b。基板支承部14b向壳体11的内侧突出设置，在该基板支承部14b通过固定螺钉等(未图示)而固定有安装有MR传感器15a的传感器基板15。由此，MR传感器15a设置于壳体11且配置于壳体11的轴向中央部。另外，传感器基板15经由连接器部件(未图示)与控制器CT电连接，MR传感器15a的检测信号(检测磁通[Wb])被送出到控制器CT。
这里，MR传感器15a是测量通过中空轴16而旋转的环形磁铁20A的磁通(磁场)的磁传感器，具体而言，采用磁阻效应元件(Magneto Resistive Sensor)。
旋转角度检测装置10具有与形成关节驱动用伺服马达的旋转轴一体旋转的中空轴16。中空轴16贯穿插入于贯通孔13a、14a，且经由一对轴承17a、17b以旋转自如的方式支承于壳体11的顶板部13和底板部14。由此，壳体11将中空轴16支承为旋转自如。
这里，中空轴16形成为大致筒状，在其径向内侧能够贯穿插入有用于驱动其他关节驱动用伺服马达等的电线(布线)。另外，轴承17a、17b采用被称为所谓金属的滑动轴承。由此，中空轴16能够相对于壳体11顺畅地旋转。
旋转角度检测装置10具有环形磁铁(磁铁)20A。环形磁铁20A设置于中空轴16的径向外侧，且配置在壳体11的内部。环形磁铁20A例如是由铁氧体磁性体构成的磁铁。另外，环形磁铁20A通过由环氧树脂等构成的粘接剂(未图示)而固定于中空轴16，通过中空轴16的旋转而旋转。即，环形磁铁20A在壳体11的内部与中空轴16一起旋转。
环形磁铁20A与MR传感器15a同样地配置于壳体11的轴向中央部。由此，在5环形磁铁20A的径向外侧隔着规定的间隙(气隙)而对置配置有MR传感器15a。因此，MR传感器15a随着中空轴16的旋转而检测(测量)形成环形磁铁20A的多个着磁部(12极)的磁通。
这里，从MR传感器15a输出的检测信号(检测磁通)的波形根据环形磁铁20A
的着磁部的数量(极数)而变化。以下，对适于使用MR传感器15a来检测旋转角度0的着磁部的数量(极数)进行研究。
图2的上段的曲线图表示将环形磁铁20A设为“12极”的情况下的检测信号的波形。与此相对，图2的下段的曲线图表示将环形磁铁20A设为“2极”的情况下的检测信号的波形。另外，横轴表示中空轴16的旋转角度[deg]，纵轴表示MR传感器15a的检测磁通[Wb]。另外，以检测磁通为“0”的部分作为边界(基准)，向上方突5出的部分表示N极的着磁部的检测磁通的波形，向下方突出的部分表示S极的着磁部的检测磁通的波形。
而且，若如图2的上段的曲线图那样将环形磁铁20A设为“12极”，则MR传感器15a的检测磁通成为相对于横轴的方向(旋转角度的方向)以平滑的圆弧连接的“正
弦波”。这样，通过使MR传感器15a的检测磁通为“正弦波”，能够使MR传感器0 15a的检测磁通相对于中空轴16的旋转角度(0度～360度)的变化而始终变化。由此，控制器CT能够根据MR传感器15a的检测信号来高精度地检测中空轴16的旋转角度。
另一方面，若如图2的下段的曲线图那样将环形磁铁20A设为“2极”，则MR
传感器15a的检测磁通成为“矩形波”。即，形成相对于横轴的方向(旋转角度的方5向)笔直地延伸的部分(用虚线椭圆包围的部分)。由此，中空轴16的旋转角度在约30度～150度之间以及约210度～330度之间，换言之，在中空轴16的大部分的旋转角度的范围内，检测磁通表示恒定的值。因此，控制器CT无法正确地检测中空轴16的旋转角度。
由以上可知，为了高精度地检测中空轴16的旋转角度，环形磁铁20A的着磁部(极数)越多(多极)越好。因此，在本实施方式中，采用12极的环形磁铁20A作为最佳的磁铁。
但是，如图2的上段的曲线图那样，N极侧的多个峰值和S极侧的多个峰值在N极侧和S极侧都成为相同大小的检测磁通。因此，若使用这种状态的检测信号(检测磁通)，则控制器CT会检测出没有加以区分的多个峰值，因此无法检测出中空轴16的原点(中空轴16是否旋转了1周)。
因此，在本实施方式中，将总共12个着磁部(12极)中的1个着磁部作为产生成为索引(标记)的磁通的着磁部(原点检测用着磁部)。由此，也能够使控制器CT检测出中空轴16的原点。
＜环形磁铁的详细情况＞
以下，使用附图对本实施方式的环形磁铁20A的构造进行详细地说明。
如图1和图3所示，环形磁铁20A以径向内侧固定于中空轴16且径向外侧与MR传感器15a对置的方式形成为环状。环形磁铁20A具有总共12个着磁部MG1～MG12。具体而言，奇数编号的着磁部(MG1、3、5、7、9、11)的径向外侧成为“N极”，偶数编号的着磁部(MG2、4、6、8、10、12)的径向外侧成为“S极”。
即，环形磁铁20A在中空轴16的旋转方向上交替排列极性不同的着磁部MG1～MG12(N极和S极)而形成为环状。另外，在本实施方式中，将形成为环状的磁性体在沿着其周向的12个部位交替地着磁成N极和S极而形成环形磁铁20A。但是，也可以将形成为大致瓦状且着磁的磁铁(未图示)分别粘贴在中空轴16的周围。
另外，在本实施方式中，如图3所示，12个着磁部MG1～MG12中的着磁部MG5(参照图中阴影部)成为原点检测用着磁部21(强磁部)。即，在多个着磁部MG1～MG12之中包含有原点检测用着磁部21，且原点检测用着磁部21(着磁部MG5)产生表示中空轴16旋转了1周的磁通(大)。具体而言，原点检测用着磁部21的磁力与其他着磁部MG1～MG4、MG6～MG12的磁力不同，原点检测用着磁部21的磁力比其他着磁部MG1～MG4、MG6～MG12的磁力大。另外，包含原点检测用着磁部21(着磁部MG5)在内的着磁部MG1～MG12的体积均为相同的大小。
由此，与环形磁铁20A对置的MR传感器15a输出图3的下段的曲线图所示那样的正弦波状的检测信号(检测磁通[Wb])。具体而言，若原点检测用着磁部21(着磁部MG5)与MR传感器15a对置，则如曲线图的阴影部分所示那样，检测磁通的大小比其他N极的着磁部MG1、MG3、MG7、MG9、MG11大。另外，在附图上，黑点部分(1处的●记号)的检测磁通AN[Wb]为其他白点部分(5处的○记号)的检测磁通BN[Wb]的大致1.5倍的大小(AN≈1.5×BN)。实际上，若将●记号的检测磁通AN[Wb]设为100％的波动，则○记号的检测磁通BN[Wb]为90％左右的波动(波动差＝约10％)。
因此，通过使控制器CT检测1处的突出点(●记号)，控制器CT能够检测出中空轴16旋转了1周(成为中空轴16的旋转基准的原点)。具体而言，控制器CT对在该控制器CT中设置的RAM等(未图示)所存储的比较阈值ThN[Wb]与检测磁通AN[Wb]的大峰值(●记号)和检测磁通BN[Wb]的小峰值(○记号)进行比较(AN＞ThN＞BN)。由此，控制器CT能够在0度～360度之间检测出唯一的N极的大峰值(●记号)，并将其作为中空轴16的原点来掌握。
但是，也可以不将0度～360度之间的唯一的大峰值设为“N极”，而设为“S极”。由此，控制器CT也能够检测出中空轴16的原点。另外，着磁部MG1～MG12的磁力根据热历程而被减磁。因此，也可以考虑热历程而通过控制器CT来调整比较阈值ThN的大小。
＜着磁方法的例子＞
为了对上述那样的环形磁铁20A进行着磁，例如使用在径向上产生磁场的着磁装置(未图示)。具体而言，在着磁装置中，与环形磁铁20A的着磁部MG1～MG12(12极)对应地设置有总共12个磁力产生部。而且，与着磁部MG5对应的磁力产生部的线圈的匝数(圈数)比与其他着磁部MG1～MG4、MG6～MG12对应的磁力产生部的线圈的匝数多。
即，与着磁部MG5对应的磁力产生部所产生的磁力MP1比其他磁力产生部所产生的磁力MP2大(MP1＞MP2)。由此，能够形成图3所示那样的环形磁铁20A。
另外，为了增大与着磁部MG5对应的磁力产生部的磁力，也可以一方面使该磁力产生部中的匝数为与其他磁力产生部相同的匝数，而另一方面使线圈的线径比其他部分的线圈的线径大。
如以上详细说明的那样，根据实施方式1的旋转角度检测装置10，具有：环形磁铁20A，其与中空轴16一起旋转，在中空轴16的旋转方向上交替排列有极性不同的着磁部MG1～MG12；以及MR传感器15a，其检测着磁部MG1～MG12的磁通，在多个着磁部MG1～MG12之中包含有产生表示中空轴16旋转了1周的磁通的原点检测用着磁部21。
由此，与旋转角度检测装置10电连接的控制器CT能够根据1个环形磁铁20A和1个MR传感器15a来检测中空轴16的旋转角度和原点双方。因此，能够实现旋转角度检测装置10的小型化和低廉化，并且能够提高旋转角度检测装置10的检测精度。
另外，原点检测用着磁部21(着磁部MG5)的磁力MP1比形成多个着磁部MG1～MG12的其他着磁部MG1～MG4、MG6～MG12的磁力MP2大(MP1＞MP2)。
由此，仅通过对现有的着磁装置进行小改良就能够对环形磁铁20A进行着磁。因此，能够抑制制造成本增加。
＜实施方式2＞
接着，使用附图对实施方式2进行详细地说明。另外，对于具有与上述实施方式1相同的功能的部分标注相同的标号而省略其详细的说明。
图4示出了实施方式2的环形磁铁和检测磁通。
如图4所示，实施方式2的环形磁铁20B与实施方式1的环形磁铁20A(参照图3)的不同之处在于，在12个着磁部MG1～MG12中的与着磁部MG5(原点检测用着磁部21)相邻的着磁部MG6(参照图中阴影部)中也成为原点检测用着磁部22(强磁部)。
即，在实施方式2中，多个(12个)着磁部MG1～MG12中的相邻的一对异极的着磁部MG5、MG6分别成为原点检测用着磁部21、22。
由此，与环形磁铁20B对置的MR传感器15a(参照图1)输出图4的下段的曲线图所示那样的正弦波状的检测信号(检测磁通[Wb])。具体而言，若原点检测用着磁部21、22(着磁部MG5、MG6)分别与MR传感器15a对置，则如曲线图的阴影部分所示那样，检测磁通的大小比其他N极和S极的着磁部MG1～MG4、MG7～MG12大。另外，在附图上，黑点部分(2处的●记号)的检测磁通AN、AS[Wb]为其他白点部分(10处的○记号)的检测磁通BN、BS[Wb]的大致1.5倍的大小(AN≈1.5×BN、AS≈1.5×BS)。实际上，若将●记号的检测磁通AN、AS[Wb]设为100％的波动，则○记号的检测磁通BN、BS[Wb]成为90％左右的波动(波动差＝约10％)。
因此，通过使控制器CT检测2处的突出点(●记号)中的任意一方，控制器CT能够检测出中空轴16旋转了1周(成为中空轴16的旋转基准的原点)。
另外，在使用检测磁通AS[Wb]的情况下，控制器CT对在该控制器CT中设置的RAM等(未图示)所存储的比较阈值ThS[Wb]与检测磁通AS[Wb]的大峰值(●记号)和检测磁通BS[Wb]的小峰值(○记号)进行比较(AS＞ThS＞BS)。由此，控制器CT能够在0度～360度之间检测出唯一的S极的大峰值(●记号)，并将其作为中空轴16的原点来掌握。
在如以上那样形成的实施方式2中，也能够起到与上述的实施方式1相同的作用效果。除此之外，在实施方式2中，也能够检测出中空轴16的旋转方向。
具体而言，通过控制器CT分别对检测磁通AN[Wb]的大峰值(●记号)和检测磁通AS[Wb]的大峰值(●记号)进行检测。此时，若先检测出检测磁通AN[Wb]的大峰值(●记号)，而后检测出检测磁通AS[Wb]的大峰值(●记号)，则控制器CT能够掌握中空轴16的旋转方向是“顺时针方向CW”。与此相对，若先检测出检测磁通AS[Wb]的大峰值(●记号)，而后检测出检测磁通AN[Wb]的大峰值(●记号)，控制器CT能够掌握中空轴16的旋转方向是“逆时针方向CCW”。
＜实施方式3＞
接着，使用附图对实施方式3进行详细地说明。另外，对于具有与上述的实施方式1相同的功能的部分标注相同的标号而省略其详细的说明。
图5示出了实施方式3的环形磁铁和检测磁通。
如图5所示，实施方式3的环形磁铁20C与实施方式1的环形磁铁20A(参照图3)的不同之处在于，在12个着磁部MG1～MG12中的与着磁部MG5(原点检测用着磁部21)相连的着磁部MG6、MG7(参照图中阴影部)中也成为原点检测用着磁部22、23(强磁部)。
由此，与环形磁铁20C对置的MR传感器15a(参照图1)输出图5的下段的曲线图所示那样的正弦波状的检测信号(检测磁通[Wb])。具体而言，若原点检测用着磁部21、22、23(着磁部MG5、MG6、MG7)分别与MR传感器15a对置，则如曲线图的阴影部分所示那样，检测磁通的大小比其他N极和S极的着磁部MG1～MG4、MG8～MG12大。另外，在附图上，黑点部分(2处的检测磁通AN[Wb]的部分和1处的检测磁通AS[Wb]的部分的●记号)为其他白点部分(9处的检测磁通BN、BS[Wb]的部分的○记号)的大致1.5倍的大小(AN≈1.5×BN，AS≈1.5×BS)。实际上，若将●记号的检测磁通AN、AS[Wb]设为100％的波动，则○记号的检测磁通BN、BS[Wb]为90％左右的波动(波动差＝约10％)。
在该情况下，通过使控制器CT检测1处的检测磁通AS[Wb]，控制器CT能够检测出中空轴16旋转了1周(成为中空轴16的旋转基准的原点)。具体而言，控制器CT对在该控制器CT中设置的RAM等(未图示)所存储的比较阈值ThS[Wb]与检测磁通AS[Wb]的大峰值(●记号)和检测磁通BS[Wb]的小峰值(○记号)进行比较(AS＞ThS＞BS)。由此，控制器CT能够在0度～360度之间检测出唯一的S极的大峰值(●记号)，并将其作为中空轴16的原点来掌握。
在如以上那样形成的实施方式3中，也能够起到与上述的实施方式1相同的作用效果。除此之外，在实施方式3中，在位于原点检测用着磁部22(着磁部MG6)的相邻两侧的着磁部MG5、MG7中，也成为原点检测用着磁部21、23(强磁部)。由此，控制器CT通过持续检测检测磁通AN[Wb]的大峰值(●记号)超过比较阈值ThN[Wb]，然后检测磁通AS[Wb]的大峰值(●记号)超过比较阈值ThS[Wb]，再然后检测磁通AN[Wb]的大峰值(●记号)超过比较阈值ThN[Wb]的情况，能够掌握中空轴16处于120度～210度的“旋转角度范围”。另外，与实施方式2同样地，控制器CT也能够掌握中空轴16的旋转方向。并且，控制器CT通过观察任意一方的检测磁通AN[Wb]的大峰值，还能够掌握原点(检测磁通AS[Wb]的大峰值)出现的预兆。
＜实施方式4、5＞
接着，使用附图对实施方式4、5进行详细地说明。另外，对于具有与上述的实施方式1相同的功能的部分标注相同的标号而省略其详细的说明。
图6是示出实施方式4、5的环形磁铁的图。
如图6所示，实施方式4、5的环形磁铁20D、20E与实施方式1的环形磁铁20A(参照图3)的不同之处在于，12个着磁部MG1～MG12中的着磁部MG5(原点检测用着磁部24、27)的形状与其他着磁部MG1～MG4、MG6～MG12的形状不同。另外，图6所示的“N极”和“S极”的标号表示环形磁铁20D、20E的径向外侧的部分的极。
具体而言，在实施方式4的环形磁铁20D(外侧突出型)中，原点检测用着磁部24(着磁部MG5)向环形磁铁20D的径向外侧突出，且原点检测用着磁部24(着磁部MG5)的体积S1比其他着磁部MG1～MG4、MG6～MG12的体积S2大(S1＞S2)。由此，在使用着磁装置对环形磁铁20D进行着磁时，着磁部MG5的磁力MP1比其他着磁部MG1～MG4、MG6～MG12的磁力MP2大。
另外，对环形磁铁20D(外侧突出型)进行着磁的着磁装置具有与环形磁铁20D的着磁部MG1～MG12分别对应的总共12个磁力产生部，并且这些磁力产生部的线圈的匝数(圈数)均为相同的匝数。即，能够使用简单的形状的通用的着磁装置。
但是，为了得到与上述的实施方式2和实施方式3同样的特性，如图中双点划线所示那样，着磁部MG6、MG7也可以向径向外侧突出，作为原点检测用着磁部25、26(强磁部)。
与此相对，在实施方式5的环形磁铁20E(内侧突出型)中，原点检测用着磁部27(着磁部MG5)向环形磁铁20E的径向内侧突出，且原点检测用着磁部27(着磁部MG5)的体积S1比其他着磁部MG1～MG4、MG6～MG12的体积S2大(S1＞S2)。由此，在使用着磁装置对环形磁铁20E进行着磁时，着磁部MG5的磁力MP1比其他着磁部MG1～MG4、MG6～MG12的磁力MP2大。
另外，在对环形磁铁20E(内侧突出型)进行着磁的着磁装置中，也能够与实施方式4的环形磁铁20D同样地使用简单的形状的通用的着磁装置。另外，在环形磁铁20E的径向内侧安装树脂制(非磁性体)的间隔件SP。由此，能够将环形磁铁20E不晃动地固定于中空轴16(参照图1)。
并且，为了得到与上述的实施方式1至实施方式3同样的特性，如图中双点划线所示那样，着磁部MG6、MG7也可以向径向内侧突出，作为原点检测用着磁部28、29(强磁部)。
在如以上那样形成的实施方式4、5中，也能够起到与上述的实施方式1大致相同的作用效果。
＜实施方式6＞
接着，使用附图对实施方式6进行详细地说明。对于具有与上述的实施方式1相同的功能的部分标注相同的标号而省略其详细的说明。
图7示出了实施方式6的环形磁铁和检测磁通。
如图7所示，实施方式6的环形磁铁20F与实施方式1的环形磁铁20A(参照图3)的不同之处在于，12个着磁部MG1～MG12中的着磁部MG5(参照图中空白部)成为原点检测用着磁部30(弱磁部)。即，在实施方式6中，相对于实施方式1，磁力的大小的关系相反。
而且，原点检测用着磁部30(着磁部MG5)产生表示中空轴16旋转了1周的磁通(小)。具体而言，原点检测用着磁部30的磁力与其他着磁部MG1～MG4、MG6～MG12的磁力不同，原点检测用着磁部30的磁力比其他着磁部MG1～MG4、MG6～MG12的磁力小。即，着磁部MG5的磁力MP1比其他着磁部MG1～MG4、MG6～MG12的磁力MP2小(MP1＜MP2)。另外，包含原点检测用着磁部30(着磁部MG5)在内的着磁部MG1～MG12的体积均为相同的大小。
由此，与环形磁铁20F对置的MR传感器15a(参照图1)输出图7的下段的曲线图所示那样的正弦波状的检测信号(检测磁通[Wb])。具体而言，若原点检测用着磁部30(着磁部MG5)与MR传感器15a对置，则如曲线图的空白部分所示那样，检测磁通的大小比其他N极的着磁部MG1、MG3、MG7、MG9、MG11小。另外，在附图上，黑点部分(1处的●记号)的检测磁通An[Wb]为其他白点部分(5处的○记号)的检测磁通Bn[Wb]的大致一半(1/2)的大小(An≈0.5×Bn)。实际上，若将○记号的检测磁通Bn[Wb]设为100％的波动，则●记号的检测磁通An[Wb]为90％左右的波动(波动差＝约10％)。
因此，通过使控制器CT检测1处的较小的检测磁通的●记号的部分，控制器CT能够检测出中空轴16旋转了1周(成为中空轴16的旋转基准的原点)。具体而言，控制器CT对在该控制器CT中设置的RAM等(未图示)所存储的比较阈值Thn[Wb]与检测磁通An[Wb]的小峰值(●记号)和检测磁通Bn[Wb]的大峰值(○记号)进行比较(An＜Thn＜Bn)。由此，控制器CT能够在0度～360度之间检测出唯一的N极的小峰值(●记号)，并将其作为中空轴16的原点来掌握。
但是，也可以不将0度～360度之间的唯一的小峰值设为“N极”，而设为“S极”。由此，控制器CT也能够检测出中空轴16的原点。另外，着磁部MG1～MG12的磁力根据热历程而被减磁。因此，也可以考虑热历程而通过控制器CT来调整比较阈值Thn的大小。
在如以上那样形成的实施方式6中，也能够起到与上述的实施方式1大致相同的作用效果。但是，为了对实施方式6的环形磁铁20F进行着磁，与实施方式1相反，使用与着磁部MG5对应的磁力产生部的线圈的匝数(圈数)比与其他着磁部MG1～MG4、MG6～MG12对应的磁力产生部的线圈的匝数少的着磁装置。另外，由于只要能够减小与着磁部MG5对应的磁力产生部所产生的磁力即可，因此也可以不卷绕与着磁部MG5对应的磁力产生部的线圈。在该情况下，着磁部MG5被来自与着磁部MG4和着磁部MG6对应的磁力产生部的漏磁通弱着磁。
＜实施方式7＞
接着，使用附图对实施方式7进行详细地说明。另外，对于具有与上述的实施方式6相同的功能的部分标注相同的标号而省略其详细的说明。
图8示出了实施方式7的环形磁铁和检测磁通。
如图8所示，实施方式7的环形磁铁20G与实施方式6的环形磁铁20F(参照图7)的不同之处在于，在12个着磁部MG1～MG12中的与着磁部MG5(原点检测用着磁部30)相邻的着磁部MG6(参照图中空白部)中也成为原点检测用着磁部31(弱磁部)。
即，在实施方式7中，多个(12个)着磁部MG1～MG12中的相邻的一对异极的着磁部MG5、MG6分别成为原点检测用着磁部30、31。
由此，与环形磁铁20G对置的MR传感器15a(参照图1)输出图8的下段的曲线图所示那样的正弦波状的检测信号(检测磁通[Wb])。具体而言，若原点检测用着磁部30、31(着磁部MG5、MG6)分别与MR传感器15a对置，则如曲线图的空白部分所示那样，检测磁通的大小比其他N极和S极的着磁部MG1～MG4、MG7～MG12小。另外，在附图上，黑点部分(2处的●记号)的检测磁通An、As[Wb]为其他白点部分(10处的○记号)的检测磁通Bn、Bs[Wb]的大致一半(1/2)的大小(An≈0.5×Bn，As≈0.5×Bs)。实际上，若将○记号的检测磁通Bn、Bs[Wb]设为100％的波动，则●记号的检测磁通An、As[Wb]为90％左右的波动(波动差＝约10％)。
因此，通过使控制器CT检测2处的较小的检测磁通的●记号的部分中的任意一方，控制器CT能够检测出中空轴16旋转了1周(成为中空轴16的旋转基准的原点)。
另外，在使用检测磁通As[Wb]的情况下，控制器CT对在该控制器CT中设置的RAM等(未图示)所存储的比较阈值Ths[Wb]与检测磁通As[Wb]的小峰值(●记号)和检测磁通Bs[Wb]的大峰值(○记号)进行比较(As＜Ths＜Bs)。由此，控制器CT能够在0度～360度之间检测出唯一的S极的小峰值(●记号)，并将其作为中空轴16的原点来掌握。
在如以上那样形成的实施方式7中，也能够起到与上述的实施方式6大致相同的作用效果。除此之外，在实施方式7中，也能够检测出中空轴16的旋转方向。
具体而言，通过控制器CT分别检测检测磁通An[Wb]的小峰值(●记号)和检测磁通As[Wb]的小峰值(●记号)。此时，若先检测出检测磁通An[Wb]的小峰值(●记号)，而后检测出检测磁通As[Wb]的小峰值(●记号)，则控制器CT能够掌握中空轴16的旋转方向是“顺时针方向CW”。与此相对，若先检测出检测磁通As[Wb]的小峰值(●记号)，而后检测出检测磁通An[Wb]的小峰值(●记号)，则控制器CT能够掌握中空轴16的旋转方向是“逆时针方向CCW”。
＜实施方式8＞
接着，使用附图对实施方式8进行详细地说明。另外，对于具有与上述的实施方式8相同的功能的部分标注相同的标号而省略其详细的说明。
图9示出了实施方式8的环形磁铁和检测磁通。
如图9所示，实施方式8的环形磁铁20H与实施方式6的环形磁铁20F(参照图7)的不同之处在于，在12个着磁部MG1～MG12中的与着磁部MG5(原点检测用着磁部30)相连的着磁部MG6、MG7(参照图中空白部)中也成为原点检测用着磁部31、32(弱磁部)。
由此，与环形磁铁20H对置的MR传感器15a(参照图1)输出图9的下段的曲线图所示那样的正弦波状的检测信号(检测磁通[Wb])。具体而言，若原点检测用着磁部30、31、32(着磁部MG5、MG6、MG7)分别与MR传感器15a对置，则如曲线图的空白部分所示那样，检测磁通的大小比其他N极和S极的着磁部MG1～MG4、MG8～MG12小。另外，在附图上，黑点部分(2处的检测磁通An[Wb]的部分和1处的检测磁通As[Wb]的部分的●记号)为其他白点部分(9处的检测磁通Bn、Bs[Wb]的部分的○记号)的大致一半(1/2)的大小(An≈0.5×Bn、As≈0.5×Bs)。实际上，若将○记号的检测磁通Bn、Bs[Wb]设为100％的波动，则●记号的检测磁通An、As[Wb]为90％左右的波动(波动差＝约10％)。
在该情况下，通过使控制器CT检测1处的检测磁通As[Wb]，控制器CT能够检测出中空轴16旋转了1周(成为中空轴16的旋转基准的原点)。具体而言，控制器CT对在该控制器CT中设置的RAM等(未图示)所存储的比较阈值Ths[Wb]与检测磁通As[Wb]的小峰值(●记号)和检测磁通Bs[Wb]的大峰值(○记号)进行比较(As＜Ths＜Bs)。由此，控制器CT能够在0度～360度之间检测出唯一的S极的小峰值(●记号)，并将其作为中空轴16的原点来掌握。
在如以上那样形成的实施方式8中，也能够起到与上述的实施方式6大致相同的作用效果。除此之外，在实施方式8中，在位于原点检测用着磁部31(着磁部MG6)的两侧的着磁部MG5、MG7中也成为原点检测用着磁部30、32(弱磁部)。由此，控制器CT通过对检测出检测磁通An[Wb]的小峰值(●记号)(不超过比较阈值Thn[Wb])，然后检测出检测磁通As[Wb]的小峰值(●记号)(不超过比较阈值Thn[Wb])，再然后检测出检测磁通An[Wb]的小峰值(●记号)(不超过比较阈值Thn[Wb])的情况持续进行检测，能够掌握中空轴16处于120度～210度的“旋转角度范围”。另外，与实施方式7同样地，控制器CT也能够掌握中空轴16的旋转方向。并且，控制器CT通过观察任意一方的检测磁通An[Wb]的小峰值，还能够掌握原点(检测磁通As[Wb]的小峰值)出现的预兆。
＜实施方式9、10＞
接着，使用附图对实施方式9、10进行详细地说明。另外，对于具有与上述的实施方式6相同的功能的部分标注相同的标号而省略其详细的说明。
图10是示出实施方式9、10的环形磁铁的图。
如图10所示，实施方式9、10的环形磁铁20K、20L与实施方式6的环形磁铁20F(参照图7)的不同之处在于，12个着磁部MG1～MG12中的着磁部MG5(原点检测用着磁部33、36)的形状与其他着磁部MG1～MG4、MG6～MG12的形状不同。另外，图10所示的“N极”和“S极”的标号表示环形磁铁20K、20L的径向外侧的部分的极。
具体而言，在实施方式9的环形磁铁20K(内侧凹陷型)中，原点检测用着磁部33(着磁部MG5)向环形磁铁20K的径向外侧凹陷，且原点检测用着磁部33(着磁部MG5)的体积S1比其他着磁部MG1～MG4、MG6～MG12的体积S2小(S1＜S2)。由此，在使用着磁装置对环形磁铁20K进行着磁时，着磁部MG5的磁力MP1比其他着磁部MG1～MG4、MG6～MG12的磁力MP2小。
另外，对环形磁铁20K(内侧凹陷型)进行着磁的着磁装置具有与环形磁铁20K的着磁部MG1～MG12分别对应的总共12个磁力产生部，并且这些磁力产生部的线圈的匝数(圈数)均为相同的匝数。即，能够使用简单的形状的通用的着磁装置。
但是，为了得到与上述的实施方式7和实施方式8同样的特性，如图中双点划线所示那样，着磁部MG6、MG7也可以向径向外侧凹陷，作为原点检测用着磁部34、35(弱磁部)。
另外，在原点检测用着磁部33的径向内侧安装树脂制(非磁性体)的间隔件SP。由此，能够将环形磁铁20K不晃动地固定于中空轴16(参照图1)。
与此相对，在实施方式10的环形磁铁20L(外周切割型)中，以使原点检测用着磁部36(着磁部MG5)的外周部分成为平坦面的方式被切割规定的量(参照图中双点划线)。由此，原点检测用着磁部36(着磁部MG5)的体积S1比其他着磁部MG1～MG4、MG6～MG12的体积S2小(S1＜S2)。因此，在使用着磁装置对环形磁铁20L进行着磁时，着磁部MG5的磁力MP1比其他着磁部MG1～MG4、MG6～MG12的磁力MP2小。
另外，在对环形磁铁20L(外周切割型)进行着磁的着磁装置中，也能够与实施方式9的环形磁铁20K同样地使用简单的形状的通用的着磁装置。
并且，为了得到与上述的实施方式7和实施方式8同样的特性，如图中双点划线所示那样，在着磁部MG6、MG7中，也可以以使它们的外周部分成为平坦面的方式被切割规定的量，作为原点检测用着磁部37、38(弱磁部)。
在如以上那样形成的实施方式9、10中，也能够起到与上述的实施方式6大致相同的作用效果。
＜实施方式11＞
接着，使用附图对实施方式11进行详细地说明。另外，对于具有与上述的实施方式1相同的功能的部分标注相同的标号而省略其详细的说明。
图11示出了实施方式11的旋转角度检测装置和检测磁通。
如图11所示，实施方式11的旋转角度检测装置40在传感器基板15上安装有第一MR传感器41和第二MR传感器42。第一MR传感器41和第二MR传感器42均为相同的磁传感器，具体而言，一对第一、第二MR传感器41、42在中空轴16(参照图1)的旋转方向上以相互错开15度的量的方式配置。
由此，与环形磁铁20A对置的第一、第二MR传感器41、42分别输出图11的下段的曲线图所示那样的正弦波状的检测信号(检测磁通[Wb])。另外，实线的曲线图表示第一MR传感器41的检测信号，单点划线的曲线图表示第二MR传感器42的检测信号。
具体而言，当随着中空轴16的旋转，原点检测用着磁部21(着磁部MG5)与第一、第二MR传感器41、42对置时，错开15度的量地输出检测信号。此时，检测磁通大的黑点部分(2处的●记号)的检测磁通AN1、AN2[Wb大于比较阈值ThN[Wb]。由此，控制器CT(参照图1)通过在0度～360度之间检测任一方的N极的大峰值(任意一方的●记号)，将其作为中空轴16的原点来掌握。
但是，也可以不将0度～360度之间的一对大峰值设为“N极”，而将一对大峰值设为“S极”。另外，也可以如上述的实施方式6那样，将产生成为索引的磁通的着磁部(原点检测用着磁部)作为弱磁部。由此，控制器CT也能够检测出中空轴16的原点。并且，着磁部MG1～MG12的磁力根据热历程而被减磁。因此，也可以考虑热历程而通过控制器CT来调整比较阈值ThN的大小。
在如以上那样形成的实施方式11中，也能够起到与上述的实施方式1大致相同的作用效果。除此之外，在实施方式11中，也能够与实施方式2同样地检测出中空轴16的旋转方向。
具体而言，控制器CT若先检测出检测磁通AN1[Wb]的大峰值(●记号)，而后检测出检测磁通AN2[Wb]的大峰值(●记号)，则能够掌握中空轴16的旋转方向是“顺时针方向CW”。与此相对，控制器CT若先检测出检测磁通AN2[Wb]的大峰值(●记号)，而后检测出检测磁通AN1[Wb]的大峰值(●记号)，则能够掌握中空轴16的旋转方向是“逆时针方向CCW”。
本发明不限于上述各实施方式，当然可以在不脱离其主旨的范围内进行各种变更。例如，在上述的各实施方式中，对12极的环形磁铁20A至20L的情况进行了说明，但本发明不限于此，也可以根据旋转角度检测装置10、40所需的规格，例如将极数减少至8极左右，也可以将极数增加至14极以上。
另外，在上述的各实施方式中，示出了在磁传感器中使用了MR传感器的情况，但本发明不限于此，也可以使用其他磁传感器，例如AMR(Anisotropic MagnetoResistive：各向异性磁阻)传感器、GMR(Giant Magneto Resistive：巨磁阻)传感器等。
此外，上述的各实施方式中的各构成要素的材质、形状、尺寸、数量、设置部位等只要能够实现本发明即可，是任意的，并不限定于上述的各实施方式。

Claims (8)

1.一种旋转角度检测装置，其检测旋转体的旋转角度，其中，
该旋转角度检测装置具有：
磁铁，其与所述旋转体一起旋转，在所述旋转体的旋转方向上交替排列有极性不同的着磁部；以及
磁传感器，其检测所述着磁部的磁通，
在多个所述着磁部之中包含有原点检测用着磁部，该原点检测用着磁部产生表示所述旋转体旋转了1周的磁通。
2.根据权利要求1所述的旋转角度检测装置，其中，
所述原点检测用着磁部的磁力与形成多个所述着磁部的其他所述着磁部的磁力不同。
3.根据权利要求2所述的旋转角度检测装置，其中，
所述原点检测用着磁部的磁力比形成多个所述着磁部的其他所述着磁部的磁力大。
4.根据权利要求3所述的旋转角度检测装置，其中，
所述原点检测用着磁部的体积比形成多个所述着磁部的其他所述着磁部的体积大。
5.根据权利要求2所述的旋转角度检测装置，其中，
所述原点检测用着磁部的磁力比形成多个所述着磁部的其他所述着磁部的磁力小。
6.根据权利要求5所述的旋转角度检测装置，其中，
所述原点检测用着磁部的体积比形成多个所述着磁部的其他所述着磁部的体积小。
7.根据权利要求1至6中的任意一项所述的旋转角度检测装置，其中，
多个所述着磁部中的相邻的一对异极的所述着磁部分别是所述原点检测用着磁部。
8.根据权利要求1至6中的任意一项所述的旋转角度检测装置，其中，
在所述旋转体的旋转方向上错开地配置有一对所述磁传感器。
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