CN118119825A - 转速检测器 - Google Patents

Abstract

转速检测器(10)具有：基材(1)，其安装于旋转体；第1磁极部(2)，其为圆弧带状，将N极设为外周侧，将S极设为内周侧而设置于基材(1)；第2磁极部(3)，其为圆弧带状，将S极设为外周侧，将N极设为内周侧而设置于基材(1)；以及发电元件(4)，其具有产生大巴克豪森效应的磁线(41)及拾波线圈(42)，发电元件(4)以磁线(41)的长度方向沿第1磁极部(2)及第2磁极部(3)的径向的方式，与第1磁极部(2)及第2磁极部(3)相对而设置，在第1磁极部(2)和第2磁极部(3)之间设置有非磁性的间隙部(7)。

Description

转速检测器

技术领域

本发明涉及对表示旋转体的旋转速度的转速进行检测的转速检测器。

背景技术

在对轴这一旋转体的每单位时间的旋转次数、即表示旋转速度的转速进行检测时，使用具有产生大巴克豪森效应的磁线、和对磁线的磁化反转进行检测的拾波线圈的发电元件。在专利文献1中公开了具有外周侧为N极的第1磁极部、外周侧为S极的第2磁极部和发电元件的转速检测器。在专利文献1中公开的转速检测器，在与发电元件相对的磁极部从第1磁极部及第2磁极部的一者向另一者切换时，施加至发电元件的磁线的磁场的朝向切换，如果磁场成为一定值以上的大小，则通过磁线的磁化反转而产生发电脉冲。在旋转体安装转速检测器，对通过磁化反转产生的发电脉冲的数量进行测量，由此对旋转体的转速进行检测。

专利文献1：日本特开2021－012212号公报

发明内容

但是，在上述专利文献1中公开的转速检测器，第1磁极部和第2磁极部无间隙地相邻配置。因此，在专利文献1中公开的转速检测器，在与发电元件相对的磁极部从第1磁极部及第2磁极部的一者向另一者切换时，施加至发电元件的磁线的磁场的朝向会急剧地切换。因此，在专利文献1中公开的转速检测器，如果在第1磁极部和第2磁极部的边界部与发电元件相对的状态下安装有转速检测器的旋转体发生了旋转方向的振动，则一定值以上的大小的朝向不同的磁场交替地重复施加至磁线。因此，在专利文献1中公开的转速检测器，如果在第1磁极部和第2磁极部的边界部与发电元件相对的状态下安装的旋转体在旋转方向振动，则尽管旋转体的旋转停止，也会检测到旋转。

如上所述，在专利文献1中公开的转速检测器，如果在安装有转速检测器的旋转体发生旋转方向的振动，则有时会对旋转体的旋转进行误检测。

本发明就是鉴于上述情况而提出的，其目的在于，得到即使在安装的旋转体发生旋转方向的振动，也不易对旋转体的旋转进行误检测的转速检测器。

为了解决上述课题，并达到目的，本发明所涉及的转速检测器具有：非磁性的基材，其安装于旋转体；第1磁极部，其为圆弧带状，将N极设为外周侧，将S极设为内周侧而设置于基材；第2磁极部，其为圆弧带状，将S极设为外周侧，将N极设为内周侧而设置于基材；以及发电元件，其具有产生大巴克豪森效应的磁线及对磁线的磁化反转进行检测的拾波线圈。发电元件以磁线的长度方向沿第1磁极部及第2磁极部的径向的方式与第1磁极部及第2磁极部相对而设置。在第1磁极部和第2磁极部之间设置有非磁性的间隙部。

发明的效果

本发明所涉及的转速检测器具有下述效果，即，即使在安装的旋转体发生旋转方向的振动，也不易对旋转体的旋转进行误检测。

附图说明

图1是表示实施方式1所涉及的转速检测器的结构的图。

图2是表示实施方式1所涉及的转速检测器产生的磁场的一个例子的图。

图3是表示实施方式1的变形例所涉及的转速检测器的结构的图。

图4是表示实施方式2所涉及的转速检测器的结构的图。

图5是表示构成实施方式2所涉及的转速检测器的第1磁极部或第2磁极部的棒磁铁产生的磁场的一个例子的图。

图6是表示在将构成实施方式2所涉及的转速检测器的第1磁极部或第2磁极部的棒磁铁排列三个的情况下产生的磁场的一个例子的图。

图7是表示在将构成实施方式2所涉及的转速检测器的第1磁极部或第2磁极部的棒磁铁排列三个的情况下产生的磁场的一个例子的图。

图8是表示实施方式2所涉及的转速检测器产生的磁场的一个例子的图。

具体实施方式

下面，基于附图对实施方式所涉及的转速检测器详细地进行说明。

实施方式1.

图1是表示实施方式1所涉及的转速检测器的结构的图。实施方式1所涉及的转速检测器10具有：基材1，其固定于轴这一旋转体；第1磁极部2及第2磁极部3，它们设置于基材1；发电元件4，其与第1磁极部2及第2磁极部3相对设置；计数器IC(Integrated

Circuit)5，其以在发电元件4产生的发电脉冲为触发而进行动作；以及非易失性存储器6，其由计数器IC 5写入转速的数据。转速检测器10在发电元件4中每次产生发电脉冲时，由计数器IC 5对非易失性存储器6内的转速的数据进行更新，由此对旋转体的转速进行测量。

第1磁极部2及第2磁极部3各自为圆弧带状。第1磁极部2以外周侧成为N极、内周侧成为S极的方式被充磁。第2磁极部3以外周侧成为S极、内周侧成为N极的方式被充磁。即，第1磁极部2向径向外侧被磁化，第2磁极部3向径向内侧被磁化。此外，图1中的涂黑的箭头示出了第1磁极部2及第2磁极部3各自的充磁方向。

第1磁极部2的外径和第2磁极部3的外径相同。另外，第1磁极部2的内径和第2磁极部3的内径相同。第1磁极部2的内外径的圆弧的中心和第2磁极部3的内外径的圆弧的中心相同。

第1磁极部2及第2磁极部3可以粘接于基材1，也可以与基材1一体成型。

在第1磁极部2和第2磁极部3之间设置有基材1露出的间隙部7。间隙部7以第1磁极部2及第2磁极部3的内外径的圆弧的中心为中心点，设置于一定的角度范围。因此，间隙部7在第1磁极部2及第2磁极部3的内径侧变窄，在外径侧变宽。在实施方式1所涉及的转速检测器10中，间隙部7设置于20度的角度范围。

发电元件4具有：磁线41，其产生大巴克豪森效应；拾波线圈42，其对磁线41的磁化反转进行检测；以及磁轭43，其设置于磁线41的两端。发电元件4设置为使磁线41的长度方向沿第1磁极部2及第2磁极部3的径向。在图1中示出了发电元件4设置有三个的结构，但发电元件4的数量并不限定于三个。另外，在设置三个以上的发电元件4的情况下，发电元件4彼此的间隔能够任意地设定。在实施方式1所涉及的转速检测器10中，发电元件4以磁通密度为+10mT的磁场作为触发而产生正的发电脉冲，以磁通密度为－10mT的磁场作为触发而产生负的发电脉冲。

图2是表示实施方式1所涉及的转速检测器产生的磁场的一个例子的图。在图2中，一并示出了在第1磁极部和第2磁极部之间没有形成间隙部的对比例所涉及的转速检测器所产生的磁场。此外，在图2中，实线是实施方式1所涉及的转速检测器10产生的磁场，虚线是对比例所涉及的转速检测器产生的磁场。

实施方式1所涉及的转速检测器10，在从10度至170度的角度范围配置有第1磁极部2，在从190度至350度的角度范围配置有第2磁极部3。在从350度至10度之间及从170度至190度之间配置有间隙部7。另一方面，对比例所涉及的转速检测器，在从0度至180度的角度范围配置有第1磁极部，在从180度至360度的角度范围配置有第2磁极部。

对比例所涉及的转速检测器，在旋转角度0度附近及旋转角度180度附近，磁场从正向负或从负向正急剧地变化。因此，在对比例所涉及的转速检测器中，如果在发电元件与0度或180度附近的位置相对的状态下在旋转体发生了旋转方向的角度下的2度左右的大小的振动幅度的振动，则超过作为触发的±10mT的磁场连续产生，在比旋转体的旋转周期短的期间内会产生多个发电脉冲。因此，关于对比例所涉及的转速检测器，数据向非易失性存储器的写入在短时间连续地进行，容易发生写入的问题。并且，在旋转体的旋转方向的角度下的2度左右的大小的振动幅度的振动连续地发生的情况下，正负的发电脉冲持续产生，数据向非易失性存储器的写入不断进行，因此擦写次数达到上限而导致非易失性存储器的短寿命化。

另一方面，在实施方式1所涉及的转速检测器10中，在第1磁极部2和第2磁极部3之间设置有间隙部7，因此磁场的正负切换时的磁场的变化的梯度，比对比例所涉及的旋转检测器平缓，超过作为触发的±10mT的磁场在以0度或180度的位置为中心，旋转体的旋转方向的角度下的8度以下的大小的振动中不产生。即，在实施方式1所涉及的转速检测器10中，设置于第1磁极部2和第2磁极部3之间的间隙部7与在旋转体中产生的旋转方向的振动幅度相比设定得较大。因此，在实施方式1所涉及的转速检测器10中，与对比例所涉及的转速检测器不同，即使在发电元件4与0度或180度附近的位置相对的状态下在旋转体发生了旋转方向的角度下的2度左右的大小的振动幅度的振动，也不会产生发电脉冲，不进行数据向非易失性存储器6的写入。因此，不担心由于在短时间非易失性存储器6的擦写连续地进行而发生写入问题，或达到非易失性存储器6的擦写次数的上限而非易失性存储器6的寿命变短这一可靠性降低。

此外，实施方式1所涉及的转速检测器10，优选间隙部7与在旋转体中产生的旋转方向的振动幅度相比设定得较大，但如果具有间隙部7，则即使在发电元件4与0度或180度附近的位置相对的状态下在旋转体发生旋转方向的振动，也能够抑制发电脉冲的产生。即，实施方式1所涉及的转速检测器10，在第1磁极部2和第2磁极部3之间具有间隙部7，由此即使在发电元件4与0度或180度附近的位置相对的状态下在旋转体发生旋转方向的振动，也能够抑制发电脉冲的产生，抑制数据向非易失性存储器6的写入。因此，能够抑制由于在短时间非易失性存储器6的擦写连续地进行而发生写入问题，或达到非易失性存储器6的擦写次数的上限而非易失性存储器6的寿命变短这一可靠性降低。

实施方式1所涉及的转速检测器10，在磁场从正向负变化的情况下和从负向正变化的情况下，成为触发的磁场产生的角度位置不同。即，在磁场从正向负变化的情况下，如果旋转角度成为352度，则成为触发的－10mT的磁场产生，在磁场从负向正变化的情况下，如果旋转角度成为8度，则成为触发的+10mT的磁场产生。因此，在实施方式1所涉及的转速检测器10中，由旋转体的旋转方向引起的迟滞H为16度。通过增大第1磁极部2和第2磁极部3之间的间隙部7，从而增大迟滞H，能够使得成为触发的磁场不易产生。例如在上述说明中，第1磁极部2和第2磁极部3之间的间隙部7设置于20度的角度范围，但通过将间隙部7的角度范围设为30度，使迟滞H的值进一步增大，从而即使发生旋转体的旋转方向的角度下的±8度的大小的振动，也能够使得不产生成为触发的磁场。

图3是表示实施方式1的变形例所涉及的转速检测器的结构的图。变形例所涉及的转速检测器10的第1磁极部2由在基材1的厚度方向充磁的两个磁铁21、22构成。变形例所涉及的转速检测器10的第2磁极部3分别由在基材1的厚度方向充磁的两个磁铁31、32构成。第1磁极部2的内周侧的磁铁21与发电元件4相对侧为S极。第1磁极部2的外周侧的磁铁22与发电元件4相对侧为N极。第2磁极部3的内周侧的磁铁31与发电元件4相对侧为N极。第2磁极部3的外周侧的磁铁32与发电元件4相对侧为S极。在图3中，为了便于说明，由圆包围的×标记表示沿行进方向观察磁通。另外，在图3中，为了便于说明，由圆包围的圆形标记表示从行进方向的反方向观察磁通。

能够实现下述转速检测器10，该转速检测器10即使使用在基材1的厚度方向充磁的磁铁21、22、31、32，也不担心由于在短时间非易失性存储器6的擦写连续地进行而发生写入问题，或达到非易失性存储器6的擦写次数的上限而非易失性存储器6的寿命变短这一可靠性降低。

实施方式1所涉及的转速检测器10，在第1磁极部2和第2磁极部3之间设置有间隙部7，因此即使在第1磁极部2和第2磁极部3的中间位置发生微小振动，如果不是间隙部7的一半以上的大小的振动，则不会发电。因此，能够抑制由于微小振动始终发生发电而引起的可靠性的降低。此外，根据作为振动发生源的旋转体的种类及旋转控制方法而微小振动量不同，因此如果与旋转体的种类及旋转控制方法相匹配地适当设定间隙部7的大小，则能够抑制可靠性的降低。

实施方式2.

图4是表示实施方式2所涉及的转速检测器的结构的图。实施方式2所涉及的转速检测器10的第1磁极部2，由隔开间隔而配置为圆弧带状的多个棒磁铁23构成。另外，实施方式2所涉及的转速检测器10的第2磁极部3，由隔开间隔而配置为圆弧带状的多个棒磁铁33构成。构成第1磁极部2的棒磁铁23配置为外周侧成为N极、内周侧成为S极。构成第2磁极部3的棒磁铁33配置为外周侧成为S极、内周侧成为N极。分别构成第1磁极部2及第2磁极部3的棒磁铁23、33沿径向配置。此外，图4中的涂黑的箭头表示第1磁极部2及第2磁极部3各自的充磁方向。分别构成第1磁极部2及第2磁极部3的棒磁铁23、33可以在设置于基材1后被充磁，也可以将预先充磁的棒磁铁排列而设置。第1磁极部2及第2磁极部3以外的部分与实施方式1所涉及的转速检测器10相同，因此省略说明。

在这里，以第1磁极部2及第2磁极部3分别由8根棒磁铁23、33构成的情况为例。棒磁铁23、33各自的宽度设为径向的中央处的旋转方向的角度下的10度量。棒磁铁23、33以角度20度的间距配置，在棒磁铁23彼此之间及棒磁铁33彼此之间隔开10度的间隔。即，在棒磁铁23彼此之间及棒磁铁33彼此之间隔开与磁铁宽度相同的间隔。第1磁极部2的棒磁铁23以20度、40度、60度、80度、100度、120度、140度及160度的位置为中心进行配置。第2磁极部3的棒磁铁33以200度、220度、240度、260度、280度、300度、320度及340度的位置为中心进行配置。在第1磁极部2和第2磁极部3之间以30度的角度范围形成有间隙部7。实施方式2所涉及的转速检测器10，在从15度至165度的角度范围配置有第1磁极部2，在从195度至345度的角度范围配置有第2磁极部3。间隙部7设置于从345度至15度之间及从165度至195度之间。

图5是表示构成实施方式2所涉及的转速检测器的第1磁极部或第2磁极部的棒磁铁产生的磁场的一个例子的图。图5的纵轴表示半径方向即磁铁长度方向成分的磁场的强度，图5的横轴将进行了磁场的强度的测定的位置通过从棒磁铁23、33的磁铁宽度的中央起的距离表示。此外，从棒磁铁23、33的磁铁宽度的中央起的距离能够通过旋转体的旋转方向的距离近似。另外，棒磁铁23、33的宽度方向是与基材1之中的设置有第1磁极部2及第2磁极部3的面平行且与棒磁铁23、33的长度方向正交的方向。另外，对磁场的强度进行测定的位置在与基材1的表面垂直的方向上，在从棒磁铁23、33以磁铁宽度的一半的距离向发电元件4侧分离的位置处被固定。在图5中，磁场的峰值成为80mT，但峰值根据棒磁铁23、33的材料及厚度而变化。棒磁铁23、33产生的磁场与峰值的绝对值无关，是相对于峰值的半高宽为磁铁宽度的大致2倍的关系。即，棒磁铁23、33的宽度方向上的尺寸且棒磁铁23、33产生的磁场成为峰值的一半以上的范围的尺寸即半高宽，是棒磁铁23、33的宽度的大致2倍。在实施方式2所涉及的转速检测器10中，峰值的一半的值即40mT的磁场产生的宽度即半高宽为磁铁宽度的2倍。

图6及图7是表示在将构成实施方式2所涉及的转速检测器的第1磁极部或第2磁极部的棒磁铁排列三个的情况下产生的磁场的一个例子的图。图6及图7的纵轴表示半径方向即磁铁长度方向成分的磁场的强度，图6及图7的横轴将进行了磁场的强度的测定的位置通过从棒磁铁23、33的磁铁宽度的中央起的距离表示。此外，从棒磁铁23、33的磁铁宽度的中央起的距离能够通过旋转体的旋转方向的距离近似。另外，棒磁铁23、33的宽度方向是与基材1之中的设置有第1磁极部2及第2磁极部3的面平行且与棒磁铁23、33的长度方向正交的方向。另外，对磁场的强度进行测定的位置在与基材1的表面垂直的方向上，在从棒磁铁23、33以磁铁宽度的一半的距离向发电元件4侧分离的位置处被固定。图6示出了在隔开与磁铁宽度相同的间隔将棒磁铁23、33排列三个的情况下产生的磁场。图7示出了在隔开磁铁宽度的2倍的间隔将棒磁铁23、33排列三个的情况下产生的磁场。如果棒磁铁23、33的间隔与磁铁宽度相同，则可知在峰值之间的底部的部分中磁场也超过80mT，与棒磁铁23、33为1根的情况相比得到强的磁力。另一方面，如果棒磁铁23、33的间隔为磁铁宽度的2倍，则三个峰值分离，在峰值之间的底部的部分中磁场落入至10mT左右为止。因此，如果在峰值的底部的位置处向负的方向施加由外部磁场引起的20mT的磁噪声，则对磁线41施加－10mT的磁场，存在下述课题，即，有可能在不是原本应该发电的正的磁极和负的磁极的中间附近的位置处误发电，错误地检测转速。

图8是表示实施方式2所涉及的转速检测器产生的磁场的一个例子的图。实施方式2所涉及的转速检测器10在设置有第1磁极部2及第2磁极部3的部分中几乎不发生磁场的凹陷，因此成为耐受由外部磁场引起的磁噪声的结构，能够提高可靠性。

实施方式2所涉及的转速检测器10，在发电元件4以磁通密度为+10mT的磁场作为触发而产生正的发电脉冲，以磁通密度为－10mT的磁场作为触发而产生负的发电脉冲的情况下，以0度或180度为中心通过±10度的旋转而产生发电脉冲。该情况下的迟滞H为20度，与实施方式1所涉及的转速检测器10同样地，即使在发电元件4与0度或180度附近的位置相对的状态下，在旋转体发生旋转方向的角度下的2度左右的大小的振动，也不产生发电脉冲，不进行数据向非易失性存储器6的写入。因此，不担心由于在短时间非易失性存储器6的擦写连续地进行而发生写入问题，或达到非易失性存储器6的擦写次数的上限而非易失性存储器6的寿命变短这一可靠性降低。

实施方式1所涉及的转速检测器10的第1磁极部2及第2磁极部3为圆弧带状，因此在将第1磁极部2及第2磁极部3的内外径不同的产品组排队的情况下，需要使用专用的成型模具及充磁装置而制作针对每个产品的第1磁极部2及第2磁极部3。与此相对，实施方式2所涉及的转速检测器10，通过改变棒磁铁23、33的设置个数及设置位置，从而能够容易地变更第1磁极部2及第2磁极部3的内径及外径。因此，即使在将第1磁极部2及第2磁极部3的内外径不同的产品组排队的情况下，也无需使用专用的成型模具及充磁装置而制作针对每个产品的第1磁极部2及第2磁极部3。因此，实施方式2所涉及的转速检测器10与实施方式1所涉及的转速检测器10相比，第1磁极部2及第2磁极部3的制作容易，能够实现低成本化。

在上述实施方式1及实施方式2中，说明了转速检测器10在第1磁极部2和第2磁极部3之间设置有基材1露出的间隙部7的方式。但是，间隙部7如果示出非磁性的性质，则也可以通过其他结构而设置。例如，转速检测器10可以是实施方式1及实施方式2所示的间隙部7的部分的基材1成为空腔，作为对基材1、第1磁极部2及第2磁极部3的任意者都没有配置的空间而设置有间隙部7。如上所述，转速检测器10即使将存在于第1磁极部2和第2磁极部3之间的空间的空气设为间隙部7，也能够在第1磁极部2和第2磁极部3之间设置非磁性的间隙部7。

另外，例如可以构成为，转速检测器10在基材1之中的从0度至180度的角度范围配置有第1磁极部2，在从180度至360度的角度范围配置有第2磁极部3，以第1磁极部2及第2磁极部3的内外径的圆弧的中心为中心点，将一定的角度范围的第1磁极部2及第2磁极部3的表面由示出非磁性的性质的材料覆盖。在由示出非磁性的性质的材料覆盖的角度范围的例子中，能够举出从350度至10度之间的角度范围及从170度至190度之间的角度范围，但并不限定于该范围。作为示出非磁性的性质的材料，能够使用树脂等有机材料、陶瓷等非金属无机材料、非磁性金属材料及它们的复合材料等。此外，在非磁性金属材料的例子中能够举出铜、黄铜及铝等，但并不限定于这些材料。通过使用表示上述所示的非磁性的材料，从而也能够构成在第1磁极部2和所述第2磁极部3之间设置有非磁性的间隙部7的转速检测器10。

以上的实施方式所示的结构表示内容的一个例子，也能够与其他公知技术进行组合，在不脱离主旨的范围，也能够对结构的一部分进行省略、变更。

标号的说明

1基材，2第1磁极部，3第2磁极部，4发电元件，5计数器IC，6非易失性存储器，7间隙部，10转速检测器，21、22、31、32磁铁，23、33棒磁铁，41磁线，42拾波线圈，43磁轭。

Claims (3)

1.一种转速检测器，其特征在于，具有：

非磁性的基材，其安装于旋转体；

第1磁极部，其为圆弧带状，将N极设为外周侧，将S极设为内周侧而设置于所述基材；

第2磁极部，其为圆弧带状，将S极设为外周侧，将N极设为内周侧而设置于所述基材；以及

发电元件，其具有产生大巴克豪森效应的磁线及对所述磁线的磁化反转进行检测的拾波线圈，

所述发电元件以所述磁线的长度方向沿所述第1磁极部及所述第2磁极部的径向的方式，与所述第1磁极部及所述第2磁极部相对而设置，

在所述第1磁极部和所述第2磁极部之间设置有非磁性的间隙部。

2.根据权利要求1所述的转速检测器，其特征在于，

所述第1磁极部及所述第2磁极部分别由多个棒磁铁构成，

构成所述第1磁极部及所述第2磁极部的多个所述棒磁铁的设置间隔，是与所述基材之中的设置有所述第1磁极部及所述第2磁极部的面平行且与所述棒磁铁的长度方向正交的方向的尺寸，且是所述棒磁铁产生的磁场成为峰值的一半以上的范围的尺寸即半高宽的一半以下。

3.根据权利要求1或2所述的转速检测器，其特征在于，

所述间隙部大于在所述旋转体中产生的旋转方向的振动幅度。