CN1380969A - 旋转角度传感器 - Google Patents

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Abstract

旋转角度传感器备有相互以任何一个不同的磁极相对地配置的永久磁铁4,5和在各永久磁铁4,5之间相对旋转的磁通密度检测装置10。使永久磁铁4,5的相对的磁极面11,12弯曲地形成,使永久磁铁4,5之间的磁通密度具有适当和正确的分布。因此可以在不提高成本的条件下使传感器高性能化。

Description

旋转角度传感器
技术领域
本发明涉及对用将物理的旋转角度变换成电信号输出的永久磁铁的旋转角度传感器的改良。
背景技术
至今，这种旋转角度传感器备有，如图8所示，相对旋转中心线A旋转的永久磁铁4，5和相对它们静止的磁通密度检测装置10。永久磁铁4，5相互以任何一个不同的磁极相对，对于旋转中心线A对称地配置。磁通密度检测装置10夹在永久磁铁4，5之间。
磁通密度检测装置10例如由霍尔元件构成，输出与随着永久磁铁4，5的相对旋转而发生变化的磁通密度相对应的电压。
在这种已有的旋转角度传感器中，永久磁铁4，5的截面形状为四角形，因为相互相对的面是平行的，所以分布在永久磁铁4，5之间的磁通密度如图5所示越接近磁铁中心线B就变得越高。磁通密度检测装置10的输出变化，不仅受到磁通输入角度的变化量，而且受到与永久磁铁4，5的相对位置，即离开磁铁中心线B的偏移量的影响。因此，磁通密度检测装置10的输出特性对于位置变化不是线性的，如图9所示是非线性的，成为产生检测误差的原因。
本发明的目的是在不提高成本的条件下，提供具有高精度的输出性能的旋转角度传感器。
本发明的内容
本发明的旋转角度传感器备有相互以任何一个不同的磁极相对的永久磁铁，在各永久磁铁之间相对旋转的磁通密度检测装置。使组成一对的上述永久磁铁的相对的磁极面弯曲地形成。
在本发明中理想的是使上述各永久磁铁的相对的磁极面弯曲成凹状向里凹下地形成。或者使上述各永久磁铁的相对的磁极面弯曲成凸状向外鼓出地形成。
又，在本发明中，作为上述磁通密度检测装置，使一对霍尔元件夹着旋转中心线地配置。
根据本发明，通过使永久磁铁的相对的磁极面弯曲地形成，可以任意地分布永久磁铁之间的磁通密度，能够不用高价的材质做永久磁铁，确保所要求的高检测精度。
又根据本发明，能够不用高价的材质做永久磁铁，实现永久磁铁之间的磁通密度的均匀分布，能够使传感器的输出分辨率在广阔的旋转角范围内保持保持恒定。
进一步根据本发明，可以使永久磁铁之间的磁通集中在磁铁中心线附近，可以将对于磁通密度检测装置的位置变化的传感器输出设定在具有陡斜度的高分辨率区域内，从而能够提高旋转角度传感器的检测精度。
进一步，根据本发明，不将各霍尔元件配置在旋转中心线上，但是通过使磁通密度具有适当和正确分布，可以没有误差地从各霍尔元件取得输出电压。
附图说明
第1图是表示本发明实施例的旋转角度传感器的平面图。
第2图是这个旋转角度传感器的侧面图。
第3图是放大地表示永久磁铁的平面图。
第4图是表示旋转角度传感器的输出特性的图。
第5图是表示旋转角度传感器的磁通密度分布的说明图。
第6图是放大地表示其它实施例的永久磁铁的平面图。
第7图是表示旋转角度传感器的输出特性的图。
第8图是已有例的旋转角度传感器的永久磁铁的平面图。
第9图是表示上述同一个已有例的旋转角度传感器的输出特性的图。
具体实施方式
下面，我们根据附图说明本发明的实施例。
首先，在图1，图2中表示了本发明可以适用的旋转角度传感器的一个例子。
这个旋转角度传感器备有相互相对旋转的盒1和旋转轴2，将一对霍尔元件7，8固定在安装在盒1上的支持体6上，另一方面，将一对永久磁铁4，5固定在安装在旋转轴2上装载部分3上。当旋转轴2旋转时，永久磁铁4，5与装载部分3一起旋转。
永久磁铁4，5在装载部分3上相互以任何一个不同的磁极相对，对于旋转轴2的旋转中心线A对称地配置。霍尔元件7，8也对于旋转中心线A对称地配置，夹在永久磁铁4，5之间。
作为磁通密度检测装置10设置的霍尔元件7，8，将与随着永久磁铁4，5的相对旋转而发生变化的磁通密度相对应的电压作为信号通过电线9输出。
在本发明中，使永久磁铁4，5的相对的磁极面11，12弯曲地形成，因此使永久磁铁4，5之间的磁通密度具有适当和正确分布。
图3是从旋转轴方向看永久磁铁4，5的平面图，在图3中使永久磁铁4，5的相对的磁极面11，12弯曲成凹状向里凹下地形成。另一方面，使永久磁铁4，5的背面的磁极面13，14形成平面状。所以，永久磁铁4，5的磁极方向的截面面积越接近磁铁中心线B就变得越小。而且，任意地设定磁极面11，12的曲率，形成使永久磁铁4，5之间的磁通密度均匀化的构成。
在如上那样的构成中，因为凹状凹下的磁极面11，12之间的距离越接近磁铁中心线B就变得越大，所以通过适当地设定磁极面11，12的曲率，可以使永久磁铁4，5之间产生的磁通密度形成如图5所示的均匀分布。因此，使通过磁通密度检测装置10的磁通密度分布均匀化，磁通密度检测装置10的输出变化，只与磁通入射角度的变化量有关，如图4所示位置变化量(旋转角度)与传感器输出的关系成为线性的，能够使传感器的输出分辨率在广阔的旋转角范围内保持恒定。
又，即便用廉价的铁氧体磁铁也能够得到均匀的磁通分布，没有必要用高价的稀土类磁铁，从而能够达到降低制品成本的目的。
又，不将各霍尔元件7，8配置在旋转中心线上，但是使通过它们的磁通密度具有适当和正确分布，可以没有误差地从各霍尔元件7，8取得输出电压。
下面，如图6所示的其它实施形态是使旋转角度传感器的输出特性在整个区域内不是线性的，在一部分区域内发挥出高分辨性能的情况。
使永久磁铁4，5的相对的磁极面11，12弯曲成凸状向外鼓出那样地形成。这时，永久磁铁4，5的磁极方向的截面面积越接近磁铁中心线B就变得越大。
因为凸状地向外鼓出的磁极面11，12之间的距离越接近磁铁中心线B就变得越小，所以在永久磁铁4，5之间产生的磁通密度越接近磁铁中心线B就变得越高。因此，使磁通集中在磁铁中心线B附近，如图7所示，可以将对于磁通密度检测装置10的位置变化的传感器输出扩大了具有陡斜度的高分辨率区域。在这个高分辨率区域中，提高了对于位置变化的传感器输出分辨率。
虽然在位置变化的整个区域内的线性特性降低了，但是因为在一部分区域内能够取得对于位置变化的大输出变化，所以能够得到高的分辨率。
本发明不限于上述实施例，在本技术思想范围内能够进行种种的变更，这是十分清楚的。
我们利用本发明的旋转角度传感器将旋转轴等的旋转角度变换成电信号检测出来。

Claims (4)

1.旋转角度传感器，它的特征是在用于将旋转角度变换成电信号检测出来的传感器中，备有
相互以任何一个不同的磁极相对地配置的永久磁铁，和
在上述各永久磁铁之间相对旋转的磁通密度检测装置，并且
使上述各永久磁铁相互相对的磁极面弯曲地形成。
2.权利要求书第1项记载的旋转角度传感器，它的特征是使上述各永久磁铁的相互相对的磁极面弯曲成凹状向里凹下地形成。
3.权利要求书第2项记载的旋转角度传感器，它的特征是使上述各永久磁铁相互相对的磁极面弯曲成凸状向外鼓出地形成。
4.权利要求书第1项记载的旋转角度传感器，它的特征是作为上述磁通密度检测装置，使一对霍尔元件夹着旋转中心线地配置。
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