CN220356304U - 旋转角检测装置 - Google Patents

Abstract

旋转角检测装置(40)具备旋转的磁体(44)和根据从磁体(44)产生的磁通线(α)的方向变化来检测旋转角的传感器(50)。并且，磁体(44)的以沿着旋转轴线(X)的面一分为二成对称形状而形成的第1磁体件(44A)和第2磁体件(44B)配设为一组，一分为二而形成的各磁体件(44A、44B)的N极和S极在旋转轴线X方向上磁化，各磁体件(44A、44B)中的与传感器(50)相对的旋转表面的磁极配设为互不相同的磁极。其结果，能够缩短通过传感器(50)的磁通线(α)的长度而抑制磁场强度的降低，并且，谋求由干扰磁场导致的磁通线的角度误差的抑制。

Description

旋转角检测装置

技术领域

本公开涉及一种旋转角检测装置。

背景技术

在汽车等车辆的发动机设置有用于向发动机导入吸入空气的进气通路。并且，在该进气通路设置有用于控制吸入空气量的吸入量的节流阀装置。节流阀装置利用旋转角检测装置检测其阀的开度，根据加速踏板的踩踏量而变更阀的开度，从而控制向发动机吸入的吸入空气量。

日本特开2020-24102号公报公开了以往的旋转角检测装置。所述旋转角检测装置具有旋转移动的磁体和位于与磁体的旋转表面相对的位置的传感器(磁检测部)，检测随着磁体的旋转移动而产生的磁场的变化(磁通线的方向)而检测节流阀的旋转角。此外，所述旋转角检测装置的磁体是一体形的，磁极在与磁体的旋转轴线正交的方向的径向上磁化。因此，成为磁体的N极和S极设定于磁体的周面的结构。此外，在日本特开2020-24102号公报中，在磁体的旋转表面形成有凹部。

由此，在所述旋转角检测装置中，使对传感器施加的磁通线的分布平行，精度良好地进行节流阀的旋转角度检测。

实用新型内容

实用新型要解决的问题

然而，在所述旋转角检测装置中，磁体是一体形的，磁极的磁化方向是磁体的旋转方向的径向，因此，空气中的磁路变长。因此，对传感器施加的磁场强度变弱。由此，在由传感器进行的角度检测之际，易于受到干扰磁场的影响，检测误差有可能变大。

因此，要求了如下旋转角检测装置：在由传感器进行的角度检测之际，即使在受到干扰磁场的影响的情况下，也能够将检测误差抑制得较小，精度良好地进行旋转角检测。

用于解决问题的方案

本公开的一形态是一种旋转角检测装置，其具备：旋转的磁体；和传感器，其根据从所述磁体产生的磁通线的方向变化来检测旋转角，在该旋转角检测装置中，所述磁体的以沿着旋转轴线的面一分为二成对称形状而形成的两个磁体件配设为一组，各所述磁体件的N极和S极在旋转轴线方向上磁化，各所述磁体件中的与所述传感器相对的旋转表面的磁极配设为互不相同的磁极。

根据所述形态，磁体构成为，一分为二成对称形状而形成的两个磁体件配设为一组，各磁体件的N极和S极在旋转轴线方向上磁化，与传感器相对的旋转表面的磁极配设为互不相同的磁极。由此，与以往的在一个磁体件上磁极在旋转轴线的径向上磁化的情况的磁体相比较，不会产生磁极切换的中央部分中的磁场的无效区域，因此，可使传感器部分中的磁场强度更强。并且，即使在传感器受到干扰磁场的影响的情况下，也能够将检测误差抑制得较小，精度良好地进行旋转角检测。

优选的是，所述磁体件以在相互之间具有间隙的方式配设。

优选的是，在所述磁体的与所述传感器相对的旋转表面的相反侧的旋转背面以与所述磁体接触的方式配置有由磁性体构成的磁轭。

优选的是，所述磁体件的旋转表面设为成为凹形状的倾斜面形状。

附图说明

图1是具备实施方式1的旋转角检测装置的节流阀装置的剖视图。

图2是放大地表示图1中的II向视部分的旋转角检测装置的剖视图。

图3是图2的旋转角检测装置所具有的磁体的立体图。

图4是图3的磁体的IV向视图。

图5是图3的磁体的V向视图。

图6是图3的磁体的VI-VI线向视剖视图。

图7是实施方式2的旋转角检测装置的磁体的剖视图，且是与图6相对应的剖视图。

图8是实施方式3的旋转角检测装置的磁体的剖视图，且是与图6相对应的剖视图。

图9是表示以往的旋转角检测装置中的磁体的磁路(磁通线)的概念图。

图10是表示在实施方式1的旋转角检测装置中使用了未形成凹形状的磁体的情况的磁路(磁通线)的概念图。

图11是表示实施方式1的旋转角检测装置中的磁体的磁路(磁通线)的概念图。

图12是用于表示图9、10、11所示的各磁体中的由干扰磁场导致的在磁通线产生的角度误差的图。

具体实施方式

以下，基于附图说明本说明书所公开的旋转角检测装置的实施方式。实施方式1的旋转角检测装置40例如检测在汽车等车辆的发动机的进气通路设置的节流阀装置10的阀20的开度。

此外，以下的说明中的各方向用于表示所图示的构件的方向，只要没有特别指定，并不用于表示搭载到汽车等车辆的状态的构件的方向。

首先，说明节流阀装置10的整体结构。图1表示具备旋转角检测装置40的节流阀装置10的整体结构的剖视图。节流阀装置10配置于使车辆的进气口和内燃机连通的进气流路上。节流阀装置10按照来自省略图示的车辆的ECU(电子控制单元：electronic controlunit)的指令使进气流路开闭而调节向车辆的内燃机的送气量。

如图1所示，节流阀装置10具备壳体14和壳体罩16作为阀壳体主体12。在图1中看来，在壳体14的右方位置形成有供旋转角检测装置40等配设的收纳室34，以封堵该收纳室34的右端的方式配设有壳体罩16。此外，壳体14是铝合金制的，壳体罩16是树脂制的。

在图1中看来，在阀壳体主体12的壳体14的左方位置形成有成为车辆的进气流路的流路18，流路18以贯通壳体14的方式形成。在该流路18配置有阀20。阀20是圆形的平板形状。阀20以支承于阀轴22的方式配设。阀轴22是圆柱形状。

阀轴22在壳体14内通过而以向收纳室34内突出的方式配设。阀轴22以可旋转的方式支承于壳体14。因此，阀20也借助阀轴22并利用轴承32等以可旋转的方式支承于壳体14。由此，阀20可在使流路18封闭的闭阀状态与使流路18开放的开阀状态之间旋转，使流路18开闭。

阀轴22的右端部与旋转角检测装置40的磁体44连结。由此，阀20和旋转角检测装置40的磁体44借助阀轴22在旋转方向上连结为一体的关系。

此外，在阀壳体主体12的收纳室34内还设置有螺旋弹簧36、节流阀齿轮38、中间齿轮30、中间轴28、马达齿轮26、马达24等。本实施方式的马达24是DC马达。另外，马达齿轮26是金属制的，中间齿轮30、节流阀齿轮38是树脂制的。

在图1中看来，马达24配设于下方部位置，按照来自前述的ECU的指令驱动。马达24是DC马达，因此，对未图示的加速踏板的踩踏量进行电气探测而进行其驱动，根据加速踏板的踩踏量使马达24逐级地旋转。

马达24的工作旋转由于马达齿轮26与支承到中间轴28的中间齿轮30的大径齿轮30A之间的啮合传递而减速并传递。传递到中间齿轮30的旋转由于在中间齿轮30另外形成的小径齿轮30B与节流阀齿轮38之间的啮合传递而进一步减速并向节流阀齿轮38传递。并且，旋转向在旋转方向上与节流阀齿轮38设为一体的连结关系的阀轴22传递而进行阀20的开闭工作。

此外，在节流阀齿轮38的筒部38A的外筒面以卷装的方式配设有螺旋弹簧36。螺旋弹簧36借助节流阀齿轮38和阀轴22以将阀20维持在相对于全闭状态稍微开阀着的位置的方式进行弹簧施力而配设。因此，在阀20未利用马达24旋转的初始状态下，流路18设为稍微打开着的状态。另外，在初始状态下，彼此相邻的螺旋弹簧36线材彼此接触。若节流阀齿轮38旋转，则螺旋弹簧36在卷径变小的方向上弹性变形。由此，螺旋弹簧36以在恢复马达24的工作的状态下对阀20朝向初始状态施力的方式起作用。

接着，对旋转角检测装置40进行说明。图2是摘出图1的节流阀装置10中的II向视部分的旋转角检测装置40的部位而放大地表示的剖视图。旋转角检测装置40由磁体44和传感器50构成，配设于由壳体14和壳体罩16形成的收纳室34内。传感器50固定设置于从形成收纳室34的壳体罩16的内侧面凹陷而形成的凹部16A内。在图2中看来，磁体44以在相同的旋转轴线X上与阀轴22连结成一体地旋转的方式配设于阀轴22的右端部。因而，阀20和磁体44借助阀轴22在旋转方向上成为一体的关系。此外，磁体44和传感器50在磁体44的旋转轴线X方向上以隔开少许的间隙X1的方式配置为面对状态。

传感器50在本实施方式中是磁传感器，由磁电转换IC构成。磁传感器50检测磁体44的磁通线的朝向。由传感器50所检测的磁通线的朝向向ECU发送。ECU基于从传感器50所发送的磁通线的朝向的变化来检测阀20(参照图1)的开度状态。

接着，对磁体44进行说明。磁体44是永磁体。磁体44表示在图3～图6中。图3是表示磁体44的整体结构的立体图。图4是图3的IV向视图，图5是图3的V向视图，图6是图3的VI-VI线向视剖视图。磁体44构成为，以沿着旋转轴线X的面Y(参照图5)一分为二成对称形状而形成的两个磁体件44A、44B配设为一组。将一组磁体件44A、44B中的一个磁体件设为第1磁体件44A，将另一个磁体件设为第2磁体件44B。在图3～图6中，各图中的左侧的磁体件表示为第1磁体件44A，右侧的磁体件表示为第2磁体件44B。

如在图3～图6的各图中充分地表示这样，第1磁体件44A和第2磁体件44B设为相对于沿着旋转轴线X的面Y呈左右对称形状。并且，第1磁体件44A和第2磁体件44B以其相对面之间具有微小的间隙D的方式配设。第1磁体件44A和第2磁体件44B的旋转截面形状都形成为半圆形状，通过组合配设，作为整体形状，成为圆形形状。

一组磁体件的第1磁体件44A和第2磁体件44B的配设传感器50的一侧的面成为旋转表面，相反侧的面成为旋转背面。并且，第1磁体件44A和第2磁体件44B的N极和S极都在旋转轴线X方向上磁化。如图4所示，第1磁体件44A磁化成，旋转表面侧成为N极，旋转背面侧成为S极，第2磁体件44B磁化成，旋转表面侧成为S极，旋转背面侧成为N极。因而，第1磁体件44A和第2磁体件44B中的与传感器50相对的旋转表面的磁极配设为互不相同的磁极。其结果，在本实施方式中，如图4和图6所示，对于磁通线α的流动，在旋转表面侧从第1磁体件44A朝向第2磁体件44B流动，在旋转背面侧从第2磁体件44B朝向第1磁体件44A流动。

此外，如在图3和图6中充分地表示这样，第1磁体件44A和第2磁体件44B的旋转表面的形状设为成为凹形状的倾斜面46。在第1磁体件44A的旋转表面形成有第1倾斜面46A，在第2磁体件44B的旋转表面形成有第2倾斜面46B。如在图3中充分地表示这样，第1倾斜面46A和第2倾斜面46B的外周面的高度都相同，但从该外周面朝向中心倾斜地形成为研钵状。并且，如在图6中充分地表示这样，本第1实施方式的第1倾斜面46A和第2倾斜面46B的倾斜形状从外周面到中心设为直线的倾斜形状。并且，第1倾斜面46A与第2倾斜面46B以面对的方式配置。其结果，第1磁体件44A与第2磁体件44B之间的通过传感器50的磁通线的长度比未形成倾斜面的情况短。

在形成磁体44的第1磁体件44A和第2磁体件44B的旋转背面配置有由磁性体构成的磁轭52。磁轭52以与第1磁体件44A和第2磁体件44B的背面接触的方式配置，跨第1磁体件44A和第2磁体件44B而配置为一体的形状。其结果，如图4和图6所示，磁体44的旋转背面侧的磁通线α成为通过磁轭52的形态。

接着对实施方式1的作用效果进行说明。图1所示的节流阀装置10的阀20的开度的检测由旋转角检测装置40进行。如图1和图2所示这样阀20与旋转角检测装置40的磁体44借助阀轴22在旋转方向上设为一体，一体地旋转。利用传感器50检测随着该磁体44的旋转移动而产生的磁场的变化、即磁通线α的方向变化，把握阀20的开度。

实施方式1的旋转角检测装置40的磁体44如图3～图6所示，一分为二而形成的第1磁体件44A和第2磁体件44B配设为一组，各磁体件44A、44B的N极和S极在旋转轴线X方向上磁化，各磁体件44A、44B中的旋转表面的磁极设为互不相同的磁极。由此，与如以往那样在径向上磁化的情况相比较，通过传感器50的磁通线的长度变短。另外，不会产生磁极切换的中央部分中的磁场的无效区域，因此，也抑制通过传感器50的磁场强度的降低。其结果，即使在传感器50受到干扰磁场的影响的情况下，也能够将检测误差抑制得较小，精度良好地进行旋转角度检测。

另外，实施方式1的磁体44的第1磁体件44A和第2磁体件44B的配设传感器50的一侧的旋转表面设为成为凹形状的倾斜面。在如此使配设传感器50的一侧的旋转表面设为成为凹形状的倾斜面的情况下，能够更加缩短通过传感器50的磁通线的长度，能够更加抑制磁场强度的降低，能够精度更良好地进行旋转角度检测。

而且，实施方式1的磁体44在旋转背面以与磁体44接触的方式配置有磁轭52。磁轭52由铁等磁性体形成。由此，从磁体44的旋转背面出来的磁通通过磁轭52。由此，能够谋求磁场强度的降低的抑制。即，能够谋求成为在空气中通过的情况的传感器50侧的磁场强度的降低的抑制，即使在传感器50受到干扰磁场的影响的情况下，也能够将检测误差抑制得更小。因而，通过采取该结构，也能够精度更加良好地进行旋转角度检测。

而且，实施方式1的磁体44以第1磁体件44A和第2磁体件44B具有间隙的方式配设。由此，能够消除由磁壁导致的磁场的无效区域而有效利用每体积的磁能量，能够精度更加良好地进行旋转角度检测。

图9～图12是比较以往的旋转角检测装置和本公开的旋转角检测装置的不同而表示的图。图9是表示以往的旋转角检测装置中的磁体的磁路(磁通线)的概念图。图10是表示在实施方式1的旋转角检测装置中使用了未形成凹形状的磁体的情况的磁路(磁通线)的概念图。图11是表示实施方式1的旋转角检测装置中的磁体的磁路(磁通线)的概念图。图12是用于表示图9～图11所示的各磁体中的由干扰磁场导致的在磁通线产生的角度误差的图。

首先对图9所示的结构(a)进行说明。图9表示以往的磁体44P和传感器50的配置。以往的磁体44P是截面圆形的一体形状，且是N极和S极在径向上磁化的结构。因此，图9所示的磁体44P的磁通线从圆形截面中的外周面的N极向S极流动，通过传感器50的磁通线α成为横穿磁体44P整体的流动，成为较长的磁通线。因而，通过传感器50的磁通线α的磁场强度的强度变弱。

接着对图10所示的结构(b)进行说明。图10是在实施方式1的磁体44中、在旋转表面未形成凹形状的倾斜面的结构的图。因而，图10所示的磁体44H也与磁体44同样地，一分为二而形成的第1磁体件44HA和第2磁体件44HB配设为一组。此外，在磁体44H的旋转背面侧，与实施方式1同样地配置有磁性体的磁轭52。

并且，第1磁体件44HA和第2磁体件44HB的各磁体件44HA、44HB在旋转轴线X方向上磁化，旋转表面侧的磁极配设为互不相同的磁极。对于图10的磁体44H的情况下的旋转表面的磁极，第1磁体件44HA设为N极，第2磁体件44HB设为S极。

图10所示的磁体44H的基本的配置形态如上所述成为与实施方式1的配置同样的配置。因此，磁通线α从第1磁体件44HA的旋转表面向第2磁体件44HB的旋转表面流动，比图9所示的以往的磁体44P的情况的磁通线的长度短。因而，与图9所示的以往的磁体44P的情况相比，通过传感器50之际的磁通线α的磁场强度变强。

接着对图11所示的结构(c)进行说明。图11相当于实施方式1，磁体44是图6所图示的磁体。因此，旋转表面侧的磁通线从第1磁体件44A的倾斜面46A向第2磁体件44B的倾斜面流动，因此，比图10所示的磁体44H的情况更短。其结果，通过传感器50之际的磁场强度变强。

接着，基于图9～图11说明图12。图12是用于表示由于上述的图9～图11所示的磁体44、44H、44P的形态的不同而引起的由干扰磁场而产生的磁通线的角度误差的不同的图。图12的纵轴用于表示图9～图11的磁体44P、44H、44中的由通过传感器50之际的磁通线α的磁场强度的不同导致的大小。因而，作为以往的结构(a)的磁体44P的情况最低，接着成为结构(b)的磁体44H，结构(c)的磁体44最大地表示。

图12的横轴表示干扰磁场J的强度。横轴的干扰磁场表示随着去往左方向而干扰磁场变大。在图12中表示干扰磁场是J1的情况。

在图12中，干扰磁场J1时的在图9中表示的以往的结构(a)的磁体44P的情况的磁通线的角度变化线图以C1表示，与正常状态之间的角度误差以β1表示。同样地，在图10中表示的结构(b)的磁体44H的情况的磁通线的角度变化线图以C2表示，与正常状态之间的角度误差以β2表示。同样地，在图11中表示的结构(c)的磁体44的情况的磁通线的变化的线图以C3表示，与正常状态之间的角度误差以β3表示。

由图12所示的干扰磁场导致的角度误差成为β1>β2>β3，可知由干扰磁场J导致的角度误差按照图9所示的磁体44P、图10所示的磁体44H、图11所示的磁体44的顺序变小。即，根据磁体44、44H，在由旋转角检测装置40中的传感器50进行角度检测之际，即使在受到干扰磁场的影响的情况下，与以往相比，也能够将检测误差抑制得较小，精度良好地进行旋转角度检测。尤其是，在图11所示的旋转表面设置有倾斜面46的凹形状的磁体44的情况下，能够将检测误差抑制得最小，能够精度良好地进行旋转角度检测。

接着，对实施方式2进行说明。图7是实施方式2的磁体144的剖视图，且是与实施方式1的图6相对应的图。本实施方式的基本的形态与实施方式1相同，仅磁体144的倾斜面146不同。因而，仅对不同点进行说明，相同的结构标注相同的附图标记而省略说明。

图7所示的磁体144具有弯曲形状的倾斜面146来替代图6所示的实施方式1的倾斜面46。在如此将倾斜面146设为弯曲形状的情况下，也能够获得与实施方式1同样的作用效果。

接着，对实施方式3进行说明。图8是实施方式3的磁体244的剖视图，且是与实施方式1的图6相对应的图。本实施方式的基本的形态与实施方式1相同，仅磁体244的倾斜面246不同。因而，仅对不同点进行说明，相同的结构标注相同的附图标记而省略说明。

图8所示的磁体244具有由两段直线的折线形状构成的倾斜面246。在如此将倾斜面246设为两段直线的折线形的情况下，也能够获得与实施方式1同样的作用效果。

上述的各种实施方式是本公开的代表例，并不用于限定本公开，只要不脱离其主旨，就可进行各种各样的变更。另外，上述的附加的特征能够分别组合或与其他特征一起组合。

例如，旋转角检测装置40是设置于汽车等车辆的发动机的进气通路的节流阀装置10的情况，但也可广泛地适用于其他旋转轴的旋转角检测装置。

另外，将旋转角检测装置40的磁体44一分为二而形成的第1磁体件44A和第2磁体件44B是以具有间隙D的方式配设的结构，但也可以是不具有间隙D而使分体的磁体件接触地配设的结构。

另外，磁体44的配设传感器50的一侧的旋转表面设为成为凹形状的倾斜面46，但未必需要形成凹形状。即，也可以是磁体44的配设传感器50的一侧的旋转表面设为平面形状的结构。

另外，是在磁体44的与传感器50相对的旋转表面的相反侧的旋转背面配设有由磁性体构成的磁轭52的结构。不过，在即使不配设磁轭52、也可获得预定的磁场强度的情况下，也可以未必采取配设磁轭52的结构。

另外，磁体44的整体形状是圆形形状，但也可以是多边形形状。

在本公开中以各种形态进行了技术的公开。第1形态是一种旋转角检测装置，其具备：旋转的磁体；和传感器，其根据从所述磁体产生的磁通线的方向变化来检测旋转角，在该旋转角检测装置中，所述磁体的以沿着旋转轴线的面一分为二成对称形状而形成的两个磁体件配设为一组，各所述磁体件的N极和S极在旋转轴线方向上磁化，各所述磁体件中的与所述传感器相对的旋转表面的磁极配设为互不相同的磁极。

根据上述第1形态，磁体构成为，一分为二成对称形状而形成的两个磁体件配设为一组，各磁体件的N极和S极在旋转轴线方向上磁化，与传感器相对的旋转表面的磁极配设为互不相同的磁极。由此，与以往的在一个磁体件上磁极在旋转轴线的径向上磁化的情况的磁体相比较，不会产生磁极切换的中央部分中的磁场的无效区域，因此，可使传感器部分中的磁场强度更强。并且，即使在传感器受到干扰磁场的影响的情况下，也能够将检测误差抑制得较小，精度良好地进行旋转角检测。

第2形态根据第1形态的旋转角检测装置，其中，所述磁体件以在相互之间具有间隙的方式配设。

根据上述第2形态，两个磁体件以在相互之间具有间隙的方式配设。由此，能够消除由磁壁导致的磁场的无效区域而有效利用每体积的磁能量。

第3形态根据第1形态或第2形态的旋转角检测装置，其中，在所述磁体的与所述传感器相对的旋转表面的相反侧的旋转背面以与所述磁体接触的方式配置有由磁性体构成的磁轭。

根据上述第3形态，在磁体的与传感器侧的旋转表面相反的一侧的旋转背面配设有磁轭。由此，旋转背面侧的磁通的流动经由磁轭进行。旋转背面侧的磁通的流动经由磁轭进行，从而能够谋求旋转表面侧的在空气中通过的磁通线的强度的降低，能够谋求磁场强度的降低的抑制。其结果，能够谋求成为在空气中通过的情况的传感器侧的磁场强度的降低的抑制，即使在传感器受到干扰磁场的影响的情况下，也能够将检测误差抑制得更小，能够精度更加良好地进行旋转角检测。

第4形态根据第1形态～第3形态中任一项所述的旋转角检测装置，其中，所述磁体件的旋转表面设为成为凹形状的倾斜面形状。

根据上述第4形态，通过将磁体的旋转表面设为倾斜面形状，能够缩短在空气中形成的磁路的长度。因此，能够更加抑制传感器部分中的磁场强度的降低，能够精度更良好地进行旋转角检测。

Claims (3)

1.一种旋转角检测装置，其具备：

旋转的磁体；和传感器，其根据从所述磁体产生的磁通线的方向变化来检测旋转角，

其特征在于，

所述磁体的以沿着旋转轴线的面一分为二成对称形状而形成的两个磁体件配设为一组，

各所述磁体件的N极和S极在旋转轴线方向上磁化，

各所述磁体件中的与所述传感器相对的旋转表面的磁极配设为互不相同的磁极，

在所述磁体的与所述传感器相对的旋转表面的相反侧的旋转背面以与所述磁体接触的方式配置有由磁性体构成的磁轭。

2.根据权利要求1所述的旋转角检测装置，其特征在于，

所述磁体件以在相互之间具有间隙的方式配设。

3.根据权利要求1或2所述的旋转角检测装置，其特征在于，

所述磁体件的旋转表面设为成为凹形状的倾斜面形状。