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ERFINDUNGSGEBIET
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1. Bereich der Technik
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen magnetischen Detektor, der mit einem Rotor ausgestattet ist, welcher in einer Fläche senkrecht zu einer Drehachse eine Signalerzeugungseinheit, zum Beispiel einen magnetischen Geber, aufweist.
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2. Beschreibung des Standes der Technik
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Um eine Drehstellung eines sich drehenden Bauteils, wie z. B. einer Motorausgangswelle oder eines Kraftfahrzeugrades, zu erfassen, wird gewöhnlich ein magnetischer Detektor, der den Magnetismus ausnutzt, zum Beispiel ein magnetischer Geber, verwendet. Der magnetische Detektor weist einen Rotor, der ausgelegt ist, sich um eine Rotationswelle zu drehen, und eine Detektionseinheit auf, die ausgelegt ist, einen Drehwinkel des Rotors zu erfassen. Die Detektionseinheit erfasst den Drehwinkel des Rotors mittels einer Signalerzeugungseinheit, die im Rotor enthalten ist.
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Ein Rotor eines magnetischen Detektors, der in der offengelegten Japanischen Patentschrift Nr. 2004-257850 (
JP 2004-257850 A ) offenbart ist, weist in seiner Umfangsfläche eine Signalerzeugungseinheit auf. Mit anderen Worten, die Signalerzeugungseinheit in JP 2004-257850 A ist in der Fläche angeordnet, die parallel zu einer Rotationswelle des Rotors ist.
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Andererseits weisen die Rotoren von magnetischen Detektoren, die in den offengelegten Japanischen Patentschriften Nr. 10-206448 und 2013-185826 (
JP 10-206448 A und
JP 2013-185826 A ) offenbart sind, in ihren unteren oder oberen Flächen Signalerzeugungseinheiten auf. Mit anderen Worten, in JP 10-206448 A und JP 2013-185826 A sind die Signalerzeugungseinheiten in den Flächen eingerichtet, die senkrecht zu den Rotationswellen der Rotoren sind.
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In einem derartigen magnetischen Detektor, der eine Signalerzeugungseinheit in der Fläche senkrecht zur Rotationswelle aufweist, wird ein Abstand zwischen einer Signalerzeugungseinheit und einer Detektionseinheit selbst dann nicht verändert, wenn der Rotor exzentrisch mit Bezug auf die Rotationswelle ist. Somit weist eine derartige Signalerzeugungseinheit einen Vorteil auf, in der Lage zu sein, während der Rotation des Rotors ein Signal stabil auszugeben.
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In einem magnetischen Detektor, der eine Signalerzeugungseinheit in der Fläche senkrecht zur Rotationswelle aufweist, ist es jedoch schwierig, eine Zahnpoliermaschine oder dergleichen für die Ausbildung einer Signalerzeugungseinheit des Rotors einzusetzen. Deshalb ist es schwierig die Genauigkeit bei der Ausbildung der Signalerzeugungseinheit zu verbessern, und somit nehmen die Herstellungskosten des Rotors außerordentlich zu.
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Um den Rotor kostengünstig mit einer hohen Genauigkeit herzustellen, wird in
JP 10-206448 A unter Verwendung eines Kunststoffmagneten ein Magnetring hergestellt, der eine Signalerzeugungseinheit aufweist. Eine Hitzebeständigkeitstemperatur des Kunststoffmagneten ist jedoch geringer als bei einem gewöhnlichen Magnet, und somit ist es schwierig, den magnetischen Detektor, der den mit einem derartigen Magnetring versehenen Rotor enthält, in einer Hochtemperaturumgebung zu verwenden. Die mechanische Festigkeit des Kunststoffmagneten ist auch geringer als die eines üblichen Magneten, und somit ist es schwierig, den Rotor bei einer hohen Drehzahl laufen zu lassen.
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Um den Rotor kostengünstig mit einer hohen Genauigkeit herzustellen, wird der Rotor in
JP 2013-185826 A aus einer ferromagnetischen Platte hergestellt, in der mehrere durchführende Schlitze ausgebildet sind. Eine derartige ferromagnetische Platte kann durch Ätzen oder Pressen kostengünstig mit hoher Genauigkeit hergestellt werden. Das Ausbilden der mehreren durchführenden Schlitze in der ferromagnetischen Platte verursacht jedoch eine Verschlechterung der Festigkeit des Rotors. Deshalb ist es schwierig, den Rotor bei einer hohen Drehzahl laufen zu lassen.
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Ferner sind die Signalerzeugungseinheiten sowohl in
JP 10-206448 A als auch in
JP 2013-185826 A in den oberen oder unteren Flächen der Rotoren angeordnet. Das ist dahingehend unvorteilhaft, dass die Signalerzeugungseinheit des Rotors während der Herstellung oder des Transports des Rotors oder während des Zusammenbaus des magnetischen Detektors leicht beschädigt werden kann.
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Die vorliegende Erfindung wurde unter Beachtung der oben beschriebenen Probleme ausgeführt und hat zur Aufgabe, einen magnetischen Detektor zu schaffen, der derart ausgelegt ist, dass es schwer möglich ist, eine Signalerzeugungseinheit eines Rotors zu beschädigen, während sie eine ausreichende Festigkeit aufweist, um eine hohe Drehzahl des Rotors zu erlauben.
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KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Gemäß einer ersten Ausbildung der vorliegenden Erfindung umfasst ein magnetischer Detektor einen Rotor mit einer Signalerzeugungseinheit in einer Fläche senkrecht zu einer Rotationswelle, der ausgelegt ist, sich um die Rotationswelle zu drehen, und Detektionseinheit, die ausgelegt ist, über die Signalerzeugungseinheit unter Verwendung des Magnetismus einen Drehwinkel des Rotors zu erfassen. Mehrere konkave und konvexe Teile der Signalerzeugungseinheit sind durch Galvanoformen oder Sintern ausgebildet.
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Gemäß einer zweiten Ausbildung der vorliegenden Erfindung ist in dem magnetischen Detektor gemäß der ersten Ausbildung in der Fläche des Rotors, die senkrecht zur Rotationswelle ist, ein Auskragungsteil radial innerhalb oder außerhalb des Rotors mit Bezug auf die mehreren konkaven und konvexen Teile der Signalerzeugungseinheit angeordnet.
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Gemäß einer dritten Ausbildung der vorliegenden Erfindung ist in dem magnetischen Detektor gemäß der ersten Ausbildung in der Fläche des Rotors, die senkrecht zur Rotationswelle ist, eine Umfangsnut oder eine Umfangskerbe ausgebildet, um sich in einer Umfangsrichtung des Rotors zu erstrecken, und die mehreren konkaven und konvexen Teile der Signalerzeugungseinheit sind in der Umfangsnut oder der Umfangskerbe ausgebildet.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die obigen Aufgaben, Merkmale und Vorteile sowie weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile werden besser ersichtlich aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung der Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung, die in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen genommen wird, in denen:
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1 eine Schnittansicht in Axialrichtung ist, die einen magnetischen Detektor gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
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2 eine vergrößerte Ansicht ist, die eine Signalerzeugungseinheit eines Rotors darstellt;
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3 eine Schnittansicht in Axialrichtung ist, die einen magnetischen Detektor gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
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4 eine Unteransicht eines Rotors ist, der in 3 dargestellt ist;
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5 eine grafische Darstellung ist, die einen Stapelungszustand der Rotoren zeigt, die die in 3 dargestellt sind;
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6 eine weitere Unteransicht eines Rotors gemäß der zweiten Ausführungsform ist;
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7 eine Schnittansicht in Axialrichtung ist, die einen magnetischen Detektor gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
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8 eine grafische Darstellung ist, die einen Stapelungszustand der Rotoren zeigt, die in 7 dargestellt sind; und
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9 eine Schnittansicht in Axialrichtung ist, die einen magnetischen Detektor gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Nachfolgend werden die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Durchgängig werden in den Zeichnungen die im Wesentlichen gleichen Bauteile durch die gleichen oder durch entsprechende Bezugsziffern bezeichnet. Für ein einfacheres Verständnis werden die Maßstäbe der Zeichnungen je nach Notwendigkeit verändert.
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1 ist eine Schnittansicht in Axialrichtung, die einen magnetischen Detektor, zum Beispiel einen magnetischen Geber, gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Wie in 1 dargestellt ist, weist der magnetische Detektor 10 hauptsächlich einen Scheibenrotor 13, der sich mit einer Rotationswelle 11 fest verbunden dreht, und eine Detektionseinheit 30 auf, die ausgelegt ist, einen Drehwinkel des Rotors 13 zu erfassen. Eine untere Fläche 14 des Rotors 13 wird durch eine Flanschträgereinheit 12 unterstützt, die in einem Stück an die Rotationswelle 11 gekoppelt ist.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Signalerzeugungseinheit 20 radial außerhalb der Trägereinheit 12 in der unteren Fläche 14 des Rotors 13 ausgebildet. Mit anderen Worten, die Signalerzeugungseinheit 20 ist gemäß der vorliegenden Erfindung in der unteren Fläche 14 senkrecht zur Rotationswelle 11 ausgebildet. Wie bekannt ist, weist die Signalerzeugungseinheit 20 mehrere konkave und konvexe Teile auf, die in einer Umfangsrichtung des Rotors 13 in gleichen Abständen ausgebildet sind. Es wird angemerkt, das in einer oberen Fläche 15 des Rotors 13 keine Signalerzeugungseinheit 20 ausgebildet ist.
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Wie in 1 dargestellt ist, ist die Detektionseinheit 30 so angeordnet, dass sie der Signalerzeugungseinheit 20, die in der unteren Fläche 14 des Rotors 13 ausgebildet ist, gegenüberliegt. Die Detektionseinheit 30 weist einen einpolig magnetisierten Magnet 31 auf und ist ausgelegt, den Drehwinkel des Rotors 13 unter Verwendung des einpolig magnetisierten Magneten 31 zu erfassen. Der einpolig magnetisierte Magnet 31 weist eine höhere Hitzebeständigkeit als ein magnetischer Detektor auf, der einen mehrpolig magnetisierten Magnet oder einen Kunststoffmagnet enthält. Somit kann der magnetische Detektor 10 gemäß der vorliegenden Erfindung in einer Hochtemperaturumgebung eingesetzt werden.
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Gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die Signalerzeugungseinheit 20 des Rotors 13 durch Galvanoformen ausgebildet. Deshalb wird der Rotor 13 vorzugsweise aus Nickel oder einer Nickellegierung hergestellt.
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Insbesondere wird für die Signalerzeugungseinheit 20 vorab ein hochgenaues Master-Modell gefertigt und dann durch Galvanoformen ausgeformt. Somit kann gemäß der vorliegenden Erfindung der Rotor 13, der die Signalerzeugungseinheit 20 enthält, welche die Formen der konkaven und konvexen Teile des Master-Modells nanometergenau nachbildet und eine Genauigkeit aufweist, die gleich der des Mastermodells ist, kostengünstig mit hoher Genauigkeit hergestellt werden. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Signalerzeugungseinheit 20 durch Galvanoformen für einen Rotor 13 ausgebildet, der vorher durch ein anderes Verfahren als das Galvanoformen hergestellt worden ist. Im Ergebnis können auch die Materialkosten und die Arbeitszeiten verringert werden.
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Wie anhand 1 verstanden werden kann, wird in dem Rotor 13 des magnetischen Detektors 10 kein durchführender Schlitz oder dergleichen ausgebildet. Somit kann selbst dann, wenn sich der Rotor 13 der vorliegenden Erfindung mit einer hohen Drehzahl dreht, eine ausreichende Festigkeit ohne Beschädigung des Rotors 13 sichergestellt werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann eine Signalerzeugungseinheit 20 eines Rotors 13 durch Sintern ausgebildet werden. Wie oben beschrieben wurde, wird die Signalerzeugungseinheit 20 gemäß der vorliegenden Erfindung in der unteren Fläche 14 des Rotors 13 ausgebildet, die senkrecht zur Rotationswelle 11 ist. Deshalb ist gemäß der vorliegenden Erfindung eine Druckrichtung während des Sinterns senkrecht zu der unteren Fläche 14, und somit wird eine Druckkraft direkt auf die untere Fläche 14 angewendet. Im Ergebnis kann die Signalerzeugungseinheit 20 selbst dann, wenn die Einheit sehr klein ist, mit ausreichend Pulver gefüllt werden, und der hochauflösende und hochgenaue Rotor 13 kann durch Sintern hergestellt werden.
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Bisher wurde die Signalerzeugungseinheit 20 in einer Fläche parallel zur Rotationswelle 11, 50 zum Beispiel in der Umfangsfläche des Rotors 13, ausgebildet. In diesem Fall ist eine Druckrichtung während des Sinterns parallel zur Umfangsfläche, und dementsprechend wird eine Druckkraft nicht direkt auf die Umfangsfläche angewendet. Wenn die Signalerzeugungseinheit 20 sehr klein ist, ist somit eine Einfüllrate von Pulvern unzureichend, was das Ausbilden einer kleinen Signalerzeugungseinheit 20 unmöglich macht. Demzufolge ist es schwierig, durch Sintern einen hochauflösenden und hochgenauen Rotor 13 herzustellen.
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2 ist eine vergrößerte Ansicht, die eine Signalerzeugungseinheit eines Rotors darstellt. In 2 werden die mehreren konkaven und konvexen Teile der Signalerzeugungseinheit 20 gemäß der vorliegenden Erfindung durch eine durchgezogene Linie dargestellt. Wie in 2 dargestellt ist, sind Abschnitte der konvexen Teile von den mehreren konkaven und konvexen Teile abgeschrägt. Gemäß der herkömmlichen Technologie sind Abschnitte von mehreren konkaven und konvexen Teilen rechteckig, wie in 2 durch eine gestrichelte Linie angezeigt ist. Da in der vorliegenden Erfindung eine Form so ist, wie sie mit der durchgezogenen Linie dargestellt ist, kann zu verstehen sein, dass die Ausbildung der Signalerzeugungseinheit 20 durch Galvanoformen oder Sintern einfach erreicht werden kann.
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3 ist eine Schnittansicht in Axialrichtung, die einen magnetischen Detektor gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. 4 ist eine Unteransicht eines Rotors ist, der in 3 dargestellt ist. Der Einfachheit halber ist in 4 eine Darstellung einer Rotationswelle 11 und einer Trägereinheit 12 weggelassen worden. Wie in den 3 und 4 dargestellt ist, ist in einer unteren Fläche 14 des Rotors 13 koaxial mit der Trägereinheit 12 ein ringförmiger Auskragungsteil 16 angeordnet. Der Auskragungsteil 16 ist vorzugsweise in einem Stück mit dem Rotor 13 ausgeführt. Der Auskragungsteil 16 liegt zwischen der Trägereinheit 12 und einer Signalerzeugungseinheit 20. Eine Auskragungshöhe des Auskragungsteils 16 von der unteren Fläche 14 aus ist hinreichend höher als eine Tiefe eines konkaven/konvexen Teils der Signalerzeugungseinheit 20.
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Für eine gemeinsame Bewegung können mehrere Rotoren 13 gestapelt werden, bevor der Rotor 13 an die Trageeinheit 12 der Rotationswelle 11 angebaut wird. 5 ist eine grafische Darstellung ist, die einen Stapelungszustand der Rotoren zeigt, die in 3 dargestellt sind. Wie in 5 dargestellt ist, berührt ein Auskragungsteil 16 des oberen Rotors 13 eine obere Fläche 15 des unteren Rotors 13. Dementsprechend berührt eine Signalerzeugungseinheit 20 des oberen Rotors 13 nicht den unteren Rotor 13 oder andere Bauteile.
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Gemäß der zweiten Ausführungsform kann somit eine Beschädigung der Signalerzeugungseinheit 20 während des Transports, der Lagerung des Rotors 13 oder dergleichen verhindert werden. Außerdem wird zwischen dem oberen und dem unteren Rotor 13 kein Packungsmaterial benötigt. Der magnetische Detektor 10 kann automatisch zusammengebaut werden. Deshalb wird zu verstehen sein, dass der magnetische Detektor 10 gemäß der vorliegenden Erfindung kostengünstiger hergestellt werden kann.
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6 ist eine weitere Unteransicht des Rotors gemäß der zweiten Ausführungsform und ist ähnlich zu 4. In 6 ist ein Auskragungsteil 16 in einem Bereich zwischen der Signalerzeugungseinheit 20 und einer Außenumfangsfläche des Rotors 13 ausgebildet. Alternativ kann der Auskragungsteil 16 entlang eines Randes des Rotors 13 ausgebildet sein. Es ist offensichtlich, dass die mehreren Rotoren 13 selbst in einem solchen Fall gestapelt werden können, wie oben beschrieben wurde, um eine Beschädigung der Signalerzeugungseinheit 20 zu verhindern.
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Die 5 und 6 stellen den ringförmigen Auskragungsteil 16 dar. Der Auskragungsteil 16 braucht jedoch notwendigerweise ringförmig zu sein. Solange über den Signalerzeugungseinheit 20 oder den Auskragungsteil 16 des Rotors 13 kein Kontakt mit der oberen Fläche 15 des anderen Rotors 13 hergestellt wird, sind die Formen und die Anzahl der Auskragungsteile 16 nicht auf diejenigen beschränkt, die dargestellt sind.
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7 ist eine Schnittansicht in Axialrichtung, die einen magnetischen Detektor gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Wie in 7 dargestellt ist, ist in einer unteren Fläche 14 eines Rotors 13 eine Umfangsnut 17 ausgebildet, sodass sie sich insgesamt in einer Umfangsrichtung des Rotors 13 erstreckt. In einem unteren Teil der Umfangsnut 17 ist eine Signalerzeugungseinheit 20 ausgebildet. Eine Tiefe der Umfangsnut 17 ist tiefer als ein konkaver/konvexer Teil der Signalerzeugungseinheit 20.
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8 ist eine grafische Darstellung, die einen Stapelungszustand der Rotoren zeigt, die in 7 dargestellt sind. Wie in 7 dargestellt ist, berührt die untere Fläche 14 des oberen Rotors 13 eine obere Fläche 15 des unteren Rotors 13. Wie oben beschrieben ist, ist die Signalerzeugungseinheit 20 in der Umfangsnut 17 ausgebildet. Selbst dann, wenn mehrere Rotoren 13 gestapelt sind, berührt die Signalerzeugungseinheit 20 des oberen Rotors 13 dementsprechend nicht die obere Fläche 15 des unteren Rotors 13 oder andere Bauteile.
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9 eine Schnittansicht in Axialrichtung ist, die einen magnetischen Detektor gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Wie in 9 dargestellt ist, ist an einem Rand einer unteren Fläche 14 eines Rotors 13 eine Umfangskerbe 18 ausgebildet, sodass sie sich insgesamt in einer Umfangsrichtung des Rotors 13 erstreckt. Die Umfangskerbe 18 ist ein Stufenteil, der eine Fläche parallel zur unteren Fläche 14 des Rotors 13 und eine Fläche senkrecht zu der unteren Fläche 14 aufweist. In der Fläche der Umfangskerbe 18, die parallel zur unteren Fläche 14 ist, ist eine Signalerzeugungseinheit 20 ausgebildet. Eine Tiefe der Umfangskerbe 18 ist tiefer als ein konkaver/konvexer Teil der Signalerzeugungseinheit 20.
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Wie in dem Fall, der oben mit Bezugnahme auf 8 beschrieben wurde, berührt dementsprechend die Signalerzeugungseinheit 20 des oberen Rotors 13 die obere Fläche 15 des unteren Rotors 13 oder andere Bauteile selbst dann nicht, wenn mehrere Rotoren 13 gestapelt sind. Somit kann verstanden werden, dass die dritte Ausführungsform die gleichen Auswirkungen wie diejenigen der zweiten Ausführungsform liefert. Da kein Auskragungsteil 16 erforderlich ist, kann der magnetische Detektor 10 gemäß der dritten Ausführungsform außerdem kostengünstig hergestellt werden, weil die Materialkosten stärker als in der zweiten Ausführungsform herabgesetzt werden.
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AUSWIRKUNG DER ERFINDUNG
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Gemäß der ersten Ausbildung wird die Signalerzeugungseinheit durch Galvanoformen oder Sintern ausgebildet, und somit kann die Signalerzeugungseinheit kostengünstig und mit einer hohen Genauigkeit ausgebildet werden. Im Rotor müssen keine durchführenden Schlitze ausgebildet werden, und es kann eine ausreichende Festigkeit sichergestellt werden, um den Rotor bei einer hohen Drehzahl zu drehen.
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Gemäß der zweiten Ausbildung wird ein Auskragungsteil eines bestimmten Rotors in Kontakt mit einem weiteren Rotor gebracht, und es können mehrere Rotoren aufeinander gestapelt werden. Eine Signalerzeugungseinheit eines bestimmten Rotors berührt einen weiteren Rotor oder dergleichen nicht, und eine Beschädigung der Signalerzeugungseinheit wird verhindert. Zwischen einem bestimmten Rotor und einem weiteren Rotor wird kein Packungsmaterial benötigt. Der magnetische Detektor kann automatisch zusammengebaut werden. Im Ergebnis kann der magnetische Detektor kostengünstiger hergestellt werden.
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Gemäß der dritten Ausbildung wird die eine Fläche eines bestimmten Rotors in Kontakt mit der anderen Fläche des Rotors gebracht, und somit können mehrere Rotoren aufeinander gestapelt werden. Eine Signalerzeugungseinheit berührt keinen anderen Rotor, und somit wird eine Beschädigung der Signalerzeugungseinheit verhindert. Zwischen einem bestimmten Rotor und einem weiteren Rotor 13 wird kein Packungsmaterial benötigt. Der magnetische Detektor kann automatisch zusammengebaut werden. Im Ergebnis kann der magnetische Detektor kostengünstiger hergestellt werden. Außerdem können die Materialkosten stärker als in der zweiten Ausbildung herabgesetzt werden.
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Obwohl die bevorzugten Ausführungsformen beschrieben worden sind, ist es für Fachleute offensichtlich, dass die oben beschriebenen Abänderungen, verschiedene andere Abänderungen, Weglassungen und Hinzufügungen ausgeführt werden können, ohne den Umfang der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2004-257850 A [0003]
- JP 10-206448 A [0004, 0007, 0009]
- JP 2013-185826 A [0004, 0008, 0009]
