專利名稱：旋轉(zhuǎn)角度傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對(duì)用將物理的旋轉(zhuǎn)角度變換成電信號(hào)輸出的永久磁鐵的旋轉(zhuǎn)角度傳感器的改良。
磁通密度檢測(cè)裝置10例如由霍爾元件構(gòu)成，輸出與隨著永久磁鐵4，5的相對(duì)旋轉(zhuǎn)而發(fā)生變化的磁通密度相對(duì)應(yīng)的電壓。
在這種已有的旋轉(zhuǎn)角度傳感器中，永久磁鐵4，5的截面形狀為四角形，因?yàn)橄嗷ハ鄬?duì)的面是平行的，所以分布在永久磁鐵4，5之間的磁通密度如圖5所示越接近磁鐵中心線B就變得越高。磁通密度檢測(cè)裝置10的輸出變化，不僅受到磁通輸入角度的變化量，而且受到與永久磁鐵4，5的相對(duì)位置，即離開磁鐵中心線B的偏移量的影響。因此，磁通密度檢測(cè)裝置10的輸出特性對(duì)于位置變化不是線性的，如圖9所示是非線性的，成為產(chǎn)生檢測(cè)誤差的原因。
本發(fā)明的目的是在不提高成本的條件下，提供具有高精度的輸出性能的旋轉(zhuǎn)角度傳感器。
本發(fā)明的內(nèi)容本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)角度傳感器備有相互以任何一個(gè)不同的磁極相對(duì)的永久磁鐵，在各永久磁鐵之間相對(duì)旋轉(zhuǎn)的磁通密度檢測(cè)裝置。使組成一對(duì)的上述永久磁鐵的相對(duì)的磁極面彎曲地形成。
在本發(fā)明中理想的是使上述各永久磁鐵的相對(duì)的磁極面彎曲成凹狀向里凹下地形成。或者使上述各永久磁鐵的相對(duì)的磁極面彎曲成凸?fàn)钕蛲夤某龅匦纬伞?br>
又，在本發(fā)明中，作為上述磁通密度檢測(cè)裝置，使一對(duì)霍爾元件夾著旋轉(zhuǎn)中心線地配置。
根據(jù)本發(fā)明，通過使永久磁鐵的相對(duì)的磁極面彎曲地形成，可以任意地分布永久磁鐵之間的磁通密度，能夠不用高價(jià)的材質(zhì)做永久磁鐵，確保所要求的高檢測(cè)精度。
又根據(jù)本發(fā)明，能夠不用高價(jià)的材質(zhì)做永久磁鐵，實(shí)現(xiàn)永久磁鐵之間的磁通密度的均勻分布，能夠使傳感器的輸出分辨率在廣闊的旋轉(zhuǎn)角范圍內(nèi)保持保持恒定。
進(jìn)一步根據(jù)本發(fā)明，可以使永久磁鐵之間的磁通集中在磁鐵中心線附近，可以將對(duì)于磁通密度檢測(cè)裝置的位置變化的傳感器輸出設(shè)定在具有陡斜度的高分辨率區(qū)域內(nèi)，從而能夠提高旋轉(zhuǎn)角度傳感器的檢測(cè)精度。
進(jìn)一步，根據(jù)本發(fā)明，不將各霍爾元件配置在旋轉(zhuǎn)中心線上，但是通過使磁通密度具有適當(dāng)和正確分布，可以沒有誤差地從各霍爾元件取得輸出電壓。
第2圖是這個(gè)旋轉(zhuǎn)角度傳感器的側(cè)面圖。
第3圖是放大地表示永久磁鐵的平面圖。
第4圖是表示旋轉(zhuǎn)角度傳感器的輸出特性的圖。
第5圖是表示旋轉(zhuǎn)角度傳感器的磁通密度分布的說明圖。
第6圖是放大地表示其它實(shí)施例的永久磁鐵的平面圖。
第7圖是表示旋轉(zhuǎn)角度傳感器的輸出特性的圖。
第8圖是已有例的旋轉(zhuǎn)角度傳感器的永久磁鐵的平面圖。
第9圖是表示上述同一個(gè)已有例的旋轉(zhuǎn)角度傳感器的輸出特性的圖。
首先，在
圖1，圖2中表示了本發(fā)明可以適用的旋轉(zhuǎn)角度傳感器的一個(gè)例子。
這個(gè)旋轉(zhuǎn)角度傳感器備有相互相對(duì)旋轉(zhuǎn)的盒1和旋轉(zhuǎn)軸2，將一對(duì)霍爾元件7，8固定在安裝在盒1上的支持體6上，另一方面，將一對(duì)永久磁鐵4，5固定在安裝在旋轉(zhuǎn)軸2上裝載部分3上。當(dāng)旋轉(zhuǎn)軸2旋轉(zhuǎn)時(shí)，永久磁鐵4，5與裝載部分3一起旋轉(zhuǎn)。
永久磁鐵4，5在裝載部分3上相互以任何一個(gè)不同的磁極相對(duì)，對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸2的旋轉(zhuǎn)中心線A對(duì)稱地配置。霍爾元件7，8也對(duì)于旋轉(zhuǎn)中心線A對(duì)稱地配置，夾在永久磁鐵4，5之間。
作為磁通密度檢測(cè)裝置10設(shè)置的霍爾元件7，8，將與隨著永久磁鐵4，5的相對(duì)旋轉(zhuǎn)而發(fā)生變化的磁通密度相對(duì)應(yīng)的電壓作為信號(hào)通過電線9輸出。
在本發(fā)明中，使永久磁鐵4，5的相對(duì)的磁極面11，12彎曲地形成，因此使永久磁鐵4，5之間的磁通密度具有適當(dāng)和正確分布。
圖3是從旋轉(zhuǎn)軸方向看永久磁鐵4，5的平面圖，在圖3中使永久磁鐵4，5的相對(duì)的磁極面11，12彎曲成凹狀向里凹下地形成。另一方面，使永久磁鐵4，5的背面的磁極面13，14形成平面狀。所以，永久磁鐵4，5的磁極方向的截面面積越接近磁鐵中心線B就變得越小。而且，任意地設(shè)定磁極面11，12的曲率，形成使永久磁鐵4，5之間的磁通密度均勻化的構(gòu)成。
在如上那樣的構(gòu)成中，因?yàn)榘紶畎枷碌拇艠O面11，12之間的距離越接近磁鐵中心線B就變得越大，所以通過適當(dāng)?shù)卦O(shè)定磁極面11，12的曲率，可以使永久磁鐵4，5之間產(chǎn)生的磁通密度形成如圖5所示的均勻分布。因此，使通過磁通密度檢測(cè)裝置10的磁通密度分布均勻化，磁通密度檢測(cè)裝置10的輸出變化，只與磁通入射角度的變化量有關(guān)，如圖4所示位置變化量(旋轉(zhuǎn)角度)與傳感器輸出的關(guān)系成為線性的，能夠使傳感器的輸出分辨率在廣闊的旋轉(zhuǎn)角范圍內(nèi)保持恒定。
又，即便用廉價(jià)的鐵氧體磁鐵也能夠得到均勻的磁通分布，沒有必要用高價(jià)的稀土類磁鐵，從而能夠達(dá)到降低制品成本的目的。
又，不將各霍爾元件7，8配置在旋轉(zhuǎn)中心線上，但是使通過它們的磁通密度具有適當(dāng)和正確分布，可以沒有誤差地從各霍爾元件7，8取得輸出電壓。
下面，如圖6所示的其它實(shí)施形態(tài)是使旋轉(zhuǎn)角度傳感器的輸出特性在整個(gè)區(qū)域內(nèi)不是線性的，在一部分區(qū)域內(nèi)發(fā)揮出高分辨性能的情況。
使永久磁鐵4，5的相對(duì)的磁極面11，12彎曲成凸?fàn)钕蛲夤某瞿菢拥匦纬伞＿@時(shí)，永久磁鐵4，5的磁極方向的截面面積越接近磁鐵中心線B就變得越大。
因?yàn)橥範(fàn)畹叵蛲夤某龅拇艠O面11，12之間的距離越接近磁鐵中心線B就變得越小，所以在永久磁鐵4，5之間產(chǎn)生的磁通密度越接近磁鐵中心線B就變得越高。因此，使磁通集中在磁鐵中心線B附近，如圖7所示，可以將對(duì)于磁通密度檢測(cè)裝置10的位置變化的傳感器輸出擴(kuò)大了具有陡斜度的高分辨率區(qū)域。在這個(gè)高分辨率區(qū)域中，提高了對(duì)于位置變化的傳感器輸出分辨率。
雖然在位置變化的整個(gè)區(qū)域內(nèi)的線性特性降低了，但是因?yàn)樵谝徊糠謪^(qū)域內(nèi)能夠取得對(duì)于位置變化的大輸出變化，所以能夠得到高的分辨率。
本發(fā)明不限于上述實(shí)施例，在本技術(shù)思想范圍內(nèi)能夠進(jìn)行種種的變更，這是十分清楚的。
我們利用本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)角度傳感器將旋轉(zhuǎn)軸等的旋轉(zhuǎn)角度變換成電信號(hào)檢測(cè)出來。
權(quán)利要求
1.旋轉(zhuǎn)角度傳感器，它的特征是在用于將旋轉(zhuǎn)角度變換成電信號(hào)檢測(cè)出來的傳感器中，備有相互以任何一個(gè)不同的磁極相對(duì)地配置的永久磁鐵，和在上述各永久磁鐵之間相對(duì)旋轉(zhuǎn)的磁通密度檢測(cè)裝置，并且使上述各永久磁鐵相互相對(duì)的磁極面彎曲地形成。
2.權(quán)利要求書第1項(xiàng)記載的旋轉(zhuǎn)角度傳感器，它的特征是使上述各永久磁鐵的相互相對(duì)的磁極面彎曲成凹狀向里凹下地形成。
3.權(quán)利要求書第2項(xiàng)記載的旋轉(zhuǎn)角度傳感器，它的特征是使上述各永久磁鐵相互相對(duì)的磁極面彎曲成凸?fàn)钕蛲夤某龅匦纬伞?br>
4.權(quán)利要求書第1項(xiàng)記載的旋轉(zhuǎn)角度傳感器，它的特征是作為上述磁通密度檢測(cè)裝置，使一對(duì)霍爾元件夾著旋轉(zhuǎn)中心線地配置。
全文摘要
旋轉(zhuǎn)角度傳感器備有相互以任何一個(gè)不同的磁極相對(duì)地配置的永久磁鐵4,5和在各永久磁鐵4,5之間相對(duì)旋轉(zhuǎn)的磁通密度檢測(cè)裝置10。使永久磁鐵4,5的相對(duì)的磁極面11,12彎曲地形成,使永久磁鐵4,5之間的磁通密度具有適當(dāng)和正確的分布。因此可以在不提高成本的條件下使傳感器高性能化。
文檔編號(hào)G01D5/12GK1380969SQ01801291
公開日2002年11月20日 申請(qǐng)日期2001年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2000年7月12日
發(fā)明者大木紀(jì)知, 杉原克道, 前原秀雄 申請(qǐng)人:萱場(chǎng)工業(yè)株式會(huì)社