專利名稱：旋轉(zhuǎn)檢測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有磁性體、磁傳感器及磁鐵而能夠進行旋轉(zhuǎn)檢測的旋轉(zhuǎn)檢測裝置。
背景技術(shù)：
在下述專利文獻1中公開了具有磁性材料旋轉(zhuǎn)體、偏壓磁場產(chǎn)生機構(gòu)、磁檢測部、 矩形波信號生成電路的移動體檢測裝置的發(fā)明。如專利文獻1的例如圖1所示，在磁性材料旋轉(zhuǎn)體的外周面設(shè)置的齒形為大致鋸狀，在從所述外周面向側(cè)方離開的位置上配置有磁檢測部及偏壓磁場產(chǎn)生機構(gòu)這兩方。在該專利文獻中，作用在磁檢測部上的磁場的磁性體旋轉(zhuǎn)切線方向分量根據(jù)與旋轉(zhuǎn)的磁性材料旋轉(zhuǎn)體的對置關(guān)系而變化，由此來自磁場產(chǎn)生部的輸出發(fā)生變化，從而檢測磁性材料旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)。然而，在專利文獻1的結(jié)構(gòu)中，尤其在磁性材料旋轉(zhuǎn)體發(fā)生了偏心時，作用在所述磁檢測部上的磁場分量容易產(chǎn)生偏差，無法進行高精度的旋轉(zhuǎn)檢測。另外，需要對根據(jù)磁性材料旋轉(zhuǎn)體與磁檢測部之間的旋轉(zhuǎn)而變化的距離進行高精度地限制，檢測精度容易變得不穩(wěn)定。專利文獻1 日本特開2009-8519號公報

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明用于解決上述現(xiàn)有的課題，其目的在于提供一種能夠穩(wěn)定地進行高精度的旋轉(zhuǎn)檢測的旋轉(zhuǎn)檢測裝置。本發(fā)明所涉及的旋轉(zhuǎn)檢測裝置的特征在于，具有齒輪狀磁性體，其具有上表面、下表面、將所述上表面及所述下表面的外周緣部間相連的外周側(cè)面以及凸部，其中，所述凸部以所述上表面及所述下表面的中心為相對旋轉(zhuǎn)中心，且在所述外周側(cè)面的相對旋轉(zhuǎn)方向上隔開間隔而向離開所述相對旋轉(zhuǎn)中心的方向突出；磁傳感器，其配置在凹凸部的上方或下方中的一方，且具備電特性相對于磁場變化的磁檢測元件，其中，所述凹凸部通過所述齒輪狀磁性體的所述凸部和位于所述凸部之間的凹部沿相對旋轉(zhuǎn)方向連續(xù)而形成；磁鐵，其在所述凹凸部的上方或下方中的另一方與所述磁傳感器在高度方向上接近配置，并與所述磁傳感器成組而構(gòu)成固定側(cè)或可動側(cè)，所述磁鐵被沿著與所述齒輪狀磁性體的從相對旋轉(zhuǎn)中心向所述外周緣部方向的半徑方向平行的方向磁化，能夠根據(jù)所述磁傳感器的輸出來進行旋轉(zhuǎn)檢測，其中，所述磁傳感器的輸出因在所述齒輪狀磁性體的凸部的檢測時與所述齒輪狀磁性體的凹部的檢測時作用在所述磁傳感器上的磁場變化而變動。在本發(fā)明中，在齒輪狀磁性體的外周設(shè)置的凹凸部的上方及下方分別配置磁傳感器和磁鐵，例如使齒輪狀磁性體旋轉(zhuǎn)，由此磁傳感器及磁鐵與齒輪狀磁性體的凸部和凹部交替對置。此時，由于在所述齒輪狀磁性體的凸部的檢測時與所述齒輪狀磁性體的凹部的檢測時作用在磁傳感器上的磁場發(fā)生變化，因此能夠使磁傳感器的輸出變動，能夠根據(jù)所述磁傳感器的輸出來進行旋轉(zhuǎn)檢測。在本發(fā)明中，由于在齒輪狀磁性體的上方、下方設(shè)置間隔來配置磁傳感器和磁鐵， 因此即使齒輪狀磁性體因偏心而在水平方向上產(chǎn)生晃動，也能夠減小對作用在磁傳感器上的磁場的影響，另外，通過適當?shù)叵拗拼艂鞲衅骷按盆F相對于齒輪狀磁性體的間隔，能夠穩(wěn)定地進行高精度的旋轉(zhuǎn)檢測。在本發(fā)明中，優(yōu)選所述磁傳感器為根據(jù)磁場的正負方向生成接通、斷開信號的磁開關(guān)，在將從所述磁傳感器的中心起的高度方向作為Z方向、將與通過所述磁傳感器的中心的所述齒輪狀磁性體的半徑方向平行的方向作為Y方向、以及將與所述Z方向和所述Y 方向這兩方正交的方向作為X方向時，所述磁傳感器以磁場檢測方向成為所述Z方向的方
式配置。根據(jù)后述的實驗可知，在所述齒輪狀磁性體的凸部的檢測時與所述齒輪狀磁性體的凹部的檢測時作用在磁傳感器上的Z方向上的磁場方向發(fā)生翻轉(zhuǎn)。因此，通過使用上述作為磁開關(guān)的磁傳感器，且使磁傳感器的磁場檢測方向為Z方向，由此能夠適當?shù)剡M行旋轉(zhuǎn)檢測。另外，在本發(fā)明中，可以構(gòu)成為，所述磁傳感器為根據(jù)磁場的正負方向生成接通、 斷開信號的磁開關(guān)，在將從所述磁傳感器的中心起的高度方向作為Z方向、將與通過所述磁傳感器的中心的所述齒輪狀磁性體的半徑方向平行的方向作為Y方向、以及將與所述Z方向和所述 Y方向這兩方正交的方向作為X方向時，所述磁傳感器以磁場檢測方向成為所述X方向的方式配置，在所述磁傳感器的中心與所述磁鐵的中心之間設(shè)有所述X方向上的間隔。根據(jù)后述的實驗可知，通過將磁傳感器相對于磁鐵在X方向上錯開，由此在所述齒輪狀磁性體的凸部的檢測時與所述齒輪狀磁性體的凹部的檢測時作用在磁傳感器上的X 方向上的磁場的方向發(fā)生翻轉(zhuǎn)。因此，通過使用上述作為磁開關(guān)的磁傳感器，并使磁傳感器的磁場檢測方向為X方向，且將磁傳感器相對于磁鐵在X方向上錯開，由此能夠適當?shù)剡M行旋轉(zhuǎn)檢測。另外，在本發(fā)明中，優(yōu)選所述磁傳感器以其中心位于比所述磁鐵的中心靠所述齒輪狀磁性體的所述凹凸部的前端側(cè)的位置的方式相對于所述磁鐵錯開配置。由此，磁場的強度變化變大，能夠更高精度地進行旋轉(zhuǎn)檢測。另外，在本發(fā)明中，優(yōu)選所述磁傳感器與所述齒輪狀磁性體的凸部之間的高度方向上的間隔Gl比所述磁鐵與所述齒輪狀磁性體的凸部之間的高度方向上的間隔G2小。由此，能夠增強作用在磁傳感器上的磁場的強度，能夠更高精度地進行旋轉(zhuǎn)檢測。另外，在本發(fā)明中，優(yōu)選在所述齒輪狀磁性體上設(shè)置的凹凸部設(shè)有所述凸部和相鄰的所述凹部的寬度與其它凸部及凹部的寬度不同的旋轉(zhuǎn)基準部。由此，容易規(guī)定旋轉(zhuǎn)的原點，且能夠知道旋轉(zhuǎn)方向。
發(fā)明效果
根據(jù)本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)檢測裝置，與現(xiàn)有技術(shù)相比，能夠穩(wěn)定地進行高精度的旋轉(zhuǎn)檢


圖1是第一實施方式的旋轉(zhuǎn)檢測裝置的局部放大立體圖。 圖2是齒輪狀磁性體的俯視圖的一例。圖3是旋轉(zhuǎn)檢測裝置的局部放大主視圖。圖4是表示第一實施方式中優(yōu)選的配置的旋轉(zhuǎn)檢測裝置的側(cè)視圖。圖5是本實施方式的磁傳感器的電路結(jié)構(gòu)圖。圖6是表示磁傳感器中使用的磁檢測元件的層結(jié)構(gòu)的縱向剖視圖。圖7是磁檢測元件的RH曲線。圖8是表示圖4所示的齒輪狀磁性體的凸部與磁傳感器之間的高度方向(Z方向) 上的間隔Gl變化時的、齒輪旋轉(zhuǎn)方向與作用在磁傳感器上的Z方向磁場分量(磁通密度) 的關(guān)系的圖表。圖9是用于說明將磁傳感器配置在齒輪狀磁性體的前端側(cè)為好這一情況的示意圖。圖10是表示第二實施方式的旋轉(zhuǎn)檢測裝置的側(cè)視圖。圖11是表示使用了圖10的旋轉(zhuǎn)檢測裝置時的齒輪旋轉(zhuǎn)角度與作用在磁傳感器上的X方向磁場分量(磁通密度)的關(guān)系的圖表。圖12是示出表示比較例的齒輪旋轉(zhuǎn)角度與作用在磁傳感器上的X方向磁場分量 (磁通密度)的關(guān)系的圖表。圖13是表示齒輪旋轉(zhuǎn)角度與作用在磁傳感器上的Y方向磁場分量(磁通密度) 的關(guān)系的圖表。圖14是示出表示比較例的齒輪旋轉(zhuǎn)角度與作用在磁傳感器上的X方向磁場分量 (磁通密度)的關(guān)系的圖表。
具體實施例方式圖1是第一實施方式的旋轉(zhuǎn)檢測裝置的局部放大立體圖，圖2是齒輪狀磁性體的俯視圖的一例，圖3是旋轉(zhuǎn)檢測裝置的局部放大主視圖，圖4是表示第一實施方式中優(yōu)選的配置的旋轉(zhuǎn)檢測裝置的側(cè)視圖，圖5是本實施方式中的磁傳感器的電路結(jié)構(gòu)圖，圖6是表示磁傳感器中使用的磁檢測元件的層結(jié)構(gòu)的縱向剖視圖，圖7是磁檢測元件的RH曲線。圖1所示的旋轉(zhuǎn)檢測裝置1構(gòu)成為具有齒輪狀磁性體2、磁鐵3、磁傳感器4。圖1、圖2所示的齒輪狀磁性體2例如由!^e系的軟磁性體形成。齒輪狀磁性體2 構(gòu)成為例如具有環(huán)狀部5和多個凸部6，多個凸部6設(shè)置在將環(huán)狀部5的上表面fe與下表面5b的外周緣部相連的外周側(cè)面5c上。齒輪狀磁性體2的中心為旋轉(zhuǎn)中心0。在該實施方式中，齒輪狀磁性體2被支承為能夠以旋轉(zhuǎn)中心0為旋轉(zhuǎn)軸向順時針方向(CW)及逆時針方向0XW)旋轉(zhuǎn)。凸部6在外周側(cè)面5c的旋轉(zhuǎn)方向(CW、CCW)上隔開間隔而向離開旋轉(zhuǎn)中心0的方
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測
5向突出。凸部6的上表 面6a及下表面6b為與環(huán)狀部5的上表面5a及下表面5b —致的平坦面。如圖2所示，凸部6除一個寬幅凸部6d以外以固定的寬度尺寸形成。如圖2所示， 寬幅凸部6d的寬度尺寸Tl形成得比其它凸部6的寬度尺寸大。另外，位于凸部6、6之間的凹部7除兩個寬幅凹部7a、7b以外以固定的寬度尺寸形成。需要說明的是，寬幅凹部7a的寬度尺寸T2與寬幅凹部7b的寬度尺寸T3不同。這樣，在齒輪狀磁性體2的外周側(cè)面5c上設(shè)有凸部6與凹部7沿旋轉(zhuǎn)方向交替連續(xù)排列而成的凹凸部8。如圖1所示，在齒輪狀磁性體2的凹凸部8的上方固定配置磁鐵3。如圖3所示， 在磁鐵3與齒輪狀磁性體2的凸部6之間設(shè)置有間隔G2。磁鐵3被沿著與齒輪狀磁性體2 的從旋轉(zhuǎn)中心0向外周緣部方向的半徑方向平行的方向磁化。即，如圖1所示，朝向齒輪狀磁性體2的外側(cè)的磁鐵3的側(cè)面(磁化面)例如被磁化成N極，朝向齒輪狀磁性體2的旋轉(zhuǎn)中心0側(cè)的磁鐵3的側(cè)面(磁化面)例如被磁化成S極。磁傳感器4固定配置在齒輪狀磁性體2的凹凸部8的下方。如圖3所示，在磁傳感器4與齒輪狀磁性體2的凸部6之間設(shè)置有間隔Gl。優(yōu)選間隔Gl例如為1. 0 2. 5mm, 間隔G2為1. 0 2. 5_。磁傳感器4是根據(jù)磁場的正負方向生成接通、斷開信號的磁開關(guān)。磁鐵3和磁傳感器4設(shè)置于在與齒輪狀磁性體2的凸部6對置的位置具有凹陷部 8a的框體10的內(nèi)部(參照圖1、圖4)?？蝮w10被未圖示的支承基板支承固定。磁傳感器4構(gòu)成為具有電阻元件部21和集成電路(IC)22。在電阻元件部21設(shè)置有由兩個磁檢測元件23、27和兩個固定電阻元件24、28構(gòu)成的橋式電路。磁檢測元件23與固定電阻元件24的中點及磁檢測元件27與固定電阻元件28的中點分別為輸出部25、29。如圖5所示，在集成電路22內(nèi)設(shè)置有差動放大器35、場強計38，根據(jù)需要還可以設(shè)置閂鎖電路(未圖示的)、時鐘電路等。如圖5所示，橋式電路的輸出部25、29與差動放大器35的輸入部側(cè)連接。另外， 場強計38的輸入部與差動放大器35的輸出部連接，場強計38的輸出部與外部輸出端子40 連接。磁檢測元件23、27是根據(jù)磁場的變化來發(fā)揮巨大磁阻效果(GMR效果)的GMR元件。如圖6所示，磁檢測元件23、27通過在基板70上從下向上按順序?qū)盈B基底層81、 反鐵磁性層82、固定磁性層83、非磁性層84、自由磁性層85及保護層86而成?；讓?1 例如為例如Ta。反鐵磁性層82由IrMn或PtMn形成。固定磁性層83及自由磁性層85由 CoFe合金、NiFe合金、CoFeNi合金等磁性材料形成。另外非磁性層84由Cu等形成。另夕卜，保護層86由Ta等形成。固定磁性層83或自由磁性層85可以為層疊費里銅鎳合金結(jié)構(gòu)(磁性層/非磁性層/磁性層的層疊結(jié)構(gòu)，隔著非磁性層的兩個磁性層的磁化方向為反平行的結(jié)構(gòu))。另外，所述固定磁性層83或自由磁性層85可以為材質(zhì)不同的多個磁性層的層疊結(jié)構(gòu)。磁檢測元件23、27中，由于反鐵磁性層82與固定磁性層83相接而形成，因此通過實施磁場中熱處理而在反鐵磁性層82與固定磁性層83的界面產(chǎn)生交換結(jié)合磁場(Hex)，固定磁性層83的磁化方向(P方向)被固定為一方向。另外，無磁場狀態(tài)(磁場不作用時) 下的自由磁性層85的磁化方向(F方向)為例如與固定磁性層83的磁化方向(P方向)相同的方向。圖7是磁檢測元件23、27的RH曲線。如圖7所示，若將磁場H從無磁場狀態(tài)(磁場為零)逐漸向正方向(+H)增加，則自由磁性層85的磁化方向(F方向)與固定磁性層83 的磁化方向(P方向)的平行狀態(tài)被打破而接近于反平行狀態(tài)，因此磁檢測元件23、27的電阻值R沿著曲線HRl逐漸變大，若從此將正方向(+H)的磁場H逐漸朝向零減少，則磁檢測元件23、27的電阻值R沿著曲線HR2逐漸變小。這樣，在磁檢測元件23、27的RH曲線上， 相對于正方向(+H)的磁場H的強度變化而形成由曲線HRl與曲線HR2圍成的環(huán)狀部Li。 磁檢測元件23、27的最大電阻值與最低電阻值的中間值、即環(huán)狀部Ll的縱寬的中心值為環(huán)狀部Ll的“中點”。并且，由環(huán)狀部Ll的中點的磁場的強度來決定作用在自由磁性層85與固定磁性層83之間的層間結(jié)合磁場Hinl的大小。如圖7所示，層間結(jié)合磁場Hin偏向正方向(+H)的磁場方向。由此，具備圖5所示的電路結(jié)構(gòu)的磁傳感器4僅在磁場H從正方向(+H)作用的情況下感知，而對負方向(-H)的磁場H不感知。并且，當規(guī)定強度的正方向(+H)的磁場H作用于磁傳感器4時，在場強計38中，根據(jù)從差動放大器35輸入的輸出電壓而生成例如接通信號，并將該信號從外部輸出端子40輸出。另一方面，在負方向(-H)的磁場H作用時輸出斷開信號。需要說明的是，在場強計38中，設(shè)定規(guī)定大小的界限水平(閾值)，能夠在規(guī)定以上的大小的磁場作用時輸出接通信號，由此在微弱的磁場變化下輸出不變動而能夠抑制錯誤信號。圖5所示的磁傳感器4為單極單輸出型的磁開關(guān)。相對于此，還可以準備具備感知負方向(-H)的磁場H的磁檢測元件的橋式電路，而成為設(shè)有兩個外部輸出端子40的雙極雙輸出型的磁開關(guān)。在雙極雙輸出型的磁開關(guān)中，從一方的外部輸出端子40與具備感知正方向(+H)的磁場H的磁檢測元件的橋式電路連接，從而在正方向(+H)的磁場H作用時能夠輸出接通信號，從另一方的外部輸出端子40與具備感知負方向(-H)的磁場H的磁檢測元件的橋式電路連接，從而在負方向(-H)的磁場H作用時能夠輸出接通信號。如圖1所示，將從磁傳感器4的中心SO起的高度方向作為Z方向，將與通過磁傳感器4的中心SO的齒輪狀磁性體2的半徑方向平行的方向作為Y方向，將與Z方向及Y方向這兩方正交的方向作為X方向。X方向為以磁傳感器4的中心SO為切點的相對旋轉(zhuǎn)方向上的切線。需要說明的是，X方向、Y方向、Z方向在以下的所有方式中通用。在圖1所示的第一實施方式中，以固定磁性層83的磁化方向(P方向)朝向與Z 方向平行的方向的方式配置磁傳感器4。例如，固定磁性層83的磁化方向(P方向)朝向下方向。磁傳感器4的磁場檢測方向可以由固定磁性層83的磁化方向(P方向)限制。在該實施方式中，使磁傳感器4的磁場檢測方向為Z方向。另外，如圖4所示，磁傳感器4以其中心SO位于比磁鐵3的中心MO靠齒輪狀磁性體2的凸部6的前端6c側(cè)的位置的方式相對于磁鐵3向Y方向錯開配置。圖8是表示圖4所示的齒輪狀磁性體2的凸部6與磁傳感器4之間的間隔Gl變化時的、齒輪旋轉(zhuǎn)方向與作用在磁傳感器4上的Z方向磁場分量(磁通密度)的關(guān)系的圖表。在圖8的實驗中，磁鐵3與齒輪狀磁性體2之間的間隔G2固定為3. 5mm。使用的齒輪狀磁性體2的凸部的總數(shù)為44個，凸部6的寬度尺寸(除寬幅凸部6d以外)為4. 75mm, 凹部7的寬度尺寸(除寬幅凹部7a、7c以外)為4. 75mm。另外寬幅凸部6d的寬度尺寸為 7. 125_，寬幅凹部7a、7c的寬度尺寸為14. 25_(T2)、23. 75 (Τ3)。另外，齒輪狀磁性體2由 SUS400系的軟磁性體形成，厚度為1mm。使用的磁鐵3為燒結(jié)釤鈷磁鐵，Y方向上的長度為 15mm，Z方向上的寬度為10mm，厚度為2. 5mm。另外，磁鐵3的中心MO與磁傳感器4的中心 SO的Y方向上的間隔G3為6mm。另外，如圖3所示，磁鐵3和磁傳感器4在X-Z面上成為高度方向(Z方向)上對置的位置關(guān)系(磁鐵3的中心MO與磁傳感器4的中心SO在X方向上不錯開)。在圖8(a)的實驗中，間隔Gl為3mm，在圖8(b)的實驗中，間隔Gl為2. 5mm，在圖 3(c)中，間隔 Gl 為 2.0mm。圖8 (a)至圖8 (c)的圖表中還分別用實線示出相對于齒輪旋轉(zhuǎn)角度的齒輪狀磁性體2的凹凸部8的形狀。圖8 (a)至圖8 (c)所示的縱軸表示磁鐵3及磁傳感器4與齒輪狀磁性體2的凸部 6及凹部7對置時的作用在磁傳感器4上的Z方向磁場分量(磁通密度)。如圖8 (a)至圖 8 (c)所示，對于Z方向磁場分量來說，對齒輪狀磁性體2的凸部6檢測時與對齒輪狀磁性體 2的凹部7檢測時作用在磁傳感器4上的Z方向磁場分量的方向翻轉(zhuǎn)。作用在磁傳感器4 上的磁場強度在對凸部6檢測時總的來說變?nèi)醯脑蛟谟谟纱判泽w形成的凸部6的磁場的遮蔽作用。然而，由于由磁性體形成的凸部6帶磁，因此從凸部6泄漏的磁場作用在磁傳感器4上，由此可知，在凸部6的檢測時作用在磁傳感器4上的Z方向磁場強度不會變成零， Z方向磁場分量的方向相對于凹部7的檢測時翻轉(zhuǎn)。如圖8所示，通過減小間隔G1，能夠增強作用在磁傳感器4上的磁場強度。在本實施方式中，作為磁傳感器4，使用圖5所示的根據(jù)磁場的正負方向生成、輸出接通、斷開信號的磁開關(guān)。因此，通過利用磁傳感器4檢測圖8所示的磁場的正負方向的變化，能夠在磁鐵3及磁傳感器4與凸部6對置時從磁傳感器4輸出接通信號(或斷開信號)，在磁鐵3及磁傳感器4與凹部7對置時從磁傳感器4輸出斷開信號(或接通信號)。從而，通過使磁傳感器4的磁場檢測方向為Z方向，從而能夠進行高精度的旋轉(zhuǎn)檢測。另外，如圖1所示，通過將磁鐵3及磁傳感器4配置在齒輪狀磁性體2的凹凸部8 的上方及下方，即使齒輪狀磁性體2例如因偏心而在水平方向上稍微產(chǎn)生晃動，對作用在磁傳感器4上的Z方向磁場分量的影響也小。另外，通過適當?shù)叵拗拼艂鞲衅?及磁鐵3 相對于齒輪狀磁性體2的間隔Gl、G2，由此能夠穩(wěn)定地進行高精度的旋轉(zhuǎn)檢測。另外，如圖9的示意圖所示，考慮有齒輪狀磁性體2的凸部6因磁鐵3而如圖9所示那樣帶磁的情況。因此，從帶磁的齒輪狀磁性體2的凸部6泄漏的磁場的垂直分量(Z方向磁場分量)增強，由此來說，使磁傳感器4的磁場檢測方向為Z方向是合適的。另外，如圖9所示那樣帶磁的凸部6中，越朝向環(huán)狀部5側(cè)即基端側(cè)，被環(huán)狀部5吸收的磁場分量越增加，因此Z方向磁場分量越弱。另一方面，越朝向凸部6的前端6c側(cè)，Z方向磁場分量越增強。由此，通過將磁傳感器4設(shè)置成比磁鐵3偏向凸部6的前端6c側(cè)，由此能夠增強作用在磁傳感器4上的Z方向磁場分量，能夠進行更高精度的旋轉(zhuǎn)檢測。需要說明的是，上述的越朝向凸部6的前端6c作用在磁傳感器4上的磁場分量越強的現(xiàn)象不局限于使磁場檢測方向為Z方向的情況，可以說在磁場檢測方向為后述的X方向及Y方向的情況下也同樣。圖10是第二實施方式旋轉(zhuǎn)檢測裝置的主視圖。圖10所示的旋轉(zhuǎn)檢測裝置也與圖 1所示的旋轉(zhuǎn)檢測裝置1的構(gòu)成部件相同。并且，使用與圖1同樣的齒輪狀磁性體2及磁鐵 3。另外，磁傳感器4也使用圖5所示的磁開關(guān)，但使磁場檢測方向為X方向。即，將構(gòu)成磁傳感器4的磁檢測元件23、27的固定磁性層83的磁化方向(P方向)朝向X方向配置。如圖10所示，在磁傳感器4的中心SO與磁鐵3的中心MO之間沿X方向設(shè)置間隔 G4。間隔G4為0 5mm左右。使用圖10所示的第二實施方式的旋轉(zhuǎn)檢測裝置來進行圖11的實驗。在圖13的實施方 式中，將磁傳感器4與齒輪狀磁性體2的凸部6之間的間隔G1、及磁鐵3與齒輪狀磁性體2的凸部6之間的間隔G2分別固定為3. 5mm。另外，磁鐵3的中心MO與磁傳感器4的中心SO的Y方向上的間隔G3(參照圖4)為6mm。使用的齒輪狀磁性體2的凸部的總數(shù)為 44個，凸部6的寬度尺寸(除寬幅凸部6d以外)為4. 75mm,凹部7的寬度尺寸(除寬幅凹部7a、7c以外)為4. 75mm。另外，寬幅凸部6d的寬度尺寸為7. 125mm,寬幅凹部7a、7c的寬度尺寸為14. 25mm (T2)、23. 75mm (T3)。另外，齒輪狀磁性體2由SUS400系的軟磁性體形成，厚度為1mm。使用的磁鐵3為燒結(jié)釤鈷磁鐵，Y方向上的長度為15mm，Z方向上的寬度為 10mm，厚度為2. 5mm。另外，將磁鐵3的中心MO與磁傳感器4的中心SO的X方向上的間隔 G4設(shè)定為5mmο在圖11的圖表中還用實線示出相對于齒輪旋轉(zhuǎn)角度的齒輪狀磁性體2的凹凸部 8的形狀。圖11所示的縱軸表示磁鐵3與齒輪狀磁性體2的凸部6及凹部7對置時作用在磁傳感器4上的X方向磁場分量(磁通密度)。如圖11所示，對于X方向磁場分量來說，對齒輪狀磁性體2的凸部6檢測時與對凹部7檢測時作用在磁傳感器4上的X方向磁場分量的方向大致翻轉(zhuǎn)。但是，在凸部6的寬度尺寸及凹部7的寬度尺寸窄的部位(窄間距部)， X方向磁場的方向不翻轉(zhuǎn)。由此，在精度良好地進行旋轉(zhuǎn)檢測的基礎(chǔ)上需要將凸部6及凹部7的寬度尺寸擴寬某種程度。具體而言，需要將凸部6及凹部7的寬度尺寸較寬地設(shè)定為IOmm至25mm左右。如圖10所示，通過將磁傳感器4相對于磁鐵3在X方向上錯開配置，由此如圖11 所示，觀察到作用在磁傳感器4上的X方向磁場分量的方向的翻轉(zhuǎn)。因此，通過使用根據(jù)圖 5所示的X方向磁場分量的正負方向來輸出接通、斷開信號的磁傳感器4 (磁開關(guān))，并使磁傳感器4的磁場檢測方向朝向X方向，從而能夠進行旋轉(zhuǎn)檢測。圖12是磁場檢測方向為X方向且間隔G4為零的情況下的比較例的實驗結(jié)果。如圖12所示可知，未必觀察到在凸部6的檢測時與凹部7的檢測時作用在磁傳感器4上的X方向磁場分量的翻轉(zhuǎn)。由此，在磁場檢測方向為X方向的情況下，如圖10所示可知，優(yōu)選在磁傳感器4的中心SO與磁鐵3的中心MO之間設(shè)置X方向上的間隔G4。圖13是表示齒輪旋轉(zhuǎn)角度與作用在磁傳感器上的Y方向磁場分量的關(guān)系的圖表。 在實驗中，間隔Gl為2. 5mm,間隔G2為3. 5mm。另外，間隔G3 (參照圖4)為6mm,間隔G4 (參照圖10)為0mm。其它條件與圖8同樣。
如圖13所示，作用在磁傳感器上的Y方向磁場分量在齒輪狀磁性體2的凸部8的檢測時強度變?nèi)?，在凹?的檢測時強度增強，但未觀察到向正負方向的翻轉(zhuǎn)。因此，不能使用使磁場檢測方向為Z方向或X方向而根據(jù)磁場的方向的翻轉(zhuǎn)生成、輸出接通、斷開信號的上述磁開關(guān)(例如始終輸出接通信號)。由此，通過使用其它磁傳感器(例如使用霍爾元件的磁傳感器等)進行旋轉(zhuǎn)檢測。圖14是比較例的實驗結(jié)果。在圖14中，使磁鐵的磁化為X方向。另外，使磁傳感器的磁場檢測方向為X方向。如圖14所示可知，觀察不到在凸部的檢測時與凹部的檢測時作用在磁傳感器上的X方向磁場分量的翻轉(zhuǎn)或顯著的不同(磁場不規(guī)則變化)，無法進行旋轉(zhuǎn)檢測。由此在本實施方式中，將磁鐵的磁化規(guī)定為Y方向。為了進行旋轉(zhuǎn)檢測，優(yōu)選將圖3所示的間隔Gl、G2 一起適當?shù)販p小，但對比間隔Gl 與間隔G2時，磁傳感器4側(cè)的間隔Gl比磁鐵3側(cè)的間隔G2小的情況能夠有效地增強作用在磁傳感器4上的磁場強度，因此優(yōu)選(參照圖8)。如圖2所示，通過設(shè)置寬幅凸部6d及寬幅凹部7a、7b，由此將上述部位形成為旋轉(zhuǎn)基準部9。即，由于與其它部位的檢測時相比，在寬幅凸部6d及寬幅凹部7a、7b的檢測時接通信號及斷開信號輸出的時間長，因此能夠根據(jù)信號的時間長度與其它部位不同的旋轉(zhuǎn)基準部來確定旋轉(zhuǎn)的原點。例如可以將寬幅凸部6d的中心位置設(shè)定為原點。另外，如圖2所示，由于寬幅凹部7a、7b的寬度尺寸T1、T2不同，因此根據(jù)得到的信號的脈沖波形能夠檢測出旋轉(zhuǎn)方向為順時針方向(CW)還是逆時針方向(CCW)。需要說明的是，旋轉(zhuǎn)基準部9具有一個寬幅凸部6d和與之相鄰的一個寬幅凹部即可，但如圖2所示，通過在寬幅凸部6d的兩側(cè)設(shè)置寬幅凹部7a、7b，能夠容易地規(guī)定旋轉(zhuǎn)的原點。另外，在上述的實施方式中，使齒輪狀磁性體2為旋轉(zhuǎn)側(cè)，使磁鐵3及磁傳感器4 為固定側(cè)，但也可以相反。符號說明Gl G4 間隔MO磁鐵的中心SO磁傳感器的中心1旋轉(zhuǎn)檢測裝置2齒輪狀磁性體3 磁鐵4磁傳感器6 凸部7 凹部8凹凸部9旋轉(zhuǎn)基準部23、27磁檢測元件35差動放大器38場強計40外部輸出端子82反鐵磁性層
83固定磁性層84非磁性層85自由磁性層
權(quán)利要求
1.一種旋轉(zhuǎn)檢測裝置，其特征在于，具有齒輪狀磁性體，其具有上表面、下表面、將所述上表面及所述下表面的外周緣部間相連的外周側(cè)面以及凸部，其中，所述凸部以所述上表面及所述下表面的中心為相對旋轉(zhuǎn)中心， 且在所述外周側(cè)面的相對旋轉(zhuǎn)方向上隔開間隔而向離開所述相對旋轉(zhuǎn)中心的方向突出；磁傳感器，其配置在凹凸部的上方或下方中的一方，且具備電特性相對于磁場變化的磁檢測元件，其中，所述凹凸部通過所述齒輪狀磁性體的所述凸部和位于所述凸部之間的凹部沿相對旋轉(zhuǎn)方向連續(xù)而形成；磁鐵，其在所述凹凸部的上方或下方中的另一方與所述磁傳感器在高度方向上接近配置，并與所述磁傳感器成組而構(gòu)成固定側(cè)或可動側(cè)，所述磁鐵被沿著與所述齒輪狀磁性體的從相對旋轉(zhuǎn)中心向所述外周緣部方向的半徑方向平行的方向磁化，能夠根據(jù)所述磁傳感器的輸出來進行旋轉(zhuǎn)檢測，其中，所述磁傳感器的輸出因在所述齒輪狀磁性體的凸部的檢測時與所述齒輪狀磁性體的凹部的檢測時作用在所述磁傳感器上的磁場變化而變動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)檢測裝置，其中，所述磁傳感器為根據(jù)磁場的正負方向生成接通、斷開信號的磁開關(guān)， 在將從所述磁傳感器的中心起的高度方向作為Z方向、將與通過所述磁傳感器的中心的所述齒輪狀磁性體的半徑方向平行的方向作為Y方向、以及將與所述Z方向和所述Y方向這兩方正交的方向作為X方向時，所述磁傳感器以磁場檢測方向成為所述Z方向的方式配置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)檢測裝置，其中，所述磁傳感器為根據(jù)磁場的正負方向生成接通、斷開信號的磁開關(guān)， 在將從所述磁傳感器的中心起的高度方向作為Z方向、將與通過所述磁傳感器的中心的所述齒輪狀磁性體的半徑方向平行的方向作為Y方向、以及將與所述Z方向和所述Y方向這兩方正交的方向作為χ方向時，所述磁傳感器以磁場檢測方向成為所述X方向的方式配置，在所述磁傳感器的中心與所述磁鐵的中心之間設(shè)有所述X方向上的間隔。
4.根據(jù)權(quán)利要求1 3中任一項所述的旋轉(zhuǎn)檢測裝置，其中，所述磁傳感器以其中心位于比所述磁鐵的中心靠所述齒輪狀磁性體的所述凹凸部的前端側(cè)的位置的方式相對于所述磁鐵錯開配置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1 4中任一項所述的旋轉(zhuǎn)檢測裝置，其中，所述磁傳感器與所述齒輪狀磁性體的凸部之間的高度方向上的間隔(Gl)比所述磁鐵與所述齒輪狀磁性體的凸部之間的高度方向上的間隔爾2)小。
6.根據(jù)權(quán)利要求1 5中任一項所述的旋轉(zhuǎn)檢測裝置，其中，在所述齒輪狀磁性體上設(shè)置的凹凸部設(shè)有所述凸部和相鄰的所述凹部的寬度與其它凸部及凹部的寬度不同的旋轉(zhuǎn)基準部。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于提供一種能夠穩(wěn)定地進行高精度的旋轉(zhuǎn)檢測的旋轉(zhuǎn)檢測裝置。所述旋轉(zhuǎn)檢測裝置具有具備凸部(6)的齒輪狀磁性體(2)，該凸部(6)在外周側(cè)面沿旋轉(zhuǎn)方向隔開間隔而向離開旋轉(zhuǎn)中心的方向突出；位于齒輪狀磁性體(2)的凹凸部(8)的上方的磁鐵(3)；位于凹凸部(8)的下方的磁傳感器(4)。磁鐵(3)被沿著與齒輪狀磁性體(2)的半徑方向平行的方向(X方向)磁化。齒輪狀磁性體(2)旋轉(zhuǎn)時，磁傳感器(4)及磁鐵(3)與凸部(6)及凹部(7)交替對置。此時，能夠根據(jù)所述磁傳感器(4)的輸出來進行旋轉(zhuǎn)檢測，該磁傳感器(4)的輸出因在齒輪狀磁性體(2)的凸部(6)的檢測時與所述齒輪狀磁性體(2)的凹部(7)的檢測時作用在磁傳感器(4)上的磁場變化而變動。
文檔編號G01D5/245GK102317743SQ20108000734
公開日2012年1月11日 申請日期2010年2月5日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月26日
發(fā)明者朝比奈宏行, 竹谷努, 竹谷廣明 申請人:阿爾卑斯電氣株式會社