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专利名称：磁检测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及非接触地配置有磁传感器和磁铁的磁检测装置，特别涉及磁传感器与磁铁之间的定位精度。
背景技术：
在下述专利文献I中公开了涉及旋转检测装置的发明。在此发明中，在具有旋转轴部的齿轮主体部上固定支承有环状磁铁，在与环状磁铁非接触的位置设置有霍尔元件。齿轮主体部被能够旋转地支承，并且随着齿轮主体部的旋转，来自作用于霍尔元件的环状磁铁的磁通量密度发生变化，由此能够检测旋转状态。但是，为了提高检测精度，磁铁与磁传感器之间的定位精度变得重要。在图9A中，和专利文献I 一样地，设置在旋转体I上的轴部2以圆筒形突出形成。轴部2由凹状的轴承部10旋转自如地支承。在轴部2与轴承部10之间设置有间隙α。另夕卜，如图9Α所示，在旋转体I的下表面与间隔层4之间设置有磁铁5，在间隔层4下设置磁传感器6。通过间隔层4保持磁铁5与磁传感器6之间非接触。在图9Α中，是轴部2的中心轴01 (实线)正好位于轴承部10的中央的状态，但是，如图9Α所示，若轴部2的中心轴01 (虚线)发生中心偏移从而轴部2向横向(X)偏移，则存在磁铁5与磁传感器6之间的位置精度恶化、检测精度下降的问题。另外，图9Β是和专利文献2 —样地、使设置在旋转体7上的轴部8以半球状突出的以往例。轴部8由凹成半球状的轴承部11旋转自如地支承。如图9Β所示，磁铁5固定支承于旋转体7。另外，磁传感器6与磁铁5通过间隙非接触地固定支承于基板侧。根据图9Β的以往例，与图9Α的形态不同，不易发生伴随着轴部中心偏移的横向偏移(X方向的偏移)。在图9Β中，是轴部8的中心轴01 (实线)正好与垂直方向(Z)—致的状态，但是如果轴部8的中心轴01 (虚线)发生中心偏移，则存在以下问题:轴部8 一边在轴承部11的凹曲面上滑动一边向高度方向倾斜(用箭头β表示倾斜)，磁铁5与磁传感器6之间的间隔GO变动、检测精度下降。如图10所不,如果磁铁5与磁传感器6之间的间隔GO变动,则作用于磁传感器6的磁场的波形13、14发生变化。图10是表示磁场相对于旋转角度的波形和0N/0FF阈值的效果图。0N/0FF阈值设定在磁场曲线的最大磁场与最小磁场之间。如图10所示，磁场的波形13、14相对于旋转角度为大致SIN波，存在以下问题:间隔GO的变化越大，波形13、14之间的变动也变得越大，0N/0FF点a、b的变化变大，输出误差(角度误差)变大现有技术文献(专利文献)专利文献1:日本特开2010-71852号公报专利文献2:日本特开2009-180409号公报
实用新型内容因此，本实用新型是为了解决上述现有的课题而做出的，特别是以提供一种即使发生中心偏移也能够使输出误差(角度误差)比现有技术小的磁检测装置为目的。本实用新型为磁检测装置，其特征在于，包括:具有轴部的旋转体；支承体，与上述旋转体在高度方向相对，并在与上述轴部相对的位置具有轴承部来旋转自如地支承上述旋转体；以及在上述旋转体与上述支承体之间非接触配置的磁铁以及磁传感器，上述磁铁与上述磁传感器中的一方固定支承于上述旋转体，另一方固定支承于上述支承体侧，上述轴承部具有第一侧面和底面，并且从上述第一侧面到上述底面呈凹状，上述轴部具有与上述底面相对的前端面和与上述第一侧面相对的第二侧面，并且从上述前端面到上述第二侧面呈突起状；上述轴承部的底面的直径Dl形成得比上述轴部的前端面的直径D2大；上述轴承部的第一侧面以及上述轴部的第二侧面都从相对于上述底面以及上述前端面的垂直方向倾斜形成，与上述第一侧面的相对于与上述底面平行的面方向的倾斜角度Θ1 (锐角)比与上述第二侧面的相对于与上述前端面平行的面方向的倾斜角度Θ2 (锐角)小。在本实用新型中，上述轴部形成为截头圆锥状是较为理想的。在本实用新型中，较为理想的是，上述磁传感器由霍尔元件或者磁电阻效应元件即GMR元件构成。在本实用新型中，较为理想的是，上述磁传感器由霍尔元件或者磁阻效果元件即GMR元件构成。在本实用新型中，较为理想的是，与上述磁传感器相对的上述磁铁的表面，沿着圆周方向交替排列N极和S极。在本实用新型中，较为理想的是，上述磁铁由两个磁铁组合形成，上述两个磁铁中的一个磁铁的、与上述磁传感器相对的表面磁化成N极，上述两个磁铁中的另一个磁铁的、与上述磁传感器相对的表面磁化成S极。通过本实用新型，在发生轴部的中心偏移时，轴部首先发生横向偏移，然后，轴部基于轴部与轴承部之间的侧面间的角度差而倾斜。这样，能够随着中心偏移使轴部分散为横向偏移模式和倾斜模式，由此与以往相比能够减小输出误差(角度误差)，能够提高检测精度。实用新型的效果通过本实用新型，能够随着中心偏移使轴部分散为横向偏移模式和倾斜模式，由此与以往相比能够减小输出误差(角度误差)，能够提高检测精度。

图1是本实施方式的磁检测装置的立体图。图2是图1所示的磁检测装置的分解立体图。图3是将图1所示的本实施方式的磁检测装置沿着A-A线剖开后的纵剖视图。图4是将图3所示的轴部和轴承部的附近放大后的局部放大纵剖视图。另外省略了表示剖面的斜线。图5A及图5B是用于说明发生轴部的中心偏移时发生的横向偏移模式(图5A)和倾斜模式(图5B)的局部放大纵剖视图。另外省略了表示剖面的斜线。图6A是表示使用在本实施方式磁检测装置的磁铁的一例的分解立体图，图6B是组合图6A的磁铁A以及磁铁B的磁铁后的立体图(比图6A稍大地图示)，图6C是具有沿着圆周方向剖开图6B所示的磁化面(着磁面)后的磁铁和磁传感器的磁检测装置的局部放大纵剖视图。另外在图6C中，省略了表示剖面的斜线。图7是表示本实施例、以往例I以及以往例2的各磁检测装置中的中心偏移量和输出误差的关系的图表。图8是表示磁铁的旋转角度和作用于磁传感器的磁场(磁通量密度)的关系的图表。图9A及图9B是表示以往的磁检测装置的结构的局部放大剖视图，图9A是图7所示的以往例I的磁检测装置、图9B是图7所示的以往例2的磁检测装置。图10是表不磁铁的旋转角度和作用于磁传感器的磁场以及0N/0FF阈值的关系的效果图。符号说明20磁检测装置21 盖22旋转轴(旋转体)22a插入孔23 磁铁24磁传感器25壳体(支承体)26磁检测元件30 轴部30a 第二侧面30b前端面31轴承部31a 第一侧面31b 底面
具体实施方式
图1是本实施方式的磁检测装置的立体图，图2是图1所示的磁检测装置的分解立体图，图3是将图1所示的本实施方式磁检测装置沿着A-A线剖开后的纵剖视图，图4是将图3所示的轴部和轴承部的附近放大后的局部放大纵剖视图。图1、图2所示的磁检测装置20具有盖21、旋转轴(旋转体)22、磁铁23、磁传感器24以及壳体(支承体)25等。在图中，未图示O形环等。本实施方式的磁检测装置20不限定车载用、电子机器用等使用用途。如图3所示，在旋转轴22上在上表面侧(Z2侧)设置有用于插入设备主体的驱动轴(未图示)的插入孔22a，在旋转轴22的下表面侧(Zl侧)设置有向下方突出的轴部30。轴部30以及插入孔22a位于旋转轴22的中央，轴部30的中心轴与插入孔22a的中心轴一致。另外，在本实施例中，表示了在旋转轴22上形成有插入孔22a的结构，但也可以是在旋转轴22上形成凸部并且轴部30的中心轴与凸部的中心轴一致的结构。如图3所示，在位于轴部30周围的旋转轴22的下表面22b上固定支承有环状的磁铁23。图6A是磁铁23的分解立体图，图6B是组合图6A的磁铁A以及磁铁B后的磁铁的立体图(比图6A稍大地图示)，图6C是沿着圆周方向剖开图6B所示的磁化面后的磁铁和磁传感器的局部放大纵剖视图。如图6A所示，例如，磁铁A的表面磁化成N极，磁铁B的表面磁化成S极。因此，如图6B所不,组合磁铁A和磁铁B后的磁铁23的表面(与磁传感器2的相对面；磁化面)23a沿着圆周方向交替排列N极和S极。将图6B的磁铁23翻转后是图6C所示的磁铁23。另外，图6A飞所示的磁铁的结构是一个例子，也可以使用图6A飞以外的磁铁。如图3所示，旋转轴22夹在盖21与壳体25之间。这时如图1所示，是旋转轴22的插入孔22a露在外部的状态，设备主体侧的驱动部插入上述插入孔22a内。壳体25是旋转自如地支承作为旋转体的旋转轴22的支承体。在壳体25上在与旋转轴22的轴部30相对的位置设置有凹状的轴承部31，轴部30的前端部分进入轴承部31内。如图3所示，在轴承部31周围并且是壳体25的内表面，固定支承有磁传感器24。较为理想的是，设置轴承部31的支承体部分和固定支承磁传感器24的支承体部分如图3所示那样为一体，但也可以是分开的。磁传感器24具有印刷电路板32和固定支承在印刷电路板32上的多个磁检测元件26。如图3、图6KX所示，构成磁传感器24的磁检测元件26和磁铁23在高度方向(Z)空出间隔(间隔Gl)从而非接触地相对。如果磁铁23由于旋转轴22的旋转而旋转，则构成磁传感器24的磁检测元件26受到从磁铁23的N极到S极产生的磁场变化从而电特性发生变化。而且，基于磁检测元件26的检测信号(0N/0FF信号)，可以知道旋转状态(旋转角度和旋转方向)。另外，磁检测元件26并不特别限定于霍尔元件、磁电阻效应元件(GMR元件)等。另外，也可以在旋转轴22侧固定支承磁传感器24，并在壳体25侧固定支承磁铁23，但是在不旋转的壳体25侧固定磁传感器24可以使配线绕线简易化，是优选的。如图4所示，轴承部31具有第一侧面31a和底面31b，从第一侧面31a到底面31b呈凹状。另外，轴部30具有与轴承部31的底面31b相对的前端面30b和与第一侧面31a相对的第二侧面30a，从前端面30b到第二侧面30a呈突起状。本实施方式中的轴部30向下方(Zl)突出成截头圆锥状。另外，轴承部31也向下方(Zl)凹成截头圆锥状。因此，如图4所示，轴承部31的底面31b以及轴部30的前端面30b都是平面，底面31b的直径是Dl，前端面30b的直径是D2。如图4所示，轴承部31的第一侧面31a以及轴部30的第二侧面30a都从高度方向(Z1-Z2)向平面方向倾斜。第一侧面31a相对于与轴承部31的底面31b平行的面方向具有倾斜角度Θ1 (锐角)而倾斜。另外，第二侧面30a相对于与轴部30的前端面30b平行的面方向具有倾斜角度Θ2 (锐角)而倾斜。在图4中，第一侧面31a以及第二侧面30a呈直线状，但也可以是曲面。[0066]如图4所示，轴承部31的底面31b的直径Dl >轴部30的前端面30b的直径D2，轴承部31的第一侧面31a的倾斜角度Θ I <轴部30的第二侧面a的倾斜角度Θ 2。举一个例子，轴承部31的底面31b的直径Dl是2 IOmm左右，轴部30的前端面30b的直径D2是1.8 9.8mm左右，轴承部31的第一侧面31a的倾斜角度Θ I是60° 80°左右，轴部30的第二侧面a的倾斜角度Θ2是62° 82°左右。在图4中，是轴部30的中心轴O2与轴承部31的中心垂线O3 —致的状态。在此，“轴部30的中心轴02”是指与面向水平面方向的前端面30b的中心垂直相交的垂线。另外“轴承部31的中心垂线03”是指与面向水平面方向的底面31b的中心垂直相交的垂线。如果在设备主体侧的驱动轴插入旋转轴22的插入孔22a时，上述驱动轴的中心轴(未图不)相对于轴部30的中心轴O2偏移而插入，则该偏移量成为中心偏移量。在本实施方式中，当发生中心偏移时，如图4的说明，由于轴承部31的底面31b的直径Dl >轴部30的前端面30b的直径D2的关系，如图5A所示，引起轴部30例如向Xl方向横向偏移。如果轴部30的前端面30b与第二侧面30a之间的缘部30c达到轴承部31的底面31b与第一侧面31a之间的缘部31c，S卩，如果轴部3向横向移动(Dl — D2)/2，则轴部30不会再横向偏移。接下来，如图4的说明，由于轴承部31的第一侧面31a的倾斜角度Θ I <轴部30的第二侧面30a的倾斜角度Θ 2的关系，如图5B所示，轴部30倾斜。如果轴部30的第二侧面30a接触轴承部31的第一侧面31a，即，如果轴部30倾斜Θ 2- Θ 1，则轴部30不会更加倾斜。图7是表示本实施方式的磁检测装置、图9A所示的以往例I的磁检测装置以及图9B所示的以往例2的磁检测装置中的中心偏移量与输出误差(角度误差)之间的关系的图表。假定实施例中的轴承部31的底面31b的直径Dl是2mm、轴部30的前端面30b的直径D2是1.8mm、轴承部31的第一侧面31a的倾斜角度Θ I是73°、轴部30的第二侧面30a的倾斜角度Θ 2是75°。另外，如图7所示，即使中心偏移量是Omm时，在实施例、以往例I以及以往例2中也会产生输出误差(角度误差)，但这是在装配时刻产生的位置偏移，实施例、以往例I以及以往例2在中心偏移量是Omm时都具有相同的输出误差。在下述的表I中，表不出中心偏移量和输出误差。[表I] (Deg)
权利要求1.一种磁检测装置，具有: 具有轴部的旋转体； 支承体，与上述旋转体在高度方向相对，在与上述轴部相对的位置具有轴承部从而旋转自如地支承上述旋转体；以及 在上述旋转体与上述支承体之间非接触地配置的磁铁以及磁传感器， 上述磁铁与上述磁传感器中的一方固定支承于上述旋转体，另一方固定支承于上述支承体侧， 所述磁检测装置的特征在于， 上述轴承部具有第一侧面和底面，并且从上述第一侧面到上述底面呈凹状，上述轴部具有与上述底面相对的前端面和与上述第一侧面相对的第二侧面，并且从上述前端面到上述第二侧面呈突起状， 上述轴承部的底面的直径Dl形成得比上述轴部的前端面的直径D2大， 上述轴承部的第一侧面以及上述轴部的第二侧面都从相对于上述底面以及上述前端面的垂直方向倾斜而形成，上述第一侧面的相对于与上述底面平行的面方向的倾斜角度Θ I比上述第二侧面的相对于与上述前端面平行的面方向的倾斜角度Θ 2�。鲜靓� 1、Θ 2均为锐角。
2.如权利要求1所述的磁检测装置，其特征在于， 上述轴部形成为截头圆锥状。
3.如权利要求1所述的磁检测装置，其特征在于， 上述磁传感器由霍尔元件或者磁电阻效应元件即GMR元件构成。
4.如权利要求2所述的磁检测装置，其特征在于， 上述磁传感器由霍尔元件或者磁阻效果元件即GMR元件构成。
5.如权利要求1 4中任一项所述的磁检测装置，其特征在于， 与上述磁传感器相对的上述磁铁的表面，沿着圆周方向交替排列N极和S极。
6.如权利要求5所述的磁检测装置，其特征在于， 上述磁铁由两个磁铁组合形成，上述两个磁铁中的一个磁铁的、与上述磁传感器相对的表面磁化成N极,上述两个磁铁中的另一个磁铁的、与上述磁传感器相对的表面磁化成S极。
专利摘要本实用新型提供即使发生中心偏移也能够使输出误差(角度误差)比现有技术小的磁检测装置。该磁检测装置具有具有轴部)的旋转体；具有轴承部从而旋转自如地支承旋转体的支承体；以及在旋转体与支承体之间非接触地配置的磁铁以及磁传感器。轴承部的底面的直径形成得比轴部的前端面的直径大。轴承部的第一侧面以及轴部的第二侧面都从相对于底面以及前端面的垂直方向倾斜形成，与第一侧面的相对于与底面平行的面方向的倾斜角度(锐角)比与第二侧面的相对于与前端面平行的面方向的倾斜角度(锐角)小。由此，如果发生中心偏移，则在轴部在横向偏移之后倾斜。
文档编号G01D5/12GK202974304SQ201220358998
公开日2013年6月5日 申请日期2012年7月23日 优先权日2011年8月23日
发明者佐藤弘实, 阿部英树, 林田继久 申请人:阿尔卑斯电气株式会社