专利名称：磁铁以及使用所述磁铁的磁检测装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及磁铁的形状，该磁铁与磁传感器非接触地配置，在与磁传感器的相对面上，沿上述磁传感器的相对移动方向被交替地磁化成N极和S极而成。
背景技术：
图6 (a)为现有的磁检测装置用的磁铁的分解立体图；图6 (b)为由图6 (a)的磁铁A以及磁铁B组合而成的磁铁的立体图(比图6( a)稍大地进行图示)；图6(()为具有将图6(b)所示的磁化面(日文磁面)沿圆周方向切断的磁铁和磁传感器的磁检测装置的部分放大纵剖面图。如图6 (a)所示，例如，磁铁A的表面被磁化成N极，磁铁B的表面被磁化成S极。所以，如图6 (b)所示，由磁铁A与磁铁B组成的磁铁I的表面(与磁传感器2的相对面；磁化面)Ia上沿圆周方向交替地排列有N极和S极。如图6(c)所示，磁传感器2以相对于磁铁I的表面Ia在高度方向(Z)上隔开间隙(gapWd的方式被支撑。例如,磁铁I旋转，磁传感器2会与磁铁I的表面Ia非接触地相对移动。磁传感器2测出从磁铁I的表面Ia产生的磁场M0,而通过磁检测装置，能够根据传感器的输出而获知旋转信息。图7为表示图6所示的磁铁的旋转角度和作用于磁传感器2的磁场(磁通密度)之间的关系的模拟结果。另外，横轴的单位是mm。如图7所示，磁场相对于旋转角度描绘大致正弦(SIN)波。如图6(c)所示，当将两块磁铁A、B重叠时，与一块磁铁的构成相比，能够增大作用于磁传感器的磁场M0。此外，磁场的大小根据磁铁I和磁传感器2之间的间隙Gtl大小而变化。在图7中，使图6(c)所示的磁铁I和磁传感器2之间的间隙Gtl变为O. 5mm、0. 8mm、l. Omm来进行实验。由此可知如图7所示，如果间隙Gtl变�。蚰芄辉龃笞饔糜诖糯衅�2的磁场。图8为表示相对于旋转角度的磁场波形和0N/0FF阈值的图形。0N/0FF阈值被设定于磁场曲线的最大磁场和最小磁场之间。如图8所示，因为作用于磁传感器2的磁场相对于旋转角度成为大致正弦(SIN)波，所以0N/0FF阈值(虽未图示，但阈值水平被设定成高值(ON)和低值(OFF))被设定在磁场曲线的倾斜区域，0N/0FF的切换不稳定。例如在使磁铁沿顺时针方向旋转的时候和沿逆时针方向旋转的时候，存在0N/0FF的切换有差异、检测灵敏度下降的问题。如图7、图8所示，如果使间隙Gtl变�。蚰芄辉龃蟠懦∏叩那阈苯嵌�(形成陡坡)，但如果磁场为大致正弦(SIN)波的波形的话，磁场曲线倾斜角度的增大也是有限的。而且，当磁传感器2和磁铁I之间的间隙Gtl存在差异时，0N/0FF阈值处的磁场的倾斜产生变化，因此，如图8所示，0N/0FF点a、b发生变化，存在由于间隙Gtl的差异而产生输出误差的问题。专利文献I中公开的磁铁，与图6所示的磁铁I 一样，由多个磁铁组合而成，其侧面被交替地磁化成N极和S极。通过专利文献I的构成无法解决上述以往的课题。
此外，在专利文献2以及专利文献3中，公开了表面上形成多个凹凸部的磁铁。专利文献2中所记载的磁铁的各凸部被交替地磁化成N极和S极。专利文献2是意在提高磁化精度的发明，而并不是用于解决上述以往课题的发明。此外，专利文献3中所记载的磁铁的各凸部和凸部之间的各凹部分别被磁化成N极、S极。专利文献3中有如下记载因为N极和S极之间存在高度差，所以能得到陡斜的磁场(参照专利文献3的
栏)。但是，在专利文献3所记载的发明中，没有提及关于用来抑制相对于磁传感器和磁铁间的间隙变化的0N/0FF点的差异的磁铁构造。现有技术文献专利文献 专利文献I :日本特开平8-233507号公报专利文献2 :日本特开2010-40914号公报专利文献3 :日本特开2004-317453号公报
发明内容
发明所要解决的课题所以，本发明是来解决上述以往课题的发明，特别是，其目的在于提供能够提高检测灵敏度并能够相对于磁传感器和磁铁间的间隙的差异而减小输出误差的磁检测装置用的磁铁，以及使用所述磁铁的磁检测装置。用于解决课题的手段本发明的特征在于，在与磁传感器在高度方向上隔有间隙地配置的磁检测装置用的磁铁中，在与上述磁传感器的相对面上，沿与上述磁传感器之间的相对移动方向间隔地形成有多个凸部，各凸部分别在上述相对面上被二分为沿着上述相对移动方向被交替磁化而得到的N极和S极。此外，本发明的磁检测装置的特征在于，具有上述磁铁和在高度方向上隔有间隙地配置于上述磁铁的上述相对面的磁传感器，上述磁传感器以相对于上述磁铁沿着将上述磁铁的各凸部二分为被交替磁化而得到的上述N极和上述S极的排列方向能够相对移动的方式被支撑。在本发明中，将各凸部二分为沿上述相对移动方向被交替磁化的N极和S极。由此，利用磁铁的形状效果能够使作用于磁传感器的磁场陡斜地变化、提高检测灵敏度，并能够减小与磁铁和磁传感器之间的间隙变化相对应的输出误差。发明效果通过本发明，能够使作用于磁传感器的磁场陡斜地变化、提高检测灵敏度，并能够减小相对于磁铁和磁传感器之间的间隙变化的输出误差。
图I为本实施方式的磁检测装置的立体图。图2为图I所示的磁检测装置的分解立体图。图3为本实施方式的磁铁的立体图。
图4为表示图3所示的磁铁和构成磁传感器的磁检测元件的侧视图。图5 (a)为表示构成本实施例的磁检测装置的磁铁的旋转角度和作用于磁检测元件的磁场(磁通密度)的关系的曲线图；图5(13)为表示磁铁的旋转角度和传感器输出的关系的曲线图。 图6 (a)为以往的磁检测装置用的磁铁的分解立体图；图6 (b)为图6 (a)的磁铁A以及磁铁B组合而成的磁铁的立体图(比图6(a)稍大地进行图示)；图6(()为具备将图6(b)所示的磁化面沿圆周方向切断的磁铁和磁传感器的磁检测装置的部分放大纵剖面图。图7为表示磁铁的旋转角度和作用于磁传感器的磁场(磁通密度)的关系的曲线图。
图8为表不磁铁的旋转角度和作用于磁传感器的磁场以及0N/0FF阈值的关系的示意图。图中10磁检测装置13 磁铁14磁传感器16磁检测元件17 凸部18薄壁部
具体实施例方式图I为本实施方式的磁检测装置的立体图；图2为图I所示的磁检测装置的分解立体图；图3为本实施方式的磁铁的立体图；图4为表示图3所示的磁铁和构成磁传感器的磁检测元件的侧视图。图I、图2所示的磁检测装置10被构成为具有罩体11、轴12、磁铁13、磁传感器14以及壳体15等。其中，作为磁检测装置10来说，磁铁13和磁传感器14为必要零件，而对于其他构成并不做特别限定。即，本实施方式的磁检测装置10并不限于车载用、电子设备用等使用用途，而是根据各使用用途来决定构成零件。如图3所示，磁铁13被形成为环状，具有在高度方向上相对的第I面13a和第2面13b，以及连接第I面13a和第2面13b之间的外侧面13c以及内侧面13d。如图4所示，构成磁传感器14的磁检测元件16与磁铁13在高度方向(Z)上具有间隙G1地对置。在此所说的间隙G1是指如图4所示的磁检测元件16与构成磁铁13的凸部17的顶面17a之间的间隔。如图3、图4所示，在第I面13a沿圆周方向(规定的方向、排列方向)间隔地形成有多个凸部17。如图3所示，各凸部17从磁铁13的外侧面13c形成至内侧面13d。在如图I所示的实施方式中，凸部17并不是形成于磁铁13的整个一周，而是仅形成于一部分上，还可以根据使用用途的不同决定将凸部17形成至磁铁13的哪个区域。如图4所示，凸部17具有高度尺寸H1。高度尺寸Hl为I. O I. 5mm的程度。如图4所示，在凸部17的圆周方向上相对的壁面17b、17c被形成为在高度方向(Z)上平行的垂直面，但也可以稍有倾斜。但是，优选设为垂直面。
如图3、图4所示，各凸部17、17之间构成比上述凸部17薄的薄壁部18。S卩，凸部17与薄壁部18沿圆周方向被交替地形成。如图4所示，凸部17的沿圆周方向上的宽度尺寸Tl在各凸部17是大致一定的。宽度尺寸Tl为I. 5mm左右。此外，薄壁部18的沿圆周方向上的宽度尺寸T2在各薄壁部18是大致一定的。宽度尺寸T2为3 4_左右。此外，薄壁部18的厚度尺寸H2为I. O I. 5mm左右。此外，可以将磁铁13的内径设定为15mm左右，将磁铁13的外径设定为30mm左右。如图3、图4所示，交替地形成了凸部17和薄壁部18的圆周区域的第I面13a为与磁检测元件16相对的相对面。磁铁13或者磁传感器14的至少一方被可旋转地支撑。在图I、图2所示的实施方式中，磁铁13被可旋转地支撑，磁传感器14被固定。当磁铁13旋转时，磁传感器14 一边与磁铁13保持非接触状态，一边沿磁铁13的圆周方向相对移动。如图3、图4所示的磁铁13为轴向磁化磁铁>着磁磁石)，交替地形成了凸部17和薄壁部18的圆周区域沿磁传感器14的相对移动方向被交替地磁化成N极和S极。各磁极宽度T3为大致一定。 构成磁传感器14的磁检测元件16通过相对移动而受到从磁铁13的N极到S极所产生的磁场作用，从而电学特性发生变化。基于上述磁检测元件16的电学特性的变化，能够知道其旋转状态(旋转角度或旋转方向)。如图2所示，在磁传感器14中设有多个磁检测元件16。其中一个磁检测元件16与图3、图4所示的磁铁13的凸部17和薄壁部18的圆周区域非接触地相对。剩下的磁检测元件16与凸部17和薄壁部18的圆周区域以外的磁化区域(未作图示)非接触地相对。而且，基于各磁检测元件16的检测信号(0N/0FF信号)，能够检测旋转状态。另外，磁检测元件16为霍尔元件、磁阻效应元件(GMR元件)等，但并不特别限定于此。如图3、图4所示，在本实施方式中，各凸部17分别被二分为在相对移动方向(圆周方向)上被交替磁化的N极和S极。此外，如图3、图4所示，各薄壁部18分别被二分为与一侧的凸部17的N极连续的N极和与另一侧的凸部17的S极连续的S极。各凸部17以及薄壁部18各自在圆周方向的几乎中央位置被二分为N极和S极。图5(a)为表不磁铁13的旋转角度与作用于磁检测兀件16的磁场(磁通密度)的关系的模拟结果。实验是通过使磁检测元件16与磁铁13之间的间隙G1变化为O. 8_、
I.OmmU. 2mm来进行的。另外，将磁铁13的内径设为12. 5mm，将外径设为30mm，将凸部17的高度尺寸Hl设为I. 5mm，将凸部17的宽度尺寸Tl设为I. 5mm，将薄壁部18的宽度尺寸T2设为3. 5mm。图5 (a)所示的0N/0FF阈值(阈值水平)通过磁传感器14被设定。阈值水平具有高值(ON)和低值(OFF)。图5(b)表示磁铁13的旋转角度与传感器输出的关系。受到磁场的作用，磁检测元件16的传感器输出成为如图5(b)的矩形波，当受到超过高阈值水平的磁场作用时，输出ON信号，当受到低于低阈值水平的磁场作用时，输出OFF信号。如图5(a)所示可知在本实施方式中，与图7的以往例相比，磁场陡斜地变化，并成为与以往的正弦(SIN)波不同的波形。此外，可知当间隙G1变化时，磁场的大小虽然发生变化，但无论间隙G1多大,从最小磁场(最大磁场)到最大磁场(最小磁场)的磁场曲线的倾斜几乎是相同的。图5(a)所示的磁场的波形起因于磁铁13的形状效果。S卩，通过将在高度方向(Z)上形成长形的凸部17 二分为N极和S极，在N极和S极间形成的磁场易于产生为与高度方向(Z)大致平行。此外，与凸部17同样，薄壁部18也二分为N极和S极地进行磁化，由此，如图5(a)所示，能够使磁场下降的底部大致平坦，从而能够获得如图5(a)示的波形。如图5 (a)所示，即使间隙G1变大至I. 2mm的程度且磁场的大小变小,也能够确�？稍诖懦∏吣谑实钡厣瓒�0N/0FF阈值的程度的磁�。词共幌裢�6的以往情况那样将多块磁铁组合起来以使磁场变大，也不会出现不能进行检测的情况。在实验中，将间隙匕设定为O. 8_ I. 2mm,而即使间隙G1再稍变大一点，也能够进行磁场检测。此外，即使间隙G1变化，磁场曲线的倾斜也几乎相同，因此，如图5(b)所示，传感器输出相对于各间隙，1几乎相同。图5(b)所示的宽度T4是基于间隙G1的不同的开/关点的差异，而在本实施方式中能够使该宽度T4与以往相比足够小。如上所述，在本实施方式中，通过磁铁13的形状效果，能够使磁场陡斜地变化、提高检测灵敏度，并能够减小与间隙G1变化相对应的输出误差。因此，在本实施方式中，即使磁铁13与磁传感器14的装配误差变得比较大，也能够减小输出误差。
此外，本实施方式也可以适用于磁传感器相对于磁铁进行相对直线移动的形态。
权利要求
1.一种磁检测装置用的磁铁，与磁传感器在高度方向上隔有间隙地配置，其特征在于， 在第I面上沿规定的方向间隔地形成有多个凸部， 上述多个凸部中的每个凸部在上述第I面上二分为沿上述规定的方向被交替地磁化而得到的N极和S极。
2.根据权利要求I所述的磁检测装置用的磁铁，其特征在于， 在上述多个凸部之间形成有薄壁部，上述薄壁部中的每个薄壁部在上述第I面上二分为沿上述规定的方向被交替地磁化而得到的N极和S极。
3.根据权利要求I所述的磁检测装置用的磁铁，其特征在于， 上述规定的方向为圆周方向或直线方向。
4.根据权利要求2所述的磁检测装置用的磁铁，其特征在于， 上述规定的方向为圆周方向或直线方向。
5.一种磁检测装置，其特征在于，具有 权利要求I至4所述的磁铁；和 磁传感器，在高度方向上隔有间隙地配置在上述磁铁的第I面， 上述磁传感器以相对于上述磁铁沿上述多个凸部的排列方向能够相对移动的方式被支撑。
全文摘要
本发明的目的特别是在于提供能够提高检测灵敏度并能够相对于磁传感器和磁铁间的间隙差异减小输出误差的磁检测装置用的磁铁，以及使用所述磁铁的磁检测装置。本实施方式的特征在于，在与磁传感器在高度方向上隔有间隙地配置的磁检测装置用的磁铁(13)中，在与构成上述磁传感器的磁检测元件(16)的相对面即第1面(13a)上，沿与上述磁传感器的相对移动方向间隔地形成有多个凸部(17)，各凸部(17)分别在上述相对面上被二分为沿上述相对移动方向被交替磁化而得到的N极和S极。
文档编号G01D5/12GK102810380SQ20121013223
公开日2012年12月5日 申请日期2012年4月28日 优先权日2011年6月2日
发明者佐藤弘实, 中村德男, 奥村博文 申请人:阿尔卑斯电气株式会社
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
