專利名稱：非接觸型位置傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及根據(jù)磁性變化檢測被測物的旋轉(zhuǎn)角度或位置的非接觸型位置傳感器。
背景技術(shù)：
作為傳統(tǒng)的這種非接觸型位置傳感器，已知的有特開平2-240585號公報所公開的一種傳感器。
以下參照附圖，對傳統(tǒng)的非接觸型位置傳感器進(jìn)行說明。
圖34為傳統(tǒng)的非接觸型位置傳感器的分解立體圖，圖35為該非接觸型位置傳感器的側(cè)面剖視圖。
傳統(tǒng)的非接觸型位置傳感器具有固定著磁鐵1的第1磁性體2，以及一端部3a設(shè)于與第1磁性體2的一端部2a相對位置的第2磁性體3。磁檢測元件4設(shè)于磁性體3的側(cè)面，并設(shè)于與所述磁鐵1相對的位置。樹脂制的殼體5內(nèi)側(cè)裝有磁鐵1、磁性體2、磁性體3及磁檢測元件4，并設(shè)有連接部6。連接端子7的一端與從所述磁檢測元件4引出的引腳端子8電氣連接。樹脂制的蓋子9將所述殼體5的開口部封閉。
下面對如上所述構(gòu)成的傳統(tǒng)的非接觸型位置傳感器說明其動作。
上述傳統(tǒng)的非接觸型位置傳感器如圖35所示，在磁性體2的一端部2a與磁性體3的一端部3a相對的間隙部分及磁鐵1與磁檢測元件4相對的間隙部分，插入有磁力線快門10b。磁力線快門10b安裝在被測物的旋轉(zhuǎn)軸(未圖示)上，且與被測構(gòu)件10a成一體旋轉(zhuǎn)。由于該磁力線快門10b沿徑向的移動，到達(dá)磁檢測元件4的磁鐵1的磁通密度發(fā)生變化。利用磁檢測元件4測出該磁通密度的變化作為輸出信號，再將該輸出信號經(jīng)引腳端子8及連接端子7輸出到計算機(jī)等，來測出被測構(gòu)件10a的旋轉(zhuǎn)角度。
在上述的傳統(tǒng)構(gòu)成中，磁力線快門10b插入在磁性體2的一端部2a與磁性體3的一端部3a之間的間隙部分，以及磁鐵1與磁檢測元件4之間的間隙部分。因此，當(dāng)旋轉(zhuǎn)軸10a有偏心時，安裝在旋轉(zhuǎn)軸頂端部分的磁力線快門10b對間隙部分的插入程度會發(fā)生大的變動。這樣就存在這樣的問題如果插入程度發(fā)生大的變動，利用磁力線快門10b使其到達(dá)磁檢測元件4的磁通通、斷的非接觸型位置傳感器就不能正確檢測旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)角度。
此外，因?yàn)閭鹘y(tǒng)的非接觸型位置傳感器是在旋轉(zhuǎn)軸的頂端部側(cè)沿垂直方向安裝磁力線快門10b的，故構(gòu)成復(fù)雜。此外，為了將非接觸型位置傳感器相對被測物高精度安裝，必須使兩者靠近組裝。但由于磁通快門的存在，存在不能方便地將非接觸型位置傳感器安裝在被測物附近的問題。
還有，在上述傳統(tǒng)構(gòu)成中，因?yàn)榇帕€快門10b插入在磁鐵1與磁檢測元件4之間而旋轉(zhuǎn)的，所以存在輸出特性產(chǎn)生磁滯的問題。即，磁力線快門10b由于磁鐵1的磁力線而產(chǎn)生電磁感應(yīng)，結(jié)果是，如圖36(a)所示，當(dāng)磁力線快門10b向正方向旋轉(zhuǎn)時，磁力線快門10b帶有N極磁性。相反，當(dāng)磁力線快門10b向反方向旋轉(zhuǎn)時，則如圖36(b)所示，磁力線快門10b帶有S極磁性。因此，因磁力線快門10b的旋轉(zhuǎn)方向不同，施加于磁檢測元件4的磁力線發(fā)生變化。所以，被測構(gòu)件10a在向正方向旋轉(zhuǎn)時與向反方向旋轉(zhuǎn)時的輸出發(fā)生變化，輸出特性產(chǎn)生磁滯。
本發(fā)明的目的在于，解決上述傳統(tǒng)技術(shù)存在的問題，提供這樣一種非接觸型位置傳感器，即使被測物的旋轉(zhuǎn)軸有偏心時，該非接觸型位置傳感器也能將被測物旋轉(zhuǎn)軸的移動量抑制得很小能正確進(jìn)行其旋轉(zhuǎn)角度的檢測，并且在將非接觸型位置傳感器安裝在被測物的旋轉(zhuǎn)軸上時，能方便地使兩者接近進(jìn)行組裝。
另外，本發(fā)明的目的在于，提供一種不會因被測物正方向及反方向旋轉(zhuǎn)使輸出信號產(chǎn)生磁滯的、特性改善的非接觸型位置傳感器。
還有，本發(fā)明的目的在于，提供一種輸出的直線性優(yōu)異的非接觸型位置傳感器。
發(fā)明的公開本發(fā)明的非接觸型位置傳感器包括由至少一個磁鐵及磁性連續(xù)的磁性體構(gòu)成的磁路，配置在磁路中的至少一個磁檢測元件，以及配置在磁路中的被測物。本發(fā)明的非接觸型位置傳感器對因配置在磁路中的被測物旋轉(zhuǎn)或移動引起的磁檢測元件的輸出變化進(jìn)行檢測，來檢測被測物的位置。
另外，本發(fā)明的另一實(shí)施形態(tài)的非接觸型位置傳感器由磁性閉路的磁性體及配置在閉路磁性體內(nèi)側(cè)的兩個磁鐵構(gòu)成。磁檢測元件配置在閉路磁性體的內(nèi)側(cè)，被測物配置在所述兩個磁鐵之間。
本發(fā)明又一個實(shí)施形態(tài)的非接觸型位置傳感器，所述磁路由第1U字形磁性體、第2U字形磁性體及兩個磁鐵所構(gòu)成。兩個磁鐵配置在上下配置的兩個U字形磁性體之間，磁檢測元件配置在兩個U字形磁性體的大致中央部分之間。被測物配置在兩個U字形磁性體的U字內(nèi)部或者延長后的U字形磁性體之間，進(jìn)行直線運(yùn)動。
附圖的簡單說明圖1所示為本發(fā)明實(shí)施形態(tài)1中的非接觸型位置傳感器卸下了蓋子和電路基板狀態(tài)的的俯視圖，圖2所示為圖1的接觸型位置傳感器的側(cè)面剖視圖，圖3所示為本發(fā)明實(shí)施形態(tài)1的非接觸型位置傳感器內(nèi)插入有被測物的旋轉(zhuǎn)軸狀態(tài)的剖視圖，圖4(a)、(b)所示為非接觸型位置傳感器的動作狀態(tài)說明圖，圖5所示為被測物的旋轉(zhuǎn)角度與磁通密度之關(guān)系的特性圖，圖6所示為本發(fā)明實(shí)施形態(tài)2的非接觸型位置傳感器的俯視圖，圖7所示為本發(fā)明實(shí)施形態(tài)2的非接觸型位置傳感器的側(cè)面剖視圖，圖8所示為本發(fā)明實(shí)施形態(tài)2的非接觸型位置傳感器內(nèi)插入有被測物旋轉(zhuǎn)軸狀態(tài)的剖視圖，圖9(a)、(b)、(c)所示為非接觸型位置傳感器的動作狀態(tài)說明圖，圖10所示為被測物的旋轉(zhuǎn)角度與磁通密度之關(guān)系的特性圖，圖11所示為本發(fā)明實(shí)施形態(tài)3的非接觸型位置傳感器的分解立體圖，圖12所示為本發(fā)明實(shí)施形態(tài)3的非接觸型位置傳感器的俯視圖，圖13所示為本發(fā)明實(shí)施形態(tài)3的非接觸型位置傳感器的側(cè)面剖視圖，圖14所示為本發(fā)明實(shí)施形態(tài)3的非接觸型位置傳感器內(nèi)插入有被測物旋轉(zhuǎn)軸狀態(tài)的立體圖，圖15(a)、(b)、(c)所示為非接觸型位置傳感器的動作狀態(tài)說明圖，圖16所示為被測物的旋轉(zhuǎn)角度與磁通密度之關(guān)系的特性圖，圖17所示為本發(fā)明實(shí)施形態(tài)4的非接觸型位置傳感器內(nèi)穿插有被測物狀態(tài)的立體圖，圖18所示為非接觸型位置傳感器的動作狀態(tài)圖，圖19所示為被測物的旋轉(zhuǎn)角度與輸出電壓之關(guān)系的特性圖，圖20所示為本發(fā)明實(shí)施形態(tài)5的非接觸型位置傳感器的分解立體圖，圖21所示為本發(fā)明實(shí)施形態(tài)5的非接觸型位置傳感器的立體圖，圖22所示為本發(fā)明實(shí)施形態(tài)6的非接觸型位置傳感器的立體圖，圖23所示為本發(fā)明實(shí)施形態(tài)6的非接觸型位置傳感器內(nèi)穿插有被測物狀態(tài)的立體圖，圖24所示為本發(fā)明實(shí)施形態(tài)7的非接觸型位置傳感器的立體圖，圖25所示為本發(fā)明實(shí)施形態(tài)8的非接觸型位置傳感器內(nèi)穿插有被測物狀態(tài)的立體圖，圖26所示為非接觸型位置傳感器的動作狀態(tài)圖，圖27所示為被測物的旋轉(zhuǎn)角度與輸出電壓之關(guān)系圖，圖28所示為本發(fā)明實(shí)施形態(tài)8的另一非接觸型位置傳感器內(nèi)穿插有被測物狀態(tài)的立體圖，圖29所示為本發(fā)明實(shí)施形態(tài)9的非接觸型位置傳感器內(nèi)穿插有被測物狀態(tài)的立體圖，圖30所示為本發(fā)明實(shí)施形態(tài)10的非接觸型位置傳感器內(nèi)穿插有被測物狀態(tài)的立體圖，圖31所示為本發(fā)明實(shí)施形態(tài)10的非接觸型位置傳感器內(nèi)穿插有被測物狀態(tài)的、從背面示出的立體圖，圖32所示為非接觸型位置傳感器的動作狀態(tài)圖，圖33所示為被測物的移動距離與輸出電壓的關(guān)系圖，圖34所示為傳統(tǒng)的非接觸型位置傳感器的分解立體圖，圖35所示為傳統(tǒng)非接觸型位置傳感器的側(cè)面剖視圖，圖36(a)、(b)所示為傳統(tǒng)非接觸型位置傳感器的磁快門勵磁狀態(tài)的示意圖。
實(shí)施發(fā)明的最佳形態(tài)(實(shí)施形態(tài)1)下面參照附圖，對本發(fā)明實(shí)施形態(tài)1中的非接觸型位置傳感器予以說明。
圖1所示為本發(fā)明實(shí)施形態(tài)1中的非接觸型位置傳感器卸去了蓋子和電路基板狀態(tài)的俯視圖，圖2所示為該非接觸型位置傳感器的側(cè)面剖視圖。
在圖1、圖2中，L字形的第一磁性體24與磁鐵21的N極22抵靠。L字形的第二磁性體25與磁鐵21的S極23抵靠。這樣，磁鐵21由第一磁性體24和第二磁性體25從兩側(cè)夾持。磁檢測元件26固定在第一磁性體24的L字形的頂端部24a上，與第二磁性體25的L字形頂端部25a相對。磁檢測元件26例如使用霍爾元件?；魻栐?，磁阻效應(yīng)元件(MR元件)及巨大磁阻效應(yīng)元件(GMR元件或CMR元件)也可以用作磁檢測元件26。這些磁阻效應(yīng)元件與霍爾元件相比輸出較小，但磁阻溫度特性良好。電路基板27上設(shè)有電子元件構(gòu)成的處理電路28。處理電路28經(jīng)引線端子26a與磁檢測元件26電氣連接，將所述磁檢測元件26產(chǎn)生的輸出信號變換成輸出電壓。樹脂制的殼體29設(shè)有孔29a，且磁性體24的頂端部24a及磁性體25的頂端部25a的端面露出于該孔29a的上面。殼體29內(nèi)側(cè)裝有磁鐵21、磁性體24、磁性體25及電路基板27。殼體29外側(cè)面有連接部30，連接部30一體設(shè)有連接端子31。連接端子31一端與處理電路28電氣連接，另一端伸至外側(cè)。樹脂制的蓋子32封閉殼體29的開口部分。
以下對如上所述構(gòu)成的非接觸型位置傳感器的組裝方法予以說明。
首先，用粘結(jié)劑等將磁性體24和磁性體25固定在預(yù)先準(zhǔn)備好的磁鐵21的N極和S極上，用磁性體24和磁性體25夾持磁鐵21。
其次，將磁檢測元件26粘貼在磁性體24的L字形頂端部24a上，然后將磁性體24、磁性體25及磁鐵21裝入預(yù)先設(shè)有孔29a的殼體29內(nèi)。
接著，將預(yù)先形成有處理電路28的電路基板27放置在殼體29內(nèi)的磁性體24、磁性體25及磁鐵21的上面。
然后，通過焊接將磁檢測元件26的引線端子26a與處理電路28電氣連接之后，再通過焊接將處理電路28與連接端子31電氣連接。
最后，用蓋子32封閉殼體29的開口部分。
下面參照附圖，對如上所述構(gòu)成并組裝的非接觸型位置傳感器說明其動作。
圖3所示為在實(shí)施形態(tài)1的非接觸型位置傳感器的孔內(nèi)插入有被測物旋轉(zhuǎn)軸狀態(tài)的剖視圖。如此將被測物直接插入來直接測定其角度和位置是本發(fā)明非接觸型位置傳感器的最大特征。
在圖3中，旋轉(zhuǎn)軸33插入在殼體29的孔29a內(nèi)，且設(shè)于旋轉(zhuǎn)軸33頂端部的剖面為扇形的扇形部34配置在磁性體24的頂端部24a與磁性體25的頂端部25a之間。
隨著旋轉(zhuǎn)軸33的旋轉(zhuǎn)，扇形部34旋轉(zhuǎn)，由于該旋轉(zhuǎn)，在頂端部24a與頂端部25a之間所形成的空隙內(nèi)產(chǎn)生的磁通密度發(fā)生變化。
即，在將如圖4(a)所示的旋轉(zhuǎn)軸33的扇形部34的旋轉(zhuǎn)角度設(shè)為0度時，磁通密度如圖5所示約為0.15T，而如圖4(b)所示旋轉(zhuǎn)角度為90度時，磁通密度如圖5所示為約0.32T。
在本實(shí)施形態(tài)中，因?yàn)轫敹瞬?4a及頂端部25a相對磁鐵的N-S軸傾斜，所以，頂端部24a與頂端部25a之間的磁通密度隨著接近磁鐵21而增大。另一方面，扇形部34在頂端部24a與頂端部25a之間空隙內(nèi)所占容積的變化速度與旋轉(zhuǎn)軸33的旋轉(zhuǎn)角度一起變小。因此，隨著對方側(cè)旋轉(zhuǎn)軸33的旋轉(zhuǎn)角度，通過磁檢測元件26的磁通密度的直線性得到提高。
這樣，利用磁檢測元件26測出磁通密度的變化作為輸出信號，通過處理電路28變換成輸出電壓，并經(jīng)連接端子31輸出到計算機(jī)等，如此來檢測旋轉(zhuǎn)軸33的旋轉(zhuǎn)角度。
如上所述，在本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)1中，在頂端部24a與頂端部25a之間所形成的空隙內(nèi)設(shè)置旋轉(zhuǎn)軸33，由于該旋轉(zhuǎn)軸33的旋轉(zhuǎn)角度，使頂端部24a、25a之間所形成的空隙內(nèi)產(chǎn)生的磁通密度發(fā)生變化。因此，不必如傳統(tǒng)的那樣設(shè)置磁通快門等復(fù)雜的構(gòu)件，能方便檢測出旋轉(zhuǎn)軸33的旋轉(zhuǎn)角度。
此外，即使在旋轉(zhuǎn)軸33有偏心的情況下，因?yàn)椴⒉皇窃谛D(zhuǎn)軸的頂端部分沿垂直方向安裝磁通快門，所以能將旋轉(zhuǎn)軸33的移動量抑制得很小。因此，旋轉(zhuǎn)軸33的旋轉(zhuǎn)角度的檢測也能正確進(jìn)行。這樣，當(dāng)將非接觸型位置傳感器裝配在被測物上時，因?yàn)椴淮嬖谌鐐鹘y(tǒng)那樣的磁通快門等復(fù)雜構(gòu)件，所以能方便地使兩者靠近組裝。
此外在上述實(shí)施形態(tài)1中，旋轉(zhuǎn)軸33的位于空隙部分的剖面形狀做成扇形，因此，由于旋轉(zhuǎn)軸33的旋轉(zhuǎn)角度，頂端部24a、25a之間形成的空隙的磁通密度發(fā)生變化。因此具有這樣的效果不需要傳統(tǒng)那樣的磁通快門等復(fù)雜的構(gòu)件，就能方便地測出對方側(cè)旋轉(zhuǎn)軸33的旋轉(zhuǎn)角度。
此外在上述實(shí)施形態(tài)1中，如果考慮非接觸型位置傳感器受到強(qiáng)烈沖擊時的情況，本發(fā)明的非接觸型位置傳感器因?yàn)閷㈨敹瞬?4a和頂端部25a分別做成大致L字形，并將磁性體24和磁性體25設(shè)置成與磁鐵21接觸，故磁鐵21由磁性體24和磁性體25夾持。因此，即使在非接觸型位置傳感器受到強(qiáng)烈沖擊的情況下，也因?yàn)榇判泽w24及磁性體25與磁鐵21牢固固定在一起，所以能提高非接觸型位置傳感器的抗沖擊性能。
另外，在上述說明中，將旋轉(zhuǎn)軸33在傳感器內(nèi)的剖面形狀做成扇形，但在將剖面形狀做成半圓形狀的情況下，也具有與實(shí)施形態(tài)1相同的效果。
還有，在上述說明中，記載的是使用一個磁檢測元件的例子，但如果在磁性體的頂端部24a及頂端部25a設(shè)置兩個磁檢測元件，檢測其輸出之差，則測定精度可以更高。
(實(shí)施形態(tài)2)以下參照附圖，對本發(fā)明實(shí)施形態(tài)2中的非接觸型位置傳感器予以說明。
圖6所示為本發(fā)明實(shí)施形態(tài)2的非接觸型位置傳感器除去了蓋子和電路基板狀態(tài)的俯視圖，圖7所示為該非接觸型位置傳感器的側(cè)面剖視圖。
在圖6、圖7中，磁性體44的構(gòu)成為，在大致中央處固定著磁鐵41的S極43，并且磁性體44兩端的頂端部做成L字形。磁檢測元件45粘貼在磁性體44的一個端部44a上。該磁檢測元件45檢測在磁鐵41的N極42與端部44a之間所形成的空隙內(nèi)產(chǎn)生的磁通密度。電路基板46上設(shè)有處理電路47，處理電路47經(jīng)引線端子48與磁檢測元件45電氣連接，將磁檢測元件45產(chǎn)生的輸出信號變換成輸出電壓。樹脂制的殼體49內(nèi)側(cè)裝入磁鐵41及磁性體44，并且在底面有孔49a。殼體49設(shè)有連接部50，從與殼體一體設(shè)置的連接端子51輸出處理電路47產(chǎn)生的輸出電壓。樹脂制的蓋子52封閉所述殼體49的開口部分。
對如上所述構(gòu)成的實(shí)施形態(tài)2的非接觸型位置傳感器，下面說明其組裝方法。
首先，用粘結(jié)劑等將預(yù)先準(zhǔn)備好的磁鐵41的S極固定在磁性體44的大致中央部分。
接著，將磁檢測元件45粘貼在磁性體44的一個端部44a之后，將磁性體44和磁鐵41裝入預(yù)先設(shè)有孔49a的殼體49的內(nèi)側(cè)。
然后，將預(yù)先設(shè)有處理電路47的電路基板46放置在殼體49內(nèi)側(cè)的磁性體44和磁鐵41的上面。
接著，通過焊接將引線端子48與處理電路47電氣連接，再通過焊接將處理電路47與連接端子51電氣連接。
最后，用蓋子52封閉殼體49的開口部分。
如上所述構(gòu)成且組裝而成的實(shí)施形態(tài)2中的非接觸型位置傳感器，下面參照


其動作。
圖8所示為在實(shí)施形態(tài)2的非接觸型位置傳感器的孔49a內(nèi)插入了被測物的旋轉(zhuǎn)軸53狀態(tài)的剖視圖。
在圖8中，旋轉(zhuǎn)軸53配置在一端部44a、另一端部44b及磁鐵41的N極之間所形成的空隙內(nèi)。而旋轉(zhuǎn)軸53在傳感器內(nèi)的剖面形狀為I形狀。在本實(shí)施形態(tài)中，是由于I形狀部54的旋轉(zhuǎn)，使磁性體44的頂端部44a與磁鐵41的N極之間形成的空隙內(nèi)產(chǎn)生的磁通密度發(fā)生變化。
即，當(dāng)設(shè)圖9(a)所示的I形狀部54的旋轉(zhuǎn)角度為0度時，磁通密度如圖10所示為約0.15T，但如圖9(b)所示，旋轉(zhuǎn)角度為45度時，磁通密度如圖10所示為約0.4T，又如圖9(c)所示，旋轉(zhuǎn)角度為90度時，磁通密度如圖10所示為約0.67T。
在上述實(shí)施形態(tài)2中，將位于頂端部44a與磁鐵41的N極之間所形成空隙內(nèi)的旋轉(zhuǎn)軸53的形狀做成I形狀。因此，當(dāng)I形狀部54的長度方向兩端部位于磁鐵41及頂端部44a的附近時，另一頂端部44b的附近就不存在旋轉(zhuǎn)軸53。另一方面，當(dāng)I形狀部54的長度方向兩端部位于磁鐵41和另一頂端部44b的附近時，一頂端部44a附近就不存在旋轉(zhuǎn)軸53。這樣，一頂端部44a的磁力線變密，另一端部44b的磁力線就變疏，所以可以提高隨著旋轉(zhuǎn)軸53的旋轉(zhuǎn)角度通過磁檢測元件45的磁通密度的直線性。
這樣，通過磁檢測元件45檢測磁通密度的變化來作為輸出信號，通過處理電路47將該輸出信號變換成輸出電壓，經(jīng)連接端子51輸出到計算機(jī)等，來測出對方側(cè)旋轉(zhuǎn)軸53的旋轉(zhuǎn)角度。
在上述實(shí)施形態(tài)2中，在一端部44a、另一端部44b及磁鐵41的N極之間所形成的空隙內(nèi)設(shè)置旋轉(zhuǎn)軸53，由于該旋轉(zhuǎn)軸53的旋轉(zhuǎn)角度，使所述空隙內(nèi)產(chǎn)生的磁通密度發(fā)生變化。因此，與傳統(tǒng)的同種傳感器相比，具有與上述實(shí)施形態(tài)1相同的有利效果。
(實(shí)施形態(tài)3)下面參照附圖，對本發(fā)明實(shí)施形態(tài)3中的非接觸型位置傳感器予以說明。
圖11所示為本發(fā)明實(shí)施形態(tài)3中的非接觸型位置傳感器的分解立體圖，圖12所示為非接觸型位置傳感器除去蓋子狀態(tài)的俯視圖，圖13所示為該非接觸型位置傳感器的側(cè)面剖視圖。
在圖11-圖13中，第一磁鐵61與第二磁鐵64相對置，同時在U字形的磁性體67的一端部側(cè)的內(nèi)側(cè)面，固定著第一磁鐵61的N極62。在磁性體67的另一端部側(cè)的內(nèi)側(cè)面上，固定著第二磁鐵66的S極66。在本實(shí)施形態(tài)中，因?yàn)榇判泽w67做成U字形，所以，設(shè)于磁性體67一端部側(cè)的第一磁鐵61與設(shè)于磁性體67的另一端部側(cè)的第二磁鐵64相對磁力線垂直配置。因此，穿過磁路內(nèi)的磁力線增多，所以具有提高非接觸型位置傳感器的輸出靈敏度的效果。
另外，在本發(fā)明所述的所謂U字形狀，包括缺少一條邊的矩形及C字形狀，未必意味著嚴(yán)格的U字。
磁檢測元件68設(shè)置在磁性體67的中間部69的內(nèi)側(cè)面。在本實(shí)施形態(tài)中，使磁性體67的中間部69的設(shè)有磁檢測元件68部分的厚度比未設(shè)磁檢測元件68部分的厚度要小。因此，穿過磁性體67的磁力線就集中在設(shè)有磁檢測元件68的部分，因此，通過磁檢測元件68的磁力線的量進(jìn)一步增加。這樣，本實(shí)施形態(tài)就具有提高非接觸型位置傳感器的輸出靈敏度的效果。
另外，磁性體67的一端部側(cè)與另一端部側(cè)通過增強(qiáng)磁性體70而磁連續(xù)地相連接。如果這樣設(shè)置將磁性體67的一端部側(cè)與另一端部側(cè)相連接的增強(qiáng)磁性體70，就能由該增強(qiáng)磁性體70吸收將要從一端部側(cè)與另一端部側(cè)的間隙泄漏到外部的磁力線，從而構(gòu)成磁路。因此具有這樣的效果通過磁檢測元件68的磁力線的量就增加，非接觸型位置傳感器的輸出靈敏度就提高。
電路基板71的上面設(shè)有電容器等電子元件72構(gòu)成的處理電路，處理電路經(jīng)引線端子68a與磁檢測元件68電氣連接，將磁檢測元件68產(chǎn)生的輸出信號變換成輸出電壓。樹脂制的殼體73設(shè)有從底面向上的設(shè)有窄縫74的圓筒部75，且該圓筒部75的內(nèi)側(cè)設(shè)有空隙76。磁鐵61的S極63和磁鐵64的N極及磁檢測元件68靠近空隙76設(shè)置。
此外，在所述殼體73的外底面，設(shè)有向下伸出的連接端子77，連接端子77的一端與電路基板電氣連接。樹脂制的蓋子78將殼體73的開口部分封閉。
下面對如上所述構(gòu)成的實(shí)施形態(tài)3的非接觸型位置傳感器說明其組裝方法。
首先，用粘結(jié)劑等將預(yù)先準(zhǔn)備好的磁鐵61的N極62固定在磁性體67的一端部側(cè)的內(nèi)側(cè)面，然后，同樣將磁鐵64的S極66用粘結(jié)劑等固定的磁性體67的另一端部側(cè)的內(nèi)側(cè)面。
接著，使用粘結(jié)劑并利用增強(qiáng)磁性體70將磁性體67的一端部側(cè)的頂端與另一端部側(cè)的頂端相連接。
接著，將磁檢測元件68及電子元件72安裝在電路基板71上之后，通過焊接將磁檢測元件68及電子元件72與電路基板71電氣連接。
接著，將磁鐵61、磁鐵64、磁性體67、磁檢測元件68、增強(qiáng)磁性體70及電路基板71裝入預(yù)先一體成形有連接端子77的殼體73的內(nèi)側(cè)。最后，用蓋子78封閉殼體73的開口部。
對如上所述構(gòu)成且組裝而成的實(shí)施形態(tài)3的非接觸型位置傳感器，下面參照

其動作。
圖14所示為在實(shí)施形態(tài)3的非接觸型位置傳感器的空隙內(nèi)插入有被測物的旋轉(zhuǎn)軸狀態(tài)的立體圖。
在圖14中，被測物的旋轉(zhuǎn)軸78插入在殼體73的圓筒部75內(nèi)，并具有設(shè)于頂端部的剖面為半圓形的半圓形部79。半圓形部79配置在磁檢測元件68和磁鐵61及磁鐵64之間所形成的空隙76內(nèi)。此時，在本實(shí)施形態(tài)中，使磁鐵61及磁鐵64的橫向?qū)挾扰c旋轉(zhuǎn)軸78的直徑基本一致。因此，就不會出現(xiàn)通過磁鐵61與磁鐵64之間的磁力線通過無旋轉(zhuǎn)軸78部分的情況，因此具有改善非接觸型位置傳感器輸出特性的效果。
在本實(shí)施形態(tài)中，一旦旋轉(zhuǎn)軸78旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)軸78的半圓形部79就旋轉(zhuǎn)，故空隙76內(nèi)產(chǎn)生的磁通密度發(fā)生變化。
即，當(dāng)設(shè)圖15(a)所示旋轉(zhuǎn)軸78的半圓形部79的旋轉(zhuǎn)角度為0度時，磁通密度如圖16所示為約-40mT，而當(dāng)如圖15(b)所示旋轉(zhuǎn)角度為45度時，磁通密度為約0mT，當(dāng)如圖15(c)所示旋轉(zhuǎn)角度為約90度時，約為30mT。
此外，當(dāng)半圓形部79的旋轉(zhuǎn)角度為0度時，從磁鐵64經(jīng)半圓形部79至磁檢測元件68的間隙變小，所以如圖15(a)所示，磁力線從旋轉(zhuǎn)軸78走向磁檢測元件68，而當(dāng)半圓形部79的旋轉(zhuǎn)角度為45度時，因?yàn)閺拇盆F64經(jīng)半圓形部79至第一磁鐵61的間隙變小，所以如圖15(b)所示，磁力線不再走向磁檢測元件68。此外，當(dāng)旋轉(zhuǎn)軸78的半圓形部79的旋轉(zhuǎn)角度為90度時，因?yàn)閺拇艡z測元件68經(jīng)半圓形部79至磁鐵61的間隙變小，故如圖15(c)所示，磁力線從磁檢測元件68側(cè)走向旋轉(zhuǎn)軸78側(cè)。
這樣，由磁檢測元件68檢測所述磁通密度的變化作為輸出信號，并通過電路基板71上的電子元件72將該輸出信號變換成輸出電壓，再經(jīng)連接端子77輸出到計算機(jī)等，來測出旋轉(zhuǎn)軸78的旋轉(zhuǎn)角度。
在上述本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)3中，在磁檢測元件68和磁鐵61及磁鐵64之間所形成的空隙76內(nèi)設(shè)置旋轉(zhuǎn)軸78，通過該旋轉(zhuǎn)軸78的旋轉(zhuǎn)角度，使空隙76內(nèi)產(chǎn)生的磁通密度發(fā)生變化。因此，與傳統(tǒng)的同種傳感器相比，具有與上述實(shí)施形態(tài)1相同的有利效果。
另外，在上述說明中，將旋轉(zhuǎn)軸78的位于空隙76部分的剖面形狀做成半圓形，但即使在將剖面形狀做成扇形的情況下，也具有相同的效果。
(實(shí)施形態(tài)4)
以下參照附圖，對本發(fā)明實(shí)施形態(tài)4的非接觸型位置傳感器予以說明。
圖17所示為本發(fā)明實(shí)施形態(tài)4的非接觸型位置傳感器內(nèi)插入有被測物狀態(tài)的立體圖。
在圖17中，在呈U字形的第一磁性體111的中間部分112的上側(cè)面，設(shè)有第一磁檢測部113，該第一磁檢測部設(shè)有向上凸出的第一凸部114。在磁性體111的一端側(cè)111a的上側(cè)面，固定著例如以SmCo為主要成分的第一磁鐵116的N極117，并在磁性體111的另一端側(cè)固定有以SmCo為主要成分的第二磁鐵118的S極119。呈U字形的第二磁性體120的一端側(cè)120a的下側(cè)面固定著磁鐵116的S極121，并在另一端側(cè)120b的下側(cè)面固定著磁鐵118的N極22，并且在中間部分123的下側(cè)面設(shè)有與第一磁檢測部113相對的第二磁檢測部124。此外，第二磁檢測部124設(shè)有向下凸出的第二凸部125，并在凸部125的相反側(cè)設(shè)有凹部126。同樣，在第一凸部114的相反側(cè)也設(shè)有凹部(未圖示)。磁檢測元件127配置在第一磁檢測部13與第二磁檢測部124之間。
在本實(shí)施形態(tài)中，在磁檢測部113設(shè)有向上凸出的第一凸部114，并在第二磁檢測部124設(shè)有向下凸出的第二凸部125。因此，由磁鐵116及磁鐵118產(chǎn)生的磁力線集中于凸部114及凸部125，結(jié)果是，從磁檢測元件127輸出的輸出靈敏度提高，非接觸型位置傳感器的輸出特性改善。
此外，磁檢測元件127設(shè)有電源端子128、輸出端子129及GND端子130。電源端子128與電源(未圖示)電氣連接，同時GND端子130與GND(未圖示)電氣連接，且輸出端子129與計算機(jī)等電氣連接。
對如上所述構(gòu)成的實(shí)施形態(tài)4的非接觸型位置傳感器，以下說明其組裝方法。
首先，通過拉深加工在預(yù)先形成為U字形的第一磁性體111的中間部分形成第一凸部114及凹部(未圖示)。
接著，在磁性體111的一端側(cè)111a的上側(cè)面及另一端側(cè)111b的上側(cè)面涂布粘結(jié)劑，將磁鐵116的N極117固定在一端側(cè)111a的上側(cè)面上之后，將磁鐵118的S極19固定在另一端側(cè)111b的上側(cè)面上。
然后，在預(yù)先形成為U字形的第二磁性體120的中間部分123形成第二凸部125及凹部126。
在本實(shí)施形態(tài)中，因?yàn)橥ㄟ^拉深加工設(shè)置凸部125，并在凸部125的相反側(cè)形成有凹部126，所以，由磁鐵116和磁鐵118產(chǎn)生的磁力線不再通過該凹部26，結(jié)果是，磁力線集中于第二磁檢測部124。因此，通過磁檢測元件127的磁力線增多，從磁檢測元件127的輸出端子129輸出的輸出靈敏度提高，非接觸型位置傳感器的輸出特性改善。
接著，用粘結(jié)劑將磁性體120的一端側(cè)120a固定于磁鐵116的S極121，并用粘結(jié)劑將另一端側(cè)120b固定于磁鐵118的N極122。
最后，通過另外的構(gòu)件(未圖示)將預(yù)先一體形成有電源端子128、輸出端子129及GND端子130的磁檢測元件127設(shè)置在磁性體111的磁檢測部113與磁性體120的磁檢測部124之間。
對如上所述構(gòu)成且組裝而成的本發(fā)明實(shí)施形態(tài)4的非接觸型位置傳感器，以下參照

其動作。
首先，在磁檢測元件127的電源端子128上連接電源，并將GND端子130接地。然后將半圓形部131和有缺口132的旋轉(zhuǎn)軸構(gòu)成的被測物133插入磁性體111和磁性體120的內(nèi)側(cè)之后，使被測物133轉(zhuǎn)動。
當(dāng)被測物133的旋轉(zhuǎn)角度為10度時，如圖18(a)所示，被測物133的半圓形部131位于磁鐵116附近，而缺口部132位于磁鐵118附近。此情況下，從磁鐵116的N極117產(chǎn)生的磁力線從磁性體111的一端側(cè)111a經(jīng)被測物133的半圓形部131、磁性體120的一端側(cè)120a后返回磁鐵116的S極121。另一方面，從磁鐵118的N極122產(chǎn)生的磁力線經(jīng)磁性體120的另一端側(cè)120b從第二磁檢測部124穿過磁檢測元件127，到達(dá)磁性體111的第一磁檢測部113，再從磁性體111的另一端側(cè)111b返回磁鐵118的S極119。此時，磁檢測元件27的輸出端子129的輸出電壓如圖19所示，約為0.7V。
當(dāng)被測物133的旋轉(zhuǎn)角度為50度時，如圖18(b)所示，半圓形部131位于與磁鐵116及磁鐵118垂直方向的位置，磁力線基本不經(jīng)過被測物133。此時，從磁鐵116的N極117產(chǎn)生的磁力線從磁性體111的一端側(cè)111a傳遞到另一端側(cè)111b，并經(jīng)過磁鐵118的S極119、N極122后，從磁性體120的另一端側(cè)120b向一端側(cè)120a，返回磁鐵16的S極121，如此形成環(huán)路。結(jié)果是，呈磁力線不通過磁檢測元件127的狀態(tài)。此時，從磁檢測元件127的輸出端子129輸出的輸出電壓如圖19所示，約為2.5V。
還有，當(dāng)被測物133的旋轉(zhuǎn)角度為90度時，如圖19所示，被測物133轉(zhuǎn)動后位于磁鐵118的附近。
此時，從磁鐵118的N極122產(chǎn)生的磁力線經(jīng)過磁性體120的另一端側(cè)120b到達(dá)半圓形部131，再經(jīng)過磁性體111的另一端側(cè)111b返回磁鐵118的S極119。另一方面，從磁鐵16的N極117產(chǎn)生的磁力線從磁性體111的一端側(cè)111a經(jīng)過磁檢測部113，從下方向上方通過磁檢測元件127，再經(jīng)過磁檢測部124、磁性體120的一端側(cè)120a，返回磁鐵116的S極121。此時，如圖19所示，從輸出端子129輸出的輸出電壓約為4.3V。
即，在半圓形部131位于磁鐵116附近的狀態(tài)下，磁力線相對磁檢測元件127是從上方向下方通過的，而在半圓形部131位于磁鐵118附近的狀態(tài)下，相對磁檢測元件127，磁力線是從下方向上方通過的。因此，隨著被測物133的旋轉(zhuǎn)，如圖19所示，輸出與旋轉(zhuǎn)角度相應(yīng)的輸出信號，將該輸出信號輸入計算機(jī)(未圖示)等設(shè)備，來測出被測物133的旋轉(zhuǎn)角度。
在此考慮由于被測物133通過磁鐵116及磁鐵118附近，被測物133產(chǎn)生電磁感應(yīng)引起的磁力線的情況。
本實(shí)施形態(tài)的非接觸型位置傳感器，因?yàn)樵诘谝淮艡z測部113與第二磁檢測部124之間設(shè)置磁檢測元件127，所以，從磁鐵116的N極117經(jīng)過磁性體111、磁鐵118的S極119、磁鐵118的N極122及磁性體120而返回磁鐵116的S極121的磁力線的路徑是獨(dú)立于作用于被測物133的磁力線的路徑的。結(jié)果是，磁檢測元件127不能直接檢測因磁鐵116及磁鐵118電磁感應(yīng)而發(fā)生的被測物133的磁化影響。因此，可以防止傳統(tǒng)的同類傳感器所發(fā)生的、因被測物133正向及反向旋轉(zhuǎn)而使輸出信號發(fā)生磁滯的現(xiàn)象。這樣，若采用本發(fā)明，可以提供以往沒有的、特性改善的非接觸型位置傳感器。
此外，在本實(shí)施形態(tài)中，因?yàn)閷⒋判泽w111及磁性體120做成U字形，故磁鐵116與第二磁鐵118相互基本平行地相對。因此，當(dāng)被測物133的半圓形部131最靠近磁鐵116時，缺口部132就靠近磁鐵118側(cè)，磁鐵118的磁力線就難于通過被測物133。因此，磁檢測元件127中通過最大的磁力線，結(jié)果是，從磁檢測元件127輸出的輸出靈敏度提高。
此外，本實(shí)施形態(tài)的非接觸型位置傳感器是在固定著磁鐵116的一端側(cè)與固定著磁鐵118的另一端側(cè)的中間部分112大致中央部分設(shè)置磁檢測部113，但如果在中間部分112的偏向一端側(cè)位置或偏向另一端側(cè)位置設(shè)置磁檢測部，也具有相同的效果。
還有，本實(shí)施形態(tài)的非接觸型位置傳感器在磁性體111的磁檢測部113設(shè)置了向上凸出的凸部114，并在磁性體120的磁檢測部124設(shè)置了向下凸出的凸部125，但如果將磁檢測部113及磁檢測部124做成平面形狀，也具有相同的效果。
(實(shí)施形態(tài)5)以下參照附圖，對實(shí)施形態(tài)5的非接觸型位置傳感器予以說明。
圖20所示為實(shí)施形態(tài)5的非接觸型位置傳感器的分解立體圖，圖21所示為其立體圖。
另外，圖20、圖21所示的非接觸型位置傳感器與實(shí)施形態(tài)4所示的非接觸型位置傳感器的構(gòu)成基本相同，所以對相同的構(gòu)成部分標(biāo)上相同的編號，省略詳細(xì)說明。
本實(shí)施形態(tài)的非接觸型位置傳感器，由磁性體111的第一磁檢測部141的上側(cè)面與第二磁性體120的第二磁檢測部142的下側(cè)面夾持磁檢測元件127。根據(jù)該構(gòu)成，磁檢測元件127與磁檢測部141及磁檢測元件127與磁檢測部142的間隙就不存在，結(jié)果是，具有提高從磁檢測元件127輸出的輸出信號靈敏度的作用效果。
此外，本實(shí)施形態(tài)的非接觸型位置傳感器將磁性體111的一端側(cè)111a、另一端側(cè)111b、磁性體120的一端側(cè)120a及另一端側(cè)120b的內(nèi)側(cè)面做成圓弧狀，并使磁性體111的一端側(cè)111a、另一端側(cè)111b、磁性體120的一端側(cè)120a及另一端側(cè)120b的內(nèi)側(cè)面沿著被測物133的外周。
若采用該構(gòu)成，磁性體111與被測物133之間的空隙及磁性體120與被測物133之間的空隙變小，磁力線通過空氣中引起的的損失減少。因此，從磁檢測元件127輸出的輸出信號的靈敏度提高。
(實(shí)施形態(tài)6)以下參照附圖，對本發(fā)明實(shí)施形態(tài)6的非接觸型位置傳感器予以說明。
圖22所示為本發(fā)明實(shí)施形態(tài)6的非接觸型位置傳感器的立體圖，圖23所示為傳感器內(nèi)插入被測物狀態(tài)的立體圖。
另外，圖22、圖23所示本實(shí)施形態(tài)的非接觸型位置傳感器與本實(shí)施形態(tài)4的非接觸型位置傳感器構(gòu)成基本相同，所以對相同構(gòu)成部分標(biāo)上相同編號，省略詳細(xì)說明。
本實(shí)施形態(tài)的非接觸型位置傳感器的構(gòu)成為，第一磁性體151和第二磁性體152做成臺階形狀，基本相互平行設(shè)置的第一磁鐵116與第二磁鐵118相互不相對地設(shè)置在不同的平面上。若采用該構(gòu)成，就不再會出現(xiàn)磁力線不經(jīng)過磁性體151及磁性體152而直接從磁鐵116與磁鐵118之間的空氣中通過的情況。結(jié)果是通過磁檢測元件127的磁力線增多，從磁檢測元件127輸出的輸出信號靈敏度提高。
(實(shí)施形態(tài)7)以下參照附圖，對本發(fā)明實(shí)施形態(tài)7的非接觸型位置傳感器予以說明。
圖24所示為本發(fā)明實(shí)施形態(tài)7的非接觸型位置傳感器的立體圖。
另外，圖24所示的本實(shí)施形態(tài)的非接觸型位置傳感器與本實(shí)施形態(tài)4所示的非接觸型位置傳感器構(gòu)成基本是相同的，故對相同構(gòu)成部分標(biāo)上相同的編號，省略詳細(xì)說明。
在本實(shí)施形態(tài)的非接觸型位置傳感器中，在第一磁性體111的另一端側(cè)111b設(shè)置第一磁鐵支承構(gòu)件161，并在第二磁性體120的一端側(cè)120a設(shè)置第二磁鐵支承構(gòu)件162。由磁鐵支承構(gòu)件161與磁性體120的另一端側(cè)120b夾持第二磁鐵118，同時由磁鐵支承構(gòu)件162和磁性體111的另一端側(cè)11a夾持第一磁鐵116。因此，相互平行設(shè)置的磁鐵116與磁鐵118相互不相對地設(shè)置在不同的平面上。還有，在磁性體111的第一磁檢測部113設(shè)有向上凸出的第一凸部114，并在磁性體120的第二磁檢測部124設(shè)有向下凸出的第二凸部125。
若采用本實(shí)施形態(tài)的構(gòu)成，就不會出現(xiàn)磁力線不經(jīng)過磁性體111和磁性體120而直接從磁鐵116與磁鐵118之間的空氣中通過的情況。還有，因?yàn)樵诖艡z測部113設(shè)有向上凸出的第一凸部114，并在磁檢測部124設(shè)有向下凸出的第二凸部125，所以，由磁鐵116和磁鐵118產(chǎn)生的磁力線集中于凸部114及凸部125。結(jié)果是通過磁檢測元件127的磁力線增多，從磁檢測元件127輸出的輸出靈敏度提高。
(實(shí)施形態(tài)8)以下參照附圖，對本發(fā)明實(shí)施形態(tài)8的非接觸型位置傳感器予以說明。
圖25所示為本發(fā)明實(shí)施形態(tài)8的非接觸型位置傳感器內(nèi)插入被測物狀態(tài)的立體圖。
本實(shí)施形態(tài)的非接觸型位置傳感器，在磁檢測元件支承部212的大致中央部分，設(shè)有向傳感器內(nèi)側(cè)凸出的凸部213，并在該凸部213的相反側(cè)設(shè)有凹部214，再在凸部213的頂端設(shè)有磁檢測元件215。此外，磁檢測元件215上設(shè)有電源端子215a、GND端子215b及輸出端子215c，電源端子215a與電源(未圖示)電氣連接，GND端子215b與GND(未圖示)電氣連接，而輸出端子215c與計算機(jī)等(未圖示)電氣連接。
在磁檢測元件支承部212的一端設(shè)有第一磁鐵支承部216，并在另一端設(shè)有第二磁鐵支承部217，包含磁檢測元件支承部212在內(nèi)整體做成U字形。例如以SmCo為主要成分的第一磁鐵218的N極固定在第一磁鐵支承部216的外側(cè)面上。例如以SmCo為主要成分的第二磁鐵219的S極固定在磁鐵支承部217的外側(cè)面上。U字形的增強(qiáng)磁性體220設(shè)于第一磁性體211的上方，并在中間部分221設(shè)有孔222，且一端部223的內(nèi)側(cè)固定著磁鐵218的S極。增強(qiáng)磁性體220的另一端部224的內(nèi)側(cè)固定著磁鐵219的N極。
在本實(shí)施形態(tài)中，將增強(qiáng)磁性體220設(shè)于第一磁性體211的上方，并在增強(qiáng)磁性體220開設(shè)孔222，使被測物225穿過孔222。因此，形成與磁鐵218及磁鐵219直接結(jié)合的增強(qiáng)磁性體220，結(jié)果是，由磁性體211、磁鐵219、增強(qiáng)磁性體220及磁鐵218形成的磁路的磁力線的量增大，具有提高從磁檢測元件215輸出的輸出靈敏度的作用。
此外，因?yàn)樵诖艡z測元件支承部212設(shè)置凸向內(nèi)側(cè)的凸部213，在該凸部213的頂端部配置磁檢測元件215，所以，磁鐵218和磁鐵219產(chǎn)生的磁力線集中于該凸部213，從磁檢測元件215輸出的輸出信號的靈敏度進(jìn)一步提高。
對如上所述構(gòu)成的非接觸型位置傳感器，下面說明其組裝方法。
首先，在預(yù)先形成為U字形的第一磁性體211的磁檢測元件支承部212的大致中央部分，通過拉深加工形成向內(nèi)側(cè)凸出的凸部213及凹部14。
此時，因?yàn)樵谕共?13的相反側(cè)形成有凹部214，故由磁鐵218及磁鐵219產(chǎn)生的磁力線不再通過該凹部214，磁力線集中于凸部13的頂端部。因此，通過磁檢測元件215的磁力線進(jìn)一步增多，從磁檢測元件215輸出的輸出信號靈敏度進(jìn)一步提高。
接著，在磁性體211一端側(cè)的第一磁鐵支承部216的外側(cè)面和另一端側(cè)的第二磁鐵支承部217的外側(cè)面涂布粘結(jié)劑，在磁鐵支承部216的外側(cè)面固定第一磁鐵218的N極之后，在磁鐵支承部217的外側(cè)面固定第二磁鐵219的S極。
接著，將磁鐵218的S極固定在預(yù)先形成有孔222的增強(qiáng)磁性體220的一端部223的內(nèi)側(cè)面上，并在磁鐵219的N極上固定增強(qiáng)磁性體220的另一端部224的內(nèi)側(cè)面。此時，增強(qiáng)磁性體220固定在磁性體211的上方。
最后，將預(yù)先一體設(shè)有電源端子215a、GND端子215b及輸出端子215c的磁檢測元件215固定在凸部213的頂端。
對如上所述構(gòu)成且組裝而成的非接觸型位置傳感器，以下參照

其動作。
在電源端子215a上連接電源(未圖示)，并將GND端子215b與GND(未圖示)連接，施加5V電壓。再將設(shè)有半圓形部228和缺口部229的被測物225插入磁性體211的內(nèi)側(cè)及增強(qiáng)磁性體220的孔222內(nèi)之后，使所述被測物225轉(zhuǎn)動。
設(shè)圖26(a)所示狀態(tài)為被測物225的旋轉(zhuǎn)角度為10度。此時，被測物225的半圓形部228位于磁鐵218的附近，同時，缺口部229位于磁鐵219的附近。從磁鐵218的N極產(chǎn)生的磁力線的一部分經(jīng)過被測物225、通過磁檢測元件215，經(jīng)過凸部213，到達(dá)磁性體211的另一端側(cè)的磁鐵支承部217，到達(dá)磁鐵219的S極。此時，輸出端子215c的輸出電壓如圖27所示，約為0.7V。此外，如圖26(b)所示，當(dāng)被測物225的旋轉(zhuǎn)角度為50度時，半圓形部228位于相對磁鐵支承部216和磁鐵支承部217雙方垂直方向的位置。因?yàn)楸粶y物225與磁鐵支承部216及被測物225與磁鐵支承部217的距離均變小，故從磁鐵218的N極產(chǎn)生的磁力線經(jīng)過被測物225、磁鐵支承部217后到達(dá)磁鐵219的S極。其結(jié)果是，呈磁檢測元件215內(nèi)無磁力線通過的狀態(tài)。此時輸出端子215c的輸出電壓如圖27所示，約為2.5V。還有，當(dāng)如圖26(c)所示，被測物225的旋轉(zhuǎn)角度為90度時，半圓形部228位于磁鐵219的附近，而缺口部229位于磁鐵218的附近。此時，磁鐵218的N極產(chǎn)生的磁力線的一部分經(jīng)過磁鐵支承部216到凸部213，再經(jīng)過磁檢測元件215、被測物225到達(dá)磁鐵支承部217，到達(dá)磁鐵219的S極。此時，輸出端子215c的輸出電壓如圖27所示，約為4.3V。
即，在半圓形部228位于磁鐵218附近的狀態(tài)下，磁力線相對磁檢測元件215是從被測物225向著凸部213穿過的，而在半圓形部228位于磁鐵219附近的狀態(tài)下，相對磁檢測元件215，磁力線是從凸部215至被測物225穿過的。因此，隨著被測物225的旋轉(zhuǎn)，輸出與圖27所示的旋轉(zhuǎn)角度相對應(yīng)的輸出信號。將該輸出信號輸入計算機(jī)(未圖示)等，來檢測被測物25的旋轉(zhuǎn)角度。
在上述本實(shí)施形態(tài)的非接觸型位置傳感器中，因?yàn)樵诖判泽w211的內(nèi)側(cè)設(shè)有被測物225，所以，由于被測物225的旋轉(zhuǎn)角度，被測物225與凸部213之間的磁通密度會發(fā)生變化。因此，與傳統(tǒng)的同種傳感器相比，具有與上述實(shí)施形態(tài)1相同的有利效果。
此外，在本實(shí)施形態(tài)中，因?yàn)閷⒋判泽w211做成U字形，故磁鐵支承部216與磁鐵支承部217相互基本平行地對合，當(dāng)半圓形部228最靠近磁鐵支承部216時，缺口部229就靠近磁鐵支承部217。其結(jié)果是，由磁鐵218和磁鐵219產(chǎn)生的最大磁力線通過磁檢測元件215流到凸部213，從磁檢測元件215輸出的輸出靈敏度提高。
此外，在本實(shí)施形態(tài)中的非接觸型位置傳感器，將增強(qiáng)磁性體220設(shè)置在磁性體211的上方，但如果如圖28所示，將增強(qiáng)磁性體設(shè)置在與磁性體211相同的平面上，也具有相同的效果。
(實(shí)施形態(tài)9)下面參照附圖，對本發(fā)明實(shí)施形態(tài)9的非接觸型位置傳感器予以說明。
圖29所示為本發(fā)明實(shí)施形態(tài)9的非接觸型位置傳感器內(nèi)插入有被測物狀態(tài)的立體圖。
又，圖29所示的本實(shí)施形態(tài)的非接觸型位置傳感器因?yàn)榕c實(shí)施形態(tài)8所示的圖25的構(gòu)成相同，所以對相同的構(gòu)成件標(biāo)上相同的編號，省略詳細(xì)說明。
本實(shí)施形態(tài)的非接觸型位置傳感器設(shè)置第二磁性體231和第三磁性體232來取代實(shí)施形態(tài)8的增強(qiáng)磁性體，該第二磁性體的一端固定著第一磁鐵218的S極，另一端配置在第一磁性體211的第一磁鐵支承部216的上方，而該第三磁性體的一端固定著第二磁鐵219的N極，另一端配置在磁性體211的第二磁鐵支承部217的上方。并且在磁性體211的內(nèi)側(cè)及磁性體231與磁性體232之間形成的空隙內(nèi)設(shè)有被測物的旋轉(zhuǎn)軸構(gòu)成的被測物225。
考慮由于被測物225通過磁鐵218和磁鐵219附近，被測物225因電磁感應(yīng)而產(chǎn)生磁力線的情況。在本實(shí)施形態(tài)中，在磁性體211內(nèi)側(cè)所形成的空隙內(nèi)，以及在磁性體231和磁性體232之間所形成的空隙內(nèi)，設(shè)有被測物225。因此，由于磁性體211而通過被測物225的磁力線的方向與由于磁性體231和磁性體232而通過被測物225的磁力的方向是相互相反的。這樣，隨著被測物225的旋轉(zhuǎn)，被測物225因電磁感應(yīng)而產(chǎn)生的磁力的方向相互相反，所以，被測物225發(fā)生的磁力被抵消，具有通過被測物225的磁力穩(wěn)定的作用效果。
此外，因?yàn)閷⒋判泽w231和磁性體232的與被測物225接觸的內(nèi)側(cè)面做成圓弧形，同時使磁性體231和磁性體232的內(nèi)側(cè)面沿著被測物225，所以磁性體231與被測物225之間的空隙及磁性體232與被測物225之間的空隙變小。結(jié)果是，減少了因磁力線通過空氣之中導(dǎo)致的損耗，故具有磁檢測元件215輸出的輸出信號的靈敏度提高的作用效果。
(實(shí)施形態(tài)10)圖30所示為本發(fā)明實(shí)施形態(tài)10的非接觸型位置傳感器內(nèi)配置有被測物狀態(tài)的立體圖，圖31是從背面看該傳感器的立體圖。
在圖30。、圖31中，U字形的第一磁性體311在中間部分312的上面設(shè)有第一磁檢測部313，同時在磁檢測部313設(shè)有向上凸出的第一凸部314，并在該第一凸部14的相反側(cè)設(shè)有凹部315。此外，在磁性體311的一端側(cè)311a的上面，固定著例如以SmCo為主要成分的第一磁鐵316的N極317，同時在磁鐵311的另一端側(cè)311b，固定著以SmCo為主要成分的第二磁鐵318的S極319。U字形的第二磁性體320在其一端側(cè)320a的下面固定著磁鐵316的S極321，同時在另一端側(cè)320b的下面固定著磁鐵318的N極322。在磁性體320的中間部分323的下面設(shè)有第二磁檢測部324與磁性體311的磁檢測部313相對。另外，磁性體320的磁檢測部324設(shè)有向下凸出的第二凸部325，并在凸部325的相反側(cè)設(shè)有凹部326。磁檢測元件327由磁檢測部313和磁檢測部324夾持。
在本實(shí)施形態(tài)中，因?yàn)橛纱艡z測部313的上側(cè)面和磁檢測部324的下側(cè)面夾持磁檢測元件327，所以，磁檢測元件327與磁檢測部313以及磁檢測元件327與磁檢測部324的間隙不再存在，磁檢測元件327輸出的輸出信號的靈敏度提高。
此外，因?yàn)榇艡z測部313設(shè)置向上凸出的凸部314，并在磁檢測部324設(shè)置向下凸出的凸部325，所以，磁鐵316及磁鐵318的磁力線集中于凸部314及凸部325。因此，磁檢測元件327輸出的輸出靈敏度提高，故非接觸型位置傳感器的輸出特性改善。
所述磁檢測元件327設(shè)有電源端子328、輸出端子329及GND端子330，其連接與上述的實(shí)施形態(tài)相同。
被測物311在中央設(shè)置外徑較大的被測部分332，被測部分332的長度設(shè)定為比磁性體311和磁性體320的一端側(cè)和另一端側(cè)的寬度要長。此外，使磁性體311的一端側(cè)311a的寬度與磁性體320的一端側(cè)320a的寬度基本相等，并使磁性體311的另一端側(cè)311b的寬度與磁性體320的另一端側(cè)320b的寬度基本相等。
并且，在本實(shí)施形態(tài)中，被測物331的可測距離為，從一端側(cè)311a、另一端側(cè)311b及一端側(cè)311a與另一端側(cè)311b的間隙之和中減去被測部分332的長度之后的距離。
若采用該構(gòu)成，被測物331從被測部分332的一端位于磁性體311和磁性體320一端側(cè)的被測物331的移動方向端部起，移動至被測部分332的另一端位于磁性體311和磁性體320的另一端側(cè)的被測物331移動方向端部為止。因此，具有在移動距離的整個區(qū)域內(nèi)，輸出特性的直線性穩(wěn)定的作用。
對如上所述構(gòu)成的本發(fā)明一實(shí)施形態(tài)的非接觸型位置傳感器，下面說明其組裝方法。
首先，在預(yù)先形成為U字形的第一磁性體311的中間部分形成第一凸部314和凹部315。
其次，在磁性體311一端側(cè)311a的上側(cè)面及另一端側(cè)311b的上側(cè)面，涂布粘結(jié)劑，在一端側(cè)311a的上面固定第一磁鐵316的N極317，在另一端側(cè)311b的上面固定第二磁鐵318的S極319。
然后，在預(yù)先形成為U字形的第二磁性體320的中間部分323形成第二凸部325和凹部326。
在本實(shí)施形態(tài)中，因?yàn)樵诖判泽w320形成有凹部326，磁鐵316及磁鐵318的磁力線難于通過凹部326，因此，磁力線集中于第二磁檢測部324。由此，通過磁檢測元件327的磁力線增多，從磁檢測元件327的輸出端子329輸出的輸出靈敏度提高，故非接觸型位置傳感器的輸出特性改善。
接著，用粘結(jié)劑將磁性體320的一端側(cè)320a固定在磁鐵316的S極321上，并用粘結(jié)劑將另一端側(cè)320b固定在磁鐵318的N極322上。
最后，通過另外的構(gòu)件(未圖示)將預(yù)先一體形成有電源端子328、輸出端子329及GND端子330的磁檢測元件327支承在磁檢測部313與磁檢測部324之間。
對如上所述構(gòu)成且組裝而成的非接觸型位置傳感器，下面參照

其動作。
首先，在電源端子328上接上電源(未圖示)，并將GND端子330與GND(未圖示)接地。再將設(shè)有被測部分332的被測物331配置在一端側(cè)311a和另一端側(cè)311b與一端側(cè)320a和另一端側(cè)320b之間，然后使所述被測物332沿箭頭方法直線移動。
此時，如圖32(a)所示，設(shè)一端側(cè)311a的寬度為A，一端側(cè)311a與另一端側(cè)311b之間隙的寬度為B，另一端側(cè)311b的寬度為C，被測部分32的長度為D。并設(shè)被測部分332的中點(diǎn)位于一端側(cè)311a與另一端側(cè)311b之間間隙的中點(diǎn)時，被測物331的移動位置為0mm。
首先如圖32(a)所示，在被測部分332的另一端側(cè)的端部位于另一端側(cè)311b的端部的情況下，即，被測部分332的位置在-(C+B/2-D/2)mm的狀態(tài)時，被測部分332位于磁鐵318附近，并離磁鐵316最遠(yuǎn)。此時，從磁鐵318的N極322產(chǎn)生的磁力線從磁性體320的另一端側(cè)320b經(jīng)過被測部分332、另一端側(cè)311b后返回磁鐵318的S極319。此外，從磁鐵316的N極317發(fā)生的磁力線經(jīng)過一端側(cè)311a從磁檢測部313穿過磁檢測元件327，然后到達(dá)磁檢測部324，再從一端側(cè)320a返回磁鐵316的S極21。此時，如圖33所示，磁檢測元件327的輸出端子29的輸出電壓為約0.7V。
在本實(shí)施形態(tài)中，因?yàn)槭贡粶y部分332的長度D比磁性體311及磁性體320的另一端側(cè)的寬度C要長，所以，即使在被測部分332位于磁性體311或磁性體320附近的狀態(tài)下，對于被測部分332的直線性微小位移，通過磁性體311和磁性體320的磁場也發(fā)生變化，因此，具有輸出特性穩(wěn)定的作用效果。
此外，在被測部分332位于0mm的情況下，如圖32(b)所示，被測部分332位于與磁鐵316和磁鐵318相等的距離，到達(dá)被測部分332的磁力線相抵消。此時，從磁鐵316的N極317產(chǎn)生的磁力線從一端側(cè)311a傳到另一端側(cè)311b，再經(jīng)過磁鐵318的S極319、N極322，從另一端側(cè)320b到一端側(cè)320a，返回磁鐵316的S極321。此時，呈磁力線不通過磁檢測元件327的狀態(tài)。這樣，從輸出端子329的輸出電壓如圖33所示，約為2.5V。還有，被測部分332的位置在(A+B/2-D/2)mm的情況下，如圖33(c)所示，被測部分332位于磁鐵316附近。此時，從磁鐵316的N極317產(chǎn)生的磁力線經(jīng)一端側(cè)311a到被測部分332，再經(jīng)過一端側(cè)320a返回磁鐵316的S極321。此外，從磁鐵318的N極322產(chǎn)生的磁力線從另一端側(cè)320b經(jīng)過磁檢測部324后，從上至下穿過磁檢測元件327，再經(jīng)過磁檢測部313、另一端側(cè)311b，返回磁鐵318的S極319。此時，從輸出端子329的輸出電壓如圖33所示，約為4.3V。即，在被測部分332位于磁鐵318附近的狀態(tài)時，相對磁檢測元件327磁力線是從下向上通過的，而在被測部分332位于磁鐵316附近的狀態(tài)時，相對磁檢測元件327，磁力線是從上向下通過的。因此，隨著被測部分332的直線性往復(fù)運(yùn)動，如圖33所示，從輸出端子29輸出與被測物的位置相對應(yīng)的輸出信號。將該輸出信號輸入計算機(jī)(未圖示)等，來檢測被測部分332的位置。
在此考慮長期使用非檢測位置傳感器的情況。本實(shí)施形態(tài)的非接觸型位置傳感器，在一端側(cè)311a和另一端側(cè)311b與一端側(cè)320a和另一端側(cè)320b之間，或者附近設(shè)置被測物331。因此，被測物331相對非接觸型位置傳感器完全不滑動。因此，磁性體311及磁性體320與被測物331的距離不會因滑動磨損而變動。所以，可以提供能長期進(jìn)行高精度位置檢測的非接觸型位置傳感器。
此外，因?yàn)閷⒋判泽w311和磁性體320做成U字形，所以，可以將一端側(cè)311a與另一端側(cè)311b相互設(shè)置在寬度方向的一直線上，并將一端側(cè)320a與另一端側(cè)320b相互設(shè)置在寬度方向的一直線上。因此，可以將從磁性體一端側(cè)至另一端側(cè)的方向與被測物331的移動方向基本平行配置，所以，可以使被測部分332靠近磁性體的一端側(cè)及另一端側(cè)進(jìn)行移動，非檢測位置傳感器的輸出靈敏度提高。
此外，本實(shí)施形態(tài)中的非接觸型位置傳感器，將固定著磁鐵316的一端側(cè)與固定著磁鐵318的另一端側(cè)之間作為中間部分312，在中間部分312的大致中央設(shè)置磁檢測部313，但如果在中間部分的偏向一端側(cè)或另一端側(cè)的位置設(shè)置磁檢測部313，也具有相同的效果。
還有，本實(shí)施形態(tài)中的非接觸型位置傳感器，在磁檢測部313設(shè)置向上凸出的凸部314，并在磁檢測部324設(shè)置向下凸出的凸部325，但如果將磁檢測部313和磁檢測部324做成平面形狀，也具有相同的效果。
還有，本實(shí)施形態(tài)的非接觸型位置傳感器將被測部分332做成圓筒狀，但如果做成半圓筒狀或棱柱狀，也具有相同的效果。
產(chǎn)業(yè)上利用的可能性如上所述，若采用本發(fā)明的構(gòu)成，由于被測物本身的旋轉(zhuǎn)或直線運(yùn)動，位置傳感器的磁通密度會發(fā)生變化，所以，不必設(shè)置傳統(tǒng)那樣的磁通快門等復(fù)雜的部件，就能方便地檢測被測物的旋轉(zhuǎn)角度及移動速度。此外，即使在被測物的旋轉(zhuǎn)軸有偏心的情況下，因?yàn)橐膊皇侨鐐鹘y(tǒng)的那樣，將磁通快門沿垂直方向安裝在旋轉(zhuǎn)軸的頂端側(cè)，所以能正確進(jìn)行旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)角度的檢測。還有，即使在將非接觸型位置傳感器組裝在對方側(cè)旋轉(zhuǎn)軸上的情況下，也因?yàn)椴淮嬖趥鹘y(tǒng)那樣的磁通快門等復(fù)雜部件，所以，能將被測物與位置傳感器靠近組裝。
因此，本發(fā)明的非接觸型位置傳感器能廣泛使用于必須有長期可靠性的的各種旋轉(zhuǎn)角度檢測、位置檢測等的用途。
權(quán)利要求
1.一種非接觸型位置傳感器，包括由至少一個磁鐵及磁性連續(xù)的磁性體構(gòu)成的磁路，配置在所述磁路中的至少一個磁檢測元件，以及配置在所述磁路中的被測物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非接觸型位置傳感器，其特征在于，所述磁性體具有非連續(xù)部分，所述被測物配置在所述非連續(xù)部分或所述非連續(xù)部分與所述磁鐵之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非接觸型位置傳感器，其特征在于，所述磁性體由頂端基本呈L字形的兩個磁性體構(gòu)成，在所述兩個磁性體的頂端中的至少一個頂端，配置有所述磁檢測元件。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非接觸型位置傳感器，其特征在于，所述磁性體將所述磁鐵的一個極配置在大致中央部分，所述磁性體的兩端頂端部分基本呈L字形，并且所述被測物配置在所述磁鐵的與所述一個極相反的極與所述磁性體頂端之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非接觸型位置傳感器，其特征在于，所述磁路由磁閉合回路的磁性體及配置在所述閉合回路的磁性體內(nèi)側(cè)的兩個磁鐵構(gòu)成，所述磁檢測元件配置在所述閉合回路的磁性體的內(nèi)側(cè)，所述被測物配置在所述兩個磁鐵之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5所述的非接觸型位置傳感器，其特征在于，所述被測物的剖面為從扇形、半圓形及I形中選出的一種形狀。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-4所述的非接觸型位置傳感器，其特征在于，所述磁性體的頂端相對連接所述磁鐵的N極與S極的軸是傾斜的。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的非接觸型位置傳感器，其特征在于，配置所述磁檢測元件的所述磁性體部分的厚度比所述磁性體的其它部分的厚度要小。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的非接觸型位置傳感器，其特征在于，配置所述磁檢測元件的所述磁性體部分與所述磁性體的其它部分有臺階差。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的非接觸型位置傳感器，其特征在于，所述兩個磁鐵的橫向?qū)挾扰c所述被測物的直徑基本一致。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非接觸型位置傳感器，其特征在于，所述磁路由第一U字形磁性體、第二U字形磁性體及兩個磁鐵構(gòu)成，并且所述兩個磁鐵配置在上下配置的所述兩個U字形磁性體之間，所述磁檢測元件配置在所述兩個U字形磁性體的基本中央部分之間，所述被測物配置在所述兩個U字形磁性體的U字內(nèi)部。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的非接觸型位置傳感器，其特征在于，配置所述磁檢測元件部分的所述U字形磁性體與所述U字形磁性體的其它部分有臺階差。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的非接觸型位置傳感器，其特征在于，配置所述磁檢測元件部分的所述第一及第二U字形磁性體通過所述磁檢測元件相連接。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的非接觸型位置傳感器，其特征在于，所述兩個U字形磁性體中的至少一個具有與所述被測物的外形靠近的形狀。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的非接觸型位置傳感器，其特征在于，所述兩個U字形磁性體有臺階差，所述兩個磁鐵具有臺階差相對。
16.根據(jù)權(quán)利要求11所述的非接觸型位置傳感器，其特征在于，所述兩個U字形磁性體還具有磁鐵支承部分，所述兩個磁鐵有臺階差相對。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非接觸型位置傳感器，其特征在于，所述磁路由第一U字形磁性體、比所述第一U字形磁性體大的第二U字形磁性體及兩個磁鐵構(gòu)成，并且所述兩個磁鐵配置在所述兩個U字形磁性體之間，所述磁檢測元件配置在所述第一U字形磁性體的U字內(nèi)側(cè)。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的非接觸型位置傳感器，其特征在于，所述第一U字形磁性體與所述第二U字形磁性體配置在同一平面上。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的非接觸型位置傳感器，其特征在于，所述第一U字形磁性體與所述第二U字形磁性體基本成直角配置。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的非接觸型位置傳感器，其特征在于，在所述第二U字形磁性體的大致中央部分具有插入所述被測物的孔。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的非接觸型位置傳感器，其特征在于，所述第二U字形磁性體由兩個部分構(gòu)成，在所述兩個部分的接合部分有插入所述被測物的部分。
22.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非接觸型位置傳感器，其特征在于，所述磁路由第一U字形磁性體、第二U字形磁性體及兩個磁鐵所構(gòu)成，并且所述兩個磁鐵配置在上下配置的所述第一和第二U字形磁性體之間，所述磁檢測元件配置在所述第一和第二U字形磁性體的基本中央部分之間，所述被測物配置在所述第一U字形磁性體的兩端部與所述第二U字形磁性體的兩端部之間并可直線運(yùn)動。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的非接觸型位置傳感器，其特征在于，所述第一U字形磁性體的一端側(cè)的寬度與所述第二U字形磁性體的一端側(cè)的寬度基本相等，同時，所述第一U字形磁性體的另一端側(cè)的寬度與所述第二U字形磁性體的另一端側(cè)的寬度基本相等，且所述被測物的可測距離為，從所述一端側(cè)的寬度、所述另一端側(cè)的寬度及所述一端側(cè)與所述另一端側(cè)的間隙之和中，減去所述被測物的被測部分長度后的距離。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的非接觸型位置傳感器，其特征在于，所述被測部分的長度比所述一端側(cè)和所述另一端側(cè)的寬度要長。
25.根據(jù)權(quán)利要求22所述的非接觸型位置傳感器，其特征在于，配置所述磁檢測元件部分的所述第一或第二U字形磁性體的一部分與所述第一或第二U字形磁性體的其它部分有臺階差。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的非接觸型位置傳感器，其特征在于，配置所述磁檢測元件部分的所述第一或第二U字形磁性體通過所述磁檢測元件相連接。
全文摘要
本發(fā)明的非接觸型位置傳感器包括:由至少一個磁鐵及磁性連續(xù)的磁性體所構(gòu)成的磁路,配置在磁路中的至少一個磁檢測元件,以及配置在磁路中的被測物。本發(fā)明的非接觸型位置傳感器對因配置在磁路中的被測物旋轉(zhuǎn)或移動引起的磁檢測元件的輸出變化進(jìn)行檢測,來檢測被測物的旋轉(zhuǎn)角度或位置。
文檔編號G01B7/02GK1340149SQ00803719
公開日2002年3月13日 申請日期2000年12月14日 優(yōu)先權(quán)日1999年12月14日
發(fā)明者松川恭范, 松浦昭, 上田真二郎 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社