旋转角探测器的制作方法

专利名称：旋转角探测器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种旋转角探测器，其探测一个探测对象的旋转角。
背景技术：
通常，旋转角探测器具有产生磁场的磁铁和相对于磁铁旋转以探测磁场变化的磁探测元件。基于磁探测元件的输出信号，探测器探测探测对象的旋转角。JP-2007-H11-2561A显示了一种旋转角探测器，其中磁铁和导向构件以彼此面对面的方式布置以致使得磁场在其间是均勻的。磁场测量元件配置在磁铁和导向构件之间。 需要指出的是使用导磁性材料制成的导向构件相当于一个轭状物且磁场测量元件相当于磁探测元件。JP-2003-177004A(US-2003-0080732Al)显示了一种角度传感器，其中霍尔元件布置成面对磁铁穿过圆柱形轭状物的旋转中心，由此扩大了磁通量的线性变化。日本专利No. 4321665 (US-2004-0189288A)显示了一种旋转角探测器，其中两磁铁穿过磁探测元件，彼此面对面地布置。每个磁铁具有弯曲的外表面和弯曲的内表面，因此使得通过磁探测元件的磁通量稳定。在JP-2007-256121A中显示的探测器，由于不具有围绕磁场测量元件的轭状物， 探测器的精确性因磁场干扰而下降。同时，在JP-2003-177004A中显示的传感器中，轭状物环向地围绕霍尔元件设置，以致传感器的精确性并不总是因磁场干扰而下降。然而，在这种传感器中，由于磁通量的泄露，磁通量向量是弯曲的以致磁通量向量均勻的区域变得较小。这样，使得磁探测元件的位置偏离并且探测通量密度变化，以致使探测错误上升而“健壮性”下降。也就是说，用于相对于干扰或者设计错误维持当前状态的系统特征是很差的。在日本专利No. 4321665中显示的旋转角探测器，磁通量向量是均勻的并且“健壮性”得到改善。然而，磁铁的形状很复杂，这可能引起制造成本增加。

发明内容
本发明是考虑到上述原因而作出的，并且本发明的目的是提供一种具有高健壮性和简单构造的旋转角探测器。本发明涉及一种探测探测对象旋转角的旋转角探测器。在本发明中，包括探测对象的旋转轴的任意平面被称为对称平面，并且包括探测对象的旋转轴并且垂直于对称平面的平面被称为参考平面。旋转角探测器设有磁通量传输装置，磁通量产生装置以及磁性探测装置。所述磁通量传输装置成型为类似于相对于对称平面对称的框架。所述探测对象的旋转轴在所述框架形状的磁通量传输装置内部延伸。所述磁通量传输装置包括用磁性材料制成的第一壁，第二壁，第三壁和第四壁。所述第一壁和所述第二壁相对于所述参考平面相对地布置。所述第三壁在所述磁通量传输装置的一端连接所述第一壁和所述第二壁。所述第四壁在所述磁通量传输装置的另一端连接所述第一壁和第二壁。
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所述磁通量产生装置相对于对称平面对称地配置在所述磁通量传输装置的内表面上。所述磁性探测装置配置在所述第一壁和所述第二壁之间使得所述磁性探测装置根据所述探测对象的旋转相对于所述磁场产生装置和所述磁通量转换装置相对地旋转。所述磁性探测装置具有探测磁通量的探测表面。所述磁场产生装置配置在仅仅所述第一壁的内表面上，并且在垂直于所述第一壁的方向上被磁化。由于所述磁通量传输装置成型为类似于所述探测对象的旋转轴在其内部延伸的框架，所述磁场传输装置具有对磁场干扰的较高的屏蔽效应。而且，增加磁路的导磁性且限制所述磁场产生装置的消磁。所述磁性探测装置探测的磁通量密度增加，从而信噪比增强。 所述磁通量传输装置包括轭状物。此外，由于所述磁通量传输装置和所述磁场产生装置相对于所述对称平面对称地形成，改善了磁通量的平衡。磁向量更均勻和健壮性得到增强。还有，由于所述磁场产生装置配置在仅仅所述第一壁的内表面上，因而其构造变得简单。


根据下面参考附图作出的描述，本发明的其它目的，特征和优点将会更加地明显， 其中类似的部件将用同样的附图标记表示，其中图IA是根据第一实施例的旋转角探测器的示意图；图IB是沿着图IA中的线Ib-Ib剖切的剖面图；图IC是沿着图IA中的线Ic-Ic剖切的剖面图；图2是显示根据第一实施例的应用于旋转角探测器的框图；图3是根据第一实施例的磁性探测装置的电路框图；图4是根据第二实施例的旋转角探测器的示意图；图5A显示了根据第一实施例的由磁性探测装置探测的磁通量密度的曲线图；图5B显示了根据第一实施例的磁性探测装置的校正后输出的曲线图；图5C显示了根据第二实施例的由磁性探测装置探测的磁通量密度的曲线图；图6是根据第三实施例的旋转角探测器的示意图；图7是根据第三实施例的磁性探测装置的电路框图；图8A显示了根据第三实施例的由磁探测装置探测的磁通量密度的曲线图；图8B显示了根据三角函数计算的计算角的曲线图；图9是根据第四实施例的旋转角探测器的示意图IOA显示了根据第四实施例的由磁探测装置探测的磁通量密度的曲线图；图IOB显示了根据三角函数计算的计算角的曲线图；图IOC显示了线性校正输出的曲线图；图IlA是根据第五实施例的旋转角探测器的示意图；图IlB是沿着图IlA中的线Xlb-Xlb剖切的剖面图；图IlC是沿着图IlA中的线Xlc-Xlc剖切的剖面图；图12是根据第六实施例的旋转角探测器的示意图；图13是根据第七实施例的旋转角探测器的示意图14是根据第八实施例的旋转角探测器的示意图；图15A是根据第九实施例的旋转角探测器的示意图；图15B是根据第十实施例的旋转角探测器的示意图；图16A是根据第十一实施例的旋转角探测器的示意图；图16B是根据第十二实施例的旋转角探测器的示意图；图17A是根据第十三实施例的旋转角探测器的示意图；图17B是根据第十四实施例的旋转角探测器的示意图；图18是根据另一实施例的旋转角探测器的示意图；图19A是根据另一实施例的旋转角探测器的示意图；图19B是根据另一实施例的旋转角探测器的示意图；图20是根据另一实施例的旋转角探测器的示意图；图21是根据另一实施例的旋转角探测器的示意图；图22A是根据另一实施例的旋转角探测器的示意图；图22B是根据另一实施例的旋转角探测器的示意图；图23是根据其它实施例的旋转角探测器的示意图；图M是旋转角探测器的对比实例的示意图。
具体实施例方式下文将描述本发明的实施例。(第一实施例)旋转角探测器探测探测对象的旋转角，例如电子节气阀，废气再循环阀，以及加速器踏板。如图2所示，探测旋转促动器4的旋转部分如的旋转角的旋转角探测器2设置霍尔元件5作为第一磁探测元件。用于产生磁场的磁铁21设置到旋转部分如。旋转部分如相当于探测对象。磁铁21随着旋转部分如旋转。霍尔元件5探测旋转部分如的旋转角。 探测到的旋转角传输给电子控制单元(ECU) 10。ECU 10基于旋转角探测器2探测到的旋转角执行旋转促动器4的反馈控制。参考图IA到1C，下面将描述旋转角探测器2的构造。旋转角探测器2包括矩形磁铁21，霍尔元件5以及经由其传输磁通量的轭状物40。轭状物40是框架形状的并且是用磁性材料制成的。轭状物40具有绕其旋转的旋转轴。轭状物40包括彼此平行的第一壁和第二壁41，42，以及连接第一壁41和第二壁42 的第三壁和第四壁43，44。第三壁43和第四壁44是环绕旋转轴的弧形形状的。换句话说， 第三壁43和第四壁44是单个圆的部分。如图IA和IC所示，旋转轴被表示为“ζ轴”。垂直于ζ轴并且与第一壁和第二壁 41，42平行的轴被表示为“χ轴”。垂直于ζ轴和χ轴的轴被称为“y轴”。此外，包括χ轴和 Y轴的xy平面被称为参考平面“Sx”，而包括ζ轴和y轴的yz平面被称为对称平面“Sy”。轭状物40相对于对称平面“Sy”是形状对称的。第一壁41的内表面41a和第二壁42的内表面4 平行参考平面“ Sx，，延伸。磁铁21配置在第一壁41的内表面41a上。磁铁21相对于对称平面“Sy”对称地布置。磁铁21的N极与第一壁41接触，且磁铁21的S极面对第二壁42。霍尔元件5布置在磁铁21和第二壁42之间。当旋转部分如旋转时，霍尔元件5 执行相对于磁铁21的相对旋转并且轭状物40绕ζ轴旋转。根据第一实施例，霍尔元件5 布置在ζ轴上。霍尔元件5具有探测磁通量密度的探测表面fe。在参考平面“Sx”和第一壁41的内表面41a之间的距离被表示为“Y1”，而参考平面“Sx”和第二壁42的内表面4 之间的距离被表示为“Y2”的情况下，距离“Y2”比距离 “Y1”短。因而，第二壁42的内表面42a的长度“X2”比第一壁41的内表面41a的长度“XI” 长。由于霍尔元件5布置在ζ轴上，距离“Y1”等于霍尔元件5与第一壁41的内表面41a 之间的距离并且距离“Y2”等于霍尔元件5与第二壁42的内表面4 之间的距离。霍尔元件5配置在霍尔-IC芯片7上。如图3所示，霍尔-IC芯片7包括霍尔元件5，放大霍尔元件5的输出的放大电路11，将放大的模拟信号转换为数字信号的A/D转换器13，处理转换的数字信号的数字信号处理器(DSP) 14，以及将数字信号转换为模拟信号的D/A转换器19。霍尔芯片7相当于本发明的“半导体芯片”。DSP14包括偏移校正电路15，幅值校正电路16，以及使霍尔元件5相对于旋转角的输出信号线性化的线性校正电路18。线性校正电路18相当于本发明的线性校正装置。(操作)当霍尔元件5相对于磁铁21随着旋转部分如的旋转而相对旋转时，探测表面fe 探测到的磁通量密度按照如图5A所示的正弦变化。需要指出的是，探测到磁通量密度是零的旋转角被定义为“0°旋转角”。线性校正电路18使在士90°的旋转角范围内探测到的磁通量线性化，然后输出如图5B所示的线性校正输出。(第一实施例的优点)根据第一实施例，可以获得下列⑴到⑶作为第一实施例的优点。(1)由于轭状物40是其中具有ζ轴的框架形状的，轭状物40对磁场干扰具有屏蔽效应。此外，磁路的导磁性增大并且限制磁铁21的消磁。霍尔元件5探测的磁通量密度增大，从而提高信噪比。(2)由于轭状物40是相对于对称平面“Sy”对称地形成的，因此改善了磁通量的平衡。因而，使磁通量向量均勻并且健壮性增强。而且，由于磁铁21配置在仅仅第一壁41的内表面41a上，它的构造变得简单。(3)由于第二壁42沿平行于设置磁铁21的第一壁41延伸，磁通量向量在垂直于第一壁41的y轴方向上是均勻的。这样，即使霍尔元件5的位置偏离了原始位置，探测到的磁通量密度几乎不变。旋转角探测器2的健壮性被增强。(4)第三壁和第四壁43，44是弧形形状的。它们的中心轴相当于ζ轴。霍尔元件 5和第三壁与第四壁43，44之间的距离相对长以致磁通量向量的弯曲较小，因此使磁通量向量均勻且健壮性增强。此外，轭状物40的外部构造成相当于旋转半径，由此提高节省空间。(5)霍尔元件5和第二壁42的内表面4 之间的距离要比霍尔元件5和第一壁 41的内表面41a之间的距离短。内表面42a的长度“X2”比内表面41a的长度“XI”长。因此，在霍尔元件5的附近，能够扩大磁通量向量均勻的区域。使磁向量更均勻并且健壮性增强。
(6)磁铁21是矩形形状的。可以限制制造和组装的偏差分布。因此，使磁通量向量更均勻并且关于位置偏差的健壮性增强。由于磁铁21的形状简单，可以减少生产成本。(7)由于线性校正电路18线性地校正由霍尔元件5探测到的磁通量密度，能够改善探测到的磁通量的密度的线性。(8)霍尔元件5和线性校正电路18构造成单个霍尔IC芯片7。因此，可以减少磁探测装置的尺寸。(对比实例)下面将描述在JP-2007-256121A和JP-2003-177004A中显示的现有技术组合的对比实例。如图M所示，环形轭状物48和设置在环形轭状物48内表面的另一轭状物49形成磁通量传输装置。磁铁四也以面对另一轭状物49的方式设置到环形轭状物48的内表面。霍尔元件5布置在磁铁四和轭状物49之间的旋转轴上。如果不设置环形轭状物48，在磁铁四和轭状物49之间产生直的磁通量。然而，这种磁通量容易受到干扰磁场的干扰。同时，在环形轭状物48如图M所示的设置的情况下， 尽管磁通量很少受到干扰磁场的干扰，由于磁通量从环形轭状物48的内表面泄漏，磁通量向量是弯曲的。磁通量向量的均勻性变差。如果霍尔元件5的位置偏离，探测到的磁通量密度也会变化，以致不能维持探测特性。也就是说，健壮性变差。根据第一实施例，由于轭状物40具有设置磁铁21的第一壁41并且第二壁42平行于第一壁41，磁通量向量在垂直于第一壁41的y轴方向上是均勻的。因此，即使霍尔元件5的位置偏离，探测到的磁通量密度变化较小。不同于上述对比实例，增强了关于位置偏离的健壮性。参考附图，下面将描述第二到第四实施例。和第一实施例大致相同的零件和部件用相同的附图标记表示，并且相同的描述都不再重复。(第二实施例)如图4所示，根据第二实施例，旋转角探测器2具有从ζ轴向第二壁42偏离特定距离“％”的霍尔元件5。需要指出的是，特定的距离”大于制造和装配公差的上限值 Δ max ο因此，霍尔元件5在士90°的旋转角范围内的相对旋转的轨迹总是包括在相对于 ζ轴的靠近第二壁42的区域中。由于磁通量密度是在磁通量向量最均勻的区域中探测到的，所以健壮性显著增强。还有，第二实施例具有与第一实施例相同的优点。由霍尔元件5探测到的磁通量密度由图5C所示的波形表示。在这个波形中，探测到的磁通量密度的变化在-90°到+90°的旋转角范围内变得更线性而不是精确的正弦波。(第三实施例)根据第三实施例，如图6所示，设置了两个霍尔元件。第一霍尔元件5和第二霍尔元件6彼此靠近地布置在单个霍尔芯片9上。第一霍尔元件5的探测表面fe和第二霍尔元件6的探测表面6a 二者之间构成一个特定的角“ α ”。霍尔IC芯片9相当于本发明的 “半导体芯片”。如图7所示，霍尔IC芯片9包括第一霍尔元件5，第二霍尔元件6放大第一霍尔元
9件5的输出的第一放大器电路11，放大第二霍尔元件6输出的第二放大器电路，将放大的两个模拟信号转换为数字信号的A/D转换器13，处理转换后的数字信号的数字信号处理器 (DSP) 14，以及将数字信号转换为模拟信号的D/A转换器19。DSP14包括偏移校正电路15，幅值校正电路16，执行关于第一霍尔元件5和第二霍尔元件6的探测信号的三角函数计算的计算电路17，以及使由计算电路17计算的关于旋转角的计算角线性化的线性校正电路18。计算电路17相当于本发明的计算装置。下面将描述计算电路17执行的三角函数计算。附图标记定义如下Vl 第一霍尔元件5的输出电压(mV)，V2 第二霍尔元件6的输出电压(mV)，K(t)霍尔系数， I(t)霍尔电流(mA)，B(t)能够探测到的磁通量密度的最大值(正弦波的幅值的1/2)，Bl (t)由第一霍尔元件5探测到的磁通量密度(mT)，B2 (t)由第二霍尔元件6探测到的磁通量密度(mT)，θ 旋转角(° )，θ (° ) = Ji 0/18O(rad)α = y-β 第一霍尔元件5和第二霍尔元件6之间的差分相位(° )，β :第一霍尔元件5和参考角之间的差分相位(° )，Y 第二霍尔元件6和参考角之间的差分相位(° )。需要指出的是，“(t)”代表附图标记具有关于环境温度“t”的温度特征。第一霍尔元件5的输出电压“VI”和第二霍尔元件6的输出电压“V2”由下列公式表不。Vl = K(t) · I(t) · Bl(t)= K(t) · I(t) · Bl(t) · sin( θ-β ) ......(1)V2 = K(t) · I(t) · B2(t)= K(t) · I(t) · B(t) · sin( θ - y ) ......(2)如上所述，第一和第二霍尔元件5，6的输出电压取决于环境温度“t”。如果输出电压“V”基于环境温度“t”，霍尔系数K(t)，霍尔电流I(t)以及磁通量密度B(t)进行校正， 必需复杂的校正电路。因此，下列公式(3)，(4)是从上述公式(1)，(2)推导出来的。下列公式(3)，(4)
中依赖于环境温度“t”的项。θ = (180/π ) Xarctan {cot (π · α /360) · Cv}......(3)Cv = (V1-V2)Z(V^V2)............................(4)在α = 90°的情况下，下面公式(5)是成立的。θ = (180/π ) Xarctan(V1A2)....................(5)通过将偏移量添加到上述根据差分相位α的计算的结果获得计算角。图8Α和图8Β是根据第三实施例的特征图。在图8Α中，定义β =0°，Y = 90°。 第二霍尔元件6的探测到的磁通量Β2由相对于表示第一霍尔元件5的探测到的磁通量Bl 的另一正弦波延迟α =90°的正弦波表示。计算电路17基于如图8Β所示的探测到的磁通量Bi，Β2计算所述计算角。
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(第三实施例的优点)根据第三实施例，除第一实施例的⑴到(6)的上述优点外，能够得到下列(7)到 (8)的优点。(7)设置两个霍尔元件5，6和计算电路17执行三角函数运算，由此能够消去输出电压“V”的温度特征，从而能够用简单的构造精确地探测旋转角。由于线性校正电路18线性地校正计算角，能够改善探测到的磁通量密度的线性。(8)第一霍尔元件5，第二霍尔元件6，计算电路17以及线性校正电路18构造成单个霍尔IC芯片9。因此，由于第一霍尔元件5和第二霍尔元件6彼此靠近地布置，所以在二者之间间的环境温度“t”和磁特征构造成大致相同。能够更精确地探测旋转角。磁探测装置的尺寸能够更小。(第四实施例)如图9所示，根据第四实施例，霍尔IC芯片9从ζ轴向第二壁42偏离关于第三实施例所述的特定距离”。霍尔IC芯片9的构造和第三实施例的霍尔IC芯片9的构造相同，并且特定的距离”以与第二实施例中“％”的相同的方式构建。图IOA到图IOC是根据第四实施例的特征图。在图IOA中，定义β =0°，、= 90°。第二霍尔元件6探测到的磁通量Β2由相对于表示第一霍尔元件5探测到的磁通量 Bl的另一正弦波延迟α =90°的正弦波表示。在这个波形中，探测到的磁通量的变化在从-90°到+90°的旋转角范围内变得更线性而不是精确的正弦波。计算电路17基于如图IOB所示的探测到的磁通量密度Bi，Β2计算所述计算角。 此外，线性校正电路18线性地校正计算角以输出如图IOC所示的线性校正输出。第四实施例具有和第三实施例相同的优点。(第五实施例)如图11所示，根据第五实施例，旋转角探测器2设有第一磁铁211和第二磁铁 212。第一磁铁和第二磁铁211，212相对于对称平面“Sy”对称地布置在第一壁41的内表面 41a上。第一和第二磁铁211，212的每个N极与第一壁41接触，并且第一和第二磁铁211， 212的每个S极面对第二壁42。霍尔元件5布置在ζ轴上。参考平面“Sx”和第二壁42的内表面4 之间的距离“Y2”比参考平面“Sx”和第一壁41的内表面41a之间的距离“Y1”短。内表面42a的长度“X2”比内表面41a的长度 “XI”长。由于第一壁41的内表面41a和第二壁42的内表面4 平行于参考平面“Sx”延伸，距离“Y1”相当于ζ轴和第一壁41的内表面41a之间的距离“D1”且距离“Y2”相当于 ζ轴和第二壁42的内表面4 之间的距离“D2”。第一壁41包括其上配置第一磁铁211的右半壁411和其上配置第二磁铁212的左半壁412。第一磁铁211在垂直于右半壁411的方向上被磁化，且第二磁铁212在垂直于左半壁412的方向上被磁化。右半壁411的内表面411a和左半壁412的内表面41 是平行于参考平面“Sx”的连续平面。在第一实施例中，由于探测器2设有单磁铁21，磁通量向量在y轴方向上是均勻的。然而，在如图1所示的由“P1”所包围的第三壁43和第四壁44的附近，磁通量向量是弯曲的。同时，根据第五实施例，由于设置了两磁铁211，212，扩大了磁通量向量在y轴方向上均勻的区域，其如图11所示的由“P2”包围的区域。因而，进一步增强了健壮性。
(第六实施例)如图12所示，根据第六实施例，霍尔元件5从ζ轴向第二壁42偏离特定距离Ih ”。 因此，霍尔元件5在士90°的旋转角范围内的相对旋转轨迹总是包括相对于ζ轴靠近第二壁42的区域。由于磁通量密度是在磁通向量最均勻的区域中探测的，所以健壮性显著增强。(第七实施例)如图13所示，根据第七实施例，磁探测装置包括设置在ζ轴上的两个霍尔元件5， 6，从而通过执行三角函数计算能够精确地探测旋转角。(第八实施例)如图14所示，根据第八实施例，探测装置包括从ζ轴向第二壁42偏离特定距离 "Yh"的两个霍尔元件5，6。因而，第八实施例具有第六和第七实施例的优点。在下面第九到第十四实施例中，第一壁41包括相对于参考平面“Sx”倾斜的右半壁411和左半壁412。(第九实施例)如图15A所示，根据第九实施例，第一壁41是径向向外凸的。也就是说，右半壁411 和左半壁412相对于参考平面“Sx”以壁411，412朝向对称平面“Sy”远离参考平面“Sx” 的方式倾斜。第二壁42平行于参考平面“Sx”地形成。因此，在y轴方向上校正远离对称平面“Sy”的弯曲的磁通量向量。扩大了磁通量向量在y轴方向上的均勻区域。因而，在探测对象的整个旋转角上进一步增强健壮性。在ζ轴和第二壁42内表面4 之间的距离“D2”比ζ轴和右半壁411的内表面 411a之间或者ζ轴和左半壁412的内表面41 之间的距离“D1”短。因此，在霍尔元件5 附近，能够扩大磁通量向量均勻的区域并且增强健壮性。需要指出的是在本实施例中距离 “D2”相当于第五实施例的距离“Y2”(图11)。(第十实施例)如图15B所示，根据第十实施例，第一壁41是径向向内凹的。也就是说，右半壁411 和左半壁412相对于参考平面“Sx”以壁411，412朝向对称平面“Sy”靠近参考平面“Sx” 的方式倾斜。第二壁42平行于参考平面“Sx”地形成。根据上述构造，远离对称平面“Sy”的磁通量向量进一步弯曲。然而，通过利用这种弯曲的磁通量向量，在磁通量相对高的位置，磁通量较少通过霍尔元件5的探测表面fe 而在磁通量相对低的位置，磁通量更容易通过霍尔元件5的探测表面5a。因此，改善探测平此外，由于距离“D2”比距离“D1”短，磁通量向量在霍尔元件5的附近更均勻。健壮性也得到了增强。(第十一到第十四实施例)根据第十一到第十四实施例，第二壁42包括相对于对称平面“Sy”对称的右半壁 421和左半壁422。右半壁421的内表面421a和左半壁422的内表面42 相对于参考平面“ Sx ”倾斜。如图16A所示，第十一实施例是第九实施例的变型，其中，第二壁42是径向向外凸的。也就是说，右半壁421和左半壁422相对于参考平面“Sx”以壁421，422朝向对称平面“Sy”靠近参考平面“Sx”的方式倾斜。如图15B所示，第十二实施例是第十实施例的变型，其中，第二壁42是径向向内凸的。如图17A所示，第十三实施例是第九实施例的变型，其中，第二壁42是径向向内凹的。也就是说，右半壁421和左半壁422相对于参考平面“Sx”以壁421，422朝向对称平面 “Sy”靠近参考平面“Sx”的方式倾斜。如图17B所示，根据第十四实施例，第二壁42是径向向内凹的。根据第十一到第十四实施例，磁通量向量进一步均勻化并且能够精确地调整磁性探测元件的探测平衡。此夕卜，在每个实施例中，距离“D2”比距离“D1”短。因此，在霍尔元件5附近，能够扩大磁通量向量均勻的区域并且增强健壮性。(其它实施例)(a)在上述实施例中，磁铁21，211，212的每个N极都与第一壁41，411，412接触。 可替代地，磁铁21，211，212也可以布置成所述磁铁的每个S极都与第一壁41，411，412接触。(b)如图18所示，磁铁可以被分成多个磁铁片27。可替代地，如图21所示，能够设置两组分开的磁铁271，272。(c)轭状物40的第三壁和第四壁不限于弧形形状。如图19A和图22A所示，轭状物40可以是矩形形状的。可替代地，如图19B和图22B所示，轭状物40可以是梯形形状的。(d)如图20和图23所示，轭状物40可以是六边形形状的。第三壁453和第四壁 463在参考平面“ Sx ”上是相距最远。(e)在图15到图17中，另一壁能够形成在右半壁411和左半壁412之间。还有， 另一壁也能够形成在右半壁421和左半壁422之间，在第一壁41和第二壁42之间，或者在第三壁43和第四壁44之间。本发明并不限于上面提到的实施例，并且可以应用到各种实施例。
权利要求
1.一种探测探测对象的旋转角的旋转角探测器，包括 用磁性材料制成的形状象对称框架的磁通量传输装置，相对于对称平面对称的所述框架，所述对称平面表示包括所述探测对象的旋转轴的任意平面，在所述对称框架内部延伸的旋转轴，所述对称框架包括第一壁和第二壁，所述第一壁和所述第二壁相对于包括所述旋转轴并且垂直于所述对称平面的参考平面相对地布置，所述对称框架包括连接所述第一壁和所述第二壁的第三壁， 所述对称框架包括连接所述第一壁和所述第二壁的第四壁， 所述第三壁和所述第四壁相对于所述对称平面相对地布置； 相对于所述对称平面对称地配置在所述磁通量传输装置内表面的磁场产生装置；和磁性探测装置，所述磁性探测装置配置在所述第一壁和所述第二壁之间使得所述磁性探测装置根据所述探测对象的旋转而相对于所述磁场产生装置和磁通量传输装置相对地旋转，所述磁性探测装置具有探测磁通量的探测表面，其中，所述磁场产生装置仅仅配置在所述第一壁的内表面上，并且所述磁场产生装置在垂直于所述第一壁的方向上被磁化。
2.根据权利要求1所述的旋转角探测器，其特征在于， 所述第一壁和所述第二壁平行于所述参考平面地布置，并且所述磁场产生装置是配置在所述第一壁的内表面上的单个磁铁。
3.根据权利要求2所述的旋转角探测器，其特征在于， 所述磁场产生装置是矩形磁铁。
4.根据权利要求2所述的旋转角探测器，其特征在于，所述磁场产生装置是以同类型磁极彼此靠近的方式布置的一组分开的磁铁。
5.根据权利要求1所述的旋转角探测器，其特征在于， 所述第一壁包括右半壁和左半壁，所述磁场产生装置包括配置在所述右半壁的内表面的第一磁铁和配置在所述左半壁的内表面的第二磁铁，以及所述第一磁铁和所述第二磁铁在分别垂直于所述右半壁和所述左半壁的方向上被磁化。
6.根据权利要求5所述的旋转角探测器，其特征在于， 所述右半壁和所述左半壁平行于参考平面地延伸。
7.根据权利要求5所述的旋转角探测器，其特征在于，所述右半壁和所述左半壁相对于参考平面倾斜，使得所述右半壁和所述左半壁朝向所述对称平面远离所述参考平面。
8.根据权利要求5所述的旋转角探测器，其特征在于，所述右半壁和所述左半壁相对于参考平面倾斜，使得所述右半壁和所述左半壁朝向所述对称平面靠近所述参考平面。
9.根据权利要求5所述的旋转角探测器，其特征在于， 所述第一磁铁和所述第二磁铁是矩形形状的。
10.根据权利要求5所述的旋转角探测器，其特征在于，所述第一磁铁和所述第二磁铁中的每一个包括具有相同极性的分开的磁铁。
11.根据权利要求5所述的旋转角探测器，其特征在于，所述第二壁包括第二右半壁和第二左半壁，以及所述第二右半壁和所述第二左半壁相对于参考平面以朝向所述对称平面远离所述参考平面的方式倾斜。
12.根据权利要求5所述的旋转角探测器，其特征在于，所述第二壁包括第二右半壁和第二左半壁，以及所述第二右半壁和所述第二左半壁相对于参考平面以朝向所述对称平面靠近所述参考平面的方式倾斜。
13.根据权利要求1所述的旋转角探测器，其特征在于，所述第三壁和所述第四壁成型为在所述第三壁和所述第四壁之间的距离在所述参考平面上最大并且在远离所述参考平面的方向上变短。
14.根据权利要求13所述的旋转角探测器，其特征在于，所述第三壁和所述第四壁成型为所述第三壁和所述第四壁的垂直于所述旋转轴的截面形状是围绕所述旋转轴的弧形形状。
15.根据权利要求13所述的旋转角探测器，其特征在于所述旋转轴和所述第二壁之间的距离比所述旋转轴和所述第一壁之间的距离短。
16.根据权利要求15所述的旋转角探测器，其特征在于，所述磁性探测装置以从所述旋转轴向所述第二壁偏离特定距离的方式布置在所述对称平面上。
17.根据权利要求1所述的旋转角探测器，其特征在于，所述磁探测装置包括输出指示磁场变化的信号的第一磁探测元件，所述磁场变化是由于所述磁性探测装置相对于所述磁场产生装置的相对旋转引起的。
18.根据权利要求1所述的旋转角探测器，其特征在于，所述磁性探测装置包括用于线性校正所述第一磁性探测元件探测的磁通量密度的线性校正装置，从而所述磁通量密度相对于所述探测对象的旋转角线性地变化。
19.根据权利要求18所述的旋转角探测器，其特征在于，所述第一磁性探测元件和所述线性校正装置形成在单个半导体芯片上。
20.根据权利要求17所述的旋转角探测器，其特征在于，所述第一磁性探测元件是霍尔元件。
21.根据权利要求17所述的旋转角探测器，其特征在于，所述磁性探测元件还包括第二磁性探测元件，所述第二磁性探测元件布置在所述第一磁性探测元件附近，使得其探测在不同于所述第一磁性探测元件探测的磁通量的方向上指向的磁通量；以及计算装置，所述计算装置用于根据三角函数计算基于所述第一探测元件和所述第二探测元件的输出信号计算所述探测对象的旋转角。
22.根据权利要求21所述的旋转角探测器，其特征在于， 所述磁性探测装置包括用于线性地校正所述计算装置计算的计算角的线性校正装置，从而所述计算角相对于探测对象的旋转角线性地变化。
23.根据权利要求22所述的旋转角探测器，其特征在于，所述第一磁性探测元件，第二磁性探测元件，计算装置以及线性校正装置形成在单个半导体芯片上。
24.根据权利要求21所述的旋转角探测器，其特征在于，所述第一磁性探测元件和所述第二磁性探测元件中每一个是霍尔元件。
全文摘要
本发明公开了一种旋转角探测器(2)，所述旋转角探测器(2)设有框架形状的轭状物(40)，所述轭状物(40)包括平行的第一壁(41)和第二壁(42)。探测对象的旋转轴(z)在所述框架形状的轭状物(40)内部延伸。磁通量向量在垂直于第一壁(41)的方向上是均匀的，因此即使霍尔元件(5)的位置偏离，所述探测到的磁通量密度变化较小。所述探测器(2)的健壮性增强。所述霍尔元件(5)和第二壁(42)的第二内表面(42a)之间的距离(Y2)比所述霍尔元件(5)和第一壁(41)的第一内表面(41a)之间的距离(Y1)短。所述第二内表面(42a)的长度(X2)比所述第一内表面(41a)的长度(X1)长。在所述第二壁(42)附近，能够扩大磁通量向量均匀的区域。因而，健壮性进一步加强。
文档编号G01B7/30GK102353391SQ20111015754
公开日2012年2月15日 申请日期2011年5月31日 优先权日2010年6月2日
发明者本多仁美, 松本光一郎, 水谷彰利, 河野祯之 申请人:株式会社电装