位置检测器的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种位置检测器，其具有以可运动的方式设置在模具（9）上在第一磁通传输部件（20）和第二磁通传输部件（30）之间的间隙（101）中以根据穿过其中的磁通密度输出信号的霍尔IC（60）。霍尔IC相对于旋转体（12）的运动被霍尔IC（60）检测到。霍尔IC具有第一磁通收集器（70）和第二磁通收集器（80）。第一磁通收集器和第一磁通传输部件之间的第一磁路（M1）的磁阻以及第二磁通收集器和第二磁通传输部件之间的第二磁路（M2）的磁阻构造为使得霍尔IC相对于旋转体在其中磁通密度减小至最小的预定径向距离处可运动。
【专利说明】位置检测器
【技术领域】
[0001]本发明整体涉及一种用于检测检测对象的位置的位置检测器。
【背景技术】
[0002]一般来说，磁力式位置检测器检测检测对象的位置相对于参照部件的变化。磁力式位置检测器可利用诸如磁体的磁通产生器。例如，在专利文献I (即，日本专利特开N0.JP-A-H08-292004)中公开的位置检测器被构造为形成具有设置在参照部件上的两个磁通传输部件和两个磁体的闭合磁路。在这种结构中，两个磁体分别由两个互相面对的磁通传输部件的端部束缚。在两个磁通传输部件的各自端部之间的间隙内发生从一个传输部件至另一个传输部件的溢磁通(spill magnetic flux)流。磁通密度检测器被构造为在两个磁通传输部件之间的间隙内与检测对象一起运动，并根据从中穿过的磁通输出检测信号。按照这种方式，位置检测器基于从磁通检测器输出的输出信号检测检测对象相对于参照部件的位置。
[0003]在专利文献I中，将位置检测器描述为能够检测相对于参照部件旋转的检测对象的旋转位置(参见所述专利文献中的图8)。位置检测器具有形成为沿着以检测对象的旋转轴线为中心的虚拟圆延伸的两个磁通传输部件。此外，位置检测器布置有两个轭，轭设置为沿着虚拟圆的径向束缚磁通密度检测器或将其夹在中间，以将磁通流集中到所述两个磁通传输部件之间的磁通密度检测器。
[0004]在这种情况下,两个轭的每个具有面对对应的磁通传输部件的面。每个对应的磁通传输部件具有平面形状。此外，所述两个磁通传输部件之一的面对轭的面具有凸状，而所述两个磁通传输部件的另一个的面对轭的面具有凹状。因此，当磁通密度检测器布置在两个磁通传输部件之间的中点时，两个磁路中的导磁性不同，也就是说，(i)从一个传输部件至轭的磁路和(ii)从另一传输部件至轭的磁路之间的导磁性不同。
[0005]在这种构造中，在两个磁通传输部件之间的间隙中沿着虚拟圆的径向磁通密度降低至最小的最小磁通位置沿着径向从磁通密度检测器的位置移开。结果，根据密度检测器沿着虚拟圆径向的移动，磁通密度在密度检测器的附近的变化增大。因此，由于密度检测器沿着虚拟圆的径向的移动，来自密度检测器的输出信号的变化会增大。因此，知道针对密度检测器的位移，位置检测器的稳健性会变差。也就是说，换句话说，在专利文献I的位置检测器中，用于检测检测对象的位置的位置检测精度会变差。
【发明内容】
[0006]本发明的一方面是提供一种具有提高的位置检测精度的具有磁通密度检测部分的位置检测器。
[0007]在本发明的一方面，所述位置检测器检测相对于参照部件(位置检测器)运动的检测对象的位置。所述位置检测器包括第一磁通传输部件，其设置在检测对象或参照部件之一上，第一磁通传输部件具有第一端、第二端，并且具有沿着与检测对象的旋转轴线同心的第一虚拟圆延伸的形状。所述位置检测器还包括第二磁通传输部件，其设置为在第一磁通传输部件和第二磁通传输部件之间限定间隙，第二磁通传输部件具有第一端、第二端，以及具有沿着与第一虚拟圆同心并且半径大于第一虚拟圆的第二虚拟圆延伸的形状。第一磁通产生器设置在第一磁通传输部件的第一端和第二磁通传输部件的第一端之间的位置。第二磁通产生器设置在第一磁通传输部件的第二端和第二磁通传输部件的第二端之间的位置。磁通密度检测器(i)设置在检测对象或参照部件的另一个上以在间隙中相对于所述检测对象或参照部件之一可运动，并且(ii)根据穿过磁通密度检测器的磁通的密度输出信号。第一磁通收集器设置在磁通密度检测器的一侧上并面对第一磁通传输部件；并且第二磁通收集器设置在磁通密度检测器的另一侧上并面对第二磁通传输部件，其设置方式是，将磁通密度检测器束缚在第一磁通收集器和第二磁通收集器之间。限定在第一磁通收集器和第一磁通传输部件之间的第一磁路的磁阻和限定在第二磁通收集器和第二磁通传输部件之间的第二磁路的磁阻分别被构造为使得磁通密度检测器在间隙中相对于检测对象或参照部件之一沿着其中检测到的磁通密度减小至最小的且半径在第一虚拟圆的半径和第二虚拟圆的半径之间的圆形路径可运动。
[0008]此外，第一磁通收集器形成为使得(i)面对第一磁通传输部件的面和(ii)包括第一虚拟圆的虚拟平面之间的交叉部分具有直线形状。第二磁通收集器形成为使得(i)面对第二磁通传输部件的面和(ii)所述虚拟平面之间的交叉部分具有直线形状。磁通密度检测器设置在从第一磁通传输部件和第二磁通传输部件之间的中点朝着第二磁通传输部件沿着第一虚拟圆的径向偏移预定偏移距离的位置。
[0009]此外，第一磁通收集器形成为使得(i )面对第一磁通传输部件的面和(ii )包括第一虚拟圆的虚拟平面之间的交叉部分具有沿着与第一虚拟圆同心并且半径大于第一虚拟圆且小于第二虚拟圆的第三虚拟圆延伸的形状。第二磁通收集器形成为使得(i)面对第二磁通传输部件的面和(ii)所述虚拟平面之间的交叉部分具有沿着与第一虚拟圆同心并且半径大于第三虚拟圆且小于第二虚拟圆的第四虚拟圆延伸的形状。磁通密度检测器设置在第一磁通传输部件和第二磁通传输部件之间的中点。
[0010]换句话说，位置检测器检测相对于参照部件旋转的检测对象的旋转位置。位置检测器包括第一磁通传输部件、第二磁通传输部件、第一磁通产生器、第二磁通产生器、磁通密度检测器、第一磁通收集器和第二磁通收集器。
[0011]第一磁通传输部件设置在检测对象和参照部件之一上。第一磁通传输部件形成为沿着以检测对象的旋转轴线为中心的第一虚拟圆延伸的形状。第二磁通传输部件设置在检测对象或参照部件之一上，以使得在第一和第二磁通传输部件之间的位置形成间隙。第二磁通传输部件形成为沿着与第一虚拟圆同轴地布置并且半径大于第一虚拟圆的第二虚拟圆延伸的形状。
[0012]第一磁通产生器设置在第一磁通传输部件的第一端和第二磁通传输部件的第一端之间的位置。因此，由第一磁通产生器产生的磁通从第一和第二磁通传输部件的第一端传输至第一和第二磁通传输部件的第二端。
[0013]第二磁通产生器设置在第一磁通传输部件的第二端和第二磁通传输部件的第二端之间的位置。因此，由第二磁通产生器产生的磁通从第一和第二磁通传输部件的第二端传输至第一和第二磁通传输部件的一端。[0014]磁通密度检测器设置在检测对象或参照部件之一上，以使得检测器相对于检测对象或参照部件的另一个在第一和第二磁通传输部件之间的间隙中可运动。磁通密度检测器根据穿过所述密度检测器的磁通密度输出信号。在所述结构中，穿过磁通密度检测器的磁通主要是流动通过第一和第二磁通传输部件之间的间隙从所述两个传输部件之一到达另一个的溢磁通(即，从第一部分流至第二部分或从第二部分流至第一部分的磁通)。
[0015]通过设计上述构造，位置检测器能够基于磁通密度检测器输出的信号检测检测对象相对于参照部件的位置。
[0016]第一磁通收集器设置在密度检测器的靠近第一磁通传输部件的那一侧上。第二磁通收集器设置在密度检测器的靠近第二磁通传输部件的另一侧上，其中密度检测器基于它们之间。通过设计第一和第二磁通收集器的这种结构，在第一和第二磁通传输部件之间的间隙中流动的溢磁通集中流至(即，穿过)密度检测器。因此，磁通密度检测器检测到的磁通的密度的动态范围增大了，并且位置检测器的位置检测精度提高了。
[0017]在本发明中，第一磁通收集器和第一磁通传输部件之间的第一磁路的磁阻以及第二磁通收集器和第二磁通传输部件之间的第二磁路的磁阻设为使得磁通密度检测器在第一和第二磁通传输部件之间的间隙中相对于检测对象和参照部件之一沿着在其中磁通密度减小至最小且第一虚拟圆的径向的径向位置可运动。结果，根据密度检测器沿着虚拟圆的径向的位移导致的磁通密度在密度检测器的附近的变化减小了。因此，由于密度检测器沿着虚拟圆的径向的位移导致的来自密度检测器的输出信号的变化减小了。因此，位置检测器针对密度检测器的位移的稳健性提高了。也就是说，根据本发明检测检测对象的位置的位置检测精度提闻了。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]从下面参照附图进行的【具体实施方式】中，本发明的其它方面、特征和优点变得更加清楚，其中:
[0019]图1是本发明的第一实施例中的位置检测器和致动器的剖视图；
[0020]图2A是沿着图1的线I1-1I的剖视图；
[0021]图2B是图2A中的B部分的放大图；
[0022]图3是在本发明的第一实施例中，通过磁通密度检测器检测到的磁通密度与第一虚拟圆在间隙中的旋转位置之间的关系的示图；
[0023]图4是(i)通过比较例和本发明的第一实施例的磁通密度检测器检测到的磁通密度与(ii)第一虚拟圆在间隙中的径向位置之间的关系的示图；
[0024]图5是在比较例中，磁通密度检测器附近的放大图；
[0025]图6是在本发明的第二实施例中，磁通密度检测器附近的位置检测器的放大图；以及
[0026]图7是(i)通过比较例和本发明的第二实施例的磁通密度检测器检测到的磁通密度与(i i )第一虚拟圆在间隙中的径向位置之间的关系。
【具体实施方式】
[0027]以下，基于附图解释本发明的多个实施例中的位置检测器和使用该位置检测器的致动器。在多个实施例中，相同的标号被分配给相同的组件，并且相同组件的说明将不重复。
[0028](第一实施例)
[0029]图1和图2中示出了本发明的第一实施例中的位置检测器和使用该位置检测器的致动器。
[0030]例如，致动器I用作驱动车辆(未示出)的节气门(节流阀)的驱动动力源。致动器I设有电机2、壳体5、盖体6、电子控制单元(下文中，“EOT”)11、旋转体12、位置检测器10以及其它部件。
[0031]如图1所示，电机2具有输出轴3、电机端子4等。电功率经电机端子4供应至电机2。电机2通过接收来自端子4的电功率而旋转。电机2的旋转从输出轴3输出。例如，输出轴3通过齿轮组(未示出)等连接至节气门。因此，当电机2旋转时，节气门也旋转。
[0032]壳体5由树脂制成以形成例如具有底部的圆筒形，并且电机2被容纳在其内部。
[0033]盖体6由树脂制成以形成例如具有底部的圆筒形，并且在输出轴3插入到腔体7中的状态下，盖体6的开口与壳体5的开口邻接，在盖体6的底部上钻出腔体7。按照这种方式，在盖体6与电机2之间的位置处限定中空的空间100。
[0034]盖体6具有连接器8，该连接器形成为管状并从盖体6的圆筒形主体沿着径向向外的方向延伸。在连接器8中，电机端子4的端部暴露出来。连接器8连接至引导至ECUll的束线的端部。因此，来自电池(未示出)的电功率经ECUl 1、束线和电机端子4供应至电机2。
[0035]E⑶11是设有CPU (用作计算单元)以及ROM、RAM (用作存储单元)、输入/输出接口和其它部分的计算机。ECUll基于来自附着至车辆的各部件的各传感器的信号等控制安装在车辆中的各装置的操作。
[0036]EQJll例如基于来自油门踏板的油门开口信号(accelerator opening signal)等控制供应至电机2的电功率。当电功率供应至电机2时，电机2旋转以使节气门旋转。因此，节气门打开和关闭空气吸入通道，并且调节流动通过空气吸入通道的吸入空气的量。在当前实施例中，ECUll也可例如通过怠速控制(ISC)功能控制电功率至电机2的供应，而不管来自油门踏板的开口信号。
[0037]旋转体12例如由树脂制成以具有盘形，并且其被设置在中空的空间100中。在输出轴3在旋转体12的中心延伸穿过的状态下，旋转体12固定在输出轴3上。因此，当输出轴3旋转时，旋转体12与输出轴3 —起旋转。由于输出轴3和节气门通过齿轮组连接，因此旋转体12的旋转位置与节气门的旋转位置对应。
[0038]根据当前实施例，位置检测器10检测相对于盖体6运动即旋转的旋转体12的旋转位置。因此，通过检测相对于盖体6旋转的旋转体12的旋转位置，检测节气门的旋转位置，并且还检测节气门的开口程度。因此，位置检测器10能够用作节气门位置传感器。
[0039]如图1和图2A和2B所不,位置检测器10包括第一磁通传输部件20、第二磁通传输部件30、用作第一磁通产生器的磁体40、用作第二磁通产生器的磁体50、用作磁通密度检测器的霍尔IC60、第一磁通收集器70、第二磁通收集器80等。
[0040]第一磁通传输部件20由诸如硅钢等具有相对高的磁导率的材料制成。第一磁通传输部件20设置在形成在旋转体12上的弧形腔体13中。[0041]第一磁通传输部件20具有中间部分21、第一端22和第二端23。中间部分21具有沿着以旋转体12的旋转轴线O (参见图2A)为中心的第一虚拟圆Cl延伸的形状。更具体地说，中间部分21的相对于旋转轴线O位于相对侧的面形成为沿着第一虚拟圆Cl延伸。第一端22形成为从中间部分21的一端朝着第一虚拟圆Cl的径向外侧延伸。第二端23形成为从中间部分21的另一端朝着第一虚拟圆Cl的径向外侧延伸。
[0042]与第一磁通传输部件20相似，第二磁通传输部件30由诸如硅钢等具有相对高的磁导率的材料制成。第二磁通传输部件30设置在形成在旋转体12上的腔体13中。
[0043]第二磁通传输部件30具有中间部分31、第一端32和第二端33。中间部分31具有沿着半径比第一虚拟圆Cl的半径大且以旋转体12的旋转轴线O (参见图2A)为中心的第二虚拟圆C2延伸的形状。更具体地说，中间部分21的位于面对旋转轴线O的轴线面对侧的面形成为沿着第二虚拟圆C2延伸。第一端32形成为从中间部分31的一端朝着第二虚拟圆C2的径向内侧延伸。第二端33形成为从中间部分31的另一端朝着第二虚拟圆C2的径向内侧延伸。
[0044]如图1和图2所不,第一磁通传输部件20和第二磁通传输部件30设置在旋转体12的腔体13中，以使得第一磁通传输部件20的中间部分21和第二磁通传输部件30的中间部分31沿着第一虚拟圆Cl的径向彼此面对。因此，在第一磁通传输部件20的中间部分21与第二磁通传输部件30的中间部分31之间形成弧形间隙101 (参见图2A)。
[0045]例如，磁体40是永磁体，诸如钕磁体、铁氧体磁体等。磁体40的一端具有磁极41，并且在另一端具有磁极42。磁体40被磁化以使得磁极41侧用作N极，并且磁极42侧用作S极。磁体40设置在第一磁通传输部件20的第一端22与第二磁通传输部件30的第一端32之间的位置，以使得磁极41邻接第一磁通传输部件20的第一端22，并且磁极42邻接第二磁通传输部件30的第一端32。因此，磁体40的磁极41产生的磁通从第一磁通传输部件20的第一端22经中间部分21传输至第二端23。
[0046]与磁体40相似，例如，磁体50也是永磁体，诸如钕磁体、铁氧体磁体等。磁体50的一端具有磁极51，并且在另一端具有磁极52。磁体50被磁化以使得磁极51侧用作N极，并且磁极52侧用作S极。磁体50设置在第二磁通传输部件30的第二端33与第一磁通传输部件20的第二端23之间的位置，以使得磁极51邻接第二磁通传输部件30的第二端33，并且磁极52邻接第一磁通传输部件20的第二端23。因此,磁体50的磁极51产生的磁通从第二磁通传输部件30的第二端33经中间部分31传输至第一端32。
[0047]这里，溢磁通从第一磁通传输部件20至第二磁通传输部件30或者从第二磁通传输部件30至第一磁通传输部件20流动通过间隙101。
[0048]在当前实施例中，磁体40和磁体50被构造为具有相同体积、相同类型、相同材料组成和相同磁化调节方法的相同的永磁体。因此，溢磁通在间隙101的纵向中间位置和磁体50之间的区域中从第二磁通传输部件30流至第一磁通传输部件20，并且相同的磁通流在所述纵向中间位置和磁体40之间的区域中从第一磁通传输部件20流至第二磁通传输部件30。更具体地说，沿着间隙101的纵向的位置越靠近磁体40或磁体50，磁通密度的绝对值就变得越大。另外，在间隙101的纵向中间位置，磁通密度等于O。
[0049]另外，在磁体40周围的位置的溢磁通从磁极41 “飞”至磁极42，并且在磁体50周围的位置的(溢)磁通从磁极51 “飞”至磁极52。[0050]霍尔IC60具有用作信号输出元件的霍尔元件61以及密封件62和传感器端子63等。霍尔元件61根据从中穿过的磁通密度输出信号。密封件62由树脂制成并具有例如矩形板状。传感器端子63的第一端连接至霍尔元件61。密封件62覆盖整个霍尔元件61以及传感器端子63的第一端侧。在这种情况下，霍尔元件61位于密封件62的中心。
[0051]密封霍尔IC60和传感器端子63的第一端侧的密封件62由模具9模制。模具9是例如树脂模具，并具有方柱形。密封霍尔IC60的密封件62在模具9的一端侧部上的位置进行模制。
[0052]模具9设置在盖体6上，以使得模具9的一端布置在间隙101中，并且模具9的另一端连接至盖体6的底部。按照这种方式，霍尔IC60在第一磁通传输部件20与第二磁通传输部件30之间的间隙101中相对于旋转体12以可旋转的方式运动。盖体6和模具9分别等同于权利要求中的参照部件，并且旋转体12等同于权利要求中的检测对象。
[0053]霍尔IC60的传感器端子63具有第二端，该第二端通过盖体6的注射成型方法形成为暴露于盖体6的连接器8内侧。因此，当导向ECUll的束线的端部连接至连接器8时，霍尔IC60的霍尔元件61连接至E⑶11。因此，来自霍尔元件61的信号传输至E⑶11。
[0054]在这种情况下，穿过霍尔IC60的霍尔元件61的磁通主要由(i)从第二磁通传输部件30至第一磁通传输部件20或者(ii)从第一磁通传输部件20至第二磁通传输部件30流动通过第一磁通传输部件20与第二磁通传输部件30之间的间隙101的溢磁通构成。
[0055]在当前实施例中，溢磁通在间隙101的纵向中间位置与磁体40之间的区域中从第一磁通传输部件20流至第二磁通传输部件30，如上所述，溢磁通在间隙101的纵向中间位置与磁体50之间的区域中从第二磁通传输部件30流至第一磁通传输部件20。另外，当沿着间隙101的纵向的位置越靠近磁体40或磁体50，磁通密度的绝对值就变得越大。
[0056]因此，如果假设从第二磁通传输部件30流至第一磁通传输部件20的溢磁通的流向为负向，当霍尔IC60的位置以可旋转的方式在所述间隙101中从磁体50附近运动至磁体40附近时，磁通密度从负值单调地增大至正值，从而(i)根据检测到的磁通密度惟一地辨识霍尔IC60的旋转位置，并且(ii)输出根据霍尔IC60的旋转位置惟一地辨识的信号。
[0057]根据上述构造，E⑶11能够基于从霍尔IC60输出的信号检测旋转体12相对于盖体6的旋转位置。按照这种方式，检测节气门的旋转位置和开口程度。
[0058]第一磁通收集器70由诸如导磁合金等相对高度磁性的可磁渗透的材料制成，并具有六面体主体。第一磁通收集器70设置在模具9的第一侧上，以使得收集器70的邻接的面71面对或邻接霍尔IC60的密封件62在第一磁通传输部件20侧上的那一面的中心。第一磁通收集器70的相对于第一磁通收集器70位于与邻接的面71相对的一侧的相对面72面对第一磁通传输部件20的中间部分21。
[0059]与第一磁通收集器70相似，第二磁通收集器80由诸如导磁合金等相对高度磁可渗透的材料制成，并具有六面体主体。第二磁通收集器80设置在模具9的第二侧上，以使得收集器80的邻接的面81面对或邻接霍尔IC60的密封件62在第二磁通传输部件30侧上的那一面的中心。第二磁通收集器80的相对于第二磁通收集器80位于与邻接的面81相对的一侧的相对面82面对第二磁通传输部件30的中间部分31。
[0060]因此，霍尔IC60被夹在或束缚在第一磁通收集器70和第二磁通收集器80之间，并且这种夹持或束缚方向与第一磁通传输部件20和第二磁通传输部件30之间的面对的面对方向基本相同。流动通过第一磁通传输部件20和第二磁通传输部件30之间的间隙101的溢磁通按照这种方式集中，并且集中的磁通被导向以流至(即，穿过)霍尔IC60。
[0061]根据当前实施例，由霍尔IC60检测到的磁通密度由图3中的线LI示出。除从第一磁通传输部件20流至第二磁通传输部件30的溢磁通之外，从磁体40的磁极41飞至磁极42的磁通和从磁体50的磁极51飞至磁极52的磁通在磁体40和磁体50的附近在间隙101中流动。因此，线LI表示的磁通的绝对值的变化率朝着间隙101的两个端部增大。
[0062]在当前实施例中，图3中示出了磁通密度和旋转体12的可动范围(即，节气门的全闭位置至全开位置的范围)之间的关系。也就是说，在当前实施例中，在线LI的线性度相对高的范围内执行旋转体12的位置检测。
[0063]如图2B所示，第一磁通收集器70形成为使得(i)面对第一磁通传输部件20的中间部分21的相对面72和(ii)包括第一虚拟圆Cl的虚拟平面之间的交叉部分具有直线形状。也就是说，相对面72是平坦的平面。
[0064]第二磁通收集器80形成为使得(i)面对第二磁通传输部件30的中间部分31的相对面82和(ii)上述虚拟平面之间的交叉部分具有直线形状。也就是说，相对面82是平坦的平面。
[0065]此外,霍尔IC60 (即，霍尔兀件61)被布置为相对于旋转体12在从第一磁通传输部件20的中间部分21和第二磁通传输部件30的中间部分31之间的中点朝着中间部分31沿着第一虚拟圆Cl的径向偏移预定偏移距离dl的位置处可运动。也就是说，换句话说，当圆ClO与第一虚拟圆Cl和第二虚拟圆C2 二者以相同距离d2等距相隔时，霍尔IC60 (BP,霍尔元件61)在模具9中设为沿着半径比虚拟圆ClO的半径大预定偏移距离dl的虚拟圆Cll可运动。
[0066]图4中示出了(i)通过当前实施例的霍尔IC60 (即，霍尔元件61)检测到的磁通密度和(ii)第一虚拟圆Cl在间隙101中的径向位置之间的关系。在当前实施例中，第一磁通传输部件20的中间部分21的第一收集器70侧的面具有沿着第一虚拟圆Cl延伸的弯曲形状的表面，并且第一磁通收集器70的相对面72具有平坦的平面形状。第二磁通传输部件30的中间部分31的第二收集器80侧的面具有沿着第二虚拟圆C2延伸的弯曲形状的表面，并且第二磁通收集器80的相对面82具有平坦的平面形状。因此，当霍尔IC60 (SP，霍尔元件61)位于第一磁通传输部件20的中间部分21和第二磁通传输部件30的中间部分31之间的中点(即，在虚拟圆ClO上)(图4中沿着径向由位置O指代)时，检测到的磁通密度未减小至最小。
[0067]因此，如上所述，通过将霍尔IC60 (即，霍尔元件61)布置为相对于旋转体12在从第一磁通传输部件20的中间部分21和第二磁通传输部件30的中间部分31之间的中点朝着中间部分31沿着第一虚拟圆Cl的径向偏移预定偏移距离dl的位置处可运动，第一磁路Ml (第一磁通收集器70和第一磁通传输部件20之间的路径)的磁阻和第二磁路M2 (第二磁通收集器80和第二磁通传输部件30之间的路径)的磁阻在当前实施例中被构造为使得霍尔IC60在间隙101中相对于旋转体12在径向位置(在沿着第一虚拟圆Cl的径向延伸的线上(即，在Cl的半径上)的位置)可运动，此处检测到的磁通密度减小至最小。
[0068]通过设计上述构造，即使霍尔IC60 (B卩，霍尔元件61)的位置在间隙101中沿着第一虚拟圆Cl的径向在宽度rl内移动，检测到的磁通密度误差也减小至误差ΛΒ1 (参见图4)。
[0069]在当前实施例中的位置检测器的有益效果由于比较例而变得清楚。
[0070]如图5所示，比较例中的霍尔IC60设置为允许霍尔元件61在第一磁通传输部件20的中间部分21和第二磁通传输部件30的中间部分31之间的中点相对于旋转体12可运动。因此，霍尔IC60设置在模具9中，以允许霍尔元件61可在虚拟圆ClO上运动，虚拟圆ClO与第一虚拟圆Cl和第二虚拟圆C2 二者通过相同距离d2等距相隔。
[0071]当比较例中的霍尔IC60 (即，霍尔元件61)的位置在间隙101中沿着第一虚拟圆Cl的径向在宽度rl内移动时，检测到的磁通密度误差从比较例的误差ΛΒ2减小至当前实施例的误差ΔΒ1 (参见图4)。也就是说，如图4所不，当霍尔IC60 (即，霍尔兀件61)偏移预定偏移距离dl时，宽度rl偏移预定偏移距离dl。这样，检测到的磁通密度误差从比较例的误差Λ B2减小至当前实施例的误差Λ BI。
[0072]通过在图4的曲线图中的比较容易理解的是，由于当霍尔IC60 (B卩，霍尔元件61)的位置在间隙101中沿着第一虚拟圆Cl的径向移动时在当前实施例中检测到的磁通密度的误差小于在比较例中的误差，因此当前实施例优于比较例。
[0073]根据以上的解释，在当前实施例中，第一磁通收集器70形成为使得(i)面对第一磁通传输部件20的中间部分21的相对面72和(ii)包括第一虚拟圆Cl的虚拟平面之间的交叉部分具有直线形状。第二磁通收集器80形成为使得(i)面对第二磁通传输部件30的中间部分31的相对面82和(ii)上述虚拟平面之间的交叉部分具有直线形状。此外，霍尔IC60 (即，霍尔兀件61)设置为相对于旋转体12在从第一磁通传输部件20和第二磁通传输部件30之间的中点朝着第二磁通传输部件30沿着Cl的径向偏移预定偏移距离dl的位置处可运动。
[0074]按照这种方式，第一磁路Ml的磁阻和第二磁路M2的磁阻被构造为使得霍尔IC60(即，霍尔元件61)在间隙101中相对于旋转体12沿着圆形路径在检测到的磁通密度减小至最小的径向位置处(即，以预定半径)可运动。换句话说，霍尔IC60在间隙中相对于旋转体12沿着半径在第一虚拟圆(Cl)的半径和第二虚拟圆(C2)的半径之间的圆形路径可运动，在所述圆形路径中，检测到的磁通密度减小至最小。因此，与例如比较例相比，针对霍尔IC60 (即，霍尔元件61)沿着Cl的半径的相同位移量，磁通密度在霍尔IC60 (即，霍尔元件61)的附近的变化减小了。因此，由于霍尔IC60 (即，霍尔元件61)沿着第一虚拟圆Cl的径向的位移导致的输出信号的变化减小了。结果，针对位置检测器的组件(即，磁通密度检测器)的位移，位置检测器的稳健性提高了。也就是说，换句话说，检测旋转体12 (即，节气门)的位置的位置检测精度提高了。
[0075](第二实施例)
[0076]本发明的第二实施例中的位置检测器的一部分示于图6中。第二实施例中的检测器与第一实施例中的检测器的不同之处在于第一和第二磁通收集器的形状。
[0077] 在第二实施例中，第一磁通收集器70形成为使得(i )面对第一磁通传输部件20的中间部分21的相对面72和(ii)包括第一虚拟圆Cl的虚拟平面之间的交叉部分具有沿着与第一虚拟圆Cl同轴设置并具有大于Cl且小于C2的半径的第三虚拟圆C3延伸的形状。也就是说，相对面72具有曲面形状。
[0078]第二磁通收集器80形成为使得(i)面对第二磁通传输部件30的中间部分31的相对面82和(ii)上述虚拟平面之间的交叉部分具有沿着与Cl同轴设置并具有大于C3且小于C2的半径的第四虚拟圆C4延伸的形状。也就是说，相对面82具有曲面形状。
[0079]根据当前实施例，霍尔IC60 (S卩，霍尔元件61)设置为相对于旋转体12在第一磁通传输部件20的中间部分21和第二磁通传输部件30的中间部分31之间的中点可运动。也就是说，霍尔IC60 (S卩，霍尔元件61)设置在模具9中，使得其在布置为与Cl和C2 二者以相同距离d2等距相隔的虚拟圆ClO上可运动。
[0080](i)通过当前实施例的霍尔IC60 (即，霍尔元件61)检测的检测到的磁通密度和(ii)间隙101中的第一虚拟圆Cl的径向位置之间的关系在图7中示为线L3。在当前实施例中，如上所述，第一磁通收集器70的相对面72和第二磁通收集器80的相对面82具有沿着第三虚拟圆C3或第四虚拟圆C4延伸的曲面形状，并且霍尔IC60 (B卩，霍尔元件61)设置为相对于旋转体12在第一磁通传输部件20的中间部分21和第二磁通传输部件30的中间部分31之间的中点可运动。基于这种结构,第一磁路Ml (第一磁通收集器70和第一磁通传输部件20之间的路径)的磁阻和第二磁路M2 (第二磁通收集器80和第二磁通传输部件30之间的路径)的磁阻被构造为使得霍尔IC60 (S卩，霍尔元件61)在间隙101中相对于旋转体12沿着圆形路径在检测到的磁通密度减小至最小的径向位置(即，以预定半径)可运动。
[0081]通过设计上述构造，即使霍尔IC60 (B卩，霍尔元件61)的位置在间隙101中沿着第一虚拟圆Cl的径向在宽度r2内移动，检测到的磁通密度误差减小至当前实施例的误差ΔΒ3 (参见图7)。
[0082](i)通过上述比较例中的霍尔IC60 (即，霍尔元件61)检测的检测到的磁通密度和
(ii)第一虚拟圆Cl在间隙101中的径向位置之间的关系在图7中通过线L4示出。当比较例中的霍尔IC60 (即，霍尔元件61)的位置在间隙101中沿着第一虚拟圆Cl的径向在宽度r2内移动时，检测到的磁通密度误差从比较例的误差ΛΒ4减小至当前实施例的误差ΛΒ3(参见图7)。也就是说，如图7所示，当第一磁通收集器70的相对面72和第二磁通收集器80的相对面82具有曲面形状时，比较例的径向位置线L4移动至当前实施例的径向位置线L3。这样，检测到的磁通密度误差从比较例的误差Λ B4减小至当前实施例的误差ΛΒ3。
[0083]通过图7的曲线图中的比较容易看出，由于当霍尔IC60 (B卩，霍尔元件61)的位置在间隙101中沿着第一虚拟圆Cl的径向移动时在当前实施例中检测到的磁通密度的误差小于在比较例中的误差，因此当前实施例优于比较例。
[0084]此外，由于霍尔IC60 (S卩，模具9)定位为布置在第一磁通传输部件20的中间部分21和第二磁通传输部件30的中间部分31之间的中点，因此当前实施例优于第一实施例(其中霍尔IC60 (B卩，模具9)的位置从上述中点朝着第二磁通传输部件30偏移预定偏移距离)。也就是说，与第一实施例相比，避免了这种检测器位置的移动(即，模具9的移动)的当前实施例的有利之处在于:在组装时减小了内部部件干涉。
[0085]根据以上的解释，在当前实施例中，第一磁通收集器70形成为使得(i)面对第一磁通传输部件20的中间部分21的相对面72和(ii)包括第一虚拟圆Cl的虚拟平面之间的交叉部分具有沿着与第一虚拟圆Cl同轴设置并且半径大于Cl且小于C2的第三虚拟圆C3延伸的形状。第二磁通收集器80形成为使得(i)面对第二磁通传输部件30的中间部分31的相对面82和(ii)上述虚拟平面之间的交叉部分具有沿着与Cl同轴设置并且半径大于C3且小于C2的第四虚拟圆C4延伸的形状。此外，霍尔IC60 (B卩，霍尔元件61)设置为相对于旋转体12在第一磁通传输部件20和第二磁通传输部件30之间的中点可运动。
[0086]基于这种结构，第一磁路Ml的磁阻和第二磁路M2的磁阻被构造为使得霍尔IC60(即，霍尔元件61)在间隙101中相对于旋转体12沿着圆形路径在检测到的磁通密度减小至最小的径向位置(即，以预定半径)可运动。因此，与例如比较例相比，针对霍尔IC60(SP，霍尔元件61)沿着Cl半径的相同位移量，磁通密度在霍尔IC60 (S卩，霍尔元件61)的附近的变化减小了。因此，霍尔IC60 (即，霍尔元件61)沿着第一虚拟圆Cl的径向的位移导致的输出信号的变化减小了。结果，提高了位置检测器的稳健性抵抗密度检测器的位移。也就是说，检测旋转体12 (S卩，节气门)的位置的位置检测精度提高了。
[0087](其它实施例)
[0088]在上述实施例中，第一磁通传输部件、第二磁通传输部件、第一磁通产生器和第二磁通产生器设置在检测对象上，并且磁通密度检测器可设置在参照部件上。另一方面，在本发明的其它实施例中，第一磁通传输部件、第二磁通传输部件、第一磁通产生器和第二磁通产生器可设置在参照部件上，并且磁通密度检测器可设置在检测对象上。
[0089]此外，在本发明的其它实施例中，第一磁通收集器70和第二磁通收集器80的曲面形状可具有例如球面形状、3维表面形状等。
[0090]在本发明的其它实施例中，设置在第一磁通传输部件和第二磁通传输部件的两端之间的位置的磁体的极性可从上述实施例中的取向翻转或倒转。
[0091]此外，在本发明的其它实施例中，电机可具有用于减小传输至输出轴的转数的减速器。
[0092]而且，在本发明的其它实施例中，可使用致动器例如作为各种装置的驱动动力源，诸如废气门阀操作装置、可变容量涡轮增压器的可变叶片控制装置、排气节气门或排气开关阀的阀操作装置、可变空气吸入机械装置的阀操作装置等。
[0093]虽然已经通过参照附图结合本发明的以上实施例完全地描述了本发明，但是应该注意，对于本领域技术人员来说，各种改变和修改将变得清楚，并且应该理解，这些改变和修改落入权利要求限定的本发明的范围内。
【权利要求】
1.一种检测相对于参照部件(6、9)运动的检测对象(12)的位置的位置检测器(10)，所述位置检测器(10)包括: 第一磁通传输部件(20)，设置在检测对象或参照部件中的一个上，第一磁通传输部件具有第一端(22)、第二端(23)，并且具有沿着与检测对象的旋转轴线同心的第一虚拟圆(Cl)延伸的形状； 第二磁通传输部件(30)，设置为在第一磁通传输部件和第二磁通传输部件之间限定间隙(101)，第二磁通传输部件具有第一端(32)、第二端(33)，以及具有沿着与第一虚拟圆同心并且半径大于第一虚拟圆的第二虚拟圆(C2)延伸的形状； 第一磁通产生器(40)，设置在第一磁通传输部件的第一端和第二磁通传输部件的第一端之间的位置； 第二磁通产生器(50),设置在第一磁通传输部件的第二端和第二磁通传输部件的第二端之间的位置； 磁通密度检测器(60)，(i)设置在检测对象或参照部件中的另一个上以在间隙中相对于所述检测对象或参照部件中的所述一个可运动，并且(ii)根据穿过磁通密度检测器的磁通的密度输出信号； 第一磁通收集器(70)，设置在磁通密度检测器的一侧上并面对第一磁通传输部件；以及 第二磁通收集器(80)，设置在磁通密度检测器的另一侧上并面对第二磁通传输部件，其设置方式是，将磁通密度检测器束缚在第一磁通收集器和第二磁通收集器之间，其中， 限定在第一磁通收集器和第一磁通传输部件之间的第一磁路(Ml)的磁阻以及限定在第二磁通收集器和第二磁通传输部件之间的第二磁路(M2)的磁阻分别被构造为使得磁通密度检测器在间隙中相对于检测对象或参照部件之一沿着具有其中检测到的磁通密度减小至最小的且半径在第一虚拟圆(Cl)的半径和第二虚拟圆(C2)的半径之间的圆形路径可运动。
2.根据权利要求1所述的位置检测器，其特征在于， 第一磁通收集器形成为使得(i )面对第一磁通传输部件的面(72)和(ii )包括第一虚拟圆的虚拟平面之间的交叉部分具有直线形状， 第二磁通收集器形成为使得(i)面对第二磁通传输部件的面(82)和(ii)所述虚拟平面之间的交叉部分具有直线形状，以及 磁通密度检测器设置在从第一磁通传输部件和第二磁通传输部件之间的中点朝着第二磁通传输部件沿着第一虚拟圆的径向偏移预定偏移距离的位置。
3.根据权利要求1所述的位置检测器，其特征在于， 第一磁通收集器形成为使得(i )面对第一磁通传输部件的面(72)和(ii )包括第一虚拟圆的虚拟平面之间的交叉部分具有沿着与第一虚拟圆同心并且半径大于第一虚拟圆且小于第二虚拟圆的第三虚拟圆(C3)延伸的形状， 第二磁通收集器形成为使得(i)面对第二磁通传输部件的面(82)和(ii)所述虚拟平面之间的交叉部分具有沿着与第一虚拟圆同心并且半径大于第三虚拟圆且小于第二虚拟圆的第四虚拟圆(C4)延伸的形状，以及 磁通密度检测器设置在第一磁通传输部件和第二磁通传输部件之间的中点。
【文档编号】G01B7/00GK103900452SQ201310737023
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2013年12月26日 优先权日:2012年12月27日
【发明者】河野尚明, 山中哲尔 申请人:株式会社电装