旋转角度检测装置和旋转机械装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及旋转角度检测装置和旋转机械装置。旋转角度检测装置包括：磁铁，其可与旋转轴一体地旋转而设置，沿旋转轴观察的形状实质上为圆形，具有旋转轴的正交方向的磁化矢量成分；基于伴随着磁铁的旋转的磁场的变化而输出传感器信号的磁传感器部；和基于传感器信号检测旋转体的旋转角度的旋转角度检测部，磁铁从径向外侧的规定位置朝向旋转轴具有凹状的弯曲倾斜面，在与弯曲倾斜面相对的位置设定与旋转轴正交且以旋转轴为中心的圆形的假想平面时，磁传感器部设置在该假想平面上的径向和周向的磁场强度(Hr、Hθ)的振幅相互实质上相同的位置，将径向和/或周向的磁场强度(Hr、Hθ)作为传感器信号而输出。

Rotation angle detecting device and rotating mechanical device

The invention relates to a rotation angle detecting device and a rotating mechanical device. The rotation angle detection device includes a magnet, and the rotation of the rotary shaft integrally disposed substantially along the axis of rotation of the observed shape is circular, magnetization vector components with orthogonal direction of the rotating shaft; the magnetic sensor based on changes with magnet rotating magnetic field and the sensor output signal and the rotation angle; the angle sensor signal detection based on the rotation detection unit, the magnet from the radially outer fixed position towards the axis of rotation has a concave bending and bending in inclined plane, inclined plane relative position setting and rotation axis orthogonal and its rotating axis of the circular imaginary plane, the magnetic sensor of magnetic field strength is arranged in the imaginary the plane radial and circumferential (Hr, H 0) the amplitude of each other substantially the same position, the radial magnetic field strength and / or circumferential (Hr, H, 0) as sensing Signal output.

【技术实现步骤摘要】
旋转角度检测装置和旋转机械装置
本专利技术涉及用于检测旋转体的旋转角度的旋转角度检测装置和包含其的旋转机械装置。
技术介绍
一直以来，在各种用途中，使用用于检测旋转体的旋转角度的旋转角度检测装置。作为这样的旋转角度检测装置，已知有具备以与旋转体一体地旋转的方式固定的磁铁和检测伴随着磁铁的旋转的磁场的强度的变化的磁传感器元件的装置。在该旋转角度检测装置中，磁传感器元件输出表示旋转体与磁传感器元件的相对位置关系的信号。作为现有的旋转角度检测装置，已知有如图37A和图37B所示那样的结构：呈圆板状形成的磁铁200使磁铁200的第1面201和第2面202与轴S(旋转轴)正交而被该轴S(旋转轴)支承·固定，在磁铁200的第2面202的外周的正下方且以轴S(旋转轴)为中心的周向上配置有磁传感器元件(霍尔元件)300(参照专利文献1)。在上述旋转角度检测装置中，存在由于产生轴S(旋转轴)沿径向微小地移动的轴震动而被轴S(旋转轴)支承·固定的磁铁200沿径向微小移动的情况。另一方面，磁传感器元件(霍尔元件)300以对磁铁200的外周的角部的与轴S(旋转轴)平行的方向的磁通密度进行测定的方式配置。因此，存在伴随着磁铁200的微小的移动，由磁传感器元件(霍尔元件)300测定的磁通密度的测定值大幅变动，旋转角度的测定误差变大的问题。因此，目前，提出有如图38A和图38B所示那样以如下方式配置的旋转角度检测装置，即：其包括由轴S(旋转轴)支承·固定，具有第1面211和与其相对的第2面212的磁铁210以及配置在磁铁210的外周缘的正下方的磁传感器元件(霍尔元件)310，磁铁210具有遍及全周地除去第1面211侧的外周缘的角部而形成的倒角部213(倾斜面)，磁传感器元件(霍尔元件)310的检测面的一部分位于倒角部213(倾斜面)的正下方、其余的部分位于磁铁210的外周缘的外侧(参照专利文献2)。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2003-75108号公报专利文献2：国际公开第2008/050581号但是，在上述专利文献2中记载的旋转角度检测装置中，根据磁铁210的倒角部213(倾斜面)的倾斜角度，为了使旋转角度的检测误差小而最佳的磁传感器元件310的配置场所产生变动。因此，存在必须基于磁铁210的倒角部213(倾斜面)的倾斜角度对磁传感器元件310的配置场所进行微调整的问题。此外，一般而言，为了减小旋转角度检测装置的尺寸，需要减小磁铁的体积，另一方面，需要从磁铁产生能够利用磁传感器元件测定磁通密度的变化的程度的强度的磁场。在上述专利文献2中，由于在磁铁210的外周缘形成有倒角部213(倾斜面)，所以虽然与未形成该倒角部213(倾斜面)的磁铁相比能够减小体积，但是从磁铁210向倒角部213(倾斜面)侧发出的磁场(旋转轴向的磁场)弱。但是，必须使得磁铁210产生能够利用磁传感器元件310测定磁通密度的变化的程度的强度的磁场，难以同时满足增强磁场强度的要求和减小磁铁的体积的要求这些相反的要求。假如为了增强磁场强度而加大磁铁210的体积，由此磁铁210的质量相对变大，则伴随着轴S(旋转轴)的旋转而产生的转动惯量会变大。其结果，存在难以抑制轴震动，旋转角度的检测误差变大的问题。进一步，由于需要一定程度地确保磁铁210的质量，还存在旋转角度检测装置的制造成本增大的问题。在上述专利文献2中记载的旋转角度检测装置中，使用向磁铁210的倒角部(倾斜面)210侧发出的磁场(旋转轴C方向的磁场)的大小计算旋转角度。然后，在磁传感器元件310配置在与磁铁210的倒角部213(倾斜面)相对的非常狭窄的区域时，旋转角度的检测误差小。而且，该区域的与磁铁210相对的位置根据倒角部213(倾斜面)的倾斜角度产生变动。因此，为了利用专利文献2中记载的旋转角度检测装置精确地检测旋转角度，必须在根据倒角部213(倾斜面)的倾斜角度变动的上述区域精确地配置磁传感器元件310。由此，存在由于轴震动而旋转角度的检测误差变大的问题。
技术实现思路
鉴于上述问题，本专利技术的目的在于，提供能够基于径向和/或周向的磁场强度精确地检测旋转角度的旋转角度检测装置和包含其的旋转机械装置。为了解决上述问题，本专利技术提供一种旋转角度检测装置，其特征在于，包括：磁铁，其伴随着旋转体的旋转而能够与其旋转轴一体地旋转地设置，沿上述旋转轴看时的形状实质上为圆形，具有与上述旋转轴正交的方向的磁化矢量的成分；磁传感器部，其基于伴随着上述磁铁的旋转的磁场的变化，输出传感器信号；和旋转角度检测部，其基于由上述磁传感器部输出的上述传感器信号，检测上述旋转体的旋转角度，上述磁铁从上述磁铁的径向外侧的规定的位置朝向上述旋转轴呈凹状地具有实质上弯曲并倾斜的弯曲倾斜面，在设定通过与上述弯曲倾斜面相对的位置的、与上述旋转轴正交并以上述旋转轴为中心的圆形的假想平面时，上述磁传感器部位于与上述弯曲倾斜面相对的位置，且设置于上述假想平面上的径向的磁场强度Hr和周向的磁场强度Hθ的振幅相互实质上相同的位置，至少将上述径向的磁场强度Hr和上述周向的磁场强度Hθ的任一方作为上述传感器信号而输出(专利技术1)。在上述专利技术(专利技术1)中，优选上述弯曲倾斜面包含分别具有连续的微分值且呈凹状弯曲的第1～第N弯曲部(N为1以上的整数。)，在沿着上述旋转轴的轴向的上述磁铁的切断面中，从连结与上述弯曲倾斜面相当的曲线的径向最外位置的一个端部与径向最内位置的另一个端部的线段至与相对于该线段的垂直方向上的上述弯曲倾斜面相当的曲线为止的最长距离L、与从连结分别与上述第1～第N弯曲部相当的曲线的径向最外位置的一个端部与径向最内位置的另一个端部的线段至与相对于该线段的垂直方向上的上述各弯曲部相当的曲线为止的最长距离L1～LN之中的至少一个最长距离为0.5～4mm(专利技术2)。在上述专利技术(专利技术1)中，优选上述磁铁包含沿上述旋转轴的轴向看时实质上为圆形的第1面和与上述第1面的外缘部连续的上述弯曲倾斜面，具有位于上述旋转轴的一侧的第1磁铁部和位于上述旋转轴的另一侧且与上述第1磁铁部为一体的第2磁铁部，上述第1磁铁部的直径从上述第1面侧向上述第2磁铁部侧逐渐增大(专利技术3)。在上述专利技术(专利技术3)中，上述第2磁铁部优选包含与上述第1磁铁部的上述第1面相对且沿上述旋转轴的轴向看时实质上为圆形的第2面(专利技术4)，优选具有沿上述旋转轴的轴向从上述第2面突出的凸部(专利技术5)。在上述专利技术(专利技术5)中，上述凸部优选与上述磁铁的径向最外缘部相比更从上述磁铁的径向内侧突出(专利技术6)，优选以向上述磁铁的径向内侧倾斜的方式突出(专利技术7)。在上述专利技术(专利技术1～7)中，作为上述磁传感器部，能够使用包括TMR元件、GMR元件或AMR元件的元件(专利技术8)。在上述专利技术(专利技术1～7)中，包括多个上述磁传感器部，上述多个磁传感器部中的至少两个沿上述假想平面上的周向以上述旋转轴为中心并以实质上(180/M)°(M为2以上的整数。)的间隔配置(专利技术9)。在上述专利技术(专利技术9)中，优选上述各磁传感器部将上述径向的磁场强度Hr或上述周向的磁场强度Hθ作为上述传感器信号而输出(专利技术10)。此外，本专利技术提供一种旋转机械装置，其特征在于，包括上述专利技术(专利技术1～7)的旋转角度检测装置、将与上述旋转体连接的第1轴和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种旋转角度检测装置，其特征在于，包括：磁铁，其伴随着旋转体的旋转而能够与其旋转轴一体地旋转而设置，沿所述旋转轴看时的形状实质上为圆形，具有与所述旋转轴正交的方向的磁化矢量的成分；磁传感器部，其基于伴随着所述磁铁的旋转的磁场的变化，输出传感器信号；和旋转角度检测部，其基于由所述磁传感器部输出的所述传感器信号，检测所述旋转体的旋转角度，所述磁铁从所述磁铁的径向外侧的规定的位置朝向所述旋转轴呈凹状地具有实质上弯曲并倾斜的弯曲倾斜面，在设定通过与所述弯曲倾斜面相对的位置的、与所述旋转轴正交并以所述旋转轴为中心的圆形的假想平面时，所述磁传感器部位于与所述弯曲倾斜面相对的位置，且设置于所述假想平面上的径向的磁场强度Hr和周向的磁场强度Hθ的振幅相互实质上相同的位置，至少将所述径向的磁场强度Hr和所述周向的磁场强度Hθ的任一方作为所述传感器信号而输出。

【技术特征摘要】
2016.03.11 JP 2016-0486221.一种旋转角度检测装置，其特征在于，包括：磁铁，其伴随着旋转体的旋转而能够与其旋转轴一体地旋转而设置，沿所述旋转轴看时的形状实质上为圆形，具有与所述旋转轴正交的方向的磁化矢量的成分；磁传感器部，其基于伴随着所述磁铁的旋转的磁场的变化，输出传感器信号；和旋转角度检测部，其基于由所述磁传感器部输出的所述传感器信号，检测所述旋转体的旋转角度，所述磁铁从所述磁铁的径向外侧的规定的位置朝向所述旋转轴呈凹状地具有实质上弯曲并倾斜的弯曲倾斜面，在设定通过与所述弯曲倾斜面相对的位置的、与所述旋转轴正交并以所述旋转轴为中心的圆形的假想平面时，所述磁传感器部位于与所述弯曲倾斜面相对的位置，且设置于所述假想平面上的径向的磁场强度Hr和周向的磁场强度Hθ的振幅相互实质上相同的位置，至少将所述径向的磁场强度Hr和所述周向的磁场强度Hθ的任一方作为所述传感器信号而输出。2.如权利要求1所述的旋转角度检测装置，其特征在于，所述弯曲倾斜面包含分别具有连续的微分值且呈凹状弯曲的第1～第N弯曲部，其中，N为1以上的整数，在沿着所述旋转轴的轴向的所述磁铁的切断面上，从连结与所述弯曲倾斜面相当的曲线的径向最外位置的一个端部与径向最内位置的另一个端部的线段至与相对于该线段的垂直方向上的所述弯曲倾斜面相当的曲线为止的最长距离L、与从连结分别与所述第1～第N弯曲部相当的曲线的径向最外位置的一个端部与径向最内位置的另一个端部的线段至与相对于该线段的垂直方向上的所述各弯曲部相当的曲线为止的最长距离L1～LN之中的至少一个最长距离为0.5～4mm。3.如权利要求1所述的旋转角度检测装置，其特征在于，所述磁铁包含沿所述旋转轴的轴向看时实质上为圆形的第1面和与所述第1面的外缘部连续的所述弯曲倾斜面，具有位于所述旋转轴的一侧的第1磁铁部和位于所述旋转轴的另一侧且与所述第1磁铁部一体的第2磁铁部，所述第1磁铁部的直径从所述第1面侧向所述第2磁铁部侧逐渐增大。4.如权...

【专利技术属性】
技术研发人员：永田真己，渡部司也，平林启，
申请(专利权)人：TDK株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP