CN106104211A - 磁力式位置检测装置、磁力式位置检测方法 - Google Patents

磁力式位置检测装置、磁力式位置检测方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106104211A
CN106104211A CN201480077204.3A CN201480077204A CN106104211A CN 106104211 A CN106104211 A CN 106104211A CN 201480077204 A CN201480077204 A CN 201480077204A CN 106104211 A CN106104211 A CN 106104211A
Authority
CN
China
Prior art keywords
magnetic
coder
pole
magnetic pole
type
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201480077204.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106104211B (zh
Inventor
原京史
富住房子
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Publication of CN106104211A publication Critical patent/CN106104211A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106104211B publication Critical patent/CN106104211B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/14—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
    • G01D5/16—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying resistance
    • G01D5/165—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying resistance by relative movement of a point of contact or actuation and a resistive track
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/244—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains
    • G01D5/245—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains using a variable number of pulses in a train
    • G01D5/2451—Incremental encoders

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)

Abstract

本发明提供一种磁力式位置检测装置，在磁敏部检测与沿移动方向交替排列有N磁极、S磁极的磁编码器之间的相互移动位置，以作为来自所述磁编码器的磁场方向变化，作为所述磁敏部，配置有电阻值根据所施加的磁场方向而变化的方向检测型磁电阻元件，所述磁编码器在所述N磁极与所述S磁极的边界分别设置未磁化部，并使得在所述磁敏部的位置形成的所述磁编码器的移动方向磁场分量Bs、以及所述磁敏部与所述编码器的相对方向磁场分量Br因所述磁编码器的移动而产生的变化分别大致呈正弦波状。

Description

磁力式位置检测装置、磁力式位置检测方法
技术领域
本发明涉及使用磁敏元件和磁编码器的磁力式位置检测装置等，特别涉及一种位置检测精度得到提高的磁力式位置检测装置。
背景技术
磁力式位置检测装置中，使用霍尔元件、磁电阻元件等作为磁敏元件。大多示例中，磁敏元件与N磁极和S磁极以固定间距λ/2(λ：一组磁极对(NS极)的间距)交替配置的磁编码器相对配置。此时，如果磁编码器与磁敏元件相对移动，则对磁敏元件施加的磁场发生变化，磁敏元件的输出发生变化。通过读取此时磁敏元件的输出变化，能够检测出磁编码器与磁敏元件的相对位置。
作为该检测方式的运用例，可列举出无刷电动机的旋转控制所需的电角度检测。电角度是指将相当于电动机的一对NS极的旋转角度设为360°时的角度位置。该用途中，配置两个***的磁敏元件，所述两个***的磁敏元件将电动机的电角度360°作为一个周期，其输出相对于电角度呈正弦波状变化，且相互间相位相差90°，通过运算这两个***的输出的反正切，从而检测出电角度。
然而，已知使电阻值根据下述专利文献1所示磁场方向发生变化的方向检测型磁电阻元件在饱和磁场中动作，从而所述方向检测型磁电阻元件对磁场强度的变动噪声较不敏感，不会发生因磁隙(气隙)波动、磁体温度特性等而使得磁场强度发生变动，导致电阻值增减的情况，而仅对磁场方向作出反应，因此体现出非常稳定的检测性能。因此，如果将方向检测型磁电阻元件运用于电动机控制用途，则能够实现高稳定性的电角度检测。
现有技术文献
【专利文献】
专利文献1：日本专利特许第5144373号说明书
【发明内容】
【发明要解决的技术问题】
然而，存在以下问题，即实际的磁编码器中，由于高次谐波分量叠加等原因，使得磁场角度与电角度未必一致，其结果是，电角度的检测精度变差。
本发明为解决上述问题开发而成，其目的在于提供一种位置检测精度得到提高且使用方向检测型磁电阻元件的磁力式位置检测装置等。
【解决技术问题所采用的技术方案】
本发明涉及一种磁力式位置检测装置等，该磁力式位置检测装置具备：磁编码器，所述磁编码器由N磁极、S磁极沿移动方向交替排列而成；以及磁敏部，所述磁敏部为了检测所述磁编码器的移动位置，而检测随着所述磁编码器移动而发生的磁场变化，所述磁敏部由电阻值根据所施加的磁场方向发生变化的方向检测型磁电阻元件构成，所述磁编码器在所述N磁极与所述S磁极的边界分别设置未被磁化的未磁化部，并且使得将在所述磁敏部的位置处形成的所述磁编码器的移动方向磁场分量设为Bs，将所述磁敏部与所述编码器的相对方向磁场分量设为Br时，使因所述磁编码器的移动而产生的所述磁场分量Bs、Br的变化分别大致呈正弦波状。
【发明效果】
本发明中，能够提供一种位置检测精度得到提高且使用方向检测型磁电阻元件的磁力式位置检测装置等。
【附图说明】
图1是本发明实施方式1所述磁力式位置检测装置的主要部分的结构图。
图2是本发明实施方式1所述磁力式位置检测装置的信号处理部的结构。
图3是本发明实施方式2所述磁力式位置检测装置的磁编码器的结构图。
图4是本发明实施方式3所述磁力式位置检测装置的磁编码器的结构图。
图5是本发明实施方式4所述磁力式位置检测装置的磁编码器的结构图。
图6是本发明实施方式5所述磁力式位置检测装置的主要部分的结构图。
图7是表示现有的磁力式位置检测装置的磁编码器与磁敏部的配置的图。
图8是表示现有的磁力式位置检测装置的旋转角φ、电角度θ、以及磁场角度α的关系的图。
图9是举例说明现有的磁力式位置检测装置的磁场角度α的变化的图。
图10是举例说明本发明所涉及的未磁化部所产生的磁场角度α的变化改善效果的图。
图11是举例说明本发明所涉及的经优化的未磁化部尺寸下的磁场角度α的变化的图。
具体实施方式
首先，对磁力式位置检测装置再稍微详细地进行说明。通常，磁力式位置检测装置中，如图7所示，大多示例中，由霍尔元件、磁电阻元件等构成的磁敏部20与N磁极和S磁极以固定间距λ/2(λ：一组磁极对(NS极)的间距)交替配置的磁编码器10相对配置。如果磁编码器10与磁敏部20相对移动，则对磁敏部20施加的磁场发生变化，磁敏部20的输出发生变化。读取出此时磁敏部20的输出变化，能够检测出磁编码器10与磁敏部20的相对位置。
如上述所示，使电阻值根据磁场方向发生变化的方向检测型磁电阻元件在饱和磁场中动作，从而所述方向检测型磁电阻元件仅对磁场方向作出反应，因此体现出非常稳定的检测性能。如果将方向检测型磁电阻元件运用于电动机控制用途，则能够实现高稳定性的电角度检测。
此时，如图8(a)(b)所示，使N极、S极排列对的一个间距与相当于电角度360°的旋转角φ匹配，并设定磁编码器10的磁极对组数n，以使得磁编码器10所形成的磁场角度α与电角度θ大体一致即可。图8示出使磁编码器10的旋转角(φ)90°与电动机电角度(θ)360°及磁编码器10的NS对的一个间距匹配，即n＝4的例子。图8(a)表示通过旋转使磁编码器10与磁敏部20(参照图8(b))相对移动时的磁敏部20相对于磁编码器10的轨迹位置、以及在各轨迹位置处对磁敏部20施加的磁场方向(磁场角度)α。此外，图8(b)中，图示出旋转角φ、电角度θ、以及磁场角度α的关系。如图8所示，对磁敏部20施加的磁场在电角度360°中旋转一圈，电角度θ与磁场角度α大体一致。
然而，实际的磁编码器中，由于高次谐波分量叠加等原因，磁场角度α与电角度θ未必一致，其结果是，电角度θ的检测精度变差。
图9示出了利用有限元法计算现有的磁编码器(例如，极数：4组极对、磁化方向：径向、磁隙(气隙)：4mm、磁体外径：φ21、磁体厚度：2mm、磁体宽度：4mm时)的磁场方向(磁场角度)α的值的结果。图9(a)示出任意电角度θ的位置处的磁场角度α。实线表示现有的磁编码器的磁场角度α，虚线表示磁场角度α＝电角度θ时的磁场角度α。然后，(b)将磁场角度α与电角度θ的差分值视作磁场角度α的偏离。
如此，现有例中，磁场的磁场角度α与电角度θ不一致，其结果是，引起角度检测精度变差。特别是，磁极间距长度较大时，即采用大径且极数较少的电动机时，磁场角度α的偏离变得更大，因此为避免角度检测精度变差，需要采取增大磁隙(气隙)、使装置大型化、乃至为保证磁隙较大时磁敏部也能够反应而使磁体大型化等措施，但是这些措施并不具实用性。
本发明中，能够低成本地提高电动机电角度的检测精度，而无需使装置或磁体大型化。
接着，对本发明所述磁力式位置检测装置的概要、理论进行说明。
本发明所述例如检测旋转角(旋转位置)的磁力式位置检测装置中，具备：磁编码器，所述磁编码器由N磁极、S磁极沿旋转方向交替排列而成；以及磁敏部，所述磁敏部隔着规定气隙与磁编码器相对配置。用磁敏部检测随着磁编码器旋转而发生的磁场变化。由电阻值根据磁场方向发生变化的方向检测型磁电阻元件构成磁敏部。进而，在N磁极与S磁极的边界分别设置实质上未被磁化的未磁化部，使得由磁编码器形成的磁敏部的位置处的半径(相向)方向磁场分量设为Br，旋转(移动)方向磁场分量设为Bs时，Br、Bs大致呈正弦波状或呈正弦波状。
图9(b)所示的磁场角度α的偏离原因是由于磁场分量Br、Bs与理想波形Br＝A·COS(n*φ)、Bs＝B·SIN(n*φ)相偏离。
此处，n：磁编码器的磁极对组数，
φ：磁编码器的旋转角，
A、B：常数(磁场振幅)。
该磁场分量Br、Bs的波形变形能够通过增大磁隙来减少，但是通过在N极与S极的边界部设置未被磁化的未磁化部，从而无需增大磁隙，便能够减少磁场分量Br、Bs的波形变形，进而如果将未磁化部尺寸设定为最佳值，则能够将磁场分量Br、Bs的波形变形及磁场角度α设为最优。
图10(a)是改变未磁化部的尺寸(沿旋转方向的角度)时的磁场角度α的偏离量的计算结果，(b)是改变未磁化部的尺寸(沿旋转方向的角度)时的磁场分量Br、Bs的波形变形的计算结果，(c)表示磁场角度α的偏离量与磁场分量Br、Bs的波形变形的关联。其他条件如下，极数：4组极对(λ＝90°)、磁化方向：径向、磁隙(气隙)：4mm、磁体外径：φ21、磁体厚度：2mm、磁体宽度：4mm。
由图10可知，如果抑制磁场分量Br、Bs的波形变形，则能够减少磁场角度α的偏离(特别地参照图10(c))。此外，相对于磁极对间距λ＝90°，将未磁化部尺寸设为15°，即、将未磁化部尺寸设定为磁极对间距的1/6(＝λ/6)时，磁场角度α偏离减少得最多(特别地参照图10(a))。另外，改变磁极数、磁体外径时也同样，如果将未磁化部尺寸设定为磁极对间距的1/6，则可得到最优结果。
图11(a)如后述的本发明所示，示出了仅在磁极对间距λ的1/6(＝15°)设置未磁化部时的磁场方向(磁场角度)α相对于电角度θ的计算结果。表示本发明的磁编码器的磁场角度α的实线与表示磁场角度α＝电角度θ时的磁场角度α的虚线重合，呈看不到虚线的状态。(b)表示此时的磁场方向(磁场角度)α相对于电角度θ的偏离的计算结果。其他条件如下，与图9相同，极数：4组极对(λ＝90°)、磁化方向：径向、磁隙(气隙)：4mm、磁体外径：φ21、磁体厚度：2mm、磁体宽度：4mm。通过形成移动方向长度为λ/6的未磁化部，从而相对于图9所示的未设置未磁化部的现有例，磁场角度α的偏离大幅减少，电角度θ与磁场角度α基本一致。
如此，通过在N极与S极的边界设置未磁化部，从而磁场分量Br、Bs大致呈正弦波状或呈正弦波状，磁场角度α＝Tan-1(Bs/Br)稳定地与应检测到的电角度θ(＝φ·n)一致，因此能够高精度地检测出电角度θ(＝φ·n)。特别是，通过使未磁化部的尺寸接近磁极对间距λ的1/6，可得到更大的效果。
然而，无刷电动机的控制用途中，一般以电角度求出1°左右作为旋转角检测精度。为了实现这种做法，需要将磁场角度α的偏离抑制在1°以下，由图10(c)可知，将磁场分量Br、Bs与各自的理想波形Br＝A·COS(n*φ)、Bs＝B·SIN(n*φ)的偏离量(波形变形)抑制在1％(﹣40dB)以下即可。
如此，通过运用本发明，能够提高电动机电角度的检测精度，而无需使装置或磁体大型化，能够低成本地实现具有实用性的电动机的磁力式旋转位置检测装置。
以下按照各实施方式使用附图对基于上述理论的本发明所述磁力式位置检测装置等进行说明。另外，各实施方式中，使用相同符号表示相同或相当部分，并省略重复说明。
实施方式1.
图1是本发明实施方式1所述磁力式位置检测装置的主要部分的结构图，表示磁编码器与磁敏部的配置的一个示例。用于检测旋转角的磁编码器1整体呈中空圆柱形状，将按顺序排列的被磁化为N极的N磁极1a、未被磁化的未磁化部1c、被磁化为S极的S磁极1b、以及未被磁化的未磁化部1c作为一组，沿旋转方向以间距λ反复排列n组(此处n＝4)而形成。另外，可以使用相同磁性材料形成N磁极1a、S磁极1b、以及未磁化部1c，也可以使用其他的非磁性材料形成未磁化部1c。该实施方式中，以磁编码器1的内部磁力线由外周部朝向内周部或由内周部朝向外周部的方式被磁化。
进而，作为能够最高精度地检测出旋转角的结构，沿旋转方向(移动方向)的宽度(长度)被设定为如下，即、N磁极1a与S磁极1b为λ/3，未磁化部1c为λ/6。未磁化部1c的宽度未必需要为λ/6，优选为接近λ/6(大致为λ/6)。另外，本发明中的λ如上述所示为一组磁极对的间距，该一组磁极对由N磁极1a与S磁极1b的对、N磁极1a与S磁极1b之间的未磁化部1c、以及N磁极1a或S磁极1b的与未磁化部1c相反一侧的未磁化部1c构成。
另一方面，磁敏部2构成为隔着气隙与磁编码器1相对配置，磁编码器1与磁敏部2能够相对移动(旋转)，且相对移动时气隙仍大致固定。
利用磁编码器1对磁敏部2施加磁场，如果磁编码器1与磁敏部2之间发生相对移动(旋转)，则对磁敏部2施加的磁场方向发生变化。磁敏部2由电阻值根据所施加的磁场方向发生变化的方向检测型磁电阻元件2a、2b构成，电阻值根据上述磁场方向的变化而变化。作为方向检测型磁电阻元件，优选为隧道磁电阻元件、自旋阀型GMR元件等。通过磁编码器1的旋转，磁电阻元件2a、2b发生大致呈正弦波状的电阻值变化。另外，磁电阻元件2a、2b配置成其大致呈正弦波状的电阻值变化的相位相互偏离90°。图1中，通过将磁电阻元件2a、2b相互倾斜90°配置，从而实现相位偏离90°的电阻变化，但也可以沿旋转方向离开λ/4并朝向相同方向配置。此外，也可以分别由多个磁电阻元件构成磁电阻元件2a、2b。
此处，方向检测型的磁电阻元件(2a、2b)呈现出与由配置场所的磁场分量Br、Bs的比率决定的磁场方向相应的电阻值。元件具有方向，相对于元件朝向与磁场朝向的组合的电阻变化例如如下所示。
·朝向与箭头相同的磁场：底部电阻值
·朝向与箭头相反的磁场：顶部电阻值
·朝向与箭头呈90°的磁场：中央电阻值
因此，如果在相同位置将两个元件相互倾斜90°配置，则可得到相位偏离90°的电阻变化。
图2表示本发明实施方式1所述磁力式位置检测装置的信号处理部的结构。磁电阻元件2a、2b的电阻值变化由电压转换部3a、3b转换成电压变化Vcos、Vsin而输出。然后，将电压变化Vcos、Vsin输入到装置内部或外部的角度运算部4，通过电压变化Vcos与Vsin的反正切而转换成电角度或旋转角，提供给例如电动机控制部(省略图示)等，用于电动机的旋转控制等。
另外，电动机控制中，需要与转子一起旋转的磁编码器的间距内的电角度或旋转角，而未必需要检测位于哪个间距。
实施方式2.
图3是本发明实施方式2所述磁力式位置检测装置的磁编码器的结构图。用于检测旋转角的磁编码器1整体呈中空圆柱形状，将按顺序排列的被磁化为N极的N磁极1a、未被磁化的未磁化部1c、被磁化为S极的S磁极1b、以及未被磁化的未磁化部1c作为一组，沿旋转方向以间距λ反复排列n组(此处n＝4)而形成。
该实施方式中，仅在外周表面附近形成未磁化部1c，以磁编码器1的内部磁力线朝向相邻磁极的外周表面的方式被磁化。与实施方式1相同，可以使用相同磁性材料形成N磁极1a、S磁极1b、以及未磁化部1c，也可以使用其他的非磁性材料形成未磁化部1c。N磁极1a、S磁极1b、以及未磁化部1c的沿旋转方向(移动方向)的宽度与实施方式1相同，分别为λ/3、λ/3、以及λ/6。另外，虽然并未图示，但磁敏部、信号处理部的结构与实施方式1相同。
实施方式3.
图4是本发明实施方式3所述磁力式位置检测装置的磁编码器的结构图。用于检测旋转角的磁编码器1整体呈中空圆柱形状，将按顺序排列的被磁化为N极的N磁极1a、未磁化部1c、被磁化为S极的S磁极1b、以及未磁化部1c作为一组，沿旋转方向以间距λ反复排列n组(此处n＝4)而形成。
该实施方式中，通过以缺口形状构成未磁化部1c，从而降低未磁化部1c的外周部的磁场强度，形成实质上的未磁化部。此外，以磁编码器1的内部磁力线由外周部朝向内周部或由内周部朝向外周部的方式被磁化。
N磁极1a、S磁极1b、以及未磁化部1c的沿旋转方向(移动方向)的宽度与实施方式1相同，分别为λ/3、λ/3、以及λ/6。另外，虽然并未图示，但磁敏部、信号处理部的结构与实施方式1相同。
实施方式4.
图5是本发明实施方式4所述磁力式位置检测装置的磁编码器的结构图。用于检测旋转角的磁编码器1整体呈中空圆柱形状，将按顺序排列的被磁化为N极的N磁极1a、未磁化部1c、被磁化为S极的S磁极1b、以及未磁化部1c作为一组，沿旋转方向以间距λ反复排列n组(此处n＝4)而形成。
该实施方式中，通过以缺口形状构成未磁化部1c，从而降低未磁化部1c的外周部的磁场强度，形成实质上的未磁化部。此外，以磁编码器1的内部磁力线朝向相邻磁极的外周表面的方式被磁化。
N磁极1a、S磁极1b、以及未磁化部1c的沿旋转方向(移动方向)的宽度与实施方式1相同，分别为λ/3、λ/3、以及λ/6。另外，虽然并未图示，但磁敏部、信号处理部的结构与实施方式1相同。
另外，本发明的用途并不限定于电动机的电角度检测，也可以运用于其他设备的旋转位置检测或直线位置检测。
此外，上述各实施方式中，磁编码器呈中空圆柱形状，但未必一定要是中空，也可以呈圆柱形状。
实施方式5.
图6是本发明实施方式5所述磁力式位置检测装置的局部结构图，表示磁编码器与磁敏部的配置的一个示例。用于检测直线运动的位置的磁编码器1整体呈直线形状，将按顺序排列的被磁化为N极的N磁极1a、未磁化部1c、被磁化为S极的S磁极1b、以及未磁化部1c作为一组，反复排列而形成。
进而，作为能够最高精度地检测出旋转角的结构，沿移动方向的宽度(长度)被设定如下，即、N磁极1a与S磁极1b为λ/3，未磁化部1c为λ/6。未磁化部1c的宽度未必一定要为λ/6，优选为接近λ/6(大致为λ/6)。
另一方面，磁敏部2构成为隔着气隙与磁编码器1相对配置，磁编码器1与磁敏部2能够相对移动，相对移动时气隙仍大致固定。
利用磁编码器1对磁敏部2施加磁场，如果磁编码器1与磁敏部2之间发生相对移动，则对磁敏部2施加的磁场方向发生变化。磁敏部2由电阻值根据所施加的磁场方向而变化的方向检测型磁电阻元件2a、2b构成，电阻值根据上述磁场方向的变化而变化。作为方向检测型磁电阻元件，优选为隧道磁电阻元件、自旋阀型GMR元件等。通过磁编码器1或磁敏部2的直线移动，磁电阻元件2a、2b发生大致呈正弦波状的电阻值变化。另外，磁电阻元件2a、2b配置成大致呈正弦波状的电阻值变化的相位相互偏离90°。图6中，通过将磁电阻元件2a、2b相互倾斜90°配置，从而实现相位偏离90°的电阻变化，但也可以沿移动方向离开λ/4并朝向相同方向配置。此外，也可以分别由多个磁电阻元件构成磁电阻元件2a、2b。
另外，旋转运动的位置检测所涉及的上述各实施方式中，磁编码器1的未磁化部1c具有如下尺寸，即、将磁编码器的极数设为n组极对，将φ设为旋转角，将A、B设为常数(磁场振幅)时，相对于用Br＝A·COS(n*φ)、Bs＝B·SIN(n*φ)表示的理想的磁场变化，两者的偏离量为磁场振幅A或B的﹣40dB(1％)以下。
此外，关于磁编码器1的形成，能够运用上述各实施方式所示的方式。
此外，信号处理部的结构在图2的结构中为角度运算部4运算磁编码器1与磁敏部2的相对位置的位置运算部。
进而，各实施方式中，对磁编码器1相对于磁敏部2移动的情况进行了说明，但是本发明也能够运用于磁敏部2相对于磁编码器1移动的情况。
本发明并不限定于上述各实施方式，上述各实施方式之间可能的组合也全部包括。
【工业上的应用】
本发明所述磁力式位置检测装置能够运用于众多领域的位置检测。
【符号说明】
1磁编码器、1a N磁极、1b S磁极、1c未磁化部、2磁敏部、2a、2b方向检测型磁电阻元件、3a、3b电压转换部、4角度(位置)运算部。

Claims (10)

1.一种磁力式位置检测装置，其特征在于，具备：
磁编码器，所述磁编码器由N磁极、S磁极沿移动方向交替排列而成；以及
磁敏部，所述磁敏部为了检测所述磁编码器的移动位置，而检测随着所述磁编码器的移动而发生的磁场变化，
所述磁敏部由电阻值根据所施加的磁场方向而变化的方向检测型磁电阻元件构成，
所述磁编码器在所述N磁极与所述S磁极的边界分别设置未被磁化的未磁化部，并使得将在所述磁敏部处形成的所述磁编码器的移动方向磁场分量设为Bs，将所述磁敏部与所述编码器的相对方向磁场分量设为Br时，使因所述磁编码器的移动而产生的所述磁场分量Bs、Br的变化分别大致呈正弦波状。
2.如权利要求1所述的磁力式位置检测装置，所述磁力式位置检测装置是检测旋转角的装置，其特征在于，
所述磁编码器具有圆柱形状，沿旋转方向排列有所述N磁极、所述S磁极、以及所述未磁化部，
所述磁敏部包含所述方向检测型磁电阻元件，所述方向检测型磁电阻元件检测由所述磁编码器形成的所述磁敏部处的磁场方向，
所述磁编码器的所述未磁化部具有如下尺寸，即、将所述磁编码器的极数设为n组极对，将φ设为旋转角，将A、B设为磁场振幅时，相对于用Br＝A·COS(n*φ)、Bs＝B·SIN(n*φ)表示的磁场变化，两者的偏离量为所述磁场振幅A或B的﹣40dB以下。
3.如权利要求1或2所述的磁力式位置检测装置，其特征在于，
由所述N磁极与所述S磁极的对、所述N磁极与所述S磁极之间的所述未磁化部、以及所述N磁极或所述S磁极的与所述未磁化部相反一侧的所述未磁化部构成磁极对，将所述磁极对的间距设为λ时，所述未磁化部的移动方向的长度分别大致为λ/6。
4.如权利要求1至3的任一项所述的磁力式位置检测装置，其特征在于，
所述N磁极、所述S磁极、以及所述未磁化部使用相同磁性材料形成，所述N磁极被磁化为N极，所述S磁极被磁化为S极，所述未磁化部未经磁化。
5.如权利要求1至3的任一项所述的磁力式位置检测装置，其特征在于，
所述N磁极、以及所述S磁极使用磁性材料形成，所述未磁化部使用非磁性材料形成。
6.如权利要求1至3的任一项所述的磁力式位置检测装置，其特征在于，
所述N磁极、所述S磁极、以及所述未磁化部使用相同磁性材料形成，所述未磁化部为缺口部。
7.如权利要求1至6的任一项所述的磁力式位置检测装置，其特征在于，
所述方向检测型磁电阻元件为隧道磁电阻元件。
8.如权利要求1至6的任一项所述的磁力式位置检测装置，其特征在于，
所述方向检测型磁电阻元件为自旋阀型GMR元件。
9.如权利要求1至8的任一项所述的磁力式位置检测装置，其特征在于，
所述磁敏部移动而所述磁编码器不移动。
10.一种磁力式位置检测方法，在磁敏部检测与沿移动方向交替排列有N磁极、S磁极的磁编码器之间的相互移动位置，以作为来自所述磁编码器的磁场变化，其特征在于，
作为所述磁敏部，配置有电阻值根据所施加的磁场方向而变化的方向检测型磁电阻元件，
所述磁编码器在所述N磁极与所述S磁极的边界分别设置未经磁化的未磁化部，并使得将在所述磁敏部处形成的所述磁编码器的移动方向磁场分量设为Bs，将所述磁敏部与所述编码器的相对方向磁场分量设为Br时，使因所述磁编码器的移动而产生的所述磁场分量Bs、Br的变化分别大致呈正弦波状。
CN201480077204.3A 2014-03-14 2014-03-14 磁力式位置检测装置、磁力式位置检测方法 Active CN106104211B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2014/056912 WO2015136690A1 (ja) 2014-03-14 2014-03-14 磁気式位置検出装置、磁気式位置検出方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106104211A true CN106104211A (zh) 2016-11-09
CN106104211B CN106104211B (zh) 2018-11-13

Family

ID=54071167

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201480077204.3A Active CN106104211B (zh) 2014-03-14 2014-03-14 磁力式位置检测装置、磁力式位置检测方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10066966B2 (zh)
JP (1) JP6345235B2 (zh)
CN (1) CN106104211B (zh)
DE (1) DE112014006465B4 (zh)
WO (1) WO2015136690A1 (zh)

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106533414A (zh) * 2016-12-23 2017-03-22 宁波方太厨具有限公司 磁感应旋钮安装检验装置及安装检验方法
CN106767955A (zh) * 2016-12-27 2017-05-31 江西省智成测控技术研究所有限责任公司 一种基于磁编码器的离轴式绝对角度测量的实现方法
CN107015280A (zh) * 2017-05-31 2017-08-04 广东美的制冷设备有限公司 空调器及空调器中运动部件的检测控制装置和方法
CN107015281A (zh) * 2017-05-31 2017-08-04 广东美的制冷设备有限公司 空调器及空调器中运动部件的检测控制装置和方法
CN107015278A (zh) * 2017-05-31 2017-08-04 广东美的制冷设备有限公司 空调器及空调器中运动部件的检测控制装置和方法
CN107045146A (zh) * 2017-05-31 2017-08-15 广东美的制冷设备有限公司 空调器及空调器中运动部件的检测控制装置
CN107328016A (zh) * 2017-05-31 2017-11-07 广东美的制冷设备有限公司 空调器以及空调器中运动部件的检测控制装置和方法
JP2018133453A (ja) * 2017-02-15 2018-08-23 内山工業株式会社 着磁方法、着磁装置及び磁気式エンコーダ用マグネット
CN110081874A (zh) * 2019-03-29 2019-08-02 西人马（厦门）科技有限公司 车辆定位方法和***
CN110260890A (zh) * 2018-03-12 2019-09-20 Ntn-Snr轴承股份有限公司 用于确定旋转构件的至少一个旋转参数的***
WO2021164632A1 (zh) * 2020-02-17 2021-08-26 江苏多维科技有限公司 一种直线位移绝对位置编码器
WO2023019678A1 (zh) * 2021-08-20 2023-02-23 美的威灵电机技术（上海）有限公司 磁编码器

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016214535A1 (de) * 2016-08-05 2018-02-08 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Kupplungss- / Getriebebetätigungsvorrichtung und linearer Wegsensor mit gekippter Doppelmagnetanordnung
KR102446180B1 (ko) * 2019-06-14 2022-09-23 미쓰비시덴키 가부시키가이샤 회전수 검출기
EP3907475B1 (en) * 2020-05-08 2022-10-05 Melexis Technologies SA Magnetic position sensor system and method
CN116488534B (zh) * 2023-01-04 2024-06-28 哈尔滨理工大学 一种基于磁阻原理的磁电编码器角度解算方法及装置

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1183544A (zh) * 1996-11-01 1998-06-03 株式会社三丰 磁性编码器
CN1623268A (zh) * 2002-03-29 2005-06-01 波峰实验室责任有限公司 具有同心环形部件的旋转电机
JP2009192261A (ja) * 2008-02-12 2009-08-27 Aisin Seiki Co Ltd 直線変位検出装置
JP2010078366A (ja) * 2008-09-24 2010-04-08 Aisin Seiki Co Ltd 角度検出装置
JP2011111494A (ja) * 2009-11-25 2011-06-09 Suzuki Motor Corp 材着樹脂成形用樹脂組成物および樹脂成形部品
US20110316528A1 (en) * 2005-10-25 2011-12-29 Nikon Corporation Position detection device, two-dimensional position measuring apparatus, optical apparatus and position detection method

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5461311A (en) * 1992-12-24 1995-10-24 Kayaba Kogyo Kabushiki Kaisha Rod axial position detector including plural scales wherein nonmagnetized portions have differing spacing and differing depths and means for calculating the absolute position are provided
JP3103266B2 (ja) * 1994-03-25 2000-10-30 オークマ株式会社 絶対位置検出装置
JP3397026B2 (ja) 1995-12-06 2003-04-14 トヨタ自動車株式会社 磁気式回転検出装置
JPH116744A (ja) 1997-06-16 1999-01-12 Sankyo Seiki Mfg Co Ltd エンコーダ装置
TW540073B (en) * 2001-10-19 2003-07-01 Viewmove Technologies Inc Electromagnetic mark device for a magnetism encoder
EP1761743B8 (en) * 2004-06-25 2014-06-04 Nxp B.V. Arrangement comprising a magnetic field sensor
JP2007199007A (ja) * 2006-01-30 2007-08-09 Alps Electric Co Ltd 磁気エンコーダ
CN101936750A (zh) * 2006-03-06 2011-01-05 日本电产三协株式会社 磁尺的制造方法
FR2901019B1 (fr) * 2006-05-15 2010-04-23 Electricfil Automotive Codeur pour capteur de position, a effet stabilisateur pour le passage a zero du champ magnetique
US7863365B2 (en) * 2006-12-20 2011-01-04 Freudenberg-Nok General Partnership Robust magnetizable elastomeric thermoplastic blends
JP4897585B2 (ja) * 2007-06-22 2012-03-14 ローム株式会社 磁気センサ回路及びこれを用いた電子機器
EP2009404A3 (de) * 2007-06-29 2014-12-24 Melexis Technologies NV Magnetstruktur zur Erfassung einer Relativbewegung zwischen der Magnetstruktur und einem Magnetfeldsensor
WO2009060716A1 (ja) 2007-11-06 2009-05-14 Konica Minolta Opto, Inc. 位置検出器および位置決め装置
US7530177B1 (en) * 2007-11-08 2009-05-12 Mitutoyo Corporation Magnetic caliper with reference scale on edge
JP5144373B2 (ja) 2008-05-29 2013-02-13 アルプス電気株式会社 磁気検知型エンコーダ
JP5013146B2 (ja) * 2009-12-03 2012-08-29 Ｔｄｋ株式会社 磁気式位置検出装置
EP2546611A1 (en) 2010-03-12 2013-01-16 Alps Electric Co., Ltd. Magnetic sensor and magnetic encoder
JP5201493B2 (ja) * 2011-09-26 2013-06-05 日立金属株式会社 位置検出装置及び直線駆動装置
JP5759867B2 (ja) * 2011-10-28 2015-08-05 山洋電気株式会社 磁気エンコーダ
JP5973278B2 (ja) * 2012-08-16 2016-08-23 Ntn株式会社 磁気エンコーダの着磁装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1183544A (zh) * 1996-11-01 1998-06-03 株式会社三丰 磁性编码器
CN1623268A (zh) * 2002-03-29 2005-06-01 波峰实验室责任有限公司 具有同心环形部件的旋转电机
US20110316528A1 (en) * 2005-10-25 2011-12-29 Nikon Corporation Position detection device, two-dimensional position measuring apparatus, optical apparatus and position detection method
JP2009192261A (ja) * 2008-02-12 2009-08-27 Aisin Seiki Co Ltd 直線変位検出装置
JP2010078366A (ja) * 2008-09-24 2010-04-08 Aisin Seiki Co Ltd 角度検出装置
JP2011111494A (ja) * 2009-11-25 2011-06-09 Suzuki Motor Corp 材着樹脂成形用樹脂組成物および樹脂成形部品

Cited By (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106533414B (zh) * 2016-12-23 2023-05-26 宁波方太厨具有限公司 磁感应旋钮安装检验方法
CN106533414A (zh) * 2016-12-23 2017-03-22 宁波方太厨具有限公司 磁感应旋钮安装检验装置及安装检验方法
CN106767955A (zh) * 2016-12-27 2017-05-31 江西省智成测控技术研究所有限责任公司 一种基于磁编码器的离轴式绝对角度测量的实现方法
JP2018133453A (ja) * 2017-02-15 2018-08-23 内山工業株式会社 着磁方法、着磁装置及び磁気式エンコーダ用マグネット
CN107015281B (zh) * 2017-05-31 2020-09-25 广东美的制冷设备有限公司 空调器及空调器中运动部件的检测控制装置和方法
CN107045146B (zh) * 2017-05-31 2020-10-02 广东美的制冷设备有限公司 空调器及空调器中运动部件的检测控制装置
CN107328016A (zh) * 2017-05-31 2017-11-07 广东美的制冷设备有限公司 空调器以及空调器中运动部件的检测控制装置和方法
CN107015278A (zh) * 2017-05-31 2017-08-04 广东美的制冷设备有限公司 空调器及空调器中运动部件的检测控制装置和方法
CN107015280A (zh) * 2017-05-31 2017-08-04 广东美的制冷设备有限公司 空调器及空调器中运动部件的检测控制装置和方法
CN107045146A (zh) * 2017-05-31 2017-08-15 广东美的制冷设备有限公司 空调器及空调器中运动部件的检测控制装置
CN107328016B (zh) * 2017-05-31 2020-05-05 广东美的制冷设备有限公司 空调器以及空调器中运动部件的检测控制装置和方法
CN107015280B (zh) * 2017-05-31 2020-05-05 广东美的制冷设备有限公司 空调器及空调器中运动部件的检测控制装置和方法
CN107015281A (zh) * 2017-05-31 2017-08-04 广东美的制冷设备有限公司 空调器及空调器中运动部件的检测控制装置和方法
CN107015278B (zh) * 2017-05-31 2020-09-25 广东美的制冷设备有限公司 空调器及空调器中运动部件的检测控制装置和方法
CN110260890A (zh) * 2018-03-12 2019-09-20 Ntn-Snr轴承股份有限公司 用于确定旋转构件的至少一个旋转参数的***
CN110260890B (zh) * 2018-03-12 2022-06-03 Ntn-Snr轴承股份有限公司 用于确定旋转构件的至少一个旋转参数的***
CN110081874A (zh) * 2019-03-29 2019-08-02 西人马（厦门）科技有限公司 车辆定位方法和***
WO2021164632A1 (zh) * 2020-02-17 2021-08-26 江苏多维科技有限公司 一种直线位移绝对位置编码器
WO2023019678A1 (zh) * 2021-08-20 2023-02-23 美的威灵电机技术（上海）有限公司 磁编码器

Also Published As

Publication number Publication date
US20160334243A1 (en) 2016-11-17
JPWO2015136690A1 (ja) 2017-04-06
US10066966B2 (en) 2018-09-04
DE112014006465T5 (de) 2016-12-01
CN106104211B (zh) 2018-11-13
DE112014006465B4 (de) 2022-03-03
JP6345235B2 (ja) 2018-06-20
WO2015136690A1 (ja) 2015-09-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106104211A (zh) 磁力式位置检测装置、磁力式位置检测方法
KR101597639B1 (ko) 앱솔루트 인코더 장치 및 모터
US8232795B2 (en) Magnetic sensor
CN108426588B (zh) 旋转编码器及其绝对角度位置检测方法
JP4880066B2 (ja) 原点位置信号検出器
CN106443063B (zh) 旋转检测装置
US9377327B2 (en) Magnetic field direction sensor
US9316508B2 (en) Magnetic encoder for producing an index signal
US9766095B2 (en) Magnetic position detection device and magnetic position detection method
JP2006208025A (ja) 磁気センサ
JP4582298B2 (ja) 磁気式位置検出装置
JP5721804B2 (ja) 磁気検出装置、およびこれを搭載した車両用回転検出装置
JP2013185826A (ja) 磁気エンコーダ
JP2016090243A (ja) 磁気式位置検出装置
JP2012230021A (ja) 回転角度計測装置
US12007236B2 (en) Angle sensor system
US20150061653A1 (en) Angle detection device
JP2020537152A (ja) 磁気インピーダンス効果を利用した距離及び角度を測定するための電磁計測システム
JP6041959B1 (ja) 磁気検出装置
JP5615892B2 (ja) 着磁方法及び着磁装置
JP2022102470A (ja) 磁気センサ装置
Hou et al. Application of magnetic sensors in automation control
Delbaere et al. Magnetic Resolver: A Design-To-Cost Alternative to Conventional Variable Reluctance Resolvers for the Electric Drives Control
TW201527719A (zh) 檢測裝置之資料檢測方法及檢測裝置
JPH01318916A (ja) 磁気エンコーダ

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant