CN115210537A - 磁式线性位置检测器 - Google Patents

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CN115210537A CN202080098098.2A CN202080098098A CN115210537A CN 115210537 A CN115210537 A CN 115210537A CN 202080098098 A CN202080098098 A CN 202080098098A CN 115210537 A CN115210537 A CN 115210537A
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武舍武史
立井芳直
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Abstract

磁式线性位置检测器(20)具有固定件(1)和相对于固定件(1)能够沿第1方向移动的可动件(2)。在固定件(1)及可动件(2)的任一者设置有磁性检测元件(3)。在固定件(1)及可动件(2)的另一者设置了具有与磁性检测元件(3)相对的第1面(4a)的磁铁(4)。第1面(4a)以磁化方向变化为以磁化中心点(5)为中心的圆弧状的方式被磁化。磁性检测元件(3)是输出与磁场的方向相应地变化的元件。

Description

磁式线性位置检测器
技术领域
本发明涉及一种能够对直线地移动的可动件的位置进行检测的磁式线性位置检测器。
背景技术
已知一种能够对直线地移动的可动件的位置进行检测的磁式线性位置检测器。在磁式线性位置检测器中，在可动件及固定件中的任一者设置磁性检测元件，在另一者设置磁铁。在专利文献1公开了位置检测器，该位置检测器具有交替地排列有S极和N极的磁铁和磁传感器，该磁传感器具有电阻值根据从磁铁受到的磁场的方向而变化的磁阻元件。
专利文献1：日本专利第5343001号公报
发明内容
但是，从N极朝向S极的磁力线有时成为接近椭圆弧的形状。在椭圆弧形状的磁力线的情况下，有时会产生相对于磁铁和磁性检测元件的相对性的位置的变化而磁场的方向的变化小的部位。在该情况下，磁性检测元件的电阻值的变化也变小，因此有时位置检测的精度降低。特别地，为了确保可动件的行程量，使N极和S极之间的距离越远离，则磁力线的形状成为在可动件的移动方向越长的椭圆弧形状，容易产生磁场的变化小的部位。
本发明就是鉴于上述情况而提出的，其目的在于得到能够使用电阻值根据磁场的方向而变化的磁阻元件，并且能够实现位置检测的精度提高的磁式线性位置检测器。
为了解决上述的课题，并达到目的，本发明具有固定件和相对于固定件能够沿第1方向移动的可动件。在固定件及可动件的任一者设置有磁性检测元件。在固定件及可动件的另一者设置了具有与磁性检测元件相对的第1面的磁铁。第1面以磁化方向变化为以磁化中心点为中心的圆弧状的方式被磁化。磁性检测元件是输出与磁场的方向相应地变化的元件。
发明的效果
本发明所涉及的磁式线性位置检测器具有下述效果，即，能够使用电阻值根据磁场的方向而变化的磁阻元件，并且能够实现位置检测的精度提高。
附图说明
图1是表示实施方式1所涉及的磁式线性位置检测器的概略结构的斜视图。
图2是表示与实施方式1的磁铁的位移对应的由磁性检测元件受到的磁场的方向的图。
图3是表示实施方式1中的磁铁的磁化方法的图。
图4是表示实施方式2所涉及的磁式线性位置检测器的概略结构的斜视图。
图5是表示与实施方式2的磁铁的位移对应的由磁性检测元件受到的磁场的方向的图。
具体实施方式
下面，基于附图对本发明的实施方式所涉及的磁式线性位置检测器详细地进行说明。此外，本发明不由该实施方式限定。
实施方式1.
图1是表示实施方式1所涉及的磁式线性位置检测器的概略结构的斜视图。磁式线性位置检测器20具有固定件1和可动件2。可动件2相对于固定件1在沿图1所示的X轴的方向能够直线地移动。此外，沿X轴的方向是第1方向。在固定件1设置有磁性检测元件3。在可动件2设置有磁铁4。
磁铁4具有与磁性检测元件3相对的第1面4a。此外，对与第1面4a垂直的Z轴进行规定。另外，对与X轴及Z轴垂直的Y轴进行规定。另外，在下面的说明中，将沿X轴的方向称为横向，将沿Y轴的方向称为纵向。
第1面4a是具有与X轴平行的长边的长方形，长边和短边之比成为2：1。
磁铁4是极各向异性磁铁或者各向同性磁铁。磁铁4的第1面4a以磁化中心点5为中心，进行了极各向异性磁化，如箭头6所示磁化方向成为圆弧状。在本实施方式1中，磁化中心点5为1个，磁化中心点5位于第1面4a的一个长边的中央部分。
磁性检测元件3是相对于从磁铁4受到的磁场的方向而输出变化的元件。例如，磁性检测元件3是自旋阀GMR(Giant Magnetoresistance)、自旋阀TMR(TunnelMagnetoresistance)、旋转检测用AMR(Anisotropic Magnetoresistance)等。如上所述的磁性检测元件3通常为低价，能够实现抑制磁式线性位置检测器20的制造成本。
图2是表示与实施方式1的磁铁的位移对应的由磁性检测元件受到的磁场的方向的图。在图2中，将磁铁4的位移在横轴示出，将由磁性检测元件3受到的磁场的方向在纵轴示出。另外，在图2中，示出了磁铁4的第1面4a的长边为30mm的例子。另外，将磁铁4位于从磁化中心点5起与Y轴平行地延伸的线上的状态的位移设为0。
如图2所示，在沿磁铁4的长度方向的整个区域，由磁性检测元件3受到的磁场的方向不同。更具体地说，在磁铁4的位移从－15mm向15mm变化的过程中，由磁性检测元件3受到的磁场的朝向从－90deg(+Y方向)向0deg(－X方向)变化，并且进行+90deg(－Y方向)和180deg变化。因此，来自磁性检测元件3的输出在全部位移不同，因此能够根据其输出对磁铁4的位移进行确定。
在这里，例如如专利文献1所示的结构那样，在相对于磁铁的位移而相同磁场的方向出现多次的情况下，来自磁性检测元件的输出也是相同输出出现多次。因此，例如还需要用于对出现多次的同一输出进行识别的传感器，或者用于对磁铁处于原点进行检测的传感器。在本实施方式1中，不需要上述这样的识别用的传感器，因此能够实现抑制磁式线性位置检测器20的制造成本。另外，在磁式线性位置检测器20的电源接通时，不需要原点复位作业，因此能够使搭载有磁式线性位置检测器20的驱动装置的启动动作变得更简单，能够实现作业性的提高。
另外，磁场的方向变化为圆弧状，因此不易产生如椭圆弧状的磁场的方向的变化那样，相对于磁铁4和磁性检测元件3的相对性的位置的变化而磁场的方向的变化小的部位。因此，与磁铁4的位移无关而能够进行位置检测的更准确的位置的检测。
另外，通过将磁铁4的第1面4a的长边和短边之比设为2：1，从而如图1所示，能够将圆弧的直径设为磁铁4的横向的长度，将圆弧的半径设为磁铁4的纵向的长度。由此，能够将第1面4a的大量区域设为磁化区域即能够针对磁铁4而高效地将圆弧状的磁场进行磁化。
图3是表示实施方式1中的磁铁的磁化方法的图。如图3所示，在磁化中心点5配置与第1面4a正交的直线状的电线10，通过在电线10流动直线电流，从而以磁化方向变化为以磁化中心点5为中心的圆弧状的方式对磁铁4进行磁化。这利用了绕直线电流而形成圆弧状的磁场。在本实施方式1中，磁化中心点5处于第1面4a的长边，因此沿磁铁4的侧面而配置有电线10。另一方面，在磁化中心点处于第1面4a的面内的情况下，在磁化中心点5形成孔，只要在该孔经过电线10而流动直线电流即可。另外，在磁化中心点5从磁铁4远离的情况下，只要在成为从磁铁4远离的磁化中心点5的位置配置电线10而通电即可。
实施方式2.
图4是表示实施方式2所涉及的磁式线性位置检测器的概略结构的斜视图。此外，对与上述实施方式1相同的结构，标注相同的标号而省略详细的说明。
实施方式2所涉及的磁式线性位置检测器21所具有的磁铁40设置有2个磁化中心点5a、5b。以一个磁化中心点5a为中心的圆弧状的磁化方向为逆时针。以另一个磁化中心点5b为中心的圆弧状的磁化方向为顺时针。
磁铁40的第1面4a0是具有与X轴平行的长边的长方形，长边和短边之比成为4：1。磁化中心点5a、5b位于第1面40a的一个长边的处于1/4的部分。
图5是表示与实施方式2的磁铁的位移对应的由磁性检测元件受到的磁场的方向的图。在图5中，将磁铁40的位移在横轴示出，将由磁性检测元件3受到的磁场的方向在纵轴示出。另外，在图5中，示出了磁铁40的第1面40a的长边为60mm的例子。另外，将磁铁40位于从磁化中心点5a和磁化中心点5b之间与Y轴平行地延伸的线上的状态的位移设为0。
如图5所示，在沿磁铁40的长度方向的整个区域，由磁性检测元件3受到的磁场的方向不同。更具体地说，在磁铁4的位移从－30mm向30mm变化的过程中，由磁性检测元件3受到的磁场的朝向从－180deg(+Y方向)向－90deg(－X方向)变化，发生0deg(－Y方向)进而+90deg(+X方向)、+180deg(+Y方向)和360deg变化。因此，来自磁性检测元件3的输出在全部位移不同，因此能够根据其输出对磁铁40的位移进行确定。因此，与实施方式1同样地，不需要对磁铁40处于原点进行检测的传感器，因此能够实现抑制磁式线性位置检测器21的制造成本。另外，在磁式线性位置检测器21的电源接通时，不需要原点复位作业，因此能够实现磁式线性位置检测器21的可靠性的提高。
另外，磁场的方向变化为圆弧状，因此不易产生如椭圆弧状的磁场的方向的变化那样，相对于磁铁40和磁性检测元件3的相对性的位置的变化而磁场的方向的变化小的部位。因此，与磁铁40的位移无关而能够进行位置检测的更准确的位置的检测。
另外，通过将磁铁40的第1面40a的长边和短边之比设为4：1，从而如图4所示，能够将圆弧的直径的2倍设为磁铁40的横向的长度，将圆弧的半径设为磁铁40的纵向的长度。由此，能够将第1面40a的大量区域设为磁化区域即能够针对磁铁40而高效地将圆弧状的磁场进行磁化。
关于磁化方法，与实施方式1同样地，只要在磁化中心点5a、5b各自配置电线而流动直线电流即可。此时，通过在磁化中心点5a配置的电线和在磁化中心点5b配置的电线而使通电方向不同，由此在以磁化中心点5a为中心的圆弧和以磁化中心点5b为中心的圆弧处能够使磁化方向不同。
另外，相对于磁铁的位移而相同磁场的方向出现多次，因此虽然需要用于对从磁性检测元件出现多次的同一输出进行识别的传感器等，但圆弧状的磁场可以排列大于或等于3个而设置。即，磁化中心点可以设置有大于或等于3个。例如，在圆弧状的磁场排列有3个的情况下，通过将磁铁40的第1面40a的长边和短边之比设为6：1，从而能够针对磁铁40而高效地将圆弧状的磁场进行磁化。因此，如果将圆弧状的磁场的数量设为n(n为整数)，则优选磁铁40的第1面40a的长边和短边之比成为2n：1。
以上的实施方式所示的结构表示一个例子，也能够与其他公知技术组合，也能够将实施方式彼此组合，在不脱离主旨的范围也能够将结构的一部分省略、变更。
标号的说明
1固定件，2可动件，3磁性检测元件，4、40磁铁，4a、40a第1面，5、5a、5b磁化中心点，6箭头，10电线，20、21磁式线性位置检测器。

Claims (4)

1.一种磁式线性位置检测器，其特征在于，具有：
固定件；以及
可动件，其相对于所述固定件能够沿第1方向移动，
在所述固定件及所述可动件中的任一者设置有磁性检测元件，
在所述固定件及所述可动件中的另一者设置了具有与所述磁性检测元件相对的第1面的磁铁，
所述第1面以磁化方向变化为以磁化中心点为中心的圆弧状的方式被磁化，
所述磁性检测元件是输出与磁场的方向相应地变化的元件。
2.根据权利要求1所述的磁式线性位置检测器，其特征在于，
所述第1面是具有与所述第1方向平行的长边的长方形，
所述第1面的长边和短边之比为2n：1，其中，n为整数。
3.根据权利要求1所述的磁式线性位置检测器，其特征在于，
在所述磁铁的第1面设置有2个所述磁化中心点，
以一个磁化中心点为中心的圆弧状的磁化方向是逆时针，
以另一个磁化中心点为中心的圆弧状的磁化方向是顺时针。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的磁式线性位置检测器，其特征在于，
所述磁铁在所述磁化中心点配置有与所述第1面正交的直线状的电线，通过在所述电线中流动直线电流，从而以磁化方向变化为以所述磁化中心点为中心的圆弧状的方式进行磁化。
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