专利名称：角辨向器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种由永久磁铁和霍尔元件的组合所构成的角辨向器。
另外，在日本未审查的专利出版物No.5(1993)-26610中公开了一种用于检测内燃机的节气门位置的节气门位置传感器。这种传感器包括一对设置在以旋转轴为中心的圆弧上的永久磁铁，以及设置在两个永久磁铁的中心并且由固定件支撑的用于检测节气门位置的霍尔元件。另外，在旋转轴的轴环部分处设置了另一永久磁铁，在此另一永久磁铁的附近、在与固定件的位置相对应的位置处设置了用于检测空转的另一霍尔元件。此检测空转的霍尔元件构造成在空转状态中可位于此永久磁铁对之间的边界线上。
在上述用于检测节气门位置的传统技术中，当永久磁铁相对于节气门位置成比例地旋转时，霍尔元件将磁场变化转换为与节气门位置相对应的输出电信号，并且根据此信号来对发动机进行电控制。霍尔元件和永久磁铁的传统设置使得霍尔元件位于永久磁铁的旋转中心。通过这种方法，检测精度可限制在2％的误差以内。然而，希望检测精度能进一步地提高，而上述角辨向器在满足此要求方面上能力有限。其原因如下所述。在一定的角度范围内，传感器角度和霍尔元件的输出电压变成正弦曲线而不是线性函数。因此，真值和输出值的相关，即所谓的线性变得很差。更具体地说，在从其基准位置开始的±45°的范围内，相关是比较呈线性的，而当转换到线性时，就产生了±100mV的偏差，即误差。此误差对应于霍尔元件的输出的约2％。
根据本发明的第一角辨向器包括旋转体；安装在旋转体上用于检测旋转角度的永久磁铁；固定体；安装在固定体上的霍尔元件，用于输出与相对于霍尔元件旋转的永久磁铁的磁通密度相对应的电信号；其中，永久磁铁设置在离旋转体的旋转中心一段预定距离的位置处，使得永久磁铁的轴线朝向旋转中心；霍尔元件设置在永久磁铁轴线上且位于角辨向器的另一侧，当旋转体处于其基准位置时，霍尔元件位于小于预定距离的偏置距离处，使得霍尔元件的磁通检测方向正交于轴线；和永久磁铁的预定距离与霍尔元件的偏置距离之比以及旋转体的旋转角度被设定为输出电信号线性变换的范围。
根据本发明的第二角辨向器包括
旋转体；安装在旋转体上用于检测旋转角度的永久磁铁；固定体；安装在固定体上的霍尔元件，用于输出与相对于霍尔元件旋转的永久磁铁的磁通密度相对应的电信号；其中，永久磁铁设置在离旋转体的旋转中心一段预定距离的位置处，使得永久磁铁的轴线朝向旋转中心；霍尔元件设置在永久磁铁轴线上且位于角辨向器的另一侧，当旋转体处于其基准位置时，霍尔元件位于小于预定距离的偏置距离处，使得霍尔元件的磁通检测方向正交于轴线；和永久磁铁的预定距离与霍尔元件的偏置距离之比以及旋转体的旋转角度被设定成使得输出电信号处于预定的误差容限内。
此处，“永久磁铁的轴线”是指穿过磁铁的北(N)极和南(S)极以及中心的假想线。
此永久磁铁的预定距离与所述霍尔元件的偏置距离之比最好在10∶0.5到10∶3.5的范围内。
另外，旋转体的旋转角度最好在±90°的范围内；而且，永久磁铁的预定距离与霍尔元件的偏置距离之比最好在10∶1.5到10∶2.5的范围内。
另外，旋转体的旋转角度最好在±45°的范围内。
根据本发明的第一角辨向器具有设置在离旋转体的旋转中心一段预定距离处的永久磁铁，使得永久磁铁的轴线朝向旋转中心；以及设置在永久磁铁的轴线上且位于角辨向器的另一侧上的霍尔元件，当旋转体处于其基准位置时，霍尔元件位于小于此预定距离的偏置距离处。在此时，霍尔元件设置成使其磁通检测方向正交于永久磁铁的轴线。永久磁铁的预定距离与霍尔元件的偏置距离之比以及旋转体的旋转角度被设定为输出电信号线性变换的范围。因此，可以得到下述效果。
也就是说，通过使霍尔元件的位置稍稍偏离于永久磁铁的旋转中心，可以在所需角度范围内从霍尔元件中得到基本上具有高度线性的电信号。由于来自霍尔元件的这个输出是线性的，其校正就较容易，从而使旋转角度的检测精度较高。
根据本发明的第二角辨向器具有设置在离旋转体的旋转中心一段预定距离处的永久磁铁，使得永久磁铁的轴线朝向旋转中心；以及设置在永久磁铁的轴线上且位于旋转传感器的另一侧上的霍尔元件，当旋转体处于其基准位置时，它位于小于此预定距离的偏置距离处。在此时，霍尔元件设置成使其磁通检测方向正交于永久磁铁的轴线。永久磁铁的预定距离与霍尔元件的偏置距离之比以及旋转体的旋转角度被设定成使得输出电信号处于预定的误差容限内。因此，即使输出电信号不是线性的，由于误差量本身特别�。虼丝梢圆唤行Ｕ屠么诵藕牛⑶夷艿玫浇细叩募觳饩�。
在永久磁铁的预定距离与所述霍尔元件的偏置距离之比在10∶0.5到10∶3.5的范围内的情况下，输出信号的线性尤其有利。因此，可以进一步地提高旋转角度的检测精度。
另外，在旋转体的旋转角度在±90°的范围内且永久磁铁的预定距离与霍尔元件的偏置距离之比在10∶1.5到10∶2.5的范围内的情况下，在±90°的范围内均具有良好的线性。另外，误差量很�。虼诵嵌鹊募觳饩瓤梢源锏椒浅８摺Ｕ饫缈捎τ糜诩觳饩哂薪峡碓硕段У墓ひ祷魅说谋酃亟诘脑硕�。
另外，在旋转体的旋转角度在±45°的范围内的情况下，在此范围内具有良好的线性。因此旋转角度的检测精度可以达到非常高。这可以应用于检测内燃机的节气门位置，对它来说±45°的旋转角度就已足够了。
图2是沿
图1中线2-2的角辨向器的垂直剖视图。
图3是沿图1中线3-3的角辨向器的水平剖视图。
图4是显示了安装在转子上的永久磁铁和其中具有霍尔元件的封装之间的位置关系的示意图。
图5显示了偏置距离V为0时的传统示例的数据图；其中图5A显示了当永久磁铁36的旋转角度在±180°的范围内时磁通密度和旋转角度之间的关系；图5B显示了当旋转角度在±90°的范围内时磁通密度和近似线之间的关系；图5C显示了图5B所示情况的线性；图5D显示了当旋转角度在±45°的范围内时磁通密度和近似线之间的关系；图5E显示了图5D所示情况的线性。
图6显示了在偏置距离V与永久磁铁的旋转半径r之比为0.5∶10的情况下的图；其中，图6A，6B，6C，6D和6E中的数据分别与图5A，5B，5C，5D和5E中的数据相对应。
图7显示了在偏置距离V与永久磁铁的旋转半径r之比为1∶10的情况下的图；其中，图7A，7B，7C，7D和7E中的数据分别与图5A，5B，5C，5D和5E中的数据相对应。
图8显示了在偏置距离V与永久磁铁的旋转半径r之比为1.5∶10的情况下的图；其中，图8A，8B，8C，8D和8E中的数据分别与图5A，5B，5C，5D和5E中的数据相对应。
图9显示了在偏置距离V与永久磁铁的旋转半径r之比为2∶10的情况下的图；其中，图9A，9B，9C，9D和9E中的数据分别与图5A，5B，5C，5D和5E中的数据相对应。
图10显示了在偏置距离V与永久磁铁的旋转半径r之比为2.5∶10的情况下的图；其中，图10A，10B，10C，10D和10E中的数据分别与图5A，5B，5C，5D和5E中的数据相对应。
图11显示了在偏置距离V与永久磁铁的旋转半径r之比为3∶10的情况下的图；其中，图11A，11B，11C，11D和11E中的数据分别与图5A，5B，5C，5D和5E中的数据相对应。
图12显示了在偏置距离V与永久磁铁的旋转半径r之比为3.5∶10的情况下的图；其中，图12A，12B，12C，12D和12E中的数据分别与图5A，5B，5C，5D和5E中的数据相对应。
空间4的上部形成为弧形形状，并具有转子14可从中插入的孔。另外，在壳体2的上部设有一对凸缘22，其均具有安装孔20，以便将其安装在发动机(未示出)的预定位置上。另外，在壳体2的下部整体地形成了一个连接部分24，用于使传感器1的输出与电子控制装置(未示出)电连接。如图2所清楚地示出，在连接部分24中形成了用于与另一连接器(未示出)接合的接合凹腔26。在空间4内延伸的三个端子28(图2)在接合凹腔26中对齐。
接着将更详细地介绍安装在空间4内的各个部件。由树脂形成的转子14包括圆盘形的轴环30和圆柱形的主体部分32，其从轴环30的中心相对于轴环30垂直地延伸。轴环30和主体部分32分别具有在其内部延伸的安装孔34和35。与发动机的节流阀(未示出)相连的轴(未示出)通过安装孔34插入并固定在其中。在轴环30的外周边部分的附近形成了一个用于容纳圆柱形永久磁铁36的容纳凹腔38。在主体部分32的末端附近形成了一个用于安装密封圈6的环状台阶部分40。另外，在轴环30的外周边部分处形成有切口58。在切口58的两个边上向内伸出而形成了凸起58a。在切口58的附近在轴环30的外表面上形成有曲形凹腔60。
位于螺旋弹簧8的端部的钩状部分9钩在凸起58a上，从而将转子14沿预定方向即关闭节流阀的方向偏压。设置了曲形凹腔60来容纳钩状部分9的尖端9a，从而可防止尖端9a与其它部件发生干涉。另外，在轴环30的下边缘处整体地形成了凸起64，其用于限定转子14的旋转范围。此凸起64与形成于壳体2的空间4内的朝向下方的一对阻挡面66相接合，以便限定转子的旋转角度。对于此实施例，当转子14处于其基准位置时，凸起64位于转子的底部，转子可在预定范围内转动，直到凸起64与一个阻挡面66相接合为止。
封盖16是具有弧形上边缘的板，其形状与空间4的开口相匹配。在封盖16的内侧在其大致中心的位置处形成了圆柱形凸起42(图2，图3)，其可插入到转子14的安装孔35中。在凸起42中形成有插入开口46，封装44就插入到其中。封装44基本上为矩形的平行六面体，在其上表面的边缘均被斜切之后，封装44插入到截面基本上为矩形的插入开口46中并固定在其中。在此时，如图3和图4所清楚地示出，重要的是封装应偏离转子14的旋转中心C(图4)。因此，位于封装44的轴向中心处的霍尔元件50也偏离于旋转中心C。这种结构的功能将在下文中介绍。
与霍尔元件相连的三个触头48从封装44中向下延伸。在封盖16的外表面16a上形成了与插入开口46相通并向下延伸的槽52。从槽52的下边缘处形成了与上述三个端子28相对应的三个凹腔54。触头48设置于此槽52中，而触头48的朝向端子28弯曲的尖端48a设置于凹腔54中。触头48和端子28焊接在一起，从而在它们之间建立了电连接。
当转子位于空间4内时，转子14和壳体2的开口18之间的空间由密封圈6来密封，因此就防止了水、油等进入到壳体2内，如图2和图3所示。螺旋弹簧8位于壳体2的环形槽56中。波形垫圈10位于形成于转子14的轴环30中的环形槽62中，并处于壳体2和转子14之间。通过这种结构，垫圈10总是将转子14朝向封盖16推动，并保持封装44的霍尔元件和由转子14夹持的永久磁铁36之间的位置关系。更具体地说，永久磁铁36的中心和霍尔元件50定位成共面，如图3所示。它们也可稍稍地偏离于此共面关系；然而，当它们共面时检测灵敏度最佳。上述磁轭12为金属的，安装在转子14的外部，形成了一个两维密封的磁路，从而消除了外部磁场对霍尔元件的影响。
下面将参考图4来介绍根据此实施例的传感器的操作。图4是显示了安装在转子14上的永久磁铁36和其中具有霍尔元件50的封装44之间的位置关系的示意图，其中转子处于其基准位置。永久磁铁36安装在转子14上，使得其位于转子14的旋转中心C的正下方且永久磁铁36的端面37和旋转中心C之间的距离为r，而且连接磁铁36的N极和S极的轴线68朝向旋转中心C。同时，封装固定在封盖16上，使得霍尔元件与旋转中心C相隔一段距离V，且霍尔元件50沿轴线68设置。在此时，封装44的方向使得霍尔元件的磁通检测方向70正交于轴线68。
接着，在转子14逆时针旋转θ度时，可以得到下述等式。即，霍尔元件的输出∞Bsinδ；和霍尔元件的输出∞1/L2。
因此，霍尔元件的输出∞Bsinδ/L2＝Br/Lsinθ/L2＝Br/L3sinθ其中L为永久磁铁36和霍尔元件之间的距离，δ为由永久磁铁36和轴线68所形成的角度，而B为永久磁铁36的磁通密度。通过这些等式可以从霍尔元件中得到基本上与磁通密度B成比例的正弦曲线输出。
在图5到图12中显示了从这些等式中得出的结果，其表示了在霍尔元件的偏置距离V变化时的磁通密度和线性(与近似线之间的偏移)。图5显示了偏置距离V为0即当霍尔元件50处于旋转中心C时的传统示例的数据图。图5A显示了当永久磁铁36的旋转角度在±180°的范围内时磁通密度和旋转角度之间的关系；图5B显示了当旋转角度在±90°的范围内时磁通密度和近似线之间的关系；图5C显示了图5B所示情况的线性；图5D显示了当旋转角度在±45°的范围内时磁通密度和近似线之间的关系；图5E显示了图5D所示情况的线性。图6到图12表示了本发明的各个实施例的数据图。
图6显示了在偏置距离V与永久磁铁的旋转半径r之比为0.5∶10的情况下的图。图6A，6B，6C，6D和6E分别与图5A，5B，5C，5D和5E中的数据相对应。图7显示了在偏置距离V与永久磁铁的旋转半径r之比为1∶10的情况下的图。图7A，7B，7C，7D和7E分别与图5A，5B，5C，5D和5E中的数据相对应。图8显示了在偏置距离V与永久磁铁的旋转半径r之比为1.5∶10的情况下的图。图8A，8B，8C，8D和8E分别与图5A，5B，5C，5D和5E中的数据相对应。图9显示了在偏置距离V与永久磁铁的旋转半径r之比为2∶10的情况下的图。图9A，9B，9C，9D和9E分别与图5A，5B，5C，5D和5E中的数据相对应。图10显示了在偏置距离V与永久磁铁的旋转半径r之比为2.5∶10的情况下的图。图10A，10B，10C，10D和10E分别与图5A，5B，5C，5D和5E中的数据相对应。图11显示了在偏置距离V与永久磁铁的旋转半径r之比为3∶10的情况下的图。图11A，11B，11C，11D和11E据分别与图5A，5B，5C，5D和5E中的数据相对应。图12显示了在偏置距离V与永久磁铁的旋转半径r之比为3.5∶10的情况下的图。图12A，12B，12C，12D和12E分别与图5A，5B，5C，5D和5E中的数据相对应。应注意在下文中，偏置距离V将简称为0.5，1，1.5，2，2.5。另外，当永久磁铁36沿逆时针方向旋转时，图中的值为正(+)，而当永久磁铁36沿顺时针方向旋转时，图中的值为负(-)。
在下文中将详细地介绍这些图中的数据。图5A，6A，7A，8A，9A，10A，11A和12A表示了当永久磁铁36在±180°的范围内运动时由霍尔元件50所检测到的磁通密度的变化，它们是表示了近似正弦曲线的图。当旋转角度θ处于0°附近即处于基准位置附近时，产生线性程度最大的变换。随着旋转角度的θ增加，磁通密度B增加，直到磁通密度B达到峰值为止。在此点之上，即使旋转角度的θ增加，图形也以曲线方式变化，磁通密度减小。包含有0°的曲线越接近直线，旋转角度θ就越大，直到线性状态得到保持为止，传感器的精度较高，在较宽范围的应用中性能优良。在如图5所示的传统传感器中，在0°附近的其它部分中，输出为偏离线性变化的平缓曲线。对于分别如图6，7，8，9，10，11和12所示的偏置距离V为0.5，1，1.5，2，2.5，3和3.5的情况，可以看出产生了更有利的线性。通过将与这些曲线最接近的直线设定为近似线并判断曲线与近似线偏离到什么程度，可以确定适合传感器1的偏置距离V，以及旋转角度θ。
应用了本发明的节流阀(未示出)的开/闭机构通常在±45°的范围内使用。例如机器人关节等的其它应用在±90°的范围内使用。如果在这些范围内检测磁通密度的变化，那么可得到下述结果。
首先将参考图5B和图5D来介绍偏置距离V为0的传统示例。图5B和图5D显示了代表磁通密度B的(部分)正弦曲线与和此曲线接近的线(近似线)之间的偏差即误差的程度。应注意到在图5B和图5D中表示的线是图中所示角度范围内的近似线，因此它们不必是相同的线。在如图5B所示的±90°的范围内，误差相对较大，而在如图5D所示的±45°的范围内，误差相对较小。分别与图5B和图5D相对应的图5C和图5E的线性图将这些误差表示为数值。这些图表示了磁通密度中多大程度的误差被表示为输出误差，可以发现在±90°的范围内，输出误差为无法测量地大。这意味着与磁通密度B的量相对应的霍尔元件50所输出的电信号的误差非常大，而且难以校正。因此，这种传感器无法在±90°的范围内用作精确的传感器1。另外，在±45°的范围内，当旋转角度为±45°时可以检测到约为±90mV的最大误差。当考虑到霍尔元件50的输出通常为5V左右时，±90mV的偏差对应于霍尔元件50的输出的±1.8％。因此，在偏置距离为0且传感器在±45°的范围内使用的情况下，传感器的最大误差为±1.8％。
接着将参考图6B和图6D以及与之对应的图6C和6E来介绍偏置距离V为0.5的本发明示例。在±90°的范围内，与近似线的偏离程度为无法测量地大，如图6C所示。因此，此传感器与传统示例一样无法使用。在±45°的范围内，当旋转角度为±45°时可以检测到±60mV的最大误差。当考虑到霍尔元件50的输出通常为5V左右时，±60mV的偏差对应于霍尔元件50的输出的±1.2％。因此可以理解，在±45°的范围内，所产生的误差比图5所示的传统示例更�。觳饪梢愿呔范鹊亟�。因此，在偏置距离V为0.5的情况下，传感器可以在±45°的范围内作为优良的传感器使用。
接着将参考图7B和图7D以及与之对应的图7C和7E来介绍偏置距离V为1的情况。在±90°的范围内，偏离程度为无法测量地大。因此，此传感器与传统情况一样无法使用。在±45°的范围内，当旋转角度为±45°时可以检测到约为±30mV的误差。当考虑到霍尔元件50的输出通常为5V左右时，±30mV的偏差对应于霍尔元件50的输出的±0.6％。另外，在±45°的附近以外，图形具有良好的线性，其误差基本上在整个范围上小于±20mV。此良好的线性有利于输出校正，通过输出校正可以使误差更小。因此，在±45°的范围内，传感器1的检测精度比如图5所示的传统示例以及偏置距离V为0.5时的示例更高。因此，在偏置距离V为1的情况下，传感器可以在±45°的范围内作为优良的传感器使用。
接着将参考图8B和图8D以及与之对应的图8C和8E来介绍偏置距离V为1.5的示例。在±90°的范围内，在±45°的位置处可检测到约为±90mV的偏差。这个偏差对应于约为1.8％的误差。然而与偏置距离V为0，0.5和1的上述情况相比，这个值表示了显著的提高。虽然它还是一个较大的数值，但对于±90°的范围来说，在检测精度方面的提高可以说是很显著的。在±45°的范围内，曲线几乎与图8D所示的直线重叠，因此可以理解成几乎不存在误差。这意味着霍尔元件50的输出可以不加校正就被使用。因此，在偏置距离V为1.5的情况下，传感器可以在±90°的范围以及在±45°的范围内作为优良传感器使用。此传感器对于±45°的范围尤其优良。
接着将参考图9B和图9D以及与之对应的图9C和9E来介绍偏置距离V为2的示例。在±90°的范围内，曲线大致上与近似线重叠，偏差程度在±20mV的范围内。这个偏差对应于约为0.4％的误差，这被认为是非常小的误差量。在±45°的范围内，曲线几乎与直线重叠，偏差程度在±10mV的范围内。这个偏差对应于约为0.2％的误差，这是非常小的。因此，在偏置距离V为2的情况下，传感器可以在±90°的范围以及在±45°的范围内作为优良的传感器使用。
接着将参考图10B和图10D以及与之对应的图10C和10E来介绍偏置距离V为2.5的示例。在±90°的范围内，曲线大致上与近似线重叠，偏差程度在约±90mV的范围内。这个偏差对应于约为1.8％的误差。然而，如同偏置距离V为1.5的情况(图8)一样，这个值代表了与传统示例(图5)相比的显著提高，可以进行足够有效的检测。类似地，在±45°的范围内，曲线几乎地与近似线重叠，误差在约±30mV的范围内。这个偏差对应于约为0.6％的误差，这是非常小的。因此，在偏置距离V为2.5的情况下，传感器可以在±90°的范围以及在±45°的范围内作为优良的传感器使用。
接着将参考图11B和图11D以及与之对应的图11C和11E来介绍偏置距离V为3的示例。在±90°的范围内，曲线与近似线有些偏离。在±90°的位置处，偏差程度为无法测量地大。因此，此传感器无法在此范围内使用。在±45°的范围内，曲线几乎地与近似线重叠，误在±50mV的范围内。这个偏差对应于约为1％的误差，对传感器的使用来说是足够的。因此，在偏置距离V为3的情况下，传感器可以在±45°的范围内作为优良的传感器使用。
接着将参考图12B和图12D以及与之对应的图12C和12E来介绍偏置距离V为3.5的示例。在±90°的范围内，曲线与近似线有些偏离。在±90°的位置处和±40°的位置处，偏差程度为无法测量地大。因此，此传感器无法在此范围内使用。在±45°的范围内，曲线几乎地与近似线重叠，误差在±60mV的范围内。这个偏差对应于约为1.2％的误差，对传感器的使用来说是足够的。因此，在偏置距离V为3.5的情况下，传感器可以在±45°的范围内作为优良的传感器使用。
从上述可知，在±90°的范围内，当偏置距离V在1.5到2.5的范围内时，旋转角度的检测精度比传统示例更高。在这些偏置距离中，当偏置距离V为2(图9C)时可以得到最佳效果。另外可以理解，在±45°的范围内，当偏置距离V在0.5到3.5的范围内时，旋转角度的检测精度比传统的情况更高。在这些偏置距离中，当偏置距离V为1.5(图8E)时可以得到最佳效果。因此，可以采用偏置距离V在0.5到3.5的范围内的传感器。通过用校正电路进行校正，还可以进一步地提高所检测到的输出电信号的检测精度。另外，对于处于上述偏置距离V之间的偏置距离V来说，可以假定能得到与从其两边的所述偏置距离V中得到的数据近似的中间数据。这样，通过使霍尔元件50的位置稍稍偏离于旋转中心C，可以得到高精度的传感器1。因此，传感器可以更少的部件和更低的成本来制造。
在上文中已经详细地介绍了本发明。然而，本发明并不限于上述实施例。无须说明，可以对其进行各种修改和变化。例如，虽然永久磁铁的轴线必须通过旋转中心C，然而可将其N极或S极设置在旋转中心侧。如果与S极位于外侧的上述实施例相反地将S极设于内侧，所带来的唯一变化是霍尔元件50的正、负输出将反向。这可通过校正电路来容易地转换，不会带来任何实际问题。
权利要求
1.一种角辨向器，包括旋转体；安装在所述旋转体上用于检测旋转角度的永久磁铁；固定体；安装在所述固定体上的霍尔元件，用于输出与相对于所述霍尔元件旋转的所述永久磁铁的磁通密度相对应的电信号；其特征在于所述永久磁铁设置在离所述旋转体的旋转中心一段预定距离的位置处，使得所述永久磁铁的轴线朝向所述旋转中心；所述霍尔元件设置在所述永久磁铁的所述轴线上且位于所述角辨向器另一侧，当所述旋转体处于其基准位置时，所述霍尔元件位于小于所述预定距离的偏置距离处，使得所述霍尔元件的磁通检测方向正交于所述轴线；和所述永久磁铁的所述预定距离与所述霍尔元件的所述偏置距离之比以及所述旋转体的旋转角度被设定为所述输出电信号线性变换的范围。
2.一种角辨向器，包括旋转体；安装在所述旋转体上用于检测旋转角度的永久磁铁；固定体；安装在所述固定体上的霍尔元件，用于输出与相对于所述霍尔元件旋转的所述永久磁铁的磁通密度相对应的电信号；其特征在于所述永久磁铁设置在离所述旋转体的旋转中心一段预定距离的位置处，使得所述永久磁铁的轴线朝向所述旋转中心；所述霍尔元件设置在所述永久磁铁的所述轴线上且位于所述角辨向器的另一侧，当所述旋转体处于其基准位置时，所述霍尔元件位于小于所述预定距离的偏置距离处，使得所述霍尔元件的磁通检测方向正交于所述轴线；和所述永久磁铁的所述预定距离与所述霍尔元件的所述偏置距离之比以及所述旋转体的旋转角度设定成使得所述输出电信号处于预定的误差容限内。
3.根据权利要求1或2所述的角辨向器，其特征在于所述永久磁铁的所述预定距离与所述霍尔元件的所述偏置距离的所述比在10∶0.5到10∶3.5的范围内。
4.根据权利要求3所述的角辨向器，其特征在于所述旋转体的所述旋转角度在±90°的范围内；和所述永久磁铁的所述预定距离与所述霍尔元件的所述偏置距离的所述比在10∶1.5到10∶2.5的范围内。
5.根据权利要求3所述的角辨向器，其特征在于所述旋转体的所述旋转角度在±45°的范围内。
全文摘要
本发明的目的是提高结合有永久磁铁和霍尔元件的角辨向器的旋转角度的检测精度。永久磁铁安装在转子上，使得其位于离基准位置的转子的旋转中心下方为距离r的位置处，而且连接永久磁铁的N极和S极的轴线朝向旋转中心。同时，在封盖上固定了封装，使得霍尔元件离旋转中心的距离为V，同时霍尔元件位于永久磁铁的轴线上。在此时，封装定位成使得霍尔元件的磁通检测方向正交于永久磁铁的轴线。通过使霍尔元件的位置稍稍偏离于旋转中心，可以得到高精度的角辨向器。
文档编号G01D5/14GK1417554SQ02149909
公开日2003年5月14日 申请日期2002年10月31日 优先权日2001年10月31日
发明者冈崎浩之, 平松靖浩 申请人:安普泰科电子有限公司
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