位置检测装置以及位置检测装置的使用结构

摘要

本发明所涉及的位置检测装置(1)具备：第1磁体(3)和第2磁体(5)，以及检测由第1磁体(3)以及第2磁体(5)产生的磁场的方向的检测元件(7)，第1磁体(3)和第2磁体(5)通过相同极性相对来进行配置，受检测元件(7)检测的磁场的方向因检测对象物(D)在第1磁体(3)和第2磁体(5)的相对方向上的移动而发生变化。

权利要求

1.一种位置检测装置，其特征在于：

是一种检测检测对象物的位置的位置检测装置，其中，所述检测对象物是磁性体，所述位置检测装置具备：第1磁体以及第2磁体，以及

检测由所述第1磁体以及所述第2磁体产生的磁场的方向的检测元件，所述第1磁体和所述第2磁体是通过相同极性相对来进行配置的，从与所述第1磁体与所述第2磁体的相对方向正交的方向来看，所述检测对象物位于所述第1磁体与所述第2磁体之间的范围内，在所述检测对象物作用于所述磁场的方向的状态下，从与所述相对方向正交的方向来看，所述检测元件被配置于在所述第1磁体与所述第2磁体之间的范围内所述磁场被抵消的位置与所述检测对象物之间且不包括所述磁场被抵消的所述位置的位置，受所述检测元件检测的所述磁场的方向根据所述检测对象物在所述第1磁体与所述第

2磁体的所述相对方向上的移动而发生变化。

2.如权利要求1所述的位置检测装置，其特征在于：所述检测对象物的至少一部分位于所述第1磁体与所述第2磁体之间。

3.如权利要求1或2所述的位置检测装置，其特征在于：所述检测对象物是软磁性体。

4.如权利要求1或2所述的位置检测装置，其特征在于：所述检测对象物呈板状。

5.一种位置检测装置的使用结构，其特征在于：具备：

位置检测装置，该位置检测装置具有第1磁体和第2磁体以及检测由所述第1磁体和所述第2磁体产生的磁场的方向的检测元件；以及检测对象物，该检测对象物由磁性体构成，并且通过移动而作用于所述磁场的方向；

所述第1磁体和所述第2磁体通过相同极性相对来配置，从与所述第1磁体与所述第2磁体的相对方向正交的方向来看，所述检测对象物位于所述第1磁体与所述第2磁体之间的范围内，在所述检测对象物作用于所述磁场的方向的状态下，从与所述相对方向正交的方向来看，所述检测元件被配置于在所述第1磁体与所述第2磁体之间的范围内所述磁场被抵消的位置与所述检测对象物之间且不包括所述磁场被抵消的所述位置的位置，受所述检测元件检测的所述磁场的方向根据所述检测对象物在所述第1磁体与所述第

2磁体的所述相对方向上的移动而发生变化。

说明书

位置检测装置以及位置检测装置的使用结构

技术领域

[0001] 本发明涉及位置检测装置以及位置检测装置的使用结构。

背景技术

[0002] 作为现有的位置检测装置，众所周知有例如专利文献1所记载的装置。专利文献1所记载的位置检测装置具备N极和S极被交替磁化的磁构件、以及与磁构件的磁极排列面相对的磁阻效应元件。磁阻效应元件通过包含多个磁体而构成，并被设置于检测对象物中。

[0003] 现有技术文献

[0004] 专利文献

[0005] 专利文献1：日本特开2006-23179号公报

发明内容

[0006] 发明所要解决的技术问题

[0007] 如以上所述，磁阻效应元件通过包含多个磁体来构成。然而，根据检测对象物的结构，会有不能够确保安装多个磁体的区域的情况。因此，现有的位置检测装置对于能够适用的检测对象物有限制。另外，如果减少磁体的数量的话，则对磁场的作用会变小，所以磁场的方向的变化变小。因此，在检测对象物的移动量大的情况下，根据检测对象物的位置捕捉磁场的方向的变化会变得困难。因此，能够检测检测对象物位置的范围小。

[0008] 本发明的一个方面的目的在于提供一种能够在宽范围中检测各种各样的检测对象物的位置的位置检测装置以及位置检测装置的使用结构。

[0009] 解决技术问题的手段

[0010] 本发明的一个方面的位置检测装置是一种检测检测对象物的位置的位置检测装置，其中，检测对象物是磁性体，位置检测装置具备：第1磁体和第2磁体，以及检测由第1磁体以及第2磁体产生的磁场的方向的检测元件，第1磁体和第2磁体是通过相同极性相对来进行配置的，受检测元件检测的所述磁场的方向根据检测对象物在第1磁体与第2磁体的相对方向上的移动而发生变化。

[0011] 在本发明的一个方面所涉及的位置检测装置中，第1磁体和第2磁体是通过相同极性相对来配置的。检测元件检测根据检测对象物在该2个磁体的相对方向上的移动而发生变化的磁场在检测元件的位置上的方向。由同极相对的2个磁体产生的磁场在从各个磁体产生的磁力线的微妙的平衡下成立。因此，如果受到磁力线的屏蔽以及/或者吸收这样的来自外部的作用，则磁场的方向发生大变化。因此，就位置检测装置而言，即使是在由检测对象物引起的对磁场的作用小的情况下，也能够在检测元件的位置上检测出伴随于检测对象物的移动的磁场的方向的变化。因此，由位置检测装置就能够在宽范围中检测出各种各样的检测对象物的位置。

[0012] 在一个实施方式中，从与相对方向正交的方向来看，检测对象物也可以位于第1磁体与第2磁体之间的范围。就这个结构而言，检测对象物在第1磁体与第2磁体之间的范围内进行移动。由此，检测对象物的移动有效地作用于磁场的方向。因此，检测元件能够更加确切地检测磁场的方向的变化。其结果就能够高精度地检测出检测对象物的位置。

[0013] 在一个实施方式中，检测对象物也可以至少一部分位于第1磁体与第2磁体之间。在这个结构中，能够容易地设定第1磁体以及第2磁体相对于检测对象物的位置，并且能够抑制检测对象物与第1磁体以及第2磁体的位置发生偏差。由此，能够使由检测对象物的移动引起的对磁场方向的作用更准确。因此，检测元件能够更加切实地检测磁场的方向的变化。其结果就能够高精度地检测出检测对象物的位置。

[0014] 在一个实施方式中，也可以是：在检测对象物作用于磁场的方向的状态下，从与所述相对方向正交的方向来看，检测元件被配置于磁场在第1磁体与第2磁体之间的范围内被抵消的位置与检测对象物之间。根据这个结构，能够由检测元件切实地检测磁场的方向。因此，能够高精度地检测出检测对象物的位置。

[0015] 在一个实施方式中，检测对象物也可以是软磁性体。在检测对象物自身为铁等软磁性体的情况下，没有必要将磁体等设置于检测对象物中。因此，在检测对象物中也可以不确保安装磁体等的区域，所以能够检测各种各样的检测对象物的位置。

[0016] 在一个实施方式中，检测对象物也可以是板状。在检测对象物为板状的情况下，容易屏蔽以及/或者吸收由磁体产生的磁力线。因此，能够增大检测对象物对磁场的作用(影响)。其结果是，伴随于检测对象物的移动的磁场的方向变化变得显著，所以能够更高精度地检测检测对象物的位置。

[0017] 本发明所涉及的位置检测装置的使用结构具备：位置检测装置，该位置检测装置具有第1磁体和第2磁体以及检测由第1磁体和第2磁体产生的磁场的方向的检测元件；以及检测对象物，该检测对象物由磁性体构成，并且通过移动而作用于磁场的方向；第1磁体和第2磁体通过相同极性相对来配置，受检测元件检测的磁场的方向根据检测对象物在第1磁体与第2磁体的相对方向上的移动而发生变化。

[0018] 在这个位置检测装置的使用结构中，位置检测装置的第1磁体和第2磁体是通过相同极性相对来进行配置的。检测元件检测根据检测对象物在该2个磁体的相对方向上的移动而发生变化的磁场的检测元件位置上的方向。由同极相对的2个磁体产生的磁场由从各个磁体产生的磁力线的微妙的平衡而成立。因此，如果受到磁力线的屏蔽以及/或者吸收这样的来自外部的作用，则磁场的方向发生大变化。因此，就位置检测装置而言，即使是由检测对象物引起的对磁场的作用小的情况，也能够在检测元件的位置检测出伴随于检测对象物的移动的磁场的方向的变化。因此，由位置检测装置的使用结构就能够在宽范围中检测出各种各样的检测对象物的位置。

[0019] 发明效果

[0020] 根据本发明的一个方面，就能够在宽范围中检测出各种各样的检测对象物的位置。

附图说明

[0021] 图1是表示具备一个实施方式所涉及的位置检测装置的位置检测装置使用结构的示意图。

[0022] 图2是表示第1偏置磁体以及第2偏置磁体的磁力线的示意图。

[0023] 图3是表示检测对象物的位置与磁场的方向的关系的示意图。

[0024] 图4是表示检测对象物的移动量与检测元件的位置上的磁力线的角度的关系的图表。

[0025] 图5是表示其他实施方式所涉及的位置检测装置的使用结构的示意图。

具体实施方式

[0026] 以下参照附图并就本发明的优选的实施方式进行详细说明。还有，在附图的说明过程中将相同符号标注于相同或者相当的要素，省略重复的说明。

[0027] 图1是表示具备一个实施方式所涉及的位置检测装置的位置检测装置使用结构的示意图。如图1所示，位置检测装置的使用结构100具备位置检测装置1和检测对象物D。位置检测装置1检测移动的检测对象物D的位置。位置检测装置1具备第1偏置磁体(第1磁体)3、第2偏置磁体(第2磁体)5以及检测元件7。在以下说明过程中，定义图1所表示的彼此正交的3个方向(X方向、Y方向、Z方向)，将这3个方向用于说明。

[0028] 首先，对由位置检测装置1来检测位置的检测对象物D作如下说明。检测对象物D为软磁性体(磁性体)。软磁性体例如是铁或者铁合金等。检测对象物D例如呈圆盘状(板状)(从X方向来看呈圆形状)。在图1中，以一个例子表示了检测对象物D从Z方向来看为矩形状的形态，但是实际的检测对象物D的形状并不限定于此。检测对象物D如在图1中以箭头表示的那样，沿着X方向(后面所述的相对方向)进行移动。

[0029] 接着，就位置检测装置1的各个结构作如下说明。第1偏置磁体3以及第2偏置磁体5例如是钕磁体(稀土磁体)或者铁氧体磁体等。第1偏置磁体3以及第2偏置磁体5呈相同的形状。在本实施方式中，第1偏置磁体3以及第2偏置磁体5各自呈长方形(棒状)。

[0030] 第1偏置磁体3和第2偏置磁体5是通过相同极性(磁极)相对来进行配置的。在本实施方式中，第1偏置磁体3和第2偏置磁体5是以N极彼此在X方向上相对的形式被配置。具体地来说，第1偏置磁体3和第2偏置磁体5是以第1偏置磁体3的端面(N极面)3a和第2偏置磁体5的端面(N极面)5a在Y方向(Z方向)上平行地进行延伸的形式被相对着配置。

[0031] 在本实施方式中，第1偏置磁体3和第2偏置磁体5是以连结第1偏置磁体3的端面3a的中心和第2偏置磁体5的端面5a的中心的直线L成为平行于X方向的形式被配置。即，第1偏置磁体3与第2偏置磁体5的相对方向为X方向。第1偏置磁体3与第2偏置磁体5的间隔根据沿着X方向进行移动的检测对象物D的移动量被适当设定。第1偏置磁体3与第2偏置磁体5的间隔至少被设定在检测对象物D的最大移动量以上。从正交于上述相对方向的方向来看，检测对象物D位于第1偏置磁体3与第2偏置磁体5之间的范围。即，从Z方向来看，检测对象物D在被沿着第1偏置磁体3的端面3a的线(沿着Y方向延伸)和沿着第2偏置磁体5的端面5a的线划分的范围(区域)内进行移动。检测对象物D是以厚度方向沿着X方向的形式进行定位。

[0032] 检测元件7检测由第1偏置磁体3以及第2偏置磁体5产生的磁场的方向。具体地来说，检测元件7检测由第1偏置磁体3以及第2偏置磁体5对于该检测元件7施加的磁场的方向(矢量)、即检测元件7的位置上的磁力线的方向。作为检测元件7，例如可以使用霍尔元件、霍尔IC(Integrated Circuit，集成电路)、或者GMR(Giant Magneto Resistive effect，巨磁阻效应)元件等。具体地来说，检测元件7例如被做成具有多个霍尔元件和磁轭的结构或者具有多个自旋阀型磁阻元件的结构。

[0033] 在检测对象物D作用于磁场的方向的状态下，从正交于相对方向的方向来看，检测元件7被配置于在第1偏置磁体3和第2偏置磁体5之间的范围内磁场被抵消的位置与检测对象物D之间。检测对象物D作用于磁场的方向的状态是指，如图2所示，在由第1偏置磁体3和第2偏置磁体5产生的磁场中，由于由检测对象物D引起的磁力线M的屏蔽以及/或者吸收，从检测对象物D不存在的情况下的磁场的方向发生变化的状态。磁场被抵消的位置是第1偏置磁体3的磁场和与该磁场相反方向的第2偏置磁体5的磁场互相消除的位置，并且是成为所谓零磁场的点。在本实施方式中，在检测对象物D在第1偏置磁体3与第2偏置磁体5之间的中心并且位于比直线L更上方的情况下，零磁场是例如在图2中以黑圆表示于直线L上的部分。

[0034] 在本实施方式中，检测元件7其一部分位于第1偏置磁体3与第2偏置磁体5之间，并且被配置于零磁场与检测对象物D之间。具体地来说，如图2所示，检测元件7被配置于直线L的图示更上方，并且是第1偏置磁体3与第2偏置磁体5之间的距离的中心。检测元件7输出表示检测到的磁场的方向的信号。

[0035] 接着，参照图2以及图3，并就通过具有上述结构的位置检测装置1进行的检测对象物D的位置的检测方法，作如下说明。在图2以及图3中，示意性地表示磁力线M[0036] 如图2所示，在检测对象物D位于第1偏置磁体3与第2偏置磁体5的中间地点(检测元件7的正上方)的时候，第1偏置磁体3以及第2偏置磁体5的磁场相对于检测元件分别作均等影响。此时，如图2中的箭头所示，在检测元件7的位置被检测元件7检测的磁场的方向为朝上的方向(Y方向)。

[0037] 就位置检测装置1而言，如果检测对象物D移动，则在检测元件7的位置，由第1偏置磁体3以及第2偏置磁体5产生的磁场发生变化。具体地来说，如图3(a)所示，如果检测对象物D向图示左侧进行移动，则磁力线M伴随于其移动而发生变化。此时，从第1偏置磁体3产生的磁力线被检测对象物D吸收以及/或者屏蔽。因此，就检测元件7处被检测的磁场的方向而言，第2偏置磁体5的磁场的影响变大。由此，如图3(a)的箭头所示，在检测元件7处被检测的磁场的方向为朝左的方向。

[0038] 如图3(b)所示，如果检测对象物D向图示右侧进行移动，则磁力线M伴随于其移动而发生变化。此时，从第2偏置磁体5产生的磁力线被检测对象物D吸收以及/或者屏蔽。因此，就检测元件7处被检测的磁场的方向而言，第1偏置磁体3的磁场的影响变大。由此，如图3(b)的箭头所示，在检测元件7处被检测的磁场的方向为朝右的方向。

[0039] 如以上所述，检测元件7的位置上的磁场其方向伴随于检测对象物D的移动而发生变化。就位置检测装置1而言，根据检测元件7的位置上的磁场的方向，检测检测对象物D的位置。就位置检测装置1而言，检测对象物D的位置与磁场的方向以1对1的关系被对应设置。位置检测装置1通过检测磁场的方向从而检测出(特定)检测对象物D的位置。就位置检测装置1而言，可以通过检测检测对象物D的位置从而检测检测对象物D的移动量。

[0040] 图4是表示检测对象物D的移动量与检测元件7的位置上的磁场的方向的关系的图表。在图4中，横轴表示检测对象物D的X方向上的移动量，纵轴表示检测元件7的位置上的磁场的方向(磁力线的方向相对于规定基准所成的角度)[度]。如图2所示，关于纵轴的磁场的方向，将在检测对象物D位于第1偏置磁体3与第2偏置磁体5的中间地点(检测元件7的正上方)的时候的角度作为“90度”。

[0041] 如图4所示，在检测对象物D如图3(a)所示向图示左侧移动的情况下，检测元件7的位置上的磁场的方向将以“90度”作为基准而成为“+”(～180度)。在检测对象物D如图3(b)所示向图示右侧移动的情况下，检测元件7的位置上的磁场的方向将“90度”作为基准而成为“-”(～0度)。就这样，用位置检测装置1就能够在0～180[度]的范围内检测磁场的方向的变化。由此，位置检测装置1能够在宽范围(例如，15mm～20mm)内检测出检测对象物D的移动。

[0042] 如以上所说明的那样，在本实施方式所涉及的位置检测装置1中，第1偏置磁体3和第2偏置磁体5是通过相同极性相对来进行配置。检测元件7检测根据检测对象物D在该2个偏置磁体3,5的相对方向上的移动而发生变化的磁场中检测元件7的位置上的方向。由同极相对的2个偏置磁体3,5产生的磁场在从各个偏置磁体3,5产生的磁力线的微妙的平衡下成立。因此，如果受到磁力线的屏蔽以及/或者吸收这样的来自外部的作用，则磁场的方向发生大变化。因此，就位置检测装置1而言，即使是检测对象物D对磁场的作用小的情况，也能够在检测元件7的位置检测出伴随于检测对象物D的移动的磁场的方向的变化。因此，由位置检测装置1能够在宽范围中检测出各种各样的检测对象物D的位置。

[0043] 在本实施方式中，从正交于相对方向的方向来看，检测对象物D位于第1偏置磁体3与第2偏置磁体5之间的范围。根据该结构，检测对象物D在第1偏置磁体3与第2偏置磁体5之间的范围内进行移动。由此，检测对象物D的移动有效地作用于磁场的方向。因此，检测元件7能够更加切实地检测磁场的方向的变化。其结果就能够高精度地检测出检测对象物D的位置。

[0044] 在本实施方式中，在检测对象物D作用于磁场的方向的状态下，从正交于相对方向的方向来看，检测元件7被配置于在第1偏置磁体3与第2偏置磁体5之间的范围内磁场被抵消的位置与检测对象物D之间。根据该结构，由检测元件7就能够切实地检测磁场的方向。因此，能够高精度地检测检测对象物D的位置。

[0045] 在本实施方式中，检测对象物D为软磁性体。在检测对象物D自身为铁等软磁性体的情况下，没有必要将磁体设置于检测对象物D上。因此，在检测对象物D中也可以不确保安装磁体等的区域，所以可以检测各种各样的检测对象物D的位置。

[0046] 在本实施方式中，检测对象物D呈圆盘状。在检测对象物D为圆盘(板)状的情况下，容易屏蔽以及/或者吸收由第1偏置磁体3以及第2偏置磁体5产生的磁力线。因此，能够增大检测对象物D对磁场的作用(影响)。其结果是，伴随于检测对象物D的移动的磁场的方向的变化变得显著，所以能够更加高精度地检测出检测对象物的位置。

[0047] 本发明并不限定于上述实施方式。例如，在上述实施方式中，以第1偏置磁体3以及第2偏置磁体5各自呈长方形(棒状)的形态为一个例子进行了说明，但是第1偏置磁体3以及第2偏置磁体5的形状并不限定于此。第1偏置磁体3以及第2偏置磁体5例如也可以是圆盘状以及圆环状等。

[0048] 在以上所述的实施方式中，以第1偏置磁体3和第2偏置磁体5为相同形状的形态为一个例子进行了说明，但是第1偏置磁体3和第2偏置磁体5也可以是不同的形状(大小)。只要被检测元件7检测出的磁场的方向和检测对象物D的位置相对应的关系成立，则磁体的形状也可以不同。

[0049] 在以上所述的实施方式中，如图1所示，以检测对象物D位于第1偏置磁体3以及第2偏置磁体5的图示上方，即，没有位于第1偏置磁体3与第2偏置磁体5之间的形态为一例进行了说明。但是，如图5所示，检测对象物D也可以位于第1偏置磁体3与第2偏置磁体5之间，即也可以至少一部分位于(侵入)第1偏置磁体3与第2偏置磁体5之间的区域。具体地来说，检测对象物D的前端位于第1偏置磁体3与第2偏置磁体5之间的区域。根据该结构，能够容易地相对于检测对象物D设定第1偏置磁体3以及第2偏置磁体5的位置，并且能够抑制在检测对象物D与第1偏置磁体3以及第2偏置磁体5的位置上发生偏差。由此，就能够使由检测对象物D的移动引起的对磁场的方向的作用更加准确。因此，检测元件7能够更加切实地检测磁场的方向的变化。其结果就能够高精度地检测检测对象物D的位置。

[0050] 在以上所述的实施方式中，以检测对象物D自身为软磁性体的形态为一个例子进行了说明，但是检测对象物D的形态并不限定于此。检测对象物D也可以具有磁性体(软磁性体)。例如，检测对象物D也可以是一种将磁性体(磁体、金属等)设置于检测对象物(由磁性体以外的材料形成的物体)的形态。在此情况下，磁性体的个数以及形状等只要配合于检测对象物的结构进行适当设定即可。就本发明所涉及的位置检测装置而言，即使是在磁性体为1个的情况下也能够检测检测对象物的位置。

[0051] 在上述实施方式中，以第1偏置磁体3以及第2偏置磁体5的N极彼此在X方向上相对而配置的形态为一个例子进行了说明，但是第1偏置磁体3和第2偏置磁体5也可以S极彼此相对而进行配置。总之，第1偏置磁体3与第2偏置磁体5只要不同的极性彼此相对配置即可。

[0052] 在以上所述的实施方式中，以通过第1偏置磁体3的端面3a和第2偏置磁体5的端面5a在Y方向上平行地进行延伸的形式被配置从而第1偏置磁体3和第2偏置磁体5相对的形态为一个例子进行了说明。但是，第1偏置磁体3和第2偏置磁体5相对的形态并不限定于此。例如，第1偏置磁体3和第2偏置磁体5也可以通过使沿着第1偏置磁体3的端面3a的假想线与沿着第2偏置磁体5的端面5a的假想线成为规定角度来相对。即，也可以是第1偏置磁体3的延伸方向和第2偏置磁体5的延伸方向不位于同一直线上。在此情况下，第1偏置磁体3与第2偏置磁体5的相对方向为连结端面3a的中心和端面5a的中心的直线的延伸方向，并且与以上所述的实施方式同样为X方向。

[0053] 在以上所述的实施方式中，以检测元件7位于直线L的上方并且一部分位于第1偏置磁体3与第2偏置磁体5之间的形态为一个例子进行了说明，但是检测元件7的位置并不限定于此。检测元件7只要是被配置于零磁场与检测对象物D之间即可。另外，从正交于上述相对方向的方向来看，检测元件7只要是被配置于第1偏置磁体3与第2偏置磁体5之间的范围即可。即，从Z方向来看，检测元件7只要是被配置于由沿着第1偏置磁体3的端面3a的线(沿着Y方向进行延伸)和沿着第2偏置磁体5的端面5a的线划分出的范围(区域)内即可。

[0054] 符号说明

[0055] 1   位置检测装置

[0056] 3   第1偏置磁体(第1磁体)

[0057] 5   第2偏置磁体(第2磁体)

[0058] 7   检测元件

[0059] 100 位置检测装置的使用结构

[0060] D   检测对象物