CN105716761A - 传感器单元和包括该传感器单元的磁收集器模块 - Google Patents

Abstract

本发明提供了传感器单元(40)的磁传感器(50)，该磁传感器(50)包括磁感测元件(511)、包封部(520)、主级端子组(530)以及次级端子组(540)。另一磁传感器(60)包括磁感测元件(611)、包封部(620)、主级端子组(630)以及次级端子组(640)。磁传感器(50、60)安装在电路板(41)的共用表面上。沿共同的方向定向的相邻两个磁传感器(50、60)设置成使得相邻的这两个磁传感器(50、60)中的一个磁传感器的次级端子组(540)与相邻的这两个磁传感器(50、60)中的另一磁传感器的主级端子组(630)相对。主级输出端子(531、631)和次级输出端子(541、641)布置成关于包封部(520、620)的中心线(C2、C3)彼此不对称。

Description

传感器单元和包括该传感器单元的磁收集器模块

技术领域

本公开涉及传感器单元和包括该传感器单元的磁收集器模块。

背景技术

已知包括霍尔集成电路(HallIC)的传感器单元，其中，霍尔集成电路具有用于感测磁通量的感测元件。例如，JP5067676B2(对应于US2011/0221432A1)公开了一种具有两个霍尔集成电路的传感器单元。霍尔集成电路中的一个霍尔集成电路布置在传感器单元的电路板的前表面处，并且霍尔集成电路中的另一霍尔集成电路布置在电路板的后表面处。

在JP5067676B2(对应于US2011/0221432A1)中，由于霍尔集成电路分别安装至电路板的前表面和后表面，因此，需要执行两次回流工艺。

在两个集成电路如小外形封装(SOP)式集成电路——所述两个集成电路中的每个集成电路在该集成电路的两个侧部中的每个侧部处均具有端子——布置成在电路板的共用表面上彼此相邻的情况下，在集成电路之间将存在引脚至引脚短路的可能性。

发明内容

本公开是根据以上观点做出的。本公开的目的在于提供一种有效地限制引脚至引脚短路的传感器单元。本公开的另一目的在于提供一种包括这种传感器单元的磁收集器模块。

根据本公开，提供了一种包括电路板和多个磁传感器的传感器单元。所述多个磁传感器中的每个磁传感器均包括磁感测元件、包封部、主级端子组以及次级端子组。磁感测元件感测磁场。包封部包封磁感测元件。主级端子组包括从包封部的主级端子形成部突出的多个端子。主级端子形成部为包封部的一个侧部。次级端子组包括从包封部的次级端子形成部突出的多个端子。次级端子形成部为包封部的与该包封部的主级端子形成部相反的相反侧部。电路板具有安装所述多个磁传感器的共用表面。沿共同的方向定向且并排地设置的所述多个磁传感器中的相邻两个磁传感器设置成使得所述多个磁传感器中的所述相邻两个磁传感器中的一个磁传感器的次级端子组与所述多个磁传感器中的所述相邻两个磁传感器中的另一磁传感器的主级端子组相对。所述多个磁传感器中的每个磁传感器的主级端子组的所述多个端子包括用于输出基于磁传感器的磁感测元件的测得值产生的输出信号的主级输出端子。所述多个磁传感器中的每个磁传感器的次级端子组的所述多个端子包括用于输出该输出信号的次级输出端子。主级输出端子和次级输出端子布置成关于居中定位在所述多个磁传感器中的每个磁传感器中的主级端子形成部与次级端子形成部之间的中心线彼此不对称。

根据本公开，还提供了一种包括传感器单元、一对磁收集环、屏蔽构件以及保持构件的磁收集器模块。所述一对磁收集环中的每个磁收集环均包括一个或更多个磁收集部。所述多个磁传感器中的每个磁传感器均保持在所述一对磁收集环中的一个磁收集环的所述一个或更多个磁收集部中的对应的一个磁收集部与所述一对磁收集环中的另一磁收集环的所述一个或更多个磁收集部中的对应的一个磁收集部之间。屏蔽构件屏蔽从外侧施加的磁力。保持构件保持所述一对磁收集环以及传感器单元。

附图说明

文中描述的附图仅出于说明的目的，并且不意在以任何方式限制本公开的范围。

图1是示出了根据本公开的实施方式的电动转向装置的结构的示意图；

图2是根据本公开的实施方式的扭矩传感器的立体分解图；

图3是用于描述根据本公开的实施方式的多极磁体、磁轭以及磁收集器模块之间的位置关系的分解立体图；

图4是根据本公开的实施方式的磁收集器模块的立体图；

图5是根据本公开的实施方式的磁收集器模块的侧视图；

图6是沿图5中的箭头VI的方向截取的视图；

图7是根据本公开的实施方式的磁收集器模块的分解立体图；

图8是用于描述根据本公开的实施方式的磁收集部与传感器单元之间的位置关系的平面图；

图9是示出了根据本公开的实施方式的传感器单元和电路板保持构件的分解立体图；

图10是示出了传感器单元的安装本实施方式的磁传感器的侧部的平面图；

图11是示出了根据本公开的实施方式的传感器单元的没有安装磁传感器的相反侧部的平面图；

图12是示出了根据本公开的实施方式的磁传感器的平面图；

图13是示出了根据本公开的实施方式的电路的框图；

图14A和图14B是用于描述根据本公开的实施方式的主信号和副信号的曲线图；以及

图15是示出了比较性示例情况的磁传感器的平面图。

具体实施方式

将参照附图对根据本公开的传感器单元和利用该传感器单元的磁通量收集模块进行描述。

图1至图13示出了根据本公开的实施方式的传感器单元和利用该传感单元的磁通量收集模块。

如图1中所示，利用了磁通量收集模块(参见图4)的扭矩传感器10被应用于电动转向装置80，电动转向装置80辅助车辆驾驶员的转向操作以使车辆的方向盘转向。

图1示出了包括电动转向装置80的转向系统90的整体结构。方向盘91连接至转向轴92。

转向轴92包括用作第一轴的输入轴11和用作第二轴的输出轴12。输入轴11连接至方向盘91。对施加至转向轴92的扭矩进行感测的扭矩传感器10设置在输入轴11与输出轴12之间。在输出轴12的与输入轴11相反的端部处安装有小齿轮96。小齿轮96与齿条轴97啮合。两个驱动轮98通过例如系杆分别可旋转地连接至齿条轴97的两个相反的端部。

因此，当车辆的驾驶员旋转方向盘91时，连接至方向盘91的转向轴92旋转。转向轴92的旋转通过小齿轮96转换成齿条轴97的线性运动，使得轮98转向了与齿条轴97的移位量对应的角度。

电动转向装置80包括电动马达81、减速齿轮82以及控制装置(下文中称为ECU)85。在图1中，马达81与ECU85彼此分开。替代性地，马达81与ECU85可一体地形成。

减速齿轮82使从马达81传递的旋转的旋转速度减小并将减小的旋转速度的旋转输出至转向轴92。也就是说，本实施方式的电动转向装置80被称为柱辅助动力转向装置。替代性地，电动转向装置80可形成为将马达81的旋转传递至齿条轴97的齿条辅助动力转向装置。

ECU85接收从传感器单元40输出的输出信号。ECU85基于以该输出信号为基础计算的轮转向扭矩来驱动马达81。ECU85基于输出信号感测传感器单元40的异常。稍后将对ECU85的细节进行描述。

如图2和图3中所示，扭矩传感器10包括输入轴11、输出轴12、扭杆13、多极磁体15、磁轭16以及磁收集器模块20。在图2中，为了简明起见，省略了稍后将描述的轭保持构件19、磁收集环保持构件25以及电路板持构件31。

扭杆13的一个端部通过销14固定至输入轴11，并且扭杆13的另一端部通过另一销14固定至输出轴12。扭杆13连接在输入轴11与输出轴12之间，使得输入轴11、扭杆13以及输出轴12沿着旋转轴线O同轴地布置。扭杆13为构造成棒形式的弹性构件。扭杆13将施加至转向轴92的转向扭矩转换成扭杆13中的扭转位移。

多极磁体15构造成圆筒形管状形式并且固定至输入轴11。多极磁体15被磁化成具有多个N极和多个S极，所述多个N极和所述多个S极沿周向方向一个接着另一个交替地设置。在本实施方式中，N极的总数是十二个，并且S极的总数是十二个。因此，在本实施方式中，多极磁体15的所有磁极的总数是二十四个。然而，磁极的总数不限于该数目并且可被改变成任何适当的数目。

磁轭16通过由非磁性材料如树脂制成的轭保持构件19保持。磁轭16在通过多极磁体15产生的磁场中形成磁路。在本实施方式中，磁轭16注塑模制到轭保持构件19中。

磁轭16包括第一轭17和第二轭18。第一轭17布置在输入轴11侧，并且第二轭18布置在输出轴12侧。第一轭17和第二轭18中的每一者均由软磁性材料制成并且构造成环形式。第一轭17和第二轭18布置在多极磁体15的径向外侧并且固定至输出轴12。

第一轭17包括环部171和齿175。齿175沿着环部171的整个内周缘一个接着另一个等间隔地布置。第二轭18包括环部181和齿185。齿185沿着环部181的整个内周缘一个接着另一个等间隔地布置。

齿175、185的总数等于多极磁体15的极对的总数(本实施方式中为十二个)。齿175和齿185在圆周方向上一个接着另一个交替地设置，并且第一轭17与第二轭18彼此相对，同时在第一轭17与第二轭18之间设有气隙。

在扭杆13中没有产生扭转位移的状态下，即在转向扭矩没有施加至转向轴92的状态下，齿175、185中的每个齿的中央均与位于多极磁体15的N极中的对应一个N极与S极中的对应一个S极之间的边界一致。

如图3至图7中所示，磁收集器模块20包括一对磁收集环(下文中称为第一磁收集环和第二磁收集环)21和22、磁收集环保持构件25、屏蔽构件26和27、电路板保持构件31以及传感器单元40。

磁收集环21、22位于磁轭16的径向外侧并且收集来自磁轭16的磁通量。第一磁收集环21布置在输入轴11侧，并且第二磁收集环22布置在输出轴12侧。第一磁收集环21和第二磁收集环22例如通过将第一磁收集环21和第二磁收集环22注塑模制到磁收集环保持构件25中而由磁收集环保持构件25保持。

第一磁收集环21由软磁性材料制成并且包括环部211和两个磁收集部215。环部211通常构造成环形式(更具体地为C形形式)。磁收集部215从环部211径向向外突出。与第一磁收集环21类似，第二磁收集环22由软磁性材料制成并且包括环部221和两个磁收集部225。环部221通常构造成环形式(更具体地为C形形式)。磁收集部225从环部221径向向外突出。在本实施方式中，第一磁收集环21与第二磁收集环22大致相同地构造。

第一磁收集环21的磁收集部215中的一个磁收集部的相对表面与第二磁收集环22的磁收集部225中的一个磁收集部的相对表面相对且大致平行，并且第一磁收集环21的磁收集部215中的另一磁收集部的相对表面与第二磁收集环22的磁收集部225中的另一磁收集部的相对表面相对且大致平行。稍后将描述的磁传感器(具体地为主磁传感器和副磁传感器)50、60中的每一者均布置在磁收集部215、225中的对应的相对两个磁收集部之间。

磁收集环保持构件25由非磁性材料如树脂制成。磁收集环保持构件25包括一体地形成的环保持部251、传感器单元接纳部255以及安装部258。

环保持部251通常构造成环形式(环状形式)。环部211、221嵌在环保持部251的径向内侧，使得在磁收集部215中的一个磁收集部与磁收集部225中的同磁收集部215中的所述一个磁收集部彼此相对的一个磁收集部之间形成了预定间隙，并且在磁收集部215中的另一磁收集部与磁收集部225中的另一磁收集部之间形成了预定间隙。此时，至少磁收集部215、225的上述相对表面从磁收集环保持构件25暴露。

传感器单元接纳部255布置在环保持部251的定位有磁收集部215、225的一侧。此外，传感器单元接纳部255具有在与环保持部251相反的一侧敞开的开口256。开口256沿磁收集环21、22的径向方向向外定向。如由图7中的箭头Y1所指出的，电路板保持构件31插入到开口256中，其中，传感器单元40和电线构件35固定至电路板保持构件31。

安装部258位于环保持部251与传感器单元接纳部255之间。安装部258沿切向于磁收集环21、22的环部211、221的弧的切线方向延伸。孔259形成在安装部258中。螺钉(未示出)插入到孔259中，以将磁收集器模块20固定至另一构件如外壳。

屏蔽构件26布置在环保持部251的径向外侧。屏蔽构件27布置在传感器单元接纳部255的外周部处。屏蔽构件26、27屏蔽从外侧施加的磁力。

电路板保持构件31由非磁性材料如树脂制成。如图9中所示，电路板保持构件31的电路板固定表面311中形成有突出部312，电路板41固定至电路板固定表面311。电路板保持构件31的侧表面315中形成有定位槽316。形成在传感器单元接纳部255中的肋状部(未示出)插入到定位槽316中。以这种方式，电路板保持构件31相对于磁收集环保持构件25定位。替代性地，槽可形成在磁收集环保持构件25中，并且肋状部可形成在电路板保持构件31中。

罩构件32由非磁性材料如树脂制成并且构造成覆盖传感器单元接纳部255的开口。罩构件32例如通过将罩构件32配装至电路板保持构件31而固定至该电路板保持构件31。电线构件35从罩构件32延伸。

电线构件35包括电路板连接部351、中间部352以及组装部355。电路板连接部351中的每个电路板连接部均插入到电路板41的电线接纳孔43中的对应一个电线接纳孔43中(参见图10和图11)。中间部352设置成与电路板连接部351分别对应。组装部355从罩构件32突出到磁收集器模块20的外侧。电线构件35的与电路板连接部351相反的相反端部连接至ECU85。

如图10和图11中所示，传感器单元40包括电路板41、磁传感器50和60以及电容器71至74。

电路板41构造成大致矩形板形式并且具有切口42、电线接纳孔43以及固定孔44。

切口42在电路板41的在将电路板41插入到磁收集环保持构件25中时用作电路板41的前端部的一个端部411处敞开。切口42的总数对应于磁传感器50、60的总数。在本实施方式中，切口42的总数为两个。

电线构件35的电路板连接部351插入到电线接纳孔43中并且通过例如焊接电连接至电线接纳孔43。突出部312分别插入到固定孔44中并且通过例如热铆接固定至固定孔44。

如图10中所示，磁传感器50、60和电容器71至74安装至电路板41的第一表面(共用表面)415。此外，如图11中所示，没有电子部件安装至电路板41的在垂直于电路板41的平面的方向上与第一表面415相反的第二表面416。以这种方式，磁传感器50、60和电容器71至74可通过单次回流(singlereflow)工艺表面安装至电路板41。

接下来，将对主磁传感器50和副磁传感器60进行描述。在本实施方式中，无论主磁传感器50和副磁传感器60在功能方面和结构方面是彼此大致相同与否，主磁传感器50和副磁传感器60都是出于描述的目的基于从磁传感器50、60输出的信号是主信号Sm还是副信号Ss来命名的。主磁传感器50的结构将由500系列的附图标记指示，并且副磁传感器60的结构将由600系列的附图标记指示。如果用于指示主磁传感器50的对应结构的500系列的附图标记中的任何附图标记的后两位编号与用于指示副磁传感器60的对应结构的600系列的附图标记的后两位编号相同，则这些结构彼此对应(即，相同的或类似的结构)。在下文中，将主要对主磁传感器50进行描述，并且对副磁传感器60的描述在下面描述的适当部分处将被省略。

主磁传感器50包括电路510(参见图13)、包封部520、主级端子组530以及次级端子组540。电路510包括磁感测元件511。主磁传感器50以使得包封部520的至少一部分与对应的切口42交叠的方式安装至电路板41。

磁感测元件511为例如霍尔元件并且感测对应的磁收集部215与对应的磁收集部225之间的磁通量。如图8、图10以及图11中所示，当从第一表面415侧或第二表面416侧观察磁感测元件511时，磁感测元件511布置在布置有对应的磁收集部215和对应的磁收集部225的区域中。也就是说，在垂直于电路板41的平面的方向上，磁感测元件511布置在对应的磁收集部215与对应的磁收集部225之间。在本实施方式中，切口42形成在电路板41中。当磁收集部225插入到切口42中时，磁收集部215与磁收集部225之间的距离可被最小化，使得磁路间隙可被减小。以这种方式，可以形成与磁传感器没有表面安装至电路板的情况的磁路等同的磁路。因此，磁收集部215与磁收集部225之间的磁通量可被适当地感测。

包封部520包封电路510并且构造成在包封部520的平面图中为大致矩形形式。在下文中，包封部520的一个长侧部将被称为主级端子形成部521，并且包封部520的另一长侧部将被称为次级端子形成部522。此外，包封部520的位于布置有电线接纳孔43的一侧的短侧部将被称为电线侧端部523。另外，包封部520的位于切口42所敞开的一侧的另一短侧部将被称为开口侧端部524。

在本实施方式中，磁感测元件511布置在平分主级端子形成部521和次级端子形成部522中的每一者的中心线C1的开口侧端部524侧。中心线C1沿磁传感器50、60的成排的方向延伸，磁传感器50、60沿着中心线C1一个接着另一个地设置。

主级端子组530从主级端子形成部521突出，并且次级端子组540从次级端子形成部522突出。主级端子组530和次级端子组540例如通过焊接连接至电路板41。在本实施方式中，主级端子形成部521与次级端子形成部522之间的距离将称为包封部520的宽度。在这种情况下，包封部520的宽度设定成大于切口42的宽度。以这种方式，确保了用于施加当将端子组530、540连接至电路板41时所使用的焊料的空间，并且因此提高了连接的可靠性。

在主磁传感器50中，主级端子组530和次级端子组540布置成关于居中定位在主级端子形成部521与次级端子形成部522之间的中心线C2彼此对称。在副磁传感器60中，主级端子组630和次级端子组640布置成关于居中定位在主级端子形成部621与次级端子形成部622之间的中心线C3彼此对称。

将参照图12对端子的排列进行描述。图12示意性地指示了安装至电路板41的磁传感器50、60。在图12中，对电路板41的描述为了简化起见被省略。在稍后将描述的图15中也是如此。

如图12中所示，主级端子组530包括具有主级输出端子531、主级接地端子532以及主级电源端子533的十四个端子。主级端子组530的十四个端子被编号为第一端子至第十四端子，第一端子至第十四端子从布置电线侧端部523的一侧起按照这种顺序一个接着一个地设置，并且第一端子、第三端子以及第五端子分别形成为主级输出端子531、主级接地端子532以及主级电源端子533。也就是说，在主级端子组530中，主级输出端子531、主级接地端子532以及主级电源端子533从布置电线侧端部523的一侧起按照这种顺序设置。

次级端子组540包括具有次级输出端子541、次级电源端子542以及次级电源端子543的十四个端子。次级端子组540的十四个端子被编号为第一端子至第十四端子，第一端子至第十四端子从布置电线侧端部523的一侧起按照这种顺序一个接着另一个地设置，并且第三端子、第四端子以及第五端子分别形成为次级输出端子541、次级电源端子542以及次级电源端子543。也就是说，在次级端子组540中，次级输出端子541、次级电源端子542以及次级电源端子543从布置电线侧端部523的一侧起按照这种顺序设置。

主级端子组530的主级输出端子531与次级端子组540的次级输出端子541布置成关于中心线C2彼此不对称。

主级输出端子531和次级输出端子541构造成使得可以从该主级输出端子531和该次级输出端子541输出电压信号，其中，该电压信号与由磁感测元件511测得的测得值成正比。

主级接地端子532和次级电源端子542构造成使得该主级接地端子532和该次级电源端子542能够通过ECU85与地面(大地)连接。

主级电源端子533和次级电源端子543构造成使得能够从ECU85的调节器(未示出)至主级电源端子533和次级电源端子543输入作为输入电压Vin的预定电压(例如，5V)。

根据本实施方式，在主磁传感器50处，主级输出端子531、主级接地端子532以及主级电源端子533通过形成在电路板41上的电布线图(下文中称为布线图)以及电线构件35连接至ECU85。

在副磁传感器60处，次级输出端副641、次级接地端子642以及次级电源端子643通过形成在电路板41上的布线图以及电线构件35连接至ECU85。

也就是说，根据本实施方式，主信号Sm从主磁传感器50的主级输出端子531输出至ECU85，并且副信号Ss从副磁传感器60的次级输出端子641输出至ECU85。

主磁传感器50的次级输出端子541、次级电源端子542和次级电源端子543以及副磁传感器60的主级输出端子631、主级接地端子632和主级电源端子633——位于主磁传感器50与副磁传感器60彼此相对的内侧——没有连接至形成在电路板41上的布线图。

在主级端子组530和次级端子组540中，除输出端子531和541、接地端子532和542以及电源端子533和543以外的端子都为测试端子，测试端子仅在初始测试操作中使用并且在主磁传感器50和副磁传感器60应用于扭矩传感器10的阶段通常不起作用。

如图10中所示，电容器71至74为片形电容器(chipcapacitor)如陶瓷电容器并且用于例如噪声抑制。电容器71至74布置在磁传感器50、60的两个相反侧。具体地，电容器71、72布置在主磁传感器50的与副磁传感器60相反的相反侧、即主磁传感器50的布置主级端子组530的一侧。此外，电容器73、74布置在副磁传感器60的与主磁传感器50相反的相反侧、即副磁传感器60的布置次级端子组640的一侧。安装磁传感器50、60的区域将称为传感器区域Rs。通过将电容器71至74布置在传感器区域Rs的外侧，磁传感器50、60可最靠近彼此布置。在本实施方式中，如图10中由双点划线所指示的，传感器区域Rs为由磁传感器50、60的外周缘限定的区域。

以这种方式，主磁传感器50和副磁传感器60可最靠近彼此布置。

电容器71连接至主级输出端子531和主级接地端子532。电容器72连接至主级接地端子532和主级电源端子533。在本实施方式中，主级输出端子531、主级接地端子532以及主级电源端子533从布置电线侧端部523的一侧起按照这种该顺序设置。因此，布线图的形成较容易。

电容器73连接至次级输出端子641和次级接地端子642。电容器74连接至次级接地端子642和次级电源端子643。在本实施方式中，次级输出端子641、次级接地端子642以及次级电源端子643从布置电线侧端部523的一侧起按照这种顺序设置。因此，布线图的形成较容易。

如图13中所示，电路510包括磁感测元件511、存储器(例如，储存器)512以及计算单元513。

磁感测元件511感测在对应的磁收集部215与对应的磁收集部225之间流动的磁通量。在图13中，两个磁感测元件511被指示为一个功能块。

现在，将对用于通过磁感测元件511感测转向扭矩的感测操作进行描述。

在本实施方式中，磁感测元件511布置在对应的磁收集部215与对应的磁收集部225之间。当输入轴11与输出轴12之间没有施加转向扭矩时，第一轭17的齿和第二轭18的齿中的每个齿的中央均与位于多极磁体15的对应的N极与对应的S极之间的边界一致。此时，在齿175、185中的每一者处，从N极输出至齿175、185或从齿175、185输入至N极的磁力线的总数等于从S极输出至齿175、185或从齿175、185输入至S极的磁力线的总数。因此，磁力线在第一轭17的内侧和第二轭18的内侧中的每一者中均形成闭环。因此，磁通量将不会渗漏到轭17、18之间的间隙中，使得通过磁感测元件511感测到的磁通量的密度变为零。

当在输入轴11与输出轴12之间施加转向扭矩的情况下于扭杆13中产生扭转位移时，在固定至输入轴11的多极磁体15与固定至输出轴12的轭17、18之间在周向方向上发生了相对位置改变。因此，穿过磁感测元件511的磁通量的密度变得与扭杆13的扭转移位量大致成正比，并且穿过磁感测元件511的磁通量的极性根据扭杆13的扭转方向而进行反向。磁感测元件511感测在磁传感器45的厚度方向——即垂直于磁收集部215、225的表面的方向——上穿过磁感测元件511的磁场强度。

存储器512例如为非易失性储存器如EEPROM。存储器存储例如用于组装误差修正的参数和/或用于温度修正的参数。

此外，存储器512存储改变设定信息(切换设定信息)。改变设定信息为用于基于磁感测元件511的测得值来命令输出图14A和图14B中所示的主信号Sm和副信号Ss中的哪一者的信息。

在本实施方式中，主信号Sm从主磁传感器50输出，并且副磁信号Ss从副磁传感器60输出。主磁传感器50的存储器512存储用于输出主信号的信息，并且副磁传感器60的存储器612存储用于输出副信号的信息。

稍后将对主信号Sm和副信号Ss的细节进行描述。

计算单元513包括计算机(微型计算机)如数字信号处理器(DSP)以执行各种计算程序。计算单元513例如基于组装误差和/或温度执行用于修正磁感测元件511的测得值的修正计算。主磁传感器50的计算单元513基于从存储器512获得的改变设定信息产生作为待被输出至ECU85的信号的主信号Sm。此外，副磁传感器60的计算单元613基于从存储器612获得的改变设定信息产生作为待被输出至ECU85的信号的副信号Ss。

ECU85包括作为功能块的扭矩计算单元851和异常判断单元852。

扭矩计算单元851在主信号Sm正常的情况下基于主信号Sm计算转向扭矩。此外，扭矩计算单元851在主信号Sm异常且副信号Ss正常的情况下基于副信号Ss计算转向扭矩。

异常判断单元852执行对主信号Sm和副信号Ss的异常判断。

此时，将参照图14A和图14B对主信号Sm和副信号Ss进行描述。

磁传感器50、60将与通过磁感测元件511、611测得的磁通量的密度成正比的电压信号作为主信号Sm或副信号Ss输出至ECU85。主信号Sm和副信号Ss设计成如下。具体地，主信号Sm和副信号Ss中的一者相对于参考值X为正，并且主信号Sm和副信号Ss中的另一者相对于参考值X为负。换言之，主信号Sm相对于参考值X的正号或负号(+号或-号)与副信号Ss相对于参考值X的正号或负号(+号或-号)彼此相反。主信号Sm与参考值X之间的差值与副信号Ss与参考值X之间的差值相同。此时，当主信号Sm大于参考值X时，主信号Sm为正。与之相比，当主信号Sm小于参考值X时，主信号Sm为负。此外，当副信号Ss大于参考值X时，副信号Ss为正。与之相比，当副信号Ss小于参考值X时，副信号Ss为负。根据本实施方式，在磁通量的密度为负的情况下，主信号Sm相对于参考值X为正，并且副信号Ss相对于参考值X为负。与之相比，在磁通量的密度为正的情况下，主信号Sm相对于参考值X为负，并且副信号Ss相对于参考值X为正。此外，饱和度保护设置成如下。具体地，在磁通量的密度等于或小于预定的负值-B时，X+a(此时，a<X)作为主信号Sm被输出，并且X–a作为副信号Ss被输出。此外，在磁通量的密度等于或大于正预定值+B时，X-a作为主信号Sm被输出，并且X+a作为副信号Ss被输出。

参考值X设定为从ECU85输入至电源端子533、643的输入电压Vin的一半的值。具体地，例如，在输入电压Vin为5V的情况下，参考值X为2.5V。然而，具体值X的值不限于此。

如图14A中所示，在主信号Sm和副信号Ss都正常的情况下，主信号Sm和副信号Ss的总和为参考值X的二倍大的值。也就是说，将存在Sm+Ss＝2X。在下文中，作为参考值X的二倍大的值将被称为“判断值2X”。

与之相比，如图14B中所示，在主信号Sm或副信号Ss异常的情况下，主信号Sm和副信号Ss的总和变为与判断值2X不同的值。也就是说，将存在Sm+Ss≠2X。

因此，在主信号Sm和副信号Ss的总和在包括判断值2X的预定范围内的情况下，异常判断单元852判定主信号Sm和副信号Ss是正常的。与之相比，在主信号Sm和副信号Ss的总和不在包括判断值2X的预定范围内的情况下，异常判断单元852判定主信号Sm和副信号Ss中的至少一者是异常的。

在本实施方式中，为了使主磁传感器50和副磁传感器60形成为冗余结构，期望的是通过主磁传感器50感测到的磁通量与通过副磁传感器60感测到的磁通量几乎相同。

因此，如图10和图11中所示，在本实施方式中，主磁传感器50和副磁传感器60最接近彼此布置。

在本实施方式中，出于减少部件的类型的总数的目的，主磁传感器50和副磁传感器60彼此相同。此外，磁感测元件511、611相对于磁传感器50、60中的每一者中的中心线C1偏移。因此，为了通过磁传感器50、60感测到相同的磁通量，磁传感器50、60不能定向成彼此相对，并且因此磁传感器50、60需要在电路板41上安装成使得磁传感器50、60沿共同的方向定向并且并排地设置在电路板41上。在磁传感器50、60沿共同的方向定向的情况下，在主传感器50中，主级端子组530布置在主磁传感器50的与副磁传感器60相反的相反侧(即，外侧)，并且次级端子组540布置在主磁传感器50的副磁传感器60侧(即，内侧)。此外，在子传感器60中，主级端子组630布置在副磁传感器60的磁传感器50侧(即，内侧)，并且次级端子组640布置在副磁传感器60的与主磁传感器50相反的相反侧(即，外侧)。

在本实施方式中，主磁传感器50的主级端子组530和次级端子组540中的每一者均包括输出端子531和541、接地端子532和542以及电源端子533和543，使得主级端子组530和次级端子组540中的每一者均可连接至ECU85。类似地，副磁传感器60的主级端子组630和次级端子组640中的每一者均包括输出端子631和641、接地端子632和642以及电源端子633和643，使得主级端子组630和次级端子组640中的每一者均可连接至ECU85。

位于主磁传感器50的外侧部处的主级输出端子531、主级接地端子532以及主级电源端子533连接至ECU85。此外，位于副磁传感器60的外侧部处的次级输出端子641、次级接地端子642以及次级电源端子643连接至ECU85。通过以上构造，电路板41处的布线图可容易地形成。

接下来，将对引脚排列进行描述。

图15示出了引脚排列为直线对称排列的情况的比较性示例情况。参照图15，在比较性示例情况的主磁传感器900中的主级端子组910和次级端子组920中的每一者中，第一端子至第十四端子从布置有包封部930的电线侧端部933的一侧起按照这种顺序一个接着另一个地设置，并且第一端子、第三端子以及第五端子分别形成为输出端子911和921、接地端子912和922以及电源端子913和923。也就是说，在比较性示例的情况下，主级输出端子911和次级输出端子921布置成关于中心线C92彼此对称。换言之，主级输出端子911和电线侧端部933之间的距离与次级输出端子921和电线侧端部933之间的距离彼此相等并且相应地被标记为距离L1。副磁传感器950具有与以上讨论的主磁传感器900的布置相同的布置。

与主磁传感器900类似，在比较性示例情况的副磁传感器950中的主级端子组960和次级端子组970中的每一者中，第一端子至第十四端子从布置有包封部980的电线侧端部983的一侧起按照这种顺序一个接着另一个地设置，并且第一端子、第三端子以及第五端子分别形成为输出端子961和971、接地端子962和972以及电源端子963和973。也就是说，在比较性示例的情况下，主级输出端子961和次级电源端子971布置成关于中心线C93彼此对称。

在这种情况下，主磁传感器900的次级输出端子921与副磁传感器950的主级输出端子961彼此相对，使得存在产生由输出端子921、961之间的短路引起的故障的可能性。

如参照图14A和图14B所讨论，主信号Sm和副信号Ss中的一者相对于参考值X为正，并且主信号Sm和副信号Ss中的另一者相对于参考值X为负。因此，当在主磁传感器900的次级输出端子921与副磁传感器950的主级输出端子961之间发生引脚至引脚短路(或简称为短路)时，主信号Sm和副信号Ss都变为参考值X。异常判断单元852基于主信号Sm和副信号Ss的总和执行异常检测。如果在主磁传感器900的次级输出端子921与副磁传感器950的主级输出端子961之间发生引脚至引脚短路，则主信号Sm和副信号Ss的总和变为判断值2X。因此，异常判断部852不能感测引脚至引脚短路。

在本实施方式中，如图12中所示，为了避免输出端子541、631之间的引脚至引脚短路，主磁传感器50的主级输出端子531和次级输出端子541布置成关于中心线C2彼此不对称，并且副磁传感器60的主级输出端子631和次级输出端子641布置成关于中心线C3彼此不对称。换言之，主级输出端子531与电线侧端部523之间的距离L1不同于次级输出端子541与电线侧端部523之间的距离L2。此时，距离L1为主级端子形成部521的主级输出端子531的中央与电线侧端部523之间的距离。距离L2为次级端子形成部522的次级输出端子541的中央与电线侧端部523之间的距离。

在距离L1与距离L2彼此不同的情况下，甚至当主磁传感器50和副磁传感器60沿共同的方向定向且主磁传感器50的电线侧端部523和副磁传感器60的电线侧端部623布置成沿着垂直于中心线C2、C3的共同的线延伸时，主磁传感器50的次级输出端子541和副磁传感器60的主级输出端子631在垂直于中心线C2、C3的方向上彼此不相对。因此，可以限制在次级输出端子541与主级输出端子631之间产生引脚至引脚短路。

当将端子编号一至端子编号十四分别分配给第一端子至第十四端子——第一端子至第十四端子从主磁传感器50中的布置电线侧端部523的一侧起按照这种顺序设置在主级端子形成部521处——时，主级输出端子531的端子编号为编号一。另外，当将端子编号一至端子编号十四分别分配给第一端子至第十四端子——第一端子至第十四端子从副磁传感器60中的布置电线侧端部623的一侧起按照这种顺序设置在主级端子形成部621处——时，主级输出端子631的端子编号为编号一。此外，当将端子编号一至端子编号十四分别分配给第一端子至第十四端子——第一端子至第十四端子从主磁传感器50中的布置电线侧端部523的一侧起按照这种顺序设置在次级端子形成部522处——时，次级输出端子541的端子编号为编号三。另外，当将端子编号一至端子编号十四分别分配给第一端子至第十四端子——第一端子至第十四端子从副磁传感器60中的布置电线侧端部623的一侧起按照这种顺序设置在次级端子形成部622处——时，次级输出端子641的端子编号为编号三。当主磁传感器50的次级输出端子541与副磁传感器60的主级输出端子631之间的端子编号差值为二或更大时，在主磁传感器50的次级输出端子541与副磁传感器60的主级输出端子631之间布置有至少一排端子。因此，能够可靠地避免在次级输出端子541与主级输出端子631之间产生引脚至引脚短路。

此外，在本实施方式中，主级输出端子531布置成在主级端子组530的所有端子之中最靠近电线侧端部523。因此，在主级输出端子531与电线构件35之间连接的布线图被缩短。

如以上所讨论，传感器单元40包括磁传感器50、60和电路板41。

主磁传感器50包括磁感测元件511、包封部520、主级端子组530以及次级端子组540。磁感测元件511感测磁场。包封部520包封磁感测元件511。主级端子组530包括从作为包封部520的一个侧部的主级端子形成部521突出的端子。次级端子组540包括从作为包封部520的与主级端子形成部521相反的相反侧部的次级端子形成部522突出的端子。

类似地，副磁传感器60包括磁感测元件611、包封部620、主级端子组630以及次级端子组640。磁感测元件611感测磁场。包封部620包封磁感测元件611。主级端子组630包括从作为包封部620的一个侧部的主级端子形成部621突出的端子。次级端子组640包括从作为包封部620的与主级端子形成部621相反的相反侧部的次级端子形成部622突出的端子。

磁传感器(多个磁传感器)50、60安装至电路板41的共用表面。

沿共同的方向定向的相邻两个磁传感器50、60设置成使得相邻两个磁传感器50、60中的一者的次级端子组540与所述相邻两个磁传感器50、60中的另一者的主级端子组630相对。

磁传感器50、60中的每一者的主级端子组530、630的端子均包括用于输出基于磁感测元件511、611的测得值的输出信号的主级输出端子531、631。

磁传感器50、60中的每一者的次级端子组540、640的端子均包括用于输出输出信号的次级输出端子541、641。

主磁传感器50的主级输出端子531和次级输出端子541布置成关于居中定位在主级端子形成部521与次级端子形成部522之间的中心线C2彼此不对称。副磁传感器60主级输出端子631和次级输出端子641布置成关于居中定位在主级端子形成部621与次级端子形成部622之间的中心线C3彼此不对称。

在本实施方式中，两个磁传感器50、60布置在电路板41的共用表面上。因此，磁传感器50、60能够以单次回流工艺安装在电路板41上。因此，与磁传感器50安装在电路板41的两个相反表面中的一个相反表面上并且磁传感器60安装在电路板41的两个相反表面中的另一相反表面上的情况相比，制造过程可被缩短。

在本实施方式中，主级输出端子531和次级输出端子541布置成关于中心线C2彼此不对称，并且主级输出端子631和次级输出端子641布置成关于中心线C3彼此不对称。因此，当磁传感器50、60在电路板41的共用表面上沿共同的方向定向时，主磁传感器50的次级输出端子541与副磁传感器60的主级输出端子631——布置在磁传感器50、60之间的内侧——彼此不相对并且在与次级端子组540的端子的成行的方向和主级端子组630的端子的成行的方向一致的方向上相对于彼此偏移。因此，甚至当多个磁传感器50、60布置成彼此相邻并且沿共同的方向定向时，也可以限制输出端子541、631之间产生引脚至引脚的短路。

主磁传感器50包括计算输出信号的计算单元513。副磁传感器60包括计算输出信号的计算单元613。

计算单元513、613可在主信号和副信号中的一者相对于参考值X为正且主信号和副信号中的另一者相对于参考值X为负时在主信号Sm与副信号Ss之间改变输出信号。

此外，相邻两个磁传感器50、60中的一者输出主信号Sm，并且相邻两个磁传感器50、60中的另一者输出副信号。

以这种方式，利用主信号Sm和副信号Ss的各种计算和异常检测可被适当地执行。此外，可以使用相同的磁传感器50、60在主信号Sm与副信号Ss之间改变输出信号。因此，可减少部件的总数。

传感器单元40包括安装至下述表面的电容器71至74：磁传感器50、60也安装至该表面。电容器71至74布置在传感器区域Rs的外侧，所述多个磁传感器50、60安装在该传感器区域Rs中。

以这种方式，与电容器71至74布置在磁传感器50、60的内侧的情况相比，可减小磁传感器50、60的尺寸。电容器71至74安装在传感器区域Rs的外侧(本实施方式中为磁传感器50、60的两个相反侧部)处，磁传感器50、60安装在该传感器区域Rs中。因此，与电容器71至74安装在传感器区域Rs的内侧的情况相比，传感器50、60可更靠近彼此布置。

主磁传感器50的主级端子组530包括主级电源端子533和主级接地端子532。副磁传感器60的主级端子组630包括主级电源端子633和主级接地端子632。

主磁传感器50的次级端子组540包括次级电源端子543和次级电源端子542。副磁传感器60的次级端子组640包括次级电源端子643和次级接地端子642。

主级输出端子531、主级接地端子532以及主级电源端子533按照这种顺序一个接着另一个地设置。此外，主级输出端子631、主级接地端子632以及主级电源端子633按照这种顺序一个接着另一个地设置。

次级输出端子541、次级电源端子542以及次级电源端子543按照这种顺序一个接着另一个地设置。此外，次级输出端子641、次级接地端子642以及次级电源端子643按照这种顺序一个接着另一个地设置。

连接至电容器71、72的主级接地端子532布置在主级电源端子533与主级输出端子531之间。以这种方式，将主级接地端子532连接至电容器71、72的布线图可容易地形成。类似地，连接至电容器73、74的次级接地端子642布置在次级电源端子643与次级输出端子641之间。以这种方式，将次级接地端子642连接至电容器73、74的布线图可容易地形成。

此外，当接地端子532、542、632、642居中定位在电源端子533、543、633、643与输出端子531、541、631、641之间时，可限制电源端子533、543、633、643与输出端子531、541、631、641之间的短路。

磁收集器模块20包括传感器单元40、磁收集环21和22、屏蔽构件26和27、磁收集环保持构件25以及电路板保持构件31。

磁收集环21、22包括磁收集部215、225，并且磁传感器50、60中的每一者均插置在磁收集部215、225之间。屏蔽构件26和27屏蔽从外侧施加的磁力。磁收集环保持构件25和电路板保持构件31保持磁收集环21、22和传感器单元40。在本实施方式中，磁收集环保持构件25和电路板保持构件31用作本公开的保持构件。

以这种方式，通过磁收集环21、22收集的磁通量可通过磁传感器50、60被适当地感测。

其他实施方式

(I)磁传感器

在以上实施方式中，磁传感器的总数为两个。在另一实施方式中，磁传感器的总数可等于或大于三个。在设置有三个或更多个磁传感器的情况下，期望的是输出主信号的磁传感器(多个磁传感器)与输出副信号的磁传感器(多个磁传感器)交替地设置。

在以上实施方式中，主信号从磁传感器中的一个磁传感器输出，并且副信号从磁传感器中的另一磁传感器输出。在另一实施方式中，从磁传感器输出的所有输出信号可相应地为主信号或副信号。此外，在以上实施方式中，主信号为在磁通量的密度增大时具有减小的输出电压的信号。在另一实施方式中，主信号可为在磁通量的密度增大时具有增大的输出电压的信号。此外，在以上实施方式中，副信号为在磁通量的密度增大时具有增大的输出电压的信号。在另一实施方式中，副信号可为在磁通量的密度增大时具有减小的输出电压的信号。

在以上实施方式中，在主磁传感器50和副磁传感器60中的每一者的主级端子组中，第一端子至第十四端子从布置电线侧端部的一侧起按照这种该顺序设置。在这些端子之中，第一端子、第三端子以及第五端子分别为主级输出端子、主级接地端子以及主级电源端子。在主磁传感器50和副磁传感器60中的每一者的次级端子组中，第一端子至第十四端子从布置电线侧端部的一侧起按照这种顺序设置。在这些端子之中，第三端子、第四端子以及第五端子分别为次级输出端子、次级接地端子以及次级电源端子。在另一实施方式中，仅需要主级输出端子和次级输出端子布置成关于位于磁传感器中的每个磁传感器中的主级端子形成部与次级端子形成部之间的中心线彼此不对称。此外，在以上实施方式中，主级端子组和次级端子组中的每一者均包括十四个端子。在另一实施方式中，主级端子组的端子的总数和次级端子组的端子的总数可为任何数目。

此外，在以上实施方式中，电源端子、接地端子以及输出端子按照这种一个接着另一个地设置。在另一实施方式中，可采用端子的任何其他类型的排列。例如，电源端子可居中定位在接地端子与输出端子之间。

在另一实施方式中，主级端子组和次级端子组布置成关于位于磁传感器中的每个磁传感器中的主级端子形成部与次级端子形成部之间的中心线彼此对称。在另一实施方式中，主级端子组和次级端子组可布置成关于位于磁传感器中的每个磁传感器中的主级端子形成部与次级端子形成部之间的中心线彼此不对称。另外，主级端子组的端子的总数可不同于次级端子组的端子的总数。

在以上实施方式中，磁传感器具有作为封装件——在该封装件中，端子形成在包封部的两个相反侧部处——的小外形封装(SOP)类型。在另一实施方式中，端子可形成在包封部的电线侧端部和开口侧端部中的至少一者中。在磁传感器具有作为封装件——在该封装件中，端子形成在方形包封部的四个侧部中的每个侧部处——的四方平坦封装(QFP)类型的情况下，电路板代替具有切口而可以具有在电路板的外缘处没有敞开的孔。在这种情况下，磁收集部可布置在电路板的这些孔中。

在以上实施方式中，磁传感器通过回流工艺表面安装至电路板。在另一实施方式中，将磁传感器安装至电路板的安装方法不限于回流工艺。也就是说，磁传感器可通过任何其他适当的方法安装至电路板。

在以上实施方式中，磁传感器中的每个磁传感器均设置有两个磁感测元件。在另一实施方式中，每个磁传感器中的磁感测元件的总数可为任何数目如一个、三个或更多个。

(II)磁收集器模块

在以上实施方式中，传感器单元应用于磁收集器模块。在另一实施方式中，磁收集器模块的结构不限于以上描述的示例并且能够以任何方式构造。此外，传感器单元可应用于除磁收集器模块以外的任何其他装置。

在以上实施方式中，磁传感器模块应用于扭矩传感器。在另一实施方式中，磁收集器模块可应用于除扭矩传感器以外的另一类型的装置。

本公开不限于以上实施方式及其改型。也就是说，在不背离本公开的精神和范围的情况下，以上实施方式及其改型能够以各种方式进行修改。

Claims (6)

1.一种传感器单元，包括：

多个磁传感器(50、60)，所述多个磁传感器(50、60)中的每个磁传感器均包括：

磁感测元件(511、611)，所述磁感测元件(511、611)感测磁场；

包封部(520、620)，所述包封部(520、620)包封所述磁感测元件(511、611)；

主级端子组(530、630)，所述主级端子组(530、630)包括从所述包封部(520、620)的主级端子形成部(521、621)突出的多个端子，其中，所述主级端子形成部(521、621)为所述包封部(520、620)的一个侧部；以及

次级端子组(540、640)，所述次级端子组(540、640)包括从所述包封部(520、620)的次级端子形成部(522、622)突出的多个端子，其中，所述次级端子形成部(522、622)为所述包封部(520、620)的与所述包封部(520、620)的所述主级端子形成部(521、621)相反的相反侧部；以及

电路板(41)，所述电路板(41)具有安装有所述多个磁传感器(50、60)的共用表面，其中：

所述多个磁传感器(50、60)中的沿共同的方向定向且并排地设置的相邻两个磁传感器设置成使得所述多个磁传感器(50、60)中的所述相邻两个磁传感器中的一个磁传感器的所述次级端子组(540)与所述多个磁传感器(50、60)中的所述相邻两个磁传感器中的另一磁传感器的所述主级端子组(630)相对；

所述多个磁传感器(50、60)中的每个磁传感器的所述主级端子组(530、630)的所述多个端子包括主级输出端子(531、631)，所述主级输出端子(531、631)用于输出基于所述磁传感器(50、60)的所述磁感测元件(511、611)的测得值产生的输出信号；

所述多个磁传感器(50、60)中的每个磁传感器的所述次级输出端子组(540、640)的所述多个端子包括次级输出端子(541、641)，所述次级输出端子(541、641)用于输出所述输出信号；以及

所述主级输出端子(531、631)和所述次级输出端子(541、641)布置成关于居中定位在所述多个磁传感器(50、60)中的每个磁传感器中的所述主级端子形成部(521、621)与所述次级端子形成部(522、622)之间的中心线彼此不对称。

2.根据权利要求1所述的传感器单元，其中，

所述多个磁传感器(50、60)中的每个磁传感器均包括计算所述输出信号的计算单元(513、613)；以及

所述计算单元(513、613)能够操作成在主信号和副信号中的一者相对于参考值为正且所述主信号和所述副信号中的另一者相对于所述参考值为负时在所述主信号与所述副信号之间改变所述输出信号。

3.根据权利要求2所述的传感器单元，其中，所述多个磁传感器(50、60)中的所述相邻两个磁传感器中的相应的一个磁传感器输出所述主信号，并且所述多个磁传感器(50、60)中的所述相邻两个磁传感器(50、60)中的另一磁传感器输出所述副信号。

4.根据权利要求1所述的传感器单元，包括安装至所述电路板(41)的安装有所述多个磁传感器(50、60)的所述共用表面的至少一个电容器(71至74)，其中，所述至少一个电容器(71至74)布置在所述电路板(41)的所述共用表面中的安装有所述多个磁传感器(50、60)的传感器区域的外侧。

5.根据权利要求1所述的传感器单元，其中，

所述多个磁传感器(50、60)中的每个磁传感器的所述主级端子组(530、630)的所述多个端子包括主级电源端子(533、633)和主级接地端子(532、632)；

所述多个磁传感器(50、60)中的每个磁传感器的所述次级端子组(540、640)的所述多个端子包括次级电源端子(543、643)和次级接地端子(542、642)；

所述主级输出端子(531、631)、所述主级接地端子(532、632)以及所述主级电源端子(533、633)按照这种顺序一个接着另一个地设置在所述多个磁传感器(50、60)中的每个磁传感器中；以及

所述次级输出端子(541、641)、所述次级接地端子(542、642)以及所述次级电源端子(543、643)按照这种顺序一个接着另一个地设置在所述多个磁传感器(50、60)中的每个磁传感器中。

6.一种磁收集器模块，包括：

根据权利要求1至5中的任一项所述的传感器单元(40)；

成对的磁收集环(21、22)，所述成对的磁收集环(21、22)中的每个磁收集环均包括一个或更多个磁收集部(215、225)，其中，所述多个磁传感器(50、60)中的每个磁传感器均保持在所述成对的磁收集环(21、22)中的一个磁收集环的所述一个或更多个磁收集部中的对应的一个磁收集部与所述成对的磁收集环(21、22)中的另一磁收集环的所述一个或更多个磁收集部中的对应的一个磁收集部之间；

屏蔽构件(26、27)，所述屏蔽构件(26、27)屏蔽从外侧施加的磁力；以及

保持构件(25、31)，所述保持构件(25、31)保持所述成对的磁收集环(21、22)以及所述传感器单元(40)。