CN109983355B - 磁传感器装置 - Google Patents

Abstract

磁传感器装置包括：在检测对象物(21)的传送路径中形成磁场的磁体(4)；将磁场的变化作为电阻值的变化进行输出的磁阻效应元件(2)；对磁体(4)及磁阻效应元件(2)进行收纳或保持的壳体(6)；覆盖磁阻效应元件(2)、形成沿着传送路径的面即传送路径面(1b)的盖板(1)；以及具有配置于与传送路径面相交叉的交叉面的信号放大IC(8)，并利用信号放大IC(8)对与因在传送路径面(1b)上传送的检测对象物(21)而产生的磁场的变化相对应的、由磁阻效应元件(2)输出的电阻值的变化进行放大的信号放大基板(9)。

Description

磁传感器装置

技术领域

本发明涉及对纸币等纸片状介质的磁性图案进行检测的磁传感器装置。

背景技术

现有的磁传感器装置中，磁体的传送路径侧的面安装有磁阻效应元件和信号放大IC，并收纳于壳体。为了保护磁阻效应元件和信号放大IC，将覆盖磁阻效应元件和信号放大IC的盖板设置于壳体的传送路径侧。即，例如，如专利文献1所示，在盖板和磁体之间配置有磁阻效应元件和信号放大IC。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际专利公开第2015/194605号

发明内容

发明所要解决的技术问题

现有的磁传感器装置中，为了传送纸币，在夹着磁传感器装置的传送路径的相对侧配置有纸币传送用辊。若纸币通过纸币传送用辊，则将纸币被按压向磁传感器装置的盖板。在盖板和磁体之间配置有磁阻效应元件和信号放大IC，因此，由于纸币的按压压力而在盖板和磁体之间产生压力变化。将该压力变化施加于半导体元件即信号放大IC，产生基于压电效应的电动势。存在电动势与从信号放大IC输出的输出信号重叠而成为噪声的问题。

本发明是为了解决上述问题而完成的，其目的在于，抑制纸币传送时的噪声，并使磁传感器装置的输出信号的品质提高。

解决技术问题所采用的技术方案

本发明所涉及的磁传感器装置包括磁体、磁阻效应元件、信号放大IC、壳体、盖板及信号放大基板。磁体在检测对象物的传送路径中形成磁场。磁阻效应元件将磁场的变化作为电阻值的变化进行输出。信号放大IC沿与沿着所述传送路径的传送路径面相交叉的交叉面进行配置，对与因在传送路径面上传送的检测对象物而产生的所述磁场的变化相对应的、由磁阻效应元件输出的电阻值的变化进行放大。壳体对磁体及磁阻效应元件进行收纳或保持。盖板对在与传送路径相对的方向上配置的磁阻效应元件的一个面进行覆盖，并形成沿着传送路径的传送路径面。信号放大基板具有信号放大IC，并沿交叉面进行配置。

发明效果

根据本发明，通过沿与传送路径面相交叉的交叉面来配置信号放大IC，从而能对检测对象物传送时的因压电效应而产生的电动势噪声进行抑制，并能使磁传感器装置的输出信号的品质提高。

附图说明

图1是本发明实施方式所涉及的磁传感器装置的XZ平面中的剖视图。

图2是包含实施方式所涉及的磁传感器装置的XZ平面中的螺钉在内的剖视图。

图3是去除了实施方式所涉及的磁传感器装置的盖板及磁屏蔽的状态下的YZ平面中的侧视图。

图4是从去除了实施方式所涉及的磁传感器装置的盖板及磁屏蔽的状态下的磁阻效应元件及信号放大IC一侧观察而得到的立体图。

图5是包含实施方式所涉及的磁传感器装置的XZ平面中的螺钉在内的剖视图。

具体实施方式

使用附图对本发明的实施方式进行说明。在所有附图中，对相同或等同的结构要素附加同一标号。图中记为X、Y、Z的三轴中，X表示X轴，表示磁传感器装置的传送方向22。传送方向22是磁传感器装置中、对检测对象物21进行传送的方向，是磁传感器装置的短边方向。Y表示与X轴正交的Y轴，是磁传感器装置的读取宽度方向，是传感器装置的长边方向。Z表示与X轴及Y轴正交的Z轴，表示磁传感器装置的高度方向。将磁传感器装置的传送方向22的长度的中心设为X轴的原点，将磁传感器装置的读取宽度方向的长度的中心设为Y轴的原点，将磁传感器装置的检测对象物21的传送面设为Z轴的原点。

在本发明的所有实施方式中，检测对象物21的传送除了传送检测对象物21本身的情况外，还包含检测对象物21不移动而磁传感器装置本身沿传送方向22移动的情况。传送方向22除了X轴的正方向外，还包含X轴的负方向。将供检测对象物21沿传送方向22进行传送的部位称为传送路径。

关于实施方式，用图1至图4来说明磁传感器装置的结构。图1是本发明实施方式所涉及的磁传感器装置的XZ平面中的剖视图。图2是包含实施方式所涉及的磁传感器装置的XZ平面中的螺钉在内的剖视图。图3是去除了实施方式所涉及的磁传感器装置的盖板及磁屏蔽的状态下的YZ平面中的侧视图。图4是从去除了实施方式所涉及的磁传感器装置的盖板及磁屏蔽的状态下的磁阻效应元件及信号放大IC一侧观察而得到的立体图。

使用图1至图4，对实施方式所涉及的磁传感器装置的结构要素进行详细说明。盖板1是构成磁传感器装置的检测对象物21的传送路径面的构件。盖板1在磁传感器装置的传送路径面上沿Y轴方向延伸，并覆盖壳体6的与Z轴方向相交叉的面内、配置有磁阻效应元件2的一侧。壳体6在使永磁体4的一个面及磁阻效应元件2的一个面与传送路径相对的方向上，对永磁体4及磁阻效应元件2进行收纳或保持。盖板1至少覆盖与磁阻效应元件2的传送路径相对的一个面。即，盖板1覆盖壳体6的传送路径一侧。壳体6呈在Z轴方向的传送路径一侧具有开口的箱型的形状。壳体6具有用于收纳或保持磁传感器装置的各个构件的开口、用于定位的孔以及安装面。

传感器基板3存在于盖板1和永磁体4的Z轴方向之间，并沿Y轴方向延伸。传感器基板3中，在与面向永磁体4的面相反的一侧的面即Z轴的正方向侧的面上安装有磁阻效应元件2。即，在传感器基板3的传送路径侧的面上安装有磁阻效应元件2。例如，传感器基板3具有载体3a以及电介质基板3b，该电介质基板3b是设置于载体3a的传送路径一侧的玻璃环氧树脂板。

如图1、图2所示，磁阻效应元件2例如利用粘接剂固定粘接于传感器基板3所具有的载体3a的传送路径一侧的面。传感器基板3上的磁阻效应元件2的X轴方向及Y轴方向的位置根据对磁传感器装置的检测部分的位置的要求而不同。

磁阻效应元件2对因在传送方向22上传送包含磁性分量的检测对象物21而产生的磁场的传送方向22的分量的变化进行检测。由于磁阻效应元件2的电阻值发生变化，磁阻效应元件2对检测对象物21的磁性分量进行检测，并作为电信号即检测信号而输出。

传感器基板3中，形成于电介质基板3b的布线图案经由金导线、铝导线等金属制的导线5与磁阻效应元件2进行电连接。传感器基板3具有用于将磁阻效应元件2的电信号输出至外部的外部连接部。

载体3a的面向永磁体4的面、即位于Z轴的负方向侧并与传送路径侧相反一侧的面的一部分与壳体6相接。与壳体6相接的载体3a的面的一部分例如通过粘接剂固定于壳体6，由此，传感器基板3固定于壳体6。

永磁体4呈沿Y轴方向延伸的棒状的形状。永磁体4例如通过粘接剂固定于与传感器基板3的安装有磁阻效应元件2的面相反一侧的面。即，永磁体4例如通过粘接剂固定于传感器基板3所具有的载体3a的Z轴的负方向侧的面。

永磁体4与磁阻效应元件2平行地配置，并与传感器基板3的安装有磁阻效应元件2的面相反一侧的面相接触，由此来决定Z轴方向的位置。永磁体4的X轴方向的位置是被视为与磁阻效应元件2的X轴方向中心相一致的位置。

永磁体4可以以一根的形式沿Y轴方向延伸，也可以在被分割成多根的状态下沿Y轴方向延伸。

永磁体4形成磁场，并向磁阻效应元件2施加偏置磁场。由于在由永磁体4在传送路径中形成的磁场中对检测对象物21进行传送，偏置磁场的大小将产生变化。磁阻效应元件2的电阻值将因偏置磁场的变化而产生变化，检测信号由磁阻效应元件2输出。

如图1、图2所示，盖板1覆盖与壳体6的Z轴方向正交的面内、配置有磁阻效应元件2的一侧。即，盖板1覆盖传感器基板3的安装有磁阻效应元件2的面。

如图1、图2所示，在沿Y轴方向观察磁传感器装置时，盖板1具有沿X轴方向形成的面即传送路径面1b、以及从该传送路径面1b的X轴方向的两端部向Z轴负方向倾斜的一对锥形体1a。该一对锥形体1a与传送路径面1b在Y轴方向上延伸。

通过对金属制的薄板进行弯曲加工，从而盖板1的传送路径面1b和一对锥形体1a被一体成形。盖板1安装于壳体6的传送路径一侧的面。由于盖板1具有成为传送引导件的锥形体1a，因此，在传送时检测对象物21将沿着锥形体1a移动，具有防止检测对象物21在X轴方向以外的方向上移动的效果。

在使检测对象物21在磁传感器装置上传送时，盖板1保护磁传感器装置、特别是磁阻效应元件2不受到因撞击或摩擦等而造成的冲击、磨损。盖板1存在于检测对象物21与磁阻效应元件2之间。因此，为了抑制对磁传感器装置的磁感应性能的影响，优选盖板1的材料为非磁性材料。

上述示例中，盖板1通过对金属制薄板进行弯曲加工而形成，但只要能保护磁传感器装置，则材料及制作方法可以是任意的。

如图1、图2所示，壳体6是用于在内部收纳或保持除盖板1、磁屏蔽7、信号放大基板9及信号处理基板13以外的结构要素、即传感器基板3、永磁体4等的构件。壳体6由金属、例如铝，导电性的材料等、例如导电性树脂来形成。壳体6具备用于在X轴方向及Y轴方向上对传感器基板3进行定位的开口。开口通过从壳体6的与盖板1之间的安装面起向Z轴的负方向侧凹陷来形成。

为了抑制对磁场的影响，优选壳体6由非磁性材料、例如铝来形成。

实施方式中通过对铝进行切削来形成壳体6。另外，只要能在内部收纳或保持传感器基板3、永磁体4等，则壳体6的材料可以是任意的，且壳体6也可以由非导电性的树脂来形成。

信号放大基板9配置于与X轴方向正交的壳体6的侧面、即壳体6中与盖板1的传送路径面1b相交叉的交叉面6a。交叉面6a与壳体6的传送路径侧的面相交叉。信号放大基板9与传送路径隔离地设置。交叉面6a是与传送路径面1b相交叉的壳体6的外表面。交叉的两个面无需相接触，可以是处于如下位置关系的两个面，即：若延长任意一个面，则相接触并交叉。例如，信号放大基板9具有载体9a以及电介质基板9b，该电介质基板9b是设置于载体9a的与壳体6相对的面相反一侧的面的玻璃环氧树脂板。

信号放大基板9由螺钉12固定于壳体6。在螺钉12的螺钉头位于信号放大基板9的安装有信号放大IC8的一侧的方向上，在由螺钉12将信号放大基板9按压至壳体6的状态下，信号放大基板9被固定于壳体6。若从壳体6的XZ平面观察，则信号放大基板9与盖板1的传送路径面1b处于以90度进行交叉的位置关系。

如图5所示，也可以在螺钉16的螺钉头位于壳体6的与交叉面6a相反一侧的面的方向上，在使螺钉16的螺纹在开在壳体6中的贯通孔6b内通过来将信号放大基板9拉引至壳体6的状态下，将信号放大基板9固定于壳体6。

信号放大基板9上安装有信号放大IC8，该信号放大IC8由半导体元件、例如硅来形成，并对由磁阻效应元件2输出的检测信号进行放大。在信号放大基板9所具有的载体9a的与壳体6相对的面相反一侧的面上，例如通过粘接剂固定粘接有信号放大IC8。信号放大IC8经由金导线、铝导线等金属制的导线10与形成于信号放大基板9所具有的电介质基板9b的布线图案相连接。模塑17例如利用硅树脂来对信号放大IC8和导线10进行模塑，以保护信号放大IC8和导线10不受异物的影响。

在信号放大基板9的盖板1一侧、即Z轴正方向侧的端部设置有弯曲基板11，该弯曲基板11与传感器基板3相连接，将从磁阻效应元件2输出的检测信号输入至信号放大基板9，且该弯曲基板11例如是柔性基板。传感器基板3与信号放大基板9的连接除了使用弯曲基板11的方法以外，也可以是利用连接器等来进行的部件连接。

在与信号放大基板9的盖板1侧相反的一侧、即Z轴负方向侧设置有连接线14，该连接线14与信号处理基板13相连接，将从磁阻效应元件2输出、并由信号放大IC8放大后的检测信号输入至信号处理基板13。信号放大基板9与信号处理基板13的连接除了使用连接线14的方法以外，例如也可以是利用连接器来进行的部件连接。

传感器基板3、信号放大基板9及弯曲基板11可以使用刚柔性基板来一体成形。此外，信号放大基板9、连接线14及信号处理基板13也可以使用刚柔性基板来一体成形。并且，传感器基板3、弯曲基板11、信号放大基板9、连接线14及信号处理基板13也可以使用刚柔性基板来一体成形。

信号处理基板13在壳体6的与传送路径侧的面相反一侧的面上，通过螺钉15而固定于壳体6。

信号处理基板13对从信号放大基板9输入的检测信号进行信号处理，并作为并行信号或串行信号输出。

如图1、图2所示，在Y轴方向上观察磁传感器装置时，磁屏蔽7具有沿X轴方向形成的底部、以及从该底部沿Z轴正方向竖直设置的、沿X轴方向隔开间隔来进行配置的一对侧壁部。一对侧壁部和底部在Y轴方向上延伸。即，磁屏蔽7呈在相对于底部的Z轴方向的对面侧开口的形状。优选磁屏蔽7的Y轴方向的长度至少是永磁体4及传感器基板3的Y轴方向的长度以上的长度。

由磁屏蔽7的底部和一对侧壁部所包围的空间、即磁屏蔽7的内部配置有壳体6以及固定于壳体6的信号放大基板9。即，除了固定有传感器基板3的一侧的面以外，壳体6被磁屏蔽7所覆盖。换言之，壳体6的除传送路径面1b以外的面被磁屏蔽7所覆盖。由此，信号放大基板9配置在壳体6和磁屏蔽7之间。

磁屏蔽7通过紧固构件进行紧固、或例如通过粘接剂进行固定粘接来固定于壳体6。磁屏蔽7的底部和一对侧壁部可以独立地形成并用粘接剂进行接合，也可以利用金属制薄板的弯曲加工或块状材料的挤压加工来一体成形。

磁屏蔽7的面向信号放大基板9的面与将信号放大基板9固定于壳体6的螺钉12的螺钉头相抵接，由此，在磁屏蔽7与信号放大基板9之间确保了空间。螺钉12的螺钉头的高度比导线10的弯曲部分的高度要高。螺钉12的螺钉头起到间隔件的作用，可防止信号放大IC8及导线10与磁屏蔽7相接触而损坏的情况。除此以外，还能防止模塑17与磁屏蔽7相接触而对信号放大IC8施加压力的情况。

在信号放大基板9和磁屏蔽7之间，作为间隔件可以插入树脂块、垫板(shimplate)等。可以使构成信号放大基板9的电介质基板部的厚度比导线10的弯曲部分的高度要厚，并可以使该电介质基板部与磁屏蔽7相接触。

接着，在实施方式中，对传送检测对象物21时的磁传感器装置的动作进行说明。

若对检测对象物21进行传送，则检测对象物21与盖板1相接触。利用锥形体1a将与盖板1相接触的检测对象物21引导至传送路径面1b。在传送路径面1b的壳体6一侧配置有放置在永磁体4的传送路径侧的面上的磁阻效应元件2。即，在由传送路径面1b和永磁体4夹着的空间内配置有磁阻效应元件2。

若检测对象物21被引导至传送路径面1b，则因检测对象物21与传送路径面1b相接触，从而在传送路径面1b产生虽然微小但会使传送路径面1b在Z轴的负方向上发生变形的按压压力。

在专利文献1中所记载的磁传感器装置的情况下，在由传送路径面与永磁体夹着的空间内配置有磁阻效应元件和信号放大IC。在该磁传感器装置中，若磁阻效应元件与信号放大IC例如通过硅树脂被模塑，且硅树脂与传送路径面相接触，则按压压力将施加于硅树脂。因此，由半导体元件形成的信号放大IC接受硅树脂的压力变化，并在信号放大IC中产生因压电效应而引起的电动势。

对此，在实施方式的磁传感器装置中，安装了信号放大IC8的信号放大基板9未被安装在由传送路径面1b和永磁体4所夹着的空间内。信号放大基板9固定于壳体6的在X轴方向上相对的侧面的一方、即配置于壳体6的与盖板1的传送路径面1b相交叉的交叉面6a。因此，信号放大IC8不受由传送路面1b和永磁体4所夹着的空间的压力变化的影响。由此，即使检测对象物21被传送过来，也不会产生压电效应，因压电效应而引起的电动势噪声也不会与从信号放大IC8输出的检测信号重叠，品质良好的检测信号被输出。

实施方式中，示出了将信号放大基板9配置于壳体6的与传送路径侧的面相交叉的交叉面6a的示例。在信号放大基板9配置于与壳体6的交叉面6a相对的面，即在将交叉面6a设为壳体6的表面时、即使配置于壳体6的背面，也能得到同样的效果。

本发明在不脱离本发明的广义思想与范围的情况下，可实现各种实施方式和变形。另外，上述实施方式用于对本发明进行说明，而不对本发明的范围进行限定。即，本发明的范围由权利要求的范围来表示，而不由实施方式来表示。并且，在权利要求的范围内及与其同等发明意义的范围内实施的各种变形也视为在本发明的范围内。

本申请基于2016年11月25日提出申请的日本专利申请特愿2016-229100号。本说明书中参照并引入日本专利申请特愿2016-229100号的说明书、专利权利要求书、及全部附图。

标号说明

1 盖板

1a 锥形体

1b 传送路径面

2 磁阻效应元件

3 传感器基板

3a 载体

3b 电介质基板

4 永磁体

5 导线

6 壳体

6a 交叉面

6b 贯通孔

7 磁屏蔽

8 信号放大IC

9 信号放大基板

9a 载体

9b 电介质板

10 导线

11 弯曲基板

12 螺钉

13 信号处理基板

14 连接线

15、16 螺钉

17 模塑

21 检测对象物

22 传送方向

Claims (8)

1.一种磁传感器装置，对包含磁性图案的纸片状介质即检测对象物的所述磁性图案进行检测，所述磁传感器装置的特征在于，包括：

磁体，该磁体在所述检测对象物的传送路径中形成磁场，所述检测对象物沿直线方向被传送，该直线方向是所述磁传感器装置的短边方向；

磁阻效应元件，该磁阻效应元件将所述磁场的变化作为电阻值的变化进行输出；

信号放大IC，该信号放大IC沿与沿着所述传送路径的传送路径面相交叉的交叉面进行配置，对与因在所述传送路径面上传送的所述检测对象物而产生的所述磁场的变化相对应的、由所述磁阻效应元件输出的所述电阻值的变化进行放大；

壳体，该壳体对所述磁体及所述磁阻效应元件进行收纳或保持；

盖板，该盖板对在与所述传送路径相对的方向上配置的所述磁阻效应元件的一个面进行覆盖，并形成沿着所述传送路径的所述传送路径面；以及

信号放大基板，该信号放大基板具有所述信号放大IC，并沿所述交叉面进行配置。

2.如权利要求1所述的磁传感器装置，其特征在于，

所述磁体的一个面在与所述传送路径相对的方向上进行配置，

所述磁阻效应元件的一个面在与所述传送路径相对的方向上进行配置。

3.如权利要求1或2所述的磁传感器装置，其特征在于，

所述壳体中，与所述传送路径相对的面以外的面被磁屏蔽所覆盖，

所述信号放大基板固定于所述交叉面即所述壳体的外表面。

4.如权利要求3所述的磁传感器装置，其特征在于，

所述信号放大IC配置在所述壳体与所述磁屏蔽之间。

5.如权利要求4所述的磁传感器装置，其特征在于，

所述信号放大IC配置于由与所述磁屏蔽和所述信号放大基板相接触的间隔件而确保的空间。

6.如权利要求5所述的磁传感器装置，其特征在于，

所述间隔件是将所述信号放大基板固定于所述壳体的螺钉的螺钉头。

7.如权利要求1、2、4至6的任一项所述的磁传感器装置，其特征在于，所述磁阻效应元件及所述信号放大基板通过弯曲基板相连接，该弯曲基板从所述壳体的与所述传送路径相对的面起遍及所述交叉面即所述壳体的外表面来进行配置。

8.如权利要求3所述的磁传感器装置，其特征在于，所述磁阻效应元件及所述信号放大基板通过弯曲基板相连接，该弯曲基板从所述壳体的与所述传送路径相对的面起遍及所述交叉面即所述壳体的外表面来进行配置。

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