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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine magnetische Sensor-Einheit sowie auf ein Verfahren zur Herstellung derselben.
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STAND DER TECHNIK
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Die Druckschrift
JP S58-7891 A betrifft eine magnetische Sensoreinheit, die Elemente mit magnetoresistivem Effekt beinhalten, bei denen sich der Widerstandswert ändert, wenn sich das umgebende Magnetfeld ändert. Solche magnetische Sensoreinheiten können auch eine Wärmeabführungseinrichtung aufweisen.
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Die Druckschrift
EP 2 711 728 A1 betrifft ebenfalls einen magnetischen Sensor mit magnetoresistiven Elementen, Permanentmagnet und dazwischenliegendem Joch.
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Die Druckschrift
DE 10 2013 016 433 A1 betrifft eine Positionsdetektionseinrichtung, die in der Lage ist, einen stabilen Aufzeichnungszustand zu erreichen, ohne dass ein „Fehlen einer Aufzeichnung“ auf das Wiedergeben eines Binärsignals hin verwendet wird. Die Positionsdetektionseinrichtung ist mit einer Skaleneinheit oder Maßstabseinheit mit einer Absolutspur, auf welcher nicht-repetitive Signale aufgezeichnet sind, die von Binärinformation gebildet werden, und mit einer Inkrementierungs- oder Markierungsspur ausgebildet, auf welcher ein Signal zum Spezifizieren eines Lesebereiches innerhalb eines Bereiches von Information einer 1-Einheit für das nicht-repetitive Signal aufgezeichnet ist.
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Die Patentliteratur 1 offenbart eine magnetische Sensor-Einheit, die mit einem Magnet und einem Element mit magnetoresistivem Effekt für die Detektion eines zu detektierenden Objekts oder eines Messobjekts ausgestattet ist, das durch einen Transportpfad transportiert wird. An einer Oberflächenseite des Magnets, wo das Messobjekt transportiert wird, ist ein magnetischer Pol angeordnet, und der Magnet erzeugt ein Überschneidungs-Magnetfeld, das sich mit dem Messobjekt überschneidet. Das Element mit magnetoresistivem Effekt ist zwischen dem Magnet und dem Messobjekt angeordnet.
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Das Element mit magnetoresistivem Effekt weist einen Ausgangsanschluss auf und gibt eine Änderung einer Transportrichtungskomponente des Überschneidungs-Magnetfelds aufgrund einer magnetischen Komponente des Messobjekts, das durch das Überschneidungs-Magnetfeld transportiert wird, als einen Wert der Widerstandsänderung ab.
Ferner offenbart die Patentliteratur 1 eine Konfiguration, bei der das Messobjekt zwischen gegenüberliegenden Magneten angeordnet wird, und eine Konfiguration, die einen Magnet an einer Oberfläche des Messobjekts anordnet und einen magnetischen Körper gegenüber einer weiteren Oberfläche des Messobjekts anordnet, und zwar als Konfiguration eines Magnetkreises für eine Erzeugung des Überschneidungs-Magnetfelds.
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Die Patentliteratur 2 beschreibt einen magnetischen Sensor, der sich dadurch auszeichnet, dass der magnetische Sensor mit einem magnetoresistiven Element, einer Leiterschicht und einem Widerstand ausgestattet ist. Das magnetoresistive Element weist eine Elementplatte und ein Paar von magnetosensitiven Teilen auf, die in einem festen Abstand parallel zueinander auf der Elementplatte angeordnet sind. Die Leiterschicht ist an einer Position angeordnet, die äquidistant zu jedem von dem Paar der magnetosensitiven Teile ist. Der Widerstand ist mit der Leiterschicht elektrisch in Reihe geschaltet.
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LITERATURLISTE
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PATENTLITERATUR
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- Patentliteratur 1: Ungeprüfte Japanische Patentanmeldungs-Veröffentlichung JP 2012-255 770 A
- Patentliteratur 2: Ungeprüfte Japanische Patentanmeldungs-Veröffentlichung JP H08-201 493 A
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KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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TECHNISCHES PROBLEM
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Bei einer magnetischen Sensor-Einheit handelt es sich bei der Komponente, welche die meiste Wärme in der magnetischen Sensor-Einheit emittiert, um das Element mit magnetoresistivem Effekt. Die Auflösung und die Anzahl von Elementen mit magnetoresistivem Effekt sind bei herkömmlichen magnetischen Senor-Einheiten gering, wie beispielsweise jenen in der Patentliteratur 1 und der Patentliteratur 2.
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Somit ist das Ausmaß der Wärmeerzeugung gering, und bei dem Aufbau von derartigen herkömmlichen magnetischen Sensor-Einheiten sind Überlegungen hinsichtlich einer Abführung von Wärme nicht erforderlich. Um eine magnetische Sensor-Einheit herzustellen, die eine hohe Auflösung aufweist, wird jedoch eine große Anzahl von Elementen mit magnetoresistivem Effekt angeordnet. Daher wird eine große Menge an Wärme erzeugt, und die magnetische Sensor-Einheit tendiert dazu, warm zu werden. Der Magnet, der in der magnetischen Sensor-Einheit verwendet wird, entmagnetisiert, wenn die magnetische Sensor-Einheit warm wird, und somit ist es wahrscheinlich, dass die Leistungsfähigkeit der magnetischen Sensor-Einheit zurückgeht.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, das vorstehend erwähnte Problem zu lösen und eine magnetische Sensor-Einheit sowie ein Verfahren zur Herstellung derselben anzugeben, die eine ausgezeichnete Wärmeabführung aufweist und in der Lage ist, eine Verringerung der Leistungsfähigkeit zu unterbinden, das sonst durch die Erzeugung von Wärme von den Elementen mit magnetoresistivem Effekt verursacht wird.
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LÖSUNG DES PROBLEMS
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Um die vorstehend erwähnte Aufgabe zu lösen, ist die magnetische Sensor-Einheit gemäß der vorliegenden Erfindung mit einem Magnetkreis für die Bildung eines magnetischen Felds, mit Elementen mit magnetoresistivem Effekt sowie mit einer Wärmeabführungs-Einrichtung ausgestattet. Die Elemente mit magnetoresistivem Effekt geben eine Änderung des magnetischen Felds als Signal einer Änderung eines Widerstandswerts ab und sind auf einer Oberfläche auf einer Transportpfad-Seite des Magnetkreises für ein zu detektierendes Objekt, also ein Messobjekt angeordnet. Die Wärmeabführungs-Einrichtung ist an einer anderen Oberfläche als der Oberfläche auf der Transportpfade-Seite der Wärmeabführungs-Einrichtung in engem Kontakt zu dem Magnetkreis angeordnet.
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VORTEILHAFTE EFFEKTE DER ERFINDUNG
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Gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Wärmeabführungs-Einrichtung an einer anderen Oberfläche des Magnetkreises als jener der Transportpfad-Seite in engem Kontakt zu der Wärmeabführungs-Einrichtung angeordnet. Somit wird eine Wärmezunahme der magnetischen Sensor-Einheit unterbunden, was eine Unterbindung der Entmagnetisierung des Magnets durch Wärme ermöglicht. Dies hat den Effekt, die Erstellung einer magnetischen Sensor-Einheit und eines Verfahrens zur Herstellung derselben zu ermöglichen, die in der Lage sind, eine Verringerung der Leistungsfähigkeit der Elemente mit magnetoresistivem Effekt zu unterbinden.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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In den Zeichnungen sind:
- 1 eine Querschnittszeichnung einer magnetischen Sensor-Einheit gemäß Ausführungsform 1 der Erfindung;
- 2A eine perspektivische Ansicht der magnetischen Sensor-Einheit gemäß Ausführungsform 1, bei der eine Abdeckseite nach oben orientiert ist;
- 2B eine perspektivische Ansicht der magnetischen Sensor-Einheit gemäß Ausführungsform 1, bei der die Seite einer Signalverarbeitungsplatte nach oben orientiert ist;
- 2C eine Querschnittszeichnung eines Gehäuses gemäß Ausführungsform 1;
- 3A eine perspektivische Ansicht eines metallischen Trägers in der magnetischen Sensor-Einheit gemäß Ausführungsform 1;
- 3B eine Querschnittszeichnung des metallischen Trägers in der magnetischen Sensor-Einheit gemäß Ausführungsform 1;
- 4A eine perspektivische Ansicht, die ein Stadium der Montage von einer Sensorplatte, von einem Träger, von Elementen mit magnetoresistivem Effekt sowie von Signalverstärkungs-ICs in der magnetischen Sensor-Einheit gemäß Ausführungsform 1 darstellt;
- 4B eine Schnittansicht, die ein Stadium einer Montage von einer Sensorplatte, von einem Träger, von einem Element mit magnetoresistivem Effekt sowie von einem Signalverstärkungs-IC in der magnetischen Sensor-Einheit gemäß Ausführungsform 1 darstellt;
- 4C eine Draufsicht auf die Sensorplatte der magnetischen Sensor-Einheit gemäß Ausführungsform 1;
- 5 eine perspektivische Ansicht, die ein Stadium eines Kontakts zwischen einem Permanentmagnet und einem Joch in der magnetischen Sensor-Einheit gemäß Ausführungsform 1 darstellt;
- 6 eine Querschnittszeichnung, die das Stadium darstellt, in dem der Träger und ein Permanentmagnet in dem Stadium gemäß 4 der magnetischen Sensor-Einheit gemäß Ausführungsform 1 montiert und miteinander integriert sind;
- 7 eine Querschnittszeichnung, die ein Stadium einer Anbringung von Komponenten des Stadiums gemäß 6 an dem Gehäuse in der magnetischen Sensor-Einheit gemäß Ausführungsform 1 darstellt;
- 8 eine Querschnittszeichnung, die ein Stadium einer Anbringung der Wärmeabführungs-Einrichtung in dem Stadium gemäß 7 für die magnetische Sensor-Einheit gemäß Ausführungsform 1 darstellt;
- 9 eine Querschnittszeichnung, die ein Stadium einer Anbringung der Abdeckung in dem Stadium gemäß 8 für die magnetische Sensor-Einheit gemäß Ausführungsform 1 darstellt;
- 10 eine Querschnittszeichnung des Gehäuses in der magnetischen Sensor-Einheit gemäß Ausführungsform 1;
- 11 eine Querschnittszeichnung einer magnetischen Sensor-Einheit eines Vergleichsbeispiels;
- 12 eine Querschnittszeichnung einer magnetischen Sensor-Einheit gemäß Ausführungsform 2 der Erfindung;
- 13A eine perspektivische Ansicht, die einen Teilquerschnitt des Gehäuses einer magnetischen Sensor-Einheit gemäß Ausführungsform 3 der Erfindung darstellt;
- 13B eine Querschnittszeichnung des Gehäuses der magnetischen Sensor-Einheit gemäß Ausführungsform 3;
- 14 eine Querschnittszeichnung der magnetischen Sensor-Einheit gemäß Ausführungsform 3;
- 15 eine perspektivische Ansicht eines Gehäuses einer magnetischen Sensor-Einheit gemäß Ausführungsform 4 der Erfindung;
- 16 eine Querschnittszeichnung der magnetischen Sensor-Einheit gemäß Ausführungsform 4;
- 17 eine perspektivische Ansicht einer Wärmeabführungs-Einrichtung in einer magnetischen Sensor-Einheit gemäß Ausführungsform 5 der Erfindung;
- 18 eine Querschnittszeichnung der magnetischen Sensor-Einheit gemäß Ausführungsform 5;
- 19 eine perspektivische Ansicht der Wärmeabführungs-Einrichtung einer magnetischen Sensor-Einheit gemäß Ausführungsform 6 der Erfindung;
- 20 eine Querschnittszeichnung der magnetischen Sensor-Einheit gemäß Ausführungsform 6; und
- 21 eine Querschnittszeichnung einer magnetischen Sensor-Einheit gemäß Ausführungsform 7 der Erfindung.
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BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
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ERSTE AUSFÜHRUNGSFORM
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Nachstehend werden eine magnetische Sensor-Einheit, sowie ein Verfahren zur Herstellung derselben, gemäß Ausführungsform 1 der Erfindung beschrieben. Ferner ist bei sämtlichen Ausführungsformen der Ausdruck „Transport des Messobjekts“ zusätzlich zu dem Fall eines Transports des Messobjekts so aufzufassen, dass er auch den Fall einschließt, bei dem die magnetische Sensor-Einheit in der Transportrichtung (der Y-Richtung in 1) bewegt wird, ohne das Messobjekt zu bewegen. Ferner bezeichnet die X-Richtung die „Richtung der Lese-Breite“.
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Ferner handelt es sich bei den drei Achsen, die in den Zeichnungen mit X, Y und Z bezeichnet sind, um drei orthogonale Achsen. Die X-Achse bezeichnet die Richtung der Lese-Breite der magnetischen Sensor-Einheit (Längsrichtung der magnetischen Sensor-Einheit). Die Y-Achse bezeichnet die Transportrichtung der magnetischen Sensor-Einheit (Transportrichtung des zu detektierenden transportierten Objekts (des Messobjekts), Querrichtung der magnetischen Sensor-Einheit).
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Die Z-Achse bezeichnet die Richtung der Höhe der magnetischen Sensor-Einheit. Ferner sind die Orte eines Transports des Messobjekts in der Transportrichtung als der „Transportpfad des Messobjekts“ bezeichnet. Hierbei handelt es sich bei dem Ursprung der X-Achse um die Mitte der Länge der magnetischen Sensor-Einheit in der X-Achsenrichtung, und die Richtung des Pfeils innerhalb der Figuren ist die +-Richtung (die positive Richtung). Bei dem Ursprung der Y-Achse handelt es sich um die Mitte der Länge der magnetischen Sensor-Einheit in der Y-Achsenrichtung, und die Richtung des Pfeils innerhalb der Figuren ist die +-Richtung (die positive Richtung).
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Bei dem Ursprung der Z-Achse handelt es sich um die Mitte der Länge der magnetischen Sensor-Einheit in der Z-Achsenrichtung, und die Richtung des Pfeils innerhalb der Figuren ist die +-Richtung (die positive Richtung). Innerhalb der Figuren kennzeichnen identische Bezugszeichen die gleichen oder äquivalente Komponenten.
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1 ist eine Querschnittszeichnung in der Z-Y-Ebene der magnetischen Sensor-Einheit gemäß Ausführungsform 1 der Erfindung. Die magnetische Sensor-Einheit 100, die in 1 dargestellt ist, wird zum Beispiel in einem magnetischen Kartenleser oder in einer Identifizierungs-Vorrichtung für Drucksachen oder bedruckte Gegenstände verwendet (wie beispielsweise Papiergeld oder dergleichen), die unter Verwendung einer magnetischen Tinte gedruckt werden. Die magnetische Sensor-Einheit 100 entlang der Z-Richtung senkrecht zu der Transportrichtung 21 (der Y-Richtung) des Messobjekts 20, wie beispielsweise Papiergeld oder dergleichen, ist mit einem Magnetkreis 30 und einer Wärmeabführungs-Einrichtung 11 ausgestattet.
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Der Magnetkreis 30 ist mit einem Magnet 9, einem Joch 10 sowie einem metallischen Träger 7 ausgestattet, der Elemente 4 mit magnetoresistivem Effekt trägt, der einen magnetischen Träger 7a und einen nicht-magnetischen Träger 7b aufweist. Der Magnet 9 und der magnetische Träger 7a, die den Magnetkreis 30 bilden, rufen ein magnetisches Feld hervor mittels eines magnetischen Flusses von einem Pol des Magneten 9, der durch den magnetischen Träger 7a hindurch fließt, der zu einem Raum auf der Seite des Transportpfads hinüber fließt, der umkehrt, der durch das Joch 10 hindurch fließt und zu dem anderen Pol des Magneten 9 zurückkehrt. Das Messobjekt 20 wird auf eine solche Weise durch den Transportpfad transportiert, dass es durch den Hohlraum (den Raum) hindurch läuft, in dem das magnetische Feld ausgebildet ist.
Ferner ist die magnetische Sensor-Einheit 100 mit einer Abdeckung 1, einem Gehäuse 2, einer Sensorplatte 3, einer integrierten Signalverstärkungs-Schaltung (die in der vorliegenden Erfindung durchweg als „IC“ bezeichnet ist) 5, einer Verdrahtung 6, einem Befestigungselement 8 sowie einer Signalverarbeitungsplatte 13 ausgestattet.
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Wenngleich es sich bei der Transportrichtung 21 in 1 um die +Y-Richtung handelt, kann auch die -Y-Richtung verwendet werden.
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2A und 2B sind perspektivische Ansichten der magnetischen Sensor-Einheit gemäß Ausführungsform 1 der Erfindung. 2A ist eine perspektivische Ansicht, bei der die Abdeckung 1 nach oben orientiert ist. 2B ist eine perspektivische Ansicht, bei der die Signalverarbeitungsplatte 13 nach oben orientiert ist. Wie in den 2A und 2B dargestellt, handelt es sich bei der Abdeckung 1 um eine Komponente, welche die Transportoberfläche der magnetischen Sensor-Einheit 100 für das zu untersuchende Objekt bildet. Die Abdeckung 1 erstreckt sich in der X-Richtung.
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Die Abdeckung 1 ist an der Transportpfad-Seite des Gehäuses 2 angeordnet. Die Abdeckung 1 weist eine Transportoberfläche 1b auf, die sich entlang des Transportpfads erstreckt, und weist Abschrägungen 1a auf. Die Abschrägungen 1a sind zu einer Richtung hin geneigt, die gegenüber der Transportpfad-Seite liegt, und sind zusammenhängend mit einem oberen und einem unteren Ende der Transportoberfläche 1b in der Transportrichtung 21 ausgebildet. Die Abdeckung 1 ist so geformt, dass sie die Elemente 4 mit magnetoresistivem Effekt bedeckt.
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Das Gehäuse 2 ist aus einem Gehäuse gebildet, wie es in 1 dargestellt ist. In dem Gehäuse 2 sind Löcher 2b und 2c, um die verschiedenen Komponenten aufzunehmen und zu halten, welche die magnetische Sensor-Einheit 100 bilden, Löcher für eine Positionierung sowie eine Plattenmontageoberfläche 2f ausgebildet.
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Die Sensorplatte 3 ist zwischen der Abdeckung 1 und einem metallischen Träger 7 angeordnet. Die Sensorplatte 3 weist einen Aufbau auf, bei dem in der Z-Richtung ein nicht-leitfähiges Element 3a und ein leitfähiges Element 3b auflaminiert sind, das ein Verdrahtungsmuster bildet. Das nicht-leitfähige Element 3a ist mittels eines doppelseitigen Klebestreifens, eines Klebstoffs oder dergleichen an der Abdeckung 1 befestigt. Das leitfähige Element 3b ist mittels eines doppelseitigen Klebestreifens, eines Klebstoffs oder dergleichen an dem metallischen Träger 7 befestigt.
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Das Element 4 mit magnetoresistivem Effekt ist auf der Transportpfad-Seite (der +Z-Seite) des Magnets 9 angeordnet. Ferner ist das Element 4 mit magnetoresistivem Effekt mittels eines Klebstoffs oder dergleichen an der Oberfläche der +Z-Seite (der Transportpfad-Seite) des magnetischen Trägers 7a befestigt. Das Element 4 mit magnetoresistivem Effekt ist durch die Verdrahtung 6 mit dem leitfähigen Element 3b der Sensorplatte 3 elektrisch verbunden.
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Der Signalverstärkungs-IC 5 ist mittels eines Klebstoffs oder dergleichen an einer Oberfläche der +Z-Seite (der Transportpfad-Seite) des nicht-magnetischen Trägers 7b befestigt. Der Signalverstärkungs-IC 5 ist durch die Verdrahtung 6 mit dem leitfähigen Element 3b der Sensorplatte 3 elektrisch verbunden. Auf diese Weise ist der Signalverstärkungs-IC 5 mit den Elementen 4 mit magnetoresistivem Effekt elektrisch verbunden.
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3A ist eine perspektivische Ansicht des metallischen Trägers, und 3B ist eine Querschnittszeichnung des metallischen Trägers. Wie in den 3A und 3B dargestellt, befindet sich der metallische Träger 7 in einem engen Kontakt zu der Oberfläche der Transportpfad-Seite des Magnets 9 (der Oberfläche der +Z-Seite des Magnets 9) und trägt das Element 4 mit magnetoresistivem Effekt. Der metallische Träger 7 ist mittels eines Kontakts zwischen dem magnetischen Träger 7a und dem nicht-magnetischen Träger 7b in der Y-Richtung (der Transportrichtung 21) integral gebildet. Der metallische Träger 7 ist von einer Öffnung des Lochs 2b (einer Öffnung der Transportpfad-Seite) des Gehäuses 2 aus eingepasst und ist unter Verwendung eines Klebstoffs oder dergleichen befestigt.
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Der Magnet 9, wie er in 1 dargestellt ist, wird von einem Permanentmagnet gebildet. Der Magnet 9 ist mittels eines Klebstoffs oder dergleichen an einer Oberfläche des metallischen Trägers 7 der Seite desselben befestigt, die gegenüber der Oberfläche liegt, die sich mit der Sensorplatte 3 in Kontakt befindet (ist an der Oberfläche der -Z-Seite des metallischen Trägers 7 befestigt).
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Das Joch 10 ist dicht an einer Oberfläche der Seite angebracht, die gegenüber der Oberfläche des Magnets 9 (der Oberfläche der -Z-Seite des Magnets 9) liegt, der dicht an dem metallischen Träger 7 angebracht ist. Das Joch 10 ist mittels eines Klebstoffs oder dergleichen an der Oberfläche des Magnets 9 (der Oberfläche der -Z-Seite des Magnets 9) befestigt, die gegenüber der Oberfläche liegt, die sich in Kontakt mit dem metallischen Träger 7 befindet. Bei dem Joch 10 handelt es sich um eine Platte aus einem magnetischen Material.
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Die Wärmeabführungs-Einrichtung 11 befindet sich in einem engen Kontakt mit einer Oberfläche des Jochs 10 (der Oberfläche der -Z-Seite des Jochs 10), die gegenüber der Oberfläche liegt, die sich in einem engen Kontakt mit dem Magnet 9 befindet. Bei dieser Wärmeabführungs-Einrichtung 11 handelt es sich um eine Komponente für ein Abgeben der inneren Wärme der magnetischen Sensor-Einheit 100 an die Außenluft.
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Die Wärmeabführungs-Einrichtung 11 ist in eine Öffnung eines Lochs 2e (eine Öffnung der Seite, die gegenüber der Transportpfad-Seite liegt) des Gehäuses 2 eingepasst und ist unter Verwendung eines Klebstoffs oder dergleichen an der Oberfläche (der Oberfläche der -Z-Seite des Jochs 10) des Jochs 10 der Seite befestigt, die gegenüber der Oberfläche liegt, die sich mit dem Magnet 9 in Kontakt befindet.
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Die Wärmeabführungs-Einrichtung 11 weist Rippen 11b auf, die an der Seite derselben vorstehen, die gegenüber der Transportpfad-Seite liegt. Die Rippen 11b sind in der Y-Richtung in Reihen angeordnet und sind integral mit dem Hauptkörper der Wärmeabführungs-Einrichtung 11 ausgebildet.
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Die Wärmeabführungs-Einrichtung 11 befindet sich nämlich in einem engen Kontakt mit der der Transportpfad-Seite gegenüberliegenden Oberfläche des Magnetkreises 30, bei der es sich um eine andere Oberfläche als die Oberfläche der Transportpfad-Seite des Magnetkreises 30 handelt.
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Die Signalverarbeitungsplatte 13 ist durch ein Kabel 3c mit der Sensorplatte 3 elektrisch verbunden. Die Signalverarbeitungsplatte 13 ist an der Seite des Gehäuses 2 (der -Z-Seite des Gehäuses 2) angebracht, die gegenüber der Seite liegt, die sich in Kontakt mit der Abdeckung 1 befindet. Die Signalverarbeitungsplatte 13 bedeckt auf diese Weise die Wärmeabführungs-Einrichtung 11.
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Wie in den 2A und 2B dargestellt, handelt es sich bei der Abdeckung 1 um eine Komponente, welche die Transportoberfläche der magnetischen Sensor-Einheit 100 für das zu untersuchende Objekt aufweist. Die Abdeckung 1 wird durch ein Biegen eines dünnen Metall-Flächenkörpers erzeugt. Die Abdeckung 1 weist Abschrägungen 1a von der Transportpfad-Seite des Messobjekts 20 aus auf, die zu der Richtung (der -Z-Richtung) hin geneigt sind, die gegenüber dieser Transportpfad-Seite liegt. Die Abschrägungen 1a fungieren als Transportführungen.
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Während des Transports bewegt sich das Messobjekt 20 aufgrund dieser Abschrägungen 1a entlang der Abschrägungen 1a. Diese Konfiguration ermöglicht es, zu verhindern, dass sich das Messobjekt 20 in eine andere Richtung als die Transportrichtung (die Y-Richtung) bewegt.
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Die Abdeckung 1 weist eine Funktion dahingehend auf, dass sie die magnetische Sensor-Einheit 100 vor Stößen und Verschleiß aufgrund von Kollisionen, Scheuern oder dergleichen während des Transports des Messobjekts 20 auf der magnetischen Sensor-Einheit 100 schützt. Ferner tritt in dem Signalverstärkungs-IC 5 in Reaktion auf Licht die Erzeugung von Rauschen auf, und somit weist die Abdeckung 1 eine Funktion dahingehend auf, externes Licht zu blockieren, so dass das externe Licht den Signalverstärkungs-IC 5 nicht erreicht. Diese Abdeckung 1 ist zwischen dem Messobjekt 20 und den Elementen 4 mit magnetoresistivem Effekt angeordnet. Somit ist das Material der Abdeckung 1 bevorzugt nichtmagnetisch, um die Magnet-Sensitivität der magnetischen Sensor-Einheit 100 nicht zu beeinflussen.
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Bei der Ausführungsform 1 der Erfindung wird die Abdeckung 1 durch Biegen eines dünnen Metall-Flächenkörpers erzeugt. Das vorstehend erwähnte Material und das Herstellungsverfahren sind jedoch nicht einschränkend. Solange die Abdeckung 1 die vorstehend erwähnten Funktionen aufweist, kann die Abdeckung 1 auch mittels eines anderen Verfahrens als durch das Biegen eines dünnen Metall-Flächenkörpers hergestellt werden.
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2C ist eine Querschnittszeichnung des Gehäuses der magnetischen Sensor-Einheit. Wie in den 2A bis 2C dargestellt, handelt es sich bei dem Gehäuse 2 um eine Komponente für ein internes Aufnehmen anderer Komponenten. Das Gehäuse 2 ist aus einem schwarzen Harz gebildet. Die Stufe 2a, die Löcher 2b, 2c und 2e, die Plattenmontageoberfläche 2f sowie das Plattenmontageloch 2g sind in dem Gehäuse 2 ausgebildet.
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Die Stufe 2a wird für ein Abstützen des metallischen Trägers 7 in Z-Richtung verwendet, der zusammen mit der Sensorplatte 3, den Elementen 4 mit magnetoresistivem Effekt, dem Signalverstärkungs-IC 5 und der Verdrahtung 6 montiert ist. Die Stufe 2a ist an der Transportpfad-Seite des Gehäuses 2 angeordnet.
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Das Loch 2b weist ein sich öffnendes Ende in der Oberfläche der +Z-Seite auf und wird für eine Positionierung des metallischen Trägers 7 in der X-Y-Richtung verwendet, der zusammen mit der Sensorplatte 3, dem Element 4 mit magnetoresistivem Effekt, dem Signalverstärkungs-IC 5 und der Verdrahtung 6 integriert ist. Das Loch 2b ist in der Transportpfad-Seite (der +Z-Seite) des Gehäuses 2 angeordnet, und die Stufe 2a wird als Bodenbereich des Lochs 2b verwendet.
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Das Loch 2c wird für eine Anordnung und eine Positionierung des integrierten Magnets 9 und Jochs 10 in der X-Y-Richtung verwendet. Bei dem Loch 2c handelt es sich um ein Durchgangsloch, das von dem Loch 2b bis zu dem Loch 2e durchgeht.
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Das Loch 2e weist eine Öffnung auf, die in der Oberfläche der -Z-Seite ausgebildet ist, und wird für eine Positionierung der Wärmeabführungs-Einrichtung 11 in der X-Y-Richtung während einer Anbringung der Wärmeabführungs-Einrichtung 11 an dem Joch 10 verwendet. Das Loch 2e ist an der Oberfläche des Gehäuses 2 der Seite (der -Z-Seite) angeordnet, die gegenüber der Transportpfad-Seite liegt.
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Die Plattenmontageoberfläche 2f ist an der Oberfläche der Seite (der -Z-Seite) angeordnet, die gegenüber der Seite des Transportpfads des Messobjekts 20 liegt. Die Plattenmontageoberfläche 2f wird für die Anbringung der Signalverarbeitungsplatte 13 verwendet.
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Das Plattenmontageloch 2g wird für ein Positionieren der Signalverarbeitungsplatte 13 und für ein Befestigen derselben an dem Gehäuse 2 verwendet.
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In Reaktion auf Licht tritt eine Erzeugung von Rauschen in dem Signalverstärkungs-IC 5 auf, und somit weist das Gehäuse 2 eine Funktion dahingehend auf, externes Licht zu blockieren, so dass das externe Licht den Signalverstärkungs-IC nicht erreicht.
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Bei der Ausführungsform 1 der Erfindung ist das Gehäuse 2 aus dem schwarzen Harz gebildet. Die Verwendung des vorstehenden Materials ist jedoch nicht einschränkend. Solange das Gehäuse 2 die vorstehend erwähnte Funktion aufweist, ist eine Ausbildung unter Verwendung eines anderen Materials als des schwarzen Harzes möglich.
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Wie in 1 dargestellt, weist die Sensorplatte 3 das nicht-leitfähige Element 3a und das leitfähige Element 3b auf. Das nicht-leitfähige Element 3a wird für ein Anordnen eines Raums verwendet, derart, dass die Abdeckung 1 nicht in Kontakt mit dem Element 4 mit magnetoresistivem Effekt, dem Signalverstärkungs-IC 5 und der Verdrahtung 6 kommt. In dem leitfähigen Element 3b ist eine Verdrahtung zum Übertragen von elektrischen Signalen des Elements 4 mit magnetoresistivem Effekt und des Signalverstärkungs-IC 5 angeordnet. Das Kabel 3c wird für eine Übertragung von elektrischen Signalen von der Sensorplatte 3 zu der Signalverarbeitungsplatte 13 verwendet.
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Die Sensorplatte 3 ist an der Oberfläche der +Z-Seite (der Seite des Transportpfads des Messobjekts 20) des metallischen Trägers 7 angebracht. Die Sensorplatte 3 ist durch einen Kontakt mit dem metallischen Träger 7 positioniert. Wie in den 4A und 4B gezeigt, sind in der Sensorplatte 3 Positionierungslöcher 3d ausgebildet. Die Positionierungslöcher 3d sind in den Umgebungen von beiden Endbereichen der Sensorplatte 3 in der X-Richtung ausgebildet. Wie in den 3A und 3B dargestellt, sind Positionierungslöcher 7c in dem metallischen Träger 7 ausgebildet.
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Die Positionierungslöcher 7c sind in den Umgebungen von beiden Endbereichen des metallischen Trägers 7 in der X-Richtung ausgebildet. Wie in den 3A, 3B, 4A und 4B dargestellt, sind Stifte in die Positionierungslöcher 3d und 7c eingesetzt. Auf diese Weise sind die Positionierungslöcher 3d und 7c koaxial gestapelt, und somit ist die Sensorplatte 3 relativ zu dem metallischen Träger 7 positioniert. Die Positionierungslöcher 3d und die Positionierungslöcher 7c sind jeweils an zumindest zwei Stellen ausgebildet.
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Wie in 1 dargestellt, ist das Element 4 mit magnetoresistivem Effekt mittels eines Klebstoffs oder dergleichen an der gleichen Oberfläche des magnetischen Trägers 7a wie jener befestigt, die für die Anbringung der Sensorplatte 3 verwendet wird. Die Position des Elements 4 mit magnetoresistivem Effekt in Z-Richtung ist durch den Kontakt mit dem magnetischen Träger 7a bestimmt. Darüber hinaus ist das Element 4 mit magnetoresistivem Effekt innerhalb der Öffnung 3e angeordnet, die für das Element 4 mit magnetoresistivem Effekt der Sensorplatte 3 verwendet wird.
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Wie in 4C dargestellt, ist das Element 4 mit magnetoresistivem Effekt auf einer virtuellen Linie L2 parallel zu einer geraden Linie L1 angeordnet, welche die Positionierungslöcher 3d an beiden Enden der Sensorplatte 3 verbindet. Die Position in der Y-Richtung für ein Befestigen der Elemente 4 mit magnetoresistivem Effekt ist jedoch nicht auf jene dieser Konfiguration beschränkt. Als Reaktion auf die Position des Messobjekts 20 kann die virtuelle Linie L2 sowohl zu der X-Richtung als auch zu der Y-Richtung parallel versetzt sein.
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Das Element 4 mit magnetoresistivem Effekt detektiert die Änderung der Transportrichtungs-Komponente des magnetischen Felds, die aufgrund eines Transports des Messobjekts 20, wie beispielsweise Papiergeld oder dergleichen, das eine magnetische Komponente aufweist, in der Transportrichtung 21 auftritt. Insbesondere ändert sich der Widerstandswert des Elements 4 mit magnetoresistivem Effekt mit der Änderung des magnetischen Felds. Basierend auf dieser Änderung des Widerstandswerts detektiert das Element 4 mit magnetoresistivem Effekt die Änderung des magnetischen Felds. Dann gibt das Element 4 mit magnetoresistivem Effekt ein Signal ab, das dem Maß der Änderung des magnetischen Felds entspricht.
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Wie in 1 dargestellt, ist der Signalverstärkungs-IC 5 mittels eines Klebstoffs oder dergleichen an einer Oberfläche des nicht-magnetischen Trägers 7b befestigt, welche die gleiche wie die Anbringungsoberfläche der Sensorplatte 3 ist. Die Position des Signalverstärkungs-IC 5 in der Z-Richtung ist durch den Kontakt mit dem nicht-magnetischen Träger 7b bestimmt. Ferner ist der Signalverstärkungs-IC 5 durch eine Anordnung in der Umgebung der Mitte der Öffnung 3f in der X-Y-Ebene, die für den Signalverstärkungs-IC 5 verwendet wird, in der X-Y-Ebene des Signalverstärkungs-IC 5 positioniert.
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Der Signalverstärkungs-IC 5 verstärkt das Signal, das von dem Element 4 mit magnetoresistivem Effekt abgegeben wird.
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Die Verdrahtung 6 verbindet das Element 4 mit magnetoresistivem Effekt und den Signalverstärkungs-IC 5 elektrisch mit dem leitfähigen Element 3b der Sensorplatte 3.
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Der metallische Träger 7 weist den magnetischen Träger 7a und den nicht-magnetischen Träger 7b auf. Die Position des metallischen Trägers 7 in der Z-Richtung ist dadurch bestimmt, dass ein Kontakt zwischen einer Oberfläche des metallischen Trägers 7 in der Z-Richtung (einer Oberfläche der Seite, die gegenüber dem Transportpfad des Messobjekts 20 liegt, der Oberfläche der -Z-Seite) und der Stufe 2a des Gehäuses 2 bewirkt wird.
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Der metallische Träger 7 stützt die Sensorplatte 3 in der Z-Richtung. Der magnetische Träger 7a weist eine Funktion dahingehend auf, dass das magnetische Feld des Magnets 9 in die Z-Richtung geleitet wird.
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Eine Oberfläche des Magnets 9 in der Z-Richtung (die Oberfläche der -Z-Seite, die Oberfläche, die gegenüber der Seite des Transportpfads des Messobjekts 20 liegt) befindet sich in Kontakt mit dem Joch 10. Die Abmessungen des Magnets 9 und des Jochs 10 in der X-Richtung sind gleich, und die Abmessungen in der Y-Richtung sind ebenfalls gleich. Der Magnet 9 und das Joch 10, die integriert sind, sind parallel zu dem Element 4 mit magnetoresistivem Effekt angeordnet.
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Die Oberfläche des Magnets 9 (die Oberfläche der Transportpfad-Seite des Magnets 9), die gegenüber der Kontaktoberfläche zwischen dem Magnet 9 und dem Joch 10 liegt, und die Oberfläche des metallischen Trägers 7 (die Oberfläche des metallischen Trägers 7 an der Seite, die gegenüber der Transportpfad-Seite liegt), die gegenüber der Kontaktoberfläche der Sensorplatte 3 des metallischen Trägers 7 liegt, sind mittels einer Klebung aneinander befestigt.
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Die Position des Magnets 9 in der Z-Richtung wird bestimmt, indem diese Oberfläche des Magnets 9 und die Oberfläche des metallischen Trägers 7 aneinander befestigt werden. Ferner ist auch die Position des Magnets 9 in der X-Y-Ebene relativ zu den Elementen 4 mit magnetoresistivem Effekt bestimmt. Die magnetischen Kräfte, die auf die Elemente 4 mit magnetoresistivem Effekt und das Messobjekt 20 ausgeübt werden, ändern sich, wenn sich die Position des Magnets 9 in der Y-Richtung ändert, und so ist die Position des Magnets 9 in der Y-Richtung gemäß der Leistungsfähigkeit der magnetischen Sensor-Einheit 100 bevorzugt fein eingestellt.
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Der Magnet 9 weist eine Funktion dahingehend auf, das magnetische Feld zu erzeugen und eine auf das Messobjekt 20 eine magnetische Kraft auszuüben. Das Joch 10 weist eine Funktion dahingehend auf, das mittels des Magnets 9 erzeugte magnetische Feld zu stärken.
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Die Wärmeabführungs-Einrichtung 11 ist mittels eines Klebstoffs oder dergleichen an der Oberfläche des Jochs 10 befestigt, die gegenüber der Oberfläche liegt, die sich mit dem Magnet 9 in Kontakt befindet. Auf diese Weise ist die Position der Wärmeabführungs-Einrichtung 11 in der Z-Richtung bestimmt. Ferner wird die Position der Wärmeabführungs-Einrichtung 11 in den X-Y-Richtungen bestimmt, indem ein Kontakt zwischen der Wärmeabführungs-Einrichtung 11 und jeder der Oberflächen in den X-Y-Richtungen innerhalb der inneren Umfangsoberfläche des Lochs 2e des Gehäuses 2 bewirkt wird.
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Die Wärmeabführungs-Einrichtung 11 strahlt die Wärme, die überwiegend von dem Element 4 mit magnetoresistivem Effekt und dem Signalverstärkungs-IC 5 erzeugt wird, in den Außenraum der magnetischen Sensor-Einheit 100 ab. Die Wärmeabführungs-Einrichtung 11 weist eine Funktion dahingehend auf, eine hohe Temperatur in der magnetischen Sensor-Einheit 100 selbst zu unterbinden.
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Die Signalverarbeitungsplatte 13 ist durch das Kabel 3c mit der Sensorplatte 3 elektrisch verbunden. Die Position der Signalverarbeitungsplatte 13 in der Z-Richtung ist dadurch bestimmt, dass ein Kontakt zwischen einer Oberfläche (einer Oberfläche der Seite des Transportpfads des Messobjekts 20) der Signalverarbeitungsplatte 13 in der Z-Richtung und der Plattenmontageoberfläche 2f des Gehäuses 2 bewirkt wird.
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Aufgrund der Verwendung der Befestigungselemente 8, um die Signalverarbeitungsplatte 13 in einem Zustand zu befestigen, in dem die Achse des Plattenmontagelochs 2g des Gehäuses 2 und die Achse des Plattenmontagelochs 13a der Signalverarbeitungsplatte 13 überlappen, ist die Position der Signalverarbeitungsplatte 13 in der X-Y-Richtung relativ zu dem Gehäuse 2 bestimmt. Hierbei handelt es sich bei dem Befestigungselement 8 zum Beispiel um eine Schraube.
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Diese Konfiguration ist jedoch nicht einschränkend, und es kann auch eine andere Komponente als eine Schraube als das Befestigungselement 8 verwendet werden, solange es sich bei dem Befestigungselement 8 um eine Einrichtung handelt, wie beispielsweise um eine Abdichtung oder dergleichen, die ein Befestigen der Signalverarbeitungsplatte 13 an dem Gehäuse 2 ermöglicht.
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Nachstehend wird das Verfahren zur Herstellung der magnetischen Sensor-Einheit gemäß Ausführungsform 1 der Erfindung unter Verwendung von 3A bis 4B und 5 bis 10 erläutert. Das Verfahren zur Herstellung der magnetischen Sensor-Einheit 100 weist einen Montageschritt für einen Träger, einen Montageschritt für eine Sensorplatte, einen Montageschritt für einen Permanentmagnet sowie einen letzten Montageschritt auf. Von diesen Schritten wird der Montageschritt für einen Träger vor dem Montageschritt für eine Sensorplatte durchgeführt, und der letzte Montageschritt wird nach den anderen Schritten durchgeführt.
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Der Montageschritt für einen Träger wird unter Verwendung der 3A und 3B erläutert. Bei dem Montageschritt für einen Träger handelt es sich um einen Schritt für die Montage des metallischen Trägers 7 durch Befestigen des magnetischen Trägers 7a an der Öffnung 7d des nicht-magnetischen Trägers 7b. Der magnetische Träger 7a wird zum Beispiel durch Kleben unter Verwendung eines Harz-Klebstoffs, Verbinden unter Verwendung von Abdichtungen oder dergleichen befestigt. Wenn dabei die Dicken des magnetischen Trägers 7a und des nicht-magnetischen Trägers 7b unterschiedlich sind, so wird die eine der Oberflächen in der Z-Richtung als ein Standard angenommen, und die andere Oberfläche wird so angeordnet, dass eine einzige Oberfläche gebildet wird, die frei von einer Stufe ist.
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Der Montageschritt für eine Sensorplatte wird unter Verwendung der 4A und 4B erläutert. Bei dem Montageschritt für eine Sensorplatte handelt es sich um einen Schritt für ein Anbringen der Sensorplatte 3 oder dergleichen an einer Oberfläche des metallischen Trägers 7. Bei dem Montageschritt für eine Sensorplatte werden die Elemente 4 mit magnetoresistivem Effekt parallel zu der X-Achsenrichtung auf dem magnetischen Träger 7a angeordnet, und die Signalverstärkungs-ICs 5 werden parallel zu der X-Achsenrichtung auf dem Bereich des nicht-magnetischen Trägers 7b des metallischen Trägers 7 angeordnet. Dann werden die Elemente 4 mit magnetoresistivem Effekt und die Signalverstärkungs-ICs 5 durch die Verdrahtungen 6 mit dem leitfähigen Element 3b der Sensorplatte 3 elektrisch verbunden.
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Während der Anbringung der Sensorplatte 3, der Elemente 4 mit magnetoresistivem Effekt und der Signalverstärkungs-ICs 5 an dem metallischen Träger 7 handelt es sich bei der Oberfläche, die für eine Anbringung an dem metallischen Träger (der Oberfläche der +Z-Seite des metallischen Trägers 7) verwendet wird, um eine Oberfläche, die zwischen dem magnetischen Träger 7a und dem nicht-magnetischen Träger 7b keine Stufe aufweist.
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Wenn die Elemente 4 mit magnetoresistivem Effekt an dem magnetischen Träger 7a angebracht werden, so werden die Elemente 4 mit magnetoresistivem Effekt dearart angebracht, dass die Elemente 4 mit magnetoresistivem Effekt in der +Z-Richtung nicht aus der Öffnung 3e der Sensorplatte 3 vorstehen. Wenn die Signalverstärkungs-ICs 5 an dem nicht-magnetischen Träger 7b angebracht werden, dann werden die Signalverstärkungs-ICs 5 in der gleichen Weise so angebracht, dass die Signalverstärkungs-ICs 5 in der +Z-Richtung nicht aus den Öffnungen 3f der Sensorplatte 3 vorstehen.
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Der Montageschritt für einen Magnet wird unter Verwendung von 5 erläutert. Bei dem Montageschritt für einen Magnet handelt es sich um einen Schritt, bei dem der Magnet 9 und das Joch 10 miteinander integriert werden. Ferner handelt es sich bei dem Magnet 9 nicht zwangsläufig um eine einzelne Komponente, und eine Mehrzahl von Magneten 9, die in der X-Richtung (der Längsrichtung) voneinander getrennt sind, können miteinander integriert sein.
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Die Position des Magnets 9 relativ zu dem Joch 10 wird durch Anbringen der Magnete 9 an einer Oberfläche der +Z-Seite des Jochs 10 und Ausrichten von seitlichen Oberflächen in jeder von der X-Richtung und der Y-Richtung des Magnets 9 und des Jochs 10 bestimmt. Dabei sind sämtliche S-Pol- und N-Pol-Richtungen sämtlicher Magnete 9 in der gleichen Richtung ausgerichtet. Die Magnete 9 werden unter Verwendung eines Klebstoffs oder dergleichen an dem Joch 10 befestigt.
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Der letzte Montageschritt wird unter Verwendung der 6 bis 10 beschrieben. Der letzte Montageschritt weist solche Prozeduren auf, wie sie beispielsweise nachstehend beschrieben sind. Der Magnet 9 wird an dem metallischen Träger 7 befestigt, wie in 6 dargestellt. Dieser metallische Träger 7 mit dem daran befestigen Magnet 9 wird an dem Gehäuse 2 befestigt, wie in 7 dargestellt.
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Ferner wird die Wärmeabführungs-Einrichtung 11 an dem Joch 10 befestigt, wie in 8 dargestellt. Darüber hinaus wird die Abdeckung 1 an der Sensorplatte 3 befestigt, wie in 9 dargestellt. 10 stellt die magnetische Sensor-Einheit dar, wobei die Signalverarbeitungsplatte 13 an dem Gehäuse 2 befestigt ist und die Signalverarbeitungsplatte 13 mit der Sensorplatte 3 elektrisch verbunden ist.
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Wie in 6 gezeigt, ist die Oberfläche (die Oberfläche der +Z-Seite) des Magnets 9, die gegenüber der Oberfläche liegt, an der das Joch 10 befestigt ist, an der Oberfläche (der Oberfläche der -Z-Seite) des metallischen Trägers 7 angebracht, die gegenüber der Oberfläche liegt, die an der Sensorplatte 3 angebracht ist. Dabei ist der Magnet 9 entlang des magnetischen Trägers 7a angeordnet, und die Mitten des Magnets 9 und des magnetischen Trägers 7a in der X-Richtung sind ausgerichtet. Ferner beeinflusst die Position des Magnets 9 die Leistungsfähigkeit der magnetischen Sensor-Einheit, und somit kann separat eine Schablone für die Einstellung der Befestigungsposition des Magnets 9 verwendet werden.
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Wie in 7 dargestellt, ist die Oberfläche (die Oberfläche der -Z-Seite) der Seite des metallischen Trägers 7, die gegenüber der Oberfläche für eine Anbringung der Sensorplatte 3 liegt, gegen die Stufe 2a des Gehäuses 2 in Kontakt gebracht. Wenn ein Kontakt der seitlichen Oberfläche des metallischen Trägers 7 mit der inneren Oberfläche des Lochs 2b des Gehäuses 2 bewirkt wird, so wird der metallische Träger 7 in das Loch 2b von der Öffnung desselben aus eingepasst. Auf diese Weise wird der Magnet 9 innerhalb des Lochs 2c des Gehäuses 2 angeordnet.
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Wie in 8 dargestellt, wird die Wärmeabführungs-Einrichtung 11 an der Oberfläche (der Oberfläche der -Z-Seite) der Seite des Jochs 10 angebracht, die gegenüber der Oberfläche für die Anbringung des Magnets 9 liegt. Dabei ist die Position der Wärmeabführungs-Einrichtung 11 in den X-Y-Richtungen durch Einpassen der Wärmeabführungs-Einrichtung 11 in das Loch 2e des Gehäuses 2 bestimmt.
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Wie in 9 dargestellt, wird die Oberfläche (die Oberfläche der -Z-Seite) der Seite der Abdeckung 1, die gegenüber der Transportoberfläche 1b liegt, an der Oberfläche (der Oberfläche der +Z-Seite der Sensorplatte 3) der Seite der Sensorplatte 3 angebracht, die gegenüber der Oberfläche liegt, die sich in Kontakt mit dem metallischen Träger 7 befindet. Dabei wird die Abdeckung 1 so angebracht, dass sie die Oberflächen der +Y-Seite und der -Y-Seite (die Oberflächen parallel zu der X-Z-Ebene) des Gehäuses 2 teilweise bedeckt. Die Position der Abdeckung 1 in der X-Richtung wird durch Ausrichten der Mitte der Abdeckung 1 in der X-Richtung zur Mitte des Gehäuses 2 in der X-Richtung bestimmt.
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Wie in 10 dargestellt, wird die Signalverarbeitungsplatte 13 von der -Z-Seite aus an dem Gehäuse 2 angebracht, und es wird ein Kontakt zwischen der Oberfläche (einer Oberfläche in der Z-Richtung) der +Z-Seite der Signalverarbeitungsplatte 13 mit der Plattenmontageoberfläche 2f des Gehäuses 2 bewirkt.
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Außerdem wird ein Überlappen des Plattenmontagelochs 13a der Signalverarbeitungsplatte 13 und des Plattenmontagelochs 2g des Gehäuses 2 bewirkt, und das Befestigungselement 8 wird in das Plattenmontageloch 13a und das Plattenmontageloch 2g geschraubt. Auf diese Weise wird die Signalverarbeitungsplatte 13 relativ zu dem Gehäuse 2 positioniert. Darüber hinaus wird das Kabel 3c mit der Signalverarbeitungsplatte 13 elektrisch verbunden.
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Als nächstes wird 1 dazu verwendet, den Weg der Abführung der Wärme zu erläutern, die von dem Inneren der magnetischen Sensor-Einheit 10 an die Außenluft übertragen wird.
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Die Hauptquellen für Wärme in der magnetischen Sensor-Einheit 100 sind das Element 4 mit magnetoresistivem Effekt und der Signalverstärkungs-IC 5. Die Wärme, die von dem Element 4 mit magnetoresistivem Effekt und dem Signalverstärkungs-IC 5 erzeugt wird, wird auf den metallischen Träger 7 übertragen, der sich mit dem Element 4 mit magnetoresistivem Effekt und dem Signalverstärkungs-IC 5 in Kontakt befindet. Der metallische Träger 7 befindet sich in Kontakt mit der Sensorplatte 3, dem Gehäuse 2 und dem Magnet 9.
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Das nicht-leitfähige Element 3a der Sensorplatte 3 ist aus einem Glas-Epoxid gebildet und weist kein Metall für eine Leitung auf. Somit ist der Wärmeleitungskoeffizient des nicht-leitfähigen Elements 3a relativ klein (der Wärmeleitungskoeffizient eines üblichen Glas-Epoxids beträgt 0,4 W/m·K). Ferner ist der Wärmeleitungskoeffizient des Gehäuses 2 aufgrund dessen, dass das Gehäuse 2 aus einem Harz gebildet ist, relativ klein (der Wärmeleitungs-koeffizient eines üblichen Polycarbonat-Harzes beträgt 0,24 W/m·K).
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Demgegenüber ist der Magnet 9 als ein gesinterter Neodym-Magnet ausgebildet (der Wärmeleitungskoeffizient eines üblichen gesinterten Neodym-Magnets beträgt 6,5 W/m·K), und der Wärmeleitungskoeffizient des Magnets 9 ist höher als die Wärmeleitungskoeffizienten des metallischen Trägers 7 und des Gehäuses 2. So wird der Großteil der Wärme von dem metallischen Träger 7 auf den Magnet 9 übertragen (der Wärmeleitungskoeffizient eines üblichen gesinterten Neodym-Magnets beträgt 6,5 W/m·K).
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Der Magnet 9 befindet sich in Kontakt mit dem metallischen Träger 7. Der metallische Träger 7 befindet sich in Kontakt mit dem Joch 10, an dem die Wärmeabführungs-Einrichtung 11 angebracht ist. So wird die auf den Magnet 9 übertragene Wärme auf den metallischen Träger 7 und das Joch 10 übertragen und wird von der Wärmeabführungs-Einrichtung 11 abgestrahlt.
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Wie vorstehend beschrieben, ist die Wärmeabführungs-Einrichtung 11 in der magnetischen Sensor-Einheit 100 der vorliegenden Ausführungsform 1 in engem Kontakt mit der -Z-Seite (der dem Transportpfad gegenüberliegenden Seite) des Magnetkreises 30 angeordnet. Daher wird ein Temperaturanstieg der magnetischen Sensor-Einheit 100 unterbunden, was das Unterbinden einer Entmagnetisierung des Magnets 9 durch Wärme ermöglicht und die Erzielung einer stabilen Ausgangsleistung ohne Verringerung der Sensitivität ermöglicht.
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In dem Fall einer magnetischen Sensor-Einheit 200, wie zum Beispiel in dem Vergleichsbeispiel gemäß 11 dargestellt, die keine Wärmeabführungs-Einrichtung 11 aufweist und bei der die Öffnung des Lochs 2e nicht in dem Gehäuse 2 ausgebildet ist, wird die Wärme, die durch die Elemente 4 mit magnetoresistivem Effekt und die Signalverstärkungs-ICs 5 erzeugt wird, von den Elementen 4 mit magnetoresistivem Effekt und den Signalverstärkungs-ICs 5 in dieser Reihenfolge auf den metallischen Träger 7, den Magnet 9 und das Joch 10 übertragen.
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Dann kann die Wärme von dem Joch 10 nicht in den Außenraum der magnetischen Sensor-Einheit 200 übertragen werden, ausgenommen mittels einer thermischen Abstrahlung. Auch wenn die Wärme mittels einer thermischen Abstrahlung auf das Gehäuse 2 übertragen wird, ist die Wärmeabstrahlungseffizienz darüber hinaus aufgrund des Umstandes gering, dass das Gehäuse 2 aus einem Harz gebildet ist.
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Somit ist die Übertragung der Wärme, die durch das Element 4 mit magnetoresistivem Effekt und den Signalverstärkungs-IC 5 erzeugt wird, an die Außenluft tendenziell schwierig, und die Temperatur der magnetischen Sensor-Einheit 200 ist tendenziell hoch. Wenn die Temperatur des Magnets 9 hoch wird, wird das an das Messobjekt angelegte magnetische Feld schwach, und die Leistungsfähigkeit der magnetischen Sensor-Einheit 200 geht aufgrund einer Entmagnetisierung zurück.
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Im Gegensatz dazu ist die Wärmeabführungs-Einrichtung 11 bei der magnetischen Sensor-Einheit 100 der vorliegenden Ausführungsform 1 in engem Kontakt mit dem Magnetkreis 30 angeordnet, und somit wird ein Anstieg der Temperatur der magnetischen Sensor-Einheit 100 unterbunden, die Entmagnetisierung des Magnets 9 aufgrund von Wärme kann unterbunden werden; daher wird eine stabile Ausgangsleistung ohne eine Verringerung der Sensitivität erzielt.
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Ferner ist das Gehäuse 2 der magnetischen Sensor-Einheit 100 aus einem Harz gebildet. Diese Konfiguration ist jedoch nicht einschränkend. Das Gehäuse 2 kann auch aus einem Material gebildet sein, das einen hohen Wärmetransferkoeffizienten aufweist, wie beispielsweise einem Metall oder dergleichen. Eine derartige Konfiguration ermöglicht eine Abstrahlung von Wärme durch das Gehäuse 2 in die Außenluft, so dass eine weitere Erhöhung der Wärmeabführungs-Effizienz ermöglicht wird.
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AUSFÜHRUNGSFORM 2
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Bei der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung ist eine magnetische Sensor-Einheit beschrieben, bei der sich die Wärmeabführungs-Einrichtung 11 in engem Kontakt mit der Oberfläche des Magnetkreises 30 der Seite befindet, die gegenüber der Oberfläche der Transportpfad-Seite liegt. Bei der Ausführungsform 2 ist eine magnetische Sensor-Einheit beschrieben, bei der sich die Wärmeabführungs-Einrichtung 11 in engem Kontakt mit einer anderen Oberfläche des Magnetkreises 30 als der Oberfläche der Seite befindet, die gegenüber der Oberfläche der Transportpfad-Seite liegt.
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12 wird für die Beschreibung der Konfiguration der magnetischen Sensor-Einheit gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung verwendet. 12 ist eine Querschnittszeichnung einer magnetischen Sensor-Einheit 100A. In 12 sind Bauelementen, welche die gleichen wie jene gemäß 1 oder äquivalent zu diesen sind, die gleichen Bezugszeichen zugewiesen.
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Wie in 12 dargestellt, liegt die Wärmeabführungs-Einrichtung 11 der magnetischen Sensor-Einheit 100A zum Außenraum hin frei. Um ferner die Position der Wärmeabführungs-Einrichtung 11 zu bestimmen, ist das Loch 2e in dem Gehäuse 2 der magnetischen Sensor-Einheit 100A ausgebildet. Die Öffnung des Lochs 2e ist in einer seitlichen Oberfläche des Gehäuses 2 in der -Y-Richtung ausgebildet.
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Positionen der Wärmeabführungs-Einrichtung 11 in der X-Z-Richtung sind durch Einpassen der Wärmeabführungs-Einrichtung 11 in das Gehäuse 2 von der Öffnung des Lochs 2e aus bestimmt. Ferner wird die Position der Wärmeabführungs-Einrichtung 11 in der Y-Achsenrichtung durch Anbringen der Wärmeabführungs-Einrichtung 11 an der Oberfläche der -Y-Seite des Jochs 10 und des Magnets 9 bestimmt, die den Magnetkreis 30 bilden.
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Die Wärmeabführungs-Einrichtung 11 befindet sich nämlich in einem engen Kontakt mit der seitlichen Oberfläche des Magnetkreises 30 in der Y-Richtung, bei der es sich um die andere Oberfläche des Magnetkreises 30 als die Oberfläche der Transportpfad-Seite des Magnetkreises 30 handelt.
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Wie vorstehend beschrieben, wird die Wärme, die von dem Element 4 mit magnetoresistivem Effekt und dem Signalverstärkungs-IC 5 erzeugt wird, bei der vorliegenden Ausführungsform 2 in dieser Reihenfolge auf den metallischen Träger 7 und den Magnet 9 übertragen und wird von dem Magnet 9 durch die Wärmeabführungs-Einrichtung 11 in den Außenraum abgestrahlt. Aufgrund der Abstrahlung der Wärme in den Außenraum ohne ein Durchqueren des Jochs 10 kann erreicht werden, dass ein thermischer Widerstand bis zu einer Abstrahlung in den Außenraum gering ist, und die Effizienz der thermischen Abstrahlung kann verbessert werden.
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Darüber hinaus liegt die Wärmeabführungs-Einrichtung 11 im Gegensatz zu der magnetischen Sensor-Einheit 100 der vorliegenden Ausführungsform 1 zum Außenraum hin frei, und somit wird die Abgabe von Wärme in den Außenraum nicht durch die Signalverarbeitungsplatte 13 beeinträchtigt. Somit ermöglicht die vorliegende Ausführungsform 2 eine weitere Verbesserung der Effizienz der Wärmeabführung.
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Bei dem magnetischen Sensor, der bei der Ausführungsform 2 beschrieben ist, befindet sich die Wärmeabführungs-Einrichtung 11 in einem engen Kontakt mit der seitlichen Oberfläche des Magnetkreises 30 in der Y-Richtung. Es kann auch eine Konfiguration verwendet werden, bei der sich die Wärmeabführungs-Einrichtung 11 in einem engen Kontakt sowohl mit der seitlichen Oberfläche des Magnetkreises 30 in der Y-Richtung als auch mit der Oberfläche des Magnetkreises 30 der Seite befindet, die gegenüber der Oberfläche der Transportrichtungs-Seite liegt.
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AUSFÜHRUNGSFORM 3
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Als nächstes wird die Konfiguration einer magnetischen Sensor-Einheit gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung unter Verwendung der 13A, 13B und 14 beschrieben. 13A ist eine perspektivische Ansicht eines Bereichs des Gehäuses 2 der magnetischen Sensor-Einheit im Querschnitt. 13B ist eine Querschnittszeichnung des Gehäuses 2 der magnetischen Sensor-Einheit. 14 ist eine Querschnittszeichnung der magnetischen Sensor-Einheit. In den 13A, 13B und 14 sind Bauelementen, welche die gleichen wie jene gemäß 1 oder äquivalent zu diesen sind, die gleichen Bezugszeichen zugewiesen.
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Wie in den 13A, 13B und 14 dargestellt, ist die Wärmeabführungs-Einrichtung 11 der magnetischen Sensor-Einheit 100B in dem Gehäuse 2 durch Umspritzen hergestellt. Die Wärmeabführungs-Einrichtung 11 weist eine Mehrzahl von Rippen 11b auf, die in Richtung zu der Seite (der -Z-Seite) vorstehen, die gegenüber der Transportpfad-Seite liegt. Die Mehrzahl von Rippen 11b ist zum Beispiel in der Y-Richtung angeordnet. Die Wärmeabführungs-Einrichtung 11 wird von dem Gehäuse 2 gehalten, indem beide Endbereiche der +Y-Seite und der -Y-Seite der Wärmeabführungs-Einrichtung 11 in dem Gehäuse 2 eingebettet werden.
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Wie vorstehend beschrieben, ist die Wärmeabführungs-Einrichtung 11 bei der vorliegenden Ausführungsform 3 durch Umspritzen in dem Gehäuse 2 hergestellt. Somit verringert sich die Anzahl von Komponenten der magnetischen Sensor-Einheit 100b. Ferner wird der Vorgang des Anbringens der Wärmeabführungs-Einrichtung 11 an dem Joch 10 während des letzten Montageschritts unnötig.
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Darüber hinaus kann die Belastbarkeit des Gehäuses 2 aufgrund dessen, dass die Wärmeabführungs-Einrichtung 11 aus einem Metall gebildet ist, das im Allgemeinen einen hohen Wärmetransferkoeffizienten aufweist, durch Umspritzen der Wärmeabführungs-Einrichtung 11 in dem Gehäuse 2 erhöht werden. Ferner wird die Wärmeabführungs-Einrichtung 11 bei der Ausführungsform 3 durch Umspritzen in dem Gehäuse 2 hergestellt. Diese Konfiguration ist jedoch nicht einschränkend. Die Wärmeabführungs-Einrichtung 11 kann auch durch ein anderes Verfahrens als Umspritzen integral mit dem Gehäuse 2 gebildet werden.
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AUSFÜHRUNGSFORM 4
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Als nächstes wird die Konfiguration einer magnetischen Sensor-Einheit gemäß Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung unter Verwendung der 15 und 16 beschrieben. 15 ist eine perspektivische Ansicht der magnetischen Sensor-Einheit gemäß Ausführungsform 4, bei der die Plattenmontageoberfläche des Gehäuses nach oben orientiert ist. 16 ist eine Querschnittszeichnung der magnetischen Sensor-Einheit gemäß Ausführungsform 4. In den 15 und 16 sind Bauelementen, welche die gleichen wie jene gemäß 1 oder äquivalent zu diesen sind, die gleichen Bezugszeichen zugewiesen.
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In der Oberfläche der -Z-Seite des Gehäuses 2 der in 15 dargestellten magnetischen Sensor-Einheit 100C ist zusätzlich zu der Plattenmontageoberfläche 2f eine versetzte Oberfläche 2h ausgebildet, die in der +Z-Richtung in Bezug auf die Plattenmontageoberfläche 2f versetzt ist. Wie in 16 dargestellt, steht ein Raum in der Umgebung der Wärmeabführungs-Einrichtung 11 aufgrund der Bildung der versetzten Oberfläche 2h in Verbindung mit dem Außenraum. Dies hat den Effekt, dass eine Verbesserung der Effizienz der Wärmeabstrahlung ermöglicht wird.
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AUSFÜHRUNGSFORM 5
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Als nächstes wird die Konfiguration einer magnetischen Sensor-Einheit gemäß Ausführungsform 5 der vorliegenden Erfindung unter Verwendung der 17 und 18 beschrieben. 17 ist eine perspektivische Ansicht der Wärmeabführungs-Einrichtung der magnetischen Sensor-Einheit gemäß Ausführungsform 5. 18 ist eine Querschnittszeichnung der magnetischen Sensoreinheit gemäß Ausführungsform 5. In den 17 und 18 sind Bauelementen, welche die gleichen wie jene gemäß 1 oder äquivalent zu diesen sind, die gleichen Bezugszeichen zugewiesen.
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Wie in den 17 und 18 dargestellt, weist die Wärmeabführungs-Einrichtung 11 der magnetischen Sensor-Einheit 100D bei der vorliegenden Ausführungsform 5 eine plattenförmige Basis 11c mit Rippen 11b, die auf der Oberfläche der -Z-Seite ausgebildet sind, sowie ein Paar von Vorsprüngen 11a (Seitenwänden) für eine Bestimmung der Positionen des Magnets 9 und des Jochs 10 in der Y-Richtung auf. Die Vorsprünge 11a sind so angeordnet, dass sie von beiden Endbereichen der Basis 11c der Wärmeabführungs-Einrichtung 11 in der Y-Richtung in der +Z-Richtung vorspringen.
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Wie vorstehend beschrieben, weist die Wärmeabführungs-Einrichtung 11 bei der vorliegenden Ausführungsform 5 die Vorsprünge 11a auf. Somit kann die Lehre, die bei dem Montageschritte für den Permanentmagnet der magnetischen Sensor-Einheit 100 gemäß Ausführungsform 1 für ein Befestigen des Magnets 9 und des Jochs 10 notwendig ist, unnötig werden. Ferner ermöglicht ein Einsetzen des Magnets 9 und des Jochs 10 zwischen den Vorsprüngen 11a ein Weglassen des Schritts, bei dem die Wärmeabführungs-Einrichtung 11 an dem Magnet 9 und dem Joch 10 angebracht wird.
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Darüber hinaus nimmt ein Kontaktoberflächengebiet zwischen dem Magnet 9 und der Wärmeabführungs-Einrichtung 11 aufgrund des Kontakts der Oberflächen der +Y-Seite und der -Y-Seite des Magnets 9 mit den Vorsprüngen 11a zu. Die Effizienz der Wärmeabstrahlung kann mittels dieser Konfiguration erhöht werden.
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AUSFÜHRUNGSFORM 6
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Als nächstes wird die Konfiguration einer magnetischen Sensor-Einheit gemäß Ausführungsform 6 der vorliegenden Erfindung unter Verwendung der 19 und 20 beschrieben. 19 ist eine perspektivische Ansicht der Wärmeabführungs-Einrichtung der magnetischen Sensor-Einheit gemäß Ausführungsform 6. 20 ist eine Querschnittszeichnung der magnetischen Sensor-Einheit gemäß Ausführungsform 6. In den 19 und 20 werden Bauelementen, welche die gleichen wie jene gemäß 1 oder äquivalent zu diesen sind, die gleichen Bezugszeichen zugewiesen.
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Bei der Ausführungsform 6 ist die Wärmeabführungs-Einrichtung 11 als ein C-förmiger Kanal ausgebildet, der Folgendes aufweist: eine plattenförmige Basis 11c für die Bildung von Rippen 11b auf der Oberfläche der -Z-Seite, wobei sich zwei der ausgebildeten Rippen 11b von den Endbereichen der +Y-Seite und der -Y-Seite der Basis 11c aus erstrecken.
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Wie vorstehend beschrieben, weist die Wärmeabführungs-Einrichtung 11 der vorliegenden Ausführungsform 6 zwei Rippen 11b auf. Somit kann die Form der Wärmeabführungs-Einrichtung 11 vereinfacht werden, und die Herstellungskosten der Wärmeabführungs-Einrichtung 11 können verringert werden.
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Die Wärmeabführungs-Einrichtung 11 der magnetischen Sensor-Einheit 100, die bei der Ausführungsform 1 dargestellt ist, wird im Allgemeinen aufgrund der großen Anzahl von Rippen 11b mittels eines Extrusions-Formvorgangs geformt. Im Gegensatz dazu ermöglicht die vorliegende Ausführungsform 6 eine Herstellung durch Biegen eines Flächenkörpermaterials, und sie ermöglicht die Auswahl eines geeigneten Herstellungsverfahrens. Darüber hinaus ermöglicht ein Einstellen der Abmessungen des C-förmigen Kanals auf jene eines üblichen Produkts eine Verringerung der Herstellungskosten.
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AUSFÜHRUNGSFORM 7
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Als nächstes wird die Konfiguration einer magnetischen Sensor-Einheit gemäß Ausführungsform 7 der vorliegenden Erfindung unter Verwendung von 21 beschrieben. 21 ist eine Querschnittszeichnung der magnetischen Sensor-Einheit gemäß Ausführungsform 7. Die magnetische Sensor-Einheit 100F ermöglicht eine Detektion nur in dem Fall, in dem das Messobjekt 20 magnetisch ist. In 21 sind Bauelementen, welche die gleichen wie jene gemäß 1 oder äquivalent zu diesen sind, die gleichen Bezugszeichen zugewiesen.
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Wie in 21 dargestellt, ist der metallische Träger 7 der magnetischen Sensor-Einheit 100F im Gegensatz zu dem metallischen Träger 7 der magnetischen Sensor-Einheit 100 der vorliegenden Ausführungsform 1 aus einem einzigen Flächenkörper aus einer nicht-magnetischen Platte konfiguriert. Der magnetische Träger 7a weist eine Funktion dahingehend auf, die Richtung des magnetischen Felds des Magnets 9 in der Z-Richtung anzuordnen.
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In dem Fall jedoch, in dem das Messobjekt 20 magnetisiert ist, kann der magnetische Träger 7a bei dem metallischen Träger 7 weggelassen werden. Die Effizienz der Wärmeabführung kann aufgrund des metallischen Trägers 7 bei der Ausführungsform 7 der vorliegenden Erfindung, der den magnetischen Träger 7a nicht aufweist, verbessert werden.
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Bei der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung und bei der Ausführungsform 7 der vorliegenden Erfindung ist der magnetische Träger 7a zum Beispiel aus Eisen gebildet (der übliche Wärmetransferkoeffizient beträgt 84 W/m·K), und der nicht-magnetische Träger 7b ist aus Kupfer gebildet (der übliche Wärmetransferkoeffizient beträgt 398 W/m·K). Somit kann bei der Ausführungsform 7 der vorliegenden Erfindung die Effizienz der Wärmeabführung aufgrund dessen vergrößert werden, dass der metallische Träger 7 nur aus dem nicht-magnetischen Träger 7b gebildet wird, der einen hohen Wärmetransferkoeffizient aufweist.
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Vorstehend sind einige beispielhafte Ausführungsformen für erläuternde Zwecke beschrieben. Wenngleich die vorstehende Erörterung spezifische Ausführungsformen präsentiert, erkennt ein Fachmann, dass Änderungen hinsichtlich der Form und der Details vorgenommen werden können, ohne von dem breiteren Inhalt und Umfang der Erfindung abzuweichen.
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Dementsprechend sind die Beschreibung und die Zeichnungen nur in einem illustrativen, anstatt einem restriktiven Sinn zu verstehen. Diese detaillierte Beschreibung ist daher nicht in einem begrenzenden Sinn aufzufassen, und der Umfang der Erfindung ist nur durch die enthaltenen Ansprüche zusammen mit dem vollständigen Bereich von Äquivalenten definiert, die in derartigen Ansprüchen eingeschlossen sind.
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Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der am 18. Juni 2014 eingereichten
Japanischen Patentanmeldung Nr. 2014-125159 einschließlich der Beschreibung, der Ansprüche, der Figuren und der Zusammenfassung. Die gesamte Beschreibung, die Ansprüche und die Zeichnungen der
Japanischen Patentanmeldung Nr. 2014-125159 werden durch Bezugnahme eingeschlossen.
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BEZUGSZEICHENLISTE
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- 1
- Abdeckung
- 1a
- Abschrägung
- 1b
- Transportoberfläche
- 2
- Gehäuse
- 2a
- Stufe
- 2b, 2c, 2e
- Loch
- 2f
- Plattenmontageoberfläche
- 2g
- Plattenmontageloch
- 2h
- versetzte Oberfläche
- 3
- Sensorplatte
- 3a
- nicht-leitfähiges Element
- 3b
- leitfähiges Element
- 3c
- Kabel
- 3d
- Positionierungsloch
- 3e, 3f
- Öffnung
- 4
- Element mit magnetoresistivem Effekt
- 5
- Signalverstärkungs-IC (Signalprozessor)
- 6
- Verdrahtung
- 7
- metallischer Träger
- 7a
- magnetischer Träger (magnetischer Körper)
- 7b
- nicht-magnetischer Träger (nicht-magnetischer Körper)
- 7c
- Positionierungsloch
- 7d
- Öffnung
- 8
- Befestigungselement
- 9
- Magnet
- 10
- Joch
- 11
- Wärmeabführungs-Einrichtung
- 11a
- Vorsprung (Seitenwand)
- 11b
- Rippe
- 13
- Signalverarbeitungsplatte
- 13a
- Plattenmontageloch
- 20
- zu detektierendes Objekt
- 21
- Transportrichtung
- 30
- Magnetkreis
- 100, 100A, 100B
- magnetische Sensor-Einheit
- 100C, 100D, 100E
- magnetische Sensor-Einheit
- 100F, 200
- magnetische Sensor-Einheit
