DE112018003717T5

DE112018003717T5 - Magnetische sensorvorrichtung

Info

Publication number: DE112018003717T5
Application number: DE112018003717.7T
Authority: DE
Inventors: Tomokazu Ogomi; Kenji Shimohata; Hideki Matsui; Sadaaki YOSHIOKA
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2017-07-19
Filing date: 2018-07-06
Publication date: 2020-04-02
Also published as: JP6494895B1; US10634739B2; JPWO2019017219A1; CN110892279B; CN110892279A; WO2019017219A1; US20200003852A1

Abstract

Eine magnetische Sensorvorrichtung (10) weist Folgendes auf: Eine magnetische Sensoreinheit mit einem magnetoresistiven Element, das auf einer sich in Längsrichtung erstreckenden Sensorplatine montiert ist, und einen Magneten (3) auf einer Oberfläche der Sensorplatine gegenüber einer Oberfläche, auf der das magnetoresistive Element montiert ist, ein Gehäuse, das die magnetische Sensoreinheit trägt, eine magnetische Abschirmeinheit (4), die Seitenflächen und eine Bodenfläche des Gehäuses abdeckt, und eine Abdeckung, die einen oberen Bereich des Gehäuses abdeckt. Die magnetische Abschirmeinheit (4) hat eine Öffnung (4o), die in Z-Achsenrichtung vom magnetoresistiven Element zu einem Transportweg eines Erkennungsziels gerichtet ist. Die Öffnung (4o) wird durch zwei Längsseiten (4a, 4b) in Längsrichtung und zwei Stirnseiten (4c, 4d) in Querrichtung definiert. Die beiden Längsseiten (4a, 4b) der magnetischen Abschirmeinheit (4) sind dem Erkennungsziel in Z-Achsenrichtung näher als die beiden Stirnseiten (4c, 4d).

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine magnetische Sensorvorrichtung, die ein auf einem Papier-Blattmedium gebildetes Magnetmuster erkennt.
STAND DER TECHNIK
Ein bekanntes Beispiel für Vorrichtungen zum Lesen eines Papier-Blattmediums ist eine magnetische Sensorvorrichtung mit einem Magneten und einem Magnetsensor zum Lesen eines magnetischen Musters einer magnetischen Komponente, wie beispielsweise einer magnetischen Tinte, die auf einem Medium, wie beispielsweise einer Banknote, gebildet wird. Ein magnetoresistives Element (siehe z.B. Patentdokument 1) oder ein Hall-Sensor wird für eine Erkennung durch den Magnetsensor verwendet.
Eine im Patentdokument 1 beschriebene magnetische Sensorvorrichtung weist einen Magneten und ein magnetoresistives Element auf. Der Magnet liegt auf einer Oberfläche eines Papier-Blattmediums, das eine magnetische Komponente enthält, und weist verschiedene Magnetpole in vertikaler Richtung senkrecht zur Transportrichtung des Papierblattmediums auf, wobei er ein Kreuzmagnetfeld bildet, das sich mit einem Erkennungsziel kreuzt. Das magnetoresistive Element befindet sich zwischen dem Magnetpol des das Kreuzmagnetfeld bildenden Magneten und dem Papier-Blattmedium und gibt als Änderung eines Widerstandswertes eine Änderung der Komponente des Kreuzmagnetfelds in Transportrichtung aufgrund der magnetischen Komponente des Papier-Blattmediums, die im Kreuzmagnetfeld transportiert wird, aus. Das magnetoresistive Element befindet sich zwischen den beiden Enden eines Magnetpols des Magneten in Transportrichtung, und das magnetoresistive Element ist so angeordnet, dass das magnetoresistive Element in Transportrichtung von der Mitte der Länge eines Magnetpols des Magneten in Transportrichtung abgelenkt wird.
Eine magnetische Sensorvorrichtung in einer anderen im Patentdokument 1 beschriebenen Form beinhaltet einen Magnetkreis und ein magnetoresistives Element. Der Magnetkreis liegt einer Oberfläche eines Erkennungsziels mit einer magnetischen Komponente gegenüber und bildet ein mit dem Erkennungsziel kreuzendes Kreuzmagnetfeld zwischen einem zentralen Bereich des Magnetkreises und stromaufwärts und stromabwärts gegenüber dem zentralen Bereich in Transportrichtung des Erkennungsziels angeordneten Jochen. Das magnetoresistive Element befindet sich zwischen dem Erkennungsziel und dem zentralen Bereich und gibt als Änderung des Widerstandswertes eine Änderung der Komponente des Kreuzmagnetfeldes in Transportrichtung aufgrund der magnetischen Komponente des Erkennungszieles aus, das im Kreuzmagnetfeld transportiert wird. Das magnetoresistive Element befindet sich zwischen den beiden Enden des mittleren Bereichs in Transportrichtung, und das magnetoresistive Element ist so angeordnet, dass das magnetoresistive Element in Transportrichtung von der Mitte der Länge des mittleren Bereichs in Transportrichtung abgelenkt wird.
Eine weitere magnetische Sensorvorrichtung beinhaltet eine magnetische Abschirmung, um das Austreten eines Magnetfeldes und den Einfluss externer Faktoren zu vermeiden (z.B. Patentdokument 2 und Patentdokument 3). Eine weitere magnetische Sensorvorrichtung beinhaltet eine abschirmende Abdeckung, die ein Magnetfeld zur elektrischen Abschirmung überträgt (z.B. Patentdokument 4). Eine weitere magnetische Sensorvorrichtung beinhaltet eine Außenhülle, die als Abschirmung dient (z.B. Patentdokument 5 und Patentdokument 6).
Die im Patentdokument 2 beschriebene magnetische Sensorvorrichtung beinhaltet ein magnetoresistives Element, das an der Oberseite einer Platte aus magnetischem Material befestigt ist, und einen Permanentmagneten, der an der Unterseite der Platte aus magnetischem Material befestigt ist, und im Patentdokument 2 ist eine magnetische Abschirmeinheit mit nach oben ragenden Enden unter dem Permanentmagneten angeordnet. Die im Patentdokument 3 beschriebene magnetische Sensorvorrichtung weist ein um eine magnetische Sensoreinheit herum gebildetes magnetisches Material auf, das ein magnetoresistives Element und einen Magnetfeldgenerator beinhaltet. Das um die magnetische Sensoreinheit herum gebildete Magnetmaterial dient als magnetische Abschirmung.
Die im Patentdokument 4 beschriebene magnetische Sensorvorrichtung weist verschiedene Magnetpole in vertikaler Richtung senkrecht zur Transportrichtung eines Papier-Blattmediums auf, das eine magnetische Komponente enthält. Auch die im Patentdokument 4 beschriebene magnetische Sensorvorrichtung beinhaltet einen sich in Längsrichtung senkrecht zur Transportrichtung erstreckenden Magneten und anisotrope magnetoresistive Elemente. Die anisotropen magnetoresistiven Elemente sind linear in Längsrichtung angeordnet. Der Magnet ist dadurch gekennzeichnet, dass die Länge des Magneten in vertikaler Richtung an einem Ende in Längsrichtung des Magneten größer ist als die vertikale Länge des Magneten im zentralen Bereich in Längsrichtung des Magneten.
In der im Patentdokument 4 beschriebenen magnetischen Sensorvorrichtung ist die Länge des Magneten in vertikaler Richtung am Ende größer als die Länge des Magneten in vertikaler Richtung am zentralen Bereich, wo die vertikale Richtung senkrecht zur Transportrichtung liegt, so dass ein Vormagnetisierungsfluss in der gleichen nicht-magnetosensitiven Richtung (Längsrichtung) der anisotropen magnetoresistiven Elemente zwangsweise aufgebracht werden kann, die durch Anordnung der anisotropen magnetoresistiven Elemente in Richtung der Linearanordnung realisiert werden. Wie darin ausgeführt, können die anisotropen magnetoresistiven Elemente auch bei einem in planarer Richtung geneigten Magnetmuster Signale gleichen Pegels stabil ausgeben.
Die im Patentdokument 5 beschriebene magnetische Sensorvorrichtung beinhaltet einen in Längsrichtung verlaufenden Magneten, magnetoresistive Elemente und eine in Längsrichtung verlaufende abschirmende Abdeckung, wobei der Magnet und das magnetoresistive Element in einem Gehäuse enthalten oder von einem Gehäuse gehalten werden und die abschirmende Abdeckung am Gehäuse befestigt ist. Die im Patentdokument 6 beschriebene magnetische Sensorvorrichtung hat eine Abdeckung zum Schutz der magnetoresistiven Elemente, die mit einem Kleber befestigt ist.
STAND DER TECHNIK

Patentdokument 1: Internationale Veröffentlichung WO 2014/123 142
Patentdokument 2: Japanische Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift JP S62-68 260
Patentdokument 3: Internationale Veröffentlichung WO 1992/01 243 838
Patentdokument 4: Internationale Veröffentlichung WO 2015/174 409
Patentdokument 5: Internationale Veröffentlichung WO 2015/190 468
Patentdokument 6: Internationale Veröffentlichung WO 2016/013 438

KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Mit der Erfindung zu lösende Probleme
Die herkömmlichen magnetischen Sensorvorrichtungen können jedoch einen ungleichmäßigen Magnetfluss in Längsrichtung an den Enden der magnetischen Sensoreinheit in Längsrichtung aufweisen. Auch wenn die im Patentdokument 3 beschriebene magnetische Sensorvorrichtung beispielsweise das magnetische Material an den Enden in Längsrichtung beinhaltet, zieht das magnetische Material den Magnetfluss wie im mittleren Bereich in Längsrichtung an und verursacht so eine Störung des Magnetflusses in Längsrichtung. Mit anderen Worten, obwohl die im Patentdokument 3 beschriebene magnetische Sensorvorrichtung die magnetische Abschirmung bildet, um die Leistung der magnetischen Sensoreinheit konstant zu halten, und die magnetische Sensoreinheit beinhaltet, die weniger anfällig für einen äußeren Magnetfluss ist, weist die magnetische Sensoreinheit eine geringere Empfindlichkeit an den Enden in Längsrichtung auf.
Im Gegensatz dazu beschreibt das Patentdokument 4, dass in der magnetischen Sensorvorrichtung die Längen des Magneten in vertikaler Richtung an den Enden in Längsrichtung größer sind als die Länge des Magneten in vertikaler Richtung im mittleren Bereich in Längsrichtung, wo die vertikale Richtung senkrecht zur Transportrichtung ist, wodurch ein gleichmäßiger Magnetfluss in Längsrichtung ermöglicht wird. Das Patentdokument 4 hat jedoch das Problem, dass die magnetische Sensoreinheit aufgrund mangelnder Abschirmung um den Magnetsensor herum anfällig für einen externen Magnetfluss ist. In der im Patentdokument 4 beschriebenen magnetischen Sensorvorrichtung muss der Magnetfluss in Längsrichtung des Magneten auf Null reduziert werden, oder es muss ein Vormagnetisierungsfluss in Längsrichtung auf einem bestimmten Niveau oder höher angelegt werden.
In der im Patentdokument 2 beschriebenen magnetischen Sensorvorrichtung ist ein nach oben ragendes distales Ende der magnetischen Abschirmung niedriger angeordnet als ein Bereich, der mit einer Montagefläche für den Permanentmagneten in Kontakt kommt. Das Patentdokument 2 hat somit das Problem, dass der Permanentmagnet keine magnetische Abschirmung gegen ein Magnetfeld in horizontaler Richtung senkrecht zur vertikalen Richtung der magnetischen Sensoreinheit aufweist. Weiterhin hat das Patentdokument 2 das Problem, dass das Magnetfeld in horizontaler Richtung den Permanentmagneten stört und damit die Toleranz gegenüber einem externen Magnetfluss reduziert. Außerdem hat das Patentdokument 2 das Problem, dass die magnetische Abschirmung elektrisch unabhängig ist und somit als Antenne arbeiten kann, so dass die magnetische Sensorvorrichtung eine geringe elektromagnetische Inkohärenz und Toleranz aufweist.
Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf solche Probleme konzipiert und es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine magnetische Sensorvorrichtung bereitzustellen, die eine Reduzierung der Empfindlichkeit einer magnetischen Sensoreinheit an einem Ende der magnetischen Sensoreinheit in Längsrichtung senkrecht zur Transportrichtung eines Erkennungsziels unterdrückt und die auch eine magnetische Abschirmwirkung hat.
Mittel zum Lösen der Probleme
Die magnetische Sensorvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung ist ein Sensor zum Erfassen einer magnetischen Komponente eines Erkennungsziels. Die magnetische Sensorvorrichtung weist Folgendes auf: (i) eine magnetische Sensoreinheit, die einen in Längsrichtung verlaufenden Magneten und ein zwischen dem Magneten und dem Erkennungsziel angeordnetes magnetoresistives Element beinhaltet, (ii) eine magnetische Abschirmeinheit, die die magnetische Sensoreinheit trägt oder enthält und gegenüberliegende Oberflächen aufweist, die der magnetischen Sensoreinheit zugewandt sind, mit Ausnahme mindestens eines Bereichs einer dem Erkennungsziel zugewandten Oberfläche der magnetischen Sensoreinheit, wobei die gegenüberliegenden Oberflächen eine erste Seitenfläche und eine zweite Seitenfläche aufweisen, die sich in Längsrichtung erstrecken und die sich mit dem zwischen der ersten und der zweiten Seitenfläche befindlichen Magneten gegenüberliegen, eine dritte Seitenfläche und eine vierte Seitenfläche, die sich in einer die Längsrichtung kreuzenden Querrichtung erstrecken und die dem zwischen der dritten und der vierten Seitenfläche befindlichen Magneten gegenüberliegen, und eine Bodenfläche, die sich in Längsrichtung an einer dem Erkennungsziel gegenüberliegenden Stelle gegenüber der magnetischen Sensoreinheit erstreckt, und (iv) eine Abdeckung, die zwischen der magnetischen Sensoreinheit und dem Erkennungsziel angeordnet ist und die die magnetische Abschirmeinheit abdeckt. In der magnetischen Abschirmeinheit ist die kleinste Länge der Länge der dritten Seitenfläche und der Länge der vierten Seitenfläche in senkrechter Richtung kleiner als die größte Länge der Länge der ersten Seitenfläche und der Länge der zweiten Seitenfläche in senkrechter Richtung, wobei die senkrechte Richtung die Richtung von der Bodenfläche zur Abdeckung ist und senkrecht zur Längsrichtung und zur Querrichtung steht.
Effekt der Erfindung
Die magnetische Sensorvorrichtung nach den vorstehenden Aspekten der vorliegenden Erfindung kann eine gleichmäßige Verteilung der magnetischen Flussdichte der magnetischen Sensoreinheit in Längsrichtung erreichen und eine Reduzierung der Empfindlichkeit der magnetischen Sensoreinheit an den Enden in Längsrichtung der magnetischen Sensoreinheit verhindern, indem sie die Längen der Seitenflächen der magnetischen Abschirmeinheit optimal einstellt oder das Verhältnis zwischen zwei langen Seiten und zwei Stirnseiten einer Öffnung in der magnetischen Abschirmeinheit optimal einstellt.
Figurenliste

1 ist eine Querschnittsansicht einer magnetischen Sensorvorrichtung nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
2 ist eine perspektivische Ansicht der magnetischen Sensorvorrichtung nach den Ausführungsformen 1 und 6 der vorliegenden Erfindung;
3 ist eine perspektivische Ansicht einer magnetischen Abschirmeinheit in der magnetischen Sensorvorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
4A ist eine perspektivische Ansicht einer magnetischen Sensorvorrichtung eines Vergleichsbeispiels gegenüber der magnetischen Sensorvorrichtung nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
4B ist eine perspektivische Ansicht der magnetischen Sensorvorrichtung des Vergleichsbeispiels gegenüber der magnetischen Sensorvorrichtung nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
5A ist ein Diagramm, das die Verteilung der magnetischen Flussdichte in X-Achsrichtung in der magnetischen Sensorvorrichtung des Vergleichsbeispiels gegenüber der magnetischen Sensorvorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung darstellt;
5B ist ein Diagramm, das die Verteilung der magnetischen Flussdichte in Y-Achsrichtung in der magnetischen Sensorvorrichtung des Vergleichsbeispiels gegenüber der magnetischen Sensorvorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung darstellt;
5C ist ein Diagramm, das die Verteilung der magnetischen Flussdichte in Z-Achsenrichtung in der magnetischen Sensorvorrichtung des Vergleichsbeispiels gegenüber der magnetischen Sensorvorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung darstellt;
6A ist eine perspektivische Ansicht der magnetischen Sensorvorrichtung nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
6B ist eine perspektivische Ansicht der magnetischen Sensorvorrichtung nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
7 ist ein Diagramm, das die Verteilung der magnetischen Flussdichte in Y-Achsrichtung in der magnetischen Sensorvorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung darstellt;
8A ist eine perspektivische Ansicht einer magnetischen Sensorvorrichtung gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung;
8B ist eine perspektivische Ansicht der magnetischen Sensorvorrichtung gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung;
9 ist ein Diagramm, das die Verteilung der magnetischen Flussdichte in Y-Achsrichtung in der magnetischen Sensorvorrichtung gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung darstellt;
10 ist eine perspektivische Ansicht einer magnetischen Sensorvorrichtung gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung;
11 ist ein Diagramm, das die Verteilung der magnetischen Flussdichte in Y-Achsrichtung in der magnetischen Sensorvorrichtung gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung darstellt;
12A ist eine perspektivische Ansicht einer magnetischen Sensorvorrichtung gemäß Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung;
12B ist eine perspektivische Ansicht eines Magneten der magnetischen Sensorvorrichtung gemäß Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung;
13 ist ein Diagramm, das die Verteilung der magnetischen Flussdichte in Y-Achsrichtung in der magnetischen Sensorvorrichtung gemäß Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung darstellt;
14A ist eine perspektivische Ansicht einer magnetischen Sensorvorrichtung gemäß Ausführungsform 5 der vorliegenden Erfindung;
14B ist eine perspektivische Ansicht eines Magneten der magnetischen Sensorvorrichtung gemäß Ausführungsform 5 der vorliegenden Erfindung;
15 ist ein Diagramm, das die Verteilung der magnetischen Flussdichte in Y-Achsrichtung in der magnetischen Sensorvorrichtung gemäß Ausführungsform 5 der vorliegenden Erfindung darstellt;
16 ist eine Draufsicht einer ersten Seitenfläche in Querrichtung;
17 ist eine Draufsicht der ersten Seitenfläche in Querrichtung; und
18 ist eine Draufsicht der ersten Seitenfläche in Querrichtung.

BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Ausführungsform 1
Eine magnetische Sensorvorrichtung 10 nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden mit Bezug auf 1 bis 7 beschrieben. Die gleichen oder entsprechenden Komponenten in den Abbildungen erhalten die gleichen Bezugszeichen. Die magnetische Sensorvorrichtung 10 beinhaltet eine magnetische Sensoreinheit 1, die mit einem Magneten 3 versehen ist. Die magnetische Sensoreinheit 1 erfasst eine magnetische Komponente eines Erkennungsziels 2.
In Ausführungsform 1 und anderen Ausführungsformen ist die Hauptabtastrichtung der magnetischen Sensorvorrichtung 10 die Längsrichtung der magnetischen Sensoreinheit 1 und die Unterabtastrichtung der magnetischen Sensorvorrichtung 10 die Querrichtung der magnetischen Sensoreinheit 1. Die Hauptabtastrichtung und die Unterabtastrichtung schneiden sich und zwar vorzugsweise im rechten Winkel. Die Hauptabtastrichtung wird auch als Lesebreitenrichtung bezeichnet. Die Unterabtastrichtung wird auch als Transportrichtung bezeichnet. Die Richtung senkrecht zur Hauptabtastrichtung und zur Unterabtastrichtung wird als Höhenrichtung bezeichnet. Wenn eine später beschriebene Bodenfläche 4e oder eine später beschriebene Abdeckung 5 in einer horizontalen Ebene platziert wird, ist die Höhenrichtung die vertikale Richtung. In Ausführungsform 1 und anderen Ausführungsformen basiert die vertikale Richtung auf dieser Anordnung und bleibt unabhängig von der Einbaulage der magnetischen Sensorvorrichtung 10 konstant. Mit anderen Worten ist die vertikale Richtung die Richtung senkrecht zur Längsrichtung (Hauptabtastrichtung) und zur Querrichtung (Unterabtastrichtung).
In Ausführungsform 1, in anderen Ausführungsformen und in den Zeichnungen wird die Unterabtastrichtung (Querrichtung) als X-Achsenrichtung, die Hauptabtastrichtung (Längsrichtung) als Y-Achsenrichtung und die Höhenrichtung (Vertikalrichtung und Querrichtung) als Z-Achsenrichtung bezeichnet. In den Zeichnungen zeigen X, Y und Z jeweils die Richtung der X-Achse, die Richtung der Y-Achse und die Richtung der Z-Achse an. Konkret bedeutet X die X-Achse, Y die Y-Achse und Z die Z-Achse. Die vorliegende Ausführungsform wird unter der bevorzugten Bedingung beschrieben, dass die X-Achse und die Y-Achse senkrecht zueinander stehen. Die Z-Achse steht senkrecht zur X-Achse und zur Y-Achse. Mit anderen Worten, X-Achse, Y-Achse und Z-Achse schneiden einander rechtwinklig.
Die Ursprünge der X-Achse, Y-Achse und Z-Achse werden im Folgenden beschrieben. Die X-Achse hat den Ursprung in der Mitte der Länge in Querrichtung der magnetischen Sensorvorrichtung 10, die Y-Achse hat den Ursprung in der Mitte der Länge in Längsrichtung der magnetischen Sensorvorrichtung 10, und die Z-Achse hat den Ursprung auf einer Transportfläche für das Erkennungsziel 2, die später beschrieben wird. Genauer gesagt, befindet sich die Transportfläche um mehrere Millimeter in positiver Richtung entlang der Z-Achse (positive Z-Richtung) von der später beschriebenen Abdeckung 5 entfernt. Die positive Richtung entlang der Z-Achse (positive Z-Richtung) bezieht sich auf eine Richtung von der magnetischen Sensoreinheit 1 zum Erkennungsziel 2.
In allen Ausführungsformen wird das Erkennungsziel 2 in Querrichtung der magnetischen Sensorvorrichtung 10 transportiert, oder alternativ ist das Erkennungsziel 2 stationär und die magnetische Sensorvorrichtung 10 bewegt sich in Querrichtung. Mit anderen Worten, der Transport des Erkennungsziels 2 bedeutet auch den Fall, in dem das Erkennungsziel 2 stationär ist und sich die magnetische Sensoreinheit 1 in Querrichtung (X-Achsrichtung) bewegt, zusätzlich zu dem Fall, in dem das Erkennungsziel 2 selbst transportiert wird. Die magnetische Sensoreinheit 1 erfasst die magnetische Komponente des Erkennungsziels 2.
Die Transportrichtung (Querrichtung) beinhaltet die positive Richtung entlang der X-Achse (positive X-Richtung) und die negative Richtung entlang der X-Achse (negative X-Richtung). Ein Bereich, in dem das Erkennungsziel 2 in Transportrichtung transportiert wird, wird als Transportweg bezeichnet. Das Erkennungsziel 2 oder die magnetische Sensorvorrichtung 10 kann von der positiven Richtung in die negative Richtung entlang der X-Achse oder von der negativen Richtung in die positive Richtung entlang der X-Achse transportiert werden. Ein Bereich auf dem Transportweg zwischen den beiden Enden der magnetischen Sensorvorrichtung 10 in Längsrichtung und zwischen den beiden Enden in Querrichtung wird als Transportfläche für das Erkennungsziel 2 bezeichnet. Die Lesebreitenrichtung (Längsrichtung) beinhaltet die positive Richtung entlang der Y-Achse (positive Y-Richtung) und die negative Richtung entlang der Y-Achse (negative Y-Richtung).
Das Erkennungsziel 2 ist ein Medium in Form eines Papierblattes und weist ein magnetisches Muster auf, das aus einer magnetischen Komponente wie beispielsweise einer Magnetfarbe gebildet wird. Das Erkennungsziel 2 ist ein Medium in Form eines Papierblattes, wie z.B. eine Banknote, ein Scheck oder ein Wertpapier.
1 ist eine Querschnittsansicht der magnetischen Sensorvorrichtung 10 nach der vorliegenden Ausführungsform in der Ebene XZ. Die Ebene XZ wird durch die X-Achse und die Z-Achse definiert. Mit anderen Worten, 1 ist eine Querschnittsansicht entlang der Querrichtung (Transportrichtung) oder eine Querschnittsansicht entlang des Querschnitts, der sich mit der Längsrichtung der magnetischen Sensorvorrichtung 10 schneidet.
2 ist eine perspektivische Ansicht der magnetischen Sensorvorrichtung 10 nach der vorliegenden Ausführungsform. Wie in 1 und 2 dargestellt, beinhaltet die magnetische Sensorvorrichtung 10 den in Längsrichtung verlaufenden Magneten 3, eine magnetische Abschirmeinheit 4 und die Abdeckung 5. Vorzugsweise kann der Magnet 3 ein Permanentmagnet sein. Die magnetische Abschirmeinheit 4 ist eine kastenförmige Magnetabschirmung aus einem magnetischen Material, und die magnetische Abschirmeinheit 4 trägt oder enthält die magnetische Sensoreinheit 1 mit dem Magneten 3. Die magnetische Sensoreinheit 1 beinhaltet ein magnetisches Sensorelement. Das magnetische Sensorelement wird später ausführlich beschrieben.
3 ist eine perspektivische Ansicht der magnetischen Abschirmeinheit 4 in der magnetischen Sensorvorrichtung 10 nach der vorliegenden Ausführungsform. Wie in 3 dargestellt, weist die magnetische Abschirmeinheit 4 einander gegenüberliegende Oberflächen auf, die einer Vielzahl von Oberflächen der magnetischen Sensoreinheit 1 zugewandt sind, mit Ausnahme mindestens eines Bereichs der dem Erkennungsziel 2 zugewandten Oberfläche der magnetischen Sensoreinheit 1. Die gegenüberliegenden Flächen können vorzugsweise eine erste Seitenfläche 4a, eine zweite Seitenfläche 4b, eine dritte Seitenfläche 4c, eine vierte Seitenfläche 4d und eine Bodenfläche 4e beinhalten. Die erste Seitenfläche 4a befindet sich in negativer X-Richtung der magnetischen Sensoreinheit 1. Die zweite Seitenfläche 4b befindet sich in positiver X-Richtung der magnetischen Sensoreinheit 1. Die dritte Seitenfläche 4c befindet sich in negativer Y-Richtung der magnetischen Sensoreinheit 1. Die vierte Seitenfläche 4d befindet sich in positiver Y-Richtung der magnetischen Sensoreinheit 1. Die Bodenfläche 4e befindet sich in negativer Z-Richtung der magnetischen Sensoreinheit 1.
Wie in 1 bis 3 dargestellt, erstrecken sich die erste Seitenfläche 4a und die zweite Seitenfläche 4b in Längsrichtung und stehen dem Magneten 3 zwischen der ersten und zweiten Seitenfläche gegenüber. Die dritte Seitenfläche 4c und die vierte Seitenfläche 4d erstrecken sich in Querrichtung, die die Längsrichtung schneidet, und stehen dem Magneten 3 zwischen der dritten und der vierten Seitenfläche gegenüber. Die Bodenfläche 4e befindet sich gegenüber dem Erkennungsziel 2 gegenüber der magnetischen Sensoreinheit 1 und erstreckt sich in Längsrichtung. Die erste Seitenfläche 4a und die zweite Seitenfläche 4b grenzen an die dritte Seitenfläche 4c und die vierte Seitenfläche 4d und an die Bodenfläche 4e.
Eine magnetische Abschirmeinheit der vorliegenden Erfindung ist nicht auf die oben beschriebene magnetische Abschirmeinheit 4 mit fünf Oberflächen beschränkt und kann andere Strukturen aufweisen, wenn die magnetische Abschirmeinheit der vorliegenden Erfindung eine kastenförmige Magnetabschirmung aus einem magnetischen Material ist. Die magnetische Abschirmeinheit 4 ist eine kastenförmige Magnetabschirmung, die an einer dem Erkennungsziel 2 zugewandten Stelle eine Öffnung 4o aufweist und die die magnetische Sensoreinheit 1 trägt oder enthält. Wie in 3 dargestellt, ist die Öffnung 4o der magnetischen Abschirmeinheit 4 eine rechteckige Öffnung, die durch zwei Längsseiten in Längsrichtung und zwei Stirnseiten in Querrichtung definiert ist. Die Öffnung 4o erhält nur in 3, 6A und 6B die Bezugszeichen und nicht in den anderen Abbildungen.
Wie in 1 und 2 dargestellt, ist die Abdeckung 5 eine Abdeckung, die zwischen der magnetischen Sensoreinheit 1 und dem Erkennungsziel 2 zur Abdeckung der magnetischen Abschirmeinheit 4 angeordnet ist. Die Abdeckung 5 besteht aus einem unmagnetischen Material und spielt eine Rolle bei der elektrischen Abschirmung. Die Abdeckung 5 ermöglicht den Durchtritt eines Magnetfeldes. Wenn das Erkennungsziel 2 mit der Abdeckung 5 in Kontakt steht, ist die Transportfläche die Oberfläche der Abdeckung 5. In diesem Fall ist der Ursprung der auf der Transportfläche definierten Z-Achse ein Punkt auf der Oberfläche der Abdeckung 5. Die Richtung von der Abdeckung 5 zum Erkennungsziel 2 ist die positive Richtung entlang der Z-Achse (positive Z-Richtung), und die Richtung zur magnetischen Sensoreinheit 1 ist die negative Richtung entlang der Z-Achse (negative Z-Richtung).
Das Gehäuse 6 ist ein Gehäuse, das die magnetische Sensoreinheit 1 mit dem Magneten 3 enthält oder hält. Es ist nicht erforderlich, dass die magnetische Sensorvorrichtung 10 das Gehäuse 6 separat aufweist. In diesem Fall kann beispielsweise die magnetische Abschirmeinheit 4 als Gehäuse 6 dienen.
Die magnetische Sensorvorrichtung 10 nach Ausführungsform 1 wird nun ausführlich beschrieben. Wie in 1 und 2 dargestellt, ist die Abdeckung 5 angrenzend an die Transportfläche für das Erkennungsziel 2 angeordnet oder ist ein Element, das die Transportfläche bildet. Die Abdeckung 5 ist eine flache Platte, die sich in Y-Achsrichtung (Breitenleserichtung oder Längsrichtung) erstreckt und schräge Enden in positiver und negativer X-Richtung (Transportrichtung oder Querrichtung) aufweist. Die Abdeckung 5 hat eine Form, durch die die Abdeckung 5 einen Bereich der oberen Außenfläche des Gehäuses 6 in Z-Achsenrichtung (Höhenrichtung) abdeckt, so dass der Bereich der oberen Außenfläche des Gehäuses 6 vertikal über dem magnetoresistiven Element 1a liegt.
Das Gehäuse 6 hat die Form eines Kastens, der sich in Z-Achsenrichtung (Höhenrichtung) zur Transportfläche hin öffnet und eine Öffnung zur Aufnahme oder Halterung jeder der Komponenten der magnetischen Sensorvorrichtung 10 nach Ausführungsform 1, Löcher zur Positionierung jeder der Komponenten und eine Montagefläche aufweist. Genauer gesagt, hat das Gehäuse 6 einen abgestuften Bereich 6a, der eine Sensorplatine 1b trägt, eine erste Öffnung 6b, die der Transportoberfläche am nächsten liegt, eine zweite Öffnung 6c, die mit der ersten Öffnung 6b kommuniziert, und einen Schlitz 6d, der auf einer Seitenfläche gebildet wird. Die erste Öffnung 6b wird durch die Abdeckung 5 abgedeckt. Die Abdeckung 5 wird an einem Bereich um die erste Öffnung 6b befestigt. Die Länge der ersten Öffnung 6b in Querrichtung ist größer als die Länge der zweiten Öffnung 6c in Querrichtung. Die Differenz zwischen den Längen der ersten Öffnung 6b und der zweiten Öffnung 6c in Querrichtung bildet eine Stufe, und ein Bereich der Stufe um die zweite Öffnung 6c ist der abgestufte Bereich 6a. Vorzugsweise sind die erste Öffnung 6b und die zweite Öffnung 6c rechteckige Öffnungen.
Das in der magnetischen Sensoreinheit 1 enthaltene Sensorelement ist ein beliebiges Sensorelement zum Erfassen einer magnetischen Komponente. Ein Beispiel für ein Sensorelement ist das magnetoresistive Element 1a. Die magnetische Sensoreinheit 1 beinhaltet weiterhin die Sensorplatine 1b, einen Draht 1c, eine Montagefläche 1d und einen externen Anschluss 1e. Das magnetoresistive Element 1a und die Sensorplatine 1b erstrecken sich in Y-Achsrichtung. Mit anderen Worten, die magnetische Sensoreinheit 1 erstreckt sich in Y-Achsrichtung.
Wie in 1 und 2 dargestellt, befindet sich die Sensorplatine 1b zwischen der Abdeckung 5 und dem Magneten 3 in Z-Achsenrichtung und erstreckt sich in Y-Achsenrichtung. Die Sensorplatine 1b kann eine einzelne Platte sein, die sich in Richtung der Y-Achse erstreckt, oder ein Satz separater Platten, die sich in Richtung der Y-Achse erstrecken. Die Sensorplatine 1b weist das magnetoresistive Element 1a auf, das auf der Fläche gegenüber der dem Magneten 3 zugewandten Fläche montiert ist. Die Sensorplatine 1b beinhaltet die Montagefläche 1d zum Montieren des magnetoresistiven Elements 1a und des externen Anschlusses 1e zur Übertragung eines elektrischen Signals vom magnetoresistiven Element 1a zu einem externen Gerät. Die Montagefläche 1d wird auf der Oberfläche der Sensorplatine 1b in positiver Richtung entlang der Z-Achse gebildet, wobei die Oberfläche der Sensorplatine 1b in positiver Richtung entlang der Z-Achse dem Transportweg zugewandt ist.
Wie in 1 dargestellt, wird das magnetoresistive Element 1a auf der Montagefläche 1d der Sensorplatine 1b mit z.B. einem Kleber befestigt und montiert. Die Position des magnetoresistiven Elements 1a auf der Montagefläche 1d in X-Achsenrichtung und Y-Achsenrichtung wird entsprechend einer vorgesehenen Position des Abtastbereichs der magnetischen Sensorvorrichtung 10 bestimmt. Das magnetoresistive Element 1a erfasst eine Änderung einer Komponente eines Magnetfeldes in Transportrichtung (Vormagnetisierungsfeld), die durch den Transport des Erkennungsziels 2 mit einer magnetischen Komponente in Transportrichtung erzeugt wird. Genauer gesagt ändert sich dann, wenn sich der Widerstandswert des magnetoresistiven Elements 1a ändert, ein Ausgangssignal des magnetoresistiven Elements 1a entsprechend. Das magnetoresistive Element 1a nutzt die Komponente des vom Magneten 3 in Transportrichtung emittierten Magnetfeldes als Vormagnetisierungsfeld.
Wie in 1 dargestellt, ist die Sensorplatine 1b über den Draht 1c mit dem magnetoresistiven Element 1a elektrisch verbunden. Eine Oberfläche der Sensorplatine 1b auf der negativen Richtungsseite der Z-Achse, die eine dem Magneten 3 zugewandte Oberfläche ist, steht teilweise in Kontakt mit dem abgestuften Bereich 6a des Gehäuses 6. Die Oberfläche der Sensorplatine 1b, die mit dem abgestuften Bereich 6a in Kontakt steht, wird mit einem Kleber fixiert. Dann wird der abgestufte Bereich 6a in Z-Achsenrichtung positioniert, um die Sensorplatine 1b in Z-Achsenrichtung zu positionieren. Die Sensorplatine 1b kann in X-Achsen- und Y-Achsenrichtung positioniert werden, indem die Sensorplatine 1b in die erste Öffnung 6b des Gehäuses 6 eingesetzt wird. In diesem Fall kann die Form der ersten Öffnung 6b gleich der Kontur der Sensorplatine 1b sein, oder alternativ kann ein Bereich der Form der ersten Öffnung 6b eine Struktur zur Befestigung der Sensorplatine 1b beinhalten.
Der Magnet 3 erstreckt sich in Y-Achsenrichtung und hat die Form eines Stabes. Der Magnet 3 wird mit einem Kleber auf der Oberfläche der Sensorplatine 1b gegenüber der Oberfläche befestigt, auf der das magnetoresistive Element 1a montiert ist. Mit anderen Worten, der Magnet 3 ist auf der Oberfläche der Sensorplatine 1b in negativer Richtung entlang der Z-Achse befestigt. Der Magnet 3 ist in der zweiten Öffnung 6c angeordnet. Der Magnet 3 ist parallel zum magnetoresistiven Element 1a angeordnet. Der Magnet 3 wird in Z-Achsenrichtung (Höhenrichtung) positioniert, indem der Magnet 3 mit der Oberfläche der Sensorplatine 1b gegenüber der Oberfläche, auf der das magnetoresistive Element 1a montiert ist, in Kontakt kommt. Der Magnet 3 und das magnetoresistive Element 1a sind an Positionen befestigt, an denen die Mitte des Magneten 3 in X-Achsenrichtung mit der Mitte des magnetoresistiven Elements 1a in X-Achsenrichtung übereinstimmt.
Der Magnet 3 kann ein einzelner Magnet sein, der sich in Richtung der Y-Achse erstreckt, oder ein Satz separater Magnete, die sich in Richtung der Y-Achse erstrecken. Der Magnet 3 erzeugt ein Magnetfeld, um ein Vormagnetisierungsfeld an das magnetoresistive Element 1a anzulegen. In diesem Zustand wird das Erkennungsziel 2 auf dem Transportweg transportiert, um die Größe des Vormagnetisierungsfeldes zu ändern. Die Änderung des Vormagnetisierungsfeldes bewirkt eine Änderung des Widerstandswertes des magnetoresistiven Elements 1a und damit eine Änderung des Detektionssignals des magnetoresistiven Elements 1a. Eine Änderung der Position des Magneten 3 in X-Achsenrichtung bewirkt eine Änderung der Magnetkraft des vom Magneten 3 erzeugten Magnetfeldes, das auf das magnetoresistive Element 1a und das Erkennungsziel 2 wirkt. Dementsprechend wird die Position des Magneten 3 in X-Achsrichtung entsprechend der Leistung der magnetischen Sensorvorrichtung 10 fein justiert.
Wie in 1 dargestellt, deckt die Abdeckung 5 einen Bereich der oberen Außenfläche des Gehäuses 6 in Z-Achsenrichtung so ab, dass der Bereich der oberen Außenfläche des Gehäuses 6 vertikal über dem magnetoresistiven Element 1a liegt. Mit anderen Worten, die Abdeckung 5 deckt die Oberfläche der Sensorplatine 1b ab, auf der das magnetoresistive Element 1a montiert ist. Wie in 1 und 2 dargestellt, beinhaltet die Abdeckung 5 einen flachen Transportflächenbereich 5b, der entlang der X-Achse gebildet ist, und ein Paar verjüngte Bereiche 5a, die in negativer Z-Richtung von beiden Enden des Transportflächenbereichs 5b in X-Achse geneigt sind, wenn die magnetische Sensorvorrichtung 10 entlang der Y-Achse betrachtet wird. Das Paar verjüngte Bereiche 5a und der Transportflächenbereich 5b erstrecken sich in Y-Achsrichtung.
In der Abdeckung 5 werden der Transportflächenbereich 5b und das Paar der verjüngten Bereiche 5a durch Biegen einer dünnen Metallplatte in einem Stück gebildet. Die Abdeckung 5 ist auf der dem Transportweg zugewandten Fläche des Gehäuses 6 montiert. Da die Abdeckung 5 die verjüngten Bereiche 5a beinhaltet, von denen jeder als Transportführung dient, wird das Erkennungsziel 2 entlang der verjüngten Bereiche 5a transportiert und es kann eine Wirkung erzielt werden, die verhindert, dass das Erkennungsziel 2 in Richtungen transportiert wird, die von der X-Achsenrichtung abweichen. Es ist jedoch nicht erforderlich, dass die Abdeckung 5 unbedingt die verjüngten Bereiche 5a aufweist. Die verjüngten Bereiche 5a werden entsprechend der Transportsituation für das Erkennungsziel 2 und die Umgebung der magnetischen Sensorvorrichtung 10 gebildet oder weggelassen.
Die Abdeckung 5 schützt das magnetoresistive Element 1a vor Stößen und Verschleiß durch das Erkennungsziel 2, das in der magnetischen Sensorvorrichtung 10 auf das magnetoresistive Element 1a trifft oder abgerieben wird, wenn das Erkennungsziel 2 auf der Transportfläche der magnetischen Sensorvorrichtung 10 oder auf der oberhalb der magnetischen Sensorvorrichtung 10 gebildeten Transportfläche transportiert wird. Da sich die Abdeckung 5 zwischen dem Erkennungsziel 2 und dem magnetoresistiven Element 1a befindet, ist es vorzuziehen, dass die Abdeckung 5 aus einem nichtmagnetischen Material besteht, so dass die Abdeckung 5 keinen Einfluss auf die Magnetismus-Sensorik der magnetischen Sensorvorrichtung 10 hat. Das nichtmagnetische Material ist z.B. nichtmagnetisches Metall wie Aluminium, Keramik oder Harz. Die Abdeckung 5 wird durch Biegen einer dünnen Metallplatte (z.B. Aluminium) hergestellt. Die Abdeckung 5 kann aus einem anderen Material und nach einem anderen Verfahren hergestellt werden.
Wie in 1 dargestellt, ist das Gehäuse 6 ein Element, das die Sensorplatine 1b und den Magneten 3 enthält oder hält, die andere Komponenten sind als die Abdeckung 5 und die magnetische Abschirmeinheit 4. Das Gehäuse 6 ist aus einem elektrisch leitfähigen Material gefertigt. So besteht das Gehäuse 6 beispielsweise aus Metall wie Aluminium oder elektrisch leitfähigem Harz. Das Gehäuse 6 hat die erste Öffnung 6b zur Positionierung der Sensorplatine 1b in X-Achsrichtung und Y-Achsrichtung. Die erste Öffnung 6b ist eine in negativer Richtung entlang der Z-Achse konkav ausgebildete Aussparung von der Montagefläche des Gehäuses 6, durch die das Gehäuse 6 an der Abdeckung 5 befestigt ist. Der abgestufte Bereich 6a, auf dem die Sensorplatine 1b platziert ist, ist am unteren Ende der Aussparung in negativer Z-Richtung ausgebildet und der abgestufte Bereich 6a trägt die Sensorplatine 1b in Z-Achsenrichtung.
Das Gehäuse 6 hat weiterhin die zweite Öffnung 6c, das ist eine Aussparung, die in negativer Z-Richtung gegenüber dem abgestuften Bereich 6a konkav ausgebildet ist. Die Länge der zweiten Öffnung 6c in X-Achsrichtung ist kleiner als die Länge der ersten Öffnung 6b in X-Achsrichtung. Die zweite Öffnung 6c nimmt den Magneten 3 auf, und die Position des Magneten 3 in X-Achsenrichtung und Y-Achsenrichtung kann durch die zweite Öffnung 6c festgelegt werden. Das Gehäuse 6 weist weiterhin den in negativer Z-Richtung verlaufenden Schlitz 6d zwischen dem Gehäuse 6 und der zweiten Seitenfläche 4b der magnetischen Abschirmeinheit 4 auf. Der Schlitz 6d ist ein Weg zur Aufnahme des externen Anschlusses 1e, der ein von der magnetischen Sensoreinheit 1 erfasstes Signal von der Sensorplatine 1b, montiert auf dem abgestuften Bereich 6a, nach außen ausgibt. Der Schlitz 6d ist in einem Bereich einer Seitenfläche des Gehäuses 6 mit Y-Achsrichtung ausgebildet.
Das Gehäuse 6 hat weiterhin Löcher zur Befestigung von Befestigungselementen 7, mit denen die magnetische Abschirmeinheit 4 am Gehäuse 6 befestigt wird. Die Montage-Löcher sind auf zwei Flächen der Oberfläche des Gehäuses 6 in negativer Richtung entlang der Z-Achse gebildet, wobei die beiden Flächen der Oberfläche des Gehäuses 6 in negativer Richtung entlang der Z-Achse in Y-Achsrichtung voneinander beabstandet sind. Die Befestigungselemente 7 sind z.B. Schrauben. Die magnetische Abschirmeinheit 4 hat zwei Montage-Löcher, die an Positionen gebildet werden, an denen die beiden Montage-Löcher mit den Montage-Löchern des Gehäuses 6 ausgerichtet sind. Die magnetische Abschirmeinheit 4 hat weiterhin ein Loch 4h, das an einer Stelle auf der Bodenfläche 4e entsprechend dem Schlitz 6d des Gehäuses 6 gebildet wird. Der externe Anschluss 1e wird durch dieses Loch 4h nach außen zur magnetischen Sensorvorrichtung 10 herausgeführt.
Wie in 1 dargestellt, bietet die erste Öffnung 6b des Gehäuses 6 auch einen Raum, um zu verhindern, dass die Abdeckung 5 mit dem magnetoresistiven Element 1a und dem Draht 1c in Kontakt kommt. Das Gehäuse 6 führt auch die Wärme des magnetoresistiven Elements 1a aus der magnetischen Sensorvorrichtung 10 ab. Das Gehäuse 6 kann aus einem nichtmagnetischen Material gebildet werden, z.B. aus Aluminium, das keinen Einfluss auf ein Magnetfeld hat. Das Gehäuse 6 wird aus irgend einem Material und nach irgend einem Verfahren hergestellt. So kann beispielsweise das Gehäuse 6 durch Fräsen von Aluminium gebildet werden.
Wie in 1, 2 und 3 dargestellt, ist die Bodenfläche 4e der magnetischen Abschirmeinheit 4 so ausgebildet, dass sie sich in X-Achsrichtung erstreckt, wenn die magnetische Sensorvorrichtung 10 in Y-Achsrichtung betrachtet wird. Die Bodenfläche 4e zeigt zur Bodenfläche des Gehäuses 6. Wenn man die magnetische Sensorvorrichtung 10 in Y-Achsrichtung betrachtet, sind die erste Seitenfläche 4a und die zweite Seitenfläche 4b der magnetischen Abschirmeinheit 4 ein Paar von Seitenflächen, die sich in positiver Z-Richtung von beiden Enden der Bodenfläche 4e in X-Achsrichtung erstrecken. Die erste Seitenfläche 4a, die zweite Seitenfläche 4b und die Bodenfläche 4e erstrecken sich in Y-Achsrichtung.
Wie in 1, 2 und 3 dargestellt, sind die dritte Seitenfläche 4c und die vierte Seitenfläche 4d der magnetischen Abschirmeinheit 4 ein Paar Seitenflächen, die sich in positiver Z-Richtung von den beiden Enden der Bodenfläche 4e in Y-Achsrichtung erstrecken, wenn die magnetische Sensorvorrichtung 10 in X-Achsrichtung betrachtet wird. Die dritte Seitenfläche 4c, die vierte Seitenfläche 4d und die Bodenfläche 4e erstrecken sich in X-Achsenrichtung.
Die Bodenfläche 4e hat eine planare Form in 1, 2 und 3. Die erste Seitenfläche 4a, die zweite Seitenfläche 4b, die dritte Seitenfläche 4c und die vierte Seitenfläche 4d haben ebenfalls planare Formen. Mit anderen Worten, die magnetische Abschirmeinheit 4 hat eine solche Form, dass die magnetische Abschirmeinheit 4 in positiver Richtung entlang der Z-Achse gegenüber der Bodenfläche 4e offen ist. Es ist wünschenswert, dass die Länge der magnetischen Abschirmeinheit 4 in Y-Achsrichtung gleich oder größer ist als mindestens die Länge des Magneten 3 und der Sensorplatine 1b in Y-Achsrichtung.
Das Gehäuse 6 befindet sich im Innenraum der magnetischen Abschirmeinheit 4 umgeben von der Bodenfläche 4e, der ersten Seitenfläche 4a, der zweiten Seitenfläche 4b, der dritten Seitenfläche 4c und der vierten Seitenfläche 4d der magnetischen Abschirmeinheit 4. Die magnetische Abschirmeinheit 4 wird am Gehäuse 6 entweder mit den Befestigungselementen7 oder mit einem Kleber befestigt. Mit anderen Worten, das Gehäuse 6 wird von der magnetischen Abschirmeinheit 4 abgedeckt, mit Ausnahme des Öffnungsbereichs, an dem die Sensorplatine 1b befestigt ist. In 1 werden die Bodenfläche 4e der magnetischen Abschirmeinheit 4 und die Oberfläche des Gehäuses 6 in negativer Z-Richtung durch die Befestigungselemente 7 befestigt und miteinander verbunden. Die Bodenfläche 4e, die erste Seitenfläche 4a, die zweite Seitenfläche 4b, die dritte Seitenfläche 4c und die vierte Seitenfläche 4d der magnetischen Abschirmeinheit 4 können separat gebildet und dann mit einem Kleber verbunden werden, oder sie können miteinander durch Biegen einer dünnen Metallplatte oder durch Extrudieren eines Blockmaterials gebildet werden.
Wie in 1, 2 und 3 dargestellt, ist die magnetische Abschirmeinheit 4 am Gehäuse 6 befestigt, wobei die Befestigungselemente 7 in Z-Achsrichtung positioniert werden. Die magnetische Abschirmeinheit 4 wird in X-Achsen- und Y-Achsenrichtung positioniert, indem die beiden Montage-Löcher in der Bodenfläche 4e der magnetischen Abschirmeinheit 4 mit den beiden entsprechenden Montage-Löchern im Boden des Gehäuses 6 ausgerichtet werden. Die Befestigungselemente 7 werden in den beiden Montage-Löchern befestigt. Die magnetische Abschirmeinheit 4 und das Gehäuse 6 werden weiterhin über ein Durchgangsloch 4i in der dritten Seitenfläche 4c oder in der vierten Seitenfläche 4d und zwei Montage-Löcher in der Seitenfläche des Gehäuses 6 miteinander verbunden. Das Durchgangsloch 4i ist nur in 2, 3 und 6A dargestellt und entfällt in den anderen Zeichnungen.
Wie in 1 und 3 dargestellt, sind in der Nähe des Zentrums der magnetischen Abschirmeinheit 4 in Längsrichtung die Kanten der ersten Seitenfläche 4a und der zweiten Seitenfläche 4b in Z-Achsenrichtung gleich der Position der Oberfläche der Sensorplatine 1b einschließlich der Montagefläche 1d in Z-Achsenrichtung oder höher als die Position der Montagefläche 1d in positiver Z-Achsenrichtung. Mit anderen Worten, die Oberfläche der Sensorplatine 1b einschließlich der Montagefläche 1d ist die Oberfläche der Sensorplatine 1b, die in positiver Richtung entlang der Z-Achse zeigt.
Auch die Kanten der ersten Seitenfläche 4a und der zweiten Seitenfläche 4b der magnetischen Abschirmeinheit 4 in Z-Achsenrichtung befinden sich an einer Position, die mindestens gleich der Position der Oberfläche der Sensorplatine 1b gegenüber der Oberfläche einschließlich der Montagefläche 1d ist. Mit anderen Worten, die Oberfläche der Sensorplatine 1b gegenüber der Oberfläche mit der Montagefläche 1d ist die Oberfläche der Sensorplatine 1b, die in negativer Richtung entlang der Z-Achse zeigt. Es ist wünschenswert, dass die Kanten der ersten Seitenfläche 4a und der zweiten Seitenfläche 4b der magnetischen Abschirmeinheit 4 in Z-Achsenrichtung an Positionen in positiver Z-Richtung von der Oberfläche der Sensorplatine 1b gegenüber der Oberfläche einschließlich der Montagefläche 1d liegen. In diesem Fall deckt die magnetische Abschirmeinheit 4 einen Bereich ab, der sich in negativer Z-Richtung von der Position der dem Magneten 3 zugewandten Oberfläche der Sensorplatine 1b erstreckt.
Die Merkmale der magnetischen Sensorvorrichtung 10 nach Ausführungsform 1 werden mit Bezug auf die 4A bis 5C nachfolgend beschrieben. 4A ist eine perspektivische Ansicht eines Magneten 3 und eines Bodenjochs 8 in einer magnetischen Sensorvorrichtung 60 eines Vergleichsbeispiels zum Vergleich gegenüber der magnetischen Sensorvorrichtung 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform. 4B ist eine perspektivische Ansicht der magnetischen Sensorvorrichtung 60 eines Vergleichsbeispiels. Um das Verständnis der Struktur der magnetischen Sensorvorrichtung 60 zu erleichtern, sind eine magnetische Sensoreinheit 1, eine Abdeckung 5 und ein Gehäuse 6 nicht dargestellt.
Wie in 4B dargestellt, weist die magnetische Sensorvorrichtung 60 des Vergleichsbeispiels eine Struktur auf, in der die Kanten der Seitenflächen 4s einer magnetischen Abschirmeinheit 4 in Längsrichtung und die Kanten der Seitenflächen 4t der magnetischen Abschirmeinheit 4 in Querrichtung auf gleicher Höhe wie die Oberseite des Magneten 3 liegen und der Magnet 3 in der Mitte der magnetischen Abschirmeinheit 4 in X-Achsrichtung angeordnet ist. In diesem Beispiel hat der Magnet 3 ein Profil mit einem Breite-Höhen-Längenverhältnis von 3:2:60 und das Bodenjoch 8 als Magnetjoch ist auf der Bodenfläche des Magneten 3 angeordnet. Bis auf die Höhe des Bodenjochs 8 hat das Bodenjoch 8 die gleichen Abmessungen wie der Magnet 3. Das Höhenverhältnis ist 1:4 und der Magnet 3 ist höher als das Bodenjoch 8. Das magnetische Bodenjoch 8 aus magnetischem Material besteht aus einem Material mit hoher magnetischer Permeabilität und hoher Wärmeleitfähigkeit, wie Eisen, Siliziumstahl oder magnetischem Edelstahl. Das magnetische Bodenjoch 8 ist mit dem Magneten 3 in einem Stück vergossen oder mit einem Kleber am Magneten 3 befestigt. Die in 4B dargestellte magnetische Abschirmeinheit 4 besteht aus einem Eisenwerkstoff und hat ein Breite-Höhen-Längenverhältnis von 8:9:82. Die Spalte in Y-Achsenrichtung zwischen dem Magneten 3 und der magnetischen Abschirmeinheit 4 haben die gleiche Dicke wie die Dicke des Eisenwerkstoffes für die magnetische Abschirmeinheit 4. In der magnetischen Sensorvorrichtung 60 des Vergleichsbeispiels ist die Höhe jeder Seitenfläche 4s im mittleren Bereich jeder Seitenfläche 4s in Längsrichtung gleich den Höhen jeder Seitenfläche 4s an den Enden jeder Seitenfläche 4s in Längsrichtung.
Die 5A, 5B und 5C sind Diagramme, die jeweils die Verteilung der magnetischen Flussdichte in Abhängigkeit von der Position des magnetoresistiven Elements 1a auf dem Magneten 3 in der magnetischen Sensorvorrichtung 60 des in 4A und 4B dargestellten Vergleichsbeispiels zeigen. 5A zeigt die magnetische Flussdichte Bx in X-Achsrichtung. 5B zeigt die magnetische Flussdichte By in Y-Achsrichtung. 5C zeigt die magnetische Flussdichte Bz in Z-Achsenrichtung. In 5A, 5B und 5C zeigt die vertikale Achse den Wert in Tesla (T) und die horizontale Achse die Position in Y-Achsenrichtung in Millimetern (mm) an.
Der Ursprung der Y-Achsenrichtung ist definiert als der Mittelpunkt des Magneten 3 in 5A, 5B und 5C. Der Wert Bx liegt in einem bestimmten Bereich mit Ausnahme der beiden Enden des Magneten 3 und nimmt zu den beiden Enden des Magneten 3 ab. Der Wert By ist in der Nähe des Ursprungs fast 0, steigt zum Ende hin auf der positiven Seite der Y-Achse an und nimmt zum Ende hin auf der negativen Seite der Y-Achse ab. Der Wert Bz liegt in einem bestimmten Bereich in der Nähe des Ursprungs und steigt einmal zu den beiden Enden des Magneten 3 hin an und fällt dann stark zu den beiden Enden des Magneten 3 hin ab. Die Empfindlichkeit der magnetischen Sensorvorrichtung 60 gegenüber einem externen Magnetfluss wird durch die Werte Bx und By beeinflusst, und in diesem Fall hat der Wert By einen großen Einfluss auf die Empfindlichkeit der magnetischen Sensorvorrichtung 60 gegenüber einem externen Magnetfluss. Um einen großen/langen Bereich mit gleichmäßiger Empfindlichkeit zu erhalten, ist es wünschenswert, dass sich der Wert By im positiven Bereich in Y-Achsenrichtung verringert und im negativen Bereich in Y-Achsenrichtung sich erhöht, wie durch die Pfeile in 5B angezeigt.
Die 6A und 6B sind perspektivische Ansichten der magnetischen Sensorvorrichtung 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform. Die Abdeckung 5 ist in 6A und 6B nicht dargestellt. Die Öffnung 4o der magnetischen Abschirmeinheit 4 hat in 6A und 6B zwei Längsseiten in Längsrichtung und zwei Stirnseiten in Querrichtung. In der magnetischen Abschirmeinheit 4 besteht in Bereichen ein Pegel- oder Höhenunterschied, bei denen die beiden Längsseiten an die beiden Stirnseiten angrenzen. Die beiden Längsseiten sind dem Erkennungsziel 2 in Z-Achsenrichtung näher als die beiden Stirnseiten.
Mit anderen Worten, in der in 6A und 6B dargestellten magnetischen Abschirmeinheit 4 ist die kleinste Länge der Längen der dritten Seitenfläche 4c und der vierten Seitenfläche 4d in Z-Achsenrichtung kleiner als die größte Länge der Längen der ersten Seitenfläche 4a und der zweiten Seitenfläche 4b in Z-Achsenrichtung.
Die beiden in 6A dargestellten Stirnseiten sind dem Erkennungsziel 2 in Z-Achsenrichtung näher als die beiden in 6B dargestellten Stirnseiten. Die Höhen sowohl der dritten Seitenfläche 4c als auch der vierten Seitenfläche 4d in 6A und 6B sind geringer als die Höhen der ersten Seitenfläche 4a und der zweiten Seitenfläche 4b und die Höhen der Enden des Magneten 3. Die dritte Seitenfläche 4c und die vierte Seitenfläche 4d in 6A sind höher als die dritte Seitenfläche 4c und die vierte Seitenfläche 4d in 6B.
7 ist ein Diagramm, das Änderungen der magnetischen Flussdichte By in der Längsrichtung (Y-Achsrichtung) zeigt, die vom magnetoresistiven Element 1a in den magnetischen Sensorvorrichtungen 10 und 60 in 4B, 6A und 6B erfasst wird. Die den Kurven entsprechenden Zeichnungsnummern der magnetischen Sensorvorrichtungen 10 und 60 werden in der Nähe der Enden der aus den Kurven gezogenen Führungslinien beschrieben, welche die Veränderungen der magnetischen Flussdichte By anzeigen.
In 7 zeigt die vertikale Achse den Wert in Tesla (T) und die horizontale Achse den Wert in Millimetern (mm) an. Die horizontale Achse zeigt die Position in Richtung der Y-Achse an, und 7 ist eine vergrößerte Ansicht des Bereichs für Positionen in negativer Richtung entlang der Y-Achse. Die Größe der Reduzierung der magnetischen Flussdichte By am Ende in Y-Achsenrichtung relativ zum Ursprung der Y-Achse nimmt mit abnehmender Höhe der dritten Seitenfläche 4c oder der vierten Seitenfläche 4d ab. Dies bedeutet, dass der Effekt der Anziehung des Magnetflusses des Magneten 3 durch die dritte Seitenfläche 4c und die vierte Seitenfläche 4d gering wird. Durch das Absenken der Höhe der dritten Seitenfläche 4c oder der Höhe der vierten Seitenfläche 4d wird somit eine gleichmäßige magnetische Flussdichte By in Längsrichtung erreicht. Eine Reduzierung der Höhe der dritten Seitenfläche 4c oder der Höhe der vierten Seitenfläche 4d reduziert jedoch die Abschirmwirkung gegen einen äußeren Magnetfluss.
Wie vorstehend beschrieben, sind die Höhen der dritten Seitenfläche 4c und der vierten Seitenfläche 4d der magnetischen Abschirmeinheit 4 niedriger als die Mitte der ersten Seitenfläche 4a und der zweiten Seitenfläche 4b in Längsrichtung in der magnetischen Sensorvorrichtung 10 nach der vorliegenden Ausführungsform. Diese Struktur bewirkt (i) eine Verringerung des Einflusses auf die Leistung der magnetischen Sensorvorrichtung 10 durch eine Änderung des äußeren Magnetfeldes von der Außenseite der magnetischen Sensorvorrichtung 10 und (ii) eine Vergrößerung des Bereichs, in dem der Magnetfluss in Längsrichtung an den Enden in Längsrichtung klein ist, so dass eine gleichmäßige Empfindlichkeit der anisotropen magnetoresistiven Elemente leicht erreicht wird. Dementsprechend können die mehreren Sensorelemente (vorzugsweise anisotrope magnetoresistive Elemente) in der magnetischen Sensoreinheit 1 zur Abgabe von stabilen Ausgangssignalen mit im Wesentlichen gleichem Pegel aufgebaut werden.
Wie vorstehend beschrieben, beinhaltet die magnetische Sensorvorrichtung 10 nach der vorliegenden Ausführungsform die magnetische Sensoreinheit 1 mit dem magnetoresistiven Element 1a, montiert auf der in Längsrichtung verlaufenden Sensorplatte 1b und den Magnet 3 auf der Oberfläche der Sensorplatte 1b gegenüber der Oberfläche, auf der das magnetoresistive Element 1a montiert ist, das Gehäuse 6, das die magnetische Sensoreinheit 1 trägt, die magnetische Abschirmeinheit 4, das die Seitenflächen und die Bodenfläche des Gehäuses 6 abdeckt, und die Abdeckung 5, welche den oberen Bereich des Gehäuses 6 abdeckt. Die magnetische Abschirmeinheit 4 hat die Öffnung 4o in Z-Achsenrichtung vom magnetoresistiven Element 1a zum Erkennungsziel 2. Die Öffnung 4o hat zwei Längsseiten in Längsrichtung und zwei Stirnseiten in Querrichtung. In der magnetischen Abschirmeinheit 4 wird der Niveau- / Höhenunterschied an den Bereichen gemacht, an denen die beiden Längsseiten an die beiden Stirnseiten angrenzen. Die beiden Längsseiten sind dem Erkennungsziel 2 in Z-Achsenrichtung näher als die beiden Stirnseiten. Damit können eine Reduzierung der Empfindlichkeit der magnetischen Sensoreinheit 1 an den Enden in Längsrichtung senkrecht zur Transportrichtung des Erkennungsziels unterdrückt und auch die magnetische Abschirmwirkung erreicht werden.
Ausführungsform 2
Eine magnetische Sensorvorrichtung 20 nach Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die 8A, 8B und 9 beschrieben. Die gleichen oder korrespondierenden Komponenten erhalten in diesen Zeichnungen zusammen mit anderen Konstruktionen für die anderen Ausführungsformen die gleichen Bezugszeichen. Die magnetische Sensorvorrichtung 20 beinhaltet eine magnetische Sensoreinheit 1 mit einem Magneten 3, eine magnetische Abschirmeinheit 4, ein Gehäuse 6 und eine Abdeckung 5. Die magnetische Sensoreinheit 1 erfasst eine magnetische Komponente eines Erkennungsziels 2. Die magnetische Sensoreinheit 1, das Gehäuse 6 und die Abdeckung 5 haben die gleichen Strukturen und Funktionen wie in Ausführungsform 1 beschrieben.
8A und 8B sind perspektivische Ansichten der magnetischen Sensorvorrichtung 20 gemäß Ausführungsform 2. Um das Verständnis der Struktur der magnetischen Sensorvorrichtung 20 zu erleichtern, werden die magnetische Sensoreinheit 1, die Abdeckung 5 und das Gehäuse 6 nicht dargestellt. Die in 8A und 8B dargestellten Strukturen unterscheiden sich in dem Teil der magnetischen Abschirmeinheit 4.
In 8A und 8B sind Stufen 4x abgestufte Bereiche, die in der ersten Seitenfläche 4a und der zweiten Seitenfläche 4b gebildet werden. Mit anderen Worten, die erste Seitenfläche 4a hat eine Form, in der ein Bereich um mindestens einen der dem Erkennungsziel 2 zugewandten Eckpunkte aus der in Längsrichtung verlaufenden rechteckigen Fläche ausgeschnitten wird. Mit anderen Worten, die nutförmige Stufe 4x ist an mindestens einem der Eckpunkte der ersten Seitenfläche 4a gegenüber dem Erkennungsziel 2 ausgebildet. Ebenso hat die zweite Seitenfläche 4b eine Form, in der ein Bereich um mindestens einen der dem Erkennungsziel 2 zugewandten Eckpunkte ausgeschnitten ist und somit die zweite Seitenfläche 4b auch die Stufe 4x hat. Die Abdeckung 5 umfasst die Stufe 4x, wobei die magnetische Sensoreinheit 1, die Abdeckung 5 und das Gehäuse 6 in 8A und 8B nicht dargestellt sind. Es ist wünschenswert, dass die Stufen 4x so klein sind, dass sie noch als magnetische Abschirmung dienen können.
Wie bei den Stufen 4x weist die magnetische Abschirmeinheit 4 eine Öffnung 4o mit den beiden Längsseiten und zwei Stirnseiten auf, und ein abgestufter Bereich wird in einem Bereich gebildet, der von einer Grenze zwischen jeder Längsseite und jeder Stirnseite bis zur Mitte der Längsseite reicht, so dass der abgestufte Bereich in Z-Achsenrichtung ansteigt. Der abgestufter Bereich lässt die beiden Längsseiten in positiver Richtung entlang der Z-Achse ansteigen.
Die in 8A und 8B dargestellte dritte Seitenfläche 4c der magnetischen Abschirmeinheit 4 ist an die erste Seitenfläche 4a und die zweite Seitenfläche 4b angrenzend ausgebildet. Die Längen der angrenzenden Bereiche der dritten Seitenfläche 4c in Z-Achsrichtung sind gleich der Länge des angrenzenden Bereichs der ersten Seitenfläche 4a in Z-Achsrichtung und der Länge des angrenzenden Bereichs der zweiten Seitenfläche 4b in Z-Achsrichtung. Die vierte Seitenfläche 4d der magnetischen Abschirmeinheit 4 grenzt an die erste Seitenfläche 4a und die zweite Seitenfläche 4b, und die Längen der aneinandergrenzenden Bereiche der vierten Seitenfläche 4d in Z-Achsenrichtung sind gleich der Länge des zusammenhängenden Bereichs der ersten Seitenfläche 4a in Z-Achsenrichtung und der Länge des angrenzenden Bereichs der zweiten Seitenfläche 4b in Z-Achsenrichtung, wobei diese Beziehung zwischen der vierten Seitenfläche 4d und den ersten und zweiten Seitenflächen 4a und 4b in 8A und 8B nicht zu sehen ist.
In der in 8A und 8B dargestellten magnetischen Sensorvorrichtung 20 sind die Höhen der dritten Seitenfläche 4c und der vierten Seitenfläche 4d niedriger als die Höhen der oberen Enden des Magneten 3, und die Höhen der mittleren Bereiche der ersten Seitenfläche 4a und der zweiten Seitenfläche 4b sind gleich den Höhen der oberen Enden des Magneten 3. Nur das Niveau (die Höhe) der Enden der ersten Seitenfläche 4a oder der zweiten Seitenfläche 4b in Längsrichtung ist niedriger als das der oberen Enden des Magneten 3, und das Niveau der Enden der ersten Seitenfläche 4a oder der zweiten Seitenfläche 4b in Längsrichtung ist gleich dem Niveau bzw. der Höhe der dritten Seitenfläche 4c und der vierten Seitenfläche 4d. Die Längen der unteren Ebenenbereiche der Enden der ersten Seitenfläche 4a und der zweiten Seitenfläche 4b in 8A in Y-Achsenrichtung sind die Hälfte der Längen der unteren Ebenenbereiche der Enden der ersten Seitenfläche 4a und der zweiten Seitenfläche 4b in 8B in Y-Achsenrichtung.
9 ist ein Diagramm, das die Verteilung der magnetischen Flussdichte By in Y-Achsrichtung in Abhängigkeit von der Position des magnetoresistiven Elements 1a auf dem Magneten 3 in den magnetischen Sensorvorrichtungen 10 und 20 in 6A, 8A und 8B darstellt. Das heißt, 9 ist ein Diagramm, das die magnetischen Flussdichten By in Y-Achsrichtung vergleicht, abhängig von der Position des magnetoresistiven Elements 1a unter drei Bedingungen. Die den Kurven entsprechenden Zeichnungsnummern der magnetischen Sensorvorrichtungen 10 und 20 werden in der Nähe der Enden der aus den Kurven gezogenen Führungslinien angegeben, die Veränderungen der magnetischen Flussdichte By anzeigen.
In 9 zeigt die vertikale Achse den Wert in Tesla (T) und die horizontale Achse den Wert in Millimetern (mm) an. Die horizontale Achse zeigt die Position in Richtung der Y-Achse an und 9 ist eine vergrößerte Ansicht des Bereichs für Positionen in negativer Richtung entlang der Y-Achse.
Wie in 9 dargestellt, nähert sich die magnetische Flussdichte By an den Enden der ersten Seitenfläche 4a und der zweiten Seitenfläche 4b in Y-Achsrichtung dem Wert Null, wenn die Stufe 4x eine größere Länge in Y-Achsrichtung aufweist. Mit anderen Worten bedeutet das, dass der Effekt, den Magnetfluss des Magneten 3 an den Enden der ersten Seitenfläche 4a und der zweiten Seitenfläche 4b in Längsrichtung anzuziehen, klein wird. Das heißt, eine Erhöhung der Länge der Stufe 4x in Y-Achsrichtung bewirkt eine Erhöhung des Effekts der Vereinheitlichung der magnetischen Flussdichte By in Längsrichtung. Mit anderen Worten, in der ersten Seitenfläche 4a und der zweiten Seitenfläche 4b ist es so, dass der Grad / das Ausmaß, in dem andere Bereiche als die Stufe 4x den Magnetfluss des Magneten 3 in Längsrichtung anziehen, größer ist als der Grad / das Ausmaß, in dem die Stufe 4x den Magnetfluss des Magneten 3 in Längsrichtung anzieht. Dementsprechend kann eine magnetische Sensorvorrichtung 20 erhalten werden, die in Längsrichtung der magnetischen Sensoreinheit 1 eine gleichmäßige Empfindlichkeit in einem weiten Bereich aufweist und einen Einfluss durch einen externen Magnetfluss unterdrückt.
Wie vorstehend beschrieben, beinhaltet die magnetische Abschirmeinheit 4 in der magnetischen Sensorvorrichtung 20 nach der vorliegenden Ausführungsform die erste Seitenfläche 4a und die zweite Seitenfläche 4b in Längsrichtung, die dritte Seitenfläche 4c und die vierte Seitenfläche 4d in Querrichtung. Die Stufen 4x werden an den Enden der Seiten der ersten Seitenfläche 4a und der zweiten Seitenfläche 4b in Längsrichtung gebildet, wobei die Seiten der ersten Seitenfläche 4a und der zweiten Seitenfläche 4b in der Nähe des Erkennungsziels 2 liegen. Dadurch können eine Änderung der magnetischen Flussdichte By in Y-Achsenrichtung zu den Enden hin unterdrückt und die Empfindlichkeit der magnetischen Sensoreinheit 1 in Längsrichtung der magnetischen Sensoreinheit 1 großflächig einheitlich gehalten werden, ohne dass ein Einfluss des äußeren Magnetflusses auf die magnetische Flussrichtung eintritt.
Ausführungsform 3
Eine magnetische Sensorvorrichtung 30 nach Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung wird nun mit Bezug auf die 10 und 11 beschrieben. Die gleichen oder korrespondierenden Komponenten erhalten in diesen Abbildungen zusammen mit den Zeichnungen der anderen Ausführungsformen die gleichen Bezugszeichen. Auch in der vorliegenden Ausführungsform beinhaltet die magnetische Sensorvorrichtung 30 eine magnetische Sensoreinheit 1 mit einem Magneten 3, eine magnetische Abschirmeinheit 4, ein Gehäuse 6 und eine Abdeckung 5. Die magnetische Sensoreinheit 1 erfasst eine magnetische Komponente eines Erkennungsziels 2. Die magnetische Sensoreinheit 1, das Gehäuse 6 und die Abdeckung 5 haben die gleichen Strukturen und Funktionen wie in Ausführungsform 1 beschrieben.
10 ist eine perspektivische Ansicht der magnetischen Sensorvorrichtung 30 gemäß Ausführungsform 3. Zum besseren Verständnis der Struktur der magnetischen Sensorvorrichtung 30 sind die magnetische Sensoreinheit 1, die Abdeckung 5 und das Gehäuse 6 nicht dargestellt. Die vorliegende Ausführungsform unterscheidet sich von den Ausführungsformen 1 und 2 in einem Bereich der magnetischen Abschirmeinheit 4. In 10 beinhalten die erste Seitenfläche 4a und die zweite Seitenfläche 4b verjüngte Bereiche 4y, die eine Einbuchtungs-Form aufweisen und an mindestens einer der in Längsrichtung verlaufenden Ecken der rechteckigen Fläche gebildet sind, wobei die Ecken dem Erkennungsziel 2 zugewandt sind. Die Abdeckung 5 deckt die verjüngten Bereiche 4y ab.
Die dritte Seitenfläche 4c der in 10 dargestellten magnetischen Abschirmeinheit 4c grenzt an die erste Seitenfläche 4a und die zweite Seitenfläche 4b. Die Längen der angrenzenden Bereiche der dritten Seitenfläche 4c in Z-Achsenrichtung sind gleich der Länge des angrenzenden Bereichs der ersten Seitenfläche 4a und der Länge des angrenzenden Bereichs der zweiten Seitenfläche 4b. Die vierte Seitenfläche 4d der magnetischen Abschirmeinheit 4 ist ebenfalls an die erste Seitenfläche 4a und die zweite Seitenfläche 4b angrenzend vorgesehen, obwohl diese Beziehung zwischen der vierten Seitenfläche 4d und der ersten und der zweiten Seitenfläche 4a und 4b in 10 nicht sichtbar ist. Die Längen der aneinandergrenzenden Bereiche der vierten Seitenfläche 4d in Z-Achsenrichtung sind gleich der Länge des zusammenhängenden Bereichs der ersten Seitenfläche 4a und der Länge des zusammenhängenden Bereichs der zweiten Seitenfläche 4b. Im Gegensatz zur in 8A und 8B in Ausführungsform 2 dargestellten magnetischen Abschirmeinheit 4 haben die erste Seitenfläche 4a und die zweite Seitenfläche 4b die verjüngten Bereiche 4y an ihren Enden, anstelle der Stufen 4x. Mit anderen Worten, die magnetische Sensorvorrichtung 30 nach der vorliegenden Ausführungsform hat eine schräge Form (konische Form), in der die erste Seitenfläche 4a und die zweite Seitenfläche 4b an den äußersten Enden der ersten Seitenfläche 4a und der zweiten Seitenfläche 4b in Längsrichtung die niedrigsten Höhen aufweisen, die Höhen der ersten Seitenfläche 4a und der zweiten Seitenfläche 4b in Längsrichtung zum mittleren Bereich hin zunehmen, um gleich der Länge im mittleren Bereich in Längsrichtung zu werden.
Wie in 10 dargestellt, sind die Höhen der dritten Seitenfläche 4c und der vierten Seitenfläche 4d niedriger als die Ebenen der oberen Enden des Magneten 3, und die Höhen der ersten Seitenfläche 4a und der zweiten Seitenfläche 4b sind gleich den Ebenen der oberen Enden des Magneten 3 im mittleren Bereich in Längsrichtung. Die Höhen der ersten Seitenfläche 4a und der zweiten Seitenfläche 4b in Z-Achsenrichtung nehmen zu den Enden der ersten Seitenfläche 4a oder der zweiten Seitenfläche 4b in Längsrichtung ab, und die Höhen der ersten Seitenfläche 4a und der zweiten Seitenfläche 4b an den Enden der ersten Seitenfläche 4a und der zweiten Seitenfläche 4b sind niedriger als das Niveau des oberen Endes des Magneten 3.
11 ist ein Diagramm, das die Verteilung der magnetischen Flussdichte By in Y-Achsrichtung in Abhängigkeit von der Position des magnetoresistiven Elements 1a auf dem Magneten 3 in den magnetischen Sensorvorrichtungen 10 und 30 nach den Ausführungsformen 1 und 3 darstellt. 11 ist ein Diagramm zum Vergleich der magnetischen Flussdichten By in Längsrichtung in Abhängigkeit von der Position des magnetoresistiven Elements 1a unter drei verschiedenen Bedingungen für die magnetische Sensorvorrichtung 30 in der vorliegenden Ausführungsform. Die Zeichnungsnummer der magnetischen Sensorvorrichtung 10 (6A) und die Bezugszeichen (T-1), (T-2) und (T-3), die den drei Bedingungen entsprechen, werden in der Nähe der Enden der aus den Kurven gezogenen Führungslinien angegeben, die die Veränderungen der magnetischen Flussdichte By anzeigen.
In 11 zeigt die vertikale Achse den Wert in Tesla (T) und die horizontale Achse den Wert in Millimetern (mm) an. Die horizontale Achse zeigt die Position in Richtung der Y-Achse an, und 11 ist eine vergrößerte Ansicht des Bereichs für Positionen in negativer Richtung entlang der Y-Achse.
Die Bedingungen von (T-1), (T-2) und (T-3) in 11 werden im Folgenden beschrieben. Wenn die Länge jedes verjüngten (schrägen) Bereichs 4y unter der Bedingung (T-1) als 1 definiert ist, beträgt die Länge jedes verjüngten Bereichs 4y unter der Bedingung (T-2) 1,16 und die Länge jedes verjüngten Bereichs 4y unter der Bedingung (T-3) beträgt 1,3. Die magnetische Flussdichte By ändert sich an den Enden in Längsrichtung in positiver Richtung der vertikalen Achse, wenn die Längen der verjüngte Bereiche 4y der ersten Seitenfläche 4a und der zweiten Seitenfläche 4b zunehmen. Das heißt, eine Erhöhung der Länge jedes verjüngten Bereichs 4y bewirkt eine Verringerung der Anziehungskraft des Magnetflusses des Magneten 3 an den Enden der ersten Seitenfläche 4a und der zweiten Seitenfläche 4b in Längsrichtung, und damit bewirkt die Erhöhung der Länge jedes verjüngten Bereichs 4y einen höheren Effekt der Vereinheitlichung der magnetischen Flussdichte By in Längsrichtung. Mit anderen Worten, bezüglich der ersten Seitenfläche 4a und der zweiten Seitenfläche 4b ist es so, dass der Grad / das Ausmaß, in dem andere Bereiche als die verjüngten Bereiche 4y den Magnetfluss des Magneten 3 in Längsrichtung anziehen, größer ist als der Grad / das Ausmaß, in dem die verjüngten Bereiche 4y den Magnetfluss des Magneten 3 in Längsrichtung anziehen.
Dementsprechend kann eine magnetische Sensorvorrichtung 30 erhalten werden, die an der Position des magnetischen Sensors eine gleichmäßige Empfindlichkeit in einem weiten Bereich in Längsrichtung aufweist und gleichzeitig den Einfluss durch einen externen Magnetfluss verhindert. Die Bedingung (T-2) ist jedoch vorzuziehen, um den Bereich zu erweitern, in dem die magnetische Flussdichte By in Längsrichtung innerhalb eines bestimmten Wertebereichs um 0 liegt, wobei die Bedingung (T-3) eine übermäßige Korrektur bewirken kann. Es ist nicht erforderlich, die Längen der verjüngte Bereiche 4y der ersten Seitenfläche 4a und der zweiten Seitenfläche 4b auf die mittleren Bereiche zu vergrößern, und es ist vorzuziehen, dass entsprechende Längen jedes der verjüngten Bereiche 4y gemäß den Bedingungen einschließlich der Magnetkraft des Magneten 3 und der Breite des Transportwegs bestimmt werden.
Wie vorstehend beschrieben, beinhaltet die magnetische Abschirmeinheit 4 der magnetischen Sensorvorrichtung 30 nach der vorliegenden Ausführungsform die erste Seitenfläche 4a und die zweite Seitenfläche 4b, die sich in Längsrichtung erstrecken, und die dritte Seitenfläche 4c und die vierte Seitenfläche 4d, die sich in Querrichtung erstrecken. Die verjüngten Bereiche 4y sind an den Enden der Seiten der ersten Seitenfläche 4a und der zweiten Seitenfläche 4b in Längsrichtung ausgebildet, wobei die Seiten der ersten Seitenfläche 4a und der zweiten Seitenfläche 4b in der Nähe der magnetischen Sensoreinheit 1 liegen. Dementsprechend kann eine Änderung der magnetischen Flussdichte By in Y-Achsenrichtung zu den Enden hin unterdrückt werden und die Empfindlichkeit der magnetischen Sensoreinheit 1 kann in Längsrichtung der magnetischen Sensoreinheit 1 großflächig gleichmäßig gehalten werden, wobei ein Einfluss durch einen externen Magnetfluss verhindert wird.
Ausführungsform 4
Eine magnetische Sensorvorrichtung 40 nach Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung wird nun mit Bezug auf die 12A, 12B und 13 beschrieben. Die gleichen oder entsprechenden Komponenten erhalten in diesen Zeichnungen zusammen mit den anderen Zeichnungen in den anderen Ausführungsformen die gleichen Bezugszeichen. Auch in der vorliegenden Ausführungsform beinhaltet die magnetische Sensorvorrichtung 40 eine magnetische Sensoreinheit 1 mit einem Magneten 3', eine magnetische Abschirmeinheit 4, ein Gehäuse 6 und eine Abdeckung 5. Die magnetische Sensoreinheit 1 erfasst eine magnetische Komponente eines Erkennungsziels 2. Die magnetische Sensoreinheit 1, das Gehäuse 6 und die Abdeckung 5 haben die gleichen Strukturen und Funktionen wie in Ausführungsform 1 beschrieben.
12A ist eine perspektivische Ansicht der magnetischen Sensorvorrichtung 40 gemäß Ausführungsform 4. Um das Verständnis der Struktur der magnetischen Sensorvorrichtung 40 zu erleichtern, werden die magnetische Sensoreinheit 1, die Abdeckung 5 und das Gehäuse 6 nicht dargestellt. 12B ist eine perspektivische Ansicht des Magneten 3' und eines Bodenjochs 8 in der magnetischen Sensorvorrichtung 40 nach Ausführungsform 4 bei einem Ende in negativer Y-Richtung. Die vorliegende Ausführungsform unterscheidet sich von den Ausführungsformen 1 bis 3 in der Struktur des Magneten 3'.
In 12B beinhaltet der Magnet 3' einen Magneten 3e, der hinzugefügt wird, um die Magnetdicke, d.h. die Dicke in Z-Achsenrichtung an Enden in Längsrichtung, so zu erhöhen, dass sie dicker ist als die Dicken von anderen Bereichen als den Enden in Längsrichtung. Die magnetische Sensorvorrichtung 40 nach Ausführungsform 4 hat mit Ausnahme des Magneten 3e die gleiche Struktur wie die der magnetischen Sensorvorrichtung 30 nach Ausführungsform 3.
In den magnetischen Sensorvorrichtungen 10, 20 und 30 nach Ausführungsformen 1 bis 3 ist der Magnet 3 ein rechteckiges Prisma und das Bodenjoch 8 ist auf der Bodenfläche des Magneten 3 angeordnet. In der magnetischen Sensorvorrichtung 40 nach Ausführungsform 4 sind beispielsweise die Dicken des Magneten 3' in Z-Achsenrichtung an den Enden des Magneten 3' in Längsrichtung dicker als die Dicken des Magneten 3' in Z-Achsenrichtung an den Bereichen des Magneten 3' mit Ausnahme der Enden in Längsrichtung und das Bodenjoch 8 ist an den den Enden in Längsrichtung entsprechenden Bereichen der Bodenfläche des Magneten 3' nicht vorgesehen. Mit anderen Worten, das Bodenjoch 8 wird an den anderen Bereichen als den Enden des Magneten 3' in Längsrichtung gebildet. Der Magnet 3' und der Magnet 3e können separate Elemente sein oder als einteiliges Teil geformt werden.
13 ist ein Diagramm, das die Verteilung des magnetischen Flusses in Längsrichtung in der magnetischen Sensorvorrichtung 40 gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt. In 13 sind die den Kurven entsprechenden Zeichnungsnummern der magnetischen Sensorvorrichtungen 10, 30 und 40 (6A, 10, 12A) nahe den Enden der aus den Kurven gezogenen Linien angegeben, die Veränderungen der magnetischen Flussdichte By anzeigen. Die Bedingung (T-1) wird auf die magnetische Sensorvorrichtung 30 gemäß Ausführungsform 3 in 10 angewendet.
In 13 zeigt die vertikale Achse den Wert in Tesla (T) und die horizontale Achse den Wert in Millimetern (mm) an. Die horizontale Achse zeigt die Position in Richtung der Y-Achse an, und 13 ist eine vergrößerte Ansicht des Bereichs für Positionen in negativer Richtung entlang der Y-Achse.
Bezogen auf die magnetische Flussdichte By an den Enden in Längsrichtung ist zu sehen, dass ein Bereich der vorliegenden Ausführungsform, in dem die magnetische Flussdichte By in Y-Achsrichtung nahe Null liegt, breiter ist als der der in 6A dargestellten magnetischen Sensorvorrichtung 10 und der in 10 dargestellten magnetischen Sensorvorrichtung 30, die hierin zum Vergleich mit der vorliegenden Ausführungsform verwendet wird. Dementsprechend kann durch die Verwendung des Magneten 3e eine magnetische Sensorvorrichtung 40 erhalten werden, die in Längsrichtung des Magneten 3' in einem weiten Bereich eine gleichmäßige Empfindlichkeit aufweist und gleichzeitig einen Einfluss durch einen externen Magnetfluss verhindert.
Wie vorstehend beschrieben, beinhaltet der Magnet 3' der magnetischen Sensorvorrichtung 40 nach der vorliegenden Ausführungsform den Magneten 3e, der zum Zwecke der Erhöhung der Magnetdicke, d.h. der Dicke in Z-Achsenrichtung an den Enden in Längsrichtung, hinzugefügt wird, um eine erhöhte Dicke zu erzielen, höher als die Dicke der anderen Bereiche als die Enden in Längsrichtung. Diese Struktur ermöglicht es, die Abnahme der magnetischen Flussdichte durch die Y-Achsenrichtung zu den Enden hin stärker zu unterdrücken und ermöglicht es, eine magnetische Sensoreinheit 1 mit einer gleichmäßigen Empfindlichkeit in einem großen Bereich in Längsrichtung zu erreichen und gleichzeitig den Einfluss eines externen Magnetflusses zu verhindern.
Ausführungsform 5
Eine magnetische Sensorvorrichtung 50 nach Ausführungsform 5 der vorliegenden Erfindung wird nun mit Bezug auf die 14A, 14B und 15 beschrieben. Die gleichen oder korrespondierenden Komponenten erhalten in diesen Zeichnungen zusammen mit den Zeichnungen der anderen Ausführungsformen die gleichen Bezugszeichen. Auch in der vorliegenden Ausführungsform beinhaltet die magnetische Sensorvorrichtung 50 eine magnetische Sensoreinheit 1 mit einem Magneten 3", eine magnetische Abschirmeinheit 4, ein Gehäuse 6 und eine Abdeckung 5. Die magnetische Sensoreinheit 1 erfasst eine magnetische Komponente eines Erkennungsziels 2. Die magnetische Sensoreinheit 1, das Gehäuse 6 und die Abdeckung 5 haben die gleichen Strukturen und Funktionen wie in Ausführungsform 1 beschrieben.
14A ist eine perspektivische Ansicht der magnetischen Sensorvorrichtung 50 gemäß Ausführungsform 5. Zum besseren Verständnis der Struktur der magnetischen Sensorvorrichtung 50 sind die magnetische Sensoreinheit 1, die Abdeckung 5 und das Gehäuse 6 nicht dargestellt. 14B ist eine perspektivische Ansicht des Magneten 3" und des Bodenjoch 8 in der magnetischen Sensorvorrichtung 50 nach Ausführungsform 5.
Die vorliegende Ausführungsform unterscheidet sich von den Ausführungsformen 1 bis 4 in der Struktur des Magneten 3".
In 14B sowie 12B beinhaltet der Magnet 3" den Magneten 3e und einen Magneten 3f, die hinzugefügt werden, um die Magnetdicke, d.h. die Dicke in Z-Achsenrichtung an beiden Enden in Längsrichtung zu erhöhen, so dass sie dicker ist als die Dicken der anderen Bereiche als die beiden Enden in Längsrichtung. In der vorliegenden Ausführungsform unterscheidet sich die Dicke des an einem der beiden Enden in Längsrichtung angeordneten Magneten 3e von der Dicke des am anderen Ende beider Enden in Längsrichtung angeordneten Magneten 3f. Mit anderen Worten, die Magnetdicke (Gesamtdicke des Magneten 3 und des Magneten 3e oder 3f) in Z-Achsenrichtung an einem der Enden in Längsrichtung unterscheidet sich von der Magnetdicke an dem anderen Ende in Längsrichtung. Mit Ausnahme der Magnete 3e und 3f, die in der Dicke unterschiedlich sind, hat die magnetische Sensorvorrichtung 50 nach Ausführungsform 5 die gleiche Struktur wie die magnetische Sensorvorrichtung 30 nach Ausführungsform 3.
In der magnetischen Sensorvorrichtung 50 nach Ausführungsform 5 sowie in der magnetischen Sensorvorrichtung 40 nach Ausführungsform 4 sind die Magnetdicken in Z-Achsenrichtung an den Enden in Längsrichtung des Magneten 3" dicker als die Magnetdicken der Bereiche des Magneten 3" mit Ausnahme der Enden in Längsrichtung, und das Bodenjoch 8 ist nicht auf Flächen der Bodenfläche entsprechend den Enden in Längsrichtung vorgesehen. Mit anderen Worten wird das Bodenjoch 8 auf den anderen Bereichen als den Enden des Magneten 3" in Längsrichtung vorgesehen. Wenn der Magnet 3f am Ende in positiver Y-Richtung, die sich in der Nähe der vierten Seitenfläche 4d befindet, beispielsweise eine Dicke von 1 hat, hat der Magnet 3e am anderen Ende in negativer Y-Richtung, die sich in der Nähe der dritten Seitenfläche 4c befindet, eine Dicke von 1,18. Wenn der Magnet 3f, der sich in der Nähe der vierten Seitenfläche 4d, am Ende in positiver Y-Richtung befindet, beispielsweise eine Dicke von 1 hat, hat der Magnet 3e am anderen Ende in negativer Y-Richtung, der sich in der Nähe der dritten Seitenfläche 4c befindet, eine Dicke von 1,18. Der Magnet 3 und die Magnete 3e und 3f mit unterschiedlichen Dicken an zwei Positionen können separate Elemente sein oder als ein Ganzes geformt werden.
15 ist ein Diagramm, das die Verteilung des magnetischen Flusses in Längsrichtung in der magnetischen Sensorvorrichtung 50 nach der vorliegenden Ausführungsform darstellt. In 15 gibt die vertikale Achse den Wert in Tesla (T) und die horizontale Achse den Wert in Millimetern (mm) an.
Die Länge des Bereichs, in dem die Dicke des Magneten hoch ist (Dicke 1.18), ist am Ende auf der negativen Y-Richtungsseite lang, so dass in Bezug auf die magnetische Flussdichte By der Effekt der Änderung eines Magnetflusses in der negativen Y-Richtung zurück auf den positiven Wert in diesem Bereich stark ist. Die Länge des Bereichs, in dem der Magnet dick ist (Dicke von 1), ist am Ende in positiver Y-Richtung in Längsrichtung kurz, so dass in diesem Bereich hinsichtlich der magnetischen Flussdichte By der Effekt der Änderung des Magnetflusses in negativer Y-Richtung zurück auf den positiven Wert in diesem Bereich gering ist. So ist die magnetische Sensorvorrichtung 50 nach der vorliegenden Ausführungsform für einen Fall vorzuziehen, in dem die magnetische Flussdichte By in Längsrichtung im Bereich von Null gehalten wird und ein Zustand, in dem das Magnetfeld insgesamt generell zur positiven Seite hinneigt, vorzuziehen ist.
Wie vorstehend beschrieben, beinhaltet der Magnet 3" in der magnetischen Sensorvorrichtung 50 nach der vorliegenden Ausführungsform die Magnete 3e und 3f, die hinzugefügt werden, um die Magnetdicke, d.h. die Dicke in Z-Achsenrichtung an beiden Enden in Längsrichtung zu erhöhen, so dass sie größer ist als die Dicken der anderen Bereiche als die beiden Enden in Längsrichtung. Dementsprechend kann die magnetische Sensoreinheit 1 die Empfindlichkeit in der Nähe jedes der beiden Enden in Längsrichtung beibehalten, während sie den Einfluss durch einen externen Magnetfluss verhindert.
Ausführungsform 6
Eine magnetische Sensorvorrichtung 10 nach Ausführungsform 6 der vorliegenden Erfindung wird nun mit Bezug auf 2 beschrieben. Auch in der vorliegenden Ausführungsform beinhaltet die magnetische Sensorvorrichtung 10 eine magnetische Sensoreinheit 1 mit einem Magneten 3, eine magnetische Abschirmeinheit 4, ein Gehäuse 6 und eine Abdeckung 5. Die magnetische Sensoreinheit 1 erfasst eine magnetische Komponente eines Erkennungsziels 2. Die magnetische Sensoreinheit 1, das Gehäuse 6 und die Abdeckung 5 haben die gleichen Strukturen und Funktionen wie in Ausführungsform 1 beschrieben. Die magnetische Sensorvorrichtung 10 nach der vorliegenden Ausführungsform beinhaltet Hilfsseitenflächen 41 und 42. Das heißt, die magnetische Sensoreinheit 1 befindet sich in einem von der magnetischen Abschirmeinheit 4, der Abdeckung 5 und den Hilfsseitenflächen 41 und 42 umgebenen Raum. In 2 ist die Hilfsseitenfläche 41 an die dritte Seitenfläche 4c angrenzend ausgebildet und bildet eine Seitenfläche. Die Hilfsseitenfläche 41 und die dritte Seitenfläche 4c können zusammen gebildet werden, um als dritte Seitenfläche 4c zu dienen. Die Hilfsseitenfläche 41 befindet sich an einem Ende der magnetischen Sensoreinheit 1 oder der Abdeckung 5 in Längsrichtung.
Obwohl die Hilfsseitenfläche 42 in 2 teilweise verdeckt ist, grenzt die Hilfsseitenfläche 42 an die vierte Seitenfläche 4d an und bildet eine Seitenfläche in gleicher Weise wie die Hilfsseitenfläche 41. Die Hilfsseitenfläche 42 und die vierte Seitenfläche 4d können in einem Stück gebildet werden, um als vierte Seitenfläche 4d zu dienen. Die Hilfsseitenfläche 42 befindet sich an einem Ende der magnetischen Sensoreinheit 1 oder der Abdeckung 5 in Längsrichtung.
Die magnetische Sensorvorrichtung 10 nach Ausführungsform 6 beinhaltet die Hilfsseitenflächen 41 und 42, so dass die magnetische Sensorvorrichtung 10 nach Ausführungsform 6 neben den Betriebseffekten, die durch die magnetischen Sensorvorrichtungen 10, 20, 30, 40 und 50 nach den Ausführungsformen 1 bis 5 erzeugt werden, den Effekt hervorruft, dass das Auftreten eines Spaltes zwischen der magnetischen Abschirmeinheit 4 und der Abdeckung 5 erschwert wird.
Wie vorstehend beschrieben, beinhaltet die magnetische Sensorvorrichtung 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform (i) die Hilfsseitenfläche 41, die an die dritte Seitenfläche 4c angrenzt oder mit dieser in einem Stück ausgebildet ist und sich in der Nähe eines Endes der magnetischen Sensoreinheit 1 oder der Abdeckung 5 befindet und (ii) die Hilfsseitenfläche 42, die an die vierte Seitenfläche 4d angrenzt oder mit dieser in einem Stück ausgebildet ist und sich in der Nähe des anderen Endes der magnetischen Sensoreinheit 1 oder der Abdeckung 5 befindet. Dementsprechend kann eine magnetische Sensorvorrichtung 10 erhalten werden, die eine gleichmäßige Empfindlichkeit bei den beiden Enden der magnetischen Sensoreinheit 1 in Längsrichtung aufweist und keinen Spalt zwischen der magnetischen Abschirmeinheit 4 und der Abdeckung 5 aufweist und gleichzeitig einen Einfluss durch einen externen Magnetfluss verhindert.
In den magnetischen Sensorvorrichtungen 20, 30, 40 und 50 gemäß Ausführungsformen 2 bis 6 überlappen sich, wie in 16 dargestellt, die erste Seitenfläche 4a und der Magnet 3 in einem Bereich K des Endes der ersten Seitenfläche 4a nahe dem Erkennungsziel 2 in Längsrichtung, wobei der Bereich K ein Bereich um den zentralen Bereich ist und ein anderer Bereich als die Stufe 4x und der verjüngte Bereich 4y in einer Draufsicht der ersten Seitenfläche 4a in Querrichtung (positive X-Richtung) ist. 16 ist eine Draufsicht auf die erste Seitenfläche 4a mit den verjüngte Bereichen 4y in Querrichtung und 16 ist eine Ansicht für den Fall, in dem die erste Seitenfläche 4a die verjüngten Bereiche 4y beinhaltet. Ebenso überlappen sich die zweite Seitenfläche 4b und der Magnet 3 in einem Bereich K des Endes der zweiten Seitenfläche 4b nahe dem Erkennungsziel 2 in Längsrichtung, wobei der Bereich K der Bereich um den zentralen Bereich ist und ein anderer Bereich ist als die Stufe 4x und der verjüngte Bereich 4y in einer Draufsicht auf die zweite Seitenfläche 4b in Querrichtung (negative X-Richtung).
Mit anderen Worten, die erste Seitenfläche 4a und der Magnet 3 überlappen sich nicht in der Stufe 4x oder dem verjüngten Bereich 4y, das ist ein Bereich des Endes der ersten Seitenfläche 4a nahe dem Erkennungsziel 2 in Längsrichtung, in einer Draufsicht auf die erste Seitenfläche 4a in Querrichtung. Ebenso überlappen sich nicht die zweite Seitenfläche 4b und der Magnet 3 in der Stufe 4x oder der verjüngte Bereich 4y, das ist ein Bereich des Endes der zweiten Seitenfläche 4b in der Nähe des Erkennungsziels 2 in Längsrichtung in einer Draufsicht auf die zweite Seitenfläche 4b in Querrichtung.
In den magnetischen Sensorvorrichtungen 20, 30, 40 und 50 nach den Ausführungsformen 2 bis 6 befindet sich im Gegensatz zu der in 16 dargestellten Struktur die Längsseite der ersten Seitenfläche 4a zwischen den verjüngten Bereichen 4y und muss nicht mit der Oberseite des Magneten 3 (Oberseite in positiver Z-Richtung) in einer Draufsicht auf die erste Seitenfläche 4a in Querrichtung (positive X-Richtung) fluchten. Gleiches gilt für die zweite Seitenfläche 4b in einer Draufsicht in Querrichtung (negative X-Richtung). Gleiches gilt auch für die mit Bezug auf die nachfolgenden 17 und 18 beschriebenen Strukturen.
Wie in 17 dargestellt, kann die Oberseite des Magneten 3 (Oberseite in positiver Z-Richtung) unter der Längsseite der ersten Seitenfläche 4a zwischen den verjüngte Bereichen 4y in einer Draufsicht auf die erste Seitenfläche 4a der magnetischen Sensorvorrichtungen 20, 30, 40 und 50 in Querrichtung (positive X-Richtung) liegen.
Auch kann, wie in 18 dargestellt, die Oberseite des Magneten 3 (Oberseite in positiver Z-Richtung) über der Längsseite der ersten Seitenfläche 4a zwischen den verjüngte Bereichen 4y in einer Draufsicht auf die erste Seitenfläche 4a der magnetischen Sensorvorrichtungen 20, 30, 40 und 50 in Querrichtung (positive X-Richtung) liegen.
In 17 und 18 überlappen sich die erste Seitenfläche 4a und der Magnet 3 in der Stufe 4x oder im verjüngten Bereich 4y, das ist ein Bereich des Endes der ersten Seitenfläche 4a nahe dem Erkennungsziel 2 in Längsrichtung in einer Draufsicht auf die erste Seitenfläche 4a in Querrichtung (positive X-Richtung), ebenso wenig wie die mit Bezug auf 16 beschriebene Struktur. In 18 überlappen sich die erste Seitenfläche 4a und der Magnet 3 auch auf der Längsseite der ersten Seitenfläche 4a zwischen den verjüngte Bereichen 4y nicht, und ein freiliegender Bereich der Seitenfläche des Magneten 3 hat eine größere Länge in Z-Achsenrichtung in dem Bereich, der jedem verjüngten Bereich 4y entspricht.
Wie vorstehend beschrieben, beinhaltet die Struktur nach der vorliegenden Erfindung die magnetische Sensoreinheit, die den in Längsrichtung verlaufenden Magneten und das magnetoresistive Element, die magnetische Abschirmeinheit, die die magnetische Sensoreinheit trägt oder enthält, und die Abdeckung zwischen der magnetischen Sensoreinheit und dem Erkennungsziel zur Abdeckung der magnetischen Abschirmeinheit beinhaltet. Die magnetische Abschirmeinheit hat die Öffnung in der Richtung vom magnetoresistiven Element zum Transportweg des Erkennungsziels gerichtet. Die Öffnung wird durch zwei Längsseiten in Längsrichtung und zwei Stirnseiten in Querrichtung definiert. Die beiden Längsseiten sind dem Erkennungsziel näher als die beiden Stirnseiten. Diese Struktur ermöglicht es, eine Verringerung der Empfindlichkeit der magnetischen Sensoreinheit am Ende in Längsrichtung senkrecht zur Transportrichtung eines Erkennungsziels zu unterdrücken und eine magnetische Abschirmung zu erzielen.
Oben wurden einige exemplarische Ausführungsformen zur Erläuterung beschrieben. Obwohl die vorstehende Diskussion spezifische Ausführungsformen vorgestellt hat, erkennt der Fachmann, dass Änderungen in Form und Detail vorgenommen werden können, ohne vom breiteren Geist und Umfang der Erfindung abzuweichen. Dementsprechend sind die Beschreibung und die Zeichnungen nur im illustrativen und nicht im restriktiven Sinne zu betrachten. Diese detaillierte Beschreibung ist daher nicht in einem einschränkenden Sinne zu verstehen.
Bezugszeichenliste

1: magnetische Sensoreinheit
1a: magnetoresistives Element
1b: Sensorplatine
1c: Draht
1d: Montagefläche
1e: externer Anschluss
2: Erkennungsziel
3, 3', 3": Magnet
3e, 3f: Magnet
4: magnetische Abschirmeinheit
4a: erste Seitenfläche
4b: zweite Seitenfläche
4c: dritte Seitenfläche
4d: vierte Seitenfläche
4e: Bodenfläche
4h: Loch
4i: Durchgangsloch
4o: Öffnung
4s: Seitenfläche
4t: Seitenfläche
4x: Stufe
4y: verjüngter Bereich
5: Abdeckung
5a: verjüngter Bereich
5b: Transportflächenbereich
6: Gehäuse
6a: abgestufter Bereich
6b: erste Öffnung
6c: zweite Öffnung
6d: Aussparung
7: Befestigungselement
8: Bodenjoch
10, 20, 30, 40, 50, 60: magnetische Sensorvorrichtung
41: Hilfsseitenfläche
42: Hilfsseitenfläche

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 2014/123142 [0009]
JP 62068260 [0009]
WO 1992/01243838 [0009]
WO 2015/174409 [0009]
WO 2015/190468 [0009]
WO 2016/013438 [0009]

Claims

Magnetische Sensorvorrichtung zum Erfassen einer magnetischen Komponente eines Erkennungsziels, wobei die Vorrichtung Folgendes aufweist: Eine magnetische Sensoreinheit mit einem sich in Längsrichtung erstreckenden Magneten und einem zwischen dem Magneten und dem Erkennungsziel angeordneten magnetoresistiven Element; eine magnetische Abschirmeinheit, die die magnetische Sensoreinheit trägt oder enthält, wobei die magnetische Abschirmeinheit gegenüberliegende Oberflächen aufweist, die der magnetischen Sensoreinheit zugewandt sind, mit Ausnahme mindestens eines Bereichs einer Oberfläche der magnetischen Sensoreinheit gegenüber dem Erkennungsziel, wobei die gegenüberliegenden Oberflächen Folgendes aufweisen: eine erste Seitenfläche und eine zweite Seitenfläche, die sich in Längsrichtung erstrecken und ihm gegenüber stehen, wobei sich der Magnet zwischen der ersten und der zweiten Seitenfläche befindet, eine dritte Seitenfläche und eine vierte Seitenfläche, die sich in einer Querrichtung erstrecken, die sich mit der Längsrichtung schneidet, und die einander gegenüber stehen, wobei der Magnet zwischen der dritten und vierten Seitenfläche angeordnet ist, und eine Bodenfläche, die sich in Längsrichtung an einer dem Erkennungsziel gegenüberliegenden Stelle in Bezug auf die magnetische Sensoreinheit erstreckt; und eine Abdeckung, die zwischen der magnetischen Sensoreinheit und dem Erkennungsziel angeordnet ist, wobei die Abdeckung die magnetische Abschirmeinheit abdeckt, wobei in der magnetischen Abschirmeinheit eine kleinste Länge der Längen der dritten Seitenfläche und der vierten Seitenfläche in senkrechter Richtung kleiner ist als eine größte Länge der Längen der ersten Seitenfläche und der zweiten Seitenfläche in senkrechter Richtung, wobei die senkrechte Richtung eine Richtung von der Bodenfläche zur Abdeckung hin ist und senkrecht zur Längsrichtung und zur Querrichtung verläuft.
Magnetische Sensorvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die dritte Seitenfläche an die erste Seitenfläche und die zweite Seitenfläche angrenzt, und die Längen der angrenzenden Bereiche der ersten Seitenfläche und der zweiten Seitenfläche in senkrechter Richtung gleich sind der Länge des angrenzenden Bereichs der dritten Seitenfläche in senkrechter Richtung.
Magnetische Sensorvorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei die vierte Seitenfläche an die erste Seitenfläche und die zweite Seitenfläche angrenzt, und die Längen der angrenzenden Bereiche der ersten Seitenfläche und der zweiten Seitenfläche in senkrechter Richtung gleich sind der Länge des angrenzenden Bereichs der vierten Seitenfläche in senkrechter Richtung.
Magnetische Sensorvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei ein Bereich der ersten Seitenfläche oder der zweiten Seitenfläche, der in senkrechter Richtung eine kleinste Länge aufweist, ein Bereich ist, der an die dritte Seitenfläche oder die vierte Seitenfläche angrenzt.
Magnetische Sensorvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die erste Seitenfläche oder die zweite Seitenfläche einen abgestuften oder verjüngten Bereich an mindestens einer der dem Erkennungsziel zugewandten Ecken in der sich in Längsrichtung erstreckenden rechteckigen Fläche aufweisen.
Magnetische Sensorvorrichtung nach Anspruch 5, wobei das Ausmaß, in dem ein Bereich der ersten Seitenfläche oder der zweiten Seitenfläche, der nicht der abgestufte oder verjüngte Bereich ist, den magnetischen Fluss des Magneten in Längsrichtung anzieht, größer ist als das Ausmaß, in dem der abgestufte oder verjüngte Bereich der ersten Seitenfläche oder der zweite Seitenfläche den magnetischen Fluss des Magneten in Längsrichtung anzieht.
Magnetische Sensorvorrichtung nach Anspruch 5 oder Anspruch 6, wobei der Magnet einen Bereich des anderen Endes der ersten Seitenfläche als den abgestuften oder verjüngten Bereich in einer Draufsicht auf die erste Seitenfläche in Querrichtung überlappt, wobei das Ende der ersten Seitenfläche das Ende entlang der Längsrichtung ist, das dem Erkennungsziel nahe liegt.
Magnetische Sensorvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei die Abdeckung den abgestuften oder verjüngten Bereich abdeckt.
Magnetische Sensorvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei eine Hilfsseitenfläche zwischen der dritten Seitenfläche und der Abdeckung angeordnet ist und die Hilfsseitenfläche an einem Ende der magnetischen Sensoreinheit oder der Abdeckung in Längsrichtung ausgebildet ist.
Magnetische Sensorvorrichtung nach Anspruch 9, wobei sich die magnetische Sensoreinheit in einem von der magnetischen Abschirmeinheit, der Abdeckung und der Hilfsseitenfläche umgebenen Raum befindet.
Magnetische Sensorvorrichtung zum Erfassen einer magnetischen Komponente eines Erkennungsziels, wobei die Vorrichtung Folgendes aufweist: Eine magnetische Sensoreinheit mit einem sich in Längsrichtung erstreckenden Magneten und einem zwischen dem Magneten und dem Erkennungsziel angeordneten magnetoresistiven Element; eine kastenförmige magnetische Abschirmeinheit, die die magnetische Sensoreinheit trägt oder enthält und eine Öffnung gegenüber dem Erkennungsziel aufweist; und eine Abdeckung, die zwischen der magnetischen Sensoreinheit und dem Erkennungsziel angeordnet ist, wobei die Abdeckung die magnetische Abschirmeinheit abdeckt, wobei die Öffnung der magnetischen Abschirmeinheit durch zwei Längsseiten in Längsrichtung und zwei Stirnseiten in einer Querrichtung definiert ist, welche die Längsrichtung schneidet, wobei die beiden Längsseiten näher am Erkennungsziel liegen als die beiden Stirnseiten.
Magnetische Sensorvorrichtung zum Erfassen einer magnetischen Komponente eines Erkennungsziels, wobei die Vorrichtung Folgendes aufweist: Eine magnetische Sensoreinheit mit einem sich in Längsrichtung erstreckenden Magneten und einem zwischen dem Magneten und dem Erkennungsziel angeordneten magnetoresistiven Element; eine kastenförmige magnetische Abschirmeinheit, die die magnetische Sensoreinheit trägt oder enthält und eine Öffnung gegenüber dem Erkennungsziel aufweist; und eine Abdeckung, die zwischen der magnetischen Sensoreinheit und dem Erkennungsziel angeordnet ist, wobei die Abdeckung die magnetische Abschirmeinheit abdeckt, wobei die Öffnung der magnetischen Abschirmeinheit durch zwei Längsseiten in Längsrichtung und zwei Stirnseiten in einer Querrichtung, die sich mit der Längsrichtung schneiden, definiert ist, und die beiden Längsseiten sich dem Erkennungsziel in einer senkrechten Richtung senkrecht zur Längsrichtung und der Querrichtung von jedem der angrenzenden Bereiche zu den Zentren der beiden Längsseiten nähern, so dass die beiden Längsseiten einen abgestuften oder verjüngten Bereich definieren, wobei die aneinandergrenzenden Bereiche die Bereiche sind, an denen die beiden Längsseiten an die beiden Stirnseiten angrenzen.
Magnetische Sensorvorrichtung (10, 20, 30, 40, 50) nach Anspruch 11 oder Anspruch 12, wobei das Ausmaß, in dem Bereiche der beiden Längsseiten den magnetischen Fluss des Magneten in Längsrichtung anziehen, größer ist als das Ausmaß, in dem Enden der beiden Längsseiten in Längsrichtung den magnetischen Fluss des Magneten in Längsrichtung anziehen, wobei die genannten Bereiche der beiden Längsseiten von den Enden der Längsseiten in Längsrichtung entfernt sind.
Magnetische Sensorvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die Dicke des Magneten in senkrechter Richtung an den Enden des Magneten in Längsrichtung größer ist als die Dicke des Bereichs des Magneten, der nicht die Enden des Magneten in Längsrichtung ist.
Magnetische Sensorvorrichtung nach Anspruch 14, wobei die Dicke des Magneten in senkrechter Richtung an einem der Enden des Magneten in Längsrichtung verschieden ist von der Dicke des Magneten in senkrechter Richtung am anderen Ende des Magneten in Längsrichtung.