JP2005077184A

JP2005077184A - 回転センサ

Info

Publication number: JP2005077184A
Application number: JP2003306236A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Kurihara; 聡栗原
Original assignee: Calsonic Kansei Corp
Current assignee: Marelli Corp
Priority date: 2003-08-29
Filing date: 2003-08-29
Publication date: 2005-03-24

Abstract

【課題】磁電変換素子の本体部の欠損を招くことなくかつ絶縁性を損なうことなくコンパクト化を図ることができる回転センサを提供する。
【解決手段】カバー１５内の回路基板１２上に設けられ、カバー１５外の磁性体５の回転運動によって変化する磁界の磁気エネルギーを電気エネルギーに変換するホールＩＣ１３を備える回転センサ１０。ホールＩＣ１３は回路基板１２から間隔をおく本体部１７と、該本体部の底面１７ａに設けられる接続ピン１８を有する。接続ピン１８は、本体部１７の底面１７ａから本体部１７の外方へ突出する基部１８ａと、該基部の先端から本体部１７の側方へ向けて伸びる中間部１８ｂと、該中間部の先端から基部１８ｂとほぼ平行に本体部１７から離れる方向へ伸びる先端部１８ｃとで形成されている。中間部１８ｂは、基部１８ａおよび先端部１８ｃに関してそれぞれ鋭角θ１、θ２をなす。
【選択図】図１

Description

本発明は、ホール効果を利用したホールＩＣ及び磁気抵抗効果を利用した磁気抵抗素子のような磁電変換素子を利用した回転センサに関する。

従来のこの種の回転センサでは、一般的に、ホールＩＣが磁電変換素子として用いられている（例えば、特許文献１、２参照。）。

この従来の回転センサ１では、図４に示すように、非磁性材料からなるカバー２内でホールＩＣ３が回路基板４上に取り付けられている。カバー２の外で磁性体からなる歯車５が回転すると、その回転速度に応じて周辺磁界の磁束密度が変化する。ホールＩＣ３は、ホール効果を利用して、周辺磁界の磁束密度に比例したホール電圧を求め、このホール電圧から得られる電気信号を歯車５の回転速度信号として出力する。回路基板４上には、周辺磁界にバイアス磁界を付与する永久磁石６が配置されており、このバイアス磁界によってホールＩＣ３の検出感度が高められる。

ホールＩＣ３は、ホール素子及び増幅器等が封入された本体部７と、該本体部から外方に伸びる接続ピン８とを有する。接続ピン８は、基部８ａ、中間部８ｂ及び先端部８ｃからなり、中間部８ｂが基部８ａ及び先端部８ｃのそれぞれとなす角度θが直角となるように、クランク状に折り曲げて形成されている。

ホールＩＣ３は、接続ピン８の先端部８ｃが回路基板４の表面４ａから裏面４ｂへ向けて回路基板４に設けられた接続端の開口４ｃに挿入され、裏面４ｂの側からはんだ付される。

回転センサ１のコンパクト化のためには、ホールＩＣ３の本体部７を回路基板４にできるだけ近接して配置し、また、感度の増大を図るためには永久磁石６の磁界の中心部に本体部７を位置させることが望ましい。

そのため、接続ピン８をクランク状に折り曲げる際に、その基部８ａの長さ寸法をできるだけ小さくし、また回路基板４の表面４ａと接続ピン８の中間部８ｂとの間隔を小さくすることが試みられていた。
特開平１１−１４３０４号公報特開２００２−２７７４８２号公報

しかしながら、接続ピン８の根元に近い部分を折り曲げて短い寸法の基部８ａを形成しようとすると、本体部７を欠損するおそれが生じる。また、接続ピン８の中間部８ｂを回路基板４の表面４ａに近づけ過ぎると、はんだ付の際、回路基板４の裏面４ｂから開口４ｃを経て表面４ａ側に流れ込む過剰なはんだが、回路基板４と中間部８ｂとの間隙の案内作用によって該中間部に沿って流れ出すおそれがあり、絶縁対策上、問題が生じた。

従って、本発明の目的は、磁電変換素子の本体部の欠損を招くことなくかつ絶縁性を損なうことなくコンパクト化を図ることができる回転センサを提供することにある。

本発明は、回路基板上に設けられ、磁性体の回転運動によって変化する磁界の磁気エネルギーを電気エネルギーに変換する磁電変換素子を備える回転センサであって、前記磁電変換素子は前記基板から間隔をおいて配置される磁電変換本体部と、該磁電変換本体部の前記基板に対向する底面に設けられ、前記基板の接続端子に接続される接続ピンとを有し、該接続ピンは前記底面から前記本体部の外方へ突出する基部と、該基部の先端から前記本体部の側方へ向けて伸びる中間部と、該中間部の先端から、前記本体部から遠離る方向へ伸び前記接続端子に接続される先端部とで形成され、前記中間部は前記基部に関して鋭角をなすように形成されていることを特徴とする。

本発明に係る接続ピンでは、中間部がその一端で連なる基部との間で形成する角度は鋭角である。そのため、基部と中間部との合流点である該中間部の前記一端を基板上に近接して配置しても、中間部はその他端へ向けて回路基板との間隔を漸増させる。そのため、接続端子側に位置する中間部の他端、すなわち、接続端子に接続される先端部側に位置する中間部の他端が回路基板から充分に距離を置いた高さ位置に保持されるので、接続ピンの中間部が回路基板との間ではんだの案内作用を果たすことはない。このことから、回路基板の接続端子に適用されるはんだが例え基板の表面に回り込んでも、この過剰なはんだが接続ピンの中間部に沿って回路基板上に拡がることはない。

従って、接続ピンの基部の長さ寸法を磁電変換本体部に欠損を招くほどに短く設定することなく、また、はんだの中間部に沿った流れ込みによる絶縁不良を招くおそれなく、回路基板からの磁電変換本体部の高さ位置を適正に低減することができ、これにより回転センサのコンパクト化を図ることができる。

前記磁電変換素子にバイアス磁界を付与する永久磁石を前記磁電変換素子の前記本体部の近傍に位置するように前記回路基板上に配置することができ、また、前記永久磁石の磁極面と前記磁気変換素子の前記本体部とがほぼ同一高さ位置に保持されるように、直線状の接続ピンをＺ字状に折り曲げることにより、前記基部、前記中間部及び前記先端部を形成することができる。

永久磁石のバイアス磁界により、磁電変換素子の検出感度を高めることができ、しかも前記永久磁石の磁極面と前記磁気変換素子の前記本体部とをほぼ同一高さ位置に保持することにより、前記磁気変換素子の前記本体部をバイアス磁界の中心部にほぼ一致させて配置することができるので、磁電変換素子の検出感度を一層高めることができ、これにより回転センサの感度を一層高めることができる。

前記磁電変換素子は半導体ホールＩＣで構成することができる。また、磁気抵抗効果を利用したＭＲ（Magnetro Resistance）素子あるいは異方性磁気抵抗素子（Anisotropic Magnetro Resistance）等の磁電変換素子を用いることができる。しかしながら、安価な製造を可能とする上で、磁電変換素子に半導体ホールＩＣを用いることが望ましい。

前記磁電変換素子には、電源用および検出信号出力用として複数の接続ピンが本体部の前記底面に整列して設けられる。これらの複数の接続ピンのうち、相互に隣接する接続ピンの前記中間部における長さ寸法を相互に異ならせることができる。これにより、回路基板上で各接続ピンが接続される接続端子をジグザグの千鳥足状に配置することができ、短絡の防止及びはんだ付作業のためのスペースの確保の点で有利となる。

本発明によれば、磁電変換本体部の底面に設けられる接続ピンの中間部が該中間部の一端に連なる基部との間で形成する角度は鋭角に形成されているので、接続端子側に位置する中間部の他端が回路基板から充分に距離を置いた高さ位置に保持されることから、接続ピンの中間部の他端に連なる先端部に適用されるはんだが回路基板と中間部との間で案内作用を受けることない。

従って、接続ピンの基部の長さ寸法を磁電変換本体部の欠損を招くほどに短く設定することなく、またはんだの中間部に沿った流れ込みによる絶縁不良を招くおそれなく、回路基板からの磁電変換本体部の高さ位置を適正に低減することができ、これにより回転センサのコンパクト化を図ることができる。

本発明が特徴とするところは、図示の実施例に沿っての以下の説明により、さらに明らかとなろう。

本発明に係る回転センサ１０は、図１に示すように、合成樹脂材料からなる支持部材１１に保持された回路基板１２と、該回路基板に搭載されるホールＩＣ１３と、該ホールＩＣの感度を高めるためのバイアス磁界を発生する永久磁石１４とを備える。支持部材１１には、回路基板１２、ホールＩＣ１３及び永久磁石１４を覆う一端閉鎖の筒状のカバー１５が防塵のために装着されている。カバー１５は、従来よく知られているように、非磁性材料からなり、ホールＩＣ１３により検出される磁界の磁束密度に変化を与えることはない。

回路基板１２には、ホールＩＣ１３に電力を供給しまた該ホールＩＣからの出力信号に所定の電気処理を施すのに必要な回路部品１６ａ、１６ｂを組み込んだ電気回路が形成されている。回路基板１２上の前記電気回路は、回路基板１２から支持部材１１の外部に伸びる複数の接続バー１７ｘを経て、図示しない外部回路に接続可能である。

永久磁石１４はその両面に磁極面１４ａを有し、回路基板１２上で一方の磁極面１４ａがカバー１５の閉鎖端１５ａから間隔をおくように、支持部材１１に支持されている。

ホールＩＣ１３は、樹脂封止部１７と該樹脂封止部から突出する複数の接続ピン１８とを備える。樹脂封止部１７には、図示しないが従来におけると同様な半導体ホール素子及び増幅回路等が封止されている。ホールＩＣ１３の樹脂封止部１７は、従来におけると同様に、カバー１５外で例えば図４に示したと同様な歯車５が回転すると、周辺磁界の磁束に比例したホール電圧を生成し、該ホール電圧から回転速度を示す電気信号を生成する磁電変換素子本体部を構成する。

ホールＩＣ１３の樹脂封止部すなわち磁電変換本体部１７から突出する接続ピン１８は、図２及び図３に示される例では、前記ホール素子に電流を供給する一対の電源端子及びホール電圧に比例した回転電気信号を出力するための一対の出力端子からなる４本で構成されている。各接続ピン１８は、全体に矩形の箱形を示す磁電変換本体部１７の底面１７ａ（図３参照）から突出して形成されており、図示の例では底面１７ａの長手方向の一直線上から互いに等間隔をおいて突出している（図２参照）。

各接続ピン１８は、図３に明確に示されているように、磁電変換本体部１７の底面１７ａから該底面と直角に磁電変換本体部１７の外方へ突出する基部１８ａと、該基部の先端から磁電変換本体部１７の一側面１７ｂの側へ向けて伸びる中間部１８ｂと、該中間部の先端から基部１８ａと平行に磁電変換本体部１７から離れる方向へ伸長する先端部１８ｃとを有する。このような接続ピン１８の各部１８ａ〜１８ｃは、直線状の接続ピンの所定箇所の折り曲げ加工によって、該接続ピンをＺ字状に折り曲げることにより形成することができる。この折り曲げ加工によって形成された中間部１８ｂと基部１８ａとで形成される折り曲げ角θ１は、９０度未満の鋭角であり、また、これと錯角関係にある中間部１８ｂと先端部１８ｃとで形成される折り曲げ角θ２に相等しい。

中間部１８ｂと基部１８ａとで形成される折り曲げ角θ１が鋭角に保持される限り、両折り曲げ角θ１及びθ２を相互に異ならせることができる。

接続ピン１８の中間部１８ｂにおける長さ寸法は、図２に明確に示されているように、隣合う中間部１８ｂのそれと異なる。図示の例では、接続ピン１８の配列方向へ長短の２種類の中間部１８ｂが交互に配置されている。そのため、中間部１８ｂの先端に形成される先端部１８ｃの配置は、図２で見て、ジグザグとなる千鳥足状である。

再び図１を参照するに、本発明に係る回転センサ１０では、ホールＩＣ１３は、その磁電変換本体部１７がカバー１５の閉鎖端１５ａと永久磁石１４の一方の磁極面１４ａとの間に挿入されるように、接続ピン１８で回路基板１２にはんだ付される。このはんだ付では、接続ピン１８の各先端部１８ｃが回路基板１２の表面１２ａの側から前記電気回路の接続端子に設けられた対応する各開口１９を貫通するように挿入され、回路基板１２の裏面１２ｂから各接続ピン１８の先端部１８ｃがそれぞれはんだを用いて前記電気回路の各接続端子に接続される。

本発明に係る回転センサ１０では、接続ピン１８の中間部１８ｂは基部１８ａに関して鋭角θ１で曲げられていることから、ホールＩＣ１３の回路基板１２への前記した取付けでは、中間部１８ｂと基部１８ａとの合流点である中間部１８ｂの一端２０を回路基板１２の表面１２ａに充分に近接して配置させても、中間部１８ｂは先端部１８ｃとの合流点である他端２１へ向けて回路基板１２との間隔を漸増させる。その結果、ホールＩＣ１３の磁電変換本体部１７の中心が永久磁石１４の磁極面１４ａの中心にほぼ一致するように接続ピン１８の基部１８ａの長さ寸法を適正に設定しても、接続ピン１８の中間部１８ｂの他端２０を回路基板１２の表面１２ａから充分に離した状態で、回路基板１２の前記接続端子にはんだ付することができる。

従って、回路基板１２の裏面１２ｂからの過剰なはんだが、たとえ開口１９を経て表面１２ａ側に回り込んでも、この過剰なはんだが中間部１８ｂと回路基板１２の表面１２ａとの間隙を中間部１８ｂに沿って表面１２ａ上に拡がることはない。その結果、この過剰なはんだによる絶縁不良を確実に防止することができ、この絶縁不良を招くことなくホールＩＣ１３の磁電変換本体部１７を回路基板１２に近接して配置させることが可能となることから、回転センサ１０のコンパクト化を実現することができる。

また、接続ピン１８の折り曲げに際して磁電変換本体部１７の欠損を招くほどに短い寸法を基部１８ａに設定する必要なく、磁電変換本体部１７が永久磁石１４の磁界の中心部を横切るように磁電変換本体部１７の高さ位置を設定することができるので、ホールＩＣ１３の感度を高めることにより、回転センサ１０の感度を高めることができる。

さらに、接続ピン１８の先端部１８ｃの配置をジグザグの千鳥足状とすることにより、回路基板１２上の各接続端子を対応したジグザグ配置とすることができ、これにより各接続端子間の間隔が拡がることから、はんだ付のための作業スペースが増大し、はんだ作業が容易になり、これら接続端子間の短絡を確実に防止することができる。

また、接続ピン１８の中間部１８ｂと該中間部１８ｂに連なる先端部１８ｃとの角度θ２を鋭角とすることにより、接続ピン１８の先端部１８ｃが磁電変換本体部１７から外方へ向けて大きくへ拡がることを防止することができ、これにより、接続ピン１８の配線に必要なスペースの削減を図り、配線の取り回しの簡素化を図ることができる。

本発明に係る回転センサの要部を示す断面図である。図１に示したホールＩＣの平面図である。図１に示したホールＩＣの側面図である。従来の回転センサを示す図１と同様な図面である。

符号の説明

５歯車（磁性体）
１０回転センサ
１２回路基板
１３ホールＩＣ（磁電変換素子）
１４永久磁石
１５カバー
１７磁電変換本体部（本体部）
１７ａ磁電変換本体部の底面
１８接続ピン
１８ａ基部
１８ｂ中間部
１８ｃ先端部
２０中間部の一端
２１中間部の他端
θ１鋭角

Claims

回路基板上に設けられ、磁性体の回転運動によって変化する磁界の磁気エネルギーを電気エネルギーに変換する磁電変換素子を備える回転センサであって、前記磁電変換素子は前記基板から間隔をおいて配置される磁電変換本体部と、該磁電変換本体部の前記基板に対向する底面に設けられ、前記基板の接続端子に接続される接続ピンとを有し、該接続ピンは前記底面から前記本体部の外方へ突出する基部と、該基部の先端から前記本体部の側方へ向けて伸びる中間部と、該中間部の先端から、前記本体部から遠離る方向へ伸び前記接続端子に接続される先端部とで形成され、前記中間部は前記基部に関して鋭角をなすように形成されていることを特徴とする回転センサ。
さらに、前記磁電変換素子の前記本体部の近傍に位置して前記回路基板上に配置され、前記磁電変換素子にバイアス磁界を付与する永久磁石を備え、前記永久磁石の磁極面と前記磁気変換素子の前記本体部とがほぼ同一高さ位置に保持されるように、前記接続ピンは、直線状の接続ピンが前記基部、前記中間部及び前記先端部でＺ字状を形成するように、折り曲げて形成されていることを特徴とする請求項１に記載の回転センサ。
前記磁電変換素子は半導体ホールＩＣである請求項１に記載の回転センサ。
前記磁電変換素子には、複数の前記接続ピンが前記本体部の前記底面に整列して設けられ、相互に隣接する前記接続ピンの前記中間部における長さ寸法は相互に異なる請求項１に記載の回転センサ。