JP2006003096A - 磁気検出装置 - Google Patents
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Abstract
【構成】多極着磁された回転体100の回転に伴う磁界の変化に対応して抵抗値が変化する磁気抵抗素子と、該磁気抵抗素子の抵抗値変化に基づいて回転体100の多極着磁に対応した信号を出力する信号処理回路部を集積したIC3と、IC3が実装されると共に、信号処理回路部の出力信号を外部に出力するための外部出力端子に接続されるリードフレーム1と、磁気抵抗素子へバイアス磁界を印加する磁石5と、磁石5の磁力線を矯正する磁性体ガイド2を備えた磁気抵抗素子であって、IC3、リードフレーム1及び磁性体ガード2は第一の組立体10として、また、磁石5及び外部出力端子6は第二の組立体20として、それぞれ予め一体的に組立てられている。
【選択図】図1
Description
また、図11は、図10に示した従来の磁気検出装置の動作を示すタイミングチャートである。
なお、後述するように、図11は本発明による磁気検出装置の動作を示すタイミングチャートででもある。
また、30a〜30dは磁気抵抗素子(磁気抵抗セグメントとも称す)、31は基板の表面に回路がプリントされた信号処理回路部、5は磁石、90は回転体100を回転させる回転軸、2は磁性体ガイドである。
磁性体ガイド2は、磁石5から発生する磁力線が効率よく磁気抵抗素子30a〜30dを通過するように、磁力線の方向を矯正するものである。
なお、図10(a)では、磁気抵抗素子30a、30dおよび磁気抵抗素子30b、30cは、一つの黒のブロックで図示されているが、これは各磁気抵抗素子が密集しており、それぞれを分離して表せないためである。
なお、信号処理回路部31は、磁界の変化による磁気抵抗素子30a〜30dの抵抗値の変化に基づいて、回転体100の多極着磁に対応した信号を出力するものである。
また、図10(c)において、横軸は磁石5によるバイアス磁界の中心線からの距離Lであり、縦軸は磁気抵抗素子へ印加されるバイアス磁界(印加磁界)である。
図10(b)および図10(c)に示すように、磁気検出装置の磁気回路においては、磁石5の中心線からの距離Lにより、磁気抵抗素子に対するバイアス磁界を適切に調整することができる。
図11において、図11(a)は多極着磁された回転体100が回転することによって磁気抵抗素子部(磁気抵抗素子30a〜30d)に近接してくる磁極の変化の様子を示している。
また、図11(b)は磁気抵抗素子30a、30dへの印加磁界の変化の様子、図11(c)は磁気抵抗素子30b、30cの抵抗値の変化の様子、図11(d)は信号処理回路部31の後述する差動増幅回路の出力変化の様子、図11(e)は信号処理回路部31の最終出力の変化の様子を示している。
このように、図10に示された従来の磁気検出装置によれば、回転体100の多極着磁と対応した出力信号を得ることができる。
即ち、多極着磁された回転体100の回転動作を検出できる。
そのため、部品点数が多くなり、また、製造時の組立て工数が多くなり、効率的な生産を行うことができなかった。
また、個々の部品を手作業により組立てるので、組立て時の個々の部品の相対的な位置精度にバラツキが発生しやすい。
そのため、完成した製品は、多極着磁された回転体の磁気検出精度などの特性上のバラツキを有るレベル以上は小さくできなかった。
上記IC、上記リードフレームおよび上記磁性体ガイドは第一の組立体として予め一体的に組立てられており、上記磁石および上記外部出力端子は第二の組立体として予め一体的に組立てられているものである。
なお、各図間において、同一符号は、同一あるいは相当のものを表す。
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1による磁気検出装置の構成を示す断面図であり、図1(a)は図1(b)のA−A’線における断面を、図1(b)は図1(a)のB−B’線における断面を示している。
また、図2は、実施の形態1による磁気検出装置の構成を示す斜視図であり、図2(a)は磁気検出装置の外観を、図2(b)は要部(後述する第一の組立体)の内部構成を示している。
また、図3は、磁気検出装置に用いられるICの回路構成例を示す図である。
図2において、100は、多極着磁された被検出体である回転体であって、例えば、回転する円盤の周縁部に着磁された複数の突起部が設けられている。
また、3は、多極着磁された回転体100からの磁界の変化に対応して抵抗値が変化する磁気抵抗素子30a〜30dからなる磁気抵抗素子部30と、磁気抵抗素子30a〜30dの抵抗値の変化に基づいて回転体100の多極着磁に対応した信号を出力する信号処理回路部31とが一体的に集積されたICである。
また、4は、後述するモールド樹脂である。
図3に示すように、磁気抵抗素子部30は、直列接続された磁気抵抗素子30a、30b、および直列接続された磁気抵抗素子30c、30dで構成されている。
各磁気抵抗素子30a〜30dは、回転体100の磁界の変化に対応して抵抗値が変化するので、磁気抵抗素子の接続点A、Bの電位も変化する。
なお、これらの回転体100、磁気抵抗素子30a〜30d、信号処理回路部31、磁石5および磁性体ガイド2の相対的な位置関係は、前述した従来の磁気検出装置と基本的には同じである。
従って、信号処理回路部31は、磁気抵抗素子30a〜30dの抵抗値の変化に基づいて、回転体100の多極着磁に対応した信号を出力する。
なお、これらの磁気抵抗素子部30および信号処理回路部31の個々の構成および動作は、前述の従来の磁気検出装置におけるものと基本的には同じである。
本実施の形態による磁気検出装置も、図10(b)に示すように、磁気抵抗素子30a〜30dは、磁石5の着磁方向の中心線から距離Lだけ離れて回転体100側の信号処理回路部31の上に設けられている。
また、信号処理回路部31は、磁界の変化による磁気抵抗素子30a〜30dの抵抗値の変化に基づいて、回転体100の多極着磁に対応した信号を出力する。
また、図10(c)において、横軸は磁石5によるバイアス磁界の中心線からの距離Lであり、縦軸は磁気抵抗素子へ印加されるバイアス磁界(印加磁界)である。
図10(b)および図10(c)に示すように、本実施の形態による磁気検出装置の磁気回路においても、磁石5の中心線からの距離Lにより、磁気抵抗素子に対するバイアス磁界を適切に調整することができる。
図11において、図11(a)は多極着磁された回転体100が回転することによって磁気抵抗素子部(磁気抵抗素子30a〜30d)に近接してくる磁極の変化の様子を示している。
また、図11(b)は磁気抵抗素子30a〜30dへの印加磁界の変化の様子、図11(c)は磁気抵抗素子30a〜30dの抵抗値の変化の様子、図11(d)は信号処理回路部31の後述する差動増幅回路の出力変化の様子、図11(e)は信号処理回路部31の最終出力の変化の様子を示している。
このように、図1、図2に示された本実施の形態による磁気検出装置によっても、回転体100の多極着磁と対応した出力信号を得ることができる。
即ち、多極着磁された回転体100の回転動作を検出できる。
これら3本のリードフレーム(即ち、第一のリードフレーム1a、第二のリードフレーム1b、第三のリードフレーム1c)のいずれか1つは信号処理回路部31の回路を駆動するための電源を供給するためのものであり、いずれか1つはグランド(GND)電位を供給するためのものであり、いずれか1つは信号処理回路部31からの出力信号を取り出すためのものである。
そして、磁気抵抗素子30a〜30dおよび信号処理回路部31を一体的に集積したIC3が、磁石5と対向する位置で第一のリードフレーム1aの延在部に配置されている。
また、磁性体ガイド2は、磁石5から発生する磁力線が効率よく磁気抵抗素子30a〜30dを通過するように、リードフレーム1(即ち、第一のリードフレーム1a、第二のリードフレーム1b、第三のリードフレーム1c)と直交する方向の端部が略90度折り曲げられている。
図1および図2において、10は第一の組立体である。
該第一の組立体10は、磁気抵抗素子30a〜30dおよび信号処理回路部31を一体的に集積したIC3、該IC3を配置する第一のリードフレーム1aを含むリードフレーム1および磁性体ガイド2がモールド樹脂4によって予め一体的に固着して組立てられたものである。即ち、IC3、リードフレーム1および磁性体ガイド2はモールド樹脂4によって一体的に成形され、第一の組立体10となっている。
第二の組立体20には、第一の組立体10を所定位置に位置決めして取り付けるための切り欠き部が設けられている。
そして、この第二の組立体20の切り欠き部に第一の組立体10を組み込んで取り付けることにより、IC3、磁石5、磁性体ガイド2が所望の所定位置に位置決めされるようになっている。
また、第二の組立体20の切り欠き部に第一の組立体10を取り付けることにより、第一、第二および第3のリードフレーム1a、1bおよび1cが、それぞれ第一、第二および第3の外部出力端子6a、6bおよび6cと接触し、電気的に接続されるようになっている。
また、本実施の形態では、第一の組立体10内に一体成形された磁気ガイド2の一部は露出しており、磁石5と密着する構造となっている。
IC3、リードフレーム1および磁性体ガイド2は第一の組立体10として予め一体的に組立てられており、磁石5および外部出力端子6は第二の組立体20として予め一体的に組立てられている。
しかし、本実施の形態によれば、IC、リードフレームおよび磁性体ガイドは第一の組立体として予め一体的に組立てられているので、磁気抵抗素子と磁性体ガイドとの相対位置をより精度良く組み付けることが可能となり、磁気検出装置の検出精度のバラツキを大幅に軽減できる。
また、本実施の形態による磁気検出装置では、磁気抵抗素子を含み磁気回路を構成する複数の部品を、第一の組立体および第二の組立体として予め一体的に構成するため、組立て部品数が少なくなり、組立て工数が低減される。
即ち、本実施の形態による磁気検出装置によれば、製造時の組立てが容易であると共に、検出精度などの特性上のバラツキを軽減できる。
図4は、本発明の実施の形態2による磁気検出装置の構成を示す断面図であり、図4(a)は図4(b)のA−A’線における断面を、図4(b)は図4(a)のB−B’線における断面を示している。
また、図5は、実施の形態2による磁気検出装置の構成を示す斜視図であり、図5(a)は磁気検出装置の外観を、図5(b)は要部(第一の組立体)の内部構成を示している。
図4および図5に示すように、本実施の形態による磁気検出装置においては、磁気抵抗素子30a〜30dからなる磁気抵抗素子部30と磁気抵抗素子30a〜30dの抵抗値の変化に基づいて回転体の多極着磁に対応した信号を出力する信号処理回路部31とが一体的に集積されたIC3は、リードフレーム1(例えば、第一のリードフレーム1a)の回転体100側の一端に形成された延在部に実装されるのではなく、磁性体ガイド2に直接配置されている。その他の構成は、実施の形態1による磁気検出装置と同じであるので説明は省略する。
本実施の形態によれば、リードフレーム1を介することなく、磁性体ガイド2に直接組立てられるため、リードフレーム1の厚みのバラツキは関係なくなり、磁石5とIC3の間の距離のバラツキ(即ち、磁石5と磁気抵抗素子30a〜30dの間の距離のバラツキ)は軽減される。
従って、実施の形態1による磁気検出装置よりも、更に磁気検出精度のバラツキが小さくなる。
図6は、本発明の実施の形態3による磁気検出装置の構成を示す断面図であり、図6(a)は図6(b)のA−A’線における断面を、図6(b)は図6(a)のB−B’線における断面を示している。
また、図7、実施の形態3による磁気検出装置の構成を示す斜視図であり、図7(a)は磁気検出装置の外観を、図7(b)は要部(第一の組立体)の内部構成を示している。
また、リードフレーム(例えば、第一のリードフレーム1a)は、回転体100側の一端が磁石5と対向する位置まで延在され、その延在部に磁気抵抗素子30a〜30dおよび信号処理回路部31を一体的に集積したIC3が実装(配置)されている。
そして、IC3が実装されているリードフレーム(例えば、第一のリードフレーム1a)の延在部は、リードフレーム1(第一のリードフレーム1a、第二のリードフレーム1b、第三のリードフレーム1c)と直交する方向の測端部が略90度折り曲げられている。
第一のリードフレーム1aの延在部の両測端に折り曲げ部1a‐aを形成することにより、磁性体ガイド2がなくても、磁石5から発生する磁力線が効率よく磁気抵抗素子30a〜30dを通過するように、磁力線の方向を矯正することができる。
即ち、本実施の形態では、磁気抵抗素子30a〜30dと信号処理回路部31が一体的に集積されたIC3が実装されるリードフレーム(例えば、第一のリードフレーム1a)の延在部の両測端部にこのような折り曲げ部1a‐aを形成することによって、リードフレームの延在部そのものに磁性体ガイド2の機能を持たせている。
従って、本実施の形態によれば、磁性体ガイド2は不要となり、部品数が削減されると共に、磁性体ガイド2を介することなく、磁気抵抗素子と信号処理回路部が一体的に集積されたIC3が直接リードフレーム1に実装されるので、磁性体ガイド2の厚みのバラツキは関係なくなり、磁石5とIC3の間の距離のバラツキ(即ち、磁石と磁気抵抗素子の間の距離のバラツキ)は軽減され、磁気検出精度のバラツキが少なくなる。
図8は、本発明の実施の形態4による磁気検出装置の構成を示す断面図であり、図8(a)は図8(b)のA−A’線における断面を、図8(b)は図8(a)のB−B’線における断面を示している。
また、図9、実施の形態4による磁気検出装置の構成を示す斜視図であり、図9(a)は磁気検出装置の外観を、図9(b)は要部(第一の組立体)の内部構成を示している。
なお、図において、1a‐bはリードフレーム(例えば、第一のリードフレーム1a)の段差部である。
また、実施の形態3の場合と同様に、リードフレームのIC3が実装される部分である延在部には、折り曲げ部1a‐aを形成されており、延在部そのものに磁性体ガイド2の機能を持たせている。
従って、必ずしも、上述のようにリードフレームに段差を形成する必要はない。
例えば、実施の形態3による磁気検出装置において、モールド樹脂4の磁石5と対向する部分を切り欠き、リードフレーム1aのIC3を実装する部分(即ち、リードフレーム1aの延在部)が磁石5と近接して接触するように、第二の組立体20における磁石5の位置を変更してもよい。
従って、本実施の形態によれば、磁性体ガイド2は不要であり、部品数が削減されると共に、モールド樹脂4を介することなく、リードフレームのIC3が実装される部分は、5磁石に接触するように配置されるので、モールド樹脂4の厚みのバラツキは関係なくなり、磁石5とIC3の間の距離のバラツキ(即ち、磁石と磁気抵抗素子の間の距離のバラツキ)は軽減され、磁気検出精度のバラツキが少なくなる。
このため、同じ磁界強度を得るのに必要な磁石の大きさは、小さくて済み、装置の小型化も図れる。
1a 第一のリードフレーム
1a‐a 第一のリードフレームの折り曲げ部
1a‐b 第一のリードフレームの段差部
1b 第二のリードフレーム
1c 第三のリードフレーム
2 磁性体ガイド
3 IC(磁気抵抗素子部30と信号処理回路部31で構成)
4 モールド樹脂
5 磁石
6 ターミナル
6a 第一のターミナル
6b 第二のターミナル
6c 第三のターミナル
10 第一の組立体(ベースASSY)
20 第二の組立体(インサートASSY)
30 磁気抵抗素子部
30a、30b、30c、30d 磁気抵抗素子
31 信号処理回路部
100 回転体
Claims (4)
- 多極着磁された回転体の回転に伴う磁界の変化に対応して抵抗値が変化する磁気抵抗素子と、
上記磁気抵抗素子と、該磁気抵抗素子の抵抗値の変化に基づいて上記回転体の多極着磁に対応した信号を出力する信号処理回路部とを一体的に集積したICと、
上記回転体側の一端に上記ICが実装されると共に、他端に上記信号処理回路部の出力信号を外部に出力するための外部出力端子が接続されるリードフレームと、
上記磁気抵抗素子へバイアス磁界を印加する磁石と、
上記磁石から発生する磁力線の方向を矯正する磁性体ガイドとを備えた磁気検出装置であって、
上記IC、上記リードフレームおよび上記磁性体ガイドは第一の組立体として予め一体的に組立てられており、上記磁石および上記外部出力端子は第二の組立体として予め一体的に組立てられていることを特徴とする磁気検出装置。 - 多極着磁された回転体の回転に伴う磁界の変化に対応して抵抗値が変化する磁気抵抗素子と、
上記磁気抵抗素子と、該磁気抵抗素子の抵抗値の変化に基づいて上記回転体の多極着磁に対応した信号を出力する信号処理回路部とを一体的に集積したICと、
上記信号処理回路部の出力信号を外部に出力するための外部出力端子に接続されるリードフレームと、
上記磁気抵抗素子へバイアス磁界を印加する磁石と、
上記ICを載置すると共に、上記磁石から発生する磁力線の方向を矯正する磁性体ガイドとを備えた磁気検出装置であって、
上記IC、上記リードフレームおよび上記磁性体ガイドは第一の組立体として予め一体的に組立てられており、上記磁石および上記外部出力端子は第二の組立体として予め一体的に組立てられていることを特徴とする磁気検出装置。 - 上記リードフレームの上記ICが実装される部分は、磁性体ガイドの機能を有していることを特徴とする請求項1に記載の磁気検出装置。
- 上記リードフレームの上記ICが実装される部分は、上記磁石に接触するように、上記磁石に近接して配置されていることを特徴とする請求項3に記載の磁気検出装置。
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