JP3086563B2 - Rotation angle sensor - Google Patents
Rotation angle sensorInfo
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、シャフトの回転角度を
検出する回転角度センサに関し、特に強磁性磁気抵抗素
子を用いた無接触型の回転角度センサに係る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a rotation angle sensor for detecting a rotation angle of a shaft, and more particularly to a non-contact type rotation angle sensor using a ferromagnetic magnetoresistive element.
【０００２】[0002]
【従来の技術】近時、回転角度あるいは回転位置を検出
するセンサに関し、無接触機構を構成し、あるいはシャ
フトの慣性損失を小さくする等の要請から磁気センサの
利用が注目されている。この磁気センサには磁気抵抗素
子が用いられ、シャフトの先端に装着された永久磁石に
素子の板面が対向するように配置されている。2. Description of the Related Art Recently, with respect to a sensor for detecting a rotation angle or a rotation position, use of a magnetic sensor has attracted attention due to a demand for forming a non-contact mechanism or reducing inertia loss of a shaft. This magnetic sensor uses a magnetoresistive element, and is arranged such that the plate surface of the element faces a permanent magnet mounted on the tip of a shaft.
【０００３】上記磁気抵抗素子としては半導体磁気抵抗
素子と強磁性磁気抵抗素子が知られている。前者は半導
体の電気抵抗が磁界中で変化する性質を利用したもので
ある。後者は磁界中の強磁性体に関し磁化方向と電流方
向のなす角度によって抵抗が異方的に変化する性質を利
用したものである。これは異方性磁気抵抗効果と呼ば
れ、磁界の大きさによる負性磁気抵抗効果と区別され
る。即ち、通常の強磁性体にあっては、異方性磁気抵抗
効果により電流と磁化方向が平行になった時に抵抗が最
大となり、直交した時に最小となる。而して、この効果
を利用すべく、例えば特開平２−２９８８１５号公報に
記載のように、基板の板面に薄膜の強磁性磁気抵抗素子
を折線状に付着して強磁性磁気抵抗素子を構成し、磁石
部材と強磁性磁気抵抗素子の何れか一方をシャフトに装
着し他方をシャフトに対し所定の位置に固定した回転角
度センサが知られている。As the above-mentioned magnetoresistive element, a semiconductor magnetoresistive element and a ferromagnetic magnetoresistive element are known. The former utilizes the property that the electric resistance of a semiconductor changes in a magnetic field. The latter utilizes the property that the resistance of the ferromagnetic material in a magnetic field changes anisotropically depending on the angle between the magnetization direction and the current direction. This is called an anisotropic magnetoresistive effect and is distinguished from a negative magnetoresistive effect due to the magnitude of a magnetic field. That is, in a normal ferromagnetic material, the resistance becomes the maximum when the current and the magnetization direction become parallel due to the anisotropic magnetoresistance effect, and becomes the minimum when the current and the magnetization direction cross each other. In order to utilize this effect, a thin-film ferromagnetic magnetoresistive element is attached to the board surface of the substrate in a folded line, as described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-298815. 2. Description of the Related Art There is known a rotation angle sensor in which one of a magnet member and a ferromagnetic magnetoresistive element is mounted on a shaft and the other is fixed at a predetermined position with respect to the shaft.
【０００４】また、特開昭６２−２２９０２６号公報に
おいては、磁気円板と磁気センサ部を備えた磁気式回転
検出器に関し、磁気センサ部への外部磁界の影響を遮断
するため、強磁性材のカバーをプリント基板と固定部材
との間に位置し磁気センサ部の外周部を覆うこととして
いる。Japanese Unexamined Patent Publication No. 62-229026 discloses a magnetic rotation detector having a magnetic disk and a magnetic sensor section, which uses a ferromagnetic material to cut off the influence of an external magnetic field on the magnetic sensor section. Is positioned between the printed circuit board and the fixing member to cover the outer peripheral portion of the magnetic sensor unit.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】前述の強磁性磁気抵抗
素子を用いた回転角度センサに対しても、外部磁界の影
響を抑えるため強磁性体により磁気シールド（磁気遮
蔽）することが必要となる。しかし、小型、軽量化の要
請から例えば磁気シールドケースの板厚を薄くすると磁
気シールド機能が十分でなくなる場合がある。また、磁
石部材近傍に強磁性体の磁気シールドケースが存在する
と、磁石部材からの磁束が強磁性体に吸収されるので、
それだけ強磁性磁気抵抗素子に印加される磁束量が減少
することになり感度が悪くなる。The rotation angle sensor using the above-described ferromagnetic magnetoresistive element needs to be magnetically shielded (magnetically shielded) with a ferromagnetic material in order to suppress the influence of an external magnetic field. . However, if the thickness of the magnetic shield case is reduced, for example, due to demands for miniaturization and weight reduction, the magnetic shield function may not be sufficient. Also, if there is a magnetic shield case made of a ferromagnetic material near the magnet member, the magnetic flux from the magnet member will be absorbed by the ferromagnetic material,
As a result, the amount of magnetic flux applied to the ferromagnetic magnetoresistive element decreases, and the sensitivity deteriorates.
【０００６】そこで、本発明は無接触型の回転角度セン
サにおいて、磁石部材に対し適切な関係となるように磁
気シールドケースを設けることにより外部磁界の影響を
極力抑え、磁石部材により強磁性磁気抵抗素子を含む所
定の磁界を確保し得るようにすることを目的とする。Therefore, the present invention provides a non-contact type rotation angle sensor, in which a magnetic shield case is provided so as to have an appropriate relationship with a magnet member, thereby minimizing the influence of an external magnetic field, and using a magnet member to provide a ferromagnetic magnetoresistance. It is an object to secure a predetermined magnetic field including an element.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は、強磁性磁気抵抗素子に対するシャフトの
回転に伴う磁束変化により該シャフトの回転角度を検出
する回転角度センサにおいて、非磁性体で形成したシャ
フトと、少くとも該シャフトに前記強磁性磁気抵抗素子
に対向するように設け前記強磁性磁気抵抗素子を含む磁
界を形成する磁石部材と、強磁性体によって有底容器状
に形成すると共に底部に前記シャフトより大径の挿通孔
を穿設した磁気シールドケースを備え、該磁気シールド
ケースの前記挿通孔に対して所定の間隙を以て前記磁石
部材及び前記シャフトを挿通し、前記磁石部材及び前記
強磁性磁気抵抗素子を前記磁気シールドケース内に収容
して配設することとしたものである。SUMMARY OF THE INVENTION In order to achieve the above object, the present invention provides a shaft for a ferromagnetic magnetoresistive element.
The rotation angle of the shaft is detected by the change in magnetic flux due to rotation
Of a rotating angle sensor
Shaft and at least the ferromagnetic magnetoresistive element
The magnet including the ferromagnetic magnetoresistive element provided so as to face
A magnet member that forms the field and a bottomed container made of ferromagnetic material
And an insertion hole having a diameter larger than that of the shaft at the bottom.
A magnetic shield case with a
The magnet with a predetermined gap with respect to the insertion hole of the case.
Through the member and the shaft, the magnet member and the
Ferromagnetic magnetoresistive element housed in the magnetic shield case
It was decided to arrange it.
【０００８】[0008]
【０００９】[0009]
【作用】上記の構成になる回転角度センサにおいては、
シャフトが非磁性体で形成されると共に、挿通孔に対し
所定の間隙を以て挿通されており、磁石部材及び強磁性
磁気抵抗素子が磁気シールドケース内に収容されている
ので、強磁性磁気抵抗素子を含む所定の磁界が形成され
ると共に、磁気シールドケースによる所定の磁気シール
ド機能が確保される。而して、磁石部材により強磁性磁
気抵抗素子を含む所定の磁界が形成され、シャフトが回
転すると、磁石部材が強磁性磁気抵抗素子に対して相対
的に回転する。この相対的な回転に応じ、強磁性磁気抵
抗素子を含む磁界が変化するのでその抵抗値が変化し、
シャフトの回転に応じた信号が強磁性磁気抵抗素子から
出力される。この場合において、磁石部材及び強磁性磁
気抵抗素子は磁気シールドケース内に収容されており、
例えば磁気シールドケースの厚さ及び磁石部材の大きさ
を所定の関係に設定することにより、磁石部材による強
磁性磁気抵抗素子を含む磁界の強さが、磁気シールドケ
ース内に到達する外部磁界の強さ以上とされるので、強
磁性磁気抵抗素子を含む所定の磁界が形成される。In the rotation angle sensor having the above configuration,
The shaft is made of a non-magnetic material and the insertion hole
It is inserted with a predetermined gap,
The magnetoresistive element is housed in the magnetic shield case
So a predetermined magnetic field including a ferromagnetic magnetoresistive element is formed
And a predetermined magnetic seal with a magnetic shield case
Function is secured. Thus , a predetermined magnetic field including the ferromagnetic element is formed by the magnet member, and when the shaft rotates, the magnet member rotates relative to the ferromagnetic element. According to this relative rotation, the magnetic field including the ferromagnetic magnetoresistive element changes, so that its resistance value changes,
A signal corresponding to the rotation of the shaft is output from the ferromagnetic magnetoresistive element. In this case, the magnet member and the ferromagnetic magnetoresistive element are housed in a magnetic shield case,
For example, by setting the thickness of the magnetic shield case and the size of the magnet member in a predetermined relationship, the strength of the magnetic field including the ferromagnetic magnetoresistive element due to the magnet member is reduced by the strength of the external magnetic field reaching the inside of the magnetic shield case. because it is more the predetermined magnetic field including a ferromagnetic magnetoresistive element is formed.
【００１０】[0010]
【００１１】[0011]
【実施例】以下、本発明の回転角度センサを内燃機関の
スロットルポジションセンサに適用した実施例について
図面を参照して説明する。電子制御燃料噴射装置を搭載
した内燃機関においては、スロットルポジションセンサ
が装着され、その出力信号が燃料噴射制御等に供されて
いる。このスロットルポジションセンサはスロットルバ
ルブシャフトに連結され、通常、スロットルバルブ開度
（以下、スロットル開度という）に応じて変化するスロ
ットル開度信号と、アイドル域か出力域かによりオンオ
フするアイドル信号が出力される。このスロットルポジ
ションセンサとして、無接触型の回転角度センサが用い
られている。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment in which a rotation angle sensor according to the present invention is applied to a throttle position sensor of an internal combustion engine will be described below with reference to the drawings. In an internal combustion engine equipped with an electronic control fuel injection device, a throttle position sensor is mounted, and its output signal is used for fuel injection control and the like. The throttle position sensor is connected to a throttle valve shaft, and normally outputs a throttle opening signal that changes according to a throttle valve opening (hereinafter, referred to as a throttle opening) and an idle signal that turns on and off depending on whether the engine is in an idle range or an output range. Is done. A non-contact type rotation angle sensor is used as the throttle position sensor.
【００１２】図１及び図２は本発明の一実施例に係るス
ロットルポジションセンサ１を示すもので、図示しない
スロットルボデーに装着され、シャフト２が図示しない
スロットルシャフトに連動して回動するように支持され
ている。即ち、スロットルポジションセンサ１は隣接す
る二つの凹部３ａ，３ｂを有する合成樹脂製のハウジン
グ３を備え、これら凹部３ａ，３ｂ間の隔壁３ｃに、軸
受４を介して非磁性体のシャフト２が回動自在に支持さ
れている。尚、軸受４は常磁性体、あるいは耐磨耗性を
有する樹脂によって形成するとよい。FIGS. 1 and 2 show a throttle position sensor 1 according to an embodiment of the present invention, which is mounted on a throttle body (not shown) so that a shaft 2 rotates in conjunction with a throttle shaft (not shown). Supported. That is, the throttle position sensor 1 includes a synthetic resin housing 3 having two adjacent concave portions 3a and 3b, and a nonmagnetic shaft 2 is rotated via a bearing 4 between partition walls 3c between the concave portions 3a and 3b. It is movably supported. The bearing 4 may be formed of a paramagnetic material or a resin having wear resistance.
【００１３】シャフト２の一端にはハウジング３の一方
の凹部３ａ内に収容されたレバー５が固着されており、
レバー５は図示しないスロットルシャフトに連結されて
いる。ハウジング３とレバー５との間にはリターンスプ
リング６が介装されており、レバー５が所定の初期位置
方向に付勢されている。従って、図示しないスロットル
バルブの開作動に伴い、スロットルシャフトに連動する
レバー５がリターンスプリング６の付勢力に抗して駆動
され、シャフト２が回動するように構成されている。シ
ャフト２の他端には磁石部材たるロータマグネット２０
が装着され、ハウジング３の他方の凹部３ｂ内に収容さ
れている。A lever 5 housed in one recess 3a of the housing 3 is fixed to one end of the shaft 2.
The lever 5 is connected to a throttle shaft (not shown). A return spring 6 is interposed between the housing 3 and the lever 5, and the lever 5 is biased in a predetermined initial position direction. Therefore, with the opening operation of the throttle valve (not shown), the lever 5 linked to the throttle shaft is driven against the urging force of the return spring 6, and the shaft 2 rotates. The other end of the shaft 2 has a rotor magnet 20 as a magnet member.
Is mounted in the other concave portion 3b of the housing 3.
【００１４】即ち、シャフト２の他端の端面の中心に略
正方形の凹部２ａが形成されており、この凹部２ａにロ
ータマグネット２０が収容され、これを囲繞するように
蓋体２１が装着されている。本実施例のロータマグネッ
ト２０としては略直方体の、安価で良好な磁気特性が得
られるフェライト磁石が用いられているが、これに限る
ものではなく、また平面形状は正方形に限らず、円形等
どのような形状であってもよい。蓋体２１はどのような
材質でもよいが、本実施例ではアルミニウム製とされて
いる。而して、ロータマグネット２０はシャフト２の軸
心に適切に取付けられ、ロータマグネット２０回りに磁
界が形成される。That is, a substantially square concave portion 2a is formed at the center of the other end surface of the shaft 2, and the rotor magnet 20 is housed in the concave portion 2a, and a lid 21 is attached so as to surround the concave portion. I have. As the rotor magnet 20 of the present embodiment, a ferrite magnet of a substantially rectangular parallelepiped shape, which is inexpensive and has good magnetic properties, is used. However, the present invention is not limited thereto. Such a shape may be used. The lid 21 may be made of any material, but is made of aluminum in this embodiment. Thus, the rotor magnet 20 is appropriately mounted on the axis of the shaft 2, and a magnetic field is formed around the rotor magnet 20.
【００１５】ハウジング３の凹部３ｂ内には磁気シール
ドケース４０が配設されており、この中に磁気センサ１
０がロータマグネット２０に対向するように配設されて
いる。本実施例の磁気センサ１０は、矩形の素子基板１
１を有し、その板面に帯状のＮｉ−Ｃｏ合金等の薄膜強
磁性合金から成る強磁性磁気抵抗素子１２（以下、単に
磁気抵抗素子１２という）が付着されている。磁気抵抗
素子１２は高抵抗化を図るため帯状の薄膜強磁性合金が
折曲され、図３に示すようなパターン形状に形成されて
いる。即ち、磁気抵抗素子１２のパターンは長手方向が
水平な素子を中心とするブロックと長手方向が垂直な素
子を中心とするブロックとが交互に接続され、四つのブ
ロックが構成されている。そして、各ブロック間の接続
点には端子１２ａ乃至１２ｄが形成されている。端子１
２ａ，１２ｂは所謂電流端子で、端子１２ａは電源Ｖｃ
に接続され、端子１２ｂは接地されている。端子１２
ｃ，１２ｄは所謂電圧端子であり、これらから検出信号
が出力される。尚、素子基板１１の形状は矩形に限ら
ず、どのような形状であってもよい。A magnetic shield case 40 is provided in the recess 3b of the housing 3, and a magnetic sensor 1 is provided therein.
0 is disposed so as to face the rotor magnet 20. The magnetic sensor 10 of the present embodiment has a rectangular element substrate 1.
1, a ferromagnetic magnetoresistive element 12 (hereinafter simply referred to as a magnetoresistive element 12) made of a thin film ferromagnetic alloy such as a Ni-Co alloy is attached to the plate surface. The magnetoresistive element 12 is formed by bending a strip-shaped thin film ferromagnetic alloy in order to increase the resistance and forming a pattern as shown in FIG. That is, in the pattern of the magnetoresistive element 12, four blocks are constituted by alternately connecting blocks centered on elements whose longitudinal direction is horizontal and blocks centered on elements whose longitudinal direction is vertical. Terminals 12a to 12d are formed at connection points between the blocks. Terminal 1
2a and 12b are so-called current terminals, and the terminal 12a is a power supply Vc.
, And the terminal 12b is grounded. Terminal 12
Reference numerals c and 12d denote so-called voltage terminals from which detection signals are output. The shape of the element substrate 11 is not limited to a rectangle, but may be any shape.
【００１６】磁気センサ１０はハイブリッドＩＣ基板３
０（以下、単にＩＣ基板３０という）に実装され、その
端部には複数のターミナル７が接続されている。ターミ
ナル７はハウジング３内に埋設されており、側方に延出
してハウジング３と一体にコネクタ８が形成されてい
る。ＩＣ基板３０は、ハウジング３の凹部３ｂ内に配設
された磁気シールドケース４０内に収容され、凹部３ｂ
はゴム製のシール部材１９を介して強磁性体のカバー９
により密閉されている。尚、ＩＣ基板３０には磁気セン
サ１０の出力信号を処理する検出回路素子等が実装され
ているが、周知であるので説明は省略する。The magnetic sensor 10 is a hybrid IC substrate 3
0 (hereinafter simply referred to as an IC board 30), and a plurality of terminals 7 are connected to the end thereof. The terminal 7 is buried in the housing 3 and extends sideways to form a connector 8 integrally with the housing 3. The IC substrate 30 is housed in a magnetic shield case 40 provided in the recess 3b of the housing 3,
Is a ferromagnetic cover 9 via a rubber seal member 19.
Sealed. Note that a detection circuit element for processing the output signal of the magnetic sensor 10 and the like are mounted on the IC board 30, but the description is omitted because it is well known.
【００１７】磁気センサ１０はＩＣ基板３０の一方の面
に付着されており、その素子基板１１に例えばフェライ
ト磁石のバイアスマグネット１３が接着等によって固着
される。この後、ＩＣ基板３０全体を合成樹脂によりモ
ールドすることとしてもよい。而して、バイアスマグネ
ット１３は磁気抵抗素子１２に対して所定位置に固定さ
れ、磁気抵抗素子１２にはロータマグネット２０とバイ
アスマグネット１３の両磁石部材の合成磁界が印加され
る。尚、バイアスマグネット１３は省略することとして
もよい。The magnetic sensor 10 is attached to one surface of an IC substrate 30, and a bias magnet 13 of, for example, a ferrite magnet is fixed to the element substrate 11 by bonding or the like. Thereafter, the entire IC substrate 30 may be molded with a synthetic resin. Thus, the bias magnet 13 is fixed at a predetermined position with respect to the magnetoresistive element 12, and a combined magnetic field of the magnet members of the rotor magnet 20 and the bias magnet 13 is applied to the magnetoresistive element 12. Incidentally, the bias magnet 13 may be omitted.
【００１８】磁気シールドケース４０は、図４に拡大し
て示すように、強磁性体（例えば電磁軟鉄）によって有
底容器状に形成され、シャフト２が所定の間隙を以て挿
通し得るように、底部にシャフト２より大径の挿通孔４
１が穿設されている。例えば、シャフト２の直径が６ｍ
ｍで挿通孔４１の直径が１３ｍｍに設定される。磁気シ
ールドケース４０の板厚と、磁石部材たるロータマグネ
ット２０及びバイアスマグネット１３によって形成され
る磁界の強さとの関係は、外部磁界の強さに応じて例え
ば図５及び図６に示すように設定される。即ち、図５に
おいて例えば板厚ａ（横軸）とした場合の、磁気シール
ドケース４０内に漏洩し始める外部磁界の強さ（縦軸）
はＡとなる。そして、例えば磁気シールドケース４０の
板厚がａであって外部磁界の強さがＡ以上となる場合に
は、外部磁界の強さに応じて、図６に示すようにロータ
マグネット２０及びバイアスマグネット１３の磁界の強
さＭと、外部磁界が磁気シールドケース４０内に漏洩し
た磁束によって形成される磁界の強さＬとの比（Ｍ／
Ｌ）が１以上に設定される。即ち、前者の磁界の強さＭ
が後者の磁界の強さＬ以上となるように設定される。同
様に、板厚ｂで外部磁界の強さがＢ以上である場合に
も、図６に示すように外部磁界に応じてＭ／Ｌが１以上
の値となるように設定される。As shown in an enlarged view in FIG. 4, the magnetic shield case 40 is formed of a ferromagnetic material (for example, electromagnetic soft iron) in a bottomed container shape, and has a bottom portion so that the shaft 2 can be inserted with a predetermined gap. Through hole 4 larger in diameter than shaft 2
1 is drilled. For example, the diameter of the shaft 2 is 6 m
With m, the diameter of the insertion hole 41 is set to 13 mm. The relationship between the plate thickness of the magnetic shield case 40 and the strength of the magnetic field formed by the rotor magnet 20 and the bias magnet 13 as the magnet members is set according to the strength of the external magnetic field, for example, as shown in FIGS. Is done. That is, in FIG. 5, for example, when the plate thickness is a (horizontal axis), the intensity of the external magnetic field that starts to leak into the magnetic shield case 40 (vertical axis)
Becomes A. For example, when the plate thickness of the magnetic shield case 40 is a and the strength of the external magnetic field is A or more, the rotor magnet 20 and the bias magnet 13 and the ratio (M / M) of the magnetic field strength L formed by the magnetic flux leaked into the magnetic shield case 40 by the external magnetic field.
L) is set to 1 or more. That is, the former magnetic field strength M
Is set to be equal to or greater than the latter magnetic field strength L. Similarly, when the strength of the external magnetic field is B or more at the plate thickness b, the M / L is set to a value of 1 or more according to the external magnetic field as shown in FIG.
【００１９】上記の構成になる本実施例のスロットルポ
ジションセンサ１において、図示しないスロットルバル
ブに連動して図１に示すレバー５が駆動されシャフト２
が軸受４内で回動する。このシャフト２の回動に伴いロ
ータマグネット２０による磁界も回転し、磁気抵抗素子
１２に対してこれを含む平行磁束の磁界の方向が変化す
る。即ち、ロータマグネット２０の磁界とバイアスマグ
ネット１３のバイアス磁界との合成磁界の方向が変化す
る。而して、異方性磁気抵抗効果により磁気抵抗素子１
２の抵抗値Ｒ１乃至Ｒ４が変化し、磁気センサ１０から
シャフト２の回転に応じた信号が出力され、シャフト２
の回転角に対する磁気センサ１０の出力特性は広範囲の
リニアリティを有する特性となる。In the throttle position sensor 1 of this embodiment having the above-described structure, the lever 5 shown in FIG.
Rotates in the bearing 4. As the shaft 2 rotates, the magnetic field generated by the rotor magnet 20 also rotates, and the direction of the magnetic field of the parallel magnetic flux including the magnetic field changes with respect to the magnetoresistive element 12. That is, the direction of the combined magnetic field of the magnetic field of the rotor magnet 20 and the bias magnetic field of the bias magnet 13 changes. Thus, the magnetoresistive element 1 is formed by the anisotropic magnetoresistance effect.
2 change, and a signal corresponding to the rotation of the shaft 2 is output from the magnetic sensor 10.
The output characteristics of the magnetic sensor 10 with respect to the rotation angle are characteristics having a wide range of linearity.
【００２０】以上のように、本実施例においては、ロー
タマグネット２０及びバイアスマグネット１３による磁
気抵抗素子１２を含む平行磁界は、磁気シールドケース
４０によって外部磁界から遮蔽されており、前者の磁界
の強さがこれに到達する外部磁界の強さ以上となるよう
に設定されているので、磁気抵抗素子１２に対する所定
の磁界が確保される。As described above, in the present embodiment, the parallel magnetic field including the magnetoresistive element 12 by the rotor magnet 20 and the bias magnet 13 is shielded from the external magnetic field by the magnetic shield case 40, and the strength of the former magnetic field is increased. Is set so as to be equal to or greater than the strength of the external magnetic field that reaches this, a predetermined magnetic field for the magnetoresistive element 12 is secured.
【００２１】また、前述のようにシャフト２は非磁性体
で形成されると共に、磁気シールドケース４０の底部に
穿設された大径の挿通孔４１を挿通し、所定の間隙を以
て配設されている。このため、ロータマグネット２０か
らシャフト２を介して磁気シールドケース４０側に漏洩
する磁束量が抑えられる。即ち、図４にＬＦで示す磁束
が減ぜられ、ＭＦで示す磁束が確保される。従って、磁
気シールドケース４０に吸収される外部磁界の磁束の許
容量が減少することはなく、磁気シールドケース４０の
外部磁界に対する所定の磁気シールド機能が確保され
る。尚、シャフト２の径を一定としたときの挿通孔４１
の孔径と磁気センサ１０の検出感度との関係は図７に示
すとおりであり、挿通孔４１が大径となりシャフト２と
の間隙が大となると磁気センサ１０の感度が良好とな
る。As described above, the shaft 2 is formed of a non-magnetic material, and is inserted through a large-diameter insertion hole 41 formed in the bottom of the magnetic shield case 40 and is disposed with a predetermined gap. I have. For this reason, the amount of magnetic flux leaking from the rotor magnet 20 to the magnetic shield case 40 via the shaft 2 is suppressed. That is, the magnetic flux indicated by LF in FIG. 4 is reduced, and the magnetic flux indicated by MF is secured. Therefore, the allowable amount of the magnetic flux of the external magnetic field absorbed by the magnetic shield case 40 does not decrease, and a predetermined magnetic shield function of the magnetic shield case 40 against the external magnetic field is ensured. The insertion hole 41 when the diameter of the shaft 2 is constant.
The relationship between the hole diameter and the detection sensitivity of the magnetic sensor 10 is as shown in FIG. 7. The sensitivity of the magnetic sensor 10 improves when the insertion hole 41 has a large diameter and the gap with the shaft 2 is large.
【００２２】[0022]
【発明の効果】本発明は上述のように構成されているの
で以下に記載の効果を奏する。即ち、本発明の回転角度
センサにおいては、有底容器状の磁気シールドケースの
底部に穿設した挿通孔を介して非磁性体のシャフトが挿
通されており、磁石部材及び強磁性磁気抵抗素子が磁気
シールドケース内に収容されているので、強磁性磁気抵
抗素子を含む所定の磁界を確保しつつ、小型、軽量に構
成することができ、適切な磁気シールド機能により外部
磁界の影響を抑え、良好な感度を確保することができ
る。The present invention is configured as described above.
Has the following effects. That is, the rotation angle of the present invention
In the sensor,Of a bottomed container-shaped magnetic shield case
A non-magnetic shaft is inserted through the insertion hole drilled at the bottom.
The magnet member and the ferromagnetic magnetoresistive element
Housed in a shield caseThe ferromagnetic magnetic resistance
While maintaining a predetermined magnetic field including a resistance element, it is compact and lightweight.
Can beExternal with proper magnetic shielding function
Good sensitivity can be secured by suppressing the influence of the magnetic field.
You.
【００２３】[0023]
【図１】本発明の回転角度センサの一実施例に係るスロ
ットルポジションセンサの縦断面図である。FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a throttle position sensor according to an embodiment of a rotation angle sensor of the present invention.
【図２】本発明の回転角度センサの一実施例に係るスロ
ットルポジションセンサのカバーを外した状態を示す平
面図である。FIG. 2 is a plan view showing a state where a cover of a throttle position sensor according to an embodiment of the rotation angle sensor of the present invention is removed.
【図３】本発明の一実施例に係るスロットルポジション
センサに用いられる磁気センサの平面図である。FIG. 3 is a plan view of a magnetic sensor used in a throttle position sensor according to one embodiment of the present invention.
【図４】本発明の回転角度センサの一実施例における磁
気シールドケース部分の拡大断面図である。FIG. 4 is an enlarged sectional view of a magnetic shield case in one embodiment of the rotation angle sensor of the present invention.
【図５】本発明の一実施例における磁気シールドケース
の板厚と磁気シールドケース内へ漏洩し始める外部磁界
の強さとの関係を示すグラフである。FIG. 5 is a graph showing the relationship between the plate thickness of the magnetic shield case and the strength of an external magnetic field that begins to leak into the magnetic shield case in one embodiment of the present invention.
【図６】本発明の一実施例において所定の磁気シールド
ケースの板厚に対する磁石部材による磁界の強さと外部
磁界が磁気シールドケース内に漏洩した磁界の強さとの
比（Ｍ／Ｌ）と、外部磁界の強さとの関係を示すグラフ
である。FIG. 6 shows a ratio (M / L) between the strength of the magnetic field generated by the magnet member and the strength of the magnetic field leaked from the external magnetic field into the magnetic shield case with respect to a predetermined thickness of the magnetic shield case in one embodiment of the present invention; 4 is a graph showing a relationship with the strength of an external magnetic field.
【図７】本発明の一実施例においてシャフトの径を一定
としたときの挿通孔の孔径と検出感度との関係を示すグ
ラフである。FIG. 7 is a graph showing the relationship between the diameter of the insertion hole and the detection sensitivity when the diameter of the shaft is constant in one embodiment of the present invention.
１ スロットルポジションセンサ（回転角度センサ） ２ シャフト １０ 磁気センサ １１ 素子基板 １２ 強磁性磁気抵抗素子 １３ バイアスマグネット ２０ ロータマグネット（磁石部材） ３０ ハイブリットＩＣ基板 ４０ 磁気シールドケース Reference Signs List 1 throttle position sensor (rotation angle sensor) 2 shaft 10 magnetic sensor 11 element substrate 12 ferromagnetic resistance element 13 bias magnet 20 rotor magnet (magnet member) 30 hybrid IC substrate 40 magnetic shield case
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01B 7/00 - 7/34 G01D 5/18 G01D 5/245 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) G01B 7 /00-7/34 G01D 5/18 G01D 5/245
Claims (1)
回転に伴う磁束変化により該シャフトの回転角度を検出
する回転角度センサにおいて、非磁性体で形成したシャ
フトと、少くとも該シャフトに前記強磁性磁気抵抗素子
に対向するように設け、前記強磁性磁気抵抗素子を含む
磁界を形成する磁石部材と、強磁性体によって有底容器
状に形成すると共に底部に前記シャフトより大径の挿通
孔を穿設した磁気シールドケースを備え、該磁気シール
ドケースの前記挿通孔に対して所定の間隙を以て前記磁
石部材及び前記シャフトを挿通し、前記磁石部材及び前
記強磁性磁気抵抗素子を前記磁気シールドケース内に収
容して配設したことを特徴とする回転角度センサ。A rotation angle sensor for detecting a rotation angle of a shaft based on a change in magnetic flux accompanying rotation of the shaft with respect to a ferromagnetic magnetoresistive element, wherein a shaft formed of a non-magnetic material and at least the ferromagnetic A magnet member that is provided to face the resistance element and forms a magnetic field including the ferromagnetic magnetoresistance element; and a bottomed container formed of a ferromagnetic material, and an insertion hole having a diameter larger than the shaft is drilled at the bottom. A magnetic shield case, wherein the magnet member and the shaft are inserted through the insertion hole of the magnetic shield case with a predetermined gap, and the magnet member and the ferromagnetic magnetoresistive element are accommodated in the magnetic shield case. A rotation angle sensor, wherein the rotation angle sensor is disposed.
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- 1993-02-27 JP JP05062683A patent/JP3086563B2/en not_active Expired - Fee Related
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