JPH05126512A - Angle detector - Google Patents
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- JPH05126512A JPH05126512A JP3288781A JP28878191A JPH05126512A JP H05126512 A JPH05126512 A JP H05126512A JP 3288781 A JP3288781 A JP 3288781A JP 28878191 A JP28878191 A JP 28878191A JP H05126512 A JPH05126512 A JP H05126512A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、被測定物の回転角度を
検出する角度検出器に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an angle detector for detecting a rotation angle of an object to be measured.
【０００２】近年、被測定物の回転角度を検出する場
合、検出素子として磁気抵抗（ＭＲ）素子が主に使用さ
れる。このＭＲ素子を使用した角度検出器において、小
型かつ安価であることが望まれている。In recent years, a magnetoresistive (MR) element has been mainly used as a detection element when detecting the rotation angle of an object to be measured. An angle detector using this MR element is desired to be small and inexpensive.
【０００３】[0003]
【従来の技術】図４に、従来の角度検出器の構成図を示
す。図４（Ａ）は側部断面図であり、図４（Ｂ）は検出
部分の一部斜視図を示したものである。2. Description of the Related Art FIG. 4 is a block diagram of a conventional angle detector. FIG. 4A is a side sectional view, and FIG. 4B is a partial perspective view of the detection portion.
【０００４】図４（Ａ），（Ｂ）の角度検出器１１A に
おいて、ハウジング１２内にバーバーポール型のＭＲ素
子１３及びその他電子部品が実装されたプリント基板１
４が配置され、該プリント基板１４にハウジング１２の
外部に延出する出力コネクタ１５が接続される。In the angle detector 11 A shown in FIGS. 4A and 4B, a printed circuit board 1 in which a barber pole type MR element 13 and other electronic parts are mounted in a housing 12
4 is arranged, and the output connector 15 extending to the outside of the housing 12 is connected to the printed circuit board 14.
【０００５】一方、略「コ」の字状の回転体１６の先端
には永久磁石１７ａ，１７ｂがそれぞれ取り付けられて
対向する。この対向する永久磁石１７ａ，１７ｂ間にＭ
Ｒ素子１３が位置するように回転体１６が配置される。
この場合、対向する永久磁石１７ａ，１７ｂは、ＭＲ素
子１３側が互いに異なる極性で位置される。回転体１６
は中心部に取り付けられた回転軸１８によって回転し、
回転軸１８が被測定物（図示せず）に連結される。On the other hand, permanent magnets 17a and 17b are attached to the tip of the substantially U-shaped rotating body 16 and face each other. M between the opposing permanent magnets 17a and 17b
The rotating body 16 is arranged so that the R element 13 is located.
In this case, the permanent magnets 17a and 17b facing each other are positioned with different polarities on the MR element 13 side. Rotating body 16
Is rotated by the rotating shaft 18 attached to the center,
The rotating shaft 18 is connected to an object to be measured (not shown).
【０００６】このような角度検出器１A は、被測定物に
連結された回転軸１８により回転体が回転すると、永久
磁石１７ａ，１７ｂによるＭＲ素子１３を横切る磁界が
変化する。ＭＲ素子１３は、磁界方向の変化に応じて異
なる電圧を出力し、これにより回転体１６の回転位置を
認識するものである。In such an angle detector 1 A , when the rotating body is rotated by the rotating shaft 18 connected to the object to be measured, the magnetic field across the MR element 13 by the permanent magnets 17a and 17b is changed. The MR element 13 outputs a different voltage according to the change in the magnetic field direction, thereby recognizing the rotational position of the rotating body 16.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述のよう
に、ハウジング１２内には、ＭＲ素子１３を実装し、出
力コネクタ１５を接続するプリント基板１４が設けられ
ている。このプリント基板１４は例えば厚さが１．６ｍ
ｍ程度あり、また安全性を確保するためにハウジング１
２の内側底面より３ｍｍ程度離間させている。従って、
ハウジング１２内は、該プリント基板１４のためのスペ
ースを必要とし、小型化が図れないと共に、低コスト化
が図れないという問題がある。However, as described above, the printed circuit board 14 for mounting the MR element 13 and connecting the output connector 15 is provided in the housing 12. The printed circuit board 14 has a thickness of 1.6 m, for example.
About 1 m, and housing 1 to ensure safety
It is separated from the inner bottom surface of 2 by about 3 mm. Therefore,
The inside of the housing 12 requires a space for the printed circuit board 14, and there is a problem that the size cannot be reduced and the cost cannot be reduced.
【０００８】そこで、本発明は上記課題に鑑みなされた
もので、小型化かつ低コスト化を図る角度検出器を提供
することを目的とする。Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an angle detector which is downsized and reduced in cost.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】上記課題は、ハウジング
に内包する回転体に固定された対向する永久磁石を、磁
気検出部の周囲で回転させ、該永久磁石からの磁界方向
による該磁気検出部の出力変化で、該回転体の回転角度
を検出する角度検出器において、前記ハウジングの内側
底面に、所定の導体パターンを形成し、前記磁気検出部
及び所定回路を形成する電子部品を実装することにより
解決される。SUMMARY OF THE INVENTION The above-mentioned problems are solved by rotating opposing permanent magnets fixed to a rotating body contained in a housing around a magnetic detecting portion, and by changing the magnetic field direction from the permanent magnet. In the angle detector that detects the rotation angle of the rotating body by the change in the output of the electronic component, a predetermined conductor pattern is formed on the inner bottom surface of the housing, and an electronic component that forms the magnetic detection unit and the predetermined circuit is mounted. Will be solved by.
【００１０】[0010]
【作用】上述のように、ハウジングの内側底面に形成し
た導体パターン上に、磁気検出部その他電子部品を表面
実装する。すなわち、ハウジングの内側底面をプリント
基板と同様の役割をさせるものである。As described above, the magnetic detector and other electronic components are surface-mounted on the conductor pattern formed on the inner bottom surface of the housing. That is, the inner bottom surface of the housing plays a role similar to that of the printed circuit board.
【００１１】これにより、プリント基板が不要となるこ
とから、低コスト化されると共に、その分のスペースを
確保する必要がなく、小型化することが可能となる。As a result, a printed circuit board is not required, so that the cost can be reduced, and it is not necessary to secure a space for the cost, and the size can be reduced.
【００１２】[0012]
【実施例】図１に、本発明の一実施例の構成図を示す。
図１（Ａ）は縦断面図であり、図１（Ｂ）は上部断面図
であり、図１（Ｃ）はチップ実装の断面図である。な
お、図４と同一の構成部分には同一の符号を付す。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 shows a block diagram of an embodiment of the present invention.
1A is a vertical sectional view, FIG. 1B is an upper sectional view, and FIG. 1C is a sectional view of chip mounting. The same components as those in FIG. 4 are designated by the same reference numerals.
【００１３】図１（Ａ），（Ｂ）の角度検出器１１B に
おいて、ハウジング１２内に磁気検出部であるＭＲ素子
（ホール素子でもよい）１３が配置される。In the angle detector 11 B shown in FIGS. 1A and 1B, an MR element (which may be a Hall element) 13 as a magnetic detector is arranged in a housing 12.
【００１４】ハウジング１２は、ＰＢＴ（ポリブチレン
テレフタレート）等の射出成形材料に形成され、内側底
面に銅膜をメッキして所定回路の導体パターン２１が形
成される。この導体パターン２１に、ＭＲ素子１３がは
んだにより、実装されると共に、外部に配置される出力
コネクタ１５が接続される。The housing 12 is formed of an injection molding material such as PBT (polybutylene terephthalate), and a copper film is plated on the inner bottom surface to form a conductor pattern 21 of a predetermined circuit. The MR element 13 is mounted on the conductor pattern 21 by soldering, and the output connector 15 arranged outside is connected.
【００１５】また、該導体パターン２１上には、図１
（Ｃ）に示すように、例えば増幅器、定電流回路、温度
補償回路等を構成する電子部品（チップ）２２がはんだ
２３により実装される。Further, on the conductor pattern 21 is shown in FIG.
As shown in (C), for example, an electronic component (chip) 22 that constitutes an amplifier, a constant current circuit, a temperature compensation circuit, etc. is mounted by solder 23.
【００１６】ＭＲ素子１３は、いわゆるバーバーポール
型のもので、シリコン等からなる基板にＳｉＯ2 （シリ
コン酸化膜）等の絶縁層を形成し、該絶縁層の上につづ
ら折り形状の磁性パターンを形成し、次いで磁性パター
ンの長手方向に一軸磁気異方性（内部磁化）Ｍｉを付与
せしめた後、Ａｕ等の導電膜を一定間隔で斜めに形成し
たものである。The MR element 13 is a so-called barber pole type, and an insulating layer such as SiO 2 (silicon oxide film) is formed on a substrate made of silicon or the like, and a zigzag-shaped magnetic pattern is formed on the insulating layer. Then, uniaxial magnetic anisotropy (internal magnetization) Mi is applied in the longitudinal direction of the magnetic pattern, and thereafter, a conductive film such as Au is obliquely formed at regular intervals.
【００１７】このようなＭＲ素子１３は磁性体パターン
の内部磁化Ｍｉの方向と、導電膜を流れる電流Ｉの成す
角度θが、π／４＋ｎπ（または７／４π−ｎπ）（ｎ
＝０．１…）であれば、出力を増大させることができ
る。In such an MR element 13, the angle θ formed by the direction of the internal magnetization Mi of the magnetic material pattern and the current I flowing through the conductive film is π / 4 + nπ (or 7 / 4π-nπ) (n
= 0.1 ...), the output can be increased.
【００１８】なお、後述する永久磁石１７ａ，１７ｂの
温度特性を補償するために、ＭＲ素子１３の裏面であっ
て、検出方向に直角の極性で補助磁石を取り付けてもよ
い。この補助磁石は、温度によるＭＲ素子１３の抵抗値
の変動を、磁界検出感度の変化で吸収しようとするもの
であり、ＭＲ素子１３の磁化容易軸方向（回転体の角度
が０°の方向）で補償するものである。In order to compensate the temperature characteristics of permanent magnets 17a and 17b, which will be described later, an auxiliary magnet may be attached on the back surface of the MR element 13 with a polarity perpendicular to the detection direction. This auxiliary magnet tries to absorb the change in the resistance value of the MR element 13 due to the temperature by the change in the magnetic field detection sensitivity, and is in the easy axis of magnetization of the MR element 13 (the angle of the rotating body is 0 °). It will be compensated in.
【００１９】一方、回転体１６が、例えば電磁軟鉄（Ｊ
ＩＳ Ｃ ２５０４）、特に電磁鋼鉄、ケイ素網等のソ
フト磁性材料の磁性金属で略「コ」の字状に形成され
る。この回転体１６の先端には永久磁石１７ａ，１７ｂ
が、異なる極を対向させて固着される。永久磁石１７
ａ，１７ｂは、例えば稀上類磁石（サマリウム・コバル
ト、ネオジウム）又は押し出し成形に適合したプラスチ
ック稀上類磁石（サマリウム・コバルト、ネオジウム）
により形成される。On the other hand, the rotating body 16 is made of, for example, electromagnetic soft iron (J
IS C 2504), and in particular, it is formed of a magnetic metal of a soft magnetic material such as electromagnetic steel, silicon mesh, etc. in a substantially U-shape. Permanent magnets 17a, 17b are provided at the tip of the rotating body 16.
However, they are fixed with different poles facing each other. Permanent magnet 17
a and 17b are, for example, rare magnets (samarium-cobalt, neodymium) or plastic rare-magnets suitable for extrusion (samarium-cobalt, neodymium).
Is formed by.
【００２０】この場合、回転体１６は、対向する永久磁
石１７ａ，１７ｂの対向しない磁性面をシャント効果
（発生磁界の減少による均一化）により磁気特性を安定
化させるものである。In this case, the rotating body 16 stabilizes the magnetic characteristics of the opposing magnetic surfaces of the opposing permanent magnets 17a and 17b by the shunt effect (uniformization by reducing the generated magnetic field).
【００２１】そして、回転体１６は、中心部に取り付け
られた回転軸１８によって回転し、回転軸１８が被測定
物（図示せず）に連結される。この回転軸１８は、軸受
け１８ａを介在させてハウジング１２を貫通する。軸受
けは、例えばセラミック又は非磁性ステンレスのボール
ベアリングや銅系の焼結構造の非磁性の材質により形成
される。The rotating body 16 is rotated by a rotating shaft 18 attached to the center thereof, and the rotating shaft 18 is connected to an object to be measured (not shown). The rotary shaft 18 penetrates the housing 12 with a bearing 18a interposed. The bearing is made of, for example, a ceramic or non-magnetic stainless ball bearing or a non-magnetic material having a copper-based sintered structure.
【００２２】また、ハウジング１２内側には、回転体１
６を±９０°の範囲で回転させるために、ストッパ２２
が形成される。すなわち、ＭＲ素子１３は磁界方向が１
８０°を越えるとヒステリシスが発生することから、ス
トッパ２４により測定磁界範囲を±９０°とするもので
ある。Inside the housing 12, the rotating body 1
In order to rotate 6 within the range of ± 90 °, the stopper 22
Is formed. That is, the magnetic field direction of the MR element 13 is 1
Since the hysteresis occurs when the angle exceeds 80 °, the measurement magnetic field range is set to ± 90 ° by the stopper 24.
【００２３】なお、図示しないがハウジング１２の外周
を、例えばＰＣパーマロイ、ＰＢパーマロイ、ケイ素銅
等で磁気シールドされる。これは、ＭＲ素子１３は、微
弱な磁界をも検出することから、外部磁界の影響を回避
するためである。Although not shown, the outer periphery of the housing 12 is magnetically shielded with, for example, PC permalloy, PB permalloy, silicon copper or the like. This is because the MR element 13 also detects a weak magnetic field, so that the influence of the external magnetic field is avoided.
【００２４】このような角度検出器１１B は、被測定物
が回転することにより回転体１６の永久磁石１７ａ，１
７ｂが回転すると、該永久磁石１７ａ，１７ｂ間の回転
角度に応じた磁界がＭＲ素子１３に印加される。Such an angle detector 11 B has the permanent magnets 17 a, 1 a of the rotating body 16 when the object to be measured rotates.
When 7b rotates, a magnetic field corresponding to the rotation angle between the permanent magnets 17a and 17b is applied to the MR element 13.
【００２５】ここで、図２に、図１のＭＲ素子の出力特
性のグラフを示す。ＭＲ素子１３は、検出する磁界の強
さでその抵抗値が変化することにより、出力電圧が変化
する。すなわち、図２のグラフのように、出力電圧と回
転体１６との回転角度との関係が得られるものである。Here, FIG. 2 shows a graph of output characteristics of the MR element of FIG. The MR element 13 changes its resistance value depending on the strength of the magnetic field to be detected, so that the output voltage changes. That is, as shown in the graph of FIG. 2, the relationship between the output voltage and the rotation angle of the rotating body 16 can be obtained.
【００２６】上述のように角度検出器１１B は、プリン
ト基板を設けずに、ハウジング１２自体にＭＲ素子１３
やチップ２２等を実装することから、低コストにするこ
とができると共に、プリント基板自体の厚さ及び配置間
隙を確保する必要がなく小型とすることができる。As described above, the angle detector 11 B includes the MR element 13 in the housing 12 itself without providing a printed circuit board.
By mounting the chip 22 and the like, the cost can be reduced and the size can be reduced without the need to secure the thickness and the arrangement gap of the printed circuit board itself.
【００２７】次に、図３に、本発明の他の実施例の構成
図を示す。図１の説明においては、角度検出器１１B に
おけるハウジング１２の外周に磁気シールドを行う場合
を示したが、図３の角度検出器１１B は、ハウシング１
２に磁性シールドするためのシールド部材２５を内設し
たものである。シールド部材２５は、例えば上述と同様
のＰＣパーマロイ、ＰＢパーマロイ、ケイ素銅等の磁性
金属で形成される。Next, FIG. 3 shows a block diagram of another embodiment of the present invention. In the description of FIG. 1, although the case where a magnetic shield on the outer circumference of the housing 12 in the angle detector 11 B, the angle detector 11 B of FIG. 3 Housing 1
2 is internally provided with a shield member 25 for magnetically shielding. The shield member 25 is formed of a magnetic metal such as PC permalloy, PB permalloy, and silicon copper, which are similar to those described above.
【００２８】この場合、シールド部材２５は、絶縁性の
ハウシング１２の射出成形材料で完全に覆われた状態と
なり、内側底面で形成される導体パターン２１とは絶縁
状態となる。In this case, the shield member 25 is completely covered with the injection molding material for the insulating housing 12, and is insulated from the conductor pattern 21 formed on the inner bottom surface.
【００２９】これにより、外周に磁気シールドを行わな
いことから、全体として小型となるものである。As a result, the magnetic shield is not provided on the outer circumference, so that the size is reduced as a whole.
【００３０】[0030]
【発明の効果】以上のように本発明によれば、ハウジン
グの内側底面に導体パターンを形成し、磁気検出部及び
所定回路を形成する電子部品を実装し、またハウジング
にシールド部材を内設することにより、装置全体の小型
化から低コスト化を図ることができる。As described above, according to the present invention, the conductor pattern is formed on the inner bottom surface of the housing, the electronic parts forming the magnetic detection portion and the predetermined circuit are mounted, and the shield member is provided inside the housing. As a result, it is possible to reduce the size of the entire device and reduce the cost.
【図１】本発明の一実施例の構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram of an embodiment of the present invention.
【図２】図１のＭＲ素子の出力特性のグラフである。FIG. 2 is a graph of output characteristics of the MR element of FIG.
【図３】本発明の他の実施例の構成図である。FIG. 3 is a configuration diagram of another embodiment of the present invention.
【図４】従来の角度検出器の構成図である。FIG. 4 is a configuration diagram of a conventional angle detector.
１１A ，１１B 角度検出器 １２ ハウジング １３ ＭＲ素子 １６ 回転体 １５ 回転体 １７ａ，１７ｂ 永久磁石 １８ 回転軸 ２１ 導体パターン ２２ チップ ２４ ストッパ ２５ シールド部材11 A , 11 B Angle detector 12 Housing 13 MR element 16 Rotating body 15 Rotating body 17a, 17b Permanent magnet 18 Rotating shaft 21 Conductor pattern 22 Chip 24 Stopper 25 Shield member
Claims (2)
（１６）に固定された対向する永久磁石（１７ａ，１７
ｂ）を、磁気検出部（１３）の周囲で回転させ、該永久
磁石（１７ａ，１７ｂ）からの磁界方向による該磁気検
出部（１３）の出力変化で、該回転体（１６）の回転角
度を検出する角度検出器において、 前記ハウシング（１２）の内側底面に、所定の導体パタ
ーン（２１）を形成し、前記磁気検出部（１３）及び所
定回路を形成する電子部品（２２）を実装することを特
徴とする角度検出器。1. An opposing permanent magnet (17a, 17) fixed to a rotating body (16) contained in a housing (12).
b) is rotated around the magnetic detection part (13), and the rotation angle of the rotating body (16) is changed by the output change of the magnetic detection part (13) depending on the magnetic field direction from the permanent magnets (17a, 17b). In the angle detector for detecting, a predetermined conductor pattern (21) is formed on the inner bottom surface of the housing (12), and the magnetic detector (13) and an electronic component (22) forming a predetermined circuit are mounted. An angle detector characterized in that
ドするためのシールド部材（２５）を内設することを特
徴とする請求項１記載の角度検出器。2. The angle detector according to claim 1, wherein a shield member (25) for magnetically shielding is provided inside the housing (12).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3288781A JPH05126512A (en) | 1991-11-05 | 1991-11-05 | Angle detector |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3288781A JPH05126512A (en) | 1991-11-05 | 1991-11-05 | Angle detector |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05126512A true JPH05126512A (en) | 1993-05-21 |
Family
ID=17734639
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3288781A Withdrawn JPH05126512A (en) | 1991-11-05 | 1991-11-05 | Angle detector |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05126512A (en) |
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