JP2001124586A - 回転式磁気センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明で課題となる近くにある鉄を含む物体が
あることから発生する磁気干渉と磁石から出る漏れ磁束
を低減する。 【解決手段】回転軸を中心に回転し、磁気を発生する磁
気発生手段と、検出した磁気に応じた信号を発生する磁
気検出手段と、間を前記磁気発生手段が移動する第１の
磁気吸収部と、前記磁気検出手段が設けられ、間を前記
磁気発生手段が移動する第２の磁気吸収部とを備えた回
転式磁気センサ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、回転式磁気センサ
に係わり、特に自動車のスロットルバルブ，アクセルな
どの回転角度を計測して直線出力電圧信号を発生する回
転式磁気センサに関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の回転式磁気センサに係る従来技
術としては、例えば、特開平6− 249608号が開示さ
れている。図１と図２に本発明の好適な実施例を示す。
公知例の回転式磁気センサ２０はホール効果装置５０を
磁石５８の上部に配置した２枚の半円状磁極片４２，４
４へ有する直立フランジ４６，４８間に挿入している。
上記構造では磁気検出素子と増幅回路が一体に成ってい
るもの（例えばホールＩＣ）には有効であるが磁気検出
素子（ホール素子又は磁気抵抗素子等）と増幅回路が分
離している場合は磁気検出素子と増幅回路の接続が困難
である。

【０００３】添付公知例ではセンサにホール効果装置５
０の固定法とユニットとの接続法が記載されていないが
容易に固定と電気的接続ができそうにない構造である。

【０００４】更に、磁極片４２，４４に有するフランジ
４６，４８を直立にするために曲げ加工が必要である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来例では、
ホール効果装置５０は磁気検出素子部と増幅回路部が一
体化したホールＩＣでないと対応できない構造である
が、これを磁気検出素子部と増幅回路部を分離した構造
でも対応可能とする。

【０００６】本発明で課題となる近くにある鉄を含む物
体があることから発生する磁気干渉と磁石から出る漏れ
磁束を対策する。

【０００７】ホール効果装置５０の固定を容易にし、自
動組み付けを可能にする。

【０００８】センサを電子制御スロトッルボディー用コ
ントロールユニットへ内蔵する構造の場合、センサとユ
ニットの端子を容易に接続できるようにする。

【０００９】上下磁極片の加工をプレスのみとし、加工
工程数を最小限にする。

【００１０】下磁極片と混成集積回路を一体化する。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題は、特許請求の
範囲に記載の発明によって解決される。

【００１２】本発明は上記目的の磁気検出素子部と増幅
回路部を分離した構造でも対応できる様にするため、磁
気検出素子部と増幅回路部を搭載させるための基板を追
加する。基板は混成集積回路基板、或いは磁性金属材料
板上に絶縁膜を成形した上に配線パターンを形成した金
属基板とする。混成集積回路基板を採用する場合は、下
磁極片へ接着固定し、金属基板を採用する場合は、磁極
片と混成集積回路が一体化できるので金属基板その物を
下磁極片とする。

【００１３】磁石から発生する漏れ磁束を対策するた
め、回転軸に対し上下磁極片の反対側に表面積が上下磁
極片を加算した面積とエアギャップの両方が同等に成る
コ形の磁極片を設け、回転軸と共に回転する磁石がコ形
磁極片で形成するエアギャップ間を移動する構造とす
る。

【００１４】磁気検出素子の固定を容易にし、自動組み
付け可能にするため磁気検出素子を搭載する回路基板
は、はんだ印刷した後自動機でマウントし、ハンダリフ
ローする。

【００１５】センサを電子制御スロットルボディー用コ
ントロールユニットへ内蔵する場合、コントロールユニ
ットの端子とセンサの端子をワイヤで容易に接続できる
ようにするためセンサ側基板上へワイヤボンディングパ
ットを設ける。

【００１６】上下磁極片の加工工程数を最小限にするた
め、上下磁極片とフランジは同一平面とする。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、図３に示すスロットルチャ
ンバー弁開閉角度検出用センサの第１実施例を用いて本
発明の実施例を説明する。

【００１８】図３（ａ）は本発明の第１実施例で係る上
面図で、（ｂ）はそのＡ−Ａ線を断面した図である。

【００１９】下磁極片１は磁性金属材料（例えばけい素
鋼板）上に絶縁膜を形成し、更にその表面に導伝材料で
配線パタンーを形成した金属基板とする。前記下磁極片
１上へ磁気信号を電気信号へ変換するための表面実装型
ホール素子２を２ケ隣接して装着する。更に増幅回路や
温度補償回路等をモノリシック化したＭＩＣチップ４を
２ケ接着固定後、金又はアルミの細線５でＭＩＣチップ
４上電極と下磁極片１上電極間を接続する。

【００２０】磁性金属材料をコ形に成形した磁束吸収用
磁極片６を樹脂製ケース７へ一体成型する。ケース７へ
前記下磁極片１をシリコーン接着剤８で固定する。

【００２１】扇形磁石３とローター９を結合し、ケース
７の中心部付近に設けてあるローター組付け用穴部に挿
入する。

【００２２】前記下磁極片１に対面し、磁石３とエアギ
ャップができる様ケース７にシリコーン接着剤８で上磁
極片１０を接着固定する。前記上磁極片１０には磁石３
からの磁束をホール素子２へ集中させるため、突起状の
フランジ１１を設けている。スロットルチャンバーの開
閉弁と本磁気センサは回転軸１２で連結する。

【００２３】スロットルチャンバーの開閉弁をコントロ
ールするユニットへ本磁気センサは内蔵するタイプで、
本磁気センサとコントロールユニットはアルミワイヤ１
３で接続する。

【００２４】本構造ではスロットルチャンバーの開閉弁
と連結する回転軸をローター９に挿入されればローター
９と磁石３が連結しているので磁石３は回転軸１２の角
度に応じて回転運動する。上下磁極片１と１０はケース
７に固定しているため移動しない。その結果、磁石３と
上下磁極片１，１０の対向面積に応じた磁束が上下磁極
片１，１０を伝わり、上磁極片１０に有するフランジを
介してホール素子２へ印加され、ホール素子２で磁気信
号を微小電気信号に変換し、その微小電気信号をＭＩＣ
チップ４で増幅してセンサ出力電圧が得られる。回転軸
１２の回転に応じ磁石３も回転移転するため上下磁極片
１，１０から磁石３がはみ出す部分が発生する。はみ出
した磁石３からも磁束が発生しており、この磁束が上下
磁極１，１０へ入ると出力電圧誤差になってしまうため
吸収してしまう必要がある。そこで磁性材料金属板をコ
形にした磁束吸収用磁極片６で上下磁極片よりはみ出す
磁石部分を挟み磁気閉回路を形成することで漏れ磁束を
吸収対策できる。

【００２５】図４（ａ）は本発明の第２実施例で係る上
面図で、（ｂ）はそのＡ−Ａ線を断面した図である。

【００２６】下磁極片１４は上磁極片１０と同一形状
（半円状でフランジ１１を有する）にして、下磁極片１
４とコ形に成形した磁束吸収用磁極片６を樹脂製ケース
７へ一体成型する。

【００２７】セラミックキバン表面に配線パターンを形
成し、配線パターンと表面実装型ホール素子２を２ケ隣
接して半田付けし、更にＭＩＣチップ４を２ケ配線パタ
ーンに半田バンプへ接続した混成集積基板１５を下磁極
片１４に有するフランジ１１上にホール素子２が来る様
ケース７ヘシリコーン接着剤８で接着固定する。

【００２８】扇形磁石３とローター９を結合し、ケース
７の中心部付近に設けてあるローター組付け用穴部に挿
入する。前記上磁極片１０に有するフランジ１１が２ケ
のホール素子２上に来る様、ケース７にシリコーン接着
剤８で上磁極片１０を接着固定する。

【００２９】図５（ａ）は本発明の第３実施例で係る上
面図で、（ｂ）はそのＡ−Ａ線を断面した図である。

【００３０】図４との相違はホール素子２とＭＩＣチッ
プ４を別体型から一体型にするホールＩＣ１６タイプを
採用する点である。

【００３１】ホール素子２とＭＩＣチップ４、又はホー
ルＩＣ１６を各々２ケ用いセンサ出力を２出力にしてい
るのは２系統化することで回転式磁気センサの信頼性を
向上するためでそれぞれの部品を削減して１系統にして
も本特許は有効であることは無論である。

【００３２】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、磁
気検出素子と増幅回路を別体にしても容易に組み付け対
応できる。

【００３３】磁石３が回転移動することで固定されてい
る半円形状の上下磁極片１０，１４から磁石３がはみ出
す部分から発生する磁束を吸収でき、その結果、磁気検
出回路を構成する上下磁極片１０，１４への漏れ磁束流
入による特性変化する問題を対策できる。

【００３４】ホール素子２又はホールＩＣ１６を配線パ
ターン一体型下電極片１又は混成集積回路基板１５へ装
着することはマウンターにて自動組付けが容易にでき
る。

【００３５】コントロールユニットへセンサを内蔵する
場合は、混成集積回路基板１５又は配線パターン一体形
下磁極片１にワイヤボディングパッドを設けているため
アルミワイヤで自動ボンディングできる。

【００３６】上下磁極片１０，１４とフランジ１１を同
一平面とするため曲げ加工を必要とせず１回のプレスで
加工でき工程を最小限にできる。

【００３７】配線パターン一体型下磁極片１は磁性金属
材料上に絶縁膜を有し、更にその上に導伝材で配線パタ
ーンを形成する金属基板を採用することで下磁極片１４
と混成集積回路基板１５を一体化でき、部品点数削減効
果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】公知例の分解斜視図。

【図２】図１公知例の組立斜視図。

【図３】（ａ）は本発明の第１の実施例に係る上面図、
（ｂ）はそのＡ−Ａ線断面図。

【図４】（ａ）は本発明の第２の実施例に係る上面図、
（ｂ）はそのＡ−Ａ線断面図。

【図５】（ａ）は本発明の第３の実施例に係る縦断面
図、（ｂ）はそのＡ−Ａ線断面図。

【符号の説明】

１…配線パターン一体型下磁極片、２…ホール素子、３
…磁石、４…ＭＩＣチップ、５…細線、６…磁束吸収用
磁極片、７…ケース、８…シリコーン接着剤、９…ロー
ター、１０…上磁極片、１１…フランジ、１２…回転
軸、１３…アルミワイヤ、１４…下磁極片、１５…混成
集積回路基板、１６…ホールＩＣ。

フロントページの続き (72)発明者 宮田 健治 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 牧 晃司 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 久保田 正則 茨城県ひたちなか市高場2477番地 株式会 社日立カーエンジニアリング内 Ｆターム(参考） 2F063 AA35 BA06 CA16 DA05 EA03 GA52 KA01 2F077 AA21 CC02 JJ01 JJ08 JJ09 JJ23 UU26 VV02 2G017 AA04 AB07 AD53 AD65

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】回転軸を中心に回転し、磁気を発生する磁
   気発生手段と、 検出した磁気に応じた信号を発生する磁気検出手段と、 間を前記磁気発生手段が移動する第１の磁気吸収部と、 前記磁気検出手段が設けられ、間を前記磁気発生手段が
   移動する第２の磁気吸収部とを備えた回転式磁気セン
   サ。
2. 【請求項２】請求項１において、 前記磁気発生手段は半円形または扇形に形成された磁石
   であり、 前記第１の磁気吸収部と前記第２の磁気吸収部は、金属
   板の間に前記磁気発生手段の１部または全部を挟む構造
   であり、 前記磁気検出手段が前記第２の磁気吸収部の金属板の間
   に設けられていることを特徴とする回転式磁気センサ。
3. 【請求項３】請求項２において、 前記磁気発生手段の一部または全部が前記第２の磁気吸
   収部の間にあり、前記磁気発生手段の他の部分が前記第
   １の磁気吸収部の間にあることを特徴とする回転式磁気
   センサ。
4. 【請求項４】請求項２において、 前記第１の磁気吸収部の金属板は、１枚の金属板がコの
   字形に折り曲げられて形成されていることを特徴とする
   回転式磁気センサ。
5. 【請求項５】磁束を発生するための磁気手段と磁束を検
   出して、検出した磁束レベルに対応する出力電圧を発生
   する磁気検出手段との間で、２枚の磁極片で磁束を磁気
   検出素子へ導入するための手段を有する回転式磁気セン
   サにおいて、磁性材料金属板２枚を磁極片とし、エアギ
   ャップを構成させるため上下方向に平行に配置し、上下
   磁極片間に、磁気検出素子（ホール素子又は磁気抵抗素
   子）と磁気検出素子信号を増幅、及び、非直線性補正，
   温度特性補正してセンサ出力電圧にする回路をモノリシ
   ックＩＣ（ＥＰＲＯＭチップ）で形成し、回路基板へ組
   み付け、更に扇状磁石を回転軸と垂直に固定し、前記磁
   石が前記上下磁極片で構成するエアギャップ部を回転運
   動できる様配置し、更に、前記上下磁極片と回転軸対称
   側に磁性金属板でコ形の磁極片に加工した物を配置し、
   前記コ形磁極片のエアギャップ間を磁石が移動すること
   を特徴とする回転式磁気センサ。
6. 【請求項６】請求項５において、上下磁極片は半円状と
   し、且円弧の一部にフランジを設け、この上下フランジ
   間で形成するエアギャップ部に磁気検出素子を１ケ又は
   ２ケ配置することを特徴とする回転式磁気センサ。
7. 【請求項７】請求項５において下磁極片は磁性金属材料
   上に絶縁膜を持ち更にその上に配線パターンを形成する
   金属基板を採用することを特徴とする回転式磁気セン
   サ。
8. 【請求項８】請求項７において、下磁極は角形とし、上
   磁極片は半円状の一部にフランジを設け上磁極片フラン
   ジ部と下磁極片間に１ケ又は２ケの検出素子を配置した
   ことを特徴とする回転式磁気センサ。