(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転磁界を生成する磁石回転子と、
前記磁石回転子で生成された回転磁界の変化による磁気抵抗の変動を検出すると共に検出信号を出力するＧＭＲ素子が搭載されたセンサ基板と、
前記ＧＭＲ素子から出力された検出信号を処理する信号処理基板と、
前記センサ基板と前記信号処理基板とを接続する信号接続線と、
を備え、
前記センサ基板、前記信号処理基板、及び前記信号接続線は、同一の樹脂筐体内に収納されると共に、前記磁石回転子は、機器の収納ケース内に収納されるＧＭＲセンサであって、
前記樹脂筐体は、前記収納ケースを貫通し、且つ一端側が前記磁石回転子の外周面に隣接しており、
前記樹脂筐体には、前記収納ケース内外にわたって前記磁石回転子の回転軸と平行な方向に伸びる中空部が形成され、
前記中空部には、前記センサ基板、前記信号処理基板、及び前記信号接続線が収納され、
前記センサ基板は、前記収納ケース内に位置する前記樹脂筐体の一端側に配置され、
前記信号処理基板は、前記収納ケース外に位置する前記樹脂筐体の他端側に配置され、
前記信号接続線は、前記収納ケース内外にわたって前記磁石回転子の回転軸と平行な方向に配線されると共に前記収納ケース内外にかけて樹脂製の端子ブロックにインサートされ、且つ前記端子ブロックを挟んで前記磁石回転子と反対側に位置するように配線され、
前記収納ケース内に位置する前記信号接続線は、前記ＧＭＲ素子を挟んで前記磁石回転子と反対側に位置するように配線されることを特徴とするＧＭＲセンサ。
【請求項２】
前記中空部を区画形成する壁部のうち、前記磁石回転子の外周面に隣接する位置の壁部が他の壁部に比べて薄く形成されており、前記ＧＭＲ素子と前記磁石回転子との距離が短くされる請求項１に記載のＧＭＲセンサ。
【請求項３】
前記中空部は、前記センサ基板、前記信号処理基板、及び前記信号接続線が収納された後ポッティングされ、前記樹脂筐体に対する前記センサ基板、前記信号処理基板、及び前記信号接続線の位置関係が固定される請求項１又は２に記載のＧＭＲセンサ。
【請求項４】
前記信号接続線は、前記収納ケース外に位置する一端がクランク状に形成されている請求項１〜３のいずれかに記載のＧＭＲセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転体と同軸で回転する磁石回転子で生成された回転磁界の変化による磁気抵抗の変動を検出して、回転体の回転速度や回転角などを検出するＧＭＲ（Ｇｉａｎｔ  Ｍａｇｎｅｔｏ−Ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ：巨大磁気抵抗）センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、例えば、モータの回転角を検出するための回転センサとして、モータロータなどの回転体と同軸で回転する励磁コイルと、モータステータなどの固定体に取り付けられると共に回転体の回転軸周りに配置された複数の検出コイルと、からなり、回転角に対して振幅が変化する複数相の出力信号から回転角を検出するレゾルバがある（例えば、特許文献１）。
【０００３】
ところで、近年、著しい進歩を遂げている、例えば、ハイブリッド車、電気自動車などのエコカーにおいては、省エネ性能を向上させるべく、全ての電装部品に対して軽量化が要求されている。しかし、前述したレゾルバは、その重量が３００ｇ程度以上であり、軽量化には不向きであった。
【０００４】
そこで、軽量化の要求に鑑み、その重量が１００ｇ程度以下と前述したレゾルバよりも軽量なＧＭＲセンサを、モータの回転角を検出するために用いようとする試みがなされている（例えば、特許文献２）。
【０００５】
ＧＭＲセンサは、ＧＭＲ素子を用いた回転センサであり、磁石回転子で生成された回転磁界の変化で磁気抵抗が変動する磁気抵抗効果を利用して回転角や回転速度を検出するものである。
【０００６】
また、更に最近では、電装部品は、軽量化のみならず、小型化も要求されている。この小型化の要求に鑑み、磁気検出素子、磁気検出素子が搭載されたセンサ基板、及び信号処理基板を樹脂モールドにより一体化（アッセンブリ）した磁気センサ（例えば、特許文献３）も盛んに開発されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第４５５８０３６号公報
【特許文献２】特許第４２７３３６３号公報
【特許文献３】特開平１１−２１１７３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、ＧＭＲセンサを高温環境下に曝される車両の機器（モータ）の測定に用いると、高温環境の温度によっては信号処理基板が損傷してしまう場合があった。
【０００９】
また、小型化を目的として、単に、ＧＭＲ素子、ＧＭＲ素子が搭載されたセンサ基板、及び信号処理基板を一体化しようとすると、センサ基板と信号処理基板とを接続する信号接続線と、磁石回転子と、が非常に近接する場合がある。これに伴い、信号接続線に渦電流が発生してしまい、正確な回転角や回転速度を得ることができない虞があった。
【００１０】
本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、軽量、小型でありながらも、高温環境下にある機器の測定に用いたとしても信号処理基板の損傷を低減することが可能であり、且つ渦電流の影響を低減することが可能なＧＭＲセンサの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この目的を達成するために創案された本発明は、回転磁界を生成する磁石回転子と、前記磁石回転子で生成された回転磁界の変化による磁気抵抗の変動を検出すると共に検出信号を出力するＧＭＲ素子が搭載されたセンサ基板と、前記ＧＭＲ素子から出力された検出信号を処理する信号処理基板と、前記センサ基板と前記信号処理基板とを接続する信号接続線と、を備え、前記センサ基板、前記信号処理基板、及び前記信号接続線は、同一の樹脂筐体内に収納されると共に、前記磁石回転子は、機器の収納ケース内に収納されるＧＭＲセンサであって、前記樹脂筐体は、前記収納ケースを貫通し、且つ一端側が前記磁石回転子の外周面に隣接しており、前記樹脂筐体には、前記収納ケース内外にわたって前記磁石回転子の回転軸と平行な方向に伸びる中空部が形成され、前記中空部には、前記センサ基板、前記信号処理基板、及び前記信号接続線が収納され、前記センサ基板は、前記収納ケース内に位置する前記樹脂筐体の一端側に配置され、前記信号処理基板は、前記収納ケース外に位置する前記樹脂筐体の他端側に配置され、前記信号接続線は、前記収納ケース内外にわたって前記磁石回転子の回転軸と平行な方向に配線されると共に前記収納ケース内外にかけて樹脂製の端子ブロックにインサートされ、且つ前記端子ブロックを挟んで前記磁石回転子と反対側に位置するように配線され、前記収納ケース内に位置する前記信号接続線は、前記ＧＭＲ素子を挟んで前記磁石回転子と反対側に位置するように配線されることを特徴とするＧＭＲセンサである。
【００１３】
前記中空部を区画形成する壁部のうち、前記磁石回転子の外周面に隣接する位置の壁部が他の壁部に比べて薄く形成されており、前記ＧＭＲ素子と前記磁石回転子との距離が短くされると良い。
【００１４】
前記中空部は、前記センサ基板、前記信号処理基板、及び前記信号接続線が収納された後ポッティングされ、前記樹脂筐体に対する前記センサ基板、前記信号処理基板、及び前記信号接続線の位置関係が固定されると良い。
【００１５】
前記信号接続線は、前記収納ケース外に位置する一端がクランク状に形成されていると良い。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、軽量、小型でありながらも、高温環境下にある機器の測定に用いたとしても信号処理基板の損傷を低減することが可能であり、且つ渦電流の影響を低減することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施の形態に係るＧＭＲセンサ示す断面図である。
【図２】図１の部分拡大図であり、信号接続線と信号処理基板との接続方法を説明する図である。
【図３】信号接続線と信号処理基板との接続方法の違いによって生じる問題点を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面にしたがって説明する。
【００１９】
図１は、本発明の好適な実施の形態に係るＧＭＲセンサを示す断面図である。
【００２０】
図１に示すように、本実施の形態に係るＧＭＲセンサ１０は、回転磁界を生成する磁石回転子１２と、磁石回転子１２で生成された回転磁界の変化による磁気抵抗の変動を検出すると共に検出信号を出力するＧＭＲ素子１３が搭載されたセンサ基板１４と、ＧＭＲ素子１３から出力された検出信号を処理する信号処理基板１５と、センサ基板１４と信号処理基板１５とを接続する信号接続線１６と、を備え、センサ基板１４、信号処理基板１５、及び信号接続線１６は、同一の樹脂筐体１７内に収納されると共に、磁石回転子１２は、機器の収納ケースとしてのモータケース１９内に収納されたものである。本発明において、樹脂筐体１７は、モータケース１９を貫通し、且つ一端側が磁石回転子１２の外周面に隣接しており、センサ基板１４は、モータケース１９内に位置する樹脂筐体１７の一端側に配置され、信号処理基板１５は、モータケース１９外に位置する樹脂筐体１７の他端側に配置され、モータケース１９内に位置する信号接続線１６は、ＧＭＲ素子１３を挟んで磁石回転子１２と反対側に位置するように配線されることを特徴としている。
【００２１】
以下に、一例として、本実施の形態に係るＧＭＲセンサ１０をモータのモータロータの回転角を検出するために用いた例を説明する。
【００２２】
モータ１８は、回転軸Ｘ上に配置されるモータシャフト２４と、モータシャフト２４に取り付けられたモータロータ１１と、モータロータ１１の外周側に配置されたモータステータ２５と、これらを収納するモータケース１９と、を有する。
【００２３】
磁石回転子１２は、その外周に沿ってＮ極とＳ極とが交互に配置されたリング状に形成されると共に、モータロータ１１の回転軸Ｘを構成するモータシャフト２４に一体的に固定される。この磁石回転子１２は、モータロータ１１の回転に伴ってモータシャフト２４と一体に回転し、その放射方向に回転磁界を生成する。
【００２４】
ＧＭＲ素子１３は、磁石回転子１２で生成された回転磁界の変化に応じて抵抗が変動する磁気抵抗効果を利用して正弦波状に振幅が変化する検出信号を出力するものである。
【００２５】
信号処理基板１５は、ＧＭＲ素子１３から出力された検出信号を処理する信号処理回路を有している。本実施の形態においては、信号処理基板１５は、ＧＭＲ素子１３から出力された検出信号の増幅を行ったり、検出信号に基づき演算を行ったり、又はその両方を行い、図示しないＣＰＵ又は専用ＩＣへ処理信号を出力する。そして、ＣＰＵ又は専用ＩＣは、当該処理信号に基づき、磁石回転子１２の回転角や回転速度を計算する。なお、本実施の形態において、信号処理基板１５は、ＧＭＲ素子１３から出力された検出信号を処理し、ＣＰＵ又は専用ＩＣに処理信号を出力するのみとしたが、信号処理基板１５自体に回転角や回転速度を計算する機能を持たせることも可能である。
【００２６】
信号接続線１６は、ＧＭＲ素子１３が搭載されたセンサ基板１４と信号処理基板１５との間で検出信号などの伝送を行うためのものであり、例えば、銅や銅合金などの金属からなる。
【００２７】
樹脂筐体１７は、モータケース１９に形成された貫通孔２６に挿入されると共にその貫通孔２６にＯリング２７を介して取り付けられる。樹脂筐体１７の内部には中空部２２が形成されている。中空部２２は、樹脂筐体１７の内部におけるモータケース１９内外にわたって磁石回転子１２の回転軸Ｘと平行な方向に伸びる。中空部２２は、樹脂製の端子ブロック２８が収納されるとともに、端子ブロック２８ごとポッティングされ、樹脂筐体１７に対するセンサ基板１４、信号処理基板１５、及び信号接続線１６の位置関係が固定される。
【００２８】
この端子ブロック２８には、信号接続線１６が図示下側から図示上側にかけてインサートされており、図示下側に露出した信号接続線１６の一端にセンサ基板１４が接続されて固定され、図示上側に露出した信号接続線１６の他端に信号処理基板１５が接続されて固定される。
【００２９】
この状態で端子ブロック２８が中空部２２に収納されることで、センサ基板１４がモータケース１９内に位置する中空部２２（樹脂筐体１７）の一端側２０に配置され、信号処理基板１５がモータケース１９外に位置する中空部２２（樹脂筐体１７）の他端側２３に配置され、信号接続線１６がＧＭＲ素子１３を挟んで磁石回転子１２と反対側に位置するように配線される。
【００３０】
このように、センサ基板１４を、モータケース１９内に位置する中空部２２の一端側２０に配置するのは、磁石回転子１２とできるだけ近接した位置にＧＭＲ素子１３を配置して、その検出感度を向上させるためである。
【００３１】
特に、本実施の形態においては、中空部２２を区画形成する壁部のうち、磁石回転子１２の外周面２１に隣接する位置の壁部２９が他の壁部に比べて薄く形成されており、ＧＭＲ素子１３と磁石回転子１２との距離が極力短くなるようにされ、検出感度の更なる向上及び強度の両立が図られている。
【００３２】
一方、信号処理基板１５を、モータケース１９外に位置する中空部２２の他端側２３に配置するのは、温度が比較的低温となるモータケース１９の外部に信号処理基板１５を配置して、モータ１８の駆動により発生した熱で信号処理基板１５が高温化することによる誤作動を低減し、更には、当該高温化による信号処理基板１５の損傷を低減するためである。
【００３３】
ところで、ＧＭＲ素子１３と磁石回転子１２との間に信号接続線１６を配置すると、信号接続線１６に発生する渦電流で回転磁界が変化し、正しい検出ができない場合がある。そこで、信号接続線１６を、ＧＭＲ素子１３を挟んで磁石回転子１２の反対側に位置するように配線している。
【００３４】
また、図１の部分Ａの拡大図である図２に示すように、信号接続線１６は、一端が横方向に曲げられ、その後縦方向に曲げられて、信号処理基板１５と接続されている。即ち、信号接続線１６は、モータケース１９外に位置する一端がクランク状に形成され、信号処理基板１５と接続されている。このようにせずに、即ち、図３に示すように、信号接続線１６をセンサ基板１４から縦方向に直線状に信号処理基板１５に接続した場合、例えば、エラストマ等の軟らかい部材で中空部２２をポッティングすると、車両の振動等により、信号処理基板１５が信号処理基板１５と信号接続線１６との接続部分Ｃを支点に上下方向に揺れて、信号処理基板１５と信号接続線１６とのはんだ付け部分にストレスがかかってしまう。この場合、はんだ付け部分における信号処理基板１５と信号接続線１６との接続が外れてしまう場合がある。これに対し、図２に示したように信号接続線１６を信号処理基板１５と接続することで、エラストマ等の軟らかい部材で中空部２２をポッティングした場合であっても、車両の振動によるはんだ付け部分における信号処理基板１５と信号接続線１６との接続の外れを抑制することが可能である。
【００３５】
また、樹脂筐体１７は、外部からのケーブル等を接続するコネクタ３０を有しており、このコネクタ３０内には、信号処理基板１５に接続されたコネクタピン３１が設けられる。
【００３６】
以上説明したＧＭＲセンサ１０は、レゾルバよりも軽いＧＭＲセンサを用いているため軽量であり、また、センサ基板及び信号処理基板を磁石回転子１２の回転軸Ｘに沿って配置されているため、小型である。
【００３７】
そして、ＧＭＲセンサ１０は、センサ基板１４がモータケース１９内に位置する中空部２２（樹脂筐体１７）の一端側２０に配置され、信号処理基板１５がモータケース１９外に位置する中空部２２（樹脂筐体１７）の他端側２３に配置されているため、モータ１８の駆動により発生した熱で信号処理基板１５が誤動作、更には、損傷するのを低減することができる。
【００３８】
また、ＧＭＲセンサ１０によれば、信号接続線１６がＧＭＲ素子１３を挟んで磁石回転子１２と反対側に位置するように配線されるため、信号接続線１６に発生する渦電流で回転磁界が変化するのを低減し、正確な回転速度や回転角を得ることができる。
【００３９】
従って、本発明によれば、軽量、小型でありながらも、高温環境下にある機器の測定をすることが可能であり、且つ渦電流の影響を低減することが可能である。
【符号の説明】
【００４０】
１０  ＧＭＲセンサ
１１  モータロータ
１２  磁石回転子
１３  ＧＭＲ素子
１４  センサ基板
１５  信号処理基板
１６  信号接続線
１７  樹脂筐体
１８  モータ
１９  モータケース
２０  一端側
２１  外周面
２２  中空部
２３  他端側
２４  モータシャフト
２５  モータステータ
２６  貫通孔
２７  Ｏリング
２８  端子ブロック
２９  壁部
３０  コネクタ
３１  コネクタピン
Ｃ  接続部分
Ｘ  回転軸
【図１】
0005595339.tif 000002
【図２】
0005595339.tif 000003
【図３】
0005595339.tif 000004