(57)【要約】【課題】センサチップ内に設けられた磁気抵抗素子にバイアス磁界を付与するバイアス磁石とセンサチップ共々該バイアス磁石を覆うケース部材とのより好適な一体化を図ることのできる回転検出装置を提供する。【解決手段】回転検出装置は、磁気抵抗素子ＭＲＥ１〜ＭＲＥ４を備えるセンサチップ１の周囲を囲繞する態様で配設されて磁気抵抗素子ＭＲＥ１〜ＭＲＥ４にバイアス磁界を付与するバイアス磁石１０ｃとセンサチップ１と共々このバイアス磁石１０ｃを覆うケース部材１０ａ、１０ｂとが一体に形成される。センサチップ１の近傍にてロータが回転するときにバイアス磁界を協働して生じる磁気ベクトルの変化を磁気抵抗素子ＭＲＥ１〜ＭＲＥ４の抵抗値変化として感知してロータの回転態様を検出する。バイアス磁石１０ｃとケース部材１０ａ、１０ｂとは磁性体粉を含む樹脂材料からなる１つの成形体として形成されている。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気抵抗素子を備えるセンサチップの周囲を囲繞する態様で配設されて前記磁気抵抗素子にバイアス磁界を付与するバイアス磁石と前記センサチップと共々このバイアス磁石を覆うケース部材とが一体に形成されてなり、前記センサチップの近傍にてロータが回転するときに前記バイアス磁界と協働して生じる磁気ベクトルの変化を前記磁気抵抗素子の抵抗値変化として感知して前記ロータの回転態様を検出する回転検出装置において、
前記バイアス磁石と前記ケース部材とが磁性体粉を含む樹脂材料からなる１つの成形体として形成されてなる
ことを特徴とする回転検出装置。
【請求項２】
前記形成された成形体のうちの前記センサチップの周囲を囲繞する部分が選択的に着磁されてなる
請求項１に記載の回転検出装置。
【請求項３】
前記形成された成形体のうち、前記センサチップの前記ロータと対向する面を覆う部分が選択的に脱磁されてなる
請求項２に記載の回転検出装置。
【請求項４】
前記形成された成形体のうち、前記着磁された部分の外周面が選択的に脱磁されてなる
請求項２または３に記載の回転検出装置。
【請求項５】
前記ケース部材は、当該回転検出装置の支持部材となるハウジング樹脂にさらに一体に組み付けられるものであり、前記形成された成形体の外周面の一部には、前記ハウジング樹脂との組み付けに際して溶着される溶着部が形成されてなる
請求項１〜４のいずれか一項に記載の回転検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば車載されるエンジンの回転検出や一般機械における各種被検出回転体の回転検出に用いられる回転検出装置に関し、特に磁気抵抗素子の抵抗値変化を利用してそれら被検出回転体の回転情報を検出する回転検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、このように磁気抵抗素子の抵抗値変化を利用して回転検出を行う回転検出装置としては、例えば特許文献１に記載されている装置が知られている。図４に、この特許文献１に記載されている回転検出装置も含めて、例えばエンジンのクランク角センサ等の回転検出用として従来一般に採用されている回転検出装置の平面構造を示す。
【０００３】
図４に示されるように、この回転検出装置は、磁気抵抗素子ＭＲＥ１およびＭＲＥ２からなる磁気抵抗素子対３と磁気抵抗素子ＭＲＥ３およびＭＲＥ４からなる磁気抵抗素子対４とを備えるセンサチップ１が、被検出回転体であるロータＲＴと対向するように配設されている。そして、上記センサチップ１はその処理回路とともに集積回路化され、モールド樹脂２にて一体にモールドされている。具体的には、上記センサチップ１は、モールド樹脂２の内部で図示しないリードフレームの一端に搭載され、その他端から電源端子Ｔ１、出力端子Ｔ２およびＧＮＤ（接地）端子Ｔ３といった各端子がそれぞれ外部へと引き出される構造となっている。また、上記センサチップ１の近傍には、モールド樹脂２を囲繞するように、上記磁気抵抗素子対３および４にバイアス磁界を付与するバイアス磁石２０が配設されている。そして、このバイアス磁石２０は、その長手方向に中空部２１を備える中空円筒状に成型されており、この中空部２１に上記モールド樹脂２が収容されて所定の位置で接着剤等により固定されている。ここで、上記センサチップ１内には、上記磁気抵抗素子対３および４が上記バイアス磁界の磁気的中心を対称軸として線対称に配設されている。そしてこれら磁気抵抗素子対３および４を構成する磁気抵抗素子ＭＲＥ１とＭＲＥ２、あるいは磁気抵抗素子ＭＲＥ３とＭＲＥ４とは、それぞれ互いにバイアス磁界の磁気的中心に対して「４５°」および「−４５°」の角度をなすように、すなわち互いに「ハの字」状になるように配設されている。
【０００４】
こうした構成からなる回転検出装置では、上記ロータＲＴが回転するときに上記バイアス磁界と協働して生じる磁気ベクトルの変化が上記各磁気抵抗素子ＭＲＥ１〜ＭＲＥ４の抵抗値の変化として感知されることで回転検出信号が得られる。そして、この検出信号が差動増幅器や比較器等の各種処理回路を経ることで、上記ロータＲＴの回転情報が上記出力端子Ｔ２を介して図示しない外部の電子制御装置等に伝達されるようになる。
【０００５】
また、こうしてロータの回転態様を検出する回転検出装置の実用に際しては一般に、上記センサチップ１等をモールドしたモールド樹脂２とバイアス磁石２０とを適宜のケース部材に収容し、さらにこのケース共々、上記各端子Ｔ１〜Ｔ３等を保護する樹脂ケースに同装置全体を納めた状態でエンジン等に搭載される。図５に、このような構造を有してエンジン等に搭載される回転検出装置の一例についてその断面構造を示し、さらに図６に同図５のロータと対向する側の一部分を拡大して模式的に示す。なお、これら図５および図６において、先の図４に示した各要素と機能的に同一の要素については、便宜上、それぞれ同一の符号を付して示している。
【０００６】
これら図５および図６に示されるように、このような回転検出装置では、モールド樹脂２およびバイアス磁石２０が有底筒状のケース部材３０に収容されるとともに、それらがさらに電子制御装置等とのワイヤリングによる接続コネクタとしても機能するハウジング樹脂４０と一体に溶着部３２を介して溶着成形されてエンジン等に装着される。また、図５に示されるように、上記各端子Ｔ１〜Ｔ３は上記ハウジング樹脂４０内に一体に設けられて上記コネクタとしての端子をも兼ねる端子導出部材５０ａ〜５０ｃにそれぞれ電気的に接続されている。一方、この回転検出装置では、図５にその詳細を示すように、上記ケース部材３０の内側底面に上記バイアス磁石２０の先端部２０ａが当接されるとともに、この内側底面に形成された突起部３０ａに上記センサチップ１が内蔵されたモールド樹脂２の先端部が当接される。そして、これらの当接によって、磁気抵抗素子対３および４とバイアス磁石２０との距離であるＭ（ＭＲＥ）−Ｍ（Ｍａｇｎｅｔ）距離が決定される。すなわちこの回転検出装置においては、上記ケース部材３０の内側底面に設けられた上記突起部３１の突出長を通じて、ロータＲＴとの関係も含めた上記磁気ベクトルの振れ角、換言すれば当該回転検出装置としてのセンシング感度の最適化が図られるようになっている。
【特許文献１】特許第３１０２２６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、このような回転検出装置にあっては、上記モールド樹脂２と上記バイアス磁石２０とを上記ケース部材３０に収容した後、これらを上記ハウジング樹脂４０と溶着成形することでこれら部品間のシール性が確保される。しかしながら、これら部材の一体化を図るうえで必要な部品数が多いため、これら一体化に際しての部品管理あるいは工数が煩雑なものとならざるを得ない。また特に、上記ケース部材３０は上記バイアス磁石２０の形状に合わせた形状であることが要求されるが、こうしたケース部材３０およびバイアス磁石２０はいずれも型成形により成形されるため、これら各部品の成形精度に起因する組み付け精度にも自ずと限界がある。このため、バイアス磁石とケース部材とで、一方の成形精度に合わせた他方の選別が必要となるなど、その意味での部品管理も煩雑なものとなり、ひいてはそれにともなう生産コストの上昇も避けられないものとなっている。
【０００８】
この発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、センサチップ内に設けられた磁気抵抗素子にバイアス磁界を付与するバイアス磁石とセンサチップ共々該バイアス磁石を覆うケース部材とのより好適な一体化を図ることのできる回転検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
こうした目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、磁気抵抗素子を備えるセンサチップの周囲を囲繞する態様で配設されて前記磁気抵抗素子にバイアス磁界を付与するバイアス磁石と前記センサチップと共々このバイアス磁石を覆うケース部材とが一体に形成されてなり、前記センサチップの近傍にてロータが回転するときに前記バイアス磁界と協働して生じる磁気ベクトルの変化を前記磁気抵抗素子の抵抗値変化として感知して前記ロータの回転態様を検出する回転検出装置として、前記バイアス磁石と前記ケース部材とを磁性体粉を含む樹脂材料からなる１つの成形体として形成するようにした。
【００１０】
通常、上記バイアス磁石自体、このような磁性体粉を含む樹脂材料の成形体として形成されることが多いが、これを実際にバイアス磁石として用いるためには、こうした成形体に対する着磁操作が必要となる。すなわち、回転検出装置としての上記構造のように、バイアス磁石とケース部材とをこのような磁性体粉を含む樹脂材料からなる１つの成形体として形成したとしても、その着磁のさせ方によっては、上記バイアス磁石として機能する部分と上記ケース部材として機能する部分とでその切り分けが可能となる。そして、このような機能の切り分けさえ可能となれば、結局は、１つの成形体として上記バイアス磁石と上記ケース部材とが一体化されることから、部品点数の削減はもとより、それら組み付けのための部品の選別やそれらの組み付け作業自体が不要となり、生産コストも大幅に削減されるようになる。
【００１１】
またこの場合、具体的には請求項２に記載の発明によるように、前記形成された成形体のうちの前記センサチップの周囲を囲繞する部分のみを選択的に着磁すればよく、これによって上述したバイアス磁界の付与機能、ひいては当該回転検出装置としての回転検出機能は満たされるようになる。
【００１２】
なお、このようにセンサチップの周囲を囲繞する部分のみを選択的に着磁することで該回転検出装置としての回転検出機能は確かに満たされるが、上記着磁のさせ方によっては、センサチップの前記ロータと対向する面を覆う部分も、微少ながら着磁されかねない。そして、たとえ微少とはいえ、同部分が着磁されるようなことがあれば、回転検出装置としての検出感度を含めた上記回転検出機能にも少なからずの影響を及ぼすようになる。
【００１３】
そこでさらに、請求項３に記載の発明によるように、前記形成された成形体のうち、前記センサチップの前記ロータと対向する面を覆う部分を選択的に脱磁することとすれば、このような不都合も自ずと解消され、回転検出装置としての十分な検出感度が確保されるようになる。
【００１４】
また、同じく上記着磁のさせ方によっては、上記ケース部材とする部分、すなわち上記着磁された部分の外周面も微少ながら着磁されかねない。そして、同部分が微少とはいえ着磁されるようなことがあれば、当該回転検出装置をエンジンや各種機械に装着した後、その外周面に例えば鉄屑等、磁性体からなる屑が付着する懸念もある。このような磁性体からなる屑は、上記磁気ベクトルの変化にも影響を与えかねないことから、やはり同部分への着磁も避けることが望ましい。
【００１５】
そこで、上記請求項２または３に記載の回転検出装置において、さらに請求項４に記載の発明によるように、前記形成された成形体のうち、前記着磁された部分の外周面を選択的に脱磁するようにすれば、このような懸念も解消され、ひいては回転検出装置としての検出感度や検出特性も好適に維持されるようになる。
【００１６】
また、これらの回転検出装置において、請求項５に記載の発明によるように、前記ケース部材が、当該回転検出装置の支持部材となるハウジング樹脂にさらに一体に組み付けられるものであるとするとき、前記形成された成形体の外周面の一部に、前記ハウジング樹脂との組み付けに際して溶着される溶着部を形成しておくこととすれば、当該回転検出装置の例えば先の図５に例示したような構造体化もより容易となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、この発明にかかる回転検出装置の一実施の形態について、図１〜図３を参照して説明する。
図１は、この実施の形態にかかる回転検出装置の断面構造を示すものであり、特に先の図６に対応する図として、被検出回転体であるロータと対向する部分を拡大して模式的に示したものである。
【００１８】
この図１に示されるように、この実施の形態にかかる回転検出装置も、先の図４〜図６に例示した回転検出装置と同様に、磁気抵抗素子ＭＲＥ１およびＭＲＥ２からなる磁気抵抗素子対３および磁気抵抗素子ＭＲＥ３およびＭＲＥ４からなる磁気抵抗素子対４を備えるセンサチップ１がその処理回路とともに集積回路化されている。そして、上記センサチップ１はモールド樹脂２にて一体にモールドされるとともに、被検出回転体であるロータと対向するように配設される。また、上記センサチップ１の近傍には、上記モールド樹脂２、すなわち上記センサチップ１の周囲を囲繞するように、上記磁気抵抗素子対３および４にバイアス磁界を付与するバイアス磁石１０ｃが配設されている。そして、このバイアス磁石１０ｃは、その長手方向に中空部１１を備える中空円筒形状からなり、この中空部１１に上記モールド樹脂２が収容されて所定の位置で接着剤などにより固定されている。
【００１９】
ここで、この実施の形態にあっては、上記バイアス磁石１０ｃおよび上記センサチップ１の外周には、これらを覆う態様でケース部材１０a、１０ｂが配設されている。具体的には、上記センサチップ１の上記ロータＲＴと対向する面を覆う部分には上記ケース部材１０ａが配設されており、上記バイアス磁石１０ｃの外周には円筒状に上記ケース部材１０ｂが配設されている。そして、この実施の形態においては、これらケース部材１０ａ、１０ｂおよびバイアス磁石１０ｃが、磁性体粉を含む樹脂材料からなる１つの成形体として形成されている。すなわちこの成形体のうち、上記バイアス磁石１０ｃとなる部分のみが選択的に着磁されて、上記センサチップ１にバイアス磁界を付与する。他方、上記ケース部材１０ａおよび１０ｂとなる部分は選択的に未着磁もしくは脱磁されている。
【００２０】
また、これらケース部材１０ａ、１０ｂおよびバイアス磁石１０ｃからなる成形体は、当該回転検出装置の支持部材となるハウジング樹脂４０にさらに一体に組み付けられる。そして、上記ケース部材１０ｂとなる部分には、こうした組み付けに際して溶着される溶着部１２が形成されており、この溶着部１２を介してこの成形体とハウジング樹脂４０とが一体に溶着成形される。
【００２１】
図２は、このような回転検出装置の全体構成についてその断面構造を示すものであり、特に先の図５に対応する図として示したものである。
同図２に示されるように、この実施の形態においても、上記支持部材となるハウジング樹脂４０は、電子制御装置等とのワイヤリングによる接続コネクタとしても機能するように成形されている。すなわち、上記センサチップ１は上記モールド樹脂２の内部で図示しないリードフレームの一端に搭載され、その他端から各端子Ｔ１〜Ｔ３が引き出されている。そしてこれら各端子Ｔ１〜Ｔ３が、上記ハウジング樹脂４０内に一体に設けられて上記コネクタとしての端子をも兼ねる端子導出部材５０ａ〜５０ｃにそれぞれ電気的に接続されている。
【００２２】
次に、この実施の形態にかかる回転検出装置において採用される上記１つの成形体としてのバイアス磁石およびケース部材の形成方法について、その一例を図３を参照して説明する。なお、図３（ａ）および（ｂ）は、先の図１に対応して、これらバイアス磁石およびケース部材とする部分の断面構造を模式的に示したものである。
【００２３】
まず、図３（ａ）に示されるように、この実施の形態にかかるバイアス磁石およびケース部材の形成に際しては、その長手方向に中空部１１を備える有底円筒状の成形体１０が形成される。このような成形体１０は上述のように、磁性体粉が添加された樹脂材料からなり、例えば、
（イ）成形型中に適宜の磁場を与えて、上記樹脂材料が固化する以前に、通常は棒状からなる磁性体粉の配向を制御する。なおこの際、望ましくは上記バイアス磁石１０ｃとする部分が選択的に強い配向を示すように、図３（ａ）に白抜き矢印にて示す方向に高い指向性をもって上記磁場を与える。
（ロ）上記成形体１０として樹脂材料が固化した後、一旦その全体を脱磁する。
（ハ）その後、同成形体１０の上記バイアス磁石１０ｃとする部分を、図示しない着磁装置にて、同じく図３（ａ）に白抜き矢印にて示す方向に高い指向性をもって選択的に着磁する。
といった手順を経て成形される。
【００２４】
これにより、図３（ｂ）に示されるように、上記成形体１０のうちの上記バイアス磁石１０ｃとする円筒状の部分が選択的に着磁されるとともに、上記ケース部材１０ａおよび１０ｂとする部分的に着磁されない未着磁部も同時に形成される。なお、このように上記成形体１０を選択的に着磁する際には、上記中空部１１のロータＲＴと対向する面を覆う部分、すなわちケース部材１０ａとする部分や、外周面のケース部材１０ｂとする部分も微小ながら着磁されることがある。このような場合には、これも図示しない消磁器等を用いて、こうした部分を選択的に脱磁することとなる。
【００２５】
なお、上述した型成形に際しては、上記成形体１０の外周部の一部に、後工程にてハウジング樹脂４０（図１、図２参照）と溶着される溶着部１２もあらかじめ形成されることとなる。
【００２６】
このようにして、上記バイアス磁石１０ｃ、並びにこれを覆うケース部材１０ａおよび１０ｂが１つの成形体１０として形成されるようになる。
以上説明したように、この実施の形態にかかる回転検出装置によれば、以下に列記するような効果が得られるようになる。
【００２７】
（１）上記バイアス磁石１０ｃと上記ケース部材１０ａ、１０ｂとを磁性体粉を含む樹脂材料からなる１つの成形体１０として形成することとした。こうした成形体への着磁のさせ方によって、上記バイアス磁石１０ｃとして機能する部分と上記ケース部材として機能する部分とでその切り分けが可能となり、１つの成形体として上記バイアス磁石１０ｃと上記ケース部材１０ａ、１０ｂとを一体化することができる。これにより、部品点数の削減はもとより、それら組み付けのための部品の選別やそれらの組み付け作業自体が不要となり、生産コストも大幅に削減されるようになる。
【００２８】
（２）上記形成された成形体１０のうちの上記センサチップ１の周囲を囲繞する部分、すなわちバイアス磁石１０ｃとする部分のみを選択的に着磁することとした。これにより、上述したバイアス磁界の付与機能、ひいては当該回転検出装置としての回転検出機能が的確に満たされるようになる。
【００２９】
（３）上記形成された成形体１０のうち、上記センサチップ１の上記ロータＲＴと対向する面を覆う部分、すなわちケース部材１０ａとする部分を選択的に脱磁することとした。これにより、こうした部分が微小ながらも着磁されて、回転検出装置としての検出感度を含めた回転検出機能に影響が及ぶ等の不都合も自ずと解消され、回転検出装置としての十分な検出感度が確保されるようになる。
【００３０】
（４）上記形成された成形体１０のうち、上記着磁された部分の外周面、すなわちケース部材１０ｂとする部分を選択的に脱磁することとした。これにより、こうした部分が微小ながらも着磁されて、当該回転検出装置をエンジンや各種機械に装着した後、その外周面に例えば鉄屑等、磁性体からなる屑が付着する等の懸念も解消され、ひいては回転検出装置としての検出感度や検出特性も好適に維持されるようになる。
【００３１】
（５）上記形成された成形体１０の外周面の一部に、上記ハウジング樹脂４０との組み付けに際して溶着される溶着部１２をあらかじめ形成しておくこととした。これにより、上記成形体１０と回転検出装置の支持部材となるハウジング樹脂４０との構造体化もより容易となる。
【００３２】
なお、この発明にかかる回転検出装置は、上記実施の形態として示した構造に限らず、これらを適宜変更した、以下に例示する態様にて実施することもできる。
・上記実施の形態においては、上記成形体１０のうちの上記センサチップ１の上記ロータＲＴと対向する面を覆う部分を選択的に脱磁して上記ケース部材１０ａが形成されることとしたが、上記ロータＲＴと対向する面を覆うかたちでその全面を脱磁するようにしてもよい。こうした構造によっても、上記バイアス磁石１０ｃにより上記センサチップ１には好適に上記バイアス磁界が付与されることとなり、回転検出装置としての回転検出精度は維持されるようになる。
【００３３】
・上記実施の形態においては、上記成形体１０のうちの上記着磁されたバイアス磁石１０ｃの外周面が選択的に脱磁されて上記ケース部材１０ｂが形成されることとしたが、上記外周面のうち、上記ハウジング樹脂４０から露出される外周面のみが脱磁されるようにしてもよい。少なくとも、こうした部分が脱磁されれば、上記外周面への鉄屑等、磁性体からなる屑の付着を抑制することができるようになる。
【００３４】
・上記実施の形態においては、あらかじめ磁性体粉を含む樹脂材料からなる成形体１０を形成し、着磁装置を用いて選択的に着磁することでバイアス磁石１０ｃを形成することとしたが、上記成形体の形成方法、着磁あるいは脱磁等の方法はこれに限られない。すなわち、こうした成形体１０を選択的に着磁あるいは脱磁する方法は任意であり、これら着磁される部分あるいは未着磁とされる部分の材質も任意である。また、上記成形体１０や上記バイアス磁石１０ｃの形状は任意であり、上記成形体１０は有底筒状に限られず、また上記バイアス磁石１０ｃは中空円筒状に限られない。要は、上記バイアス磁石１０ｃはセンサチップ１にバイアス磁界を付与し得る磁石であればよく、最終的に上記バイアス磁石および上記ケース部材１０ａ、１０ｂが１つの成形体として形成されていればよい。
【００３５】
・上記実施の形態では、センサチップ１は磁気抵抗素子対３、４を備えることとし、磁気抵抗素子対３、４を形成する磁気抵抗素子ＭＲＥ１およびＭＲＥ２、磁気抵抗素子ＭＲＥ３およびＭＲＥ４はそれぞれ「ハの字」状に配設されることとしたが、こうした磁気抵抗素子対の配設態様、磁気抵抗素子の数等も任意である。要は、上記ロータＲＴが回転するときに上記バイアス磁界と協働して生じる磁気ベクトルの変化を上記磁気抵抗素子の抵抗値変化として感知することができる構造であればよい。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】この発明にかかる回転検出装置の一実施の形態について、その断面構造を拡大して模式的に示す断面図。
【図２】同実施の形態にかかる回転検出装置についてその全体構造としての断面構造を示す断面図。
【図３】（ａ）は同実施の形態にかかる回転検出装置に使用される成形体の着磁前の断面構造を模式的に示す断面図、（ｂ）は同成形体の着磁後の断面構造を模式的に示す断面図。
【図４】従来の回転検出装置の平面構造を、被検出回転体との関係も含めてその概要を模式的に示す平面図。
【図５】従来の回転検出装置の実用モデルの一例についてその全体構造としての断面構造を示す断面図。
【図６】従来の回転検出装置の断面構造を拡大して模式的に示す断面図。
【符号の説明】
【００３７】
１…センサチップ、２…モールド樹脂、３、４…磁気抵抗素子対、１０…成形体、１０ａ、１０ｂ…ケース部材（未着磁部）、１０ｃ…バイアス磁石、１１、２１…中空部、１２、３２…溶着部、４０…ハウジング樹脂、５０ａ〜５０ｃ…端子導出部材、２０…バイアス磁石、２０ａ…先端部、３０…ケース部材、３０ａ…突起部、Ｔ１…電源端子、Ｔ２…出力端子、Ｔ３…ＧＮＤ（接地）端子、ＲＴ…ロータ、ＭＲＥ１〜ＭＲＥ４…磁気抵抗素子。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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