(57)【要約】【課題】回転体により生じる磁気を適正に検出することができる磁気検出装置を提供する。【解決手段】磁気検出装置１は、磁気センサ２０と、シールド部材３０とを備えている。磁気センサ２０は、回転体２の回転に伴って生じる検出位置Ｐにおける磁気の変化を検出する。シールド部材３０は、互いに対向する板状の一対の側壁部３１、及び、一対の側壁部３１が対向する方向に交差する方向側が開口された第１開口部３３を有する。そして、シールド部材３０は、一対の側壁部３１により挟まれた内部空間部３６に磁気センサ２０が位置し、第１開口部３３を介して磁気センサ２０と回転体２とが対向する。【選択図】図１
2018194458.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転体の回転に伴って生じる検出位置における磁気の変化を検出する磁気センサと、
互いに対向する板状の一対の側壁部、及び、前記一対の側壁部が対向する方向に交差する方向側が開口された第１開口部を有し、前記一対の側壁部により挟まれた内部空間部に前記磁気センサが位置し、前記第１開口部を介して前記磁気センサと前記回転体とが対向し、前記回転体の磁気とは異なる外部の磁気を遮蔽するシールド部材と、
を備えることを特徴とする磁気検出装置。
【請求項２】
前記シールド部材は、
前記一対の側壁部の前記第１開口部に対向する側を閉塞する底面部と、
前記第１開口部と前記底面部とが対向する方向に交差する方向の一方側が開口された第２開口部と、
前記第１開口部と前記底面部とが対向する方向に交差する方向の他方側が開口された第３開口部と、
を備える請求項１に記載の磁気検出装置。
【請求項３】
前記磁気センサが実装され、当該磁気センサが実装された位置の両側に貫通孔を有する基板を備え、
前記シールド部材は、前記一対の側壁部の前記第１開口部側の端部が前記貫通孔に通された状態で、前記基板に実装された前記磁気センサを前記内部空間部に含む請求項１又は２に記載の磁気検出装置。
【請求項４】
前記回転体は、当該回転体を回転させる回転軸の周方向に沿ってＳ極とＮ極とが交互に並んで設けられ、
前記シールド部材は、前記一対の側壁部が前記回転軸に沿った方向に対向する請求項１〜３のいずれか１項に記載の磁気検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、磁気の変化を検出する磁気検出装置がある。この磁気検出装置は、例えば、モータ等の回転体の回転に伴って変化する磁気を検出する。磁気検出装置により検出された磁気に基づいて例えば回転体の回転角度や回転数が検出される。磁気検出装置は、検出対象の磁気とは異なる外部の磁気の影響を受ける場合があり、シールド部材により外部の磁気を遮蔽する場合がある。なお、特許文献１には、外部の磁気を遮蔽する円筒形のシールド部材が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−７７６９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、従来の磁気検出装置は、シールド部材により外部の磁気を可能な限り遮蔽した状態で回転体により生じる磁気を検出することが望まれている。
【０００５】
そこで、本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、回転体により生じる磁気を適正に検出することができる磁気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】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る磁気検出装置は、回転体の回転に伴って生じる検出位置における磁気の変化を検出する磁気センサと、互いに対向する板状の一対の側壁部、及び、前記一対の側壁部が対向する方向に交差する方向側が開口された第１開口部を有し、前記一対の側壁部により挟まれた内部空間部に前記磁気センサが位置し、前記第１開口部を介して前記磁気センサと前記回転体とが対向し、前記回転体の磁気とは異なる外部の磁気を遮蔽するシールド部材と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
また、上記磁気検出装置において、前記シールド部材は、前記一対の側壁部の前記第１開口部に対向する側を閉塞する底面部と、前記第１開口部と前記底面部とが対向する方向に交差する方向の一方側が開口された第２開口部と、前記第１開口部と前記底面部とが対向する方向に交差する方向の他方側が開口された第３開口部と、を備えることが好ましい。
【０００８】
また、上記磁気検出装置において、前記磁気センサが実装され、当該磁気センサが実装された位置の両側に貫通孔を有する基板を備え、前記シールド部材は、前記一対の側壁部の前記第１開口部側の端部が前記貫通孔に通された状態で、前記基板に実装された前記磁気センサを前記内部空間部に含むことが好ましい。
【０００９】
また、上記磁気検出装置において、前記回転体は、当該回転体を回転させる回転軸の周方向に沿ってＳ極とＮ極とが交互に並んで設けられ、前記シールド部材は、前記一対の側壁部が前記回転軸に沿った方向に対向することが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る磁気検出装置は、一対の側壁部により挟まれた内部空間部に磁気センサが位置し、第１開口部を介して磁気センサと回転体とが対向し、回転体の磁気とは異なる外部の磁気を遮蔽するシールド部材を備えるので、回転体により生じる磁気を適正に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、実施形態に係る磁気検出装置の構成例を示す斜視図である。
【図２】図２は、実施形態に係る磁気検出装置の構成例を示す正面図である。
【図３】図３は、変形例１に係る磁気検出装置の構成例を示す正面図である。
【図４】図４は、変形例２に係る磁気検出装置の構成例を示す斜視図である。
【図５】図５は、変形例３に係る磁気検出装置の構成例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。
【００１３】
〔実施形態〕
実施形態に係る磁気検出装置１について説明する。磁気検出装置１は、磁気の変化を検出する装置である。磁気検出装置１は、回転体２の回転に伴って生じる検出位置Ｐにおける磁気の変化を検出する。磁気検出装置１により検出された磁気に基づいて例えば回転体２の回転角度や回転数が検出される。以下、磁気検出装置１について詳細に説明する。
【００１４】
ここで、回転体２の回転軸Ｑに沿った方向を軸方向と称する。後述する基板１０の実装面１２で軸方向と交差（直交）する方向を奥行方向と称する。軸方向及び奥行方向に直交する方向、つまり基板１０の実装面１２に直交する方向を高さ方向と称する。基板１０の回転体２側を高さ方向上側と称し、高さ方向上側の反対側を高さ方向下側と称する。
【００１５】
回転体２は、回転軸Ｑ周りに回転する部品である。回転体２は、例えば、コイル、マグネット等を含んで構成される。回転体２は、モータ等に設けられ、当該モータ等の回転角度や回転数を検出する際に用いられる。回転体２は、環状に形成されており、回転体２の内側に回転軸Ｑが挿通され固定されている。回転体２は、回転軸Ｑが回転することにより回転軸Ｑ周りに回転する。回転体２は、回転軸Ｑの周方向に沿って等間隔でＳ極とＮ極とが交互に並んで設けられている。回転体２は、磁力線がＮ極からＳ極に向けて形成されている。回転体２は、当該回転体２に対向し、かつ、磁力線により形成される磁界が分布する位置に磁気検出装置１が配置されている。
【００１６】
磁気検出装置１は、板状の基板１０と、磁気センサ２０と、シールド部材３０とを備えている。基板１０は、種々の電子部品が実装され、当該電子部品を電気的に接続する電子回路を構成するものであり、いわゆるプリント回路基板（Ｐｒｉｎｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ  Ｂｏａｒｄ）である。基板１０は、例えば、エポキシ樹脂、ガラスエポキシ樹脂、紙エポキシ樹脂やセラミック等の絶縁性の材料からなる絶縁層に銅箔等の導電性部材によって配線パターン（プリントパターン）が形成（印刷）されている。基板１０は、配線パターンが形成された絶縁層を複数枚積層させ多層化されたもの（つまり、多層基板）であってもよい。本実施形態では、基板１０は、磁気センサ２０が実装され、当該磁気センサ２０が当該基板１０に電気的に接続されている。基板１０は、磁気センサ２０が実装された位置の両側に貫通孔１１を有している。各貫通孔１１は、後述するシールド部材３０の側壁部３１の高さ方向上側の端部３１ａと同等の形状、つまり矩形状に形成されている。各貫通孔１１には、シールド部材３０が挿し通される。
【００１７】
磁気センサ２０は、磁気を検出する素子である。磁気センサ２０は、例えば、周知の磁気抵抗素子が用いられる。磁気抵抗素子は、磁気（磁束密度）に応じて抵抗値が変化する。例えば、磁気抵抗素子は、磁気が相対的に強い場合、つまり磁束密度が相対的に高い場合には抵抗値が高くなる。また、磁気抵抗素子は、磁気が相対的に弱い場合、つまり磁束密度が相対的に低い場合には抵抗値が低くなる。磁気センサ２０は、上述のように基板１０に電気的に接続された状態で当該基板１０の実装面１２に実装されている。磁気センサ２０は、図示しない電源に接続され、当該電源から電力が供給される。また、磁気センサ２０は、図示しない信号処理部に接続され、検出信号を信号処理部に出力する。磁気センサ２０は、例えば、高さ方向及び奥行方向の磁気を検出するセンサ感度軸Ｋを有している。磁気センサ２０は、高さ方向上側において対向する位置に回転体２が設けられている。磁気センサ２０は、回転体２が回転することにより検出位置Ｐの磁気が変化し、この変化した磁気により抵抗値が変化する。そして、磁気センサ２０は、抵抗値が変化することにより電圧値が変化し、当該電圧値を検出信号として信号処理部に出力する。このように、磁気センサ２０は、回転体２の回転に伴って生じる検出位置Ｐにおける磁気の変化を検出する。
【００１８】
シールド部材３０は、回転体２の磁気とは異なる外部の磁気を遮蔽する部材である。シールド部材３０は、透磁率の高い材料から形成されており、例えば、鉄、パーマロイ（ニッケルと鉄の合金）等を含んで形成される。シールド部材３０は、一対の側壁部３１と、底面部３２と、第１開口部３３と、第２開口部３４と、第３開口部３５とを備えている。一対の側壁部３１は、それぞれが同じ矩形の板状に形成されている。一対の側壁部３１は、高さ方向に沿って設けられ、同じ向きで軸方向に互いに対向し、さらに、軸方向に一定の間隔をあけて設けられている。一対の側壁部３１は、それぞれの側壁部３１により挟まれた内部空間部３６を有している。底面部３２は、一対の側壁部３１の高さ方向下側を閉塞する板状の部材である。なお、内部空間部３６は、一対の側壁部３１と底面部３２とにより囲まれた空間部とも言える。このように、シールド部材３０は、両側に側壁部３１が設けられ、高さ方向下側に底面部３２が設けられており、奥行方向から見た場合、角部が直角のＵ字形状に形成されている。つまり、シールド部材３０は、奥行方向に沿って凹部が形成されており、この凹部が内部空間部３６を構成している。シールド部材３０は、内部空間部３６が直方体状に形成されている。
【００１９】
第１開口部３３は、一対の側壁部３１が対向する方向に交差する方向に沿う側、つまりシールド部材３０の高さ方向上側が開口された部分である。第１開口部３３は、高さ方向上側から見た場合、矩形状に形成されている。第１開口部３３の幅方向（軸方向）の長さは、回転体２の軸方向の長さよりも長い。つまり、第１開口部３３は、高さ方向上側から見た場合、第１開口部３３の幅方向の内側に回転体２が位置している。第２開口部３４は、シールド部材３０の奥行方向の一方側が開口された部分である。第２開口部３４は、奥行方向の一方側から見た場合、矩形状に形成されている。第２開口部３４の幅方向（軸方向）の長さは、回転体２の軸方向の長さよりも長い。第３開口部３５は、シールド部材３０の奥行方向の他方側が開口された部分である。第３開口部３５は、奥行方向の他方側から見た場合、矩形状に形成されている。第３開口部３５の幅方向（軸方向）の長さは、回転体２の軸方向の長さよりも長い。第２開口部３４と第３開口部３５とは、同じ形状である。
【００２０】
シールド部材３０は、一対の側壁部３１の第１開口部３３側（高さ方向上側）の端部３１ａが基板１０の各貫通孔１１に通される。そして、シールド部材３０は、例えば、底面部３２が接着材や図示しない係止爪等により図示しないＰＣＢ（プリント回路基板；Ｐｒｉｎｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ  Ｂｏａｒｄ）や他の構成部品等に固定される。シールド部材３０は、第１開口部３３が基板１０の磁気センサ２０が実装された実装面１２と対向し、底面部３２が基板１０の実装面１２と反対側の基板面１３と対向している。シールド部材３０は、底面部３２がＰＣＢ等に固定された状態で、当該基板１０の実装面１２に実装された磁気センサ２０が内部空間部３６に位置する。例えば、シールド部材３０は、磁気センサ２０が内部空間部３６の略中央に位置する。シールド部材３０は、第１開口部３３を介して磁気センサ２０と回転体２とが対向する。シールド部材３０は、第１〜第３開口部３３〜３５を介して回転体２の磁気を内部空間部３６に分布させ、回転体２の磁気とは異なる外部の磁気を一対の側壁部３１及び底面部３２により遮蔽する。
【００２１】
以上のように、実施形態に係る磁気検出装置１は、磁気センサ２０と、シールド部材３０とを備えている。磁気センサ２０は、回転体２の回転に伴って生じる検出位置Ｐにおける磁気の変化を検出する。シールド部材３０は、互いに対向する板状の一対の側壁部３１、及び、一対の側壁部３１が対向する方向に交差する方向側が開口された第１開口部３３を有する。そして、シールド部材３０は、一対の側壁部３１により挟まれた内部空間部３６に磁気センサ２０が位置し、第１開口部３３を介して磁気センサ２０と回転体２とが対向し、回転体２の磁気とは異なる外部の磁気を遮蔽する。
【００２２】
この構成により、シールド部材３０は、一対の側壁部３１の第１開口部３３を介して回転体２の磁気（磁界）を内部空間部３６に分布させることができる。この分布により、磁気センサ２０は、回転体２の磁気の変化を検出することができる。シールド部材３０は、一対の側壁部３１により、回転体２の磁気とは異なる外部の磁気を遮蔽することができる。つまり、シールド部材３０は、外部の磁気が内部空間部３６に分布することを抑制できる。この構成により、磁気センサ２０は、外部の磁気を検出することを抑制できる。この結果、磁気検出装置１は、回転体２により生じる磁気を適正に検出することができる。従って、回転体２の回転角度や回転数を精度よく検出することができる。
【００２３】
上記磁気検出装置１において、シールド部材３０は、さらに、底面部３２と、第２開口部３４と、第３開口部３５とを備えている。底面部３２は、一対の側壁部３１の第１開口部３３に対向する側を閉塞している。第２開口部３４は、第１開口部３３と底面部３２とが対向する方向に交差する奥行方向の一方側を開口している。第３開口部３５は、第１開口部３３と底面部３２とが対向する方向に交差する奥行方向の他方側を開口している。
【００２４】
この構成により、シールド部材３０は、回転体２の磁気とは異なる外部の磁気を底面部３２により遮蔽することができる。シールド部材３０は、第２開口部３４及び第３開口部３５を介して回転体２の磁気を内部空間部３６に分布させることができる。
【００２５】
上記磁気検出装置１において、磁気センサ２０が実装され、当該磁気センサ２０が実装された位置の両側に各貫通孔１１を有する基板１０を備えている。シールド部材３０は、一対の側壁部３１の第１開口部３３側の端部３１ａが各貫通孔１１に通された状態で、基板１０に実装された磁気センサ２０を内部空間部３６に含む。
【００２６】
この構成により、シールド部材３０は、基板１０に実装された磁気センサ２０を内部空間部３６に含んだ状態で、一対の側壁部３１の第１開口部３３を介して回転体２の磁気を内部空間部３６に分布させることができる。この分布により、基板１０に実装された磁気センサ２０は、回転体２の磁気の変化を検出することができる。シールド部材３０は、一対の側壁部３１により、回転体２の磁気とは異なる外部の磁気を遮蔽することができる。この構成により、基板１０に実装された磁気センサ２０は、外部の磁気を検出することを抑制できる。
【００２７】
上記磁気検出装置１において、回転体２は、当該回転体２を回転させる回転軸Ｑの周方向に沿ってＳ極とＮ極とが交互に並んで設けられている。シールド部材３０は、一対の側壁部３１が回転軸Ｑに沿った方向に対向している。
【００２８】
この構成により、回転体２は、Ｓ極とＮ極との並びに応じた回転に伴って検出位置Ｐにおける磁気が変化する。シールド部材３０は、回転体２の磁気を一対の側壁部３１の間から内部空間部３６に分布することができる。
【００２９】
〔変形例〕
次に、実施形態の変形例について説明する。変形例１に係る磁気検出装置１Ａは、図３に示すように、一対の側壁部３１Ａの高さ方向の長さが実施形態の一対の側壁部３１より長い点で実施形態と異なる。そして、磁気検出装置１Ａは、一対の側壁部３１Ａにより形成される内部空間部３６Ａが実施形態の内部空間部３６よりも広く形成されている。磁気検出装置１Ａは、この内部空間部３６Ａに回転体２の一部（例えば回転体２の体積の半分以下）が含まれている。つまり、磁気検出装置１Ａは、第１開口部３３Ａから一対の側壁部３１Ａの間に回転体２の一部が含まれている。この構成により、磁気検出装置１Ａは、一対の側壁部３１Ａにより回転体２の磁界が内部空間部３６Ａの外側に分布することを抑制でき、回転体２の磁界を内部空間部３６Ａに相対的に多く分布させることができる。この磁界の分布により、磁気検出装置１Ａは、磁気センサ２０により磁気の変化を検出する精度を向上させることができる。
【００３０】
また、変形例２に係る磁気検出装置１Ｂは、図４に示すように、シールド部材３０Ｂが底面部３２を有していない点で実施形態と異なる。磁気検出装置１Ｂは、シールド部材３０Ｂが底面部３２を省略することで、シールド部材３０Ｂの簡略化及び小型化を実現することができる。なお、図４では、回転体２の図示を省略しているが、実施形態と同様に、シールド部材３０Ｂの高さ方向上側に回転体２が位置し、第１開口部３３Ｂを介して磁気センサ２０と回転体２とが対向する。
【００３１】
また、変形例３に係る磁気検出装置１Ｃは、図５に示すように、シールド部材３０Ｃの一対の側壁部３１Ｃが底面部３２から第１開口部３３Ｃに向けて末広状に形成されている点で実施形態と異なる。つまり、シールド部材３０Ｃは、一対の側壁部３１Ｃの幅方向（軸方向）の間隔が底面部３２から第１開口部３３Ｃに向けて徐々に広くなるように形成されている。この構成により、磁気検出装置１Ｃは、一対の側壁部３１Ｃにより回転体２の磁界が内部空間部３６Ｃの外側に分布することを抑制でき、回転体２の磁界を内部空間部３６Ｃに多く分布させることができる。この磁界の分布により、磁気検出装置１Ｃは、磁気センサ２０により磁気の変化を検出する精度を向上させることができる。なお、図５では、回転体２の図示を省略しているが、実施形態と同様に、シールド部材３０Ｃの高さ方向上側に回転体２が位置し、第１開口部３３Ｃを介して磁気センサ２０と回転体２とが対向する。
【００３２】
また、シールド部材３０、３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃにおいて、第２開口部３４、３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃ又は第３開口部３５、３５Ａ、３５Ｂ、３５Ｃの少なくとも一方は壁部により閉塞されていてもよい。
【００３３】
また、シールド部材３０、３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃは、一対の側壁部３１、３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃが回転体２の軸方向に沿って対向して設けられる例について説明したが、これに限定されない。シールド部材３０、３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃは、回転体２の磁界が内部空間部３６、３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃに分布すれば、一対の側壁部３１、３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃと回転体２との位置関係は特に限定されない。例えば、シールド部材３０、３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃは、一対の側壁部３１、３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃが回転体２の軸方向と交差する方向に沿って対向して設けられてもよい。
【００３４】
また、磁気検出装置１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃは、磁気の変化を検出する装置である例について説明したが、これに限定されない。磁気検出装置１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃは、磁気の変化を検出し、さらに、検出した磁気に基づいて回転体２の回転角度や回転数を求めてもよい。
【符号の説明】
【００３５】
１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ  磁気検出装置
２  回転体
１０  基板
１１  貫通孔
２０  磁気センサ
３０、３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ  シールド部材
３１、３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ  側壁部
３１ａ  端部
３２  底面部
３３、３３Ａ、３３Ｂ、３３Ｃ  第１開口部
３４、３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃ  第２開口部
３５、３５Ａ、３５Ｂ、３５Ｃ  第３開口部
３６、３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃ  内部空間部
Ｐ  検出位置
Ｑ  回転軸
【図１】
2018194458.tif 000003
【図２】
2018194458.tif 000004
【図３】
2018194458.tif 000005
【図４】
2018194458.tif 000006
【図５】
2018194458.tif 000007