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Dokumentenidentifikation DE102004059374B4 31.05.2007
Titel Magnetdetektor
Anmelder Mitsubishi Denki K.K., Tokyo, JP
Erfinder Takashima, Akira, Tokio/Tokyo, JP;
Yokotani, Masahiro, Tokio/Tokyo, JP;
Shinjo, Izuru, Tokio/Tokyo, JP
Vertreter HOFFMANN & EITLE, 81925 München
DE-Anmeldedatum 09.12.2004
DE-Aktenzeichen 102004059374
Offenlegungstag 26.01.2006
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 31.05.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 31.05.2007
IPC-Hauptklasse G01R 33/09(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
IPC-Nebenklasse G01D 5/16(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Magnetdetektor zur Erfassung eines Magnetfeldes, das von einem Mehrpolrotor erzeugt wird, unter Verwendung eines Magnetwiderstandselements (MR-Elements), und betrifft spezieller den Aufbau eines Magnetdetektors, bei welchem ein Vormagnetisierungsfeld an das Magnetwiderstandselement angelegt wird.

Aus 10(a), (b) und (c) sind Darstellungen eines herkömmlichen Magnetdetektors. Im Einzelnen ist 10(a) eine Perspektivansicht, die schematisch den Aufbau des herkömmlichen Magnetdetektors zeigt. 10(b) ist eine Darstellung von einem Gesichtspunkt P von 10(a) aus. 10(c) ist ein Eigenschaftsdiagramm, das die Beziehung zwischen einer Entfernung L von der Zentrumslinie eines Vormagnetisierungsfelds, das an das Magnetwiderstandselement angelegt wird, und dem Vormagnetisierungsfeld zeigt.

Weiterhin sind die 11(a), (b), (c), (d) und (e) Zeitdiagramme, welche den Betriebsablauf des in 10 gezeigten, herkömmlichen Magnetdetektors erläutern.

Darüber hinaus zeigt, wie dies nachstehend genauer erläutert wird, 11 ebenfalls Betriebsabläufe eines Magnetdetektors gemäß der Erfindung.

In 10(a) ist mit dem Bezugszeichen 100 ein Rotor bezeichnet, der einen Detektorkörper darstellt, der mehrere Pole aufweist. Dieser Rotor ist beispielsweise als Drehscheibe ausgebildet, die mit mehreren gepolten Vorsprüngen an ihrem Umfangsabschnitt versehen ist.

Die Bezugszeichen 30a bis 30d bezeichnen Magnetwiderstandselemente (die auch als Magnetwiderstandssegmente bezeichnet werden). Das Bezugszeichen 31 bezeichnet einen Signalverarbeitungsschaltungsabschnitt, in welchem eine Schaltung auf die Oberfläche einer Leiterplatte gedruckt ist. Das Bezugszeichen 5 bezeichnet einen Magneten. Das Bezugszeichen 90 bezeichnet eine Drehachse, um welche sich der Rotor 100 dreht. Das Bezugszeichen 2 bezeichnet eine magnetische Führung.

Die magnetische Führung 2 dient dazu, die Richtung der Linien der magnetischen Kraft zu korrigieren, auf solche Weise, dass die Linien der magnetischen Kraft, die von dem Magneten 5 erzeugt wird, wirksam durch die Magnetwiderstandselemente 30a bis 30d hindurchgehen.

Zwar sind in 10(a) die Magnetwiderstandselemente 30a, 30d und die Magnetwiderstandselemente 30b, 30c als ein schwarzer Block dargestellt, jedoch liegt dies an der Tatsache, dass die jeweiligen Magnetwiderstandselemente eng benachbart sind, und die einzelnen Elemente nicht getrennt voneinander dargestellt werden können.

Wie aus 10(b) hervorgeht, sind die Magnetwiderstandselemente 30a bis 30d auf dem Signalverarbeitungsschaltungsabschnitt 31 an der Seite des Rotors 100 so angeordnet, dass sie von der Zentrumslinie (parallel zur Drehachse 90) in Polungsrichtung des Magneten 5 um eine Entfernung L beabstandet sind.

Weiterhin gibt der Signalverarbeitungsschaltungsabschnitt 31 Signale aus, in Reaktion auf die mehreren Pole des Rotors 100, auf Grundlage der Änderung des Widerstandswertes der Magnetwiderstandselemente 30a bis 30d bei einer Änderung des Magnetfeldes.

Weiterhin bezeichnet in 10(c) die Abszisse die Entfernung L von der Zentrumslinie eines Vormagnetisierungsfeldes, das von dem Magneten 5 bereitgestellt wird; und bezeichnet die Ordinate ein Vormagnetisierungsfeld (angelegtes Magnetfeld), das an die Magnetwiderstandselemente angelegt werden soll.

Wie aus den 10(b) und 10(c) hervorgeht, ist es in der magnetischen Schaltung des herkömmlichen Magnetdetektors möglich, ein Vormagnetisierungsfeld ordnungsgemäß in Bezug auf die Magnetwiderstandselemente einzustellen, auf Grundlage der Entfernung L von der Zentrumslinie des Magneten 5.

In 11 sind Zeitdiagramme zur Erläuterung des Betriebsablaufes des in 10 gezeigten Magnetdetektors dargestellt.

Hierbei zeigt 11(a) den Zustand einer Änderung von Magnetpolen, die in die Nähe des Magnetwiderstandselementteils (der Magnetwiderstandselemente 30a bis 30d) gelangen, infolge der Tatsache, dass sich der Mehrpolrotor 100 dreht.

Weiterhin zeigt 11(b) Zustände der Änderung von Magnetfeldern, die an die Magnetwiderstandselemente 30a, 30d angelegt werden sollen. 11(c) zeigt Zustände der Änderung der Widerstandswerte der Magnetwiderstandselemente 30b, 30c. 11(d) zeigt Zustände der Änderung eines Ausgangssignals einer nachstehend erläuterten Differenzverstärkerschaltung des Signalverarbeitungsschaltungsabschnitts 31. 11(e) zeigt Zustände der Änderung des endgültigen Ausgangssignals des Signalverarbeitungsschaltungsabschnitts 31.

Bei dem in 10 gezeigten, herkömmlichen Magnetdetektor können daher Ausgangssignale entsprechend den mehreren Polen des Rotors 100 erhalten werden.

Daher kann der Drehbetrieb des Rotors 100 erfasst werden, der mehrere Pole aufweist.

Der voranstehend geschilderte; herkömmliche Magnetdetektor weist die Magnetwiderstandselemente 30a bis 30d auf, welche eine Änderung der Magnetfelder des Rotors 100 erfassen, der mehrere Pole aufweist; den Signalverarbeitungsschaltungsabschnitt 31, der Signale auf Grundlage der mehreren Pole des Rotors 100 ausgibt, auf Grundlage des Widerstandwertes der Magnetwiderstandselemente 30a bis 30d infolge der sich ändernden Magnetfelder; die Magneten 5, der ein Vormagnetisierungsfeld an die Magnetwiderstandselemente 30a bis 30d anlegt; und die magnetische Führung 2, welche die Richtung der Linien der magnetischen Kraft korrigiert, die von dem Magneten 5 erzeugt wird.

Bei einem derartigen, herkömmlichen Magnetdetektor sind die jeweiligen Magnetwiderstandelemente, der Signalverarbeitungsschaltungsabschnitt, der Magnet, und die magnetische Führung, die eine magnetische Schaltung bilden, getrennt voneinander vorgesehene Bauteile.

Daher besteht die Schwierigkeit, dass die Anzahl an Teilen groß ist, und dass zahlreiche Zusammenbauvorgänge zum Zeitpunkt der Herstellung benötigt werden, so dass keine effiziente Produktion durchgeführt werden kann.

Darüber hinaus werden einzelne Teile von Hand zusammengebaut, so dass die relative Positionsgenauigkeit einzelner Teile zum Zeitpunkt des Zusammenbaus negativ beeinflusst werden kann.

Bei fertig gestellten Erzeugnissen kann daher eine Schwankung der Eigenschaften, beispielsweise der magnetischen Messgenauigkeit des Mehrpolrotors, nicht ausgeschaltet werden, und bleibt auf einem bestimmten Niveau.

Aus der DE 103 25 317 A1 der Anmelderin ist ein Magnetdetektor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt. Die DE 103 20 145 A1 der Anmelderin betrifft eine magnetische Detektionsvorrichtung mit einem ersten Block und einem zweiten Block. Der erste Block weist ein magnetoresistives Element, elektronische Komponenten und eine Basis auf. Der zweite Block umfasst einen Magneten und eine zweite Basis.

Angesichts der oben genannten Schwierigkeiten besteht das Ziel der vorliegenden Erfindung in der Bereitstellung eines Magnetdetektors, der zum Zeitpunkt der Herstellung einfach zusammengebaut werden kann, und bei welchem Schwankungen der Eigenschaften, beispielsweise der magnetischen Messgenauigkeit eines Rotors, verringert sind.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch den Gegenstand des Anspruchs 1. Eine Weiterbildung ist im Anspruch 2 beschrieben.

Ein Magnetdetektor gemäß der Erfindung weist auf: Magnetwiderstandselemente, deren Widerstandswerte sich in Reaktion auf eine Änderung eines Magnetfeldes ändern, das durch Drehung eines Mehrpolrotors erzeugt wird; einen IC, der durch Vereinigung der erwähnten Magnetwiderstandselemente und eines Signalverarbeitungsschaltungsabschnitts gebildet wird, der ein Signal entsprechend der mehreren Pole des Rotors auf Grundlage von Änderungen der Widerstandswerte der Magnetwiderstandselemente ausgibt; einen Leiterrahmen, auf welchem der IC an einem Ende der Seite des Rotors angebracht ist, und an welchen eine externe Ausgangsklemme zur Ausgabe eines Ausgangssignals von dem Signalverarbeitungsschaltungsabschnitt nach außerhalb am anderen Ende angeschlossen ist; einen Magneten, der ein Vormagnetisierungsfeld an die Magnetwiderstandselemente anlegt; und eine magnetische Führung, die dazu dient, die Richtung von Linien einer magnetischen Kraft zu korrigieren, die von den Magneten erzeugt wird.

Bei diesem Magnetdetektor werden der IC, der Leiterrahmen, und die magnetische Führung vorläufig zur Ausbildung einer vereinigten Einheit zusammengebaut, die als eine erste Baugruppe dient, und werden der Magnet und die externe Ausgangsklemme vorläufig zur Ausbildung einer vereinigten Einheit zusammengebaut, die als eine zweite Baugruppe dient.

Bei dem Magnetdetektor mit der voranstehend geschilderten Ausbildung werden der IC, der durch Vereinigung der Magnetwiderstandselemente und des Signalverarbeitungsschaltungsabschnitts gebildet wird, der Leiterrahmen, auf welchem der IC an einem Ende angebracht ist, und an dessen anderem Ende eine externe Ausgangsklemme zur Ausgabe eines Ausgangssignals von dem Signalverarbeitungsschaltungsabschnitt nach außerhalb angeschlossen ist, und die magnetische Führung vorläufig als eine vereinigte Einheit zusammengebaut, die als die erste Baugruppe dient. Entsprechend werden der Magnet, der ein Vormagnetisierungsfeld an die Magnetwiderstandelemente anlegt, und die externe Ausgangsklemme vorläufig als eine vereinigte Einheit zusammengebaut, die als die zweite Baugruppe dient. Dies führt dazu, dass sich der Magnetdetektor zum Zeitpunkt der Herstellung einfach zusammenbauen lässt, und ermöglicht wird, Schwankungen der Eigenschaften zu verringern, beispielsweise der Messgenauigkeit.

Die Erfindung wird nachstehend anhand zeichnerisch dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert, aus welchen weitere Vorteile und Merkmale hervorgehen. Es zeigt:

1(a) und (b) Querschnittsansichten des Aufbaus eines Magnetdetektors gemäß einer ersten, bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

2(a) und (b) Perspektivansichten des Aufbaus des Magnetdetektors gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung;

3 ein Schaltbild mit einem Beispiel für die Schaltungsausbildung eines IC zum Einsatz bei dem Magnetdetektor;

4(a) und (b) Querschnittsansichten des Aufbaus eines Magnetdetektors gemäß einer zweiten, bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;

5(a) und (b) Perspektivansichten des Aufbaus des Magnetdetektors gemäß der zweiten Ausführungsform;

6(a) und (b) Querschnittsansichten des Aufbaus eines Magnetdetektors gemäß einer dritten, bevorzugten Ausführungsform;

7(a) und (b) Perspektivansichten des Aufbaus des Magnetdetektors gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung;

8(a) und (b) Querschnittsansichten des Aufbaus eines Magnetdetektors gemäß einer vierten, bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;

9(a) und (b) Perspektivansichten des Aufbaus des Magnetdetektors gemäß der vierten Ausführungsform der Erfindung;

10(a), (b) und (c) schematische Darstellungen und ein Zeitdiagramm für den herkömmlichen Magnetdetektor; und

11(a), (b), (c), (d) und (e) Zeitdiagramme von Betriebsabläufen des herkömmlichen Magnetdetektors.

In den Zeichnungen sind gleiche oder entsprechende Teile mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.

Ausführungsform 1

Die 1(a) und (b) sind Querschnittsansichten des Aufbaus eines Magnetdetektors gemäß einer ersten, bevorzugten Ausführungsform. 1(a) zeigt einen Querschnitt entlang der Linie A-A' von 1(b). 1(b) zeigt einen Querschnitt entlang der Linie B-B' von 1(a).

Die 2(a) und (b) sind Perspektivansichten des Aufbaus des Magnetdetektors gemäß der ersten Ausführungsform. 2(a) zeigt das äußere Erscheinungsbild des Magnetdetektors. 2(b) zeigt den internen Aufbau wesentlicher Teile (der nachstehend erläuterten, ersten Baugruppe).

3 zeigt schematisch ein Beispiel für die Schaltungsausbildung eines IC zur Verwendung bei dem Magnetdetektor.

Nunmehr wird unter Bezugnahme auf die 1 bis 3 der Aufbau des Magnetdetektors gemäß der Erfindung beschrieben.

In 2 bezeichnet das Bezugszeichen 100 einen Rotor, der einen Detektorkörper mit mehreren Polen darstellt. Dieser Rotor ist beispielsweise als Drehscheibe ausgebildet, die an ihrem Umfangsabschnitt mit mehreren, gepolten Vorsprüngen versehen ist.

Das Bezugszeichen 3 bezeichnet einen IC, der so ausgebildet ist, dass ein Magnetwiderstandselementabschnitt 30, der aus Magnetwiderstandselementen 30a bis 30d besteht, deren Widerstandswert sich in Reaktion auf die Änderung der Magnetfelder des Mehrpolrotors 100 ändert, und ein Signalverarbeitungsschaltungsabschnitt 31 gebildet wird, der Signale entsprechend den mehreren Polen des Rotors 100 ausgibt, auf Grundlage der Änderung der Widerstandswerte der Magnetwiderstandselemente 30a bis 30d.

Das Bezugszeichen 4 bezeichnet ein Formharz.

Das Bezugszeichen 5 bezeichnet einen Magneten zum Anlegen eines Vormagnetisierungsfeldes an die Magnetwiderstandselemente 30a bis 30d. Das Bezugszeichen 2 bezeichnet eine magnetische Führung zum Korrigieren der Richtung der Linie der magnetischen Kraft auf solche Weise, dass die Linie der magnetischen Kraft, die von dem Magneten 5 erzeugt wird, wirksam durch die Magnetwiderstandselemente 30a bis 30d hindurchgehen.

Wie in 3 dargestellt, besteht der Magnetwiderstandselementabschnitt 30 aus den Magnetwiderstandselementen 30a, 30b, die in Reihe geschaltet sind, und aus den Magnetwiderstandselementen 30c, 30d, die in Reihe geschaltet sind.

Jedes der Magnetwiderstandselemente 30a bis 30d ändert seinen Widerstandswert in Reaktion auf die Änderung des Magnetfeldes des Rotors 100, so dass sich entsprechend ein elektrisches Potential an den Verbindungspunkten A, B der Magnetwiderstandselemente ändert.

Weiterhin ist die relative Positionsbeziehung zwischen dem Rotor 100, den Magnetwiderstandselementen 30a bis 30d, dem Signalverarbeitungsschaltungsabschnitt 31, dem Magneten 5, und der magnetischen Führung 2 grundsätzlich ebenso wie bei dem voranstehend geschilderten, herkömmlichen Magnetdetektor.

Der Signalverarbeitungsschaltungsabschnitt 31 weist eine Differenzverstärkerschaltung 1a auf, an welche das elektrische Potential an dem Verbindungspunkt A der Magnetwiderstandselemente 30a, 30b angelegt wird, die in Reihe geschaltet sind, sowie das elektrische Potential am Verbindungspunkt B der Magnetwiderstandselemente 30c, 30d, die in Reihe geschaltet sind, und weist eine Wechselspannungskopplungsschaltung 31b auf, eine Vergleichsschaltung 31c, und eine Ausgangsschaltung 31d.

Der Signalverarbeitungsschaltungsabschnitt 31 gibt auf diese Weise Signale entsprechend den mehreren Polen des Rotors 100 aus, auf Grundlage der Änderung der Widerstandswerte der Magnetwiderstandselemente 30a bis 30d.

Die einzelne Anordnung und der Betriebsablauf des Magnetwiderstandselementabschnitts 30 und des Signalverarbeitungsschaltungsabschnitts 31 sind ebenso wie bei dem voranstehend geschilderten, herkömmlichen Magnetdetektor.

Unter Bezugnahme auf die 10 und 11, die bereits bei der voranstehenden Beschreibung des herkömmlichen Magnetdetektors genutzt wurden, wird nunmehr der Betriebsablauf des Magnetdetektors gemäß der ersten Ausführungsform beschrieben.

Bei dem Magnetdetektor gemäß der ersten Ausführungsform sind, wie in 10(b) gezeigt, die Magnetwiderstandselemente 30a bis 30d auf dem Signalverarbeitungsschaltungsabschnitt 31 auf der Seite des Rotors 100 so vorgesehen, dass sie um eine Entfernung L von der Zentrumslinie in Polungsrichtung des Magneten 5 entfernt sind. Weiterhin gibt der Signalverarbeitungsschaltungsabschnitt 31 Signale entsprechend den mehreren Polen des Rotors 100 aus, auf Grundlage der Änderung der Widerstandswerte der Magnetwiderstandselemente 30a bis 30d infolge der Magnetfeldänderungen.

In 10(c) gibt die Abszisse die Entfernung L von der Zentrumslinie eines Vormagnetisierungsfeldes an, das von dem Magneten 5 geliefert wird; und die Ordinate das Vormagnetisierungsfeld (das angelegte Magnetfeld), das an die Magnetwiderstandselemente angelegt werden soll.

Wie aus den 10(b) und (c) hervorgeht, wird bei der magnetischen Schaltung des Magnetdetektors gemäß dieser ersten Ausführungsform ermöglicht, ein Vormagnetisierungsfeld in Bezug auf die Magnetwiderstandselemente ordnungsgemäß einzustellen, in Abhängigkeit von der Entfernung L von der Zentrumslinie des Magneten 5.

Unter Bezugnahme auf die Zeitdiagramme der 11(a), (b), (c), (d) und (e) werden Betriebsabläufe des Magnetdetektors gemäß der in den 1 und 2 dargestellten, ersten Ausführungsform erläutert.

Hierbei zeigt 11(a) den Zustand einer Änderung von Magnetpolen, die nahe an das Magnetwiderstandselementteil gelangen (die Magnetwiderstandselemente 30a bis 30d), infolge der Tatsache, dass sich der Mehrpolrotor 100 dreht.

Weiterhin zeigt 11(b) den Zustand einer Änderung von Magnetfeldern, die an die Magnetwiderstandselemente 30a, 30d angelegt werden sollen. 11(c) zeigt den Zustand der Änderung von Widerstandswerten der Magnetwiderstandselemente 30b, 30c. 11(d) zeigt den Zustand einer Änderung des Ausgangssignals von der nachstehend erläuterten Differenzverstärkerschaltung des Signalverarbeitungsschaltungsabschnitts 31. 11(e) zeigt den Zustand einer Änderung des endgültigen Ausgangssignals des Signalverarbeitungsschaltungsabschnitts 31.

Mit dem Magnetdetektor gemäß dieser ersten Ausführungsform, die in den 1 und 2 gezeigt ist, können daher Ausgangssignale entsprechend den mehreren Polen des Rotors 100 erhalten werden.

Daher kann der Drehbetrieb des Rotors 100 erfasst werden, der mehrere Pole aufweist.

Nunmehr wird Bezug auf die 1 und 2 genommen, in denen das Bezugszeichen 1 einen Leiterrahmen bezeichnet, der aus Kupfer oder einem kupferhaltigen Material (beispielsweise Messing) besteht. Dieser Leiterrahmen 1 weist einen ersten Leiterrahmen 1a auf, einen zweiten Leiterrahmen 1b, und einen dritten Leiterrahmen 1c.

Jeder dieser drei Leiterrahmen (also der erste Leiterrahmen 1a, der zweite Leiterrahmen 1b, und der dritte Leiterrahmen 1c) dient dazu, eine Stromversorgung zum Betrieb einer Schaltung des Signalverarbeitungsschaltungsabschnitts 31 bereitzustellen; jeder dieser Leiterrahmen dient dazu, ein elektrisches Massepotential (GND) bereitzustellen, und jeder dieser Leiterrahmen dient dazu, ein Ausgangssignal von dem Signalverarbeitungsschaltungsabschnitt 31 abzunehmen.

Wie aus den Zeichnungen hervorgeht, erstreckt sich bei dieser ersten Ausführungsform beispielsweise ein Ende des ersten Leiterrahmens 1a (der vorzugsweise einer der Leiterrahmen ist, die zur Stromversorgung, zum Anschluss an Masse, und zum Abnehmen von Ausgangssignalen dienen) zu einer Position gegenüberliegend dem Magneten 5 an der Seite des Rotors 100.

Weiterhin ist der IC 3, der durch Vereinigung der Magnetwiderstandselemente 30a bis 30d und des Signalverarbeitungsschaltungsabschnitts 31 gebildet wird, auf einem Teil des ersten Leiterrahmens 1a an einer Position gegenüberliegend dem Magneten 5 angeordnet.

Die magnetische Führung 2 ist um annähernd 90° an ihrem einen Endabschnitt in Richtung senkrecht zum Leiterrahmen 1 gebogen (also zum ersten Leiterrahmen 1a, zum zweiten Leiterrahmen 1b, und zum dritten Leiterrahmen 1c).

Als nächstes werden Merkmale des Magnetdetektors gemäß der ersten Ausführungsform im Einzelnen erläutert.

In den 1 und 2 bezeichnet das Bezugszeichen 10 eine erste Baugruppe. Diese erste Baugruppe 10 wird so ausgebildet, dass vorläufig unter Verwendung eines Formharzes 4 der IC 3, der durch Vereinigung der Magnetwiderstandselemente 30a bis 30d und des Signalverarbeitungsabschnitts 31 als eine Einheit gebildet wird; der Leiterrahmen 1, der den ersten Leiterrahmen 1a aufweist, auf welchem der IC 3 angeordnet ist; und die magnetische Führung 2 aneinander befestigt werden. Anders ausgedrückt, werden der IC 3, der Leiterrahmen 1, und die magnetische Führung 2 vereinigt miteinander unter Verwendung des Formharzes 4 ausgeformt, um die erste Baugruppe 10 zu bilden.

Das Bezugszeichen 20 bezeichnet eine zweite Baugruppe, die vorläufig so zusammengebaut wird, dass der Magnet 5 zum Anlegen eines Vormagnetisierungsfeldes an die Magnetwiderstandselemente 30a bis 30d und eine externe Ausgangsklemme 6, die aus drei externen Ausgangsklemmen besteht (einer ersten externen Ausgangsklemme 6a, einer zweiten externen Ausgangsklemme 6b, und einer dritten externen Ausgangsklemme 6c) eine vereinigte Einheit bilden. Diese zweite Baugruppe 20 ist mit einem Ausnehmungsteil versehen, das dazu dient, die erste Baugruppe 10 an einer vorbestimmten Position anzuordnen und anzubringen.

Die erste Baugruppe wird in dem Ausnehmungsteil der zweiten Baugruppe 20 eingebaut und dort angebracht, wodurch der IC 3, der Magnet 5, und die magnetische Führung 2 an einer vorbestimmten Position angeordnet werden.

Durch Anbringen der ersten Baugruppe 10 auf dem Ausnehmungsteil der zweiten Baugruppe 20 gelangen der erste, zweite und dritte Leiterrahmen 1a, 1b bzw. 1c in Kontakt mit der ersten, zweiten bzw. dritten externen Ausgangsklemme 6a, 6b bzw. 6c, und werden hiermit elektrisch verbunden.

Bei dieser ersten Ausführungsform ist die magnetische Führung 2, die vereinigt mit der ersten Baugruppe 10 ausgebildet ist, so aufgebaut, dass ein Teil von ihr frei liegt, und in engem Kontakt mit dem Magneten 5 steht.

Wie voranstehend geschildert, weist der Magnetdetektor gemäß dieser ersten Ausführungsform auf: Magnetwiderstandselemente 30a bis 30d, deren Widerstandswerte sich in Reaktion auf Änderungen eines Magnetfeldes ändern, das durch Drehung eines Mehrpolrotors 100 erzeugt wird; einen IC 3, der durch Vereinigung der Magnetwiderstandselemente 30a bis 30d und eines Signalverarbeitungsschaltungsabschnitts 31 gebildet wird, das ein Signal entsprechend den mehreren Polen des Rotors 100 ausgibt, auf Grundlage der Änderung der Widerstandswerte der Magnetwiderstandselemente 30a bis 30d; einen Leiterrahmen 1, auf welchem der IC 3 an einem Ende an der Seite des Rotors 100 angebracht ist, und an dessen anderes Ende eine externe Ausgangsklemme zur Ausgabe eines Ausgangssignals des Signalverarbeitungsschaltungsabschnitts 31 angeschlossen ist; einen Magneten 5, der ein Vormagnetisierungsfeld an die Magnetwiderstandselemente 30a bis 30d anlegt; und eine magnetische Führung 2, die dazu dient, die Richtung von Linien einer magnetischen Kraft zu korrigieren, die von dem Magneten 5 erzeugt wird. Bei diesem Magnetdetektor werden der IC 3, der Leiterrahmen 1, und die magnetische Führung 2 vorläufig zur Ausbildung einer vereinigten Einheit zusammengebaut, die als eine erste Baugruppe 10 dient, und werden der Magnet 5 und die externe Ausgangsklemme 6 vorläufig zur Ausbildung einer vereinigten Einheit zusammengebaut, die als eine zweite Baugruppe 20 dient.

Bei dem herkömmlichen Magnetdetektor kann leicht eine Verschiebung der Relativposition zwischen jeweiligen Teilen zum Zeitbau des Zusammenbaus stattfinden, so dass eine Änderung des Vormagnetisierungsfeldes auftritt, das durch die Magnetwiderstandselemente hindurchgeht. Daher kann an einer vorbestimmten Position eines Messgegenstands (also Rotors) kein stabiles Ausgangssignal erhalten werden.

Bei der ersten Ausführungsform werden jedoch der IC, der Leiterrahmen und die magnetische Führung vorläufig zur Ausbildung einer vereinigten Einheit zusammengebaut, die als die erste Baugruppe dient. Hierdurch wird ermöglicht, dass die Magnetwiderstandselemente und die magnetische Führung mit einer sehr exakten Relativpositionierung eingebaut werden, was es wiederum ermöglicht, Schwankungen der Messgenauigkeit des Magnetdetektors wesentlich zu verringern.

Weiterhin werden bei dem Magnetdetektor gemäß dieser ersten Ausführungsform mehrere Teile, die eine magnetische Schaltung bilden, welche die Magnetwiderstandselemente enthält, vorläufig zur Ausbildung einer vereinigten Einheit zusammengebaut, die als die erste Baugruppe und die zweite Baugruppe dient, was zu einer Verringerung von Teilen der Baugruppe führt, und zu einer kleineren Anzahl an Zusammenbauschritten.

Bei dem Magnetdetektor gemäß dieser ersten Ausführungsform ist nicht nur der Zusammenbau des Magnetdetektors bei der Herstellung einfach, sondern wird auch ermöglicht, Schwankungen der Eigenschaften wie beispielsweise der Messgenauigkeit zu verringern.

Ausführungsform 2

Die 4(a) und (b) sind Querschnittsansichten des Aufbaus eines Magnetdetektors gemäß einer zweiten, bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. 4(a) ist ein Querschnitt entlang der Linie A-A' von 4(b). 4(b) ist ein Querschnitt entlang der Linie B-B' von 4(a).

Die 5(a) und (b) sind Perspektivansichten des Aufbaus des Magnetdetektors gemäß der zweiten Ausführungsform. 5(a) zeigt die äußere Erscheinung des Magnetdetektors. 5(b) zeigt den internen Aufbau eines wesentlichen Teils (einer ersten Baugruppe).

Wie aus den 4 und 5 hervorgeht, ist bei dem Magnetdetektor gemäß dieser zweiten Ausführungsform ein IC 3, der durch Vereinigung eines Magnetwiderstandselementabschnitts 30, der aus Magnetwiderstandselementen 30a bis 30d besteht, und eines Signalverarbeitungsschaltungsabschnitts 31 gebildet wird, der Signale entsprechend den mehreren Polen des Rotors ausgibt, auf Grundlage von Änderungen der Widerstandswerte der Magnetwiderstandselemente 30a bis 30d, nicht auf einem Teil angebracht, das sich an einem Ende des Leiterrahmens 1 erstreckt (beispielsweise eines ersten Leiterrahmens 1a), an der Seite des Rotors 100, sondern ist direkt auf der magnetischen Führung 2 angeordnet. Im Übrigen ist der Aufbau ebenso wie bei dem Magnetdetektor gemäß der voranstehend geschilderten, ersten Ausführungsform, so dass insoweit auf eine erneute Beschreibung verzichtet wird.

Der Magnetdetektor gemäß dieser zweiten Ausführungsform weist auf: Magnetwiderstandselemente 30a bis 30d, deren Widerstandswerte sich in Reaktion auf Änderungen des Magnetfeldes ändern, die durch Drehung eines Mehrpolrotors 100 hervorgerufen werden; einen IC 3, der durch Vereinigung der Magnetwiderstandselemente 30a bis 30d und eines Signalverarbeitungsschaltungsabschnitts 31 gebildet wird, der ein Signal entsprechend den mehreren Polen des Rotors 100 ausgibt, auf Grundlage der Änderungen der Widerstandswerte der Magnetwiderstandselemente 30a bis 30d; einen Leiterrahmen 1, der an eine externe Ausgangsklemme 6 zur Ausgabe eines Ausgangssignals von dem Signalverarbeitungsschaltungsabschnitt 31 nach außerhalb angeschlossen ist; einen Magneten 5, der ein Vormagnetisierungsfeld an die Magnetwiderstandselemente 30a bis 30d anlegt; und eine magnetische Führung 2, auf welcher der IC 3 angebracht ist, und die dazu dient, die Richtung von Linien der magnetischen Kraft zu korrigieren, die von dem Magneten 5 erzeugt wird. Bei diesem Magnetdetektor werden der IC 3, der Leiterrahmen 1, und die magnetische Führung 2 vorläufig zur Ausbildung einer vereinigten Einheit zusammengebaut, die als eine erste Baugruppe 10 dient, und werden der Magnet 5 und die externe Ausgangsklemme 6 vorläufig zur Ausbildung einer vereinigten Einheit zusammengebaut, die als eine zweite Baugruppe 20 dient.

Da bei dieser zweiten Ausführungsform der IC 3 direkt in die magnetische Führung 2 eingebaut ist, ohne dass dazwischen ein Leiterrahmen 1 vorgesehen ist, wirken sich Schwankungen der Dicke des Leiterrahmens 1 nicht aus, und werden Schwankungen der Entfernung zwischen dem Magneten 5 und dem IC 3 verringert (also Schwankungen der Entfernung zwischen dem Magneten 5 und dem Magnetwiderstandselementen 30a bis 30d).

Daher werden Schwankungen der magnetischen Messgenauigkeit kleiner als bei dem Magnetdetektor gemäß der voranstehend geschilderten, ersten Ausführungsform.

Ausführungsform 3

Die 6(a) und (b) sind Querschnittsansichten des Aufbaus eines Magnetdetektors gemäß einer dritten, bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 6(a) ist ein Querschnitt entlang der Linie A-A' von 6(b). 6(b) ist ein Querschnitt entlang der Linie B-B' von 6(a).

Die 7(a) und (b) sind Perspektivansichten des Aufbaus des Magnetdetektors gemäß dieser dritten Ausführungsform. 7(a) zeigt das äußere Erscheinungsbild des Magnetdetektors. 7(b) zeigt den internen Aufbau eines wesentlichen Teils (einer ersten Baugruppe).

Wie in den 6 und 7 gezeigt, ist bei dem Magnetdetektor gemäß dieser dritten Ausführungsform eine getrennte magnetische Führung 2 weggelassen.

Ein Leiterrahmen (beispielsweise ein erster Leiterrahmen 1a) verläuft bis zu einer derartigen Position, dass sein eines Ende an der Seite des Rotors 100 dem Magneten 5 gegenüberliegt. Auf diesem Teil ist der IC 3 angebracht oder angeordnet, der durch Vereinigung der Magnetwiderstandselemente und des Signalverarbeitungsschaltungsabschnitts 31 gebildet wird.

Weiterhin ist jenes Teil des Leiterrahmens (beispielsweise des ersten Leiterrahmens 1a), auf welchem der IC 3 angebracht ist, um annähernd 90° an den Seitenendabschnitten in Richtung senkrecht zum Leiterrahmen 1 abgebogen (zum ersten Leiterrahmen 1a, zum zweiten Leiterrahmen 1b, und zum dritten Leiterrahmen 1c).

Weiterhin ist in den Zeichnungen mit dem Bezugszeichen 1a-a eine Biegestelle an dem Teil des ersten Leiterrahmens 1a bezeichnet, auf welchem der IC 3 angebracht ist.

Durch Vorsehen der Biegestelle 1a-a an beiden Seitenenden des Teils des ersten Leiterrahmens 1a wird ermöglicht, die Richtung von Linien der magnetischen Kraft zu korrigieren, so dass die Linien der magnetischen Kraft, die von dem Magneten 5 erzeugt wird, wirksam durch die Magnetwiderstandselemente 30a bis 30d hindurchgehen, obwohl keine magnetische Führung 2 vorhanden ist.

Bei dem Magnetdetektor gemäß dieser dritten Ausführungsform sind daher derartige Biegestellen 1a-a an beiden Seitenendabschnitten jenes Teils des Leiterrahmens (beispielsweise des ersten Leiterrahmens 1a) vorgesehen, auf welchem der IC 3 vorgesehen ist, der durch Vereinigung der Magnetwiderstandselemente 30a bis 30d und des Signalverarbeitungsschaltungsabschnitts 31 gebildet wird, so dass das betreffende Teil des Leiterrahmens selbst als die magnetische Führung 2 dient.

Wie voranstehend geschildert, ist jener Abschnitt des Leiterrahmens 1 des Magnetdetektors gemäß dieser dritten Ausführungsform, auf welchem der IC 3 angebracht ist, so ausgebildet, dass er die Funktion einer magnetischen Führung übernimmt.

Daher wird bei der dritten Ausführungsform eine magnetische Führung 2 nicht benötigt, und wird die Anzahl an Teilen verringert; und ist der IC 3, der durch Vereinigung der Magnetwiderstandselemente und der Signalverarbeitungsschaltung gebildet wird, direkt auf dem Leiterrahmen 1 angebracht. Dies führt dazu, dass sich Schwankungen der Dicke der magnetischen Führung 2 nicht auswirken, und dass Schwankungen der Entfernung zwischen dem Magneten 5 und dem IC 3 verringert werden (also Schwankungen der Entfernung zwischen dem Magneten und den Magnetwiderstandselementen). Daher werden Schwankungen der magnetischen Messgenauigkeit geringer.

Ausführungsform 4

Die 8(a) und (b) sind Querschnittsansichten des Aufbaus eines Magnetdetektors gemäß einer vierten, bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. 8(a) ist ein Querschnitt entlang der Linie A-A' von 8(b). 8(b) ist ein Querschnitt entlang der Linie B-B' von 8(a).

Die 9(a) und (b) sind Perspektivansichten des Aufbaus des Magnetdetektors gemäß dieser vierten Ausführungsform. 9(a) zeigt das äußere Erscheinungsbild des Magnetdetektors. 9(b) zeigt den internen Aufbau eines wesentlichen Teils (einer ersten Baugruppe).

Wie in den 8 und 9 gezeigt, ist bei dem Magnetdetektor gemäß dieser vierten Ausführungsform ein Teil eines Leiterrahmens (beispielsweise des ersten Leiterrahmens 1a), auf welchem der IC 3 vorgesehen ist, der durch Vereinigung der Magnetwiderstandselemente 30a bis 30d und des Signalverarbeitungsschaltungsabschnitts 31 gebildet wird, so ausgebildet, dass eine Stufe (ein Niveauunterschied) in Bezug auf den Leiterrahmenkörper vorhanden ist, damit ein direkter Kontakt mit dem Magneten 5 ermöglicht wird, ohne dass ein Formharz 4 dazwischen vorgesehen ist.

In den Zeichnungen bezeichnet das Bezugszeichen 1a-b ein Stufenteil des Leiterrahmens (beispielsweise des ersten Leiterrahmens 1a).

Weiterhin sind, auf dieselbe Art und Weise wie bei der voranstehend geschilderten, dritten Ausführungsform, Biegestellen 1a-a an jenem Teil des Leiterrahmens vorgesehen, das einen Abschnitt darstellt, auf welchem der IC 3 angebracht ist, so dass das Teil selbst die Funktion einer magnetischen Führung 2 übernimmt.

Der Magnetdetektor gemäß dieser vierten Ausführungsform zeichnet sich daher dadurch aus, dass ein Abschnitt des Leiterrahmens, auf welchem der IC 3 angebracht ist, so in der Nähe des Magneten 5 angeordnet ist, dass er in Berührung mit dem Magneten 5 steht.

Dies führt dazu, dass keine Stufe unbedingt auf dem Leiterrahmen, wie voranstehend geschildert, vorgesehen werden muss.

Es ist beispielsweise vorzuziehen, bei dem Magnetdetektor gemäß der voranstehend geschilderten, dritten Ausführungsform, dass ein Abschnitt des Formharzes 4 gegenüberliegend dem Magneten 5 weggeschnitten wird, und die Position des Magneten 5 in der zweiten Baugruppe 20 so geändert wird, dass sich ein Abschnitt des Leiterrahmens 1, auf welchem der IC 3 angebracht ist (also ein Teil des Leiterrahmens 1a), in der Nähe des Magneten 5 befindet.

Wie voranstehend geschildert, ist bei dem Magnetdetektor gemäß der vierten Ausführungsform, im Vergleich zum Magnetdetektor gemäß der voranstehend geschilderten, dritten Ausführungsform, ein Teil des Leiterrahmens, auf welchem der IC 3 angebracht ist, so in der Nähe des Magneten 5 angeordnet, dass er sich in Berührung mit dem Magneten 5 befindet.

Daher wird bei dieser vierten Ausführungsform keine magnetische Führung 2 benötigt, und ist die Anzahl an Teilen verringert; weiterhin ist ein Teil des Leiterrahmens, auf welchem der IC 3 angebracht ist, so angeordnet, dass kein Formharz 4 dazwischen vorgesehen ist, so dass es in Berührung mit dem Magneten 5 steht. Daher wirken sich Schwankungen der Dicke einer magnetischen Führung 2 nicht aus, und werden Schwankungen der Entfernung zwischen dem Magneten 5 und dem IC 3 verringert (also Schwankungen der Entfernung zwischen dem Magneten und dem Magnetwiderstandselementen). Daher werden Schwankungen der magnetischen Messgenauigkeit kleiner.

Darüber hinaus sind die Magnetwiderstandselemente in dem IC 3 in der Nähe des Magneten angeordnet, so dass die Intensität des Magnetfeldes des Magneten 5 in Bezug auf die Magnetwiderstandselemente zunimmt.

Daher werden die Abmessungen des Magneten, die dazu benötigt werden, dieselbe Magnetfeldintensität zu erzielen, kleiner, wodurch eine Verkleinerung der gesamten Einrichtung ermöglicht wird.


Anspruch[de]
Magnetdetektor, welcher aufweist:

Magnetwiderstandselemente (30a, 30b, 30c, 30d), deren Widerstandswerte sich in Reaktion auf Änderungen eines Magnetfeldes ändern, die durch Drehung eines Mehrpolrotors (100) hervorgerufen werden;

einen IC (3), der durch Vereinigung der Magnetwiderstandselemente (30a, 30b, 30c, 30d) und eines Signalverarbeitungsschaltungsabschnitts (31) gebildet wird, der ein Signal entsprechend den mehreren Polen des Rotors (100) ausgibt, auf Grundlage von Änderungen der Widerstandswerte der Magnetwiderstandselemente;

einen Leiterrahmen (1), auf welchem der IC (3) an einem Ende an der Seite des Rotors (100) angebracht ist, und an welchen eine externe Ausgangsklemme (6) zur Ausgabe eines Ausgangssignals von dem Signalverarbeitungsschaltungsabschnitt (31) nach außerhalb am anderen Ende angeschlossen ist;

einen Magneten (5); der ein Vormagnetisierungsfeld an die Magnetwiderstandselemente (30a, 30b, 30c, 30d) anlegt; und

eine magnetische Führung (2), die dazu dient, die Richtung von Linien einer magnetischen Kraft zu korrigieren, die von dem Magneten (5) erzeugt wird;

dadurch gekennzeichnet, dass der IC (3), der Leiterrahmen (1), und die magnetische Führung (2) vorläufig zur Ausbildung einer vereinigten Einheit zusammengebaut sind, die als eine erste Baugruppe (10) dient, und der Magnet (5) und die externe Ausgangsklemme (6) vorläufig zur Ausbildung einer vereinigten Einheit zusammengebaut sind, die als eine zweite Baugruppe (20) dient, und ein Teil des Leiterrahmens (1), auf welchem der IC (3) angebracht ist, die Funktion einer magnetischen Führung (2) aufweist.
Magnetdetektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil des Leiterrahmens (1), auf welchem der IC (3) angebracht ist, so in der Nähe des Magneten (5) angeordnet ist, dass er in Berührung mit dem Magneten (5) steht.






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