特開 2025-3037 磁気センサ装置および回転検出装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2025003037

(43)【公開日】2025-01-09

(54)【発明の名称】磁気センサ装置および回転検出装置

(51)【国際特許分類】

   G01D 5/245 20060101AFI20241226BHJP

【ＦＩ】

G01D5/245 W

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023103483

(22)【出願日】2023-06-23

(71)【出願人】

【識別番号】390005049

【氏名又は名称】ヒロセ電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100111202

【弁理士】

【氏名又は名称】北村 周彦

(74)【代理人】

【識別番号】100139365

【弁理士】

【氏名又は名称】中嶋 武雄

(72)【発明者】

【氏名】江川 広祐

【テーマコード（参考）】

2F077

【Ｆターム（参考）】

2F077AA25

2F077AA46

2F077AA47

2F077NN02

2F077NN04

2F077NN17

2F077NN19

2F077PP13

2F077QQ07

2F077RR03

2F077TT31

(57)【要約】

【課題】複数の磁気センサを用いて回転体の回転の検出を行うために複数の磁気センサを基板上に実装するに当たり、複数の磁気センサ間の配置のずれを抑制し、また、実装作業の手間を減らす。
【解決手段】磁気センサ装置３は、大バルクハウゼン効果を奏する磁性線材５、および磁性線材５の外周側に設けられたコイルを有する複数の磁気センサ４と、複数の磁気センサ４がそれぞれ固定されたケーシング１６とを備え、複数の磁気センサ４は、ケーシング１６の下面と同一の基準面上に、基準面と直交する基準線の周りに周方向に所定の間隔で、磁性線材５の伸長方向が基準面と平行となるように配置されている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

大バルクハウゼン効果を奏する磁性線材、および前記磁性線材の外周側に設けられたコイルを有する複数の磁気センサと、
前記複数の磁気センサがそれぞれ固定された１つのケーシングとを備え、
前記複数の磁気センサは、前記ケーシングの下面と同一のまたは平行な１つの基準面上に、前記基準面と直交する基準線の周りに周方向に所定の間隔で、かつ前記磁性線材の伸長方向が前記基準面と平行となるように配置されていることを特徴とする磁気センサ装置。

【請求項2】

外部磁界の磁束の方向を制御する複数のヨークを備え、
前記複数のヨークは前記複数の磁気センサと一対一に対応するように設けられ、
前記複数のヨークは前記複数の磁気センサと共に前記ケーシングに固定されていることを特徴とする請求項１に記載の磁気センサ装置。

【請求項3】

前記複数のヨークは前記ケーシングとインサート成形により一体化していることを特徴とする請求項２に記載の磁気センサ装置。

【請求項4】

回転体の回転を検出する回転検出装置であって、
請求項１に記載の磁気センサ装置と、
前記回転体と共に回転し、前記回転体が回転したときに前記回転体の外周側に回転磁界を形成する磁界形成部材と、
実装面を有し、前記磁界形成部材の近傍に、前記実装面が上を向き、前記実装面を含む平面が前記回転軸と直交し、かつ前記回転体および前記磁界形成部材のいずれとも接触しないように配置された基板とを備え、
前記磁気センサ装置の前記ケーシングは、前記基準線が前記回転体の回転軸と一致し、かつ前記ケーシングの下面が前記実装面と平行となるように前記実装面上または前記実装面の上方に配置された状態で、前記基板に固定されていることを特徴とする回転検出装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、大バルクハウゼン効果を利用した磁気センサ装置、および当該磁気センサ装置を含む回転検出装置に関する。

【背景技術】

【0002】

大バルクハウゼン効果を利用した磁気センサは、大バルクハウゼン効果を奏する磁性線材、および磁性線材の外周側に設けられたコイルを備えている。具体的には、磁気センサには、磁性線材およびコイルのそれぞれの位置を定めるためにボビンが設けられ、磁性線材はボビンの軸部の内部に配置され、コイルはボビンの軸部の外周側に電線を巻回することにより形成されている。国際公開第２０１６／０２１０７４号（特許文献１）には、このような磁気センサの一例が記載されている。

【0003】

例えば、国際公開第２０１６／０２１０７４号に記載されているように、回転シャフト等の回転体の回転の検出に磁気センサを用いる場合、回転体の外周部に磁石を固定し、回転体が回転したときに回転体の外周側に回転磁界が形成されるようにする。また、回転体の外周側に、回転体および磁石のいずれとも接触しないように基板を設け、その基板上に複数の磁気センサを設ける。また、複数の磁気センサは、磁石の回転軌道の近傍であって、磁石の回転方向においてそれぞれ互いに異なる位置に配置する。これにより、回転体の回転により形成される回転磁界を複数の磁気センサにより検出することができ、各磁気センサのコイルから出力される検出信号に基づいて回転体の回転量および回転方向等を検出することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】国際公開第２０１６／０２１０７４号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

複数の磁気センサを用いて回転体の回転の検出を行うに当たり、検出精度を向上させるためには、基板上における複数の磁気センサ間の配置の精度を高めることが要請される。しかしながら、従来技術においては、複数の磁気センサを基板上にそれぞれ個別に実装するため、基板上における複数の磁気センサ間の配置がずれることがある。また、複数の磁気センサを基板上に個別に実装する作業には手間がかかる。

【0006】

本発明は例えば上述したような問題に鑑みなされたものであり、本発明の課題は、複数の磁気センサを用いて回転体の回転の検出を行うために複数の磁気センサを基板上に実装するに当たり、複数の磁気センサ間の配置のずれを抑制することができ、また、実装作業の手間を減らすことができる磁気センサ装置および回転検出装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決するために、本発明の磁気センサ装置は、大バルクハウゼン効果を奏する磁性線材、および前記磁性線材の外周側に設けられたコイルを有する複数の磁気センサと、前記複数の磁気センサがそれぞれ固定された１つのケーシングとを備え、前記複数の磁気センサは、前記ケーシングの下面と同一のまたは平行な１つの基準面上に、前記基準面と直交する基準線の周りに周方向に所定の間隔で、かつ前記磁性線材の伸長方向が前記基準面と平行となるように配置されていることを特徴とする。

【0008】

複数の磁気センサを用いて回転体の回転の検出を行うときには、例えば、回転体の外周部に磁石を固定し、回転体が回転したときに回転体の外周側に回転磁界が形成されるようにする。また、回転体の外周側に、回転体および磁石のいずれとも接触しないように基板を設ける。基板は、その実装面を含む平面が回転体の回転軸と直交するように配置する。そして、その基板の実装面上に、本発明の磁気センサ装置を設ける。本発明の磁気センサ装置を基板の実装面上に設ける際には、例えばケーシングの下面を基板の実装面上に載置する。また、前記基準線が回転体の回転軸と一致するように基板の実装面上におけるケーシングの配置を定める。複数の磁気センサはケーシングに固定されているので、ケーシングを基板の実装面上に配置することにより、基板の実装面上において複数の磁気センサ間の配置が定まる。その後、ケーシングまたは各磁気センサを基板に固定する。

【0009】

本発明の磁気センサ装置では、複数の磁気センサが、ケーシングの下面と同一のまたは平行な１つの基準面上に、当該基準面と直交する基準線の周りに周方向に所定の間隔で、かつ磁性線材の伸長方向が前記基準面と平行となるように配置されている。したがって、ケーシングの下面を基板の実装面上に載置し、前記基準線が回転体の回転軸と一致するように基板の実装面上におけるケーシングの配置を定めることにより、複数の磁気センサを、基板の実装面と同一のまたは平行な面上に配置することができ、また、複数の磁気センサを、磁石の回転軌道の外周側に、磁石の回転方向において所定の間隔で配置することができ、また、複数の磁気センサを、磁性線材の伸長方向が基板の実装面と平行となるように配置することができる。すなわち、ケーシングを基板の実装面上に上述したように配置するだけで、回転体の回転の検出を行うことができる複数の磁気センサの基板上における配置を定めることができる。したがって、本発明の磁気センサ装置によれば、複数の磁気センサを用いて回転体の回転の検出を行うために複数の磁気センサを基板上に実装するに当たり、複数の磁気センサを基板上にそれぞれ個別に実装する従来技術と比較して、複数の磁気センサ間の配置のずれを抑制することができ、また、実装作業の手間を減らすことができる。

【0010】

また、上記本発明の磁気センサ装置において、外部磁界の磁束の方向を制御する複数のヨークを備え、前記複数のヨークは前記複数の磁気センサと一対一に対応するように設けられ、前記複数のヨークは前記複数の磁気センサと共に前記ケーシングに固定されていることとしてもよい。この場合、前記複数のヨークは前記ケーシングとインサート成形により一体化していることとしてもよい。

【0011】

上記課題を解決するために、本発明の回転検出装置は、回転体の回転を検出する回転検出装置であって、上記本発明の磁気センサ装置と、前記回転体と共に回転し、前記回転体が回転したときに前記回転体の外周側に回転磁界を形成する磁界形成部材と、実装面を有し、前記磁界形成部材の近傍に、前記実装面が上を向き、前記実装面を含む平面が前記回転軸と直交し、かつ前記回転体および前記磁界形成部材のいずれとも接触しないように配置された基板とを備え、前記磁気センサ装置の前記ケーシングは、前記基準線が前記回転体の回転軸と一致し、かつ前記ケーシングの下面が前記実装面と平行となるように前記実装面上または前記実装面の上方に配置された状態で、前記基板に固定されていることを特徴とする。この回転検出装置において、磁気センサ装置のケーシングは、基準線が回転体の回転軸と一致し、かつケーシングの下面が基板の実装面と平行となるように基板の実装面上または基板の実装面の上方に配置された状態で基板に固定されている。具体的には、ケーシングは、基準線が回転体の回転軸と一致し、かつケーシングの下面が基板の実装面に接触するように、基板の実装面上に載置された状態で基板に固定され、または、基準線が回転体の回転軸と一致し、かつケーシングの下面が基板の実装面と平行となるように基板の実装面の上方に配置された状態で基板に固定されている。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、複数の磁気センサを用いて回転体の回転の検出を行うために複数の磁気センサを基板上に実装するに当たり、複数の磁気センサ間の配置のずれを抑制することができ、また、実装作業の手間を減らすことができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の実施形態の磁気センサ装置を含む回転検出装置を上から見た状態を示す説明図である。

【図2】図１中の切断線ＩＩ－ＩＩに沿って切断した回転検出装置の断面を横から見た状態を示す断面図である。

【図3】本発明の実施形態の磁気センサ装置、および基板を示す斜視図である。

【図4】本発明の実施形態の磁気センサ装置を下から見た状態を示す説明図である。

【図5】（Ａ）は本発明の実施形態の磁気センサ装置における磁気センサを前右上から見た状態を示す斜視図であり、（Ｂ）は当該磁気センサを後ろ右上から見た状態を示す斜視図である。

【図6】本発明の実施形態の磁気センサ装置の磁気センサにおけるボビンを前右上から見た状態を示す斜視図である。

【図7】本発明の実施形態の磁気センサ装置における磁気センサおよびヨークを前右上から見た状態を示す斜視図である。

【図8】本発明の実施形態の磁気センサ装置において、磁気センサのケーシングへの取付方法を示す説明図である。

【図9】本発明の実施形態の磁気センサ装置のケーシング内における磁気センサおよびヨークの配置を示す説明図である。

【図10】本発明の実施形態の磁気センサ装置のケーシング内における磁気センサおよびヨークの配置を示す説明図である。

【図11】本発明の実施形態の磁気センサ装置における磁気センサ等の磁界検出動作を示す説明図である。

【図12】本発明の実施形態の磁気センサ装置の第１の変形例を示す説明図である。

【図13】本発明の実施形態の磁気センサ装置の第２の変形例を示す説明図である。

【図14】本発明の実施形態の磁気センサ装置の第３の変形例を示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

（回転検出装置）
図１は、本発明の実施形態の磁気センサ装置３を含む回転検出装置１を上から見た状態を示している。図２は、図１中の切断線ＩＩ－ＩＩに沿って切断した回転検出装置１の断面を横（図１においては下）から見た状態を示している。

【0015】

図１において、回転検出装置１は、回転体としての回転シャフト４０の回転を検出する装置である。回転検出装置１は、回転磁界を形成する磁界形成部材２、回転磁界を検出する磁気センサ装置３、および基板３１を備えている。

【0016】

磁界形成部材２は、例えばフェライト等の磁性材料によりリング状に形成されている。磁界形成部材２は、回転シャフト４０の外周側に回転シャフト４０と同軸に配置され、回転シャフト４０に固定されている。磁界形成部材２は多極着磁された磁石であり、磁界形成部材２の外周側部分には、Ｎ極、Ｓ極、Ｎ極、Ｓ極の４つの磁極が、この順序で磁界形成部材２の周方向に例えば９０度間隔で形成されている。なお、磁界形成部材２は、多極着磁されていない４つの磁石により形成することもできる。

【0017】

基板３１は回転シャフト４０の外周側に設けられている。また、基板３１は磁界形成部材２の近傍に設けられている。基板３１はその実装面３１Ａが上を向くように配置されている。また、基板３１は、図２に示すように、実装面３１Ａを含む平面が回転シャフト４０の回転軸Ｘと直交するように配置されている。また、基板３１の中央部には貫通穴３１Ｂが形成され、貫通穴３１Ｂ内には回転シャフト４０が挿入されている。貫通穴３１Ｂの中心は回転シャフト４０の回転中心と一致している。また、貫通穴３１Ｂの直径は回転シャフト４０の外径よりも大きく、回転シャフト４０は基板３１に接触していない。また、基板３１は、回転シャフト４０が回転可能に支持された装置（例えばモータ等）の筐体等にブラケット等を介して固定されている。

【0018】

磁気センサ装置３は、後述するように、３つの磁気センサ４と３つのヨーク１５とが１つのケーシング１６内に収容され、固定されることにより形成されている。図１では、ケーシング１６内に収容された３つの磁気センサ４および３つのヨーク１５を破線で示している。磁気センサ装置３は、ケーシング１６における基準線Ｑを回転シャフト４０の回転軸Ｘと一致させつつ、ケーシング１６の下面を基板３１の実装面３１Ａ上に載置することにより、基板３１の実装面３１Ａ上に配置されている。また、磁気センサ装置３は、ケーシング１６に設けられた固定金具２２を、基板３１の実装面３１Ａ上に設けられた固定パッド３２に半田付けすることにより、基板３１に固定されている。

【0019】

磁気センサ装置３がこのように基板３１の実装面３１Ａ上に配置された状態においては、３つの磁気センサ４が基板３１の実装面３１Ａ上に配置される。また、３つの磁気センサ４は、磁界形成部材２の外周側に、磁界形成部材２の回転方向において１２０度の間隔で配置される。また、各磁気センサ４は、磁性線材５の伸長方向が基板３１の実装面３１Ａと平行となるように配置される。また、基板３１の実装面３１Ａを上から見たとき、各磁気センサ４は、磁性線材５の伸長方向の中央部（厳密には磁性線材５の中心軸の伸長方向における中央部）が、磁界形成部材２の外周側に描かれた、回転シャフト４０の回転中心を中心とする円Ｄと接するように配置される。

【0020】

また、磁気センサ装置３が上述したように基板３１の実装面３１Ａ上に配置された状態においては、３つのヨーク１５が基板の実装面３１Ａ上に配置される。３つのヨーク１５は３つの磁気センサ４と一対一に対応するように配置される。また、３つのヨーク１５は、磁界形成部材２の外周側に、磁界形成部材２の回転方向において１２０度の間隔で配置される。また、各ヨーク１５は磁気センサ４の内周側に磁気センサ４と隣り合うように配置される。

【0021】

磁界形成部材２は３つの磁気センサおよび３つのヨークのいずれとも接触していない。また、磁界形成部材２が回転シャフト４０と共に回転するの対し、磁気センサ装置３は不動である。回転シャフト４０と共に磁界形成部材２が回転すると、磁界形成部材２により形成される磁界が回転する。これにより、回転シャフト４０の回転軸Ｘを中心として回転する回転磁界が形成される。３つの磁気センサ４はこの回転磁界を検出する。具体的には、磁界形成部材２により形成される磁界が回転することにより、各磁気センサ４に作用する磁界の方向が変化する。各磁気センサ４は、この磁界の方向の変化に対応したパルス信号を出力する。各磁気センサ４から出力されるパルス信号に基づいて回転シャフト４０の回転量および回転方向等を検出することができる。

【0022】

（磁気センサ装置）
図３は、基板３１に実装される前の磁気センサ装置３、および基板３１を上斜め横から見た状態を示している。図４は磁気センサ装置３を下から見た状態を示している。

【0023】

磁気センサ装置３は、３つの磁気センサ４、３つのヨーク１５、および１つのケーシング１６を備えている。磁気センサ装置３は、３つの磁気センサ４および３つのヨーク１５をケーシング１６を介して一体化したものである。３つの磁気センサ４および３つのヨーク１５は、図３に示すように、ケーシング１６内に収容され、固定されている。具体的には、図４に示すように、３つの磁気センサ４は、ケーシング１６の下面に設けられた３つのセンサ収容穴１９内に取り付けられている。また、３つのヨーク１５はケーシング１６内に埋め込まれている。３つの磁気センサ４および３つのヨーク１５はケーシング１６内における所定の位置に配置されている。また、３つの磁気センサ４はそれぞれ同一のものである。また、３つのヨーク１５はそれぞれ同一のものである。

【0024】

（磁気センサおよびヨーク）
磁気センサ４およびヨーク１５について説明する。説明の便宜上、磁気センサ４およびヨーク１５についての前（Ｆｄ）、後（Ｂｄ）、上（Ｕｄ）、下（Ｄｄ）、左（Ｌｄ）、右（Ｒｄ）の方向を図５～７、１１の右下に描いた矢印が示すように定める。

【0025】

図５（Ａ）は３つの磁気センサ４のうちの１つを前右上から見た状態を示している。図５（Ｂ）は磁気センサ４を後ろ右上から見た状態を示している。図６は磁気センサ４のボビン６を前右上から見た状態を示している。

【0026】

磁気センサ４は、磁気センサ装置３において、上記回転磁界の検出を行う部分である。磁気センサ４は、図５（Ａ）に示すように、磁性線材５、ボビン６、コイル１２、および２つの端子１４を備えている。

【0027】

磁性線材５は大バルクハウゼン効果を奏する磁性線材であり、複合磁気ワイヤと呼ばれるものである。磁性線材５は、例えば、鉄およびコバルトを含む半硬質磁性材料により形成され、直径が例えばおよそ０．１ｍｍ～１ｍｍで、長さが例えばおよそ１０ｍｍ～３０ｍｍの線材である。磁性線材５は、例えば、上記半硬質磁性材料を線引きし、方向を変えながら複数回捻ることにより形成されている。磁性線材５は、磁化が容易な方向が当該磁性線材５の中心軸の方向である一軸異方性を有している。また、磁性線材５において、その外周側部分よりも中心側部分の方が保磁力が大きい。磁性線材５は外部磁界の方向の変化に応じて磁性線材５（その外周側部分）の磁化方向が急反転する性質を有している。

【0028】

ボビン６は例えば樹脂等の非磁性材料により形成されている。ボビン６は左右対称の形状を有している。ボビン６は、図６に示すように、電線巻回部７、２つの線材支持部８、２つの鍔部９、および線材収容溝１０を備えている。電線巻回部７は、ボビン６の左右方向中間部に設けられ、左右方向に伸長した円柱状に形成されている。線材支持部８は、ボビン６の左端部および右端部にそれぞれ設けられている。鍔部９は、電線巻回部７と左の線材支持部８との間、および電線巻回部７と右の線材支持部８との間にそれぞれ設けられている。各鍔部９は電線巻回部７よりも大径である。線材収容溝１０は、ボビン６の左端から右端にかけて伸長した溝である。

【0029】

磁性線材５は、左右方向に直線状に伸長するようにボビン６の内部に配置されている。具体的には、磁性線材５は、線材収容溝１０内に配置されている。磁性線材５の左端部は、左の線材支持部８に形成された線材収容溝１０の左端部に接着剤を用いた接着等の手段により支持（固定）されている。同様に、磁性線材５の右端部は、右の線材支持部８に形成された線材収容溝１０の右端部に支持（固定）されている。なお、線材収容溝１０に代えて、ボビン６の左端から右端にかけて伸長した穴である線材収容穴を設け、線材収容穴内に磁性線材５を配置していもよい。

【0030】

コイル１２は、線材収容溝１０内に配置された磁性線材５の外周側に設けられている。具体的には、コイル１２は、図５（Ａ）に示すように、例えばエナメル線等の絶縁電線１３を電線巻回部７に巻回することにより形成されている。

【0031】

２つの端子１４は、図５（Ｂ）に示すように、２つの線材支持部８の後部にそれぞれ設けられている。具体的には、一方の端子１４は、左の線材支持部８の後面から後方に突出した端子固定部１１に設けられている。また、他方の端子１４は、右の線材支持部８の後面から後方に突出した端子固定部１１に設けられている。各端子１４は、導電材料、例えば銅合金等の金属材料により、Ｌ字状に折れ曲がった棒状に形成されている。各端子１４の一端側部分は電線接続部１４Ａとなり、各端子１４の他端側部分は基板接続部１４Ｂとなっている。各端子１４において、電線接続部１４Ａは端子固定部１１から上方に突出し、基板接続部１４Ｂは端子固定部１１の下側から後方に突出している。一方の端子１４の電線接続部１４Ａには絶縁電線１３の一端部が固定され、かつ電気的に接続されている。他方の端子１４の電線接続部１４Ａには絶縁電線１３の他端部が固定され、かつ電気的に接続されている。

【0032】

図７は磁気センサ４および当該磁気センサ４に対応するヨーク１５を前右上から見た状態を示している。ヨーク１５は、外部磁界の磁束の方向を制御する機能を有している。具体的には、ヨーク１５は、磁界形成部材２により形成された磁界の磁束の方向を制御する。ヨーク１５は、図７に示すように、２つのヨーク片１５Ａを備えている。各ヨーク片１５Ａは例えば鉄等の軟磁性材料により形成されている。一方のヨーク片１５Ａの一部は磁気センサ４の左部の前方に配置され、一方のヨーク片１５Ａの他の一部は磁気センサ４の左端部の上方に配置されている。また、他方のヨーク片１５Ａの一部は磁気センサ４の右部の前方に配置され、他方のヨーク片１５Ａの他の一部は磁気センサ４の右端部の上方に配置されている。

【0033】

（ケーシング）
ケーシング１６は、例えば樹脂等の非磁性材料により形成されている。ケーシング１６は、図３に示すように、３つのセンサ保持部１７を連結部１８を介して連結した構造を有している。各センサ保持部１７には、図４を示すように、１つの磁気センサ４および１つのヨーク１５が収容され、固定されている。３つのセンサ保持部１７の形状はそれぞれ互いに同一である。

【0034】

図８は、ケーシング１６における１つのセンサ保持部１７を下斜め横から見た状態を示している。説明の便宜上、センサ保持部１７についての前（Ｆｄ）、後（Ｂｄ）、上（Ｕｄ）、下（Ｄｄ）、左（Ｌｄ）、右（Ｒｄ）の方向を図８中の右下に描いた矢印が示すように定める。

【0035】

センサ保持部１７には、図８に示すように、磁気センサ４を収容するセンサ収容穴１９が形成されている。センサ収容穴１９は、センサ保持部１７の下面に形成されており、下向きに開口し、上部は閉塞されている。センサ収容穴１９の開口形状は、磁気センサ４がセンサ収容穴１９内にぴったりと挿入されるように、磁気センサ４の外形および大きさに応じた四角形である。センサ収容穴１９の左右方向の寸法は磁気センサ４の左右方向の寸法と略等しく、センサ収容穴１９の前後方向の寸法は、磁気センサ４のボビン６の各線材支持部８の前後方向の寸法と略等しい。

【0036】

また、センサ保持部１７の左後部および右後部には切り欠き２０がそれぞれ形成されている。センサ収容穴１９内に磁気センサ４が挿入されたときには、磁気センサ４のボビン６の左の線材支持部８の後部に設けられた端子固定部１１および端子１４が左の切り欠き２０の内側に配置され、磁気センサ４のボビン６の右の線材支持部８の後部に設けられた端子固定部１１および端子１４が右の切り欠き２０の内側に配置される。

【0037】

また、センサ収容穴１９の後面には、前方に突出した複数の突起２１が形成されている。磁気センサ４がセンサ収容穴１９内に挿入されたとき、各突起２１がボビン６に強く当たる。これにより、磁気センサ４がセンサ収容穴１９内に固定される。磁気センサ４をセンサ保持部１７に装着する際には、作業者は、磁気センサ４をセンサ収容穴１９内に圧入する。また、磁気センサ４がセンサ収容穴１９内の奥まで挿入されて磁気センサ４がセンサ保持部１７に装着された状態では、磁気センサ４のボビン６の下面（各線材支持部８の下面）が、センサ保持部１７の下面、すなわちケーシング１６の下面と同一平面内に配置される。

【0038】

また、センサ保持部１７の後ろ下部には、ケーシング１６を基板３１に固定するための固定金具２２が取り付けられ、固定されている。

【0039】

３つのセンサ保持部１７は、図３に示すように、それらの前部が連結部１８により連結されることにより一体化している。また、３つのセンサ保持部１７は、それらの下面が同一平面内に位置するように配置されている。また、ケーシング１６を上から見たとき、３つのセンサ保持部１７は、基準線Ｑの周りに基準線Ｑを中心として１２０度の間隔で配置されている。また、３つのセンサ保持部１７は、それぞれの前部が基準線Ｑの方を向くように配置されている。また、３つのセンサ保持部１７は、センサ保持部１７と基準線Ｑとの間の距離がそれぞれ互いに等しくなるように配置されている。また、連結部１８は円筒状に形成されており、連結部１８の中心は基準線Ｑ上に位置している。また、連結部１８の内径は磁界形成部材２の外径よりも大きい値に設定されている。また、本実施形態においては、基板３１の貫通穴３１Ｂの直径が磁界形成部材２の外径よりも大きい値に設定されており、連結部１８の内径は貫通穴３１Ｂの直径と同一の値に設定されている（図１および２を参照）。また、ケーシング１６は、それを上から見たとき、基準線Ｑを中心とした回転対称（３回対称）の形状を有している。

【0040】

３つの磁気センサ４は、ケーシング１６が有する３つのセンサ保持部１７のセンサ収容穴１９内に装着される。また、本実施形態において、３つのヨークはケーシング１６とインサート成形により一体化している。３つのヨーク１５は、３つのセンサ保持部１７にそれぞれ埋め込まれている。各センサ保持部１７において、ヨーク１５はセンサ収容穴１９の前方に位置している。

【0041】

（ケーシング内における磁気センサ等の配置）
図９はケーシング１６内における３つの磁気センサ４および３つのヨーク１５の配置を上から見た状態を示している。図１０はケーシング１６内における３つの磁気センサ４および３つのヨーク１５の配置を上斜め横から見た状態を示している。図９および図１０において、Ｓはケーシング１６の下面と同一平面内に位置する基準面を示している。図示の都合上、基準面Ｓに格子状の模様を付している。

【0042】

図９および１０に示すように、ケーシング１６内において、３つの磁気センサ４は、ケーシング１６の下面と同一平面内に位置する基準面Ｓ上に配置されている。具体的には、各磁気センサ４のボビン６の各線材支持部８の下面が基準面Ｓ上に載置されている。また、ケーシング１６内において、３つの磁気センサ４は、基準面Ｓと直交する基準線Ｑの周りに１２０度の間隔で配置されている。また、ケーシング１６内において、３つの磁気センサ４は、磁性線材５の伸長方向が基準面Ｓと平行となるように配置されている。また、本実施形態では、ケーシング１６内において、３つの磁気センサ４は、ケーシング１６を上から見たときに磁性線材５の伸長方向における中央部（厳密には磁性線材５の中心軸の伸長方向における中央部）が基準円Ｃに接するように配置されている。基準円Ｃは、基準面Ｓ上に描かれ、その中心が基準線Ｑ上に位置する１つの円である。３つの磁気センサ４は、それらの前部が基準線Ｑの方を向き、かつ磁気センサ４と基準線Ｑとの間の距離がそれぞれ互いに等しくなるように配置されている。３つの磁気センサ４がケーシング１６の３つのセンサ収容穴１９に装着されたとき、３つの磁気センサ４はこのような配置になる。

【0043】

また、ケーシング１６内において、３つのヨークは、基準線Ｑの周りに配置された３つの磁気センサ４の内周側に、３つの磁気センサ４とそれぞれ隣り合うように配置されている。具体的には、３つのヨーク１５は、それらの前部が基準線Ｑの方を向き、かつヨーク１５と基準線Ｑとの間の距離がそれぞれ互いに等しくなるように１２０度の間隔で基準面Ｓ上に配置されている。３つのヨーク１５は、このような配置となるようにケーシング１６内に埋め込まれている。

【0044】

（磁気センサ装置の基板への実装）
磁気センサ装置３は、３つの磁気センサ４、３つのヨーク１５、および１つのケーシング１６を備え、３つの磁気センサ４および３つのヨーク１５はケーシング１６を介して一体化されている。したがって、磁気センサ装置３の基板３１への実装は、３つの磁気センサ４および３つのヨーク１５が一体化されたケーシング１６を基板３１の実装面３１Ａ上に実装するだけで略完了する。

【0045】

ケーシング１６を基板３１の実装面３１Ａ上に実装するに当たり、作業者は、まず、ケーシング１６における基準線Ｑを回転シャフト４０の回転軸Ｘと一致させつつ、ケーシング１６の下面を基板３１の実装面３１Ａ上に載置する。ケーシング１６の下面が基板３１の実装面３１Ａに接触したとき、同時に、各磁気センサ４のボビン６の各線材支持部８の下面も基板３１の実装面３１Ａに接触する。また、これと同時に、ケーシング１６に設けられた各固定金具２２の下面が、基板３１の実装面３１Ａ上に設けられた固定パッド３２に接触し、同時に、各磁気センサ４の各端子１４の基板接続部１４Ｂの下面が、基板３１の実装面３１Ａ上に設けられた接続パッド３３に接触する。次に、各固定金具２２を固定パッド３２に半田付けする。また、各磁気センサ４における各端子１４の基板接続部１４Ｂを接続パッド３３に半田付けする。

【0046】

ケーシング１６を基板３１の実装面３１Ａ上にこのように実装することにより、図１および２に示すように、磁界形成部材２がケーシング１６の連結部１８の内側に連結部１８とは非接触の状態で配置される。そして、図９に示す基準面Ｓの位置が実装面３１Ａの位置と同一になり、３つの磁気センサ４および３つのヨーク１５が、基準面Ｓ上に形成されたこれらの位置関係を保持したまま、基板３１の実装面３１Ａ上における磁界形成部材２の外周側に配置される。

【0047】

すなわち、図１および２に示すように、３つの磁気センサ４が基板３１の実装面３１Ａ上に配置される。３つの磁気センサ４は、磁界形成部材２の外周側に、磁界形成部材２の回転方向において１２０度の間隔で配置される。また、各磁気センサ４は、磁性線材５の伸長方向が基板３１の実装面３１Ａと平行となるように配置される。また、基板３１の実装面３１Ａを上から見たとき、各磁気センサ４は、磁性線材５の伸長方向の中央部（厳密には磁性線材５の中心軸の伸長方向における中央部）が、磁界形成部材２の外周側に描かれた、回転シャフト４０の回転中心を中心とする円Ｄと接するように配置される。ケーシング１６が実装された基板３１の実装面３１Ａを上から見たとき、この円Ｄは基準円Ｃと重なり合う。また、３つのヨーク１５が基板の実装面３１Ａ上に配置される。３つのヨーク１５は、磁界形成部材２の外周側に、磁界形成部材２の回転方向において１２０度の間隔で配置される。また、各ヨーク１５は磁気センサ４の内周側に磁気センサ４と隣り合うように配置される。

【0048】

このように、ケーシング１６を基板３１の実装面３１Ａ上に実装するだけで、回転シャフト４０の回転を検出するための、磁界形成部材２、３つの磁気センサ４および３つのヨーク１５の所定の位置関係が一度に定まる。

【0049】

（磁気センサ等の磁界検出動作）
図１１（Ａ）は、磁気センサ装置３が基板３１に設けられた状態における磁界形成部材２、３つの磁気センサ４および３つのヨーク１５の位置関係を示している。以下、図１１（Ａ）中の３つの磁気センサ４および３つのヨーク１５のうち、上側に配置された１つの磁気センサ４および１つのヨーク１５に着目して、磁気センサ４およびヨーク１５の磁界検出動作について説明する。

【0050】

図１１（Ａ）においては、上側の１つの磁気センサ４の左前方において磁界形成部材２のＳ極が接近し、当該磁気センサ４の右前方において磁界形成部材２のＮ極が接近している。この状態から、回転シャフト４０が時計回りに９０度回転すると、図１１（Ｂ）に示すように、当該磁気センサ４の左前方においては磁界形成部材２のＮ極が接近し、当該磁気センサ４の右前方においては磁界形成部材２のＳ極が接近するようになる。このとき、当該磁気センサ４の磁性線材５に作用する磁界の方向は右方向になる。これにより、直前まで左方向であった磁性線材５の磁化方向が右方向に急反転する。その結果、図１１（Ｄ）に示すように、コイル１２に例えば正方向の電流パルスＰ１が生じる。

【0051】

その後、回転シャフト４０がさらに時計回りに９０度回転すると、図１１（Ｃ）に示すように、当該磁気センサ４の左前方においては磁界形成部材２のＳ極が接近し、当該磁気センサ４の右前方においては磁界形成部材２のＮ極が接近するようになる。このとき、当該磁気センサ４の磁性線材５に作用する磁界の方向は左方向になる。これにより、直前まで右方向であった磁性線材５の磁化方向が左方向に急反転する。その結果、図１１（Ｄ）に示すように、コイル１２に例えば負方向の電流パルスＰ２が生じる。

【0052】

コイル１２を形成する絶縁電線１３の一端部は、磁気センサ４の一方の端子１４および基板３１の実装面３１Ａ上に設けられた一の接続パッド３３を介して、例えば基板３１に設けられた検出回路に接続されている。また、コイル１２を形成する絶縁電線１３の他端部は、磁気センサ４の他方の端子１４および基板３１の実装面３１Ａ上に設けられた他の接続パッド３３を介して上記検出回路に接続されている。この構成により、コイル１２に生じた電流パルスＰ１、Ｐ２はパルス信号として上記検出回路に出力される。

【0053】

上記検出回路は、基板３１の実装面３１Ａ上に配置された３つの磁気センサ４が有するコイル１２からそれぞれ出力されるパルス信号に基づいて回転シャフト４０の回転量および回転方向等を検出する。なお、回転検出装置１における回転シャフト４０の回転量および回転方向の検出方法として例えば国際公開第２０１６／００２４３７号に記載された方法を用いることができる。

【0054】

また、コイル１２に生じる電流パルスのレベルを大きくし、または電流パルスの波形を鋭くするためには、磁気センサ４の左前方および右前方に接近した磁界形成部材２の２つの磁極により形成される磁界の磁束を磁性線材５に集中させることが好ましい。図１１（Ｂ）または１１（Ｃ）に示すように、磁気センサ４と磁界形成部材２との間にはヨーク１５が配置されている。ヨーク１５は、磁気センサ４の左前方および右前方に接近した磁界形成部材２の２つの磁極により形成される磁界の磁束が磁性線材５に集中するように磁束の方向を制御する。図１１（Ｂ）および１１（Ｃ）中の矢印Ｆは、ヨーク１５により方向が制御された磁束の流れを示している。ヨーク１５により磁束を磁性線材５に集中させることにより、磁束が磁性線材５の伸長方向に沿って流れるようになり、また、磁束が磁性線材５を確実に通るようになる。

【0055】

以上説明した通り、本発明の実施形態の磁気センサ装置３においては、３つの磁気センサ４がケーシング１６内に固定され、かつ３つの磁気センサ４が、ケーシング１６の下面と同一平面内に位置する基準面Ｓ上に、基準面Ｓと直交する基準線Ｑの周りに１２０度の間隔で、磁性線材５の伸長方向が基準面Ｓと平行となるように、かつ、ケーシング１６を上から見たときに磁性線材５の伸長方向における中央部が基準円Ｃに接するように配置されている。このように、本実施形態の磁気センサ装置３においては、回転シャフト４０の回転を検出するための３つの磁気センサ４間の配置がケーシング１６内において定められ、固定されているので、ケーシング１６を基板３１の実装面３１Ａ上に実装することにより、回転シャフト４０の回転を検出するための３つの磁気センサ４間の配置が基板３１の実装面３１Ａ上において定まる。したがって、本実施形態の磁気センサ装置３によれば、３つの磁気センサを基板上にそれぞれ個別に実装する従来技術と比較して、３つの磁気センサ４間の配置のずれを抑制することができる。

【0056】

また、本実施形態の磁気センサ装置３によれば、ケーシング１６を基板３１の実装面３１Ａ上に実装するだけで、回転シャフト４０の回転を検出するための、磁界形成部材２および３つの磁気センサ４の所定の位置関係が一度に定まる。したがって、３つの磁気センサを基板上に個別に実装する作業を行う従来技術と比較して、磁気センサの実装作業の手間を減らすことができる。

【0057】

また、本実施形態の磁気センサ装置３においては、３つの磁気センサ４と一対一に対応する３つのヨーク１５が、３つの磁気センサ４と共にケーシング１６内に固定されている。このような構成を有する本実施形態の磁気センサ装置３によれば、ケーシング１６を基板３１の実装面３１Ａ上に実装するだけで、３つのヨーク１５を基板３１の実装面３１Ａ上に配置することができ、磁界形成部材２により形成される磁界の磁束を各磁気センサ４の磁性線材５に集中させることができる。それゆえ、３つのヨークを基板上にそれぞれ個別に実装する場合と比較して、ヨークと磁気センサとの間の配置のずれを抑制することができ、また、ヨークの実装作業の手間を減らすことができる。

【0058】

また、本実施形態の磁気センサ装置３においては、複数のヨークがケーシングとインサート成形により一体化している。これにより、ヨーク１５をケーシング内に強固に固定することができ、また、ケーシング１６内におけるヨークの位置を高精度に定めることができるので、ヨークと磁気センサとの間の配置のずれを抑制する効果を高めることができる。

【0059】

また、本実施形態の磁気センサ装置３においては、ケーシング１６の連結部１８の内径が基板３１の貫通穴３１Ｂの直径と一致している。これにより、連結部１８の内面と貫通穴３１Ｂの内面とが互いに揃うようにケーシング１６を基板３１の実装面３１Ａ上に配置することで、ケーシング１６の基板３１上の実装位置を正確に定めることができる。

【0060】

また、本実施形態によれば、ケーシング１６を基板３１の実装面３１Ａ上に実装するだけで、回転シャフト４０の回転を検出するための磁界形成部材２、３つの磁気センサ４および３つのヨーク１５の配置が定まるので、回転検出精度の高い回転検出装置１を容易に製造することができる。

【0061】

なお、上記実施形態では、磁気センサ装置３のケーシング１６内に３つの磁気センサ４が１２０度間隔で配置され、かつ３つのヨーク１５が１２０度間隔で配置されている場合を例にあげたが、３つの磁気センサの配置の間隔および３つのヨーク１５の配置の間隔はこれに限定されない。例えば、図１２に示すように、磁気センサ装置５１のケーシング５２内に３つの磁気センサ４を６０度間隔で配置し、かつ３つのヨーク１５を６０度間隔で配置してもよい。

【0062】

また、本発明の磁気センサ装置のケーシングに設ける磁気センサの個数は３つに限らず、２つでもよいし、４つ以上でもよい。ヨークについても同様である。本発明の磁気センサ装置のケーシング内にヨークを設けない構成とすることも可能である。

【0063】

また、上記実施形態では、ケーシング１６において、３つの磁気センサ４を、ケーシング１６を上から見たときに磁性線材５の伸長方向における中央部が基準円Ｃに接するように配置する場合を例にあげたが、本発明はこれに限らない。例えば、図１３に示すように、３つの磁気センサ４を、各磁気センサ４の磁性線材５が基準円Ｃの円周と交差するように配置してもよい。なお、この配置の場合には、回転検出装置における磁界形成部材（回転磁界を形成するための磁極または磁石）の配置も異なってくる。磁界形成部材の配置については、特開２０１９－２０００９８号公報が参考になる。また、本発明の磁気センサ装置における複数の磁気センサの配置には、さらに他の態様を採用することも可能である。

【0064】

また、上記実施形態では、基準面Ｓをケーシング１６の下面と同一平面内に位置する面である場合を例にあげたが、本発明はこれに限らない。基準面Ｓを、ケーシング１６の下面と平行であり、かつケーシング１６の下面よりも上方または下方に位置する面としてもよい。

【0065】

基準面Ｓを、ケーシング１６の下面と平行であり、かつケーシング１６の下面よりも上方に位置する面とした場合、各磁気センサ４をケーシング１６のセンサ収容穴１９内に装着したとき、磁気センサ４のボビン６の各線材支持部８の下面の位置がケーシング１６の下面の位置よりも上になる。その結果、ケーシング１６の下面を基板３１の実装面３１Ａ上に載置したとき、各磁気センサ４のボビン６の各線材支持部８の下面が基板３１の実装面３１Ａよりも上方に位置し、各磁気センサ４の各端子１４の基板接続部１４Ｂが基板３１の実装面３１Ａ上の接続パッド３３に接触しない。そこで、基準面Ｓをケーシング１６の下面よりも上方に位置する面とした場合には、各磁気センサ４の各端子１４の基板接続部１４Ｂの位置を線材支持部８の下面よりも下げ、各端子１４の基板接続部１４Ｂの下面の上下方向における位置が固定金具２２の下面の上下方向における位置と一致するようにする。これにより、ケーシング１６の下面を基板３１の実装面３１Ａ上に載置したとき、各磁気センサ４の各端子１４の基板接続部１４Ｂと各固定金具２２とが、基板３１の実装面３１Ａ上の接続パッド３３と固定パッド３２とにそれぞれ同時に接触するようになり、各磁気センサ４の各端子１４の基板接続部１４Ｂと各固定金具２２とを接続パッド３３と固定パッド３２とにそれぞれ半田付けすることができるようになる。

【0066】

一方、基準面Ｓを、ケーシング１６の下面と平行であり、かつケーシング１６の下面よりも下方に位置する面とした場合、各磁気センサ４をケーシング１６のセンサ収容穴１９内に装着したとき、磁気センサ４のボビン６の各線材支持部８の下面の位置がケーシング１６の下面の位置よりも下になる。その結果、ケーシング１６を基板３１の実装面３１Ａ上に実装する際には、各磁気センサ４のボビン６の各線材支持部８の下面を基板３１の実装面３１Ａ上に載置することとなる。このとき、ケーシング１６の下面は、基板３１の実装面３１Ａの上方に基板３１の実装面３１Ａと平行に配置される。その結果、ケーシング１６の各固定金具２２が基板３１の実装面３１Ａ上の固定パッド３２に接触しない。そこで、基準面Ｓをケーシング１６の下面よりも下方に位置する面とした場合には、各固定金具２２の下部をケーシング１６の下面よりも下げ、固定金具２２の下面の上下方向における位置が各端子１４の基板接続部１４Ｂの下面の上下方向における位置と一致するようにする。これにより、各磁気センサ４の各線材支持部８の下面を基板３１の実装面３１Ａ上に載置したとき、各磁気センサ４の各端子１４の基板接続部１４Ｂと各固定金具２２とが、基板３１の実装面３１Ａ上の接続パッド３３と固定パッド３２とにそれぞれ同時に接触するようになり、各磁気センサ４の各端子１４の基板接続部１４Ｂと各固定金具２２とを接続パッド３３と固定パッド３２とにそれぞれ半田付けすることができるようになる。

【0067】

また、上記実施形態において、磁気センサ装置３（５１）のケーシング１６（５２）を、３つのセンサ保持部１７を連結部１８を介して連結する構造としたが、本発明の磁気センサ装置のケーシングの構造はこれに限らず、例えば、一塊のブロック状または板状でもよい。

【0068】

また、上記実施形態では、３つの磁気センサ４および３つのヨーク１５が固定されたケーシング１６を基板３１上に載置して、基板３１に固定することにより、基板３１上に３つの磁気センサ４、３つのヨーク１５およびケーシング１６を設ける場合を例にあげたが、本発明はこれに限らない。例えば、３つの磁気センサ４および３つのヨーク１５が分離可能に固定されたケーシング１６を基板３１に載置した後、各磁気センサ４および各ヨーク１５を基板３１に強固に固定するが、ケーシング１６は基板３１に固定しないようにし、各磁気センサ４および各ヨーク１５を基板３１に強固に固定した後に、３つの磁気センサ４および３つのヨーク１５を基板３１上に残したまま、ケーシング１６を基板３１から取り去るようにしてもよい。

【0069】

この場合、例えば、３つの磁気センサ４のそれぞれにヨーク１５を容易に分離できないように固定し、ヨーク１５が固定された３つの磁気センサ４をケーシング１６の下面に設けられた３つのセンサ収容穴内にそれぞれ容易に分離できるように固定する。回転検出装置を組み立てる際には、まず、図１４（Ａ）に示すように、ヨーク１５が固定された３つの磁気センサ４が容易に分離できるように固定されたケーシング１６を基板３１の実装面３１Ａ上に載置する。次に、図１４（Ｂ）に示すように、各磁気センサ４の各端子１４の基板接続部１４Ｂを、基板３１の実装面３１Ａ上の接続パッド３３に半田付けする。これにより、ヨーク１５が固定された３つの磁気センサ４が基板３１に強固に固定される。次に、図１４（Ｃ）に示すように、ケーシング１６を基板３１から上方へ引き離す。これにより、基板３１に半田付けされた３つの磁気センサ４、および３つの磁気センサ４に容易に分離できないようにそれぞれ固定された３つのヨーク１５からケーシング１６が分離し、３つの磁気センサ４および３つのヨーク１５が基板３１の実装面３１Ａ上に残る。３つの磁気センサ４のそれぞれにヨーク１５を容易に分離できないように固定する方法としては、例えばヨーク１５を磁気センサ４のボビン６の各線材支持部８に接着剤で接着する方法を用いることができる。また、ヨーク１５が固定された磁気センサ４をケーシング１６に装着することができるように、ケーシング１６の下面に形成するセンサ収容穴を上記実施形態におけるセンサ収容穴１９よりも大きくする。また、ヨーク１５が固定された磁気センサ４とケーシング１６とを互いに容易に分離可能にするために、例えば、ケーシング１６のセンサ収容穴の後面に形成する各突起の高さを実施形態における突起２１よりも低くし、ヨーク１５が固定された磁気センサ４がセンサ収容穴から抜け易くなるようにする。また、ヨーク１５が固定された３つの磁気センサ４を基板３１に半田付けした後にケーシング１６を基板３１から取り去るので、ケーシング１６に固定金具２２を設けない。また、部品を基板へ実装する際に、部品の基板上への移動および配置等を行うために、吸着ノズルを備えた実装装置を用いることがある。図１４（Ａ）に示すように、ケーシング１６の連結部１８の上部を閉塞し、ケーシング１６の上面の中央部に、ケーシング１６を吸着ノズルに吸着させるための吸着面２３を形成することが好ましい。

【0070】

また、本発明は、請求の範囲および明細書全体から読み取ることのできる発明の要旨または思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う磁気センサ装置および回転検出装置もまた本発明の技術思想に含まれる。

【符号の説明】

【0071】

１ 回転検出装置
２ 磁界形成部材
３、５１ 磁気センサ装置
４ 磁気センサ
５ 磁性線材
１２ コイル
１５ ヨーク
１６、５２ ケーシング
３１ 基板
３１Ａ 実装面
４０ 回転シャフト（回転体）
Ｑ 基準線
Ｓ 基準面

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】