JP2007298364A - 回転角度検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＩＣ回路への静電気の印加を防止することにより、ＩＣ回路の動作不良を回避できる回転角度検出装置１を提供する。
【解決手段】ステータ４は、径方向の中央部に一定の幅で開口する長孔４ａが開けられ、この長孔４ａにホールＩＣ５が挿入されている。
ステータ４に形成された長孔４ａの一方の壁面と、長孔４ａの内部に挿入されるホールＩＣ５の回路面との間の距離をＬ１、長孔４ａの他方の壁面と、長孔４ａの内部に挿入されるリードフレーム７との間の距離をＬ２とした時に、Ｌ１＞Ｌ２の関係が成立している。これにより、静電気がステータ４に帯電した時に、ステータ４からリードフレーム７に放電して、そのリードフレーム７からターミナル８を介してグランドへ静電気を逃がすことができるので、ホールＩＣ５に静電気が印加されることを防止でき、ホールＩＣ５の動作不良を回避できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、磁石と磁気検出素子とを用いて回転体の回転角度を検出する回転角度検出装置に関する。

従来、ホール素子等の磁気検出素子と磁石とを用いて回転体の回転角度を検出する回転角度検出装置が知られている。
例えば、特許文献１には、図７に示す様に、磁界を形成する磁石１１０と、磁気検出素子（図示せず）を有するＩＣ回路１２０（ＩＣチップ）と、磁石１１０が発生する磁束を磁気検出素子へ集束させるためのステータ１３０等より構成される回転角度検出装置１００が示されている。
ＩＣ回路１２０は、ステータ１３０に形成される磁気検出ギャップＧに配置され、磁石１１０の回転に応じて磁気検出ギャップＧを通過する磁束密度が変化すると、その磁束密度を磁気検出素子で検出して、磁束密度に応じた電圧信号を外部の制御装置に出力する。制御装置では、取り込んだ電圧信号を基に回転体の回転角度を検出する。
特開２００１−２８９６１０号公報

ところが、上記の回転角度検出装置１００は、静電気がステータ１３０に直接印加した場合、あるいはステータ１３０を覆う樹脂パッケージ（図示せず）への印加によってステータ１３０に帯電すると、ＩＣ回路１２０の回路面に静電気が印加されて、ＩＣ回路１２０の動作不良を招く問題があった。
本発明は、上記事情に基づいて成されたもので、その目的は、ＩＣ回路への静電気の印加を防止することにより、ＩＣ回路の動作不良を回避できる回転角度検出装置を提供することにある。

（請求項１の発明）
本発明は、回転体と一体に回転する磁石と、磁束量若しくは磁界の強さを検出する磁気検出素子を有すると共に、この磁気検出素子により検出される磁束量若しくは磁界の強さを電気信号に変換するＩＣ回路と、磁石とＩＣ回路との間に配設され、磁石が発生する磁束を磁気検出素子へ集束させるためのステータとを備え、ＩＣ回路より出力される電気信号を基に回転体の回転角度を検出する回転角度検出装置において、ＩＣ回路は、アース端子（ＧＮＤ）を有するリードフレームを介してターミナルと電気的に接続され、ＩＣ回路とステータとの間の距離をＬ１、リードフレームとステータとの間の距離をＬ２とした時に、
Ｌ１＞Ｌ２……………………（１）
上記（１）式の関係が成立することを特徴とする。
上記の構成によれば、静電気がステータに帯電した場合に、ステータとの距離がＩＣ回路より近いリードフレームに放電して、そのリードフレームからターミナルに静電気を流すことができる。その結果、ターミナルから静電気をグランドへ逃がすことができるので、ＩＣ回路に静電気が印加されることを防止でき、ＩＣ回路の動作不良を回避できる。

（請求項２の発明）
請求項１に記載した回転角度検出装置において、ステータは、径方向の中央部に一定の幅で開口する長孔を有し、この長孔の一方の壁面と、長孔の内部に挿入されるＩＣ回路との間の距離をＬ１、長孔の他方の壁面と、長孔の内部に挿入されるリードフレームとの間の距離をＬ２として、（１）式の関係が成立していることを特徴とする。
請求項１の発明に記載した様に、静電気がステータに帯電した場合に、ターミナルを介して静電気をグランドへ逃がすことができるので、ＩＣ回路に静電気が印加されることを防止でき、ＩＣ回路の動作不良を回避できる。

また、ステータには、径方向の中央部に一定の幅で開口する長孔が形成され、この長孔の内部にＩＣ回路が挿入されている。つまり、本発明の回転角度検出装置は、磁石のＮ極から出た磁束がステータを通って磁石のＳ極に戻る際に、長孔に発生する磁束量若しくは磁界の強さを磁気検出素子で検出するので、長孔の幅を一定に形成する必要ある。
例えば、ステータを径方向に二分割して、両ステータ間にギャップを設ける場合は、ギャップの幅を一定に保つために、両ステータ間にスペーサ等を介在させる必要があるが、本発明のステータは、径方向に長孔が開口しているだけで、二分割されている訳ではないので、スペーサ等を用いることなく長孔の幅を一定に確保でき、均一な平行磁場を形成できる。

（請求項３の発明）
本発明は、回転体と一体に回転する磁石と、磁束量若しくは磁界の強さを検出する磁気検出素子を有すると共に、この磁気検出素子により検出される磁束量若しくは磁界の強さを電気信号に変換するＩＣ回路と、磁石とＩＣ回路との間に配設され、磁石が発生する磁束を磁気検出素子へ集束させるためのステータとを備え、ＩＣ回路より出力される電気信号を基に回転体の回転角度を検出する回転角度検出装置において、ＩＣ回路は、アース端子を有するリードフレームを介してターミナルと電気的に接続され、ステータには突起部が設けられ、この突起部をリードフレームあるいはターミナルに接触または近接させたことを特徴とする。
上記の構成によれば、静電気がステータに帯電した場合に、ステータに設けられた突起部を介してリードフレームあるいはターミナルへ静電気を流すことができ、そのターミナルより静電気をグランドへ逃がすことができる。その結果、ＩＣ回路に静電気が印加されることを防止できるので、ＩＣ回路の動作不良を回避できる。

（請求項４の発明）
本発明は、回転体と一体に回転する磁石と、磁束量若しくは磁界の強さを検出する磁気検出素子を有すると共に、この磁気検出素子により検出される磁束量若しくは磁界の強さを電気信号に変換するＩＣ回路と、磁石とＩＣ回路との間に配設され、磁石が発生する磁束を磁気検出素子へ集束させるためのステータとを備え、ＩＣ回路より出力される電気信号を基に回転体の回転角度を検出する回転角度検出装置において、ＩＣ回路は、アース端子を有するリードフレームを介してターミナルと電気的に接続され、ターミナルには突起部が設けられ、この突起部をステータに接触または近接させたことを特徴とする。
上記の構成によれば、静電気がステータに帯電した場合に、ターミナルに設けられた突起部を介してステータからターミナルに静電気を流すことができ、そのターミナルより静電気をグランドへ逃がすことができる。その結果、ＩＣ回路に静電気が印加されることを防止できるので、ＩＣ回路の動作不良を回避できる。

（請求項５の発明）
請求項１または２に記載した回転角度検出装置において、ステータには突起部が設けられ、この突起部をリードフレームあるいはターミナルに接触または近接させたことを特徴とする。
上記の構成によれば、静電気がステータに帯電した場合に、ステータとの距離がＩＣ回路より近いリードフレームに放電して、そのリードフレームからターミナルに静電気を流すことができる。また、ステータに設けられた突起部を介してリードフレームあるいはターミナルに静電気を流すこともできる。その結果、ターミナルより静電気をグランドへ逃がすことができ、ＩＣ回路に静電気が印加されることを防止できるので、ＩＣ回路の動作不良を回避できる。

（請求項６の発明）
請求項１または２に記載した回転角度検出装置において、ターミナルには突起部が設けられ、この突起部をステータに接触または近接させたことを特徴とする。
上記の構成によれば、静電気がステータに帯電した場合に、ステータとの距離がＩＣ回路より近いリードフレームに放電して、そのリードフレームからターミナルに静電気を流すことができる。また、ターミナルに設けられた突起部を介してステータからターミナルに静電気を流すこともできる。その結果、ターミナルより静電気をグランドへ逃がすことができ、ＩＣ回路に静電気が印加されることを防止できるので、ＩＣ回路の動作不良を回避できる。

（請求項７の発明）
請求項３または５に記載した回転角度検出装置において、ステータは、強磁性体の金属板を複数枚積層して形成され、少なくとも１枚の金属板に突起部が設けられていることを特徴とする。
ステータを積層構造にすることで、ステータに生じる渦電流を抑制でき、磁石から発生する磁束を安定させることができる。また、例えば、プレス成形によって少なくとも１枚の金属板に突起部を容易に設けることができる。

本発明を実施するための最良の形態を以下の実施例により詳細に説明する。

図１（ａ）は回転角度検出装置１の軸方向平面図、同図（ｂ）は回転角度検出装置１の断面図（Ａ−Ａ断面図）である。
実施例１に示す回転角度検出装置１は、例えば、内燃機関のスロットル開度（スロットルバルブの開度）を検出するスロットルボジションセンサとして使用される。
この回転角度検出装置１は、図１に示す様に、スロットルバルブの回転軸（図示せず）に連結される一組のヨーク２と、この一組のヨーク２に固定される２個の磁石３と、この２個の磁石３が一組のヨーク２と共に回転する円周軌道の内側に配置されるステータ４と、このステータ４の内部に配置されるホールＩＣ５等より構成される。

一組のヨーク２は、それぞれ半円弧状に設けられて、互いの周方向両端面の間に磁石３を挟み込んでリング状に組み合わされている。
２個の磁石３は、同一極性の磁極同士がヨーク２を介して周方向に対向する向きに着磁されている。つまり、２個の磁石３によって形成される磁界が、ヨーク２の内部で互いに反発し合う様に配置されている。
ステータ４は、磁石３が発生する磁束をホールＩＣ５へ集束させる働きを有し、鉄等の強磁性体により円柱形状に形成され、図１（ａ）に示す様に、径方向の中央部に一定の幅で開口する長孔４ａが開けられている。このステータ４は、スロットルボディ（図示せず）に取り付けられる樹脂パッケージ６（図２参照）に組み付けられて、ヨーク２及び磁石３の内周に僅かなエアギャップを介して配置される。

ホールＩＣ５は、磁束密度を電圧（ホール電圧）に変換するホール素子（図示せず）と、ホール電圧を増幅する増幅回路（図示せず）等を半導体チップに集積化した本発明のＩＣ回路であり、リードフレーム７の上に装着されて、ワイヤボンディング等によりリードフレーム７に接続されている。このホールＩＣ５は、樹脂モールドされて、ステータ４に形成された長孔４ａに挿入されている。
リードフレーム７は、図３に示す様に、ホール素子に制御電流を流すための入力端子７ａと、電圧信号を出力するための出力端子７ｂ、及びＧＮＤ電位に接続するためのアース端子７ｃが設けられ、それぞれターミナル８に接続されている。ターミナル８は、外部との電気的接続を行うもので、反リードフレーム側の端部が、樹脂パッケージ６の側面に設けられたコネクタ６ａに取り出されている〔図２（ｂ）参照〕。

次に、回転角度検出装置１の作動を説明する。
本実施例の回転角度検出装置１は、図１（ａ）に示す様に、２個の磁石３から発生する磁束が、Ｎ極から一方のヨーク２→ステータ４→長孔４ａ（ホールＩＣ５）→ステータ４→他方のヨーク２の経路でＳ極に戻っている。ここで、スロットルバルブの回転によりヨーク２及び磁石３が所定角度だけ回転すると、その回転角度に応じてステータ４の長孔４ａを通過する磁束密度が変化するため、この磁束密度に応じてホールＩＣ５の出力（電圧信号）が変化する。ホールＩＣ５の出力は、コネクタ６ａに接続された外部のＥＣＵ（電子制御装置）に取り込まれて、その電圧信号からスロットルバルブの回転角度が検出される。

続いて、本発明に係る回転角度検出装置１の特徴及び効果について説明する。
図１（ｂ）に示す様に、ステータ４に形成された長孔４ａの一方の壁面とホールＩＣ５の回路面との間の距離をＬ１、長孔４ａの他方の壁面とリードフレーム７との間の距離をＬ２とした時に、下記（１）式の関係が成立している。
Ｌ１＞Ｌ２……………………（１）
この場合、ホールＩＣ５の回路面よりリードフレーム７の方がステータ４との距離が近くなるため、例えば、静電気がステータ４に直接印加あるいは樹脂パッケージ６への印加によりステータ４に帯電した時に、ステータ４からリードフレーム７に放電して、そのリードフレーム７からターミナル８に静電気を流すことができる。その結果、ターミナル８から静電気をグランドへ逃がすことができるので、ホールＩＣ５に静電気が印加されることを防止でき、ホールＩＣ５の動作不良を回避できる。

また、本実施例のステータ４は、径方向の中央部に一定の幅で開口する長孔４ａが形成され、この長孔４ａの内部にホールＩＣ５が挿入されている。この場合、長孔４ａに発生する磁束密度をホール素子で検出するので、長孔４ａの幅を一定に形成する必要ある。
例えば、ステータ４を径方向に二分割して、一方のステータと他方のステータとの間にギャップを形成し、このギャップにホールＩＣ５を配置する場合は、ギャップの幅を一定に保つために、両ステータ間にスペーサ等を介在させる必要がある。これに対し、本実施例のステータ４は、径方向に長孔４ａが開口しているだけで、二分割されている訳ではないので、スペーサ等を用いることなく長孔４ａの幅を一定に確保できる。その結果、長孔４ａによって形成される空間に均一な平行磁場を形成できるので、回転角度の検出精度が向上する。

図４（ａ）は回転角度検出装置１の軸方向平面図、同図（ｂ）は回転角度検出装置１の断面図（Ｂ−Ｂ断面図）である。
実施例１では、２個の磁石３を一組のヨーク２でリング状に連結した構成を示したが、ヨーク２を廃止して２個の磁石３だけを使用することもできる。
例えば、図４（ａ）に示す様に、２個の磁石３をそれぞれ半円弧状に設けて、互いの両端面同士を突き合わせてリング状に組み合わせても良い。この構成でも、実施例１に記載したＬ１＞Ｌ２の関係を満たすことにより、静電気がステータ４に帯電した時に、ステータ４からリードフレーム７に放電して、そのリードフレーム７からターミナル８を介してグランドへ静電気を逃がすことができるので、ホールＩＣ５に静電気が印加されることを防止でき、ホールＩＣ５の動作不良を回避できる。

図５はステータ４の断面図である。
この実施例３に係る回転角度検出装置１は、図５に示す様に、ステータ４が強磁性体の金属板４ｂ（例えば鉄板）を複数枚積層して形成されると共に、少なくとも１枚の金属板４ｂに突起部４ｃが設けられ、この突起部４ｃの先端がターミナル８（またはリードフレーム７でも良い）に接触または僅かな隙間を有して近接している。
これにより、静電気がステータ４に帯電した場合に、ステータ４に設けられた突起部４ｃを介してターミナル８へ静電気を流すことができる。その結果、ターミナル８からグランドへ静電気を逃がすことができるので、ホールＩＣ５に静電気が印加されることを防止でき、ホールＩＣ５の動作不良を回避できる。
また、本実施例のステータ４は、複数枚の金属板４ｂを積層して形成されるので、例えば、金属板４ｂをプレス成形することにより、突起部４ｃを容易に形成することができる。

図６はステータ４の断面図である。
この実施例４に係る回転角度検出装置１は、図６（ａ）に示す様に、ターミナル８に突起部８ａが設けられ、この突起部８ａの先端がステータ４に接触または僅かな隙間を有して近接している。
あるいは、図６（ｂ）に示す様に、ターミナル８に設けられる突起部８ａの位置を変更して、ステータ４の図示下端面に接触または近接させても良い。
この場合も、実施例３と同様に、ステータ４から突起部８ａを介してターミナル８へ静電気を流し、更にターミナル８からグランドへ静電気を逃がすことができるので、ホールＩＣ５に静電気が印加されることを防止でき、ホールＩＣ５の動作不良を回避できる。
なお、実施例３及び実施例４の構成は、実施例１及び実施例２の構成（Ｌ１＞Ｌ２）と組み合わせても良い。

（ａ）回転角度検出装置の軸方向平面図、（ｂ）同装置の断面図（Ａ−Ａ断面図）である（実施例１）。 （ａ）樹脂パッケージの平面図、（ｂ）同側面図である。 （ａ）ホールＩＣとターミナルの側面図、（ｂ）同平面図である。 （ａ）回転角度検出装置の軸方向平面図、（ｂ）同装置の断面図（Ｂ−Ｂ断面図）である（実施例２）。 ステータの断面図である（実施例３）。 ステータの断面図である（実施例４）。 回転角度検出装置の断面図である（従来技術）。

符号の説明

１ 回転角度検出装置
３ 磁石
４ ステータ
４ａ 長孔
４ｂ 金属板
４ｃ ステータの突起部
５ ホールＩＣ（ＩＣ回路）
７ リードフレーム
８ ターミナル
８ａ ターミナルの突起部

Claims (7)

1. 回転体と一体に回転する磁石と、
   磁束量若しくは磁界の強さを検出する磁気検出素子を有すると共に、この磁気検出素子により検出される磁束量若しくは磁界の強さを電気信号に変換するＩＣ回路と、
   前記磁石と前記ＩＣ回路との間に配設され、前記磁石が発生する磁束を前記磁気検出素子へ集束させるためのステータとを備え、
   前記ＩＣ回路より出力される電気信号を基に前記回転体の回転角度を検出する回転角度検出装置において、
   前記ＩＣ回路は、アース端子を有するリードフレームを介してターミナルと電気的に接続され、
   前記ＩＣ回路と前記ステータとの間の距離をＬ１、前記リードフレームと前記ステータとの間の距離をＬ２とした時に、
   Ｌ１＞Ｌ２……………………（１）
   上記（１）式の関係が成立することを特徴とする回転角度検出装置。
2. 請求項１に記載した回転角度検出装置において、
   前記ステータは、径方向の中央部に一定の幅で開口する長孔を有し、この長孔の一方の壁面と、前記長孔の内部に挿入される前記ＩＣ回路との間の距離を前記Ｌ１、前記長孔の他方の壁面と、前記長孔の内部に挿入される前記リードフレームとの間の距離を前記Ｌ２として、前記（１）式の関係が成立していることを特徴とする回転角度検出装置。
3. 回転体と一体に回転する磁石と、
   磁束量若しくは磁界の強さを検出する磁気検出素子を有すると共に、この磁気検出素子により検出される磁束量若しくは磁界の強さを電気信号に変換するＩＣ回路と、
   前記磁石と前記ＩＣ回路との間に配設され、前記磁石が発生する磁束を前記磁気検出素子へ集束させるためのステータとを備え、
   前記ＩＣ回路より出力される電気信号を基に前記回転体の回転角度を検出する回転角度検出装置において、
   前記ＩＣ回路は、アース端子を有するリードフレームを介してターミナルと電気的に接続され、
   前記ステータには突起部が設けられ、この突起部を前記リードフレームあるいは前記ターミナルに接触または近接させたことを特徴とする回転角度検出装置。
4. 回転体と一体に回転する磁石と、
   磁束量若しくは磁界の強さを検出する磁気検出素子を有すると共に、この磁気検出素子により検出される磁束量若しくは磁界の強さを電気信号に変換するＩＣ回路と、
   前記磁石と前記ＩＣ回路との間に配設され、前記磁石が発生する磁束を前記磁気検出素子へ集束させるためのステータとを備え、
   前記ＩＣ回路より出力される電気信号を基に前記回転体の回転角度を検出する回転角度検出装置において、
   前記ＩＣ回路は、アース端子を有するリードフレームを介してターミナルと電気的に接続され、
   前記ターミナルには突起部が設けられ、この突起部を前記ステータに接触または近接させたことを特徴とする回転角度検出装置。
5. 請求項１または２に記載した回転角度検出装置において、
   前記ステータには突起部が設けられ、この突起部を前記リードフレームあるいは前記ターミナルに接触または近接させたことを特徴とする回転角度検出装置。
6. 請求項１または２に記載した回転角度検出装置において、
   前記ターミナルには突起部が設けられ、この突起部を前記ステータに接触または近接させたことを特徴とする回転角度検出装置。
7. 請求項３または５に記載した回転角度検出装置において、
   前記ステータは、強磁性体の金属板を複数枚積層して形成され、少なくとも１枚の前記金属板に前記突起部が設けられていることを特徴とする回転角度検出装置。
   

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