JP2000502805A - 磁気ヘッドの偏向検知装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、磁性体の運動を検知するための装置に関する。この装置では、磁性体（１）が少なくとも一方向に可動であり、位置固定されたセンサ（３）を有する。このセンサにより、運動による磁性体の磁界の変化が検出される。センサ（３）の磁界検知部分は平面に配置されており、磁界（Ｈ）のこの平面における磁界（Ｈ）の方向成分が電気出力信号を形成する。センサ（３）の磁界検知平面（４）は偏向可能な磁性体（１）の運動軸（２）から半径方向に広がる方向に延在している。

Description

【発明の詳細な説明】 磁気ヘッドの偏向検知装置 従来の技術 本発明は、請求項１の上位概念による装置に関する。 冒頭に述べた形式の装置は、とりわけ偏向可能な磁性体の比較的小さな距離の 測定、例えば自動車に対する噴射弁のベンチュリーニードル行程の検出に使用さ れる。ここでは非常に狭い空間で小さな偏向運動を検出するために択一的に光学 的方法または高周波共振空間での測定が適用される。しかしこれらは構造的に非 常に面倒であり、センサのコストが高い。 ＥＰ０４２７８８２Ｂ１からすでに、永久磁石を偏向可能な磁性体として磁界 センサの領域で移動させることが公知である。この公知の装置でのこの磁性体の 運動軸はセンサ平面の上を構造的に所定の間隔で平行に延在している。位置固定 されたセンサとしてここでは、いわゆる磁気抵抗型センサが設けられている。こ のセンサは、そのセンシティブ層の平面で異方性磁気効果（ＡＭＲ）を利用し、 磁石の運動による磁界強度の変化を検出する。 公知の装置のセンサは、それぞれ１つのブリッジに接続された複数の磁界検知 抵抗からなる。そして磁極 線がこの抵抗の検知平面を通過する際に抵抗値が変化し、ブリッジが離調する。 したがってブリッジ出力信号を検知信号として利用することができる。ここでは センサ平面の空間的広がりが、とりわけ偏向可能な磁性体が小さい場合、問題と なる大きさである。 発明の利点 冒頭に述べた形式の装置を請求項１の構成により改善した場合次のような利点 が得られる。すなわち、永久磁石をセンサの位置に対して可動の磁性体として本 発明のように構成することによって、運動検出の際、とりわけ永久磁石の寸法が 小さい場合に高い分解能が達成される。この場合センサを完全に制御することが できる。本発明を噴射ノズルにおけるベンチュリニードルの運動検出に適用する 場合、約１から１．５ｍｍの永久磁石の長さ（ｈ Magnet）を次の測定領域で利 用することができる。 距離測定領域≒０．６×ｈ Magnet 本発明の装置により簡単に公知の測定作用を増強することができる。このこと は、空間的に離れた磁界領域の半径方向と接線方向の磁界成分もさらに検出する ことによって行われる。運動する磁性体の運動速度の検出もセンサの出力信号を 電子的に微分することによって容易に実行できる。 有利にはセンサとしてホール素子を磁界検知センサとして上に述べたように配 置することができる。この 場合、評価回路をすでにセンサ平面に共に配置することができる。これにより非 常にゼロ点特性の安定したセンサが得られる。 図面 本発明の装置の実施例を図面に基づいて説明する。 図１は、運動する永久磁石を有するそれ自体公知の装置の基本構成を示す。 図２は、図１のセンサの磁界検知抵抗のブリッジ回路の等価回路を示す。 図３は、センサおよび永久磁石の第１の配置構成を示す。 図４は、センサおよび永久磁石の第２の配置構成を示す。 図５は、永久磁石の接線方向および半径方向の磁極線成分とセンサの種々異な る位置構成を示す。 図６は、センサの位置構成が磁界の接線方向成分および半径方向成分の作用に 依存して異なるときのセンサの出力信号の経過を示す。 図７は、ホール素子をセンサとして有する実施例の概略図である。 図８は、図７のセンサの出力信号の経過を示す。 実施例の説明 図１には、永久磁石１が運動方向２に運動するのを検出する装置が概略的に示 されており、この装置は位置固定またはケーシングに固定されたセンサ３を有す る。磁石１は可動機械部材の構成部とすることができ、ここに図示しないケーシ ングに対する磁石の正確な位置が検出されるものである。例えばこの永久磁石は 、自動車の機関制御用噴射弁のベンチュリニードルの構成部とすることができ、 そのベンチュリ位置をいつでも呼び出すことができる。 永久磁石１は磁界Ｈを形成する。この磁界の磁極線はまた位置固定されたセン サ３を通過する。ここではセンサ平面４に対する永久磁石１の位置に依存して出 力信号が惹起される。したがって装置を設計する際には、ケーシングがこれに固 定されたセンサと共に非磁性材料からなり、永久磁石１とセンサ３との距離が過 度に大きくないことが必要である。 図２は、このようなセンサ３を電気回路図として示す。このセンサでは、例え ばニッケル鉄（ＮｉＦｅ）からなる薄膜抵抗素子５に外部回路とトリム抵抗６が 設けられている。この等価回路では、一方のブリッジ対角線に給電電圧Ｖ_Bが、 他方のブリッジ対角線にセンサ出力信号としての出力電圧Ｖ₀が印加される。こ の回路の最大出力電圧Ｖ₀は典型的には、給電電圧Ｖ_Bが５Ｖの場合、５０から１ ００ｍＶである。ブリッジ抵抗５はペアで逆相の測定感度を有している。このこ とによって、センサ平面における磁界の影響がシフトした場合にブリッジが離調 するようになる。 小さな磁石の周囲に発生するように不均一な磁界で は、上に述べたセンサ３は空間的に分散された構造であるため、グラディエント ゾンデの作用を有する。すなわちセンサは、相互に僅かな間隔で配置された２つ のハーフブリッジにおける磁界強度差を検出する。 永久磁石１の運動方向２に対するセンサ３の本発明による配置構成が図３に示 されている。センサ３の空間的は位置構成の別の実施例は図４に示されている。 これらの実施例の機能は図５と図６に関連して下で説明する。 図５の上部には、運動方向２に平行なラインＡ−Ａ’に沿った距離ｓに依存す る、磁界強度Ｈ_rの接線方向成分Ｈ_tと半径方向成分Ｈ_rの経過が示されている。 図５の下部には、永久磁石１と、運動方向２に対するセンサ３の３つの択一的な 空間位置が示されている。参照符号３ａは図１の位置を表し、参照符号３ｂは図 ３の位置を表し、参照符号３ｃは図４の位置を表す。 センサ３のそれぞれ異なる出力信号Ｖ₀の経過が図６に示されている。図５（ 下部）ないしは図１のセンサ３ａは運動方向２に対して完全に平行であり、ここ では専ら磁界強度Ｈ_tの接線方向勾配に応答し、図６に参照符号１０により示さ れた経過を有する。したがってこのセンサ構成３ａは実質的に比較的に大きな磁 界強度の領域を利用する。 図５（下部）ないしは図３のセンサ３ｂでは、付加的にさらに半径方向磁界成 分Ｈ_rの空間的変化がセン サに作用を及ぼす。このことは測定作用を増強する。またこのセンサ３ｂはその センサ平面４の大部分により、空間に入り込む、永久磁石１の弱い磁界領域だけ を検出する。したがってこの信号経過は接線方向成分Ｈ_tを基準にして、経過１ ０からほとんど相違しておらず、ここに別個には示されていない。 センサ３ｃ（図４）は、その運動方向２に対する位置のため、グラディエント ゾンデとしては作用しない。なぜならこのセンサは運動方向２を基準にしてその 層厚の広がりが小さいからである（約４０ｎｍ）。このセンサ３ｃは専ら半径方 向成分Ｈ_rの局所値に応答する。しかしこの半径方向成分は測定距離ｓでの永久 磁石１の中央（図５参照）でその極性を変化させる。したがってこの構成は非常 に高い測定感度を有する。すなわち最大可能なセンサ制御が永久磁石１の運動が まだ小さいときでも得られる。永久磁石１の中央で比較的に急峻にゼロ通過する 出力信号Ｖ_Oが図６に参照符号１１により示されている。 図８の実施例では、図１のセンサ位置（図５のセンサ３ａ）と同じようにホー ル素子１２がセンサとして配置されている。このようなセンサはすでに説明した 、ホール素子１２を空間的に分割し、そのセンサ平面に対して垂直に通過する磁 界Ｈの半径方向成分Ｈ_rにだけ応答する。したがってこの実施例は出力信号Ｖ₀の 経過１３を有し、これは図４のセンサ位置ないしは 図５（下部）のセンサ位置３ｃに相応する。 永久磁石１の距離ｓに依存するホール素子１２の出力信号Ｖ₀は図９に示され ている。ここでホール素子１２は付加的に、図示しない集積回路装置を有する。 この回路装置はゼロ点ドリフトを補償するためのものである。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】１９９８年２月１４日（１９９８．２．１４） 【補正内容】 請求の範囲 １． 磁性体の位置を検知する装置であって、半径方向および接線方向に作用 する磁界検知素子と位置固定されたセンサ（３ｂ）とを有し、 前記磁性体（１）は少なくとも一方向に可動であり、 前記センサにより、位置による磁性体の磁界変化が検出され、 センサ（３ｂ）の磁界検知部分は平面に配置されており、当該平面における磁 界の方向成分が電気出力信号を形成する形式の検知装置において、 センサ（３ｂ）の磁界検知平面（４）は、偏向可能な磁性体（１）の運動軸（ ２）から半径方向に広がる方向に延在しており、 センサ（３ｂ）はその空間的に分散された構造に基づきグラディエントゾンデ の作用を有する、 ことを特徴とする検知装置。 ２． センサ（３ｂ）は磁界強度の半径方向勾配Ｈｒに応答する、請求項１記 載の装置。 ３． センサ（３ｂ）は、磁界強度の接線方向勾配Ｈｔと、半径方向磁界成分 Ｈｒの空間的変化に応答する、請求項１記載の装置。 ４． センサ（３ｂ）は、ブリッジ回路を形成する磁界検知抵抗（５）からな り、それぞれ対向する抵抗 は逆相の測定感度を有する、請求項１から３までのいずれか１項記載の装置。 ５． センサ（３ｂ）は、相互に僅かな間隔で配置された２つのハーフブリッ ジにおける磁界強度差を検出する、請求項１から４までのいずれか１項記載の装 置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 磁性体の運動を検知するための装置であって、 磁性体（１）は少なくとも一方向に可動であり、 位置固定されたセンサ（３）を有し、 該センサにより、運動による磁性体（１）の磁界変化が検出され、 センサ（３）の磁界検知部分は平面に配置されており、当該平面における磁界 （Ｈ）方向成分が電気出力信号を形成する形式の装置において、 センサ（３）の磁界検知平面（４）は、偏向可能な磁性体（１）の運動軸（２ ）から半径方向に広がる方向に延在している、ことを特徴とする検知装置。 ２． センサ（３）の磁界検知平面（４）は、偏向可能な磁性体（１）の運動 軸（２）に対して平行に、それぞれ別の広がり方向に延在している、請求項１記 載の検知装置。 ３． センサ（３）の磁界検知平面（３）は、偏向可能な磁性体（１）の運動 軸（２）に対して垂直に、それぞれ別の広がり方向に延在している、請求項１記 載の検知装置。 ４． センサ（３）は、ブリッジ回路を形成する磁界検知抵抗（５）からなり 、 それぞれ対向する抵抗は逆相の測定感度を有してい る、請求項１から３までのいずれか１項記載の検知装置。 ５． センサ（３）は、集積評価回路を有するホール素子からなる、請求項１ から３までのいずれか１項記載の検知装置。