JP2011174810A - 磁気検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 特に、機器本体に交換可能に取り付けられる各アタッチメントを判別可能な磁気検出装置を提供することを目的としている。
【解決手段】 磁気センサと磁石とを有して構成される磁気検出装置において、磁気センサ及び磁石の一方は、機器本体部に取り付けられ、他方は、前記機器本体部に対して交換可能に取り付けられる複数の異なるアタッチメントに夫々取り付けられており、磁気センサは複数設けられ、前記磁石は、前記磁気センサに対して外部磁界が作用する位置に配置されており、複数の前記磁気センサに対する前記磁石の着磁状態が、各アタッチメントを前記機器本体部に取り付けた各取付状態で異なっており、複数の前記磁気センサからの出力の組み合わせに基づいて、前記機器本体部に取り付けられた各アタッチメントが判別可能とされていることを特徴とするものである。
【選択図】図６

Description

本発明は、機器本体に交換可能に取り付けられる各アタッチメントを判別可能な磁気検出装置に関する。

下記特許文献１には電動歯ブラシに関する発明が開示されている。電動歯ブラシでは、機器本体に対して複数のブラシ（アタッチメント）を交換可能に取り付けることが出来る。

このとき、どのブラシを機器本体に装着したかを判別できれば、例えば、ブラシに応じたブラッシング機能を発揮するように制御することが可能になる。

特開２００６−５５１７８号公報

そこで本発明は上記従来の問題点を解決するためのものであり、特に、機器本体に交換可能に取り付けられる各アタッチメントを判別可能な磁気検出装置を提供することを目的としている。

本発明は、磁気センサと磁石とを有して構成される磁気検出装置において、
前記磁気センサ及び磁石の一方は、機器本体部に取り付けられ、他方は、前記機器本体部に対して交換可能に取り付けられる複数の異なるアタッチメントに夫々取り付けられており、
前記磁気センサは複数設けられ、前記磁石は、前記磁気センサに対して外部磁界が作用する位置に配置されており、
複数の前記磁気センサに対する前記磁石の着磁状態が、各アタッチメントを前記機器本体部に取り付けた各取付状態で異なっており、
複数の前記磁気センサからの出力の組み合わせに基づいて、前記機器本体部に取り付けられた各アタッチメントが判別可能とされていることを特徴とするものである。

本発明では、各磁気センサを２つの出力端子が設けられた双極検出対応型とすることで、より多くのアタッチメントを判別することが可能になる。

また本発明では、各磁気センサを構成する磁気素子は、外部磁界に対して磁気抵抗効果を発揮する磁気抵抗効果素子であることが好ましい。

これにより、検出精度を向上させることができる。また、磁気センサと磁石との配置の組み合わせを増やすことができ、機器本体及びアタッチメントの構成に応じて適宜、磁気センサと磁石との配置を変えることが出来る。

また本発明では、前記磁気センサは前記機器本体に設けられ、前記磁石は前記アタッチメントに設けられることが好ましい。

これにより、製造コストを安価にできる。また磁気センサに対する配線、回路構成を簡単にできる。

また本発明では、前記磁石は、全アタッチメントのうち、いくつかの前記アタッチメントには前記磁気センサと同数取り付けられ、残りの前記アタッチメントには前記磁気センサよりも少ない数取り付けられることが好ましい。これにより、より多くのアタッチメントを判別することが可能になる。

また本発明では、前記アタッチメントは、前記機器本体部に対してＺ方向に対向して取り付けられ、前記Ｚ方向に直交する２方向がＸ方向、及びＹ方向であり、
前記アタッチメントが前記機器本体部に取り付けられた状態において、
前記磁石は前記磁気センサの位置からＺ方向に離れており、前記磁石からの外部磁界が前記磁気センサに対してＸ方向から作用するように前記磁気センサに対する前記磁石のＸ方向への位置が規制されている構成にできる。

あるいは本発明では、前記アタッチメントは、前記機器本体部に対してＺ方向に対向して取り付けられ、前記Ｚ方向に直交する２方向がＸ方向、及びＹ方向であり、
前記アタッチメントが前記機器本体部に取り付けられた状態において、
前記磁石は前記磁気センサとＸ方向に対向して配置され、前記磁石からの外部磁界が前記磁気センサに対してＸ方向から作用する構成にできる。これにより、磁気検出装置の薄型化（低背化）を実現できる。

本発明の磁気検出装置によれば、機器本体に交換可能に取り付けられる複数のアタッチメントを適切且つ容易に判別することができる。

本実施形態における磁気検出装置を備える機器本体とアタッチメントとの模式図、 本実施形態における磁気抵抗効果素子の積層構造を示す断面図、 本実施形態における磁気検出装置の回路構成図、 第１磁気抵抗効果素子のＲ−Ｈ曲線、 第２磁気抵抗効果素子のＲ−Ｈ曲線、 （ａ）は、磁気センサと磁石との配置の組み合わせを示し、（ｂ）は、各アタッチメントＡ〜Ｈに設けられた磁石の配置と磁気センサからの出力状態を示す表（ただし（ｂ）にはアタッチメントが取り付けられていない状態も示す）、 図６とは別の実施形態であり、（ａ）は、磁気センサと磁石との配置の組み合わせを示し、（ｂ）は、各アタッチメントＡ〜Ｈに設けられた磁石の配置と磁気センサからの出力状態を示す表（ただし（ｂ）にはアタッチメントが取り付けられていない状態も示す）、 図６、図７とは別の実施形態であり、（ａ）は、磁気センサと磁石との配置の組み合わせを示し、（ｂ）は、各アタッチメントＡ〜Ｈに設けられた磁石の配置と磁気センサからの出力状態を示す表（ただし（ｂ）にはアタッチメントが取り付けられていない状態も示す）、 図６〜図８とは別の実施形態であり、（ａ）は、磁気センサと磁石との配置の組み合わせを示し、（ｂ）は、各アタッチメントＡ〜Ｈに設けられた磁石の配置と磁気センサからの出力状態を示す表（ただし（ｂ）にはアタッチメントが取り付けられていない状態も示す）、 図６〜図９とは別の実施形態であり、（ａ）は、磁気センサと磁石との配置の組み合わせを示し、（ｂ）は、各アタッチメントＡ〜Ｈに設けられた磁石の配置と磁気センサからの出力状態を示す表（ただし（ｂ）にはアタッチメントが取り付けられていない状態も示す）、 図６〜図１０とは別の実施形態であり、（ａ）は、磁気センサと磁石との配置の組み合わせを示し、（ｂ）は、各アタッチメントＡ〜Ｈに設けられた磁石の配置と磁気センサからの出力状態を示す表（ただし（ｂ）にはアタッチメントが取り付けられていない状態も示す）、

図１は、本実施形態における磁気検出装置を備える機器本体とアタッチメントとの模式図、図２は、本実施形態における磁気抵抗効果素子の積層構造を示す断面図、図３は、本実施形態における磁気検出装置の回路構成図、図４は、第１磁気抵抗効果素子のＲ−Ｈ曲線、図５は、第２磁気抵抗効果素子のＲ−Ｈ曲線、図６〜図１１の各図（ａ）は、磁気センサと磁石との配置の組み合わせを示し、各図（ｂ）は、各アタッチメントＡ〜Ｈに設けられた磁石の配置と磁気センサからの出力状態を示す表である。なお各図（ｂ）にはアタッチメントが取り付けられていない状態も示す。

図１に示すように機器本体１には交換可能にアタッチメント２が取り付けられている。例えば機器本体１の中心にはＺ方向に延出する棒状のシャフト３が取り付けられている。そしてアタッチメント２は機器本体１にＺ方向から取り付けられる。Ｘ方向及びＹ方向（Ｙ方向は図示せず）は、Ｚ方向に対して直交する２方向であり、この実施形態では、Ｚ方向が高さ方向であり、Ｘ−Ｙ平面が水平面を成す。

図１に示すように機器本体１には２個の磁気センサ４，５がＸ方向に間隔を空けて設けられる。これら磁気センサ４，５は、シャフト３を避けて例えばシャフト３を挟んで左右両側に配置される。

一方、アタッチメント２には２個の磁石６，７がＸ方向に間隔を空けて取り付けられている。これら磁石６，７は、図１のように、アタッチメント２を機器本体１に取り付けた状態において、シャフト３を避けて、各磁気センサ４，５とＺ方向にて対向する位置に配置されるか、あるいは各磁気センサ４，５とＺ方向に対向しないようにＸ方向にずれて配置されている。図１に示すように、磁石６から発生した外部磁界は磁気センサ４に作用し、磁石７から発生した外部磁界は磁気センサ５に作用する。図１のように、樹脂等からなるＺ方向に延びるシャフト３が磁石６，７の間に位置していると、各磁気センサ４に作用するＸ方向への外部磁界（水平磁界）を、シャフト３がない場合に比べて数倍程度、強くできることがわかっている。

図２に示すように、各磁気センサ４，５内に組み込まれる磁気抵抗効果素子は、下から下地層６０、反強磁性層６１、固定磁性層６２、非磁性材料層６３、フリー磁性層６４及び保護層６５の順に積層されて成る。前記下地層６０は例えばＴａ、反強磁性層６１は例えばＩｒＭｎ、固定磁性層６２は例えばＣｏＦｅ、非磁性材料層６３はＣｕ又は酸化マグネシウムや酸化アルミニウム等、フリー磁性層６４は例えばＮｉＦｅ、保護層６５は例えばＴａで形成される。例えば積層順を逆にしたり、固定磁性層６２を積層フェリ構造で形成する等、図２の積層構造から変更が可能であるが、少なくとも固定磁性層６２、非磁性材料層６３、及びフリー磁性層６４の３層構造を有していなければならない。

反強磁性層６１と固定磁性層６２の間には交換結合磁界（Ｈｅｘ）が生じて固定磁性層６２の磁化方向（ＰＩＮ方向）は一方向に固定される。例えば、固定磁性層６２の磁化方向（ＰＩＮ方向）は−Ｘ方向である。

一方、フリー磁性層６４の磁化方向は固定されず、作用する水平磁場成分の方向に向けられる。

図３に示すように、各磁気センサ４，５は、センサ部１０１と集積回路（ＩＣ）１０２とを有して構成される。

センサ部１０１には、第１磁気抵抗効果素子１０３と固定抵抗素子１０４とが第１出力取り出し部（接続部）１０５を介して直列接続された第１直列回路１０６、及び、第２磁気抵抗効果素子１０７と固定抵抗素子１０８とが第２出力取り出し部（接続部）１０９を介して直列接続された第２直列回路１１０が設けられる。

集積回路１０２には、固定抵抗素子１１１と固定抵抗素子１１２が第３出力取り出し部１１３を介して直列接続された第３直列回路１１４が設けられる。

第３直列回路１１４は、共通回路として第１直列回路１０６及び第２直列回路１１０と夫々ブリッジ回路を構成している。

図３に示すように集積回路１０２には入力端子（電源）１１９、グランド端子１２０及び２つの外部出力端子１２１，１２２が設けられている。

図３に示すように集積回路１０２内には、１つの差動増幅器（差動出力部）１２５が設けられ、差動増幅器１２５の＋入力部、−入力部のどちらかに、第３直列回路１１４の第３出力取り出し部１１３が接続されている。

第１直列回路１０６の第１出力取り出し部１０５及び第２直列回路１１０の第２出力取り出し部１０９は夫々第１スイッチ回路１２６の入力部に接続され、第１スイッチ回路１２６の出力部は差動増幅器１２５の−入力部、＋入力部のどちらか（前記第３出力取り出し部１１３が接続されていない側の入力部）に接続されている。

図３に示すように、差動増幅器１２５の出力部はシュミットトリガー型のコンパレータ１２８に接続され、さらにコンパレータ１２８の出力部は第２スイッチ回路（第２接続切換部）１２９の入力部に接続され、さらに第２スイッチ回路１２９の出力部側は２つのラッチ回路及びＦＥＴ回路を経て第１外部出力端子１２１及び第２外部出力端子１２２に夫々接続される。

さらに図３に示すように、集積回路１０２内には第３スイッチ回路１３０が設けられている。第３スイッチ回路１３０の出力部は、グランド端子１２０に接続され、第３スイッチ回路１３０の入力部には、第１直列回路１０６及び第２直列回路１１０の一端部が接続されている。

さらに図３に示すように、集積回路１０２内には、インターバルスイッチ回路１３１及びクロック回路１３３が設けられている。インターバルスイッチ回路１３１のスイッチがオフされると集積回路１０２内への通電が停止するようになっている。インターバルスイッチ回路１３１のスイッチのオン・オフは、クロック回路１３３からのクロック信号に連動しており、インターバルスイッチ回路１３１は通電状態を間欠的に行う節電機能を有している。

クロック回路１３３からのクロック信号は、第１スイッチ回路１２６、第２スイッチ回路１２９、及び第３スイッチ回路１３０にも出力される。

第１磁気抵抗効果素子１０３は例えば＋Ｘ方向の外部磁界の強度変化に基づいて磁気抵抗効果を発揮する磁気抵抗効果素子であり、一方、前記第２磁気抵抗効果素子１０７は、−Ｘ方向の外部磁界の磁界強度変化に基づいて磁気抵抗効果を発揮する磁気抵抗効果素子である。

図４，図５で説明するように、＋Ｘ方向への外部磁界が作用すると、第１磁気抵抗効果素子１０３の抵抗値は変動するが、第２磁気抵抗効果素子１０７の抵抗値は変動しない（すなわち固定抵抗として作用する）。

一方、図４，図５で説明するように、−Ｘ方向への外部磁界が作用すると、第２磁気抵抗効果素子１０７の抵抗値は変動するが、第１磁気抵抗効果素子１０３の抵抗値は変動しない（すなわち固定抵抗として作用する）。

例えば、第１磁気抵抗効果素子１０３及び第２磁気抵抗効果素子１０７の固定磁性層の磁化方向（ＰＩＮ方向）は共に−Ｘ方向である（図２参照）。

一方、フリー磁性層の磁化方向は、無磁場状態（外部磁界が作用していない状態）において第１磁気抵抗効果素子１０３と第２磁気抵抗効果素子１０７とで異なっている。第１磁気抵抗効果素子１０３のフリー磁性層の磁化方向は無磁場状態で、−Ｘ方向であり、第２磁気抵抗効果素子１０７のフリー磁性層の磁化方向は無磁場状態で＋Ｘ方向である。

図４は第１磁気抵抗効果素子１０３のヒステリシス特性を示すＲ−Ｈ曲線である。図４のように、第１磁気抵抗効果素子１０３には＋Ｘ方向の外部磁界の磁界強度変化に対して、曲線ＨＲ１と曲線ＨＲ２で囲まれたヒステリシスループＨＲが形成される。第１磁気抵抗効果素子１０３の最大抵抗値と最低抵抗値の中間値であって、ヒステリシスループＨＲの広がり幅の中心値がヒステリシスループＨＲの「中点」である。そしてヒステリシスループＨＲの中点から外部磁界Ｈ＝０（Ｏｅ）のラインまでの磁界の強さで第１の層間結合磁界Ｈｉｎ１の大きさが決定される。図４に示すように第１磁気抵抗効果素子１０３では、前記第１の層間結合磁界Ｈｉｎ１が＋Ｘ方向の磁界方向へシフトしている。

図５は第２磁気抵抗効果素子１０７のヒステリシス特性を示すＲ−Ｈ曲線である。図５に示すように、第２磁気抵抗効果素子１０７には−Ｘ方向の外部磁界の磁界強度変化に対して、曲線ＨＲ３と曲線ＨＲ４で囲まれたヒステリシスループＨＲが形成される。前記第２磁気抵抗効果素子１０７の最大抵抗値と最低抵抗値の中間値であって、前記ヒステリシスループＨＲの広がり幅の中心値がヒステリシスループＨＲの「中点」である。そして前記ヒステリシスループＨＲの中点から外部磁界Ｈ＝０（Ｏｅ）のラインまでの磁界の強さで第２の層間結合磁界Ｈｉｎ２の大きさが決定される。図５に示すように第２磁気抵抗効果素子１０７では、前記第２の層間結合磁界Ｈｉｎ２が−Ｘ方向の磁界方向へシフトしている。

＋Ｘ方向から外部磁界が作用すると、第１磁気抵抗効果素子１０３の電気抵抗値は変動し、第１の外部出力端子（ＯＵＴ１）からＯＮ信号が出力され、一方、第２の外部出力端子（ＯＵＴ２）からＯＦＦ信号が出力される。

一方、−Ｘ方向から外部磁界が作用すると、第２磁気抵抗効果素子１０７の電気抵抗値は変動し、第２の外部出力端子（ＯＵＴ２）からＯＮ信号が出力され、一方、第１の外部出力端子（ＯＵＴ１）からＯＦＦ信号が出力される。

本実施形態の磁気検出装置は、図３に示す２つの外部出力端子１２１，１２２が設けられた双極検出対応型（＋Ｘ方向、−Ｘ方向の両方向の外部磁界を検知できる）の磁気センサ４，５を用いて、各アタッチメント２側に設けられた磁石６，７の配置を変えることで、複数のアタッチメント２を判別できるものである。

例えば本実施形態では、８種類のアタッチメントＡ〜Ｈを判別できる。図６（ａ）には各アタッチメントＡ〜Ｈ内に取り付けられる磁石Ｉ，Ｊが図示されている。磁石Ｉ，Ｊは共に、磁気センサからＺ方向に離れ且つ、Ｎ極、Ｓ極がＸ方向に並んでいる。磁気センサのＸ方向の中心と、磁石のＸ方向の中心とはＺ方向にて一致している。このため図６（ａ）に示すように、水平磁界成分の外部磁界Ｈ１，Ｈ２を磁気センサに作用させることが出来る。

図６（ａ）の左図では、外部磁界Ｈ１が磁気センサに＋Ｘ方向から作用し、このため、第１の外部出力端子１２１（ＯＵＴ１；図３参照）からＯＮ信号が出力され、一方、第２の外部出力端子１２２（ＯＵＴ２；図３参照）からＯＦＦ信号が出力される。

また図６（ａ）の右図では、外部磁界Ｈ２が磁気センサに−Ｘ方向から作用し、このため、第１の外部出力端子１２１（ＯＵＴ１；図３参照）からＯＦＦ信号が出力され、一方、第２の外部出力端子１２２（ＯＵＴ２；図３参照）からＯＮ信号が出力される。

図６（ｂ）に示すように、アタッチメントＡ〜Ｄには、２個の磁石が配置される。図６（ｂ）に示すようにアタッチメントＡには、機器本体１（図１参照）に取り付けられた磁気センサ４，５に対して夫々、磁石Ｉ，Ｉが配置されている。また、アタッチメントＢには、機器本体１（図１参照）に取り付けられた磁気センサ４，５に対して夫々、磁石Ｊ，Ｉが配置されている。また、アタッチメントＣには、機器本体１（図１参照）に取り付けられた磁気センサ４，５に対して夫々、磁石Ｉ，Ｊが配置されている。また、アタッチメントＤには、機器本体１（図１参照）に取り付けられた磁気センサ４，５に対して夫々、磁石Ｊ，Ｊが配置されている。

図６（ｂ）に示すように、アタッチメントＥ〜Ｈには、１個の磁石が配置される。アタッチメントＥには、機器本体１（図１参照）に取り付けられた磁気センサ４に対して磁石Ｉが配置されている。また、アタッチメントＦには、機器本体１（図１参照）に取り付けられた磁気センサ４に対して、磁石Ｊが配置されている。また、アタッチメントＧには、機器本体１（図１参照）に取り付けられた磁気センサ５に対して、磁石Ｉが配置されている。また、アタッチメントＨには、機器本体１（図１参照）に取り付けられた磁気センサ５に対して、磁石Ｊが配置されている。

このため図６（ｂ）の各アタッチメントＡ〜Ｈを機器本体１に取り付けると、図６（ａ）に示す外部磁界Ｈ１，Ｈ２が磁気センサに作用し、図６（ｂ）に示す各磁気センサ４，５からの出力に基づいて、取り付けられた各アタッチメントＡ〜Ｈを判別することが出来る。

なおアタッチメントを機器本体１に取り付けない状態（図６（ｂ）のアタッチメントなし欄）では、磁気センサ４，５の各外部出力端子からの出力は全てＯＦＦ信号となり、アタッチメントを機器本体１に取り付けていないことを判別することが出来る。

次に、図７（ａ）には各アタッチメントＡ〜Ｈ内に取り付けられる磁石Ｋ，Ｌが図示されている。磁石Ｋ，Ｌは共にＮ極、Ｓ極がＺ方向に並んでいる。このため図７（ａ）に示すように、磁石Ｋ，ＬのＸ方向への中心と磁気センサのＸ方向への中心とをＸ方向にずらすことで、水平磁界成分の外部磁界Ｈ１，Ｈ２を磁気センサに作用させることが可能になる。

図７（ａ）の左図では、外部磁界Ｈ１が磁気センサに＋Ｘ方向から作用し、このため、第１の外部出力端子１２１（ＯＵＴ１；図３参照）からＯＮ信号が出力され、一方、第２の外部出力端子１２２（ＯＵＴ２；図３参照）からＯＦＦ信号が出力される。

また図７（ａ）の右図では、外部磁界Ｈ２が磁気センサに−Ｘ方向から作用し、このため、第１の外部出力端子１２１（ＯＵＴ１；図３参照）からＯＦＦ信号が出力され、一方、第２の外部出力端子１２２（ＯＵＴ２；図３参照）からＯＮ信号が出力される。

図７（ｂ）に示すように、アタッチメントＡ〜Ｄには、２個の磁石が配置される。図７（ｂ）に示すようにアタッチメントＡには、機器本体１（図１参照）に取り付けられた磁気センサ４，５に対して夫々、磁石Ｋ，Ｋが配置されている。また、アタッチメントＢには、機器本体１（図１参照）に取り付けられた磁気センサ４，５に対して夫々、磁石Ｌ，Ｋが配置されている。また、アタッチメントＣには、機器本体１（図１参照）に取り付けられた磁気センサ４，５に対して夫々、磁石Ｋ，Ｌが配置されている。また、アタッチメントＤには、機器本体１（図１参照）に取り付けられた磁気センサ４，５に対して夫々、磁石Ｌ，Ｌが配置されている。

図７（ｂ）に示すように、アタッチメントＥ〜Ｈには、１個の磁石が配置される。アタッチメントＥには、機器本体１（図１参照）に取り付けられた磁気センサ４に対して磁石Ｋが配置されている。また、アタッチメントＦには、機器本体１（図１参照）に取り付けられた磁気センサ４に対して、磁石Ｌが配置されている。また、アタッチメントＧには、機器本体１（図１参照）に取り付けられた磁気センサ５に対して、磁石Ｋが配置されている。また、アタッチメントＨには、機器本体１（図１参照）に取り付けられた磁気センサ５に対して、磁石Ｌが配置されている。

このため図７（ｂ）の各アタッチメントＡ〜Ｈを機器本体１に取り付けると、図７（ａ）に示す外部磁界Ｈ１，Ｈ２が磁気センサに作用し、図７（ｂ）に示す各磁気センサ４，５からの出力に基づいて、取り付けられた各アタッチメントＡ〜Ｈを判別することが出来る。

なおアタッチメントを機器本体１に取り付けない状態（図７（ｂ）のアタッチメントなし欄）では、磁気センサ４，５の各外部出力端子からの出力は全てＯＦＦ信号となり、アタッチメントを機器本体１に取り付けていないことを判別することが出来る。

次に、図８（ａ）には各アタッチメントＡ〜Ｈ内に取り付けられる磁石Ｌ，Ｋが図示されている。これら磁石Ｌ，Ｋは、図７（ａ）に示す磁石Ｋ，Ｌと夫々同じ向きであるが、図８（ａ）では、磁気センサに対する磁石Ｍ，Ｎのずらす方向を図７（ａ）に対して反対方向にしている。

そして図８（ｂ）に示すように、アタッチメントＡ〜Ｄには、２個の磁石が配置される。図８（ｂ）に示すようにアタッチメントＡには、機器本体１（図１参照）に取り付けられた磁気センサ４，５に対して夫々、磁石Ｌ，Ｌが配置されている。また、アタッチメントＢには、機器本体１（図１参照）に取り付けられた磁気センサ４，５に対して夫々、磁石Ｋ，Ｌが配置されている。また、アタッチメントＣには、機器本体１（図１参照）に取り付けられた磁気センサ４，５に対して夫々、磁石Ｌ，Ｋが配置されている。また、アタッチメントＤには、機器本体１（図１参照）に取り付けられた磁気センサ４，５に対して夫々、磁石Ｋ，Ｋが配置されている。

図８（ｂ）に示すように、アタッチメントＥ〜Ｈには、１個の磁石が配置される。アタッチメントＥには、機器本体１（図１参照）に取り付けられた磁気センサ４に対して磁石Ｌが配置されている。また、アタッチメントＦには、機器本体１（図１参照）に取り付けられた磁気センサ４に対して、磁石Ｋが配置されている。また、アタッチメントＧには、機器本体１（図１参照）に取り付けられた磁気センサ５に対して、磁石Ｌが配置されている。また、アタッチメントＨには、機器本体１（図１参照）に取り付けられた磁気センサ５に対して、磁石Ｋが配置されている。

このため図８（ｂ）の各アタッチメントＡ〜Ｈを機器本体１に取り付けると、図８（ａ）に示す外部磁界Ｈ１，Ｈ２が磁気センサに作用し、図８（ｂ）に示す各磁気センサ４，５からの出力に基づいて、取り付けられた各アタッチメントＡ〜Ｈを判別することが出来る。

なおアタッチメントを機器本体１に取り付けない状態（図８（ｂ）のアタッチメントなし欄）では、磁気センサ４，５の各外部出力端子からの出力は全てＯＦＦ信号となり、アタッチメントを機器本体１に取り付けていないことを判別することが出来る。

次に、図９（ａ）には各アタッチメントＡ〜Ｈ内に取り付けられる磁石Ｍ，Ｎが図示されている。磁石Ｍ，Ｎは共に、磁気センサとＸ方向にて対向し且つＮ極、Ｓ極がＸ方向に並んでいる。このため図９（ａ）に示すように、水平磁界成分の外部磁界Ｈ１，Ｈ２を磁気センサに作用させることが可能になる。

図９（ａ）の左上図及び右下図では、外部磁界Ｈ１が磁気センサに＋Ｘ方向から作用し、このため、第１の外部出力端子１２１（ＯＵＴ１；図３参照）からＯＮ信号が出力され、一方、第２の外部出力端子１２２（ＯＵＴ２；図３参照）からＯＦＦ信号が出力される。

また図９（ａ）の右上図及び左下図では、外部磁界Ｈ２が磁気センサに−Ｘ方向から作用し、このため、第１の外部出力端子１２１（ＯＵＴ１；図３参照）からＯＦＦ信号が出力され、一方、第２の外部出力端子１２２（ＯＵＴ２；図３参照）からＯＮ信号が出力される。

図９（ｂ）に示すように、アタッチメントＡ〜Ｄには、２個の磁石が配置される。図９（ｂ）に示すようにアタッチメントＡには、機器本体１（図１参照）に取り付けられた磁気センサ４，５に対して夫々、図９（ａ）の右下図に示す磁石Ｍ，Ｍが配置されている。また、アタッチメントＢには、機器本体１（図１参照）に取り付けられた磁気センサ４，５に対して夫々、図９（ａ）の左下図及び左上図に示す磁石Ｎ，Ｍが配置されている。また、アタッチメントＣには、機器本体１（図１参照）に取り付けられた磁気センサ４，５に対して夫々、図９（ａ）の右下図及び右上図に示す磁石Ｍ，Ｎが配置されている。また、アタッチメントＤには、機器本体１（図１参照）に取り付けられた磁気センサ４，５に対して夫々、図９（ａ）の右上図に示す磁石Ｎ，Ｎが配置されている。

図９（ｂ）に示すように、アタッチメントＥ〜Ｈには、１個の磁石が配置される。アタッチメントＥには、機器本体１（図１参照）に取り付けられた磁気センサ４に対して図９（ａ）の左上図に示す磁石Ｍが配置されている。また、アタッチメントＦには、機器本体１（図１参照）に取り付けられた磁気センサ４に対して、図９（ａ）の左下図に示す磁石Ｌが配置されている。また、アタッチメントＧには、機器本体１（図１参照）に取り付けられた磁気センサ５に対して、図９（ａ）の右下図に示す磁石Ｍが配置されている。また、アタッチメントＨには、機器本体１（図１参照）に取り付けられた磁気センサ５に対して、図９（ａ）の左下図に示す磁石Ｎが配置されている。

このため図９（ｂ）の各アタッチメントＡ〜Ｈを機器本体１に取り付けると、図９（ａ）に示す外部磁界Ｈ１，Ｈ２が磁気センサに作用し、図９（ｂ）に示す各磁気センサ４，５からの出力に基づいて、取り付けられた各アタッチメントＡ〜Ｈを判別することが出来る。

なおアタッチメントを機器本体１に取り付けない状態（図９（ｂ）のアタッチメントなし欄）では、磁気センサ４，５の各外部出力端子からの出力は全てＯＦＦ信号となり、アタッチメントを機器本体１に取り付けていないことを判別することが出来る。

図１０は、図９と同様に、磁気センサに対してＸ方向に間隔を空けて磁石を配置した構成である。そして、各磁気センサに対する各磁石の配置を図９とは逆にしたものである。

図１１は、ホール素子を用いた磁気センサを用いている。このため図１１（ａ）に示すように磁気センサに対して垂直磁界成分の外部磁界Ｈ３，Ｈ４が作用することで電気特性が変化する。

図１１（ａ）には各アタッチメントＡ〜Ｈ内に取り付けられる磁石Ｏ，Ｐが図示されている。磁石Ｏ，Ｐは共に、磁気センサとＺ方向にて間隔を空けて対向し且つＮ極、Ｓ極がＺ方向に並んでいる。磁気センサのＸ方向の中心と、磁石のＸ方向の中心とはＺ方向にて一致している。このため図１１（ａ）に示すように、垂直磁界成分の外部磁界Ｈ３，Ｈ４を磁気センサに作用させることが可能になる。

図１１（ａ）の左図では、外部磁界Ｈ３が磁気センサに作用し、第１の外部出力端子１２１（ＯＵＴ１；図３参照）からＯＮ信号が出力され、一方、第２の外部出力端子１２２（ＯＵＴ２；図３参照）からＯＦＦ信号が出力される。

一方、図１１（ａ）の右図では、外部磁界Ｈ４が磁気センサに作用し、第１の外部出力端子１２１（ＯＵＴ１；図３参照）からＯＦＦ信号が出力され、一方、第２の外部出力端子１２２（ＯＵＴ２；図３参照）からＯＮ信号が出力される。

図１１（ｂ）に示すように、アタッチメントＡ〜Ｄには、２個の磁石が配置される。図１１（ｂ）に示すようにアタッチメントＡには、機器本体１（図１参照）に取り付けられた磁気センサ４，５に対して夫々、磁石Ｏ，Ｏが配置されている。また、アタッチメントＢには、機器本体１（図１参照）に取り付けられた磁気センサ４，５に対して夫々、磁石Ｐ，Ｏが配置されている。また、アタッチメントＣには、機器本体１（図１参照）に取り付けられた磁気センサ４，５に対して夫々、磁石Ｏ，Ｐが配置されている。また、アタッチメントＤには、機器本体１（図１参照）に取り付けられた磁気センサ４，５に対して夫々、磁石Ｐ，Ｐが配置されている。

図１１（ｂ）に示すように、アタッチメントＥ〜Ｈには、１個の磁石が配置される。アタッチメントＥには、機器本体１（図１参照）に取り付けられた磁気センサ４に対して磁石Ｏが配置されている。また、アタッチメントＦには、機器本体１（図１参照）に取り付けられた磁気センサ４に対して、磁石Ｐが配置されている。また、アタッチメントＧには、機器本体１（図１参照）に取り付けられた磁気センサ５に対して、磁石Ｏが配置されている。また、アタッチメントＨには、機器本体１（図１参照）に取り付けられた磁気センサ５に対して、磁石Ｐが配置されている。

このため図１１（ｂ）の各アタッチメントＡ〜Ｈを機器本体１に取り付けると、図１１（ａ）に示す外部磁界Ｈ３，Ｈ４が磁気センサに作用し、図１１（ｂ）に示す各磁気センサ４，５からの出力に基づいて、取り付けられた各アタッチメントＡ〜Ｈを判別することが出来る。

なおアタッチメントを機器本体１に取り付けない状態（図１１（ｂ）のアタッチメントなし欄）では、磁気センサ４，５の各外部出力端子からの出力は全てＯＦＦ信号となり、アタッチメントを機器本体１に取り付けていないことを判別することが出来る。

以上のように、本実施形態によれば、８種類のアタッチメントＡ〜Ｈとアタッチメントが装着されていない状態の計９種類のアタッチメント取付状態を検知することが出来る。

本実施形態では、磁気センサ４，５を構成する磁気素子には、ホール素子よりも磁気抵抗効果素子を用いることが好適である。磁気抵抗効果素子を用いることで水平磁界成分が弱い状態でも優れた検出精度を得ることができる。また、図６ないし図１０に示すように、磁気抵抗効果素子を用いることで、磁気センサと磁石との配置の組み合わせパターンを増やすことが出来る。このため、機器本体１及びアタッチメント２の構成等に応じて、適宜、磁気センサと磁石との配置を変更しやすい。

また図９、図１０に示したように磁気センサと磁石とをＸ方向に対向させることができ、これにより磁気検出装置の薄型化（低背化）を実現できる。

また、磁石６，７を機器本体１側に、磁気センサ４，５をアタッチメント２側に取り付けることも可能であるが、その場合は、各アタッチメント２毎に磁気センサ４，５を取り付けることが必要になる。一方、磁石６，７をアタッチメント２側に、磁気センサ４，５を機器本体１側に取り付けることで必要な磁気センサの数を減らすことができ生産コストを低減できる。また磁気センサ４，５を機器本体１に設けることで、磁気センサ４，５に対する配線、回路構成を簡単にできる。さらに本実施形態では、磁石の数を磁気センサ４、５と同数でなく、それよりも少ない数の磁石を有するアタッチメントを用意でき、多数のアタッチメントを判別することが可能になる。

本実施形態では、磁気センサ４，５の数を２個としているが、２個より多くすることも可能である。磁石は磁気センサの数を最大値として設けることが出来、磁気センサを２個よりも多くすれば、９種類よりも多いアタッチメントの取付状態を判別することが可能になる。

本実施形態における磁気検出装置は、電動歯ブラシ、電動ドリル等のアタッチメントの判別に使用できるが、機器本体と、機器本体に対して交換可能に取り付けられる複数のアタッチメントを備える構成であれば特に使用される機器を限定するものではない。

Ｈ１〜Ｈ４ 外部磁界
１ 機器本体
２ アタッチメント
３ シャフト
４、５ 磁気センサ
６、７ 磁石
６１ 反強磁性層
６２ 固定磁性層
６３ 非磁性材料層
６４ フリー磁性層
６５ 保護層
１０１ センサ部
１０２ 集積回路
１０３ 第１磁気抵抗効果素子
１０７ 第２磁気抵抗効果素子
１２１ 第１の外部出力端子（ＯＵＴ１）
１２２ 第２の外部出力端子（ＯＵＴ２）
１２５ 差動増幅器
１２８ コンパレータ

Claims (7)

1. 磁気センサと磁石とを有して構成される磁気検出装置において、
   前記磁気センサ及び磁石の一方は、機器本体部に取り付けられ、他方は、前記機器本体部に対して交換可能に取り付けられる複数の異なるアタッチメントに夫々取り付けられており、
   前記磁気センサは複数設けられ、前記磁石は、前記磁気センサに対して外部磁界が作用する位置に配置されており、
   複数の前記磁気センサに対する前記磁石の着磁状態が、各アタッチメントを前記機器本体部に取り付けた各取付状態で異なっており、
   複数の前記磁気センサからの出力の組み合わせに基づいて、前記機器本体部に取り付けられた各アタッチメントが判別可能とされていることを特徴とする磁気検出装置。
2. 各磁気センサは２つの出力端子が設けられた双極検出対応型である請求項１記載の磁気検出装置。
3. 各磁気センサを構成する磁気素子は、外部磁界に対して磁気抵抗効果を発揮する磁気抵抗効果素子である請求項１又は２に記載の磁気検出装置。
4. 前記磁気センサは前記機器本体に設けられ、前記磁石は前記アタッチメントに設けられる請求項１ないし３のいずれか１項に記載の磁気検出装置。
5. 前記磁石は、全アタッチメントのうち、いくつかの前記アタッチメントには前記磁気センサと同数取り付けられ、残りの前記アタッチメントには前記磁気センサよりも少ない数取り付けられる請求項４記載の磁気検出装置。
6. 前記アタッチメントは、前記機器本体部に対してＺ方向に対向して取り付けられ、前記Ｚ方向に直交する２方向がＸ方向、及びＹ方向であり、
   前記アタッチメントが前記機器本体部に取り付けられた状態において、
   前記磁石は前記磁気センサの位置からＺ方向に離れており、前記磁石からの外部磁界が前記磁気センサに対してＸ方向から作用するように前記磁気センサに対する前記磁石のＸ方向への位置が規制されている請求項１ないし５のいずれか１項に記載の磁気検出装置。
7. 前記アタッチメントは、前記機器本体部に対してＺ方向に対向して取り付けられ、前記Ｚ方向に直交する２方向がＸ方向、及びＹ方向であり、
   前記アタッチメントが前記機器本体部に取り付けられた状態において、
   前記磁石は前記磁気センサとＸ方向に対向して配置され、前記磁石からの外部磁界が前記磁気センサに対してＸ方向から作用する請求項１ないし５のいずれか１項に記載の磁気検出装置。

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