JP2982638B2 - 変位検出装置 - Google Patents
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- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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- G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
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- G01D5/142—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage using Hall-effect devices
- G01D5/147—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage using Hall-effect devices influenced by the movement of a third element, the position of Hall device and the source of magnetic field being fixed in respect to each other
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- G01P3/00—Measuring linear or angular speed; Measuring differences of linear or angular speeds
- G01P3/42—Devices characterised by the use of electric or magnetic means
- G01P3/44—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed
- G01P3/48—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring frequency of generated current or voltage
- G01P3/481—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring frequency of generated current or voltage of pulse signals
- G01P3/488—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring frequency of generated current or voltage of pulse signals delivered by variable reluctance detectors
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、磁気抵抗素子（以下Ｍ
ＲＥと記す）の抵抗変化を利用して磁界変化を検出し、
その検出結果に基づき移動体や回転体の運動状況の検出
を行う変位検出装置に関する。
ＲＥと記す）の抵抗変化を利用して磁界変化を検出し、
その検出結果に基づき移動体や回転体の運動状況の検出
を行う変位検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、磁気変化を受けると抵抗が変化す
るＭＲＥを用いた変位検出装置は、その動作が確実で、
精度がよく、耐久性が高く、小型化が容易である等の理
由により、広い分野で利用されている。例えば、図７、
図８に示されるように、長辺と短辺とが交互に複数回折
り返して接続されて構成された対のＭＲＥ１４ａ〜１４
ｄの長辺方向をそれぞれバイアス磁石から発生される磁
力線方向Ｂに対して略４５°、略１３５°に配置し、そ
の抵抗変化から磁気変化を検出し、一定ピッチのギアを
有する被検出体としての回転体の回転量や変位量を検出
するものが知られている（特開平３−１９５９７０
号）。
るＭＲＥを用いた変位検出装置は、その動作が確実で、
精度がよく、耐久性が高く、小型化が容易である等の理
由により、広い分野で利用されている。例えば、図７、
図８に示されるように、長辺と短辺とが交互に複数回折
り返して接続されて構成された対のＭＲＥ１４ａ〜１４
ｄの長辺方向をそれぞれバイアス磁石から発生される磁
力線方向Ｂに対して略４５°、略１３５°に配置し、そ
の抵抗変化から磁気変化を検出し、一定ピッチのギアを
有する被検出体としての回転体の回転量や変位量を検出
するものが知られている（特開平３−１９５９７０
号）。
【０００３】一方、近年では高精度な検出の要求が強
く、回転体の１回転当たりのパルス数を増すために被検
出体のギアのピッチを小さくする必要が生じてきた。図
７に示される装置では、ギアのピッチを小さくすると、
対に配置されたＭＲＥ１４ａ〜１４ｄのそれぞれの中心
位置を通る磁力線方向Ｂに平行な線の位置が異なるため
に高精度な検出ができなく、また、図８に示される装置
ではＭＲＥ１４ａ〜１４ｄとギアとの距離がそれぞれ異
なるために出力が小さいという問題があった。
く、回転体の１回転当たりのパルス数を増すために被検
出体のギアのピッチを小さくする必要が生じてきた。図
７に示される装置では、ギアのピッチを小さくすると、
対に配置されたＭＲＥ１４ａ〜１４ｄのそれぞれの中心
位置を通る磁力線方向Ｂに平行な線の位置が異なるため
に高精度な検出ができなく、また、図８に示される装置
ではＭＲＥ１４ａ〜１４ｄとギアとの距離がそれぞれ異
なるために出力が小さいという問題があった。
【０００４】この対策として、図９に示されるような磁
力線方向Ｂに対して略４５°、略１３５°に配置された
ＭＲＥ１４ａ〜１４ｄを積層し２層構造とする装置（特
開平３−１９５９７０号）、或いは、図１０に示される
ような４素子以上の偶数個のＭＲＥ１４ｅ〜１４ｌを平
行に配置し、直列に接続した構成とする装置（特開平５
−１８０６６４号）などが知られている。
力線方向Ｂに対して略４５°、略１３５°に配置された
ＭＲＥ１４ａ〜１４ｄを積層し２層構造とする装置（特
開平３−１９５９７０号）、或いは、図１０に示される
ような４素子以上の偶数個のＭＲＥ１４ｅ〜１４ｌを平
行に配置し、直列に接続した構成とする装置（特開平５
−１８０６６４号）などが知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図９に
示される装置では構造が複雑であるため、製造工程が複
雑となり、装置が高価なものになってしまい、また、図
１０に示される装置では図９の装置に比べてＭＲＥを多
く要する上に、差動増幅回路１２をＭＲＥ１４ｅ〜１４
ｌの個数の１／２の個数だけ必要とするために、装置自
体が大型化になるだけでなく高価なものになってしまう
という問題がある。
示される装置では構造が複雑であるため、製造工程が複
雑となり、装置が高価なものになってしまい、また、図
１０に示される装置では図９の装置に比べてＭＲＥを多
く要する上に、差動増幅回路１２をＭＲＥ１４ｅ〜１４
ｌの個数の１／２の個数だけ必要とするために、装置自
体が大型化になるだけでなく高価なものになってしまう
という問題がある。
【０００６】従って、本発明の目的は、高精度で安定し
た出力を得ることのできる小型で比較的簡単な変位検出
装置を提供することである。
た出力を得ることのできる小型で比較的簡単な変位検出
装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明の構成は、略同一ピッチで形成された略同一
形状の凹凸部を所定の個数だけ有した第１物体と、その
第１物体と対向して配置され、第１物体に形成された凹
凸部の少なくとも１ピッチ以上の幅を有した第２物体
と、第１物体と第２物体との間に配置された対の磁気抵
抗素子とを備え、第１物体または第２物体のうち一方を
磁性材料、他方を磁気発生体で構成することで、第１物
体と第２物体との間のギャップに周期性のある磁界を形
成し、磁気抵抗素子の抵抗変化を検出することによっ
て、第１物体と第２物体との相対変位に伴って生じる、
ギャップに形成された磁界の変化を検出し、その磁界の
変化から第１物体または第２物体の変位を検出する変位
検出装置であって、対の磁気抵抗素子のそれぞれは、第
１物体に形成された凹凸部のピッチλに対してｎλ（ｎ
は正の整数）の間隔で配置され、且つ、第１物体と第２
物体との間の前記ギャップに形成された磁界の同一位相
上に配置され、対の磁気抵抗素子のそれぞれは、磁界の
変化に対して抵抗値の変化が相反する特性であり、対の
磁気抵抗素子の接続点から出力を得ることを特徴とす
る。
め、本発明の構成は、略同一ピッチで形成された略同一
形状の凹凸部を所定の個数だけ有した第１物体と、その
第１物体と対向して配置され、第１物体に形成された凹
凸部の少なくとも１ピッチ以上の幅を有した第２物体
と、第１物体と第２物体との間に配置された対の磁気抵
抗素子とを備え、第１物体または第２物体のうち一方を
磁性材料、他方を磁気発生体で構成することで、第１物
体と第２物体との間のギャップに周期性のある磁界を形
成し、磁気抵抗素子の抵抗変化を検出することによっ
て、第１物体と第２物体との相対変位に伴って生じる、
ギャップに形成された磁界の変化を検出し、その磁界の
変化から第１物体または第２物体の変位を検出する変位
検出装置であって、対の磁気抵抗素子のそれぞれは、第
１物体に形成された凹凸部のピッチλに対してｎλ（ｎ
は正の整数）の間隔で配置され、且つ、第１物体と第２
物体との間の前記ギャップに形成された磁界の同一位相
上に配置され、対の磁気抵抗素子のそれぞれは、磁界の
変化に対して抵抗値の変化が相反する特性であり、対の
磁気抵抗素子の接続点から出力を得ることを特徴とす
る。
【０００８】また、第二の発明の構成は、対のＭＲＥ
は、長辺と短辺とが交互に複数回折り返して接続されて
構成され、その対のＭＲＥの長辺方向と、第１物体と第
２物体との間のギャップに形成された磁界の磁力線方向
との成す角度は、それぞれ略４５°、略１３５°である
ことを特徴とする。
は、長辺と短辺とが交互に複数回折り返して接続されて
構成され、その対のＭＲＥの長辺方向と、第１物体と第
２物体との間のギャップに形成された磁界の磁力線方向
との成す角度は、それぞれ略４５°、略１３５°である
ことを特徴とする。
【０００９】第三の発明の構成は、第１物体は、その曲
面上またはその平面上に凹凸部が形成されたことを特徴
とする。
面上またはその平面上に凹凸部が形成されたことを特徴
とする。
【００１０】第四の発明の構成は、第１物体に形成され
た凹凸部は、ギア形状、矩形形状、円弧形状、三角形状
のいずれかであることを特徴とする。
た凹凸部は、ギア形状、矩形形状、円弧形状、三角形状
のいずれかであることを特徴とする。
【００１１】第五の発明の構成は、対のＭＲＥは一対か
ら成り、該ＭＲＥの一方の一端子と該ＭＲＥの他方の一
端子とが電気的に接続されてハーフブリッジを構成して
いること、または、対のＭＲＥは二対から成り、それぞ
れの対毎にハーフブリッジが形成され、該ハーフブリッ
ジの端子同士が電気的に接続されてフルブリッジを構成
していることを特徴とする。
ら成り、該ＭＲＥの一方の一端子と該ＭＲＥの他方の一
端子とが電気的に接続されてハーフブリッジを構成して
いること、または、対のＭＲＥは二対から成り、それぞ
れの対毎にハーフブリッジが形成され、該ハーフブリッ
ジの端子同士が電気的に接続されてフルブリッジを構成
していることを特徴とする。
【００１２】
【作用及び効果】本発明では、対の磁気抵抗素子のそれ
ぞれは、第１物体に形成された凹凸部のピッチλに対し
てｎλ（ｎは正の整数）の間隔で配置され、且つ、第１
物体と第２物体との間のギャップに形成された磁界の同
一位相上に配置され、対の磁気抵抗素子のそれぞれは、
磁界の変化に対して抵抗値の変化が相反する特性とし、
対の磁気抵抗素子の接続点から出力を得ている。よっ
て、一方の磁気抵抗素子の抵抗値が極大値をとるとき、
他方の磁気抵抗素子の抵抗値は極小値をとる。この結
果、対の磁気抵抗素子の接続点の出力により、磁界の変
化を検出することが可能となる。又、対の磁気抵抗素子
（ＭＲＥ）は磁界の同一位相に配置されているので、出
力を大きくすることができ、第１物体に形成された凹凸
部のピッチが小さい場合でも十分な出力を得ることがで
きる。また、対のＭＲＥの配置間隔が少なくとも第１物
体に形成された凹凸部の１ピッチはあるため、ＭＲＥの
配設が容易であり、変位検出装置をより容易に製造する
ことができる。（請求項１）
ぞれは、第１物体に形成された凹凸部のピッチλに対し
てｎλ（ｎは正の整数）の間隔で配置され、且つ、第１
物体と第２物体との間のギャップに形成された磁界の同
一位相上に配置され、対の磁気抵抗素子のそれぞれは、
磁界の変化に対して抵抗値の変化が相反する特性とし、
対の磁気抵抗素子の接続点から出力を得ている。よっ
て、一方の磁気抵抗素子の抵抗値が極大値をとるとき、
他方の磁気抵抗素子の抵抗値は極小値をとる。この結
果、対の磁気抵抗素子の接続点の出力により、磁界の変
化を検出することが可能となる。又、対の磁気抵抗素子
（ＭＲＥ）は磁界の同一位相に配置されているので、出
力を大きくすることができ、第１物体に形成された凹凸
部のピッチが小さい場合でも十分な出力を得ることがで
きる。また、対のＭＲＥの配置間隔が少なくとも第１物
体に形成された凹凸部の１ピッチはあるため、ＭＲＥの
配設が容易であり、変位検出装置をより容易に製造する
ことができる。（請求項１）
【００１３】第二の作用は、対のＭＲＥは、長辺と短辺
とが交互に複数回折り返して接続して構成し、その対の
ＭＲＥの長辺方向と、第１物体と第２物体との間のギャ
ップに形成された磁界の磁力線方向との成す角度を、そ
れぞれ略４５°、略１３５°とすることであり、その効
果は、ＭＲＥに作用する磁界の角度変化に対するＭＲＥ
の抵抗変化が最も大きく、感度のよい検出が可能とな
る。（請求項２）
とが交互に複数回折り返して接続して構成し、その対の
ＭＲＥの長辺方向と、第１物体と第２物体との間のギャ
ップに形成された磁界の磁力線方向との成す角度を、そ
れぞれ略４５°、略１３５°とすることであり、その効
果は、ＭＲＥに作用する磁界の角度変化に対するＭＲＥ
の抵抗変化が最も大きく、感度のよい検出が可能とな
る。（請求項２）
【００１４】第三の作用は、第１物体の、その曲面上ま
たはその平面上に略同一ピッチ、略同一形状の凹凸部を
形成することであり、その効果は、第１物体または第２
物体の回転方向の変位、或いは、直線方向の変位の検出
が可能となる。（請求項３）
たはその平面上に略同一ピッチ、略同一形状の凹凸部を
形成することであり、その効果は、第１物体または第２
物体の回転方向の変位、或いは、直線方向の変位の検出
が可能となる。（請求項３）
【００１５】第四の作用は、第１物体に形成された凹凸
部を、ギア形状、矩形形状、円弧形状、三角形状のいず
れかとすることであり、その効果は、多様な形状の第１
物体とすることができ、より自由度のある変位検出装置
が実現できる。（請求項４）
部を、ギア形状、矩形形状、円弧形状、三角形状のいず
れかとすることであり、その効果は、多様な形状の第１
物体とすることができ、より自由度のある変位検出装置
が実現できる。（請求項４）
【００１６】第五の作用は、対のＭＲＥを一対とし、該
ＭＲＥの一方の一端子と該ＭＲＥの他方の一端子とを電
気的に接続してハーフブリッジを構成すること、また
は、対のＭＲＥを二対とし、それぞれの対毎にハーフブ
リッジを形成し、該ハーフブリッジの端子同士を電気的
に接続してフルブリッジを構成することであり、その効
果は、ハーフブリッジ構成とすることで、ＭＲＥを一対
だけ用いるために、低コストで小型軽量の変位検出装置
が可能であり、また、フリブリッジ構成とすることで、
ハーフブリッジ構成に比べてより出力の大きい変位検出
装置が実現できる。（請求項５）
ＭＲＥの一方の一端子と該ＭＲＥの他方の一端子とを電
気的に接続してハーフブリッジを構成すること、また
は、対のＭＲＥを二対とし、それぞれの対毎にハーフブ
リッジを形成し、該ハーフブリッジの端子同士を電気的
に接続してフルブリッジを構成することであり、その効
果は、ハーフブリッジ構成とすることで、ＭＲＥを一対
だけ用いるために、低コストで小型軽量の変位検出装置
が可能であり、また、フリブリッジ構成とすることで、
ハーフブリッジ構成に比べてより出力の大きい変位検出
装置が実現できる。（請求項５）
【００１７】
【実施例】以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説
明する。図１は、本発明の第一実施例の構成を示したも
のである。変位検出装置１０は、外周面上にλのピッチ
で形成された矩形形状の歯２−１及び２−２（凹凸部に
相当）を有し、磁性材料から成る歯車１（第１物体に相
当）、歯車１のピッチλより大きい幅を有し、Ｎ極側を
歯２−１及び２−２に対向して配置された磁石３（第２
物体に相当）、歯車１と磁石３との間のギャップに配置
された一対のＭＲＥ４−１及び４−２（磁気抵抗素子に
相当）から構成される。
明する。図１は、本発明の第一実施例の構成を示したも
のである。変位検出装置１０は、外周面上にλのピッチ
で形成された矩形形状の歯２−１及び２−２（凹凸部に
相当）を有し、磁性材料から成る歯車１（第１物体に相
当）、歯車１のピッチλより大きい幅を有し、Ｎ極側を
歯２−１及び２−２に対向して配置された磁石３（第２
物体に相当）、歯車１と磁石３との間のギャップに配置
された一対のＭＲＥ４−１及び４−２（磁気抵抗素子に
相当）から構成される。
【００１８】歯車１と磁石３との間のギャップには、磁
石３から歯車１に向けて周期性のある磁界が形成されて
いる。ＭＲＥ４−１、４−２は上記ギャップ間に形成さ
れた磁界の同一位相上に、即ち、ＭＲＥ４−１とＭＲＥ
４−２との間隔ｌを歯車１の歯２−１、２−２のピッチ
λとほぼ等しくして配置される。磁石３から歯車１に向
かう磁力線は、歯車２−１、２−２の凹部ではなく、凸
部に作用するために、ＭＲＥ４−１とＭＲＥ４−２との
間隔ｌを歯２−１、２−２のピッチλとほぼ等しくして
配置されることにより、ＭＲＥ４−１、４−２の出力を
大きくすることができる。
石３から歯車１に向けて周期性のある磁界が形成されて
いる。ＭＲＥ４−１、４−２は上記ギャップ間に形成さ
れた磁界の同一位相上に、即ち、ＭＲＥ４−１とＭＲＥ
４−２との間隔ｌを歯車１の歯２−１、２−２のピッチ
λとほぼ等しくして配置される。磁石３から歯車１に向
かう磁力線は、歯車２−１、２−２の凹部ではなく、凸
部に作用するために、ＭＲＥ４−１とＭＲＥ４−２との
間隔ｌを歯２−１、２−２のピッチλとほぼ等しくして
配置されることにより、ＭＲＥ４−１、４−２の出力を
大きくすることができる。
【００１９】ＭＲＥ４−１、４−２は、長辺と短辺とが
交互に複数回折り返して接続されて構成されたものであ
り、それぞれその長辺方向が磁石３から歯車１に向けて
発される磁力線方向と略４５°、略１３５°の角度を成
すように配置される。このＭＲＥ４−１とＭＲＥ４−２
はハーフブリッジを構成し、ＭＲＥ４−１の一端には端
子５が設けられ、その他端はＭＲＥ４−２と接続されて
いる。ＭＲＥ４−１とＭＲＥ４−２との接続の中間には
ハーフブリッジ中点端子としての端子７が設けられてお
り、ＭＲＥ４−２の他端には端子６が設けられている。
交互に複数回折り返して接続されて構成されたものであ
り、それぞれその長辺方向が磁石３から歯車１に向けて
発される磁力線方向と略４５°、略１３５°の角度を成
すように配置される。このＭＲＥ４−１とＭＲＥ４−２
はハーフブリッジを構成し、ＭＲＥ４−１の一端には端
子５が設けられ、その他端はＭＲＥ４−２と接続されて
いる。ＭＲＥ４−１とＭＲＥ４−２との接続の中間には
ハーフブリッジ中点端子としての端子７が設けられてお
り、ＭＲＥ４−２の他端には端子６が設けられている。
【００２０】次に、上記構成から成る変位検出装置１０
において、歯車１が回転した時のＭＲＥ４−１、４−２
の抵抗変化について説明する。便宜上、ＭＲＥ４−１、
４−２は磁石３からの磁力線方向に対し、それぞれ略４
５°、略１３５°の角度をなす折り返しのない１本のＭ
ＲＥとして以下図２に基づいて説明する。
において、歯車１が回転した時のＭＲＥ４−１、４−２
の抵抗変化について説明する。便宜上、ＭＲＥ４−１、
４−２は磁石３からの磁力線方向に対し、それぞれ略４
５°、略１３５°の角度をなす折り返しのない１本のＭ
ＲＥとして以下図２に基づいて説明する。
【００２１】図２において、歯車１が矢印方向に回転す
ると、ある所定の時間が経過すると、歯２−１及び２−
２は点線で示された位置Ａから実線で示された位置Ｂへ
と変位する。この時、磁石３からの磁力線方向Ｈ１は変
位した歯２−１、２−２に引かれて磁力線方向Ｈ２へと
変化する。これに伴い、ＭＲＥ４−１、４−２と磁力線
方向Ｈ１、Ｈ２とのなす角度は、それぞれθ11から
θ12、θ21からθ22へと変化する。
ると、ある所定の時間が経過すると、歯２−１及び２−
２は点線で示された位置Ａから実線で示された位置Ｂへ
と変位する。この時、磁石３からの磁力線方向Ｈ１は変
位した歯２−１、２−２に引かれて磁力線方向Ｈ２へと
変化する。これに伴い、ＭＲＥ４−１、４−２と磁力線
方向Ｈ１、Ｈ２とのなす角度は、それぞれθ11から
θ12、θ21からθ22へと変化する。
【００２２】上記のように歯車１を回転させた時に、歯
車１の移動量（回転量）に対するＭＲＥ４−１、４−２
と磁力線方向とのなす角度の変化を図３に示す。図３よ
り、歯車１の移動量と共に、ＭＲＥ４−１、４−２と磁
力線方向とのなす角度はそれぞれ４５°、１３５°を中
心にして振動することがわかる。
車１の移動量（回転量）に対するＭＲＥ４−１、４−２
と磁力線方向とのなす角度の変化を図３に示す。図３よ
り、歯車１の移動量と共に、ＭＲＥ４−１、４−２と磁
力線方向とのなす角度はそれぞれ４５°、１３５°を中
心にして振動することがわかる。
【００２３】一方、ＭＲＥ４−１、４−２の抵抗値と、
ＭＲＥ４−１、４−２の長辺方向と磁力線方向とのなす
角度との関係を図４に示すが、図４に示されるようにＭ
ＲＥ４−１、４−２の抵抗値はＭＲＥ４−１、４−２の
長辺方向と磁力線方向とのなす角度の変化に伴って振動
し、その振動の振幅の中心の時、ＭＲＥ４−１、４−２
の長辺方向と磁力線方向とのなす角度は略４５°、略１
３５°である。よって、歯車１と磁石３との間に磁力線
方向に対してそれぞれ略４５°、略１３５°の角度をな
すように配置したＭＲＥ４−１、４−２の抵抗値は互い
に相反する特性を示す。
ＭＲＥ４−１、４−２の長辺方向と磁力線方向とのなす
角度との関係を図４に示すが、図４に示されるようにＭ
ＲＥ４−１、４−２の抵抗値はＭＲＥ４−１、４−２の
長辺方向と磁力線方向とのなす角度の変化に伴って振動
し、その振動の振幅の中心の時、ＭＲＥ４−１、４−２
の長辺方向と磁力線方向とのなす角度は略４５°、略１
３５°である。よって、歯車１と磁石３との間に磁力線
方向に対してそれぞれ略４５°、略１３５°の角度をな
すように配置したＭＲＥ４−１、４−２の抵抗値は互い
に相反する特性を示す。
【００２４】図１に示されるＭＲＥ４−１の一方の端子
５に電圧Ｖをかけ、ＭＲＥ４−２の一方の端子６を接地
したとき、歯車１の回転量に対するハーフブリッジの中
点端子７の出力変化及び従来装置による出力変化を図５
に示す。図５より本実施例による出力値は従来例に比べ
て、３倍以上の効果があることがわかり、変位検出装置
１０の性能を向上させることができると共に、必要とす
るＭＲＥは一対のみであり、変位検出装置１０の小型化
及び低コスト化が可能となる。
５に電圧Ｖをかけ、ＭＲＥ４−２の一方の端子６を接地
したとき、歯車１の回転量に対するハーフブリッジの中
点端子７の出力変化及び従来装置による出力変化を図５
に示す。図５より本実施例による出力値は従来例に比べ
て、３倍以上の効果があることがわかり、変位検出装置
１０の性能を向上させることができると共に、必要とす
るＭＲＥは一対のみであり、変位検出装置１０の小型化
及び低コスト化が可能となる。
【００２５】本実施例では、歯車１の外周面上に歯２−
１、２─２を形成し、歯車１の外側に磁石３及びＭＲＥ
４−１、４−２を配置した構成としたが、本発明は上記
実施例に限定されるものではなく、図６に示されるよう
に歯車１をリング形状或いは円筒形状とし、その内周面
上に歯２−１、２─２を形成し、歯車１の内側に磁石３
及びＭＲＥ４−１、４−２を配置した構成としてもよ
い。
１、２─２を形成し、歯車１の外側に磁石３及びＭＲＥ
４−１、４−２を配置した構成としたが、本発明は上記
実施例に限定されるものではなく、図６に示されるよう
に歯車１をリング形状或いは円筒形状とし、その内周面
上に歯２−１、２─２を形成し、歯車１の内側に磁石３
及びＭＲＥ４−１、４−２を配置した構成としてもよ
い。
【００２６】本実施例では、歯車１を回転させ、磁石３
を固定し、歯車１の変位量を検出する構成としたが、本
発明はこれに限定されるものではなく、磁石３を回転さ
せ、歯車１を固定配置し、磁石３の変位量を検出する構
成としてもよい。また、本実施例では、略同一ピッチ略
同一形状の凹凸部を磁性材料から成る歯車１に形成した
が、本発明は必ずしもこれに限定されるものではなく、
凹凸部を磁石３に形成してもよい。
を固定し、歯車１の変位量を検出する構成としたが、本
発明はこれに限定されるものではなく、磁石３を回転さ
せ、歯車１を固定配置し、磁石３の変位量を検出する構
成としてもよい。また、本実施例では、略同一ピッチ略
同一形状の凹凸部を磁性材料から成る歯車１に形成した
が、本発明は必ずしもこれに限定されるものではなく、
凹凸部を磁石３に形成してもよい。
【００２７】本実施例では、第１物体として外周面上ま
たは内周面上にギアが形成され、回転運動を行う歯車１
を用いたが、本発明は必ずしも上記実施例に限定される
ものではなく、平面上にギアが形成され、直線方向に変
位する移動体を第１物体として用い、その移動量を検出
する構成としてもよい。
たは内周面上にギアが形成され、回転運動を行う歯車１
を用いたが、本発明は必ずしも上記実施例に限定される
ものではなく、平面上にギアが形成され、直線方向に変
位する移動体を第１物体として用い、その移動量を検出
する構成としてもよい。
【００２８】第１物体に形成された凹凸部として、本実
施例では矩形形状をなす歯２−１、２─２を用いたが、
本発明はこれに限定されるものではなく、ギア形状、円
弧形状、三角形状など歯２−１、２─２の形状は略同一
ピッチで略同一形状で形成された凹凸部であれば、いず
れの形状でもよく、その形状は限定しない。
施例では矩形形状をなす歯２−１、２─２を用いたが、
本発明はこれに限定されるものではなく、ギア形状、円
弧形状、三角形状など歯２−１、２─２の形状は略同一
ピッチで略同一形状で形成された凹凸部であれば、いず
れの形状でもよく、その形状は限定しない。
【００２９】本実施例では、ＭＲＥ４−１、４−２間の
間隔ｌを歯２−１、２─２のピッチλに等しくして配置
したが、本発明はこれに限定するものではなく、ＭＲＥ
４−１、４−２は歯車１と磁石３との間のギャップに形
成された周期性のある磁界の同一位相上に配置されてい
ればよく、その間隔ｌは限定しない。即ち、間隔ｌはｎ
λ（ｎは正の整数）の場合でも同様の効果を得ることが
できる。
間隔ｌを歯２−１、２─２のピッチλに等しくして配置
したが、本発明はこれに限定するものではなく、ＭＲＥ
４−１、４−２は歯車１と磁石３との間のギャップに形
成された周期性のある磁界の同一位相上に配置されてい
ればよく、その間隔ｌは限定しない。即ち、間隔ｌはｎ
λ（ｎは正の整数）の場合でも同様の効果を得ることが
できる。
【００３０】また、本実施例ではＭＲＥ４−１を磁石３
から発生される磁力線方向に対して略４５°に、ＭＲＥ
４−２を磁力線方向に対して略１３５°に配置したが、
本発明はこれに限定されるものではなく、ＭＲＥ４−１
を磁石３から発生される磁力線方向に対して略１３５°
に、ＭＲＥ４−２を磁力線方向に対して略４５°に配置
してもよい。
から発生される磁力線方向に対して略４５°に、ＭＲＥ
４−２を磁力線方向に対して略１３５°に配置したが、
本発明はこれに限定されるものではなく、ＭＲＥ４−１
を磁石３から発生される磁力線方向に対して略１３５°
に、ＭＲＥ４−２を磁力線方向に対して略４５°に配置
してもよい。
【００３１】本実施例では、一対のＭＲＥを用い、それ
ぞれの一方の端子を電気的に接続してハーフブリッジを
形成する構成としたが、本発明はこれに限定されるもの
ではなく、二対のＭＲＥを用いて、各対毎にハーフブリ
ッジを形成し、各ハーフブリッジの端子同士を電気的に
接続してフルブリッジ構成としてもよい。
ぞれの一方の端子を電気的に接続してハーフブリッジを
形成する構成としたが、本発明はこれに限定されるもの
ではなく、二対のＭＲＥを用いて、各対毎にハーフブリ
ッジを形成し、各ハーフブリッジの端子同士を電気的に
接続してフルブリッジ構成としてもよい。
【００３２】上記に示されるように、本発明によれば、
一対のＭＲＥを磁界発生機能を有する第２物体から発生
される磁力線方向に対してそれぞれ略４５°、略１３５
°に配置し、それらＭＲＥを第１物体と第２物体との間
のギャップに形成された周期性のある磁界の同一位相上
に配置し、ハーフブリッジを構成することにより、それ
ぞれのＭＲＥは第１物体に形成された凹凸部の異なる凸
部に作用する第２物体からの磁力線を検出することで従
来例に比べて大きな出力値を得ることができ、第１物体
に形成された凹凸部のピッチが小さい場合であっても十
分に検出可能であり、よって、第１物体の変位量をより
精度良く検出することができると共に、ＭＲＥを一対だ
け用いて装置を構成することができるために、変位検出
装置の小型軽量化並びに低コスト化を実現することがで
きる。
一対のＭＲＥを磁界発生機能を有する第２物体から発生
される磁力線方向に対してそれぞれ略４５°、略１３５
°に配置し、それらＭＲＥを第１物体と第２物体との間
のギャップに形成された周期性のある磁界の同一位相上
に配置し、ハーフブリッジを構成することにより、それ
ぞれのＭＲＥは第１物体に形成された凹凸部の異なる凸
部に作用する第２物体からの磁力線を検出することで従
来例に比べて大きな出力値を得ることができ、第１物体
に形成された凹凸部のピッチが小さい場合であっても十
分に検出可能であり、よって、第１物体の変位量をより
精度良く検出することができると共に、ＭＲＥを一対だ
け用いて装置を構成することができるために、変位検出
装置の小型軽量化並びに低コスト化を実現することがで
きる。
【図１】本発明に係わる第一実施例の構成を示した構造
図。
図。
【図２】ＭＲＥを長辺１本で構成した場合における磁力
線方向の変化を示す模式図。
線方向の変化を示す模式図。
【図３】歯車の回転量に伴うＭＲＥと磁力線方向とのな
す角度の変化を示すグラフ。
す角度の変化を示すグラフ。
【図４】ＭＲＥの抵抗値とＭＲＥに作用する磁力線方向
のなす角度との関係を示すグラフ。
のなす角度との関係を示すグラフ。
【図５】歯車の回転量に対するハーフブリッジの中点端
子の出力変化及び従来装置による出力変化を示すグラ
フ。
子の出力変化及び従来装置による出力変化を示すグラ
フ。
【図６】歯車の内側に磁石及びＭＲＥを配置した構成を
示す模式図。
示す模式図。
【図７】二対のＭＲＥを左右対象に配置した構成を示す
従来図。
従来図。
【図８】二対のＭＲＥを磁力線方向に並べて配置した構
成を示す従来図。
成を示す従来図。
【図９】二対のＭＲＥを積層して配置した構成を示す従
来図。
来図。
【図１０】８個のＭＲＥを平行に配置し直列に接続した
構成を示す従来図。
構成を示す従来図。
１ 歯車（第１物体） ２−１、２−２ 歯（凹凸部） ３ 磁石（第２物体） ４−１、４−２ ＭＲＥ（磁気抵抗素子） ５〜７ 端子 １０ 変位検出装置 λ 歯のピッチ ｌ ＭＲＥ間の間隔
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 青山 正紀 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本 電装株式会社内 (56)参考文献 特開 平４−240519（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−262008（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−171317（ＪＰ，Ａ) 実開 平６−41165（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G01D 5/00 - 5/62 G01B 7/00 - 7/34 G01P 3/488
Claims (5)
- 【請求項１】略同一ピッチで形成された略同一形状の凹
凸部を所定の個数だけ有した第１物体と、 前記第１物体と対向して配置され、前記第１物体に形成
された前記凹凸部の少なくとも１ピッチ以上の幅を有し
た第２物体と、 前記第１物体と前記第２物体との間に配置された対の磁
気抵抗素子とを備え、 前記第１物体または前記第２物体のうち一方を磁性材
料、他方を磁気発生体で構成することで、前記第１物体
と前記第２物体との間のギャップに周期性のある磁界を
形成し、 前記磁気抵抗素子の抵抗変化を検出することによって、
前記第１物体と前記第２物体との相対変位に伴って生じ
る、前記ギャップに形成された前記磁界の変化を検出
し、前記磁界の変化から前記第１物体または前記第２物
体の変位を検出する変位検出装置であって、 前記対の磁気抵抗素子のそれぞれは、前記第１物体に形
成された前記凹凸部の前記ピッチλに対してｎλ（ｎは
正の整数）の間隔で配置され、且つ、前記第１物体と前
記第２物体との間の前記ギャップに形成された前記磁界
の同一位相上に配置され、 前記対の磁気抵抗素子のそれぞれは、前記磁界の変化に
対して抵抗値の変化が相反する特性であり、対の磁気抵
抗素子の接続点から出力を得る ことを特徴とする変位検
出装置。 - 【請求項２】前記対の磁気抵抗素子は、長辺と短辺とが
交互に複数回折り返して接続されて構成され、 前記対の磁気抵抗素子の長辺方向と、前記第１物体と前
記第２物体との間の前記ギャップに形成された前記磁界
の磁力線方向との成す角度は、それぞれ略４５°、略１
３５°であることを特徴とする請求項１に記載の変位検
出装置。 - 【請求項３】前記第１物体は、その曲面上またはその平
面上に前記凹凸部が形成されたことを特徴とする請求項
１に記載の変位検出装置。 - 【請求項４】前記第１物体に形成された前記凹凸部は、
ギア形状、矩形形状、円弧形状、三角形状のいずれかで
あることを特徴とする請求項１に記載の変位検出装置。 - 【請求項５】前記対の磁気抵抗素子は一対から成り、該
磁気抵抗素子の一方の一端子と該磁気抵抗素子の他方の
一端子とが電気的に接続されてハーフブリッジを構成し
ていること、 または、前記対の磁気抵抗素子は二対から成り、それぞ
れの対毎にハーフブリッジが形成され、該ハーフブリッ
ジの端子同士が電気的に接続されてフルブリッジを構成
していることを特徴とする請求項１に記載の変位検出装
置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7026168A JP2982638B2 (ja) | 1995-01-19 | 1995-01-19 | 変位検出装置 |
| DE19601242A DE19601242B4 (de) | 1995-01-19 | 1996-01-15 | Versatz-Erfassungseinrichtung |
| US08/588,329 US5656936A (en) | 1995-01-19 | 1996-01-18 | Displacement detecting device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7026168A JP2982638B2 (ja) | 1995-01-19 | 1995-01-19 | 変位検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08193839A JPH08193839A (ja) | 1996-07-30 |
| JP2982638B2 true JP2982638B2 (ja) | 1999-11-29 |
Family
ID=12186023
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7026168A Expired - Fee Related JP2982638B2 (ja) | 1995-01-19 | 1995-01-19 | 変位検出装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5656936A (ja) |
| JP (1) | JP2982638B2 (ja) |
| DE (1) | DE19601242B4 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11304415A (ja) | 1998-04-23 | 1999-11-05 | Mitsubishi Electric Corp | 磁気検出装置 |
| JPH11304416A (ja) | 1998-04-24 | 1999-11-05 | Mitsubishi Electric Corp | 磁気検出装置 |
| JP3411502B2 (ja) * | 1998-05-11 | 2003-06-03 | 三菱電機株式会社 | 磁気検出装置 |
| DE19927759A1 (de) * | 1999-06-17 | 2001-01-04 | Siemens Krauss Maffei Lokomoti | Vorrichtung zur magnetischen Abstandsmessung |
| JP2001114116A (ja) | 1999-10-19 | 2001-04-24 | Alps Electric Co Ltd | 回転角検出装置 |
| JP3506078B2 (ja) * | 1999-11-25 | 2004-03-15 | 株式会社デンソー | 回転検出装置 |
| JP2001174289A (ja) | 1999-12-17 | 2001-06-29 | Alps Electric Co Ltd | 回転角検出装置 |
| JP2001241942A (ja) | 2000-02-25 | 2001-09-07 | Alps Electric Co Ltd | 回転角検出装置 |
| DE10020165B4 (de) * | 2000-03-29 | 2006-03-02 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zur Drehzahlerfassung durch Überlagerung von Gebersignalen |
| JP3855801B2 (ja) * | 2001-03-27 | 2006-12-13 | 株式会社デンソー | 回転検出装置 |
| JP3550107B2 (ja) | 2001-05-30 | 2004-08-04 | 三菱電機株式会社 | 回転角度検出装置 |
| US6577123B2 (en) * | 2001-06-04 | 2003-06-10 | Delphi Technologies, Inc. | Linear position sensor assembly |
| US20040017188A1 (en) * | 2002-07-23 | 2004-01-29 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Magnetic detection apparatus |
| US6833697B2 (en) * | 2002-09-11 | 2004-12-21 | Honeywell International Inc. | Saturated magnetoresistive approach for linear position sensing |
| DE102005009923B4 (de) * | 2005-03-04 | 2016-11-24 | Sensitec Gmbh | Magnetoresistiver Sensor zur Bestimmung einer Position des Sensors |
| DE102006007933A1 (de) * | 2006-02-21 | 2007-08-30 | Schaeffler Kg | Verfahren und Anordnung zur Vermessung einer Verzahnung |
| JP5021253B2 (ja) * | 2006-08-24 | 2012-09-05 | 株式会社デンソー | 回転角度検出装置 |
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| US8134361B2 (en) * | 2007-06-13 | 2012-03-13 | Ricoh Company, Ltd. | Magnetic sensor including magnetic field detectors and field resistors arranged on inclined surfaces |
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| DE102017109531B3 (de) * | 2017-05-04 | 2018-07-19 | Schaeffler Technologies AG & Co. KG | Sensoranordnung und Verfahren zum Erzeugen einer Positionswechselsignalfolge |
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| US3917997A (en) * | 1974-09-20 | 1975-11-04 | Illinois Tool Works | Magnetic flux closure member for an angular velocity sensing device |
| CH633903A5 (de) * | 1978-09-26 | 1982-12-31 | Feller Ag | Sprachschalter fuer ein an eine telefonleitung anzuschliessendes geraet. |
| IT1211140B (it) * | 1980-12-09 | 1989-09-29 | Sony Corp | Dispositivo commutatore a sensore magnetico. |
| US4853632A (en) * | 1981-02-07 | 1989-08-01 | Hitachi, Ltd. | Apparatus for magnetically detecting a position of a movable magnetic body |
| DE3447325A1 (de) * | 1984-12-24 | 1986-06-26 | Standard Elektrik Lorenz Ag | Positionsgeber |
| JPS6440510A (en) * | 1987-08-07 | 1989-02-10 | Nitto Denko Corp | Multi-layer polymer composition |
| JPH01316980A (ja) * | 1988-06-17 | 1989-12-21 | Nec Corp | 磁気抵抗効果素子 |
| DE3824557A1 (de) * | 1988-07-20 | 1990-01-25 | Thomson Brandt Gmbh | Schaltung zur umwandlung |
| DE69029153T2 (de) * | 1989-01-18 | 1997-06-19 | Nippon Denso Co | Vorrichtung zur magnetischen Detektion und Vorrichtung zur Detektion einer physikalischen Grösse, die sie verwendet |
| DE4020228A1 (de) * | 1990-06-26 | 1992-01-02 | Philips Patentverwaltung | Anordnung zum detektieren eines bewegten ferromagnetischen elements |
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-
1995
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1996
- 1996-01-15 DE DE19601242A patent/DE19601242B4/de not_active Expired - Fee Related
- 1996-01-18 US US08/588,329 patent/US5656936A/en not_active Expired - Lifetime
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|---|---|
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