JP2993194B2 - 磁気式位置検出装置 - Google Patents
磁気式位置検出装置Info
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- magnetic
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/20—Recycling
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、位相や変位量等の位置
情報を検出することに用いられる磁気式位置検出装置に
関するものである。
情報を検出することに用いられる磁気式位置検出装置に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の磁気式位置検出装置は、図５に示
すごとくニッケル合金からなる強磁性薄膜磁電変換素子
の基板面に対して、垂直な磁界を形成させる磁界発生手
段を配置し、これに等ピッチの凹凸を有する磁性材料を
対向させたものである。ここで、１は強磁性薄膜抵抗、
２は基板、３はバイアス用磁石である。ここで基板平面
上においてパターンの長手方向の磁界成分を０としたと
き角度０からθまで変化した際、強磁性薄膜抵抗素子の
パターンの長手方向に垂直な平面上を動作する磁束の変
化を検出することで位置情報を得るものである。このと
きの磁界の角度の変化と出力電圧との関係を図６に示す
が、磁界の動作範囲と出力との関係は図の様なsin2曲線
に近似されるため、０°付近で検出することは効果的で
ないことが判る。
すごとくニッケル合金からなる強磁性薄膜磁電変換素子
の基板面に対して、垂直な磁界を形成させる磁界発生手
段を配置し、これに等ピッチの凹凸を有する磁性材料を
対向させたものである。ここで、１は強磁性薄膜抵抗、
２は基板、３はバイアス用磁石である。ここで基板平面
上においてパターンの長手方向の磁界成分を０としたと
き角度０からθまで変化した際、強磁性薄膜抵抗素子の
パターンの長手方向に垂直な平面上を動作する磁束の変
化を検出することで位置情報を得るものである。このと
きの磁界の角度の変化と出力電圧との関係を図６に示す
が、磁界の動作範囲と出力との関係は図の様なsin2曲線
に近似されるため、０°付近で検出することは効果的で
ないことが判る。
【０００３】また図７（ａ）〜（ｄ）は従来の磁気式位
置検出装置において凹凸を有する磁性材料４が移動した
ときの出力検出機構を示したものであるが、これによる
と図７（ａ）に示す状態では、磁界はギヤの凸部に向か
ってまっすぐになるため、パターンエレメントに垂直と
なり、信号検出はない。次にパターンエレメントがギヤ
の凹部にかかる図７（ｂ）に示す状態になると、磁界は
図のようにギヤの凸部に集束されて角度θだけ曲げら
れ、パターンエレメントにsinθの磁界がかかることと
なり、信号が検出される。次にパターンエレメントがギ
ヤの凹部の中央にかかる図７（ｃ）に示す状態になる
と、磁界はギヤの中央部に向かって集束されてパターン
エレメントに垂直となるため、信号検出はされない。さ
らにギヤが移動してパターンエレメントとの位置関係が
図７（ｄ）に示すようになると、図７（ｂ）の場合と同
様にsinθだけ信号が検出される。この場合の検出出力
の変化は磁界に対し、sin2０→sin2θ→sin2０→sin2θ
と変化し、出力の絶対値はsin０＜sin2θであるため、
実際には出力波形検出の際に波形の中央部に検出０の部
分が存在することとなり、波形が割れてしまうことにな
る。
置検出装置において凹凸を有する磁性材料４が移動した
ときの出力検出機構を示したものであるが、これによる
と図７（ａ）に示す状態では、磁界はギヤの凸部に向か
ってまっすぐになるため、パターンエレメントに垂直と
なり、信号検出はない。次にパターンエレメントがギヤ
の凹部にかかる図７（ｂ）に示す状態になると、磁界は
図のようにギヤの凸部に集束されて角度θだけ曲げら
れ、パターンエレメントにsinθの磁界がかかることと
なり、信号が検出される。次にパターンエレメントがギ
ヤの凹部の中央にかかる図７（ｃ）に示す状態になる
と、磁界はギヤの中央部に向かって集束されてパターン
エレメントに垂直となるため、信号検出はされない。さ
らにギヤが移動してパターンエレメントとの位置関係が
図７（ｄ）に示すようになると、図７（ｂ）の場合と同
様にsinθだけ信号が検出される。この場合の検出出力
の変化は磁界に対し、sin2０→sin2θ→sin2０→sin2θ
と変化し、出力の絶対値はsin０＜sin2θであるため、
実際には出力波形検出の際に波形の中央部に検出０の部
分が存在することとなり、波形が割れてしまうことにな
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】以上の様に、従来方式
では磁束が強磁性薄膜抵抗素子パターンの長手方向に対
し垂直になり得ないので、検出出力を大きくするために
はパターンの長手方向に対し最大の角度のつく磁気成分
を強くして、前記パターンの垂直方向の磁界強度のベク
トルを磁気抵抗薄膜の飽和磁界強度にする必要があり、
そのためにはバイアス量を強力なものとせねばならな
い。また、図８に示すように、エアギャップの小さい領
域ではギヤの凹部で磁界が基板面に対して垂直になるた
めに、特に出力波形の割れ方が大きくなる。
では磁束が強磁性薄膜抵抗素子パターンの長手方向に対
し垂直になり得ないので、検出出力を大きくするために
はパターンの長手方向に対し最大の角度のつく磁気成分
を強くして、前記パターンの垂直方向の磁界強度のベク
トルを磁気抵抗薄膜の飽和磁界強度にする必要があり、
そのためにはバイアス量を強力なものとせねばならな
い。また、図８に示すように、エアギャップの小さい領
域ではギヤの凹部で磁界が基板面に対して垂直になるた
めに、特に出力波形の割れ方が大きくなる。
【０００５】以上のように生ずる様々な弊害としては次
のものが考えられる。 １．出力波形が被検出体のピッチに対し不規則に変化す
るため、信号処理回路が誤動作する可能性がある。
のものが考えられる。 １．出力波形が被検出体のピッチに対し不規則に変化す
るため、信号処理回路が誤動作する可能性がある。
【０００６】２．エアギャップが小さいところでは波形
が割れてしまうため、エアギャップのばらつきを厳しく
制限しなければならない。
が割れてしまうため、エアギャップのばらつきを厳しく
制限しなければならない。
【０００７】３．検出可能なギヤピッチに制限がある。 ４．出力に限界があるため、印加電圧を大きくする必要
がある。
がある。
【０００８】本発明は以上の問題を鑑みてなされたもの
で、高出力で、簡便で、エアギャップによる出力波形の
変化がなく、ギヤ１ピッチに対し１パルスの出力波形を
生じせしめる位置検出装置を提供することを目的とす
る。
で、高出力で、簡便で、エアギャップによる出力波形の
変化がなく、ギヤ１ピッチに対し１パルスの出力波形を
生じせしめる位置検出装置を提供することを目的とす
る。
【０００９】上記目的を達成するために本発明は、基板
の表面に形成されたニッケル合金からなる強磁性薄膜を
備えた磁電変換素子と前記基板の裏面に配置され前記磁
電変換素子の基板面に対して３５゜〜６０゜の角度を持
つ磁界を発生する磁界発生手段とから磁気センサを構成
し、かつ前記強磁性薄膜と略平行に対向するように等ピ
ッチの凸凹あるいはスリットを有する磁性材料を配置し
たことを特徴とする磁気式位置検出装置を提供するもの
である。
の表面に形成されたニッケル合金からなる強磁性薄膜を
備えた磁電変換素子と前記基板の裏面に配置され前記磁
電変換素子の基板面に対して３５゜〜６０゜の角度を持
つ磁界を発生する磁界発生手段とから磁気センサを構成
し、かつ前記強磁性薄膜と略平行に対向するように等ピ
ッチの凸凹あるいはスリットを有する磁性材料を配置し
たことを特徴とする磁気式位置検出装置を提供するもの
である。
【００１０】
【作用】効果的に検出出力を引き出すために、まだギヤ
１ピッチ移動に対して磁界の移動を１往復だけにするた
めに、図２に示す通りエレメントを通過する磁界の角度
を４５゜付近を中心として動作させて、ギヤが１ピッチ
移動する際の検出の最大角度θで磁界が折り返すように
した。さらに、磁性材料を強磁性薄膜と略平行に対向す
るように配置したため、磁性材料と強磁性薄膜とは均等
な距離を保ちつつ近接させることができ、これにより、
強磁性薄膜と略平行に対向する磁性材料の全面における
検出精度を高め、かつ出力を大きくできる。
１ピッチ移動に対して磁界の移動を１往復だけにするた
めに、図２に示す通りエレメントを通過する磁界の角度
を４５゜付近を中心として動作させて、ギヤが１ピッチ
移動する際の検出の最大角度θで磁界が折り返すように
した。さらに、磁性材料を強磁性薄膜と略平行に対向す
るように配置したため、磁性材料と強磁性薄膜とは均等
な距離を保ちつつ近接させることができ、これにより、
強磁性薄膜と略平行に対向する磁性材料の全面における
検出精度を高め、かつ出力を大きくできる。
【００１１】
【実施例】以下、図面を用いて本発明の一実施例の磁気
式位置検出装置を詳細に説明する。
式位置検出装置を詳細に説明する。
【００１２】図１は、本実施例の磁気式位置検出装置の
磁気センサ部分を示したものであり、基板２上に形成さ
れた強磁性薄膜１の膜面に対し約４５°の磁界を発生さ
せるバイアス用のマグネット３を設けたものである。こ
の磁気センサに鉄などの被検出体である磁性材料が近付
くことによって本来薄膜に対して４５°の傾斜を持って
いる磁界が薄膜に対して垂直付近の角度となる。この場
合の磁界の角度の変化と検出出力電圧との関係を図２に
示すが、センサに作用する磁界が被検出体によりθ傾け
られて、磁界の角度をsin2θ曲線の変化率の最大値であ
る４５°を中心として動作させるものであり、非常に効
果的な出力検出であることが判る。従って、図３に示さ
れるごとく磁気センサの検出出力電圧は、被検出体が１
ピッチ移動する間に従来例と比較して極めて大きくなる
ことが判る。ここで横軸はギヤ１ピッチの位相、縦軸は
出力電圧を示している。
磁気センサ部分を示したものであり、基板２上に形成さ
れた強磁性薄膜１の膜面に対し約４５°の磁界を発生さ
せるバイアス用のマグネット３を設けたものである。こ
の磁気センサに鉄などの被検出体である磁性材料が近付
くことによって本来薄膜に対して４５°の傾斜を持って
いる磁界が薄膜に対して垂直付近の角度となる。この場
合の磁界の角度の変化と検出出力電圧との関係を図２に
示すが、センサに作用する磁界が被検出体によりθ傾け
られて、磁界の角度をsin2θ曲線の変化率の最大値であ
る４５°を中心として動作させるものであり、非常に効
果的な出力検出であることが判る。従って、図３に示さ
れるごとく磁気センサの検出出力電圧は、被検出体が１
ピッチ移動する間に従来例と比較して極めて大きくなる
ことが判る。ここで横軸はギヤ１ピッチの位相、縦軸は
出力電圧を示している。
【００１３】図４は本発明の出力検出機構を示したもの
であるが、これによると、図４（ａ）に示す状態では、
磁界はギヤの凸部に向かってまっすぐになるため、パタ
ーンエレメントに垂直となり、信号検出はない。次にパ
ターンエレメントがギヤの凹部にかかる図４（ｂ）に示
す状態になると、磁界は図のようにギヤの凹部に集束さ
れて角度θ1だけパターンエレメントの垂線と角度がつ
くこととなる。次に図４（ｃ）に示すような位置関係に
なると、磁界はパターンエレメントの垂線とθ2の角度
がつき、信号出力はピークに達する。さらに図４（ｄ）
に示す位置になると、パターンエレメントの垂線とθ3
の角度がつき、ａの位置に戻ることになる。この場合の
検出出力の変化は磁界に対し、sin０→sinθ1→sinθ2
→sinθ3となり、出力の絶対値はsin０＜sinθ1＜sinθ
2＞sinθ3であるため、波形が割れることは考えられな
い。なお、図４（ａ）〜（ｄ）において磁性材料４を強
磁性薄膜１と略平行に対向するように配置している。
であるが、これによると、図４（ａ）に示す状態では、
磁界はギヤの凸部に向かってまっすぐになるため、パタ
ーンエレメントに垂直となり、信号検出はない。次にパ
ターンエレメントがギヤの凹部にかかる図４（ｂ）に示
す状態になると、磁界は図のようにギヤの凹部に集束さ
れて角度θ1だけパターンエレメントの垂線と角度がつ
くこととなる。次に図４（ｃ）に示すような位置関係に
なると、磁界はパターンエレメントの垂線とθ2の角度
がつき、信号出力はピークに達する。さらに図４（ｄ）
に示す位置になると、パターンエレメントの垂線とθ3
の角度がつき、ａの位置に戻ることになる。この場合の
検出出力の変化は磁界に対し、sin０→sinθ1→sinθ2
→sinθ3となり、出力の絶対値はsin０＜sinθ1＜sinθ
2＞sinθ3であるため、波形が割れることは考えられな
い。なお、図４（ａ）〜（ｄ）において磁性材料４を強
磁性薄膜１と略平行に対向するように配置している。
【００１４】ここで本実施例と従来例におけるエアギャ
ップと検出出力電圧を比較したものを図９に示す。これ
によると、本実施例は従来例と比較して２倍近い出力電
圧であることが判る。このように本実施例ではマグネッ
トを大きくすることなく、更に磁界の変化による抵抗値
変化率の大きい角度を中心に磁界を動作させることによ
って大きな信号出力を出すのに対し、従来例では単にバ
イアス磁界を基板面に対し垂直に取っているため出力が
十分に得られていない。
ップと検出出力電圧を比較したものを図９に示す。これ
によると、本実施例は従来例と比較して２倍近い出力電
圧であることが判る。このように本実施例ではマグネッ
トを大きくすることなく、更に磁界の変化による抵抗値
変化率の大きい角度を中心に磁界を動作させることによ
って大きな信号出力を出すのに対し、従来例では単にバ
イアス磁界を基板面に対し垂直に取っているため出力が
十分に得られていない。
【００１５】また本実施例と従来例におけるエアギャッ
プと出力波形の割れを比較したのが図１０である。ここ
で出力波形の割れを定量的に比較するために、図１１に
示すように、１／２ピッチでの出力の落込みの値ｂを本
来の検出出力ａで割った値ａ／ｂをもって比較した。本
実施例において検出出力が最小になる、磁界が基板面に
対し垂直付近になるときが、ギヤ１ピッチの移動で１回
しかないため、エアギャップの変化にともなう磁束の変
化の大小にかかわらず、出力波形に割れが生じていない
ことが判る。これに対し従来例では１／２ピッチのとこ
ろで基板面に対し磁界が垂直になるため、エアギャップ
の小さいところでは最大出力付近のところで出力波形が
割れてしまう。一方エアギャップの大きいところでは波
形の割れが顕著でなくなるため、見かけ上出力波形が変
化してしまい、検出出力を回路で補正する必要があるこ
とが判る。
プと出力波形の割れを比較したのが図１０である。ここ
で出力波形の割れを定量的に比較するために、図１１に
示すように、１／２ピッチでの出力の落込みの値ｂを本
来の検出出力ａで割った値ａ／ｂをもって比較した。本
実施例において検出出力が最小になる、磁界が基板面に
対し垂直付近になるときが、ギヤ１ピッチの移動で１回
しかないため、エアギャップの変化にともなう磁束の変
化の大小にかかわらず、出力波形に割れが生じていない
ことが判る。これに対し従来例では１／２ピッチのとこ
ろで基板面に対し磁界が垂直になるため、エアギャップ
の小さいところでは最大出力付近のところで出力波形が
割れてしまう。一方エアギャップの大きいところでは波
形の割れが顕著でなくなるため、見かけ上出力波形が変
化してしまい、検出出力を回路で補正する必要があるこ
とが判る。
【００１６】また本実施例と従来例におけるギヤピッチ
と検出出力を比較したのが図１２であるが、本実施例の
ように磁界の変化を基板面に対して約４５°を中心にし
て動作させることにより、磁界の変化に伴う磁気抵抗薄
膜の抵抗値変化を大きく取れるため、細かいギヤピッチ
まで検出が可能である。これに対し、従来例では、磁界
の動作する角度の範囲が磁気抵抗薄膜の抵抗値変化を大
きく生じせしめるところではないため、検出出力が小さ
くなってしまうことが判る。
と検出出力を比較したのが図１２であるが、本実施例の
ように磁界の変化を基板面に対して約４５°を中心にし
て動作させることにより、磁界の変化に伴う磁気抵抗薄
膜の抵抗値変化を大きく取れるため、細かいギヤピッチ
まで検出が可能である。これに対し、従来例では、磁界
の動作する角度の範囲が磁気抵抗薄膜の抵抗値変化を大
きく生じせしめるところではないため、検出出力が小さ
くなってしまうことが判る。
【００１７】次に本発明の実施例と従来例におけるギヤ
ピッチと出力波形割れを比較したのが図１３であるが、
これによるとギヤピッチが大きくなると従来例では出力
波形に割れが生じるが、本実施例ではまったく変化を来
さないことが判る。
ピッチと出力波形割れを比較したのが図１３であるが、
これによるとギヤピッチが大きくなると従来例では出力
波形に割れが生じるが、本実施例ではまったく変化を来
さないことが判る。
【００１８】以上説明したように本実施例によれば、以
下のような効果が得られる。 １．１ピッチに対し１パルスの信号出力が得られるた
め、信号処理回路の誤動作がない。
下のような効果が得られる。 １．１ピッチに対し１パルスの信号出力が得られるた
め、信号処理回路の誤動作がない。
【００１９】２．エアギャップの変化に伴う出力波形の
変化が無いため、厳しい取り付け精度が必要でない。
変化が無いため、厳しい取り付け精度が必要でない。
【００２０】３．ギヤのピッチの変化による出力波形の
変化が無い。 ４．容易に高出力が得られる。
変化が無い。 ４．容易に高出力が得られる。
【００２１】５．信号磁界の変化が大きいため、ギヤの
ピッチを細かくしても出力検出が可能である。６．磁性材料を強磁性薄膜と略平行に対向するように配
置したため、磁性材料と強磁性薄膜とは均等な距離を保
ちつつ近接させることができ、これにより、強磁性薄膜
と略平行に対向する磁性材料の全面における検出精度を
高め、かつ出力を大きくできる。
ピッチを細かくしても出力検出が可能である。６．磁性材料を強磁性薄膜と略平行に対向するように配
置したため、磁性材料と強磁性薄膜とは均等な距離を保
ちつつ近接させることができ、これにより、強磁性薄膜
と略平行に対向する磁性材料の全面における検出精度を
高め、かつ出力を大きくできる。
【００２２】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、高出力
で、簡便で、エアギャップによる出力波形の変化がな
く、ギヤ１ピッチに対し１パルスの生じせしめることが
でき、さらに、磁性材料を強磁性薄膜と略平行に対向す
るように配置したため、磁性材料と強磁性薄膜とは均等
な距離を保ちつつ近接させることができ、これにより、
強磁性薄膜と略平行に対向する磁性材料の全面における
検出精度を高め、かつ出力を大きくできる。
で、簡便で、エアギャップによる出力波形の変化がな
く、ギヤ１ピッチに対し１パルスの生じせしめることが
でき、さらに、磁性材料を強磁性薄膜と略平行に対向す
るように配置したため、磁性材料と強磁性薄膜とは均等
な距離を保ちつつ近接させることができ、これにより、
強磁性薄膜と略平行に対向する磁性材料の全面における
検出精度を高め、かつ出力を大きくできる。
【図１】本発明の一実施例の磁気式位置検出装置におけ
る磁気センサの構成図
る磁気センサの構成図
【図２】本実施例における磁界の動作角度と出力電圧と
の関係を示す特性図
の関係を示す特性図
【図３】本実施例及び従来例における１ピッチでの出力
波形と出力電圧を示す特性図
波形と出力電圧を示す特性図
【図４】（ａ）〜（ｄ）は本実施例の出力検出機構を示
す説明図
す説明図
【図５】従来の磁気センサの構成図
【図６】従来例における磁界の動作角度と出力電圧を示
す特性図
す特性図
【図７】（ａ）〜（ｄ）は従来例の出力検出機構を示す
説明図
説明図
【図８】従来例のエアギャップの変化に伴う出力波形の
変化を示す説明図
変化を示す説明図
【図９】本実施例と従来例におけるエアギャップと出力
電圧との関係を示す説明図
電圧との関係を示す説明図
【図１０】本実施例と従来例におけるエアギャップと出
力波形の割れの度合の関係を示す説明図
力波形の割れの度合の関係を示す説明図
【図１１】出力波形を定量的に表示するための説明図
【図１２】本実施例と従来例におけるギヤピッチと出力
電圧との関係を示す説明図
電圧との関係を示す説明図
【図１３】本実施例と従来例におけるギヤピッチと出力
波形の割れの度合の関係を示す説明図
波形の割れの度合の関係を示す説明図
１ 磁気抵抗薄膜 ２ 基板 ３ マグネット ４ 凹凸を有する磁性材料
Claims (1)
- 【請求項１】 基板の表面に形成されたニッケル合金か
らなる強磁性薄膜を備えた磁電変換素子と前記基板の裏
面に配置され前記磁電変換素子の基板面に対して３５゜
〜６０゜の角度を持つ磁界を発生する磁界発生手段とか
ら磁気センサを構成し、かつ前記強磁性薄膜と略平行に
対向するように等ピッチの凸凹あるいはスリットを有す
る磁性材料を配置したことを特徴とする磁気式位置検出
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18737491A JP2993194B2 (ja) | 1991-07-26 | 1991-07-26 | 磁気式位置検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18737491A JP2993194B2 (ja) | 1991-07-26 | 1991-07-26 | 磁気式位置検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0534103A JPH0534103A (ja) | 1993-02-09 |
| JP2993194B2 true JP2993194B2 (ja) | 1999-12-20 |
Family
ID=16204893
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18737491A Expired - Fee Related JP2993194B2 (ja) | 1991-07-26 | 1991-07-26 | 磁気式位置検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2993194B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1996006329A1 (fr) * | 1994-08-23 | 1996-02-29 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Detecteur de signaux magnetiques |
-
1991
- 1991-07-26 JP JP18737491A patent/JP2993194B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0534103A (ja) | 1993-02-09 |
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