JP3131524B2 - Rotation angle sensor - Google Patents

Rotation angle sensor

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JP3131524B2
JP3131524B2 JP05085558A JP8555893A JP3131524B2 JP 3131524 B2 JP3131524 B2 JP 3131524B2 JP 05085558 A JP05085558 A JP 05085558A JP 8555893 A JP8555893 A JP 8555893A JP 3131524 B2 JP3131524 B2 JP 3131524B2
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  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、シャフトの回転角度を
検出する回転角度センサに関し、特に強磁性磁気抵抗素
子を用いた無接触型の回転角度センサに係る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a rotation angle sensor for detecting a rotation angle of a shaft, and more particularly to a non-contact type rotation angle sensor using a ferromagnetic magnetoresistive element.

【0002】[0002]

【従来の技術】近時、回転角度あるいは回転位置を検出
するセンサに関し、無接触機構を構成し、あるいはシャ
フトの慣性損失を小さくする等の要請から磁気センサの
利用が注目されている。この磁気センサには磁気抵抗素
子が用いられ、素子の板面がシャフトの先端に装着され
た永久磁石に対向するように配置されている。
2. Description of the Related Art Recently, with respect to a sensor for detecting a rotation angle or a rotation position, use of a magnetic sensor has attracted attention due to a demand for forming a non-contact mechanism or reducing inertia loss of a shaft. This magnetic sensor uses a magnetoresistive element, and is arranged such that the plate surface of the element faces a permanent magnet mounted on the tip of a shaft.

【0003】上記磁気抵抗素子としては半導体磁気抵抗
素子と強磁性磁気抵抗素子が知られている。前者は半導
体の電気抵抗が磁界中で変化する性質を利用したもので
ある。後者は磁界中の強磁性体に関し磁化方向と電流方
向のなす角度によって抵抗が異方的に変化する性質を利
用したものである。これは異方性磁気抵抗効果と呼ば
れ、磁界の大きさによる負性磁気抵抗効果と区別され
る。即ち、通常の強磁性体にあっては、異方性磁気抵抗
効果により電流と磁化方向が平行になった時に抵抗が最
大となり、直交した時に最小となる。而して、この効果
を利用すべく基板の板面に薄膜の強磁性金属が折線状に
付着されて強磁性磁気抵抗素子が構成され、例えば特開
昭62−237302号公報に記載のように、強磁性磁
気抵抗素子がシャフトの端面とこの端面の対向位置の何
れか一方に設けられ、他方に永久磁石が設けられた回転
位置検出装置が知られている。
As the above-mentioned magnetoresistive element, a semiconductor magnetoresistive element and a ferromagnetic magnetoresistive element are known. The former utilizes the property that the electric resistance of a semiconductor changes in a magnetic field. The latter utilizes the property that the resistance of the ferromagnetic material in a magnetic field changes anisotropically depending on the angle between the magnetization direction and the current direction. This is called an anisotropic magnetoresistive effect and is distinguished from a negative magnetoresistive effect due to the magnitude of a magnetic field. That is, in a normal ferromagnetic material, the resistance becomes the maximum when the current and the magnetization direction become parallel due to the anisotropic magnetoresistance effect, and becomes the minimum when the current and the magnetization direction cross each other. In order to make use of this effect, a ferromagnetic metal thin film is linearly adhered to the surface of the substrate to form a ferromagnetic magnetoresistive element. For example, as described in JP-A-62-237302. There is known a rotational position detecting device in which a ferromagnetic magnetoresistive element is provided at one of an end face of a shaft and a position facing the end face, and a permanent magnet is provided at the other.

【0004】更に、バイアスマグネットを備えた検出素
子が知られており、強磁性磁気抵抗素子にバイアス磁界
を加えることにより良好なリニアリティを確保すること
ができる。例えば、実開昭63−193866号公報に
は、センサ部に作用する被検出体からの磁界に対し所定
の方向にバイアス磁界を印加するバイアス磁界印加手段
を設け、被検出体からの磁界とバイアス磁界との合成磁
界の方向変化を利用して被検出体の変位方向を検出する
磁気センサが提案されている。
Further, a detection element having a bias magnet is known, and good linearity can be secured by applying a bias magnetic field to a ferromagnetic magnetoresistive element. For example, Japanese Unexamined Utility Model Publication No. 63-193866 discloses a bias magnetic field applying means for applying a bias magnetic field in a predetermined direction to a magnetic field from a detected object acting on a sensor unit. There has been proposed a magnetic sensor that detects a displacement direction of a detection target using a change in direction of a synthetic magnetic field with a magnetic field.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上記公報に記載の磁気
センサにおいて、強磁性磁気抵抗素子の位置での、バイ
アス磁界印加手段たる永久磁石の磁界と被検出体の永久
磁石の磁界による磁束密度の比が変化すると、両永久磁
石の合成磁界の磁束の方向が変化するため、被検出体の
変位(回転角度)が同じでも強磁性磁気抵抗素子の抵抗
値変化率が変動し、検出結果が異なるものとなる。即
ち、被検出体及びバイアス磁界印加手段として永久磁石
を用いた場合、強磁性磁気抵抗素子の位置での各永久磁
石の磁界による磁束密度が変化すれば、被検出体の変位
が一定であっても、強磁性磁気抵抗素子の抵抗値変化率
が変動する。
In the magnetic sensor described in the above publication, the magnetic flux density at the position of the ferromagnetic magnetoresistive element due to the magnetic field of the permanent magnet as the bias magnetic field applying means and the magnetic field of the permanent magnet of the object to be detected is determined. When the ratio changes, the direction of the magnetic flux of the combined magnetic field of the two permanent magnets changes. Therefore, even if the displacement (rotation angle) of the detection target is the same, the resistance value change rate of the ferromagnetic magnetoresistive element changes, and the detection result differs. It will be. That is, when a permanent magnet is used as the object to be detected and the bias magnetic field applying means, if the magnetic flux density of each permanent magnet at the position of the ferromagnetic magnetoresistive element changes, the displacement of the object to be detected is constant. Also, the rate of change of the resistance value of the ferromagnetic magnetoresistive element fluctuates.

【0006】従って、バイアス磁界を印加する永久磁石
の基板への装着位置が異なれば磁気センサの検出結果が
異なることとなり、バイアス磁界用の永久磁石の強磁性
磁気抵抗素子に対する相対的位置精度は出力特性に大き
く影響する。バイアス磁界用の永久磁石は、例えば上記
実開昭63−193866号公報に記載のように、強磁
性磁気抵抗素子等が表面に付着形成された基板の背面
に、接着剤によって固定されている。しかも、基板に対
する永久磁石の装着位置の設定に当っては、一般的に基
板の外形が基準とされているため、基板製造時の外形の
公差(数十μm)がそのまま装着位置の誤差となる。こ
のため、永久磁石の装着位置を設定するときの誤差と、
接着剤凝固時の誤差が重畳され、十分な位置精度が得ら
れず強磁性磁気抵抗素子に対して平行磁界を形成するこ
とが困難である。
Accordingly, if the mounting position of the permanent magnet to which the bias magnetic field is applied to the substrate is different, the detection result of the magnetic sensor will be different, and the relative positional accuracy of the permanent magnet for the bias magnetic field with respect to the ferromagnetic magnetoresistive element will be output. It greatly affects characteristics. The permanent magnet for the bias magnetic field is fixed with an adhesive to the back surface of the substrate on which the ferromagnetic magnetoresistive element and the like are formed, as described in, for example, Japanese Utility Model Application Laid-Open No. 63-193866. In addition, the setting of the mounting position of the permanent magnet with respect to the substrate is generally based on the outer shape of the substrate, so that the tolerance of the outer shape (several tens of μm) at the time of manufacturing the substrate directly causes an error in the mounting position. . For this reason, an error when setting the mounting position of the permanent magnet,
Errors during solidification of the adhesive are superimposed, and sufficient positional accuracy cannot be obtained, and it is difficult to form a parallel magnetic field with respect to the ferromagnetic magnetoresistive element.

【0007】そこで、本発明は強磁性磁気抵抗素子を有
する無接触型の回転角度センサにおいて、バイアス磁界
を印加する磁石部材により強磁性磁気抵抗素子に対し適
切な平行磁界を形成し安定した出力特性を確保すること
を目的とする。
Therefore, the present invention relates to a non-contact type rotation angle sensor having a ferromagnetic magnetoresistive element, wherein a magnet member for applying a bias magnetic field forms an appropriate parallel magnetic field with respect to the ferromagnetic magnetoresistive element, thereby achieving stable output characteristics. The purpose is to ensure.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は、強磁性磁気抵抗素子と、該強磁性磁気抵
抗素子に対して相対的に回転するシャフトと、該シャフ
トの端部に装着し前記強磁性磁気抵抗素子を含む磁界を
形成する第1の磁石部材と、前記強磁性磁気抵抗素子に
対してバイアス磁界を印加する第2の磁石部材とを備
え、前記強磁性磁気抵抗素子に対する前記シャフトの回
転に伴う磁束変化により前記シャフトの回転角度を検出
する回転角度センサにおいて、前記第1の磁石部材を囲
繞するように前記第2の磁石部材を配設すると共に、前
記シャフトの回転方向における前記第1の磁石部材に対
する前記第2の磁石部材の相対位置を、前記シャフトの
所定の回転範囲において前記第1の磁石部材に対し常に
所定の回転方向に付勢する磁力が生ずる位置に配設する
こととしたものである。
In order to achieve the above object, the present invention provides a ferromagnetic magnetoresistive element, a shaft rotating relative to the ferromagnetic magnetoresistive element, and an end of the shaft. A first magnet member mounted on the ferromagnetic magnetoresistive element for forming a magnetic field including the ferromagnetic magnetoresistive element; and a second magnet member for applying a bias magnetic field to the ferromagnetic magnetoresistive element. In a rotation angle sensor for detecting a rotation angle of the shaft by a change in magnetic flux accompanying rotation of the shaft with respect to an element, the second magnet member is provided so as to surround the first magnet member, and The relative position of the second magnet member with respect to the first magnet member in the rotation direction is always set in a predetermined rotation direction with respect to the first magnet member in a predetermined rotation range of the shaft. It as to those with disposing the magnetic force is generated position.

【0009】[0009]

【作用】上記の構成になる回転角度センサにおいては、
シャフトが回転すると、第1の磁石部材が強磁性磁気抵
抗素子に対して相対的に回転する。この相対的な回転に
応じ、強磁性磁気抵抗素子に対してこれを含む平行磁束
の磁界が変化するので抵抗値が変化し、シャフトの回転
に応じた信号が出力される。このとき、強磁性磁気抵抗
素子には第2の磁石部材によりバイアス磁界が印加され
ているので、第1の磁石部材の磁界との合成磁界が形成
され、シャフトの回転角度に応じた出力特性は、広範囲
のリニアリティを有するものとなる。
In the rotation angle sensor having the above configuration,
When the shaft rotates, the first magnet member rotates relatively to the ferromagnetic magnetoresistive element. In accordance with the relative rotation, the magnetic field of the parallel magnetic flux including the ferromagnetic magnetoresistive element changes, so that the resistance value changes and a signal corresponding to the rotation of the shaft is output. At this time, since the bias magnetic field is applied to the ferromagnetic magnetoresistive element by the second magnet member, a combined magnetic field with the magnetic field of the first magnet member is formed, and the output characteristic according to the rotation angle of the shaft is , Having a wide range of linearity.

【0010】この場合において、第2の磁石部材は、第
1の磁石部材を囲繞すると共に、シャフトの所定の回転
範囲(例えば90°)において、第1の磁石部材に対し
常に所定の回転方向に付勢する磁力が生ずる相対位置に
配設されているので、第2の磁石部材によって強磁性磁
気抵抗素子に対し適切な平行磁界が形成されると共に、
第1の磁石部材に対し常に所定の回転方向に付勢する磁
力が生じている。而して、バイアス磁界の強磁性磁気抵
抗素子に対する相対位置変化に起因する誤差は小さく抑
えられ、所期の出力特性が得られる。また、シャフトの
所定の回転範囲において第1の磁石部材に対して常に所
定の回転方向(例えば初期位置方向)に付勢する磁力が
生ずるので、シャフトに対する回転力が除かれるとこの
磁力によって初期位置に戻される。
In this case, the second magnet member surrounds the first magnet member and always rotates in a predetermined rotation direction with respect to the first magnet member in a predetermined rotation range (for example, 90 °) of the shaft. Since the magnet is disposed at a relative position where the energizing magnetic force is generated, an appropriate parallel magnetic field is formed by the second magnet member with respect to the ferromagnetic magnetoresistive element.
A magnetic force is generated that constantly urges the first magnet member in a predetermined rotation direction. Thus, an error caused by a change in the position of the bias magnetic field relative to the ferromagnetic magnetoresistive element is suppressed to a small value, and desired output characteristics can be obtained. In addition, since a magnetic force that constantly urges the first magnet member in a predetermined rotation direction (for example, the initial position direction) is generated in a predetermined rotation range of the shaft, when the rotation force on the shaft is removed, the initial position is generated by the magnetic force. Is returned to.

【0011】[0011]

【実施例】以下、本発明の回転角度センサを内燃機関の
スロットルポジションセンサに適用した実施例について
図面を参照して説明する。電子制御燃料噴射装置を搭載
した内燃機関においては、スロットルポジションセンサ
が装着され、その出力信号が燃料噴射制御等に供されて
いる。このスロットルポジションセンサはスロットルバ
ルブシャフトに連結され、通常、スロットルバルブ開度
(以下、スロットル開度という)に応じて変化するスロ
ットル開度信号と、アイドル域か出力域かによりオンオ
フするアイドル信号が出力される。このスロットルポジ
ションセンサとして、無接触型の回転角度センサが用い
られている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment in which a rotation angle sensor according to the present invention is applied to a throttle position sensor of an internal combustion engine will be described below with reference to the drawings. In an internal combustion engine equipped with an electronic control fuel injection device, a throttle position sensor is mounted, and its output signal is used for fuel injection control and the like. The throttle position sensor is connected to a throttle valve shaft, and normally outputs a throttle opening signal that changes according to a throttle valve opening (hereinafter, referred to as a throttle opening) and an idle signal that turns on and off depending on whether the engine is in an idle range or an output range. Is done. A non-contact type rotation angle sensor is used as the throttle position sensor.

【0012】図1は本発明の一実施例に係るスロットル
ポジションセンサ1を示すもので、図示しないスロット
ルボデーに装着され、シャフト2が図示しないスロット
ルシャフトに連動して回動するように支持されている。
即ち、スロットルポジションセンサ1は隣接する二つの
凹部3a,3bを有する合成樹脂製のハウジング3を備
え、これら凹部3a,3b間の隔壁3cに、例えば常磁
性体の軸受4を介してシャフト2が回動自在に支持され
ている。シャフト2の一端にはハウジング3の一方の凹
部3a内に収容されたレバー5が固着されており、レバ
ー5は図示しないスロットルシャフトに連結されてい
る。
FIG. 1 shows a throttle position sensor 1 according to an embodiment of the present invention. The throttle position sensor 1 is mounted on a throttle body (not shown), and a shaft 2 is supported so as to rotate in conjunction with a throttle shaft (not shown). I have.
That is, the throttle position sensor 1 includes a synthetic resin housing 3 having two adjacent concave portions 3a and 3b, and the shaft 2 is mounted on a partition wall 3c between the concave portions 3a and 3b via, for example, a paramagnetic bearing 4. It is rotatably supported. A lever 5 housed in one recess 3a of the housing 3 is fixed to one end of the shaft 2, and the lever 5 is connected to a throttle shaft (not shown).

【0013】シャフト2は、回転軸部2cと、その一端
部に一体的に形成された鍔部2a及び係止部2bを有
し、これらの鍔部2a及び係止部2bに、本発明にいう
第1の磁石部材たるロータマグネット20が装着され、
ハウジング3の凹部3b内に収容されている。即ち、シ
ャフト2の一端部の先端には溝を介して鍔部2aに連結
された係止部2bが形成されており、この係止部2bを
鋳ぐるむようにプラスチックマグネットで形成された円
筒状のロータマグネット20が設けられている。尚、ロ
ータマグネット20の平面形状は円形に限らず、正方形
等どのような形状であってもよい。而して、ロータマグ
ネット20をシャフト2の軸心に適切に取付けることが
でき、ロータマグネット20回りに磁界が形成される。
この場合において、シャフト2が強磁性体で形成されて
おり、ロータマグネット20は鍔部2a及び係止部2b
に装着されているので、プラスチックマグネット単体を
シャフト端部に接合した場合に比し大型とすることな
く、後述するように所定の磁界を形成することができ
る。
The shaft 2 has a rotating shaft portion 2c and a flange portion 2a and a locking portion 2b integrally formed at one end thereof. The flange portion 2a and the locking portion 2b are provided in the present invention. Rotor magnet 20, which is a first magnet member,
It is housed in the recess 3 b of the housing 3. That is, a locking portion 2b connected to the flange portion 2a via a groove is formed at the tip of one end portion of the shaft 2, and a cylindrical magnet formed of a plastic magnet so as to fill the locking portion 2b. A rotor magnet 20 is provided. The plane shape of the rotor magnet 20 is not limited to a circle, but may be any shape such as a square. Thus, the rotor magnet 20 can be appropriately attached to the axis of the shaft 2, and a magnetic field is formed around the rotor magnet 20.
In this case, the shaft 2 is formed of a ferromagnetic material, and the rotor magnet 20 includes the flange portion 2a and the locking portion 2b.
As described later, a predetermined magnetic field can be formed as described later without increasing the size as compared with a case where a single plastic magnet is joined to the shaft end.

【0014】そして、ロータマグネット20に対向する
ように磁気センサ10が配設されている。本実施例の磁
気センサ10は、矩形の素子基板11を有し、その一方
の面に帯状のNi−Co合金等の薄膜強磁性合金から成
る強磁性磁気抵抗素子12(以下、単に磁気抵抗素子1
2という)が付着されている。尚、素子基板11の形状
は矩形に限らず、どのような形状であってもよいが、ロ
ータマグネット20は、磁気抵抗素子12を含む平行磁
束の磁界を形成するため、図1に示すように、磁気抵抗
素子12より大きな直径を有するように形成される。
A magnetic sensor 10 is provided so as to face the rotor magnet 20. The magnetic sensor 10 of the present embodiment has a rectangular element substrate 11, and a ferromagnetic element 12 (hereinafter simply referred to as a magnetoresistive element) made of a strip-shaped thin-film ferromagnetic alloy such as a Ni—Co alloy on one surface. 1
2) is attached. The shape of the element substrate 11 is not limited to a rectangle, but may be any shape. However, since the rotor magnet 20 forms a parallel magnetic flux field including the magnetoresistive element 12, as shown in FIG. , Having a larger diameter than the magnetoresistive element 12.

【0015】磁気抵抗素子12は高抵抗化を図るため帯
状の薄膜強磁性合金が折曲され、図3に示すようなパタ
ーン形状に形成されている。即ち、磁気抵抗素子12の
パターンは長手方向が水平な素子を中心とするブロック
と長手方向が垂直な素子を中心とするブロックとが交互
に接続され、四つのブロックが構成されている。そし
て、各ブロック間の接続点には端子12a乃至12dが
形成されている。端子12a,12bは所謂電流端子
で、端子12aは電源Vcに接続され、端子12bは接
地されている。端子12c,12dは所謂電圧端子であ
り、これらから検出信号が出力される。
The magnetoresistive element 12 is formed by bending a strip-shaped thin-film ferromagnetic alloy to increase the resistance, and forming a pattern as shown in FIG. That is, in the pattern of the magnetoresistive element 12, four blocks are constituted by alternately connecting blocks centered on elements whose longitudinal direction is horizontal and blocks centered on elements whose longitudinal direction is vertical. Terminals 12a to 12d are formed at connection points between the blocks. The terminals 12a and 12b are so-called current terminals. The terminal 12a is connected to the power supply Vc, and the terminal 12b is grounded. The terminals 12c and 12d are so-called voltage terminals from which a detection signal is output.

【0016】図1に示すように、素子基板11の他方の
面には本発明にいう第2の磁石部材たるバイアスマグネ
ット13がロータマグネット20を囲繞するように配設
され、例えば接着剤によって固定されている。また、磁
気抵抗素子12はロータマグネット20より小さく、バ
イアスマグネット13の中心近傍に配設されているの
で、バイアスマグネット13による磁界は磁気抵抗素子
12を含む平行な磁界となる。尚、バイアスマグネット
13はプラスチックマグネットで形成することとしても
よい。
As shown in FIG. 1, a bias magnet 13 as a second magnet member according to the present invention is disposed on the other surface of the element substrate 11 so as to surround the rotor magnet 20, and is fixed by, for example, an adhesive. Have been. Further, since the magnetoresistive element 12 is smaller than the rotor magnet 20 and is disposed near the center of the bias magnet 13, the magnetic field generated by the bias magnet 13 is a parallel magnetic field including the magnetoresistive element 12. Incidentally, the bias magnet 13 may be formed of a plastic magnet.

【0017】図2はロータマグネット20とバイアスマ
グネット13の関係を示す平面図であり、両マグネット
の極性は図示した関係にある。ロータマグネット20は
レバー5によって初期位置の全閉位置FCから、約90
°反時計方向に回転した全開位置FOまで、図2に矢印
で示す反時計方向に回転駆動される。一方、ロータマグ
ネット20が全開位置FOに回転駆動された状態では、
バイアスマグネット13に対し極性が同じ部分が近接す
ることになり、図中白抜矢印で示したように磁力が働
き、ロータマグネット20が所定位置のバイアスマグネ
ット13に対して時計方向に回転するように付勢されて
いる。
FIG. 2 is a plan view showing the relationship between the rotor magnet 20 and the bias magnet 13, and the polarities of both magnets are in the illustrated relationship. The rotor magnet 20 is moved by about 90 degrees from the initial fully closed position FC by the lever 5.
2. Rotation is driven in the counterclockwise direction indicated by the arrow in FIG. 2 until the fully open position FO is rotated in the counterclockwise direction. On the other hand, in a state where the rotor magnet 20 is rotationally driven to the fully open position FO,
A portion having the same polarity comes close to the bias magnet 13, a magnetic force acts as shown by a white arrow in the drawing, and the rotor magnet 20 rotates clockwise with respect to the bias magnet 13 at a predetermined position. Being energized.

【0018】而して、図示しないスロットルバルブの開
作動に伴い、スロットルシャフトに連動するレバー5が
ロータマグネット20とバイアスマグネット13との間
の磁力に抗して駆動され、シャフト2が回動するように
構成されている。レバー5が開放されロータマグネット
20が自由状態とされると、バイアスマグネット13と
の間で作用する磁力によって時計方向に回動し全閉位置
FCに戻る。このようにロータマグネット20(及びシ
ャフト2)は磁力によって初期位置たる全閉位置FCに
復帰し得るので、従前のリターンスプリングが不要であ
り、軽量且つ安価に構成することができる。
With the opening operation of the throttle valve (not shown), the lever 5 linked to the throttle shaft is driven against the magnetic force between the rotor magnet 20 and the bias magnet 13, and the shaft 2 rotates. It is configured as follows. When the lever 5 is opened and the rotor magnet 20 is in a free state, it rotates clockwise by the magnetic force acting between the bias magnet 13 and returns to the fully closed position FC. As described above, since the rotor magnet 20 (and the shaft 2) can return to the fully closed position FC, which is the initial position, by a magnetic force, a conventional return spring is not required, and a lightweight and inexpensive configuration can be achieved.

【0019】磁気センサ10はハイブリッドIC基板3
0(以下、単にIC基板30という)に実装され、その
端部には複数のターミナル7が接続されている。ターミ
ナル7はハウジング3内に埋設されており、側方に延出
してハウジング3と一体にコネクタ8が形成されてい
る。IC基板30はハウジング3の凹部3b内に収容さ
れ、この凹部3bはゴム製のシール部材19を介して強
磁性体のカバー9により密閉されている。尚、IC基板
30には磁気センサ10の出力信号を処理する検出回路
素子等が実装されているが、周知であるので説明は省略
する。そして、磁気センサ10は図1に示すように、I
C基板30の一方の面に付着される。尚、この後IC基
板30全体を合成樹脂によりモールドすることとしても
よい。而して、磁気抵抗素子12にはロータマグネット
20とバイアスマグネット13の両マグネットの合成磁
界が印加されるところとなる。
The magnetic sensor 10 is a hybrid IC substrate 3
0 (hereinafter simply referred to as an IC board 30), and a plurality of terminals 7 are connected to the end thereof. The terminal 7 is buried in the housing 3 and extends sideways to form a connector 8 integrally with the housing 3. The IC substrate 30 is accommodated in a concave portion 3b of the housing 3, and the concave portion 3b is hermetically sealed by a ferromagnetic cover 9 via a rubber seal member 19. Note that a detection circuit element for processing the output signal of the magnetic sensor 10 and the like are mounted on the IC board 30, but the description is omitted because it is well known. Then, as shown in FIG.
It is attached to one surface of the C substrate 30. After that, the entire IC substrate 30 may be molded with a synthetic resin. Thus, the combined magnetic field of the rotor magnet 20 and the bias magnet 13 is applied to the magnetoresistive element 12.

【0020】上記の構成になる本実施例のスロットルポ
ジションセンサ1において、図示しないスロットルバル
ブに連動して図1に示すレバー5が駆動されシャフト2
が軸受4内で回動する。このシャフト2の回動に伴いロ
ータマグネット20による磁界も回転し、磁気抵抗素子
12に対してこれを含む平行磁束の磁界の方向が変化す
る。即ち、ロータマグネット20の磁界とバイアスマグ
ネット13のバイアス磁界との合成磁界の方向が変化す
る。而して、異方性磁気抵抗効果により磁気抵抗素子1
2の抵抗値R1乃至R4が変化し、磁気センサ10から
シャフト2の回転に応じた信号が出力され、シャフト2
の回転角に対する磁気センサ10の出力特性は、広範囲
のリニアリティを有する特性となる。
In the throttle position sensor 1 of the present embodiment having the above-described configuration, the lever 5 shown in FIG.
Rotates in the bearing 4. As the shaft 2 rotates, the magnetic field generated by the rotor magnet 20 also rotates, and the direction of the magnetic field of the parallel magnetic flux including the magnetic field changes with respect to the magnetoresistive element 12. That is, the direction of the combined magnetic field of the magnetic field of the rotor magnet 20 and the bias magnetic field of the bias magnet 13 changes. Thus, the magnetoresistive element 1 is formed by the anisotropic magnetoresistance effect.
2 change, and a signal corresponding to the rotation of the shaft 2 is output from the magnetic sensor 10.
The output characteristics of the magnetic sensor 10 with respect to the rotation angle are characteristics having a wide range of linearity.

【0021】本実施例においては、バイアスマグネット
13によって磁気抵抗素子12に対し安定した平行磁界
が形成される。図4及び図5は本実施例のバイアスマグ
ネット13及び従来のバイアスマグネット13pによっ
て形成される磁界の磁束分布を示すもので、本実施例で
は図4に示すように磁気抵抗素子12はバイアスマグネ
ット13に対し平面視で中心に位置し、正面視でバイア
スマグネット13の一方の端面上に位置している。これ
に対し、従来の磁気抵抗素子12は、これより面積が小
さい矩形のバイアスマグネット13pの下方に平行に位
置している。従って、従来のシャフト2の軸と直交する
方向(Y−Y方向)の磁束分布は図5に示すように磁気
抵抗素子12の中心部と周縁部との磁束の差が大であ
る。本実施例におけるシャフト2の軸と直交する方向
(Y−Y方向)の磁束分布は図4に示すとおりであり、
同一のΔYに対する磁束変化幅は従来に比し小さくなっ
ており、従って軸方向の誤差が小さく適切な平行磁界が
形成されている。
In the present embodiment, a stable parallel magnetic field is formed on the magnetoresistive element 12 by the bias magnet 13. 4 and 5 show the magnetic flux distribution of the magnetic field formed by the bias magnet 13 of the present embodiment and the conventional bias magnet 13p. In the present embodiment, as shown in FIG. Are located at the center in a plan view, and on one end face of the bias magnet 13 in a front view. On the other hand, the conventional magnetoresistive element 12 is positioned below and parallel to the rectangular bias magnet 13p having a smaller area. Therefore, in the magnetic flux distribution in the direction orthogonal to the axis of the conventional shaft 2 (Y-Y direction), the difference in magnetic flux between the central portion and the peripheral portion of the magnetoresistive element 12 is large as shown in FIG. The magnetic flux distribution in the direction (Y-Y direction) orthogonal to the axis of the shaft 2 in this embodiment is as shown in FIG.
The variation width of the magnetic flux with respect to the same ΔY is smaller than that of the related art, so that an error in the axial direction is small and an appropriate parallel magnetic field is formed.

【0022】[0022]

【発明の効果】本発明は上述のように構成されているの
で以下に記載の効果を奏する。即ち、本発明の回転角度
センサにおいては、第2の磁石部材は、第1の磁石部材
を囲繞すると共に、シャフトの所定の回転範囲において
第1の磁石部材に対し常に所定の回転方向に付勢する磁
力が生ずる相対位置に配設されているので、第2の磁石
部材により強磁性磁気抵抗素子に対し適切な平行磁界が
形成され、安定した出力特性が得られる。また、第1の
磁石部材に対して所定の回転方向に付勢する磁力が生じ
ており、シャフトに対する回転が除かれるとこの磁力に
よって例えば初期位置に戻されるので、リターンスプリ
ングが不要であり、軽量且つ安価となる。
Since the present invention is configured as described above, the following effects can be obtained. That is, in the rotation angle sensor according to the present invention, the second magnet member surrounds the first magnet member and always urges the first magnet member in a predetermined rotation direction in a predetermined rotation range of the shaft. Since the second magnetic member is disposed at a relative position where a magnetic force is generated, an appropriate parallel magnetic field is formed by the second magnet member with respect to the ferromagnetic magnetoresistive element, and stable output characteristics can be obtained. In addition, a magnetic force is generated that urges the first magnet member in a predetermined rotational direction, and when the rotation with respect to the shaft is removed, the magnetic force returns to, for example, an initial position. And it becomes cheap.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の回転角度センサの一実施例に係るスロ
ットルポジションセンサの縦断面図である。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a throttle position sensor according to an embodiment of a rotation angle sensor of the present invention.

【図2】本発明の一実施例におけるロータマグネットと
バイアスマグネットとの関係を示す平面図である。
FIG. 2 is a plan view showing a relationship between a rotor magnet and a bias magnet in one embodiment of the present invention.

【図3】本発明の一実施例に用いられる磁気センサの平
面図である。
FIG. 3 is a plan view of a magnetic sensor used in one embodiment of the present invention.

【図4】本発明の一実施例における磁気抵抗素子に対す
るバイアスマグネットによる磁束分布を示す説明図であ
る。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a magnetic flux distribution by a bias magnet with respect to a magnetoresistive element according to one embodiment of the present invention.

【図5】従来の磁気抵抗素子に対するバイアスマグネッ
トによる磁束分布を示す説明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a magnetic flux distribution by a bias magnet with respect to a conventional magnetoresistive element.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 スロットルポジションセンサ(回転角度センサ) 2 シャフト 10 磁気センサ 11 素子基板 12 強磁性磁気抵抗素子 13 バイアスマグネット(第2の磁石部材) 20 ロータマグネット(第1の磁石部材) 30 ハイブリットIC基板 REFERENCE SIGNS LIST 1 throttle position sensor (rotation angle sensor) 2 shaft 10 magnetic sensor 11 element substrate 12 ferromagnetic resistance element 13 bias magnet (second magnet member) 20 rotor magnet (first magnet member) 30 hybrid IC substrate

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01B 7/00 - 7/34 102 G01D 5/00 - 5/252 G01D 5/39 - 5/62 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Fields surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) G01B 7 /00-7/34 102 G01D 5/00-5/252 G01D 5/39-5/62

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 強磁性磁気抵抗素子と、該強磁性磁気抵
抗素子に対して相対的に回転するシャフトと、該シャフ
トの端部に装着し前記強磁性磁気抵抗素子を含む磁界を
形成する第1の磁石部材と、前記強磁性磁気抵抗素子に
対してバイアス磁界を印加する第2の磁石部材とを備
え、前記強磁性磁気抵抗素子に対する前記シャフトの回
転に伴う磁束変化により前記シャフトの回転角度を検出
する回転角度センサにおいて、前記第1の磁石部材を囲
繞するように前記第2の磁石部材を配設すると共に、前
記シャフトの回転方向における前記第1の磁石部材に対
する前記第2の磁石部材の相対位置を、前記シャフトの
所定の回転範囲において前記第1の磁石部材に対し常に
所定の回転方向に付勢する磁力が生ずる位置に配設した
ことを特徴とする回転角度センサ。
1. A ferromagnetic magnetoresistive element, a shaft that rotates relative to the ferromagnetic magnetoresistive element, and a shaft mounted on an end of the shaft for forming a magnetic field including the ferromagnetic magnetoresistive element. And a second magnet member for applying a bias magnetic field to the ferromagnetic magnetoresistive element, wherein the rotation angle of the shaft is determined by a change in magnetic flux accompanying rotation of the shaft with respect to the ferromagnetic magnetoresistive element. In the rotation angle sensor for detecting the first magnet member, the second magnet member is disposed so as to surround the first magnet member, and the second magnet member with respect to the first magnet member in the rotation direction of the shaft. Is disposed at a position where a magnetic force that constantly urges the first magnet member in a predetermined rotation direction is generated in a predetermined rotation range of the shaft. Angle sensor.
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