JP3296871B2 - 無接触式直線変位センサ - Google Patents
無接触式直線変位センサInfo
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、変位を検出すべき物体
とともに移動する磁気センサを設け、この磁気センサの
直線的な移動方向に対して磁気センサの幅方向に傾斜さ
せてセンシング用永久磁石を配置することにより、物体
の位置（変位）を磁気センサの抵抗比として検出する直
線変位センサに関するものである。
とともに移動する磁気センサを設け、この磁気センサの
直線的な移動方向に対して磁気センサの幅方向に傾斜さ
せてセンシング用永久磁石を配置することにより、物体
の位置（変位）を磁気センサの抵抗比として検出する直
線変位センサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、磁気センサ（１）とセンシング用
永久磁石（２）を利用した直線変位センサは、図９に示
すように、ケース（５）の上側にレール（６）を介し
て、進退自在なスライダー（９）を設け、このスライダ
ー（９）の下面にヨーク（１３）を介して磁気センサ
（１）を取り付け、ケース（５）の下側に、上下にＮ極
とＳ極を持つセンシング用永久磁石（２）を、図１０に
示すように、磁気センサ（１）の全移動量に対して磁気
センサ（１）の幅の分だけ傾斜して配置していた。
永久磁石（２）を利用した直線変位センサは、図９に示
すように、ケース（５）の上側にレール（６）を介し
て、進退自在なスライダー（９）を設け、このスライダ
ー（９）の下面にヨーク（１３）を介して磁気センサ
（１）を取り付け、ケース（５）の下側に、上下にＮ極
とＳ極を持つセンシング用永久磁石（２）を、図１０に
示すように、磁気センサ（１）の全移動量に対して磁気
センサ（１）の幅の分だけ傾斜して配置していた。
【０００３】センシング用永久磁石（２）が発生する磁
界のうち、なるべく高い磁界を磁気センサ（１）に与え
るために、センシング用永久磁石（２）と磁気センサ
（１）を僅かなクリアランス（０．５ｍｍ程度）で接近
させて対向させていた。
界のうち、なるべく高い磁界を磁気センサ（１）に与え
るために、センシング用永久磁石（２）と磁気センサ
（１）を僅かなクリアランス（０．５ｍｍ程度）で接近
させて対向させていた。
【０００４】前記磁気センサ（１）は、２個の半導体磁
気抵抗素子（１Ａ）（１Ａ）で構成され、それぞれの半
導体磁気抵抗素子（１Ａ）は、進退方向が長手方向とな
る多数の短冊状のインジウムアンチモンなどによる半導
体膜（１２）が直列に連結されて構成されていた。これ
ら磁気検出素子（１Ａ）（１Ａ）は直列に結合され、そ
の両端子（ａ）（ｃ）に入力電圧が与えられ、結合点か
ら出力端子（ｂ）が取り出してブリッジ回路が構成され
ていた。
気抵抗素子（１Ａ）（１Ａ）で構成され、それぞれの半
導体磁気抵抗素子（１Ａ）は、進退方向が長手方向とな
る多数の短冊状のインジウムアンチモンなどによる半導
体膜（１２）が直列に連結されて構成されていた。これ
ら磁気検出素子（１Ａ）（１Ａ）は直列に結合され、そ
の両端子（ａ）（ｃ）に入力電圧が与えられ、結合点か
ら出力端子（ｂ）が取り出してブリッジ回路が構成され
ていた。
【０００５】前記センシング用永久磁石（２）は希土類
を用いた非常に強い磁力を持つＳｍ−Ｃｏ磁石などを用
いていた。なお、図９において、（３）は信号処理回路
基盤、（４）は波形成形回路である。
を用いた非常に強い磁力を持つＳｍ−Ｃｏ磁石などを用
いていた。なお、図９において、（３）は信号処理回路
基盤、（４）は波形成形回路である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】以上のような従来の直
線変位センサは、センシング用永久磁石（２）が希土類
磁石であり、磁気センサ（１）が半導体磁気抵抗素子で
あるため、センシング用永久磁石（２）の磁束分布によ
って、磁気センサ（１）の性能に多少の変動があり、図
８に示すように、出力変化が直線的な正比例から外れて
不規則な曲線を描くという問題点があった。
線変位センサは、センシング用永久磁石（２）が希土類
磁石であり、磁気センサ（１）が半導体磁気抵抗素子で
あるため、センシング用永久磁石（２）の磁束分布によ
って、磁気センサ（１）の性能に多少の変動があり、図
８に示すように、出力変化が直線的な正比例から外れて
不規則な曲線を描くという問題点があった。
【０００７】また、センシング用永久磁石（２）が希土
類磁石であるため値段が高く、磁界強度が強いため取扱
が困難であり、高磁界での出力変化を検出するために磁
気センサ（１）とセンシング用永久磁石（２）とを近接
させなければならない。そして、その僅かなクリアラン
スを一定に保つためにレールや取り付け構造にも工夫を
要するという問題点があった。
類磁石であるため値段が高く、磁界強度が強いため取扱
が困難であり、高磁界での出力変化を検出するために磁
気センサ（１）とセンシング用永久磁石（２）とを近接
させなければならない。そして、その僅かなクリアラン
スを一定に保つためにレールや取り付け構造にも工夫を
要するという問題点があった。
【０００８】また、磁気センサ（１）に強磁性体薄膜を
用い、センシング用永久磁石（２）に安価なフェライト
磁石を用いることも考えられるが、磁気応答のヒステリ
シスにより同じ位置でも移動方向やスライダ（９）の反
転位置によって出力に差が出るだけでなく、出力の直線
性が悪く、抵抗比の不連続変化を起こすという問題点が
あった。本発明は、磁気センサに強磁性体薄膜を用い、
センシング用永久磁石に安価なフェライト磁石を用い
て、出力の直線性のよい直線変位センサを得ることを目
的とする。
用い、センシング用永久磁石（２）に安価なフェライト
磁石を用いることも考えられるが、磁気応答のヒステリ
シスにより同じ位置でも移動方向やスライダ（９）の反
転位置によって出力に差が出るだけでなく、出力の直線
性が悪く、抵抗比の不連続変化を起こすという問題点が
あった。本発明は、磁気センサに強磁性体薄膜を用い、
センシング用永久磁石に安価なフェライト磁石を用い
て、出力の直線性のよい直線変位センサを得ることを目
的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は以上のような問
題点を解決するためになされたもので、変位を検出すべ
き物体とともに移動する磁気センサを設け、この磁気セ
ンサの直線的な移動方向に対してセンシング用永久磁石
を磁気センサの幅方向に傾斜させて配置することによ
り、物体の変位を磁気センサの出力として検出する無接
触式直線変位センサにおいて、磁気センサは、進退方向
が長手方向となる多数の短冊状の強磁性体薄膜を直列に
連結した２個の磁気検出素子を進退方向に対して直角方
向に並べて間隔をもって配置するとともに電気的には直
列に接続し、これらの磁気検出素子に進退方向の磁気バ
イアスを均等に印加する磁気バイアス磁石を磁気検出素
子に臨設し、センシング用永久磁石は、前記磁気センサ
の幅方向にＮ極とＳ極を有するように配置したものであ
る。また、センシング用永久磁石にフェライト磁石を用
いてなるものである。
題点を解決するためになされたもので、変位を検出すべ
き物体とともに移動する磁気センサを設け、この磁気セ
ンサの直線的な移動方向に対してセンシング用永久磁石
を磁気センサの幅方向に傾斜させて配置することによ
り、物体の変位を磁気センサの出力として検出する無接
触式直線変位センサにおいて、磁気センサは、進退方向
が長手方向となる多数の短冊状の強磁性体薄膜を直列に
連結した２個の磁気検出素子を進退方向に対して直角方
向に並べて間隔をもって配置するとともに電気的には直
列に接続し、これらの磁気検出素子に進退方向の磁気バ
イアスを均等に印加する磁気バイアス磁石を磁気検出素
子に臨設し、センシング用永久磁石は、前記磁気センサ
の幅方向にＮ極とＳ極を有するように配置したものであ
る。また、センシング用永久磁石にフェライト磁石を用
いてなるものである。
【００１０】
【作用】磁気検出素子として強磁性体薄膜を用い、この
強磁性体薄膜の磁化容易軸方向に磁気バイアスを印加す
ることによって、抵抗比の不連続変化や磁界応答のヒス
テリシスによる出力の変動を緩和する。
強磁性体薄膜の磁化容易軸方向に磁気バイアスを印加す
ることによって、抵抗比の不連続変化や磁界応答のヒス
テリシスによる出力の変動を緩和する。
【００１１】
【実施例】つぎに、本発明の一実施例を図１ないし図５
に基づいて説明する。図２において、ケース（５）の上
側にはレール（６）によってスライダー（９）が進退自
在に取付けられており、このスライダー（９）の下面に
は基板（８）を介して磁気センサ（１）が取付けられ、
さらに、信号処理基盤（３）、波形成形回路（４）が搭
載されている。このスライダー（９）は、ケース（５）
の外の変位を検出すべき物体（図示せず）に連結するた
めの軸棒（７）が結合されている。
に基づいて説明する。図２において、ケース（５）の上
側にはレール（６）によってスライダー（９）が進退自
在に取付けられており、このスライダー（９）の下面に
は基板（８）を介して磁気センサ（１）が取付けられ、
さらに、信号処理基盤（３）、波形成形回路（４）が搭
載されている。このスライダー（９）は、ケース（５）
の外の変位を検出すべき物体（図示せず）に連結するた
めの軸棒（７）が結合されている。
【００１２】ケース（５）の下側にはフェライト磁石を
用いたセンシング用永久磁石（２）が、前記磁気センサ
（１）と約２ｍｍのクリアランスをもって対向して固定
されている。このセンシング用永久磁石（２）は、図１
（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、スライダー（９）の
全移動量に対して略磁気センサ（１）の幅（Ｗ）の分だ
け傾斜して固定されている。
用いたセンシング用永久磁石（２）が、前記磁気センサ
（１）と約２ｍｍのクリアランスをもって対向して固定
されている。このセンシング用永久磁石（２）は、図１
（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、スライダー（９）の
全移動量に対して略磁気センサ（１）の幅（Ｗ）の分だ
け傾斜して固定されている。
【００１３】前記磁気センサ（１）は、図５に示すよう
に、２個の磁気検出素子（１Ｌ）（１Ｒ）と磁気バイア
ス磁石（１０）で構成されている。それぞれの磁気検出
素子（１Ｌ）（１Ｒ）はスライダー（９）の進退方向が
長手方向となる多数の短冊状の強磁性体薄膜（１１）が
直列に連結されて構成されており、この強磁性体薄膜
（１１）は、厚さが約１０００Å、幅が約２０μｍ程度
で形成され、形状異方性により長手方向が磁化容易軸と
なっている。
に、２個の磁気検出素子（１Ｌ）（１Ｒ）と磁気バイア
ス磁石（１０）で構成されている。それぞれの磁気検出
素子（１Ｌ）（１Ｒ）はスライダー（９）の進退方向が
長手方向となる多数の短冊状の強磁性体薄膜（１１）が
直列に連結されて構成されており、この強磁性体薄膜
（１１）は、厚さが約１０００Å、幅が約２０μｍ程度
で形成され、形状異方性により長手方向が磁化容易軸と
なっている。
【００１４】これらの磁気検出素子（１Ｌ）（１Ｒ）は
直列に結合され、その両端子（ａ）（ｃ）に入力電圧が
与えられ、結合点から出力端子（ｂ）が取り出されて図
６に示すブリッジ回路を構成されている。磁気検出素子
（１Ｌ）（１Ｒ）の前部には、磁気バイアス磁石（１
０）が進退方向にＳ極とＮ極を有するように臨設されて
いる。この磁気バイアス磁石（１０）は、鎖線で示すよ
うに進退方向の反対側に設けても良いし、また、図４に
示すように背面に設けても良い。
直列に結合され、その両端子（ａ）（ｃ）に入力電圧が
与えられ、結合点から出力端子（ｂ）が取り出されて図
６に示すブリッジ回路を構成されている。磁気検出素子
（１Ｌ）（１Ｒ）の前部には、磁気バイアス磁石（１
０）が進退方向にＳ極とＮ極を有するように臨設されて
いる。この磁気バイアス磁石（１０）は、鎖線で示すよ
うに進退方向の反対側に設けても良いし、また、図４に
示すように背面に設けても良い。
【００１５】つぎに、以上の構成による直線変位センサ
の作用を説明する。スライダ（９）が、図１（ａ）に示
すように、中心より手前側、すなわちセンシング用永久
磁石（２）の中心が磁気センサ（１）の中心から左側
（−側）にある場合、磁化容易軸方向に対して直角方向
に通過する磁束が、磁気抵抗素子（１Ｒ）より、磁気抵
抗素子（１Ｌ）の方が多くなり、抵抗値は磁気抵抗素子
（１Ｌ）の方が低く、磁気抵抗素子（１Ｒ）の方が高く
なり、図６のブリッジのバランスが崩れて、出力は図７
に示すように−（マイナス）となる。
の作用を説明する。スライダ（９）が、図１（ａ）に示
すように、中心より手前側、すなわちセンシング用永久
磁石（２）の中心が磁気センサ（１）の中心から左側
（−側）にある場合、磁化容易軸方向に対して直角方向
に通過する磁束が、磁気抵抗素子（１Ｒ）より、磁気抵
抗素子（１Ｌ）の方が多くなり、抵抗値は磁気抵抗素子
（１Ｌ）の方が低く、磁気抵抗素子（１Ｒ）の方が高く
なり、図６のブリッジのバランスが崩れて、出力は図７
に示すように−（マイナス）となる。
【００１６】スライダ（９）が移動して、図１（ｂ）に
示すように、センシング用永久磁石（２）の中心が磁気
センサの中心に一致（±０）した場合、磁化容易軸方向
に対して直角方向に通過する磁束が、磁気抵抗素子（１
Ｒ）と磁気抵抗素子（１Ｌ）で等しくなり、抵抗値も等
しくなり、図６のブリッジのバランスが保たれて、出力
は図７に示すように０となる。
示すように、センシング用永久磁石（２）の中心が磁気
センサの中心に一致（±０）した場合、磁化容易軸方向
に対して直角方向に通過する磁束が、磁気抵抗素子（１
Ｒ）と磁気抵抗素子（１Ｌ）で等しくなり、抵抗値も等
しくなり、図６のブリッジのバランスが保たれて、出力
は図７に示すように０となる。
【００１７】さらにスライダ（９）が移動して、図１
（ｃ）に示すように、中心より先側、すなわちセンシン
グ用永久磁石（２）の中心が磁気センサ（１）の中心か
ら右側（＋側）にある場合、磁化容易軸方向に対して直
角方向に通過する磁束が、磁気抵抗素子（１Ｌ）より、
磁気抵抗素子（１Ｒ）の方が多くなり、抵抗値は磁気抵
抗素子（１Ｌ）の方が高く、磁気抵抗素子（１Ｒ）の方
が低くなり、図６のブリッジのバランスが崩れて、出力
は図７に示すように＋（プラス）となる。そして、−側
から＋側に向かって直線的な出力となる。
（ｃ）に示すように、中心より先側、すなわちセンシン
グ用永久磁石（２）の中心が磁気センサ（１）の中心か
ら右側（＋側）にある場合、磁化容易軸方向に対して直
角方向に通過する磁束が、磁気抵抗素子（１Ｌ）より、
磁気抵抗素子（１Ｒ）の方が多くなり、抵抗値は磁気抵
抗素子（１Ｌ）の方が高く、磁気抵抗素子（１Ｒ）の方
が低くなり、図６のブリッジのバランスが崩れて、出力
は図７に示すように＋（プラス）となる。そして、−側
から＋側に向かって直線的な出力となる。
【００１８】以上のスライダー（９）の移動中、磁気検
出素子（１Ｌ）（１Ｒ）には、常に磁気バイアス磁石
（１０）が発生する磁界により、磁化容易軸方向に磁気
バイアスが印加され、抵抗比の不連続変化や磁界応答の
ヒステリシスによる検出出力の変動を緩和する。
出素子（１Ｌ）（１Ｒ）には、常に磁気バイアス磁石
（１０）が発生する磁界により、磁化容易軸方向に磁気
バイアスが印加され、抵抗比の不連続変化や磁界応答の
ヒステリシスによる検出出力の変動を緩和する。
【００１９】
【発明の効果】本発明は、磁気バイアス磁石により、常
に磁気検出素子に磁化容易軸方向の磁気バイアスを印加
するように構成したので、ヒステリシスなどによる検出
出力の変動が緩和され、出力を直線的な正比例として得
ることができ、従来のものよりも分解能が向上する。ま
た、磁気検出素子に強磁性体薄膜を用いたので、センシ
ング用永久磁石に安価なフェライト磁石を用いることが
でき、さらに、磁気検出素子とセンシング用永久磁石と
のクリアランスを広く取ることができるので、その公差
に余裕ができ、取り付け構造が簡単になり、組立が容易
になる。
に磁気検出素子に磁化容易軸方向の磁気バイアスを印加
するように構成したので、ヒステリシスなどによる検出
出力の変動が緩和され、出力を直線的な正比例として得
ることができ、従来のものよりも分解能が向上する。ま
た、磁気検出素子に強磁性体薄膜を用いたので、センシ
ング用永久磁石に安価なフェライト磁石を用いることが
でき、さらに、磁気検出素子とセンシング用永久磁石と
のクリアランスを広く取ることができるので、その公差
に余裕ができ、取り付け構造が簡単になり、組立が容易
になる。
【図１】本発明における磁気センサとセンシング用永久
磁石の位置関係を示す説明図であり、（ａ）（ｂ）
（ｃ）はそれぞれ磁気センサの位置が異なるものであ
る。
磁石の位置関係を示す説明図であり、（ａ）（ｂ）
（ｃ）はそれぞれ磁気センサの位置が異なるものであ
る。
【図２】本発明の無接触式直線変位センサの断面図であ
る。
る。
【図３】本発明の磁気検出素子とバイアス磁石の配置の
一例を示す斜視図である。
一例を示す斜視図である。
【図４】本発明の磁気検出素子とバイアス磁石の配置の
他の例を示す斜視図である。
他の例を示す斜視図である。
【図５】本発明における磁気センサの底面図である。
【図６】ホイートストーブリッジの回路図である。
【図７】本発明の無接触式直線変位センサの特性図であ
る。
る。
【図８】従来の無接触式直線変位センサの特性図であ
る。
る。
【図９】従来の無接触式直線変位センサの断面図であ
る。
る。
【図１０】従来の無接触式直線変位センサの磁気センサ
とセンシング用永久磁石の位置関係を示す説明図であ
る。
とセンシング用永久磁石の位置関係を示す説明図であ
る。
【図１１】従来の無接触式直線変位センサの磁気センサ
の底面図である。
の底面図である。
（１）…磁気センサ、（１Ｌ）（１Ｒ）…磁気検出素
子、（２）…センシング用永久磁石、（３）…信号処理
回路基盤、（４）…波形成形回路、（５）…ケース、
（６）…レール、（７）…軸棒、（８）…基板、（９）
…スライダー、（１０）…磁気バイアス磁石、（１１）
…強磁性体薄膜。
子、（２）…センシング用永久磁石、（３）…信号処理
回路基盤、（４）…波形成形回路、（５）…ケース、
（６）…レール、（７）…軸棒、（８）…基板、（９）
…スライダー、（１０）…磁気バイアス磁石、（１１）
…強磁性体薄膜。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−212803（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−245003（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−309801（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−187415（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01B 7/00 - 7/34 102 G01D 5/00 - 5/252 G01B 5/39 - 5/62
Claims (2)
- 【請求項１】変位を検出すべき物体とともに移動する磁
気センサを設け、この磁気センサの直線的な移動方向に
対してセンシング用永久磁石を磁気センサの幅方向に傾
斜させて配置することにより、物体の変位を磁気センサ
の出力として検出する無接触式直線変位センサにおい
て、 磁気センサは、 進退方向が長手方向となる多数の短冊状の強磁性体薄膜
を直列に連結した２個の磁気検出素子を進退方向に対し
て直角方向に並べて間隔をもって配置するとともに電気
的には直列に接続し、 これらの磁気検出素子に進退方向の磁気バイアスを全て
の強磁性体薄膜に対して均等に印加する磁気バイアス磁
石を磁気検出素子に臨設し、 センシング用永久磁石は、前記磁気センサの幅方向にＮ
極とＳ極を有するように配置したことを特徴とする無接
触式直線変位センサ。 - 【請求項２】センシング用永久磁石に、フェライト磁石
を用いてなることを特徴とする請求項１記載の無接触式
直線変位センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04187093A JP3296871B2 (ja) | 1993-02-05 | 1993-02-05 | 無接触式直線変位センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04187093A JP3296871B2 (ja) | 1993-02-05 | 1993-02-05 | 無接触式直線変位センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06229708A JPH06229708A (ja) | 1994-08-19 |
| JP3296871B2 true JP3296871B2 (ja) | 2002-07-02 |
Family
ID=12620301
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04187093A Expired - Fee Related JP3296871B2 (ja) | 1993-02-05 | 1993-02-05 | 無接触式直線変位センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3296871B2 (ja) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0676804U (ja) * | 1993-04-06 | 1994-10-28 | ミクロン機器株式会社 | 磁気回路 |
| JP4589410B2 (ja) | 2005-12-16 | 2010-12-01 | 旭化成エレクトロニクス株式会社 | 位置検出装置 |
| JP2010019552A (ja) * | 2006-11-02 | 2010-01-28 | Alps Electric Co Ltd | 移動センサ |
| US9772200B2 (en) | 2013-03-15 | 2017-09-26 | Bourns, Inc. | Position measurement using angled collectors |
| JP2018013391A (ja) | 2016-07-20 | 2018-01-25 | メレキシス テクノロジーズ エス エー | 変位検出装置 |
| JP6913617B2 (ja) * | 2017-12-01 | 2021-08-04 | 昭和電工株式会社 | 磁気センサ、計測装置及び磁気センサの製造方法 |
| JP2021043003A (ja) * | 2019-09-09 | 2021-03-18 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 磁気式位置検出装置 |
| JP7316494B2 (ja) * | 2019-10-30 | 2023-07-28 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 磁気式位置検出装置 |
| CN112781627A (zh) * | 2020-06-23 | 2021-05-11 | 北京可利尔福科技有限公司 | 闭环反馈系统和电子器件 |
-
1993
- 1993-02-05 JP JP04187093A patent/JP3296871B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06229708A (ja) | 1994-08-19 |
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