JP3614249B2 - 磁性移動体センサ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、たとえば内燃機関のカム軸の回転角度検出等に用いられる一対の磁電変換素子が内蔵された磁性移動体センサに関し、特にパルス信号のばらつきを抑制して検出精度を向上させるとともに、構造上および製造上の許容範囲を拡大してコストダウンを実現した磁性移動体センサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１２は従来の磁性移動体センサの使用状態を概略的に示す断面図であり、ここでは、磁性移動体センサが磁性回転体に対向配置された回転センサの場合を示している。図１３は図１２内の磁性回転体と回転センサとの配置関係を図式的に示す側面図である。
【０００３】
図１２および図１３において、磁性移動体すなわち磁性回転体１は、外周面に沿って一定ピッチの複数の磁性突部１ａを有している。
磁性回転体１の外周面の磁性突部１ａに対向配置された一対の磁電変換素子２ａおよび２ｂは、たとえばホール素子からなり、磁性回転体１の移動方向Ａに沿って互いに所定間隔Ｄだけ離間配置されている。各磁電変換素子２ａおよび２ｂは、磁性突部１ａの移動にともなう磁束変化を検知し、磁束変化に応じた電気信号（後述する）を出力する。
【０００４】
各磁電変換素子２ａおよび２ｂは、種々の回路素子（後述する）を含むセンサＩＣ３内に一体的に内蔵されている。
センサＩＣ３に近接配置された永久磁石４は、矢印Ｂ方向（図１３参照）に着磁されており、各磁電変換素子２ａおよび２ｂに対してバイアス磁束を発生する。
【０００５】
回転センサは、一対の磁電変換素子２ａおよび２ｂを内蔵したセンサＩＣ３と、バイアス磁束を発生する永久磁石４とにより構成され、磁性回転体１に対して以下の位置関係を維持するように、保持部材５により一体的に位置決め固定されている。
【０００６】
各磁電変換素子２ａおよび２ｂの間を通るセンサＩＣ３および永久磁石４の中心軸方向は、磁性回転体１の中心軸方向Ｃと一致している。また、磁性回転体１に対向する永久磁石４の側面は、センサＩＣ３内の２個の磁電変換素子２ａおよび２ｂを結ぶ線と平行であり、且つ、磁性回転体１の回転接線方向Ｅに対しても平行である。
したがって、永久磁石４の着磁方向Ｂは、中心軸方向Ｃと一致している。
【０００７】
図１４はセンサＩＣ３内の具体的構成を示す回路図である。
図１４において、センサＩＣ３は、外部回路（図示せず）から電源電圧が印加される電源入力端子Ｖｃｃと、グランドに接続されたグランド端子ＧＮＤと、パルス信号Ｐを出力する出力端子Ｖｏｕｔとを有している。
【０００８】
センサＩＣ３は、一対の磁電変換素子２ａおよび２ｂから出力される各電気信号ＦａおよびＦｂを個別に増幅する一対の増幅器６ａおよび６ｂと、各増幅器６ａおよび６ｂを介した電気信号ＧａおよびＧｂを差動増幅する差動増幅器７と、差動増幅器７から出力される差動信号Ｈを磁性突部１ａのエッジに対応したパルス信号Ｊに変換する波形整形回路８と、パルス信号Ｊを反転してパルス信号Ｐを出力するエミッタ接地のトランジスタ９とを備えている。
【０００９】
磁電変換素子２ａおよび２ｂ、増幅器６ａおよび６ｂ、差動増幅器７および波形整形回路８は、それぞれ、電源入力端子Ｖｃｃおよびグランド端子ＧＮＤに接続され、電源入力端子Ｖｃｃから給電されている。
トランジスタ９から出力端子Ｖｏｕｔを介して出力されたパルス信号Ｐは、外部回路において最終的なパルス電圧に変換される。
【００１０】
以下、図１５および図１６の波形図を参照しながら、図１２〜図１４に示した従来の磁性移動体センサの動作について説明する。
図１５および図１６は磁性回転体１の磁性突部１ａと波形整形回路８に入力される差動信号Ｈおよび波形整形後のパルス信号Ｊとの関係を示しており、図１６は磁性回転体１が低回転の場合を示している。
【００１１】
図１５および図１６において、ＴＨはパルス信号ＪをＨ（ハイ）レベルからＬ（ロー）レベルに切り換えるスレッショルドレベル、ＴＬはパルス信号ＪをＬレベルからＨレベルに切り換えるスレッショルドレベル、ΔＴは各スレッショルドレベルＴＨおよびＴＬの偏差すなわちヒステリシスである。
【００１２】
また、図１６において、差動信号Ｈのアンダシュート部Ｈｕおよびオーバシュート部Ｈｏは、センサＩＣ３内の回路特性上、特に低回転時に特に発生し易いものである。
【００１３】
まず、磁性回転体１が矢印Ａ方向に回転すると、一対の磁電変換素子２ａおよび２ｂは、磁性回転体１上の磁性突部１ａの移動により生じる磁界変化を電圧変化として検出し、電気信号ＦａおよびＦｂを出力する。
各電気信号ＦａおよびＦｂは、増幅器６ａおよび６ｂを介して増幅された電気信号ＧａおよびＧｂとなり、さらに、差動増幅器７を介して差動信号Ｈとなり、たとえばシュミットトリガ回路からなる波形整形回路８に入力される。
【００１４】
波形整形回路８は、差動信号Ｈを各スレッショルドレベルＴＨおよびＴＬと比較することにより、差動信号Ｈを磁性突部１ａのエッジに対応したパルス信号Ｊに変換する。
すなわち、差動信号ＨがスレッショルドＴＨを上回ったときには、パルス信号ＪをＬレベルに立ち下げ、差動信号ＨがスレッショルドレベルＴＬを下回ったときには、パルス信号ＪをＨレベルに立ち上げる。
【００１５】
続いて、パルス信号Ｊは、トランジスタ９を介して反転されたパルス信号Ｐとなり、出力端子Ｖｏｕｔを介して外部のコンピュータユニット等（図示せず）に入力され、磁性回転体１の回転数または回転角度等の検出に用いられる。
【００１６】
しかしながら、波形整形回路８におけるスレッショルドレベルＴＨおよびＴＬは、図１５から明らかなように、差動信号Ｈの比較的傾斜の緩やかな波形領域に設定されているので、差動信号Ｈのわずかなレベル変動に応動してパルス信号Ｊがδ方向にシフトしてしまい、磁性回転体１の回転検出精度を損なうおそれがある。したがって、種々の構造的精度、たとえば、センサＩＣ３の取り付け精度等が厳しく要求され、コストアップにつながることになる。
【００１７】
また、磁性回転体１の回転数が低い場合には、図１６のように、差動信号Ｈにアンダシュート部Ｈｕやオーバシュート部Ｈｏが発生し易いので、アンダシュート部Ｈｕおよびオーバシュート部Ｈｏで波形整形回路８が動作し、パルス信号Ｊが正規のパルス信号（一点鎖線参照）から大きく逸脱してしまい、高精度の回転検出が困難になるおそれがある。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
従来の磁性移動体センサは以上のように、差動信号Ｈの波形傾斜が緩やかな領域で波形整形しているので、磁性突部１ａのエッジに対応した高精度のパルス信号Ｊを出力することが困難であり、これを解決しようとすると、製造上の高精度化が要求されることからコストアップを招くという問題点があった。
【００１９】
また、磁性移動体の移動速度が低い場合、差動信号ＨのアンダシュートＨｕおよびオーバシュート部Ｈｏを検出して波形整形してしまい、磁性突部１ａのエッジに対応した高精度のパルス信号Ｊを出力することができないという問題点があった。
【００２０】
この発明は上記のような問題点を解決するためになされたもので、構造上および製造上の許容範囲を拡大してコストダウンを実現するとともに、高精度な磁性移動体センサを得ることを目的とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
この発明の請求項１に係る磁性移動体センサは、磁性移動体の磁性突部に対向配置された一対の磁電変換素子と、一対の磁電変換素子に対してバイアス磁束を発生する磁石と、一対の磁電変換素子のそれぞれに印加されるバイアス磁束の大きさを互いに異なるようにするための不平衡バイアス手段と、一対の磁電変換素子から出力される各電気信号を差動増幅する差動増幅器と、差動増幅器から出力される差動信号を磁性突部のエッジに対応したパルス信号に変換する波形整形回路とを備え、一対の磁電変換素子は、磁性移動体の移動方向に沿って所定間隔だけ離間配置され、磁性突部の移動にともなう磁束変化を検知し、不平衡バイアス手段は、一対の磁電変換素子を通過する各磁束密度の振幅に、波形整形回路のヒステリシスに相当するレベル以上の差を生じさせるものである。
これにより、各磁電変換素子に対する磁束密度の振幅に差を生じさせ、各磁電変換素子の感度を実質的に不平衡にする。
【００２２】
また、この発明の請求項２に係る磁性移動体センサは、請求項１において、不平衡バイアス手段は、一対の磁電変換素子を結ぶ直線が磁性移動体の移動方向に対して傾斜された構成を含むものである。
【００２３】
また、この発明の請求項３に係る磁性移動体センサは、請求項１において、不平衡バイアス手段は、磁石の側面形状が磁性移動体の移動方向に対して傾斜された構成を含むものである。
【００２４】
また、この発明の請求項４に係る磁性移動体センサは、請求項１において、不平衡バイアス手段は、磁石の着磁方向が磁性移動体の表面の法線方向に対して傾斜された構成を含むものである。
【００２５】
また、この発明の請求項５に係る磁性移動体センサは、請求項１において、不平衡バイアス手段は、一対の磁電変換素子の中心軸位置と磁石の中心軸位置とが互いにオフセットされた構成を含むものである。
【００２６】
また、この発明の請求項６に係る磁性移動体センサは、請求項１において、磁性移動体は回転体からなり、不平衡バイアス手段は、一対の磁電変換素子および磁石の中心軸位置が回転体の中心軸位置に対してオフセットされた構成を含むものである。
【００２７】
また、この発明の請求項７に係る磁性移動体センサは、磁性移動体の磁性突部に対向配置された一対の磁電変換素子と、一対の磁電変換素子に対してバイアス磁束を発生する磁石と、一対の磁電変換素子から出力される各電気信号を個別に増幅する一対の増幅器と、一対の増幅器を介した各電気信号を差動増幅する差動増幅器と、差動増幅器から出力される差動信号を磁性突部のエッジに対応したパルス信号に変換する波形整形回路とを備え、一対の磁電変換素子は、磁性移動体の移動方向に沿って所定間隔だけ離間配置され、磁性突部の移動にともなう磁束変化を検知し、一対の増幅器は、増幅率が互いに異なり、差動増幅器に入力される各電気信号の振幅に、波形整形回路のヒステリシスに相当するレベル以上の差を生じさせるものである。
これにより、差動増幅器に入力される電気信号の振幅に差を生じさせ、各磁電変換素子の感度を実質的に不平衡にする（各磁電変換素子のそれぞれに印加されるバイアス磁束の大きさを互いに異なるようにする）。
【００２８】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１による回転センサを図について説明する。
図１はこの発明の実施の形態１の要部を図式的に示す側面図であり、前述と同様に、磁性移動体センサが回転センサの場合を示している。
【００２９】
なお、この発明の実施の形態１（以下の各実施の形態についても同様）によるセンサＩＣ３の回路構成は、図１４に示した通りであり、また、前述と同様の構成要素については、同一符号を付してここでは詳述を省略する。
【００３０】
図２および図３は磁性回転体１の磁性突部１ａと波形整形回路８（図１４参照）に入力される差動信号Ｈおよび波形整形後のパルス信号Ｊとの関係を示しており、図３は磁性回転体１が低回転の場合を示している。
【００３１】
この場合、一対の磁電変換素子２ａおよび２ｂの各磁束検知感度を不平衡とするために、各磁電変換素子２ａおよび２ｂを通過する各磁束密度の振幅に、波形整形回路８のヒステリシスΔＴ（図１５参照）に相当するレベル以上の差を生じさせる不平衡バイアス手段が設けられている。
【００３２】
図１において、不平衡バイアス手段は、各磁電変換素子２ａおよび２ｂを結ぶ直線が磁性回転体１の移動方向（回転接線方向Ｅ）に対して傾斜された構成からなる。
ここでは、センサＩＣ３は、磁性回転体１上の磁性突部１ａに先に接近する側の磁電変換素子２ａが、他方の磁電変換素子２ｂよりも磁性回転体１に接近するように傾斜しているものとする。
【００３３】
一方、永久磁石４の磁性回転体１に対向する側面は、磁性回転体１の回転接線方向Ｅに対して平行に配置されており、永久磁石４の着磁方向Ｂは、永久磁石４の中心軸方向すなわち磁性回転体１の中心軸方向Ｃと一致している。
【００３４】
図１の構成によれば、磁性回転体１の回転接線方向Ｅに対するセンサＩＣ３の傾斜角度を、たとえば５°〜６０°（通常、３０°前後）程度の範囲内で調整することにより、磁電変換素子２ａおよび２ｂを通る磁束密度の振幅に、ヒステリシスΔＴに相当するレベル以上の差を生じさせることができる。
【００３５】
したがって、磁電変換素子２ａおよび２ｂの各検出感度が実質的に不均一となることから、差動信号Ｈは、図２のように、正負の電圧レベルにバイアス成分が重畳された波形となる。
また、波形整形回路８は、差動信号Ｈの波形傾斜が急峻な領域で差動信号ＨとスレッショルドレベルＴＨおよびＴＬとを比較し、パルス信号Ｊを生成する。
【００３６】
これにより、差動信号Ｈからパルス信号Ｊへの変換性能が向上するので、磁性突部１ａの両エッジを高精度に検出することができる。
センサ取付誤差等の構造的な許容誤差量が増大するので、コストダウンを実現することができる。
【００３７】
さらに、図３のように、低回転時において差動信号Ｈにアンダシュート部Ｈｕが発生しても、アンダシュート部ＴＬがスレッショルドレベルＴＬを下回る可能性が極めて小さいので、パルス信号Ｊに影響を与えるおそれはない。
【００３８】
同様に、差動信号Ｈにオーバシュート部Ｈｏが発生しても、オーバシュート部ＨｏがスレッショルドレベルＴＨを上回る可能性が極めて小さいので、パルス信号Ｊに影響を与えるおそれはない。
この結果、低回転領域でのパルス信号ＪおよびＰの検出精度を向上させることができる。
【００３９】
ここでは、磁性移動体を磁性回転体１としたが、同様の磁性突部１ａを有していれば、たとえば直線的な磁性移動体に対しても適用することができ、同等の作用効果を奏することは言うまでもない。
この場合、前述の磁性回転体１の回転接線方向Ｅは、磁性移動体の移動方向に対応することになる。
【００４０】
実施の形態２．
なお、上記実施の形態１では、磁性突部１ａに先に接近する側の磁電変換素子２ａが他方の磁電変換素子２ｂよりも磁性回転体１に接近するように、センサＩＣ３を傾斜させたが、逆方向に傾斜させてもよい。
【００４１】
図４はセンサＩＣ３の傾斜方向を逆にしたこの発明の実施の形態２による波形図である。
この場合、前述の実施の形態１と比べると、差動信号Ｈの不平衡バイアスが逆極性なので、スレッショルドレベルＴＨおよびＴＬは、差動信号Ｈの波形傾斜の緩やかな領域の近傍に位置している。
【００４２】
したがって、実施の形態１の場合よりも構造的な許容誤差は低減するが、オーバシュート部Ｈｏおよびアンダシュート部Ｈｕ（図３参照）の発生時に関しては、アンダシュート部Ｈｕ（またはオーバシュート部Ｈｏ）がスレッショルドレベルＴＨ（またはＴＬ）と関連してパルス信号Ｊに影響を与えるおそれはなく、前述と同様の作用効果を奏する。
【００４３】
実施の形態３．
また、上記実施の形態１では、不平衡バイアス手段として、回転接線方向Ｅに対してセンサＩＣ３の対向面（磁電変換素子２ａおよび２ｂを結ぶ線）を傾斜させたが、永久磁石４の対向面を傾斜させてもよい。
以下、回転接線方向Ｅに対して永久磁石４の対向面を傾斜させたこの発明の実施の形態３について説明する。
【００４４】
図５はこの発明の実施の形態３の要部を図式的に示す側面図である。
なお、この発明の実施の形態３（以下の各実施の形態においても同様）の動作波形は、図２〜図４に示した通りである。
【００４５】
図５において、磁電変換素子２ａおよび２ｂを含むセンサＩＣ３の対向面は、磁性回転体１の回転接線方向Ｅに対して平行に配置されている。また、永久磁石４の着磁方向Ｂは、センサＩＣ３の中心軸位置すなわち磁性回転体１の中心軸方向Ｃと一致している。
【００４６】
一方、永久磁石４の対向面４ａの側面形状は、磁性回転体１の回転接線方向Ｅに対して傾斜されており、ここでは、磁性回転体１が先に接近する側が磁性回転体１から離れるように傾斜されている。
【００４７】
このように、回転接線方向Ｅに対する永久磁石４の対向面４ａの傾斜角度を、たとえば５°〜６０°の範囲内で調整することにより、磁電変換素子２ａおよび２ｂを通る各磁束密度の振幅に差を生じさせることができる。
図５の場合、磁電変換素子２ｂを通る磁束密度振幅の方が他方の磁電変換素子２ａよりも高くなる。
【００４８】
したがって、前述と同様に、磁性突部１ａの両エッジを高精度に検出して回転検出性能（精度）を向上させることができ、また、センサ取付誤差の許容量を増大させるとともに、低回転領域での検出精度を向上させることができる。
【００４９】
実施の形態４．
なお、上記実施の形態３では、不平衡バイアス手段として、磁性回転体１に対する永久磁石４の対向面４ａを傾斜させたが、永久磁石４の反対側の対向面を傾斜させてもよい。
【００５０】
以下、永久磁石４の反対側の対向面を傾斜させたこの発明の実施の形態４について説明する。
図６はこの発明の実施の形態４の要部を図式的に示す側面図であり、この場合、磁性回転体１に対する永久磁石４の反対側の対向面４ｂの側面形状は、磁性回転体１が先に接近する側が磁性回転体１から離れるように、回転接線方向Ｅに対して傾斜されている。
【００５１】
このように、回転接線方向Ｅに対する永久磁石４の対向面４ｂの傾斜角度を、たとえば５°〜６０°の範囲内で調整することにより、磁電変換素子２ａおよび２ｂを通る各磁束密度の振幅に差を生じさせることができる。
図６の場合、磁電変換素子２ａを通る磁束密度振幅の方が他方の磁電変換素子２ｂよりも高くなる。
【００５２】
したがって、前述と同様に、磁性突部１ａの両エッジを高精度に検出して回転検出性能（精度）を向上させることができ、また、センサ取付誤差の許容量を増大させるとともに、低回転領域での検出精度を向上させることができる。
【００５３】
実施の形態５．
また、上記実施の形態２、３では、不平衡バイアス手段として、磁性回転体１の回転接線方向Ｅに対し、永久磁石４の対向面４ａまたは４ｂの一方のみを傾斜させたが、永久磁石４の両側の対向面４ａおよび４ｂを傾斜させてもよい。
以下、永久磁石４の両側の対向面４ａおよび４ｂを傾斜させたこの発明の実施の形態５について説明する。
【００５４】
図７はこの発明の実施の形態５の要部を図式的に示す側面図であり、この場合、磁性回転体１に対する永久磁石４の両側の対向面４ａおよび４ｂの側面形状は、いずれも回転接線方向Ｅに対して傾斜されている。すなわち、永久磁石４の全体が磁性回転体１に対して傾斜配置されている。
【００５５】
図７の場合も、磁電変換素子２ａおよび２ｂを通る各磁束密度の振幅に差を生じさせることができ、磁電変換素子２ｂを通る磁束密度振幅の方が他方の磁電変換素子２ａよりも高くなる。
したがって、前述と同様に、磁性突部１ａの両エッジを高精度に検出して回転検出性能（精度）を向上させることができ、また、センサ取付誤差の許容量を増大させるとともに、低回転領域での検出精度を向上させることができる。
【００５６】
実施の形態６．
また、上記実施の形態３〜５では、不平衡バイアス手段として、磁性回転体１の回転接線方向Ｅに対して永久磁石４の対向面４ａまたは４ｂを傾斜させたが、磁性回転体１の中心軸方向Ｃ（表面の法線方向）に対して永久磁石４の着磁方向Ｂを傾斜させてもよい。
【００５７】
以下、永久磁石４の着磁方向Ｂを傾斜させたこの発明の実施の形態６について説明する。
図８はこの発明の実施の形態６の要部を図式的に示す側面図であり、この場合、永久磁石４の着磁方向Ｂは、磁性回転体１の中心軸方向Ｃに対して傾斜されている。
【００５８】
図８の場合、永久磁石４の着磁方向Ｂが磁性回転体１の回転方向Ａに対向するように傾斜されているので、磁電変換素子２ａに対するバイアス磁束の方が他方の磁電変換素子２ｂよりも多くなり、磁電変換素子２ａおよび２ｂを通る各磁束密度の振幅に差を生じさせることができる。
【００５９】
したがって、前述と同様に、磁性突部１ａの両エッジを高精度に検出して回転検出性能（精度）を向上させることができ、また、センサ取付誤差の許容量を増大させるとともに、低回転領域での検出精度を向上させることができる。
【００６０】
実施の形態７．
また、上記実施の形態６では、不平衡バイアス手段として、磁性回転体１の中心軸方向Ｃに対して永久磁石４の着磁方向Ｂを傾斜させたが、永久磁石４の中心軸位置を磁性回転体１の中心軸方向Ｃ（センサＩＣ３の中心軸位置）からオフセットさせてもよい。
【００６１】
以下、永久磁石４の中心軸位置をオフセットさせたこの発明の実施の形態７について説明する。
図９はこの発明の実施の形態７の要部を図式的に示す側面図であり、この場合、永久磁石４の中心軸位置Ｃ１は、センサＩＣ３の中心軸位置すなわち磁性回転体１の中心軸方向Ｃに対してオフセット（磁性回転体１の移動方向にシフト）されている。
【００６２】
図９の場合も、磁電変換素子２ａおよび２ｂを通る各磁束密度の振幅に差を生じさせ、磁電変換素子２ｂを通る磁束密度振幅を他方の磁電変換素子２ａよりも高くすることができる。
したがって、前述と同様に、磁性突部１ａの両エッジを高精度に検出して回転検出性能（精度）を向上させることができ、また、センサ取付誤差の許容量を増大させるとともに、低回転領域での検出精度を向上させることができる。
【００６３】
実施の形態８．
また、上記実施の形態７では、不平衡バイアス手段として、永久磁石４の中心軸位置Ｃ１を磁性回転体１の中心軸方向Ｃ（センサＩＣ３の中心軸位置）からオフセットさせたが、逆に、センサＩＣ３の中心軸位置を磁性回転体１の中心軸方向Ｃ（永久磁石４の中心軸位置）からオフセットさせてもよい。
【００６４】
以下、センサＩＣの中心軸位置をオフセットさせたこの発明の実施の形態８について説明する。
図１０はこの発明の実施の形態８の要部を図式的に示す側面図であり、この場合、センサＩＣ３の中心軸位置Ｃ２は、永久磁石４の中心軸位置すなわち磁性回転体１の中心軸方向Ｃからオフセットされている。
【００６５】
図１０の場合も、磁電変換素子２ａおよび２ｂを通る各磁束密度の振幅に差を生じさせ、磁電変換素子２ａを通る磁束密度振幅を他方の磁電変換素子２ｂよりも高くすることができる。
したがって、前述と同様に、磁性突部１ａの両エッジを高精度に検出して回転検出性能（精度）を向上させることができ、また、センサ取付誤差の許容量を増大させるとともに、低回転領域での検出精度を向上させることができる。
【００６６】
実施の形態９．
また、上記実施の形態７および８では、不平衡バイアス手段として、センサＩＣ３および永久磁石４の一方の中心軸位置を互いにオフセットさせたが、センサＩＣ３および永久磁石４の両方の中心軸位置を磁性回転体１の中心軸方向Ｃからオフセットさせてもよい。
【００６７】
以下、センサＩＣ３および永久磁石４の両方の中心軸位置をオフセットさせたこの発明の実施の形態９について説明する。
図１１はこの発明の実施の形態９の要部を図式的に示す側面図であり、この場合、センサＩＣ３および永久磁石４の中心軸位置Ｃ１は、磁性回転体１の中心軸方向Ｃから移動方向側（遅れ側）にオフセットされている。
【００６８】
また、図１１においては、磁性回転体１に対するセンサＩＣ３および永久磁石４の各対向面は傾斜されており、上記実施の形態１〜５の構成を組み合わせた構成例を示している。
【００６９】
図１１の場合、センサＩＣ３および永久磁石４の中心軸位置Ｃ１が磁性回転体１の中心軸方向Ｃからオフセットされているのみで、磁電変換素子２ａおよび２ｂを通る各磁束密度の振幅に差を生じさせ、磁電変換素子２ａを通る磁束密度振幅を他方の磁電変換素子２ｂよりも高くすることができる。
また、センサＩＣ３および永久磁石４を図示したように傾斜することにより、磁電変換素子２ａを通る磁束密度振幅を他方の磁電変換素子２ｂよりもさらに高くすることができる。
【００７０】
したがって、前述と同様に、センサＩＣ３または永久磁石４の位置を調整することのみにより、磁性突部１ａの両エッジを高精度に検出して回転検出性能（精度）を向上させることができ、また、センサ取付誤差の許容量を増大させるとともに、低回転領域での検出精度を向上させることができる。
【００７１】
実施の形態１０．
なお、上記実施の形態１〜９では、不平衡バイアス手段として、センサＩＣ３および永久磁石４の配置的な不平衡構造を用いたが、センサＩＣ３内の回路的な不平衡構成を用いてもよい。
以下、センサＩＣ３内の回路定数を変更したこの発明の実施の形態１０について説明する。
【００７２】
この場合、センサＩＣ３および永久磁石４の配置構成については、図１２および図１３に示した通りであり、何ら変更が加えられていない。
しかし、図１４内の一対の増幅器６ａおよび６ｂは、増幅率が互いに異なり、差動増幅器７に入力される各電気信号ＧａおよびＧｂの振幅に差を生じさせるようになっている。すなわち、電気信号ＧａおよびＧｂの振幅差は、波形整形回路８のヒステリシスΔＴに相当するレベル以上に設定されている。
【００７３】
たとえば、センサＩＣ３内の増幅器６ａおよび６ｂのうち、磁性回転体１の磁性突部１ａが先に接近する側の磁電変換素子２ａに対応した増幅器６ａは、増幅率（ゲイン）が他方の増幅器６ｂよりも大きく設定されている。
【００７４】
このように、磁電変換素子２ａおよび２ｂからの各電気信号ＦａおよびＦｂを増幅する増幅器６ａおよび６ｂの各ゲインを調整することにより、磁電変換素子２ａおよび２ｂを通る磁束密度振幅に差を生じさせることができる。
【００７５】
したがって、磁性回転体１、センサＩＣ３および永久磁石４の配置構成を従来と同一のまま変更することなく、磁性突部１ａの両エッジを高精度に検出して回転検出性能（精度）を向上させることができ、また、センサ取付誤差の許容量を増大させるとともに、低回転領域での検出精度を向上させることができる。
【００７６】
【発明の効果】
以上のようにこの発明の請求項１によれば、磁性移動体の磁性突部に対向配置された一対の磁電変換素子と、一対の磁電変換素子に対してバイアス磁束を発生する磁石と、一対の磁電変換素子のそれぞれに印加されるバイアス磁束の大きさを互いに異なるようにするための不平衡バイアス手段と、一対の磁電変換素子から出力される各電気信号を差動増幅する差動増幅器と、差動増幅器から出力される差動信号を磁性突部のエッジに対応したパルス信号に変換する波形整形回路とを備え、一対の磁電変換素子は、磁性移動体の移動方向に沿って所定間隔だけ離間配置され、磁性突部の移動にともなう磁束変化を検知し、不平衡バイアス手段は、一対の磁電変換素子を通過する各磁束密度の振幅に、波形整形回路のヒステリシスに相当するレベル以上の差を生じさせることにより、各磁電変換素子の磁束検知感度を実質的に不平衡にしたので、構造上および製造上の許容範囲を拡大してコストダウンを実現するとともに、磁性移動体の低速度領域においても高精度な磁性移動体センサが得られる効果がある。
【００７７】
また、この発明の請求項２によれば、請求項１において、不平衡バイアス手段は、一対の磁電変換素子を結ぶ直線が磁性移動体の移動方向に対して傾斜された構成を含むようにしたので、構造上および製造上の許容範囲を拡大してコストダウンを実現するとともに、磁性移動体の低速度領域においても高精度な磁性移動体センサが得られる効果がある。
【００７８】
また、この発明の請求項３によれば、請求項１において、不平衡バイアス手段は、磁石の側面形状が磁性移動体の移動方向に対して傾斜された構成を含むようにしたので、構造上および製造上の許容範囲を拡大してコストダウンを実現するとともに、磁性移動体の低速度領域においても高精度な磁性移動体センサが得られる効果がある。
【００７９】
また、この発明の請求項４によれば、請求項１において、不平衡バイアス手段は、磁石の着磁方向が磁性移動体の表面の法線方向に対して傾斜された構成を含むようにしたので、構造上および製造上の許容範囲を拡大してコストダウンを実現するとともに、磁性移動体の低速度領域においても高精度な磁性移動体センサが得られる効果がある。
【００８０】
また、この発明の請求項５によれば、請求項１において、不平衡バイアス手段は、一対の磁電変換素子の中心軸位置と磁石の中心軸位置とが互いにオフセットされた構成を含むようにしたので、構造上および製造上の許容範囲を拡大してコストダウンを実現するとともに、磁性移動体の低速度領域においても高精度な磁性移動体センサが得られる効果がある。
【００８１】
また、この発明の請求項６によれば、請求項１において、磁性移動体は回転体からなり、不平衡バイアス手段は、一対の磁電変換素子および磁石の中心軸位置が回転体の中心軸位置に対してオフセットされた構成を含むようにしたので、構造上および製作上の許容範囲を拡大してコストダウンを実現するとともに、磁性移動体の低速度領域においても高精度な磁性移動体センサが得られる効果がある。
【００８２】
また、この発明の請求項７によれば、磁性移動体の磁性突部に対向配置された一対の磁電変換素子と、一対の磁電変換素子に対してバイアス磁束を発生する磁石と、一対の磁電変換素子から出力される各電気信号を個別に増幅する一対の増幅器と、一対の増幅器を介した各電気信号を差動増幅する差動増幅器と、差動増幅器から出力される差動信号を磁性突部のエッジに対応したパルス信号に変換する波形整形回路とを備え、一対の磁電変換素子は、磁性移動体の移動方向に沿って所定間隔だけ離間配置され、磁性突部の移動にともなう磁束変化を検知し、一対の増幅器は、増幅率が互いに異なり、差動増幅器に入力される各電気信号の振幅に、波形整形回路のヒステリシスに相当するレベル以上の差を生じさせることにより、各磁電変換素子の磁束検知感度を実質的に不平衡にしたので、従来配置構成のままで、構造上および製造上の許容範囲を拡大してコストダウンを実現するとともに、磁性移動体の低速度領域においても高精度な磁性移動体センサが得られる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１の要部を図式的に示す側面図である。
【図２】この発明の実施の形態１による高速時の差動信号およびパルス信号の動作を示す波形図である。
【図３】この発明の実施の形態１による低速時の差動信号およびパルス信号の動作を示す波形図である。
【図４】この発明の実施の形態２（不平衡バイアスが逆極性時）による差動信号およびパルス信号の動作を示す波形図である。
【図５】この発明の実施の形態３の要部を図式的に示す側面図である。
【図６】この発明の実施の形態４の要部を図式的に示す側面図である。
【図７】この発明の実施の形態５の要部を図式的に示す側面図である。
【図８】この発明の実施の形態６の要部を図式的に示す側面図である。
【図９】この発明の実施の形態７の要部を図式的に示す側面図である。
【図１０】この発明の実施の形態８の要部を図式的に示す側面図である。
【図１１】この発明の実施の形態９の要部を図式的に示す側面図である。
【図１２】従来の磁性移動体センサの使用状態を概略的に示す側面図である。
【図１３】従来の磁性移動体センサの配置関係を図式的に示す側面図である。
【図１４】一般的なセンサＩＣ内の具体的構成を示す回路図である。
【図１５】従来の磁性移動体センサによる高速時の差動信号およびパルス信号の動作を示す波形図である。
【図１６】従来の磁性移動体センサによる低速時の差動信号およびパルス信号の動作を示す波形図である。
【符号の説明】
１ 磁性回転体（磁性移動体）、１ａ 磁性突部、２ａ、２ｂ 磁電変換素子、３ センサＩＣ、４ 永久磁石、６ａ、６ｂ 増幅器、７ 差動増幅器、８ 波形整形回路、Ａ 回転方向（移動方向）、Ｂ 着磁方向、Ｃ 中心軸方向（法線方向）、Ｃ１ 永久磁石の中心軸位置、Ｃ２ 磁電変換素子の中心軸位置、Ｄ所定間隔、Ｅ 回転接線方向、Ｆａ、Ｆｂ、Ｇａ、Ｇｂ 電気信号、Ｈ 差動信号、Ｊ、Ｐ パルス信号、ΔＴ ヒステリシス。
【発明の属する技術分野】
この発明は、たとえば内燃機関のカム軸の回転角度検出等に用いられる一対の磁電変換素子が内蔵された磁性移動体センサに関し、特にパルス信号のばらつきを抑制して検出精度を向上させるとともに、構造上および製造上の許容範囲を拡大してコストダウンを実現した磁性移動体センサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１２は従来の磁性移動体センサの使用状態を概略的に示す断面図であり、ここでは、磁性移動体センサが磁性回転体に対向配置された回転センサの場合を示している。図１３は図１２内の磁性回転体と回転センサとの配置関係を図式的に示す側面図である。
【０００３】
図１２および図１３において、磁性移動体すなわち磁性回転体１は、外周面に沿って一定ピッチの複数の磁性突部１ａを有している。
磁性回転体１の外周面の磁性突部１ａに対向配置された一対の磁電変換素子２ａおよび２ｂは、たとえばホール素子からなり、磁性回転体１の移動方向Ａに沿って互いに所定間隔Ｄだけ離間配置されている。各磁電変換素子２ａおよび２ｂは、磁性突部１ａの移動にともなう磁束変化を検知し、磁束変化に応じた電気信号（後述する）を出力する。
【０００４】
各磁電変換素子２ａおよび２ｂは、種々の回路素子（後述する）を含むセンサＩＣ３内に一体的に内蔵されている。
センサＩＣ３に近接配置された永久磁石４は、矢印Ｂ方向（図１３参照）に着磁されており、各磁電変換素子２ａおよび２ｂに対してバイアス磁束を発生する。
【０００５】
回転センサは、一対の磁電変換素子２ａおよび２ｂを内蔵したセンサＩＣ３と、バイアス磁束を発生する永久磁石４とにより構成され、磁性回転体１に対して以下の位置関係を維持するように、保持部材５により一体的に位置決め固定されている。
【０００６】
各磁電変換素子２ａおよび２ｂの間を通るセンサＩＣ３および永久磁石４の中心軸方向は、磁性回転体１の中心軸方向Ｃと一致している。また、磁性回転体１に対向する永久磁石４の側面は、センサＩＣ３内の２個の磁電変換素子２ａおよび２ｂを結ぶ線と平行であり、且つ、磁性回転体１の回転接線方向Ｅに対しても平行である。
したがって、永久磁石４の着磁方向Ｂは、中心軸方向Ｃと一致している。
【０００７】
図１４はセンサＩＣ３内の具体的構成を示す回路図である。
図１４において、センサＩＣ３は、外部回路（図示せず）から電源電圧が印加される電源入力端子Ｖｃｃと、グランドに接続されたグランド端子ＧＮＤと、パルス信号Ｐを出力する出力端子Ｖｏｕｔとを有している。
【０００８】
センサＩＣ３は、一対の磁電変換素子２ａおよび２ｂから出力される各電気信号ＦａおよびＦｂを個別に増幅する一対の増幅器６ａおよび６ｂと、各増幅器６ａおよび６ｂを介した電気信号ＧａおよびＧｂを差動増幅する差動増幅器７と、差動増幅器７から出力される差動信号Ｈを磁性突部１ａのエッジに対応したパルス信号Ｊに変換する波形整形回路８と、パルス信号Ｊを反転してパルス信号Ｐを出力するエミッタ接地のトランジスタ９とを備えている。
【０００９】
磁電変換素子２ａおよび２ｂ、増幅器６ａおよび６ｂ、差動増幅器７および波形整形回路８は、それぞれ、電源入力端子Ｖｃｃおよびグランド端子ＧＮＤに接続され、電源入力端子Ｖｃｃから給電されている。
トランジスタ９から出力端子Ｖｏｕｔを介して出力されたパルス信号Ｐは、外部回路において最終的なパルス電圧に変換される。
【００１０】
以下、図１５および図１６の波形図を参照しながら、図１２〜図１４に示した従来の磁性移動体センサの動作について説明する。
図１５および図１６は磁性回転体１の磁性突部１ａと波形整形回路８に入力される差動信号Ｈおよび波形整形後のパルス信号Ｊとの関係を示しており、図１６は磁性回転体１が低回転の場合を示している。
【００１１】
図１５および図１６において、ＴＨはパルス信号ＪをＨ（ハイ）レベルからＬ（ロー）レベルに切り換えるスレッショルドレベル、ＴＬはパルス信号ＪをＬレベルからＨレベルに切り換えるスレッショルドレベル、ΔＴは各スレッショルドレベルＴＨおよびＴＬの偏差すなわちヒステリシスである。
【００１２】
また、図１６において、差動信号Ｈのアンダシュート部Ｈｕおよびオーバシュート部Ｈｏは、センサＩＣ３内の回路特性上、特に低回転時に特に発生し易いものである。
【００１３】
まず、磁性回転体１が矢印Ａ方向に回転すると、一対の磁電変換素子２ａおよび２ｂは、磁性回転体１上の磁性突部１ａの移動により生じる磁界変化を電圧変化として検出し、電気信号ＦａおよびＦｂを出力する。
各電気信号ＦａおよびＦｂは、増幅器６ａおよび６ｂを介して増幅された電気信号ＧａおよびＧｂとなり、さらに、差動増幅器７を介して差動信号Ｈとなり、たとえばシュミットトリガ回路からなる波形整形回路８に入力される。
【００１４】
波形整形回路８は、差動信号Ｈを各スレッショルドレベルＴＨおよびＴＬと比較することにより、差動信号Ｈを磁性突部１ａのエッジに対応したパルス信号Ｊに変換する。
すなわち、差動信号ＨがスレッショルドＴＨを上回ったときには、パルス信号ＪをＬレベルに立ち下げ、差動信号ＨがスレッショルドレベルＴＬを下回ったときには、パルス信号ＪをＨレベルに立ち上げる。
【００１５】
続いて、パルス信号Ｊは、トランジスタ９を介して反転されたパルス信号Ｐとなり、出力端子Ｖｏｕｔを介して外部のコンピュータユニット等（図示せず）に入力され、磁性回転体１の回転数または回転角度等の検出に用いられる。
【００１６】
しかしながら、波形整形回路８におけるスレッショルドレベルＴＨおよびＴＬは、図１５から明らかなように、差動信号Ｈの比較的傾斜の緩やかな波形領域に設定されているので、差動信号Ｈのわずかなレベル変動に応動してパルス信号Ｊがδ方向にシフトしてしまい、磁性回転体１の回転検出精度を損なうおそれがある。したがって、種々の構造的精度、たとえば、センサＩＣ３の取り付け精度等が厳しく要求され、コストアップにつながることになる。
【００１７】
また、磁性回転体１の回転数が低い場合には、図１６のように、差動信号Ｈにアンダシュート部Ｈｕやオーバシュート部Ｈｏが発生し易いので、アンダシュート部Ｈｕおよびオーバシュート部Ｈｏで波形整形回路８が動作し、パルス信号Ｊが正規のパルス信号（一点鎖線参照）から大きく逸脱してしまい、高精度の回転検出が困難になるおそれがある。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
従来の磁性移動体センサは以上のように、差動信号Ｈの波形傾斜が緩やかな領域で波形整形しているので、磁性突部１ａのエッジに対応した高精度のパルス信号Ｊを出力することが困難であり、これを解決しようとすると、製造上の高精度化が要求されることからコストアップを招くという問題点があった。
【００１９】
また、磁性移動体の移動速度が低い場合、差動信号ＨのアンダシュートＨｕおよびオーバシュート部Ｈｏを検出して波形整形してしまい、磁性突部１ａのエッジに対応した高精度のパルス信号Ｊを出力することができないという問題点があった。
【００２０】
この発明は上記のような問題点を解決するためになされたもので、構造上および製造上の許容範囲を拡大してコストダウンを実現するとともに、高精度な磁性移動体センサを得ることを目的とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
この発明の請求項１に係る磁性移動体センサは、磁性移動体の磁性突部に対向配置された一対の磁電変換素子と、一対の磁電変換素子に対してバイアス磁束を発生する磁石と、一対の磁電変換素子のそれぞれに印加されるバイアス磁束の大きさを互いに異なるようにするための不平衡バイアス手段と、一対の磁電変換素子から出力される各電気信号を差動増幅する差動増幅器と、差動増幅器から出力される差動信号を磁性突部のエッジに対応したパルス信号に変換する波形整形回路とを備え、一対の磁電変換素子は、磁性移動体の移動方向に沿って所定間隔だけ離間配置され、磁性突部の移動にともなう磁束変化を検知し、不平衡バイアス手段は、一対の磁電変換素子を通過する各磁束密度の振幅に、波形整形回路のヒステリシスに相当するレベル以上の差を生じさせるものである。
これにより、各磁電変換素子に対する磁束密度の振幅に差を生じさせ、各磁電変換素子の感度を実質的に不平衡にする。
【００２２】
また、この発明の請求項２に係る磁性移動体センサは、請求項１において、不平衡バイアス手段は、一対の磁電変換素子を結ぶ直線が磁性移動体の移動方向に対して傾斜された構成を含むものである。
【００２３】
また、この発明の請求項３に係る磁性移動体センサは、請求項１において、不平衡バイアス手段は、磁石の側面形状が磁性移動体の移動方向に対して傾斜された構成を含むものである。
【００２４】
また、この発明の請求項４に係る磁性移動体センサは、請求項１において、不平衡バイアス手段は、磁石の着磁方向が磁性移動体の表面の法線方向に対して傾斜された構成を含むものである。
【００２５】
また、この発明の請求項５に係る磁性移動体センサは、請求項１において、不平衡バイアス手段は、一対の磁電変換素子の中心軸位置と磁石の中心軸位置とが互いにオフセットされた構成を含むものである。
【００２６】
また、この発明の請求項６に係る磁性移動体センサは、請求項１において、磁性移動体は回転体からなり、不平衡バイアス手段は、一対の磁電変換素子および磁石の中心軸位置が回転体の中心軸位置に対してオフセットされた構成を含むものである。
【００２７】
また、この発明の請求項７に係る磁性移動体センサは、磁性移動体の磁性突部に対向配置された一対の磁電変換素子と、一対の磁電変換素子に対してバイアス磁束を発生する磁石と、一対の磁電変換素子から出力される各電気信号を個別に増幅する一対の増幅器と、一対の増幅器を介した各電気信号を差動増幅する差動増幅器と、差動増幅器から出力される差動信号を磁性突部のエッジに対応したパルス信号に変換する波形整形回路とを備え、一対の磁電変換素子は、磁性移動体の移動方向に沿って所定間隔だけ離間配置され、磁性突部の移動にともなう磁束変化を検知し、一対の増幅器は、増幅率が互いに異なり、差動増幅器に入力される各電気信号の振幅に、波形整形回路のヒステリシスに相当するレベル以上の差を生じさせるものである。
これにより、差動増幅器に入力される電気信号の振幅に差を生じさせ、各磁電変換素子の感度を実質的に不平衡にする（各磁電変換素子のそれぞれに印加されるバイアス磁束の大きさを互いに異なるようにする）。
【００２８】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１による回転センサを図について説明する。
図１はこの発明の実施の形態１の要部を図式的に示す側面図であり、前述と同様に、磁性移動体センサが回転センサの場合を示している。
【００２９】
なお、この発明の実施の形態１（以下の各実施の形態についても同様）によるセンサＩＣ３の回路構成は、図１４に示した通りであり、また、前述と同様の構成要素については、同一符号を付してここでは詳述を省略する。
【００３０】
図２および図３は磁性回転体１の磁性突部１ａと波形整形回路８（図１４参照）に入力される差動信号Ｈおよび波形整形後のパルス信号Ｊとの関係を示しており、図３は磁性回転体１が低回転の場合を示している。
【００３１】
この場合、一対の磁電変換素子２ａおよび２ｂの各磁束検知感度を不平衡とするために、各磁電変換素子２ａおよび２ｂを通過する各磁束密度の振幅に、波形整形回路８のヒステリシスΔＴ（図１５参照）に相当するレベル以上の差を生じさせる不平衡バイアス手段が設けられている。
【００３２】
図１において、不平衡バイアス手段は、各磁電変換素子２ａおよび２ｂを結ぶ直線が磁性回転体１の移動方向（回転接線方向Ｅ）に対して傾斜された構成からなる。
ここでは、センサＩＣ３は、磁性回転体１上の磁性突部１ａに先に接近する側の磁電変換素子２ａが、他方の磁電変換素子２ｂよりも磁性回転体１に接近するように傾斜しているものとする。
【００３３】
一方、永久磁石４の磁性回転体１に対向する側面は、磁性回転体１の回転接線方向Ｅに対して平行に配置されており、永久磁石４の着磁方向Ｂは、永久磁石４の中心軸方向すなわち磁性回転体１の中心軸方向Ｃと一致している。
【００３４】
図１の構成によれば、磁性回転体１の回転接線方向Ｅに対するセンサＩＣ３の傾斜角度を、たとえば５°〜６０°（通常、３０°前後）程度の範囲内で調整することにより、磁電変換素子２ａおよび２ｂを通る磁束密度の振幅に、ヒステリシスΔＴに相当するレベル以上の差を生じさせることができる。
【００３５】
したがって、磁電変換素子２ａおよび２ｂの各検出感度が実質的に不均一となることから、差動信号Ｈは、図２のように、正負の電圧レベルにバイアス成分が重畳された波形となる。
また、波形整形回路８は、差動信号Ｈの波形傾斜が急峻な領域で差動信号ＨとスレッショルドレベルＴＨおよびＴＬとを比較し、パルス信号Ｊを生成する。
【００３６】
これにより、差動信号Ｈからパルス信号Ｊへの変換性能が向上するので、磁性突部１ａの両エッジを高精度に検出することができる。
センサ取付誤差等の構造的な許容誤差量が増大するので、コストダウンを実現することができる。
【００３７】
さらに、図３のように、低回転時において差動信号Ｈにアンダシュート部Ｈｕが発生しても、アンダシュート部ＴＬがスレッショルドレベルＴＬを下回る可能性が極めて小さいので、パルス信号Ｊに影響を与えるおそれはない。
【００３８】
同様に、差動信号Ｈにオーバシュート部Ｈｏが発生しても、オーバシュート部ＨｏがスレッショルドレベルＴＨを上回る可能性が極めて小さいので、パルス信号Ｊに影響を与えるおそれはない。
この結果、低回転領域でのパルス信号ＪおよびＰの検出精度を向上させることができる。
【００３９】
ここでは、磁性移動体を磁性回転体１としたが、同様の磁性突部１ａを有していれば、たとえば直線的な磁性移動体に対しても適用することができ、同等の作用効果を奏することは言うまでもない。
この場合、前述の磁性回転体１の回転接線方向Ｅは、磁性移動体の移動方向に対応することになる。
【００４０】
実施の形態２．
なお、上記実施の形態１では、磁性突部１ａに先に接近する側の磁電変換素子２ａが他方の磁電変換素子２ｂよりも磁性回転体１に接近するように、センサＩＣ３を傾斜させたが、逆方向に傾斜させてもよい。
【００４１】
図４はセンサＩＣ３の傾斜方向を逆にしたこの発明の実施の形態２による波形図である。
この場合、前述の実施の形態１と比べると、差動信号Ｈの不平衡バイアスが逆極性なので、スレッショルドレベルＴＨおよびＴＬは、差動信号Ｈの波形傾斜の緩やかな領域の近傍に位置している。
【００４２】
したがって、実施の形態１の場合よりも構造的な許容誤差は低減するが、オーバシュート部Ｈｏおよびアンダシュート部Ｈｕ（図３参照）の発生時に関しては、アンダシュート部Ｈｕ（またはオーバシュート部Ｈｏ）がスレッショルドレベルＴＨ（またはＴＬ）と関連してパルス信号Ｊに影響を与えるおそれはなく、前述と同様の作用効果を奏する。
【００４３】
実施の形態３．
また、上記実施の形態１では、不平衡バイアス手段として、回転接線方向Ｅに対してセンサＩＣ３の対向面（磁電変換素子２ａおよび２ｂを結ぶ線）を傾斜させたが、永久磁石４の対向面を傾斜させてもよい。
以下、回転接線方向Ｅに対して永久磁石４の対向面を傾斜させたこの発明の実施の形態３について説明する。
【００４４】
図５はこの発明の実施の形態３の要部を図式的に示す側面図である。
なお、この発明の実施の形態３（以下の各実施の形態においても同様）の動作波形は、図２〜図４に示した通りである。
【００４５】
図５において、磁電変換素子２ａおよび２ｂを含むセンサＩＣ３の対向面は、磁性回転体１の回転接線方向Ｅに対して平行に配置されている。また、永久磁石４の着磁方向Ｂは、センサＩＣ３の中心軸位置すなわち磁性回転体１の中心軸方向Ｃと一致している。
【００４６】
一方、永久磁石４の対向面４ａの側面形状は、磁性回転体１の回転接線方向Ｅに対して傾斜されており、ここでは、磁性回転体１が先に接近する側が磁性回転体１から離れるように傾斜されている。
【００４７】
このように、回転接線方向Ｅに対する永久磁石４の対向面４ａの傾斜角度を、たとえば５°〜６０°の範囲内で調整することにより、磁電変換素子２ａおよび２ｂを通る各磁束密度の振幅に差を生じさせることができる。
図５の場合、磁電変換素子２ｂを通る磁束密度振幅の方が他方の磁電変換素子２ａよりも高くなる。
【００４８】
したがって、前述と同様に、磁性突部１ａの両エッジを高精度に検出して回転検出性能（精度）を向上させることができ、また、センサ取付誤差の許容量を増大させるとともに、低回転領域での検出精度を向上させることができる。
【００４９】
実施の形態４．
なお、上記実施の形態３では、不平衡バイアス手段として、磁性回転体１に対する永久磁石４の対向面４ａを傾斜させたが、永久磁石４の反対側の対向面を傾斜させてもよい。
【００５０】
以下、永久磁石４の反対側の対向面を傾斜させたこの発明の実施の形態４について説明する。
図６はこの発明の実施の形態４の要部を図式的に示す側面図であり、この場合、磁性回転体１に対する永久磁石４の反対側の対向面４ｂの側面形状は、磁性回転体１が先に接近する側が磁性回転体１から離れるように、回転接線方向Ｅに対して傾斜されている。
【００５１】
このように、回転接線方向Ｅに対する永久磁石４の対向面４ｂの傾斜角度を、たとえば５°〜６０°の範囲内で調整することにより、磁電変換素子２ａおよび２ｂを通る各磁束密度の振幅に差を生じさせることができる。
図６の場合、磁電変換素子２ａを通る磁束密度振幅の方が他方の磁電変換素子２ｂよりも高くなる。
【００５２】
したがって、前述と同様に、磁性突部１ａの両エッジを高精度に検出して回転検出性能（精度）を向上させることができ、また、センサ取付誤差の許容量を増大させるとともに、低回転領域での検出精度を向上させることができる。
【００５３】
実施の形態５．
また、上記実施の形態２、３では、不平衡バイアス手段として、磁性回転体１の回転接線方向Ｅに対し、永久磁石４の対向面４ａまたは４ｂの一方のみを傾斜させたが、永久磁石４の両側の対向面４ａおよび４ｂを傾斜させてもよい。
以下、永久磁石４の両側の対向面４ａおよび４ｂを傾斜させたこの発明の実施の形態５について説明する。
【００５４】
図７はこの発明の実施の形態５の要部を図式的に示す側面図であり、この場合、磁性回転体１に対する永久磁石４の両側の対向面４ａおよび４ｂの側面形状は、いずれも回転接線方向Ｅに対して傾斜されている。すなわち、永久磁石４の全体が磁性回転体１に対して傾斜配置されている。
【００５５】
図７の場合も、磁電変換素子２ａおよび２ｂを通る各磁束密度の振幅に差を生じさせることができ、磁電変換素子２ｂを通る磁束密度振幅の方が他方の磁電変換素子２ａよりも高くなる。
したがって、前述と同様に、磁性突部１ａの両エッジを高精度に検出して回転検出性能（精度）を向上させることができ、また、センサ取付誤差の許容量を増大させるとともに、低回転領域での検出精度を向上させることができる。
【００５６】
実施の形態６．
また、上記実施の形態３〜５では、不平衡バイアス手段として、磁性回転体１の回転接線方向Ｅに対して永久磁石４の対向面４ａまたは４ｂを傾斜させたが、磁性回転体１の中心軸方向Ｃ（表面の法線方向）に対して永久磁石４の着磁方向Ｂを傾斜させてもよい。
【００５７】
以下、永久磁石４の着磁方向Ｂを傾斜させたこの発明の実施の形態６について説明する。
図８はこの発明の実施の形態６の要部を図式的に示す側面図であり、この場合、永久磁石４の着磁方向Ｂは、磁性回転体１の中心軸方向Ｃに対して傾斜されている。
【００５８】
図８の場合、永久磁石４の着磁方向Ｂが磁性回転体１の回転方向Ａに対向するように傾斜されているので、磁電変換素子２ａに対するバイアス磁束の方が他方の磁電変換素子２ｂよりも多くなり、磁電変換素子２ａおよび２ｂを通る各磁束密度の振幅に差を生じさせることができる。
【００５９】
したがって、前述と同様に、磁性突部１ａの両エッジを高精度に検出して回転検出性能（精度）を向上させることができ、また、センサ取付誤差の許容量を増大させるとともに、低回転領域での検出精度を向上させることができる。
【００６０】
実施の形態７．
また、上記実施の形態６では、不平衡バイアス手段として、磁性回転体１の中心軸方向Ｃに対して永久磁石４の着磁方向Ｂを傾斜させたが、永久磁石４の中心軸位置を磁性回転体１の中心軸方向Ｃ（センサＩＣ３の中心軸位置）からオフセットさせてもよい。
【００６１】
以下、永久磁石４の中心軸位置をオフセットさせたこの発明の実施の形態７について説明する。
図９はこの発明の実施の形態７の要部を図式的に示す側面図であり、この場合、永久磁石４の中心軸位置Ｃ１は、センサＩＣ３の中心軸位置すなわち磁性回転体１の中心軸方向Ｃに対してオフセット（磁性回転体１の移動方向にシフト）されている。
【００６２】
図９の場合も、磁電変換素子２ａおよび２ｂを通る各磁束密度の振幅に差を生じさせ、磁電変換素子２ｂを通る磁束密度振幅を他方の磁電変換素子２ａよりも高くすることができる。
したがって、前述と同様に、磁性突部１ａの両エッジを高精度に検出して回転検出性能（精度）を向上させることができ、また、センサ取付誤差の許容量を増大させるとともに、低回転領域での検出精度を向上させることができる。
【００６３】
実施の形態８．
また、上記実施の形態７では、不平衡バイアス手段として、永久磁石４の中心軸位置Ｃ１を磁性回転体１の中心軸方向Ｃ（センサＩＣ３の中心軸位置）からオフセットさせたが、逆に、センサＩＣ３の中心軸位置を磁性回転体１の中心軸方向Ｃ（永久磁石４の中心軸位置）からオフセットさせてもよい。
【００６４】
以下、センサＩＣの中心軸位置をオフセットさせたこの発明の実施の形態８について説明する。
図１０はこの発明の実施の形態８の要部を図式的に示す側面図であり、この場合、センサＩＣ３の中心軸位置Ｃ２は、永久磁石４の中心軸位置すなわち磁性回転体１の中心軸方向Ｃからオフセットされている。
【００６５】
図１０の場合も、磁電変換素子２ａおよび２ｂを通る各磁束密度の振幅に差を生じさせ、磁電変換素子２ａを通る磁束密度振幅を他方の磁電変換素子２ｂよりも高くすることができる。
したがって、前述と同様に、磁性突部１ａの両エッジを高精度に検出して回転検出性能（精度）を向上させることができ、また、センサ取付誤差の許容量を増大させるとともに、低回転領域での検出精度を向上させることができる。
【００６６】
実施の形態９．
また、上記実施の形態７および８では、不平衡バイアス手段として、センサＩＣ３および永久磁石４の一方の中心軸位置を互いにオフセットさせたが、センサＩＣ３および永久磁石４の両方の中心軸位置を磁性回転体１の中心軸方向Ｃからオフセットさせてもよい。
【００６７】
以下、センサＩＣ３および永久磁石４の両方の中心軸位置をオフセットさせたこの発明の実施の形態９について説明する。
図１１はこの発明の実施の形態９の要部を図式的に示す側面図であり、この場合、センサＩＣ３および永久磁石４の中心軸位置Ｃ１は、磁性回転体１の中心軸方向Ｃから移動方向側（遅れ側）にオフセットされている。
【００６８】
また、図１１においては、磁性回転体１に対するセンサＩＣ３および永久磁石４の各対向面は傾斜されており、上記実施の形態１〜５の構成を組み合わせた構成例を示している。
【００６９】
図１１の場合、センサＩＣ３および永久磁石４の中心軸位置Ｃ１が磁性回転体１の中心軸方向Ｃからオフセットされているのみで、磁電変換素子２ａおよび２ｂを通る各磁束密度の振幅に差を生じさせ、磁電変換素子２ａを通る磁束密度振幅を他方の磁電変換素子２ｂよりも高くすることができる。
また、センサＩＣ３および永久磁石４を図示したように傾斜することにより、磁電変換素子２ａを通る磁束密度振幅を他方の磁電変換素子２ｂよりもさらに高くすることができる。
【００７０】
したがって、前述と同様に、センサＩＣ３または永久磁石４の位置を調整することのみにより、磁性突部１ａの両エッジを高精度に検出して回転検出性能（精度）を向上させることができ、また、センサ取付誤差の許容量を増大させるとともに、低回転領域での検出精度を向上させることができる。
【００７１】
実施の形態１０．
なお、上記実施の形態１〜９では、不平衡バイアス手段として、センサＩＣ３および永久磁石４の配置的な不平衡構造を用いたが、センサＩＣ３内の回路的な不平衡構成を用いてもよい。
以下、センサＩＣ３内の回路定数を変更したこの発明の実施の形態１０について説明する。
【００７２】
この場合、センサＩＣ３および永久磁石４の配置構成については、図１２および図１３に示した通りであり、何ら変更が加えられていない。
しかし、図１４内の一対の増幅器６ａおよび６ｂは、増幅率が互いに異なり、差動増幅器７に入力される各電気信号ＧａおよびＧｂの振幅に差を生じさせるようになっている。すなわち、電気信号ＧａおよびＧｂの振幅差は、波形整形回路８のヒステリシスΔＴに相当するレベル以上に設定されている。
【００７３】
たとえば、センサＩＣ３内の増幅器６ａおよび６ｂのうち、磁性回転体１の磁性突部１ａが先に接近する側の磁電変換素子２ａに対応した増幅器６ａは、増幅率（ゲイン）が他方の増幅器６ｂよりも大きく設定されている。
【００７４】
このように、磁電変換素子２ａおよび２ｂからの各電気信号ＦａおよびＦｂを増幅する増幅器６ａおよび６ｂの各ゲインを調整することにより、磁電変換素子２ａおよび２ｂを通る磁束密度振幅に差を生じさせることができる。
【００７５】
したがって、磁性回転体１、センサＩＣ３および永久磁石４の配置構成を従来と同一のまま変更することなく、磁性突部１ａの両エッジを高精度に検出して回転検出性能（精度）を向上させることができ、また、センサ取付誤差の許容量を増大させるとともに、低回転領域での検出精度を向上させることができる。
【００７６】
【発明の効果】
以上のようにこの発明の請求項１によれば、磁性移動体の磁性突部に対向配置された一対の磁電変換素子と、一対の磁電変換素子に対してバイアス磁束を発生する磁石と、一対の磁電変換素子のそれぞれに印加されるバイアス磁束の大きさを互いに異なるようにするための不平衡バイアス手段と、一対の磁電変換素子から出力される各電気信号を差動増幅する差動増幅器と、差動増幅器から出力される差動信号を磁性突部のエッジに対応したパルス信号に変換する波形整形回路とを備え、一対の磁電変換素子は、磁性移動体の移動方向に沿って所定間隔だけ離間配置され、磁性突部の移動にともなう磁束変化を検知し、不平衡バイアス手段は、一対の磁電変換素子を通過する各磁束密度の振幅に、波形整形回路のヒステリシスに相当するレベル以上の差を生じさせることにより、各磁電変換素子の磁束検知感度を実質的に不平衡にしたので、構造上および製造上の許容範囲を拡大してコストダウンを実現するとともに、磁性移動体の低速度領域においても高精度な磁性移動体センサが得られる効果がある。
【００７７】
また、この発明の請求項２によれば、請求項１において、不平衡バイアス手段は、一対の磁電変換素子を結ぶ直線が磁性移動体の移動方向に対して傾斜された構成を含むようにしたので、構造上および製造上の許容範囲を拡大してコストダウンを実現するとともに、磁性移動体の低速度領域においても高精度な磁性移動体センサが得られる効果がある。
【００７８】
また、この発明の請求項３によれば、請求項１において、不平衡バイアス手段は、磁石の側面形状が磁性移動体の移動方向に対して傾斜された構成を含むようにしたので、構造上および製造上の許容範囲を拡大してコストダウンを実現するとともに、磁性移動体の低速度領域においても高精度な磁性移動体センサが得られる効果がある。
【００７９】
また、この発明の請求項４によれば、請求項１において、不平衡バイアス手段は、磁石の着磁方向が磁性移動体の表面の法線方向に対して傾斜された構成を含むようにしたので、構造上および製造上の許容範囲を拡大してコストダウンを実現するとともに、磁性移動体の低速度領域においても高精度な磁性移動体センサが得られる効果がある。
【００８０】
また、この発明の請求項５によれば、請求項１において、不平衡バイアス手段は、一対の磁電変換素子の中心軸位置と磁石の中心軸位置とが互いにオフセットされた構成を含むようにしたので、構造上および製造上の許容範囲を拡大してコストダウンを実現するとともに、磁性移動体の低速度領域においても高精度な磁性移動体センサが得られる効果がある。
【００８１】
また、この発明の請求項６によれば、請求項１において、磁性移動体は回転体からなり、不平衡バイアス手段は、一対の磁電変換素子および磁石の中心軸位置が回転体の中心軸位置に対してオフセットされた構成を含むようにしたので、構造上および製作上の許容範囲を拡大してコストダウンを実現するとともに、磁性移動体の低速度領域においても高精度な磁性移動体センサが得られる効果がある。
【００８２】
また、この発明の請求項７によれば、磁性移動体の磁性突部に対向配置された一対の磁電変換素子と、一対の磁電変換素子に対してバイアス磁束を発生する磁石と、一対の磁電変換素子から出力される各電気信号を個別に増幅する一対の増幅器と、一対の増幅器を介した各電気信号を差動増幅する差動増幅器と、差動増幅器から出力される差動信号を磁性突部のエッジに対応したパルス信号に変換する波形整形回路とを備え、一対の磁電変換素子は、磁性移動体の移動方向に沿って所定間隔だけ離間配置され、磁性突部の移動にともなう磁束変化を検知し、一対の増幅器は、増幅率が互いに異なり、差動増幅器に入力される各電気信号の振幅に、波形整形回路のヒステリシスに相当するレベル以上の差を生じさせることにより、各磁電変換素子の磁束検知感度を実質的に不平衡にしたので、従来配置構成のままで、構造上および製造上の許容範囲を拡大してコストダウンを実現するとともに、磁性移動体の低速度領域においても高精度な磁性移動体センサが得られる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１の要部を図式的に示す側面図である。
【図２】この発明の実施の形態１による高速時の差動信号およびパルス信号の動作を示す波形図である。
【図３】この発明の実施の形態１による低速時の差動信号およびパルス信号の動作を示す波形図である。
【図４】この発明の実施の形態２（不平衡バイアスが逆極性時）による差動信号およびパルス信号の動作を示す波形図である。
【図５】この発明の実施の形態３の要部を図式的に示す側面図である。
【図６】この発明の実施の形態４の要部を図式的に示す側面図である。
【図７】この発明の実施の形態５の要部を図式的に示す側面図である。
【図８】この発明の実施の形態６の要部を図式的に示す側面図である。
【図９】この発明の実施の形態７の要部を図式的に示す側面図である。
【図１０】この発明の実施の形態８の要部を図式的に示す側面図である。
【図１１】この発明の実施の形態９の要部を図式的に示す側面図である。
【図１２】従来の磁性移動体センサの使用状態を概略的に示す側面図である。
【図１３】従来の磁性移動体センサの配置関係を図式的に示す側面図である。
【図１４】一般的なセンサＩＣ内の具体的構成を示す回路図である。
【図１５】従来の磁性移動体センサによる高速時の差動信号およびパルス信号の動作を示す波形図である。
【図１６】従来の磁性移動体センサによる低速時の差動信号およびパルス信号の動作を示す波形図である。
【符号の説明】
１ 磁性回転体（磁性移動体）、１ａ 磁性突部、２ａ、２ｂ 磁電変換素子、３ センサＩＣ、４ 永久磁石、６ａ、６ｂ 増幅器、７ 差動増幅器、８ 波形整形回路、Ａ 回転方向（移動方向）、Ｂ 着磁方向、Ｃ 中心軸方向（法線方向）、Ｃ１ 永久磁石の中心軸位置、Ｃ２ 磁電変換素子の中心軸位置、Ｄ所定間隔、Ｅ 回転接線方向、Ｆａ、Ｆｂ、Ｇａ、Ｇｂ 電気信号、Ｈ 差動信号、Ｊ、Ｐ パルス信号、ΔＴ ヒステリシス。
Claims (7)
- 磁性移動体の磁性突部に対向配置された一対の磁電変換素子と、
前記一対の磁電変換素子に対してバイアス磁束を発生する磁石と、
前記一対の磁電変換素子のそれぞれに印加される前記バイアス磁束の大きさを互いに異なるようにするための不平衡バイアス手段と、
前記一対の磁電変換素子から出力される各電気信号を差動増幅する差動増幅器と、
前記差動増幅器から出力される差動信号を前記磁性突部のエッジに対応したパルス信号に変換する波形整形回路と
を備え、
前記一対の磁電変換素子は、前記磁性移動体の移動方向に沿って所定間隔だけ離間配置され、前記磁性突部の移動にともなう磁束変化を検知し、
前記不平衡バイアス手段は、前記一対の磁電変換素子を通過する各磁束密度の振幅に、前記波形整形回路のヒステリシスに相当するレベル以上の差を生じさせることを特徴とする磁性移動体センサ。 - 前記不平衡バイアス手段は、前記一対の磁電変換素子を結ぶ直線が前記磁性移動体の移動方向に対して傾斜された構成を含むことを特徴とする請求項１に記載の磁性移動体センサ。
- 前記不平衡バイアス手段は、前記磁石の側面形状が前記磁性移動体の移動方向に対して傾斜された構成を含むことを特徴とする請求項１に記載の磁性移動体センサ。
- 前記不平衡バイアス手段は、前記磁石の着磁方向が前記磁性移動体の表面の法線方向に対して傾斜された構成を含むことを特徴とする請求項１に記載の磁性移動体センサ。
- 前記不平衡バイアス手段は、前記一対の磁電変換素子の中心軸位置と前記磁石の中心軸位置とが互いにオフセットされた構成を含むことを特徴とする請求項１に記載の磁性移動体センサ。
- 前記磁性移動体は回転体からなり、
前記不平衡バイアス手段は、前記一対の磁電変換素子および前記磁石の中心軸位置が前記回転体の中心軸位置に対してオフセットされた構成を含むことを特徴とする請求項１に記載の磁性移動体センサ。 - 磁性移動体の磁性突部に対向配置された一対の磁電変換素子と、
前記一対の磁電変換素子に対してバイアス磁束を発生する磁石と、
前記一対の磁電変換素子から出力される各電気信号を個別に増幅する一対の増幅器と、
前記一対の増幅器を介した前記各電気信号を差動増幅する差動増幅器と、
前記差動増幅器から出力される差動信号を前記磁性突部のエッジに対応したパルス信号に変換する波形整形回路と
を備え、
前記一対の磁電変換素子は、前記磁性移動体の移動方向に沿って所定間隔だけ離間配置され、前記磁性突部の移動にともなう磁束変化を検知し、
前記一対の増幅器は、増幅率が互いに異なり、前記差動増幅器に入力される前記各電気信号の振幅に、前記波形整形回路のヒステリシスに相当するレベル以上の差を生じさせることを特徴とする磁性移動体センサ。
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