JPH02259418A

JPH02259418A - 磁気センサ

Info

Publication number: JPH02259418A
Application number: JP1078085A
Authority: JP
Inventors: Yukimasa Moronowaki; 幸昌諸野脇
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 1989-03-31
Filing date: 1989-03-31
Publication date: 1990-10-22

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】「産業上の利用分野」本発明は、磁気抵抗効果を利用して磁気を電気信号に変
換することにより位置検出等を行う磁気センサに関する
ものであり、特に検出精度を向上させるものである。

「従来の技術」従来の磁気センサ１は、第５図に示すように、回転ドラ
ム２の着磁面に対向して所定の間隔で設けられ、回転ド
ラム２は回転軸３の回りを回転するようになっている０
回転ドラム２の着磁面は、例えばγ鉄等の磁性塗膜を回
転ドラムの周面に設けて、２つの着磁領域が設けられて
いる一方は、回転速度等の検出用であって、ＮＳ′ａ１
極が交互に出現するようになっており、他方は基準位置
検出用であって、所定の長さのＮＳ磁極が出現するよう
になっている磁気センサｌは、ニッケル鉄、ニッケルコ
バルトのような磁気抵抗効果を有する強磁性薄膜により
、感磁素子の回路パターンを形成したものであり、回転
ドラム２からの磁極変化を検出できるようになっている
。そして回転ドラム２の回転時に、磁気センサ１に電気
信号変化を生じさせ、それにより回転速度あるいは位置
を検出するよう、になっている。

第６図は、磁気センサ１における基準位置検出パターン
の等価回路であり、それは４つの抵抗Ｒｉｔ　　Ｒ２，
Ｒ３，Ｒ４で構成される。そして一対の電流供給端子Ｖ
ｃｃ、ＧＮＤに電流を供給し、磁界の変化があると、抵
抗Ｒ２とＲ３の抵抗値に変化を生じさせ、検出端子Ｖｚ
ｌとＶｚ２との間に電圧変化を生じさせる。

第７図は、従来の磁気センサのパターンを示す拡大平面
図であり、同図におけるパターンａｌ、ａ２が前記第６
図における抵抗Ｒ２，Ｒ，に相当し、パターンｂ１．ｂ
２が抵抗Ｒ，，Ｒ，に相当する。

「発明が解決しようとする課題」従来の磁気センサを使用し、回転する着磁ドラムにより
磁界を作用させて、第７図のパターンを水平方向に単位
磁極が横ぎると検出端子ＶｚｌとＶｚ２の間に電位差が
生じ第８図のようになる。第８図において、Ｖｚｌ−Ｖ
ｚ２の変位波のピークとなる部分は、半値幅Ｔが小さい
ほど磁気センサの検出精度が高いが、従来の磁気センナ
の半値幅Ｔは約１．８人となり、あまり望ましいもので
はなかった。

これは基準位置検出用に設けられた単位磁極が長手方向
（ドラム周方向）に広がったものとなる（すなわち、漏
れ磁界が生じる）ためである。

着磁を弱く行う事により、これらを小さくする事は可能
であるが、ＩＮＣ相との関係により、同じドラム、セン
サ間距離で出力が得られるようにしなければならず、出
力を得ながら半値を縮小する事は困難であった。

また、従来の磁気センサに、電動機その他の電磁気装置
から図７におけるＨ、のような方向の漏洩磁束が作用す
ると、検出磁界に平行に配置した感磁パターンｂｌ、ｂ
２にも抵抗変化を生じさせ出力電圧に誤差を生じさせて
しまう。

そこで本発明は、検出精度を向上するとともに誤差の生
じにくい磁気センサを提供する。

「課題を解決するための手段」本発明の磁気センサは、同一寸法に形成゛した４木の感
磁素子を、第１の感磁素子、実質的に同一に配置した第
２および第３の感磁素子、第４の感磁素子の順に各々配
置間隔Ｐにて配置する。また第１の感磁素子と第２の感
磁素子とを直列状に接続してその両端を一対の電流供給
端子に接続し、同様に第３の感磁素子と第４の感磁素子
とを直列状に接続してその両端を前記一対の電流供給端
子に接続する。さらに第１の感磁素子と第２の感磁素子
との接続点、および第３の感磁素子と第４の感磁素子と
の接続点を一対の検出端子に接続する。

そして、前記感磁素子の設置間隔Ｐを　１．１λ〜１．
８人（入はＩＮＣ相ＮＳ磁極間距離）としたことを特徴
とする。

「作用」上記手段の磁気センサは、感磁素子の配置間隔Ｐｉ　１
．１λ〜　１．８人にしているので、検出端子間の信号
波形の半値幅を１．４Å以下にでき、検出精度を向上で
きる。なお、このように半値幅を小さくできるのは、感
磁素子の間隔を狭くし、感磁素子１本における抵抗変化
の裾広がりを相殺するためと考えられる。

また、磁気センサにＨａのような漏洩磁束が作用しても
、検出磁界と平行なパターンがないために抵抗変化は現
れず検出誤差は現れない。

「実施例」本発明の磁気センサの実施例を、模式的に示す第１図に
より説明する。

磁気センサ１は、実質的に同一寸法に形成した４つの感
磁素子１１．１２．１３．１４から成り、そのうちの感
磁素子１２と１３とを実質的に同一位置に設けその両側
に感磁素子１１と１４とを設置間隔Ｐだけ離して配置す
る。磁気センサｌは、前記第５図に示すように、回転ド
ラム２の外周に小さなギャップをあけて対向させ、回転
ドラム２の外周に着磁したＮ、Ｓ磁極から磁界の変化を
設けるようになっている、このＮ、Ｓ磁極間隔距離λと
、前記感磁素子の設置間隔Ｐとは、Ｐが１．１λ〜　１
．８λの範囲になるようにして、後記するように半値幅
を小さくさせた。

感磁素子１１と１２とは直列状に接続され、その両端は
電流供給端子ＶｃｃとＧＮＤとに接続される。

感磁素子１３と１４も直列状に接続され、その両端はや
はり電流供給端子ＶｃｃとＧＮＤとに接続される。

また感磁素子１１と１２との接続点、および感磁素子１
３と１４との接続点とは、それぞれ一対の検出端子Ｖｚ
ｌとＶｚ２に接続される。なお、以上の感磁素子の接続
状態は、第６図の回路と等価であり、感磁素子１１．１
２．１３．１４は、それぞれ抵抗Ｒ，，Ｒ２Ｒ３、Ｒ４
に対応する。

上記構成の磁気センサ１に、第５図に示す回転ドラム２
により磁界を作用させ、検出端子Ｖｚｌ、Ｖｚ２に現れ
る電位と電位差（Ｖ　ｚｌ　−Ｖ　ｚ２）を測定して、
第２図に示した。

第２図に示すように、゛感磁素子１本での出方は、着磁
領域の長さに応じて、裾の広がった波形を示すが、間隔
Ｐを狭くする事により、感磁素子１１と１２との出力の
裾が重なり合う事により、立上りの急峻な出力Ｖｚｌが
得られる事がわかる。同様にＶｚ２出力も急峻な波形と
なり、合成した波形は半値が狭い急峻な波形が得られる
事がわかる。なお、磁気センサに上下方向の磁界を作用
させた結果、全く誤差を発生しないことを確認した。

次に前記磁気センサのＰを変化させることにより、第２
図に示す半値幅Ｔがどのような値になるか測定して、第
３図に示した。なお、磁気センサｌと回転ドラム２との
ギャップは８０ｇｍとし、磁極間距離入は１００ル層と
した。

第３図から明らかなようにＰが１．１人から　１．８人
で半値幅Ｔが１．４Å以下となり、磁気センサの検出精
度が高くなる。なおＰが１．３λ〜１．５人であれば半
値幅は１．０人近くになり望ましいことがわかる。

次に前記磁気センサのＰを変化させることにより、検出
電位差（Ｖｚｌ−Ｖｚ２）の値がどのように変化するか
を測定して第４図に示した。なお、ギャップと磁極間隔
距離入は前記第３図の場合と同一にした。

第４図から明らかなように、Ｐが１．１Å以上であれば
３５　ｍＶ以上であり、十分な検出出力であることがわ
かる。

以上の実施例においては、磁石体回転ドラムである場合
について記述したが、磁石体を長方形として感磁素子と
リニアな状態で相対移動する形式の磁気センサについて
も作用は同一である。また感磁素子を２本近接して設け
た例を示したが、絶縁物を介して２木の感磁素子を重合
させて設けることもできる。

「発明の効果」本発明の磁気センサは、感磁素子の配置間隔Ｐを、磁石
体の磁極間距離入の１．１〜１．８倍としたので、検出
波の半値幅をより小さくでき、検出精度を向上させるこ
とができる。また、電動機その他の電磁気装置からの感
温素子長手方向の漏洩磁束が作用しても検出信号に誤差
を生じることがない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の磁気センナの模式的説明図、第２図は
磁気センサが検出する電位および電位差の変化を示す図
、第３図は磁気センサの検出値における半値幅と感磁素
子間距離との関係を示すグラフ、第４図は磁気センサに
おける検出電位差と感磁素子間距離との関係を示すグラ
フ、第５図は着磁回転ドラムに対向して磁気センサを設
けた状態の斜視図、第６図は磁気センナにおける基準位
置検出パターンの等価回路図、第７図は従来の磁気セン
サにおける感磁素子のパターンの要部拡大平面図、第８
図は従来の磁気センナが検出する電位差の変化を示す図
である。１；磁気センサ　　　　２；回転ドラム１１．１２，１
３，１４．感磁素子

Claims

【特許請求の範囲】

（１）磁石体に速度検出用磁極と基準位置検出用磁極と
を形成し、その磁石体の磁界が作用する範囲に、磁石体
の磁極列配置面と対向しかつ所定の間隙を介して設ける
磁気センサにおいて、実質的に同一寸法に形成した４本
の感磁素子を、第１の感磁素子、実質的に同一位置に配
置した第２および第３の感磁素子、第４の感磁素子の順
に各々配置間隔Ｐにて配量し、第１の感磁素子と第２の
感磁素子とを直列状に、そして第３の感磁素子と第４の
感磁素子とを直列状に接続してそれぞれの両端を一対の
電流供給端子に接続し、第１の感磁素子と第２の感磁素
子との接続点および第３の感磁素子と第４の感磁素子と
の接続点を一対の検出端子に接続し、前記感磁素子の配
置間隔Ｐを１．１λ〜１．８λ（λは磁石体におけるＮ
、Ｓ磁極間距離）としたことを特徴とする磁気センサ。
（２）磁石体が回転磁性体であり、円周表面にＮＳ磁極
が円周方向に交互に出現するように形成した請求項１の
磁気センサ。