JPH02271258A - 位置検出装置 - Google Patents

位置検出装置

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JPH02271258A
JPH02271258A JP9426289A JP9426289A JPH02271258A JP H02271258 A JPH02271258 A JP H02271258A JP 9426289 A JP9426289 A JP 9426289A JP 9426289 A JP9426289 A JP 9426289A JP H02271258 A JPH02271258 A JP H02271258A
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field generating
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義則 大塚
Yasushi Tanaka
靖士 田中
Tadashi Hattori
正 服部
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Soken Inc
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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、磁気の状態により電気抵抗が定まる磁気抵抗
素子を利用して、被検出対象の位置を検出する位置検出
装置に関するものである。
〔従来の技術〕
従来、位置検出装置は、位置センサあるいは回軸速度セ
ンサ等広い分野での制御装置として用いられているが、
高い検出精度、広範囲の使用周囲温度、小型で簡単な構
造などの要求が強く、磁気検出式のものが用いられるよ
うになった。これは、磁気抵抗素子が高感度であり、温
度変化に対して比較的安定で、しかも製造方法も容易で
あるというためである。更に、磁気状態を電気信号に変
換する電子回路において、磁気状態が直接抵抗値を決定
するため、検出回路の設計が容易な点も重要である。そ
して、以上の特徴は1チツプ内に磁気抵抗素子と検出回
路を造りつけるために有効である。第7図は、抵抗値状
態の検出回路として用いられる抵抗ブリッジ回路71と
の出力電圧′■を検出し、増幅する電圧増幅回路72か
らなる検出回路図である。
ここで、磁気抵抗素子は印加される磁界の方向および強
度でその抵抗値が変化する素子である。
この特徴を利用して位置検出装置を構成する場合には、
第8図に示すように磁気抵抗素子に磁界を印加するバイ
アス磁石と磁性材料から成る被検出対象(第8図におい
て、ギア)との間に磁気抵抗素子を配置するようにして
いる。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、本発明者らの確認によると、このバイア
ス磁石と磁気抵抗素子の相対位置精度はその位置検出装
置の感度、精度に大きく影響するということが判明した
。これを第4図から第8図を用いて説明する。
第6図は、第4図、第5図にそれぞれ示すように、磁気
抵抗素子の長手方向に対して平行および垂直方向の平面
内に対して、抵抗変化が飽和する磁界強度のもとてバイ
アス磁界角度を変化させた時の抵抗変化の様子を示した
ものである。第4図に示す様に、磁気抵抗素子の長手方
向に対して平行方向の平面内でバイアス磁界角度を変化
させた時の抵抗変化は、第6図の曲線への様になる。ま
た、第5図に示す様に磁気抵抗素子の長手方向に対して
垂直方向の平面内でバイアス磁界角度を変化させた時の
抵抗は、第6図の曲線Bの様になる。
位置検出装置は、磁気抵抗素子に印加される磁界角度の
変化による磁気抵抗素子の抵抗変化(第6図参照)を利
用して被検出対象の移動を検出するようにしており、そ
のため、その感度及び精度は印加される磁界角度に敏感
であることが窺える。
一般に、磁石を空気中“に置くと第8図に示す様に磁界
角度は発散する(以下、この種の磁石をストレート磁石
という〕。そのため、磁気抵抗素子の位置によってバイ
アス磁界角度が大きく異なるという問題がある。第8図
において、1は磁石、2a、2b、2cは磁気抵抗素子
であり、それぞれの磁界角度をθa、  Ob、Ocと
すると、θa〈Ob〈θCとなる。よって、抵抗値その
他の特性が全く同一の磁気抵抗素子2a、2b、2cで
も磁石との相対位置が異なれば抵抗値も異なり、磁気抵
抗素子に接続する検出回路(第7図参照)に問題が生じ
る。すなわち、第8図において、磁気抵抗素子の設置面
におけるX方向のわずかなオフセットiで磁気抵抗素子
の抵抗変化が第6図において飽和する領域に達するため
、第8図の被検出対象のギアの回転による磁気抵抗素子
の抵抗変化が少なく、抵抗値を検出するためのブリッジ
回路を構成した時、ブリッジは平衡条件を満たさなくな
り、ブリッジ回路の直交する2つの両端の電圧が被検出
対象の回転によっても交差しない、すなわち被検出対象
の回転を検出できないことになる。
本発明は上記事実に鑑みてなされたもので、磁界発生手
段と磁気抵抗素子の位置決めが多少ずれても、その感度
、精度に影響を受けにくい位置検出装置を提供すること
も目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
本発明は、上記目的を達成するために、磁性材料を有す
る被検出対象の位置を検出する位置検出装置であって、 前記被検出対象に向けてバイアス磁界を発生ずる磁界発
生手段と、前記バイアス磁界中の所定の設置面に設置さ
れ、前記被検出対象の位置に応じた前記バイアス磁界の
状態変化により抵抗変化を生じる磁気抵抗素子と、この
磁気抵抗素子の抵抗値変化により前記被検出対象の位置
を検出する検出回路を備えた位置検出装置において、前
記磁界発生手段は、前記磁気抵抗素子に向けてバイアス
磁界を発生する磁界発生面を有し、この磁界発生面は前
記磁気抵抗素子に向けて発生するバイアス磁界が前記磁
気抵抗素子の設置面において発散するのを補償し、前記
バイアス磁界を前記設置面に略直交させる形状に形成さ
れているという技術的手段を採用する。
〔作用〕
上記構成において、磁界発生手段の磁界発生面の形状に
よって、この磁界発生面から発生するバイアス磁界は、
磁気抵抗素子の設置面において発散するのを補償され、
前記バイアス磁界は前記設置面に略直交する。
〔実施例〕
第1図は本発明による位置検出装置の一実施例を示す断
面図である。第1図において、低熱膨張金属の内プレー
ト3(例えばコバール、ステンレス430等)により、
非磁性金属材料からなるハウジング8はロー付、溶接又
は圧入等の手段で固定されている。内プレート3には出
力ビン4が封着ガラス5で封着されている。内プレート
3の上にバリスタ6と磁気抵抗素子と第7図に示す検出
回路を形成したSiチップ7を図示しない低融点ガラス
又は接着剤で接着する。出力ビン4とSiチップ7との
電気的な接続はポンディングワイヤ9で接続する。Si
チップ7とボンディングワイヤ9の保護にはジャンクシ
ョンコート剤10を塗布して加熱硬化させる。井磁性材
料からなる外ケース11はハウジング8に圧入され、先
端の外周部11aをハウジング8とし、レーザ溶接等の
手段で密着することで、Stチップ7は完全密封される
。外ケース11は、あらかじめこの位置検出装置固定の
ためのブラケット12がロー付等の手段で固定されてい
る。そして、磁気抵抗素子を形成したSiチップ7゛に
相対する面を凹面に形成した磁石I5が、ハウジング8
の外側から図示しない接着剤にて固定されている。13
は電磁ノイズによる誤動作防止用のフェライトビーズで
ある。
凹面磁石15とフェライトビーズ13を固定した後に、
モールド樹脂材料14を流し込んで加熱硬化させて、第
1図に示す位置検出装置が形成される。
本実施例の凹面磁石を使った位置検出装置において、磁
気抵抗素子の位置での磁界角度をホールプローブを使用
して測定した結果を第3図に示す。
また、従来技術によるストレート磁石を使った場合の磁
界角度を第9図に示す。なお、実験に使用した凹面磁石
、ストレート磁石は、前記bit気抵抗抵抗素子位置い
て両者とも磁束密度1200ガウスとなるものである。
また、前記磁気抵抗素子位置と被検出対象のギアとの距
離は、両者とも等しいものである。
第3図、第9図において、横軸は被検出対象のギアの回
転角を表し、ギアのピッチは7度である。
第3図と第9図を比較した場合、凹面磁石とストレート
磁石の磁界角度の振幅に差はないが、第8図または第2
図におけるX方向のオフセット量Δχの変化に対して磁
界角度の中心値に大きな差が生じる。なお、ここでオフ
セットiΔχ=0の位置は、ギアの中心と磁石の中心と
を結ぶ線とオフセット方向が直交する位置であることを
示している。ストレース磁石では、オフセットiΔχが
増大すると磁界が発散するため、磁界角度の中心値の変
化は大きく、わずかΔχが1 mm変化すると、磁界角
度は8度も変化してしまう。このことは、第6図におい
て磁界角度の中心値が90度より大きくずれると磁界角
度の振幅があっても抵抗変化が飽和している領域となる
ため、第7図に示す抵掩値検出用ブリッジ71を構成し
た場合の両端の電圧は小さくなってしまうことによって
いる。
一方、凹面磁石では磁界が中心部にわずかながら収束を
受けて発散弁を補正するため、オフセットaΔχが増大
しても磁界角度の中心値の変化は小さい。このことは、
オフセットが生じても磁界角度の中心値の変化は小さい
ため、第6図において磁気抵抗素子の抵抗変化が急峻な
領域で使用できることを示している。
なお、上記一実施例では、過電圧印加によるS1チツプ
上の検出回路が破壊されないようにバリスタ6を使用し
たが、Siチップ上に磁気抵抗素子のみを形成する場合
は、前記バリスタ6は省略してもよい。
また、上記一実施例においては、磁石15の磁界発生面
を凹面に形成したが、第10図に示すように磁石を従来
のバイアス磁石のように磁極端面がストレートな形状の
ものを使用し、凹状の磁性材料からなるヨーク15aを
接続するようにしても良い。さらに、複数の小さな磁石
を第11図に示すように配列することで、凹面の磁界発
生面を形成するようにしてもよい。なお、第10図、第
11図に示すいずれのものも、磁気抵抗素子2は図にお
いて上側、すなわち凹面側に設けられている。
なお、磁石を凹面状に形成するには、プラスチック磁石
を使用し、型にて成形するようにしてもよく、そうすれ
ば容易に形成することができる。
〔発明の効果〕
以上述べたように、本発明によれば、磁界発生手段の磁
界発生面形状によって、前記磁界発生面から発生するバ
イアス磁界が磁気抵抗素子設置面において発散するのを
補償して、前記バイアス磁界が前記磁気抵抗素子設置面
に略直交するようにしているから、磁界発生手段と磁気
抵抗素子の位置決めによる感度、精度への影響の少ない
位置検出装置が提供できるという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明一実施例の位置検出装置の断面構成図、
第2図は凹面磁石の磁界の収束を示す説明図、第3図は
一実施例の凹面磁石による被検出対象のギアの回転角に
対する磁界角度の変化を示す実験結果図、第4図は磁気
抵抗素子においてその長手方向の平行方向にかかる磁界
角度を示す図、第5図は磁気抵抗素子においてその長手
方向の垂直方向にかかる磁界角度を示ず図、第6図は磁
気抵抗素子の磁界変化に対する抵抗変化を示す特性図、
第7図は検出回路図、第8図はストレート磁石の磁界の
発散を示す説明図、第9図は従来の位置検出装置のスト
レート磁石による被検出対象のギアの回転角に対する磁
界角度の変化を示す実験結果図、第10図、第11図は
他の実施例を示す磁界発生手段の概略構成図である。 1・・・バイアス磁石、2・・・磁気抵抗素子、7・・
・磁気抵抗素子と検出回路を形成したSiチップ、15
・・・バイアス磁石、15a・・・凹状ヨーク、16・
・・被検出対象。 代理人弁理士  岡 部   隆 (ばか1名) 舅1図 第 2 図 +001 第3図 第5図 第6図 第 7 図 第8図

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)磁性材料を有する被検出対象の位置を検出する位
    置検出装置であって、 前記被検出対象に向けてバイアス磁界を発生する磁界発
    生手段と、前記バイアス磁界中の所定の設置面に設置さ
    れて前記被検出対象の位置に応じた前記バイアス磁界の
    状態変化により抵抗変化を生じる磁気抵抗素子と、この
    磁気抵抗素子の抵抗値変化により前記被検出対象の位置
    を検出する検出回路を備えた位置検出装置において、 前記磁界発生手段は、前記磁気抵抗素子に向けてバイア
    ス磁界を発生する磁界発生面を有し、この磁界発生面は
    前記磁気抵抗素子に向けて発生するバイアス磁界が前記
    磁気抵抗素子の設置面において発散するのを補償し、前
    記バイアス磁界を前記設置面に略直交させる形状に形成
    されていることを特徴とする位置検出装置。
  2. (2)前記磁界発生面は凹面である請求項1記載の位置
    検出装置。
  3. (3)前記磁界発生手段は、磁石のみで構成されている
    ことを特徴とする請求項1または2記載の位置検出装置
  4. (4)前記磁界発生手段は、凹面形状を有する軟質磁性
    材料と磁石で構成されていることを特徴とする請求項2
    記載の位置検出装置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6111407A (en) * 1997-02-26 2000-08-29 Securiton General Control Systems Gesellschaft M.B.H. Method of producing a magnetic field sensor, and sensor with a sensor wire press-fitted into spaced-apart conductors
JP2006275639A (ja) * 2005-03-28 2006-10-12 Denso Corp 回転検出装置
US8080993B2 (en) 2008-03-27 2011-12-20 Infineon Technologies Ag Sensor module with mold encapsulation for applying a bias magnetic field

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