JPH02304382A - 磁気抵抗素子 - Google Patents

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） 本発明は位置センサあるいはポテンションメーター等に
用いられる磁気抵抗素子に関する。

（従来技術） 磁気抵抗素子は印加される磁束の量によって抵抗値が変
化する素子であり、該素子の近傍に磁石を配置し、該磁
石の変位によって前記素子に印加される磁束の量が変化
することを利用して位置センサやポテンションメーター
等に用いられるものである。

第７図は従来用いられていた磁気抵抗素子の構造図であ
って、特開昭５８−１６７９１４号に記載された温度変
化及び経年変化に殆ど影響されないものの一例である。

同図に於て１はセラミック等からなる長方形の絶縁基板
であって、該基板１上にはその長手方向に沿って磁気抵
抗部２．３が形成され、該磁気抵抗部２．３の間及び両
端部には他の磁気抵抗部４、５及び６が形成されている
。そして、夫々の磁気抵抗部は接続線７乃至１１により
接続され該接続線の一部は端子１２乃至１５と接続し、
第８図に示す如き回路を構成し７ている。

このように構成した磁気抵抗素子上に第９図に示す如く
永久磁石１６を配置し、磁気抵抗部２及び３の配列方向
に沿って相対的に移動せしめ、その相対移動幅は前記磁
気抵抗部４には前記永久磁石１６の磁界が常に加わるよ
うにすると共に前記磁気抵抗部５及び６には永久磁石１
６の磁界が全く印加されないように設定し、例えば端子
１３及び１５間に入力電圧５．０■を印加すると端子１
４からは永久磁石と磁気抵抗素子との相対位置の変位に
基づく出力が得られると共に、端子１２の出力特性は第
１０図に示す如く磁気抵抗素子自体の温度特性、永久磁
石の温度特性及び経年変化に基づく磁束の変化の特性を
も含んだものとなるので、この端子１２の出力と端子１
４の出力とをそれぞれ増幅し、割算回路等で割り算する
ことにより該割算回路出力は温度特性及び経年変化に基
づく磁束の変化に影響されず磁気抵抗素子と永久磁石と
の相対位置の変位に基づくものを得ることが出来る。

しかしながら、前述したように磁気抵抗部４は常に一定
の磁界が加わるように磁気抵抗部２及び３の闇に配置す
る必要があるため基板寸法及び永久磁石が大型化せざる
を得す、また、永久磁石の磁束密度の分布が一定でない
ため第１１図（ａ）乃至（ｄ）に示す如く永久磁石１６
の中心と、磁気抵抗部４との中心とが一致した場合に端
子１２の出力は最大となり、一方、永久磁石の中心が磁
気抵抗部４の中心からずれた場合には端子１２の出力は
最小となり温度変化及び経年変化に基づく出力の変動を
補償しきれないという問題点があった。

また、従来技術は第１２図に示す如く回転角度センサと
して用いた場合にも前述したものと同様に永久磁石の回
転にともなって磁気抵抗部４に加わる磁界強度が変動し
、そのため温度変化及び経年変化に基づく出力の変動を
補償しきれないという問題点があった。

（発明の目的） 本発明は上述した如き問題点に鑑みなされたものであっ
て、磁気抵抗素子と永久磁石との相対位置が変動した場
合であっても温度及び経年変化に基づく出力の変動を補
償すると共に小型化を可能にした磁気抵抗素子の構造を
提供することを目的とする。

（発明の概要） この目的を達成するために本発明の磁気抵抗素子は絶縁
基板上に磁束の変動を検出する第１及び第２の磁気抵抗
部を設けると共に、前記第１及び第２の磁気抵抗部の側
部に該第１及び第２の磁気抵抗部の長手方向に沿って常
に一定の磁界を受ける第３の磁気抵抗部を設け、これら
第１、第２、第３の磁気抵抗部の側部に全く磁界を受け
ない第４の磁気抵抗部を配置し、前記第１及び第２の磁
気抵抗部を直列に接続すると共に、前記第３及び第４の
磁気抵抗部を直列に接続し、これら両直列接続した抵抗
体を並列に接続し、前記第１と第２の抵抗体の接続点、
第１と第３の抵抗体の接続点。

第２と第４の抵抗体の接続点及び第３と第４の抵抗体の
接続点に第１乃至第４の端子を設けたことを特徴とする
。

（実施例） 以下、図面に示した実施例に基づいて本発明の詳細な説
明する。

第１図は本発明の磁気抵抗素子の構造を示す図である。

同図に於て２０はセラミック等からなる長方形の絶縁基
板であって、該基板２゛０上にはその長手方向に沿って
絶縁抵抗部２１及び２２が形成され、該絶縁抵抗部２１
及び２２の側部に同じく長手方向に沿って絶縁抵抗部２
３及び２４が形成されている。更に、前記抵抗部２１乃
至２４の側部には他の絶縁抵抗部２５及び２６が形成さ
れている。

前記抵抗部２１及び２２．２３及び２４．２５及び２６
はそれぞれ接続線３０．３１及び３２により互いに接続
している。また、前記抵抗部２１及び２３．２２及び２
５．２４及び２６はそれぞれ接続線３３．３４．３５に
より接続し、該接続線３３．３４及び３５は端子パター
ン４０．４１及び４２と接続し、更に前記接続線３０は
端子パターン４３と接続している。

斯く構成した磁気抵抗素子の等価回路は第２図に示す如
きものとなり、端子４２出力は温度補償及び経年変化に
基づく磁束の変動を補償した出力となるとともに端子４
３出力は永久磁石と磁気抵抗素子との相対変位量に基づ
く出力を得る。

従って、第３図に示すように磁気抵抗素子上に永久磁石
４５を配置し、磁気抵抗部２３及び２４の配列方向に沿
って相対的に移動せしめ、前記磁気抵抗部２３及び２４
には常に磁界が加わるようにし、磁気抵抗部２５及び２
６には永久磁石の磁界が全く加わらないようにする。

この磁気抵抗素子を第４図に示すように端子４２と４３
を増幅器５０．５１の一方の入力端に接続すると共に端
子４０．４１は電源端子＋Ｅ、−Ｅに接続し、該電源端
子間に抵抗５２．５３を設け、該抵抗５２．５３の接続
点を前記増幅器５０．５１の他の入力端に接続する。更
に、該増幅器５０と５１の出力端を次段の割算器５４に
接続することにより該割算器５４の出力には温度補償及
び経年変化により生じる出力変動を補正した出力を得る
ことが出来る。

即ち、第５図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示す如
く、従来２つの磁気抵抗部の間に設けなくてはならなか
った、磁気抵抗部を磁気抵抗部の側部且つ長手方向に沿
って配置したことにより、永久磁石の中心がいずれの位
置に存在しても一定の磁界が磁気抵抗部２３及び２４に
加わるため抵抗値の変動は生じることがない、また、第
１図に於いて磁気抵抗部２３と２４とは説明のため便宜
上間隔を設けて記載しているが、実際の相互間隔は１０
０μｍ程度であるため磁気抵抗部２１と２２との間、即
ち接続線３２上に永久磁石の中心がある場合に於いても
前記磁気抵抗部２３及び２４の受ける磁界の強度は変動
することがなく、端子４２からの出力は変動することが
ない。

第６図（ａ）、（ｂ）は本発明の磁気抵抗素子を回転角
度センサとして応用した場合の一実施例を示した図であ
って、常に磁界を受ける磁気抵抗部６０を永久磁石の変
位を検出する磁気抵抗部６１及び６２の側部にあたかも
環状に構成することにより前記永久磁石がどの位置に存
在しようとも前記磁気抵抗部６０には一定の磁界が加わ
り、磁気抵抗部６３及び６４には磁界が全く加わらない
。

従って９、温度変化及び経年変化に基づいて生じる出力
の変動を永久磁石の位置が如何なるところにあろうとも
正確に補償することが出来る。

尚、本実施例では磁界を常に受ける磁気抵抗体を２つに
分割して説明したがこれに限るものでなく一体的に構成
してもよく、またその長手方向の寸法は永久磁石の変位
を検出する磁気抵抗部の長さと等しくしたがこれに限る
ものでなく永久磁石と磁気抵抗素子との相対位置の変化
が生じた際に常に一定の磁界を受けるようにその長さを
設定すノ１ばよい。

更に、磁界を≦ユく受けない磁気抵抗部を磁気抵抗素子
の両側に２つに分離し、互いを直列に接続して使用した
が、これはヒートバランスを考慮したためであって、磁
界の影響を受けないのであれば１つの抵抗体或は３以上
の抵抗体に分離して用いてもよいことは明かである。

また、各磁気抵抗部の材質は電子移動度が５゜００　／
ｖ・ｓｅｃ以上を有するものが好ましく具体的にはＩｎ
５ｂ（インジウムアンチモン）、ＩｎＡｓ（インジウム
ヒ素）　、ＧａＡｓ　（ガリウムヒ素）等を用いればよ
く、更に各磁気抵抗部の抵抗値は磁気抵抗部２１．２２
．２３と２４との合成値及び２５と２６との合成値とが
それぞれ無磁界中でほぼ等しくなるように構成するのが
好ましい。

（発明の効果） 本発明は上述した如く構成し且つ機能するものであるか
ら永久磁石が如何なる位置にあった場合であっても磁気
抵抗効果による一定の出力を得ることが出来るため、磁
気抵抗素子自身の温度変化、経年変化に基づく出力の変
動及び永久磁石の温度変化、経年変化により生じる磁束
の変動に基づく出力の変動を補償し、高精度のセンサを
構成する上で著しい効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す図、第２図は第１図で
示した実施例の等価回路を示す図、第３図は磁石と磁気
抵抗素子との関係を示す図、第４図は本発明の磁気抵抗
素子を実際に用いる場合の回路図、第５図は磁気抵抗素
子と磁石との相対位置の変動による出力の状態を示す図
、第６図は本発明の磁気抵抗素子を用いた回転角度セン
サを示す図、第７図は従来の磁気抵抗素子を示す図、第
８図は従来の磁気抵抗素子の等価回路を示す図、第９図
は従来の磁気抵抗素子と磁石との関係を示す図、第１０
図は従来の磁気抵抗素子の補償出力を示す図、第１１図
は従来の磁気抵抗素子と磁石との相対位置の変動による
出力の状態を示す図、第１２図は従来の磁気抵抗素子を
用いた回転角度センサを示す図である。 ２１乃至２６・・・磁気抵抗部、 ３０乃至３５・・・接続線、 ４０乃至４３・・・端子、 ４５・・・永久磁石 特許出願人　東洋通信機株式会社 ９６図　３°ゝ 第７図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 磁束の変動を検出する磁気抵抗素子であって、温度変化
   及び経年変化に基づく磁束の変化による出力の変動を補
   償するタイプのものに於いて、絶縁基板上に磁束の変動
   を検出する第１及び第２の磁気抵抗部を設けると共に、
   前記第１及び第２の磁気抵抗部の側部に該第１及び第２
   の磁気抵抗部の長手方向に沿って常に一定の磁界を受け
   る第３の磁気抵抗部を設け、これら第１、第２、第３の
   磁気抵抗部の側部に全く磁界を受けない第４の磁気抵抗
   部を配置し、前記第１及び第２の磁気抵抗部を直列に接
   続すると共に、前記第３及び第４の磁気抵抗部を直列に
   接続し、これら両直列接続した抵抗体を並列に接続し、
   前記第１と第２の抵抗体の接続点、第１と第３の抵抗体
   の接続点、第２と第４の抵抗体の接続点及び第３と第４
   の抵抗体の接続点に第１乃至第４の端子を設けたことを
   特徴とする磁気抵抗素子。