JPH0336020Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、強磁性体磁気抵抗素子を利用した磁
気近接スイツチに関するもので、磁気近接スイツ
チとして良好なかつ安定したスイツチ動作を得る
ことを目的としたものである。

〔従来の技術〕

磁電変換素子としては、ホール素子、半導体磁
気抵抗素子、強磁性体磁気抵抗素子等があるが、
これらの磁電変換素子はそれぞれ次のような特徴
を持つている。

すなわち、ホール素子の場合、インジウム・ア
ンチモンのホール素子においては、近接スイツチ
として利用する時には、約50Gで駆動し、その時
の出力電圧は25ｍＶ程度と低く、一度オペアンプ
等で増幅した後に比較器でスイツチングする必要
があり、温度特性も−２％／℃とあまり良くな
い。

一方、駆動電源も1V程度であり、近接スイツ
チの駆動電圧が５〜30V程度であることから、定
電圧回路（1V用）が必要となる。

また、ガリウム砒素のホール素子にあつては、
温度特性（−0.05％／℃）は良いが、出力電圧が
低いので近接スイツチとしての利用は難しいと共
に、駆動電源は5mA程度で専用の定電流回路を
必要とすることになる。

半導体磁気抵抗素子の場合には、磁界が弱い場
合に磁界の２乗に比例して抵抗が増大変化するの
であるが、1KG程度のバイアス磁石が必要で、
磁力に対する直線性および温度特性が悪く、専用
の電源に必要とし、さらに高価である等の理由に
より近接スイツチとしての利用は難しい。

この、ホール素子および半導体磁気抵抗素子に
比べて、強磁性体磁気抵抗素子は、温度特性が悪
い点を除けば、10V程度までの電圧で駆動できる
ので、普通の回路電源で直接駆動して使用するこ
とが可能であり、また２％程度の変化量を得るこ
とができるので増幅器が不要である等の理由によ
り近接スイツチとして最も適している。

この強磁性体磁気抵抗素子を近接スイツチとし
て使用するに際しては、強磁性体磁気抵抗素子単
体の温度特性の悪さをなくすために、第１図およ
び第２図に示す如く、二つの強磁性体磁気抵抗素
子Ｍ１，Ｍ２（以下、単に抵抗素子と呼ぶ）を直
列に接続すると共に、一方の抵抗素子を他方の抵
抗素子に対して仮想される単一の平面上で90度回
動変位させた姿勢とし、両抵抗素子Ｍ１，Ｍ２の
接続点ロを出力点にして使用している。

この強磁性体磁気抵抗素子の機能を簡単に説明
すると、第１図において、ｙ方向に磁力Ｂを印加
すると、抵抗素子Ｍ２の抵抗値は減少するが、抵
抗素子Ｍ１の抵抗値は増加し、同様にｘ方向に磁
力Ｂを印加すると、抵抗素子Ｍ１の抵抗値が減少
し、抵抗素子Ｍ２の抵抗値が増加する。

なお、抵抗素子の抵抗値が増加すると表現した
が、これは強磁性体磁気抵抗素子の応差の影響に
より抵抗値が減少していた場合、元の抵抗値に戻
ることを意味している。

従つて、このような状態から磁力Ｂを減少させ
ても、抵抗素子の抵抗値は増加した状態のままと
なる。

すなわち、ｘ方向の磁力B_xを印加することに
より抵抗値が増加し、ｙ方向の磁力B_yを印加す
ることにより抵抗値が減少する姿勢で配置された
強磁性体磁気抵抗素子にあつては、第７図に示す
ように、磁力B_xの作用により抵抗値R_xであつた
ものが、磁力B_xの消滅により抵抗値R_xとほぼ等
しい値である抵抗値R_bとなり、この状態から磁
力B_yが印加されると抵抗値R_bから抵抗値R_yまで
低下し、この磁力B_yが消滅すると抵抗値R_yから
抵抗値R_bに復帰するのではなく、この抵抗値R_b
よりも小さい値の抵抗値R_aまで増加し、そして
この状態から磁力B_xが印加されると、抵抗値R_a
から抵抗値R_xまで増加すると云う抵抗−磁力特
性を発揮する。

このように、強磁性体磁気抵抗素子には、印加
させていた磁力B_xを消滅させた時の抵抗値R_bと、
印加させていた磁力B_yを消滅させた時の抵抗値
R_aとの間には必ず差があり、この差抵抗分R_rを
強磁性体磁気抵抗素子の抵抗−磁力特性の応差と
呼んでいる。

この強磁性体磁気抵抗素子の応差は、印加磁力
の大きさ、その作用方向等に従つて変化するので
あり、またその大きさおよび変化形態は個々の強
磁性体磁気抵抗素子でわずかに異なつており、各
強磁性体磁気抵抗素子は固有の応差を有するもの
となつている。

なお、第１図において、ｚ方向に磁力Ｂを作用
させても抵抗素子の抵抗値の変化はなく、仮に応
差の影響で若干の抵抗変化分が残留していても、
その値は変化しない。

〔考案が解決しようとする問題点〕

このように、第１図および第２図に示した強磁
性体磁気抵抗素子MRに対して磁力Ｂをｚ方向に
作用させても、両抵抗素子Ｍ１，Ｍ２には抵抗値
の変化は生じないのである。従来の抵抗素子MR
を使用した近接スイツチは、作動用の永久磁石
を、両抵抗素子Ｍ１，Ｍ２が位置する仮想される
平面の上方を通過させる構成となつているので、
この永久磁石から両抵抗素子Ｍ１，Ｍ２に作用す
る磁力Ｂの一部がｚ方向に作用することになり、
これがため抵抗素子Ｍ１またはＭ２の抵抗値は、
永久磁石の移動方向または永久磁石と抵抗素子Ｍ
１，Ｍ２との距離等により変化する抵抗素子Ｍ
１，Ｍ２固有の応差のため一定値とならず、正確
な動作を得ることができないと云う不都合があつ
た。

また、従来のこの種の近接スイツチは、抵抗体
MRに対する永久磁石からの磁力Ｂの大きさの変
化に従つた両抵抗素子Ｍ１，Ｍ２の抵抗値が変化
してスイツチング動作をするものであつたので、
この作動用の永久磁石の磁力の設定を正確に達成
しなければならないと共に、抵抗体MRと永久磁
石との相互位置関係を正確に設定しなければなら
ない問題があつた。

〔問題点が解決するための手段〕

本考案は、上記した従来例における問題点およ
び不都合を解消すべく考案されたもので、抵抗体
MRの抵抗値変化の発生を、この抵抗体MRに作
用する作動用永久磁石からの磁束の作用方向の変
化に従つて発生する構成とし、もつて面倒な作動
用永久磁石の磁力の設定および抵抗体MRと永久
磁石との機械的な組合わせ構成を簡略化すること
ができるようにしたものである。

以下、本考案を、本考案の一実施例を示す図面
を参照しながら説明する。

本考案による磁気近接スイツチは、２つの強磁
性体磁気抵抗素子Ｍ１，Ｍ２を、仮想される単一
の平面Ｆ上で相互姿勢を90度回動変位させて直列
接続した抵抗体MRと、ほぼ前記仮想される平面
Ｆ上に、両磁極を通る仮想される直線Ｔを前記抵
抗体MRの近傍を通過すべく位置させた姿勢で、
この直線Ｔに沿つて前記抵抗体MRに対して相対
的に移動可能に配置された作動用の永久磁石Mg
と、前記抵抗体MRの両抵抗素子Ｍ１，Ｍ２の接
点を一方の入力端子に接続した比較器OPとから
構成されている。

すなわち、第４図において、第１図の如く構成
された抵抗体MRを仮想される平面Ｆ上に配置
し、ほぼこの平面Ｆ上に作動用の永久磁石Mgを
配置する。

この永久磁石Mgは、その両磁極を通る仮想さ
れる直線Ｔが、ほぼこの平面Ｆ上に位置し、かつ
抵抗体MRの近傍を通過するよう配置される。

そして、永久磁石Mgおよび抵抗体MRは、こ
の仮想される直線Ｔに沿つて相対的に移動すべく
機械的に組付けられる。

永久磁石Mgに対して上記の如き関係で組付け
られた抵抗体MRは、第３図に示す如く、その出
力端子である抵抗素子Ｍ１とＭ２との接続点であ
る端子ロを比較器OPの一方の入力端子に接続し、
もつて本考案の磁気近接スイツチが構成されるの
である。

〔作用〕

本考案による磁気近接スイツチは、上記の如き
構成と成つているので、永久磁石Mgが抵抗体
MRの近くに位置している状態においては、抵抗
素子Ｍ１およびＭ２の両方にｘ方向またはｙ方向
に磁力Ｂが印加されることになるので、抵抗体
MRは安定した抵抗値を示すことになる。

また、比較器OPの出力波形は第５図ａの曲線
ニの如くとなり、永久磁石Mgが抵抗体MRの近
傍に接近した所で急激に比較器OPの出力電圧が
Ｈ→Ｌ→Ｈと変化し、第５図ｂの曲線ホに示す如
く、そのオン幅ΔLが極めて狭いものとなつてい
る。

これは、永久磁石Mgが抵抗体MRの近傍に接
近した所で、永久磁石Mgから抵抗体MRに作用
する磁力Ｂの方向が急激に変化することを示して
おり、従つて上記した本考案による磁気近接スイ
ツチは、磁力Ｂの大きさの変化によりスイツチ動
作をするのではなく、磁力Ｂの作用方向の変化に
大きく影響されてスイツチ動作するものとなつて
いるのである。

このため、本考案による磁気近接スイツチは、 その１ 磁力Ｂが一定以上であるならば、磁力Ｂによ
るオン点のバラツキが極めて少ないものとな
る。

その２ 永久磁石Mgおよび抵抗体MRの温度特性の
影響が極めて少ない。

その３ 永久磁石Mgと抵抗体MRとの間の距離の変
化の影響が極めてすくない。

等の動作機能上の特性を発揮することができるこ
とになる。

〔実施例〕

図示実施例の場合、抵抗体MRの一方端の端子
である端子ハをアースし、他方端である端子イに
回路電源である10Vを印加しておく。

それゆえ、抵抗体MRに永久磁石Mgからの磁
力Ｂの作用がない状態においては、抵抗体MRの
出力端子である端子ロには5Vの出力が出力され
ることになる。

この抵抗体MRの端子ロは比較器OPのマイナ
ス側の入力端子に接続されており、比較器OPの
他方の入力端子であるプラス側端子には、比較基
準電圧値（しきい値）を設定する電源Ｅが接続さ
れていて、そのしきい値は4.9Vに設定されてい
る。

この第３図の如く比較器OPに接続された抵抗
体MRに対して、第４図に示す如く、永久磁石
Mgが直線Ｔに沿つて移動すると、前記した如
く、抵抗体MRの端子ロに現れる出力電圧波形
は、第５図の曲線ニの如くとなり、そのゆえ比較
器OPの出力波形すなわち本考案による磁気近接
スイツチの出力波形は第５図の曲線ホの如くとな
り、永久磁石Mgが抵抗体MRに最も接近する点
Ｓを中心として、直線Ｔに沿つた極めて狭い範囲
であるΔLだけでオン状態となる。

本考案による磁気近接スイツチのオン状態とな
る領域を実測すると、その領域はほぼ第６図の斜
線で示した如きものとなり、抵抗体MRと永久磁
石Mgとの間隔方向に細長いものとなつている。

それゆえ、抵抗体MRと永久磁石Mgとの械械
的な取付け関係に多少の誤差が生じたとしても、
スイツチの機能に支障を生じることは全くなく、
極めて良好なスイツチ動作を発揮する。

〔考案の効果〕

以上の説明から明らかな如く、本考案による磁
気近接スイツチは、永久磁石の磁力の変動による
オン点のバラツキとか、永久磁石および抵抗体の
温度特性性の影響とか、さらには永久磁石と抵抗
体との間の距離の変動の影響とかが極めて少な
く、これがために常に正確でかつ良好なスイツチ
動作を発揮することができ、またそのオン動作エ
リアがシヤープであるので機械的な組付けもしく
は加工に多少の誤差が生じたとしても、この誤差
に影響されることなく精度の高いスイツチ動作を
発揮することができ、さらに強磁性体磁気抵抗素
子を主体として構成しているので、スイツチ体専
用の電源を必要とすることなく、組付けられる回
路の電源をそのままスイツチ体の電源として利用
することができる等多くの優れた効果を発揮する
ものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本考案に使用される抵抗体の構成を
示す正面図である。第２図は、第１図に示した抵
抗体の電気回路図である。第３図は、本考案によ
る磁気近接スイツチの電気回路構成を示す回路図
である。第４図は、本考案における抵抗体と永久
磁石との位置関係を示す説明図である。第５図
は、本考案のスイツチ体の動作特性を示す線図で
あつて、ａは抵抗体の出力電圧波形を、ｂは比較
器の出力波形図である。第６図は、永久磁石に対
する抵抗体のオンエリアを示す説明図である。第
７図は、強磁性体磁気抵抗素子の動作上の応差を
示す、抵抗−磁力特性線図である。 符号の説明、MR；抵抗体、Ｍ１，Ｍ２；抵抗
素子、OP；比較器、Mg；永久磁石、Ｆ；平面、
Ｔ；直線。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. ２つの強磁性体磁気抵抗素子Ｍ１，Ｍ２を、仮
   想される単一の平面Ｆ上で相互姿勢を90度回動変
   位させて直列接続した抵抗体MRと、略前記仮想
   される平面Ｆ上に、両磁極を通る仮想される直線
   Ｔを前記抵抗体MRの近傍を通過すべく位置させ
   た姿勢で、該直線Ｔに沿つて前記抵抗体MRに対
   して相対的に移動可能に配置された永久磁石Mg
   と、前記抵抗体MRの両抵抗素子Ｍ１，Ｍ２の接
   点を一方の入力端子に接続した比較器OPとから
   成る磁気近接スイツチ。