JPH0359462A - 回転数検出器 - 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〉 本発明は磁気バブルを用いた回転数検出器に関するもの
である。詳述すると、転送素子ループ上における磁気バ
ブルのパターンを読み出す読出しコイルの制御手段に改
善を加えたものである。

〈従来の技術〉 磁気バブルを用いた回転数検出器については、本願出願
人が特願昭６１−８１９０１号（先行ＰＡ１と記す）と
、特願昭８２−２１２２０８号（先行例２と記す）など
で出願し、広く知られている。第１図は、従来及び本願
発明の回転数検出器の動作原理を示す図、第２図は、第
１図の磁気バブル素子上に形成された転送素子ループの
パターン例を示す図、第３図は、第２図転送素子ループ
のストレッチャ部を拡大した図である。

第１図において、１は磁気バブル素子であり、磁気バブ
ルを発生ずる材料で構成される。説明を加えると、磁気
バブルは、適当な強さの垂直磁界（バイアス磁界）を加
えることにより、ＧＧＧ（ガドリニウム−ガリウム−ガ
ーネット）上に数μｍエピタキシャル成長させた垂直磁
化膜の中に筒状の形で発生する。この磁気バブル素子１
には、磁気バブル検出素子１２．１３及びアルミ配線パ
ターン１４１５．１６が形成されている（第３図参照）
。磁気バブル検出素子１２．１３は、磁気抵抗素子（例
えばパーマロイ）で構成される。更に磁気バブル素子ｌ
には、薄膜のパーマロイで構成された転送素子１１が、
ループ状に形成され、これに沿って磁気バブルが転送さ
れる（第２図、第３図参照）、第２図では、１つの転送
素子ループを示したが、実際の磁気バブル素子１上には
、複数の転送素子ループが設けられる。各転送素子ルー
プ上には、先行例２で知られているような、メモリホイ
ールのピッｌ−パターンで磁気バブルが書込まれている
。なお、磁気バブル素子１が、配置されている平面を便
宜上ｘ−ｙ平面と呼ぶ。

２は２枚−組のバイアス磁石であり（第１図参照）、磁
気バブル素子に対し、垂直な一定の磁界（バイアス磁界
）を与え、バブル状の磁区を保持する作用をイｆするも
のである。

３．４は耽出しコイルであり、磁気バブル素子１の周囲
に第１図の如く配置される。そしてこの読出しコイル３
，４は、回転数を読み出す時に使われるもので、交番電
流をコイルに流すことにより回転磁界を発生させ、磁気
バブル１７．１８．１９を転送する。この読出しコイル
３．４については、先行例１，２に詳しく記載されてい
る。

５はリング磁石であり、回転シャフト（図示せず）に取
付けられる。このリンク磁石５は、磁気バブル素子１に
対して平行な面内磁界を与えるもので、回転シャフトが
回転することによりこの面白磁界は回転する。磁気バブ
ルは、１ステップ／１回転磁場で転送素子ループを巡回
する。第１図は、８極に着磁されたリング磁石の例であ
り、この場合、回転シャフトが１回転すると、磁気バブ
ルは転送素子１１の４個分を移動する。

第２図に示す各転送素子ループには、先行例２に記載さ
れたｒメモリホイールの原理ｊに基づいた特殊パターン
の磁気バブルが書込まれている。

この特殊パターンとは、全ビットパターンの中の成る位
置から切出した連続するピッ１−パターンが他のどの位
置から切出した同ビット数のパターンとも同じにならな
いという特徴を持ったパターンである。従って、成る決
まった位置から連続する数ビットのパターンを読み出す
ことで、そのルブのシフト量を知ることができる。

磁気バブルは、前記成る位置に配置された磁気バブル検
出器１０で検出される。磁気バブル検出器１０は、第３
図に示す磁気バブル検出素子１２．１３で構成される。

この磁気バブル検出素子１２．１３には、アルミ配線パ
ターン１４，１５．１６を介して定電流が予め流されて
いる（アルミ配線パターン１６はアース電位）、そして
磁気バブル検出素子１２．１３の部分に磁気バブル１７
．１８．１９が、移動してくると、この抵抗値が変化す
るため、アルミ配線パターン１４゜１５の電位が変化す
る。この２つのパターン１４．１５の電位信号を図示し
ない差動増幅器で差！＃演算することにより磁気バブル
の検出信号を得ている。

第２図において、転送素子ループのＡ部分は、ストレッ
チャ部と称し、この部分を構成する転送素子１１の形状
は、池の転送素子１１と形状を異にしている。ストレッ
チャ部Ａの作用は、磁気バブルをｙ方向へ細長く引伸ば
すことである。その結果、細長くなった磁気バブルは、
線状の磁気バブル検出素子１２．１３に対して沿うよう
になり、磁気バブル検出素子１２．１３にて確実に磁気
バブルの通過を検出できるようになる。即ち、通常の転
送素子１１では、磁気バブルは円筒状をしている（第３
図の磁気バブル１９は円筒の上部）、この円筒状の磁気
バブル１９をストレッチャ部Ａで、磁気バブル１８１７
の如く、棒状に引伸ばし、最大に引伸ばした所に磁気バ
ブル検出素子１２．１３を配置して、その存在を検出し
ている。

以上のような磁気バブル素子１において、転送素子ルー
プ上には、「メモリホイールの原理」により定まる、例
えば、１ループ８ビットのビットパターン（０１１１０
１００）が、磁気バブルの有無により形成されている。

第２図に示す実施例では、もつと多数のビット（例えば
、４９ビット前後）であるか、ここでは発明を分り易く
するため８ビツトで説明する。この８桁のビットパター
ンは、リング磁石５か回転すると、その回転に応じて転
送素子ループ上を巡回する。この巡回動作は、第１図の
装置が停電状態であっても正常に行なわれる６例えば、
第１図に示す回転数検出器の電源がストップして、電子
回路的にその動作を停止している時に、リング磁石５が
例えば１０回転すると、この１０回転に応じた位置に前
記８ビツトのパターンの磁気バブルは移動している。

電源が復帰すると、リング磁石５が何回転したかを測定
するため、読出しコイル３．４を動作させる。即ち、第
５図に示す実線又は点線の回転磁界を発生させ、磁気バ
ブルを例えば３個の転送素子分だけ順にその位置を移動
させる（先行ｆＭ　２参照）、従って、磁気バブル検出
部１０からは、３個の時系列のビットパターンが読み出
され、このパターンからメモリホイールの原理により、
リング磁石５の累積回転数を知ることができる。検出後
、読出しコイル３．４は、上述と逆方向の回転磁界を磁
気バブル素子１へ加えて、磁気バブルを３個の転送素子
分だけ移動させ、元あった位置に戻す。

読出しコイル３，４に加える電流は位相均イ９０゜異な
り、かつ最大振幅龜が同一の信号である。そのため、転
送素子ループに加えられる磁界の方向をＨχ、Ｈ）とす
ると（論３図参照）、読出しコイル３，４により発生ず
る回転磁界のベクトルの軌跡は、第５図のひし形又は円
をしている。ひし形となる軌跡は、読出しコイル３．４
に三角波を加えた場合であり、円となる軌跡は、正弦波
を加えた場合である。実施例では、三角波を加えている
。

〈発明が解決しようとする課題〉 以上のような従来の回転数検出器は、読出しコイル３．
４を動作させ、磁気バブルパターンを数ステップ移動さ
せる際、磁気バブルが消滅したり、又は１個の磁気バブ
ルが２個に分裂く以下、磁気バブルが分裂する現象を複
製と言う）したりする問題があった。

本発明の目的は、読み出しの際、磁気バブルの消滅・複
製が発生しない回転数検出器を提供することである。

く課題を解決するための手段〉 本発明は、上記課題を解決するために ｘ−ｙ平面に配置され、後述する転送素子ループと磁気
バブル検出手段を設けた磁気バブル素子（１）と、 磁気バブルを転送する複数個の転送素子（１１）をルー
プ状に形成し、この転送素子のうち円筒状の磁気バブル
をｙ方向へ細長く引伸ばす形状に構成された転送素子群
からなる所謂ストレッチャ部（＾）を前記ループ内に有
する転送素子ループと、前記ストレッチャ部（＾）の中
央部に設けられ、転送素子ループ上を巡回する磁気バブ
ルの有無を検出する磁気バブル検出器１４　（１０）と
、直交するｘ−ｙ軸にそれぞれ沿う２つのコイル（２，
３）を持ち、この２つのコイルに９０位相が異なる繰返
し波形の電流を流すことで発生する回転磁界を前記転送
素子ループに印加する手段であって、ｙ方１ｈ１の最大
磁界をＸ方向の最大磁界より大きい値に制御した回転磁
界発生手段と、からなる手段を講じたものである。

く作用〉 回転磁界発生手段により、ｙ方向最大磁界をＸ方向の最
大磁界より大きい値に制御している。この様な回転磁界
を加えることにより、Ｘ方向、ｙ方向の各反磁界係数の
差異を補正しストレッチャ部を構成する各転送素子が発
生する磁界の強さをＸ方向とｙ方向とで、等しくするこ
とができる。

従って、磁気バブルが消滅したり複製する割合が減少す
る。

〈実施例〉 以下、図面を用いて本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明に係る回転数検出器の動作原理を示す図
、第４図は本発明にかかる回転数検出器における読出し
コイルより発生する回転磁界のベクトル軌跡を示す図、
第６図はストレッチャ部の転送素子の拡大図、第７図は
第６図の転送素子ｌ個を描いた図、第８図は本発明にお
いて磁気バブルが転送する様子を説明する図、第９図は
実測ブタを示す図である。

第１図は、本発明に係る回転数検出器の動作原理を示す
図であり、これについては上述で詳しく説明した。また
、第２図５第３図に示す転送素子ループは本発明の磁気
バブル素子１でも備えているか、この点の動作について
も上述で詳しく説明したのでその再説明を省略する。

以下、本発明の構成・動作と、従来例との違いを比較し
ながら説明する。

本発明の構成が、従来例と異なる点は、直交するｘ−ｙ
軸にそれぞれ沿う２つの読出しコイルを持ち、この２つ
のコイルに９０°位相が異なる繰返し波形の電流を流す
ことで発生する回転磁界を転送素子ループに印加する手
段であって、Ｘ方向の最大磁界をＸ方向の最大磁界より
大きい値に制御した回転磁界発生手段を備えた点である
。即ち、従来例の回転磁界発生手段から得られる回転磁
界ベクトルの軌跡は、第５図であるが、本発明の回転磁
界発生手段から得られる回転磁界ベク）、ルの軌跡は、
第４図である。

なお、第４図のような回転磁界ベタ１−ルを発生させる
ため、読出しコイル３．４に流す電流源の図示は、第１
図で省略している。そのような電流源自身の構成は、あ
りふれたものを使用することができるからである。なお
、第４図において、ひし形のベクトル軌跡を発生させる
には、三角波の交番電流を読出しコイル３，４１＼加え
、楕円状のベクトル軌跡を発生させるには、正弦波の交
番電流を与える。どちらを加えてもほば同様な効果か得
られる。

以下、第４図のひし形又は楕円形の回転磁界のベクトル
軌跡を転送素子ループに印加すると、読み出しの際、磁
気バブルの消滅・複製か発生しない理由を説明する。

結論を先に述べると、第４図のような回転磁界のベクト
ル軌跡を印加すると、これによりストレッチャ部におけ
る各転送素子１１が発生する磁界の強さを磁界ベクトル
の向きによらず−様な強さにできるからである。磁気バ
ブルは、パーマロイで構成された転送素子に発生する磁
界により吸引・反発力を受けて、転送されるが、この際
、転送素子に発生する磁界の強さが、回転磁界のどのベ
クトル方向においてもほぼ一定であれば、磁気バブルの
消滅・複製は発生しにくいのである。

以下、第６図〜第８図を参照しながら説明する。

第２図の転送素子ループにおいて、磁気バブルの消滅・
複製が発生する箇所は、主にストレッヂャＡ部である。

ストレッチャＡ部においては、磁気バブルを棒状に細長
く引伸ばずため（第３図の磁気バブル１７参照）、「へ
」形の転送素子を複数個Ｘ方向に配列した構成にしてい
るからである。

第６図はストレッチャＡ部の部分拡大図である。

読出しコイル３．４は、直交軸ｘ、ｙに沿って配置され
ているので、読出しコイル３により転送素子ループ（ス
トレッチャＡ）に加えられる最大磁界方向は、第６図の
Ｈχとなり、読出しコイル４のそれはＨ）となる、この
読出しコイル３．４により加えられる合成磁界により、
転送素子１１には、Ｓ極、Ｎａが発生する。磁気バブル
２０は、各転送素子１１のＳ極、Ｎ極に吸引・反発され
て、転送される。第６図は、後述する第８図（４）の磁
界ベクトルの状態を示したものである。

第７図は、第６図（ストレッチャＡ部）の転送素子１個
を抜出して描いたものである。この「へ」形の転送素子
においては、Ｘ方向と、Ｘ方向で形状が異なるため、磁
界を加えた時に誘起される磁界の強さを決める反磁界係
数が異なる０反磁界係数は、強磁性体内に発生ずる反磁
界の大きさを決める係数で、これが大きい程磁界が打消
され外部に出てこなくなる。

ストレッチャＡ部の転送素子では、Ｘ方向の方がＸ方向
より反磁界係数が大きいため（第７図より明らか）、第
５図のようなＸ方向とＸ方向の磁界の強さが同じ回転磁
界ベクトルを与えると、それぞれのベクトルの向きによ
って、転送素子１１が発生する磁界の強さが異なってし
まう。

従って、転送素子１１が発生する磁界の吸引・反発力を
受けて転送される磁気バブルは、第５図のベクトル方向
によって、転送素子１１が発生する磁界の強さが異なる
ので、転送途中で消滅したり、複製したりするのである
。

一方、本発明では、ｙ方向の最大磁界をＸ方向の最大磁
界より大きい値としているので、回転磁界のベクトルが
、Ｘ軸方向を向いた時でも、ｙ方向を向いた時でも、４
よぼ同様な強さの磁界を転送素子１１に発生させること
ができる。

従って、従来装置で問題であったストレッチヤＡ部での
磁気バブルの消滅・複製を軽減することができる。

第８図を参照して本発明におけるストレッチャＡ部の磁
気バブルの転送を説明する。第８図では、ストレッチャ
Ａにおける１個の転送素子のみを示した。

第８図（１）において、図に示すような大きさと方向の
ベクトルＶ＾が転送素子１１に加えられる。従って転送
素子１１は、この磁界ベクトル方向Ｏ向きにより磁化さ
れ、（１）図に示すようなＳ極、Ｎ極が発生する。磁気
バブル２０のＳ極は、転送素子１１のＮ極に吸引されて
（１）図の位置に移動してくる。

なお、筒状の磁気バブル２０のＮｍは、図の紙面の深さ
方向に存在している。

次に回転磁界ベクトルが、（２）図に示すような大きさ
と方向のベクトルＶＢになると、転送素子１１は（２）
のように磁化される。従って磁気バブル２０は、転送素
子１１のＮ［ｉに吸引されて（２）図の斜線部に移動す
る。ここで、本発明では、反磁界係数の小さいＸ方向の
磁化に対しては、小さい磁界ベクトルＶＡを加え、反磁
界係数の大きいｙ方向の磁化に対しては、大きい磁界ベ
クトルＶＢを加えている。

従って、第８図の（１）に示す転送素子１１内部のＮ極
、Ｓ極が、磁気バブル２０に与える吸引・反発力と、第
８図の（２）に示す転送素子１１内部のＮ極。

Ｓ＠Ａが、磁気バブル２０に与える吸引・反発力とは、
等しくなる。

以下、回転磁界ベクトルは、第８図（３）　、（４）の
ｖｃ、　ｖｏの如く変化するので、それぞれの場合にお
いて、転送素子１１の内部に発生するＮ極、Ｓ極による
吸引・反発力は、上述と同様な動作でほとんど等しい値
となる。

従って、第８図の（１）→（４）に転送する間で、磁気
バブル２０の消滅・複製は生じない。

ストレッチャＡ部以外の転送素子については、Ｘ方向と
ｙ方向の反磁界係数を番よぼ等しくした形状にすること
ができるので、上述のような問題点は少ない。

なお、上述では第４図の磁界を発生させるため、続出し
コイル３，４に加える電流の振幅値を異なるようにする
ことで制御する例で説明したが、これに限定しない、開
えば、読出しコイル３，４の巻数を異なるようにすれば
、読出しコイル３，４に、位相が９０異なり振幅が同じ
値である電流を加えても同じ効果を得ることができる。

また、本発明の回転磁界発生手段により、ストレッチャ
部での転送素子の形状に合わせて、第４図に示すＸ方向
、ｙ方向の最大磁界の［ＨＭχ。

１（Ｍｙの大きさを制御することができる。

即ち、第７図に示ず磁路長ｌχ、ｌｙの大小関係より、
更に反磁界係数の差が大きい転送素子の場合には、Ｘ方
向へ加える磁界の強さは、第４図に示す最大磁界ＨＭχ
より小さい磁界とし、ｙ方向ｌ＼は最大磁界）（Ｍｙよ
り大きい磁界とする必要がある。

く本発明の効果〉 本発明によっても、回転磁界ベクトルがどの方向を向い
てもストレッチャにおける転送素子１１が発生ずる磁界
の強さを全く同じ値にすることはできないが、少なくと
も、従来の構成（第５図）よりも、格段に磁界の強さを
均一１ヒすることができる。

この結果、読出しコイル３．４にて磁気バブルを転送さ
せ、そのビットパターンを読取る際、磁気バブルがスト
レッチャ部で消滅・複製する可能性は少なくなる。

第９図は、本発明による場合と、従来例による場合の正
常転送領域を実測したデータである。正常転送領域とは
、転送中に磁気バブルが消滅・複製することがない領域
である。第９図において、（イ）は従来例であり、（ロ
）は本発明による場合である。このデータから分るよう
に本発明によれは、斜線部で示す部分で正常転送領域が
広がったことになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る回転数検出器の動作原理を示す図
、第２図と第３図は本発明及び従来装置の転送素子ルー
プのパターン例を示す図、第４図は本発明にかかる回転
数検出器における読出しコイルより発生する回転磁界の
ベクトル軌跡を示す図、第５図は従来の回転磁界ベクト
ルの軌跡を示す図、第６図はス１−レッチャ部の転送素
子の拡大図、第７図は第６図の転送素子１個を措いた図
、第８図は本発明において磁気バブルが転送する様子を
説明する図、第９図は実測データを示す図である。 １・・・磁気バブル素子、３，４・・・読出しコイル、
５・・・リング磁石、１０・・・磁気バブル検出器、１
１・・・転送素子。 第 愁 第 図 ］１ 転送素子 第 図 弔 図 凶 票 図 ｙ （ １ ） （ ） （ ） （４） １

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ｘ−ｙ平面に配置され、後述する転送素子ループと磁気
   バブル検出手段を設けた磁気バブル素子（１）と、 磁気バブルを転送する複数個の転送素子（１１）をルー
   プ状に形成し、この転送素子のうち円筒状の磁気バブル
   をｙ方向へ細長く引伸ばす形状に構成された転送素子群
   からなる所謂ストレッチャ部（Ａ）を前記ループ内に有
   する転送素子ループと、前記ストレッチャ部（Ａ）の中
   央部に設けられ、転送素子ループ上を巡回する磁気バブ
   ルの有無を検出する磁気バブル検出手段（１０）と、 直交するｘ−ｙ軸にそれぞれ沿う２つのコイル（２、３
   ）を持ち、この２つのコイルに９０°位相が異なる繰返
   し波形の電流を流すことで発生する回転磁界を前記転送
   素子ループに印加する手段であつて、ｙ方向の最大磁界
   をｘ方向の最大磁界より大きい値に制御した回転磁界発
   生手段と、 を備えた回転数検出器。