JPH04282481A - 磁電変換器 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は移動する磁石等の位置を
検出する磁電変換器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】磁電変換器はモータ，エアーシリンダ等
に多く用いられている。

【０００３】以下に従来の磁電変換器について説明する
。図３は従来の磁電変換器の構造を示すものであり、（
ａ）は側面図、（ｂ）は上視図である。図３においてシ
リコン基板２′の上にホール効果層１１が形成されてお
り、端子４と端子５の間に電圧を加える。移動する磁石
１が矢印９の方向に移動しホール効果層１１の真上に来
ると、磁束１０がホール効果層１１を貫く方向にかかり
、電流と磁気の相互作用により端子１２と端子１３の間
に電圧が発生する。この電圧を検出することにより、磁
石１の移動状態を検出するものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の従
来の構成では、端子が４つあり、それに接続する引きま
わしリード線も４本必要であり、プリント基板に実装す
る場合においても４本を複雑に配線しなければならず、
配線に広いスペースを要したり、配線の設計も複雑でむ
ずかしい等の問題点を有していた。

【０００５】また、磁束１０に対して同一面上に強磁性
体の薄膜抵抗を利用したＭＲ素子を配置しても、磁石１
の移動状態を検出することができるが、ＭＲ素子の基板
面を磁石１に対向させる配置ではないため、図３（ａ）
の配置とは異なり、ホール効果を利用した前述の磁電変
換器の代替とはならない。

【０００６】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、ホール効果を利用した素子と同じ配置で磁気抵抗の
異方性効果を有する強磁性体の薄膜抵抗を利用したＭＲ
素子を代わりに用いることにより、簡単な配線で済む磁
電変換器を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の磁電変換器は、基板上に磁気抵抗の異方性効
果を有する強磁性体の薄膜抵抗を形成してなるＭＲ素子
と、その感磁方向にほぼ飽和以上のバイアス磁界を印加
するバイアス磁界印加手段とを備え、前記基板を垂直に
貫く方向の磁気信号を検出するように構成したものであ
る。

【０００８】

【作用】本発明の構成によって、磁気信号が無い時は強
磁性体の薄膜抵抗はバイアス磁界のために、抵抗値が低
い状態になっており、また磁気信号が近接した時は、強
磁性体の薄膜抵抗は薄膜を垂直に貫く方向の磁界を受け
るのでバイアス磁界方向への磁気的な配向がなくなって
しまうために、抵抗値が高い状態になる。

【０００９】この電気抵抗の変化を検出することにより
、信号磁界の有無を、抵抗の両端への２本の配線をする
だけで検知することができる。

【００１０】

【実施例】以下本発明の一実施例の磁電変換器について
、図面を参照しながら説明する。図１（ａ）は本実施例
における側面図、図１（ｂ）は上面図である。図１にお
いて、１は移動する磁石であり、矢印の方向に磁束１０
を出しながら、矢印９の方向に移動する。これに対し、
磁気抵抗の異方性効果を有する強磁性体の薄膜抵抗３が
ガラスからなる基板２の上に形成され、基板２はプリン
ト基板上に固定されている。薄膜抵抗３は細いストライ
プを折り返したような形状であり、その厚みは０．０５
μｍ，幅は１０μｍ，長さは合計数ｍｍのＮｉＦｅ合金
膜からなる。この薄膜抵抗３の両端は電極４と電極５に
電気的に接続され、電極４と電極５からは、さらにプリ
ント基板上の配線パターンに電気的に接続されている。 また磁石６と磁石７が薄膜抵抗３を挟むように基板２上
に設置され、この両磁石６，７から出る磁束が常に抵抗
３に約８０００Ａ／ｍの矢印の方向のバイアス磁界８を
与えている。このように本実施例の磁電変換器は、ＭＲ
素子とバイアス磁界印加手段とを備えたものである。

【００１１】以上のように構成された磁電変換器につい
て、その動作を説明する。まず、磁石１が図１のような
位置またはもっと遠くにある時は、信号磁界が薄膜抵抗
３に殆ど加わらないので、薄膜抵抗３はバイアス用の磁
石６，７からのバイアス磁界８の影響のみを受けこの方
向に磁気的に配向する。この方向が強磁性体の薄膜抵抗
３の感磁方向であり、電気抵抗は無磁界時より数％下降
する。

【００１２】このような状態にある薄膜抵抗３に対し、
信号磁界を与える磁石１が矢印９の方向に移動して接近
し、薄膜抵抗３の真上に来た時は、信号磁界の磁束１０
は薄膜抵抗３を垂直に貫く方向に印加される。この磁束
１０のため、薄膜抵抗３の磁気的な配向が崩れて無配向
状態となり、抵抗値は信号磁界が無かった時に比して数
％上昇する。このように本実施例によれば、信号磁界の
有無を抵抗値の上昇，下降により電気的に変換，検出で
き、薄膜抵抗３の電極４，５にリード線を配線するだけ
なので、配線のスペースを省略でき、しかも配線設計も
簡単な磁電変換器を提供することができる。また、磁電
変換器の配置も、従来のホール効果素子の磁電変換器を
利用した時と変わらないので、代替として十分使うこと
ができる。

【００１３】これは、前述したが、磁気抵抗の異方性効
果を有する強磁性体の薄膜抵抗３を磁電変換器に用いる
例は多くあるが、そのいずれもが、基板２と平行な方向
の信号磁界を検出するものであり、本実施例のように膜
面に垂直方向の磁界の検出は例がない。薄膜抵抗の膜面
に平行な信号磁界を検出する磁電変換器に比較して、本
実施例の長所は、薄型であることである。膜面に平行に
信号磁界を受けるものでは、信号磁界に対して基板２を
立てて保持しなければならず、スペース面でも実装面で
も問題があったが、本実施例は従来のホール効果素子の
磁電変換器と同じ配置で薄型に実装できるため、このよ
うな問題点についても解決できるものである。

【００１４】バイアス磁界８の印加の仕方については、
前記実施例の他に、図２（ａ）のように基板２の裏側に
磁石６を取り付けても良いし、また図２（ｂ）のように
磁石粉末６を含む層を基板２の上に形成しても良い。ま
た薄膜抵抗３の近傍に電流を通過させて、それによって
起きる磁界を利用しても効果は同じである。

【００１５】なお、移動させるのは前記実施例では磁石
１であったが、ＭＲ素子側を移動させても同じ効果であ
ることは言うまでもない。

【００１６】また電気信号出力の取り出し方は、抵抗値
を直接測定する方法でも良いが、よく行われるように温
度補償用の抵抗をもう一つ直列に接続してその両端に定
電圧を加え、抵抗間の接続点の電位を測定することによ
り、抵抗の直接測定に代用しても同じである。

【００１７】なおバイアス磁界８の強さを磁気抵抗の異
方性効果のほぼ飽和以上にするのは、無信号磁界の時の
配向を揃えるためであり、配向を揃えることにより、抵
抗値が安定になり、また、出力信号も大きい優れた磁電
変換器となる。そしてバイアス磁界の強さを調節するこ
とにより、信号磁界に対する感度も調節することができ
る。

【００１８】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、磁気抵抗
の異方性効果を有する強磁性体の薄膜抵抗を基板上に形
成し、その感磁方向にほぼ飽和以上のバイアス磁界をか
けておき、前記基板を磁気信号に対向させて、基板を垂
直に貫く方向に磁気信号を受けるようにした構成で、従
来この種の磁電変換器で４本であった配線を、抵抗の両
端の２本だけとしたことにより、配線スペースを節約で
きて、しかも配線設計も簡単な磁電変換器を実現できる
ものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明の一実施例の磁電変換器の側面
図 （ｂ）は同実施例の上面図

【図２】（ａ）は本発明の他の実施例のバイアス磁石を
示す説明図 （ｂ）は本発明の他の実施例のバイアス磁石を示す説明
図

【図３】（ａ）は従来の磁電変換器の側面図（ｂ）は従
来の磁電変換器の上面図

【符号の説明】

１　　磁石 ２　　基板 ３　　薄膜抵抗 ４，５　　電極 ６，７　　磁石 ８　　バイアス磁界 ９　　矢印 １０　　磁束

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基板上に磁気抵抗の異方性効果を有する強
   磁性体の薄膜抵抗を形成してなるＭＲ素子と、その感磁
   方向にほぼ飽和以上のバイアス磁界を印加するバイアス
   磁界印加手段とを備え、前記基板を垂直に貫く方向の磁
   気信号を検出するように構成した磁電変換器。