JPH0432786A

JPH0432786A - 地磁気センサ

Info

Publication number: JPH0432786A
Application number: JP14066190A
Authority: JP
Inventors: Kazuhide Ota; 和秀太田; Mikio Shirai; 幹夫白井; Toshio Hashimoto; 橋本　利夫; Motoo Katayama; 片山　素夫; Moriyasu Fujita; 藤田　守康
Original assignee: Toyota Motor Corp; Hagiwara Electric Co Ltd
Current assignee: Toyota Motor Corp; Hagiwara Electric Co Ltd
Priority date: 1990-05-29
Filing date: 1990-05-29
Publication date: 1992-02-04
Anticipated expiration: 2014-08-23
Also published as: JP2936423B2

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！ｌ［Ｆ］本発明は、地磁気センサ、特に地磁気の磁束を収束させ
る磁気レンズの形状に関する。

［従来の技術］地磁気は、周知のように地表上でその向き及び大きさが
ほぼ一定しているため、従来から移動体の進路指標とし
て利用されてきた。

ところで、近年自動車等における運行システムの基準方
向を得るものとして上述した地磁気か利用されており、
このことから小型で振動に強い地磁気センサか要望され
ている。

第７図には従来の一般的な地磁気センサが示されている
（例えば特公昭５３−１９２１４号公報参照）。

この地磁気センサ１０は、Ｘセンサ１２と、このＸセン
サ１２に直交して配置されたＹセンサ１４とで構成され
、各センサは、地磁気を検知する感磁素子］６と、二〇
感磁累子１６を対向して挾む一対の磁気レンズ１８，１
．９とて構成されている。

そして、各センサの最大感度方向は、磁気レンズ１８．
１９の配置方向にあり、Ｘセンサ１２及びＹセンサ１４
で地磁気のＸ成分及びＹ成分を検出することにより地磁
気の方向が判別されている。

次に、第８図には、先に本願出願人が特許・１′２４６
９５７号で出願した明細書に記載された地磁気センサが
示されている。

この地磁気センサは前述した第７図の地磁気センザ１０
と同様に、Ｘセンサ２２とＸセンサ２４とで構成され、
各センサには１つの磁気レンズが配置されている。

従って、第７図に示した地磁気センサ１０に比べ、この
第８図に示す地磁気センサ２０は、小型軽；化が図れて
いる。

［発明が解決しようとする課題］しかしながら、上記第７図に示した地磁気センサ１０に
おいては、Ｘセンサ１２及びＸセンサ１４を位置決めし
て固定する場合に、正確に直交させて配置することが困
難であった。

また、各センサは３つの部材、すなわち一対の磁気レン
ズ及び感磁索子から構成されているため、これらの部材
を直線上に配列することも困難であった。

そして、位置決め精度の低下は、地磁気方向判別精度の
低下を生じさせるものであり、このことから、容品に位
置決めできる抽易組立可能な地磁気センサか要請されて
いた。

また、第８図に示した地磁気センサ２０においては、第
７図の地磁気センサ１０に比べ、小型で組立性が良好で
あるが、上述したように、この地磁気センサ２０におい
てもＸセンサ及びＹセンサが別部材として構成されてい
るため、更に容品に粘度の高い位置決めを行うことので
きる地磁気センサが要望されていた。

発明の目的本発明は、上記従来の課題に鑑みなされたものであり、
その目的は、精度の高い地磁気方向検出ができる組立容
易な地磁気センサを提供することにある。

［課題を解決するための手段］上記目的を達成するために、本発明に係る地磁気センサ
は、磁性体からなる磁気レンズに接合された感磁素子に
て地磁気を検出する地磁気センサにおいて、前記磁気レ
ンズは一体からなり、かつ、前記磁気レンズには互いに
テーパ中心軸を直交させる２つのテーパ状磁束収束部か
形成され、前記２つの磁束収束部先端にそれぞれ前記感
磁素子が接合されたことを特徴とする。

［作用］上記構成によれば、地磁気の磁束は磁気レンズで収束さ
れて感磁素子にて検出される。この場合に各感磁素子は
、互いに中心軸を直交させたテーパ状磁束収束部に接合
されているため、地磁気は直交する２つの成分に分けて
検出される。

［実施例］以下、本発明の好適な実施例を図面に基づいて説明する
。

第１図には、本発明に係る地磁気センサの第１実施例か
示されている。

第１図（Ａ）において、地磁気センサ３０は、従来のＸ
方向及びＹ方向の磁気レンズか合体した十字形状をなし
ている。そして、Ｘ方向の一方端である磁束流入出端３
６ｘＡは矩形状で形成され、他方端はテーパ状の磁束収
束部が形成され、更にその先端縁である磁気収束端３６
ｘＢには感磁索子３２が接合されている。

また、Ｙ方向も同様に、磁束流入出端３６ＶＡ及びテー
パ状の磁気収束端３６ｙＢが形成され、更に磁気収束端
３６ｙＢには感磁素ｆ３４か接合されている。

ここで、この磁気レンズ３６は第１図（Ｂ）にその断面
か示されているように甲板状であり、また、その祠質は
透磁率が高く保持力の小さい軟質の強磁性体で構成され
、例えばパーマロイ等の磁性材用が用いられる。

なお、参考までに本実施例における磁気レンズ３６の大
きさを述べれば、磁束流入出端３６ｘＡ’３６　Ｙ　Ａ
の幅Ｗ１は２０ｍｍ、磁気収束端３６ｘＢ、３６ｙＢの
幅Ｗ２は４　ｍ　ｍである。また、Ｘ方向及びＹ方向の
全長しは８０　ｍ　ｍ、厚みＤは２ｍｍである。

図において、感磁索子３２．３４は、本実施例において
極性判別が可能な磁気抵抗素子センサか用いられており
、このほかに例えばホール素ｒ等の磁電変換素子を用い
てもよい。

次に、この地磁気センサ３０の作用について説明する。

地球の磁界の方向がＸ方向の負の向き（Ｘ方向矢印の向
きと反対の向き）にある場合には、磁束はまず磁束流入
出端３６ｘＡから磁気レンズに流入し、そして磁気収束
端３６ｘＢにかけて十分収束されて感磁素子３２を通過
する。この場合に、磁束収束端３６ｘＢに感磁素子３２
は密着接合されているため、はぼ洩れなく地磁気の磁束
をこの感磁素子３２にて検出できる。このとき、第１図
（Ｃ）に示す最大出力電圧Ｖ　ｘ　Ｉｌａｗが得られる
。

一方、地球の磁界がＸ方向の正の向きにある場合には、
上記同様磁性体の作用により、磁束収束端３６ｘＢに磁
束が収束し、この後磁束は磁気レンズ３６内を通過して
最後に磁束流入出端３６ｘＡから外界に流出する。この
時、最小出力電圧Ｖｘ　１ｎが得られる。

この場合に磁気収束端３６ｘＢには、前述したように感
磁素子３２が接合されているため、磁束の向きに対応し
て感磁素子３２にて地球磁界の磁束を検出できる。そし
て、このことはＹ方向についても同様である。ここで、
Ｘ、Ｙ方向の出力電圧Ｖｘ、Ｖｙは第１図（Ｃ）に示す
ように円となる。

地球の磁界の方向が第１図（Ａ）におけるＨのにある場
合には、地磁気は感磁索子３２及び３４にてそれぞれ直
交する２つの成分、すなわちＸ成分及びＹ成分に分けて
検出される。

つまり、磁気レンズ３６がＸ方向及びＹ方向に指向性を
有するため、Ｈの各接線方向の成分が感磁素子３２．３
４にて検出される。

なお、上述したことから理解されるように、磁界Ｈの方
向がβ回転した場合にも、その回転角度に応じて各感磁
素子にて磁束が検出される。従って、感磁素子３２及び
３４の出力から、地磁気の方向、すなわち方位を検知す
ることができる。

第２図には磁気レンズ３６の磁束流入出端３６ｘＡ、３
６ＹＡの幅Ｗ１を変化させた場合の出力電圧の変化が示
されている。

幅Ｗ１が比較的小さくても実用的な電圧を得ること力呵
能であり、幅Ｗ１を更に大きくした場合には若干ながら
出力電圧の増加を得ることが可能である。

従って、この第２図に示されるように磁束流入出端３６
ｘＡ、３６ｙＡの幅Ｗ１は１０ｍｍ程度以上あればよい
ことが理解される。

次に、第３図には磁気レンズのＸ方向及びＹ方向の全長
りを変化させた場合の出力電圧の変化がボされている。

この第３図に示されているように、磁束流入出端から磁
気収束端までの長さしが長い方か高い出力電圧を得るこ
とができる。つまり、磁気収束端で集束される磁束数は
長さしに依存するものと認められる。

第４図（Ａ）には、地磁気センサの第２実施例がノＪく
されている。

この地磁気センサ４０において特徴的なことは、磁気レ
ンズ４６が略り字型をなしていることである。第１図に
示した地磁気センサ３０の２つの磁束流入出端が合体し
た形状をしている。

この地磁気センサ４０においても、第１実施例の地磁気
センサ３０同様に、Ｘ方向及びＹ方向の地磁気の成分を
検出できる。但し、出力円は第４図（Ｂ）のように４５
°傾いた楕円となる。

また、第５図（Ａ）には地磁気センサの第３実施例が示
されている。この第３実施例において地磁気センサ５０
の磁気レンズ５６は、２つの磁束収束端を合体させた形
状をしている。この時、出力は第５図（Ｂ）のように楕
円となる。

更に、第６図（Ａ）には地磁気センサの第４実施例か示
されている。

この地磁気センサ６０において特徴的なことは、磁気レ
ンズ６６がほぼ正方形をなしていることである。なお、
その出力は第６図（Ｂ）に示されている。

この第４実施例においては、その形状から磁束の収束効
率は若干低下するが、比較的形状が簡易なため、製作が
容品という利点を有する。

なお、この第４実施例における地磁気センサ６０におい
ても、分解能を８〜１６万位程度まで得ること力＜　’
ｒ＋Ｊ能であり、十分使用可能である。

以上各実施例を示したように、いずれにおいても、Ｘ方
向検出用及びＹ方向検出用の磁気レンズは一体形状で形
成され、地磁気センサ組立時における部材の位置決め精
度を極めて向上させることが可能である。そして、この
ことは地磁気センサ組立を容易にするものであり、更に
は各地磁気センサにおける組立精度に起因する検出感度
のばらつきを極力抑えることができるという利点も有す
る。

また、磁気レンズ自体も金型等を用いて容易に製作がで
きるため、各実施例はその用途及び配置スペース等に応
じて適宜に選択使用可能である。

もちろん、磁気レンズの形状は第１〜第４実施例に示し
たものには限られず、例えば、その断面を偏平形、円等
にしてもよい。

本発明によれば、従来のように磁気レンズが複数個から
構成されていないため、物理的作用、例えば振動等に強
く、特に車載用途等に好適な地磁気センサを提供可能で
ある。

［発明の効果］以上説明したように、本発明に係る地磁気センサによれ
ば、一体型の磁気レンズを用いているため、高い位置決
め精度、すなわち正確な直交成分の検出を行うことが可
能である。そして、このことは長期使用をした場合でも
何ら低下することはなく、信頼性の高い地磁気センサを
構成できる。

また、特に磁気レンズが一体化されているため、振動に
強く車載用途等に好適な堅牢な地磁気センサを提供でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）、　　（Ｂ）は本発明に係る地磁気センサ
の第１実施例を示す平面図及び断面図、第１図（Ｃ）は
その地磁気センサの出力特性図、第２図は磁気レンズの
幅Ｗ１を変化させた場合の出力電圧の変化を示す特性図
、第３図は磁気レンズの長さしを変化させた場合の出力電
圧の変化を示す特性図、第４図（Ａ）は地磁気センサの第２実施例を示す平面図
、第４図（Ｂ）はその地磁気センサの出力特性図、第５図（Ａ）は地磁気センサの第３実施例を示す平面図
、第５図（Ｂ）はその地磁気センサの出力特性図、第６図（Ａ）は地磁気センサの第４実施例を示す平面図
、第６図（Ｂ）は地磁気センサの出力特性図、第７図は従来の一般的な地磁気センサを示す平面図、第８図は磁気レンズを２個用いた地磁気センサを示す平
面図である。３０．４０．５０．６０　　・・・　地磁気センサ３２
、　３４　　・・・　感磁素子

Claims

【特許請求の範囲】磁性体からなる磁気レンズに接合された感磁素子にて地
磁気を検出する地磁気センサにおいて、前記磁気レンズ
は一体からなり、かつ、前記磁気レンズには互いにテー
パ中心軸を直交させる２つのテーパ状磁束収束部が形成
され、前記２つの磁束収束部先端にそれぞれ前記感磁素子が接
合されたことを特徴とする地磁気センサ。