JPH05240662A

JPH05240662A - 回転数検出器

Info

Publication number: JPH05240662A
Application number: JP4323092A
Authority: JP
Inventors: Haruo Shirahata; 春雄白幡; Yoshiaki Kudo; 良昭工藤
Original assignee: Yokogawa Electric Corp
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 1992-02-28
Filing date: 1992-02-28
Publication date: 1993-09-17
Anticipated expiration: 2014-11-10
Also published as: JP2976677B2

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は回転数検出器に関し、その目的は、
簡単な構造で十分な磁気シールド効果が得られる磁気シ
ールド構造を有し、安定な回転数検出が行える回転数検
出器を提供することにある。【構成】測定対象物に連結されたシャフト20と、該シ
ャフト20の端部に取り付けられたリング磁石5 と、該シ
ャフト5 の途中部分に回転可能に取り付けられた円板状
のベース21と、コ字形に形成されて内面には磁気バブル
素子1 と該磁気バブル素子1 を挾むように１対のバイア
ス磁石2 が組み込まれ、コ字形の開口が前記リング磁石
5 と対向するように前記ベース21に取り付けられた磁気
バブルユニット22と、これらリング磁石5 及び磁気バブ
ルユニット22を内包するように円筒形に形成され前記ベ
ース21に取り付けられた外部磁気シールドケース25と、
高透磁率材料によりコ字形に形成され前記磁気バブルユ
ニット22の外面を覆うように取り付けられた局部磁気シ
ールド26とで構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は磁気バブルを用いた回転
数検出器に関し、更に詳しくは、磁気シールド構造の改
善に関する。

【０００２】

【従来の技術】本願は、実願昭62-126991 号「回転数検
出器」（以下、先願と記す）を改良したものである。

【０００３】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（先行例１と記す）
や特願昭62-212208 号（先行例２と記す）等で出願して
おり、その原理は広く知られている。図２は磁気バブル
を用いた回転数検出器の動作原理図、図３は図２の磁気
バブル素子上に設けられた転送素子ループのパターン例
図、図４は図３の転送素子ループのストレッチャ部を拡
大した図である。

【０００４】図２において、１は磁気バブル素子であ
り、磁気バブルを発生す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。該磁気バブル素子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
１４，１５，１６が形成されている（図４参照）。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１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（図
３，図４参照）。図３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「メモリホイールの原理」に基づい
たビットパターンで磁気バブルが書き込まれている。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表面と呼ぶ。

【０００５】２は２枚一組のバイアス磁石であり（図２
参照）、磁気バブル素子１に対して垂直な一定の磁界
（バイアス磁界）を与え、バブル状の磁区を保持する作
用を有するものである。

【０００６】３，４は読出コイルであり、磁気バブル素
子１の周囲に図２の如く配置される。そして該読出コイ
ル３，４はリング磁石５の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。
該読出コイル３，４については、先行例１，２に詳しく
記載されている。

【０００７】５はリング磁石であり、回転シャフト（図
示せず）に取り付けられた永久磁石である。該リング磁
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、該面内磁界は回転シャフトが回転することに
より回転する。磁気バブルは、１ステップ／１回転磁界
で転送素子ループを巡回する。図２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。

【０００８】図３に示す各転送素子ループには、先行例
２に記載された『メモリホイールの原理』に基づいた特
殊配列パターンの磁気バブルが書き込まれている。該特
殊配列パターンとは、全ビットパターンの中のある位置
から切り出した連続するビットパターンが他のどの位置
から切り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、転送素
子ループのあ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ープにおけるビットパタ
ーンの転送シフト量を知ることができる。

【０００９】磁気バブルは、前記あ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、図４に示す磁気バブル検出素子１２，１３で構
成される。該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つのアルミ配線パターン１４，１５の
電位信号を図示しない差動増幅器で差動演算することに
より、磁気バブルの検出信号を得ている。

【００１０】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
（０１１１０１００）が磁気バブルの有無により形成さ
れている。図３に示す実施例では、もっと多数のビット
（例えば４９ビット前後）であるが、ここでは発明を分
かり易くするため８ビットで説明する。この８桁のビッ
トパターンは、リング磁石５が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。該巡回動作は図２の
装置が停電等により電気回路的にその動作を停止してい
ても正常に行われる。例えば、図２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１
０回転に応じた位置に前記８ビットの磁気バブルは移動
している。電源が復旧すると、リング磁石５が何回転し
たかを測定するため、読出コイル３，４を動作させて回
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（先行例２参照）。従
って、磁気バブル検出器１０からは３個の時系列のビッ
トパターンが読み出され、該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。

【００１１】図５は図２の具体例の概念構成図であり、
図２と共通する部分には同一の符号を付けている。すな
わち、リング磁石５は測定対象物のシャフト２０の端部
に取り付けられている。該シャフト２０の途中部分には
円板状のベース２１がベアリング等の軸受を介して回転
可能に取り付けられている。該ベース２１には、コ字形
に形成されて内面には磁気バブル素子１と該磁気バブル
素子１を挾むように１対のバイアス磁石２が組み込まれ
た磁気バブルユニット２２が、コ字形の開口がリング磁
石５と対向するようにして取り付けられている。

【００１２】このような構成において、バイアス磁石２
により磁気バブル素子１に最適なバイアス磁界をかけ、
常に安定な磁気バブルを発生させる。一方、リング磁石
５はシャフト２０の回転に応じた最適な回転磁界を磁気
バブル素子１に加え、該回転磁界により磁気バブルを安
定に移動させる。該磁気バブルの移動を検出することに
より、シャフト２０の累積回転数を測定できる。

【００１３】このとき、外部の磁界が変化すると、磁気
バブル素子１に加わるバイアス磁界と回転磁界が変化
し、安定な磁気バブルの移動が妨げられるという問題が
発生する。

【００１４】そこで、従来から、例えば図６に示すよう
な円筒形の外部磁気シールドケース２３と内部磁気シー
ルドケース２４よりなる２重磁気シールド構造がとられ
ていた。

【００１５】ここで、外部磁気シールドケース２３は回
転数検出器の外部を覆う外部ケースの機能も兼ねてい
て、材質としては軟鉄（ＳＵＹ）が用いられる。該外部
磁気シールドケース２３により、外部磁界変動値２００
ガウスに対し漏れ磁界を５ガウス程度まで減少させる磁
気シールド効果が得られる。

【００１６】一方、内部磁気シールドケース２４は外部
磁気シールドケース２３を一回り小さくした形状で、外
部磁気シールドの漏れ磁界を２ガウス程度まで減少させ
る機能が要求されるものであり、高透磁率材料が必要に
なることから例えばパーマロイが用いられている。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな２重磁気シールド構造は構造が複雑になるという問
題がある。

【００１８】また、非常に高価な材料であるパーマロイ
をかなり大量に使用しなければならないことから、回転
数検出器のコストが高くなるという問題もある。本発明
の目的は、簡単な構造で十分な磁気シールド効果が得ら
れる磁気シールド構造を有し、安定な回転数検出が行え
る回転数検出器を提供することにある。

【００１９】

【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、測定対象物に連結されたシャフトと、該
シャフトの端部に取り付けられたリング磁石と、該シャ
フトの途中部分に回転可能に取り付けられた円板状のベ
ースと、コ字形に形成されて内面には磁気バブル素子と
該磁気バブル素子を挾むように１対のバイアス磁石が組
み込まれ、コ字形の開口が前記リング磁石と対向するよ
うに前記ベースに取り付けられた磁気バブルユニット
と、これらリング磁石及び磁気バブルユニットを内包す
るように円筒形に形成され前記ベースに取り付けられた
外部磁気シールドケースと、高透磁率材料によりコ字形
に形成され前記磁気バブルユニットの外面を覆うように
取り付けられた局部磁気シールド、とで構成されたこと
を特徴とするものである。

【００２０】

【作用】局部磁気シールドは、磁気バブルユニットをバ
イアス磁界方向に局部的に磁気シールドしている。

【００２１】これにより、外部の磁界変化が磁気バブル
素子に及ぼす影響を外部磁気シールドケースと局部磁気
シールドにより大幅に減少させることができ、バイアス
磁石により磁気バブル素子に最適なバイアス磁界をかけ
て常に安定な磁気バブルを発生させるとともに、リング
磁石がシャフトの回転に応じた最適な回転磁界を磁気バ
ブル素子に加えることによって磁気バブルを安定に移動
させることができる。

【００２２】

【実施例】以下、図面を参照して、本発明の実施例を詳
細に説明する。図１は本発明の一実施例を示す構成図で
あり、図５と共通する部分には同一の符号を付けてい
る。図１が図５と異なる点は、ベース２１にリング磁石
５及び磁気バブルユニット２２を内包するように円筒形
に形成された外部磁気シールドケース２５を取り付けて
いることと、磁気バブルユニット２２の外面を覆うよう
に高透磁率材料によりコ字形に形成された局部磁気シー
ルド２６を取り付けていることである。

【００２３】ここで、外部磁気シールドケース２５は図
６の外部磁気シールドケース２３と同様に回転数検出器
の外部を覆う外部ケースの機能も兼ねていて、材質とし
ては例えば肉厚が１．５ｍｍの軟鉄（ＳＵＹ）が用いら
れる。該外部磁気シールドケース２５により、外部磁界
変動値２００ガウスに対し漏れ磁界を４ガウス程度まで
減少させる磁気シールド効果を得ている。

【００２４】一方、局部磁気シールド２６は外部磁気シ
ールドの漏れ磁界を２ガウス程度まで減少させる機能が
要求されるものであり、高透磁率材料が必要になること
から例えば板厚１ｍｍのパーマロイ板が用いられる。

【００２５】このような構成において、局部磁気シール
ド２６は、磁気バブルユニット２２をバイアス磁界方向
に局部的に磁気シールドしている。そして、バイアス磁
界は上述のように２個のバイアス磁石２により磁気バブ
ル素子１に最適な値に設定されている。

【００２６】従って、このバイアス磁界の周囲だけを部
分的に内部シールドすることにより、磁気バブル素子１
が受けるバイアス磁界の変動を十分小さな値まで減少さ
せることができ、磁気バブルを安定に移動させることが
できる。

【００２７】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、次
の効果が得られる。磁気バブルユニットにコ字形の局部
シールド部材を取り付けるという簡単な構成により、磁
気バブルユニットの外部磁界に変化が生じても磁気バブ
ル素子は常に一定の磁界を受けることができ、安定な回
転数検出が実現できる。

【００２８】また、磁気シールド部材の小形化，簡素
化，低コスト化も実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る回転数検出器の要部構成例図であ
る。

【図２】磁気バブルを用いた回転数検出器の動作原理図
である。

【図３】図２の磁気バブル素子上に設けられた転送素子
ループのパターン例図である。

【図４】図３の転送素子ループのストレッチャ部を拡大
した図である。

【図５】図２の具体例の概念構成図である。

【図６】従来の回転数検出器における磁気シールドの構
成例図である。

【符号の説明】

１磁気バブル素子２バイアス磁石５リング磁石２０シャフト２１ベース２２磁気バブルユニット２５外部磁気シールドケース２６局部磁気シールド

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】測定対象物に連結されたシャフトと、該シャフトの端部に取り付けられたリング磁石と、該シャフトの途中部分に回転可能に取り付けられた円板
状のベースと、コ字形に形成されて内面には磁気バブル素子と該磁気バ
ブル素子を挾むように１対のバイアス磁石が組み込ま
れ、コ字形の開口が前記リング磁石と対向するように前
記ベースに取り付けられた磁気バブルユニットと、高透磁率材料によりコ字形に形成され磁気バブルユニッ
トの外面を覆うように取り付けられた局部磁気シールド
と、これらリング磁石及び磁気バブルユニットを内包するよ
うに円筒形に形成され前記ベースに取り付けられた外部
磁気シールドケース、とで構成されたことを特徴とする
回転数検出器。