JPH063158A - 検出器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】平行して配置された複数の磁気抵抗効果素子を
有する磁気抵抗素子と、この磁気抵抗素子と対向して配
置され前記複数の磁気抵抗効果素子のそれぞれと直交す
る方向に駆動する磁性体と、この磁性体に磁場を印加し
且つ前記複数の磁気抵抗効果素子に磁界を印加する永久
磁石と、前記複数の磁気抵抗効果素子に印加される磁界
に強弱をつける磁界調整手段である凹凸を前記磁性体に
設けた。 【効果】高精度な多極着磁を行う代りに、磁性体をプレ
ス加工等で形成することにより磁界調整手段を形成する
ことができるので、容易且つ安価に高精度の検出器を提
供することが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

［発明の目的］

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、回転型モータの回転数
検出や、リニアモータの直線的な変位の検出などを行う
検出器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】磁気抵抗効果素子を用いた検出器は、磁
気抵抗素子或いは強磁性薄膜抵抗素子（ＭＲ素子）など
と呼ばれており、最近ではＶＴＲのキャプスタンモータ
の回転検出などによく用いられている。従来の磁気抵抗
効果素子を用いた検出器は、大きく分けて２つのタイプ
に分けることができる。

【０００３】まず、１つめのタイプである検出器を図７
及び図８を参照しながら説明する。この検出器は、後述
する磁気抵抗効果素子よりなる抵抗Ｒ３及びＲ４に磁場
を印加するためのプラスチックマグネットによりなる永
久磁石材料の磁気ドラム１２に、Ｎ極Ｓ極の磁極を多極
高精度に各ピッチがλとなるように等間隔に着磁したも
のを、被検出体であるロータヨーク１１の外周に設け、
磁気ドラム１２と対向する近傍位置に磁気抵抗素子１６
を配置している。この磁気抵抗素子１６は、ガラス基板
などの絶縁基板１７の磁気ドラム１２と対向する面に、
磁気抵抗効果を有する磁気抵抗効果素子よりなる抵抗Ｒ
３及びＲ４を、ロータヨーク１１の軸方向に間隔λ／２
で２本平行するようにして蒸着により設けている。

【０００４】このような構成の磁気抵抗素子１３である
と、図８中に示してあるＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄを基にして図９
乃至図１１に示してあるように、抵抗Ｒ１に対向する磁
気ドラム１２の場所が、ＡからＤに徐々に移動していく
に連れて、抵抗Ｒ１や抵抗Ｒ２の抵抗値は、磁界の強さ
と抵抗値の変化の直線性の良い部分を利用することがで
きず、高精度な出力が得られなかった。

【０００５】次に２つめのタイプである検出器を、図１
２及び図１３を参照しながら説明する。この検出器は、
検出器の磁気抵抗効果素子Ｒ３及びＲ４に磁場を印加す
るためのプラスチックマグネットによりなる永久磁石材
料の磁気ドラム１２に、Ｎ極Ｓ極の磁極を多極高精度に
各ピッチがλとなるように等間隔に着磁したものを、被
検出体であるロータヨーク１１の外周に設け、磁気ドラ
ム１２と対向する近傍位置に磁気抵抗素子１５を配置し
ている。この磁気抵抗素子１５は、ガラス基板などの絶
縁基板１６の磁気ドラム１２と対向する面に、磁気抵抗
効果を有する磁気抵抗効果素子よりなる抵抗Ｒ３及びＲ
４を、ロータヨーク１１の軸方向に間隔λで２本平行す
るようにして蒸着により設け、絶縁基板１６の磁気抵抗
効果素子よりなる抵抗Ｒ３及びＲ４を設けた面の裏面
に、磁気ドラム１２に磁場を印加し且つ磁気抵抗効果素
子よりなる抵抗Ｒ３及びＲ４に磁界を印加し、磁界の強
さと抵抗値の変化の直線性の良い部分を利用するバイア
スマグネット１７を有している。

【０００６】このような構成の磁気抵抗素子１５である
と、図１３中に示してあるＥ，Ｆ，Ｇ，Ｈを基にして図
１４乃至図１６に示してあるように、抵抗Ｒ３に対向す
る磁気ドラム１２の場所が、ＥからＨに徐々に移動して
いくに連れて、抵抗Ｒ３や抵抗Ｒ４の抵抗値は、直線性
の良い部分を利用するようになっていた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記したような構成の
従来の検出器では、以下に述べるような問題点が発生し
てくる。

【０００８】まず、どちらの検出器においても、ロータ
ヨーク１１の外周にリング状の永久磁石材料よりなる磁
気ドラム１２を設けているが、この磁気ドラム１２に多
極着磁しようとした場合、着磁装置における着磁ヨーク
の構造が非常に複雑になるので、この着磁装置により着
磁したリング状の永久磁石材料よりなる磁気ドラム１２
が高価となってしまう。また、着磁の極数が多くなり着
磁ピッチがある程度小さくなると、着磁ヨークが複雑と
なってしまい構成することができないので、永久磁石材
料を位置決めしつつ動かしながら磁気ヘッドなどを用い
て着磁をしなければならなかった。 ［発明の構成］

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記したよう
な技術的課題を解決するためになされたものであり、平
行して配置された複数の磁気抵抗効果素子を有する磁気
抵抗素子と、この磁気抵抗素子と対向して配置され、前
記複数の磁気抵抗効果素子のそれぞれと直交する方向に
駆動する磁性体と、この磁性体に磁場を印加し、且つ前
記複数の磁気抵抗効果素子に磁界を印加する永久磁石
と、前記複数の磁気抵抗効果素子に印加される磁界に強
弱をつける磁界調整手段と、を有する検出器を提供する
ものである。

【００１０】また、前記磁界調整手段は、前記磁性体の
前記磁気抵抗素子に対向する側に形成した凹凸であり、
前記永久磁石を、前記磁気抵抗素子に一体に設けたこと
特徴とする検出器を提供するものである。

【００１１】

【作用】本発明の検出器は上記したような構成により、
従来必要としていた多極高精度に着磁された永久磁石を
用いることなく、高精度の出力を得ることができるよう
になる。

【００１２】

【実施例】以下、本願発明の第１の実施例として、回転
型のモータに適用したものについて図１乃至図４を参照
しながら説明する。

【００１３】図１中４は、図示しないモータの回転子に
取り付けられ、外周に磁界調整手段としての凹凸部４ａ
及び４ｂが、各ピッチ（凹部４ａから凹部４ａまで、或
いは凸部４ｂから凸部４ｂまで）がλとなるように形成
されている円盤状の磁性体である。この磁性体４に形成
された凹凸部４ａ及び４ｂに対向する近傍位置には、ガ
ラス基板などの絶縁材料よりなる絶縁基板２が対向配置
されている。

【００１４】この絶縁基板２の表面には、磁気抵抗効果
素子よりなる抵抗ｒ１及びｒ２が、薄膜技術である例え
ば蒸着などによりそれぞれが平行となるように設けられ
ており、これら抵抗ｒ１及びｒ２は、上記磁性体４が回
転駆動をする際に、凹凸部４ａ及び４ｂの移動方向と直
交する角度となるように絶縁基板２により調整されてい
る。そして、絶縁基板２上に設けられた磁気抵抗効果素
子よりなる抵抗ｒ１及びｒ２は、ピッチがλ／２となる
ように形成されている。つまり、抵抗ｒ１に対向して凹
部４ａ（あるいは突部４ｂ）が位置すると、抵抗ｒ２に
は凸部４ｂ（あるいは凹部４ａ）が対向するようになっ
ている。

【００１５】この磁気抵抗効果素子よりなる抵抗ｒ１及
びｒ２には、磁気抵抗効果をもった素材が用いられてお
り、例としては、インジウム，アンチモンなどの半導体
材料によるものと、Ｎｉ，Ｃｏなどの強磁性材料による
ものがあるが、強磁性材料によるものは、微小磁界での
感度が高いので一般的によく用いられている。強磁性材
料の磁気抵抗効果は、図３に示すように、磁気抵抗効果
素子（抵抗ｒ１及びｒ２）中の電流の流れている方向と
直交する方向に磁界を印加しようとする場合、磁界を印
加しない場合（つまり、磁界の強さが０となるとき）が
最も抵抗が大きくなり（電流が流れにくくなり）、磁界
を印加していく、或いはマイナスの磁界を印加していく
と抵抗値が小さくなっていき（電流が流れやすくな
る）、ある程度以上印加した場合は、抵抗値の変化率の
差が小さくなっていき、最終的には飽和するという特性
を有している。

【００１６】図１においては図示せずに図２において図
示しているが、絶縁基板２の磁性体４と対向する面と反
対側の面（磁気抵抗効果素子を設けていない面）には、
磁性体４に磁場を印加し、且つ抵抗ｒ１及びｒ２に一方
向の磁界を印加するバイアスマグネットである永久磁石
３が、例えばＮ極側を絶縁基板２側に向けるようにして
接着固着されている。

【００１７】ここで、抵抗ｒ１及びｒ２に印加される磁
界の強さは、磁気抵抗素子１に設けられた磁気抵抗効果
素子（抵抗）ｒ１及びｒ２と、磁性体４の外周に設けら
れた凹凸部４ａ及び４ｂとの対向する位置関係によって
異なり、磁気抵抗効果素子である抵抗ｒ１（あるいはｒ
２）と凸部４ｂが対向する位置になった場合、つまり抵
抗ｒ１（あるいはｒ２）と磁性体４との距離が近くなる
と、抵抗ｒ１（あるいはｒ２）に印加される磁界が強く
なるので、抵抗ｒ１（あるいはｒ２）の抵抗値は小さく
なる。また、逆に抵抗ｒ１（あるいはｒ２）と凹部４ａ
が対向する位置になった場合、つまり抵抗ｒ１（あるい
はｒ２）と磁性体４との距離が遠くなると、抵抗ｒ１
（あるいはｒ２）に印加される磁界が弱くなるので、抵
抗ｒ１（あるいはｒ２）の抵抗値は大きくなる。そし
て、図４のように抵抗ｒ１及び抵抗ｒ２を接続すること
により、電圧の形で出力信号を取り出すことができる。

【００１８】次に、第２の実施例として、リニア型のモ
ータに適用したものを図５及び図６を参照しながら説明
する。上記第１の実施例では、抵抗ｒ１及びｒ２はそれ
ぞれ磁気抵抗効果素子１つで構成していたが、本実施例
では、磁性体４の凹凸部４ａ及び４ｂの同一箇所に複数
個の磁気抵抗効果素子を設けることにより抵抗を構成し
ている。図中１４は図示しない駆動部に取り付けられ、
一端側に磁界調整手段である凹凸部１４ａ及び１４ｂ
を、各ピッチがλ（凹部４ａから凹部４ａまで、或いは
凸部４ｂから凸部４ｂまで）となるように形成されてい
る磁性体である。この磁性体１４の凹凸部１４ａ及び１
４ｂに対向した近傍位置には、絶縁材料によりなる絶縁
基板（図示しない）が対向配置されている。

【００１９】この絶縁基板の磁性体１４に対向する面に
は、磁気抵抗効果素子よりなる抵抗ｒ１１，ｒ１２，ｒ
２１，ｒ２２，ｒ３１，ｒ３２，ｒ４１及びｒ４２が、
薄膜技術である例えば蒸着などによりそれぞれが平行と
なるように設けられており、これら抵抗ｒ１１，ｒ１
２，ｒ２１，ｒ２２，ｒ３１，ｒ３２，ｒ４１及びｒ４
２は、図示しない駆動部が作動して凹凸部１４ａ及び１
４ｂが移動する際に、これらの移動方向とそれぞれが直
交するように調整されている。これらの抵抗群のピッチ
は、（ｎ＋１）λ：ｎは零を含む整数 となるように配
置した第１の磁気抵抗効果素子群と、同じく（ｎ＋１）
λ：ｎは零を含む整数 となるように配置した第２の磁
気抵抗効果素子群とを有している。そして、これら第１
及び第２の磁気抵抗効果素子群は、（（ｎ＋１）／２）
λ：ｎは零を含む整数 のピッチで配置されている。

【００２０】このように、複数個の抵抗を平行となるよ
うに設けることで検出箇所を増やすことができ、このよ
うな構成とすることにより、上記第１の実施例と同様に
検出精度を高めることができるようになる。

【００２１】なお、磁気抵抗効果素子よりなる抵抗ｒ１
１及びｒ１２と抵抗ｒ２１及びｒ２２とにより一つの磁
気抵抗素子を構成し、抵抗ｒ３１及びｒ３２と抵抗ｒ４
１及びｒ４２とによりもう一つの磁気抵抗素子を構成し
ている。これらの抵抗ｒ１１乃至ｒ４２は、図６に示す
ように抵抗ｒ１１，ｒ１２，ｒ２１及びｒ２２を直列に
接続し、抵抗ｒ３１，ｒ３２，ｒ４１及びｒ４１も直列
に接続して、これら二つに分かれた抵抗を並列接続させ
ている。第１及び第２の磁気抵抗効果素子群の位置は９
０度ずれているため、９０度の位相差を持っているの
で、９０度二相出力の磁気抵抗素子の構成例である。

【００２２】上記実施例においては、バイアスマグネッ
トである永久磁石３を絶縁基板２に設ける構成としてい
るが、磁性体４側で凹部４ａを塞がない位置に設ける構
成とすることも可能である。

【００２３】また、上記実施例では、磁界を印加する方
向を電流の流れている方向と直行する方向として説明し
ているが、磁界を印加する方向を電流の流れている方向
と４５度をなす方向にするなども可能である。

【００２４】

【発明の効果】上記したような本発明の検出器によれ
ば、従来技術のように磁性体の周囲に高精度の多極着磁
をした永久磁石材料を設ける代りに、磁気抵抗効果素子
ごとに印加させる磁界に強弱をつける磁界調整手段とし
て、磁性体の磁気抵抗素子に対向する部分に凹凸を形成
することにより、多極高精度着磁を行う代りにプレス加
工等により同様の出力を得られることのできる検出器を
構成できるので、着磁を行う工程を無くすことができ、
且つ永久磁石材料をバイアスマグネットのみとすること
ができるので、簡単な構成で従来と同様の効果を奏する
ことが可能となり、さらに安価に検出器を提供すること
が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明の第１の実施例を示した斜視図

【図２】図１の平面図

【図３】磁界の強さと抵抗値の変化率の関係を示した図

【図４】第１の実施例の抵抗の接続構造を示す図

【図５】第２の実施例の一部拡大図

【図６】第２の実施例の抵抗の接続構造を示す図

【図７】バイアスマグネットを用いない従来技術を示す
図

【図８】図７の一部拡大平面図

【図９】図３相当図

【図１０】抵抗値の変化を示した図

【図１１】磁界と出力の関係図

【図１２】バイアスマグネットを用いた従来技術を示す
図

【図１３】図１２の一部拡大平面図

【図１４】図３相当図

【図１５】抵抗の変化を示した図

【図１６】磁界と出力の関係図

【符号の説明】

１ 磁気抵抗素子 ２ 絶縁基板 ３ 永久磁石（バイアスマグネット） ４ 磁性体 ｒ１，ｒ２ 抵抗（磁気抵抗効果素子）

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０２Ｋ 29/08 9180−5Ｈ 41/02 Ｚ 7346−5Ｈ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】平行して配置された複数の磁気抵抗効果素
   子を有する磁気抵抗素子と、この磁気抵抗素子と対向し
   て配置され前記複数の磁気抵抗効果素子のそれぞれと直
   交する方向に駆動する磁性体と、この磁性体に磁場を印
   加し且つ前記複数の磁気抵抗効果素子に磁界を印加する
   永久磁石と、前記複数の磁気抵抗効果素子に印加される
   磁界に強弱をつける磁界調整手段とを有することを特徴
   とする検出器。
2. 【請求項２】前記磁界調整手段は、前記磁性体の前記磁
   気抵抗素子と対向する部分に形成された凹凸であること
   を特徴とする請求項１記載の検出器。
3. 【請求項３】前記永久磁石を、前記磁気抵抗素子と一体
   に設けたことを特徴とする請求項１記載の検出器。