JPH0721536B2 - 磁気センサ− - Google Patents
磁気センサ−Info
- Publication number
- JPH0721536B2 JPH0721536B2 JP61237568A JP23756886A JPH0721536B2 JP H0721536 B2 JPH0721536 B2 JP H0721536B2 JP 61237568 A JP61237568 A JP 61237568A JP 23756886 A JP23756886 A JP 23756886A JP H0721536 B2 JPH0721536 B2 JP H0721536B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- magnetic field
- saturable
- exciting
- magnetic
- magnetic sensor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、可飽和コイルを用いる磁気センサーに関する
ものである。
ものである。
本発明は、可飽和コイルを用いる磁気センサーにおい
て、可飽和コアにバイアス磁場を加える永久磁石を設け
ることにより、小さい励磁電流で高周波励磁を可能とし
て高速応答性を得るようにしたものである。
て、可飽和コアにバイアス磁場を加える永久磁石を設け
ることにより、小さい励磁電流で高周波励磁を可能とし
て高速応答性を得るようにしたものである。
可飽和コアにコイルを巻いた可飽和コイルを用いる磁束
応答型の磁気センサーは、ホール素子或いは磁気抵抗素
子などに比較して高出力で安定性に優れている。しか
し、高速応答性に関しては、4KHz程度の応答性で実用化
されているにすぎない。その理由は、磁束応答型磁気セ
ンサーでは、高速応答性を得るのに励磁電流の周波数を
高くす必要があるが、励磁電流はコアを飽和させるに十
分な電流を要するため、結局大きな励磁エネルギーが必
要となるからである。しかるに、近年、かような磁気セ
ンサーを磁気エンコーダ等に応用するに当たり更に高速
応答化が求められてきた。
応答型の磁気センサーは、ホール素子或いは磁気抵抗素
子などに比較して高出力で安定性に優れている。しか
し、高速応答性に関しては、4KHz程度の応答性で実用化
されているにすぎない。その理由は、磁束応答型磁気セ
ンサーでは、高速応答性を得るのに励磁電流の周波数を
高くす必要があるが、励磁電流はコアを飽和させるに十
分な電流を要するため、結局大きな励磁エネルギーが必
要となるからである。しかるに、近年、かような磁気セ
ンサーを磁気エンコーダ等に応用するに当たり更に高速
応答化が求められてきた。
したがって、本発明の目的は、小さい励磁エネルギーで
高速応答性が得られるこの種の磁気センサーを提供する
ことである。
高速応答性が得られるこの種の磁気センサーを提供する
ことである。
本発明は、磁気センサーのヘッドに可飽和コアの励磁を
補助するバイアス用磁石を内蔵させ、小さな高周波励磁
電流で可飽和コアを飽和点まで励磁して高速応答性のあ
る磁気センサーを得た。
補助するバイアス用磁石を内蔵させ、小さな高周波励磁
電流で可飽和コアを飽和点まで励磁して高速応答性のあ
る磁気センサーを得た。
バイアス磁石の使用により、可飽和コアを飽和させるの
に小さな励磁電流で足りるので、周波数を高くしても大
きな励磁エネルギーを必要としない。
に小さな励磁電流で足りるので、周波数を高くしても大
きな励磁エネルギーを必要としない。
第１図は本発明に用いうる磁気センサーヘッドの例を示
す斜視図、第２図は第１図のヘッドと組合せて用いる電
気回路の例を示す接続図である。磁気センサーヘッド
は、従来と同様、２個１組の可飽和コア（１）及び
（２）にそれぞれコイル（３）及び（４）が巻回され、
これに励磁用電流が供給されるようになっている。励磁
電流により可飽和コア（１）、（２）中に発生する励磁
磁場が互いに逆方向となる（第１図の破線矢印で示
す。）ように、１対のコイル（３）、（４）は互いに反
対方向に巻回される。そして、２個の可飽和コア
（１）、（２）に近接してそれぞれ１個の永久磁石
（５）、（６）が配設され、各可飽和コアに均等に励磁
磁場の方向にバイアス磁場を加えている。
す斜視図、第２図は第１図のヘッドと組合せて用いる電
気回路の例を示す接続図である。磁気センサーヘッド
は、従来と同様、２個１組の可飽和コア（１）及び
（２）にそれぞれコイル（３）及び（４）が巻回され、
これに励磁用電流が供給されるようになっている。励磁
電流により可飽和コア（１）、（２）中に発生する励磁
磁場が互いに逆方向となる（第１図の破線矢印で示
す。）ように、１対のコイル（３）、（４）は互いに反
対方向に巻回される。そして、２個の可飽和コア
（１）、（２）に近接してそれぞれ１個の永久磁石
（５）、（６）が配設され、各可飽和コアに均等に励磁
磁場の方向にバイアス磁場を加えている。
電気回路において、OSCは約1MHzの矩形波パルスを発生
するブロッキング発振器で、ヘッドのコイル（３）、
（４）に高周波励磁電流を供給する。第２図に破線で囲
んだブロックは、磁気センサーヘッドに当たる部分を示
す。COMは共通端子、は正極端子、は負極端子で、
端子にはダイオードD1、抵抗R1、及びコンデンサC1よ
り成る整流検波回路、端子にはダイオードD2、抵抗
R2、コンデンサC2より成る整流検波回路が接続される。
第１図に示すような外部磁場Hexが磁気センサーヘッド
に加わると、１対の可飽和コア（１）、（２）中の磁束
密度が変化する。これを１対の可飽和コイル（３）、
（４）で差動的に検出し、電気回路の出力に外部磁場He
xに比例した直流アナログ電圧を発生する。
するブロッキング発振器で、ヘッドのコイル（３）、
（４）に高周波励磁電流を供給する。第２図に破線で囲
んだブロックは、磁気センサーヘッドに当たる部分を示
す。COMは共通端子、は正極端子、は負極端子で、
端子にはダイオードD1、抵抗R1、及びコンデンサC1よ
り成る整流検波回路、端子にはダイオードD2、抵抗
R2、コンデンサC2より成る整流検波回路が接続される。
第１図に示すような外部磁場Hexが磁気センサーヘッド
に加わると、１対の可飽和コア（１）、（２）中の磁束
密度が変化する。これを１対の可飽和コイル（３）、
（４）で差動的に検出し、電気回路の出力に外部磁場He
xに比例した直流アナログ電圧を発生する。
次に、本発明の動作原理を説明する。可飽和コアの磁束
密度が磁場（励磁磁場や外部磁場）によって変化する場
合、コイルのインダクタンスＬは磁束密度Ｂの微分に比
例する。すなわち、 である。上記実施例は、可飽和コイル（３）、（４）の
各インダクタンスL1、L2が各整流検波回路と共にブリッ
ジ回路を構成しており、各インダクタンスL1、L2に差が
生じるとその差に対応した直流電圧が出力端子より取出
せる。励磁磁場により可飽和コア（１）、（２）が飽和
している場合、外部磁場Hexは直ちにL1、L2の変化を促
し同じであったL1、L2に差が生じるので、外部磁場Hex
を電圧出力として検出することができる。しかし、可飽
和コア（１）、（２）にこれを飽和させるだけの励磁磁
場を供給していないと、外部磁場Hexによって必ずしもL
1、L2が変化せず正確な検出ができない。第３及び第４
図は、従来のセンサー（例えば、公開実用昭和51−2426
9号に記載の如きもの）のように可飽和コア（１）、
（２）に飽和させるに足る励磁磁場を与えたときの各磁
束密度の変化の様子を示すもので、第３図は、外部磁場
がない場合磁束密度変化ΔB1、ΔB2に差がなく、第４図
は、外部磁場Hexが加わった場合磁束密度変化ΔB1′、
ΔB2′に差を生じΔB2′＞ΔB1′ L2＞L1となることを
示す。第５図は、励磁磁場がコアの飽和点に達している
ときの外部磁場に対する電気回路の出力電圧（∝（L2−
L1））を示し、第６図は、励磁磁場が飽和点に達してい
ないときの出力電圧（∝（L2−L1））を示す。第６図に
は、弱い外部磁場Hexに感応しない部分が見られる。
密度が磁場（励磁磁場や外部磁場）によって変化する場
合、コイルのインダクタンスＬは磁束密度Ｂの微分に比
例する。すなわち、 である。上記実施例は、可飽和コイル（３）、（４）の
各インダクタンスL1、L2が各整流検波回路と共にブリッ
ジ回路を構成しており、各インダクタンスL1、L2に差が
生じるとその差に対応した直流電圧が出力端子より取出
せる。励磁磁場により可飽和コア（１）、（２）が飽和
している場合、外部磁場Hexは直ちにL1、L2の変化を促
し同じであったL1、L2に差が生じるので、外部磁場Hex
を電圧出力として検出することができる。しかし、可飽
和コア（１）、（２）にこれを飽和させるだけの励磁磁
場を供給していないと、外部磁場Hexによって必ずしもL
1、L2が変化せず正確な検出ができない。第３及び第４
図は、従来のセンサー（例えば、公開実用昭和51−2426
9号に記載の如きもの）のように可飽和コア（１）、
（２）に飽和させるに足る励磁磁場を与えたときの各磁
束密度の変化の様子を示すもので、第３図は、外部磁場
がない場合磁束密度変化ΔB1、ΔB2に差がなく、第４図
は、外部磁場Hexが加わった場合磁束密度変化ΔB1′、
ΔB2′に差を生じΔB2′＞ΔB1′ L2＞L1となることを
示す。第５図は、励磁磁場がコアの飽和点に達している
ときの外部磁場に対する電気回路の出力電圧（∝（L2−
L1））を示し、第６図は、励磁磁場が飽和点に達してい
ないときの出力電圧（∝（L2−L1））を示す。第６図に
は、弱い外部磁場Hexに感応しない部分が見られる。
ここで、バイアス磁場HBを生じる磁石（５）、（６）を
設けると、第７図に示すように、小さい励磁磁場すなわ
ち励磁電流が可飽和コア（１）、（２）を飽和に至らせ
ることが可能となり、第６図に示したような外部磁場He
xが弱い場合の不感応動作がなくなる。第７図はバイア
ス磁場を加えた場合に外部磁場がないとき、第８図はバ
イアス磁場を加えた場合に外部磁場Hexが加わったとき
の磁束密度の変化の様子をそれぞれ示す。これらの図か
ら、小さい励磁電流で高周波励磁が可能なことが分かる
であろう。
設けると、第７図に示すように、小さい励磁磁場すなわ
ち励磁電流が可飽和コア（１）、（２）を飽和に至らせ
ることが可能となり、第６図に示したような外部磁場He
xが弱い場合の不感応動作がなくなる。第７図はバイア
ス磁場を加えた場合に外部磁場がないとき、第８図はバ
イアス磁場を加えた場合に外部磁場Hexが加わったとき
の磁束密度の変化の様子をそれぞれ示す。これらの図か
ら、小さい励磁電流で高周波励磁が可能なことが分かる
であろう。
第９図は、本発明に用いうる磁気センサーヘッドの他の
例を示す斜視図である。第１図の磁気センサーヘッド
は、可飽和コア（１）、（２）の励磁磁場が互いに逆向
きで、これらの可飽和コアの励磁磁場と平行な方向に加
わる外部磁場を検出する構造であったが、地磁気や大き
なピッチで変化する外部磁場は検出せず、局部的な小ピ
ッチの磁場のみを検出する場合、第９図の如く、可飽和
コア（１）、（２）の励磁磁場（破線矢印で示す）が同
じ方向になるようにコイルを同じ向きに巻回して励磁電
流を流し、１個のバイアス用永久磁石（７）を配設して
各可飽和コアにその同じ励磁磁場の方向にバイアス磁場
を加えるようにする。この場合は、可飽和コアにバイア
ス磁場を加えるための構成が簡単になり製造が容易であ
る。
例を示す斜視図である。第１図の磁気センサーヘッド
は、可飽和コア（１）、（２）の励磁磁場が互いに逆向
きで、これらの可飽和コアの励磁磁場と平行な方向に加
わる外部磁場を検出する構造であったが、地磁気や大き
なピッチで変化する外部磁場は検出せず、局部的な小ピ
ッチの磁場のみを検出する場合、第９図の如く、可飽和
コア（１）、（２）の励磁磁場（破線矢印で示す）が同
じ方向になるようにコイルを同じ向きに巻回して励磁電
流を流し、１個のバイアス用永久磁石（７）を配設して
各可飽和コアにその同じ励磁磁場の方向にバイアス磁場
を加えるようにする。この場合は、可飽和コアにバイア
ス磁場を加えるための構成が簡単になり製造が容易であ
る。
第10図は、本発明による磁気センサーの応用例を示す略
図である。本例は、第９図の磁気センサーヘッドを２個
使用して高速応答磁気スケール用読取りヘッドとしたも
のである。第10図では、簡単のため１対の可飽和コア
（１）、（２）及び（１′）、（２′）のみを示した
が、これら２個のヘッドにはそれぞれ電気回路が接続さ
れる。各コアのピッチは、図示のとおりとした。磁気ス
ケールには、バリウム・フェライトと樹脂を混合した磁
性体に２ミリピッチでＮ極Ｓ極を交互に格子縞を構成す
るよう厚さ方向に着磁したもの（表面磁界約100ガウ
ス）を用いた。本例の読取りヘッドは、このような磁気
スケールの垂直方向磁場を検出し、90゜位相差の２相の
正弦波を検出する。バイアス磁石で約20〜30ガウスの磁
場を可飽和コアに加え、励磁電流（1MHzの矩形波パル
ス）を約50mA供給し、ヘッドを磁気スケール表面から0.
5ミリ離して読取るとき、出力電圧4VPP、カットオフ周
波数40KHzの２相の正弦波を電気回路の出力より得るこ
とができた。
図である。本例は、第９図の磁気センサーヘッドを２個
使用して高速応答磁気スケール用読取りヘッドとしたも
のである。第10図では、簡単のため１対の可飽和コア
（１）、（２）及び（１′）、（２′）のみを示した
が、これら２個のヘッドにはそれぞれ電気回路が接続さ
れる。各コアのピッチは、図示のとおりとした。磁気ス
ケールには、バリウム・フェライトと樹脂を混合した磁
性体に２ミリピッチでＮ極Ｓ極を交互に格子縞を構成す
るよう厚さ方向に着磁したもの（表面磁界約100ガウ
ス）を用いた。本例の読取りヘッドは、このような磁気
スケールの垂直方向磁場を検出し、90゜位相差の２相の
正弦波を検出する。バイアス磁石で約20〜30ガウスの磁
場を可飽和コアに加え、励磁電流（1MHzの矩形波パル
ス）を約50mA供給し、ヘッドを磁気スケール表面から0.
5ミリ離して読取るとき、出力電圧4VPP、カットオフ周
波数40KHzの２相の正弦波を電気回路の出力より得るこ
とができた。
以上説明したとおり、本発明によれば、次のような顕著
な効果を得ることができる。
な効果を得ることができる。
磁束応答型の磁気センサーにおいて、励磁磁場で可
飽和コアを飽和させるのにバイアス磁石を励磁の補助と
することにより、小さい励磁電流で高周波励磁が可能と
なり、大きな励磁エネルギーを必要とすることなく高速
応答性のある磁気センサーが得られる。
飽和コアを飽和させるのにバイアス磁石を励磁の補助と
することにより、小さい励磁電流で高周波励磁が可能と
なり、大きな励磁エネルギーを必要とすることなく高速
応答性のある磁気センサーが得られる。
特に、外部磁場の差分を取出す形式の磁気センサー
ヘッドの構成では、バイアス磁石の組込みが容易で実用
上の効果が大きい。
ヘッドの構成では、バイアス磁石の組込みが容易で実用
上の効果が大きい。
第１図は本発明に用いうる磁気センサーヘッドの例を示
す斜視図、第２図は磁気センサーヘッドと組合せて用い
る電気回路の例を示す接続図、第３図及び第４図は、励
磁磁場で可飽和コアを飽和させた場合、外部磁場がない
とき及びあるときの磁束密度（インダクタンス）の変化
をそれぞれ示す説明図、第５図及び第６図は励磁磁場が
コアの飽和点に達しているとき及び達していないときの
電気回路の外部磁場に対する出力電圧をそれぞれ示す特
性曲線図、第７図及び第８図は、励磁磁場とバイアス磁
場によりコアを飽和させた場合、外部磁場がないとき及
びあるときの磁束密度（インダクタンス）の変化をそれ
ぞれ示す説明図、第９図は本発明に用いうる磁気センサ
ーヘッドの他の例を示す斜視図、第10図は本発明による
磁気センサーの応用例を示す略図である。 （１）、（２）、（１′）、（２′）……可飽和コア、
（３）、（４）……コイル、OSC……発振器、（D1、
C1、R1）、（D2、C2、R2）……整流検波回路、（５）、
（６）、（７）……永久磁石。
す斜視図、第２図は磁気センサーヘッドと組合せて用い
る電気回路の例を示す接続図、第３図及び第４図は、励
磁磁場で可飽和コアを飽和させた場合、外部磁場がない
とき及びあるときの磁束密度（インダクタンス）の変化
をそれぞれ示す説明図、第５図及び第６図は励磁磁場が
コアの飽和点に達しているとき及び達していないときの
電気回路の外部磁場に対する出力電圧をそれぞれ示す特
性曲線図、第７図及び第８図は、励磁磁場とバイアス磁
場によりコアを飽和させた場合、外部磁場がないとき及
びあるときの磁束密度（インダクタンス）の変化をそれ
ぞれ示す説明図、第９図は本発明に用いうる磁気センサ
ーヘッドの他の例を示す斜視図、第10図は本発明による
磁気センサーの応用例を示す略図である。 （１）、（２）、（１′）、（２′）……可飽和コア、
（３）、（４）……コイル、OSC……発振器、（D1、
C1、R1）、（D2、C2、R2）……整流検波回路、（５）、
（６）、（７）……永久磁石。
Claims (1)
- 【請求項１】１対の可飽和コアにそれぞれコイルを巻い
た可飽和コイルをもつヘッドと、上記各可飽和コアに励
磁磁場を発生させる高周波励磁電流を上記可飽和コイル
に供給する発振器と、上記各コイルを流れる電流をそれ
ぞれ整流検波する整流検波回路とを有する磁気センサー
において、 上記ヘッドの可飽和コアに近接して永久磁石を配設し、
該永久磁石のバイアス磁場により上記可飽和コアを飽和
しない範囲で励磁し、さらに上記励磁磁場を加えること
により上記可飽和コアを飽和するように励磁することを
特徴とする磁気センサー。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61237568A JPH0721536B2 (ja) | 1986-10-06 | 1986-10-06 | 磁気センサ− |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61237568A JPH0721536B2 (ja) | 1986-10-06 | 1986-10-06 | 磁気センサ− |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6391579A JPS6391579A (ja) | 1988-04-22 |
| JPH0721536B2 true JPH0721536B2 (ja) | 1995-03-08 |
Family
ID=17017241
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61237568A Expired - Lifetime JPH0721536B2 (ja) | 1986-10-06 | 1986-10-06 | 磁気センサ− |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0721536B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007015180A1 (en) * | 2005-08-04 | 2007-02-08 | Koninklijke Philips Electronics, N.V. | System and method for magnetic tracking of a sensor for interventional device localization |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5124269U (ja) * | 1974-08-12 | 1976-02-23 | ||
| JPS58123376U (ja) * | 1982-02-15 | 1983-08-22 | 日本信号株式会社 | 磁気検出器 |
-
1986
- 1986-10-06 JP JP61237568A patent/JPH0721536B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6391579A (ja) | 1988-04-22 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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