JPH10341049A - 磁気センサ - Google Patents
磁気センサInfo
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- JPH10341049A JPH10341049A JP9150714A JP15071497A JPH10341049A JP H10341049 A JPH10341049 A JP H10341049A JP 9150714 A JP9150714 A JP 9150714A JP 15071497 A JP15071497 A JP 15071497A JP H10341049 A JPH10341049 A JP H10341049A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 零磁界近傍において中点電位出力波形の乱れ
がない高精度で、製造しやすい磁気センサを実現するこ
とを目的にする。 【解決手段】 本発明は、磁界方向とほぼ直角に配置し
た短冊状の感知部パターンと磁界方向とほぼ平行に配置
した短冊状の補償部パターンとをNiの組成比が補償部パ
ターンの磁界による抵抗変化率が最小値近傍になるNi-F
eで作ることを特徴とするものである。
がない高精度で、製造しやすい磁気センサを実現するこ
とを目的にする。 【解決手段】 本発明は、磁界方向とほぼ直角に配置し
た短冊状の感知部パターンと磁界方向とほぼ平行に配置
した短冊状の補償部パターンとをNiの組成比が補償部パ
ターンの磁界による抵抗変化率が最小値近傍になるNi-F
eで作ることを特徴とするものである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、被移動体検出物の
移動位置を非接触によって検出する磁気センサに関し、
ヒステリシスを低減することができる磁気センサに関す
るものである。
移動位置を非接触によって検出する磁気センサに関し、
ヒステリシスを低減することができる磁気センサに関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】磁気センサは、例えばＦＡ用エアーシリ
ンダの位置検出センサとして用いられる。このような装
置を簡単に図５を用いて説明する。ガイド１０を移動す
るシリンダブロック２０に永久磁石２１を固定して、位
置検出したい位置に磁気センサ３１，３２を配置する。
このとき、磁気センサ３１，３２の下にシリンダブロッ
ク２０がきたときに永久磁石２１が近接するように配置
する。
ンダの位置検出センサとして用いられる。このような装
置を簡単に図５を用いて説明する。ガイド１０を移動す
るシリンダブロック２０に永久磁石２１を固定して、位
置検出したい位置に磁気センサ３１，３２を配置する。
このとき、磁気センサ３１，３２の下にシリンダブロッ
ク２０がきたときに永久磁石２１が近接するように配置
する。
【０００３】上記のようにＦＡ用エアーシリンダの位置
検出に磁気センサを用いるのは、移動物体に対して非接
触で、ホトセンサ比べ低消費電力で、ほこりや油などの
耐環境性に優れているからである。しかし、磁気センサ
は、零磁界近傍のヒステリシスにより、位置検出精度が
低下する。
検出に磁気センサを用いるのは、移動物体に対して非接
触で、ホトセンサ比べ低消費電力で、ほこりや油などの
耐環境性に優れているからである。しかし、磁気センサ
は、零磁界近傍のヒステリシスにより、位置検出精度が
低下する。
【０００４】このような磁気センサについてさらに詳し
く以下に説明する。図６（ａ）〜（ｃ）は、従来の磁気
センサ１の構成と特性を示した図である。図６（ａ）に
おいて、磁界がない状態で蒸着されたNi-Fe（Niの組成
比が一般に８０%より大きい）の膜により構成された感
知部パターン１１と補償部パターン１２により構成され
る。そして、センサの両端に定電圧を加える電源端子１
３とグランド端子１４、感知部パターン１１と補償部パ
ターン１２の間に中間電位出力端子１５を有している。
く以下に説明する。図６（ａ）〜（ｃ）は、従来の磁気
センサ１の構成と特性を示した図である。図６（ａ）に
おいて、磁界がない状態で蒸着されたNi-Fe（Niの組成
比が一般に８０%より大きい）の膜により構成された感
知部パターン１１と補償部パターン１２により構成され
る。そして、センサの両端に定電圧を加える電源端子１
３とグランド端子１４、感知部パターン１１と補償部パ
ターン１２の間に中間電位出力端子１５を有している。
【０００５】また、図６（ｂ）は感知部パターン１１に
直角に磁界を加えたときの磁気抵抗特性で、図６（ｃ）
は補償部パターン１２に平行に磁界を加えたときの磁気
抵抗特性である。
直角に磁界を加えたときの磁気抵抗特性で、図６（ｃ）
は補償部パターン１２に平行に磁界を加えたときの磁気
抵抗特性である。
【０００６】以上のように構成された磁気センサ１の動
作について以下で説明する。感知部パターン１１に直角
方向に交流磁界をＨを加えていくと、磁気抵抗特性は図
６（ｂ）のように感知部パターン１１の抵抗値が徐々に
変化しヒステリシスがないのに、補償部パターン１２は
平行な交流磁界が加わっていくため、磁気抵抗特性は図
６（ｃ）のような振る舞いを示し、零磁界近傍において
ヒステリシスを持った変化を示す。
作について以下で説明する。感知部パターン１１に直角
方向に交流磁界をＨを加えていくと、磁気抵抗特性は図
６（ｂ）のように感知部パターン１１の抵抗値が徐々に
変化しヒステリシスがないのに、補償部パターン１２は
平行な交流磁界が加わっていくため、磁気抵抗特性は図
６（ｃ）のような振る舞いを示し、零磁界近傍において
ヒステリシスを持った変化を示す。
【０００７】このときの位置検出センサの動作を以下で
説明する。図７は図５の装置の位置検出センサの回路構
成図である。図において、磁気センサ１からの信号（Ｖ
o）がアンプ２により増幅され、コンパレータ３によ
り、位置検出をするしきい値電圧（Ｖth）と比較する。
但し、コンパレータ３で比較するしきい値電圧は、アン
プ２の増幅分に対応した値（Ａ＊Ｖth）にされている。
説明する。図７は図５の装置の位置検出センサの回路構
成図である。図において、磁気センサ１からの信号（Ｖ
o）がアンプ２により増幅され、コンパレータ３によ
り、位置検出をするしきい値電圧（Ｖth）と比較する。
但し、コンパレータ３で比較するしきい値電圧は、アン
プ２の増幅分に対応した値（Ａ＊Ｖth）にされている。
【０００８】中点電位出力端子１５の電位は、感知部パ
ターン１１と補償部パターン１２との抵抗値のバランス
で得られるものである。しかし、補償部パターン１２の
零磁界近傍での抵抗値の変化量は、感知部パターン１１
の抵抗値の変化量に比べて小さいが、零磁界近傍のヒス
テリシスの影響でこの合成出力は図６の装置の磁気セン
サの出力特性図（図８）に示されるように、零磁界近傍
で乱れを生じている。このとき、しきい値電圧（Ｖth）
は通常飽和磁界（Ｈc）の時の中点電位１／２で設定さ
れ、この電圧で比較すると、磁界がＨ１，Ｈ２というよ
うに検出幅を有し、検出誤差として現れる。このため、
エアーシリンダのシリンダブロック２０の位置と中点電
位出力とを対応させて使う場合、位置精度が低下すると
いう問題点を有している。
ターン１１と補償部パターン１２との抵抗値のバランス
で得られるものである。しかし、補償部パターン１２の
零磁界近傍での抵抗値の変化量は、感知部パターン１１
の抵抗値の変化量に比べて小さいが、零磁界近傍のヒス
テリシスの影響でこの合成出力は図６の装置の磁気セン
サの出力特性図（図８）に示されるように、零磁界近傍
で乱れを生じている。このとき、しきい値電圧（Ｖth）
は通常飽和磁界（Ｈc）の時の中点電位１／２で設定さ
れ、この電圧で比較すると、磁界がＨ１，Ｈ２というよ
うに検出幅を有し、検出誤差として現れる。このため、
エアーシリンダのシリンダブロック２０の位置と中点電
位出力とを対応させて使う場合、位置精度が低下すると
いう問題点を有している。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】このため、ヒステリシ
スを低減するために、パーマロイ（Ni-Fe）蒸着中に直
流磁界を印加して、膜成長中の磁界向きを揃えて基板
（シリコン，ガラス，セラミック等）に膜形成を行な
い、感知部パターンと補償部パターンとを作る。このよ
うに製造すると、補償部パターンの零磁界近傍のヒステ
リシスが解消されたことによる。このような装置は、特
開平４−２８６３７９号公報に開示されている。
スを低減するために、パーマロイ（Ni-Fe）蒸着中に直
流磁界を印加して、膜成長中の磁界向きを揃えて基板
（シリコン，ガラス，セラミック等）に膜形成を行な
い、感知部パターンと補償部パターンとを作る。このよ
うに製造すると、補償部パターンの零磁界近傍のヒステ
リシスが解消されたことによる。このような装置は、特
開平４−２８６３７９号公報に開示されている。
【００１０】一般に、磁性膜形成には、スパッタ蒸着
（強磁性体用マグネトロン）や電子ビーム蒸着により形
成している。しかし、このような上記の装置を用いて膜
を形成するには、直流磁界を印可するために、大がかり
なコイル等の磁界を印加する装置が必要になり、汎用の
成膜装置では対応できないという問題点がある。
（強磁性体用マグネトロン）や電子ビーム蒸着により形
成している。しかし、このような上記の装置を用いて膜
を形成するには、直流磁界を印可するために、大がかり
なコイル等の磁界を印加する装置が必要になり、汎用の
成膜装置では対応できないという問題点がある。
【００１１】また、膜圧均一性の確保のため、磁気セン
サを搭載する基板やサセプターは通常自公転させて使用
するが、直流磁界中となると、基板は固定せざるを得な
く、膜厚の制御性が低下する。これにより、センサの特
性が悪くなる。
サを搭載する基板やサセプターは通常自公転させて使用
するが、直流磁界中となると、基板は固定せざるを得な
く、膜厚の制御性が低下する。これにより、センサの特
性が悪くなる。
【００１２】その他、Ni-Feに中にMoやCrなどの金属を
極めて微量に添加し、膜形成を行い、ヒステリシスをな
くす方法がある。しかし、添加金属の添加量が微量なだ
けに安定な特性を得ることが難しい。
極めて微量に添加し、膜形成を行い、ヒステリシスをな
くす方法がある。しかし、添加金属の添加量が微量なだ
けに安定な特性を得ることが難しい。
【００１３】そこで、本発明の目的は、零磁界近傍にお
いて中点電位出力波形の乱れがない高精度で、製造しや
すい磁気センサを実現することにある。
いて中点電位出力波形の乱れがない高精度で、製造しや
すい磁気センサを実現することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明は、磁界方向とほ
ぼ直角に配置した短冊状の感知部パターンと磁界方向と
ほぼ平行に配置した短冊状の補償部パターンとをNiの組
成比が補償部パターンの磁界による抵抗変化率が最小値
近傍になるNi-Feで作ることを特徴とするものである。
ぼ直角に配置した短冊状の感知部パターンと磁界方向と
ほぼ平行に配置した短冊状の補償部パターンとをNiの組
成比が補償部パターンの磁界による抵抗変化率が最小値
近傍になるNi-Feで作ることを特徴とするものである。
【００１５】このような本発明では、Ni-Fe膜のNiの組
成比が補償部パターンの磁界による抵抗変化率が最小値
近傍にすることにより、ヒステリシスがなくなる。
成比が補償部パターンの磁界による抵抗変化率が最小値
近傍にすることにより、ヒステリシスがなくなる。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下図面を用いて本発明を説明す
る。図１は本発明の一実施例を示した構成図である。図
において、１は磁気センサで、感知部パターン１１と補
償部パターン１２とにより構成される。感知部パターン
１１は、磁界方向とほぼ直角に配置した短冊状に形成さ
れ、Ni（ニッケル）：７８．５%とFe（鉄）：２１．５%
のNi-Fe膜で形成されている。補償部パターン１２は、
磁界方向とほぼ平行に配置した短冊状に形成され、Ni：
７８．５%とFe：２１．５%のNi-Fe膜で形成されてい
る。センサの両端に定電圧を加える電源端子１３とグラ
ンド端子１４、感知部パターン１１と補償部パターン１
２の間に中間電位出力端子１５を有している。
る。図１は本発明の一実施例を示した構成図である。図
において、１は磁気センサで、感知部パターン１１と補
償部パターン１２とにより構成される。感知部パターン
１１は、磁界方向とほぼ直角に配置した短冊状に形成さ
れ、Ni（ニッケル）：７８．５%とFe（鉄）：２１．５%
のNi-Fe膜で形成されている。補償部パターン１２は、
磁界方向とほぼ平行に配置した短冊状に形成され、Ni：
７８．５%とFe：２１．５%のNi-Fe膜で形成されてい
る。センサの両端に定電圧を加える電源端子１３とグラ
ンド端子１４、感知部パターン１１と補償部パターン１
２の間に中間電位出力端子１５を有している。
【００１７】このような装置の動作を以下で説明する。
本装置は、蒸着源のインゴットをNi：７８．５%、Fe：
２１．５%として、磁界がない状態で基板（シリコン
等）に蒸着を行い、感知部パターン１１と補償部パター
ン１２の膜を形成する。
本装置は、蒸着源のインゴットをNi：７８．５%、Fe：
２１．５%として、磁界がない状態で基板（シリコン
等）に蒸着を行い、感知部パターン１１と補償部パター
ン１２の膜を形成する。
【００１８】このような装置の中点電位出力特性を図２
のＡとして示すと共に、従来例として、Ni：８３%、F
e：１７%で作成された磁気センサの中点電位出力特性を
同時にＢとして示す。ここで、電源端子１３には１．６
［Ｖ］が与えられ、グランド端子１４には０［Ｖ］が与
えられている。また、例えば、１．００Ｅ−０２とは、
１．００×１０-2を表す。
のＡとして示すと共に、従来例として、Ni：８３%、F
e：１７%で作成された磁気センサの中点電位出力特性を
同時にＢとして示す。ここで、電源端子１３には１．６
［Ｖ］が与えられ、グランド端子１４には０［Ｖ］が与
えられている。また、例えば、１．００Ｅ−０２とは、
１．００×１０-2を表す。
【００１９】図から明らかなように、本実施例において
は中点電位の変化は、従来の装置より１／２に減少する
が、ヒステリシスがほとんどないものが得られる。次に
Niの組成比と抵抗変化率を示した図を図３に示す。図に
おいて、Ａは感知部パターン１１で、Ｂは補償部パター
ン１２の抵抗変化率を示す。
は中点電位の変化は、従来の装置より１／２に減少する
が、ヒステリシスがほとんどないものが得られる。次に
Niの組成比と抵抗変化率を示した図を図３に示す。図に
おいて、Ａは感知部パターン１１で、Ｂは補償部パター
ン１２の抵抗変化率を示す。
【００２０】この図は実験の結果得られた図で、磁界に
平行なパターン、つまり、補償部パターン１２の磁界に
よる抵抗変化率が減少したことにより、ヒステリシスが
ほとんどないものが得られた。図から明らかなように、
Niの組成比が７８．５%のとき補償部パターン１２の抵
抗変化率は最小値（０．１４%）となり、この組成比を
用いるとヒステリシスを限りなく零にすることが可能に
なる。
平行なパターン、つまり、補償部パターン１２の磁界に
よる抵抗変化率が減少したことにより、ヒステリシスが
ほとんどないものが得られた。図から明らかなように、
Niの組成比が７８．５%のとき補償部パターン１２の抵
抗変化率は最小値（０．１４%）となり、この組成比を
用いるとヒステリシスを限りなく零にすることが可能に
なる。
【００２１】また、Ni組成比の有効範囲としては、図３
の補償部パターン１２のNi組成比と抵抗変化率の拡大図
である図４から０．２%以下を有効範囲として読み取る
と、７７．６%〜７８．７%となる。そして、Ni-Feの組
成比の誤差±０．５%を考慮し、７７．１%〜７９．２%
が抵抗変化率の最小値近傍と判断される。そして、Niの
組成比が８０%未満のものは、補償部パターン１２の磁
気による抵抗変化率が小さく、ヒステリシスが小さいも
のが作成できる。
の補償部パターン１２のNi組成比と抵抗変化率の拡大図
である図４から０．２%以下を有効範囲として読み取る
と、７７．６%〜７８．７%となる。そして、Ni-Feの組
成比の誤差±０．５%を考慮し、７７．１%〜７９．２%
が抵抗変化率の最小値近傍と判断される。そして、Niの
組成比が８０%未満のものは、補償部パターン１２の磁
気による抵抗変化率が小さく、ヒステリシスが小さいも
のが作成できる。
【００２２】このように、Niの組成比を、補償部パター
ン１２の磁界による抵抗変化率が最小値近傍あるいは８
０%未満または７８．５％近傍にすることで、補償部パ
ターン１２の磁気による抵抗変化率が下がるので、磁気
センサ１の中点電位の零磁界近傍におけるヒステリシス
特性を改善することができる。また、Niの組成比を変え
るだけでよいので、特別な製造設備を必要としない。そ
して、組成比は微量の調整を必要としないので、安定な
特性を得ることができる。
ン１２の磁界による抵抗変化率が最小値近傍あるいは８
０%未満または７８．５％近傍にすることで、補償部パ
ターン１２の磁気による抵抗変化率が下がるので、磁気
センサ１の中点電位の零磁界近傍におけるヒステリシス
特性を改善することができる。また、Niの組成比を変え
るだけでよいので、特別な製造設備を必要としない。そ
して、組成比は微量の調整を必要としないので、安定な
特性を得ることができる。
【００２３】なお、磁気センサの検出の電圧の低下を防
止するには、電源電圧を上げて使用することにより低下
を防止することができる。また、パターンのｗ／ｔ
（ｗ：幅とｔ：膜厚）を変えて、飽和出力を変えて検出
感度の低下を防止することができる。
止するには、電源電圧を上げて使用することにより低下
を防止することができる。また、パターンのｗ／ｔ
（ｗ：幅とｔ：膜厚）を変えて、飽和出力を変えて検出
感度の低下を防止することができる。
【００２４】
【発明の効果】本発明によれば、以下のような効果があ
る。Niの組成比を、補償部パターンの磁界による抵抗変
化率が最小値近傍あるいは８０%未満または７８．５％
近傍にすることで、補償部パターンの磁界による抵抗変
化率が下がるので、磁気センサの中点電位の零磁界近傍
におけるヒステリシス特性を改善することができる。ま
た、Niの組成比を変えるだけでよいので、特別な製造設
備を必要としない。そして、組成比は微量の調整を必要
としないので、安定な特性を得ることができる。
る。Niの組成比を、補償部パターンの磁界による抵抗変
化率が最小値近傍あるいは８０%未満または７８．５％
近傍にすることで、補償部パターンの磁界による抵抗変
化率が下がるので、磁気センサの中点電位の零磁界近傍
におけるヒステリシス特性を改善することができる。ま
た、Niの組成比を変えるだけでよいので、特別な製造設
備を必要としない。そして、組成比は微量の調整を必要
としないので、安定な特性を得ることができる。
【図１】本発明の一実施例を示した構成図である。
【図２】図１の装置と従来の装置の中点電位出力特性を
示した図である。
示した図である。
【図３】Ni組成比と抵抗変化率のグラフを示した図であ
る。
る。
【図４】図３の一部を拡大した図である。
【図５】磁気センサが位置検出センサとして用いられた
例を示す構成図である。
例を示す構成図である。
【図６】（ａ）は従来の磁気センサのパターンの平面
図、（ｂ），（ｃ）は同センサの磁気抵抗特性図であ
る。
図、（ｂ），（ｃ）は同センサの磁気抵抗特性図であ
る。
【図７】図５の装置の位置検出センサの回路構成図であ
る。
る。
【図８】図６の装置の出力特性図である。
１ 磁気センサ １１ 検知部パターン １２ 補償部パターン
Claims (3)
- 【請求項１】 磁界方向とほぼ直角に配置した短冊状の
感知部パターンと磁界方向とほぼ平行に配置した短冊状
の補償部パターンとをNiの組成比が補償部パターンの磁
界による抵抗変化率が最小値近傍になるNi-Feで作るこ
とを特徴とする磁気センサ。 - 【請求項２】 磁界方向とほぼ直角に配置した短冊状の
感知部パターンと磁界方向とほぼ平行に配置した短冊状
の補償部パターンとをNiの組成比が８０%未満のNi-Feで
作ることを特徴とする磁気センサ。 - 【請求項３】 磁界方向とほぼ直角に配置した短冊状の
感知部パターンと磁界方向とほぼ平行に配置した短冊状
の補償部パターンとをNiの組成比が７８．５%近傍のNi-
Feで作ることを特徴とする磁気センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9150714A JPH10341049A (ja) | 1997-06-09 | 1997-06-09 | 磁気センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9150714A JPH10341049A (ja) | 1997-06-09 | 1997-06-09 | 磁気センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10341049A true JPH10341049A (ja) | 1998-12-22 |
Family
ID=15502810
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9150714A Pending JPH10341049A (ja) | 1997-06-09 | 1997-06-09 | 磁気センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10341049A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011141969A1 (ja) * | 2010-05-14 | 2011-11-17 | 株式会社日立製作所 | 磁界角計測装置およびこれを用いた回転角計測装置 |
-
1997
- 1997-06-09 JP JP9150714A patent/JPH10341049A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011141969A1 (ja) * | 2010-05-14 | 2011-11-17 | 株式会社日立製作所 | 磁界角計測装置およびこれを用いた回転角計測装置 |
| US9506997B2 (en) | 2010-05-14 | 2016-11-29 | Hitachi, Ltd. | Magnetic-field-angle measurement apparatus and rotational-angle measurement apparatus using same |
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